JP6984421B2

JP6984421B2 - パワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステム

Info

Publication number: JP6984421B2
Application number: JP2018001618A
Authority: JP
Inventors: 歳也山田; 原大附田; 将幸大石; 駿加藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-01-10
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2021-12-22
Anticipated expiration: 2038-01-10
Also published as: JP2019122180A

Description

この発明は、パワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムに関し、特に、交流電力系統に対して系統連系するパワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムに関する。

従来、交流電力系統に対して系統連系するパワーコンディショナが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１では、太陽光発電模擬装置と、系統模擬電源装置と、入力側に太陽光発電模擬装置が接続され出力側に系統模擬電源装置が接続されるパワーコンディショナとを備えるパワーコンディショナ検査装置が開示されている。このパワーコンディショナ検査装置では、太陽光発電模擬装置は、太陽電池を模擬した直流電圧を発生するように構成されている。たとえば、太陽光発電模擬装置は、日射量データなどの気象条件に基づいた直流電圧を発生するように構成されている。また、系統模擬電源装置は、交流電力の電圧、周波数および位相などを任意に設定可能に構成されている。また、上記のパワーコンディショナは、太陽光発電模擬装置からの直流電圧を交流電圧に変換して、系統模擬電源装置に給電するように構成されている。そして、太陽光発電模擬装置から様々な日射量データなどの気象条件に基づいた直流電圧を発生させるとともに、系統模擬電源装置における交流電力の電圧、周波数および位相などを様々に設定して、パワーコンディショナの性能の検査が行われる。

特開２０１３−３８１４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたパワーコンディショナ検査装置では、パワーコンディショナの仕様が変更されて定格が大きくなった場合には、パワーコンディショナの定格の大きさに対応するように、太陽光発電模擬装置および系統模擬電源装置を変更（拡張）する必要がある。つまり、被試験装置としてのパワーコンディショナの仕様の変更に伴って検査（規格適合試験）を行うための設備を大幅に変更する必要があるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、被試験装置の仕様が変更された場合でも、規格適合試験を行うための設備が大幅に変更されるのを抑制することが可能なパワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるパワーコンディショナは、交流電力系統に対して系統連系するパワーコンディショナであって、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、インバータ回路部を制御する制御部とを備え、制御部は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部から被試験装置に対して出力する交流電源を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されている。

この発明の第１の局面によるパワーコンディショナでは、上記のように、制御部は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部から被試験装置としてのパワーコンディショナに対して出力する交流電源を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されている。これにより、互いに同一（同じ定格）の２台のパワーコンディショナを用意して、２台のパワーコンディショナのうちの交流電源模擬モードに切り替えられた一のパワーコンディショナから、２台のパワーコンディショナのうちの系統連系モードに切り替えられた被試験装置としての他のパワーコンディショナに対して、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧を出力することができる。つまり、被試験装置としてのパワーコンディショナの仕様（定格）が変更された場合でも、被試験装置としてのパワーコンディショナを用いて規格適合試験を行うことができるので、２台のパワーコンディショナ以外の、規格適合試験を行うための設備を大幅に変更することなく、規格適合試験を行うことができる。その結果、被試験装置としてのパワーコンディショナの仕様が変更された場合でも、規格適合試験を行うための設備が大幅に変更されるのを抑制することができる。

また、被試験装置（パワーコンディショナ）の定格が大きい場合、パワーコンディショナの定格レベルを低減させたミニモデルによって代替的に規格適合試験が行われる場合がある。この場合、ミニモデルと実際に用いられるパワーコンディショナとは別個のものであるので、規格適合試験の信頼性が低下する。これに対して、本発明のパワーコンディショナは、実際に用いられるパワーコンディショナを被試験装置として規格適合試験することができるので、規格適合試験の信頼性が低下するのを抑制することができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、交流電源模擬モードにおいて、予め記憶部に記憶された交流電力の波形を示すテーブルに基づいてインバータ回路部から所定の大きさの交流電圧を出力させることにより、交流電源を模擬するように構成されている。このように構成すれば、パワーコンディショナに交流電力が入力されない場合でも、交流電力の波形を示すテーブルに基づいて、容易に、所定の大きさの交流電圧を生成して出力することができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、交流電源模擬モードにおいて、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のために、インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅および周波数のうちの少なくとも一方を変化させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、系統保護継電器の試験のための専用の設備を用いることなく、パワーコンディショナから、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のための交流電圧を出力することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、電圧指令に対してゲインを乗算することによりインバータ回路部から出力される交流電圧の振幅を変化させること、および、キャリア周波数に対してゲインを乗算することによりインバータ回路部から出力される交流電圧の周波数を変化させることのうちの少なくとも一方を行うように構成されている。このように構成すれば、ゲインを乗算するだけで、容易に、交流電圧の振幅および周波数のうちの少なくとも一方を変化させることができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、交流電源模擬モードにおいて、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験のために、インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験のための専用の設備を用いることなく、パワーコンディショナから、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のための交流電圧を出力することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、電圧指令に対して、瞬時電圧低下の割合を表す残電圧レベルを乗算することにより、出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている。このように構成すれば、残電圧レベルを乗算するだけで、容易に、交流電圧の振幅を変化させることができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、交流電源を模擬する交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されている。このように構成すれば、被試験装置としてのパワーコンディショナから出力された交流電圧を、整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナにより直流電圧に変換して、被試験装置としてのパワーコンディショナに入力することができる。つまり、被試験装置としてのパワーコンディショナと整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナとの間において、電力の回生を行うことができるので、規格適合試験における消費電力を低減することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、整流器動作モードにおいて、有効電流指令を、系統連系モードの際における極性と逆の極性にすることにより、交流電力を直流電力に変換するように構成されている。このように構成すれば、有効電流指令の極性を反転するだけで、容易に、系統連系モードと整流器動作モードとを切り替えることができる。

この発明の第２の局面によるパワーコンディショナシステムは、第１パワーコンディショナおよび第２パワーコンディショナを備え、第１パワーコンディショナおよび第２パワーコンディショナは、各々、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、インバータ回路部を制御する制御部とを含み、制御部は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部から被試験装置としてのパワーコンディショナに対して出力する交流電源を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されており、交流電源模擬モードに切り替えられた第１パワーコンディショナから、系統連系モードに切り替えられた被試験装置としての第２パワーコンディショナに、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧が出力されるように構成されている。

この発明の第２の局面によるパワーコンディショナシステムでは、上記のように、制御部は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部から被試験装置としてのパワーコンディショナに対して出力する交流電源を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されている。これにより、互いに同一（同じ容量）の２台のパワーコンディショナを用意して、２台のパワーコンディショナのうちの交流電源模擬モードに切り替えられた一のパワーコンディショナから、２台のパワーコンディショナのうちの系統連系モードに切り替えられた被試験装置としての他のパワーコンディショナに対して、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧を出力することができる。つまり、被試験装置としてのパワーコンディショナの仕様（容量）が変更された場合でも、２台のパワーコンディショナ以外の、規格適合試験を行うための設備を大幅に変更することなく、規格適合試験を行うことができる。その結果、被試験装置としてのパワーコンディショナの仕様が変更された場合でも、規格適合試験を行うための設備が大幅に変更されるのを抑制することが可能なパワーコンディショナシステムを提供することができる。

上記第２の局面によるパワーコンディショナシステムにおいて、好ましくは、第３パワーコンディショナをさらに備え、第１パワーコンディショナ、第２パワーコンディショナおよび第３パワーコンディショナは、各々、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、交流電源を模擬する交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されており、系統連系モードに切り替えられた被試験装置としての第２パワーコンディショナから出力された交流電圧が、整流器動作モードに切り替えられた第３パワーコンディショナに入力されるとともに、第３パワーコンディショナに変換された直流電圧が第２パワーコンディショナに入力されるように構成されている。このように構成すれば、被試験装置としての第２パワーコンディショナと整流器動作モードに切り替えられた第３パワーコンディショナとの間において、電力の回生を行うことができるので、規格適合試験における消費電力を低減することができる。

本発明によれば、上記のように、被試験装置の仕様が変更された場合でも、規格適合試験を行うための設備が大幅に変更されるのを抑制することができる。

本発明の一実施形態によるパワーコンディショナシステムのブロック図である。本発明の一実施形態によるパワーコンディショナ（系統連系モード、整流器動作モード）のブロック図である。本発明の一実施形態によるパワーコンディショナ（交流電源模擬モード）のブロック図である。内部テーブルを示す図である。変形例によるパワーコンディショナシステムのブロック図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

[本実施形態]
まず、図１を参照して、本実施形態によるパワーコンディショナシステム１００（パワーコンディショナ１０を用いた、パワーコンディショナ１０の規格適合試験するための構成）について説明する。なお、交流電力系統に対して系統連系する分散型電源システム（パワーコンディショナ１０）は、社団法人日本電気協会の系統連系専門部会から発行されている系統連系規定（ＪＥＡＣ９７０１−２０１６）への適合が義務付けられている。たとえば、系統連系に必要な系統保護継電器としての機能や、瞬時電圧低下時の運転継続機能（ＦＲＴ：ＦａｕｌｔＲｉｄｅＴｈｒｏｕｇｈ）に対する試験を行う必要がある。パワーコンディショナシステム１００は、このような規格適合試験を行うためのシステムである。

パワーコンディショナシステム１００は、交流電源１１０を模擬するパワーコンディショナ１０ａと、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂと、整流器として動作するパワーコンディショナ１０ｃとを備えている。パワーコンディショナ１０ａには、交流電力系統に電力を供給する交流電源１１０から、トランス１１１および整流器１１２を介して、直流電圧が入力される。パワーコンディショナ１０ａは、入力された直流電圧を任意の交流電圧に変換して出力する。パワーコンディショナ１０ｃには、トランス１１３を介して、パワーコンディショナ１０ａからの交流電圧が入力される。パワーコンディショナ１０ｃは、入力された交流電圧を任意の直流電圧に変換して、パワーコンディショナ１０ｂに出力する。パワーコンディショナ１０ｂは、入力された直流電圧を交流電圧に変換して、トランス１１４に出力する。なお、パワーコンディショナ１０ａ、パワーコンディショナ１０ｂおよびパワーコンディショナ１０ｃは、それぞれ、特許請求の範囲の「第１パワーコンディショナ」、「第２パワーコンディショナ」および「第３パワーコンディショナ」の一例である。

パワーコンディショナ１０ｂから出力された交流電圧は、トランス１１４およびトランス１１３を介して、パワーコンディショナ１０ｃに入力される。つまり、パワーコンディショナ１０ｃは、パワーコンディショナ１０ｂから出力された交流電圧（交流電力）を回生するように構成（ＢａｃｋＴｏＢａｃｋ回路）されている。また、パワーコンディショナ１０ａからは、パワーコンディショナ１０ｂ、トランス１１４、トランス１１３、および、パワーコンディショナ１０ｃを含む閉じた回路において消費された電力分の交流電圧（交流電力）が供給される。

そして、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂに、様々な直流電圧が入力されるとともに、交流電源１１０を模擬するパワーコンディショナ１０ａにより、様々な交流電圧の電力系統が模擬されることによって、パワーコンディショナ１０ｂの規格適合試験が行われる。

なお、パワーコンディショナ１０ａ、パワーコンディショナ１０ｂおよびパワーコンディショナ１０ｃは、同一の装置である。ここで、本実施形態では、パワーコンディショナ１０ａ、パワーコンディショナ１０ｂおよびパワーコンディショナ１０ｃの各々の制御部２０（図２、図３参照）は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部１４から被試験装置としてのパワーコンディショナ１０に対して出力する交流電源１１０を模擬する交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されている。つまり、パワーコンディショナシステム１００において、交流電源模擬モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０ａから、系統連系モードに切り替えられた被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂに、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧が出力されている。また、系統連系モードに切り替えられた被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂから出力された交流電圧が、整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０ｃに入力されている。また、整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０ｃに変換された直流電圧が、パワーコンディショナ１０ｂに入力されている。

次に、パワーコンディショナシステム１００を用いたパワーコンディショナ１０ｂの規格適合試験の手順について説明する。まず、交流電源模擬モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０ａが起動される。これにより、パワーコンディショナ１０ａから任意の交流電圧が出力される。次に、整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０ｃが起動される。これにより、パワーコンディショナ１０ｃから任意の直流電圧が出力される。その結果、系統連系モードに切り替えられた被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂに対する交流電圧と直流電圧とが確立される。つまり、パワーコンディショナ１０ｂが交流電力系統に連系されるとともに太陽電池などの直流電源から直流電圧が入力される状態が模擬される。これにより、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂに対する規格適合試験を行うことが可能になる。

なお、パワーコンディショナ１０ａおよびパワーコンディショナ１０ｃとして、既に規格適合試験済みの（つまり、正常なパワーコンディショナ１０）が使用されてもよい。また、規格適合試験がまだ行われていない、パワーコンディショナ１０ａ〜パワーコンディショナ１０ｃをローテーションしながら、パワーコンディショナ１０ａ〜パワーコンディショナ１０ｃの各々に対して規格適合試験を行ってもよい。

（パワーコンディショナの構成）
次に、パワーコンディショナ１０の構成について、具体的に説明する。

パワーコンディショナ１０は、交流電力系統に対して系統連系するように構成されている。また、パワーコンディショナ１０は、太陽電池用、蓄電池用、および、燃料電池用などのパワーコンディショナ１０として用いられる。

図２に示すように、パワーコンディショナ１０は、交流電力系統に給電する交流電源１１０（ＡＣ）側と、太陽電池などの直流電源（ＤＣ）側とに接続されるように構成されている。また、パワーコンディショナ１０には、交流電源１１０側（ＡＣ側）に設けられるスイッチ１１と、スイッチ１１に直列に接続されるリアクトル１２とが設けられている。また、スイッチ１１とリアクトル１２との間には、コンデンサ１３が設けられている。

また、パワーコンディショナ１０は、インバータ回路部１４を備えている。インバータ回路部１４は、直流電力を交流電力に変換するように構成されている。インバータ回路部１４は、制御部２０によって制御される。具体的には、インバータ回路部１４は、直流電源（ＤＣ）側から出力された直流電圧を、ＰＷＭ（ｐｕｌｓｅｗｉｄｔｈｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調することにより、３相の交流電圧を生成する。インバータ回路部１４によって生成された３相の交流電圧は、リアクトル１２とコンデンサ１３とにより形成されるＬＣフィルタによって高調波成分が除去された後、交流電源１１０が給電する交流電力系統に系統連系される。

また、パワーコンディショナ１０は、制御部２０を備えている。制御部２０は、インバータ回路部１４を制御するように構成されている。

ここで、本実施形態では、制御部２０は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、交流電源１１０を模擬する交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されている。なお、これらのモードの切り替えは、制御部２０によりソフトウェア上において行われる。つまり、制御部２０は、ソフトウェア上において、系統連系モードを実行するソフトウェアのブロックと、交流電源模擬モードを実行するソフトウェアのブロックと、整流器動作モードを実行するソフトウェアのブロックとのうちのいずれかを選択して実行する。以下、制御部２０のそれぞれのモードの構成について説明する。

（系統連系モード）
図２に示すように、制御部２０は、３相電圧指令信号生成手段２１を備えている。３相電圧指令信号生成手段２１は、電圧検出器１５によって検出されたＵ相電圧ＶｕおよびＷ相電圧Ｖｗから、３相の電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆを生成するように構成されている。

また、制御部２０は、基準信号生成手段２２を備えている。基準信号生成手段２２は、電圧検出器１５によって検出された交流電力系統のＵ相電圧Ｖｕから、基準正弦波信号ｓｉｎωｔおよび基準余弦波信号ｃｏｓωｔを生成するように構成されている。基準信号生成手段２２により生成された基準正弦波信号ｓｉｎωｔおよび基準余弦波信号ｃｏｓωｔは、座標変換手段２３に入力される。なお、基準正弦波信号ｓｉｎωｔおよび基準余弦波信号ｃｏｓωｔの角周波数ωは、電圧検出器１５により検出された交流電力系統の電圧の角周波数に一致するように求められる。

また、制御部２０は、座標変換手段２３を備えている。座標変換手段２３は、基準信号生成手段２２から入力される基準正弦波信号ｓｉｎωｔおよび基準余弦波信号ｃｏｓωｔに基づいて、有効電流指令ＩｄｒｅｆとＩｑｒｅｆとを、Ｕ相の出力電流指令Ｉｕｒｅｆと、Ｗ相の出力電流指令Ｉｗｒｅｆとに変換するように構成されている。系統連系モードでは、有効電流指令Ｉｄｒｅｆは、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｐｏｉｎｔｔｒａｃｋｉｎｇ）制御や、外部からの電力指令になどに対応するように構成されている。

また、制御部２０は、出力電流制御手段２４を備えている。出力電流制御手段２４は、座標変換手段２３から出力されたＵ相の出力電流指令ＩｕｒｅｆおよびＷ相の出力電流指令Ｉｗｒｅｆが、それぞれ、電流検出器１６により検出されたインバータ回路部１４からの出力電流ＩｕおよびＩｗに一致するように交流ＡＣＲ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＣｕｒｒｅｎｔＲｅｇｕｌａｔｏｒ）制御を行うように構成されている。出力電流制御手段２４は、交流ＡＣＲ制御の結果として、３相電圧指令信号生成手段２１から出力される各相の電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆを各々補正するための補正量ΔＶｕｒｅｆ、ΔＶｖｒｅｆおよびΔＶｗｒｅｆを出力するように構成されている。

また、制御部２０は、ゲート信号生成回路２５を備えている。ゲート信号生成回路２５は、３相電圧指令信号生成手段２１から出力される各相の電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆに対して、それぞれ、補正量ΔＶｕｒｅｆ、ΔＶｖｒｅｆおよびΔＶｗｒｅｆを加算することにより、各相の変調信号を生成する。そして、ゲート信号生成回路２５は、生成された各相の変調信号とキャリア信号とに基づいて、ＰＷＭ（パルス幅変調）演算を行う。ＰＷＭ演算の結果は、インバータ回路部１４に、ゲート信号として出力される。これにより、インバータ回路部１４によって生成された３相の交流電圧は、交流電力系統の電圧の位相に一致した状態で、交流電力系統に系統連系される。

なお、制御部２０に含まれる制御ブロック（３相電圧指令信号生成手段２１、基準信号生成手段２２、座標変換手段２３、出力電流制御手段２４およびゲート信号生成回路２５）は、ソフトウェアにより構成されている。

（整流器動作モード）
図２に示すように、整流器動作モードにおける制御部２０の構成は、系統連系モードにおける制御部２０の構成と同様である。本実施形態では、制御部２０は、整流器動作モードにおいて、有効電流指令Ｉｄｒｅｆを、系統連系モードの際における極性と逆の極性にすることにより、交流電力を直流電力に変換する（整流器動作を行う）ように構成されている。具体的には、有効電流指令Ｉｄｒｅｆは、任意の直流電圧指令に対応するように構成されている。

（交流電源模擬モード）
図３に示すように、制御部２０は、交流電源模擬モードとして動作可能に構成されている。交流電源模擬モードとは、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部１４から被試験装置としてのパワーコンディショナ１０に対して出力する交流電源１１０を模擬するモードである。以下、具体的に説明する。

図３に示すように、３相電圧指令信号生成手段２１、座標変換手段２３、出力電流制御手段２４およびゲート信号生成回路２５の構成は、上記の系統連系モードおよび整流器動作モードと同様である。

ここで、本実施形態では、制御部２０は、交流電源模擬モードにおいて、予め記憶部２６に記憶された交流電力の波形を示す内部テーブル２６ａ（図４参照）に基づいてインバータ回路部１４から所定の大きさの交流電圧を出力させることにより、交流電源１１０を模擬するように構成されている。具体的には、記憶部２６には、交流電力の波形を示す内部テーブル２６ａが予め記憶されている。図４に示すように、内部テーブル２６ａでは、交流電源１１０の交流電力を模擬するように、各位相（θ）に対して、交流電圧の大きさが対応付けられている。なお、内部テーブル２６ａは、特許請求の範囲の「テーブル」の一例である。

また、図３に示すように、制御部２０は、ＰＬＬ演算手段２７を備えている。ＰＬＬ演算手段２７は、内部テーブル２６ａから入力される交流電圧の信号に基づいて、角周波数ω_０を出力するように構成されている。なお、角周波数ω_０は、内部テーブル２６ａに記憶されている交流電力の波形の角周波数と一致する。また、ＰＬＬ演算手段２７により演算された角周波数ω_０は、３相電圧指令信号生成手段２１および座標変換手段２３に入力される。このように、交流電源模擬モードでは、交流電源１１０がない状態で起動（動作）するため、制御部２０は、内部テーブル２６ａに記憶された交流電力の波形とＰＬＬ演算手段２７とによって、角周波数ω_０を生成するように構成されている。

また、本実施形態では、制御部２０は、交流電源模擬モードにおいて、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のために、インバータ回路部１４から出力される交流電圧の振幅および周波数のうちの少なくとも一方（本実施形態では、両方）を変化させる制御を行うように構成されている。以下、交流電圧の振幅および周波数を変化させる制御について具体的に説明する。

制御部２０は、擾乱発生用演算手段２８を備えている。そして、本実施形態では、擾乱発生用演算手段２８は、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂの過電圧（ＯＶ）および不足電圧（ＵＶ）の試験において、３相電圧指令信号生成手段２１から出力された電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の各々に対して、任意の変化量に対応するゲインを乗算する。たとえば、電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の各々に対して、１よりも大きいゲインを乗算することにより、電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の振幅が内部テーブル２６ａに記憶されている交流電圧の振幅よりも大きくなる。これにより、過電圧に対応する電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆが生成される。また、電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の各々に対して、１よりも小さいゲインを乗算することにより、電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の振幅が内部テーブル２６ａに記憶されている交流電圧の振幅よりも小さくなる。これにより、不足電圧に対応する電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆが生成される。

また、本実施形態では、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ａの周波数上昇（ＯＦ）および周波数低下（ＵＦ）の試験において、ＰＬＬ演算手段２７は、ＰＷＭ制御を行うためのキャリア周波数（角周波数）に、任意の周波数に対応するゲインを乗算する。たとえば、１よりも大きいゲインを乗算することによりキャリア周波数が内部テーブル２６ａに記憶されている交流電圧の周波数よりも大きくなる。これにより、周波数上昇に対応する電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆが生成される。また、１よりも小さいゲインを乗算することによりキャリア周波数が内部テーブル２６ａに記憶されている交流電圧の周波数よりも小さくなる。これにより、周波数低下に対応する電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆが生成される。

また、本実施形態では、制御部２０は、交流電源模擬モードにおいて、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験のために、インバータ回路部１４から出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている。具体的には、制御部２０（擾乱発生用演算手段２８）は、電圧指令に対して、瞬時電圧低下の割合を表す残電圧レベルを乗算することにより、出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている。ここで、残電圧レベルとは、正常な状態の電圧（１００％）に対する電圧の低下の割合（２０％など）を意味する。たとえば、残電圧レベルが２０％の場合には、パワーコンディショナ１０の運転が継続される。また、残電圧レベルが０％の場合には、パワーコンディショナ１０の運転が停止される。

詳細には、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験において、擾乱発生用演算手段２８は、３相電圧指令信号生成手段２１からの電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の各々に対して、残電圧レベルを乗算する。これにより、電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の振幅（振幅値）を変化させることにより、電圧指令値Ｖｕｒｅｆ、ＶｖｒｅｆおよびＶｗｒｅｆを生成する。たとえば、３相の電圧が瞬時に低下した場合には、下記の式により、電圧指令値Ｖｕ１、Ｖｖ１およびＶｗ１の振幅（振幅値）が変化される。なお、３相の電圧が低下している時間は、図示しないタイマなどを用いて調整される。

また、２相（たとえば、Ｕ相およびＶ相）の電圧が瞬時に低下した場合には、下記の式により、電圧指令値Ｖｕ１およびＶｖ２の振幅（振幅値）が変化される。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、制御部２０は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧をインバータ回路部１４から被試験装置としてのパワーコンディショナ１０（１０ｂ）に対して出力する交流電源１１０を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されている。これにより、互いに同一（同じ定格）の２台のパワーコンディショナ１０を用意して、２台のパワーコンディショナ１０のうちの交流電源模擬モードに切り替えられた一のパワーコンディショナ１０（１０ａ）から、２台のパワーコンディショナ１０のうちの系統連系モードに切り替えられた被試験装置としての他のパワーコンディショナ１０（１０ｂ）に対して、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧を出力することができる。つまり、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０の仕様（定格）が変更された場合でも、２台のパワーコンディショナ１０以外の、規格適合試験を行うための設備を大幅に変更することなく、規格適合試験を行うことができる。その結果、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０の仕様が変更された場合でも、規格適合試験を行うための設備が大幅に変更されるのを抑制することができる。

また、パワーコンディショナ１０の定格レベルを低減させたミニモデルによって代替的に規格適合試験を行う場合と異なり、規格適合試験の信頼性が低下するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、交流電源模擬モードにおいて、予め記憶部２６に記憶された交流電力の波形を示す内部テーブル２６ａに基づいてインバータ回路部１４から所定の大きさの交流電圧を出力させることにより、交流電源１１０を模擬するように構成されている。これにより、パワーコンディショナ１０に交流電力が入力されない場合でも、交流電力の波形を示す内部テーブル２６ａに基づいて、容易に、所定の大きさの交流電圧を生成して出力することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、交流電源模擬モードにおいて、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のために、インバータ回路部１４から出力される交流電圧の振幅および周波数のうちの少なくとも一方を変化させる制御を行うように構成されている。これにより、系統保護継電器の試験のための専用の設備を用いることなく、パワーコンディショナ１０から、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のための交流電圧を出力することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、電圧指令に対してゲインを乗算することによりインバータ回路部１４から出力される交流電圧の振幅を変化させること、および、キャリア周波数に対してゲインを乗算することによりインバータ回路部１４から出力される交流電圧の周波数を変化させることのうちの少なくとも一方を行うように構成されている。これにより、ゲインを乗算するだけで、容易に、交流電圧の振幅および周波数のうちの少なくとも一方を変化させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、交流電源模擬モードにおいて、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験のために、インバータ回路部１４から出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている。これにより、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験のための専用の設備を用いることなく、パワーコンディショナ１０から、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のための交流電圧を出力することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、電圧指令に対して、瞬時電圧低下の割合を表す残電圧レベルを乗算することにより、出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている。これにより、残電圧レベルを乗算するだけで、容易に、交流電圧の振幅を変化させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、交流電源１１０を模擬する交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されている。これにより、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０から出力された交流電圧を、整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０により直流電圧に変換して、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０に入力することができる。つまり、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０と整流器動作モードに切り替えられたパワーコンディショナ１０との間において、電力の回生を行うことができるので、規格適合試験における消費電力を低減することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部２０は、整流器動作モードにおいて、有効電流指令を、系統連系モードの際における極性と逆の極性にすることにより、交流電力を直流電力に変換するように構成されている。これにより、有効電流指令の極性を反転するだけで、容易に、系統連系モードと整流器動作モードとを切り替えることができる。

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、図１に示されるように、被試験装置としてのパワーコンディショナ１０ｂの規格適合試験を行うパワーコンディショナシステム１００に、電力を回生するためのパワーコンディショナ１０ｃが設けられる例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図５に示すパワーコンディショナシステム２００のように、電力の回生を行わない場合には、パワーコンディショナ１０ｃを設けなくてもよい。この場合、パワーコンディショナ２１０は、系統連系モードと、交流電源模擬モードとの２つのモードに切り替え可能に構成されていてもよい。つまり、パワーコンディショナ２１０に、整流器動作モードを設けなくてもよい。

また、上記実施形態では、交流電源模擬モードにおいて、予め記憶部２６に記憶された交流電力の波形を示す内部テーブル２６ａに基づいて交流電源１１０を模擬する例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、交流電力の波形を数式に基づいた演算により求めて、演算により求められた交流電力の波形に基づいて交流電源１１０を模擬してもよい。

また、上記実施形態では、交流電源模擬モードにおいて、インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅を変化させる制御と、周波数を変化させる制御との両方が行われる例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅を変化させる制御と、周波数を変化させる制御とのうちの一方のみを行ってもよい。

また、上記実施形態では、系統連系規定への適合のための規格適合試験を行う例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、系統連系規定への適合のための規格適合試験以外の試験に、本発明のパワーコンディショナシステムを用いてもよい。

１０、２１０パワーコンディショナ
１０ａパワーコンディショナ（第１パワーコンディショナ）
１０ｂパワーコンディショナ（第２パワーコンディショナ）
１０ｃパワーコンディショナ（第３パワーコンディショナ）
１４インバータ回路部
２０制御部
２６記憶部
２６ａ内部テーブル（テーブル）
１００、２００パワーコンディショナシステム
１１０交流電源

Claims

交流電力系統に対して系統連系するパワーコンディショナであって、
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、
前記インバータ回路部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧を前記インバータ回路部から被試験装置としてのパワーコンディショナに対して出力する交流電源を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されている、パワーコンディショナ。
前記制御部は、前記交流電源模擬モードにおいて、予め記憶部に記憶された交流電力の波形を示すテーブルに基づいて前記インバータ回路部から所定の大きさの交流電圧を出力させることにより、前記交流電源を模擬するように構成されている、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、前記交流電源模擬モードにおいて、系統連系に必要な系統保護継電器の試験のために、前記インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅および周波数のうちの少なくとも一方を変化させる制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、電圧指令に対してゲインを乗算することにより前記インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅を変化させること、および、キャリア周波数に対してゲインを乗算することにより前記インバータ回路部から出力される交流電圧の周波数を変化させることのうちの少なくとも一方を行うように構成されている、請求項３に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、前記交流電源模擬モードにおいて、瞬時電圧低下時の運転継続機能の試験のために、前記インバータ回路部から出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、電圧指令に対して、瞬時電圧低下の割合を表す残電圧レベルを乗算することにより、出力される交流電圧の振幅を変化させる制御を行うように構成されている、請求項５に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、前記交流電力系統に対して系統連系を行う前記系統連系モードと、前記交流電源を模擬する前記交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
前記制御部は、前記整流器動作モードにおいて、有効電流指令を、前記系統連系モードの際における極性と逆の極性にすることにより、交流電力を直流電力に変換するように構成されている、請求項７に記載のパワーコンディショナ。
第１パワーコンディショナおよび第２パワーコンディショナを備え、
前記第１パワーコンディショナおよび前記第２パワーコンディショナは、各々、
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部と、
前記インバータ回路部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、交流電力系統に対して系統連系を行う系統連系モードと、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧を前記インバータ回路部から被試験装置としてのパワーコンディショナに対して出力する交流電源を模擬する交流電源模擬モードとを切り替え可能に構成されており、
前記交流電源模擬モードに切り替えられた前記第１パワーコンディショナから、前記系統連系モードに切り替えられた前記被試験装置としての前記第２パワーコンディショナに、規格適合試験を行うための所定の大きさの交流電圧が出力されるように構成されている、パワーコンディショナシステム。
第３パワーコンディショナをさらに備え、
前記第１パワーコンディショナ、前記第２パワーコンディショナおよび前記第３パワーコンディショナは、各々、前記交流電力系統に対して系統連系を行う前記系統連系モードと、前記交流電源を模擬する前記交流電源模擬モードと、交流電力を直流電力に変換する整流器動作モードとを切り替え可能に構成されており、
前記系統連系モードに切り替えられた前記被試験装置としての前記第２パワーコンディショナから出力された交流電圧が、前記整流器動作モードに切り替えられた前記第３パワーコンディショナに入力されるとともに、前記第３パワーコンディショナに変換された直流電圧が前記第２パワーコンディショナに入力されるように構成されている、請求項９に記載のパワーコンディショナシステム。