WO2014171043A1 - 制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム、プログラム、および制御方法 - Google Patents

制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム、プログラム、および制御方法 Download PDF

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WO2014171043A1
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power
output
reactive power
voltage
conditioner
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PCT/JP2014/000063
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馬渕　雅夫
康弘 坪田
中村　耕太郎
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オムロン株式会社
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    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Definitions

  • the present invention relates to a control device, a power conditioner, a distributed power supply system, a program, and a control method.
  • Patent Document 1 discloses an isolated operation detection device that changes the reactive power supplied to the system power supply side according to the frequency deviation of the system power supply and detects the isolated operation of the power conditioner based on the frequency fluctuation of the reactive power.
  • Patent Document 2 discloses a distributed power supply interconnection system that suppresses an increase in voltage at an interconnection point with a distribution system by increasing reactive power.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-54366
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-166759
  • the reactive power is further increased to change the reactive power according to the frequency deviation of the system power supply after increasing the reactive power to suppress the voltage rise.
  • the apparent power is increased, and there is a possibility that the burden on the circuit provided in the power conditioner is increased.
  • the control device is connected to the system power supply according to a frequency deviation indicating a difference between the latest moving average value of the system cycle of the system power supply and a past moving average value from the latest moving average value.
  • a first reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the first reactive power which is a fast phase reactive power or a slow phase reactive power to be output by the power conditioner to be connected, and interconnection of the power conditioner and the system power source
  • a second reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the second reactive power that is the fast reactive power to be output by the power conditioner in order to suppress an increase in the voltage at the point; and a change amount of the first reactive power
  • a control unit that controls the output of the power conditioner based on at least one of the amount of change in the second reactive power, and the control unit is configured when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage.
  • the control unit when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage, the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power.
  • the output of the power conditioner may be controlled so as to decrease the active power so that the apparent power corresponding to the active power is made smaller than before increasing the fast reactive power.
  • the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power. Regardless of the magnitude of the voltage, the output of the power conditioner may be controlled to reduce the active power.
  • the control unit When the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage, the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power so as to decrease the active power.
  • the output of the signal may be controlled.
  • the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power, based on the amount of change in the first reactive power.
  • the output of the power conditioner Prior to controlling the output of the power conditioner, the output of the power conditioner may be controlled to reduce the active power.
  • the control unit when changing the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner to increase the phase reactive power output by the power conditioner based on the amount of change of the second reactive power when the voltage corresponding to the output voltage is equal to or higher than the upper limit voltage,
  • the output of the inverter may be stopped by controlling the output of the inverter.
  • the power conditioner which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the inverter which connects the electric power from a distributed power supply with the electric power from a system power supply, and the said control apparatus, A control part controls the direct current alternating current conversion operation
  • a distributed power supply system includes the power conditioner and the distributed power supply.
  • the program according to an aspect of the present invention is a program for causing a computer to function as the control device.
  • the control method includes a system power supply connected to a system power supply according to a frequency deviation indicating a difference between the latest moving average value of the system cycle of the system power supply and a past moving average value from the latest moving average value.
  • the controlling step includes power based on the amount of change in the second reactive power when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage. If conditioners alters the direction of increasing phase lead reactive power to be output so as to reduce the active power power conditioner is outputted, and controls the output of the power conditioner.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating an example of an overall configuration of a solar cell system according to an embodiment. It is a figure which shows an example of the relationship between the active power P and the reactive power Q. It is a figure which shows an example of the relationship between the active power P and the reactive power Q. It is a figure which shows an example of the functional block of the control apparatus which concerns on this embodiment. It is a figure which shows an example of the reactive power q1-frequency deviation characteristic. It is a flowchart which shows an example of the procedure in which a control apparatus performs voltage rise suppression.
  • FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of the overall configuration of the solar cell system according to the present embodiment.
  • the solar cell system includes a solar cell array 200 and a power conditioner 10.
  • the solar cell array 200 has a plurality of solar cell modules connected in series or in parallel.
  • the solar cell array 200 is an example of a distributed power source.
  • a gas engine, a gas turbine, a micro gas turbine, a fuel cell, a wind power generator, an electric vehicle, a power storage system, or the like may be used.
  • the power conditioner 10 boosts the DC voltage output from the solar cell array 200, converts the boosted DC voltage into an AC voltage, and outputs it to the system power supply 300 side.
  • the power conditioner 10 includes a capacitor C1, a booster circuit 20, a capacitor C2, an inverter 40, a coil L2, a capacitor C3, a relay 50, a power supply 60, and a control device 100.
  • the control apparatus 100 may be provided outside the power conditioner 10 by modularizing. In this case, the control device 100 communicates with a control unit provided in the power conditioner 10 and outputs a control signal for controlling the output of the power conditioner 10 to the control unit provided in the power conditioner 10. May be.
  • the booster circuit 20 includes a coil L1, a switch Tr, and a diode D1.
  • the booster circuit 20 may be a so-called chopper type switching regulator.
  • the booster circuit 20 boosts the voltage from the solar cell array 200.
  • the switch Tr may be an insulated gate bipolar transistor (IGBT), for example.
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • One end of the coil L1 is connected to one end of the capacitor C1, and the other end of the coil L1 is connected to the collector of the switch Tr.
  • the collector of the switch Tr is connected to the anode of the diode D1, and the emitter of the switch Tr is connected to the other end of the capacitor C1.
  • the coil L1 accumulates energy based on the electric power from the solar cell array 200 while the switch Tr is on, and releases the energy accumulated while the switch Tr is off.
  • the booster circuit 20 boosts the DC voltage from the solar cell array 200.
  • the diode D1 rectifies the output from the coil L1.
  • the diode D1 prevents the boosted DC voltage from flowing from the output side of the booster circuit 20 to the input side.
  • the booster circuit 20 is not limited to the above-described configuration, and may be configured by, for example, an insulating booster circuit having a transformer winding such as a half-bridge booster circuit or a full-bridge booster circuit.
  • the capacitor C2 smoothes the DC voltage output from the booster circuit 20.
  • the inverter 40 includes a switch. When the switch is turned on / off, the inverter 40 converts the DC voltage output from the booster circuit 20 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the system power supply 300 or the load 310. Inverter 40 links the power from solar cell array 200 with the power from system power supply 300.
  • the inverter 40 may be constituted by, for example, a single-phase full-bridge PWM inverter that includes four semiconductor switches that are bridge-connected. Of the four semiconductor switches, one pair of semiconductor switches is connected in series. Of the four semiconductor switches, the other pair of semiconductor switches are connected in series and connected in parallel with the one pair of semiconductor switches.
  • a coil L2 and a capacitor C3 are provided between the inverter 40 and the system power supply 300.
  • the coil L2 and the capacitor C3 remove noise from the AC voltage output from the inverter 40.
  • a relay 50 is provided between the capacitor C3 and the system power supply 300. Relay 50 switches whether to electrically disconnect between inverter 40 and system power supply 300 or load 310. When the relay 50 is turned on, the power conditioner 10 and the system power supply 300 or the load 310 are electrically connected. When the relay 50 is turned off, the power conditioner 10 and the system power supply 300 or the load 310 are electrically disconnected. .
  • the power supply 60 is constituted by a power IC chip, for example.
  • the supply power source 60 is connected to the output side of the booster circuit 20, generates electric power indicating a predetermined voltage supplied to the control device 100 from a DC voltage extracted from the booster circuit 20, and uses the generated electric power to the control device. 100.
  • the power supply 60 is activated when the output voltage from the booster circuit 20 reaches the reference voltage when the switch Tr of the booster circuit 20 is in the OFF state. After the start-up, the supply power supply 60 generates drive power for driving the control device 100 using the power output from the booster circuit 20 and supplies the drive power to the control device 100.
  • the power supply 60 may generate power to be supplied to the control device 100 by directly using power from the system power supply 300.
  • the power conditioner 10 further includes voltage sensors 12, 16 and 22, and current sensors 14 and 18.
  • the voltage sensor 12 detects a voltage V1 corresponding to a potential difference between both ends of the solar cell array 200.
  • the voltage sensor 16 detects a voltage V2 corresponding to a potential difference between both ends on the output side of the booster circuit 20.
  • the voltage sensor 22 detects a voltage V3 corresponding to a potential difference between both output terminals of the power conditioner 10.
  • the current sensor 14 detects a current I1 output from the solar cell array 200 and flowing to the input side of the booster circuit 20.
  • the current sensor 18 detects the current I2 output from the booster circuit 20.
  • the control device 100 Based on the voltage detected by the voltage sensors 12, 16 and 22 and the current detected by the current sensors 14 and 18 so that the maximum power can be obtained from the solar cell array 200, the control device 100 includes the booster circuit 20, The switching operation of the inverter 40 is controlled to boost the DC voltage output from the solar cell array 200, and the boosted DC voltage is converted into an AC voltage and output to the system power supply 300 side.
  • the relay 50 when the system power supply 300 is stopped, the relay 50 must be turned off to electrically disconnect the power conditioner 10 and the system power supply 300 from each other. Moreover, the power conditioner 10 must control the voltage output from the power conditioner 10 so that the voltage at the connection point between the power conditioner 10 and the system power supply 300 does not exceed the upper limit voltage.
  • the control device 100 adjusts the phase difference between the phase of the current output from the inverter 40 and the phase of the voltage, and the amplitude of the current output from the inverter 40, thereby invalidating the phase advance to the system power supply 300 side.
  • the desired reactive power which is power or lagging reactive power, is supplied.
  • the control device 100 detects the frequency fluctuation of the output voltage of the power conditioner 10 corresponding to the voltage at the connection point, so that the system power supply 300 is stopped, that is, the power conditioner 10 is operating independently. Is detected.
  • the control device 100 determines the phase difference between the phase of the current output from the inverter 40 and the phase of the voltage, and the inverter 40.
  • the phase advance reactive power supplied to the system power supply 300 side is increased by adjusting the amplitude of the current output from.
  • the control device 100 can control the voltage output from the power conditioner 10 to be smaller than the upper limit voltage.
  • the control device 100 may further increase the phase reactive power in order to change the reactive power in accordance with the frequency deviation.
  • the control device 100 attempts to increase the reactive power Q to the reactive power Q ′ according to the frequency deviation while maintaining the active power P.
  • the control device 100 increases the apparent power W to the apparent power W ′.
  • the apparent power W increases, the current output from the inverter 40 becomes excessive, which may adversely affect elements such as the coil L2 or the capacitor C3 included in the power conditioner 10.
  • the control device 100 causes the phase of the current output from the inverter 40 to decrease the active power in response to the increase in the phase advance reactive power. And the phase difference between the phase of the voltage and the amplitude of the current output from the inverter 40 are adjusted.
  • the control device 100 may decrease the active power simultaneously with the increase of the phase advance reactive power for suppressing the voltage rise.
  • the control device 100 may decrease the active power immediately after the increase of the phase advance reactive power for suppressing the voltage rise.
  • the control device 100 attempts to increase the reactive power for suppressing the voltage rise to the reactive power Q ′ in the state of the active power P and the reactive power Q.
  • the control device 100 may reduce the active power to the active power P ′ in parallel with the increase of the reactive power. Accordingly, when the control device 100 tries to increase the reactive power to the reactive power Q ′′ while maintaining the active power P ′ so as to change the reactive power according to the frequency deviation, the active power P is maintained.
  • the increase in the apparent power can be suppressed, whereby the current output from the inverter 40 becomes excessive, so that the coil L2 or the capacitor included in the power conditioner 10 is provided. An adverse effect on elements such as C3 can be suppressed.
  • FIG. 4 shows an example of functional blocks of the control device 100 according to the present embodiment.
  • the control device 100 includes a frequency measurement unit 102, a moving average value derivation unit 104, a frequency deviation derivation unit 106, a first reactive power change amount derivation unit, a first reactive power change amount derivation unit 108, an isolated operation detection unit 110, and a second invalidity.
  • a power change amount deriving unit 112, an output voltage obtaining unit 114, a target reactive power deriving unit 116, a relay control unit 120, and a PWM control unit 130 are provided.
  • the frequency measurement unit 102 acquires the voltage of the system power supply 300 via the voltage sensor 22 and measures the system frequency indicating the frequency of the system power supply 300 from the acquired voltage.
  • the frequency measuring unit 102 measures, for example, a time difference between a fall and rise intermediate value of the voltage signal detected from the voltage sensor 22 and a next fall and rise intermediate value as one cycle.
  • the measurement period of the system period may be 1/3 or less of the system period, for example, 5 milliseconds.
  • the moving average value deriving unit 104 sequentially derives the moving average value of the system cycle for a predetermined moving average time based on the system cycle measured by the frequency measuring unit 102.
  • the moving average time may be longer than one cycle of the system cycle, for example, 20 msec, and may be equal to or less than the time allowed until the isolated operation state is detected after entering the isolated operation state.
  • the moving average time may be, for example, shorter than 100 milliseconds, and the moving average time may be, for example, 40 milliseconds.
  • the frequency deviation deriving unit 106 includes the latest moving average value derived by the moving average value deriving unit 104 and a past moving average value from the latest moving average value, for example, the moving average value deriving unit 104 includes the latest moving average value.
  • the difference from the past moving average value derived by the moving average value deriving unit 104 before a predetermined time (for example, 200 ms) from the end point of the latest system cycle used to derive the frequency is derived as a frequency deviation.
  • the frequency deviation deriving unit 106 may derive the frequency deviation every cycle that is the same as the measurement cycle of the system cycle, for example, every 5 milliseconds.
  • the first reactive power change amount deriving unit 108 derives the current reactive power q1 based on the frequency deviation of the system power supply 300, and the amount of change in the reactive power q1 indicating the difference between the previous reactive power q1 and the current reactive power q1. ⁇ q1 is derived.
  • the first reactive power variation derivation unit 108 may derive the reactive power q1 variation ⁇ q1 so that the reactive power q1 increases in proportion to the frequency deviation of the system power supply 300.
  • the first reactive power change amount deriving unit 108 derives the change amount ⁇ q1 by deriving the reactive power q1 corresponding to the frequency deviation with reference to, for example, the reactive power q1-frequency deviation characteristic as shown in FIG. May be.
  • the first reactive power change amount derivation unit 108 is phase reactive power that causes the power conditioner 10 to output a current whose phase is advanced with respect to the system frequency when the frequency deviation of the system power supply 300 is positive.
  • the reactive power q1 is derived.
  • the first reactive power change amount deriving unit 108 is the slow reactive power that causes the power conditioner 10 to output a current whose phase is delayed with respect to the system frequency.
  • a certain reactive power q1 is derived.
  • the isolated operation detection unit 110 detects the isolated operation of the power conditioner 10 connected to the system power supply 300 based on the frequency fluctuation of the output voltage of the power conditioner 10 corresponding to the voltage at the connection point.
  • the isolated operation detection unit 110 does not detect voltage frequency fluctuations based on reactive power fluctuations when the system power supply 300 is operating normally.
  • the isolated operation detection unit 110 detects the frequency variation of the voltage based on the variation of the reactive power, so that the power conditioner 10 Detects isolated operation.
  • the relay control unit 120 turns off the relay 50 and electrically connects between the power conditioner 10 and the system power supply 300 or the load 310 when the single operation detection unit 110 detects the single operation of the power conditioner 10. Cut off.
  • the output voltage acquisition unit 114 detects the voltage V3 that is the output voltage of the power conditioner 10 corresponding to the voltage at the connection point detected by the voltage sensor 22.
  • the second reactive power change amount deriving unit 112 determines whether or not the detected voltage V3 is equal to or higher than a predetermined upper limit voltage Vth. When the detected voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, the second reactive power change amount deriving unit 112 increases the reactive power to be supplied to the system power supply 300 side to increase the output voltage of the power conditioner 10. In order to suppress it, the present reactive power q2 is derived, and a change amount ⁇ q2 of the reactive power q2 indicating the difference between the previous reactive power q2 and the current reactive power q2 is derived.
  • the target reactive power deriving unit 116 is derived by the previous target reactive power Qc, the variation ⁇ q1 of the reactive power q1 derived by the first reactive power variation deriving unit 108, and the second reactive power variation deriving unit 112.
  • the current target reactive power Qt is derived by adding the amount of change ⁇ q2 of the reactive power q2.
  • the target reactive power deriving unit 116 provides the derived target reactive power Qt to the PWM control unit 130.
  • the PWM control unit 130 performs PWM control on the inverter 40 so that the maximum or maximum effective power can be obtained from the solar cell array 200.
  • the PWM control unit 130 functions as a control unit that controls the output of the power conditioner based on at least one of the change amount ⁇ q1 of the reactive power q1 and the change amount ⁇ d2 of the reactive power q2.
  • the PWM control unit 130 is output from the inverter 40 based on the target reactive power Qt derived by the target reactive power deriving unit 116 using at least one of the variation ⁇ q1 of the reactive power q1 and the variation ⁇ d2 of the reactive power q2.
  • the reactive power supplied to the system power supply 300 side is controlled by adjusting the phase difference between the current phase and the voltage phase and the amplitude of the current output from the inverter 40.
  • the PWM control unit 130 increases the phase reactive power output from the power conditioner 10 based on the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2 when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage Vth.
  • you may control the output of the power conditioner 10 so that the active electric power which the power conditioner 10 outputs may be decreased.
  • the PWM control unit 130 increases the phase reactive power and the effective reactive power when the phase reactive power is increased based on the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2.
  • the output of the power conditioner 10 may be controlled so as to decrease the active power so that the apparent power corresponding to the power is smaller than before increasing the fast reactive power.
  • the PWM control unit 130 increases the phase reactive power when the phase reactive power is increased based on the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2. Regardless of the magnitude of the voltage after the operation, the output of the power conditioner 10 may be controlled to reduce the active power.
  • the PWM control unit 130 decreases the active power when increasing the phase advance reactive power based on the amount of change in the reactive power q2.
  • the output of the power conditioner 10 may be controlled.
  • the PWM control unit 130 increases the phase reactive power based on the amount of change in the reactive power q2, and the amount of change ⁇ q1 in the reactive power q1.
  • the output of the power conditioner may be controlled to reduce the active power.
  • the PWM control unit 130 increases the reactive power q2 that is the phase advance reactive power so as to suppress an increase in the output voltage of the power conditioner 10.
  • the active power P supplied to the system power supply 300 may be decreased.
  • the PWM control unit 130 decreases the active power P by a predetermined ratio or amount from the current active power P in response to increasing the reactive power q2 when the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth. May be.
  • the PWM control unit 130 In response to increasing the reactive power q2 when the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, the PWM control unit 130 increases the reactive power Q before the apparent power W corresponding to the reactive power Q and the active power P increases.
  • the active power P may be decreased so as to be smaller than that.
  • the PWM control unit 130 may decrease the active power P when the reactive power Q2 is increased by increasing the reactive power q2 when the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth.
  • the PWM control unit 130 increases the reactive power q2 in order to suppress the increase in the output voltage of the power conditioner 10, the increase in the output voltage of the power conditioner 10 is insufficiently suppressed.
  • the active power P may be reduced.
  • the PWM control unit 130 may increase the reactive power q1 to change the reactive power Q according to the frequency deviation of the system power supply 300 before reducing the active power P.
  • the reactive power q1 increases, the apparent power increases, which may adversely affect elements such as the coil L2 or the capacitor C3 included in the power conditioner 10.
  • the PWM control unit 130 responds to increasing the reactive power q2 when the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, and the active power regardless of the magnitude of the voltage V3 after increasing the reactive power Q. P may be decreased in advance. Further, when the reactive power q2 is increased when the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, the PWM control unit 130 increases the reactive power q1 in accordance with the frequency deviation of the system power supply 300 before changing the reactive power Q. The active power P may be reduced in advance.
  • the PWM control unit 130 changes the phase reactive power output by the power conditioner based on the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2.
  • the output of the power conditioner 10 may be stopped by controlling the output of 10.
  • the PWM control unit 130 reduces the active power P to zero when the phase reactive power output from the power conditioner is increased based on the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2. It may be.
  • the PWM control unit 130 When the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, when changing the phase reactive power output from the power conditioner based on the amount of change ⁇ q2 of the reactive power q2, the PWM control unit 130 is connected to the relay control unit.
  • the relay control unit 120 outputs an off control signal for turning off the relay 50 to the 120, and the relay control unit 120 turns off the relay 50 in accordance with the off control signal, thereby connecting the power conditioner 10 and the system power supply 300 or the load 310. It may be electrically cut off.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a procedure in which the control device 100 performs voltage rise suppression.
  • the control device 100 periodically executes the procedure.
  • the output voltage acquisition unit 114 acquires the voltage V3 output from the power conditioner 10 via the voltage sensor 22 (S100).
  • the second reactive power change amount deriving unit 112 determines whether or not the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth (S102). When the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, the second reactive power change amount deriving unit 112 derives the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2 so as to suppress an increase in the output voltage of the power conditioner 10.
  • the PWM control unit 130 receives an instruction from the target reactive power deriving unit 116 to output the target reactive power Qt including the change amount ⁇ q2 of the reactive power q2, and increases the phase reactive power output from the power conditioner 10.
  • the active power output from the power conditioner 10 is decreased (S104).
  • the PWM control unit 130 increases the phase reactive power output from the power conditioner 10 even when the power factor is equal to or higher than the lower limit threshold, for example, 0.85 or higher. In addition, the active power output from the power conditioner 10 is reduced.
  • the PWM control unit 130 determines whether or not the active power is currently suppressed (S106). If the active power is suppressed, the PWM control unit 130 increases the active power output from the power conditioner 10 so that the active power is maximized or maximized (S108). On the other hand, if the active power is not suppressed, the PWM control unit 130 determines whether or not the reactive power q2 that is the fast reactive power is zero (S110). If reactive power q2 is not zero, second reactive power change amount deriving unit 112 derives a change amount ⁇ q2 in order to reduce reactive power q2. The PWM control unit 130 reduces the reactive power output from the power conditioner 10 so that the reactive power q2 that is the phase advance reactive power becomes zero (S112).
  • the active power is decreased as the phase advance reactive power is increased.
  • the reactive power is changed in accordance with the frequency deviation of the system power supply 300 after the control device 100 increases the phase advance reactive power to suppress the voltage rise, the current output from the inverter 40 is excessive. By becoming, it can suppress having a bad influence on elements, such as the coil L2 or the capacitor
  • each part with which the control apparatus 100 which concerns on this embodiment is provided installs the program recorded on the computer-readable recording medium which performs various processes regarding control of the active power and reactive power of the power conditioner 10, and this program You may comprise by making a computer perform. That is, the control device 100 can be configured by causing the computer to function as each unit included in the control device 100 by causing the computer to execute programs for performing various processes relating to the control of the active power and reactive power of the power conditioner 10. Good.
  • the computer has various memories such as a CPU, ROM, RAM, and EEPROM (registered trademark), a communication bus, and an interface.
  • the CPU reads and sequentially executes a processing program stored in the ROM as firmware in advance, and thereby the control device 100. Function as.

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Abstract

　電圧の上昇を抑制すべく無効電力を増加させた後に、系統電源の周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく無効電力をさらに増加させる場合に、皮相電力が大きくなり、パワーコンディショナが備える回路等の負担が大きくなる可能性がある。制御装置は、周波数偏差に応じてパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第１無効電力の変化量および電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき第２無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する。制御装置は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御する。

Description

制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム、プログラム、および制御方法
　本発明は、制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム、プログラム、および制御方法に関する。
　特許文献１には、系統電源の周波数偏差に応じて系統電源側に供給する無効電力を変化させ、無効電力の周波数変動に基づいてパワーコンディショナの単独運転を検出する単独運転検出装置が開示されている。特許文献２には、無効電力を増加させることで、配電系統との連系点の電圧の上昇を抑制する分散電源連系システムが開示されている。
　特許文献１　特開２００８－５４３６６号公報
　特許文献２　特開２０１０－１６６７５９号公報
　電圧の上昇を抑制すべく無効電力を増加させた後に、系統電源の周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく無効電力をさらに増加させる場合がある。このような場合、皮相電力が大きくなり、パワーコンディショナが備える回路等の負担が大きくなる可能性がある。
　本発明の一態様に係る制御装置は、系統電源の系統周期の最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、系統電源と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第１無効電力の変化量を導出する第１無効電力変化量導出部と、パワーコンディショナと系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第２無効電力の変化量を導出する第２無効電力変化量導出部と、第１無効電力の変化量および第２無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する制御部とを備え、制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御する。
　上記制御装置において、制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力および有効電力に対応する皮相電力を進相無効電力を増加させる前よりも小さくすべく、有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。
　制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力を増加させた後の電圧の大きさに関わらず、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。
　制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させるときに、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。
　制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、第１無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナの出力を制御する前に、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。
　制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナの出力を制御して、パワーコンディショナの出力を停止させてもよい。
　本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、分散型電源からの電力を系統電源からの電力と連系させるインバータと、上記制御装置とを備え、制御部は、インバータの直流交流変換動作を制御することで、パワーコンディショナの出力を制御する。
　本発明の一態様に係る分散型電源システムは、上記パワーコンディショナと、前記分散型電源とを備える。
　本発明の一態様に係るプログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。
　本発明の一態様に係る制御方法は、系統電源の系統周期の最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、系統電源と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第１無効電力の変化量を導出する段階と、パワーコンディショナと系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第２無効電力の変化量を導出する段階と、第１無効電力の変化量および第２無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する段階とを含み、制御する段階は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第２無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御する。
　なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図である。 有効電力Ｐと無効電力Ｑとの関係の一例を示す図である。 有効電力Ｐと無効電力Ｑとの関係の一例を示す図である。 本実施形態に係る制御装置の機能ブロックの一例を示す図である。 無効電力ｑ１－周波数偏差特性の一例を示す図である。 制御装置が電圧上昇抑制を実行する手順の一例を示すフローチャートである。
　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
　図１は、本実施形態に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。太陽電池システムは、太陽電池アレイ２００と、パワーコンディショナ１０とを備える。太陽電池アレイ２００は、直列または並列に接続された複数の太陽電池モジュールを有する。太陽電池アレイ２００は、分散型電源の一例である。分散型電源として、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムなどが用いられてよい。
　パワーコンディショナ１０は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。パワーコンディショナ１０は、コンデンサＣ１、昇圧回路２０、コンデンサＣ２、インバータ４０、コイルＬ２、コンデンサＣ３、リレー５０、供給電源６０、および制御装置１００を備える。なお、制御装置１００は、モジュール化することで、パワーコンディショナ１０の外部に設けられてもよい。この場合、制御装置１００は、パワーコンディショナ１０に設けられた制御部と通信し、パワーコンディショナ１０に設けられた制御部に対してパワーコンディショナ１０の出力を制御するための制御信号を出力してもよい。
　コンデンサＣ１の一端および他端は、太陽電池アレイ２００の正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路２０は、コイルＬ１、スイッチＴｒおよびダイオードＤ１を有する。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路２０は、太陽電池アレイ２００からの電圧を昇圧する。
　スイッチＴｒは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）でよい。コイルＬ１の一端は、コンデンサＣ１の一端に接続され、コイルＬ１の他端は、スイッチＴｒのコレクタに接続される。スイッチＴｒのコレクタは、ダイオードＤ１のアノードに接続され、スイッチＴｒのエミッタは、コンデンサＣ１の他端に接続される。コイルＬ１は、スイッチＴｒがオン期間中に太陽電池アレイ２００からの電力に基づくエネルギーを蓄積し、スイッチＴｒがオフ期間中に蓄積されたエネルギーを放出する。これにより、昇圧回路２０は、太陽電池アレイ２００からの直流電圧を昇圧する。ダイオードＤ１は、コイルＬ１からの出力を整流する。また、ダイオードＤ１は、昇圧された直流電圧が昇圧回路２０の出力側から入力側に流れることを防止する。
　なお、昇圧回路２０は、上記の構成には限定されず、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型昇圧回路により構成してもよい。
　コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧を平滑化する。インバータ４０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換、系統電源３００または負荷３１０に出力する。インバータ４０は、太陽電池アレイ２００からの電力を系統電源３００からの電力と連系させる。インバータ４０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。
　インバータ４０と系統電源３００との間には、コイルＬ２およびコンデンサＣ３が設けられる。コイルＬ２およびコンデンサＣ３は、インバータ４０から出力された交流電圧からノイズを除去する。また、コンデンサＣ３と系統電源３００との間には、リレー５０が設けられる。リレー５０は、インバータ４０と系統電源３００または負荷３１０との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー５０がオンすることで、パワーコンディショナ１０と系統電源３００または負荷３１０とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ１０と系統電源３００または負荷３１０とが電気的に遮断される。
　供給電源６０は、例えば、電源ＩＣチップにより構成される。供給電源６０は、昇圧回路２０の出力側に接続され、昇圧回路２０から取り出される直流電圧から、制御装置１００に供給する予め定められた電圧を示す電力を生成し、生成された電力を制御装置１００に供給する。供給電源６０は、昇圧回路２０のスイッチＴｒがオフ状態において、昇圧回路２０からの出力電圧が、基準電圧に達すると起動する。起動後、供給電源６０は、昇圧回路２０から出力される電力を利用して制御装置１００が駆動するための駆動電力を生成し、制御装置１００に供給する。なお、供給電源６０は、系統電源３００からの電力を直接利用して、制御装置１００に供給する電力を生成してもよい。
　パワーコンディショナ１０は、電圧センサ１２、１６および２２、電流センサ１４および１８をさらに備える。電圧センサ１２は、太陽電池アレイ２００の両端の電位差に対応する電圧Ｖ１を検知する。電圧センサ１６は、昇圧回路２０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ２を検知する。電圧センサ２２は、パワーコンディショナ１０の両出力端の電位差に対応する電圧Ｖ３を検知する。電流センサ１４は、太陽電池アレイ２００から出力され、昇圧回路２０の入力側に流れる電流Ｉ１を検知する。電流センサ１８は、昇圧回路２０から出力される電流Ｉ２を検知する。
　制御装置１００は、太陽電池アレイ２００から最大電力が得られるように、電圧センサ１２、１６および２２により検知される電圧、並びに電流センサ１４および１８に検知される電流に基づいて、昇圧回路２０、およびインバータ４０のスイッチング動作を制御して、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。
　以上のように構成されたパワーコンディショナ１０は、系統電源３００が停止した場合には、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断しなければならない。また、パワーコンディショナ１０は、パワーコンディショナ１０と系統電源３００との連系点の電圧が上限電圧以上にならないように、パワーコンディショナ１０が出力する電圧を制御しなければならない。
　制御装置１００は、インバータ４０から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ４０から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源３００側に進相無効電力または遅相無効電力である所望の無効電力を供給する。制御装置１００は、連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ１０の出力電圧の周波数変動を検知することで、系統電源３００が停止している、つまりパワーコンディショナ１０が単独運転していることを検知する。
　また、制御装置１００は、パワーコンディショナ１０から出力される電圧が上限電圧以上になった場合に、インバータ４０から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ４０から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源３００側に供給している進相無効電力を増加させる。進相無効電力を増加させることで、系統電源３００側から流入する電流が遅れ電流となり、配電線路インピーダンスの作用によりパワーコンディショナ１０と系統電源３００との連系点の電圧が低下する。これに伴い、制御装置１００は、パワーコンディショナ１０から出力される電圧が上限電圧より小さくなるように制御できる。
　ここで、制御装置１００は、電圧上昇抑制を目的として進相無効電力を増加させた後に、周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく、さらに進相無効電力を増加させようとする場合がある。例えば、図２に示すように、制御装置１００が、有効電力Ｐを維持しつつ、周波数偏差に応じて無効電力Ｑを無効電力Ｑ'まで増加させようとする。この場合、制御装置１００は、皮相電力Ｗを皮相電力Ｗ'まで増加させる。皮相電力Ｗが増加すると、インバータ４０から出力される電流が過剰となり、パワーコンディショナ１０が備えるコイルＬ２またはコンデンサＣ３などの素子に悪影響を与える可能性がある。
　そこで、制御装置１００は、電圧上昇抑制のために進相無効電力を増加させる場合に、進相無効電力の増加に対応して有効電力を減少させるように、インバータ４０から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ４０から出力される電流の振幅を調整する。制御装置１００は、電圧上昇抑制のための進相無効電力の増加と同時に有効電力を減少させてもよい。制御装置１００は、電圧上昇抑制のための進相無効電力の増加の直後に有効電力を減少させてもよい。
　例えば、図３に示すように、制御装置１００が、有効電力Ｐおよび無効電力Ｑの状態で、電圧上昇抑制のための無効電力を無効電力Ｑ'まで増加させようとする。この場合に、制御装置１００は、無効電力の増加と並行して、有効電力を有効電力Ｐ'まで減少させてもよい。これにより、制御装置１００が、周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく、有効電力Ｐ'を維持しつつ、無効電力を無効電力Ｑ"まで増加させようとした場合、有効電力Ｐを維持した状態で無効電力を増加させようとした場合に比べて、皮相電力の増加を抑制できる。これにより、インバータ４０から出力される電流が過剰となることで、パワーコンディショナ１０が備えるコイルＬ２またはコンデンサＣ３などの素子に悪影響を与えることを抑制できる。
　図４は、本実施形態に係る制御装置１００の機能ブロックの一例を示す。制御装置１００は、周波数計測部１０２、移動平均値導出部１０４、周波数偏差導出部１０６、第１無効電力変化量導出部第１無効電力変化量導出部１０８、単独運転検出部１１０、第２無効電力変化量導出部１１２、出力電圧取得部１１４、目標無効電力導出部１１６、リレー制御部１２０、およびＰＷＭ制御部１３０を備える。
　周波数計測部１０２は、電圧センサ２２を介して系統電源３００の電圧を取得し、取得した電圧から系統電源３００の周波数を示す系統周波数を計測する。周波数計測部１０２は、例えば、電圧センサ２２から検出される電圧信号の立ち下がりと立ち上がりの中間値と、次の立ち下がりと立ち上がりの中間値との時間差を一周期として計測する。系統電源３００の系統周期が５０Ｈｚ（１系統周期が２０ｍ秒）である場合、系統周期の計測周期は、系統周期の１／３以下、例えば、５ｍ秒でもよい。
　移動平均値導出部１０４は、周波数計測部１０２により計測された系統周期に基づいて、予め定められた移動平均時間分の系統周期の移動平均値を順次導出する。移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば２０ｍ秒よりも長く、かつ単独運転状態になってから単独運転状態が検出されるまでに許容されている時間以下でもよい。移動平均時間は、例えば１００ｍ秒よりも短い時間でもよく、移動平均時間は、例えば４０ｍ秒でもよい。
　周波数偏差導出部１０６は、移動平均値導出部１０４により導出された最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値、例えば、移動平均値導出部１０４が最新の移動平均値を導出するのに用いた最新の系統周期の終点から予め定められた時間（例えば２００ｍ秒）前に移動平均値導出部１０４により導出された過去の移動平均値との差分を周波数偏差として導出する。周波数偏差導出部１０６は、系統周期の計測周期と同一の周期ごと、例えば５ｍ秒ごとに周波数偏差を導出してもよい。
　第１無効電力変化量導出部１０８は、系統電源３００の周波数偏差に基づき今回の無効電力ｑ１を導出し、前回の無効電力ｑ１と今回の無効電力ｑ１との差分を示す無効電力ｑ１の変化量Δｑ１を導出する。第１無効電力変化量導出部１０８は、系統電源３００の周波数偏差に比例して無効電力ｑ１が多くなるように、無効電力ｑ１の変化量Δｑ１を導出してよい。第１無効電力変化量導出部１０８は、例えば、図５に示すような無効電力ｑ１－周波数偏差特性を参照して、周波数偏差に対応する無効電力ｑ１を導出することで、変化量Δｑ１を導出してもよい。第１無効電力変化量導出部１０８は、系統電源３００の周波数偏差が正の場合には、パワーコンディショナ１０に系統周波数に対して位相が進んでいる電流を出力させる進相無効電力である今回の無効電力ｑ１を導出する。一方、第１無効電力変化量導出部１０８は、系統電源３００の周波数偏差が負の場合には、パワーコンディショナ１０に系統周波数に対して位相が遅れている電流を出力させる遅相無効電力である今回の無効電力ｑ１を導出する。
　単独運転検出部１１０は、連系点における電圧に対応するパワーコンディショナ１０の出力電圧の周波数変動に基づいて、系統電源３００と連系するパワーコンディショナ１０の単独運転を検出する。単独運転検出部１１０は、系統電源３００が正常に動作している場合には、無効電力の変動に基づく電圧の周波数変動を検出しない。一方、系統電源３００が停止している場合など異常が発生している場合には、単独運転検出部１１０は、無効電力の変動に基づく電圧の周波数変動を検出することで、パワーコンディショナ１０の単独運転を検出する。
　リレー制御部１２０は、単独運転検出部１１０がパワーコンディショナ１０の単独運転を検出した場合に、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００または負荷３１０との間を電気的に遮断する。
　出力電圧取得部１１４は、電圧センサ２２により検出される連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ１０の出力電圧である電圧Ｖ３を検知する。第２無効電力変化量導出部１１２は、検知された電圧Ｖ３が、予め定められた上限電圧Ｖｔｈ以上か否かを判定する。第２無効電力変化量導出部１１２は、検知された電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合には、系統電源３００側に供給すべき無効電力を増加させてパワーコンディショナ１０の出力電圧の上昇を抑制すべく、今回の無効電力ｑ２を導出し、前回の無効電力ｑ２と今回の無効電力ｑ２との差分を示す無効電力ｑ２の変化量Δｑ２を導出する。
　目標無効電力導出部１１６は、前回の目標無効電力Ｑｃと、第１無効電力変化量導出部１０８により導出された無効電力ｑ１の変化量Δｑ１と、第２無効電力変化量導出部１１２により導出された無効電力ｑ２の変化量Δｑ２とを加算することで、今回の目標無効電力Ｑｔを導出する。目標無効電力導出部１１６は、導出された目標無効電力ＱｔをＰＷＭ制御部１３０に提供する。
　ＰＷＭ制御部１３０は、太陽電池アレイ２００から最大または極大の有効電力が得られるようにインバータ４０をＰＷＭ制御する。ＰＷＭ制御部１３０は、無効電力ｑ１の変化量Δｑ１および無効電力ｑ２の変化量Δｄ２の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する制御部として機能する。ＰＷＭ制御部１３０は、無効電力ｑ１の変化量Δｑ１および無効電力ｑ２の変化量Δｄ２の少なくとも一方を用いて目標無効電力導出部１１６により導出された目標無効電力Ｑｔに基づいて、インバータ４０から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ４０から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源３００側に供給する無効電力を制御する。
　ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量Δｑ２に基づいてパワーコンディショナ１０が出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナ１０が出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナ１０の出力を制御してもよい。
　ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナ１０の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量Δｑ２に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力および有効電力に対応する皮相電力を進相無効電力を増加させる前よりも小さくすべく、有効電力を減少させるように、パワーコンディショナ１０の出力を制御してもよい。
　ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナ１０の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量Δｑ２に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力を増加させた後の電圧の大きさに関わらず、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナ１０の出力を制御してもよい。
　ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナ１０の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量に基づいて進相無効電力を増加させるときに、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナ１０の出力を制御してもよい。
　ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナ１０の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、無効電力ｑ１の変化量Δｑ１に基づいてパワーコンディショナ１０の出力を制御する前に、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。
　ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナ１０の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合にパワーコンディショナ１０の出力電圧の上昇を抑制すべく進相無効電力である無効電力ｑ２を増加させることに対応して、系統電源３００に供給する有効電力Ｐを減少させてもよい。ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２を増加させることに対応して、現在の有効電力Ｐから予め定められた割合、または量だけ、有効電力Ｐを減少させてもよい。
　ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２を増加させることに対応して、無効電力Ｑおよび有効電力Ｐに対応する皮相電力Ｗが、無効電力Ｑを増加させる前よりも小さくなるように、有効電力Ｐを減少させてもよい。ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２を増加させて無効電力Ｑを増加させるときに、有効電力Ｐを減少させてもよい。
　ここで、ＰＷＭ制御部１３０は、パワーコンディショナ１０の出力電圧の上昇を抑制すべく、無効電力ｑ２を増加させたにも関わらず、パワーコンディショナ１０の出力電圧の上昇の抑制が不十分な場合に、有効電力Ｐを減少させる場合がある。このような場合、ＰＷＭ制御部１３０が、有効電力Ｐを減少させる前に、系統電源３００の周波数偏差に応じて無効電力Ｑを変化させるべく無効電力ｑ１を増加させる可能性がある。その結果、無効電力ｑ１の増加に伴い、皮相電力が増加し、パワーコンディショナ１０が備えるコイルＬ２またはコンデンサＣ３などの素子に悪影響を与える可能性がある。
　そこで、ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２を増加させることに対応して、無効電力Ｑを増加させた後の電圧Ｖ３の大きさに関わらず、有効電力Ｐを事前に減少させてもよい。また、ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２を増加させる場合、系統電源３００の周波数偏差に応じて無効電力ｑ１を増加させて無効電力Ｑを変化させる前に、有効電力Ｐを事前に減少させてもよい。
　また、ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量Δｑ２に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナ１０の出力を制御して、パワーコンディショナ１０の出力を停止させてもよい。ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量Δｑ２に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、有効電力Ｐをゼロにしてもよい。なお、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合に無効電力ｑ２の変化量Δｑ２に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、ＰＷＭ制御部１３０が、リレー制御部１２０にリレー５０をオフさせるためのオフ制御信号を出力して、リレー制御部１２０が、オフ制御信号に応じて、リレー５０をオフすることでパワーコンディショナ１０と系統電源３００または負荷３１０とを電気的に遮断させてもよい。
　図６は、制御装置１００が電圧上昇抑制を行う手順の一例を示すフローチャートである。制御装置１００は、当該手順を定期的に実行する。出力電圧取得部１１４は、電圧センサ２２を介してパワーコンディショナ１０から出力される電圧Ｖ３を取得する（Ｓ１００）。第２無効電力変化量導出部１１２は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上か否かを判定する（Ｓ１０２）。電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合には、第２無効電力変化量導出部１１２は、パワーコンディショナ１０の出力電圧の上昇を抑制すべく、無効電力ｑ２の変化量Δｑ２を導出する。ＰＷＭ制御部１３０は、無効電力ｑ２の変化量Δｑ２を含む目標無効電力Ｑｔを出力する指示を目標無効電力導出部１１６から受けて、パワーコンディショナ１０から出力する進相無効電力を増加させるとともに、パワーコンディショナ１０から出力する有効電力を減少させる（Ｓ１０４）。ＰＷＭ制御部１３０は、電圧Ｖ３が上限電圧Ｖｔｈ以上の場合には、力率が下限閾値以上、例えば０．８５以上の場合でも、パワーコンディショナ１０から出力する進相無効電力を増加させることに加えて、パワーコンディショナ１０から出力する有効電力を減少させる。
　電圧Ｖ３が上限電圧よりも小さければ、ＰＷＭ制御部１３０は、有効電力が現在抑制されているかどうかを判定する（Ｓ１０６）。有効電力が抑制されていれば、ＰＷＭ制御部１３０は、有効電力が最大または極大となるようにパワーコンディショナ１０から出力する有効電力を増加させる（Ｓ１０８）。一方、有効電力が抑制されていなければ、ＰＷＭ制御部１３０は、進相無効電力である無効電力ｑ２がゼロか否かを判定する（Ｓ１１０）。無効電力ｑ２がゼロでなければ、第２無効電力変化量導出部１１２は、無効電力ｑ２を減少させるべく、変化量Δｑ２を導出する。ＰＷＭ制御部１３０は、進相無効電力である無効電力ｑ２がゼロになるようにパワーコンディショナ１０から出力する無効電力を減少させる（Ｓ１１２）。
　以上の通り、本実施形態に制御装置１００によれば、電圧上昇抑制のために進相無効電力を増加させる場合に、進相無効電力の増加とともに有効電力を減少させる。これにより、制御装置１００が電圧上昇抑制のために進相無効電力を増加させた後に、系統電源３００の周波数偏差に応じて無効電力を変化させる場合に、インバータ４０から出力される電流が過剰となることで、パワーコンディショナ１０が備えるコイルＬ２またはコンデンサＣ３などの素子に悪影響を与えることを抑制できる。
　なお、本実施形態に係る制御装置１００が備える各部は、パワーコンディショナ１０の有効電力および無効電力の制御に関する各種処理を行う、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにパワーコンディショナ１０の有効電力および無効電力の制御に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御装置１００が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御装置１００を構成してもよい。
　コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、制御装置１００として機能する。
　以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
　請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０　パワーコンディショナ
２０　昇圧回路
４０　インバータ
５０　リレー
６０　供給電源
１００　制御装置
１０２　周波数計測部
１０４　移動平均値導出部
１０６　周波数偏差導出部
１０８　第１無効電力変化量導出部
１１０　単独運転検出部
１１２　第２無効電力変化量導出部
１１４　出力電圧取得部
１１６　目標無効電力導出部
１２０　リレー制御部
１３０　ＰＷＭ制御部
２００　太陽電池アレイ
３００　系統電源
３１０　負荷

Claims (10)

  1. 　系統電源の系統周期の最新の移動平均値と、前記最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、前記系統電源と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第１無効電力の変化量を導出する第１無効電力変化量導出部と、
    　前記パワーコンディショナと前記系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために前記パワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第２無効電力の変化量を導出する第２無効電力変化量導出部と、
    　前記第１無効電力の変化量および前記第２無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、前記パワーコンディショナの出力を制御する制御部と
    を備え、
    　前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、前記パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、前記パワーコンディショナの出力を制御する、制御装置。
  2. 　前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が前記上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記進相無効電力を増加させる場合、前記進相無効電力および前記有効電力に対応する皮相電力を前記進相無効電力を増加させる前よりも小さくすべく、前記有効電力を減少させるように、前記パワーコンディショナの出力を制御する、請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が前記上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記進相無効電力を増加させる場合、前記進相無効電力を増加させた後の前記電圧の大きさに関わらず、前記有効電力を減少させるべく、前記パワーコンディショナの出力を制御する、請求項１または請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が前記上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記進相無効電力を増加させるときに、前記有効電力を減少させるべく、前記パワーコンディショナの出力を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の制御装置。
  5. 　前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が前記上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記進相無効電力を増加させる場合、前記第１無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナの出力を制御する前に、前記有効電力を減少させるべく、前記パワーコンディショナの出力を制御する、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の制御装置。
  6. 　前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、前記パワーコンディショナの出力を制御して、前記パワーコンディショナの出力を停止させる、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の制御装置。
  7. 　分散型電源からの電力を前記系統電源からの電力と連系させるインバータと、
    　請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の制御装置と
    を備え、
    　前記制御部は、前記インバータの直流交流変換動作を制御することで、前記パワーコンディショナの出力を制御する、パワーコンディショナ。
  8. 　請求項７に記載のパワーコンディショナと、
    　前記分散型電源と
    を備える分散型電源システム。
  9. 　請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
  10. 　系統電源の系統周期の最新の移動平均値と、前記最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、前記系統電源と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第１無効電力の変化量を導出する段階と、
    　前記パワーコンディショナと前記系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために前記パワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第２無効電力の変化量を導出する段階と、
    　前記第１無効電力の変化量および前記第２無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、前記パワーコンディショナの出力を制御する段階と
    を含み、
    　前記制御する段階は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に前記第２無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、前記パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、前記パワーコンディショナの出力を制御する、制御方法。
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