JP7375216B2 - フリッカ抑制装置及びフリッカ抑制制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、フリッカ抑制装置及びフリッカ抑制制御方法に関する。

近年、再生エネルギの導入が進む下で、電力系統に対して太陽光発電装置に代表される分散型電源が多数接続される様になっている。又、分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナ（ＰＣＳ）には、単独運転状態の検出機能として、ＪＥＭ１４９８規定に定められた、新型能動的方式（ステップ注入付周波数フィードバック方式）の適用が拡大されている。上記新型能動的方式では、ＰＣＳから電力系統に無効電力を注入した際の系統周波数の変化を監視することで、単独運転状態であるか否かが判断される。

この様な新型能動的方式が適用されたＰＣＳが電力系統に多数接続されることに起因して、電力系統の電圧変動（フリッカ）が６～７Ｈｚ程度の周波数で発生する現象が生じることが知られている（非特許文献１参照）。非特許文献１及び２には、ＳＴＡＴＣＯＭ（Static synchronous compensator）に代表される無効電力補償装置を用いて、上記要因のフリッカの抑制を試みることが記載されている。

「ＳＴＡＴＣＯＭを活用したフリッカ抑制手法に関する研究」、近松直紀他著、電気学会、２０１９年３月１日、平成３１年電気学会全国大会講演論文集、６－２２２、３７９頁 「配電系統におけるＰＣＳによるフリッカ発生とＳＴＡＴＣＯＭの無効電力注入ゲインの影響」、東谷拓馬他著、電気学会、２０１９年３月１日、平成３１年電気学会全国大会講演論文集、６－２２３、３８０頁

通常、無効電力補償装置による電圧補償制御では、電力系統を構成する送電線が誘導性負荷であることを考慮して、系統電圧の上昇時には遅れ無効電力（無効電流）を供給する一方で、系統電圧の低下時には進み無効電力（無効電流）を供給することで、フリッカの制抑が図られる。

しかしながら、非特許文献１によれば、ＳＴＡＴＣＯＭを用いた電圧補償制御によって、６～７Ｈｚ程度の電圧変動成分が抑制された一方で、２０Ｈｚ付近の電圧変動が大きくなったことが記載されている。

又、非特許文献２によれば、ＳＴＡＴＣＯＭの無効電力制御ゲインがフリッカに与える影響が大きく、ゲイン値が不適切であると、無制御時よりもフリッカが増大するケースも発生することが記載されている。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカを抑制することである。

本発明のある局面によれば、分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制装置であって、電力変換器と、周波数検出器と、制御器とを備える。電力変換器は、電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入する様に構成される。周波数検出器は、電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出する様に構成される。制御器は、検出された系統周波数に基づいて電力変換器の出力を制御する。制御器は、系統周波数の上昇に対応して進み無効電力を出力する一方で、系統周波数の低下に対応して遅れ無効電力を出力する様に電力変換器を制御する様に構成される。

本発明の他のある局面によれば、分散型電源を連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制制御方法であって、電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出するステップと、検出するステップで検出された系統周波数に基づいて、電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入するための電力変換器を制御するステップとを備える。当該制御するステップにおいて、系統周波数の上昇に対応して進み無効電力を出力する一方で、系統周波数の低下に対応して遅れ無効電力を出力する様に、電力変換器は制御される。

本発明の更に他のある局面によれば、分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制装置であって、電力変換器と、周波数検出器と、制御器とを備える。電力変換器は、電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入する様に構成される。周波数検出器は、電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出する様に構成される。周波数変化量算出部は、系統周波数の変化量を算出する。制御器は、系統周波数の変化量に基づいて電力変換器の出力を制御する。制御器は、パワーコンディショナが検出する系統周波数の変化量を縮小する様に、第１の制御特性及び第２の制御特性の一方を選択して、電力変換器から出力される無効電力を制御する。第１の制御特性の選択時には、系統周波数の上昇に対応して進み無効電力を出力する一方で、系統周波数の低下に対応して遅れ無効電力を出力する様に無効電力が制御される。第２の制御特性の選択時には、系統周波数の上昇に対応して遅れ無効電力を出力する一方で、系統周波数の低下に対応して進み無効電力を出力する様に無効電力が制御される。

本発明の更に他のある局面によれば、分散型電源を連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制制御方法であって、電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出するステップと、系統周波数の変化量を算出するステップと、系統周波数の変化量に基づいて、電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入するための電力変換器を制御するステップとを備える。当該制御するステップにおいて、パワーコンディショナが検出する系統周波数の変化量を縮小する様に、系統周波数の上昇に対応して進み無効電力を出力する一方で系統周波数の低下に対応して遅れ無効電力を出力する第１の制御特性と、系統周波数の上昇に対応して遅れ無効電力を出力する一方で系統周波数の低下に対応して進み無効電力を出力する第２の制御特性との一方を選択して、電力変換器から出力される無効電力は制御される。

本発明によれば、系統周波数の変化（上昇又は低下）に対応して、分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナから注入される無効電力を打ち消すための無効電力を電力変換器から電力系統へ供給することにより、パワーコンディショナから注入された無効電力に起因するフリッカ（電圧変動）を抑制することができる。

実施の形態１に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。 図１に示された制御器のハードウェア構成例を示すブロック図である。 図１に示された周波数変化量算出部の構成例が示すブロック図である。 図３での移動平均値の算出期間を説明する概念図である。 系統連系用のＰＣＳが出力する無効電力の特性を説明する概念図である。 図１の制御演算部における制御演算の第１の例を説明する概念図である。 図１の制御演算部における制御演算の第２の例を説明する概念図である。 図７におけるゲイン設定の第１の変形例を説明する概念図である。 図７におけるゲイン設定の第２の変形例を説明する概念図である。 実施の形態１に係るフリッカ抑制制御方法を説明する第１のフローチャートである。 実施の形態１に係るフリッカ抑制制御方法を説明する第２のフローチャートである。 電力変換器によるフリッカ抑制制御に対する周波数変化量の第１の挙動例を説明する概念的な波形図である。 電力変換器によるフリッカ抑制制御に対する周波数変化量の第２の挙動例を説明する概念的な波形図である。 実施の形態２に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。 フリッカ振幅の第１の判定例を説明するための概念的な波形図である。 フリッカ振幅の第２の判定例を説明するための概念的な波形図である。 実施の形態２に係るフリッカ抑制制御方法における制御特性の設定処理を説明するフローチャートである。 実施の形態２に係る制御特性設定部の出力を示す波形図である。 実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制制御装置の第１の構成例を示すブロック図である。 図１８Ｂに示された切替緩和処理部の出力値を示す波形図である。 実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制制御装置の第２の構成例を示すブロック図である。 図１８Ｄに示された切替緩和処理部の出力値を示す波形図である。 実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制制御の動作例を示す波形図である。 実施の形態３に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。 フリッカ位相差検出処理の第１の例を説明する第１の波形図である。 フリッカ位相差検出処理の第１の例を説明する第２の波形図である。 フリッカ位相差検出処理の第１の例を説明する概念図である。 フリッカ位相差検出処理の第２の例を説明する第１の波形図である。 フリッカ位相差検出処理の第２の例を説明する第２の波形図である。 実施の形態３に係るフリッカ抑制制御方法の設定を説明するフローチャートである。 実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図である。 実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制制御方法の設定を説明するフローチャートである。 実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制制御の動作例を説明する第１の波形図である。 実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制制御の動作例を説明する第２の波形図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一又は相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。

実施の形態１．
図１には、実施の形態１に係るフリッカ抑制装置の構成を説明する概略ブロック図が示される。

図１に示される様に、実施の形態１に係るフリッカ抑制装置１００は、電圧源１０及び交流電路２０を含む電力系統に接続される。交流電路２０には、太陽光発電装置に代表される分散型電源４０を系統連系するためのＰＣＳ３０が接続される。ＰＣＳ３０は、上述した、単独運転状態の検出機能を有しており、当該検出機能のための無効電力Ｑｘを交流電路２０に出力する。

フリッカ抑制装置１００は、電力変換器１１０と、周波数検出器１２０と、制御器１５０とを備える。周波数検出器１２０は、交流電路２０上の交流電圧波形から当該電圧の周波数である系統周波数ｆを検出する。制御器１５０は、周波数検出器１２０によって検出された系統周波数ｆを用いて、電力変換器１１０が交流電路２０へ出力する無効電力Ｑｃを制御する。

尚、本実施の形態において、無効電力Ｑｃ，Ｑｘ（無効電流）の位相の進み及び遅れは、ＪＥＭ１４９８規定に準じている。具体的には、系統側（交流電路２０）から電力変換器１１０又はＰＣＳ３０に電力（電流）が流入する方向を「正」と定義して、当該電流方向にて、電圧に対して位相が９０度遅れる電流による無効電力を「遅れ（遅相）無効電力」と定義し、反対に、当該電圧に対して位相が９０度進んだ電流による無効電力を「進み（進相）無効電力」と定義する。

電力変換器１１０は、進み位相又は遅れ位相の無効電力Ｑｃを交流電路２０へ出力する。本明細書では、Ｑｃ＞０のときに進み無効電力が出力され、Ｑｃ＜０のときに、遅れ無効電力が、電力変換器１１０から交流電路２０（電力系統）へ出力されるものとする。又、電力変換器１１０は、Ｑｃ＝０、即ち、無効電力を出力しない動作状態も有する。

電力変換器１１０は、代表的には、ＳＴＡＴＣＯＭで構成することが可能であるが、制御された進み無効電力又は遅れ無効電力を選択的に出力可能であれば、自励式及び他励式の無効電力調整装置を始めとして、任意の機器を適用することが可能である。

制御器１５０は、周波数変化量算出部１６０と、制御演算部１７０と、電力変換器制御部１８０とを含む。周波数変化量算出部１６０は、周波数検出器１２０によって検出された系統周波数ｆを用いて、系統周波数ｆの変化（上昇又は低下）を示す周波数変化量ｆｃｈｇを算出する。制御演算部１７０は、周波数変化量ｆｃｈｇを入力とする、予め定められた制御演算に従って無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する。電力変換器制御部１８０は、無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った無効電力Ｑｃを出力するための、電力変換器１１０の制御指令Ｓｃｖを生成する。制御指令Ｓｃｖは、電力変換器１１０へ入力される。

図２には、制御器１５０のハードウェア構成例が示される。代表的には、制御器１５０は、所定のプログラムが予め記憶されたマイクロコンピュータによって構成することができる。

例えば、図２に示される様に、制御器１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１と、メモリ１５２と、入出力（Ｉ／Ｏ）回路１５３とを含む様に構成される。ＣＰＵ１５１、メモリ１５２及びＩ／Ｏ回路１５３は、バス１５５を経由して、相互にデータの授受が可能である。メモリ１５２の一部領域にはプログラムが予め格納されており、ＣＰＵ１５１が当該プログラムを実行することで、周波数変化量算出部１６０、制御演算部１７０、及び、電力変換器制御部１８０の機能を実現することができる。Ｉ／Ｏ回路１５３は、制御器１５０の外部（例えば、周波数検出器１２０及び電力変換器１１０）との間で、信号及びデータを入出力する。

或いは、図２の例とは異なり、制御器１５０の少なくとも一部については、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、又は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の回路を用いて構成することが可能である。又、制御器１５０の少なくとも一部について、アナログ回路によって構成することも可能である。

この様に、図１中に示された、周波数変化量算出部１６０、制御演算部１７０、及び、電力変換器制御部１８０の各ブロックの機能は、制御器１５０によるソフトウェア処理及びハードウェア処理の少なくとも一方によって実現することができる。

図３には、図１に示された周波数変化量算出部１６０の構成例が示される。周波数変化量算出部１６０には、周波数検出器１２０によって検出された系統周波数ｆが順次入力される。

周波数変化量算出部１６０は、現在移動平均値算出部１６１と、過去移動平均値算出部１６２と、減算部１６３とを含む。現在移動平均値算出部１６１及び過去移動平均値算出部１６２は、順次入力された系統周波数ｆについて、図４に示される、異なる期間Ｔ１及びＴ２のそれぞれにおける移動平均値を算出する。

現在移動平均値算出部１６１は、現時点ｔ０以前の期間Ｔ１における移動平均値ｆａｖ１を算出する。例えば、期間Ｔ１は、最新の４０［ｍｓ］に定められる。過去移動平均値算出部１６２は、期間Ｔ１よりも前の期間Ｔ２における系統周波数ｆの移動平均値ｆａｖ２を算出する。例えば、期間Ｔ２は、現時点ｔ０よりも２００［ｍｓ］前から遡った３２０［ｍｓ］に定められる。

減算部１６３は、現在移動平均値算出部による移動平均値ｆａｖ１から過去移動平均値算出部１６２による移動平均値ｆａｖ２を減算することにより、周波数変化量ｆｃｈｇを算出する（ｆｃｈｇ＝ｆａｖ１－ｆａｖ２）。

或いは、周波数変化量ｆｃｈｇについては、系統周波数の基準値ｆｒ（例えば、公称値である５０［Ｈｚ］又は６０［Ｈｚ］に対応した設定値）に対する現在の系統周波数ｆの偏差として算出することも可能である（ｆｃｈｇ＝ｆ－ｆｒ）。

この様に、本実施の形態では、系統周波数ｆの上昇時には、周波数変化量ｆｃｈｇは正（ｆｃｈｇ＞０）の極性を有し、系統周波数ｆの低下時には、ｆｃｈｇは負（ｆｃｈｇ＜０）の極性を有するように、周波数変化量ｆｃｈｇが算出される。尚、周波数変化量ｆｃｈｇの算出手法は、上述の例に限定されるものではない。系統周波数の上昇及び低下を表すことができるのであれば、極性（正／負）の定義の変更を含め、任意の手法によって周波数変化量ｆｃｈｇを算出することが可能である。

尚、図３に例示した期間Ｔ１，Ｔ２での移動平均値の算出は、非特許文献１と同様に、上述のＪＥＭ１４９８規定による周波数変化の算出手法に準ずるものであるが、本実施の形態と非特許文献１とでは、周波数変化量の極性が異なっている点について確認的に記載する。即ち、非特許文献１では、系統周波数の低下時に周波数偏差は正値とされ、系統周波数の上昇時には周波数偏差が負値とされているが、この極性は、上述した本実施の形態での周波数変化量ｆｃｈｇの極性（正／負）とは逆である。

上述の様に、分散型電源を系統連系するためのＰＣＳ３０は単独運転状態の検出機能を実現するために無効電力Ｑｘを交流電路２０に出力する。例えば、無効電力Ｑｘは、ＪＥＭ１４９８規定に定められた新型能動的方式（ステップ注入付周波数フィードバック方式）に従って、図５に示された特性で出力される。

図５の横軸には、系統周波数の変化量が、本実施の形態と同様の極性に従って、周波数上昇方向を正方向として示され、図５の縦軸には、無効電力Ｑｘが、上述した無効電力Ｑｃと同様の極性で、進み無効電力を正値、遅れ無効電力を負値として示される。尚、図５の縦軸での無効電力の正負は、非特許文献１の図３（縦軸）における無効電力の正負とは反対である点について確認的に記載する。

ＰＣＳ３０は、系統周波数の変化量の絶対値が小さい領域（基準値ｆｐ以下）では、Ｑｘ＝０に設定して無効電力を電力系統に出力しない不感帯を設ける。一方で、ＰＣＳ３０は、系統周波数の変化量が、不感帯を超えて周波数上昇側に変化すると、系統周波数を更に上昇するために遅れ無効電力を出力する様に、無効電力Ｑｘを設定する（Ｑｘ＜０）。同様に、ＰＣＳ３０は、系統周波数の変化量が、不感帯を超えて周波数低下側に変化すると、系統周波数を更に低下するために進み無効電力を出力する様に、無効電力Ｑｘを設定する（Ｑｘ＞０）。

この結果、ＰＣＳ３０は、不感帯を超えた系統周波数の変化を検出すると、当該周波数変化（上昇又は低下）を助長する方向の無効電力を注入する。そして、この様な助長方向の無効電力を注入した際に、当該助長が妨げられることなく周波数が一定量変化（上昇又は低下）すると、ＰＣＳ３０が接続された交流電路２０に対する送電が停止されており、当該ＰＣＳ３０が単独運転状態であることが検出できる。ＰＣＳ３０は、単独運転状態が検出されると、交流電路２０と分散型電源４０との間を電気的に切り離す様に動作する。これにより、単独運転の防止機能が実現される。

この様な、単独運転検出のための無効電力Ｑｘの注入が、交流電路２０に接続された多数のＰＣＳ３０から行われることにより、電力系統の電圧変動（フリッカ）が発生する。通常は、ＳＴＡＴＣＯＭ等で構成された、図１の電力変換器１１０によって、誘導性の交流電路２０上の系統電圧上昇に対応して遅れ無効電力（無効電流）を注入する一方で、系統電圧低下に対応して進み無効電力（無効電流）を供給することで、フリッカの制抑が図られる。しかしながら、非特許文献１及び２等に記載される様に、この様な通常の系統電圧の補償制御（フリッカ抑制制御）では、十分な効果を得ることが難しい。

そこで、本実施の形態に係るフリッカ抑制装置は、系統周波数ｆの変化に対応してＰＣＳ３０から注入される無効電力Ｑｘを相殺することを意図して、系統周波数ｆの変化を補償する様な無効電力を交流系統に注入することで、ＰＣＳ３０に起因するフリッカの抑制を図る。

即ち、図１に示された制御演算部１７０は、入力された周波数変化量ｆｃｈｇを補償する様に無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する。即ち、系統周波数の上昇に対応して、周波数を低下させるための進み無効電力を出力する様に無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される（Ｑｒｅｆ＞０）一方で、系統周波数の低下に対応して、周波数を上昇させるための遅れ無効電力を出力する様に無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される（Ｑｒｅｆ＜０）。

図６及び図７には、制御演算部１７０による制御演算の例が示される。
例えば、図６に示される様に、制御演算部１７０は、ｆｃｈｇ＞０のときにＱｒｅｆ＝Ｑａ（Ｑｒｅｆ＞０）と設定し、制御演算部１７０は、ｆｃｈｇ＜０のときにＱｒｅｆ＝－Ｑａ（Ｑｒｅｆ＜０）と設定することができる。

これにより、系統周波数ｆが上昇すると（ｆｃｈｇ＞０）、系統周波数が低下に転ずるまで、一定量の進み無効電力Ｑａを交流電路２０へ注入する様に、電力変換器１１０の無効電力指令値Ｑｒｅｆを設定することができる。反対に、当該無効電力指令値Ｑｒｅｆは、系統周波数ｆが低下すると（ｆｃｈｇ＜０）、系統周波数が上昇に転ずるまで、一定量の遅れ無効電力－Ｑａを交流電路２０へ注入する様に設定される。

尚、周波数変化量ｆｃｈｇの絶対値が基準値（ｆｘ）よりも小さい領域に不感帯を設ける様に、図６を変形することも可能である。この場合には、ｆｃｈｇ≦－ｆｘのときにＱｒｅｆ＝－Ｑａ、－ｆｘ＜ｆｃｈｇ＜ｆｘのときにＱｒｅｆ＝０、かつ、ｆｃｈｇ≧ｆｘのときにＱｒｅｆ＝Ｑａとすることができる。

図６の例の制御演算が適用される際には、周波数変化量ｆｃｈｇは、系統周波数の上昇及び低下のいずれであるかを示すための二値データとして算出することも可能である。同様に、上述した図６に不感帯を設ける変形例が適用される際には、周波数変化量ｆｃｈｇは、系統周波数の上昇、変化無し、及び、低下のいずれかであるかを示すために三値データ、として算出することも可能である。

或いは、図７に示される様に、制御演算部１７０は、周波数変化量ｆｃｈｇ及び比例ゲインＫｐの積に従って、Ｐ（比例）制御によって無効電力指令値Ｑｒｅｆを設定することができる（Ｑｒｅｆ＝Ｋｐ・ｆｃｈｇ）。Ｐ制御によっても、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性の関係は、図６と同様であり、系統周波数ｆの上昇（ｆｃｈｇ＞０）に対応して、進み無効電力が交流電路２０へ注入される様に無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される（Ｑｒｅｆ＞０）とともに、系統周波数ｆの低下（ｆｃｈｇ＜０）に対応して、遅れ無効電力が交流電路２０へ注入される様に無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される（Ｑｒｅｆ＜０）ことが理解される。更に、周波数変化の大小に対応して、注入される無効電力の大小が調整されるので（｜Ｑｒｅｆ｜∝｜ｆｃｈｇ｜）、制御安定度を高めることが可能である。

比例ゲインＫｐの設定は、図８及び図９の変形例とすることも可能である。
図８の変形例では、周波数変化量ｆｃｈｇの大小に応じて、比例ゲインＫｐを切替えられる。例えば、周波数変化量ｆｃｈｇの絶対値が大きい、ｆｃｈｇ≧ｆｘ、又は、ｆｃｈｇ≦－ｆｘの領域では、比例ゲインＫｐ＝ｋ１に設定する一方で、周波数変化量ｆｃｈｇの絶対値が小さい、－ｆｘ＜ｆｃｈｇ＜ｆｘの領域では、比例ゲインＫｐ＝ｋ２（ｋ２＜ｋ１）に設定することができる。

この様にすると、周波数変化量の絶対値（｜ｆｃｈｇ｜）が大きい領域では制御の応答速度を高めるとともに、周波数変化量の絶対値（｜ｆｃｈｇ｜）が小さい領域では、制御安定度を高めることができる。

或いは、図９の変形例では、図８におけるｋ２＝０とすることで、周波数変化量ｆｃｈｇの絶対値が小さい領域（－ｆｘ＜ｆｃｈｇ＜ｆｘ）に、無効電力指令値Ｑｒｅｆ＝０とする不感帯を設けることも可能である。これにより、更に制御安定度を高めることができる。

尚、図６～図９では、各時点において周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性が常に一致する制御演算の例を説明したが、制御方式によっては、一時的に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性が反対となるケースも発生し得る。但し、このようなケースでも、最終的に系統周波数ｆの上昇（ｆｃｈｇ＞０）又は低下（ｆｃｈｇ＜０）をそれぞれ補償するために、全体として進み無効電力又は遅れ無効電力がそれぞれ交流電路２０を注入する様に無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される制御演算であれば、図６～図９で説明した制御方式と同様に、フリッカ抑制効果を得ることができる。

更に、無効電力の進み及び遅れの定義についても、本明細書での例示とは異なるものとすることが可能である。即ち、系統周波数の上昇に対応して周波数低下方向の位相を有する無効電力が注入されるとともに、系統周波数の低下に対応して周波数上昇方向の位相を有する無効電力を出力する様に電力変換器１１０の出力を制御することで、本実施の形態での例示と同様の制御を実現することができる。

図１０には、実施の形態１に係るフリッカ抑制装置によるフリッカ抑制制御の処理を説明する第１のフローチャートが示される。図１０のフローチャートは、フリッカ抑制装置１００の作動時に、制御器１５０によって予め定められた制御周期で繰り返し実行される。

図１０に示される様に、制御器１５０は、ステップ（以下、単に「Ｓ」と表記する）１１０により、系統周波数ｆを検出すると、Ｓ１２０では、系統周波数ｆを用いて周波数変化量ｆｃｈｇを算出する。Ｓ１１０の処理は、図１の周波数検出器１２０の出力を受けることによって実現することができる、Ｓ１２０の処理は、図１の周波数変化量算出部１６０と同様である。

更に、制御器１５０は、Ｓ１３０では、Ｓ１２０で算出された周波数変化量ｆｃｈｇに基づいて、系統周波数ｆに変化があるかどうかを判断する。そして、系統周波数ｆに変化が無い場合には（Ｓ１３０のＮＯ判定時）、Ｓ１４０により、無効電力指令値Ｑｒｅｆ＝０に設定される。即ち、電力変換器１１０から無効電力が注入されない様に（Ｑｃ＝０）、無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される。

制御器１５０は、系統周波数ｆに変化がある場合には（Ｓ１３０のＹＥＳ判定時）、Ｓ１５０により、系統周波数ｆの変化が上昇及び低下のいずれであるかを判定する。例えば、周波数変化量ｆｃｈｇの極性に基づいて、Ｓ１５０の判定を実行することができる。

制御器１５０は、系統周波数の上昇に対応する場合には（Ｓ１５０のＹＥＳ判定時）、Ｓ１６０により、周波数変化量ｆｃｈｇを入力とする予め定められた制御演算に従って、周波数上昇を補償するために進み無効電力が注入されるように、無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する（Ｑｒｅｆ＞０）。これに対して、制御器１５０は、系統周波数の低下に対応する場合には（Ｓ１５０のＮＯ判定時）、Ｓ１７０により、周波数変化量ｆｃｈｇを入力とする予め定められた制御演算に従って、周波数の低下を補償するために遅れ無効電力が注入されるように無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する（Ｑｒｅｆ＜０）。

尚、Ｓ１３０～Ｓ１７０の処理については、上述した図１の制御演算部１７０での制御演算によって周波数変化量ｆｃｈｇから無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する様に、一体的に実行することが可能である。

更に、制御器１５０は、Ｓ１８０により、Ｓ１４０、Ｓ１６０、又は、Ｓ１７０で算出された無効電力指令値Ｑｒｅｆに従って電力変換器１１０の制御指令Ｓｃｖを生成する。Ｓ１８０で生成された制御指令Ｓｃｖに従って電力変換器１１０が動作することにより、無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った無効電力Ｑｃが交流電路２０へ注入される。即ち、Ｓ１８０の処理は、図１の電力変換器制御部１８０と同様である。

図１１には、本実施の形態に係るフリッカ抑制装置によるフリッカ抑制制御の処理を説明する第２のフローチャートが示される。図１１のフローチャートは、図１０のフローチャートにおいて、Ｓ１３０～Ｓ１７０の処理について、図１の制御演算部１７０における周波数変化量ｆｃｈｇから無効電力指令値Ｑｒｅｆを算出する処理（Ｓ２００及びＳ３００）として記載したものである。

図１１を参照して、制御器１５０は、図１０と同様のＳ１１０，Ｓ１２０により、系統周波数ｆを検出するとともに、周波数変化量ｆｃｈｇを算出する。

制御器１５０は、Ｓ２００では、無効電力の制御特性を設定する。例えば、Ｓ２００では、周波数変化量ｆｃｈｇを入力として、図６～図９に示された特性に従って、無効電力指令値Ｑｒｅｆ（図６）又はゲインＫｃ（図７～図９）が設定される。ゲインＫｃは、図７～図９では、比例ゲインＫｐに相当する。又、ゲインＫｃは、比例制御のゲインに限定されるものではなく、ＰＩ（比例積分）制御、或いは、ＰＩＤ（比例積分微分）制御を始めとする任意の制御方式のゲインを意味するものである。尚、実施の形態１では、制御特性は、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性が一致する様に設定される。

制御器１５０は、Ｓ３００により、Ｓ２００で設定された制御特性（ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆ）に従って無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成する。例えば、比例制御では、Ｓ２００で設定されたゲインＫｃである比例ゲインＫｐを用いて、Ｑｒｅｆ＝Ｋｐ・ｆｃｈｇの制御演算が、Ｓ３００により実行される。

更に、制御器１５０は、図１０と同様のＳ１８０により、Ｓ３００で算出された無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った電力変換器１１０の制御指令Ｓｃｖを生成する。この制御指令Ｓｃｖに従って電力変換器１１０が動作することにより、無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った無効電力Ｑｃが交流電路２０へ注入される。

この様に、実施の形態１に係るフリッカ抑制装置及びフリッカ抑制制御方法によれば、ＰＣＳ３０からの無効電力Ｑｘの影響によって結果的に生じた系統電圧の変動（上昇／低下）を直接的に補償するのではなく、系統周波数の変化（上昇／低下）を補償するという新たな発想で、電力変換器１１０から交流電路２０へ出力される無効電力Ｑｃが制御される。これにより、系統周波数の変化に応じてＰＣＳ３０から出力される無効電力Ｑｘを打ち消す様に制御された無効電力Ｑｃを、電力系統に注入することによって、ＰＣＳ３０に起因するフリッカを、高速かつ安定的に抑制することが可能となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、周波数変化量ｆｃｈｇに対する無効電力指令値Ｑｒｅｆの制御特性、具体的には、周波数変化量ｆｃｈｇの極性（正／負）に対する、電力変換器１１０から出力される無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（無効電力Ｑｃの進み／遅れ）が固定されるフリッカ抑制制御を説明した。実施の形態２以降では、周波数変化量ｆｃｈｇの挙動に応じて、制御特性が切り替えられるフリッカ抑制制御を説明する。

図１２及び図１３には、本実施の形態に係るフリッカ抑制制御に対する周波数変化量の挙動の第１の例及び第２の例が示される。

図１２に示された第１の挙動例では、周波数変化量ｆｃｈｇがフリッカ周期Ｔｆｌで変化する周期的な変動（フリッカ）に対して、時刻ｔ１から、実施の形態１で説明した極性によって無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成するフリッカ抑制制御が開始される。即ち、ｆｃｈｇ＞０に対しては、進み無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては遅れ無効電力を注入する様に生成された無効電力指令値Ｑｒｅｆに従って、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃが制御される。尚、実施の形態１で説明した様に、無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（正／負）によって無効電力の位相（９０度進相、又は、９０度遅相）が規定され、無効電力指令値Ｑｒｅｆの絶対値によって無効電力の大きさ（振幅）が規定されることについて確認的に記載する。

第１の挙動例では、この様な制御特性に従う無効電力Ｑｃの注入によって、周波数変化量ｆｃｈｇの振幅は徐々に減少して、フリッカが縮小される。これに応じて、無効電力指令値Ｑｒｅｆの絶対値も徐々に減少し、時刻ｔ２以降では、フリッカが解消されて、Ｑｒｅｆ＝０とされている。

これに対して、図１３に示された第２の挙動例では、時刻ｔ１時点で、第１の例と同様の制御特性に従って制御された無効電力Ｑｃの注入を開始したところ、時刻ｔ１以降において、周波数変化量ｆｃｈｇの振幅が徐々に拡大して、フリッカが却って悪化する現象が生じている。発明者らは、電力系統の状況の変化、例えば、交流電路２０上での電力変換器１１０の連系点から無効電力を実際に出力中であるＰＣＳ３０までのインピーダンスの変化によっては、図１３に示された挙動が生じ得ることを見出したため、実施の形態２に係る制御を導入したものである。具体的には、電力変換器１１０と、フリッカを発生させているＰＣＳ３０との間の交流電路２０のインピーダンスが大きい場合には、このインピーダンスで生じる電圧降下の作用により電力変換器１１０が検出した周波数変化量ｆｃｈｇと、ＰＣＳ３０が検出した周波数変化量との間で位相が一致せず、逆極性に振動するケースが生じ得る。

このケースでは、図１３の時刻ｔ３以前に示される様に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性が一致する制御特性を選択している場合には、電力変換器１１０及びＰＣＳ３０のそれぞれから注入された無効電力が、打ち消し合うことなく加算されるためにフリッカが拡大する。一方で、図１３の時刻ｔ３以降に示される様に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性が反転した制御特性を選択すると、電力変換器１１０及びＰＣＳ３０のそれぞれから注入された無効電力が互いに打ち消し合うことで、ＰＣＳ３０の連系点における周波数変化量が減少する。これにより、フリッカを減少させることが可能になる。

図１４には、実施の形態２に係るフリッカ抑制装置１０１の構成を説明する概略ブロック図が示される。

図１４に示される様に、実施の形態２に係るフリッカ抑制装置１０１は、図１に示されたフリッカ抑制装置１００と比較して、制御器１５０に代えて制御器１５６を備える点で異なる。制御器１５６は、図１に示された制御器１５０と比較して、制御演算部１７０に代えて制御演算部１７１を含む点で異なる。

制御演算部１７１は、フリッカ振幅検出部２１０と、フリッカ振幅判定部２２０と、制御特性設定部２５０と、制御マップ２６０と、指令値生成部２７０とを有する。

フリッカ振幅検出部２１０は、周波数変化量算出部１６０によって算出される周波数変化量ｆｃｈｇの時間変化から、フリッカ振幅の大きさを表すパラメータ値を算出する。フリッカ振幅判定部２２０は、フリッカ振幅検出部２１０によって算出されたパラメータ値を用いて、フリッカ拡大、及び、フリッカ縮小のいずれの現象が起こっているかを判定するとともに、当該判定結果に基づいて、制御特性の選択のための制御信号Ｓｓｇｎを生成する。

この様に、フリッカ振幅検出部２１０及びフリッカ振幅判定部２２０は、無効電力Ｑｃの注入時において、図１２の第１の挙動例（フリッカ抑制）及び図１３の第２の挙動例（フリッカ増大）のいずれが発生しているかを判定するために設けられる。

図１５には、フリッカ振幅の第１の判定例を説明するための概念的な波形図が示される。

図１５を参照して、フリッカ振幅検出部２１０では、周波数変化量算出部１６０によって算出される周波数変化量ｆｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｚｃが検出される。そして、２個のゼロクロス点の間の期間における、周波数変化量ｆｃｈｇの最大値及び最小値のうちの絶対値の大きい一方が、当該期間での正又は負の振幅値として抽出される。

これにより、フリッカ振幅検出部２１０は、ゼロクロスタイミングｔｚｃが検出される毎に、前回のゼロクロクロスタイミングとの間の期間における、正の振幅値Ａｍｐ、又は、負の振幅値Ａｍｎを、上述したパラメータ値として算出する。即ち、図１２及び図１３に示されたフリッカ周期Ｔｆｌの（１／２）周期毎に、正の振幅値Ａｍｐ、又は、負の振幅値Ａｍｎが算出される。

フリッカ振幅判定部２２０は、フリッカ振幅検出部２１０が正の振幅値Ａｍｐ（Ａｍｐ＞０）を算出する毎に、前回の正の振幅値からの変化量ΔＡｍｐを算出する。具体的には、正の振幅値Ａｍｐの今回の算出値から前回の算出値を減算することで、変化量ΔＡｍｐが算出される。

同様に、フリッカ振幅判定部２２０は、フリッカ振幅検出部２１０が負の振幅値Ａｍｎ（Ａｍｎ＜０）を算出する毎に、前回の負の振幅値からの変化量ΔＡｍｎを算出する。具体的には、負の振幅値Ａｍｎの今回の算出値から前回の算出値を減算することで、変化量ΔＡｍｎが算出される。従って、変化量ΔＡｍｐ及びΔＡｍｎの各々は、フリッカ周期Ｔｆｌと同等の周期で更新されることになる。

例えば、フリッカ振幅が拡大されている時刻ｔ３までの期間では、フリッカ振幅検出部２１０がパラメータ値を算出する毎に、正の振幅値Ａｍｐは上昇し、負の振幅値Ａｍｎは低下（｜Ａｍｎ｜は増加）する。従って、フリッカ振幅判定部２２０は、変化量ΔＡｍｐが正であり、変化量ΔＡｍｎが負であるときに、フリッカ振幅の拡大を検知する。これにより、時刻ｔ３までの期間において、フリッカ振幅の拡大が検知される。フリッカ振幅判定部２２０は、予め定められた複数個のフリッカ周期に亘って、フリッカ振幅の拡大が連続して検知されると、フリッカ振幅が拡大していると判定する。

一方で、時刻ｔ３以降の期間では、フリッカ振幅が縮小されている。この期間では、フリッカ振幅検出部２１０がパラメータ値を算出する毎に、正の振幅値Ａｍｐは低下するとともに、負の振幅値Ａｍｎは上昇（｜Ａｍｎ｜は減少）する。従って、フリッカ振幅判定部２２０は、変化量ΔＡｍｐが負であり、変化量ΔＡｍｎが正であるときに、フリッカ振幅の縮小を検知する。これにより、時刻ｔ３以降の期間において、フリッカ振幅の縮小が検知される。この場合には、フリッカ振幅判定部２２０は、フリッカ振幅が拡大しないと判定する。

図１６には、フリッカ振幅の第２の判定例を説明するための概念的な波形図が示される。

図１６を参照して、フリッカ振幅検出部２１０では、図１５と同様の２個のゼロクロス点の間の期間、即ち、フリッカ周期Ｔｆｌの（１／２）周期相当の時間長における、周波数変化量ｆｃｈｇの積分値が算出される。具体的には、ｆｃｈｇ＞０の期間では、正の積分値Ｓｐ（Ｓｐ＞０）が算出される一方で、ｆｃｈｇ＜０の期間では、負の積分値Ｓｎ（Ｓｎ＜０）が算出される。

これにより、フリッカ振幅検出部２１０は、ゼロクロスタイミングｔｚｃが検出される毎に、前回のゼロクロクロスタイミングとの間の期間における、正の積分値Ｓｐ、又は、負の積分値Ｓｎを、上述したパラメータ値として算出する。図１６においても、フリッカ周期Ｔｆｌの（１／２）周期毎に、正の積分値Ｓｐ、又は、負の積分値Ｓｎが算出される。

フリッカ振幅判定部２２０は、フリッカ振幅検出部２１０が正の積分値Ｓｐ（Ｓｐ＞０）を算出する毎に、前回の正の積分値からの変化量ΔＳｐを算出する。具体的には、正の積分値Ｓｐの今回の算出値から前回の算出値を減算することで、変化量ΔＳｐが算出される。

同様に、フリッカ振幅判定部２２０は、フリッカ振幅検出部２１０が負の積分値Ｓｎ（Ｓｎ＜０）を算出する毎に、前回の負の積分値からの変化量ΔＳｎを算出する。具体的には、負の積分値Ｓｎの今回の算出値から前回の算出値を減算することで、変化量ΔＳｎが算出される。従って、変化量ΔＳｐ及びΔＳｎの各々についても、フリッカ周期Ｔｆｌと同等の周期で更新されることになる。

図１５と同様にフリッカ振幅が拡大されている時刻ｔ３までの期間では、フリッカ振幅検出部２１０がパラメータ値を算出する毎に、正の積分値Ｓｐは増加するとともに、負の積分値Ｓｎは減少（｜Ｓｎ｜は増加）する。従って、フリッカ振幅判定部２２０は、変化量ΔＳｐが正であり、変化量ΔＳｐが負であるときに、フリッカ振幅の拡大を検知する。これにより、図１６においても、時刻ｔ３までの期間において、フリッカ振幅の拡大が検知される。図１５と同様に、予め定められた複数個のフリッカ周期に亘って、フリッカ振幅の拡大が連続して検知されると、フリッカ振幅が拡大していると判定することができる。

一方で、図１５と同様にフリッカ振幅が縮小されている時刻ｔ３以降の期間では、フリッカ振幅検出部２１０がパラメータ値が算出される毎に、正の積分値Ｓｐは減少するとともに、負の積分値Ｓｎは増加（｜Ｓｎ｜は減少）する。従って、フリッカ振幅判定部２２０は、変化量ΔＳｐが負であり、変化量ΔＳｎが正であるときに、フリッカ振幅の縮小が検知される。これにより、図１６においても、時刻ｔ３以降の期間において、フリッカ振幅の縮小を検知することができる。

再び図１４を参照して、フリッカ振幅判定部２２０が上述した判定結果に基づいて生成した制御信号Ｓｓｇｎは、制御特性設定部２５０に入力される。制御信号Ｓｓｇｎの初期値は「１」であり、Ｓｓｇｎ＝１のとき、制御特性設定部２５０は、周波数変化量ｆｃｈｇに対する無効電力指令値Ｑｒｅｆの制御特性を実施の形態１と同様に設定する。即ち、Ｓｓｇｎ＝１のときには、ｆｃｈｇ＞０に対しては、進み無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては遅れ無効電力を注入する様に無効電力Ｑｃが制御されるので、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（正／負）が同じになる様に、制御特性が設定される。Ｓｓｇｎ＝１のときに選択される上記制御特性は、「第１の制御特性」に対応する。

これに対して、Ｓｓｇｎ＝０のとき、制御特性設定部２５０は、周波数変化量ｆｃｈｇに対する無効電力指令値Ｑｒｅｆの制御特性を実施の形態１に対して反転する。即ち、Ｓｓｇｎ＝０のときには、ｆｃｈｇ＞０に対しては、遅れ無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては進み無効電力を注入する様に無効電力Ｑｃが制御されるので、周波数変化量ｆｃｈｇ及び無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（正／負）が反対になる様に、制御特性が設定される。Ｓｓｇｎ＝０のときに選択される上記制御特性は、「第２の制御特性」に対応する。

制御マップ２６０には、Ｓｓｇｎ＝１のときにおける、周波数変化量ｆｃｈｇに対して、無効電力指令値Ｑｒｅｆ又はゲインＫｃ（比例ゲインＫｐ）を設定する特性線が格納される。例えば、図６～図９のいずれかに示された特性線が、制御マップ２６０に格納される。

制御特性設定部２５０は、周波数変化量ｆｃｈｇに対する制御マップ２６０の参照値及び制御信号Ｓｓｇｎを用いて、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆを設定する。具体的には、Ｓｓｇｎ＝１のときには、制御マップ２６０の参照値に従って、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される。

一方で、制御特性設定部２５０は、Ｓｓｇｎ＝０のときには、制御マップ２６０の参照値を－１倍、即ち、極性（符号）を反転して、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆを設定する。

指令値生成部２７０は、制御特性設定部２５０によって設定されたゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆを用いて、無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成する。例えば、制御特性設定部２５０によって比例ゲインがゲインＫｃとして設定された場合には、指令値生成部２７０は、Ｑｒｅｆ＝Ｋｃ・ｆｃｈｇの演算によって、無効電力指令値Ｑｒｅｆを生成する。

又、図６に従う制御マップ２６０に従って、制御特性設定部２５０が無効電力指令値Ｑｒｅｆを直接設定した場合には、指令値生成部２７０は、制御特性設定部２５０による設定値を、そのまま無効電力指令値Ｑｒｅｆとすることができる。

図１７には、実施の形態２に係るフリッカ抑制制御方法における制御特性の設定処理を説明するフローチャートが示される。実施の形態２では、図１１に示されたＳ２００が、図１７に示されるＳ２１０～Ｓ２９０によって構成される。

図１７を参照して、制御器１５６は、Ｓ２１０により、無効電力Ｑｃの出力中であるか否かを判定する。｜Ｑｒｅｆ｜＞ε（ε：判定値）のときに、Ｓ２１０はＹＥＳ判定とされる。例えば、図１２における時刻ｔ１～ｔ２間、及び、図１３における時刻ｔ１～ｔ３間において、Ｓ２１０はＹＥＳ判定とされる。無効電力Ｑｃの非出力期間（Ｓ２１０のＮＯ判定時）には、Ｓ２５０により、制御信号Ｓｓｇｎは初期値に設定される（Ｓｓｇｎ＝１）。

制御器１５６は、無効電力Ｑｃの出力期間（Ｓ２１０のＹＥＳ判定時）には、Ｓ２２０により、フリッカ振幅の検出処理を実行する。例えば、Ｓ２２０では、図１５及び図１６で説明した、ゼロクロス点検出処理と、正／負の振幅値Ａｍｐ，Ａｍｎを求めるための最大値／最小値の更新処理、又は、正／負の積分値Ｓｐ，Ｓｎを算出するための積算処理とが行われる。Ｓ２２０の処理により、フリッカ振幅検出部２１０（図１４）の機能が実現される。

制御器１５６は、Ｓ２３０により、振幅判定タイミングであるか否かを判断する。図１５及び図１６で説明した例では、各ゼロクロスタイミングｔｚｃにおいて、Ｓ２３０がＹＥＳ判定とされる。

制御器１５６は、振幅判定タイミングでは（Ｓ２３０のＹＥＳ判定時）、Ｓ２４０により、系統周波数の変化量が拡大しているか否かを、フリッカ振幅が拡大しているか否かによって判定する。上述した様に、予め定められた複数個のフリッカ周期に亘って、フリッカ振幅の拡大が連続して検知されたときに、Ｓ２４０はＹＥＳ判定とされる一方で、そうでないときは、Ｓ２４０はＮＯ判定とされる。例えば、図１３の例では、時刻ｔ３において、Ｓ２４０がＹＥＳ判定とされる。振幅判定タイミング以外では（Ｓ２３０のＮＯ判定時）、Ｓ２５４により、制御信号Ｓｓｇｎを現在の値に維持される。

制御器１５６は、Ｓ２４０においてフリッカ振幅の拡大が検知されない場合には（ＮＯ判定時）、Ｓ２５４により、制御信号Ｓｓｇｎを現在の値に維持する。これに対して、制御器１５６は、Ｓ２４０において系統周波数の変化量の拡大が検知されると（ＹＥＳ判定時）、Ｓ２５２により、制御信号Ｓｓｇｎを反転する。この様に、Ｓ２３０～Ｓ２５４の処理により、フリッカ振幅判定部２２０（図１４）の機能が実現される。

制御器１５６は、Ｓ２９０では、Ｓ２５０，Ｓ２５２，Ｓ２５４で設定された制御信号Ｓｓｇｎと、制御マップ２６０の参照値とを用いて、制御特性（例えば、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆ）を設定する。即ち、Ｓ２５０の処理により、制御特性設定部２５０（図１４）の機能が実現される。

図１３の例では、時刻ｔ１以前では、Ｓ２１０がＮＯ判定とされて、Ｓｓｇｎ＝１（初期値）に設定される。時刻ｔ１～ｔ３では、Ｓ２３０又はＳ２４０がＮＯ判定とされて、Ｓｓｇｎ＝１に維持されて、実施の形態１と同様に、ｆｃｈｇ＞０に対しては進み無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては遅れ無効電力を注入する様に、制御特性が設定される。

しかしながら、上記制御特性に従って無効電力を制御した結果、周波数変化量の拡大が時刻ｔ３で検知されると、Ｓ２４０がＹＥＳ判定とされて、制御信号Ｓｓｇｎが反転されて、Ｓｓｇｎ＝０とされる。この結果、時刻ｔ３以降では、実施の形態１とは反対に、ｆｃｈｇ＞０に対しては遅れ無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては進み無効電力を注入する様に、制御特性が設定される。これにより、時刻ｔ３以降では、無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った無効電力Ｑｃが電力変換器１１０から出力されることにより、フリッカが縮小している。

尚、図１２の例では、時刻ｔ１の時点でＳｓｇｎ＝１に初期設定された後、時刻ｔ１以降において、Ｓ２４０がＹＥＳ判定とされることがないため、Ｓｓｇｎ＝１に維持されたままで、実施の形態１と同様の制御特性に従って、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃが制御される。これにより、時刻ｔ２以降では、フリッカが消滅して、無効電力の出力も停止される（Ｑｒｅｆ＝０）。時刻ｔ２以降でも、制御信号ＳｓｇｎはＳ２５０により、Ｓｓｇｎ＝１に設定される。

又、図１３では、Ｓｓｇｎ＝１からＳｓｇｎ＝０への切替を例示したが、図１７の制御処理によれば、Ｓｓｇｎ＝０に従う制御特性で無効電力Ｑｃが制御されている状態で周波数変化量（フリッカ振幅）が拡大したときには、Ｓｓｇｎ＝０からＳｓｇｎ＝１に切替えて、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃを制御することも可能である。

この様に、実施の形態２に係るフリッカ抑制装置及びフリッカ抑制制御方法によれば、実施の形態１で説明した、系統周波数の変化（上昇／低下）を電力変換器１１０から交流電路２０への無効電力の注入によって補償するフリッカ抑制制御において、フリッカの挙動に応じて、無効電力の制御特性、即ち、周波数変化量ｆｃｈｇの極性（正／負）に対する無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（無効電力Ｑｃの進み／遅れ）を選択することができる。具体的には、交流電路２０上での電力変換器１１０の連系点とＰＣＳ３０の連系点との間のインピーダンスで生じる電圧降下の作用を考慮して、ＰＣＳ３０が検出する系統周波数の変化量を縮小する様に、電力変換器１１０から注入される無効電力の極性を適切に選択することができる。この結果、電力系統の状況が変化してもＰＣＳ３０に起因するフリッカを、高速かつ安定的に抑制することが可能となる。

実施の形態２の変形例．
図１８Ａには、実施の形態２に係るフリッカ抑制制御での制御特性設定部の出力を説明する波形図が示される。

図１８Ａを参照して、図１３と同様に、時刻ｔ３において、フリッカ振幅の拡大が検知されることにより、制御信号Ｓｓｇｎが反転されると、制御特性が切り替えられることによって、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性が反転される。これにより、時刻ｔ３を境に、比例ゲインがＫｐから－Ｋｐに切替えられることにより、或いは、無効電力指令値がＱａから－Ｑａに切替えられることによって、無効電力指令値Ｑｒｅｆは、絶対値が維持されたままで、極性が反転されることになる。

この様な制御特性の切替は、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃについて、大きさ（振幅）を維持したままで、遅れ位相及び進み位相の間で位相が急激に変化することを意味する。この様な急激な無効電力Ｑｃの変化は、交流電路２０の電圧又は電流に変動を引き起こして、系統に影響を与える虞がある。

図１８Ｂは、実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制制御装置の第１の構成例を示すブロック図である。

実施の形態２に係る変形例では、制御特性設定部２５０及び指令値生成部２７０の間に、切替緩和処理部２５５が配置される。実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制装置の構成は、切替緩和処理部２５５が配置される点を除くと、実施の形態２と同様である。

図１８Ｂでは、切替緩和処理部２５５は、変化レート制限部２５６を含む。変化レート制限部２５６には、制御特性設定部２５０によって設定された無効電力指令値Ｑｒｅｆ又はゲインＫｃを受けて、変化レートが制約された、無効電力指令値Ｑｒｅｆ又はゲインＫｃを出力する。

図１８Ｃに示される様に、変化レート制限部２５６は、時刻ｔ３において、制御特性設定部２５０から出力された比例ゲインがＫｐから－Ｋｐに変化すると、時刻ｔ３以降での出力値を、予め設定された一定の変化レートに従ってＫｐから－Ｋｐまで徐々に変化させる。

同様に、制御特性設定部２５０から出力された無効電力指令値が、時刻ｔ３においてＱａから－Ｑａに変化した場合にも、変化レート制限部２５６は、時刻ｔ３以降での出力値を、予め設定された一定の変化レートに従ってＱａから－Ｑａまで徐々に変化させる。

図１８Ｄに示される様に、切替緩和処理部２５５は、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２５７を含む様に構成されてもよい。ＬＰＦ２５７には、制御特性設定部２５０によって設定された無効電力指令値Ｑｒｅｆ又はゲインＫｃを受けて、予め設定された周波数特性１／（１＋ｓ・Ｔｌ）に従って変化させた、無効電力指令値Ｑｒｅｆ又はゲインＫｃを出力する。

図１８Ｅに示される様に、ＬＰＦ２５７は、時刻ｔ３において、制御特性設定部２５０から出力された比例ゲインがＫｐから－Ｋｐに変化すると、時刻ｔ３以降での出力値を、予め設定された周波数特性（時定数Ｔｌ）に従って鈍らせて、Ｋｐから－Ｋｐまで徐々に変化させる。

同様に、制御特性設定部２５０から出力された無効電力指令値が、時刻ｔ３においてＱａから－Ｑａに変化した場合にも、ＬＰＦ２５７は、時刻ｔ３以降での出力値を、予め設定された周波数特性（時定数Ｔｌ）に従って鈍らせて、Ｑａから－Ｑａまで徐々に変化させる。

図１９には、実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制制御の動作例を示す波形図が示される。図１９では、制御特性設定部２５０によって設定された比例ゲインＫｐに対して図１８Ｂに示された変化レート制限部２５６が切替緩和処理部２５５として適用されたときの動作例が示される。

図１９を参照して、時刻ｔ３において、制御特性設定部２５０によって設定される比例ゲインＫｐが、Ｋａから－Ｋａに変化する。これに対して、切替緩和処理部２５５から出力される比例ゲインＫｐの値は、Ｋａから一定レートで低下して、時刻ｔ３ｘにおいて、Ｋｐ＝０となる。時刻ｔ３ｘでは、比例ゲインＫｐは負値となる、更にその後、比例ゲインＫｐは、一定レートで低下して、時刻ｔ３ｙにおいて、－Ｋａに達する。

無効電力指令値Ｑｒｅｆは、切替緩和処理部２５５から出力される比例ゲインＫｐと、周波数変化量ｆｃｈｇとの乗算によって算出される。この結果、制御特性が切替えられる時刻ｔ３から、切替緩和処理部２５５による比例ゲインＫｐの変化の緩和が終了する時刻ｔ３ｙまでの間において、周波数変化量ｆｃｈｇの絶対値に対する、無効電力指令値Ｑｒｅｆの絶対値（即ち、無効電力Ｑｃの振幅）の比が、一時的に減少される期間が設けられる。これにより、時刻ｔ３を起点とする制御特性の変化時において、交流電路２０に注入される無効電力の急激な変化を避けることができる。

この様に、実施の形態２の変形例に係るフリッカ抑制装置では、制御特性の切替時、即ち、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃの位相を、遅れ位相から進み位相に、或いは、進み位相から遅れ位相に変化する際に、無効電力の振幅の減少を伴って位相を反転することができるので、系統への影響を抑制することができる。

又、図１８Ｂ及び図１８Ｄでは、切替緩和処理部２５５を制御特性設定部２５０及び指令値生成部２７０の間に配置する構成例を説明したが、切替緩和処理部２５５は、図１４において、指令値生成部２７０の後段に配置しても同様の効果を得ることが可能である。この場合には、指令値生成部２７０から出力された無効電力指令値Ｑｒｅｆが切替緩和処理部２５５に入力されて、電力変換器制御部１８０は、切替緩和処理部２５５から出力された無効電力指令値Ｑｒｅｆに従って、電力変換器１１０の制御指令Ｓｃｖを生成する。

実施の形態３．
実施の形態３では、実施の形態２で説明した、フリッカの挙動に応じて制御特性を切替える制御の他の例を説明する。

図２０には、実施の形態３に係るフリッカ抑制装置１０２の構成を説明する概略ブロック図が示される。

図２０に示される様に、実施の形態３に係るフリッカ抑制装置１０２は、図１４に示されたフリッカ抑制装置１０１と比較して、電圧検出器１２５を更に備える点と、制御器１５６に代えて制御器１５７を備える点とで異なる。制御器１５７は、図１４に示された制御器１５６と比較して、及び電圧変化量算出部１６５を更に含む点と、制御演算部１７１に代えて制御演算部１７２を含む点で異なる。

電圧検出器１２５は、交流電路２０上の交流電圧波形から当該電圧の実効値である系統電圧実効値Ｖを検出する。電圧変化量算出部１６５は、電圧検出器１２５によって検出された系統電圧実効値Ｖを用いて、系統電圧実効値Ｖの変化（上昇又は低下）を示す電圧変化量Ｖｃｈｇを算出する。電圧変化量算出部１６５は、例えば、周波数変化量算出部１６０と同様の構成に対して、入力を系統周波数ｆではなく、系統電圧実効値Ｖとすることで実現できる。

制御演算部１７２は、フリッカ位相差検出部２３０と、フリッカ位相差判定部２４０と、制御特性設定部２５０と、制御マップ２６０と、指令値生成部２７０とを有する。

フリッカ位相差検出部２３０は、周波数変化量算出部１６０によって算出される周波数変化量ｆｃｈｇの時間変化と、電圧変化量算出部１６５によって算出される電圧変化量Ｖｃｈｇの時間変化から、フリッカ周期Ｔｆｌに従って周期的に変化する周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの間の位相差（フリッカ位相差）を表すパラメータ値を算出する。フリッカ位相差判定部２４０は、フリッカ位相差検出部２３０によって算出されたパラメータ値を用いて、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが、同位相及び逆位相のいずれに分類されるかを判定するとともに、当該判定結果に基づいて、実施の形態２と同様の制御信号Ｓｓｇｎを生成する。

制御特性設定部２５０、制御マップ２６０、及び、指令値生成部２７０の機能は、実施の形態２と同様である。即ち、制御特性設定部２５０は、周波数変化量ｆｃｈｇに対する制御マップ２６０の参照値及び制御信号Ｓｓｇｎを用いて、実施の形態２と同様に、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆを設定する。従って、Ｓｓｇｎ＝１のときには、制御マップ２６０の参照値に従って、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される。従って、ｆｃｈｇ＞０に対しては、進み無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては遅れ無効電力を注入する様に制御特性が設定される。

これに対して、Ｓｓｇｎ＝０のときには、制御マップ２６０の参照値を－１倍、即ち、極性（符号）を反転して、ゲインＫｃ又は無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される。従って、ｆｃｈｇ＞０に対しては、遅れ無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては進み無効電力を注入する様に、制御特性が設定される。

この様に実施の形態３では、実施の形態２で説明した制御特性の選択（即ち、制御信号Ｓｓｇｎの値の設定）が、電力変換器１１０が無効電力Ｑｃを注入する交流電路２０での、周期的に変化する周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの位相関係に応じて制御される。

ここで、図２１Ａ～図２１Ｃを用いて、フリッカ位相差検出処理の第１の例を説明する。図２１Ａには、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相のときの波形例が示される一方で、図２１Ｂには、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが完全に逆位相（即ち、位相差が１８０度）のときの波形例が示される。

第１の例では、周波数変化量ｆｃｈｇのゼロクロスタイミングと、電圧変化量Ｖｃｈｇのゼロクロスタイミングとの時間差に基づいて、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相及び逆位相のいずれであるかが検知される。図２１Ａ及び図２１Ｂには、周波数変化量ｆｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｆ１，ｔｆ２と、電圧変化量Ｖｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｖ１，ｔｖ２が示される。ゼロクロスタイミングｔｆ１及びｔｆ２の時間差、及び、ゼロクロスタイミングｔｖ１及びｔｖ２の時間差は、フリッカ周期Ｔｆｌに相当する。

一方で、周波数変化量ｆｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｆ１と、電圧変化量Ｖｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｖ１との時間差、及び、周波数変化量ｆｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｆ２と、電圧変化量Ｖｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｖ２との時間差とは、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの位相差に相当する。

ここで、周波数変化量ｆｃｈｇの２個のゼロクロスタイミングｔｆ１及びｔｆ２の間に生じた電圧変化量Ｖｃｈｇのゼロクロスタイミングｔｖ２を用いて、ゼロクロスタイミングｔｆ１及びｔｖ２の時間差Ｔｘ１と、ゼロクロスタイミングｔｆ２及びｔｖ２の時間差Ｔｘ２との最小値を、位相差Ｔｘとすることができる（Ｔｘ＝ｍｉｎ（Ｔｘ１，Ｔｘ２））。この様に、フリッカ位相差検出部２３０は、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇのゼロクロスタイミングの検出に応じて、位相差Ｔｘを逐次算出することができる。

そして、フリッカ位相差判定部２４０は、位相差Ｔｘをフリッカ周期Ｔｆｌに従って設定される判定値と比較することによって、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相及び逆位相のいずれであるかを分類することができる。

例えば、図２１Ｃに示される様に、Ｔｆｌ／４＜Ｔｘ＜Ｔｆｌ・（３／４）のときには、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが逆位相であると判定する一方で、０≦Ｔｘ≦Ｔｆｌ／４、又は、Ｔｆｌ・（３／４）≦Ｔｘ＜Ｔｆｌのときには、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相であると判定することができる。

即ち、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが逆位相であることは、フリッカ周期Ｔｆｌを３６０度とする、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの位相差が、０度よりも１８０度に近いことを意味している。反対に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相であることは、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの上記位相差が、１８０度よりも０度に近いことを意味している。

次に、図２２Ａ及び図２２Ｂを用いて、フリッカ位相差検出処理の第２の例を説明する。図２２Ａには、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相のときの波形例が示される一方で、図２２Ｂには、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが完全に逆位相（即ち、位相差が１８０度）のときの波形例が示される。

第２の例では、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの積の符号（極性）に基づいて、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相及び逆位相のいずれであるかが判定される。

図２２Ａに示される様に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相のときには、両者の符合（極性）は同じであるので両者を乗算したＶｃｈｇ・ｆｃｈｇの極性（符号）は、正（＋）である。

これに対して、図２２Ｂに示される様に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが完全に逆位相（位相差が１８０度）のときには、両者の符合（極性）は反対であるので両者を乗算したＶｃｈｇ・ｆｃｈｇの極性（符号）は、負（－）である。

従って、下記の式（１）で定義される相関係数ＶＦｒの極性（正／負）に基づいて、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相及び逆位相のいずれに分類されるかを判定することができる。式（１）中の積分周期Ｔは、フリッカ周期Ｔｆｌの整数倍に設定することができる。

フリッカ位相差検出部２３０は、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの入力に応じて、式（１）の演算によって、例えば、フリッカ周期Ｔｆｌ毎に相関係数ＶＦｒを求めることができる。

フリッカ位相差判定部２４０は、Ｖｃｈｇ・ｆｃｈｇが正であるときには、相関係数ＶＦｒ＞０であるので、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇは同位相であると判定する。これに対して、フリッカ位相差判定部２４０は、Ｖｃｈｇ・ｆｃｈｇが負であるときには、相関係数ＶＦｒ＜０であるので、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇは逆位相であると判定する。

図２３は、実施の形態３に係るフリッカ抑制制御方法の設定を説明するフローチャートである。

図２３を参照して、制御器１５７は、図１１等と同様のＳ１１０，Ｓ１２０により、系統周波数ｆを検出するとともに、周波数変化量ｆｃｈｇを算出する。更に、制御器１５７は、Ｓ１１５により、系統電圧実効値Ｖを検出するとともに、Ｓ１２５により、電圧変化量Ｖｃｈｇを算出する。

制御器１５７は、Ｓ２２５により、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの位相差検出処理を実行する。Ｓ２２５では、図２１Ａ及び図２１Ｂでのゼロクロスタイミングの検出処理、又は、式（１）に従う相関係数ＶＦｒの演算処理が実行される。Ｓ２２５の処理により、フリッカ位相差検出部２３０（図２０）の機能が実現される。

制御器１５７は、Ｓ２３５により、位相差判定タイミングであるか否かを判断する。図２１Ａ～図２１Ｃで説明した例では、周波数変化量ｆｃｈｇのゼロクロスタイミングにおいて、Ｓ２３５がＹＥＳ判定とされる。又、図２２Ａ及び図２２Ｂで説明した例では、式（１）での積分周期Ｔの経過毎にＳ２３５がＹＥＳ判定とされる。

制御器１５７は、位相差判定タイミングでは（Ｓ２３５のＹＥＳ判定時）、Ｓ２４５により、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが逆位相か否かを判定する。例えば、予め定められた複数個のフリッカ周期に亘って、図２１Ａ～図２１Ｃで説明した位相差Ｔｘが連続して同位相と判定されると、Ｓ２４５はＮＯ判定とされる。或いは、予め定められた複数個のフリッカ周期に亘って、式（１）に従って演算された相関係数ＶＦｒ＞０が連続すると、Ｓ２４５はＮＯ判定とされる。これ以外のときは、Ｓ２４５はＹＥＳ判定（逆位相）とされる。

電力系統において、図５の特性で制御されたＰＣＳ３０の無効電力注入に起因するフリッカが発生している場合には、通常、電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇとは、図５で説明した通り逆位相である。従って、制御器１５７は、Ｓ２４５がＹＥＳ判定であるときには、Ｓ２６２により、Ｓｓｇｎ＝１に設定する。これにより、制御特性設定部２５０では、周波数変化量ｆｃｈｇ＞０に対しては、進み無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては遅れ無効電力を注入する様に、制御特性が設定されることになる。

これに対して、制御器１５７は、Ｓ２４５がＮＯ判定であるとき、即ち、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇが同位相であるときには、Ｓ２６２により、Ｓｓｇｎ＝０に設定する。これにより、逆位相のときとは反対に、制御特性設定部２５０では、周波数変化量ｆｃｈｇ＞０に対しては、遅れ無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては進み無効電力を注入する様に、制御特性が設定されることになる。

上述の様に、電力変換器１１０と、フリッカを発生させているＰＣＳ３０との間で、交流電路２０のインピーダンスが大きい場合には、このインピーダンスで生じる電圧降下の作用により電力変換器１１０が検出した周波数変化量ｆｃｈｇとＰＣＳ３０が検出した周波数変化量とが一致せず、逆位相になることがある。この場合には、電圧変化量Ｖｃｈｇと、ＰＣＳ３０が検出する周波数変化量とは、図５に示した様に逆位相となるが、電圧変化量Ｖｃｈｇと電力変換器１１０が検出する周波数変化量ｆｃｈｇとは同位相となる。

制御器１５７は、位相差判定タイミング以外（Ｓ２３５のＮＯ判定時）には、前回の位相差判定の結果を維持するために、Ｓ２６０により、制御信号Ｓｓｇｎを現在の値に維持する。この様に、Ｓ２３５～Ｓ２６４の処理により、フリッカ位相差判定部２４０（図２０）の機能が実現される。

制御器１５７は、Ｓ２６０～Ｓ２６４のいずれかで制御信号Ｓｓｇｎを設定すると、図１７と同様のＳ２９０に処理を進め、図１１等と同様のＳ３００及びＳ１８０に更に処理を進める。

この様に、実施の形態３に係るフリッカ抑制装置及びフリッカ抑制制御方法によれば、実施の形態２と同様に、フリッカの挙動に応じて、無効電力の制御特性、即ち、周波数変化量ｆｃｈｇの極性（正／負）に対する無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（無効電力Ｑｃの進み／遅れ）を選択することができる。即ち、実施の形態３においても、交流電路２０上での電力変換器１１０の連系点とＰＣＳ３０の連系点との間のインピーダンスで生じる電圧降下の作用を考慮して、ＰＣＳ３０が検出する系統周波数の変化量を縮小する様に、電力変換器１１０から注入される無効電力の極性を適切に選択することができる。これにより、電力系統の状況が変化してもＰＣＳ３０に起因するフリッカを、高速かつ安定的に抑制することが可能となる。

尚、実施の形態３においても、図２０の構成において、実施の形態２の変形例で説明した切替緩和処理部２５５を、制御特性設定部２５０及び指令値生成部２７０の間、又は、指令値生成部２７０の後段に配置することが可能である。このようにすると、制御信号Ｓｓｇｎの値が変更される際、即ち、フリッカ抑制制御の制御特性の切替時における系統への影響を抑制することができる。

実施の形態３の変形例．
実施の形態３では、実施の形態２とは異なり、フリッカの挙動として、電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇの位相差を検出して、制御信号Ｓｓｇｎを設定するので、電力変換器１１０からの無効電力Ｑｃの非出力期間において、適切な制御特性を事前に選択することができる。

図２４は、実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制装置１０３の構成を説明する概略ブロック図である。

図２４に示される様に、実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制装置１０３は、図２０に示されたフリッカ抑制装置１０２と比較して、制御器１５７に代えて制御器１５８を備える点とで異なる。制御器１５８は、図２０に示された制御器１５７と比較して、制御演算部１７２に代えて制御演算部１７３を含む点で異なる。

制御演算部１７３は、制御演算部１７２（図２０）の構成に加えて、図１４と同様の、フリッカ振幅検出部２１０及びフリッカ振幅判定部２２０を更に含む。制御演算部１７３では、制御信号Ｓｓｇｎは、実施の形態３と同様に、フリッカ位相差判定部２４０によって設定される。

フリッカ振幅検出部２１０及びフリッカ振幅判定部２２０によって、実施の形態２と同様に取得される、フリッカ振幅値、及び、フリッカ振幅の判定タイミングにおける判定結果は、制御特性設定部２５０に入力される。実施の形態３の変形例では、制御特性設定部２５０は、周波数変化量ｆｃｈｇのフリッカ振幅に基づいて、無効電力出力の開始及び終了を判定する。

図２５は、実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制制御方法の設定を説明するフローチャートである。

図２５を参照して、制御器１５８は、図２３と同様のＳ１１０～Ｓ１２５の処理によって、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇを算出する。更に、制御器１５８は、Ｓ４００により、図２３のＳ２２５～Ｓ２６４の処理によって、実施の形態３と同様に、周波数変化量ｆｃｈｇ及び電圧変化量Ｖｃｈｇの位相差に基づいて、制御信号Ｓｓｇｎを０又は１に設定する。Ｓ４００の処理は、フリッカ位相差検出部２３０及びフリッカ位相差判定部２４０の機能に対応する。

又、制御器１５８は、Ｓ４１０では、図１７のＳ２２０～Ｓ２４０の処理によって、実施の形態２と同様に、周波数変化量ｆｃｈｇに基づいて、フリッカ振幅値の検出処理（Ｓ２２０）、及び、振幅判定タイミングでの振幅拡大の発生有無の判定（Ｓ２３０，Ｓ２４０）を実行する。Ｓ４１０の処理は、フリッカ振幅検出部２１０及びフリッカ振幅判定部２２０の機能に対応する。

制御器１５８は、Ｓ４００で設定された制御信号Ｓｓｇｎ、及び、Ｓ４１０で得られた、フリッカ振幅値及び振幅判定結果を用いて、Ｓ４２０以降の処理を実行する。実施の形態３では、現在、フリッカ抑制制御のために電力変換器１１０から無効電力Ｑｃが出力されているか否を示す制御フラグＦｑが設定される。制御フラグＦｑは、無効電力Ｑｃの出力期間にはＦｑ＝１に設定される一方で、無効電力Ｑｃの非出力期間ではＦｑ＝０に設定される。

制御器１５８は、Ｓ４２０により、Ｓ４１０でのフリッカ振幅値が更新される振幅判定タイミングにおいて、無効電力出力の開始又は終了の判定を起動する。フリッカ振幅の判定タイミング以外では（Ｓ４２０のＮＯ判定時）、Ｓ４５５により、制御フラグＦｑは現在の値が維持される。

振幅判定タイミングでは（Ｓ４２０のＹＥＳ判定時）、Ｓ４３０により、制御フラグＦｑの値に応じて処理が分岐される。Ｆｑ＝０のときには（Ｓ４３０のＹＥＳ判定時）、処理がＳ４４０に進められて、無効電力Ｑｃの出力を開始するか否かの判定が実行される。具体的には、制御器１５８は、Ｓ４４０では、図１７のＳ２４０と同様の判定により、周波数変化量（フリッカ）が拡大しているか否か判定することができる。フリッカ振幅が拡大していると判定されると（Ｓ４４０のＹＥＳ判定時）、制御器１５８は、Ｓ４５０により、無効電力Ｑｃの出力を開始するために、制御フラグＦｑを０から１へ変更する。

或いは、Ｓ４４０では、振幅判定タイミングで更新されたフリッカ振幅を予め定められた判定値Ａｔｈと単純に比較する判定が行われてもよい。この場合には、フリッカ振幅を示すパラメータ値（絶対値）が判定値Ａｔｈよりも大きいとＳ４４０がＹＥＳ判定とされ、そうでないときは、Ｓ４４０はＮＯ判定とされる。

制御フラグＦｑが０から１に変化したとき（Ｓ４５０）、及び、上述のＳ４５５によって維持された制御フラグＦｑが１であるとき（Ｓ４６０のＮＯ判定時）には、処理はＳ４３０に進められる。

Ｓ４３０では、制御フラグＦｑ＝１のときは、無効電力出力の終了判定のためのＳ４７０に処理が進められる。制御器１５８は、Ｓ４７０では、無効電力Ｑｃの出力によってフリッカ振幅が判定値Ａε未満に縮小されたかが判定される。判定値Ａεは、図１２の時刻ｔ２近傍でのフリッカ振幅相当に設定される。

制御器１５８は、フリッカ振幅が判定値Ａε未満であると（Ｓ４７０のＹＥＳ判定時）には、無効電力の出力を終了するために、Ｓ４８０により、制御フラグＦｑを１から０に変化するとともに、Ｓ４８５により、無効電力指令値Ｑｒｅｆを０に設定する。Ｓ４５５で維持された制御フラグＦｑ＝０のとき（Ｓ４６０のＹＥＳ判定時）、即ち、無効電力の出力停止が維持される場合にも、処理はＳ４８５に進められて、Ｑｒｅｆ＝０に設定される。

尚、Ｓ４５０によって制御フラグＦｑが１に設定される際、即ち、無効電力Ｑｃの出力開始が判定された際には、Ｓ４７０は、当然にＹＥＳ判定とされて、処理は、Ｓ２９０へ進められる。又、無効電力Ｑｃの出力中において、フリッカ振幅が判定値Ａε以上であるときにも、Ｓ４７０はＹＥＳ判定とされて、処理は、Ｓ２９０へ進められる。

制御器１５８は、Ｓ２９０では、Ｓ４００で設定された制御信号Ｓｓｇｎに従って制御特性を設定し、Ｓ３００では、Ｓ２９０で設定された制御特性に従って無効電力指令値Ｑｒｅｆを設定する。即ち、無効電力の出力が開始されると、無効電力指令値Ｑｒｅｆは、図２３と同様に設定される。

制御器１５８は、Ｓ１８０では、Ｓ３００又はＳ４８５によって設定された無効電力指令値Ｑｒｅｆに従って電力変換器１１０の制御指令Ｓｃｖを生成する。Ｓ１８０で生成された制御指令Ｓｃｖに従って電力変換器１１０が動作することにより、制御フラグＦｑ＝１の期間では、実施の形態３と同様に設定された無効電力指令値Ｑｒｅｆに従った無効電力Ｑｃが交流電路２０へ注入される。一方で、Ｑｒｅｆ＝０に設定されている、制御フラグＦｑ＝０の期間では、電力変換器１１０から交流電路２０に対する無効電力の出力は停止される。

図２５の制御処理によれば、Ｆｑ＝０の期間において、Ｓ４００により、電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇの位相差に基づいて、適切な制御特性を設定するべく制御信号Ｓｓｇｎの値を決めることができる。これにより、無効電力の出力の開始時点から、適切な制御特性を設定することができる。

図２６及び図２７には、実施の形態３に係るフリッカ抑制制御の動作例を説明する第１の波形図である。図２６及び図２７において、時刻ｔ４以前では、制御フラグＦｑ＝０であり、交流電路２０に対して無効電力Ｑｃは注入されていない。

図２６の例では、時刻ｔ４以前では、電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇが逆位相である下で、フリッカ振幅は拡大している。従って、Ｆｑ＝０である時刻ｔ４以前の期間において、制御信号Ｓｓｇｎ＝１に設定される。

時刻ｔ４において、フリッカ振幅の拡大に応じて、図２５のＳ４４０がＹＥＳ判定とされるので、制御フラグＦｑ＝１に設定されて、無効電力Ｑｃの出力が開始される。図２６では、時刻ｔ４の時点で制御信号Ｓｓｇｎ＝１に設定されているので、図１２と同様の制御特性で、無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される。即ち、周波数変化量ｆｃｈｇ＞０に対しては、進み無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては遅れ無効電力を注入する様に、電力変換器１１０が制御されることにより、時刻ｔ４以降では、フリッカ振幅は縮小される。

図２７の例では、図２６と反対に、時刻ｔ４以前では、電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇが同位相である下で、フリッカ振幅は拡大している。従って、Ｆｑ＝０である時刻ｔ４以前の期間において、制御信号Ｓｓｇｎ＝０に設定される。

図２７においても、時刻ｔ４において、フリッカ振幅の拡大に応じて、図２５のＳ４４０がＹＥＳ判定とされるので、制御フラグＦｑ＝１に設定されて、無効電力の出力が開始される。図２７では、時刻ｔ４の時点で制御信号Ｓｓｇｎ＝０であるので、図１３と同様の制御特性で、無効電力指令値Ｑｒｅｆが設定される。即ち、周波数変化量ｆｃｈｇ＞０に対しては、遅れ無効電力を注入する一方で、ｆｃｈｇ＜０に対しては進み無効電力を注入する様に、電力変換器１１０が制御される。

時刻ｔ４以降でも、電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇが同位相である状態が維持されると、Ｓｓｇｎ＝０に維持されて、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃが制御される。この結果、時刻ｔ４以降では、フリッカ振幅は徐々に縮小されている。

尚、無効電力の注入が開始された時刻ｔ４以降では、実施の形態２に従って、制御特性が切替えられてもよい。例えば、時刻ｔ４以前での電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇの位相差に基づいて選択された制御特性に従って、時刻ｔ４から無効電力の注入が開始された後にフリッカ振幅が増大する場合には、制御特性を切替えて、電力変換器１１０から出力される無効電力Ｑｃを制御することができる。又、実施の形態３の変形例において時刻ｔ４以降で制御特性を切替える場合にも、実施の形態２の変形例で説明した切替緩和処理部２５５を作用させることが可能である。

この様に、実施の形態３の変形例に係るフリッカ抑制制御によれば、無効電力の非出力期間（即ち、出力前）における電圧変化量Ｖｃｈｇ及び周波数変化量ｆｃｈｇの位相差に基づいて、無効電力の出力開始時点から、適切な制御特性、即ち、ＰＣＳ３０が検出する系統周波数の変化量を縮小する様な、周波数変化量の極性（正／負）に対する無効電力指令値Ｑｒｅｆの極性（無効電力Ｑｃの進み／遅れ）を設定することができる。この結果、図１３の時刻ｔ１～ｔ３間の様な、無効電力の注入による一時的なフリッカの増大現象を回避することができる。

今回開示された実施の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。本発明の技術的範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 電圧源、２０ 交流電路、３０ パワーコンディショナ（ＰＣＳ）、４０ 分散型電源、１００～１０３ フリッカ抑制装置、１１０ 電力変換器、１２０ 周波数検出器、１２５ 電圧検出器、１５０，１５６～１５８ 制御器、１５５ バス、１６０ 周波数変化量算出部、１６１ 現在移動平均値算出部、１６２ 過去移動平均値算出部、１６５ 電圧変化量算出部、１６３ 減算部、１７０ 制御演算部、１８０ 電力変換器制御部、２１０ フリッカ振幅検出部、２２０ フリッカ振幅判定部、２３０ フリッカ位相差検出部、２４０ フリッカ位相差判定部、２５０ 制御特性設定部、２５５ 切替緩和処理部、２５６ 変化レート制限部、２６０ 制御マップ、２７０ 指令値生成部、Ａｍｐ，Ａｍｎ 振幅値（フリッカ）、Ｋｐ 比例ゲイン、Ｑｃ，Ｑｘ 無効電力、Ｓｃｖ 制御指令（電力変換器）、Ｓｎ，Ｓｐ 積分値（フリッカ）、Ｓｓｇｎ 制御信号(制御特性選択）、Ｔｆｌ フリッカ周期、Ｑｒｅｆ 無効電力指令値、ｑ 制御フラグ（無効電力注入中）、Ｖ 系統電圧実効値、ｆ 系統周波数、ｆａｖ１，ｆａｖ２ 移動平均値、ｆｃｈｇ 周波数変化量、ｔｆ１，ｔｆ２，ｔｖ１，ｔｖ２，ｔｚｃ ゼロクロスタイミング。

Claims (20)

1. 分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制装置であって、
   前記電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入するための電力変換器と、
   前記電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出するための周波数検出器と、
   前記系統周波数の変化量を算出する周波数変化量算出部と、
   前記系統周波数の変化量に基づいて前記電力変換器の出力を制御する制御器とを備え、
   前記制御器は、前記パワーコンディショナが検出する前記系統周波数の変化量を縮小する様に、前記系統周波数の上昇に対応して前記進み無効電力を出力する一方で、前記系統周波数の低下に対応して前記遅れ無効電力を出力する第１の制御特性と、前記系統周波数の上昇に対応して前記遅れ無効電力を出力する一方で、前記系統周波数の低下に対応して前記進み無効電力を出力する第２の制御特性との一方を選択して、前記電力変換器から出力される無効電力を制御する、フリッカ抑制装置。
2. 前記制御器は、前記第１の制御特性又は前記第２の制御特性に従って前記電力変換器から出力される無効電力を制御しているときに前記系統周波数の変化量が拡大すると、前記第１の制御特性及び前記第２の制御特性の選択を切替える、請求項１記載のフリッカ抑制装置。
3. 前記制御器は、前記第１の制御特性に従って前記電力変換器から出力される無効電力を制御しているときに前記系統周波数の変化量が拡大すると、前記第１の制御特性から前記第２の制御特性に切替えて前記電力変換器から出力される無効電力を制御する、請求項１又は２に記載のフリッカ抑制装置。
4. 前記電力系統上の交流電圧の実効値である系統電圧実効値を検出するための電圧検出器と、
   前記系統電圧実効値の変化量を算出する電圧変化量算出部とを更に備え、
   前記制御器は、前記系統電圧実効値の変化量のフリッカ周期に従う時間変化と、前記系統周波数の変化量の前記フリッカ周期に従う時間変化との位相関係に応じて、前記第１の制御特性及び前記第２の制御特性の一方を選択する、請求項１記載のフリッカ抑制装置。
5. 前記電力系統上の交流電圧の実効値である系統電圧実効値を検出するための電圧検出器と、
   前記系統電圧実効値の変化量を算出する電圧変化量算出部とを更に備え、
   前記制御器は、前記電力変換器による前記無効電力の非出力期間における、前記系統電圧実効値の変化量のフリッカ周期に従う時間変化と、前記系統周波数の変化量の前記フリッカ周期に従う時間変化との位相関係に応じて、前記第１の制御特性及び前記第２の制御特性の一方の制御特性を選択するとともに、前記電力変換器からの前記無効電力の出力を開始する際には、前記一方の制御特性に従って前記電力変換器から出力される無効電力を制御する、請求項１～３のいずれか１項に記載のフリッカ抑制装置。
6. 前記制御器は、前記フリッカ周期を３６０度とする、前記系統電圧実効値の変化量の時間変化と、前記系統周波数の変化量の時間変化との位相差が、０度よりも１８０度に近いときは前記第１の制御特性を選択する一方で、前記位相差が、１８０度よりも０度に近いときには、前記第２の制御特性を選択する、請求項４又は５に記載のフリッカ抑制装置。
7. 前記制御器は、前記第１の制御特性及び前記第２の制御特性の一方に従って前記電力変換器から出力される無効電力を制御する状態から、前記第１の制御特性及び前記第２の制御特性の他方に従って前記電力変換器から出力される無効電力を制御する状態への切替時には、前記系統周波数の変化量に対する前記無効電力の大きさの比を一時的に減少する緩和期間を設ける、請求項１～６のいずれか１項に記載のフリッカ抑制装置。
8. 前記制御器は、前記周波数変化量算出部によって算出された前記変化量を入力とする、予め定められた制御演算に従って無効電力指令値を算出する制御演算部と、
   前記無効電力指令値に従った無効電力を出力する様に前記電力変換器の制御指令を生成する電力変換器制御部とを含み、
   前記制御演算は、比例ゲインと前記変化量との積に従って、前記無効電力の大きさと前記変化量の絶対値とが比例するように前記無効電力指令値を設定する様に行われ、
   前記第１の制御特性及び前記第２の制御特性では、前記比例ゲインの極性が異なる、請求項１～７のいずれか１項に記載のフリッカ抑制装置。
9. 分散型電源を系統連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制装置であって、
   前記電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入するための電力変換器と、
   前記電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出するための周波数検出器と、
   検出された前記系統周波数に基づいて前記電力変換器の出力を制御する制御器とを備え、
   前記制御器は、前記系統周波数の上昇に対応して前記系統周波数を低下させるための前記進み無効電力を出力する一方で、前記系統周波数の低下に対応して前記系統周波数を上昇させるための前記遅れ無効電力を出力する様に前記電力変換器を制御する、フリッカ抑制装置。
10. 前記制御器は、
    前記系統周波数の変化量を算出する周波数変化量算出部と、
    前記周波数変化量算出部によって算出された前記変化量を入力とする、予め定められた制御演算に従って無効電力指令値を算出する制御演算部と、
    前記無効電力指令値に従った無効電力を出力する様に前記電力変換器の制御指令を生成する電力変換器制御部とを含み、
    前記制御演算部は、前記変化量が前記系統周波数の上昇を示す極性である場合には、当該変化量を補償するために前記電力変換器が前記進み無効電力を出力する一方で、前記変化量が前記系統周波数の低下を示す極性である場合には、当該変化量を補償するために前記電力変換器が前記遅れ無効電力を出力する様に前記無効電力指令値を設定する、請求項９記載のフリッカ抑制装置。
11. 前記制御演算は、前記変化量が前記系統周波数の上昇を示す極性である場合には、予め定められた大きさの前記進み無効電力を出力する一方で、前記変化量が前記系統周波数の低下を示す極性である場合には、当該大きさの前記遅れ無効電力を出力する様に前記無効電力指令値を設定する様に行われる、請求項１０記載のフリッカ抑制装置。
12. 前記制御演算は、予め定められた比例ゲインと前記変化量との積に従って、前記無効電力の大きさと前記変化量の絶対値とが比例するように前記無効電力指令値を設定する様に行われる、請求項１０記載のフリッカ抑制装置。
13. 前記比例ゲインの絶対値は、前記変化量の絶対値が判定値よりも小さい領域では、前記変化量の絶対値が前記判定値よりも大きい領域と比較して小さい値に設定される、請求項８又は１２記載のフリッカ抑制装置。
14. 前記変化量の絶対値が判定値よりも小さい領域では、前記比例ゲインはゼロに設定される、請求項１３記載のフリッカ抑制装置。
15. 前記周波数変化量算出部は、現時点以前の第１の期間における前記系統周波数の移動平均値と、前記第１の期間よりも前の第２の期間における前記系統周波数の移動平均値との差に従って、前記変化量を算出する、請求項１～８及び１０～１４のいずれか１項に記載のフリッカ抑制装置。
16. 前記周波数変化量算出部は、前記系統周波数の基準値と、現時点以前の第１の期間における前記系統周波数の移動平均値との差に従って、前記変化量を算出する、請求項１～８及び１０～１４のいずれか１項に記載のフリッカ抑制装置。
17. 分散型電源を連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制制御方法であって、
    前記電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出するステップと、
    前記検出するステップで検出された前記系統周波数に基づいて、前記電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入するための電力変換器を制御するステップとを備え、
    前記制御するステップにおいて、前記系統周波数の上昇に対応して前記進み無効電力を出力する一方で、前記系統周波数の低下に対応して前記遅れ無効電力を出力する様に、前記電力変換器は制御される、フリッカ抑制制御方法。
18. 前記制御するステップは、
    前記系統周波数の変化量を算出するステップと、
    算出された前記変化量を入力とする、予め定められた制御演算に従って無効電力指令値を生成するステップと、
    前記無効電力指令値に従った無効電力を出力する様に前記電力変換器の制御指令を生成するステップとを含み、
    前記無効電力指令値は、前記変化量が前記系統周波数の上昇を示す極性である場合には、前記電力変換器が当該変化量を補償するために前記進み無効電力を出力する一方で、前記変化量が前記系統周波数の低下を示す極性である場合には、前記電力変換器が当該変化量を補償するために前記遅れ無効電力を出力する様に生成される、請求項１７記載のフリッカ抑制制御方法。
19. 分散型電源を連系するためのパワーコンディショナが接続された電力系統のフリッカ抑制制御方法であって、
    前記電力系統上の交流電圧の周波数である系統周波数を検出するステップと、
    前記系統周波数の変化量を算出するステップと、
    前記系統周波数の変化量に基づいて、前記電力系統に対して遅れ無効電力又は進み無効電力を注入するための電力変換器を制御するステップとを備え、
    前記制御するステップにおいて、前記パワーコンディショナが検出する前記系統周波数の変化量を縮小する様に、前記系統周波数の上昇に対応して前記進み無効電力を出力する一方で、前記系統周波数の低下に対応して前記遅れ無効電力を出力する第１の制御特性と、前記系統周波数の上昇に対応して前記遅れ無効電力を出力する一方で、前記系統周波数の低下に対応して前記進み無効電力を出力する第２の制御特性との一方を選択して、前記電力変換器から出力される無効電力は制御される、フリッカ抑制制御方法。
20. 前記制御するステップは、
    算出された前記変化量を入力とする、前記第１及び第２の制御特性の選択された一方に従う制御演算によって無効電力指令値を生成するステップと、
    前記無効電力指令値に従った無効電力を出力する様に前記電力変換器の制御指令を生成するステップとを含み、
    前記無効電力指令値は、
    前記第１の制御特性が選択された場合には、前記変化量が前記系統周波数の上昇を示す極性である場合には、前記電力変換器が当該変化量を補償するために前記進み無効電力を出力する一方で、前記変化量が前記系統周波数の低下を示す極性である場合には、前記電力変換器が当該変化量を補償するために前記遅れ無効電力を出力する様に生成され、
    前記第２の制御特性が選択された場合には、前記変化量が前記系統周波数の上昇を示す極性である場合には、前記電力変換器が当該変化量を補償するために前記遅れ無効電力を出力する一方で、前記変化量が前記系統周波数の低下を示す極性である場合には、前記電力変換器が当該変化量を補償するために前記進み無効電力を出力する様に生成される、請求項１９記載のフリッカ抑制制御方法。

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