JP7177466B2 - 電力変換装置、発電システム、電力授受システム、負荷システム及び送配電システム - Google Patents
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Description
本発明は、電力検出装置、電力変換装置、発電システム、電力授受システム、負荷システム及び送配電システムに関する。
再生可能エネルギーとして風力や太陽光などが注目されている。風力や太陽光を利用して発電する発電装置では、発電された直流電力を、パワーコンディショナーと呼ばれる電力変換装置を用いて交流電力に変換して電力系統に出力している。例えば、太陽光発電用の電力変換装置には、昇圧チョッパ及びコンバータが備えられ、発電された直流電圧を、電力変換装置から出力しようとする交流波形の波高値以上に昇圧チョッパで昇圧し、昇圧された直流電圧を所定の交流波形にコンバータで整形している。このとき、コンバータが、系統電圧と同位相で、系統電圧よりも大きい交流電圧を出力することで、電力系統に発電装置で発電された有効電力を供給できる。
このような発電装置とパワーコンディショナーを用いた発電システムでは、系統電圧の変動を抑制するために、有効電力や無効電力を算出したり、系統電圧や電力変換装置の出力電流の直流量（ピーク値）を検出したりするなどして、発電システムの出力を制御する。
例えば、特許文献１には、交流電圧と、当該交流電圧から位相が９０度遅れた交流電圧とを用いて複素ベクトルを求め、交流電圧の位相信号と複素ベクトルを回転座標変換することで有効電力と無効電力を算出し、これらを用いて変換器の出力を制御することが開示されている。
特許文献１に開示されている方法では、有効電力や無効電力などを算出するために、位相検出を行う必要がある。位相検出は、一般に、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）やＤＦＴ（Discrete Fourier transform）などの演算処理が用いられ、位相の検出処理に、電力系統など電力の出力対象の交流電圧源の交流電圧の１周期分以上の時間を要する。また、系統電圧や電力変換装置と電力系統の間を流れる交流電流のピーク値（直流量）を検出するためには、交流電圧源の交流電圧の１周期分の時間の間、待つ必要がある。そのため、有効電力、無効電力、系統電圧及び交流電流の直流量を用いて電力変換装置の出力する交流電圧や有効電力、無効電力を積分制御で目標値との偏差を小さくすることが難しく、１周期分の期間を待つことなく直流量として、算出できることが求められている。ここで、電力の直流量と呼んでいるのは、電力の１周期の平均値相当もしくはその実数倍の値のことを指す。
そこで、本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、１周期分の期間を待つことなく直流量を算出できる電力検出装置、電力変換装置、発電システム、電力授受システム、負荷システム及び送配電システムを提供することを目的とする。
本発明による電力検出装置は、電力系統に連系インピーダンスを介して接続された電力変換装置が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出する電力検出装置であって、前記電力系統の電圧及び前記電力変換装置と前記電力系統との間を流れる電流と、前記電圧及び前記電流の略（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数、以下同じ。）前の過去値とに基づいて、前記有効電力又は前記無効電力の少なくとも１つ以上を算出する演算部を備える。
本発明による電力変換装置は、連系インピーダンスを介して電力系統に接続された電力変換装置であって、交流電圧を前記電力系統に出力する変換器と、交流電圧指令値に基づいた前記交流電圧を前記変換器に出力させる制御部とを備え、前記制御部は、前記電力系統の電圧又は前記電力変換装置と前記電力系統との間を流れる電流の少なくとも１つ以上と、前記電圧又は前記電流の略（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数、以下同じ。）前の過去値の少なくとも１つ以上とを用いて直流量を算出し、前記直流量を用いて前記変換器が出力する前記交流電圧を制御する。
本発明による電力変換装置は、上記の電力検出装置と、前記電力系統に交流電圧を出力する変換器と、交流電圧指令値に基づいた前記交流電圧を前記変換器に出力させる制御部とを備える。
本発明による発電システムは、上記の電力検出装置又は上記の電力変換装置を備える。
本発明による電力授受システムは、上記の電力検出装置又は上記の電力変換装置を備える。
本発明による負荷システムは、上記の電力検出装置又は上記の電力変換装置を備える。
本発明による送配電システムは、上記の電力検出装置、上記の電力変換装置、上記の発電システム、上記の電力授受システム又は上記の負荷システムを備える。
本発明によれば、電力系統の電圧又は電力変換装置と電力系統との間を流れる電流の少なくとも１つ以上と、電圧又は電流の略（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）前の過去値の少なくとも１つ以上を用いて直流量を算出するので、１周期分の期間を待つことなく直流量を検出できる。
（１）第１実施形態
（１－１）本発明の第１実施形態の電力検出装置を備える発電システムの全体構成
本実施形態では、図１に示すように、風力発電装置や太陽光発電装置などの有効電力源１３で発電した電力を、電力系統３０を介して交流電圧源３５（無限大母線とする）に供給する発電システム１００に用いる場合を例として、本発明の電力検出装置１を説明する。発電システム１００は、有効電力源１３と、単相の電力変換装置１０と、連系インピーダンスと、電力検出装置１とを備えている。発電システム１００は、電力変換装置１０が連系点としての端子ＬＰ１、ＬＰ２で単相の電力系統３０に接続されている。連系インピーダンスは、電力変換装置１０の変換器１１を電力系統３０に連系するために、変換器１１と電力系統３０の間に挿入されるインピーダンスである。本実施形態では、連系インピーダンスは、リアクトル１７であり、変換器１１と端子ＬＰ１の間に挿入されている。
（１－１）本発明の第１実施形態の電力検出装置を備える発電システムの全体構成
本実施形態では、図１に示すように、風力発電装置や太陽光発電装置などの有効電力源１３で発電した電力を、電力系統３０を介して交流電圧源３５（無限大母線とする）に供給する発電システム１００に用いる場合を例として、本発明の電力検出装置１を説明する。発電システム１００は、有効電力源１３と、単相の電力変換装置１０と、連系インピーダンスと、電力検出装置１とを備えている。発電システム１００は、電力変換装置１０が連系点としての端子ＬＰ１、ＬＰ２で単相の電力系統３０に接続されている。連系インピーダンスは、電力変換装置１０の変換器１１を電力系統３０に連系するために、変換器１１と電力系統３０の間に挿入されるインピーダンスである。本実施形態では、連系インピーダンスは、リアクトル１７であり、変換器１１と端子ＬＰ１の間に挿入されている。
発電システム１００は、有効電力源１３と電力変換装置１０の間を直流配線で接続し、該直流配線の直流電圧を、電力変換装置１０で単相の交流電圧に変換し、リアクトル１７を介して、電力系統３０に連系する。なお、本実施形態では、交流電圧の周波数が５０Ｈｚの交流電圧源３５及び電力系統３０を想定して説明する。また、電力系統３０は、電線などで構成されているため、実際にはインピーダンス成分を有している。そのため、図１では、電力系統３０のインピーダンス成分３３を、抵抗成分３１とリアクタンス成分３２として示している。なお、本実施形態では抵抗成分３１の値をＲ、リアクタンス成分３２の値をＸとする。
（１－２）本発明の第１実施形態の電力検出装置を備える電力変換装置の全体構成
電力変換装置１０は、変換器１１と、変換器１１を制御する制御部１２と、電力検出装置１とを備える。電力変換装置１０は、例えば、有効電力源１３が変換器１１の正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに接続されて、有効電力源１３で発電された電力が正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎを介して変換器１１に供給される。
電力変換装置１０は、変換器１１と、変換器１１を制御する制御部１２と、電力検出装置１とを備える。電力変換装置１０は、例えば、有効電力源１３が変換器１１の正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに接続されて、有効電力源１３で発電された電力が正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎを介して変換器１１に供給される。
変換器１１は、正側入力端子Ｐと、負側入力端子Ｎと、Ｒ側変換部２１Ｒと、Ｓ側変換部２１Ｓと、コンデンサ２０とを備えている。コンデンサ２０は、正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに接続されており、有効電力源１３から供給された直流電力によって充電される。Ｒ側変換部２１Ｒ、Ｓ側変換部２１Ｓは、コンデンサ２０のコンデンサ電圧（例えば、Ｖ１）を、交流電圧に変換し、出力端子２３Ｒ及び出力端子２３Ｓから出力する。なお、コンデンサ２０は、系統電圧のピーク値よりも高い定格電圧のコンデンサを用いている。
Ｒ側変換部２１Ｒは、ハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌと、出力端子２３Ｐとを備えている。Ｒ側変換部２１Ｒでは、ハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌとが直列に接続され、ハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌとの間の接続点に出力端子２３Ｒが設けられている。Ｒ側変換部２１Ｒのハイサイドスイッチ２２Ｈ側が正側入力端子Ｐに接続され、Ｒ側変換部２１Ｒのローサイドスイッチ２２Ｌ側が負側入力端子Ｎに接続されている。出力端子２３Ｒは、リアクトル１７を介して端子ＬＰ１に接続されている。
Ｓ側変換部２１Ｓは、同様に、ハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌと、出力端子２３Ｎとを備えている。Ｓ側変換部２１Ｓでは、ハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌとが直列に接続され、ハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌとの間の接続点に出力端子２３Ｓが設けられている。Ｓ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈ側が正側入力端子Ｐに接続され、Ｓ側変換部２１Ｓのローサイドスイッチ２２Ｌ側が負側入力端子Ｎに接続されている。出力端子２３Ｓは、端子ＬＰ２に接続されている。そして、変換器１１は、Ｒ側変換部２１Ｒ、Ｓ側変換部２１Ｓ及びコンデンサ２０が並列に接続されており、フルブリッジ回路構成をしている。なお、変換器１１の構成は、入力された電力を交流電圧に変換して電力系統に出力できれば特に限定されず、所定の３レベルの電圧を出力できる３レベル変換器であってもよい。
そのため、変換器１１は、Ｒ側変換部２１Ｒのハイサイドスイッチ２２Ｈがオンでローサイドスイッチ２２Ｌがオフであり、Ｓ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈがオフでローサイドスイッチ２２Ｌがオンであるとき、端子ＬＰ１と端子ＬＰ２との間に、正のコンデンサ電圧＋Ｖ１を出力できる。変換器１１は、Ｒ側変換部２１Ｒのハイサイドスイッチ２２Ｈがオフでローサイドスイッチ２２Ｌがオンであり、Ｓ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈがオンでローサイドスイッチ２２Ｌがオフであるとき、端子ＬＰ１と端子ＬＰ２との間に、負のコンデンサ電圧－Ｖ１を出力する。このように、変換器１１は、Ｒ側変換部２１Ｒ、Ｓ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈ及びローサイドスイッチ２２Ｌのオンとオフを切り替えることで、直流電圧を交流電圧に変換する。
ハイサイドスイッチ２２Ｈ、ローサイドスイッチ２２Ｌは、例えば、ＩＧＢＴなどでなるスイッチング素子と、還流ダイオードとで構成してもよい。ハイサイドスイッチ２２Ｈ、ローサイドスイッチ２２Ｌは、スイッチング素子の正側（ＩＧＢＴのコレクタ）と還流ダイオードの負側とが接続され、スイッチング素子の負側（ＩＧＢＴのエミッタ）と還流ダイオードの正側とが接続された、スイッチング素子及び還流ダイオードが逆並列に接続された構成である。
このように、ハイサイドスイッチ２２Ｈ、ローサイドスイッチ２２Ｌは、スイッチング素子及び還流ダイオードを逆並列に接続することで、ハイサイドスイッチ２２Ｈ及びローサイドスイッチ２２Ｌの負側から正側に電圧が印加されたとき、還流ダイオードに電流が流れるようにし、スイッチング素子であるＩＧＢＴのエミッタからコレクタに電流が流れることを防止して、ＩＧＢＴを保護できる。
制御部１２は、出力電圧指令生成部１５と、ゲートパルス生成部１６とを備えている。出力電圧指令生成部１５は、変換器１１が電力系統３０に出力する交流電圧を算出する。算出方法は従来の公知の方法を用いることができ、例えば、検出した系統電圧と、系統電圧から算出した系統電圧の位相などに基づいて算出する。また後述の手法によっても、制御部１２は、変換器１１を制御することができる。なお、系統電圧の位相検出は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）やＤＦＴ（Discrete Fourier transform）を用いた位相検出処理など、公知の方法で行うことができる。
出力電圧指令生成部１５は、変換器１１が出力する電流の指令値である出力電流指令値を算出し、出力電流指令値をベクトル制御するなどして電圧指令値を算出し、算出した電圧指令値を規格化し、変換器１１から交流電圧を出力するための制御信号である、Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ（ＰＷＭ：パルス幅変調）用の出力電圧指令値Ｖｒｅｆを生成し、ゲートパルス生成部１６に送出する。但し、必ずしも電流指令値を介して、出力電圧指令値を送出する必要はない。電力制御などから出力電圧指令値を作成、送出してもよい。ゲートパルス生成部１６は、出力電圧指令値Ｖｒｅｆに応じてＲ側変換部２１Ｒ及びＳ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈ及びローサイドスイッチ２２Ｌ（より具体的にはＩＧＢＴのゲート）をオン・オフ制御するためのゲートパルスをスイッチ毎に生成する。ゲートパルスは、出力電圧指令値Ｖｒｅｆを変調波として、公知のパルス幅変調（ＰＷＭ）により生成される。
ゲートパルス生成部１６は、Ｒ側変換部２１Ｒ及びＳ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈ及びローサイドスイッチ２２Ｌに図示しない配線で接続されており、生成したゲートパルスを、対応するＲ側変換部２１Ｒ及びＳ側変換部２１Ｓのハイサイドスイッチ２２Ｈ及びローサイドスイッチ２２Ｌに出力する。変換器１１は、ゲートパルスによりハイサイドスイッチ２２Ｈ及びローサイドスイッチ２２Ｌのオンの時間を制御し、コンデンサ２０のコンデンサ電圧を、出力電圧指令値に応じた交流電圧に変換する。このように、制御部１２は、変換器１１を制御する。
（１－３）本発明の第１実施形態の電力検出装置の全体構成
図１に示すように、電力検出装置１は、有効電力及び無効電力を検出する検出処理部２と、電力系統３０の電圧として連系点の電圧（瞬時値）を検出する電源電圧検出器５と、電力変換装置１０と電力系統３０との間を流れる電流（瞬時値）を検出する電流検出器６と、検出した有効電力と無効電力の値を表示する表示部７とを備えている。
図１に示すように、電力検出装置１は、有効電力及び無効電力を検出する検出処理部２と、電力系統３０の電圧として連系点の電圧（瞬時値）を検出する電源電圧検出器５と、電力変換装置１０と電力系統３０との間を流れる電流（瞬時値）を検出する電流検出器６と、検出した有効電力と無効電力の値を表示する表示部７とを備えている。
なお、本実施形態の電力検出装置１で検出する有効電力Ｐｗは、Ｖを電力系統３０の電圧（後述の連系点電圧）、Ｉを電力変換装置１０と電力系統３０の間を流れる電流（後述の連系電流）、θをＶとＩの位相差とすると、Ｐｗ＝｜Ｖ｜｜Ｉ｜ｃｏｓθ（｜Ｖ｜及び｜Ｉ｜は系統電圧及び電流の実効値を表す。）で表される一般的な有効電力である。また、実施形態で検出する無効電力Ｑｗは、Ｑｗ＝｜Ｖ｜｜Ｉ｜ｓｉｎθで表される一般的な無効電力である。本実施形態の電力検出装置１は、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗの直流量を検出できる。
電源電圧検出器５は、連系点の端子ＬＰ１と端子ＬＰ２の間に設けられ、電力系統３０の電圧として、端子ＬＰ１と端子ＬＰ２の間の電圧（以下、連系点電圧Ｖともいう。）を検出する。連系点電圧Ｖは、端子ＬＰ１と端子ＬＰ２の間の電位差であり、端子ＬＰ１の電位が端子ＬＰ２の電位より高い場合を正の電圧としている。電源電圧検出器５は、検出処理部２の一時データ保持部３及び演算部４と、制御部１２の出力電圧指令生成部１５とに配線を介して接続されており、検出した連系点電圧Ｖをこれらの接続先に送出する。
電流検出器６は、端子ＬＰ１とリアクトル１７の間に設けられており、電力変換装置１０と電力系統３０との間を流れる電流（以下、連系電流Ｉともいう。）を検出する。本実施形態では、電流検出器６は、電力系統３０からリアクトル１７を介して電力変換装置１０に流れる方向の連系電流Ｉを、正の電流として検出する。電流検出器６は、検出処理部２の一時データ保持部３及び演算部４に配線を介して接続されており、検出した連系電流Ｉをこれらの接続先に送出する。
一時データ保持部３は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブなどの公知のメモリを備えており、検出した連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを受け取ると、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの値をメモリに格納する。その後、一時データ保持部３は、メモリに格納した連系点電圧Ｖの検出値を、連系点電圧Ｖ（又は連系電流Ｉ）の１／４周期後（５０Ｈｚの場合は５ｍｓ後）に、過去電圧として出力し、連系電流Ｉの検出値を、連系点電圧Ｖ（又は連系電流Ｉ）の１／４周期後に、過去電流として出力する。すなわち、一時データ保持部３は、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの１／４周期前の過去値として、検出した連系点電圧Ｖの１／４周期前の過去電圧と、検出した連系点電圧Ｖの１／４周期前の過去電流とを出力する。以上述べたように、一時データ保持部３は、受け取った連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを順次メモリに記憶していき、１／４周期前にメモリに記憶した連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを過去電圧及び過去電流としてメモリから読み出して順次出力する。
また、一時データ保持部３は、遅延回路であってもよく、受け取った連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの値を連系点電圧Ｖの１／４周期の期間遅らせて、１／４周期前に検出した過去電圧及び過去電流として出力する。この場合、本実施形態の電力系統３０が周波数５０Ｈｚの系統であるので、一時データ保持部３は、受け取った連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの検出信号を５ｍｓ遅らせる。電力系統３０の周波数が５０Ｈｚの場合、連系点電圧Ｖ（系統電圧）の１周期は２０ｍｓであるので、５ｍｓの期間は、連系点電圧の１／４周期の期間に相当する。そのため、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの検出信号を５ｍｓ遅らせることで、一時データ保持部３は、現在、一時データ保持部３に入力されている連系点電圧Ｖから１／４周期前の過去電圧と、現在、一時データ保持部３に入力されている連系電流Ｉから１／４周期前の過去電流を出力できる。
なお、電力系統（交流電圧源）の周波数が６０Ｈｚの場合は１周期が約１６．７ｍｓであるので、一時データ保持部３は、メモリで構成されている場合、連系点電圧及び連系電流の検出値を約４．２ｍｓ間メモリに格納した後に、遅延回路で構成されている場合、連系点電圧及び連系電流の検出値を約４．２ｍｓ間遅らせて、１／４周期前に検出した過去電圧及び過去電流として出力する。このように、一時データ保持部３におけるメモリでの格納時間又は遅れ時間は、電力系統の周波数に応じて変わる。
演算部４は、電源電圧検出器５が検出した連系点電圧Ｖの検出値と、電流検出器６が検出した連系電流Ｉの検出値と、連系点電圧Ｖの１／４周期前の過去電圧と及び過去電流とを受け取る。演算部４は、連系点電圧Ｖの現在値と、連系電流Ｉの現在値と、過去電圧と、過去電流とに基づいて、有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を演算する。具体的には、演算部４は、下記の式（１）を用いて電力変換装置１０の出力する有効電力を算出し、下記の式（２）を用いて電力変換装置１０の出力する無効電力を算出する。式（１）により算出する有効電力Ｐｗと、式（２）により算出する無効電力Ｑｗとは、直流量（算出時点に、電力変換装置１０が出力した有効電力及び無効電力の値）である。なお、連系点電圧Ｖの現在値及び連系電流Ｉの現在値は、現在、演算部４が受け取った連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値を意味し、過去電圧及び過去電流は、当該連系点電圧Ｖの１／４周期前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの検出値である。
有効電力Ｐｗ＝（Ｖｐ×Ｉｐ＋Ｖｂ×Ｉｂ）／２・・・（１）
無効電力Ｑｗ＝（Ｖｐ×Ｉｂ－Ｖｂ×Ｉｐ）／２・・・（２）
ここで、Ｖｐは連系点電圧Ｖの現在値（検出値）、Ｉｐは連系電流Ｉの現在値（検出値）、Ｖｂは過去電圧、Ｉｂは過去電流である。このように、演算部４は、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと連系電流Ｉの現在値Ｉｐとの積と、過去電圧Ｖｂと過去電流Ｉｂとの積とを加算して２で除算することで、有効電力Ｐｗを算出する。また、演算部４は、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと過去電流Ｉｂとの積から、過去電圧Ｖｂと連系電流Ｉの現在値Ｉｐとの積を減算して２で除算することで、無効電力Ｑｗを算出する。本実施形態では、演算部４は、有効電力と無効電力の両方を算出している。なお、ＶｂはＶｐから位相が９０度遅れ、ＩｂはＩｐから位相が９０度遅れている。なお、本明細書では「２で除算する」という語句には、２で除算することに加えて、１／２を乗算する、０．５を乗算する又は減算結果を２倍してから４で除算するなど、２で除算することと同じ結果となる計算処理方法も含むものとする。
有効電力Ｐｗ＝（Ｖｐ×Ｉｐ＋Ｖｂ×Ｉｂ）／２・・・（１）
無効電力Ｑｗ＝（Ｖｐ×Ｉｂ－Ｖｂ×Ｉｐ）／２・・・（２）
ここで、Ｖｐは連系点電圧Ｖの現在値（検出値）、Ｉｐは連系電流Ｉの現在値（検出値）、Ｖｂは過去電圧、Ｉｂは過去電流である。このように、演算部４は、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと連系電流Ｉの現在値Ｉｐとの積と、過去電圧Ｖｂと過去電流Ｉｂとの積とを加算して２で除算することで、有効電力Ｐｗを算出する。また、演算部４は、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと過去電流Ｉｂとの積から、過去電圧Ｖｂと連系電流Ｉの現在値Ｉｐとの積を減算して２で除算することで、無効電力Ｑｗを算出する。本実施形態では、演算部４は、有効電力と無効電力の両方を算出している。なお、ＶｂはＶｐから位相が９０度遅れ、ＩｂはＩｐから位相が９０度遅れている。なお、本明細書では「２で除算する」という語句には、２で除算することに加えて、１／２を乗算する、０．５を乗算する又は減算結果を２倍してから４で除算するなど、２で除算することと同じ結果となる計算処理方法も含むものとする。
このように、電力検出装置１は、検出した連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐ、検出した連系電流Ｉの現在値Ｉｐ、過去電圧Ｖｂ及び過去電流Ｉｂから簡単な四則演算で、電力変換装置１０が出力する有効電力Ｐｗ又は無効電力Ｑｗの少なくとも１つ以上を直流量として算出することができるので、電力変換装置１０の出力を１周期分積分したり、系統電圧の位相の検出や座標変換をしたりする必要がなく、有効電力Ｐｗ又は無効電力Ｑｗの少なくとも１つ以上を直流量として１周期の期間待つことなく検出できる。演算部４は、算出した有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを、演算部４に接続された例えば液晶モニターなどの表示部７に表示させ、作業者に電力変換装置１０が出力している有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを確認させる。また、本実施形態の場合、演算部４は、電力変換装置１０の制御部１２の出力電圧指令生成部１５にも接続されており、出力電圧指令生成部１５に算出した有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを送出する。
制御部１２は、検出した有効電力及び無効電力を用いて、電力変換装置１０が出力する有効電力及び無効電力をフィードバック制御することができる。例えば、制御部１２が、出力電圧指令生成部１５に、有効電力指令値及び無効電力指令値に基づいて出力電圧指令値を生成させて電力変換装置１０を制御しているとする。この場合、制御部１２は、電力検出装置１が検出した有効電力及び無効電力を有効電力指令値及び無効電力指令値にフィードバックし、電力変換装置１０が出力する有効電力及び無効電力をフィードバック制御できる。具体的には、出力電圧指令生成部１５が、有効電力指令値と有効電力の検出値との偏差及び無効電力指令値と無効電力の検出値との偏差に基づいて出力電圧指令値を生成するようにする。このようにすることで、これらの偏差がそれぞれ小さくなるように電力変換装置１０の出力を制御することができる。なお、有効電力のみフィードバック制御してもよく、無効電力のみフィードバック制御をしてもよい。
また、有効電力及び無効電力を直流量として検出できるため、検出した有効電力及び無効電力を積分制御に用い、目標値（有効電力指令値及び無効電力指令値）と実際の出力値（検出した有効電力及び無効電力）の偏差を小さくすることができる。例えば、上記の有効電力及び無効電力のフィードバック制御に対して積分制御を加えることができる。具体的には、出力電圧指令生成部１５が、有効電力指令値と有効電力の検出値との偏差を積分した値と、無効電力指令値と無効電力の検出値との偏差を積分した値とに基づいて出力電圧指令値を生成するようにする。このようにすることで、有効電力指令値と実際の有効電力の出力値（有効電力の検出値）の偏差及び無効電力指令値と実際の無効電力の出力値（無効電力の検出値）の偏差を小さくすることができる。なお、有効電力指令値及び無効電力指令値は、制御部１２が生成してもよく、発電システム１００が接続された電力系統３０の指令所など、電力システムの上位の存在から受け取ってもよい。
（１－４）本発明の第１実施形態の電力検出装置が検出した有効電力及び無効電力を用いた系統電圧の変動抑制方法
まず、電力系統３０へ流入する有効電力が増加することで、電力系統３０の電圧（連系点電圧）が変動することについて、図１を用いて説明する。有効電力源１３での発電量が増加し、電力変換装置１０に流入する有効電力が増加すると、変換器１１のコンデンサ２０の電圧が上昇してしまう。コンデンサ２０の電圧上昇が許容値を超えると、コンデンサ２０やハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌに用いるＩＧＢＴなどが故障する可能性がある。ここで、連系電流Ｉは、電力変換装置１０の変換器１１が出力する有効電力に関連する有効電流成分Ｉｅと、出力する無効電力に関連する無効電流成分Ｉｑからなるとする。コンデンサ２０の電圧上昇を防ぐには、電力変換装置１０から電力系統３０へ出力する有効電力を増加し、有効電力源１３から入力する有効電力とバランスさせる必要がある。電力系統３０に出力する有効電力が増加すると、連系電流Ｉのうち、有効電流成分Ｉｅも増加する。ここで、有効電力の増加に伴う有効電流成分Ｉｅの上昇量をΔＩｅとする。このように、有効電流成分Ｉｅが上昇すると、電力系統３０の抵抗成分３１で、上昇量ΔＩｅに応じて電圧ΔＶｅが生じ、ΔＶｅの分だけ連系点電圧Ｖが上昇する。
まず、電力系統３０へ流入する有効電力が増加することで、電力系統３０の電圧（連系点電圧）が変動することについて、図１を用いて説明する。有効電力源１３での発電量が増加し、電力変換装置１０に流入する有効電力が増加すると、変換器１１のコンデンサ２０の電圧が上昇してしまう。コンデンサ２０の電圧上昇が許容値を超えると、コンデンサ２０やハイサイドスイッチ２２Ｈとローサイドスイッチ２２Ｌに用いるＩＧＢＴなどが故障する可能性がある。ここで、連系電流Ｉは、電力変換装置１０の変換器１１が出力する有効電力に関連する有効電流成分Ｉｅと、出力する無効電力に関連する無効電流成分Ｉｑからなるとする。コンデンサ２０の電圧上昇を防ぐには、電力変換装置１０から電力系統３０へ出力する有効電力を増加し、有効電力源１３から入力する有効電力とバランスさせる必要がある。電力系統３０に出力する有効電力が増加すると、連系電流Ｉのうち、有効電流成分Ｉｅも増加する。ここで、有効電力の増加に伴う有効電流成分Ｉｅの上昇量をΔＩｅとする。このように、有効電流成分Ｉｅが上昇すると、電力系統３０の抵抗成分３１で、上昇量ΔＩｅに応じて電圧ΔＶｅが生じ、ΔＶｅの分だけ連系点電圧Ｖが上昇する。
このように、電力系統３０に流入する有効電力が増加すると、有効電流成分Ｉｅが上昇し、電力系統３０の連系点電圧Ｖが上昇する。ここで、上昇量ΔＶｅは、電力系統３０を流れる有効電流成分Ｉｅに、電力系統３０の抵抗成分３１の値Ｒを乗算することで算出できる（ΔＶｅ＝ΔＩｅ×Ｒ）。
有効電力源１３が出力する有効電力によって、連系点電圧Ｖが変動することは、無限大母線である交流電圧源３５と電力変換装置１０との間を接続する電力系統３０にとって好ましくない。交流電圧源３５の電圧は一定なので、電力変換装置１０が有効電力を出力すると連系点電圧Ｖが上昇する。連系点電圧Ｖの上昇は、電力変換装置１０から連系点電圧Ｖの上昇量ΔＶｅに応じた無効電力を出力することで、より具体的には変換器１１にリアクトルを模擬した動作を加えることで、抑制することができる。ΔＶｅに応じて電力変換装置１０が出力する無効電力を増加させると、連系電流Ｉの内、有効電流成分Ｉｅより位相が９０度ずれた無効電流成分Ｉｑが上昇する。この無効電流成分Ｉｑの上昇量をΔＩｑとすると、ΔＩｑによって、電力系統３０のリアクタンス成分３２で電圧ΔＶｒが生じる。
このとき、電圧ΔＶｒは、無効電流成分Ｉｑより位相が９０度進んでおり、有効電流成分Ｉｅと同位相である。そして、有効電流成分Ｉｅは、連系点電圧Ｖとは１８０度位相がずれているので、抵抗成分３１で生じた電圧ΔＶｅとも１８０度位相がずれている。よって、電圧ΔＶｒと電圧ΔＶｅとが逆符号であるので、電圧ΔＶｒによって電圧ΔＶｅを補償できる。よって、電力変換装置１０からの無効電力の出力量を増加させることで、電力変換装置１０から出力される有効電力の増加によって生じる連系点電圧Ｖの上昇を補償することができる。無効電力に関しては、人によって、定義表現が異なり誤解を生むことが多いので、念のために別な表現法にて説明する。すなわち、変換器１１に有効電力出力だけでなく、リアクトル動作も合わせて行う。リアクトル動作は、位相を変えずに出力電圧を下げることとほぼ同義なため、有効電力出力による電圧上昇を相殺できる。なお、電力系統３０の電圧（連系点電圧Ｖ）の低下は、電力系統３０から電力変換装置１０へ無効電力を引き込む（上記の例では、電圧の補償のために電力変換装置１０が出力すべき無効電力の符号を逆符号にする）ことで、同様に補償することができる。
連系点電圧Ｖが上昇した場合を例として、より具体的に補償方法を説明する。制御部１２が、電力変換装置１０が出力すべき無効電力を下記式（３）により算出し、当該算出結果に基づく無効電力を電力変換装置１０から出力するように制御する。
Ｑｒ＝Ｐｗ×Ｘ/Ｒ・・・（３）
Ｑｒは連系点電圧Ｖを補償するために電力変換装置１０が出力すべき無効電力（以下、補償無効電力ともいう。）の値、Ｐｗは検出した有効電力の値、Ｘは電力系統３０のリアクタンス成分３２の値、Ｒは電力系統３０の抵抗成分３１の値である。
Ｑｒ＝Ｐｗ×Ｘ/Ｒ・・・（３）
Ｑｒは連系点電圧Ｖを補償するために電力変換装置１０が出力すべき無効電力（以下、補償無効電力ともいう。）の値、Ｐｗは検出した有効電力の値、Ｘは電力系統３０のリアクタンス成分３２の値、Ｒは電力系統３０の抵抗成分３１の値である。
なお、Ｘ／Ｒが未知の場合は、下記の式（４）により制御する。
Ｑｒ＝Ｐｗ×（（ｄＱｗ／ｄｔ)／（ｄＰｗ／ｄｔ)）/(ｄＶ／ｄｔ)・・・（４）
ここで、ｄＱｗ／ｄｔは検出した無効電力Ｑｗの微分、ｄＰｗ／ｄｔは検出した有効電力Ｐｗの微分、ｄＶ／ｄｔは連系点電圧Ｖの微分である。なお、式（４）は公知の情報である。但し、極短い時間の微分を算出すると、パワー半導体のリプルを拾ってしまうので、ＰＷＭのキャリア周期又はパワー半導体のスイッチング周波数より十分長い一次遅れフィルタを介した上で微分を行うのが好ましい。例えば、それらの５倍以上の時間が好ましい。
Ｑｒ＝Ｐｗ×（（ｄＱｗ／ｄｔ)／（ｄＰｗ／ｄｔ)）/(ｄＶ／ｄｔ)・・・（４）
ここで、ｄＱｗ／ｄｔは検出した無効電力Ｑｗの微分、ｄＰｗ／ｄｔは検出した有効電力Ｐｗの微分、ｄＶ／ｄｔは連系点電圧Ｖの微分である。なお、式（４）は公知の情報である。但し、極短い時間の微分を算出すると、パワー半導体のリプルを拾ってしまうので、ＰＷＭのキャリア周期又はパワー半導体のスイッチング周波数より十分長い一次遅れフィルタを介した上で微分を行うのが好ましい。例えば、それらの５倍以上の時間が好ましい。
（１－５）第１の実施形態の作用及び効果
以上の構成において、図１に示すように、電力検出装置１は、電力系統３０の連系点電圧Ｖ（電圧）及び電力変換装置１０と電力系統３０との間を流れる連系電流Ｉ（電流）と、連系点電圧Ｖの１／４周期前の過去電圧（過去値）と、検出した連系電流Ｉの１／４周期前の過去電流（過去値）とに基づいて、有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を算出する演算部４を備え、電力系統３０に接続された電力変換装置１０が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出するように構成した。
以上の構成において、図１に示すように、電力検出装置１は、電力系統３０の連系点電圧Ｖ（電圧）及び電力変換装置１０と電力系統３０との間を流れる連系電流Ｉ（電流）と、連系点電圧Ｖの１／４周期前の過去電圧（過去値）と、検出した連系電流Ｉの１／４周期前の過去電流（過去値）とに基づいて、有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を算出する演算部４を備え、電力系統３０に接続された電力変換装置１０が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出するように構成した。
よって、電力検出装置１は、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉと、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの１／４周期前の過去値（過去電圧及び過去電流）を用いて有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として算出するので、１周期分の期間を待つことなく有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として検出できる。
また、電力変換装置１０は、電力検出装置１と、電力系統３０に交流電圧を出力する変換器１１と、変換器１１を制御する制御部１２を備えるようにすることで、電力変換装置１０が出力する有効電力及び無効電力を直流量として１周期分の期間を待つことなく検出できる。さらに電力変換装置１０は、検出した有効電力を用いて、出力する有効電力を積分制御することで、有効電力指令値と実際の有効電力の出力値（有効電力の検出値）の偏差を小さくすることができ、検出した無効電力を用いて出力する無効電力を制御することで無効電力指令値と実際の無効電力の出力値（無効電力の検出値）の偏差を小さくすることができる。
（２）第２実施形態
（２－１）本発明の第２実施形態の電力検出装置を備える発電システムの全体構成
第１実施形態の電力変換装置１０は単相であったが、以下で説明する第２実施形態では電力変換装置が三相である。本実施形態では、図２に示すように、風力発電装置や太陽光発電装置などの有効電力源１３で発電した電力を、電力系統７０を介して交流電圧源７５（無限大母線とする）に供給する発電システム１０１に用いる場合を例として、本発明の電力検出装置４１を説明する。発電システム１０１は、有効電力源１３と、三相交流電圧を出力する電力変換装置５０と、連系インピーダンスと、電力変換装置５０が出力する各相の有効電力及び無効電力をそれぞれ相毎に検出する電力検出装置４１とを備えている。発電システム１０１は、電力変換装置５０が、Ｒ相端子ＬＰＲで三相交流の電力系統７０のＲ相に接続され、Ｓ相端子ＬＰＳで三相交流の電力系統７０のＳ相に接続され、Ｔ相端子ＬＰＴで三相交流の電力系統７０のＴ相に接続されている。発電システム１０１は、連系点としてのＲ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴで電力系統７０に連系されている。
（２－１）本発明の第２実施形態の電力検出装置を備える発電システムの全体構成
第１実施形態の電力変換装置１０は単相であったが、以下で説明する第２実施形態では電力変換装置が三相である。本実施形態では、図２に示すように、風力発電装置や太陽光発電装置などの有効電力源１３で発電した電力を、電力系統７０を介して交流電圧源７５（無限大母線とする）に供給する発電システム１０１に用いる場合を例として、本発明の電力検出装置４１を説明する。発電システム１０１は、有効電力源１３と、三相交流電圧を出力する電力変換装置５０と、連系インピーダンスと、電力変換装置５０が出力する各相の有効電力及び無効電力をそれぞれ相毎に検出する電力検出装置４１とを備えている。発電システム１０１は、電力変換装置５０が、Ｒ相端子ＬＰＲで三相交流の電力系統７０のＲ相に接続され、Ｓ相端子ＬＰＳで三相交流の電力系統７０のＳ相に接続され、Ｔ相端子ＬＰＴで三相交流の電力系統７０のＴ相に接続されている。発電システム１０１は、連系点としてのＲ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴで電力系統７０に連系されている。
本実施形態では、連系インピーダンスは、リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔであり、変換器５１とＲ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴの間に挿入されている。発電システム１０１は、有効電力源１３と電力変換装置５０の間を直流配線で接続し、該直流配線の直流電圧を、電力変換装置５０で三相の交流電圧に変換し、リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔを介して、電力系統７０に連系する。なお、本実施形態では、交流電圧の周波数が５０Ｈｚの交流電圧源７５及び電力系統７０を想定して説明する。また、電力系統７０は、電線などで構成されているため、実際には各相がインピーダンス成分３３Ｒ、３３Ｓ、３３Ｔを有している。そこで、図２では、電力系統７０の各相のインピーダンス成分３３Ｒ、３３Ｓ、３３Ｔを、抵抗成分３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔとリアクタンス成分３２Ｒ、３２Ｓ、３２Ｔとして示している。
（２－２）本発明の第２実施形態の電力検出装置を備える電力変換装置の全体構成
図２に示すように、電力変換装置５０は、変換器５１と、変換器５１の動作を制御する制御部５２と、電力検出装置４１とを備える。電力変換装置５０は、有効電力源１３が変換器５１の正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに接続されて、有効電力源１３で発電された電力が正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎを介して供給される。
図２に示すように、電力変換装置５０は、変換器５１と、変換器５１の動作を制御する制御部５２と、電力検出装置４１とを備える。電力変換装置５０は、有効電力源１３が変換器５１の正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに接続されて、有効電力源１３で発電された電力が正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎを介して供給される。
変換器５１は、正側入力端子Ｐと、負側入力端子Ｎと、Ｒ相変換部６１Ｒと、Ｓ相変換部６１Ｓと、Ｔ相変換部６１Ｔと、コンデンサ６０とを備えており、Ｒ相変換部６１Ｒ、Ｓ相変換部６１Ｓ、Ｔ相変換部６１Ｔ及びコンデンサ６０が並列に接続されている。コンデンサ６０は、正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに接続されており、有効電力源１３から供給された直流電力によって充電される。Ｒ相変換部６１Ｒ、Ｓ相変換部６１Ｓ及びＴ相変換部６１Ｔは、コンデンサ６０のコンデンサ電圧（例えば、Ｖ１）を、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相毎に交流電圧に変換し、出力端子６３Ｒ、６３Ｓ、６３Ｔから出力する。なお、コンデンサ６０として、電力系統７０の電圧のピーク値よりも高い定格電圧のコンデンサを用いる。
Ｒ相変換部６１Ｒは、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌと、出力端子６３Ｒとを備えている。Ｒ相変換部６１Ｒでは、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌとが直列に接続され、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌとの間の接続点に出力端子６３Ｒが設けられている。Ｒ相変換部６１Ｒのハイサイドスイッチ２２Ｈ側が正側入力端子Ｐに接続され、Ｒ相変換部６１Ｒのローサイドスイッチ６２Ｌ側が負側入力端子Ｎに接続されている。出力端子６３Ｒは、リアクトル１７Ｒを介してＲ相端子ＬＰＲに接続されている。
Ｓ相変換部６１Ｓは、同様に、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌと、出力端子６３Ｓとを備えている。Ｓ相変換部６１Ｓでは、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌとが直列に接続され、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌとの間の接続点に出力端子６３Ｓが設けられている。Ｓ相変換部６１Ｓのハイサイドスイッチ６２Ｈ側が正側入力端子Ｐに接続され、Ｓ相変換部６１Ｓのローサイドスイッチ６２Ｌ側が負側入力端子Ｎに接続されている。出力端子６３Ｓは、リアクトル１７Ｓを介してＳ相端子ＬＰＳに接続されている。
Ｔ相変換部６１Ｔは、同様に、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌと、出力端子６３Ｔとを備えている。Ｔ相変換部６１Ｔでは、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌとが直列に接続され、ハイサイドスイッチ６２Ｈとローサイドスイッチ６２Ｌとの間の接続点に出力端子６３Ｔが設けられている。Ｔ相変換部６１Ｔのハイサイドスイッチ６２Ｈ側が正側入力端子Ｐに接続され、Ｔ相変換部６１Ｔのローサイドスイッチ６２Ｌ側が負側入力端子Ｎに接続されている。出力端子６３Ｔは、リアクトル１７Ｔを介してＴ相端子ＬＰＴに接続されている。そして、変換器５１は、Ｒ相変換部６１Ｒ、Ｓ相変換部６１Ｓ、Ｔ相変換部６１Ｔ及びコンデンサ６０が並列に接続されており、三相フルブリッジ回路構成をしている。
そのため、変換器５１は、Ｒ相変換部６１Ｒのハイサイドスイッチ６２Ｈがオンでローサイドスイッチ６２Ｌがオフであるとき、Ｒ相端子ＬＰＲに、正のコンデンサ電圧＋Ｖ１を出力できる。変換器５１は、Ｒ相変換部６１Ｒのハイサイドスイッチ６２Ｈがオフでローサイドスイッチ６２Ｌがオンであるとき、Ｒ相端子ＬＰＲに、負のコンデンサ電圧－Ｖ１を出力できる。このように、変換器５１は、Ｒ相変換部６１Ｒのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌのオンとオフを切り替えることで、コンデンサ６０の直流電圧を交流電圧に変換し、電力系統７０のＲ相に交流電圧を出力できる。
同様に、変換器５１は、Ｓ相変換部６１Ｓのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌのオンとオフを切り替えることで、コンデンサ６０の直流電圧を交流電圧に変換し、電力系統７０のＳ相に交流電圧を出力でき、Ｔ相変換部６１Ｔのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌのオンとオフを切り替えることで、コンデンサ６０の直流電圧を交流電圧に変換し、電力系統７０のＴ相に交流電圧を出力できる。このように、変換器５１は、電力系統７０の各相に交流電圧を出力し、三相交流電圧を出力できる。なお、変換器５１の構成は、入力された電力を三相の交流電圧に変換して電力系統に出力できれば特に限定されず、所定の３レベルの電圧を出力できる３レベル変換器、特に、いわゆるＮＰＣ３レベル変換器であってもよい。
ハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌは、ハイサイドスイッチ２２Ｈの構成と同様であるので、説明を省略する。
制御部５２は、出力電圧指令生成部５５と、ゲートパルス生成部５６とを備えている。
出力電圧指令生成部５５は、変換器５１が電力系統７０の各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に出力すべき交流電圧を算出する。出力電圧指令生成部５５は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の交流電圧をそれぞれ算出する点で出力電圧指令生成部１５と異なるが、交流電圧の算出方法は出力電圧指令生成部１５と同様である。交流電圧の算出は、従来の公知の方法を用いることができ、例えば、検出した各相の系統電圧としての連系点電圧Ｖと、各相の連系点電圧Ｖから算出した各相の系統電圧の位相などに基づいて算出する。系統電圧の位相検出は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）やＤＦＴ（Discrete Fourier transform）を用いた位相検出処理など、公知の方法で行うことができる。制御部５２は、上記の制御部１２に適用した交流電圧の制御方法を、三相交流の各相へ出力する交流電圧の制御に適用することもでき、他の制御方法を用いることもできる。
出力電圧指令生成部５５は、変換器５１が電力系統７０の各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）に出力すべき交流電圧を算出する。出力電圧指令生成部５５は、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の交流電圧をそれぞれ算出する点で出力電圧指令生成部１５と異なるが、交流電圧の算出方法は出力電圧指令生成部１５と同様である。交流電圧の算出は、従来の公知の方法を用いることができ、例えば、検出した各相の系統電圧としての連系点電圧Ｖと、各相の連系点電圧Ｖから算出した各相の系統電圧の位相などに基づいて算出する。系統電圧の位相検出は、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）やＤＦＴ（Discrete Fourier transform）を用いた位相検出処理など、公知の方法で行うことができる。制御部５２は、上記の制御部１２に適用した交流電圧の制御方法を、三相交流の各相へ出力する交流電圧の制御に適用することもでき、他の制御方法を用いることもできる。
出力電圧指令生成部５５は、変換器５１の各相が出力する電流の指令値であるＲ相、Ｓ相及びＴ相の出力電流指令値を算出し、出力電流指令値をベクトル制御するなどして各相の電圧指令値を算出し、算出した各相の電圧指令値を規格化し、変換器５１から電力系統７０のＲ相、Ｓ相及びＴ相に交流電圧を出力するための制御信号である、ＰＷＭ用のＲ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＲ、Ｓ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＳ、Ｔ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＴを生成し、ゲートパルス生成部５６に送出する。ゲートパルス生成部５６は、Ｒ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＲに応じてＲ相変換部６１Ｒのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌをオン・オフ制御するためのゲートパルスをスイッチ毎に生成する。同様に、ゲートパルス生成部５６は、Ｓ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＳに応じてＳ相変換部６１Ｓのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌのゲートパルスを生成し、Ｔ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＴに応じてＴ相変換部６１Ｔのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌのゲートパルスを生成する。各ゲートパルスは、Ｒ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＲ、Ｓ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＳ、Ｔ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＴを変調波として、公知のパルス幅変調により生成される。
ゲートパルス生成部５６は、Ｒ相変換部６１Ｒ、Ｓ相変換部６１Ｓ、Ｔ相変換部６１Ｔのハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌに図示しない配線で接続されており、生成したゲートパルスを各ハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌに出力する。変換器５１は、ゲートパルスによりハイサイドスイッチ６２Ｈ及びローサイドスイッチ６２Ｌのオンの時間を制御し、コンデンサ６０のコンデンサ電圧を、各相の出力電圧指令値（Ｒ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＲ、Ｓ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＳ、Ｔ相出力電圧指令値ＶｒｅｆＴ）に応じた交流電圧に変換する。このように、制御部５２は、変換器５１を制御する。
（２－３）本発明の第２実施形態の電力検出装置の全体構成
図２に示すように、電力検出装置４１は、有効電力及び無効電力を検出する検出処理部４２と、電力系統７０の電圧として連系点（Ｒ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴ）の相電圧を検出する電源電圧検出器４５と、電力変換装置５０と電力系統７０との間を流れる電流を検出する電流検出器４６と、検出した有効電力と無効電力の値を表示する表示部７とを備えている。
図２に示すように、電力検出装置４１は、有効電力及び無効電力を検出する検出処理部４２と、電力系統７０の電圧として連系点（Ｒ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴ）の相電圧を検出する電源電圧検出器４５と、電力変換装置５０と電力系統７０との間を流れる電流を検出する電流検出器４６と、検出した有効電力と無効電力の値を表示する表示部７とを備えている。
なお、本実施形態では、電力検出装置４１は、電力系統７０のＲ相、Ｓ相、Ｔ相に電力変換装置５０が出力する有効電力及び無効電力を相毎に個別に検出する。電力検出装置４１が検出するＲ相の有効電力Ｐｗｒは、電力系統７０のＲ相の連系点の相電圧をＶｒ、電力変換装置５０と電力系統７０のＲ相間を流れる電流をＩｒ、ＶｒとＩｒの位相差をθｒとすると、Ｐｗｒ＝｜Ｖｒ｜｜Ｉｒ｜ｃｏｓθｒ（｜Ｖｒ｜及び｜Ｉｒ｜は連系点の相電圧及び連系電流の実効値を表す。）で表される一般的な有効電力である。また、電力検出装置４１が検出するＲ相の無効電力Ｑｗｒは、Ｑｗｒ＝｜Ｖｒ｜｜Ｉｒ｜ｓｉｎθｒで表される一般的な無効電力である。Ｓ相及びＴ相についても同様であり、電力検出装置４１が検出する有効電力及び無効電力は各相の一般的な有効電力及び無効電力である。後述するように、電力検出装置４１は、各相の有効電力及び無効電力を、直流量として検出する。
電源電圧検出器４５は、電圧センサ４５Ｒ、４５Ｓ、４５Ｔを備えており、電圧センサ４５ＲがＲ相端子ＬＰＲに配置され、電圧センサ４５Ｓが連系点のＳ相端子ＬＰＳに配置され、電圧センサ４５ＴがＴ相端子ＬＰＴに配置されている。電源電圧検出器４５は、電圧センサ４５Ｒ、４５Ｓ、４５Ｔが、電力系統７０の電圧として、連系点としてのＲ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴの相電圧である連系点電圧Ｖ（以下、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ、Ｔ相連系点電圧Ｖｔともいう。）を検出する。Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ、Ｔ相連系点電圧Ｖｔは、交流中性点を基準とした相電圧である。零相電圧としての高調波電圧が重畳するが、変換器５１の負側入力端子Ｎと正側入力端子Ｐの平均電位を基準とした相電圧で連系点（Ｒ相端子ＬＰＲ、Ｓ相端子ＬＰＳ、Ｔ相端子ＬＰＴ）の電位を代用することも可能である。電源電圧検出器５は、検出処理部４２の一時データ保持部４３及び演算部４４と、制御部５２の出力電圧指令生成部５５とに配線を介して接続されており、検出したＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ、Ｔ相連系点電圧Ｖｔをこれらの接続先に送出する。
電流検出器４６は、電流センサ４６Ｒ、４６Ｓ、４６Ｔを備えており、電流センサ４６ＲがＲ相端子ＬＰＲとリアクトル１７Ｒの間に配置され、電流センサ４６ＳがＳ相端子ＬＰＳとリアクトル１７Ｓの間に配置され、電流センサ４６ＴがＴ相端子ＬＰＴとリアクトル１７Ｔの間に配置されている。電流検出器４６は、電流センサ４６Ｒ、４６Ｓ、４６Ｔが、電力変換装置５０と電力系統７０との間を流れる電流である連系電流Ｉ（リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔを流れる電流。以下、それぞれ、Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ、Ｔ相連系電流Ｉｔともいう。）を検出する。電流検出器４６は、電力系統７０からリアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔを介して電力変換装置５０に流れる方向のＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ、Ｔ相連系電流Ｉｔを、正の電流として検出する。電流検出器４６は、検出処理部４２の一時データ保持部４３及び演算部４４に配線を介して接続されており、検出したＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ、Ｔ相連系電流Ｉｔをこれらの接続先に送出する。
一時データ保持部４３は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブなどの公知のメモリを備えており、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔと、Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔとを受け取ると、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔの値と、Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔの値とをメモリに格納する。その後、一時データ保持部４３は、メモリに格納したこれらの値を、例えば、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ（Ｖｓ、Ｖｔ、Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔであってもよく、各相の連系点電圧を用いてもよい）の１／４周期後に、過去値としてのＲ相過去電圧、Ｓ相過去電圧及びＴ相過去電圧と、Ｒ相過去電流、Ｓ相過去電流及びＴ相過去電流とを出力する。一時データ保持部４３の動作は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相で同じであるので、ここでは、Ｒ相を代表して説明する。一時データ保持部４３は、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ及びＲ相連系電流Ｉｒを受け取ると、Ｒ相連系点電圧ＶｒとＲ相連系電流Ｉｒを、Ｒ相連系点電圧Ｖｒの１／４周期に相当する期間メモリに格納し、メモリに格納したＲ相連系点電圧Ｖｒを１／４周期後に、Ｒ相過去電圧として出力し、メモリに格納したＲ相連系電流Ｉｒを、Ｒ相連系電流Ｉｒの１／４周期後に、Ｒ相過去電流として出力する。すなわち、一時データ保持部４３は、検出したＲ相連系点電圧Ｖｒの１／４周期前のＲ相過去電圧と、検出したＲ相連系電流Ｉｒの１／４周期前のＲ相過去電流とを出力する。一時データ保持部４３の他の構成については、一時データ保持部３と同様であるので、説明を省略する。また、一時データ保持部４３は、一時データ保持部３と同様に遅延回路であってもよい。
演算部４４は、電源電圧検出器４５が検出したＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔと、電流検出器４６が検出したＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔと、検出したＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔのそれぞれ１／４周期前のＲ相過去電圧、Ｓ相過去電圧及びＴ相過去電圧と、検出したＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔの１／４周期前のＲ相過去電流、Ｓ相過去電流及びＴ相過去電流とを受け取る。
演算部４４は、受け取ったこれらの値に基づいて、相毎に有効電力と無効電力を演算する。例えば、演算部４４は、Ｒ相連系点電圧Ｖｒの現在値と、Ｒ相連系電流Ｉｒの現在値と、Ｒ相過去電圧と、Ｒ相過去電流とに基づいて、Ｒ相の有効電力又はＲ相の無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として算出する。Ｒ相の有効電力及びＲ相の無効電力の算出方法は、演算部４と同様であるので、説明は省略する。同様に、演算部４４は、Ｓ相連系点電圧Ｖｓの現在値と、Ｓ相連系電流Ｉｓの現在値と、Ｓ相過去電圧と、Ｓ相過去電流とに基づいて、Ｓ相の有効電力又はＳ相の無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として算出し、Ｔ相連系点電圧Ｖｔの現在値と、Ｔ相連系電流Ｉｔの現在値と、Ｔ相過去電圧と、Ｔ相過去電流とに基づいて、Ｔ相の有効電力又はＴ相の無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として算出する。なお、演算部４４は、すべての相の有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を算出してもよく、いずれか１つの相又はいずれか２つの相の有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を算出してもよい。
なお、電力検出装置４１は、各相の連系点電圧、連系電流の現在値、過去電圧及び過去電流を用いて各相の無効電力を算出できるので、電圧やインピーダンスが不平衡であっても無効電力Ｑｗを相毎に算出できる。
このように、電力検出装置４１は、各相の連系点電圧及び連系電流と各相の過去電圧及び過去電流とから簡単な四則演算で、電力変換装置５０が出力した各相の有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を相毎に直流量として算出することができるので、電力変換装置５０の出力を１周期分積分したり、系統電圧の位相を検出したりする必要がなく、電力変換装置５０が出力する各相の有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を１周期分の期間待つことなく、相毎に直流量として検出できる。演算部４４は、算出した有効電力及び無効電力を、演算部４４に接続された例えば液晶モニターなどの表示部７に表示させ、作業者に電力変換装置５０が出力している各相の有効電力及び無効電力を確認させる。また、本実施形態の場合、演算部４４は、電力変換装置５０の制御部５２の出力電圧指令生成部５５にも接続されており、出力電圧指令生成部５５に算出した有効電力及び無効電力を送出して、フィードバック制御に活用できる。
制御部５２は、検出した各相の有効電力及び無効電力を用いて、電力変換装置５０が各相に出力する有効電力及び無効電力を相毎にフィードバック制御することができる。以下では、Ｒ相を例にして説明するが、Ｓ相、Ｔ相も同様である。例えば、制御部５２が、出力電圧指令生成部５５に、有効電力指令値及び無効電力指令値に基づいて出力電圧指令値を生成させて電力変換装置５０を制御しているとする。この場合、制御部５２は、電力検出装置４１が検出したＲ相の有効電力及び無効電力をＲ相の有効電力指令値及び無効電力指令値にフィードバックし、電力変換装置５０がＲ相に出力する有効電力及び無効電力をフィードバック制御できる。具体的には、出力電圧指令生成部５５が、Ｒ相の有効電力指令値とＲ相の有効電力の検出値との偏差及びＲ相の無効電力指令値とＲ相の無効電力の検出値との偏差に基づいてＲ相の出力電圧指令値を生成するようにする。このようにすることで、これらの偏差がそれぞれ小さくなるように電力変換装置５０の出力を制御することができる。なお、有効電力のみフィードバック制御してもよく、無効電力のみフィードバック制御をしてもよい。
また、電力検出装置４１が検出した有効電力及び無効電力が直流量であるため、検出した有効電力及び無効電力を積分制御に用い、目標値（各相の有効電力指令値及び無効電力指令値）と実際の出力値（検出した各相の有効電力及び無効電力）の偏差を小さくすることができる。例えば、上記の有効電力及び無効電力のフィードバック制御に対して積分制御を加えることができる。具体的には、出力電圧指令生成部５５が、Ｒ相の有効電力指令値とＲ相の有効電力の検出値との偏差を積分した値と、Ｒ相の無効電力指令値とＲ相の無効電力の検出値との偏差を積分した値とに基づいてＲ相の出力電圧指令値を生成するようにする。このようにすることで、Ｒ相の有効電力指令値と実際のＲ相への有効電力の出力値（有効電力の検出値）の偏差及びＲ相の無効電力指令値と実際のＲ相への無効電力の出力値（無効電力の検出値）の偏差を小さくすることができる。なお、Ｒ相の有効電力指令値及び無効電力指令値は、制御部５２が生成してもよく、発電システム１０１が接続された電力系統７０の指令所など、電力システムの上位の存在から受け取ってもよい。
（２－４）本発明の第２実施形態の電力検出装置が検出した有効電力及び無効電力を用いた系統電圧の変動抑制方法
上述のように電力検出装置４１は、電力変換装置５０が各相に出力する有効電力及び無効電力を相毎に検出できる。そのため、発電システム１０１は、相毎に補償無効電力Ｑｒを算出し、算出した各相の補償無効電力Ｑｒを各相に出力するように制御部５２が電力変換装置５０を制御することで、電力系統７０の各相の系統電圧（連系点電圧Ｖ）の変動を個別に補償することができる。また、電力変換装置５０は、電力系統７０のインピーダンスが相毎に異なるときや、各相に接続されている負荷が異なっているときであっても、電力検出装置４１によって相毎に無効電力を検出できるので、制御部５２が相毎に異なる無効電力を出力するように制御でき、出力する交流電圧をより正確に制御できる。
上述のように電力検出装置４１は、電力変換装置５０が各相に出力する有効電力及び無効電力を相毎に検出できる。そのため、発電システム１０１は、相毎に補償無効電力Ｑｒを算出し、算出した各相の補償無効電力Ｑｒを各相に出力するように制御部５２が電力変換装置５０を制御することで、電力系統７０の各相の系統電圧（連系点電圧Ｖ）の変動を個別に補償することができる。また、電力変換装置５０は、電力系統７０のインピーダンスが相毎に異なるときや、各相に接続されている負荷が異なっているときであっても、電力検出装置４１によって相毎に無効電力を検出できるので、制御部５２が相毎に異なる無効電力を出力するように制御でき、出力する交流電圧をより正確に制御できる。
各相が出力すべき補償無効電力Ｑｒの算出方法は、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
（２－５）第２の実施形態の作用及び効果
以上の構成において、電力検出装置４１は、三相交流の電力系統７０のＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔ（電圧）及び電力変換装置５０と電力系統７０との間を流れるＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔ（電流）と、検出したＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔの１／４周期前のＲ相過去電圧、Ｓ相過去電圧及びＴ相過去電圧（過去値）と、検出したＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔの１／４周期前のＲ相過去電流、Ｓ相過去電流及びＴ相過去電流（過去値）とに基づいて、有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を相毎に算出する演算部４４を備え、電力系統７０に接続された電力変換装置５０が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出するように構成した。
以上の構成において、電力検出装置４１は、三相交流の電力系統７０のＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔ（電圧）及び電力変換装置５０と電力系統７０との間を流れるＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔ（電流）と、検出したＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔの１／４周期前のＲ相過去電圧、Ｓ相過去電圧及びＴ相過去電圧（過去値）と、検出したＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔの１／４周期前のＲ相過去電流、Ｓ相過去電流及びＴ相過去電流（過去値）とに基づいて、有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を相毎に算出する演算部４４を備え、電力系統７０に接続された電力変換装置５０が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出するように構成した。
よって、電力検出装置４１は、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔと、Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔと、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧ＶｔとＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔとの１／４周期前の過去値（Ｒ相過去電圧、Ｓ相過去電圧及びＴ相過去電圧並びにＲ相過去電流、Ｓ相過去電流及びＴ相過去電流と）を用いて、電力変換装置５０が出力する三相交流の各相の有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として算出するので、１周期分の期間を待つことなく、有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を直流量として相毎に検出できる。
また、電力変換装置５０は、電力検出装置４１と、三相交流の電力系統７０に交流電圧を出力する変換器５１と、変換器５１を制御する制御部５２を備えるようにすることで、電力変換装置５０が出力する三相交流の各相の有効電力及び無効電力を１周期分の期間を待つことなく検出できる。さらに電力変換装置５０は、検出した有効電力及び無効電力を用いて、出力する有効電力を積分制御することで、有効電力指令値と実際の有効電力の出力値（有効電力の検出値）の偏差を小さくすることができ、出力する無効電力を制御することで無効電力指令値と実際の無効電力の出力値（無効電力の検出値）の偏差を小さくすることができる。なお、相間の電力のやりとりは含まない。
（３）変形例
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
（変形例１）
例えば、第１実施形態では、式（１）を用いて、演算部４が、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと連系電流Ｉの現在値Ｉｐとの積と、一時データ保持部３から受け取った過去電圧Ｖｂと過去電流Ｉｂとの積とを加算することで、有効電力Ｐｗを算出した場合について説明したが本発明はこれに限られない。図３に示す電力検出装置１ａにより、演算部４ａが、瞬時電力の現在値ＭＰｐ（現在瞬時電力ともいう）と瞬時電力の過去値ＭＰｂ（過去瞬時電力ともいう）を用いて、下記に示す式（５）により有効電力Ｐｗを直流量として算出することもできる。
有効電力Ｐｗ＝（ＭＰｐ＋ＭＰｂ）／２・・・（５）
ここで、現在瞬時電力ＭＰｐは、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと、連系電流Ｉの現在値Ｉｐとを乗算して算出され、ＭＰｐ＝（Ｖｐ×Ｉｐ）である。一方、過去瞬時電力ＭＰｂは、現在瞬時電力ＭＰｐの連系点電圧Ｖの１／４周期前の瞬時電力である。すなわち、過去瞬時電力ＭＰｂは、連系点電圧Ｖの１／４周期前に、連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値の乗算により算出された瞬時電力である。
例えば、第１実施形態では、式（１）を用いて、演算部４が、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと連系電流Ｉの現在値Ｉｐとの積と、一時データ保持部３から受け取った過去電圧Ｖｂと過去電流Ｉｂとの積とを加算することで、有効電力Ｐｗを算出した場合について説明したが本発明はこれに限られない。図３に示す電力検出装置１ａにより、演算部４ａが、瞬時電力の現在値ＭＰｐ（現在瞬時電力ともいう）と瞬時電力の過去値ＭＰｂ（過去瞬時電力ともいう）を用いて、下記に示す式（５）により有効電力Ｐｗを直流量として算出することもできる。
有効電力Ｐｗ＝（ＭＰｐ＋ＭＰｂ）／２・・・（５）
ここで、現在瞬時電力ＭＰｐは、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐと、連系電流Ｉの現在値Ｉｐとを乗算して算出され、ＭＰｐ＝（Ｖｐ×Ｉｐ）である。一方、過去瞬時電力ＭＰｂは、現在瞬時電力ＭＰｐの連系点電圧Ｖの１／４周期前の瞬時電力である。すなわち、過去瞬時電力ＭＰｂは、連系点電圧Ｖの１／４周期前に、連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値の乗算により算出された瞬時電力である。
発電システム１００ａの電力検出装置１ａは、検出処理部２ａが瞬時電力算出部１８を備えている点で第１実施形態と異なり、過去瞬時電力を用いるので、一時データ保持部３ａ及び演算部４ａの構成が第１実施形態と異なる。
瞬時電力算出部１８は、電源電圧検出器５及び電流検出器６と接続されており、電源電圧検出器５から連系点電圧Ｖの検出値を受け取り、電流検出器６から連系電流Ｉの検出値を受け取る。瞬時電力算出部１８は、連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値を乗算して、瞬時電力を算出できる。瞬時電力算出部１８は、例えば、乗算器などによって構成できる。瞬時電力算出部１８は、算出した瞬時電力を一時データ保持部３ａ及び演算部４ａに送出する。なお、本実施形態では演算部４ａが受け取った瞬時電力を現在瞬時電力としている。
一時データ保持部３ａは、瞬時電力算出部１８から瞬時電力を受け取ると、連系点電圧Ｖや連系電流Ｉと同様に、瞬時電力の値を、メモリに連系点電圧の１／４周期に相当する時間格納し、連系点電圧Ｖの１／４周期後に、瞬時電力の過去値として過去瞬時電力を出力する。一時データ保持部３ａは、過去電圧と過去電流と共に、連系点電圧Ｖの１／４周期前の瞬時電力の過去値も演算部４ａに送出する。
演算部４ａは、瞬時電力算出部１８から瞬時電力を受け取り、一時データ保持部３ａから過去瞬時電力を受け取ると、受け取った瞬時電力を現在瞬時電力とし、現在瞬時電力と過去瞬時電力とを加算し、２で除算することで、有効電力Ｐｗを算出する。
なお、電力検出装置が有効電力Ｐｗのみを検出する場合、第１実施形態の方式は、電流値と電圧値のそれぞれを一時データ保持部３のメモリに保存する必要があったが、変形例１の方式は、瞬時電力値のみを一時データ保持部３ａに保存すればよいので、一時データ保持部に必要なメモリの数を半減できるというメリットがある。他の構成は第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
（変形例２）
変形例１では、単相について述べたが、図４に示す発電システム１０１ａのように、三相交流用の電力変換装置５０が各相に出力する有効電力も、式（５）を用いて算出することもできる。電力検出装置４１ａでは、検出処理部４２ａが瞬時電力算出部３８を備えており、一時データ保持部４３ａ及び演算部４４ａの構成が第２実施形態と異なる。
変形例１では、単相について述べたが、図４に示す発電システム１０１ａのように、三相交流用の電力変換装置５０が各相に出力する有効電力も、式（５）を用いて算出することもできる。電力検出装置４１ａでは、検出処理部４２ａが瞬時電力算出部３８を備えており、一時データ保持部４３ａ及び演算部４４ａの構成が第２実施形態と異なる。
瞬時電力算出部３８は、電源電圧検出器４５及び電流検出器４６と接続されており、電源電圧検出器４５から各相の連系点電圧Ｖの検出値を受け取り、電流検出器６から各相の連系電流Ｉの検出値を受け取る。瞬時電力算出部３８は、連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値を相毎に乗算して、瞬時電力の値を相毎に算出する。瞬時電力算出部３８は、例えば、３つの乗算器などによって構成できる。瞬時電力算出部３８は、算出した各相の瞬時電力の値を一時データ保持部４３ａ及び演算部４４ａに送出する。
一時データ保持部４３ａは、瞬時電力算出部３８から各相の瞬時電力の値を受け取ると、各相の瞬時電力の値を、例えばＲ相連系点電圧Ｖｒの１／４周期に相当する期間格納し、Ｒ相連系点電圧Ｖｒの１／４周期後に、瞬時電力の過去値として過去瞬時電力を出力する。一時データ保持部４３ａは、各相の過去電圧と過去電流と共に、連系点電圧Ｖの１／４周期前の瞬時電力の過去値も演算部４４ａに送出する。
演算部４４ａは、瞬時電力算出部３８から各相の瞬時電力の値を受け取り、一時データ保持部４３ａから各相の過去瞬時電力を受け取ると、受け取った各相の瞬時電力を現在瞬時電力とし、各相の現在瞬時電力と各相の過去瞬時電力とを相毎に加算し、２で除算することで、有効電力Ｐｗを相毎に算出できる。他の構成は第２実施形態と同様であるので説明は省略する。なお、各相の有効電力をこのように算出してもよく、各相の内の１つ又は２つの相の有効電力のみをこの方法により算出してもよい。
（変形例３）
また、第１実施形態、第２実施形態、変形例１及び変形例２では、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧Ｖｆと、連系電流Ｉの１／４周期未来電流Ｉｆと、連系点電圧Ｖの検出値と、連系電流Ｉの検出値とを用いて有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを直流量として算出することもできる。この場合、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧Ｖｆ及び連系電流Ｉの１／４周期未来電流Ｉｆは、連系点電圧Ｖの１／４周期未来を基準とすると、上記式（１）、（２）の現在値Ｖｐ及び現在値Ｉｐに相当する。また、連系点電圧Ｖの検出値は、１／４周期未来電圧Ｖｆより連系点電圧Ｖの１／４周期過去の過去値であるので、過去電圧Ｖｂに相当し、連系電流Ｉの検出値は、１／４周期未来電流Ｉｆより連系点電圧Ｖの１／４周期過去の過去値であるので、過去電流Ｉｂに相当する。よって、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧ＶｆをＶｐとし、連系電流Ｉの１／４周期未来電流ＩｆをＩｐとし、連系点電圧Ｖの検出値を過去電圧Ｖｂとし、連系電流Ｉの検出値を過去電流Ｉｂとすることで、上記式（１）、（２）により、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを算出することができる。なお、算出した未来電圧Ｖｆ及び未来電流Ｉｆを一時データ保持部３（４３、３ａ、４３ａ）に入力し、算出した未来電圧ＶｆをＶｐとし、未来電流ＩｆをＩｐとし、一時データ保持部３（４３、３ａ、４３ａ）の出力を過去電流Ｖｂ及びＩｂとして、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを算出することもできる。また、未来電圧Ｖｆと未来電流Ｉｆとは、多少の誤差を含んでいても、理想値±１０％程度の範囲内であれば、１／４周期未来（１／４周期後）の未来電圧Ｖｆ及び未来電流Ｉｆとして有効に活用できる。後述する算出した過去電圧及び過去電流についても同様である。
また、第１実施形態、第２実施形態、変形例１及び変形例２では、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧Ｖｆと、連系電流Ｉの１／４周期未来電流Ｉｆと、連系点電圧Ｖの検出値と、連系電流Ｉの検出値とを用いて有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを直流量として算出することもできる。この場合、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧Ｖｆ及び連系電流Ｉの１／４周期未来電流Ｉｆは、連系点電圧Ｖの１／４周期未来を基準とすると、上記式（１）、（２）の現在値Ｖｐ及び現在値Ｉｐに相当する。また、連系点電圧Ｖの検出値は、１／４周期未来電圧Ｖｆより連系点電圧Ｖの１／４周期過去の過去値であるので、過去電圧Ｖｂに相当し、連系電流Ｉの検出値は、１／４周期未来電流Ｉｆより連系点電圧Ｖの１／４周期過去の過去値であるので、過去電流Ｉｂに相当する。よって、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧ＶｆをＶｐとし、連系電流Ｉの１／４周期未来電流ＩｆをＩｐとし、連系点電圧Ｖの検出値を過去電圧Ｖｂとし、連系電流Ｉの検出値を過去電流Ｉｂとすることで、上記式（１）、（２）により、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを算出することができる。なお、算出した未来電圧Ｖｆ及び未来電流Ｉｆを一時データ保持部３（４３、３ａ、４３ａ）に入力し、算出した未来電圧ＶｆをＶｐとし、未来電流ＩｆをＩｐとし、一時データ保持部３（４３、３ａ、４３ａ）の出力を過去電流Ｖｂ及びＩｂとして、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを算出することもできる。また、未来電圧Ｖｆと未来電流Ｉｆとは、多少の誤差を含んでいても、理想値±１０％程度の範囲内であれば、１／４周期未来（１／４周期後）の未来電圧Ｖｆ及び未来電流Ｉｆとして有効に活用できる。後述する算出した過去電圧及び過去電流についても同様である。
ここで、連系点電圧Ｖの１／４周期未来電圧Ｖｆと、連系電流Ｉの１／４周期未来電流Ｉｆの算出方法について、図１に示す第１実施形態を例として説明する。連系インピーダンス（リアクトル１７）に印加された連系インピーダンス電圧Ｖｚは、連系点電圧Ｖの検出値より位相が１／４周期進んでいる。そして、１／４周期未来電流Ｉｆは、１／４周期未来値である連系インピーダンス電圧Ｖｚに比例するので、連系インピーダンス電圧Ｖｚに（１／連系インピーダンスのインピーダンス値）を乗算することで算出できる。第１実施形態では連系インピーダンスがリアクトル１７であるので、連系インピーダンス電圧Ｖｚに（１／ωＬ）を乗算することで、１／４周期未来電流Ｉｆを算出できる。ωは、連系点電圧の角周波数、Ｌはリアクトル１７の値である。連系インピーダンス電圧Ｖｚは、後述の連系インピーダンス電圧検出器８などにより、測定することができる。
１／４周期未来電圧Ｖｆは、電力変換装置１０の出力指令値に基づいて算出できる。具体的には、１／４周期未来電圧Ｖｆは、変換器１１の電圧指令値の１／４周期未来値と、変換器１１の出力電流指令値及び連系インピーダンスの値の積との差分から算出する。
（変形例４）
上記の実施形態では、連系点電圧Ｖ及び連系電流の現在値と１／４周期前の過去値とを用いて有効電力及び無効電力を直流量として算出できることを利用して、有効電力及び無効電力を検出すること、検出した有効電力及び無効電力をフィードバック制御したり、積分制御に利用したりすることについて説明したが、本発明はこれに限られない。
上記の実施形態では、連系点電圧Ｖ及び連系電流の現在値と１／４周期前の過去値とを用いて有効電力及び無効電力を直流量として算出できることを利用して、有効電力及び無効電力を検出すること、検出した有効電力及び無効電力をフィードバック制御したり、積分制御に利用したりすることについて説明したが、本発明はこれに限られない。
例えば、直流量としての連系点電圧Ｖのピーク値及び連系電流Ｉのピーク値を、連系点電圧Ｖ及び連系電流の現在値と１／４周期前の過去値とを用いて算出できる。このことを利用して、連系点電圧Ｖのピーク値及び連系電流Ｉのピーク値を検出すること、検出した連系点電圧Ｖのピーク値及び連系電流Ｉのピーク値をフィードバック制御したり、積分制御に利用したりすることもできる。
この場合、連系点電圧Ｖのピーク値及び連系電流Ｉのピーク値は、下記の式（６）、式（７）により算出することができる。
連系点電圧Ｖのピーク値
Ｖｐｅａｋ＝（（Ｖｐ２＋（Ｖｐ２）ｂ））０．５・・・（６）
連系電流Ｉのピーク値
Ｉｐｅａｋ＝（（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ））０．５・・・（７）
ここで、Ｖｐ２は連系点電圧Ｖの現在値の２乗値、Ｉｐ２は連系電流Ｉの現在値の２乗値である。（Ｖｐ２）ｂ及び（Ｉｐ２）ｂは、それぞれ、連系点電圧Ｖの現在値の２乗値Ｖｐ２及び連系電流Ｉの現在値の２乗値Ｉｐ２の過去値（連系点電圧Ｖの１／４周期前の値）である。すなわち、（Ｖｐ２）ｂ及び（Ｉｐ２）ｂは、連系点電圧Ｖの１／４周期前に、連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値とからそれぞれ算出した２乗値である。
連系点電圧Ｖのピーク値
Ｖｐｅａｋ＝（（Ｖｐ２＋（Ｖｐ２）ｂ））０．５・・・（６）
連系電流Ｉのピーク値
Ｉｐｅａｋ＝（（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ））０．５・・・（７）
ここで、Ｖｐ２は連系点電圧Ｖの現在値の２乗値、Ｉｐ２は連系電流Ｉの現在値の２乗値である。（Ｖｐ２）ｂ及び（Ｉｐ２）ｂは、それぞれ、連系点電圧Ｖの現在値の２乗値Ｖｐ２及び連系電流Ｉの現在値の２乗値Ｉｐ２の過去値（連系点電圧Ｖの１／４周期前の値）である。すなわち、（Ｖｐ２）ｂ及び（Ｉｐ２）ｂは、連系点電圧Ｖの１／４周期前に、連系点電圧Ｖの検出値と連系電流Ｉの検出値とからそれぞれ算出した２乗値である。
なお、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの実効値Ｖｒｍｓ、Ｉｒｍｓは、算出した連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉのピーク値に２０．５（２の平方根）を乗算することで、容易に算出できる。このように、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋ及び実効値Ｖｒｍｓと、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋ及び実効値Ｉｒｍｓとを、四則演算とルート演算とにより算出し、位相検出や座標変換することなく、１周期の期間待つことなく算出できる。また、（（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ））０．５が連系電流Iのピーク値Ｉｐｅａｋであるので、ルート演算する前の（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ）は、連系電流Iのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値であり、直流量である。そのため、連系電流Iのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値を用いて積分制御をすることも可能である。この場合、四則演算で直流量を算出するので、１周期の期間待つことなく直流量を算出できる。連系点電圧Ｖについても同様である。なお、連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの現在値は、ピーク値を算出する制御部が受け取った連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉの検出値を、それぞれ、連系点電圧Ｖの現在値Ｖｐ及び連系電流Ｉの現在値Ｉｐとする。
さらに、三相交流の場合は、各相の連系点電圧（Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ、Ｔ相連系点電圧Ｖｔ）と連系電流（Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ、Ｔ相連系電流Ｉｔ）とを用いて上記式（６）式（７）により、Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ、Ｔ相連系点電圧Ｖｔのピーク値及びＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ、Ｔ相連系電流Ｉｔのピーク値を相毎に算出することができる。
（変形例５）
このように連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉのピーク値を用いて、出力電圧を制御する電力変換装置について説明する。以下では、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用い、単相の電力変換装置の出力電圧を制御する場合を例として説明する。また、下記では、第１実施形態の発電システム１００の電力変換装置１０の制御部１２に適用した場合を例として説明するが、電力検出装置１を有さない発電システムの電力変換装置に適用することもできるし、三相交流用の発電システム１０１の電力変換装置５０（第２実施形態）にも適用することができる。
このように連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉのピーク値を用いて、出力電圧を制御する電力変換装置について説明する。以下では、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用い、単相の電力変換装置の出力電圧を制御する場合を例として説明する。また、下記では、第１実施形態の発電システム１００の電力変換装置１０の制御部１２に適用した場合を例として説明するが、電力検出装置１を有さない発電システムの電力変換装置に適用することもできるし、三相交流用の発電システム１０１の電力変換装置５０（第２実施形態）にも適用することができる。
図５に示すように、発電システム１０５では、制御部１２ａの出力電圧指令生成部１５ａが、電源電圧検出器５及び電流検出器６から、検出値をそれぞれ受け取れるようになっている。変形例５では、発電システム１０５が電力検出装置１を備えているので、出力電圧指令生成部１５ａは、電力検出装置１から、検出した有効電力及び無効電力を受け取れるようになっている。図１の発電システム１００とは、制御部１２ａの出力電圧指令生成部１５ａの構成が異なる。
図６は図５の出力電圧指令生成部１５ａの詳細を示す。図６に示すように、出力電圧指令生成部１５ａは、出力電流指令生成部２０１と、交流電流制御部２０２と、出力電圧指令算出部２０３とを備えている。出力電流指令生成部２０１は、電力変換装置１０が出力する電流（連系電流Ｉに等しい）の目標値である出力電流指令値を生成する。出力電流指令生成部２０１は、例えば、検出した連系点電圧Ｖに基づいて出力電流指令値を生成する。変形例５のように電力検出装置１を有している場合は、検出した有効電力及び無効電力に基づいて、出力電流指令値を生成してもよい。また、出力電流指令生成部２０１は、制御部１２ａが電力系統３０の指令所から受け取った指令に基づいて、出力電流指令値を生成してもよい。出力電流指令生成部２０１は、生成した出力電流指令値を交流電流制御部２０２に送出する。
図７は図６の交流電流制御部２０２の詳細を示す。図７に示すように、交流電流制御部２０２は、ピーク値演算部３００と、積分制御部３０２と、電流比例制御部３０３と、乗算器３２２とを備えている。ピーク値演算部３００は、連系電流Ｉの検出値から連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する連系電流ピーク値算出部３０１と、出力電流指令値から出力電流指令値のピーク値を抽出するピーク値抽出部３２３とを備えている。連系電流ピーク値算出部３０１は、２乗演算部３１０と、一時データ保持部３１１と、加算器３１２と、ルート演算部３１４とを備えている。
２乗演算部３１０は、連系電流Ｉの現在値Ｉｐを受け取ると、受け取った連系電流Ｉの現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２を算出し、算出結果を一時データ保持部３１１と加算器３１２とに送出する。変形例５では、２乗演算部３１０は、電流検出器６（図５参照）からの信号線から分岐された２つの信号線が乗算器３２４に接続された構成をしている。乗算器３２４は、一の信号線から受け取った連系電流Ｉの検出値と、他の信号線から受け取った連系電流Ｉの検出値とを乗算し、検出値の２乗値、すなわち、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２を算出する。
一時データ保持部３１１は、上述の一時データ保持部３と同様の機能を有し、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２を受け取ると、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２を例えば連系点電圧Ｖの１／４周期に相当する期間メモリに格納し、連系点電圧Ｖの１／４周期後に、２乗値Ｉｐ２の過去値（Ｉｐ２）ｂとして出力する。すなわち、一時データ保持部３１１は、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２より、１／４周期前に算出した過去値（Ｉｐ２）ｂを出力する。一時データ保持部３１１は、過去値（Ｉｐ２）ｂを加算器３１２に送出する。加算器３１２は、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２と、２乗値Ｉｐ２の１／４周期前の過去値（Ｉｐ２）ｂとを加算し、加算結果（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ）をルート演算部３１４に送出する。ルート演算部３１４は、加算結果（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ）を受け取ると、当該乗算結果の平方根を算出し、算出結果（Ｉｐ２＋（Ｉｐ２）ｂ）０．５を積分制御部３０２の減算器３１７に送出する。このように連系電流ピーク値算出部３０１は、四則演算とルート演算とにより、直流量である連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。
連系電流ピーク値算出部３０１は、連系電流Ｉの検出値から、直流量であるピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。このように、連系電流ピーク値算出部３０１を備える電力変換装置１０は、連系電流Ｉの１／４周期前の値を用いて連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出するので、1周期分の期間を待つこと直流量であるピーク値Ｉｐｅａｋを検出できる。変形例５では、一時データ保持部３１１でＩｐ２を１／４周期遅らせることで、Ｉｐ２の過去値（Ｉｐ２）ｂを算出しているが、一時データ保持部３１１でＩｐを１／４周期遅らせ、１／４周期前の過去電流Ｉｂを２乗演算することで、Ｉｐ２の過去値（Ｉｐ２）ｂ＝Ｉｂ２を算出するようにしてもよい。また、一時データ保持部３１１のかわりに、電力検出装置１の一時データ保持部３を用いるようにしてもよい。
ピーク値抽出部３２３は、交流量である出力電流指令値のピーク値を抽出する。検出値のピーク値ではなく、出力電流指令値のピーク値なので通常は既知の値であることが多い。制御部１２ａで出力電流指令値を生成している場合は、制御部１２ａから出力電流指令値のピーク値を抽出できる。出力電流指令値の瞬時値のみが上位制御（例えば、電力系統３０の指令所）から送られてくる場合など、ピーク値が未知の場合は、電流検出値のピーク値Ｉｐｅａｋの演算方法と同様の手法で出力電流指令値のピーク値を演算する。ピーク値抽出部３２３は、出力電流指令値のピーク値を積分制御部３０２に送出する。このように、ピーク値演算部３００は、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出し、出力電流指令値のピーク値を抽出し、これらのピーク値を積分制御部３０２に送出する。
積分制御部３０２は、減算器３１７と、積分器３１８と、乗算器３１９と、定数出力部３２０と、加算器３２１とを備えている。減算器３１７は、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋと出力電流指令値のピーク値とを受け取ると、出力電流指令値のピーク値から連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを減算し、直流量である差分値を算出する。このように、出力電流指令値から算出されたピーク値から連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを減算することで、連系電流Ｉが出力電圧指令値にフィードバックされる。減算器３１７は、算出した差分値を積分器３１８に送出する。
積分器３１８は、減算器３１７から受け取った差分値を積分し、積分結果を乗算器３１９に送出する。乗算器３１９は、積分結果を受け取ると、積分結果を所定の積分ゲイン倍する。このように、積分制御部３０２は、差分値を、積分器３１８で積分し、乗算器３１９で所定倍して、積分制御する。乗算器３１９は、乗算結果を加算器３２１に送出する。加算器３２１は、乗算器３１９から乗算結果を受け取り、常に定数「１」を出力する定数出力部３２０から定数１を受け取ると、乗算結果に定数１を加算し、加算結果を積分制御による交流電圧指令補正値として乗算器３２２に送出する。また、積分制御部３０２は、積分器３１８を２つ以上直列にして２次以上の系とすることもできる。積分ゲインは、制御応答の時定数が、比例制御の制御応答の時定数や、１／４周期に相当する期間よりも十分長くなるように設定するのが好ましい。例えば、それらの５倍程度にすることが好ました。
ここで、加算器３２１で積分結果に１を加算する理由を説明する。変形例５では、積分制御による交流電圧指令補正値がゼロであっても、電流比例制御部３０３の比例制御の出力を交流電圧指令値として出力させるために、積分結果に１を加算している。
電流比例制御部３０３は、減算器３１５と、減算器３１５の出力を所定の比例ゲイン倍する乗算器３１６とを備え、比例ゲインによるフィードバック制御を行う。電流比例制御部３０３は、出力電流指令値から連系電流Ｉの検出値を減算することで、出力電流指令値に連系電流Ｉをフィードバックするフィードバック制御をし、減算結果を比例ゲイン倍することで比例制御を行う。電流比例制御部３０３は、乗算器３１６の出力を交流量である交流電圧指令値として、乗算器３２２へ送出する。
乗算器３２２は、電流比例制御部３０３による交流電圧指令値と、積分制御部３０２による交流電圧指令補正値を受け取ると、交流電圧指令値に、積分制御による交流電圧指令補正値を乗算し、交流電圧指令値を補正する。乗算器３２２は、補正された交流電圧指令値を出力電圧指令算出部２０３に送出する。このように、交流電流制御部２０２が、交流電流（連系電流Ｉ）のピーク値（Ｉｐｅａｋ、直流量）を用いて積分制御することで、出力電流指令値と、電力変換装置１０が出力する電流（電流検出値）の偏差を小さくできる。出力電圧指令算出部２０３は、補正された交流電圧指令値を受け取ると、補正された交流電圧指令値を正規化し、出力電圧指令値を生成する。出力電圧指令値は、出力電圧指令算出部２０３からゲートパルス生成部１６に送出される。他の構成は、同様であるので、説明は省略する。なお、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋのかわりに、直流量として、連系電流Ｉの実効値Ｉｒｍｓやその２乗値を用いても同様に、積分制御により偏差を小さくすることができる。直流量として連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値を用いても同様である。
このように、制御部１２ａを有する電力変換装置１０ａは、電力変換装置１０ａと電力系統３０との間を流れる連系電流Ｉと、連系電流Ｉの１／４周期前の過去値とを用いて連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋ（直流量）を算出するので、１周期分の期間を待つことなく連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを検出できる。さらに電力変換装置１０は、直流量である連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用いて積分制御することができ、指令値（出力電流指令値）と実際の電力変換装置の出力（出力電流）との偏差を小さくできる。
（変形例６）
変形例６では、変形例５の交流電流制御部２０２の乗算器３２２の出力（補正された交流電圧指令値、交流量である）に、交流量である連系点電圧Ｖをフィードフォワードして、連系点電圧をフィードフォワードされた交流電圧指令値を出力するようにしている。この場合、図８に示す変形例６の交流電流制御部２０２ａのように、乗算器３２２に加算器３３０を接続し、加算器３３０の入力の一方に乗算器３２２の出力を入力し、加算器３３０の入力の他方に連系点電圧Ｖの検出値（図８中では、電圧検出値と表記）を入力する。加算器３３０は、乗算器３２２の出力と連系点電圧Ｖの検出値とを加算することで、連系点電圧Ｖを交流電圧指令値にフィードフォワードする。このように、交流電流制御部２０２ａが、補正された交流電圧指令値に連系点電圧Ｖをフィードフォワードすることで、連系点電圧Ｖの変動などの外乱に対してロバスト性の高いシステムにすることができる。他の構成は、同様であるので、説明は省略する。
変形例６では、変形例５の交流電流制御部２０２の乗算器３２２の出力（補正された交流電圧指令値、交流量である）に、交流量である連系点電圧Ｖをフィードフォワードして、連系点電圧をフィードフォワードされた交流電圧指令値を出力するようにしている。この場合、図８に示す変形例６の交流電流制御部２０２ａのように、乗算器３２２に加算器３３０を接続し、加算器３３０の入力の一方に乗算器３２２の出力を入力し、加算器３３０の入力の他方に連系点電圧Ｖの検出値（図８中では、電圧検出値と表記）を入力する。加算器３３０は、乗算器３２２の出力と連系点電圧Ｖの検出値とを加算することで、連系点電圧Ｖを交流電圧指令値にフィードフォワードする。このように、交流電流制御部２０２ａが、補正された交流電圧指令値に連系点電圧Ｖをフィードフォワードすることで、連系点電圧Ｖの変動などの外乱に対してロバスト性の高いシステムにすることができる。他の構成は、同様であるので、説明は省略する。
（変形例７）
変形例７では、変形例５の交流電流制御部２０２の乗算器３２２の出力（補正された交流電圧指令値）に、電力変換装置１０が任意の電流を出力するのに必要とする連系インピーダンスの電圧を連系点電圧Ｖと共にフィードフォワードするようにしている。この場合、図９に示すように、変形例７の交流電流制御部２０２ｂは、フィードフォワード制御部３４０を備えている。フィードフォワード制御部３４０は、１／４周期未来電流指令抽出部３４１と、抵抗成分電圧算出部３４２と、リアクトル成分電圧算出部３４３と、加算器３４４と、加算器３４５とを備えている。フィードフォワード制御部３４０は、交流量である出力電流指令値が入力されると、１／４周期未来電流指令抽出部３４１と、抵抗成分電圧算出部３４２とに出力電流指令値を入力する。
変形例７では、変形例５の交流電流制御部２０２の乗算器３２２の出力（補正された交流電圧指令値）に、電力変換装置１０が任意の電流を出力するのに必要とする連系インピーダンスの電圧を連系点電圧Ｖと共にフィードフォワードするようにしている。この場合、図９に示すように、変形例７の交流電流制御部２０２ｂは、フィードフォワード制御部３４０を備えている。フィードフォワード制御部３４０は、１／４周期未来電流指令抽出部３４１と、抵抗成分電圧算出部３４２と、リアクトル成分電圧算出部３４３と、加算器３４４と、加算器３４５とを備えている。フィードフォワード制御部３４０は、交流量である出力電流指令値が入力されると、１／４周期未来電流指令抽出部３４１と、抵抗成分電圧算出部３４２とに出力電流指令値を入力する。
１／４周期未来電流指令抽出部３４１は、入力された出力電流指令値の１／４周期未来の予定値（交流量）を抽出する。通常、指令値に関して未来値は既知であるので、それを抽出する。もし、電流指令値が上位制御などから供給されて、未来値が不明な場合は、例えば、（１）１／４周期遅れ値で代用して－１との積をとる、（２）出力電流指令値の積分値を用いる、（３）出力電流指令値の微分値で代用して－１との積をとる等の方法により、予定値を算出する。１／４周期未来電流指令抽出部３４１は、抽出した予定値を、リアクトル成分電圧算出部３４３に送出する。リアクトル成分電圧算出部３４３は、受け取った予定値にωＬを乗算し、連系インピーダンスのリアクトル部の電圧を算出する。ここで、ωは、連系点電圧Ｖの角周波数であり、Ｌは、リアクトル部の値である。ωＬリアクトル部では、電流が電圧より位相が９０度（１／４周期）遅れているので、予定値とリアクトル部の電圧とが同位相である。リアクトル部の電圧は、リアクトルを流れる電流（予定値）に比例するので、ωＬに、予定値を乗算することで、リアクトル部の電圧値を算出できる。変形例７の場合、変形例５の電力変換装置１０ａの連系インピーダンスがリアクトル１７であるので、Ｌはリアクトル１７の値である。リアクトル成分電圧算出部３４３は、算出した電圧値を加算器３４４に送出する。
抵抗成分電圧算出部３４２は、出力電流指令値を受け取ると、出力電流指令値にＲを乗算して、連系インピーダンスの抵抗部の電圧を算出する。ここで、Ｒは、抵抗部の値である。変形例７の場合、連系インピーダンスがリアクトル１７であるので、抵抗部の値は理想的にはゼロである。抵抗成分電圧算出部３４２は、算出した電圧値を加算器３４４に送出する。加算器３４４は、抵抗部の電圧値と、リアクトル部の電圧値とを受け取ると、抵抗部の電圧値と、リアクトル部の電圧値とを加算し、所定の電流を出力するのに必要な連系インピーダンスの電圧を算出する。加算器３４４は、算出した電圧値を加算器３４５に送出する。加算器３４５は、電源電圧検出器５と加算器３３０との間に配置されており、連系点電圧Ｖの検出値と、連系インピーダンスの電圧値（予想電圧値）とを加算し、加算器３３０に送出する。加算器３３０は、乗算器３２２の出力と、加算器３４５の出力とを加算して連系インピーダンスの電圧値と連系点電圧Ｖとを補正された交流電圧指令値にフィードフォワードする。このようにすることで、外乱が生じても必要な電流を出力しやすくなる。他の構成は、同様であるので、説明は省略する。
（変形例８）
上記の実施形態及び変形例１～７では、一時データ保持部３や一時データ保持部３１１で電流１／４周期を遅らせて、有効電力、無効電力及び連系電流Ｉのピーク値などの直流量を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、連系インピーダンスの電圧検出値を用いることでも１／４周期遅れた電流の瞬時値を算出できる。この場合、例えば、図１０に示す変形例８の発電システム１０６のように、制御部１２ｂが、連系インピーダンス（リアクトル１７）の電圧を測定する連系インピーダンス電圧検出器８を備え、制御部１２ｂの出力電圧指令生成部１５ｂが、電源電圧検出器５、電流検出器６及び連系インピーダンス電圧検出器８から、検出値をそれぞれ受け取れるようになっている。変形例８の場合、発電システム１０６が電力検出装置１を備えているので、出力電圧指令生成部１５ｂは、電力検出装置１から、検出した有効電力及び無効電力を受け取れるようになっている。
上記の実施形態及び変形例１～７では、一時データ保持部３や一時データ保持部３１１で電流１／４周期を遅らせて、有効電力、無効電力及び連系電流Ｉのピーク値などの直流量を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限られず、連系インピーダンスの電圧検出値を用いることでも１／４周期遅れた電流の瞬時値を算出できる。この場合、例えば、図１０に示す変形例８の発電システム１０６のように、制御部１２ｂが、連系インピーダンス（リアクトル１７）の電圧を測定する連系インピーダンス電圧検出器８を備え、制御部１２ｂの出力電圧指令生成部１５ｂが、電源電圧検出器５、電流検出器６及び連系インピーダンス電圧検出器８から、検出値をそれぞれ受け取れるようになっている。変形例８の場合、発電システム１０６が電力検出装置１を備えているので、出力電圧指令生成部１５ｂは、電力検出装置１から、検出した有効電力及び無効電力を受け取れるようになっている。
ここで、変形例８では、連系インピーダンスがリアクトル１７であるので、連系インピーダンスに印加される電圧（連系インピーダンス電圧）Ｖｚは、連系電流Ｉより位相が９０度進んでいる。そのため、－Ｖｚは、Ｖｚとは位相が１８０度ずれており、連系電流Ｉに対しては位相が９０度遅れている。よって、連系電流Ｉより１／４周期遅れている過去電流Ｉｂは、Ｉｂ＝－Ｖｚ／ωＬ（ωは連系点電圧Ｖの角周波数、Ｌはリアクトル１７の値）で算出できる。過去電流Ｉｂは、連系インピーダンス電圧Ｖｚを測定するで、容易に算出できる。
図１１に示すように、出力電圧指令生成部１５ｂは、出力電流指令生成部２０１と、交流電流制御部２０２ｃと、出力電圧指令算出部２０３とを備えている。出力電流指令生成部２０１及び出力電圧指令算出部２０３の構成は、出力電圧指令生成部１５ａと同じであるので、説明を省略する。
図１２に示すように、交流電流制御部２０２ｃは、ピーク値演算部３００ａと、積分制御部３０２と、電流比例制御部３０３と、乗算器３２２とを備えている。積分制御部３０２と、電流比例制御部３０３と、乗算器３２２の構成は、交流電流制御部２０２と同じである。ピーク値演算部３００ａは、連系インピーダンスに印加された連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値（交流量）から連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋ（直流量）を算出する連系電流ピーク値算出部３０１ａと、出力電流指令値（交流量）から出力電流指令値のピーク値（直流量）を抽出するピーク値抽出部３２３とを備えている。連系電流ピーク値算出部３０１ａは、過去電流算出部３５０と、２乗演算部３５１と、一時データ保持部３１１と、加算器３１２と、ルート演算部３１４とを備えている。
過去電流算出部３５０は、連系インピーダンスに印加された連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値を受け取ると、受け取った連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値に（１／－ωＬ）を乗算し、過去電流Ｉｂを算出する。過去電流算出部３５０は、検出値を－ωＬで除算してもよく、（１／－ωＬ）をあらかじめ計算しておき、計算結果を検出値に乗算するようにしてもよい。２乗演算部３５１は、過去電流Ｉｂを受け取ると、受け取った過去電流Ｉｂの２乗値Ｉｂ２を算出し、算出結果を一時データ保持部３１１と加算器３１２とに送出する。変形例８では、２乗演算部３５１は、過去電流算出部３５０からの信号線から分岐された２つの信号線が乗算器３５２に接続された構成をしている。乗算器３２４は、一の信号線から受け取った過去電流Ｉｂの値と、他の信号線から受け取った過去電流Ｉｂの値とを乗算し、検出値の２乗値Ｉｂ２を算出する。
一時データ保持部３１１は、上述の一時データ保持部３と同様の機能を有し、過去電流Ｉｂの２乗値Ｉｂ２を受け取ると、過去電流Ｉｂの２乗値Ｉｂ２を、メモリに連系点電圧Ｖの１／４周期の期間格納し、１／４周期後に、過去値（Ｉｂ２）ｂとして出力する。すなわち、一時データ保持部３１１は、２乗値Ｉｂ２の１／４周期前の過去値（Ｉｂ２）ｂを出力する。一時データ保持部３１１は、過去値（Ｉｂ２）ｂを加算器３１２に送出する。加算器３１２は、過去電流の２乗値Ｉｂ２と、２乗値Ｉｂ２の１／４周期前の過去値（Ｉｂ２）ｂとを加算し、加算結果（Ｉｂ２＋（Ｉｂ２）ｂ）をルート演算部３１４に送出する。ルート演算部３１４は、加算結果（Ｉｂ２＋（Ｉｂ２）ｂ）を受け取ると、当該乗算結果の平方根を算出し、算出結果（Ｉｂ２＋（Ｉｂ２）ｂ））０．５を積分制御部３０２の減算器３１７に送出する。このように、連系電流ピーク値算出部３０１ａは、四則演算とルート演算により直流量としての連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。
変形例８では、算出した過去電流Ｉｂを式（７）の現在値Ｉｐとし、算出した過去電流Ｉｂの１／４周期前の電流を式（７）の過去電流Ｉｂとして、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出している。ピーク値抽出部３２３の構成は、変形例５と同じである。よって、変形例８の交流電流制御部２０２ｃを有する電力変換装置１０ａは、１周期分の期間を待つことなく連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを検出できる。さらに、この電力変換装置は、直流量である連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用いて積分制御することができ、指令値（出力電流指令値）と実際の電力変換装置の出力（出力電流）との偏差を小さくできる。なお、過去電流算出部３５０で算出した過去電流Ｉｂ（１／－ωＬ）の２乗値は、後述する１／４周期未来電流Ｉｆ（１／ωＬ）の２乗値と同値である。よって、この電力変換装置は、検出した連系電流Ｉの過去電流を用いて演算した電流ピーク値よりも、新しい電流ピーク値情報、将来見込み値をえることができる。２乗値Ｉｂ２の１／４周期前の過去値（Ｉｂ２）ｂは、過去電流Ｉｂを一時データ保持部３１１で１／４周期の期間保持し、一時データ保持部３１１から出力された過去電流Ｉｂを２乗することで算出するようにしてもよい。
（変形例９）
さらに、第１実施形態（図１参照）及び第２実施形態（図２参照）の電力検出装置１、４１に、連系インピーダンスの電圧を測定する連系インピーダンス電圧検出器を設け、変形例８で示した手法により、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂを用いて、上記の式（１）、（２）により、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを算出するようにしてもよい。すなわち、第１実施形態及び第２実施形態で用いた過去電流Ｉｂを、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂで代用することができる。
さらに、第１実施形態（図１参照）及び第２実施形態（図２参照）の電力検出装置１、４１に、連系インピーダンスの電圧を測定する連系インピーダンス電圧検出器を設け、変形例８で示した手法により、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂを用いて、上記の式（１）、（２）により、有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを算出するようにしてもよい。すなわち、第１実施形態及び第２実施形態で用いた過去電流Ｉｂを、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂで代用することができる。
（変形例１０）
また、変形例１０では、連系電流Ｉの現在値Ｉｐ（検出値）と、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂとに基づいて、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出している。この場合、図１３に示すように、変形例１０の交流電流制御部２０２ｄのピーク値演算部３００ｂは、連系電流Ｉの検出値と、連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値とから連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する連系電流ピーク値算出部３０１ｂを備えている。連系電流ピーク値算出部３０１ｂは、２乗演算部３１０、３５１と、過去電流算出部３５０、加算器３１２と、ルート演算部３１４とを備えている。
また、変形例１０では、連系電流Ｉの現在値Ｉｐ（検出値）と、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂとに基づいて、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出している。この場合、図１３に示すように、変形例１０の交流電流制御部２０２ｄのピーク値演算部３００ｂは、連系電流Ｉの検出値と、連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値とから連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する連系電流ピーク値算出部３０１ｂを備えている。連系電流ピーク値算出部３０１ｂは、２乗演算部３１０、３５１と、過去電流算出部３５０、加算器３１２と、ルート演算部３１４とを備えている。
２乗演算部３１０は、連系電流Ｉの検出値を受け取ると、受け取った連系電流Ｉの検出値を、連系電流Ｉの現在値Ｉｐとして、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２を算出し、算出結果を加算器３１２に送出する。過去電流算出部３５０は、連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値を受け取ると、受け取った連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値に（１／－ωＬ）を乗算し、過去電流Ｉｂを算出する。２乗演算部３５１は、過去電流Ｉｂを受け取ると、受け取った過去電流Ｉｂの２乗値Ｉｂ２を算出し、算出結果を加算器３１２に送出する。
よって、連系電流ピーク値算出部３０１は、現在値Ｉｐの２乗値Ｉｐ２と、過去電流Ｉｂの２乗値Ｉｂ２とを加算器３１２で加算し、加算結果（Ｉｐ２＋Ｉｂ２）をルート演算部３１４で算出することで、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出できる。このように、連系電流ピーク値算出部３０１ｂは、四則演算とルート演算により直流量としての連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。連系電流ピーク値算出部３０１ｂを備える電力変換装置１０は、連系電流Ｉの１／４周期前の値を用いて連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出するので、１周期分の期間を待つことなく直流量であるピーク値Ｉｐｅａｋを検出できる。他の構成は交流電流制御部２０２ｃと同じなので、説明を省略する。
このように、連系電流Ｉの現在値Ｉｐと、連系インピーダンス電圧Ｖｚから算出した過去電流Ｉｂとに基づいて、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出することで、一時データ保持部３１１を省略することができ、制御部１２ｂの構成を簡略化できる。また、連系電流Ｉの現在値Ｉｐやその２乗値をメモリに格納することが不要となるので、より制御を簡略化できる。なお、過去電流算出部３５０で算出した過去電流Ｉｂ（１／－ωＬ）の２乗値は、後述する１／４周期未来電流Ｉｆ（１／ωＬ）の２乗値と同値である。よって、変形例１０の交流電流制御部２０２ｄを備える電力変換装置は、検出した連系電流Ｉの過去電流を用いて演算した電流ピーク値よりも、新しい電流ピーク値情報、将来見込み値をえることができる。
（変形例１１）
また、上記の変形例５～８、１０では、ルート演算部３１４を用いてルート演算を行ったが、上記の通り、ルート演算前の加算器３１２の出力が連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値であり、直流量であるので、ルート演算部３１４を除去しても同様に積分制御により偏差を小さくすることができる。この場合、連系電流ピーク値算出部３０１、３０１ａ、３０１ｂの他の構成要素より比較的に演算負荷が大きなルート演算がないので、処理速度を向上できる。
また、上記の変形例５～８、１０では、ルート演算部３１４を用いてルート演算を行ったが、上記の通り、ルート演算前の加算器３１２の出力が連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値であり、直流量であるので、ルート演算部３１４を除去しても同様に積分制御により偏差を小さくすることができる。この場合、連系電流ピーク値算出部３０１、３０１ａ、３０１ｂの他の構成要素より比較的に演算負荷が大きなルート演算がないので、処理速度を向上できる。
（変形例１２）
また、上記の変形例５～８、１０では、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用いて電力変換装置が出力する交流電圧を制御することを説明したが、ピーク値Ｉｐｅａｋのかわりに、連系電流Ｉの実効値Ｉｒｍｓ、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋ並びにその２乗値及び連系点電圧Ｖの実効値Ｖｒｍｓを制御に用いてもよい。
また、上記の変形例５～８、１０では、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用いて電力変換装置が出力する交流電圧を制御することを説明したが、ピーク値Ｉｐｅａｋのかわりに、連系電流Ｉの実効値Ｉｒｍｓ、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋ並びにその２乗値及び連系点電圧Ｖの実効値Ｖｒｍｓを制御に用いてもよい。
（変形例１３）
変形例１３では、変形例８の交流電流制御部２０２ｃ（図１２参照）を１／４周期未来電流を算出できるように変更し、１／４周期未来電流とその１／４周期前の過去値とから、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出するようにしている。
変形例１３では、変形例８の交流電流制御部２０２ｃ（図１２参照）を１／４周期未来電流を算出できるように変更し、１／４周期未来電流とその１／４周期前の過去値とから、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出するようにしている。
変形例８の交流電流制御部２０２ｃは、過去電流算出部３５０で、連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出値に（１／－ωＬ）を乗算し、過去電流Ｉｂを算出している。変形例３で説明したように、１／４周期未来電流Ｉｆは、連系インピーダンス電圧Ｖｚに（１／ωＬ）を乗算することで算出できる。よって、変形例８の交流電流制御部２０２ｃの過去電流算出部３５０の出力に－１を乗算するか、過去電流算出部３５０で連系インピーダンス電圧Ｖｚに乗算する値を（１／ωＬ）に変えることで、交流電流制御部２０２ｃを１／４周期未来電流Ｉｆを算出できるように容易に変更できる。
具体的に、変形例１３の交流電流制御部（不図示）は、図１２に示す交流電流制御部２０２ｃの過去電流算出部３５０を、連系インピーダンス電圧Ｖｚに（１／ωＬ）を乗算する未来電流算出部（図１２には不図示）に変えることで、１／４周期未来電流Ｉｆを算出できるようしている。そして、変形例１３の交流電流制御部は、算出した１／４周期未来電流Ｉｆ（及びその２乗値）を現在値Ｉｐ（及びその２乗値）とし、一時データ保持部３１１から出力された１／４周期未来電流Ｉｆの１／４周期前の過去値を、現在値Ｉｐから１／４周期前の過去電流Ｉｂ（及びその２乗値）として、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。
このような変形例１３の交流電流制御部を有する電力変換装置は、連系インピーダンス（リアクトル１７）に印加された電圧（連系インピーダンス電圧Ｖｚ）に基づいて連系電流Ｉを算出し、連系電流Ｉの算出値（過去電流Ｉｂ又は１／４周期未来電流）の２乗値と、連系電流Ｉの算出値の１／４周期前の過去値（過去電流Ｉｂ又は１／４周期未来電流の１／４周期前の電流値）の２乗値とに基づいて、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。よって、当該電力変換装置は、１周期分の期間を待つことなく連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを検出できる。さらに、この電力変換装置は、直流量である連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用いて積分制御することができ、指令値（出力電流指令値）と実際の電力変換装置の出力（出力電流）との偏差を小さくできる。加えて、この電力変換装置は、検出した連系電流Ｉの過去電流を用いて演算した電流ピーク値よりも、新しい電流ピーク値情報、将来見込み値をえることができる。
（変形例１４）
変形例１４では、変形例１０の交流電流制御部２０２ｄ（図１３参照）を１／４周期未来電流を算出できるように変更し、１／４周期未来電流とその１／４周期前の過去値とから、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出するようにしている。
変形例１４では、変形例１０の交流電流制御部２０２ｄ（図１３参照）を１／４周期未来電流を算出できるように変更し、１／４周期未来電流とその１／４周期前の過去値とから、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出するようにしている。
変形例１０の交流電流制御部２０２ｄ（図１３参照）は、変形例１３と同様に、変形例１０の交流電流制御部２０２ｄの過去電流算出部３５０の出力に－１を乗算するか、過去電流算出部３５０で連系インピーダンス電圧Ｖｚに乗算する値を（１／ωＬ）に変えることで、交流電流制御部２０２ｄを１／４周期未来電流Ｉｆを算出できるように容易に変更できる。
具体的に、変形例１４の交流電流制御部（不図示）は、図１３に示す交流電流制御部２０２ｄの過去電流算出部３５０を、連系インピーダンス電圧Ｖｚに（１／ωＬ）を乗算する未来電流算出部（図１３には不図示）に変えることで、１／４周期未来電流Ｉｆを算出できるようしている。そして、変形例１４の交流電流制御部は、１／４周期未来電流Ｉｆ（及びその２乗値）を連系電流Ｉの現在値Ｉｐ（及びその２乗値）とし、連系電流Ｉの検出値を現在値Ｉｐ（１／４周期未来電流Ｉｆ）から１／４周期前の過去電流ｂ（及びその２乗値）として、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出する。
このような変形例１４の交流電流制御部を有する電力変換装置は、連系インピーダンス（リアクトル１７）に印加された電圧（連系インピーダンス電圧Ｖｚ）に基づいて連系電流Ｉを算出し、連系電流Ｉの算出値（１／４周期未来電流Ｉｆ）の２乗値と、連系電流Ｉの検出値の２乗値とに基づいて、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出している。よって、当該電力変換装置は、１周期分の期間を待つことなく連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを検出できる。さらに、この電力変換装置は、直流量である連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを用いて積分制御することができ、指令値（出力電流指令値）と実際の電力変換装置の出力（出力電流）との偏差を小さくできる。加えて、この電力変換装置は、検出した連系電流Ｉの過去電流を用いて演算した電流ピーク値よりも、新しい電流ピーク値情報、将来見込み値をえることができる。
（変形例１５）
また、上記の変形例５～８、１０、１３、１４で説明した連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値を用いて電力変換装置が出力する交流電圧を制御する手法を、第２実施形態及び変形例２の三相交流用の電力変換装置５０に適用することもできる。この場合、三相交流の相毎に、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値を算出し、当該２乗値に基づいて、相毎に出力する交流電圧を制御する。
また、上記の変形例５～８、１０、１３、１４で説明した連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値を用いて電力変換装置が出力する交流電圧を制御する手法を、第２実施形態及び変形例２の三相交流用の電力変換装置５０に適用することもできる。この場合、三相交流の相毎に、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋの２乗値を算出し、当該２乗値に基づいて、相毎に出力する交流電圧を制御する。
（変形例１６）
上記の実施形態及び変形例では、リアクトル１７を介して電力変換装置１０の変換器１１を電力系統３０に接続した場合（例えば、図１参照）と、リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔを介して電力変換装置５０の変換器５１を電力系統７０に接続した場合（例えば、図２参照）とについて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、変圧器を介して変換器１１（変換器５１）を電力系統３０（電力系統７０）に接続するようにしてもよい。
上記の実施形態及び変形例では、リアクトル１７を介して電力変換装置１０の変換器１１を電力系統３０に接続した場合（例えば、図１参照）と、リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔを介して電力変換装置５０の変換器５１を電力系統７０に接続した場合（例えば、図２参照）とについて説明したが、本発明はこれに限られず、例えば、変圧器を介して変換器１１（変換器５１）を電力系統３０（電力系統７０）に接続するようにしてもよい。
（変形例１７）
上記の第１実施形態、変形例５～８、１０、１３、１４では、一時データ保持部３、３１１が１／４周期前の連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの少なくとも１つ以上を過去電圧又は過去電流として出力する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。一時データ保持部３、３１１が、例えば、５／４周期前や９／４周期前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを過去電圧及び過去電流として出力してもよい。すなわち、一時データ保持部３、３１１は、（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを過去電圧及び過去電流として出力するようにしてもよい。なお、一時データ保持部３、３１１が出力する過去電圧及び過去電流は、遅延時間が大きくなると、系統電圧の変動などの状況が現時点と大きく変わってしまうため、１／４周期前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉであるのが望ましい。周期は、（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）と厳密に一致している必要はない。このことは、変形例１の一時データ保持部３ａ（が出力する過去瞬時電力）にも適用できる。
上記の第１実施形態、変形例５～８、１０、１３、１４では、一時データ保持部３、３１１が１／４周期前の連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの少なくとも１つ以上を過去電圧又は過去電流として出力する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。一時データ保持部３、３１１が、例えば、５／４周期前や９／４周期前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを過去電圧及び過去電流として出力してもよい。すなわち、一時データ保持部３、３１１は、（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉを過去電圧及び過去電流として出力するようにしてもよい。なお、一時データ保持部３、３１１が出力する過去電圧及び過去電流は、遅延時間が大きくなると、系統電圧の変動などの状況が現時点と大きく変わってしまうため、１／４周期前の連系点電圧Ｖ及び連系電流Ｉであるのが望ましい。周期は、（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）と厳密に一致している必要はない。このことは、変形例１の一時データ保持部３ａ（が出力する過去瞬時電力）にも適用できる。
同様に、第２実施形態の一時データ保持部４３（図２参照）が、（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）前のＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧ＶｔをＲ相過去電圧、Ｓ相過去電圧及びＴ相過去電圧として出力し、（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の正の整数）前のＲ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔを過去電流として出力するようにしてもよい。このことは、変形例２の一時データ保持部４３ａ（が出力する過去瞬時電力）にも適用できる。
（変形例１８）
また、上記の実施形態では、連系点電圧Ｖの検出遅れにより、演算部４（演算部４４）での有効電力及び無効電力の算出に用いる連系点電圧Ｖ（Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔ）と、実際の連系点電圧Ｖ（実際のＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔ）との間にフェーザのずれ（位相のずれ）が生じる場合がある。そのため、電力検出装置１（電力検出装置４１）は、演算部４（演算部４４）が上記の位相のずれも補償するようにしてもよい。このようにすることで、電力検出装置１（電力検出装置４１）は、より現在値に近い有効電力及び無効電力を検出できる。但し、電力値の時間変化が小さいシステムでは、検出値と過去値の時間差が１／４に近い方がより正しい電力値を演算できる。このことは、変形例１の演算部４ａ、変形例２の演算部４４ａにも適用できる。さらに、変形例３、８、１０、１３、１４での連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出にも適用できる。
また、上記の実施形態では、連系点電圧Ｖの検出遅れにより、演算部４（演算部４４）での有効電力及び無効電力の算出に用いる連系点電圧Ｖ（Ｒ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔ）と、実際の連系点電圧Ｖ（実際のＲ相連系点電圧Ｖｒ、Ｓ相連系点電圧Ｖｓ及びＴ相連系点電圧Ｖｔ）との間にフェーザのずれ（位相のずれ）が生じる場合がある。そのため、電力検出装置１（電力検出装置４１）は、演算部４（演算部４４）が上記の位相のずれも補償するようにしてもよい。このようにすることで、電力検出装置１（電力検出装置４１）は、より現在値に近い有効電力及び無効電力を検出できる。但し、電力値の時間変化が小さいシステムでは、検出値と過去値の時間差が１／４に近い方がより正しい電力値を演算できる。このことは、変形例１の演算部４ａ、変形例２の演算部４４ａにも適用できる。さらに、変形例３、８、１０、１３、１４での連系インピーダンス電圧Ｖｚの検出にも適用できる。
同様に、上記の実施形態では、連系電流Ｉの検出遅れにより、演算部４（演算部４４）での有効電力及び無効電力の算出に用いる連系電流Ｉ（Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔ）と、実際の連系電流Ｉ（Ｒ相連系電流Ｉｒ、Ｓ相連系電流Ｉｓ及びＴ相連系電流Ｉｔ）との間にフェーザのずれ（位相のずれ）が生じる場合がある。そのため、電力検出装置１（電力検出装置４１）は、演算部４（演算部４４）が上記の位相のずれも制御するようにしてもよい。このようにすることで、電力検出装置１（電力検出装置４１）は、より安定して有効電力及び無効電力を検出できる。例えば、過去電流（Ｒ相過去電流、Ｓ相過去電流及びＴ相過去電流）の一時データ保持部３（一時データ保持部４３）での遅れ時間を検出遅れ分だけ短くする方がこのましい。さらに、より正しい電力値（有効電力及び無効電力）を得るには、連系電流Ｉと連系点電圧Ｖの検出遅れ時間が同じである方が好ましい。この場合、検出遅れが短い方の現在値と過去値を、それぞれ検出遅れが長い方の遅れ時間とそろえるように、メモリに一定時間格納する方がより好ましい。このことは、すべての変形例の連系電流Ｉの検出遅れの補正にも適用できる。
（変形例１９）
上記の実施形態では、発電システム１００（発電システム１０１、１０１ａ）に電力検出装置１（電力検出装置４１）を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、上記の発電システム１００（発電システム１０１）の有効電力源１３の代わりに供給側電力系統を接続し、供給側電力系統から電力系統３０（電力系統７０）（以下、需要側電力系統という。）へ電力を授受する電力授受システムに、電力検出装置１（電力検出装置４１）を用いるようにしてもよい。電力授受システムでは、例えば、電力検出装置１（電力検出装置４１）が、電力変換装置１０（電力変換装置５０）が出力する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を検出することで、供給側電力系統と需要側電力系統との間で授受する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を測定できる。
上記の実施形態では、発電システム１００（発電システム１０１、１０１ａ）に電力検出装置１（電力検出装置４１）を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、上記の発電システム１００（発電システム１０１）の有効電力源１３の代わりに供給側電力系統を接続し、供給側電力系統から電力系統３０（電力系統７０）（以下、需要側電力系統という。）へ電力を授受する電力授受システムに、電力検出装置１（電力検出装置４１）を用いるようにしてもよい。電力授受システムでは、例えば、電力検出装置１（電力検出装置４１）が、電力変換装置１０（電力変換装置５０）が出力する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を検出することで、供給側電力系統と需要側電力系統との間で授受する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を測定できる。
このとき、電力授受システムでは、発電システム１００（発電システム１０１）と同様に、検出した有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を用いて、需要側電力系統に生じた電圧変動を抑制するように、電力変換装置１０（電力変換装置５０）を制御するようにしてもよい。また、電力授受システムでは、検出した有効電力（無効電力）を用いて、例えば上述のフィードバック制御などにより、電力変換装置１０（電力変換装置５０）が授受する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）（無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力））を制御することもできる。同様に、電力授受システムは、有効電力と無効電力の両方をフィードバック制御することもできる。このことは、変形例１、２の電力検出装置についても同様である。
また、変形例５～８、１０、１３、１４の交流電圧制御部を備える電力変換装置を、上述の電力授受システムに適用してもよい。
（変形例２０）
上記の実施形態では、発電システム１００（発電システム１０１）に電力検出装置１（電力検出装置４１）を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限られない。電力検出装置１（電力検出装置４１）を、例えば、負荷システムに用いることもできる。負荷システムは、例えば、上記の発電システム１００（発電システム１０１）の有効電力源１３の代わりに、例えば、有効電力を消費する負荷や有効電力を出し入れする蓄電池などの電力貯蔵システムが接続される。負荷システムでは、電力検出装置１（電力検出装置４１）が、電力変換装置１０（電力変換装置５０）が出力する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を検出することで、電力貯蔵システムと電力系統３０（電力系統７０）との間で授受する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を測定できる。
上記の実施形態では、発電システム１００（発電システム１０１）に電力検出装置１（電力検出装置４１）を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限られない。電力検出装置１（電力検出装置４１）を、例えば、負荷システムに用いることもできる。負荷システムは、例えば、上記の発電システム１００（発電システム１０１）の有効電力源１３の代わりに、例えば、有効電力を消費する負荷や有効電力を出し入れする蓄電池などの電力貯蔵システムが接続される。負荷システムでは、電力検出装置１（電力検出装置４１）が、電力変換装置１０（電力変換装置５０）が出力する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を検出することで、電力貯蔵システムと電力系統３０（電力系統７０）との間で授受する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を測定できる。
このとき、負荷システムでは、発電システム１００（発電システム１０１）と同様に、検出した有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）又は無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力）の少なくとも１つ以上を用いて、電力系統３０（電力系統７０）に生じた電圧変動を抑制するように、電力変換装置１０（電力変換装置５０）を制御するようにしてもよい。また、負荷システムでは、検出した有効電力（無効電力）を用いて、例えばフィードバック制御などにより、電力変換装置１０（電力変換装置５０）が授受する有効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の有効電力）（無効電力（Ｒ相、Ｓ相及びＴ相の無効電力））を制御することもできる。同様に、負荷システムは、有効電力と無効電力の両方を制御することもできる。このことは、変形例１、２の電力検出装置についても同様である。
また、変形例５～８、１０、１３、１４の交流電圧制御部を備える電力変換装置を、上述の負荷システムに適用してもよい。
（変形例２１）
また、上記で説明した、電力検出装置１、４１や電力変換装置１０、１０ａ、１０ｂ、５０、発電システム１００、１００ａ、１０１、１０１ａ、１０５、１０６、電力授受システム、負荷システムなどが電線を介して接続され、発電した電力を、種々の需要家に供給する送配電システムを構築することもできる。
また、上記で説明した、電力検出装置１、４１や電力変換装置１０、１０ａ、１０ｂ、５０、発電システム１００、１００ａ、１０１、１０１ａ、１０５、１０６、電力授受システム、負荷システムなどが電線を介して接続され、発電した電力を、種々の需要家に供給する送配電システムを構築することもできる。
（変形例２２）
上記の実施形態及び変形例では、ハイサイドスイッチ２２Ｈ、６２Ｈローサイドスイッチ２２Ｌ、６２Ｌを、ＩＧＢＴなどでなるスイッチング素子と、還流ダイオードとで構成した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、スイッチング素子として、例えば、ＧＣＴ、ＳｉＣで形成されたＭＯＳ－ＦＥＴやＧａＮで形成されたＦＥＴ、ＭＯＳ－ＦＥＴなどを用いることができる。なお、双方向導通可能なＦＥＴやＭＯＳ－ＦＥＴを用い、所謂同期整流をすれば、還流ダイオードを省略できる。
上記の実施形態及び変形例では、ハイサイドスイッチ２２Ｈ、６２Ｈローサイドスイッチ２２Ｌ、６２Ｌを、ＩＧＢＴなどでなるスイッチング素子と、還流ダイオードとで構成した場合について説明したが、本発明はこれに限られず、スイッチング素子として、例えば、ＧＣＴ、ＳｉＣで形成されたＭＯＳ－ＦＥＴやＧａＮで形成されたＦＥＴ、ＭＯＳ－ＦＥＴなどを用いることができる。なお、双方向導通可能なＦＥＴやＭＯＳ－ＦＥＴを用い、所謂同期整流をすれば、還流ダイオードを省略できる。
（変形例２３）
上記実施形態及び変形例では、交流電圧源３５（交流電圧源７５）に電力系統３０（電力系統７０）を介して電力変換装置１０、１０ａ、１０ｂ、５０を接続した場合を例として説明してきたが、本発明は、これに限られず、交流電圧源として、負荷に接続された発電機などの単相の交流電圧源や三相の交流電圧源を用いてもよい。
上記実施形態及び変形例では、交流電圧源３５（交流電圧源７５）に電力系統３０（電力系統７０）を介して電力変換装置１０、１０ａ、１０ｂ、５０を接続した場合を例として説明してきたが、本発明は、これに限られず、交流電圧源として、負荷に接続された発電機などの単相の交流電圧源や三相の交流電圧源を用いてもよい。
なお、上記のすべての実施形態及び変形例では、連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉ（検出値又は算出値）の少なくとも１つ以上と、当該連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの（１／４＋ｎ）周期前（特に１／４周期前）の過去値の少なくとも１つ以上とを用いて直流量（有効電力Ｐｗ、無効電力Ｑｗ、連系点電圧のピーク値Ｖｐｅａｋ、連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋ）を算出する場合について説明したが、本発明はこれに限られない。連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの略（１／４＋ｎ）周期前の過去値の少なくとも１つ以上を用いて直流量を算出してもよい。すなわち、（１／４＋ｎ）周期から周期が多少ずれていてもよい。周期がずれた分だけ、算出した直流量に誤差を含むことになる。連系電流Ｉや連系点電圧Ｖの位相により誤差は異なるが、周期が約１０％ずれても算出した直流量を有効活用できることが多い。そのため、連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの（１／４＋ｎ）±１０％周期前、すなわち、（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値を用いても算出した直流量を有効活用できる。連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの（１／４＋ｎ）周期前の過去値を用いるのがより好ましく、変形例１７でも説明したが、連系点電圧Ｖ又は連系電流Ｉの１／４周期前の過去値を用いるのがさらに好ましい。
さらに、第１実施形態、第２実施形態、変形例１～３では、有効電力Ｐｗや無効電力Ｑｗの演算において、２で除する演算を含む場合について説明したが、本発明はこれに限られない。２で除算するのが最も好ましいが、２以外の値で除算してもよい。２以外の値で除算すると、除算に用いた値と２との差分に応じて有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗの値に演算誤差が生じるのが、２±１０％の範囲内の値で除算すれば、演算誤差が生じていても、算出した有効電力Ｐｗ及び無効電力Ｑｗを有効活用できることが多い。したがって、２以外の値で除算する場合は、２±１０％の範囲内の値、すなわち、１．８～２．２の範囲の値で除算しても有効活用できることが多い。なお、２で除算する場合と同様に、１．８～２．２の範囲の値で除算するということには、例えば、０．４５～０．５６の範囲の値を乗算するなど１．８～２．２の範囲の値で除算した場合と同様の結果となる種々の計算処理方法を含むものとする。
（４）検証実験
まず、検証実験として、図１に示す発電システム１００を用いて回路シミュレーションし、有効電力及び無効電力を算出した。このとき、電圧・電流それぞれの実効値を１ｐ．ｕ．とした。すなわ、電圧・電流の振幅値は√２である。よって、電力系統３０の電圧（連系点電圧）ＶはＶ＝√２・ｓｉｎ（ωＴ）とし、連系電流Ｉは、Ｉ＝√２・ｓｉｎ（ωＴ＋θ）としている。すなわち、連系電流Ｉは、連系点電圧Ｖより位相がθ進んでいる。ここで、ωは、連系点電圧Ｖの角周波数であり、ω＝２π×５０としている。θは連系点電圧Ｖと連系電流Ｉの位相差である。本検証実験では、位相差θを変えて、有効電力及び無効電力を算出した。
まず、検証実験として、図１に示す発電システム１００を用いて回路シミュレーションし、有効電力及び無効電力を算出した。このとき、電圧・電流それぞれの実効値を１ｐ．ｕ．とした。すなわ、電圧・電流の振幅値は√２である。よって、電力系統３０の電圧（連系点電圧）ＶはＶ＝√２・ｓｉｎ（ωＴ）とし、連系電流Ｉは、Ｉ＝√２・ｓｉｎ（ωＴ＋θ）としている。すなわち、連系電流Ｉは、連系点電圧Ｖより位相がθ進んでいる。ここで、ωは、連系点電圧Ｖの角周波数であり、ω＝２π×５０としている。θは連系点電圧Ｖと連系電流Ｉの位相差である。本検証実験では、位相差θを変えて、有効電力及び無効電力を算出した。
図１４Ａは、位相差が０度のときの有効電力の算出結果を示し、図１４Ｂは、位相差が６０度のときの有効電力の算出結果を示し、図１４Ｃは、位相差が９０度のときの有効電力の算出結果を示し、図１４Ｄは、位相差が１５０度のときの有効電力の算出結果を示し、図１４Ｅは、位相差が１８０度のときの有効電力の算出結果を示している。各グラフは、横軸が時間［ｍｓ］で、縦軸が電力［ｐ.ｕ．］である。各図中の５０１は、Ｖｐ×Ｉｐの算出結果であり、各図中の５０２は、Ｖｂ×Ｉｂの算出結果であり、各図中の５０３は、Ｖｐ×Ｉｐ＋Ｖｂ×Ｉｂの算出結果である。有効電力は、５０３を１／２倍した値となる。
一時データ保持部３がＶｂ及びＩｂの値を出力し始める０．００５ｍｓまでは、５０２の値はゼロで、５０１と５０３が等しい値となる。図１４Ａに示すように、位相差が０度のときは、有効電力の値は、１ｐ.ｕ．である。ここで、｜Ｖ｜、｜Ｉ｜を電圧と電流の実効値とすると、式Ｐｗ＝｜Ｖ｜｜Ｉ｜ｃｏｓθを用いて従来の方法で有効電力を計算すると、Ｐｗ＝１×１×ｃｏｓ０°＝１ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した有効電力と一致する。
図１４Ｂに示すように、位相差が６０度のときの有効電力は０．５ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で有効電力Ｐｗを計算すると、Ｐｗ＝１×１×ｃｏｓ６０°＝０．５ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した有効電力と一致する。
図１４Ｃに示すように、位相差が９０度のときの有効電力は０ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で有効電力Ｐｗを計算すると、Ｐｗ＝１×１×ｃｏｓ９０°＝０ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した有効電力と一致する。
図１４Ｄに示すように、位相差が１５０度のときの有効電力は－０．５ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で有効電力Ｐｗを計算すると、Ｐｗ＝１×１×ｃｏｓ１２０°＝－０．５ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した有効電力と一致する。
図１４Ｅに示すように、位相差が１８０度のときの有効電力は－１ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で有効電力Ｐｗを計算すると、Ｐｗ＝１×１×ｃｏｓ１８０°＝－１ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した有効電力と一致する。このように、本発明の方法により、有効電力を算出できることが確認できた。
図１５Ａは、位相差が－９０度のときの無効電力の算出結果を示し、図１５Ｂは、位相差が－３０度のときの無効電力の算出結果を示し、図１５Ｃは、位相差が０度のときの無効電力の算出結果を示し、図１５Ｄは、位相差が３０度のときの無効電力の算出結果を示し、図１５Ｅは、位相差が９０度のときの無効電力の算出結果を示している。各グラフは、横軸が時間［ｍｓ］で、縦軸が電力［ｐ.ｕ．］である。各図中の５０４は、Ｖｐ×Ｉｂの算出結果であり、各図中の５０５は、Ｖｂ×Ｉｐの算出結果であり、各図中の５０６は、Ｖｐ×Ｉｂ－Ｖｂ×Ｉｐの算出結果である。無効電力は、５０６を１／２倍した値となる。
一時データ保持部３がＶｂ及びＩｂの値を出力し始める０．００５ｍｓまでは、５０４、５０５の値はゼロで、５０６が０となる。図１５Ａに示すように、位相差が０度のときは、無効電力の値は、－１ｐ.ｕ．である。ここで、式Ｑｗ＝｜Ｖ｜｜Ｉ｜ｓｉｎθを用いて従来の方法で無効電力を計算すると、Ｑｗ＝１×１×ｓｉｎ（－９０°）＝－１ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した無効電力と一致する。
図１５Ｂに示すように、位相差が－３０度のときの無効電力は－０．５ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で無効電力Ｑｗを計算すると、Ｑｗ＝１×１×ｓｉｎ（－３０°）＝－０．５ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した無効電力と一致する。
図１５Ｃに示すように、位相差が０度のときの無効電力は０ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で無効電力Ｑｗを計算すると、Ｑｗ＝１×１×ｓｉｎ０°＝０ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した無効電力と一致する。
図１５Ｄに示すように、位相差が３０度のときの無効電力は０．５ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で無効電力Ｑｗを計算すると、Ｑｗ＝１×１×ｓｉｎ３０°＝０．５ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明した方法で算出した無効電力と一致する。
図１５Ｅに示すように、位相差が９０度のときの無効電力は１ｐ.ｕ．である。同様に従来の方法で無効電力Ｑｗを計算すると、Ｑｗ＝１×１×ｓｉｎ９０°＝１ｐ.ｕ．となり、第１実施形態で説明したで算出した無効電力と一致する。このように、本発明の方法により、無効電力を算出できることが確認できた。
次に、検証実験として、図５に示す発電システム１０５を用いて回路シミュレーションをし、交流電流制御部２０２による積分制御の効果を確認した。シミュレーションでは、所定の出力電流指令値を制御部１２aに与え、電力変換装置１０から出力される連系電流Iを検出し、出力電流指令値と連系電流Iの偏差を調べた。比較のために、発電システム１０５のシミュレーションモデルから、交流電流制御部２０２のピーク値演算部３００及び積分制御部３０２を除去した系を用い、同様に出力電圧指令値と連系電流Ｉの偏差を調べた。シミュレーションでは、シミュレーション開始から０．１秒後に積分制御を開始し、シミュレーション開始から０．３秒後に、出力電流指令値の大きさを変えている。その結果を図１６Ａ、図１６Ｂ及び図１６Ｃに示す。
図１６Ａは、積分制御なしの系での出力電流指令値及び連系電流Ｉを示しており、図１６Ｂは、積分制御ありの系での出力電流指令値及び連系電流Ｉを示しており、図１６Ｃは、積分制御なしの系での連系電流Ｉと出力電流指令値との偏差と、積分制御ありの系での連系電流Ｉと出力電流指令値との偏差を示している。図１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃの横軸は時間［ｓ］であり、縦軸は電流［ｍＡ］である。図１６Ａ、図１６Ｂの５１１が連系電流Ｉで、５１２が出力電流指令値である。図１６Ｃの５１４は、積分制御なしの系の偏差であり、５１５は、積分制御有りの系の偏差である。
図１６Ｃを見ると、積分制御有りの系では、積分制御開始直後から、連系電流Ｉと出力電流指令値の偏差が小さくなっており、出力電圧指令値の大きさを変化させても、当該偏差が小さくなっていることが確認できる。よって、交流電流制御部２０２による積分制御によって、すなわち、直流量である連系電流Ｉのピーク値Ｉｐｅａｋを算出し、ピーク値Ｉｐｅａｋを用いて積分制御することで、連系電流Ｉと出力電流指令値の偏差を小さくできることが確認できた。
１、１ａ、４１、４１ａ 電力検出装置
３、３ａ、４３、４３ａ 一時データ保持部
４、４ａ、４４、４４ａ 演算部
１０、１０ａ、１０ｂ、５０ 電力変換装置
１１、５１ 変換器
１２、１２ａ、１２ｂ、５２ 制御部
１３ 有効電力源
１７、１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔ リアクトル
３０、７０ 電力系統
１００、１００ａ、１０１、１０１ａ、１０５、１０６ 発電システム
３、３ａ、４３、４３ａ 一時データ保持部
４、４ａ、４４、４４ａ 演算部
１０、１０ａ、１０ｂ、５０ 電力変換装置
１１、５１ 変換器
１２、１２ａ、１２ｂ、５２ 制御部
１３ 有効電力源
１７、１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔ リアクトル
３０、７０ 電力系統
１００、１００ａ、１０１、１０１ａ、１０５、１０６ 発電システム
Claims (21)
- 電力系統に連系インピーダンスを介して接続された電力変換装置が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出する電力検出装置であって、前記電力系統の電圧及び前記電力変換装置と前記電力系統との間を流れる電流と、前記電圧及び前記電流の略（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の整数、以下同じ。）前の過去値とに基づいて、前記有効電力又は前記無効電力の少なくとも１つ以上を算出する演算部を備えた前記電力検出装置と、
前記電力系統に交流電圧を出力する変換器と、
交流電圧指令値に基づいた前記交流電圧を前記変換器に出力させる制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電流の２乗値と、前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値の２乗値とに基づいて、前記電流のピーク値を算出し、算出した前記電流のピーク値を用いて前記交流電圧指令値を算出する
電力変換装置。 - 前記制御部は、検出した前記電圧を前記交流電圧指令値にフィードフォワードする
請求項１に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、前記連系インピーダンスに印加される電圧の予想電圧値を、検出した前記電圧に加算して、前記交流電圧指令値にフィードフォワードする
請求項２に記載の電力変換装置。 - 電力系統に連系インピーダンスを介して接続された電力変換装置が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出する電力検出装置であって、前記電力系統の電圧及び前記電力変換装置と前記電力系統との間を流れる電流と、前記電圧及び前記電流の略（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の整数、以下同じ。）前の過去値とに基づいて、前記有効電力又は前記無効電力の少なくとも１つ以上を算出する演算部を備えた前記電力検出装置と、
前記電力系統に交流電圧を出力する変換器と、
交流電圧指令値に基づいた前記交流電圧を前記変換器に出力させる制御部とを備え、
前記連系インピーダンスに印加された電圧に基づいて前記電流を算出し、前記電流の算出値の２乗値と、前記電流の算出値の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値の２乗値とに基づいて、前記電流のピーク値を算出し、算出した前記電流のピーク値を用いて前記交流電圧指令値を算出する
電力変換装置。 - 前記電流の算出値が、前記電流の現在値の１／４周期前の値である
請求項４に記載の電力変換装置。 - 前記電流の算出値が、前記電流の現在値の１／４周期後の値である
請求項４に記載の電力変換装置。 - 電力系統に連系インピーダンスを介して接続された電力変換装置が出力する有効電力又は無効電力の少なくとも１つ以上を検出する電力検出装置であって、前記電力系統の電圧及び前記電力変換装置と前記電力系統との間を流れる電流と、前記電圧及び前記電流の略（１／４＋ｎ）周期（ｎは０以上の整数、以下同じ。）前の過去値とに基づいて、前記有効電力又は前記無効電力の少なくとも１つ以上を算出する演算部を備えた前記電力検出装置と、
前記電力系統に交流電圧を出力する変換器と、
交流電圧指令値に基づいた前記交流電圧を前記変換器に出力させる制御部とを備え、
前記連系インピーダンスに印加された電圧に基づいて前記電流の１／４周期前の過去値を算出し、前記電流の２乗値と、算出した前記電流の１／４周期前の過去値の２乗値とに基づいて、前記電流のピーク値を算出し、算出した前記電流のピーク値を用いて前記交流電圧指令値を算出する
電力変換装置。 - 前記制御部は、前記変換器の出力電流の指令値のピーク値を抽出し、前記指令値のピーク値と前記電流のピーク値との差分を積分し、積分の結果に基づいて前記交流電圧指令値を算出する
請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記変換器の出力電流の指令値と前記電流との差分を所定倍して比例制御する電流比例制御部と、
前記指令値のピーク値と前記電流のピーク値との差分を積分して積分制御する積分制御部とを備え、
前記積分制御部が、積分制御の結果に１を加算した値を出力し、
前記電流比例制御部の出力に前記積分制御部の出力を乗算して前記交流電圧指令値を算出する
請求項１から７のいずれか１項に記載の電力変換装置。 - 前記電圧が、前記電力系統との連系点の電圧である
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記電力系統が三相交流であり、
前記演算部が、相毎に、各相の前記電圧及び前記電流と、各相の前記電圧及び前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値とに基づいて、前記有効電力又は前記無効電力の少なくとも１つ以上を算出する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記演算部は、前記電圧及び前記電流の積と、前記電圧の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値及び前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値の積とを加算して１．８～２．２の範囲内の値で除算することで、前記有効電力を算出する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記演算部は、前記電圧及び前記電流を乗算して算出した瞬時電力と、前記電圧の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値及び前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値を乗算して算出した、前記瞬時電力の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去瞬時電力とを加算して１．８～２．２の範囲内の値で除算することで、前記有効電力を算出する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記演算部は、前記電圧と前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値との積から、前記電圧の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値と前記電流との積を減算して１．８～２．２の範囲内の値で除算することで、前記無効電力を算出する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換装置の出力指令値に基づいて前記電圧を算出し、前記連系インピーダンスに印加された電圧から前記電流を算出し、
前記電圧及び前記電流の算出値の積と、前記電圧の算出値の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値と前記電流の算出値の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値との積とを加算して１．８～２．２の範囲内の値で除算することで、前記有効電力を算出する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記電力変換装置の出力指令値に基づいて前記電圧を算出し、前記連系インピーダンスに印加された電圧から前記電流を算出し、
前記電圧の算出値と前記電流の算出値の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値との積と、前記電圧の算出値の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値と前記電流との積とを減算して１．８～２．２の範囲内の値で除算することで、前記無効電力を算出する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 前記電圧の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値及び前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値を出力する一時データ保持部を備え、
前記一時データ保持部は、メモリを備え、前記電圧及び前記電流を、前記メモリに前記電圧又は前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期の期間格納し、（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の前記電圧及び前記電流を、前記電圧及び前記電流の（０．２２５＋ｎ）周期～（０．２７５＋ｎ）周期前の過去値として出力する
請求項１、２、４、５、６又は７に記載の電力変換装置。 - 請求項１から１７のいずれか１項に記載の電力変換装置を備える発電システム。
- 請求項１から１７のいずれか１項に記載の電力変換装置を備える電力授受システム。
- 請求項１から１７のいずれか１項に記載の電力変換装置を備える負荷システム。
- 請求項１から１７のいずれか１項に記載の電力変換装置、請求項１８に記載の発電システム、請求項１９に記載の電力授受システム又は請求項２０に記載の負荷システムのいずれか１つを備える送配電システム。
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