特許7347712無効電力制御装置、無効電力制御方法、及び無効電力制御プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-11
(45)【発行日】2023-09-20
(54)【発明の名称】無効電力制御装置、無効電力制御方法、及び無効電力制御プログラム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20230912BHJP
G05F 1/70 20060101ALI20230912BHJP
H02J 3/18 20060101ALI20230912BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 F
G05F1/70 A
H02M7/48 R
H02J3/18 135
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023503509
(86)(22)【出願日】2021-12-02
(86)【国際出願番号】 JP2021044344
【審査請求日】2023-01-18
(73)【特許権者】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003199
【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】関 航佑
(72)【発明者】
【氏名】李 海青
【審査官】麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１４４８４１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－８２５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１０３２９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１８－５１９７７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｇ０５Ｆ １／７０
Ｈ０２Ｊ ３／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
系統電圧と直流電圧とを検出する電圧取得部と、前記電圧取得部により取得された前記系統電圧と前記直流電圧とを用いて変調率を算出する変調率算出部と、
上位装置から第１の無効電力指令を取得する無効電力指令取得部と、
前記無効電力指令取得部により取得された前記第１の無効電力指令が不感帯レベルか否かを判定する不感帯領域判定部と、
前記不感帯領域判定部により、前記第１の無効電力指令が前記不感帯レベルではないと判定されたときに、前記変調率算出部により算出された前記変調率に基づいて、前記第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出する無効電力指令算出部と、
前記無効電力指令算出部により前記第２の無効電力指令が算出されたときは、前記第２の無効電力指令を出力し、前記無効電力指令算出部により前記第２の無効電力指令が算出されなかったときは、前記第１の無効電力指令を出力する無効電力指令出力部と、
を備えることを特徴とする無効電力制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載の無効電力制御装置において、前記無効電力指令取得部により取得された前記第１の無効電力指令が０より大きいか否かを判定する指令値極性判定部を
さらに備え、
前記無効電力指令算出部は、前記指令値極性判定部により、前記第１の無効電力指令が０より大きいと判定されたときは、誘導性の領域において前記第１の無効電力指令を制限して前記第２の無効電力指令を算出し、前記第１の無効電力指令が０より小さいと判定されたときは、容量性の領域において前記第１の無効電力指令を制限して前記第２の無効電力指令を算出する
ことを特徴とする無効電力制御装置。
【請求項3】
請求項１又は請求項２に記載の無効電力制御装置において、前記無効電力指令算出部は、前記変調率が所定の制限開始レベルを超えたときに、前記第１の無効電力指令の制限を開始し、前記変調率が所定の制限終了レベルを超えたときは、前記第１の無効電力指令の制限を終了する
ことを特徴とする無効電力制御装置。
【請求項4】
請求項１に記載の無効電力制御装置において、前記変調率に応じた変調率補償ゲインがテーブルとして記憶された記憶部を
さらに備え、
前記無効電力指令算出部は、前記記憶部に記憶された前記テーブルを参照して、前記変調率に応じた前記変調率補償ゲインを抽出し、抽出された前記変調率補償ゲインを前記第１の無効電力指令に乗算することにより、前記第１の無効電力指令を制限又は補償して前記第２の無効電力指令を算出する
ことを特徴とする無効電力制御装置。
【請求項5】
請求項１に記載の無効電力制御装置において、所定の変調率基準が記憶された記憶部を
さらに備え、
前記無効電力指令算出部は、前記記憶部に記憶された前記変調率基準と前記変調率との差分又は偏差を算出し、算出された前記差分又は偏差にＰＩ制御を行い、前記ＰＩ制御により求められた制御量を前記第１の無効電力指令に加算することにより、前記第１の無効電力指令を制限又は補償して前記第２の無効電力指令を算出する
ことを特徴とする無効電力制御装置。
【請求項6】
系統電圧と直流電圧とを検出する電圧取得ステップと、前記電圧取得ステップにより取得された前記系統電圧と前記直流電圧とを用いて変調率を算出する変調率算出ステップと、
上位装置から第１の無効電力指令を取得する無効電力指令取得ステップと、
前記無効電力指令取得ステップにより取得された前記第１の無効電力指令が不感帯レベルか否かを判定する不感帯領域判定ステップと、
前記不感帯領域判定ステップにより、前記第１の無効電力指令が前記不感帯レベルではないと判定されたときに、前記変調率算出ステップにより算出された前記変調率に基づいて、前記第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出する無効電力指令算出ステップと、
前記無効電力指令算出ステップにより前記第２の無効電力指令が算出されたときは、前記第２の無効電力指令を出力し、前記無効電力指令算出ステップにより前記第２の無効電力指令が算出されなかったときは、前記第１の無効電力指令を出力する無効電力指令出力ステップと、
を備えることを特徴とする無効電力制御方法。
【請求項7】
請求項６に記載の無効電力制御方法の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする無効電力制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無効電力制御装置、無効電力制御方法、及び無効電力制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、有効電力に応じて無効電力指令を生成することにより、発電設備の出力精度や出力電力検出部の検出精度に左右されることなく、運転力率を維持することができるパワーコンディショナが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、以下、パワーコンディショナは、電力変換器又はＰＣＳ（Power Conditioning Subsystem）とも称される。また、太陽光発電用パワーコンディショナは、ＰＶ－ＰＣＳ（Photovoltaics-Power Conditioning Subsystem）とも称され、蓄電池用パワーコンディショナは、ＥＳＳ－ＰＣＳ（Energy Storage System-Power Conditioning Subsystem）とも称される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】日本特開２０１５－１３２９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、ＰＶ／ＥＳＳ－ＰＣＳが任意の有効・無効電力指令に従って運転する場合、ＰＣＳの無効電力出力が増加することで系統電圧が上昇することがある。この場合、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）が過変調となり系統側への高調波が増大する恐れがあった。
【0005】
すなわち、ＰＣＳの無効電力出力が増加すると、ＰＣＳや系統側に含まれているリアクトル成分におけるインピーダンスの電圧も上昇し、結果的に系統電圧が上昇することがある。系統電圧が所定値以上まで上昇し続けると、例えばリミッタ等が作用して、電圧の正弦波の波形の上部がある一定以上上がらなくなり台形のように歪むことがある。これにより、電圧の波形が崩れ、ＰＷＭが過変調となり、系統側への高調波が増大する恐れがあった。
【0006】
従前は、ＰＷＭが過変調となった場合でも、ＰＣＳの故障検出レベルの範囲内であればＰＣＳは運転を続け、ＰＣＳの故障検出レベルを超えたときに初めてＰＣＳが停止することもあった。しかし、電圧の波形が崩れてＰＷＭが過変調となり高調波が増大すると、電流の波形も崩れ、系統側に接続されている負荷や機器の誤作動や破損等の悪影響を与えてしまう恐れがある。例えば、系統側に接続されている継電器やブレーカの誤動作やヒューズの溶断等、あるいは映像機器における映像の乱れやノイズの発生等の悪影響が考えられる。
【0007】
そこで、本件開示は、ＰＷＭの変調率に応じて無効電力指令を制御することにより、系統電圧の上昇を防止し、ＰＷＭの過変調を防止して、系統側へ流出する高調波の増大を抑制し、系統側に接続されている機器等への悪影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
一態様に係る無効電力制御装置は、系統電圧と直流電圧とを検出する電圧取得部と、電圧取得部により取得された系統電圧と直流電圧とを用いて変調率を算出する変調率算出部と、上位装置から第１の無効電力指令を取得する無効電力指令取得部と、無効電力指令取得部により取得された第１の無効電力指令が不感帯レベルか否かを判定する不感帯領域判定部と、不感帯領域判定部により、第１の無効電力指令が不感帯レベルではないと判定されたときに、変調率算出部により算出された変調率に基づいて、第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出する無効電力指令算出部と、無効電力指令算出部により第２の無効電力指令が算出されたときは、第２の無効電力指令を出力し、無効電力指令算出部により第２の無効電力指令が算出されなかったときは、第１の無効電力指令を出力する無効電力指令出力部と、を備えることを特徴とする。
【0009】
なお、一態様に係る無効電力制御装置において、無効電力指令取得部により取得された第１の無効電力指令が０より大きいか否かを判定する指令値極性判定部をさらに備え、無効電力指令算出部は、指令値極性判定部により、第１の無効電力指令が０より大きいと判定されたときは、誘導性の領域において第１の無効電力指令を制限して第２の無効電力指令を算出し、第１の無効電力指令が０より小さいと判定されたときは、容量性の領域において第１の無効電力指令を制限して第２の無効電力指令を算出してもよい。
【0010】
また、一態様に係る無効電力制御装置において、無効電力指令算出部は、変調率が所定の制限開始レベルを超えたときに、第１の無効電力指令の制限を開始し、変調率が所定の制限終了レベルを超えたときは、第１の無効電力指令の制限を終了してもよい。
【0011】
また、一態様に係る無効電力制御装置において、変調率に応じた変調率補償ゲインがテーブルとして記憶された記憶部をさらに備え、無効電力指令算出部は、記憶部に記憶されたテーブルを参照して、変調率に応じた変調率補償ゲインを抽出し、抽出された変調率補償ゲインを第１の無効電力指令に乗算することにより、第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出してもよい。
【0012】
また、一態様に係る無効電力制御装置において、所定の変調率基準が記憶された記憶部をさらに備え、無効電力指令算出部は、記憶部に記憶された変調率基準と変調率との差分又は偏差を算出し、算出された差分又は偏差にＰＩ制御を行い、ＰＩ制御により求められた制御量を第１の無効電力指令に加算することにより、第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出してもよい。
【0013】
一態様に係る無効電力制御方法は、系統電圧と直流電圧とを検出する電圧取得ステップと、電圧取得ステップにより取得された系統電圧と直流電圧とを用いて変調率を算出する変調率算出ステップと、上位装置から第１の無効電力指令を取得する無効電力指令取得ステップと、無効電力指令取得ステップにより取得された第１の無効電力指令が不感帯レベルか否かを判定する不感帯領域判定ステップと、不感帯領域判定ステップにより、第１の無効電力指令が不感帯レベルではないと判定されたときに、変調率算出ステップにより算出された変調率に基づいて、第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出する無効電力指令算出ステップと、無効電力指令算出ステップにより第２の無効電力指令が算出されたときは、第２の無効電力指令を出力し、無効電力指令算出ステップにより第２の無効電力指令が算出されなかったときは、第１の無効電力指令を出力する無効電力指令出力ステップと、を備えることを特徴とする。
【0014】
一態様に係る無効電力制御プログラムは、上記の無効電力制御方法の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
本件開示によれば、ＰＷＭの変調率に応じて無効電力指令を制御することにより、系統電圧の上昇を防止し、ＰＷＭの過変調を防止して、系統側へ流出する高調波の増大を抑制し、系統側に接続されている機器等への悪影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】第１実施形態に係る無効電力制御装置が配置されたパワーコンディショナの構成例を示す図である。
【図8】第２実施形態に係る無効電力制御装置の構成例を示す図である。
【図12】第３実施形態に係る無効電力制御装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本件開示の無効電力制御装置、無効電力制御方法、及び無効電力制御プログラムについて、図面を用いて説明する。
【0018】
＜第１実施形態の構成＞
図１は、第１実施形態に係る無効電力制御装置２０が配置されたパワーコンディショナ１の構成例を示す図である。なお、図１に示す無効電力制御装置２０は、本件開示の無効電力制御装置、無効電力制御方法、及び無効電力制御プログラムの一例である。
図１は、第１実施形態に係る無効電力制御装置２０が配置されたパワーコンディショナ１の構成例を示す図である。なお、図１に示す無効電力制御装置２０は、本件開示の無効電力制御装置、無効電力制御方法、及び無効電力制御プログラムの一例である。
【0019】
図１に示すとおり、パワーコンディショナ（ＰＣＳ）１は、直流電源１１と、直流スイッチ１２と、インバータ１３と、交流スイッチ１４と、交流電力系統１５と、系統電圧検出器１６と、直流電圧検出器１７と、無効電力制御装置２０とを有する。ＰＣＳ１は、例えば、ＰＶ－ＰＣＳ又はＥＳＳ－ＰＣＳであり、直流電源１１から供給される直流電力を、インバータ１３を介して交流電力に変換し、交流電力系統１５に出力する。なお、ＰＣＳ１において、本実施形態で用いられない構成は、説明及び図示を省略又は簡略化する。
【0020】
直流電源１１は、ＰＣＳ１の直流端に接続される。直流電源１１は、例えば、太陽光パネル（ＰＶ：Photovoltaics）又は蓄電池（ＥＳＳ：Energy Storage System）等であり、ＰＣＳ１の直流端からＰＣＳ１に直流電力を供給する。なお、直流電源１１は、例えば、風力発電機と交流直流コンバータ等からなる直流電源システム等であってもよい。
【0021】
直流スイッチ（直流開閉器）１２は、直流電源１１とインバータ１３の直流端との間の直流母線に直列に設けられ、不図示の制御回路や作業者からの投入指示又は開放指示に従って、直流母線を接続又は開放する。直流スイッチ１２が開放されると直流電源１１から供給される直流電力がインバータ１３に流入することが遮断される。
【0022】
インバータ１３は、直流スイッチ１２と交流スイッチ１４との間に設けられ、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の複数のスイッチング素子で構築されている。インバータ１３は、不図示のインバータ制御回路を有し、インバータ制御回路は、スイッチング素子のゲート駆動信号であるパルス幅変調信号を生成する。インバータ１３は、インバータ制御回路の制御に従い、直流電源１１から供給される直流電力を直流端から受け、交流電力に変換して交流端から出力する。
【0023】
交流スイッチ（交流開閉器）１４は、インバータ１３の交流端と交流電力系統１５との間の三相交流回路に直列に設けられ、不図示の制御回路や作業者からの投入指示又は開放指示に従って、交流回路を接続又は開放する。交流スイッチ１４が開放されるとインバータ１３から供給される交流電力が交流電力系統１５に流出することが遮断される。
【0024】
交流電力系統（系統）１５は、ＰＣＳ１から出力された交流電力を需要家の受電設備に供給するための、発電・変電・送電・配電を統合したシステムであり、例えば、不特定の負荷や機器が接続されている。
【0025】
系統電圧検出器１６は、例えば公知の交流電圧計又は交流電圧センサ等であり、ＰＣＳ１の系統電圧を検出する。なお、系統電圧検出器１６が設けられる位置は、ＰＣＳ１の系統電圧を計測できる位置であればどこでもよく、図１に示される位置には限られない。系統電圧検出器１６によって計測された系統電圧の値は、無効電力制御装置２０によって取得される。
【0026】
直流電圧検出器１７は、例えば公知の直流電圧計又は直流電圧センサ等であり、ＰＣＳ１の直流電圧を検出する。なお、直流電圧検出器１７が設けられる位置は、ＰＣＳ１の直流電圧を計測できる位置であればどこでもよく、図１に示される位置には限られない。直流電圧検出器１７によって計測された直流電圧の値は、無効電力制御装置２０によって取得される。
【0027】
無効電力制御装置２０は、例えば、ＰＣＳ１の内部又は外部に設けられ、図中配線等は省略されているが、インバータ１３を始めとするＰＣＳ１の各要素と、有線又は無線によって電気的に接続されている。無効電力制御装置２０は、例えば、系統電圧検出器１６や直流電圧検出器１７の計測値及び不図示の上位装置から無効電力指令を取得し、制限又は補償後の無効電力指令を算出して、算出した制限又は補償後の無効電力指令をインバータ１３に出力する。なお、無効電力制御装置２０は、ＰＣＳ１における不図示の制御部や不図示のインバータ制御回路の機能として実現されていてもよい。
【0028】
【0029】
無効電力制御装置２０は、例えば、プログラムを実行することにより動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の不図示のプロセッサを有する。無効電力制御装置２０は、記憶部３０を有し、例えば、記憶部３０に記憶された所定のプログラムを実行することにより不図示のプロセッサを動作させてＰＣＳ１の無効電力指令を統括的に制御する。
【0030】
無効電力制御装置２０は、例えば、記憶部３０に記憶された所定のプログラムを実行することにより、系統電圧取得変換部２１と、直流電圧取得部２２と、変調率算出部２３と、無効電力指令取得部２４として機能する。また、無効電力制御装置２０は、同様に、所定のプログラムを実行することにより、不感帯領域判定部２５と、指令値極性判定部２６と、無効電力指令算出部２７と、無効電力指令出力部２８としても機能する。なお、上記の各機能は、無効電力制御装置２０が有する演算処理装置が実行する無効電力制御プログラムにより実現されてもよい。また、これらの各機能は、ハードウェアにより実現されてもよい。
【0031】
系統電圧取得変換部２１は、系統電圧検出器１６と接続され、系統電圧検出器１６によって測定された系統電圧の値を取得する。系統電圧取得変換部２１は、例えば、取得されたｕ相、ｖ相、ｗ相の交流の系統電圧の値をそれぞれ直流成分に分解し（ｄｑ変換し）、系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを算出する。系統電圧取得変換部２１は、ｄｑ変換して算出された系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを変調率算出部２３に出力する。
【0032】
直流電圧取得部２２は、直流電圧検出器１７と接続され、直流電圧検出器１７によって測定された直流電圧の値を取得する。直流電圧取得部２２は、取得された直流電圧の値を変調率算出部２３に出力する。なお、系統電圧取得変換部２１と直流電圧取得部２２とは、「電圧取得部」の一例である。
【0033】
変調率算出部２３は、系統電圧取得変換部２１から出力された系統電圧のｄ軸の値と、系統電圧のｑ軸の値と、直流電圧取得部２２から出力された直流電圧の値とを取得し、これらの値に基づいて変調率を算出する。すなわち、変調率算出部２３は、系統電圧取得変換部２１と直流電圧取得部２２とにより取得された系統電圧の値と直流電圧の値とに基づいて変調率を算出する。変調率算出部２３は、算出された変調率を無効電力指令算出部２７に出力する。なお、変調率算出部２３の具体的な動作は、後述する。
【0034】
無効電力指令取得部２４は、不図示の上位装置と、有線又は無線で接続されており、不図示の上位装置から、例えば、パーセント単位でアナログ指令として出力された無効電力指令を取得する。なお、不図示の上位装置は、例えば、複数台のＰＣＳ１を統括的に監視・制御する。不図示の上位装置から出力される無効電力指令は、例えば、太陽光発電の発電状況、電力会社との取り決め、系統電圧の変動等により変動してもよい。無効電力指令取得部２４は、取得された無効電力指令を不感帯領域判定部２５及び指令値極性判定部２６に出力する。なお、不図示の上位装置によって出力され、無効電力指令取得部２４によって取得される無効電力指令は、「第１の無効電力指令」の一例である。
【0035】
不感帯領域判定部２５は、無効電力指令取得部２４から出力された無効電力指令を取得し、取得された無効電力指令が不感帯レベルか否かを判定する。不感帯レベルか否かの閾値は、例えばＰＣＳ１が有する電流センサ及び電圧センサの精度以上の値で設定される。不感帯領域判定部２５は、不感帯レベルか否かの判定結果を無効電力指令算出部２７に出力し、無効電力指令算出部２７のゲートパルスを許可又は禁止する。なお、不感帯領域判定部２５の具体的な動作は、後述する。
【0036】
指令値極性判定部２６は、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルで無いと判定されたときに、無効電力指令取得部２４から出力された無効電力指令を取得して、取得された無効電力指令の極性を判定する。すなわち、指令値極性判定部２６は、取得された無効電力指令が０より大きいか０より小さいかを判定する。指令値極性判定部２６は、判定された無効電力指令の極性を無効電力指令算出部２７に出力する。なお、指令値極性判定部２６の具体的な動作は、後述する。
【0037】
無効電力指令算出部２７は、変調率算出部２３により算出された変調率と、不感帯領域判定部２５により判定された無効電力指令が不感帯レベルか否かの判定結果と、指令値極性判定部２６により判定された無効電力指令の極性の判定結果とを取得する。
【0038】
無効電力指令算出部２７は、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、変調率算出部２３により算出された変調率に基づいて、無効電力指令を制限又は補償し、制限又は補償された無効電力指令を算出する。そして、無効電力指令算出部２７は、制限又は補償された無効電力指令を無効電力指令出力部２８に出力する。なお、無効電力指令算出部２７により制限又は補償された無効電力指令は、「第２の無効電力指令」の一例である。
【0039】
一方、無効電力指令算出部２７は、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときは、無効電力指令を制限又は補償せず、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力する。なお、無効電力指令算出部２７の具体的な動作は、後述する。
【0040】
無効電力指令出力部２８は、無効電力指令算出部２７から出力された第１の無効電力指令又は第２の無効電力指令をインバータ１３に出力する。すなわち、無効電力指令算出部２７により制限又は補償後の無効電力指令が算出されたときは、制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）をインバータ１３に出力する。一方、無効電力指令算出部２７により制限又は補償後の無効電力指令が算出されなかったときは、無効電力指令取得部２４によって取得された無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのままインバータ１３に出力する。
【0041】
記憶部３０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）や半導体メモリ等の揮発性又は不揮発性の記憶媒体であり、例えば、無効電力制御装置２０の各部の動作に必要なプログラムを記憶する。また、記憶部３０は、無効電力制御装置２０の各部によって、取得された値、算出された算出結果、又は判定された判定結果等を記憶する。なお、記憶部３０は、無効電力制御装置２０の外部に設けられ、有線又は無線で無効電力制御装置２０と接続されていてもよい。また、記憶部３０は、メモリカード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の外部記憶媒体等であっても、オンラインストレージ等であってもよい。
【0042】
【0043】
ステップＳ１において、無効電力制御装置２０は、系統電圧と直流電圧とを取得する。すなわち、無効電力制御装置２０の系統電圧取得変換部２１が、系統電圧検出器１６によって測定された系統電圧の値を取得してｄｑ変換し、系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを算出して取得する。系統電圧取得変換部２１は、取得された系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを変調率算出部２３に出力する。また、無効電力制御装置２０の直流電圧取得部２２が、直流電圧検出器１７によって測定された直流電圧の値を取得する。直流電圧取得部２２は、取得された直流電圧の値を変調率算出部２３に出力する。
【0044】
ステップＳ２において、無効電力制御装置２０は、変調率を算出する。すなわち、無効電力制御装置２０の変調率算出部２３は、系統電圧取得変換部２１から系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを取得し、直流電圧取得部２２から直流電圧の値とを取得し、これらの値に基づいて変調率を算出する。
【0045】
【0046】
ステップＳ２１において、変調率算出部２３は、系統電圧のｄ軸の値を二乗した値を求める。
【0047】
ステップＳ２２において、変調率算出部２３は、系統電圧のｑ軸の値を二乗した値を求める。
【0048】
ステップＳ２３において、変調率算出部２３は、ステップＳ２１で求められた値と、ステップＳ２２で求められた値とを加算した値を求める。
【0049】
ステップＳ２４において、変調率算出部２３は、ステップＳ２３で求められた値の平方根をとった値を求める。ステップＳ２４で求められた値が振幅となる。
【0050】
ステップＳ２５において、変調率算出部２３は、ステップＳ２４で求められた値（振幅）に所定の係数Ｋを乗算した値を求める。なお、ここで、所定の係数Ｋは、電源利用率と呼ばれているものであり、例えば、８５％や１１５％などの値である。電源利用率（Ｋ）は、例えば装置固有の変数であり、通常は装置の仕様や装置の制御手法等によって決められている。
【0051】
ステップＳ２６において、変調率算出部２３は、直流電圧の値に所定の係数である（√３／２√２）を乗算する。なお、（√３／２√２）は、変調比を求めるための所定の係数（又は変数）の一例である。ステップＳ２６で求められた値が変調比となる。
【0052】
ステップＳ２７において、変調率算出部２３は、ステップＳ２６で求められた値（変調比）に下限リミッタをかける。これにより、変調率算出部２３は、変調率を求めるための計算で使用されるステップＳ２６で求められた値（変調比）が所定値以下とはならないようにする。
【0053】
ステップＳ２８において、変調率算出部２３は、ステップＳ２５で求められた値をステップＳ２７で求められた値で除算する。ステップＳ２８で求められた値が変調率となる。すなわち、「系統電圧の振幅に所定の係数を掛けたもの（系統電圧の実効値）」を「直流電圧に所定の係数を掛けたもの（ＰＣＳ１の直流電圧）」で割ったものが変調率となる。変調率算出部２３は、ステップＳ２８で求められた値（変調率）を無効電力指令算出部２７に出力する。
【0054】
なお、上記のステップＳ２（Ｓ２１～Ｓ２８）の変調率の求め方は一例であり、変調率の求め方は上記には限られない。なお、図４の右側に記載されている動作は、ステップＳ６（Ｓ６Ａ、Ｓ６Ｂ、Ｓ６Ｃ）において後述する。
【0055】
図３に戻り、ステップＳ３において、無効電力指令取得部２４は、不図示の上位装置から無効電力指令（第１の無効電力指令）を取得する。無効電力指令取得部２４は、取得された無効電力指令を不感帯領域判定部２５及び指令値極性判定部２６に出力する。
【0056】
ステップＳ４において、無効電力制御装置２０は、無効電力指令（第１の無効電力指令）が不感帯領域（不感帯レベル）か否かを判定する。すなわち、無効電力制御装置２０の不感帯領域判定部２５は、無効電力指令取得部２４から無効電力指令を取得し、取得された無効電力指令が不感帯領域（不感帯レベル）か否かを判定する。不感帯領域判定部２５は、無効電力指令（第１の無効電力指令）が不感帯領域ではないと判定したときは（ＹＥＳ側）、ステップＳ５に処理を移行させる。一方、不感帯領域判定部２５は、無効電力指令（第１の無効電力指令）が不感帯領域であると判定したときは（ＮＯ側）、ステップＳ６Ａに処理を移行させる。
【0057】
【0058】
ステップＳ４１において、不感帯領域判定部２５は、無効電力指令（第１の無効電力指令）の絶対値（ＡＢＳ：absolute value）を求める。
【0059】
ステップＳ４２において、不感帯領域判定部２５は、ステップＳ４１で求められた無効電力指令（第１の無効電力指令）の絶対値（ＡＢＳ）が所定の不感帯突入レベルよりも大きいか否かを判定する。
【0060】
ステップＳ４２において無効電力指令のＡＢＳが所定の不感帯突入レベルよりも大きいと判定されたときは、不感帯領域判定部２５は、不感帯レベルでは無いと判定し、ステップＳ４３において、ゲートパルスを許可し、その旨を無効電力指令算出部２７に出力する。
【0061】
一方、ステップＳ４２において無効電力指令のＡＢＳが所定の不感帯突入レベルよりも小さいと判定されたときは、不感帯領域判定部２５は、不感帯レベルと判定し、ステップＳ４３において、ゲートパルスを禁止し、その旨を無効電力指令算出部２７に出力する。
【0062】
そして、ステップＳ４２において無効電力指令のＡＢＳが不感帯レベルであると判定されたときは、その後さらに、ステップＳ４４において、不感帯領域判定部２５は、無効電力指令のＡＢＳが所定の不感帯解除レベルよりも大きくなったか否かを判定する。
【0063】
この場合、ステップＳ４４において無効電力指令のＡＢＳが所定の不感帯解除レベルよりも大きくなったと判定されたとする。この場合、不感帯領域判定部２５は、不感帯レベルでは無いと判定し、ステップＳ４３において、ゲートパルスの禁止を解除し（ゲートパルスを許可し）、その旨を無効電力指令算出部２７に出力する。
【0064】
一方、ステップＳ４４において無効電力指令のＡＢＳが所定の不感帯解除レベルよりも大きくなっていないと判定されたとする。この場合、不感帯領域判定部２５は、引き続き不感帯レベルであると判定し、ステップＳ４３において、ゲートパルスの禁止を解除せず（ゲートパルスは引き続き禁止し）、その旨を無効電力指令算出部２７に出力する。
【0065】
ここで、不感帯突入レベルか否か、又は不感帯解除レベルか否かの閾値は、例えばＰＣＳ１が有する電流センサ及び電圧センサの精度以上の値で設定される。無効電力指令が例えば１～２％など非常に小さな値であった場合、ＰＣＳ１は、電流又は電圧の誤差等によっては当該１～２％を制御できない。このため、このような場合は、不感帯領域判定部２５は、不感帯レベルであると判定する。この場合、ゲートパルスが禁止され、当該１～２％などの非常に小さな値の無効電力指令の制御は行われない。
【0066】
一例として、例えば、図５のステップＳ４２における不感帯突入レベルが３％であった場合において、無効電力指令のＡＢＳが３％未満であったときは、ステップＳ４３において、ゲートパルスが禁止され、無効電力指令は制御されない。その後、例えば、図５のステップＳ４４における不感帯解除レベルが５％であった場合において、無効電力指令のＡＢＳが５％以上となったときは、ステップＳ４３において、ゲートパルスの禁止が解除され、無効電力指令の制御が行われるようになる。すなわち、無効電力指令が３％未満になったときは制御が行われなくなり、その後無効電力指令が５％以上になったときに制御が行われるようになる。
【0067】
なお、不感帯突入レベルの値と不感帯解除レベルの値とを同一の値にしてしまうと、当該値付近で許可と禁止とがふらついてしまうため、不感帯突入レベルの値よりも不感帯解除レベルの値の方を大きい値としている。このため、一旦無効電力指令が３％未満に突入したら、その後無効電力指令が５％以上となるまでゲートパルスは禁止される。一方、無効電力指令が３％未満に突入していなければ、例えば不感帯解除レベル（５％）よりも小さい４％であってもゲートパルスは許可される。
【0068】
図３に戻り、ステップＳ５において、無効電力制御装置２０は、無効電力指令（第１の無効電力指令）の指令値の極性を判定する。すなわち、無効電力制御装置２０の指令値極性判定部２６は、無効電力指令取得部２４から無効電力指令を取得し、取得された無効電力指令の極性を判定する。
【0069】
【0070】
ステップＳ５１において、指令値極性判定部２６は、無効電力指令（第１の無効電力指令）が０より大きいか０より小さいかを判定する。
【0071】
ステップＳ５２において、指令値極性判定部２６は、符号判定を行う。すなわち、指令値極性判定部２６は、無効電力指令が０より大きい場合は、符号１と判定し、判定結果（極性）である１を無効電力指令算出部２７に出力する。一方、指令値極性判定部２６は、無効電力指令が０より小さい場合は、符号０と判定し、判定結果（極性）である０を無効電力指令算出部２７に出力する。なお、無効電力指令が０のときは、ステップＳ４において不感帯領域であると判定されるため（ステップＳ４のＮＯ側）、そもそもステップＳ５（Ｓ５１～Ｓ５２）の処理は行われない。
【0072】
すなわち、指令値極性判定部２６は、無効電力指令が、「不感帯＜０＜不感帯でない」を満たす（プラスである）ときは符号１と判定し、判定結果（極性）である１を無効電力指令算出部２７に出力する。一方、指令値極性判定部２６は、無効電力指令が、「不感帯でない＜０＜不感帯」を満たす（マイナスである）ときは符号０と判定し、判定結果（極性）である０を無効電力指令算出部２７に出力する。なお、詳細は後述するが、符号１の場合、極性は誘導性（Ｌ性）であり、領域（１）で無効電力指令が制限され、符号０の場合、極性は容量性（Ｃ性）であり、領域（２）で無効電力指令が制限される。
【0073】
図３に戻り、ステップＳ６Ａにおいて、無効電力制御装置２０は、リミッタ制限により、制限、補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）を算出する。すなわち、無効電力制御装置２０の無効電力指令算出部２７は、変調率算出部２３から変調率を取得し、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルか否かの判定結果を取得し、指令値極性判定部２６から無効電力指令の極性の判定結果を取得する。
【0074】
そして、無効電力指令算出部２７は、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、変調率算出部２３により算出された変調率に基づいて、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令値）を算出する。そして、無効電力指令算出部２７は、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令値）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0075】
一方、無効電力指令算出部２７は、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときは、無効電力指令を制限又は補償せず、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力する。
【0076】
図７は、図３に示したステップＳ６Ａにおいて無効電力指令算出部２７によって行われる処理の一例を示す図である。図７において、縦軸は無効電力指令であり、横軸は変調率である。上半分の領域（１）は、誘導性（Ｌ性）を示し、下半分の領域（２）は、容量性（Ｃ性）を示す。領域（１）ではリミッタ１が動作し、領域（２）ではリミッタ２が動作する。
【0077】
中央の横方向の２本の点線は不感帯レベルの閾値を示し、縦軸の無効電力指令が不感帯レベルの閾値を示す２本の点線の間の領域にあるときは、無効電力指令は不感帯レベルであることを示す。縦方向の２本の点線は、左が制限開始レベルの閾値を示し、右が制限終了レベルの閾値を示す。横軸の変調率が制限開始レベルの閾値を超えたときは、リミッタ１又は２が動作し、縦軸の無効電力指令が制限され、横軸の変調率が制限終了レベルを超えたときは、縦軸の無効電力指令の制限が終了する。なお、制限開始レベルの閾値と制限終了レベルの閾値とは、ＰＣＳ１の仕様、使用環境、使用状況、使用者等によって、又は、事前のシミュレーションや設計値等に従って、所定の値に設定される。
【0078】
図７において、例えば、無効電力指令算出部２７が取得した無効電力指令が不感帯レベルではなく、かつＬ性であった場合、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率に応じて、領域（１）においてリミッタ１を動作させて無効電力指令を制限する。例えば、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率が制限開始レベルを超えていないときは、領域（１）の無効電力指令を制限しない。また、例えば、無効電力指令算出部２７は、取得した変調率が制限開始レベルを超えてかつ制限終了レベルよりも小さいときは、図示されているように、領域（１）においてリミッタ１を線形に動作させて無効電力指令を＋１００％から０％に向けて直接制限する。すなわち、無効電力指令算出部２７は、無効電力指令の上限値がリミッタ内に収まるよう絞っていく。そして、例えば、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率が制限終了レベルを超えたときは、領域（１）の無効電力指令の制限を終了する。
【0079】
一方、図７において、例えば、無効電力指令算出部２７が取得した無効電力指令が不感帯レベルではなく、かつＣ性であった場合、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率に応じて、領域（２）においてリミッタ２を動作させて無効電力指令を制限する。例えば、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率が制限開始レベルを超えていないときは、領域（２）の無効電力指令を制限しない。また、例えば、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率が制限開始レベルを超えてかつ制限終了レベルよりも小さいときは、図示されているように、領域（２）においてリミッタ２を線形に動作させて無効電力指令を－１００％から０％に向けて直接制限する。すなわち、無効電力指令算出部２７は、無効電力指令の上限値がリミッタ内に収まるよう絞っていく。そして、例えば、無効電力指令算出部２７は、取得された変調率が制限終了レベルを超えたときは、領域（２）の無効電力指令の制限を終了する。
【0080】
上記の方法で、無効電力指令算出部２７は、制限された無効電力指令（第２の無効電力指令）を算出し、算出された無効電力指令（第２の無効電力指令値）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0081】
なお、リミッタ１又は２が動作しなかったときは、無効電力指令は制限又は補償されないため、結果的に無効電力指令（第２の無効電力指令）は算出されないことになる。この場合、無効電力指令算出部２７は、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときと同様に、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力することになる。
【0082】
例えば、リミッタ１又は２が動作しなかったとき（±１００％）、又は変調率に応じてリミッタ１又は２が動作したがリミッタ１又は２の上限値（例えば±９０％）を下回る無効電力指令が取得されたときは、取得された無効電力指令は制限されずに出力される。一方、例えば、変調率に応じてリミッタ１又は２が動作し、かつリミッタの上限値（例えば±５０％）を超える無効電力指令が取得されたときは、無効電力指令は、当該上限値の±５０％の値に制限されて出力される。なお、図７において、リミッタ１とリミッタ２との傾きは、上下対称に直線で記載されているが、非対称であっても曲線であってもよい。
【0083】
図３に戻り、ステップＳ７において、無効電力制御装置２０は、無効電力指令を出力する。すなわち、無効電力制御装置２０の無効電力指令出力部２８は、無効電力指令算出部２７から出力された第１又は第２の無効電力指令をインバータ１３に出力する。
【0084】
例えば、無効電力指令算出部２７により制限又は補償後の無効電力指令が算出されたときは、無効電力指令出力部２８は、制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）をインバータ１３に出力する。一方、無効電力指令算出部２７により制限又は補償後の無効電力指令が算出されなかったときは、無効電力指令出力部２８は、無効電力指令取得部２４によって取得された無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのままインバータ１３に出力する。
【0085】
ステップＳ８において、無効電力制御装置２０は、ＰＣＳ１が停止したか否かを判定する。無効電力制御装置２０は、ＰＣＳ１が停止したと判定したときは（ＹＥＳ側）、図３のフローチャートの処理を終了する。一方、無効電力制御装置２０は、ＰＣＳ１が停止していないと判定したときは（ＮＯ側）、ステップＳ１に処理を戻し、ステップＳ１～ステップＳ８の処理を繰り返す。
【0086】
＜第１実施形態の作用効果＞
以上、図１～図７に示す第１実施形態によれば、変調率算出部２３は、系統電圧取得変換部２１から系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを取得し、直流電圧取得部２２から直流電圧の値とを取得し、これらの値に基づいて変調率を算出する（Ｓ２）。これにより、無効電力制御装置２０は、ＰＣＳ１の系統電圧と直流電圧とに応じた変調率に応じて無効電力指令を制御することができる。
以上、図１～図７に示す第１実施形態によれば、変調率算出部２３は、系統電圧取得変換部２１から系統電圧のｄ軸の値とｑ軸の値とを取得し、直流電圧取得部２２から直流電圧の値とを取得し、これらの値に基づいて変調率を算出する（Ｓ２）。これにより、無効電力制御装置２０は、ＰＣＳ１の系統電圧と直流電圧とに応じた変調率に応じて無効電力指令を制御することができる。
【0087】
また、図１～図７に示す第１実施形態によれば、不感帯領域判定部２５は、無効電力指令取得部２４から無効電力指令を取得し、取得された無効電力指令が不感帯領域（不感帯レベル）か否かを判定する（Ｓ３）。そして、不感帯突入レベルか否か、又は不感帯解除レベルか否かの閾値は、例えばＰＣＳ１が有する電流センサ及び電圧センサの精度以上の値で設定される。これにより、無効電力制御装置２０は、制御可能な範囲についてのみ無効電力指令を制御することができる。
【0088】
また、図１～図７に示す第１実施形態によれば、不感帯領域判定部２５は、閾値として、不感帯突入レベルの値よりも不感帯解除レベルの値の方を大きい値としている（Ｓ３）。これにより、無効電力制御装置２０は、これらの値の付近におけるゲートパルスの禁止と許可とのふらつきを抑制することができる。
【0089】
また、図１～図７に示す第１実施形態によれば、無効電力指令算出部２７は、無効電力指令（第１の無効電力指令値）が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、取得された変調率に基づいて、当該無効電力指令を制御する（Ｓ６Ａ）。そして、変調率が制限開始レベルから制限終了レベルまでの間にあるときは、無効電力指令（第１の無効電力指令）を制限して、制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）を算出する。そして、無効電力指令出力部２８は、制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）が算出されたときは、第２の無効電力指令をインバータ１３に出力し、算出されなかったときは第１の無効電力指令をインバータ１３に出力する（Ｓ７）。これにより、図１～図７に示す第１実施形態によれば、変調率に応じて無効電力指令を制御することができる。このため、図１～図７に示す第１実施形態によれば、系統電圧の上昇を防止し、ＰＷＭの過変調を防止して、系統側へ流出する高調波の増大を抑制し、系統側に接続されている機器等への悪影響を抑制することができる。
【0090】
＜第２実施形態＞
図８は、第２実施形態に係る無効電力制御装置２０Ｂの構成例を示す図である。なお、第２実施形態において、図１～図７に示す第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。
図８は、第２実施形態に係る無効電力制御装置２０Ｂの構成例を示す図である。なお、第２実施形態において、図１～図７に示す第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0091】
図２に示す無効電力制御装置２０では、指令値極性判定部２６が設けられていたが、図８に示す無効電力制御装置２０Ｂには指令値極性判定部２６は設けられていない。また、図２に示す無効電力制御装置２０では、無効電力指令算出部２７と記憶部３０とが設けられていたが、図８に示す無効電力制御装置２０Ｂでは、これらは無効電力指令算出部２７Ｂと記憶部３０Ｂとに置き換わっている。
【0092】
無効電力指令算出部２７Ｂは、変調率算出部２３により算出された変調率と、不感帯領域判定部２５により判定された無効電力指令が不感帯レベルか否かの判定結果とを取得する。なお、無効電力制御装置２０Ｂには指令値極性判定部２６は設けられていないため、無効電力指令算出部２７Ｂは、無効電力指令の極性の判定結果は取得しない。
【0093】
無効電力指令算出部２７Ｂは、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、変調率算出部２３により算出された変調率に基づいて、無効電力指令を制限又は補償し、制限又は補償された無効電力指令を算出する。そして、無効電力指令算出部２７Ｂは、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0094】
一方、無効電力指令算出部２７Ｂは、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときは、無効電力指令を制限又は補償せず、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力する。なお、無効電力指令算出部２７Ｂの具体的な動作は、後述する。
【0095】
記憶部３０Ｂは、図２に示す記憶部３０と同様の構成及び機能を有する。さらに、記憶部３０Ｂは、変調率に対する補償ゲインをテーブル（ＴＡＢＬＥ）３１Ｂとして記憶する。一例として、記憶部３０Ｂは、例えば、変調率０．５に対応するゲイン、変調率０．６に対応するゲイン、その他各変調率に対応するゲイン等をテーブル３１Ｂとして記憶する。なお、テーブル３１Ｂの値（係数）は、ＰＣＳ１の仕様、使用環境、使用状況、使用者等に応じて、又は、事前のシミュレーションや設計値等に従って、所定の値に設定される。なお、記憶部３０Ｂは、無効電力指令算出部２７Ｂと接続されており、テーブル３１Ｂとして記憶された変調率に対する補償ゲインの各値は、無効電力指令算出部２７Ｂによって取得されて使用される。
【0096】
図９は、図８に示した無効電力制御装置２０Ｂの動作の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートでは、ステップＳ５の処理が行われていたが、図９に示すフローチャートでは、ステップＳ５の処理は行われない。また、図３に示すフローチャートでは、ステップＳ６Ａの処理が行われていたが、図９に示すフローチャートでは、これはステップＳ６Ｂに置き換わっている。
【0097】
以下、図９に示すフローチャートでは、図３に示すフローチャートと異なる点を中心に説明し、図３に示すフローチャートと同様の点については説明を省略又は簡略化する。図９に示すフローチャートは、図３に示すフローチャートと同様に、例えば、ＰＣＳ１の運転が開始されたときに開始される。
【0098】
ステップＳ６Ｂにおいて、無効電力制御装置２０Ｂは、ゲイン補償により、制限、補償後の無効電力指令値（第２の無効電力指令値）を算出する。すなわち、無効電力制御装置２０Ｂの無効電力指令算出部２７Ｂは、変調率算出部２３から変調率を取得し、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルか否かの判定結果を取得する。
【0099】
そして、無効電力指令算出部２７Ｂは、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、変調率算出部２３により算出された変調率に基づいて、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令）を算出する。そして、無効電力指令算出部２７Ｂは、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令値）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0100】
一方、無効電力指令算出部２７Ｂは、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときは、無効電力指令を制限又は補償せず、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力する。
【0101】
図１０は、図９に示したステップＳ６Ｂにおいて無効電力指令算出部２７Ｂによって行われる処理の一例を示す図である。図１０では、無効電力指令算出部２７Ｂが、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときの処理が示されている。
【0102】
ステップＳ６１Ｂにおいて、無効電力指令算出部２７Ｂは、記憶部３０Ｂに記憶されたテーブル（ＴＡＢＬＥ）３１Ｂを参照して、取得された変調率に応じた変調率補償ゲインを抽出する。
【0103】
【0104】
例えば、記憶部３０Ｂには、変調率が制限開始レベル［変調率：小］のときの変調率補償ゲインの値が１．０である旨が、テーブル３１Ｂとして対応付けられて記憶されている。同様に、例えば、記憶部３０Ｂには、変調率が（制限最大レベル＋開始レベル）／２［変調率：中］のときの変調率補償ゲインの値が０．５５である旨が、テーブル３１Ｂとして対応付けられて記憶されている。同様に、例えば、記憶部３０Ｂには、変調率が制限最大レベル［変調率：大］のときの変調率補償ゲインの値が０．１である旨が、テーブル３１Ｂとして対応付けられて記憶されている。
【0105】
これにより、無効電力指令算出部２７Ｂは、例えば、図１１に示されたテーブル３１Ｂを参照して、入力値である変調率に応じた変調率補償ゲインを選択して抽出する。なお、テーブル３１Ｂにおいて、変調率及び変調率補償ゲインの最大値及び最小値は、設計値等による。また、テーブル３１Ｂにおいて、変調率及び変調率補償ゲインの刻み幅は、テーブル３１Ｂのサイズによる。このため、無効電力指令算出部２７Ｂによって抽出される変調率補償ゲインの最大精度は、記憶部３０Ｂのメモリ容量に依存する。
【0106】
図１０に戻り、ステップＳ６２Ｂにおいて、無効電力指令算出部２７Ｂは、抽出された変調率補償ゲインを無効電力指令（第１の無効電力指令）に乗算し、第１の無効電力指令を制限又は補償して制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）を算出する。すなわち、本実施形態では、無効電力指令に何らかの係数が乗算されることで、無効電力指令が制限又は補償される。これにより、無効電力指令が変調率補償ゲインで調整され、変調率が制御される。そして、無効電力指令算出部２７Ｂは、制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0107】
【0108】
また、図８～図１１に示す第２実施形態によれば、記憶部３０Ｂに記憶されるテーブル３１Ｂを変更することで、仕様や環境等の変動に柔軟に対応することができる。また、記憶部３０Ｂに記憶されるテーブル３１Ｂを細かく設定することで、無効電力指令を細かく制限又は補償することができる。
【0109】
＜第３実施形態＞
図１２は、第３実施形態に係る無効電力制御装置２０Ｃの構成例を示す図である。なお、第３実施形態において、図１～図７に示す第１実施形態及び図８～図１１に示す第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。
図１２は、第３実施形態に係る無効電力制御装置２０Ｃの構成例を示す図である。なお、第３実施形態において、図１～図７に示す第１実施形態及び図８～図１１に示す第２実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。
【0110】
図２に示す無効電力制御装置２０では、指令値極性判定部２６が設けられていたが、図１２に示す無効電力制御装置２０Ｃでは、図８に示す無効電力制御装置２０Ｂと同様に、指令値極性判定部２６は設けられていない。また、図２に示す無効電力制御装置２０では、無効電力指令算出部２７と記憶部３０とが設けられ、図８に示す無効電力制御装置２０Ｂでは、これらは無効電力指令算出部２７Ｂと記憶部３０Ｂとに置き換わっていた。一方、図１２に示す無効電力制御装置２０Ｃでは、これらは無効電力指令算出部２７Ｃと記憶部３０Ｃとに置き換わっている。
【0111】
無効電力指令算出部２７Ｃは、変調率算出部２３により算出された変調率と、不感帯領域判定部２５により判定された無効電力指令が不感帯レベルか否かの判定結果とを取得する。なお、無効電力制御装置２０Ｃには指令値極性判定部２６は設けられていないため、無効電力指令算出部２７Ｃは、無効電力指令の極性の判定結果は取得しない。
【0112】
無効電力指令算出部２７Ｃは、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、変調率算出部２３により算出された変調率に基づいて、無効電力指令を制限又は補償し、制限又は補償された無効電力指令を算出する。そして、無効電力指令算出部２７Ｃは、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0113】
一方、無効電力指令算出部２７Ｃは、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときは、無効電力指令を制限又は補償せず、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力する。なお、無効電力指令算出部２７Ｃの具体的な動作は、後述する。
【0114】
記憶部３０Ｃは、図２に示す記憶部３０と同様の構成及び機能を有する。さらに、記憶部３０Ｃは、変調率に応じた変調率基準を記憶する。なお、変調率基準は、ＰＣＳ１の仕様、使用環境、使用状況、使用者等に応じて、又は、事前のシミュレーションや設計値等に従って、所定の値に設定される。なお、記憶部３０Ｃは、無効電力指令算出部２７Ｃと接続されており、変調率基準の値は、無効電力指令算出部２７Ｃによって取得されて使用される。
【0115】
図１３は、図１２に示した無効電力制御装置２０Ｃの動作の一例を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートでは、ステップＳ５の処理が行われていたが、図１３に示すフローチャートでは、図９に示すフローチャートと同様に、ステップＳ５の処理は行われない。また、図３に示すフローチャートでは、ステップＳ６Ａの処理が行われ、図９に示すフローチャートでは、これはステップＳ６Ｂに置き換わっていたが、図１３に示すフローチャートでは、これはステップＳ６Ｃに置き換わっている。
【0116】
以下、図１３に示すフローチャートでは、図３及び図９に示すフローチャートと異なる点を中心に説明し、図３及び図９に示すフローチャートと同様の点については説明を省略又は簡略化する。図１３に示すフローチャートは、図３及び図９に示すフローチャートと同様に、例えば、ＰＣＳ１の運転が開始されたときに開始される。
【0117】
ステップＳ６Ｃにおいて、無効電力制御装置２０Ｃは、制御補償により、制限、補償後の無効電力指令値（第２の無効電力指令値）を算出する。すなわち、無効電力制御装置２０Ｃの無効電力指令算出部２７Ｃは、変調率算出部２３から変調率を取得し、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルか否かの判定結果を取得する。
【0118】
そして、無効電力指令算出部２７Ｃは、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときは、変調率算出部２３により算出された変調率に基づいて、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令値）を算出する。そして、無効電力指令算出部２７Ｃは、制限又は補償された無効電力指令（第２の無効電力指令値）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0119】
一方、無効電力指令算出部２７Ｃは、不感帯領域判定部２５から無効電力指令が不感帯レベルであるとの判定結果を取得したときは、無効電力指令を制限又は補償せず、無効電力指令（第１の無効電力指令）をそのまま無効電力指令出力部２８に出力する。
【0120】
図１４は、図１３に示したステップＳ６Ｃにおいて無効電力指令算出部２７Ｃによって行われる処理の一例を示す図である。図１３では、無効電力指令算出部２７Ｃが、不感帯領域判定部２５により無効電力指令が不感帯レベルに無いとの判定結果を取得したときの処理が示されている。
【0121】
ステップＳ６１Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、記憶部３０Ｃに記憶された変調率基準と、変調率算出部２３によって算出された現在の変調率とを取得し、変調率基準と現在の変調率との差分を算出する。
【0122】
ステップＳ６２Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、ステップＳ６１Ｃで求められた差分にＰＩ（Proportional-Integral：比例・積分）制御をかけて、当該差分又は偏差をゼロにするような制御量を求める。
【0123】
図１５は、図１４に示したステップＳ６２Ｃにおいて無効電力指令算出部２７Ｃによって行われるＰＩ制御の処理の一例を示す図である。図１５において、図１４に示したステップ６２Ｃは、ステップＳ６２１Ｃ～ステップＳ６２６Ｃで示される。
【0124】
ステップＳ６２１Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、例えば、ステップＳ６１Ｃで求められた変調率基準と現在の変調率との差分の偏差を求める。
【0125】
ステップＳ６２２Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、ステップＳ６２１Ｃで求められた偏差とＫｐとに基づいて比例制御（Ｐ制御）を行う。なお、Ｋｐは、比例ゲインである。
【0126】
ステップＳ６２３Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、ステップＳ６２１Ｃで求められた偏差を積分する。
【0127】
ステップＳ６２４Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、ステップＳ６２３Ｃで求められた偏差の積分とＫｐ／Ｔｉとに基づいて積分制御（Ｉ制御）を行う。なお、Ｋｐは、比例ゲインであり、Ｔｉは、積分ゲイン（時定数）である。
【0128】
ステップＳ６２５Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、Ｓ６２２Ｃの比例制御（Ｐ制御）で求められた制御量と、ステップＳ６２３Ｃ及びステップＳ６２４Ｃの積分制御（Ｉ制御）で求められた制御量とを加算した制御量を求める。
【0129】
ステップＳ６２６Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、ステップＳ６２５Ｃで求められた制御量に所定のリミッター（Ｌｉｍｉｔｅｒ）をかけて無効電力補償項のＰＩ制御出力とする。
【0130】
図１４に戻り、ステップＳ６３Ｃにおいて、無効電力指令算出部２７Ｃは、ステップＳ６２Ｃで求められた制御量を無効電力指令（第１の無効電力指令）に加算し、第１の無効電力指令を制限又は補償して制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）を算出する。すなわち、本実施形態では、ＰＩ制御によって求められた制御量が無効電力指令に少しずつ加算されていくことで、無効電力指令が制限又は補償される。そして、無効電力指令算出部２７Ｃは、制限又は補償後の無効電力指令（第２の無効電力指令）を無効電力指令出力部２８に出力する。
【0131】
なお、ステップＳ６２Ｃで求められた制御量がマイナスの値であった場合、無効電力指令算出部２７Ｃは、マイナスの値の制御量を無効電力指令（第１の無効電力指令）に加算する（結果的に、制御量が減算される）。ここで、ステップＳ６２Ｃが乗算ではなく、加算となっているのは、例えば、変調率基準と現在の変調率との差分又は偏差が無く、ゼロであった場合、ゼロが乗算されることにより無効電力指令（第２の無効電力指令）がゼロになってしまうことを避けるためである。
【0132】
以上、図１３のステップＳ６Ｃにおける制御補償では、図１４及び図１５に示すとおり、変調率基準と入力値である変調率の偏差にＰＩ制御が行われ、ＰＩ制御の出力が無効電力指令に加算されることで変調率が制御される。なお、変調率基準は、設計等による。例えば、装置定格放電運転時の変調率基準は、固定値であってもよく、外部から任意の設定値を入力可能とした可変値であってもよい。
【0133】
【0134】
【0135】
また、図１２～図１５に示す第３実施形態によれば、ＰＩ制御の制御速度に応じて、無効電力指令を制限又は補償する応答速度を変化させることができる。すなわち、ＰＩ制御の制御速度を早めることにより、無効電力指令を制限又は補償する応答速度を早めることができる。
【0136】
＜ハードウェア構成例＞
図１６は、図１～図１５に示す実施形態に係る無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃが有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。上述した各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。
図１６は、図１～図１５に示す実施形態に係る無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃが有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。上述した各機能は処理回路により実現される。一態様として、処理回路は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。
【0137】
処理回路がプロセッサ９１とメモリ９２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。
【0138】
処理回路が専用のハードウェア９３を備える場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路で実現される。
【0139】
無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃが有する各機能は、それぞれ一部又は全部がハードウェアによって構成されてもよいし、プロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。すなわち、無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃはコンピュータとプログラムとによっても実現でき、プログラムを記憶媒体に記憶することも、ネットワークを通して提供することも可能である。
【0140】
＜実施形態の補足事項＞
以上、図１～図１６に示す実施形態によれば、図１～図７に示す第１実施形態と、図８～図１１に示す第２実施形態と、図１２～図１５に示す第３実施形態とに実施形態が分かれているが、これには限られない。これらの実施形態の一部又は全部は、直列又は並列に組み合わされてもよい。実施形態が組み合わされることにより、組み合わされた実施形態は、組み合わされる前の各実施形態が奏する各作用効果を全て奏することができる。
以上、図１～図１６に示す実施形態によれば、図１～図７に示す第１実施形態と、図８～図１１に示す第２実施形態と、図１２～図１５に示す第３実施形態とに実施形態が分かれているが、これには限られない。これらの実施形態の一部又は全部は、直列又は並列に組み合わされてもよい。実施形態が組み合わされることにより、組み合わされた実施形態は、組み合わされる前の各実施形態が奏する各作用効果を全て奏することができる。
【0141】
また、図１～図１６に示す実施形態によれば、本件開示の一態様として、無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃを例に説明したが、無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃの各部の処理ステップが行われる無効電力制御方法としても実現可能である。
【0142】
また、本件開示は、無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃの各部の処理ステップをコンピュータに実行させる無効電力制御プログラムとしても実現可能である。
【0143】
また、本件開示は、当該無効電力制御プログラムを記憶させた記憶媒体（非一時的なコンピュータ可読媒体）としても実現可能である。すなわち、無効電力制御プログラムは、例えば、ＣＤ（Compact Disc）あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等のリムーバブルメディア等に記憶して頒布することができる。なお、無効電力制御プログラムは、無効電力制御装置２０、２０Ｂ、２０Ｃに含まれるネットワークインタフェース等を介してネットワークからダウンロードされ、記憶部３０、３０Ｂ、３０Ｃに格納されてもよい。
【0144】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【0145】
１…ＰＣＳ（パワーコンディショナ、電力変換器）；１１…直流電源；１２…直流スイッチ（直流開閉器）；１３…インバータ；１４…交流スイッチ（交流開閉器）；１５…交流電力系統（系統）；１６…系統電圧検出器；１７…直流電圧検出器；２０，２０Ｂ，２０Ｃ…無効電力制御装置；２１…系統電圧取得変換部；２２…直流電圧取得部；２３…変調率算出部；２４…無効電力指令取得部；２５…不感帯領域判定部；２６…指令値極性判定部；２７，２７Ｂ，２７Ｃ…無効電力指令算出部；２８…無効電力指令出力部；３０，３０Ｂ，３０Ｃ…記憶部；３１Ｂ…テーブル（ＴＡＢＬＥ）；９１…プロセッサ；９２…メモリ；９３…ハードウェア；Ｋ…係数
【要約】
無効電力制御装置は、系統電圧と直流電圧とを検出する電圧取得部と、電圧取得部により取得された系統電圧と直流電圧とを用いて変調率を算出する変調率算出部と、上位装置から第１の無効電力指令を取得する無効電力指令取得部と、無効電力指令取得部により取得された第１の無効電力指令が不感帯レベルか否かを判定する不感帯領域判定部と、不感帯領域判定部により、第１の無効電力指令が不感帯レベルではないと判定されたときに、変調率算出部により算出された変調率に基づいて、第１の無効電力指令を制限又は補償して第２の無効電力指令を算出する無効電力指令算出部と、無効電力指令算出部により第２の無効電力指令が算出されたときは、第２の無効電力指令を出力し、無効電力指令算出部により第２の無効電力指令が算出されなかったときは、第１の無効電力指令を出力する無効電力指令出力部と、を備える。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】