WO2017138103A1 - 自立運転制御装置、パワーコンディショナ及び自立運転制御方法 - Google Patents

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normalized
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建儒 龍
秀樹 日高
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田淵電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a self-sustained operation control device for a distributed power source, a power conditioner, and a self-sustained operation control method for a distributed power source.
  • Distributed power sources such as solar cells and fuel cells are equipped with a power conditioner that converts power so that the frequency and voltage are compatible with the commercial power supply in order to be used in conjunction with the commercial power supply.
  • a hybrid type distributed power source in which a storage battery is incorporated in such a distributed type power source is also attracting attention.
  • the power conditioner corresponding to the hybrid type distributed power source includes a DC / DC converter that adjusts a DC voltage generated by the distributed power source to a predetermined DC voltage value, and a bidirectional DC / DC converter that charges and discharges a storage battery ( Hereinafter, simply referred to as a “DC converter”), an inverter that converts the DC bus voltage to which both DC / DC converters are connected, into an AC voltage, an LC filter that removes high-frequency components from the output of the inverter, and the like. ing.
  • the power conditioner disconnects the distributed power source from the distribution line in order to prevent the influence on the operation of the division switch and to ensure the safety of the distribution line operation.
  • the DC power of the distributed power source is converted into AC power by the power conditioner, and the power supply is controlled to the independent system without being connected to the commercial system.
  • the power conditioner incorporates a control device that controls the distributed power supply.
  • the control device includes a current control block that controls the inverter so that an alternating current synchronized with the phase of the commercial grid voltage is output from the inverter during commercial grid interconnection operation, and a predetermined level legally stipulated in the independent grid when disconnected.
  • a voltage control block for controlling the inverter so that a voltage is output is provided.
  • the legally prescribed voltage levels are defined in Article 26 of the Electricity Business Act and Article 44 of the Enforcement Regulations of the Act in Japan.
  • 101 ⁇ 6V and standard voltage 200V for standard voltage 100V. Is a voltage within 202 ⁇ 20V.
  • Patent Document 1 discloses an inverter device for a distributed power source for suppressing fluctuations in the output voltage of an inverter device caused by load fluctuations during a self-sustained operation within a predetermined allowable range.
  • the inverter device includes: a first determination circuit that determines an output voltage set value by stepwise switching so that the inverter output voltage is within an allowable range based on detection of load current; and an inverter based on detection of load voltage It has a second determination circuit that determines the output voltage setting value by stepwise switching so that the output voltage falls within the allowable range.
  • the first determination circuit sets the output voltage by detecting the load current. The value is updated so that the output voltage setting value is maintained from the time of the occurrence of a system power failure to the disconnection of the interconnection switch. After the disconnection of the interconnection switch, the output voltage is detected by detecting the load voltage in the second determination circuit.
  • a first determination circuit that enters a standby state in which a set value is updated, and outputs an output voltage command based on an output voltage set value based on detection of a load current after switching from the current control mode to the voltage control mode Et al., And a voltage control circuit to switch to the second decision circuit for delivering an output voltage command based on the output voltage set value due to the detection of the load voltage.
  • Patent Document 2 in order to suppress a rush current generated in a load connected to a self-supporting system and to ensure a stable self-sustaining operation, a rush current due to a load connected to the self-supporting system is smaller than a predetermined current value.
  • a power conditioner including a current suppressing circuit that limits the current.
  • the inverter device for a distributed power source disclosed in Patent Document 1 needs to be provided with a dedicated load current sensor for measuring the load current, and the cost of components and construction costs including the peripheral circuit of the current sensor increases. was there.
  • the power conditioner disclosed in Patent Document 2 also includes a dedicated current suppression circuit for suppressing the inrush current, and it is necessary to incorporate a complicated control algorithm corresponding to the current suppression circuit, resulting in increased component costs. There was a problem.
  • Patent Document 3 the inventors of the present application have provided a sensor without detecting a load current, and have been stable without providing special parts even in a situation where an inrush current occurs.
  • a self-sustained operation control device for a distributed power source that can be controlled to an output voltage has been proposed.
  • An inverter that converts DC generated power into AC power and an LC filter that removes harmonic components from the output of the inverter, and a distributed power source that is configured to supply power to a stand-alone system when the commercial power source drops below a predetermined voltage
  • a self-sustaining operation control device comprises a load current estimating unit for estimating a load current i load supplied to autonomous systems on the basis of the output current i inv and the output voltage e sd inverter, the output voltage e sd and load current i
  • This is a self-sustaining operation control device for a distributed power source that performs feedback control so that an output voltage command value e * sd is output from an inverter based on load .
  • the load current estimation unit estimates the branch current ic flowing through the capacitor of the LC filter based on the output current i inv and the output voltage esd , and subtracts the branch current ic from the output current i inv to thereby load current i load. Is calculated.
  • the electrolytic capacitor connected to the DC bus voltage V dc is similarly used. There is a case where the DC bus voltage V dc drops for a moment due to discharge to the load side first.
  • the overcurrent protection circuit incorporated in the inverter when activated, the operation of the power conditioner stops, and there is a problem that the power conditioner cannot be restored unless a reset operation is performed by an operator.
  • the time of an overload means when an inrush current flows through a coil mainly when an inductive load is connected.
  • the object of the present invention can be controlled to a stable output voltage without providing a sensor for detecting a load current and without providing any special parts even in an overload situation. It is in providing a self-sustained operation control device, a power conditioner, and a self-sustained operation control method.
  • the first characteristic configuration of the self-sustained operation control device is that the input DC bus voltage V dc is converted into the AC output voltage as described in claim 1 of the claims. And an inverter for converting the output to the inverter and an LC filter for removing harmonic components from the output of the inverter.
  • the inverter is incorporated into a distributed power source configured to be capable of grid interconnection operation or independent operation, and output current i inv and output voltage e of the inverter Based on sd ,
  • a load current estimation unit that estimates a load current i load supplied to the independent system, and an output voltage command value e * sd is output from the inverter based on the output voltage e sd and the load current i load.
  • a self-sustained operation control device including a feedback control unit that PWM-controls the inverter with a duty ratio that is feedback-calculated, wherein the feedback control unit normalizes the output voltage esd with the DC bus voltage Vdc based on the normalized output voltage x sd and the load current i load normalized normalized by the DC bus voltage V dc load current x load, normal to the output voltage command value e * sd in the DC bus voltage V dc It said inverter feedback calculated duty ratio u * d as phased normalized output voltage command value x * sd is output to PWM control There is the point that has been made.
  • Feedback control in order to output an AC voltage of a predetermined voltage range to self system, as shown in equation (1), detects an output current i inv and the output voltage e sd inverter by the load current estimating unit, which detects The load current i load supplied to the independent system is estimated based on the value, and the output voltage command value e * sd is output from the inverter based on the detected output voltage e sd and the estimated load current i Load. To do. Therefore, it is not necessary to provide a current sensor for detecting the load current, and the component cost for that purpose can be reduced.
  • s shown in [Equation 1] is a Laplace operator (Laplace variable).
  • the output voltage e sd , the load current i load , and the output voltage command value e * sd are normalized by the DC bus voltage V dc , the normalized output voltage x sd , the normalized load current x load , and the normalized output
  • a duty ratio u * d obtained by feedback calculation based on the voltage command value x * sd is obtained. That is, even when the DC bus voltage V dc varies, the duty ratio u * d is calculated based on the varied value. Therefore, it is possible to effectively suppress the occurrence of a situation in which the duty ratio u * d sticks to the upper limit value or near the upper limit value without applying special restriction processing.
  • the normalized output voltage command value x * sd has a coefficient a (a is 1 ⁇ a ⁇ 2), the DC bus voltage immediately before the start of the independent operation is expressed as V dc.
  • a is 1 ⁇ a ⁇ 2
  • V dc the DC bus voltage immediately before the start of the independent operation
  • the normalized load current x load has a coefficient b (b is 1 ⁇ b ⁇ 2), and the rated output power is P sd. rated , the maximum value of the independent system voltage command value is set to E * sd. As max , the following formula There is a point that is limited based on.
  • max is the maximum value of the independent system voltage command value, 2P sd. rated / E * sd.
  • the value of max is the minimum current value that satisfies the rated output power.
  • the coefficient b is a coefficient used for adjusting the suppression level.
  • the feedback control unit sets the normalized output voltage x sd to a predetermined value.
  • AC that feedback-calculates the normalized output current command value x * inv obtained by normalizing the output current command value i * inv of the inverter with the DC bus voltage V dc so that the normalized output voltage command value x * sd is maintained.
  • the normalized output current command value x * inv Based on the voltage control unit, the normalized output current command value x * inv , the normalized output current x inv obtained by normalizing the output current i inv of the inverter with the DC bus voltage V dc , and the normalized load current x load
  • the inverter is provided with an AC current control unit that performs a feedback calculation of the duty ratio u * d of the inverter so that the normalized output voltage command value x * sd is output from the inverter.
  • the normalized output current command value x * inv of the inverter is calculated by, for example, PID control and is sent to the AC current control unit. Entered.
  • the inverter duty ratio u * d is calculated by PID control.
  • the load current estimation unit calculates the output current i inv of the inverter as described above.
  • normalized normalized branch current i c flowing to the capacitor of the LC filter based normalizing the DC bus voltage V dc was normalized output current x inv on the normalized output voltage x sd at the DC bus voltage V dc branch current estimates the x c, from the normalized output current x inv in that it is configured to calculate said normalized load current x load by subtracting the normalized branch current x c.
  • the normalized branch current x c flowing in the capacitor of the LC filter is estimated, and the normalized branch current x c is subtracted from the normalized output current x inv. Then, the normalized load current x load is calculated.
  • the sixth feature configuration includes the load current i load at a first predetermined time immediately after the start of independent operation.
  • a first error processing unit for controlling the inverter to stop is provided.
  • the inverter When it can be determined based on the estimated value that an excessive load current has flowed at the moment when the load is connected to the self-supporting system, the inverter is stopped by the first error processing unit, and the inverter is protected. For example, several msec. Which occurs when power is supplied to a DC load having a full bridge or a half bridge. When there is a possibility that the switching element of the inverter may be destroyed by a large spike-like noise current, for example, it becomes possible to cope with a short-circuit accident that cannot normally occur.
  • the seventh feature configuration is rated at a second predetermined time after the first predetermined time has elapsed.
  • a second error processing unit for stopping and controlling the inverter is provided.
  • the inverter is stopped and controlled by the second error processing unit.
  • the inverter can be protected by avoiding the influence of the inrush current flowing in the inductive load such as an air conditioner or a cleaner.
  • a storage battery and a DC converter that charges and discharges the storage battery are provided in the distributed power source.
  • an output current command value i * BAT of the DC converter is feedback-calculated by the DC voltage control unit so that the DC bus voltage Vdc is maintained at a predetermined target DC bus voltage command value V * dc .
  • the duty ratio d of the DC converter is such that the DC period control unit outputs the DC bus voltage command value V * dc from the DC converter based on the output current command value i * BAT and the output current iBAT of the DC converter.
  • * BAT is feedback calculated.
  • the DC converter is PWM controlled with the duty ratio d * BAT .
  • the characteristic configuration of the power conditioner according to the present invention includes an inverter that converts the input DC bus voltage V dc into an AC output voltage, and an LC filter that removes harmonic components from the output of the inverter as described in claim 9. And the output voltage of the inverter is controlled by a self-sustained operation control device having any one of the first to eighth characteristic configurations described above.
  • the first characteristic configuration of the self-sustained operation control method according to the present invention is an inverter that converts the input DC bus voltage V dc into an AC voltage and removes harmonic components from the output of the inverter as described in claim 10. executed by autonomous operation control device incorporated in the constructed distributed power sources capable system interconnection operation or isolated operation with LC-filter, based on the output current i inv and the output voltage e sd of the inverter, the following With the formula A load current estimation step for estimating a load current i load supplied to the independent system, and an output voltage command value e * sd is output from the inverter based on the output voltage e sd and the load current i load.
  • a self-sustained operation control method comprising a feedback control step for PWM-controlling the inverter with a duty ratio calculated by feedback, wherein the feedback control step is a normalization in which the output voltage esd is normalized by the DC bus voltage V dc
  • the output voltage command value e * sd is normalized by the DC bus voltage V dc based on the normalized load current x load obtained by normalizing the normalized output voltage x sd and the load current i load by the DC bus voltage V dc
  • said inverter PW at the normalized output voltage command value x * sd is returned computed as the output duty ratio u * d In that it is configured to control.
  • the normalized output voltage command value x * sd has a coefficient a (a is 1 ⁇ a ⁇ 2), the DC bus voltage immediately before the start of the independent operation is expressed as V dc.
  • a is 1 ⁇ a ⁇ 2
  • V dc the DC bus voltage immediately before the start of the independent operation
  • the normalized load current x load has a coefficient b (b is 1 ⁇ b ⁇ 2), and the rated output power is P sd. rated , the maximum value of the independent system voltage command value is set to E * sd. As max , the following formula There is a point to be limited based on.
  • the feedback control step sets the normalized output voltage x sd to a predetermined value.
  • AC that feedback-calculates the normalized output current command value x * inv obtained by normalizing the output current command value i * inv of the inverter with the DC bus voltage V dc so that the normalized output voltage command value x * sd is maintained.
  • the load current estimation step may include the output current i inv of the inverter.
  • normalized normalized branch current i c flowing to the capacitor of the LC filter based normalizing the DC bus voltage V dc was normalized output current x inv on the normalized output voltage x sd at the DC bus voltage V dc branch current estimates the x c, from the normalized output current x inv in that it is configured to calculate said normalized load current x load by subtracting the normalized branch current x c.
  • the sixth feature configuration includes the load current i load at a first predetermined time immediately after the start of independent operation.
  • a first error processing step for stopping the inverter is provided.
  • the seventh feature configuration is rated at a second predetermined time after the first predetermined time has elapsed.
  • a second error processing step for stopping the inverter is provided.
  • a storage battery and a DC converter that charges and discharges the storage battery are provided in the distributed power source.
  • a self-sustained operation that can be controlled to a stable output voltage without providing a sensor for detecting a load current and without providing special parts even in an overload situation.
  • a control device, a power conditioner, and a self-sustained operation control method can be provided.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a distributed power source to which a self-sustained operation control device for a distributed power source is applied.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a connection relationship among a commercial power supply, a distribution board, and a distributed power supply.
  • FIG. 3 is a circuit explanatory diagram of a power conditioner to be controlled by the autonomous operation control device.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional autonomous operation control algorithm.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of an autonomous operation control algorithm according to the present invention.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the error check process.
  • FIG. 7 shows another embodiment, and is a circuit explanatory diagram of a power conditioner to be controlled by the autonomous operation control device.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a distributed power source to which a self-sustained operation control device for a distributed power source is applied.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a connection relationship among a commercial power supply, a distribution
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of a self-sustained operation control algorithm for a DC converter connected to a storage battery according to another embodiment.
  • FIG. 9A is a parameter explanatory diagram of a confirmation experiment of the autonomous operation control algorithm
  • FIG. 9B is an explanatory diagram of a load device connected to the autonomous system.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of an experimental result of the autonomous operation control algorithm.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of an experimental result of the autonomous operation control algorithm.
  • FIG. 1 shows a solar power generation device 1 which is an example of a distributed power source.
  • the solar power generation device 1 includes a solar cell panel SP and a power conditioner PC to which the solar cell panel SP is connected.
  • the DC power generated by the solar cell panel SP is supplied to the power conditioner PC via the DC circuit breaker 6 and the surge absorber 7.
  • the power conditioner PC converts the DC voltage generated by the solar cell panel SP to a predetermined DC link voltage Vdc and converts the boosted DC link voltage Vdc into a predetermined AC voltage.
  • An inverter 3, an LC filter 4 that removes harmonics from the AC voltage output from the inverter 3, a DC / DC converter 2, a control device 5 that controls the inverter 3, and the like are provided.
  • the AC power converted by the power conditioner PC is configured to be connected to the commercial power supply 100 via the surge absorber 8 and the commercial grid connection relay Sgrid, and is connected to the commercial grid power supply 100 (load1). ) Will be fed. It will be powered to disconnection from the commercial system power source 100 and the self-supporting system relay S std connected autonomous load through the (load2).
  • the control device 5 of the power conditioner PC includes a converter control unit 5a that controls a boost switch of the DC / DC converter 2 and an inverter control unit 5b that controls a switch that forms a bridge of the inverter 3, and each includes a microcomputer and a control unit 5b.
  • the peripheral circuit includes a memory element, an input / output element, and the like.
  • the converter control unit 5a monitors the input voltage, input current, and output voltage to the DC / DC converter 2 and performs MPPT control to operate the solar panel SP at the maximum power point, and boosts it to a predetermined output voltage. Operate to control.
  • the inverter control unit 5b includes a current control block that controls the output current of the inverter so as to synchronize with the phase of the commercial system voltage when the commercial system is connected, and a voltage control block that supplies AC power of a predetermined voltage to the independent system when disconnected. And a functional block such as an isolated operation detection block that detects whether or not the system is in an isolated operation state during grid connection.
  • the self-sustained operation control device of the present invention is configured by a part of the functional blocks of the control device 5 including the voltage control block.
  • FIG. 2 shows the connection relationship between the commercial power supply 100 and the photovoltaic power generator 1.
  • Six-phase AC power of 6,600V is transmitted by the high-voltage distribution line composed of the three overhead lines W1, W2, W3, and the high-voltage distribution line is connected to the pole transformer 101 installed in the distribution column near the customer. Power is input from two overhead lines W1 and W3 for one phase.
  • the voltage of 6,600V is stepped down to a single-phase voltage of 200V by the pole transformer 101, and an intermediate tap of 200V is taken out as a neutral line, 100V between the single line and the neutral line, and 200V between the lines. Is obtained.
  • the neutral wire is connected to the neutral wire grounding pole near the distribution pole and grounded.
  • the output of the pole transformer 101 is output to the low-voltage distribution lines L1, L2, and L3 installed on the distribution pole, and is configured on the distribution board 102 in the customer premises via the low-voltage lead-in lines N1, N2, and N3.
  • the main circuit 104 is connected to the main circuit leakage breaker 103 or the like.
  • a watt-hour meter for power purchase Wh1 and a watt-hour meter for power sale Wh2 are connected to the low-voltage lead-in line.
  • a power supply line 105 is connected to the main circuit 104 via a breaker CB, and power is supplied from each power supply line 105 to the local load load1.
  • the output terminal of the power conditioner PC photovoltaic power generator 1 is configured to be connectable to the main circuit 104 via the relay S grid commercial system interconnection, self via the relay S std and breaker CB for autonomous systems
  • the self-supporting load load 2 connected to the power supply line 106 of the system is configured to be able to supply power.
  • the installation location of the independent system relay S std and the breaker CB is not limited to the distribution board 102 for the commercial system.
  • a power conditioner PC that outputs AC200V single-phase three-wire AC voltage during commercial grid operation and AC100V single-phase AC voltage during autonomous operation will be described as an example.
  • a power conditioner PC that sometimes outputs an AC 200 V single-phase three-wire AC voltage may be used.
  • the current control block of the inverter controller 5b controls the output current of the inverter so as to synchronize with the phase of the system voltage by closing the commercial system connection relay Sgrid during the commercial system connection operation, and the independent operation detection block When the isolated operation state is detected, the commercial grid interconnection relay Sgrid is opened and disconnected from the grid .
  • the self-sustaining operation control device controls the inverter 3 so that a stable output voltage can be obtained regardless of the fluctuation of the load current. This will be described in detail below.
  • FIG. 3 shows an equivalent circuit of the self-sustaining operation control device 50, the step-up DC / DC converter 2A for generating power from the solar battery panel SP, the inverter 3, and the LC filter 4. From FIG. 3, in order to utilize the natural energy of the solar battery panel SP, the boosting DC / DC converter 2A is always subjected to maximum output power control (MPPT control) or CV mode control.
  • MPPT control maximum output power control
  • CV mode control maximum output power control
  • V PV shown in FIG. 3 is the input voltage of the solar panel SP
  • i PV is the output current of the solar panel SP
  • V dc is the DC link voltage
  • C dc is the electrolytic capacitor for the DC link voltage
  • S 1 to S 4 Is the switching element of the inverter 3
  • e inv is the output voltage of the inverter 3
  • i inv is the output current of the inverter 3
  • L f and C f are LC filters
  • R f is the internal resistance of the inductor L f
  • R c is the AC side
  • esd is the output voltage of the LC filter 4 during self-sustained operation
  • i c is the current flowing through the AC capacitor C f
  • i load is the load current
  • R load is the AC load.
  • a film capacitor is preferably used as the capacitor, but is not limited to a film capacitor.
  • Equation 7 is derived based on Kirchhoff's voltage law
  • Equation 8 is derived based on Kirchhoff's current law.
  • u d is the PWM duty of the single-phase inverter output.
  • [Expression 7] is expressed by a command value as [Expression 12].
  • the autonomous operation control device 50 is configured to control the output voltage of the inverter 3 during the autonomous operation based on the estimated value of the load current i load described above.
  • FIG. 4 shows a flow of a conventional voltage control algorithm (algorithm disclosed in Patent Document 3) executed by the autonomous operation control device 50.
  • the independent operation control device 50 includes load current estimation units 51 and 52 and feedback control units 53, 54 and 55.
  • Load current estimating unit 51 is a block for estimating a load current i load supplied to autonomous systems on the basis of the output voltage e sd output current i inv and LC filter 4 of the inverter 3.
  • the feedback control units 53, 54, 55 are blocks that perform feedback control so that the output voltage command value e * sd is output from the inverter 3 to the load based on the output voltage esd and the load current iload .
  • the feedback control unit 53, 54, and 55 return operation to the output voltage e sd to maintain a predetermined output voltage command value e * sd calculates the output current command value i * inv of the inverter 3 and an AC voltage control unit 53, a feedback operation so that the output voltage command value e * sd from the inverter 3 to the load based on the calculated output current command value i * inv and the output current i inv load current i load is output And AC current control units 54 and 55 for calculating the duty u * d of the inverter.
  • a PID calculation can be suitably used as the feedback calculation, and the AC voltage control unit 53 outputs the output current as a linear function that multiplies the difference (deviation) between the output voltage esd and the output voltage command value e * sd by the proportional gain K ip.
  • the command value i * inv can be set.
  • the alternating current control unit 54 can set the duty u * d as a linear function by multiplying the difference (deviation) between the output current i inv and the output current command value i * inv by the proportional gain K ip , By treating the estimated load current i load as a disturbance and setting the proportional gain K ip variably in accordance with the magnitude, the control responsiveness can be improved.
  • the PID control can be configured by combining not only proportional control but also differential control and integral control.
  • the output of the AC current control unit 54 is divided by the DC bus voltage V dc.
  • the obtained duty ratio u * d is input as a final control value to the PWM control unit 57, and the switching elements S 1 to S 4 of the inverter 3 are PWM-controlled and the harmonic noise is removed via the LC filter 4. Voltage is output.
  • a limiter 56 is provided for performing a limiting process so that the value obtained by dividing the output of the AC current control unit 54 by the DC bus voltage V dc falls within the range of ⁇ 1 ⁇ u * d ⁇ 1.
  • an inrush current flows through an inductive load such as an air conditioner or a cleaner, resulting in overload, and if the supply of generated power from the solar cell is not in time, it is connected to the DC bus voltage V dc
  • the electrolytic bus capacitor is discharged to the load side first, and the DC bus voltage V dc drops momentarily.
  • branch current i c flowing to the capacitor C f determined by the load current estimating unit 51, 52 is reduced, the estimate of the load current i load is to be raised momentarily accordingly.
  • the calculated duty ratio u * d may stick to the upper limit value or the vicinity of the upper limit value restricted by the restriction process, and an excessive current may continue to flow.
  • FIG. 5 shows a self-sustained operation control device 50A of the present invention in which the countermeasure is taken.
  • Feedback controller 53A with the autonomous operation controller 50A, 54A may normalize the output voltage e sd a DC bus voltage V dc normalized output voltage normalized by the x sd and the load current i load in the DC bus voltage V dc Based on the normalized load current xload , the duty ratio u * obtained by feedback calculation so that the normalized output voltage command value x * sd obtained by normalizing the output voltage command value e * sd with the DC bus voltage Vdc is output .
  • the inverter is PWM controlled by d .
  • Equation 13 shows an arithmetic expression for normalization
  • Equation 14 shows Kirchhoff's voltage law after normalization
  • the output voltage e sd , the load current i load , and the output voltage command value e * sd are normalized by the DC bus voltage V dc , and the normalized output voltage x sd and the normalized load current x load
  • the duty ratio u * d obtained by feedback calculation based on the normalized output voltage command value x * sd is obtained.
  • the duty ratio u * d is calculated based on the changed value, so that the duty ratio u * d is not limited even if special restriction processing is not performed. Occurrence of a situation sticking to the vicinity of the value or the upper limit value is effectively suppressed.
  • the feedback control unit normalizes the output current command value i * inv of the inverter with the DC bus voltage V dc so as to maintain the normalized output voltage x sd at a predetermined normalized output voltage command value x * sd.
  • AC voltage control unit 53A that performs a feedback operation on the normalized output current command value x * inv that has been normalized, and normalization that normalizes the normalized output current command value x * inv and the output current i inv of the inverter with the DC bus voltage V dc It includes an alternating current control unit 54A for feedback calculating the duty ratio u * d of the inverter as normalized output voltage command value x * sd from the inverter is outputted based on the output current x inv and the normalized load current x load Yes.
  • the load current estimators 51A and 52A are configured to branch current flowing through the capacitor of the LC filter based on the normalized output current x inv obtained by normalizing the output current i inv of the inverter with the DC bus voltage V dc and the normalized output voltage x sd the i c estimates the normalized normalized branch current x c in the DC bus voltage V dc, to calculate a normalized load current x load by subtracting the normalized branch current x c from the normalized output current x inv It is configured.
  • PID control calculation is performed by the AC voltage control unit 53A, and the normalized output current command value x * inv of the inverter is obtained to maintain the normalized output voltage x sd at the normalized output voltage command value x * sd .
  • the normalized output current command value x * inv is input to the alternating current control unit 54A.
  • PID control calculation is performed by the AC current control unit 54A, and the normalized output voltage command value x is output from the inverter based on the normalized output current command value x * inv , the normalized output current x inv, and the normalized load current x load.
  • Duty ratio u * d from which sd is output is calculated.
  • the PWM controller 57 controls the inverter with the duty ratio u * d .
  • the output voltage esd is controlled to be stable even during an overload in which the current flowing through the load connected to the self-supporting system varies greatly.
  • the basic algorithm of the feedback calculation is the same as that described with reference to FIG. 4, and the PID calculation can be suitably used.
  • the AC voltage control unit 53A sets the normalized output current command value x * inv as a linear function that multiplies the difference (deviation) between the normalized output voltage x sd and the normalized output voltage command value x * sd by the proportional gain K ip. can do.
  • the alternating current control unit 54A may set the duty u * d as a linear function that multiplies the difference (deviation) between the normalized output current x inv and the normalized output current command value x * inv by the proportional gain K ip. It is possible to improve the control response by treating the normalized load current x load estimated at this time as a disturbance and setting the proportional gain K ip variably according to the magnitude.
  • the AC voltage control unit 53A is preferably configured to limit the normalized output voltage command value x * sd according to [Equation 15].
  • the coefficient a in [Equation 15] is a real number of 1 ⁇ a ⁇ 2, and V dc. ini is a DC bus voltage immediately before the start of the autonomous operation.
  • the AC current control unit 54A is preferably configured to limit the normalized load current xload according to [Equation 16].
  • the coefficient b in [Equation 16] is a real number of 1 ⁇ b ⁇ 2, and P sd. rated is the rated output power, E * sd. max is the maximum value of the independent system voltage command value.
  • max is the maximum value of the independent system voltage command value, 2P sd. rated / E * sd.
  • the value of max is the minimum current value that satisfies the rated output power.
  • the self-sustained operation control device 50A has a load current i load that is the maximum current of the switching element of the inverter at a first predetermined time T 1 (1 to 2 msec. In this embodiment) immediately after the start of the self-sustaining operation.
  • a first error processing unit is provided for stopping the inverter.
  • the independent operation control device 50A has the rated output power P sd.
  • a second error processing unit is provided to stop the inverter when the rate is exceeded.
  • the coefficient k is a real number of 1.5 ⁇ k ⁇ 2.
  • the first error processing unit and the second error processing unit may be included in the independent operation control device 50A, and may be incorporated in the feedback control units 53A and 54A.
  • the first error processing unit controls the inverter to stop and protects the inverter.
  • the first predetermined time is 10 msec. Can be set as appropriate.
  • the inverter is stopped and controlled by the second error processing unit.
  • the inverter can be protected by avoiding the influence of the inrush current flowing in the inductive load such as an air conditioner or a cleaner.
  • the distributed power source 1 is further provided with a storage battery BAT such as a lithium ion battery, and a bidirectional step-up / step-down DC / DC converter 2B (hereinafter simply referred to as a battery pack BAT) that charges and discharges the storage battery BAT to the power conditioner PC. It is preferable that a converter control unit for controlling the DC converter 2B is provided.
  • a storage battery BAT such as a lithium ion battery
  • a bidirectional step-up / step-down DC / DC converter 2B hereinafter simply referred to as a battery pack BAT
  • a converter control unit for controlling the DC converter 2B is provided.
  • the DC bus voltage Vdc can be stabilized by the DC converter 2B even if the power generated by the solar panel SP varies and the output voltage of the DC / DC converter 2A varies.
  • the converter control unit 60 incorporated in the autonomous operation control device 50 includes a DC voltage control unit 61, a DC feedback control unit including DC current control units 62 and 63, and a switch of the DC converter 2B. and a PWM control unit 64 which controls the S BAT.
  • the DC voltage control unit 61 is configured to perform a feedback calculation on the output current command value i * BAT of the DC converter so as to maintain the DC bus voltage Vdc at a predetermined target DC bus voltage command value V * dc .
  • DC current control units 62 and 63 control value V so that target DC bus voltage command value V * dc is output from DC converter 2B based on output current command value i * BAT and output current iBAT of DC converter 2B. It is configured to calculate a duty ratio d * BAT for PWM control by performing a feedback operation on dc ⁇ d * BAT and dividing the control value by the DC bus voltage Vdc .
  • the feedback control step is based on the normalized output voltage x sd obtained by normalizing the output voltage e sd by the DC bus voltage V dc and the normalized load current x load obtained by normalizing the load current i load by the DC bus voltage V dc.
  • the inverter is PWM controlled with a duty ratio u * d that is feedback-calculated so that a normalized output voltage command value x * sd obtained by normalizing the output voltage command value e * sd with the DC bus voltage Vdc is output. It is configured.
  • the normalized output voltage command value x * sd has a coefficient a (a is a real number of 1 ⁇ a ⁇ 2), and a DC bus voltage immediately before the start of independent operation is V dc. Ini is configured to be limited based on the above [ Equation 15].
  • the normalized load current x load has a coefficient b (b is a real number of 1 ⁇ b ⁇ 2) and a rated output power P sd. rated , the maximum value of the independent system voltage command value is set to E * sd. The maximum value is configured to be limited based on the above [Equation 16].
  • the feedback control step includes an AC voltage control step and an AC current control step.
  • AC voltage control step so as to maintain the normalized output voltage x sd to a predetermined normalized output voltage command value x * sd, normalizes the output current command value i * inv of the inverter in the DC bus voltage V dc regular
  • the output current command value x * inv is calculated by feedback.
  • the AC current control step is executed by the inverter based on the normalized output current x inv and the normalized load current x load obtained by normalizing the normalized output current command value x * inv and the output current i inv of the inverter with the DC bus voltage V dc.
  • the inverter duty ratio u * d is feedback-calculated so that the normalized output voltage command value x * sd is output.
  • the load current estimation step includes a branching current i c flowing through the capacitor of the LC filter based on the normalized output current x inv obtained by normalizing the output current i inv of the inverter with the DC bus voltage V dc and the normalized output voltage x sd. estimates the normalized branch current x c normalized by the DC bus voltage V dc, and configured to calculate a normalized load current x load by subtracting the normalized branch current x c from the normalized output current x inv Has been.
  • a first error processing step for stopping the inverter is provided.
  • a second error processing step for stopping the inverter is provided.
  • FIG. 10 shows the results of an experiment that employs the above-described self-sustained operation control method and evaluates the control characteristics of the output voltage in the case of overload.
  • FIG. 9A shows circuit parameter setting values during the experiment.
  • FIG. 9B shows a list of household loads used for confirming the performance of the control method during the independent operation.
  • FIG. 10 shows the results of an experiment in which power is supplied to the load conditions 1, 2, and 3 in FIG.
  • the load current i load is limited and the amplitude value of the independent system voltage esd is also suppressed. confirmed. After that, it was confirmed that the load current for driving all the household loads was suppressed, and at the same time, the independent system voltage was also suppressed and then gradually recovered. At this time, no overcurrent error was detected.
  • FIG. 11 shows experimental results only for load condition 4 (refrigerator) in FIG. 9B. It was confirmed that the load condition 4 required to supply output power of 2000 W or more in about 0.8 seconds in order to drive the compressor of the refrigerator. It was also confirmed that the maximum output power was about 2500W. It has been shown that the control system and the two-stage error processing of the present invention can be used for a motor load device such as a refrigerator. Moreover, after starting, it confirmed that about 400W was consumed in the steady state.
  • the embodiment described above is merely an example of a self-sustained operation control device, a power conditioner, and a self-sustained operation control method for a distributed power source according to the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited by the description. Needless to say, as long as the operational effects of the present invention can be achieved, a specific control algorithm can be appropriately designed to change the hardware configuration for control.

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Abstract

直流バス電圧Ｖｄｃを交流変換するインバータとＬＣフィルタを備えた分散型電源に組み込まれ、インバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄに基づいて自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定部と、出力電圧ｅｓｄ及び負荷電流ｉｌｏａｄに基づいてインバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比でインバータをＰＷＭ制御する帰還制御部とを備え、帰還制御部は、出力電圧ｅｓｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び負荷電流ｉｌｏａｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄで前記インバータをＰＷＭ制御する自立運転制御装置。

Description

自立運転制御装置、パワーコンディショナ及び自立運転制御方法
　本発明は、分散型電源の自立運転制御装置、パワーコンディショナ及び分散型電源の自立運転制御方法に関する。
　太陽電池や燃料電池等の分散型電源は、商用系統電源に連系させて使用するために、周波数や電圧が商用系統電源に適合するように電力変換するパワーコンディショナを備えている。近年、このような分散型電源に蓄電池を組み込んだハイブリッド型の分散型電源も注目されている。
　ハイブリッド型の分散型電源に対応したパワーコンディショナは、分散型電源で発電された直流電圧を所定の直流電圧値に調整するＤＣ／ＤＣコンバータと、蓄電池を充放電する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下では、単に「直流コンバータ」と記す。）と、双方のＤＣ／ＤＣコンバータが接続された直流バス電圧を交流電圧に変換するインバータと、インバータの出力から高周波成分を除去するＬＣフィルタ等を備えている。
　分散型電源が系統連系運転を行なっている配電線に地絡または短絡事故が発生し、或いは計画停電等によって変電所から配電線への電力の送電が停止した状態、即ち単独運転状態に到った場合には、区分開閉器の動作への影響防止及び配電線の作業の安全性を確保するために、パワーコンディショナによって当該配電線から分散型電源が解列される。
　そして、パワーコンディショナによって分散型電源の直流電力が交流電力に変換されて、商用系統と連系することなく独立系統に給電制御される。
　パワーコンディショナには、分散型電源を制御する制御装置が組み込まれている。当該制御装置は、商用系統連系運転時に商用系統電圧の位相に同期した交流電流がインバータから出力されるようにインバータを制御する電流制御ブロックと、解列時に自立系統に法定された所定レベルの電圧が出力されるようにインバータを制御する電圧制御ブロックを備えている。
　法定された所定レベルの電圧とは、日本では電気事業法第２６条及び同法施行規則第４４条に規定され、低圧需要家に向けて、標準電圧１００Ｖに対して１０１±６Ｖ、標準電圧２００Ｖに対して２０２±２０Ｖ以内の電圧をいう。
　特許文献１には、自立運転時に負荷変動に伴い生じるインバータ装置の出力電圧の変動を所定の許容範囲内に抑制するための分散電源用のインバータ装置が開示されている。
　当該インバータ装置は、負荷電流の検出に基づいてインバータ出力電圧が許容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定値を判定する第１の判定回路と、負荷電圧の検出に基づいてインバータ出力電圧が許容範囲内となるように段階的な切り替えで出力電圧設定値を判定する第２の判定回路を有し、系統連系時、第１の判定回路で負荷電流の検出により出力電圧設定値を更新し、系統停電の発生時から連系スイッチの遮断まで前記出力電圧設定値を保持した待機状態とし、連系スイッチの遮断時以降、第２の判定回路で負荷電圧の検出により出力電圧設定値を更新する待機状態とし、電流制御モードから電圧制御モードへの制御切り替え後、負荷電流の検出による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する第１の判定回路から、負荷電圧の検出による出力電圧設定値に基づく出力電圧指令を送出する第２の判定回路へ切り替えるようにした電圧制御回路を備えている。
　特許文献２には、自立系統に接続された負荷に発生する突入電流を抑制して安定した自立運転を確保するために、自立系統に接続した負荷による突入電流を予め定められた電流値より小さくなるように制限する電流抑制回路を備えたパワーコンディショナが開示されている。
　特許文献１に開示された分散電源用のインバータ装置は、負荷電流を測定するための専用の負荷電流センサを設ける必要があり、電流センサの周辺回路を含めて部品コストや施工コストが嵩むという問題があった。
　また、特許文献２に開示されたパワーコンディショナも、突入電流を抑制するための専用の電流抑制回路を備え、当該電流抑制回路に対応した複雑な制御アルゴリズムを組込む必要があり、部品コストが嵩むという問題があった。
　そこで、特許文献３に開示されているように、本願発明者らによって、負荷電流を検出するためのセンサを備えることなく、また突入電流が生じるような状況でも特段の部品を設けることなく安定した出力電圧に制御可能な分散型電源の自立運転制御装置が提案されている。
　直流発電電力を交流電力に変換するインバータ及びインバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え、商用系統電源が所定電圧以下に低下すると自立系統に給電可能に構成されている分散型電源の自立運転制御装置であって、インバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄに基づいて自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定部を備え、出力電圧ｅｓｄと負荷電流ｉｌｏａｄに基づいてインバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるようにフィードバック制御する分散型電源の自立運転制御装置である。
　負荷電流推定部は、出力電流ｉｉｎｖと出力電圧ｅｓｄに基づいてＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを推定し、出力電流ｉｉｎｖから分岐電流ｉｃを減算することにより負荷電流ｉｌｏａｄを算出するように構成されている。
　上述した分散型電源の自立運転制御装置では、インバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるようにフィードバック演算が実行され、その演算結果をそのときの直流バス電圧Ｖｄｃで除算することによりインバータをＰＷＭ制御するデューティ比ｕ＊ ｄが算出される。しかし、直流バス電圧Ｖｄｃが低下するとデューティ比ｕ＊ ｄが－１＜ｕ＊ ｄ＜１の範囲から逸脱する場合があるので、デューティ比ｕ＊ ｄが－１＜ｕ＊ ｄ＜１の範囲に入るように制限する制限処理部（リミッター）が設けられていた。
特開平１０－３１３５４０号公報 特開２０１３－１６５５７７号公報 特開２０１４－７５８５４号公報
　しかし、特許文献３に開示された自立運転制御装置によれば、自立系統が過負荷になった時に、分散型電源を構成する太陽電池からの発電電力の供給が間に合わないと、直流バス電圧Ｖｄｃに接続された電解コンデンサから先に負荷側に放電されて、直流バス電圧Ｖｄｃが一瞬低下する場合がある。
　また、蓄電池を備えたハイブリッド型の分散型電源でも、自立系統が過負荷になった時に、蓄電池からの放電電流の供給が間に合わないと、同様に直流バス電圧Ｖｄｃに接続された電解コンデンサから先に負荷側に放電されて、直流バス電圧Ｖｄｃが一瞬低下する場合がある。
　過負荷時に自立系統電圧ｅｓｄが一瞬低下すると、負荷電流推定部により求めたコンデンサに流れる分岐電流ｉｃが低下し、それに伴って負荷電流ｉｌｏａｄの推定値が一瞬上昇することになる。その結果、算出されたデューティ比ｕ＊ ｄが制限処理部（リミッター）で制限された上限値または上限値近傍に張り付いて、過大な電流が流れ続ける虞があるという問題があった。
　その結果、インバータに組み込まれている過電流保護回路が作動するとパワーコンディショナの動作が停止してしまい、作業員によるリセット操作がなされないと、パワーコンディショナが復帰できなくなるという問題があった。尚、過負荷時とは、主に誘導性負荷が接続されたときにコイルに突入電流が流れるようなときをいう。
　本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、負荷電流を検出するためのセンサを備えることなく、また過負荷となるような状況でも特段の部品を設けることなく安定した出力電圧に制御可能な自立運転制御装置、パワーコンディショナ及び自立運転制御方法を提供する点にある。
　上述の目的を達成するため、本発明による自立運転制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、入力された直流バス電圧Ｖｄｃを交流出力電圧に変換するインバータと前記インバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え系統連系運転または自立運転可能に構成された分散型電源に組み込まれ、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄに基づいて、以下の数式により、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
前記自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定部と、前記出力電圧ｅｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄに基づいて前記インバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比で前記インバータをＰＷＭ制御する帰還制御部とを備えている自立運転制御装置であって、前記帰還制御部は、前記出力電圧ｅｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、前記出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄで前記インバータをＰＷＭ制御するように構成されている点にある。
　帰還制御部は、自立系統に所定電圧範囲の交流電圧を出力するべく、〔数１〕に示すように、負荷電流推定部によってインバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄを検出し、それら検出値に基づいて自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定し、検出した出力電圧ｅｓｄと推定した負荷電流ｉＬｏａｄに基づいてインバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように制御する。従って、負荷電流を検出するための電流センサを備える必要が無く、そのための部品コストを低減できるようになる。尚、〔数１〕に示すｓはラプラス演算子（ラプラス変数）である。
　このとき、出力電圧ｅｓｄ、負荷電流ｉｌｏａｄ、出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄのそれぞれが直流バス電圧Ｖｄｃで正規化された正規化出力電圧ｘｓｄ、正規化負荷電流ｘｌｏａｄ、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに基づいて帰還演算されたデューティ比ｕ＊ ｄが得られる。つまり、直流バス電圧Ｖｄｃが変動した場合でも、その変動した値を基準にデューティ比ｕ＊ ｄが算出されるようになる。従って、特段の制限処理を掛けなくてもデューティ比ｕ＊ ｄが上限値または上限値近傍に張り付くような事態の発生が効果的に抑制されるようになる。
　同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは、係数をａ（ａは１≦ａ≦２の実数）、自立運転開始直前の直流バス電圧をＶｄｃ．ｉｎｉとして、以下の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
に基づいて制限されている点にある。
　直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間に低下すると正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは大きな値になり、その結果、過電流が発生する虞がある。しかし、そのような場合に備えて、ａ・（ｅ＊ ｓｄ／Ｖｄｃ．ｉｎｉ）で正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄの指令値の上限を規定することにより、仮に直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間的に大きく低下するようなイレギュラーな状況であっても、過電流の発生を効果的に抑制することができるようになる。尚、Ｖｄｃ．ｉｎｉは自立運転開始直前の直流バス電圧であるので、高い値で且つ瞬停が生じない安定した値となる。また、係数ａは抑制レベルを調整するために用いられる係数である。
　同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄは、係数をｂ（ｂは１≦ｂ≦２の実数）、定格出力電力をＰｓｄ．ｒａｔｅｄ、自立系統電圧指令値の最大値をＥ＊ ｓｄ．ｍａｘとして、以下の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
に基づいて制限されている点にある。
　直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間に低下すると正規化負荷電流ｘｌｏａｄは大きな値になり、その結果、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄの指令値が大きくなり過電流が発生する虞がある。しかし、そのような場合に備えて、２ｂ・（Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄ／Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘ）で正規化負荷電流ｘｌｏａｄの上限を規定することにより、仮に直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間的に大きく低下するようなイレギュラーな状況であっても、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄの指令値の抑制を通して、過電流の発生を効果的に抑制することができるようになる。尚、Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄは定格出力電力であり、Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘは自立系統電圧指令値の最大値であるので、２Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄ／Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘの値は定格出力電力を満たす最小電流値となる。また、係数ｂは抑制レベルを調整するために用いられる係数である。
　同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記帰還制御部は、前記正規化出力電圧ｘｓｄを所定の正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するように、前記インバータの出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを帰還演算する交流電圧制御部と、前記正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖと前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて前記インバータから前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように前記インバータのデューティ比ｕ＊ ｄを帰還演算する交流電流制御部を備えている点にある。
　交流電圧制御部によって正規化出力電圧ｘｓｄを正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するためインバータの正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖが、例えばＰＩＤ制御によって算出されて交流電流制御部に入力される。そして、交流電流制御部によって正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖと正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいてインバータから正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように、例えばＰＩＤ制御によってインバータのデューティ比ｕ＊ ｄが算出される。当該デューティ比ｕ＊ ｄでインバータが制御されることにより、自立系統に接続された負荷に流れる電流が変動するような場合でも、安定した出力電圧ｅｓｄに制御される。
　同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記負荷電流推定部は、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化出力電圧ｘｓｄに基づいて前記ＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化分岐電流ｘｃを推定し、前記正規化出力電流ｘｉｎｖから前記正規化分岐電流ｘｃを減算することにより前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄを算出するように構成されている点にある。
　正規化出力電流ｘｉｎｖとＬＣフィルタの正規化出力電圧ｘｓｄに基づいてＬＣフィルタのコンデンサに流れる正規化分岐電流ｘｃが推定され、正規化出力電流ｘｉｎｖから正規化分岐電流ｘｃが減算されて正規化負荷電流ｘｌｏａｄが算出される。
　同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、自立運転開始直後の第１の所定時間に前記負荷電流ｉｌｏａｄが前記インバータのスイッチング素子の最大電流Ｉｍａｘを超えると、前記インバータを停止制御する第１エラー処理部を備えている点にある。
　自立系統に負荷が接続された瞬間に過大な負荷電流が流れたと推定値に基づいて判断できる場合に、第１エラー処理部によってインバータが停止制御され、インバータが保護される。例えばフルブリッジやハーフブリッジを備えた直流負荷に給電する場合に発生する数ｍｓｅｃ．内のスパイク状の大きなノイズ電流でインバータのスイッチング素子が破壊される虞のあるような場合、また例えば、通常は発生しえないような短絡事故に対処可能になる。
　同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記第１の所定時間経過後の第２の所定時間に定格出力電力を上回る電力閾値を超えると、前記インバータを停止制御する第２エラー処理部を備えている点にある。
　第１の所定時間の経過の後から第２の所定時間内に、定格出力電力より大きな値に設定された電力閾値を超えたと判断できる場合には、第２エラー処理部によってインバータが停止制御される。例えば、エアコンやクリーナ等の誘導性負荷に流れる突入電流による影響を回避してインバータを保護することができるようになる。
　同第八の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記分散型電源に蓄電池と前記蓄電池を充放電する直流コンバータがさらに設けられ、前記直流バス電圧Ｖｄｃを所定の目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃに維持するように前記直流コンバータの出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴを帰還演算する直流電圧制御部と、前記出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴと前記直流コンバータの出力電流ｉＢＡＴに基づいて前記直流コンバータから前記目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃが出力されるように帰還演算した前記直流コンバータのデューティ比ｄ＊ ＢＡＴで前記直流コンバータをＰＷＭ制御する直流電流制御部とを備えた直流帰還制御部を備えている点にある。
　太陽電池や燃料電池等の分散型電源にさらに蓄電池を組み込むことによりハイブリッド化し、蓄電池に接続された直流コンバータを制御することにより直流発電装置の発電電力の変動を抑制することで、自立系統にさらに安定な電力を供給することができるようになる。先ず、直流電圧制御部によって、直流バス電圧Ｖｄｃが所定の目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃに維持されるように直流コンバータの出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴが帰還演算される。次に、直流期間制御部によって、出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴと直流コンバータの出力電流ｉＢＡＴに基づいて直流コンバータから直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃが出力されるように直流コンバータのデューティ比ｄ＊ ＢＡＴが帰還演算される。当該デューティ比ｄ＊ ＢＡＴで直流コンバータがＰＷＭ制御される。
　本発明によるパワーコンディショナの特徴構成は、同請求項９に記載した通り、入力された直流バス電圧Ｖｄｃを交流出力電圧に変換するインバータ及び前記インバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え、上述した第一から第八の何れかの特徴構成を備えた自立運転制御装置により前記インバータの出力電圧が制御されるように構成されている点にある。
　本発明による自立運転制御方法の第一の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、入力された直流バス電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換するインバータと前記インバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え系統連系運転または自立運転可能に構成された分散型電源に組み込まれた自立運転制御装置により実行され、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄに基づいて、以下の数式により、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
前記自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定ステップと、前記出力電圧ｅｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄに基づいて前記インバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比で前記インバータをＰＷＭ制御する帰還制御ステップを備えている自立運転制御方法であって、前記帰還制御ステップは、前記出力電圧ｅｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、前記出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄで前記インバータをＰＷＭ制御するように構成されている点にある。
　同第二の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは、係数をａ（ａは１≦ａ≦２の実数）、自立運転開始直前の直流バス電圧をＶｄｃ．ｉｎｉとして、以下の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
に基づいて制限される点にある。
　同第三の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄは、係数をｂ（ｂは１≦ｂ≦２の実数）、定格出力電力をＰｓｄ．ｒａｔｅｄ、自立系統電圧指令値の最大値をＥ＊ ｓｄ．ｍａｘとして、以下の数式
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
に基づいて制限される点にある。
　同第四の特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記帰還制御ステップは、前記正規化出力電圧ｘｓｄを所定の正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するように、前記インバータの出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを帰還演算する交流電圧制御ステップと、前記正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖと前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて前記インバータから前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように前記インバータのデューティ比ｕ＊ ｄを帰還演算する交流電流制御ステップを備えている点にある。
　同第五の特徴構成は、同請求項１４に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記負荷電流推定ステップは、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化出力電圧ｘｓｄに基づいて前記ＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化分岐電流ｘｃを推定し、前記正規化出力電流ｘｉｎｖから前記正規化分岐電流ｘｃを減算することにより前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄを算出するように構成されている点にある。
　同第六の特徴構成は、同請求項１５に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、自立運転開始直後の第１の所定時間に前記負荷電流ｉｌｏａｄが前記インバータのスイッチング素子の最大電流Ｉｍａｘを超えると、前記インバータを停止制御する第１エラー処理ステップを備えている点にある。
　同第七の特徴構成は、同請求項１６に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記第１の所定時間経過後の第２の所定時間に定格出力電力を上回る電力閾値を超えると、前記インバータを停止制御する第２エラー処理ステップを備えている点にある。
　同第八の特徴構成は、同請求項１７に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、前記分散型電源に蓄電池と前記蓄電池を充放電する直流コンバータがさらに設けられ、前記直流バス電圧Ｖｄｃを所定の目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃに維持するように前記直流コンバータの出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴを帰還演算する直流電圧制御ステップと、前記出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴと前記直流コンバータの出力電流ｉＢＡＴに基づいて前記直流コンバータから前記目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃが出力されるように帰還演算した前記直流コンバータのデューティ比ｄ＊ ＢＡＴで前記直流コンバータをＰＷＭ制御する直流電流制御ステップとを備えた直流帰還制御ステップを備えている点にある。
　以上説明した通り、本発明によれば、負荷電流を検出するためのセンサを備えることなく、また過負荷となるような状況でも特段の部品を設けることなく安定した出力電圧に制御可能な自立運転制御装置、パワーコンディショナ及び自立運転制御方法を提供することができるようになった。
図１は、分散型電源の自立運転制御装置が適用される分散型電源の構成図である。 図２は、商用系統電源と分電盤と分散型電源との接続関係の説明図である。 図３は、自立運転制御装置の制御対象となるパワーコンディショナの回路説明図である。 図４は、従来の自立運転制御アルゴリズムの説明図である。 図５は、本発明による自立運転制御アルゴリズムの説明図である。 図６は、エラーチェック処理の説明図である。 図７は、別実施形態を示し、自立運転制御装置の制御対象となるパワーコンディショナの回路説明図である。 図８は、別実施形態を示し、蓄電池に接続された直流コンバータに対する自立運転制御アルゴリズムの説明図である。 図９（ａ）は、自立運転制御アルゴリズムの確認実験のパラメータ説明図であり、図９（ｂ）は自立系統に接続された負荷装置の説明図である。 図１０は、自立運転制御アルゴリズムの実験結果の説明図である。 図１１は、自立運転制御アルゴリズムの実験結果の説明図である。
　以下、本発明による自立運転制御装置、当該自立運転制御装置に組み込まれるパワーコンディショナ及び自立運転制御方法を図面に基づいて説明する。
　図１には、分散型電源の一例である太陽光発電装置１が示されている。太陽光発電装置１は太陽電池パネルＳＰと、太陽電池パネルＳＰが接続されたパワーコンディショナＰＣを備えて構成されている。太陽電池パネルＳＰで発電された直流電力は直流遮断器６及びサージアブソーバ７を介してパワーコンディショナＰＣに供給される。
　パワーコンディショナＰＣは、太陽電池パネルＳＰで発電された直流電圧を所定の直流リンク電圧Ｖｄｃに昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ２と、昇圧された直流リンク電圧Ｖｄｃを所定の交流電圧に変換するインバータ３と、インバータ３から出力される交流電圧から高調波を除去するＬＣフィルタ４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２及びインバータ３を制御する制御装置５等を備えている。
　パワーコンディショナＰＣで変換された交流電力はサージアブソーバ８及び商用系統連系用リレーＳｇｒｉｄを介して商用系統電源１００と連系可能に構成され、商用系統電源１００に接続された構内負荷（ｌｏａｄ１）に給電されるようになる。商用系統電源１００から解列すると自立系統用リレーＳｓｔｄを介して接続された自立負荷（ｌｏａｄ２）に給電されるようになる。
　パワーコンディショナＰＣの制御装置５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２の昇圧スイッチを制御するコンバータ制御部５ａと、インバータ３のブリッジを構成するスイッチを制御するインバータ制御部５ｂで構成され、それぞれマイクロコンピュータ及びメモリ素子や入出力素子等を含む周辺回路で構成されている。
　コンバータ制御部５ａはＤＣ／ＤＣコンバータ２への入力電圧、入力電流、出力電圧をモニタして、太陽電池パネルＳＰを最大電力点で動作させるＭＰＰＴ制御等を実行しつつ、所定の出力電圧に昇圧制御するように動作する。
　インバータ制御部５ｂは、商用系統連系時に商用系統電圧の位相に同期するようにインバータの出力電流を制御する電流制御ブロックと、解列時に自立系統に所定電圧の交流電力を給電する電圧制御ブロックと、系統連系時に単独運転状態か否かを検出する単独運転検出ブロック等の機能ブロックを備えている。電圧制御ブロックを含む制御装置５の一部の機能ブロックによって、本発明の自立運転制御装置が構成されている。
　図２には、商用系統電源１００と太陽光発電装置１との接続関係が示されている。三本の架空線Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３で構成される高圧配電線によって６，６００Ｖの三相交流電力が送電され、需要家の近傍の配電柱に設置された柱上変圧器１０１に高圧配電線の内の１相分の２本の架空線Ｗ１，Ｗ３から電力が入力される。
　柱上変圧器１０１で６，６００Ｖの電圧が２００Ｖの単相電圧に降圧され、２００Ｖの中間のタップが中性線として取り出され、片線と中性線との間で１００Ｖ、線間で２００Ｖの電圧が得られる。中性線は配電柱の近くで、中性線接地極と接続されて接地されている。
　柱上変圧器１０１の出力が配電柱に架設された低圧配電線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に出力され、低圧引き込み線Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３を経由して需要家の構内の分電盤１０２に構成された主回路１０４に主幹漏電遮断器１０３等を介して接続されている。低圧引き込み線には買電用電力量計Ｗｈ１と売電用電力量計Ｗｈ２が接続されている。
　主回路１０４にはブレーカＣＢを介して給電線１０５が接続され、各給電線１０５から構内負荷ｌｏａｄ１に電力が供給されるように構成されている。太陽光発電装置１のパワーコンディショナＰＣの出力端子は商用系統連系用リレーＳｇｒｉｄを介して主回路１０４に接続可能に構成されるとともに、自立系統用リレーＳｓｔｄ及びブレーカＣＢを介して自立系統の給電線１０６に接続された自立負荷ｌｏａｄ２にも給電可能に構成されている。尚、自立系統用リレーＳｓｔｄ及びブレーカＣＢの設置場所は商用系統用の分電盤１０２に限るものではない。
　本実施形態では、商用系統連系運転時にＡＣ２００Ｖの単相三線式の交流電圧が出力され、自立運転時にＡＣ１００Ｖの単相交流電圧が出力されるパワーコンディショナＰＣを例に説明するが、自立運転時にＡＣ２００Ｖの単相三線式の交流電圧が出力されるようなパワーコンディショナＰＣであってもよい。
　インバータ制御部５ｂの電流制御ブロックは、商用系統連系運転時に商用系統連系用リレーＳｇｒｉｄを閉成して系統電圧の位相に同期するようにインバータの出力電流を制御し、単独運転検出ブロックによって単独運転状態が検知されると、商用系統連系用リレーＳｇｒｉｄを開成して系統から解列する。
　図１に戻って説明を続ける。インバータ制御部５ｂに備えた単独運転検出ブロックによって単独運転状態が検知され、商用系統連系用リレーＳｇｒｉｄが開成されると、自立運転制御装置として機能する電圧制御ブロックは、自立系統用リレーＳｓｔｄを閉成して自立系統にＡＣ１００Ｖ（正確には、ＡＣ１０１±６Ｖ）の交流電圧を出力する。
　パワーコンディショナ２から自立系統に接続された負荷Ｌｏａｄ２への給電時に、負荷電流の変動に起因して出力電圧がＡＣ１０１±６Ｖの範囲から逸脱すると、負荷Ｌｏａｄ２が安定的に動作することができなくなる。
　そこで、自立運転制御装置は、負荷電流の変動に関わらず、安定した出力電圧が得られるようにインバータ３を制御する。以下に詳述する。
　図３には、自立運転制御装置５０と、太陽電池パネルＳＰを発電する昇圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２Ａ、インバータ３及びＬＣフィルタ４の等価回路が示されている。図３より、太陽電池パネルＳＰの自然エネルギーを活用するために，昇圧用ＤＣ／ＤＣコンバータ２Ａは常に最大出力電力制御（ＭＰＰＴ制御）、または，ＣＶモード制御が行なわれている。
　図３に示す符号ＶＰＶは太陽電池パネルＳＰの入力電圧、ｉＰＶは太陽電池パネルＳＰの出力電流、Ｖｄｃは直流リンク電圧、Ｃｄｃは直流リンク電圧用の電解コンデンサ、Ｓ１～Ｓ４はインバータ３のスイッチング素子、ｅｉｎｖはインバータ３の出力電圧、ｉｉｎｖはインバータ３の出力電流、ＬｆとＣｆはＬＣフィルタ、ＲｆはインダクタＬｆの内部抵抗、Ｒｃは交流側のコンデンサＣｆの内部抵抗、ｅｓｄは自立運転時のＬＣフィルタ４の出力電圧、ｉｃは交流側のコンデンサＣｆに流れる電流、ｉｌｏａｄは負荷電流、Ｒｌｏａｄは交流負荷を示す。コンデンサとしてフィルムコンデンサが好適に用いられるがフィルムコンデンサに限るものではない。
　キルヒホッフの電圧則に基づいて〔数７〕が、またキルヒホッフの電流則に基づいて〔数８〕が導かれる。ここで，ｕｄは単相インバータ出力のＰＷＭのデューティである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　〔数８〕の電流を指令値で表すと〔数９〕が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　また〔数８〕の負荷電流ｉｌｏａｄは〔数１０〕から求める。ここで、ｉｃはＬＣフィルタ４を構成するコンデンサＣｆに流れる電流である。また、ｉｃは〔数１１〕に示すように、コンデンサＣｆ、内部抵抗Ｒｃ及び自立運転の出力電圧ｅｓｄから推定できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　また、〔数７〕を指令値で表すと〔数１２〕になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　つまり、負荷電流ｉｌｏａｄを検出するための電流センサを設けなくても、インバータ３の出力電流ｉｉｎｖと、ＬＣフィルタ４の出力電圧ｅｓｄを検出すれば、〔数１１〕に基づいてそれらの値からコンデンサＣｆに流れる電流ｉｃを推定することができ、その推定値に基づいて負荷電流ｉｌｏａｄが求まる。尚、〔数１１〕に示すｓはラプラス演算子（ラプラス変数）である。
　自立運転制御装置５０は、上述した負荷電流ｉｌｏａｄの推定値に基づいて、自立運転時のインバータ３の出力電圧を制御するように構成されている。
　図４には、自立運転制御装置５０により実行される従来の電圧制御アルゴリズム（特許文献３に開示されたアルゴリズム）のフローが示されている。自立運転制御装置５０は、負荷電流推定部５１，５２と、帰還制御部５３，５４，５５を備えている。
　負荷電流推定部５１，５２は、インバータ３の出力電流ｉｉｎｖとＬＣフィルタ４の出力電圧ｅｓｄに基づいて自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定するブロックである。
　帰還制御部５３，５４，５５は、出力電圧ｅｓｄ及び負荷電流ｉｌｏａｄに基づいてインバータか３ら負荷に出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるようにフィードバック制御するブロックである。
　具体的に、帰還制御部５３，５４，５５は、出力電圧ｅｓｄを所定の出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄに維持するように帰還演算してインバータ３の出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを算出する交流電圧制御部５３と、算出された出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖと出力電流ｉｉｎｖと負荷電流ｉＬｏａｄに基づいてインバータ３から負荷に出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算してインバータのデューティｕ＊ ｄを算出する交流電流制御部５４，５５で構成されている。
　帰還演算としてＰＩＤ演算を好適に用いることができ、交流電圧制御部５３では、出力電圧ｅｓｄと出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄとの差分（偏差）に比例ゲインＫｉｐを乗ずる一次関数として出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを設定することができる。
　また、交流電流制御部５４では、出力電流ｉｉｎｖと出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖとの差分（偏差）に比例ゲインＫｉｐを乗ずる一次関数としてデューティｕ＊ ｄを設定することができ、この時に推定された負荷電流ｉｌｏａｄを外乱として取扱い、その大きさ位に応じて比例ゲインＫｉｐを可変に設定することにより、制御の応答性を向上させることができる。尚、上述の何れの場合もＰＩＤ制御は、比例制御のみならず微分制御や積分制御を組み合わせて構成することも可能である。
　インバータ３の出力電圧ｅｉｎｖは、〔数７〕及び〔数１２〕からｅｉｎｖ＝ｕ＊ ｄ・Ｖｄｃとなるので、交流電流制御部５４の出力を直流バス電圧Ｖｄｃで除すことにより得られるデューティ比ｕ＊ ｄが最終の制御値としてＰＷＭ制御部５７に入力され、インバータ３のスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４がＰＷＭ制御され、ＬＣフィルタ４を介して高調波ノイズが除去された交流電圧が出力される。尚、実際には交流電流制御部５４の出力を直流バス電圧Ｖｄｃで除した値が－１＜ｕ＊ ｄ＜１の範囲に入るように制限処理するリミッター５６が設けられている。
　既に説明したが、自立運転の開始時にエアコンやクリーナ等の誘導性の負荷に突入電流が流れて過負荷になり、太陽電池からの発電電力の供給が間に合わないと、直流バス電圧Ｖｄｃに接続された電解コンデンサから先に負荷側に放電されて、直流バス電圧Ｖｄｃが一瞬低下する場合がある。
　このとき、負荷電流推定部５１，５２により求めたコンデンサＣｆに流れる分岐電流ｉｃが低下し、それに伴って負荷電流ｉｌｏａｄの推定値が一瞬上昇することになる。その結果、算出されたデューティ比ｕ＊ ｄが制限処理で制限された上限値または上限値近傍に張り付いて、過大な電流が流れ続ける虞がある。
　図５には、その対策が講じられた本発明の自立運転制御装置５０Ａが示されている。自立運転制御装置５０Ａに備えた帰還制御部５３Ａ，５４Ａは、出力電圧ｅｓｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び負荷電流ｉｌｏａｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄでインバータをＰＷＭ制御するように構成されている。
　〔数１３〕には、正規化のための演算式が示され、〔数１４〕には、正規化後のキルヒホッフの電圧則が示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　このように構成すれば、出力電圧ｅｓｄ、負荷電流ｉｌｏａｄ、出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄのそれぞれが直流バス電圧Ｖｄｃで正規化された正規化出力電圧ｘｓｄ、正規化負荷電流ｘｌｏａｄ、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに基づいて帰還演算されたデューティ比ｕ＊ ｄが得られる。つまり、直流バス電圧Ｖｄｃが変動する場合でも、その変動した値を基準にデューティ比ｕ＊ ｄが算出されるようになるので、特段の制限処理を掛けなくてもデューティ比ｕ＊ ｄが上限値または上限値近傍に張り付くような事態の発生が効果的に抑制されるようになる。
　具体的に、帰還制御部は、正規化出力電圧ｘｓｄを所定の正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するように、インバータの出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを帰還演算する交流電圧制御部５３Ａと、正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖとインバータの出力電流ｉｉｎｖを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいてインバータから正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるようにインバータのデューティ比ｕ＊ ｄを帰還演算する交流電流制御部５４Ａを備えている。
　負荷電流推定部５１Ａ，５２Ａは、インバータの出力電流ｉｉｎｖを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化出力電圧ｘｓｄに基づいて、ＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化分岐電流ｘｃを推定し、正規化出力電流ｘｉｎｖから正規化分岐電流ｘｃを減算することにより正規化負荷電流ｘｌｏａｄを算出するように構成されている。
　交流電圧制御部５３Ａによって、例えばＰＩＤ制御演算が行なわれ、正規化出力電圧ｘｓｄを正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するためインバータの正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖが求められ、当該正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖが交流電流制御部５４Ａに入力される。
　交流電流制御部５４Ａによって、例えばＰＩＤ制御演算が行なわれ、正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖと正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいてインバータから正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるデューティ比ｕ＊ ｄが算出される。
　そして、ＰＷＭ制御部５７によって当該デューティ比ｕ＊ ｄでインバータが制御される。その結果、自立系統に接続された負荷に流れる電流が大きく変動する過負荷時でも、安定した出力電圧ｅｓｄに制御される。尚、帰還演算の基本アルゴリズムは図４を用いた説明と同じでＰＩＤ演算を好適に用いることができる。
　交流電圧制御部５３Ａでは、正規化出力電圧ｘｓｄと正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄとの差分（偏差）に比例ゲインＫｉｐを乗ずる一次関数として正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを設定することができる。
　また、交流電流制御部５４Ａでは、正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖとの差分（偏差）に比例ゲインＫｉｐを乗ずる一次関数としてデューティｕ＊ ｄを設定することができ、この時に推定された正規化負荷電流ｘｌｏａｄを外乱として取扱い、その大きさ位に応じて比例ゲインＫｉｐを可変に設定することにより、制御の応答性を向上させることができる。
　交流電圧制御部５３Ａでは、〔数１５〕に従って、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが制限されるように構成されていることが好ましい。〔数１５〕の係数ａは１≦ａ≦２の実数であり、Ｖｄｃ．ｉｎｉは自立運転開始直前の直流バス電圧である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000021
　直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間に低下すると正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは大きな値になり、その結果、過電流が発生する虞がある。しかし、そのような場合に備えて、ａ・（ｅ＊ ｓｄ／Ｖｄｃ．ｉｎｉ）で正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄの指令値の上限を規定することにより、仮に直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間的に大きく低下するようなイレギュラーな状況であっても、過電流の発生を効果的に抑制することができるようになる。尚、Ｖｄｃ．ｉｎｉは自立運転開始直前の直流バス電圧であるので、高い値で且つ瞬停が生じない安定した値となる。また、係数ａは抑制レベルを調整するために用いられる係数であり、本実施形態ではａ＝１．１に設定されている。
　交流電流制御部５４Ａでは、〔数１６〕に従って、正規化負荷電流ｘｌｏａｄが制限されるように構成されていることが好ましい。〔数１６〕の係数ｂは１≦ｂ≦２の実数であり、Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄは定格出力電力、Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘは自立系統電圧指令値の最大値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000022
　上述と同様に、直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間に低下すると正規化負荷電流ｘｌｏａｄは大きな値になり、その結果、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄの指令値が大きくなり過電流が発生する虞がある。しかし、そのような場合に備えて、２ｂ・（Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄ／Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘ）で正規化負荷電流ｘｌｏａｄの上限を規定することにより、仮に直流バス電圧Ｖｄｃが瞬間的に大きく低下するようなイレギュラーな状況であっても、正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄの指令値の抑制を通して、過電流の発生を効果的に抑制することができるようになる。尚、Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄは定格出力電力であり、Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘは自立系統電圧指令値の最大値であるので、２Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄ／Ｅ＊ ｓｄ．ｍａｘの値は定格出力電力を満たす最小電流値となる。また、係数ｂは抑制レベルを調整するために用いられる係数であり、本実施形態ではｂ＝２に設定されている。
　図６に示すように、自立運転制御装置５０Ａには、自立運転開始直後の第１の所定時間Ｔ１（本実施形態では１～２ｍｓｅｃ．）に負荷電流ｉｌｏａｄがインバータのスイッチング素子の最大電流Ｉｍａｘを超えると、インバータを停止制御する第１エラー処理部を備えている。
　さらに自立運転制御装置５０Ａには、第１の所定時間Ｔ１経過後の第２の所定時間Ｔ２に定格出力電力Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄを上回る電力閾値ｋ・Ｐｓｄ．ｒａｔｅｄを超えると、インバータを停止制御する第２エラー処理部を備えている。係数ｋは１．５≦ｋ≦２の実数である。
　第１エラー処理部及び第２エラー処理部は自立運転制御装置５０Ａに備えていればよく、帰還制御部５３Ａ，５４Ａに組み込まれていてもよい。
　自立系統に負荷が接続された瞬間に過剰な負荷電流が流れたと推定値に基づいて判断できる場合に、第１エラー処理部によってインバータが停止制御され、インバータが保護される。
　例えばフルブリッジやハーフブリッジの整流器を備えた直流負荷に給電する場合に発生する数ｍｓｅｃ．内のスパイク状の大きなノイズ電流でインバータのスイッチング素子が破壊される虞のあるような場合、また例えば、通常は発生しえないような短絡事故に対処可能になる。第１の所定時間は１０ｍｓｅｃ．以内で適宜設定可能である。
　第１の所定時間の経過の後から第２の所定時間内に、定格出力電力より大きな値に設定された電力閾値を超えたと判断できる場合には、第２エラー処理部によってインバータが停止制御される。
　例えば、エアコンやクリーナ等の誘導性負荷に流れる突入電流による影響を回避してインバータを保護することができるようになる。
　図７に示すように、分散型電源１にリチウムイオン電池のような蓄電池ＢＡＴがさらに設けられ、パワーコンディショナＰＣに蓄電池ＢＡＴを充放電する双方向の昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ２Ｂ（以下、単に「直流コンバータ２Ｂ」とも表記する。）及び直流コンバータ２Ｂを制御するコンバータ制御部が設けられていることが好ましい。
　太陽電池パネルＳＰの発電電力が変動して、ＤＣ／ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧が変動する場合であっても直流コンバータ２Ｂによって直流バス電圧Ｖｄｃを安定させることができる。
　図８に示すように、自立運転制御装置５０に組み込まれたコンバータ制御部６０には、直流電圧制御部６１と直流電流制御部６２，６３を備えた直流帰還制御部と、直流コンバータ２ＢのスイッチＳＢＡＴを制御するＰＷＭ制御部６４を備えている。
　直流電圧制御部６１は、直流バス電圧Ｖｄｃを所定の目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃに維持するように直流コンバータの出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴを帰還演算するように構成されている。
　直流電流制御部６２，６３は、出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴと直流コンバータ２Ｂの出力電流ｉＢＡＴに基づいて直流コンバータ２Ｂから目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃが出力されるように制御値Ｖｄｃ・ｄ＊ ＢＡＴを帰還演算し、制御値を直流バス電圧Ｖｄｃで除することによりＰＷＭ制御のためのデューティ比ｄ＊ ＢＡＴを算出するように構成されている。
　上述の自立運転制御装置５０によって、インバータの出力電流ｉｉｎｖとＬＣフィルタの出力電圧ｅｓｄに基づいて自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定ステップと、出力電圧ｅｓｄ及び負荷電流ｉｌｏａｄに基づいてインバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比でインバータをＰＷＭ制御する帰還制御ステップを備えた自立運転制御方法が実行される。
　そして、帰還制御ステップは、出力電圧ｅｓｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び負荷電流ｉｌｏａｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄでインバータをＰＷＭ制御するように構成されている。
　正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは、係数をａ（ａは１≦ａ≦２の実数）、自立運転開始直前の直流バス電圧をＶｄｃ．ｉｎｉとして、上述の〔数１５〕に基づいて制限されるように構成されている。
　また、正規化負荷電流ｘｌｏａｄは、係数をｂ（ｂは１≦ｂ≦２の実数）、定格出力電力をＰｓｄ．ｒａｔｅｄ、自立系統電圧指令値の最大値をＥ＊ ｓｄ．ｍａｘとして、上述の〔数１６〕に基づいて制限されるように構成されている。
　帰還制御ステップは、交流電圧制御ステップと交流電流制御ステップを備えている。
　交流電圧制御ステップは、正規化出力電圧ｘｓｄを所定の正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するように、インバータの出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを帰還演算するように構成されている。
　交流電流制御ステップは、正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖとインバータの出力電流ｉｉｎｖを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいてインバータから正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるようにインバータのデューティ比ｕ＊ ｄを帰還演算するように構成されている。
　また、負荷電流推定ステップは、インバータの出力電流ｉｉｎｖを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと正規化出力電圧ｘｓｄに基づいてＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化分岐電流ｘｃを推定し、正規化出力電流ｘｉｎｖから正規化分岐電流ｘｃを減算することにより正規化負荷電流ｘｌｏａｄを算出するように構成されている。
　さらに、自立運転開始直後の第１の所定時間に負荷電流ｉｌｏａｄがインバータのスイッチング素子の最大電流Ｉｍａｘを超えると、インバータを停止制御する第１エラー処理ステップを備え、第１の所定時間経過後の第２の所定時間に定格出力電力を上回る電力閾値を超えると、インバータを停止制御する第２エラー処理ステップを備えている。
　図１０には、上述の自立運転制御方法を採用し、過負荷となる場合の出力電圧の制御特性を評価する実験の結果が示されている。図９（ａ）には、当該実験時の回路パラメータの設定値が示されている。図９（ｂ）には、自立運転時の制御方式の性能を確認するために用いた家庭負荷のリストが示されている。
　図１０には、図９（ｂ）の負荷条件１，２，３に給電した実験結果が示されている。自立系統電圧を供給する瞬間に、家庭用の掃除機及び２台のドライヤを駆動した場合に、負荷電流ｉｌｏａｄが制限されると同時に自立系統電圧ｅｓｄの振幅値も抑制されていることが確認された。その後、全ての家庭負荷を駆動するための負荷電流が抑制されると同時に自立系統電圧も抑制された後に徐々に復帰することが確認された。この時、過電流エラーを検出することはなかった。
　図１１には、図９（ｂ）の負荷条件４（冷蔵庫）のみの実験結果が示されている。負荷条件４は、冷蔵庫のコンプレッサーを駆動するために、約０．８秒間で、２０００Ｗ以上の出力電力を供給する必要であることを確認した。また、最大出力電力は約２５００Ｗであることを確認した。本発明の制御方式および２段階のエラー処理を用いると、冷蔵庫のようなモータ負荷装置に対応できることが示されている。また、起動後、定常状態で約４００Ｗを消費していることを確認した。
　以上説明した実施形態は、本発明による分散型電源の自立運転制御装置、パワーコンディショナ及び自立運転制御方法の一例に過ぎず、該記載により本発明の技術的範囲が限定されるものではなく、本発明の作用効果が奏される限り、具体的な制御アルゴリズムは制御のためのハードウェア構成等は適宜変更設計可能なことは言うまでもない。
１：分散型電源
２：ＤＣ／ＤＣコンバータ
３：インバータ
４：ＬＣフィルタ
５０：自立運転制御装置
５１，５２：負荷電流推定部
５３：交流出力電圧制御部
５４：交流出力電流制御部
１００：商用系統電源
ＰＣ：パワーコンディショナ
ＳＰ：太陽電池パネル
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４：インバータブリッジに備えたスイッチング素子
ＳＰＶ：太陽電池パネル用のＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子
ＳＢＡＴ：直電池用の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子

Claims (17)

  1. 　入力された直流バス電圧Ｖｄｃを交流出力電圧に変換するインバータと前記インバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え系統連系運転または自立運転可能に構成された分散型電源に組み込まれ、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄに基づいて、以下の数式により、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    前記自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定部と、前記出力電圧ｅｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄに基づいて前記インバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比で前記インバータをＰＷＭ制御する帰還制御部とを備えている自立運転制御装置であって、
    　前記帰還制御部は、前記出力電圧ｅｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、前記出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄで前記インバータをＰＷＭ制御するように構成されている自立運転制御装置。
  2. 　前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは、係数をａ（ａは１≦ａ≦２の実数）、自立運転開始直前の直流バス電圧をＶｄｃ．ｉｎｉとして、以下の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    に基づいて制限されている請求項１記載の自立運転制御装置。
  3. 　前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄは、係数をｂ（ｂは１≦ｂ≦２の実数）、定格出力電力をＰｓｄ．ｒａｔｅｄ、自立系統電圧指令値の最大値をＥ＊ ｓｄ．ｍａｘとして、以下の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    に基づいて制限されている請求項１または２記載の自立運転制御装置。
  4. 　前記帰還制御部は、前記正規化出力電圧ｘｓｄを所定の正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するように、前記インバータの出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを帰還演算する交流電圧制御部と、前記正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖと前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて前記インバータから前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように前記インバータのデューティ比ｕ＊ ｄを帰還演算する交流電流制御部を備えている請求項１から３の何れかに記載の自立運転制御装置。
  5. 　前記負荷電流推定部は、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化出力電圧ｘｓｄに基づいて前記ＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化分岐電流ｘｃを推定し、前記正規化出力電流ｘｉｎｖから前記正規化分岐電流ｘｃを減算することにより前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄを算出するように構成されている請求項１から４の何れかに記載の分散型電源の自立運転制御装置。
  6. 　自立運転開始直後の第１の所定時間に前記負荷電流ｉｌｏａｄが前記インバータのスイッチング素子の最大電流Ｉｍａｘを超えると、前記インバータを停止制御する第１エラー処理部を備えている請求項１から５の何れかに記載の自立運転制御装置。
  7. 　前記第１の所定時間経過後の第２の所定時間に定格出力電力を上回る電力閾値を超えると、前記インバータを停止制御する第２エラー処理部を備えている請求項１から６の何れかに記載の自立運転制御装置。
  8. 　前記分散型電源に蓄電池と前記蓄電池を充放電する直流コンバータがさらに設けられ、
    　前記直流バス電圧Ｖｄｃを所定の目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃに維持するように前記直流コンバータの出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴを帰還演算する直流電圧制御部と、前記出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴと前記直流コンバータの出力電流ｉＢＡＴに基づいて前記直流コンバータから前記目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃが出力されるように帰還演算した前記直流コンバータのデューティ比ｄ＊ ＢＡＴで前記直流コンバータをＰＷＭ制御する直流電流制御部とを備えた直流帰還制御部を備えている請求項１から７の何れかに記載の自立運転制御装置。
  9. 　入力された直流バス電圧Ｖｄｃを交流出力電圧に変換するインバータ及び前記インバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え、請求項１から８の何れかに記載の自立運転制御装置により前記インバータの出力電圧が制御されるように構成されているパワーコンディショナ。
  10. 　入力された直流バス電圧Ｖｄｃを交流出力電圧に変換するインバータと前記インバータの出力から高調波成分を除去するＬＣフィルタを備え系統連系運転または自立運転可能に構成された分散型電源に組み込まれた自立運転制御装置により実行され、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖ及び出力電圧ｅｓｄに基づいて、以下の数式により、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
    前記自立系統に供給される負荷電流ｉｌｏａｄを推定する負荷電流推定ステップと、前記出力電圧ｅｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄに基づいて前記インバータから出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比で前記インバータをＰＷＭ制御する帰還制御ステップを備えている自立運転制御方法であって、
    　前記帰還制御ステップは、前記出力電圧ｅｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧ｘｓｄ及び前記負荷電流ｉｌｏａｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて、前記出力電圧指令値ｅ＊ ｓｄを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように帰還演算したデューティ比ｕ＊ ｄで前記インバータをＰＷＭ制御するように構成されている自立運転制御方法。
  11. 　前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄは、係数をａ（ａは１≦ａ≦２の実数）、自立運転開始直前の直流バス電圧をＶｄｃ．ｉｎｉとして、以下の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
    に基づいて制限される請求項１０記載の自立運転制御方法。
  12. 　前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄは、係数をｂ（ｂは１≦ｂ≦２の実数）、定格出力電力をＰｓｄ．ｒａｔｅｄ、自立系統電圧指令値の最大値をＥ＊ ｓｄ．ｍａｘとして、以下の数式
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
    に基づいて制限される請求項１０または１１記載の自立運転制御方法。
  13. 　前記帰還制御ステップは、前記正規化出力電圧ｘｓｄを所定の正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄに維持するように、前記インバータの出力電流指令値ｉ＊ ｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖを帰還演算する交流電圧制御ステップと、前記正規化出力電流指令値ｘ＊ ｉｎｖと前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄに基づいて前記インバータから前記正規化出力電圧指令値ｘ＊ ｓｄが出力されるように前記インバータのデューティ比ｕ＊ ｄを帰還演算する交流電流制御ステップを備えている請求項１０から１２の何れかに記載の自立運転制御方法。
  14. 　前記負荷電流推定ステップは、前記インバータの出力電流ｉｉｎｖを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化出力電流ｘｉｎｖと前記正規化出力電圧ｘｓｄに基づいて前記ＬＣフィルタのコンデンサに流れる分岐電流ｉｃを前記直流バス電圧Ｖｄｃで正規化した正規化分岐電流ｘｃを推定し、前記正規化出力電流ｘｉｎｖから前記正規化分岐電流ｘｃを減算することにより前記正規化負荷電流ｘｌｏａｄを算出するように構成されている請求項１０から１３の何れかに記載の分散型電源の自立運転制御方法。
  15. 　自立運転開始直後の第１の所定時間に前記負荷電流ｉｌｏａｄが前記インバータのスイッチング素子の最大電流Ｉｍａｘを超えると、前記インバータを停止制御する第１エラー処理ステップを備えている請求項１０から１４の何れかに記載の自立運転制御方法。
  16. 　前記第１の所定時間経過後の第２の所定時間に定格出力電力を上回る電力閾値を超えると、前記インバータを停止制御する第２エラー処理ステップを備えている請求項１０から１５の何れかに記載の自立運転制御方法。
  17. 　前記分散型電源に蓄電池と前記蓄電池を充放電する直流コンバータがさらに設けられ、
    　前記直流バス電圧Ｖｄｃを所定の目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃに維持するように前記直流コンバータの出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴを帰還演算する直流電圧制御ステップと、前記出力電流指令値ｉ＊ ＢＡＴと前記直流コンバータの出力電流ｉＢＡＴに基づいて前記直流コンバータから前記目標直流バス電圧指令値Ｖ＊ ｄｃが出力されるように帰還演算した前記直流コンバータのデューティ比ｄ＊ ＢＡＴで前記直流コンバータをＰＷＭ制御する直流電流制御ステップとを備えた直流帰還制御ステップを備えている請求項１０から１６の何れかに記載の自立運転制御方法。
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