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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-28
(45)【発行日】2024-11-06
(54)【発明の名称】電力変換装置及びその制御方法並びに蓄電システム
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20241029BHJP
H02J 3/32 20060101ALI20241029BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20241029BHJP
H02J 7/34 20060101ALI20241029BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 R
H02J3/32
H02J3/38 180
H02J7/34 J
H02M7/48 M
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2021043373
(22)【出願日】2021-03-17
(65)【公開番号】P2022143045
(43)【公開日】2022-10-03
【審査請求日】2023-10-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小野 愛実
(72)【発明者】
【氏名】秋田 哲男
(72)【発明者】
【氏名】奥村 俊明
【審査官】冨永 達朗
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１３４５９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１９６０２０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０２Ｊ ３／３８
Ｈ０２Ｊ ３／３２
Ｈ０２Ｊ ７／３４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
商用電力系統と系統連系する電力変換装置であって、スイッチング動作を行う電力変換部と、
前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧を検出する電圧センサと、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電圧の周波数偏差の経時的な変化に基づいて、前記交流電路にフリッカが発生しているか収束しているかを検出するフリッカ検出部と、
前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換部の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する高調波注入制御部と、
を含む電力変換装置。
【請求項2】
前記高調波注入制御部は、前記交流電路の高調波電圧及び前記周波数偏差の経時変化パターンに基づいて、前記高調波成分を注入することが可能か否かを判定する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記高調波注入制御部は、前記周波数偏差の振動を検出してから、前記周波数偏差の振幅が低下して所定値以下になった状態が一定時間継続することを検出することにより、前記フリッカの収束を検出する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記高調波注入制御部は、前記周波数偏差の振動を検出し、かつ、以後、一定時間、前記周波数偏差が振動しない状態を検出することにより、前記フリッカの収束を検出する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項5】
前記高調波注入制御部は、周波数偏差の第１の振動を検出した後、前記第１の振動より振幅が小さい第２の振動を検出し、かつ、前記第２の振動の振幅を超えない状態で一定時間経過したことを検出することにより、前記フリッカの収束を検出する請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項6】
前記高調波注入制御部は、絶対値で所定の閾値を超える第１の極性での低振幅の前記周波数偏差を検出した後、周波数偏差が絶対値で前記閾値以内となり、所定時間内に、検出した周波数偏差と異なる第２の極性の、前記閾値を超える周波数偏差が検出されないこと、又は、
周波数偏差が絶対値で前記閾値以内となり、絶対値で前記閾値を超えた時点の極性と同じ極性で再度、周波数偏差が前記閾値を超えること、
となった場合に、前記フリッカの収束を検出する、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項7】
請求項１から請求項６までのいずれかの電力変換装置が、前記商用電力系統に対して互いに並列に、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置として接続されている場合、前記第１の電力変換装置における前記高調波注入制御部は、奇数ｎ次の高調波成分を前記商用電力系統に注入し、かつ、
前記第２の電力変換装置における前記高調波注入制御部は、前記奇数ｎ次の高調波成分を前記商用電力系統に注入する、電力変換装置。
【請求項8】
直流電源と、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の電力変換装置と、を備えた蓄電システム。
【請求項9】
商用電力系統と系統連系する電力変換装置の制御方法であって、前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧の周波数偏差の経時的な変化に基づいて、フリッカが発生しているか収束しているかを検出し、
前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換装置の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する、
電力変換装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力変換装置及びその制御方法並びに蓄電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
商用電力系統と系統連系する電力変換装置には、求められる保護機能が種々あり、その一つとして、単独運転検出機能がある（例えば非特許文献１参照。）。単独運転とは、商用電力系統の停電直後に、電力変換装置自身が交流電路に出力している電圧に対して連系運転している状態をいう。単独運転を検出した電力変換装置は運転を停止し、商用電力系統から自己を解列する。
【0003】
単独運転を高速に検出するには、例えば、電力変換装置のスイッチングを制御する制御信号に、高調波を注入するという方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－０１２９７１号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】ＪＥＭ規格１４９８（日本電機工業会）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、高調波注入は、注入のタイミングが良くないと、商用電力系統の交流電路にフリッカを生じさせることがある。
そこで、本開示は、電力変換装置において、不適切なタイミングでの高調波成分の注入を、抑制することを目的とする。
そこで、本開示は、電力変換装置において、不適切なタイミングでの高調波成分の注入を、抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は、特許請求の範囲によって定められるものである。
【0008】
（電力変換装置）
これは、商用電力系統と系統連系する電力変換装置であって、
スイッチング動作を行う電力変換部と、
前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧を検出する電圧センサと、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電圧の周波数偏差に基づいて、前記交流電路にフリッカが発生しているか収束しているかを検出するフリッカ検出部と、
前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換部の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する高調波注入制御部と、
を含む電力変換装置である。
これは、商用電力系統と系統連系する電力変換装置であって、
スイッチング動作を行う電力変換部と、
前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧を検出する電圧センサと、
前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電圧の周波数偏差に基づいて、前記交流電路にフリッカが発生しているか収束しているかを検出するフリッカ検出部と、
前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換部の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する高調波注入制御部と、
を含む電力変換装置である。
【0009】
（蓄電システム）
電力変換装置と直流電源とを備えたものが蓄電システムとなる。
電力変換装置と直流電源とを備えたものが蓄電システムとなる。
【0010】
（電力変換装置の制御方法）
また、これは、商用電力系統と系統連系する電力変換装置の制御方法であって、
前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧の周波数偏差に基づいて、フリッカが発生しているか収束しているかを検出し、
前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換装置の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する、
電力変換装置の制御方法である。
また、これは、商用電力系統と系統連系する電力変換装置の制御方法であって、
前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧の周波数偏差に基づいて、フリッカが発生しているか収束しているかを検出し、
前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換装置の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する、
電力変換装置の制御方法である。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、電力変換装置において、不適切なタイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【0014】
（１）開示するのは、商用電力系統と系統連系する電力変換装置であって、スイッチング動作を行う電力変換部と、前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧を検出する電圧センサと、前記電力変換部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧の周波数偏差に基づいて、前記交流電路にフリッカが発生しているか収束しているかを検出するフリッカ検出部と、前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換部の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する高調波注入制御部と、を含む電力変換装置である。
【0015】
このような電力変換装置では、交流電路にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切なタイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
【0016】
（２）前記（１）の電力変換装置において、前記高調波注入制御部は、前記交流電路の高調波電圧及び前記周波数偏差の経時変化パターンに基づいて、前記高調波成分を注入することが可能か否かを判定するようにしてもよい。
この場合、不適切タイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
この場合、不適切タイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
【0017】
（３）前記（１）の電力変換装置において、前記高調波注入制御部は、前記周波数偏差の振動を検出してから、前記周波数偏差の振幅が低下して所定値以下になった状態が一定時間継続することを検出することにより、前記フリッカの収束を検出するようにしてもよい。
この場合、外乱検知レベルの周波数偏差の振幅が低下しない場合はフリッカの収束ではないと判定し、周波数偏差の振幅が所定値以下になった状態が一定時間継続することにより、フリッカの収束と判定する。従って、高調波を注入してよい場合と、注入すべきでない場合とを、正しく判定することができる。ここで、「周波数偏差の振動を検出し」とは、例えば、周波数偏差の絶対値が閾値以上になった（又は閾値を超えた）後に、周波数偏差が０又は逆極性になる（すなわち振動している。）ことを言う。閾値とは、周波数偏差の振動とみなすか否かの境界値であり、例えば０．１６［Ｈｚ］である。
この場合、外乱検知レベルの周波数偏差の振幅が低下しない場合はフリッカの収束ではないと判定し、周波数偏差の振幅が所定値以下になった状態が一定時間継続することにより、フリッカの収束と判定する。従って、高調波を注入してよい場合と、注入すべきでない場合とを、正しく判定することができる。ここで、「周波数偏差の振動を検出し」とは、例えば、周波数偏差の絶対値が閾値以上になった（又は閾値を超えた）後に、周波数偏差が０又は逆極性になる（すなわち振動している。）ことを言う。閾値とは、周波数偏差の振動とみなすか否かの境界値であり、例えば０．１６［Ｈｚ］である。
【0018】
（４）前記（１）の電力変換装置において、前記高調波注入制御部は、前記周波数偏差の振動を検出し、かつ、以後、一定時間、前記周波数偏差の振動を検出しない場合に、前記フリッカの収束と判定するようにしてもよい。
この場合、外乱検知レベルの周波数偏差の振動が継続的に起きるとフリッカの収束ではないと判定し、最新の振動から一定時間、周波数偏差の振動が振動しない状態を検出することにより、フリッカの収束を検出する。従って、高調波を注入してよい場合と、注入すべきでない場合とを、正しく判定することができる。
この場合、外乱検知レベルの周波数偏差の振動が継続的に起きるとフリッカの収束ではないと判定し、最新の振動から一定時間、周波数偏差の振動が振動しない状態を検出することにより、フリッカの収束を検出する。従って、高調波を注入してよい場合と、注入すべきでない場合とを、正しく判定することができる。
【0019】
（５）前記（１）の電力変換装置において、前記高調波注入制御部は、周波数偏差の第１の振動を検出した後、前記第１の振動より振幅が小さい第２の振動を検出し、かつ、前記第２の振動の振幅を超えない状態で一定時間経過したことを検出することにより、前記フリッカの収束を検出するようにしてもよい。
この場合、外乱検知レベルの周波数偏差の第１の振動及びそれより振幅が小さい第２の振動のいずれかが継続的に起きるとフリッカの収束ではないと判定し、最新の第２の振動から、第２の振動の振幅を超えない状態で一定時間が経過すればフリッカの収束と判定する。従って、高調波を注入してよい場合と、注入すべきでない場合とを、正しく判定することができる。
この場合、外乱検知レベルの周波数偏差の第１の振動及びそれより振幅が小さい第２の振動のいずれかが継続的に起きるとフリッカの収束ではないと判定し、最新の第２の振動から、第２の振動の振幅を超えない状態で一定時間が経過すればフリッカの収束と判定する。従って、高調波を注入してよい場合と、注入すべきでない場合とを、正しく判定することができる。
【0020】
（６）前記（１）から（５）までのいずれかの電力変換装置において、前記高調波注入制御部は、絶対値で所定の閾値を超える第１の極性での低振幅の前記周波数偏差を検出した後、
周波数偏差が絶対値で前記閾値以内となり、所定時間内に、検出した周波数偏差と異なる第２の極性の、前記閾値を超える周波数偏差が検出されないこと、又は、
周波数偏差が絶対値で前記閾値以内となり、絶対値で前記閾値を超えた時点の極性と同じ極性で再度、周波数偏差が前記閾値を超えること、
となった場合に、前記フリッカの収束を検出するようにしてもよい。
この場合、外乱検知の第２条件である低振幅の周波数偏差の振動が収まってから高調波の注入を行うことが可能となる。
周波数偏差が絶対値で前記閾値以内となり、所定時間内に、検出した周波数偏差と異なる第２の極性の、前記閾値を超える周波数偏差が検出されないこと、又は、
周波数偏差が絶対値で前記閾値以内となり、絶対値で前記閾値を超えた時点の極性と同じ極性で再度、周波数偏差が前記閾値を超えること、
となった場合に、前記フリッカの収束を検出するようにしてもよい。
この場合、外乱検知の第２条件である低振幅の周波数偏差の振動が収まってから高調波の注入を行うことが可能となる。
【0021】
（７）前記（１）から（６）までのいずれかの電力変換装置が、前記商用電力系統に対して互いに並列に、第１の電力変換装置及び第２の電力変換装置として接続されている場合、前記第１の電力変換装置における前記高調波注入制御部は、奇数ｎ次の高調波成分を前記商用電力系統に注入し、かつ、前記第２の電力変換装置における前記高調波注入制御部は、前記ｎ次の高調波成分を前記商用電力系統に注入するようにしてもよい。
この場合、奇数次の高調波は互いに打ち消し合うことがないため、高調波成分注入による単独運転検出の機能が損なわれることを抑制できる。
この場合、奇数次の高調波は互いに打ち消し合うことがないため、高調波成分注入による単独運転検出の機能が損なわれることを抑制できる。
【0022】
（８）蓄電システムとしては、直流電源と、前記（１）から（７）までのいずれかの電力変換装置とを備えたものである。
このような蓄電システムでは、交流電路にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切なタイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
このような蓄電システムでは、交流電路にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切なタイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
【0023】
（９）方法の観点からは、これは、商用電力系統と系統連系する電力変換装置の制御方法であって、前記商用電力系統と接続される交流電路の電圧の周波数偏差に基づいて、フリッカが発生しているか収束しているかを検出し、前記フリッカが収束しているときは、前記電力変換装置の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、前記フリッカの発生を検出している間は、前記制御指令値への高調波成分の注入を停止する、電力変換装置の制御方法である。
このような電力変換装置の制御方法によれば、交流電路にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切なタイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
このような電力変換装置の制御方法によれば、交流電路にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切なタイミングで高調波成分を注入することを、抑制することができる。
【0024】
［実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置について、図面を参照して説明する。
【0025】
《電力変換装置の構成例》
図１は、電力変換装置１００の一例と、その入出力回路とを示す回路図である。電力変換装置１００は、制御部２０と、電力変換部３０とを備えている。電力変換部３０は主な回路要素として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２を備えている。電力変換装置１００の直流側（図の左側）には、直流電源３（例えば、蓄電池、太陽光発電パネル等）が接続されている。また、電力変換装置１００の交流側（図の右側）には、交流電路４が接続されている。
電力変換装置１００は、直流電源３と共に、蓄電システムを構成している。
図１は、電力変換装置１００の一例と、その入出力回路とを示す回路図である。電力変換装置１００は、制御部２０と、電力変換部３０とを備えている。電力変換部３０は主な回路要素として、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２を備えている。電力変換装置１００の直流側（図の左側）には、直流電源３（例えば、蓄電池、太陽光発電パネル等）が接続されている。また、電力変換装置１００の交流側（図の右側）には、交流電路４が接続されている。
電力変換装置１００は、直流電源３と共に、蓄電システムを構成している。
【0026】
なお、交流電路４の２線は通常、単相３線の電圧線（Ｕ線，Ｗ線）である。実際には、電力変換装置１００内で中間電位（０Ｖ）の中性線（Ｏ線）を作り出し、単相３線の商用電力系統７と３線接続することが多いが、ここでは簡略化して図示している。
交流電路４には、需要家の負荷５が接続される。また、交流電路４には連系リレー６が設けられている。連系リレー６は、商用電力系統７と接続されている。
交流電路４には、需要家の負荷５が接続される。また、交流電路４には連系リレー６が設けられている。連系リレー６は、商用電力系統７と接続されている。
【0027】
なお、ここでは、直流電源３からＤＣ／ＤＣコンバータ１までの直流系統は１系統である最も簡素な例を示しているが、これに限らず、複数系統が存在し、ＤＣバス８にて互いに並列に接続される回路構成であってもよい。
【0028】
直流電源３とＤＣ／ＤＣコンバータ１との間には、直流側コンデンサ９が設けられている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、直流リアクトル１０と、ローサイドのスイッチング素子Ｑ１と、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ２とを図示のように接続して構成されている。各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２にはそれぞれ、逆並列にダイオードｄ１，ｄ２が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、昇圧チョッパとして動作するか又は逆方向に降圧チョッパとして動作することもできる。
【0029】
なお、図示のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。他のスイッチング素子Ｑ３～Ｑ６についても同様である。但し、ＩＧＢＴに代えてＭＯＳ－ＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を使用することもできる。
【0030】
ＤＣバス８の２線間には、中間コンデンサ１１が設けられている。ＤＣバス８にはインバータ２が接続されている。インバータ２は、ブリッジ回路を構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６を備えている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６にはそれぞれ、逆並列にダイオードｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６が接続されている。インバータ２の交流側には、交流リアクトル１２及び交流側コンデンサ１３が設けられている。
【0031】
計測及び制御に関する回路要素については、まず、電圧センサ１４は、直流側コンデンサ９の両端電圧を検出し、検出出力を制御部２０に送る。電流センサ１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１に流れる電流を検出し、検出出力を制御部２０に送る。電圧センサ１６は、ＤＣバス８の２線間の電圧を検出し、検出出力を制御部２０に送る。電流センサ１７は、交流リアクトル１２に流れる電流を検出し、検出出力を制御部２０に送る。電圧センサ１８は、交流電路４の２線間の電圧を検出し、検出出力を制御部２０に送る。
【0032】
制御部２０は、各センサからの検出出力に基づいて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御する。また、制御部２０は、連系リレー６の開閉を制御する。電力変換装置１００の通常運転時は、連系リレー６は閉路している。商用電力系統７が停電し、電力変換装置１００が単独運転の状態となったことを検出したときは、制御部２０は、連系リレー６を開路する。
制御部２０は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部２０の記憶装置（図示せず。）に格納される。
制御部２０は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部２０の記憶装置（図示せず。）に格納される。
【0033】
なお、上記電力変換装置１００は、双方向性があり、直流から交流への電力変換の他、直流電源３が蓄電池である場合には、交流から直流への電力変換を行って蓄電池を充電することもできる。
【0034】
《通常の制御の一例》
通常運転時は、前述のように、制御部２０は、各センサからの検出出力に基づいて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御することにより電力変換装置１００の系統連系運転を行うことができる。
通常運転時は、前述のように、制御部２０は、各センサからの検出出力に基づいて、スイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を制御することにより電力変換装置１００の系統連系運転を行うことができる。
【0035】
電力変換装置１００が、商用電力系統７と、その交流電圧の絶対値のピーク値より低い電圧の直流電源３との間に設けられている場合、好ましい既知の制御の一例としては、交流半サイクル内で、交流の位相に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２の一方にスイッチング動作を行わせ、他方は休止させる期間を生じさせる。そして、制御部２０は、交流電力の電圧、交流リアクトル１２を流れる電流及び交流リアクトル１２のインピーダンスによる電圧変化、中間コンデンサ１１及び交流側コンデンサ１３をそれぞれ流れる無効電流、並びに、直流電力の電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の電流指令値を、交流電力の電流と同期するように設定する。また、交流電力の電圧として、商用電力系統７の交流電圧検出値に基づいて抽出した基本波に、検出や制御系の遅れを考慮して位相を補足した電圧を用いることができる。
【0036】
このような電力変換装置１００では、制御部２０により、交流半サイクル内で、交流の位相に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２の一方にスイッチング動作を行わせ、他方は休止させる期間を生じさせる、という「最小スイッチング変換方式」を実行することができる。この方式を高い変換効率で実現すべく、交流電力の電圧、交流リアクトル１２を流れる電流及び交流リアクトル１２のインピーダンスによる電圧変化、中間コンデンサ１１及び交流側コンデンサ１３をそれぞれ流れる無効電流、並びに、直流電力の電圧に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の電流指令値を、交流電力の電流と同期するように設定する。
【0037】
そして、交流電力の電圧として、商用電力系統７の交流電圧検出値（電圧センサ１８が検出する交流電圧）に基づいて抽出した基本波に、検出や制御系の遅れを考慮して位相を補足した電圧を用いることで、電圧位相に対する制御の遅延を抑制し、また、商用電力系統７の系統電圧の擾乱の影響を排除して、安定した、歪の少ない交流電流を得ることができる。
【0038】
具体的には、負荷５への出力電流指令値をＩａ＊、交流側コンデンサ１３の静電容量をＣａ、交流電路４の交流電圧をＶａ、直流電源３側の電圧をＶＤＣ、ラプラス演算子をｓとする。この場合、制御部２０は、電流センサ１７に流れるべき交流出力電流指令値Ｉｉｎｖ＊を、
Ｉｉｎｖ＊＝Ｉａ＊＋ｓ ＣａＶａ ・・・（１）
に設定する。
Ｉｉｎｖ＊＝Ｉａ＊＋ｓ ＣａＶａ ・・・（１）
に設定する。
【0039】
さらに、交流リアクトル１２のインピーダンスをＺａとするとき、制御部２０は、インバータ２の出力端（インバータ２と交流リアクトル１２との相互接続箇所）での交流出力電圧指令値Ｖｉｎｖ＊を、
Ｖｉｎｖ＊＝Ｖａ＋ＺａＩｉｎｖ＊ ・・・（２）
に設定する。
Ｖｉｎｖ＊＝Ｖａ＋ＺａＩｉｎｖ＊ ・・・（２）
に設定する。
【0040】
また、制御部２０は、電圧ＶＤＣ、及び、交流出力電圧指令値Ｖｉｎｖ＊の絶対値のいずれか大きい方を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の出力電圧指令値Ｖｏ＊に設定し、中間コンデンサ１１の静電容量をＣとするとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の電流指令値Ｉｉｎ＊は、
Ｉｉｎ＊＝｛（Ｉｉｎｖ＊ × Ｖｉｎｖ＊）＋（ｓ Ｃ Ｖｏ＊）×Ｖｏ＊｝／ＶＤＣ
・・・（３）
に設定する。そして、交流電圧Ｖａは、実効値をＶａ＿ｒｍｓ、スイッチング動作の指令をするタイミングの位相をωｔとして、
Ｖａ＝√２ Ｖａ＿ｒｍｓ×ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（４）
とすることができる。
Ｉｉｎ＊＝｛（Ｉｉｎｖ＊ × Ｖｉｎｖ＊）＋（ｓ Ｃ Ｖｏ＊）×Ｖｏ＊｝／ＶＤＣ
・・・（３）
に設定する。そして、交流電圧Ｖａは、実効値をＶａ＿ｒｍｓ、スイッチング動作の指令をするタイミングの位相をωｔとして、
Ｖａ＝√２ Ｖａ＿ｒｍｓ×ｓｉｎ（ωｔ） ・・・（４）
とすることができる。
【0041】
上記のような制御によれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１の電流指令値Ｉｉｎ＊は、交流電力の電圧、交流リアクトル１２を流れる電流と交流リアクトル１２のインピーダンスによる電圧変化、中間コンデンサ１１や交流側コンデンサ１３を流れる無効電流、及び直流電力の電圧を全て反映している。従って、直流電源３の電圧や、交流出力電流が変化したときでも、常に交流出力電流に同期した電力を出力することができる。
【0042】
このような最小スイッチング変換方式の制御によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２は、必要最低限の回数の高周波スイッチングで、直流／交流の変換を行うことができる。その結果、半導体スイッチング素子のスイッチング損失、交流及び直流リアクトルの鉄損が大幅に低減され、高い変換効率を得ることができる。さらに、系統電圧Ｖａをこのように設定することで、低歪みの交流電流を得ることができる。
なお、制御方式は、上記の最小スイッチング変換方式に限定される訳ではない。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、常時スイッチングを行い、交流波形のピーク電圧を超えるＤＣバス電圧を生成し、インバータ２は、常時スイッチングを行い、目標とする交流波形を生成する、という伝統的なスイッチング方式でもよい。
なお、制御方式は、上記の最小スイッチング変換方式に限定される訳ではない。ＤＣ／ＤＣコンバータ１は、常時スイッチングを行い、交流波形のピーク電圧を超えるＤＣバス電圧を生成し、インバータ２は、常時スイッチングを行い、目標とする交流波形を生成する、という伝統的なスイッチング方式でもよい。
【0043】
《制御部の内部機能》
次に、制御部２０の内部機能について説明する。
図２は、制御部２０の内部機能としてソフトウェア及び一部ハードウェアによって構成される単独運転検出の機能ブロック図である。図において、電圧センサ１８（図１）によって検出された交流電路４（図１）の交流電圧（系統電圧）の検出信号は、Ａ／Ｄ変換され（ｆ１）、交流電圧として検出される（ｆ２）。この交流電圧に基づいて、周波数（ｆ３）、基本波電圧（ｆ４）、高調波電圧（ｆ５）がそれぞれ検出される。
次に、制御部２０の内部機能について説明する。
図２は、制御部２０の内部機能としてソフトウェア及び一部ハードウェアによって構成される単独運転検出の機能ブロック図である。図において、電圧センサ１８（図１）によって検出された交流電路４（図１）の交流電圧（系統電圧）の検出信号は、Ａ／Ｄ変換され（ｆ１）、交流電圧として検出される（ｆ２）。この交流電圧に基づいて、周波数（ｆ３）、基本波電圧（ｆ４）、高調波電圧（ｆ５）がそれぞれ検出される。
【0044】
周波数は、移動平均の処理（ｆ６，ｆ７）を経て、周波数偏差となる（ｆ８）。周波数偏差とは、最新の４０ｍｓの間の移動平均周波数を、２００ｍｓ前の３２０ｍｓの間の移動平均周波数から差し引いた値である。周波数偏差が０．０１Ｈｚを超えている場合は周波数フィードバック機能が働き（ｆ１１）、注入する無効電力の指令値が決まる（ｆ１３）。一方、周波数偏差が０．０１Ｈｚを超えていない場合には、処理は、ステップ注入機能の方へ行く（ｆ８からｆ９へ）。そして、基本波電圧及び高調波電圧に基づいて、ステップ注入機能（ｆ９，ｆ１２）が働き、注入する無効電力の指令値が決まる（ｆ１３）。
なお、上記の０．０１Ｈｚは、交流出力の周波数偏差に応じて、無効電力を交流出力に注入する周波数偏差の閾値である。ＪＥＭ規格１４９８では、単独運転検出のために「交流出力の周波数偏差に応じて無効電力を交流出力に注入する機能」があり、周波数偏差０．０１［Ｈｚ］未満は０［Ｖａｒ］，周波数偏差０．０１［Ｈｚ］以上で周波数偏差に比例した無効電力を注入する。
なお、上記の０．０１Ｈｚは、交流出力の周波数偏差に応じて、無効電力を交流出力に注入する周波数偏差の閾値である。ＪＥＭ規格１４９８では、単独運転検出のために「交流出力の周波数偏差に応じて無効電力を交流出力に注入する機能」があり、周波数偏差０．０１［Ｈｚ］未満は０［Ｖａｒ］，周波数偏差０．０１［Ｈｚ］以上で周波数偏差に比例した無効電力を注入する。
【0045】
また、別途、有効電力の指令値が決定される（ｆ１４，ｆ１５）。有効電力の指令値及び無効電力の指令値に基づいて、電流制御（ｆ１６）が行われる。電流制御（ｆ１６）に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２のそれぞれについて、パルス幅変調制御（ｆ１７，ｆ１８）が行われる。
制御部２０内の以上の機能は、既知の機能であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２のスイッチングを制御するとともに、商用電力系統７（図１）の停電時には、電力変換装置１００の単独運転を防止すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２をゲートブロックし、連系リレー６を開路させる。
制御部２０内の以上の機能は、既知の機能であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２のスイッチングを制御するとともに、商用電力系統７（図１）の停電時には、電力変換装置１００の単独運転を防止すべく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２をゲートブロックし、連系リレー６を開路させる。
【0046】
《フリッカと高調波注入》
図２において、高調波電圧検出（ｆ５）により検出された高調波電圧は、フリッカ検出部ｆ１９及び高調波注入制御部ｆ２０に与えられている。フリッカ検出部ｆ１９には、周波数偏差（ｆ８）が与えられている。フリッカ検出部ｆ１９は、高調波注入制御部ｆ２０に対して高調波注入の可否の指令を与える。高調波注入が可能なとき、高調波注入制御部ｆ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２をそれぞれ制御する制御指令値に、高調波を注入することができる。高調波の注入により、単独運転の状態を迅速に検出することができる。
図２において、高調波電圧検出（ｆ５）により検出された高調波電圧は、フリッカ検出部ｆ１９及び高調波注入制御部ｆ２０に与えられている。フリッカ検出部ｆ１９には、周波数偏差（ｆ８）が与えられている。フリッカ検出部ｆ１９は、高調波注入制御部ｆ２０に対して高調波注入の可否の指令を与える。高調波注入が可能なとき、高調波注入制御部ｆ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１及びインバータ２をそれぞれ制御する制御指令値に、高調波を注入することができる。高調波の注入により、単独運転の状態を迅速に検出することができる。
【0047】
図３は、高調波注入制御部ｆ２０の動作を示すフローチャートである。この処理は、一定時間（例えば数ｍ秒）ごとに繰り返される。ステップＳ１において、高調波注入制御部ｆ２０は、高調波注入の条件が成立するか否かを判定する。「ＮＯ」であれば、処理は終了となる。「ＹＥＳ」であれば、高調波注入制御部ｆ２０は、フリッカが発生しているか収束しているかを判定する（ステップＳ２）。「ＹＥＳ」の場合は、処理終了となる。フリッカが発生していない（収束している。）場合は、高調波注入制御部ｆ２０は、高調波の注入を行う（ステップＳ３）。
【0048】
フリッカが収束したといえるには、「外乱検知１」としての、周波数偏差急変を検出しないこと、及び、「外乱検知２」としての、低振幅の周波数偏差の振動が継続していないこと、が必要である。以下、この外乱検知が発生し、その後収束した場合のフラグの上げ下げについて説明する。
【0049】
《外乱検知１のフラグの下げ方》
まず、「フラグを上げる」とは、ＪＥＭ規格１４９８（２０１７年１２月１５日改定（第３回、以下同様。））による、外乱検知１を検知したことである。「フラグを下げる」とは、フリッカの収束を検出したことを意味する。
図４は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、目標とする上げ下げを表す図である。周波数偏差の数値の単位はＨｚである。
まず、図４の（ａ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続している。なお、０．１６［Ｈｚ］という数値は、ＪＥＭ規格１４９８に基づく値である。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．１６を超える振動が継続するので、フラグは上がったまま維持される。周波数偏差のゼロクロスにおける図中の黒丸は、振幅が０．１６を超えたことを検出する時点を意味する（以下、図５～図８でも同様。）。
まず、「フラグを上げる」とは、ＪＥＭ規格１４９８（２０１７年１２月１５日改定（第３回、以下同様。））による、外乱検知１を検知したことである。「フラグを下げる」とは、フリッカの収束を検出したことを意味する。
図４は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、目標とする上げ下げを表す図である。周波数偏差の数値の単位はＨｚである。
まず、図４の（ａ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続している。なお、０．１６［Ｈｚ］という数値は、ＪＥＭ規格１４９８に基づく値である。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．１６を超える振動が継続するので、フラグは上がったまま維持される。周波数偏差のゼロクロスにおける図中の黒丸は、振幅が０．１６を超えたことを検出する時点を意味する（以下、図５～図８でも同様。）。
【0050】
次に、図４の（ｂ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起きるが、その後、振幅が迅速に減少している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた（－０．１６を下回った）直後のゼロクロスでもフラグが上がっているべきである。その後、数百ｍ秒の間、振幅が０近傍に収束しているので、フラグが下がる。
【0051】
次に、図４の（ｃ）では、振幅の若干の減少はあるが、周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっているべきである。それ以後も、０．１６未満ではあるが比較的大きな振幅で振動が続くので、フラグは上がったまま維持される。
【0052】
次に、図４の（ｄ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起こり、その後、周波数偏差は０近傍に収束しないものの、極性反転は起きていない。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっているべきである。その後、数百ｍ秒の間、極性反転は起きず、振動が止まっているので、フラグが下がる。
【0053】
図４に示したようなフラグの上げ下げを実現するために、具体的にどのような条件を課すかについて、以下、説明する。なお、図４の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のフラグの上げ下げのうち、（ａ）及び（ｂ）は、必ず実現すべきである。（ｃ）及び（ｄ）は、必須ではないが、実現することが、より好ましい。
【0054】
（参考例）
まず、図５は、結果的には好ましくない参考例である。外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、最初の外乱検知１でフラグを上げた後、一定時間が経過したことである。一定時間とは例えば数百ｍ秒である。図中の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の各々においては、周波数偏差の振動と、外乱検知１のフラグの状態と、周波数偏差状態（周波数偏差が、その時、示している状態）とを示している。周波数偏差状態における「未」は外乱検知でないことを示し、「＋」はプラス側に周波数偏差が出ている状態を示し、「－」はマイナス側に周波数偏差が出ている状態を示している。
まず、図５は、結果的には好ましくない参考例である。外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、最初の外乱検知１でフラグを上げた後、一定時間が経過したことである。一定時間とは例えば数百ｍ秒である。図中の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）の各々においては、周波数偏差の振動と、外乱検知１のフラグの状態と、周波数偏差状態（周波数偏差が、その時、示している状態）とを示している。周波数偏差状態における「未」は外乱検知でないことを示し、「＋」はプラス側に周波数偏差が出ている状態を示し、「－」はマイナス側に周波数偏差が出ている状態を示している。
【0055】
図５の（ａ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．１６を超える振動が継続するが、最初にフラグが上がってから数百ｍ秒が経過したことで一旦、フラグが下がる。その後再び、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．１６を超える振動が継続するが、２度目の最初にフラグが上がってから数百ｍ秒が経過したことで、また、フラグが下がる。このように、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続しているにも関わらずフラグが下がることがあるので、好ましくない。
【0056】
次に、図５の（ｂ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起きるが、その後、振幅が迅速に減少している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた（－０．１６を下回った）直後のゼロクロスでもフラグが上がっている。その後、最初の外乱検知から数百ｍ秒が経過すると、フラグが下がる。結果的には図４の（ｂ）と同様であるが、振動の継続時間によっては、フラグを下げるタイミングが不適切となる場合も十分想定される。
【0057】
次に、図５の（ｃ）では、振幅の若干の減少はあるが、周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっている。それ以後も、０．１６未満ではあるが明らかに振動が続くが、最初の外乱検知から数百ｍ秒が経過すると、フラグが下がる。これは不適切に、フラグを下げたことになる。
【0058】
次に、図５の（ｄ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起こり、その後、周波数偏差は０近傍に収束しないものの、極性反転は起きていない。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっている。その後、フラグの立ち上がりから数百ｍ秒の間、極性反転は起きず、振動が止まっているので、フラグが下がる。これは、適切に、フラグを下げたことになる。
【0059】
上記参考例に示すフラグの上げ下げは、必須の（ａ）、（ｂ）が適切でないので、採用できない。
【0060】
（第１例）
図６は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、第１例による上げ下げを表す図である。第１例における、外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、最初の外乱検知１でフラグを上げた後、周波数偏差の振幅０．０８以下の状態で一定時間経過したこと、である。一定時間とは、例えば数百ｍ秒である。振幅０．０８及び一定時間としての数百秒は、例示に過ぎず、これらの数値に限定される訳ではない。
図６は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、第１例による上げ下げを表す図である。第１例における、外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、最初の外乱検知１でフラグを上げた後、周波数偏差の振幅０．０８以下の状態で一定時間経過したこと、である。一定時間とは、例えば数百ｍ秒である。振幅０．０８及び一定時間としての数百秒は、例示に過ぎず、これらの数値に限定される訳ではない。
【0061】
まず、図６の（ａ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．０８を超える振動が継続するので、フラグは上がったまま維持される。
【0062】
次に、図６の（ｂ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起きるが、その後、振幅が迅速に減少している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。ここから時間のカウントが開始される。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスで時間がリセットされ、ここから新たに時間のカウントが開始される。そして、以後のゼロクロスで振幅が０．０８以内に収束していることが確認され続けて数百ｍ秒が経過した時点で、フラグが下がる。
【0063】
次に、図６の（ｃ）では、振幅の若干の減少はあるが、周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっている。それ以後も、振幅が０．０８以内にならないので、フラグは上がったまま維持される。
【0064】
次に、図６の（ｄ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起こり、その後、周波数偏差は０近傍に収束しないものの、極性反転は起きていない。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっている。その後、振幅は０．０８以上となり、また、振動していないのでゼロクロスが表れず、フラグは上がったままになる。
【0065】
上記第１例に示すフラグの上げ下げは、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が図４と同様の結果であり、適切である。（ｄ）は、図４とは異なる結果であるが、全体として、必須の（ａ）及び（ｂ）を満足し、（ｃ）も満たすので、良好な結果である。
【0066】
（第２例）
図７は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、第２例による上げ下げを表す図である。第２例における、外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、最新（最後）の外乱検知１でフラグを上げている後、一定時間経過したことである。一定時間とは、例えば数百ｍ秒である。
図７は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、第２例による上げ下げを表す図である。第２例における、外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、最新（最後）の外乱検知１でフラグを上げている後、一定時間経過したことである。一定時間とは、例えば数百ｍ秒である。
【0067】
まず、図７の（ａ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．１６を超える振動が継続するので、フラグは上がったまま維持される。
【0068】
次に、図７の（ｂ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起きるが、その後、振幅が迅速に減少している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後にゼロクロスとなった時、再び外乱検知１となり、この時点が最新（最後）の外乱検知１となる。その後のゼロクロスでは振幅が０．１６を超えなかったことが確認され続け、結局、最新の外乱検知からカウントされた時間が、数百ｍ秒を経過した時点で、フラグが下がる。
【0069】
次に、図７の（ｃ）では、振幅の若干の減少はあるが、周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後にゼロクロスとなった時、再び外乱検知１となり、この時点が最新（最後）の外乱検知１となる。その後のゼロクロスでは振幅が０．１６以内であったことが確認され続け、結局、最新の外乱検知１からカウントされた時間が、数百ｍ秒を経過した時点で、フラグを上げた状態が維持できず、フラグが下がる。
【0070】
次に、図７の（ｄ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起こり、その後、周波数偏差は０近傍に収束しないものの、極性反転は起きていない。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後にゼロクロスとなった時、再び外乱検知１となり、この時点が最新（最後）の外乱検知１となる。その後、振幅が０．１６以内になるが、ゼロクロスは無く、結局、最新の外乱検知１から数百ｍ秒経過した時点で、フラグが下がる。
【0071】
上記第２例に示すフラグの上げ下げは、（ａ）、（ｂ）、（ｄ）が図４と同様の結果であり、適切である。（ｃ）は、図４とは異なる結果であるが、全体として、必須の（ａ）及び（ｂ）を満足し、（ｄ）も満たすので、良好な結果である。
【0072】
（第３例）
図８は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、第３例による上げ下げを表す図である。第３例における、外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、周波数偏差の振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスで最新（最後）の外乱検知１としてフラグを上げたか又は上げている後、振幅が０．１６未満の例えば０．０８以上となって、外乱収束開始の状態から一定時間経過したこと、である。一定時間とは、例えば数百ｍ秒である。外乱収束開始の状態とは、振幅が０．０８以上であったが０．１６未満であったことを直後のゼロクロスで検出した時であり、そこから一定時間経過すると、外乱収束となる。
図８は、周波数偏差の経時変化パターンに基づく、外乱検知１のフラグの、第３例による上げ下げを表す図である。第３例における、外乱検知１のフラグを下げるための設定条件は、周波数偏差の振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスで最新（最後）の外乱検知１としてフラグを上げたか又は上げている後、振幅が０．１６未満の例えば０．０８以上となって、外乱収束開始の状態から一定時間経過したこと、である。一定時間とは、例えば数百ｍ秒である。外乱収束開始の状態とは、振幅が０．０８以上であったが０．１６未満であったことを直後のゼロクロスで検出した時であり、そこから一定時間経過すると、外乱収束となる。
【0073】
まず、図８の（ａ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。それ以後も、振幅０．１６を超える振動が継続するので、外乱検知１が続き、フラグは上がったまま維持される。
【0074】
次に、図８の（ｂ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起きるが、その後、振幅が迅速に減少している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスで外乱検知１となり、フラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた後のゼロクロスでも外乱検知１が続く。さらに、次に極性がプラス側になり、振幅が０．０８を超えるが０．１６未満となった後のゼロクロスで外乱収束開始の状態となる。この時から後は、振幅が０．０８以内に収まるので、外乱収束開始からカウントされた時間が数百ｍ秒に達した時点で、フラグが下がる。
【0075】
次に、図８の（ｃ）では、振幅の若干の減少はあるが、周波数偏差の振動が継続している。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．０８を超えた直後のゼロクロスでもフラグが上がっている。それ以後も、振幅が０．０８以内にならずに振動するので、フラグは上がったまま維持される。
【0076】
次に、図８の（ｄ）では、振幅０．１６を超える周波数偏差の振動が起こり、その後、周波数偏差は０近傍に収束しないものの、極性反転は起きていない。この場合、最初に振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスで外乱検知１となりフラグが上がる。次に極性がマイナス側になり、振幅が０．１６を超えた直後のゼロクロスでも外乱検知１となりフラグが上がっている。その後、振幅が０．０８を超えるが０．１６未満になった直後のゼロクロスで外乱収束開始の状態となる。ここから後、振幅は０．１６を超えず、かつ、振動しないので、数百ｍ秒が経過した時点でフラグが下がる。
【0077】
上記第３例に示すフラグの上げ下げは、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の全てにおいて、図４と同様の結果であり、最も適切である。
【0078】
《ここまでのまとめ》
以上のように、フラグの上げ下げを適切に行うことにより、フリッカが発生していないときは、電力変換部３０の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、フリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入を停止する。
このような電力変換装置１００では、交流電路４にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切な高調波成分の注入を抑制することができる。
以上のように、フラグの上げ下げを適切に行うことにより、フリッカが発生していないときは、電力変換部３０の制御指令値に高調波成分を注入可能とし、フリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入を停止する。
このような電力変換装置１００では、交流電路４にフリッカの発生を検出している間は、制御指令値への高調波成分の注入が停止される。従って、不適切な高調波成分の注入を抑制することができる。
【0079】
《外乱検知２のフラグの下げ方》
外乱検知２は、低振幅周波数振動継続検知である。
外乱検知２の条件は、前述のように、
周波数偏差の絶対値が所定の閾値（例えば０．０１Ｈｚ）を超える状態の検出後、所定時間内（例えば１６５ｍ秒以内）に極性が異なる前記閾値を超える周波数偏差を検出したことをカウントし続け、
その検出回数が例えば１２回となったこと、である。
外乱検知２は、低振幅周波数振動継続検知である。
外乱検知２の条件は、前述のように、
周波数偏差の絶対値が所定の閾値（例えば０．０１Ｈｚ）を超える状態の検出後、所定時間内（例えば１６５ｍ秒以内）に極性が異なる前記閾値を超える周波数偏差を検出したことをカウントし続け、
その検出回数が例えば１２回となったこと、である。
【0080】
外乱検知２のフラグの下げ方の条件は、
周波数偏差が絶対値で前記閾値（０．０１Ｈｚ）以内となり、所定時間（１６５ｍ秒）内に、検出した周波数偏差と異なる極性の、前記閾値（０．０１Ｈｚ）を超える周波数偏差が検出されないこと、又は、
周波数偏差が絶対値で前記閾値（０．０１Ｈｚ）以内となり、絶対値で前記閾値（０．０１Ｈｚ）を超えた時点の極性と同じ極性で再度、周波数偏差が前記閾値（０．０１Ｈｚ）を超えること、
である。
周波数偏差が絶対値で前記閾値（０．０１Ｈｚ）以内となり、所定時間（１６５ｍ秒）内に、検出した周波数偏差と異なる極性の、前記閾値（０．０１Ｈｚ）を超える周波数偏差が検出されないこと、又は、
周波数偏差が絶対値で前記閾値（０．０１Ｈｚ）以内となり、絶対値で前記閾値（０．０１Ｈｚ）を超えた時点の極性と同じ極性で再度、周波数偏差が前記閾値（０．０１Ｈｚ）を超えること、
である。
【0081】
図９は、周波数偏差の振動と、外乱検知２のフラグの上げ下げとの関係の一例を示す波形図である。なお、この図の一部は、ＪＥＭ規格１４９８より引用したものである。全体的には、フリッカ波形から大きな周波数振動に変わり、その後低周波の揺れを生じた後、揺れが収束する。
【0082】
具体的には、まず、低振幅周波数偏差の検出回数が１２回となったとき、低振幅周波数偏差の検出回数は、リセットされ、０になる。この時点でフラグが上がる。その後、絶対値で０．０１Ｈｚを超える周波数偏差が３回検出された後、＋０．０１Ｈｚを超える時点で上記（ｃ）の条件が成立し、外乱検知フラグ２は下がる。低振幅周波数偏差の検知回数は１に戻り、マイナス側に振れないで次に同極性で＋０．０１Ｈｚを超える。ここで、低振幅周波数偏差の検出回数は再び１になり、以後、低周波の揺れが続く。
【0083】
低周波の揺れの範囲内で、＋０．０１Ｈｚ以下になってから１６５ｍ秒経過すると、低振幅周波数偏差の検出回数はリセットされ、０になる。以後、一旦は絶対値で０．０１Ｈｚを超えるが、その後、絶対値で０．０１Ｈｚの範囲内に入ると、１６５ｍ秒経過すると、低振幅周波数偏差の検出回数はリセットされ、０になる。こうして、揺れは収束する。
【0084】
図９において、特徴的なのは以下の点である。
０．０１Ｈｚを超える第１の極性（プラス）での低振幅の周波数偏差を最初に検出した後、低振幅周波数偏差の検出回数が１２に達するとき、フラグが上がる。そして、（ｂ）周波数偏差が０．０１Ｈｚ以内となり、所定時間内に、第２の極性（マイナス）で０．０１Ｈｚを超える周波数偏差が検出されない状態となり、また、（ｃ）周波数偏差がマイナス側に０．０１Ｈｚ以内となり、その後、第１の極性（プラス）で再度、周波数偏差が０．０１Ｈｚを超える状態、となった場合に、フラグを下げる。このようなフラグの下げ方により、フリッカ発生中に高調波を注入することを、抑制することができる。
０．０１Ｈｚを超える第１の極性（プラス）での低振幅の周波数偏差を最初に検出した後、低振幅周波数偏差の検出回数が１２に達するとき、フラグが上がる。そして、（ｂ）周波数偏差が０．０１Ｈｚ以内となり、所定時間内に、第２の極性（マイナス）で０．０１Ｈｚを超える周波数偏差が検出されない状態となり、また、（ｃ）周波数偏差がマイナス側に０．０１Ｈｚ以内となり、その後、第１の極性（プラス）で再度、周波数偏差が０．０１Ｈｚを超える状態、となった場合に、フラグを下げる。このようなフラグの下げ方により、フリッカ発生中に高調波を注入することを、抑制することができる。
【0085】
《効果の確認について》
上記のように、フリッカが発生しているときは高調波注入を停止することにより、フリッカにどうような結果が出るかを調べた。
図１０は、参考までに、高調波注入信号を出し続けた場合のグラフの一例である。高調波信号が出力されているときＨレベル、出力されていないときＬレベルである。図１０の場合、交流電圧実効値のフリッカは、収まらず、継続している。
上記のように、フリッカが発生しているときは高調波注入を停止することにより、フリッカにどうような結果が出るかを調べた。
図１０は、参考までに、高調波注入信号を出し続けた場合のグラフの一例である。高調波信号が出力されているときＨレベル、出力されていないときＬレベルである。図１０の場合、交流電圧実効値のフリッカは、収まらず、継続している。
【0086】
図１１は、フリッカが発生しているときは、高調波注入信号を停止する場合のグラフの一例である。高調波信号が出力されているときＨレベル、出力されていないときＬレベルである。図１１の場合、最初にフリッカを検出するまでの初期段階で１度、高調波注入を行ってしまう場合がある。しかし、その後の高調波注入は停止される。これにより、交流電圧実効値のフリッカは、約２．５秒後には、収束する。
【0087】
電力変換装置が複数台並列に接続されている場合、偶数次の高調波注入は互いに打ち消しあうため、奇数次数の高調波を注入する。具体的には、３次、５次、又は７次の高調波注入を行う。図１の電力変換装置１００は、交流２０２Ｖを２線で出力する回路図としているが、２線間に一対のバリスタ又はコンデンサの直列体を設け、当該直列体の相互接続点を中性線（Ｏ線）とすれば、Ｕ線、Ｏ線、Ｗ線の単相３線出力とすることができる。この場合、例えば２台の電力変換装置の出力を互いに並列に接続し、かつ、第１の電力変換装置は３線をＵ線、Ｏ線、Ｗ線の順で商用電力系統と接続し、第２の電力変換装置は３線をＷ線、Ｏ線、Ｕ線の順で商用電力系統と接続してもよい。ここで、同じ次数の高調波を注入する場合、奇数なら打ち消し合わないが、偶数なら打ち消し合う。実際には、同じ電力変換装置２台を接続する際に、個別に高調波の次数を変えるのは難しいため、同じ奇数の次数の高調波を注入すればよい。従って、２台共に、奇数ｎ次の高調波成分を商用電力系統に注入すればよい。
【0088】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0089】
１ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２ インバータ
３ 直流電源
４ 交流電路
５ 負荷
６ 連系リレー
７ 商用電力系統
８ ＤＣバス
９ 直流側コンデンサ
１０ 直流リアクトル
１１ 中間コンデンサ
１２ 交流リアクトル
１３ 交流側コンデンサ
１４ 電圧センサ
１５ 電流センサ
１６ 電圧センサ
１７ 電流センサ
１８ 電圧センサ
２０ 制御部
３０ 電力変換部
１００ 電力変換装置
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６ ダイオード
ｆ１９ フリッカ検出部
ｆ２０ 高調波注入制御部
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ スイッチング素子
２ インバータ
３ 直流電源
４ 交流電路
５ 負荷
６ 連系リレー
７ 商用電力系統
８ ＤＣバス
９ 直流側コンデンサ
１０ 直流リアクトル
１１ 中間コンデンサ
１２ 交流リアクトル
１３ 交流側コンデンサ
１４ 電圧センサ
１５ 電流センサ
１６ 電圧センサ
１７ 電流センサ
１８ 電圧センサ
２０ 制御部
３０ 電力変換部
１００ 電力変換装置
ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６ ダイオード
ｆ１９ フリッカ検出部
ｆ２０ 高調波注入制御部
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６ スイッチング素子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】