电力转换装置的制作方法

1.本发明的实施方式涉及一种电力转换装置。


背景技术：

2.电力转换装置在智能建筑、家庭、公共施设或者太阳能发电场等中被广泛利用。也被称为pcs(power conditioning subsystem)的这种装置具备对电力进行转换的逆变器，例如被用于切换地进行利用太阳能电池等分散电源的发电电力与系统电力。
3.分散电源用的pcs在电力系统停电时进行独立运转，由此能够向负载供给电力。当电力系统恢复供电时，进行独立运转的pcs从独立运转向互联运转切换，但当逆变器的输出电压与系统电压之间存在相位差时，pcs有可能由于过电压、过电流而停止。因此，在电力系统恢复供电时，使独立运转中的pcs一度停止之后切换为与电力系统的互联运转。
4.然而，当pcs一度停止时，向负载的电力供给停止，会成为瞬间的停电状态，因此希望在电力系统恢复供电时使pcs无瞬间中断地从独立运转切换为互联运转而连续地向负载供给电力。作为在独立运转时在逆变器输出电压与系统电压之间存在相位差的情况下的对策，已知将固定校正值与转换电路的相位指令相加的相位同步方法这样的、在互联前使逆变器输出电压相位与系统电压相位同步的技术。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2006-101634号公报
8.专利文献2：日本特开2018-152933号公报
9.在逆变器输出电压与系统电压之间不仅存在相位差，有时还存在频率差、或者电压不同。与相位同样，频率、电压也需要在基于开闭器接通的互联前，在负载的耐受量的范围内迅速地匹配。


技术实现要素：

10.本发明的目的在于提供一种电力转换装置，能够不超过负载的耐受量地将独立运转与互联运转迅速地进行切换。
11.实施方式的电力转换装置是设置在系统与负载之间的电力转换装置。该电力转换装置具备从本地电源生成与系统电力相当的电力的逆变器、切换部、检测部以及控制电路。切换部能够选择性地切换为将系统与负载连接的互联运转模式、以及将逆变器与负载连接的独立运转模式。检测部检测来自逆变器的逆变器输出与系统电力之间的频率差及相位差。控制电路在从独立运转模式向互联运转模式切换之前，使逆变器输出的频率及相位与系统电力同步。该控制电路具备输出频率图案运算部以及频率控制部。输出频率图案运算部基于频率差及相位差计算出逆变器输出与系统电力的同步所花费的同步时间中的逆变器的输出频率图案。频率控制部基于输出频率图案对逆变器输出的频率进行控制。
附图说明
12.图1是表示包括实施方式的电力转换装置的受电系统的一例的框图。
13.图2是表示由图1所示的输出频率图案运算部25运算的频率图案的一例的图。
14.图3是用于说明为了使逆变器输出与系统电力同步而存在两种情形的图。
15.图4是表示对使逆变器频率上升的情形进行模拟而得到的图表的一例的图。
16.图5是表示对使逆变器频率下降的情形进行模拟而得到的图表的一例的图。
17.图6是对(情形1)、(情形2)中的初始相位差与同步时间之间的关系进行模拟而得到的图表。
18.图7是对(情形1)、(情形2)中的初始相位差与同步时间之间的关系进行模拟而得到的图表。
19.图8是表示对使逆变器频率上升的情形进行模拟而得到的图表的其他例子的图。
20.图9是表示对使逆变器频率下降的情形进行模拟而得到的图表的其他例子的图。
21.图10a是表示逆变器6的输出频率的控制所涉及的处理顺序的一例的流程图。
22.图10b是表示逆变器6的输出频率的控制所涉及的处理顺序的一例的流程图。
23.图11是表示逆变器6的输出电压的控制所涉及的处理顺序的一例的流程图。
24.图12是表示追随系统电压的逆变器电压的变化的一例的图表。
具体实施方式
25.以下，参照附图对实施方式的电力转换装置进行详细说明。
26.＜构成＞
27.图1是表示包括实施方式的电力转换装置的受电系统的一例的框图。图1所示的受电系统具备与负载5连接的多个电力转换装置1。电力转换装置具备电力转换装置(主)1m、以及多个电力转换装置(从)1s。电力转换装置(从)1s基于来自电力转换装置(主)1m的指令来进行动作。电力转换装置(主)1m向电力转换装置(从)1s输出指令以使多个电力转换装置1协调地进行动作。
28.电力转换装置设置在电力系统4与负载5之间。负载5还能够从电力系统4受电。电力系统4具有开闭器8。当电力系统4产生故障时，开闭器8打开，由此电力系统4被从负载5切离。
29.负载5是通过电力进行动作的器件。负载5例如是各种电子器件、设置于施设的照明器件、电梯、空调设备等。即，能够将在一般家庭、商业施设、工业施设、公共施设、或者医疗施设等各种需要者中经由插头被供给电力那样的器件设想为负载5。
30.电力转换装置1包括主电路2、控制电路3、以及开闭器9。
31.主电路2具备分散电源7、逆变器6、电抗器fl、变压器tr、以及电容器fc。
32.作为本地电源的分散电源7例如能够包括太阳能电池、燃料电池、二次电池等直流电源中的至少一个。分散电源7也可以将上述多种直流电源组合构成。分散电源7例如能够向逆变器6输出直流电力，并且通过从逆变器6供给的直流电力进行充电。
33.逆变器6从分散电源7生成对来自电力系统4的交流电力(系统电力)进行替代的交流电力。逆变器6例如是能够将直流电力与三相交流电力相互转换的三相交流逆变器。逆变器6具备电连接在正侧的直流端子与负侧的直流端子之间的u相、v相、w相的臂。各相臂具备
上侧的开关元件与下侧的开关元件，在上侧开关元件与下侧开关元件之间与对应的交流端子电连接。
34.电抗器fl以及电容器fc构成从由逆变器6输出的交流电力除去噪声的滤波电路，夹设在逆变器6的各相交流端子与变压器tr之间。电抗器fl与连接在逆变器6的交流端子与变压器tr之间的交流线串联连接。
35.变压器tr是能够对在逆变器6与电力系统4之间授受的交流电力的电压进行变压的绝缘变压器。变压器tr具备相互绝缘的第一线圈以及第二线圈。第一线圈经由滤波电路与逆变器6的交流端子电连接。第二线圈经由开闭器9以及开闭器8与电力系统4电连接，并且与负载5电连接。
36.控制电路3例如构成为，具备至少一个处理器、以及记录有由处理器执行的程序的存储器，能够实现以下说明的各种功能。例如，控制电路3在从独立运转模式向互联运转模式切换之前进行用于使逆变器输出的频率及相位与系统电力同步的控制。
37.控制电路3基于从逆变器6输出的交流电力的电流值以及电压值、来自电力系统4的交流电力的电压值(系统电压值)、以及从外部供给的指令值，生成对逆变器6的开关元件的动作进行控制的栅极信号并输出。
38.控制电路3具备电压控制部(avr)21、电流控制部(acr)22、第一频率运算部23、逆变器频率选择部26、逆变器电压指令值选择部27、第一相位运算部30、第二频率运算部24、独立运转判定部29、第二相位运算部31、调制波/栅极信号生成部32、输出频率图案运算部25、以及开闭指令生成部28。
39.并且，控制电路3具备作为检测部的第一电压检测器11、第二电压检测器12、预计电流检测器13，该检测部对来自逆变器6的逆变器输出与系统电力之间的频率差及相位差进行检测。
40.第一电压检测器11对从逆变器6输出的交流电力的电压v的值进行检测。由第一电压检测器11检测出的电压(逆变器输出电压)v的值被向电压控制部21以及第一频率运算部23供给。
41.第二电压检测器12对从电力系统4输出的交流电力的电压vg的值进行检测。由第二电压检测器12检测出的电压(系统电压)vg的值被向第二频率运算部24以及独立运转判定部29供给。
42.电流检测器13对从逆变器6输出的交流电力的电流iinv的值进行检测。另外，电流检测器13例如对于从逆变器6输出的三相的交流电力的至少二相，检测电流iinv的值。由电流检测器13检测出的电流(逆变器电流)iinv的值被向电流控制部22供给。
43.第一频率运算部23从第一电压检测器11取得逆变器的输出电压v的值，对逆变器6的输出电压的频率fi进行运算并输出。从第一频率运算部23输出的频率的值被向电压控制部21、电流控制部22、以及逆变器频率选择部26供给。
44.第二频率运算部24从第二电压检测器12取得系统电压vg的值，对电力系统4的输出电压的频率fg的值进行运算并输出。从第二频率运算部24输出的频率fg的值被向独立运转判定部29以及第二相位运算部31供给。
45.第二相位运算部31从第二频率运算部24取得电力系统的输出电压的频率fg的值，对频率fg的值进行积分而对相位θg的值进行运算。从第二相位运算部31输出的相位θg的值
被向输出频率图案运算部25以及独立运转判定部29供给。
46.作为切换部的独立运转判定部29从第二电压检测器12取得系统电压vg的值，从第二频率运算部24取得系统电压的频率fg的值，并判断电力系统4是否停电。独立运转判定部29能够根据系统电压vg的值以及系统频率fg的值的各自是否处于规定值的范围内，来判断电力系统4是否停电。在判断为电力系统4停电时，例如将停电标志设为“1”，在判断为电力系统4正常时，例如将停电标志设为“0”。
47.另外，独立运转判定部29从第二相位运算部31取得系统电压vg的相位值θg，从后述的第一相位运算部30取得逆变器6的输出电压v的相位值θ。然后，独立运转判定部29基于相位值θg和相位值θ，将电力转换装置1的运转模式切换为独立运转模式或者互联运转模式中的某一个。
48.例如，独立运转判定部29为，在系统电压vg的相位值θg与逆变器6的输出电压v的相位值θ之差小于规定的阈值时，判断为能够将独立运转中的电力转换装置1向电力系统4的互联运转切换，并将独立运转标志从“1”设为“0”。另外，独立运转判定部29例如为，当电力系统4停电时，判断为将与电力系统4互联运转中的电力转换装置1向独立运转切换，并将独立运转标志从“0”设为“1”。
49.独立运转判定部29将停电标志以及独立运转标志向逆变器频率选择部26、逆变器电压指令值选择部27、开闭指令生成部28、以及输出频率图案运算部25供给。
50.开闭指令生成部28根据从独立运转判定部29供给的停电标志以及独立标志的值，生成向开闭器9的开闭指令并输出。开闭指令生成部28在停电标志为“1”时，以使开闭器9打开的方式生成开闭指令，在停电标志为“0”且独立运转标志为“0”时，以使开闭器9关闭的方式生成开闭指令。
51.电压控制部21取得从外部输入的电压指令值、逆变器6的输出电压v的值、以及第一频率运算部23的输出值。另外，电压控制部21能够在电力转换装置1的独立运转时从外部取得电压指令值，并对逆变器6的电压指令值进行运算。
52.电压控制部21使用所取得的值，以输出电压v的值追随电压指令值的方式对逆变器6的电压指令值进行运算并输出。电压控制部21例如是以使输出电压v的值与电压指令值之差成为零的方式运算电压指令值的比例积分(pi)控制部。从电压控制部21输出的电压指令值被向逆变器电压指令值选择部27供给。
53.电流控制部22取得从外部输入的电流指令值、逆变器6的输出电流iinv的值、以及第一频率运算部23的输出值。另外，电流控制部22能够在电力转换装置1的互联运转时从外部取得电流指令值，并对逆变器6的电压指令值进行运算。
54.电流控制部22使用所取得的值，以输出电流iinv的值追随电流指令值的方式对逆变器6的电压指令值进行运算并输出。电流控制部22例如是以使输出电流iinv的值与电流指令值之差成为零的方式对电压指令值进行运算的比例积分(pi)控制部。从电流控制部22输出的电压指令值被向逆变器电压指令值选择部27供给。
55.作为频率控制部的逆变器频率选择部26基于后述的输出频率图案对逆变器输出的频率进行控制。逆变器频率选择部26基于从独立运转判定部29供给的停电标志以及独立运转标志的值，对第一频率运算部23的输出值与输出频率图案运算部25的输出值中的某一个进行选择，并作为逆变器6的输出电压的频率f的值进行输出。从逆变器频率选择部26输
出的频率f的值被向第一相位运算部30供给。
56.在电力转换装置1正在进行电力系统4的互联运转时，逆变器频率选择部26将第一频率运算部23的输出值选择为逆变器6的输出电压的频率f的值。即，在停电标志为“0”且独立运转标志为“0”时，逆变器频率选择部26将第一频率运算部23的输出值选择为逆变器6的输出电压的频率f的值。
57.在电力转换装置1正在进行独立运转时，逆变器频率选择部26将输出频率图案运算部25的输出值选择为逆变器6的输出电压的频率f的值。即，在停电标志为“1”且独立运转标志为“1”时，逆变器频率选择部26将输出频率图案运算部25的输出值、且是预先设定的额定频率的值选择为逆变器6的输出电压的频率f的值。
58.当在电力转换装置1的独立运转中电力系统4恢复了供电时，即在独立运转标志为“1”且停电标志从“1”变为“0”时，如后述那样，输出频率图案运算部25的输出值成为基于输出频率图案而变化的值，被从逆变器频率选择部26作为逆变器6的输出电压的频率f的值输出。
59.第一相位运算部30对从逆变器频率选择部26供给的频率f的值进行积分，对逆变器6的输出电压的相位θ的值进行运算。将第一相位运算部30运算出的相位θ的值被向独立运转判定部29、输出频率图案运算部25、以及调制波/栅极信号生成部32供给。
60.逆变器电压指令值选择部27基于从独立运转判定部29供给的停电标志以及独立运转标志的值，选择电压控制部21的输出值与电流控制部22的输出值中的一方，作为逆变器6的电压指令值而输出。从逆变器电压指令值选择部27输出的电压指令值被向调制波/栅极信号生成部32供给。
61.逆变器电压指令值选择部27在电力转换装置1正在与电力系统4进行互联运转时，将电流控制部22的输出值作为逆变器6的电压指令值而输出。即，在停电标志为“0”且独立运转标志为“0”时，逆变器电压指令值选择部27将电流控制部22的输出值作为逆变器6的电压指令值而输出。
62.逆变器电压指令值选择部27在电力转换装置1正在进行独立运转时，将电压控制部21的输出值作为逆变器6的电压指令值而输出。即，在独立运转标志为“1”时，逆变器电压指令值选择部27将电压控制部21的输出值作为逆变器6的电压指令值而输出。
63.调制波/栅极信号生成部32基于从第一相位运算部30取得的逆变器6的输出电压的相位θ的值、以及从逆变器电压指令值选择部27取得的电压指令值，生成调制波。调制波/栅极信号生成部32将所生成的调制波与载波进行比较，生成逆变器6的开关元件的栅极信号并向逆变器6输出。
64.输出频率图案运算部25在将电力转换装置1从独立运转切换为与电力系统4的互联运转时(停电标志从“1”成为“0”时)，以与系统电压vg的频率同步的方式对逆变器6的输出电压v的频率f的图案进行运算。即，输出频率图案运算部25基于由检测部检测出的逆变器输出与系统电力之间的频率差及相位差，对输出频率图案进行计算。输出频率图案表示逆变器输出与系统电力的同步所花费的同步时间中的、逆变器6的输出频率相对于时间的变化。
65.图2是表示由图1所示的输出频率图案运算部25运算的频率图案的一例的图。输出频率图案至少包含使频率以预先设定的频率变化率变化的期间ta、tc。在图2所示的例子中，
输出频率图案还包括设为频率上限值或者频率下限值的恒定值的期间tb。在此，示出在系统电压vg的相位θg相对于逆变器6的输出电压v的相位θ前进时使相位θ与相位θg同步的输出频率图案的例子。
66.另外，在系统电压vg的相位θg相对于逆变器6的输出电压v的相位θ延迟的情况下，生成如下的输出频率图案：使逆变器6的输出电压v的频率f，以预先设定的频率变化率下降规定期间ta之后，根据需要经过设为频率下限值的恒定值的期间tb后以预先设定的频率变化率上升规定期间tc，而返回到额定频率。
67.在以下的说明中，将系统电压vg的相位θg与逆变器6的输出电压v的相位θ的相位差设为δθ。另外，将额定频率设为f[hz]，将频率变动上限值设为δf
l
[hz]，将频率变化率(上升方向)设为δfu[hz/s]，将频率变化率(下降方向)设为-δfd[hz/s]。另外，将以上升方向的频率变化率进行动作的期间设为ta[s]，将以频率上限值(或者频率下限值)的恒定值进行动作的期间设为tb[s]，将以下降方向的频率变化率进行动作的期间设为tc[s]。
[0068]
首先，在期间ta中，使频率f从额定频率f变化到频率上限值f+δf
l
，因此能够通过式(1)来表示期间ta。
[0069]
【数1】
[0070][0071]
另外，能够通过式(2)来表示期间ta中的相位变化量δθa。
[0072]
【数2】
[0073][0074]
同样，在期间tc中从频率上限值f+δf
l
返回到额定频率f。因此，能够通过式(3)、(4)来表示期间tc以及相位变化量δθc。
[0075]
【数3】
[0076][0077][0078]
期间tb中的相位变化量δθb以及期间tb通过式(5)、(6)求出。
[0079]
【数4】
[0080]
δθb＝δθ-δθ
a-δθc...(5)
[0081]
[0082]
分别根据式(1)求出期间ta，根据式(5)求出tb，根据式(3)求出tc。因此，输出频率图案运算部25对系统电压vg的相位θg与逆变器6的输出电压v的相位θ的相位差δθ进行运算，并使用预先设定的值以及δθ对式(1)、(3)、(6)进行运算，由此能够决定逆变器6的输出电压v的输出频率图案。
[0083]
但是，根据δθ的值，有时不将逆变器6的输出电压的频率上升到频率上限值也能够使相位θ与相位θg同步。其条件是在式(6)中成为tb≤0的情况。当将式(6)的右边作为0以下而进行变形时，得到式(7)。
[0084]
【数5】
[0085][0086]
在该情况下，δθ为δθa与δθc之和，期间ta与期间tc中的频率的变化量相等。因此，式(8)、(9)成立。
[0087]
【数6】
[0088]
δθ＝πδfu(ta)2+πδfd(tc)2...(8)
[0089]
δfuta＝δfdtc...(9)
[0090]
根据式(8)、(9)，分别能够将期间ta用式(10)表示，将期间tc用式(11)表示。
[0091]
【数7】
[0092][0093][0094]
根据式(10)、(11)，没有期间tb的情况下的期间ta以及期间tc唯一地决定。因此，在该情况下，输出频率图案运算部25也能够求出系统电压vg的相位θg与逆变器6的输出电压v的相位θ的相位差δθ，使用预先设定的值以及δθ对式(10)、(11)进行运算而决定逆变器6的输出电压v的输出频率图案。
[0095]
输出频率图案运算部25将基于所决定的输出频率图案而变化的频率的值向逆变器频率选择部26供给。
[0096]
如果电力系统4为正常，则开闭器8以及开闭器9接通而主电路2与电力系统4互联，成为互联运转。在该状态下控制电路3从电流检测器13取得逆变器6的输出电流iinv，并以追随从外部(上位控制装置)赋予的电流指令值的方式，在电流控制部22中运算电压指令值。此时，独立运转判定部29将停电标志设置为“0”，将独立运转标志设置为“0”。
[0097]
当电力系统4产生异常时，开闭器8开放而比开闭器8靠下游成为停电状态。于是，控制电路3在独立运转判定部29中感测到由第二电压检测器12检测出的系统电压vg的频率fg的值脱离了规定值(正常范围)的情况，将停电标志设为“1”，将独立运转标志设为“1”。与此对应，开闭指令生成部28将开闭指令赋予开闭器9而使开闭器9开放。
[0098]
在电力系统4停电时，电压控制部21以追随从外部(上位控制装置)赋予的电压指令的方式运算电压指令值，并切换逆变器电压指令值选择部27的输入值。另外，电压控制部
21将输出频率图案运算部25的输出值(预先设定的固定的额定频率的值)设置为逆变器6的输出电压的频率f。
[0099]
当电力系统4恢复时，由第二电压检测器12检测出的系统电压vg的值以及系统电压vg的频率fg的值成为规定值(正常范围)以内，独立运转判定部29判定为恢复供电。与此对应，独立运转判定部29将停电标志从“1”设为“0”。输出频率图案运算部25对逆变器6的输出电压的相位θ与系统电压的相位θg的相位差δθ进行运算，如上述那样对逆变器输出频率图案进行运算。
[0100]
输出频率图案运算部25基于运算出的输出频率图案，使向逆变器频率选择部26供给的频率的值变化。逆变器频率选择部26将输出频率图案运算部25的输出值作为逆变器6的频率f而输出。此时，基于从外部供给的电压指令值，使逆变器6的输出电压v的有效值以规定的电压变化率追随系统电压vg的有效值。或者，也可以与系统电压vg的有效值相匹配而在电力转换装置内对电压指令值进行校正并控制。
[0101]
如果逆变器6的输出电压v的相位θ与系统电压vg的相位θg的相位差为规定值以下，则独立运转判定部29判定为互联运转(独立运转标志“0”)。当独立运转标志成为“0”时，开闭指令生成部28输出将逆变器6侧的开闭器9接通的指令。
[0102]
当互联运转开始时，切换为基于电流控制部22的控制，逆变器电压指令值选择部27的输入值被切换为电流控制部22的输出值。在此，通过将互联运转开始时的电流指令值预先设置为0，能够减少再次互联时的过电流。
[0103]
另外，基于电压控制部21的控制与基于电流控制部22的控制的切换可以根据独立运转标志的值来进行，也可以根据从上位控制装置输入的指令值被切换的情况来进行。在根据独立运转标志的值来切换电压控制与电流控制的情况下，能够向电压控制部21与电流控制部22供给独立运转标志的值。
[0104]
＜作用＞
[0105]
接下来，对上述构成的作用进行说明。
[0106]
图3是用于说明为了使逆变器输出与系统电力同步而存在两个情形的情况。图中，实线表示系统电力波形，点划线表示逆变器输出波形。在系统恢复供电时，例如图3的(a)那样，有时逆变器输出波形的相位与系统电力波形的相位错开180
°
。为了从该状态起使两者同步，可以考虑到两种的情形。即，在控制的初始使逆变器频率上升的情形(情形1)、以及在控制的初始使逆变器频率下降的情形(情形2)。
[0107]
图3的(b)表示(情形1)中的频率的变化，随着时间的经过，逆变器输出的相位追上系统电力的相位，最终同步。在该情况下，逆变器输出的相位与系统电力的相位无循环延迟地同步。
[0108]
图3的(c)表示(情形2)中的频率的变化，逆变器输出的相位随着时间的经过而与系统电力的相位延迟1个周期地同步。即，逆变器输出的相位与系统电力的相位有循环延迟地同步。在实际的控制中，采用从控制开始到同步结束为止所花费的时间较短的情形。
[0109]
接下来，示出将逆变器输出与系统电力的同步所花费的同步时间分为(情形1)与(情形2)来计算的例子。以下，对在系统恢复供电时执行的从独立运转模式向互联运转模式切换时的电压
·
频率控制进行研究。
[0110]
图4是表示对(情形1)进行模拟而得到的图表的一例的图。图4的图表是将逆变器
输出以及系统电力的频率、相互的相位差相对于时间(横轴)描绘曲线的图表。作为初始条件，假定逆变器频率为50hz而系统频率变动为50.5hz的情况。此时的系统频率变动：δfg＝0.5[hz]。另外，系统-逆变器相位差：δθ＝180
°
，逆变器频率变化率：δf＝2[hz/s]。如果逆变器频率变化率(δf)为正值则使频率上升，如果为负值则使频率下降。逆变器频率变化率(δf)能够设为考虑了负载5的耐受量的值。
[0111]
在图4中，将使逆变器6的频率上升的期间设为t
a1
、下降的期间设为t
c1
。在此，设为频率无上下限值。于是，能够分别通过式(12)表示t
a1
，通过式(13)表示t
c1
。
[0112]
【数8】
[0113][0114][0115]
当向式(12)、(13)带入δθ＝180
°
、δfg＝0.5[hz]、δf＝2[hz/s]时，得到t
a1
＝0.78[s]、t
c1
＝0.53[s]。同步时间是这些之和，因此能够得到t
a1
+t
c1
＝1.31[s]。即，在(情形1)中设定的初始条件下，同步时间＝1.31。
[0116]
同样，能够计算出(情形2)中的同步时间。
[0117]
图5是表示对(情形2)进行模拟而得到的图表的一例的图。作为初始条件，系统频率变动：δfg＝0.5[hz]。另外，系统-逆变器相位差：δθ＝180
°
，逆变器频率变化率：δf＝-2[hz/s]。
[0118]
在图5中，将使逆变器6的频率下降的期间设为t
a2
、上升的期间设为t
c2
。在此，设为频率无上下限值。于是，能够分别通过式(14)表示t
a2
，通过式(15)表示t
c2
。
[0119]
【数9】
[0120][0121][0122]
当向式(14)、(15)带入δθ＝180
°
、δfg＝0.5[hz]、δf＝2[hz/s]时，得到t
a2
＝0.28[s]、t
c2
＝0.53[s]。同步时间是这些之和，因此得到t
a2
+t
c2
＝0.81[s]。即，在(情形2)中设定的初始条件下，同步时间＝0.81。
[0123]
即，在上述模拟中得到t
a2
+t
c2
＜t
a1
+t
c1
的结果。因此，在该例子中，得到(情形2)的同步时间较短这样的结果。
[0124]
图6是对(情形1)、(情形2)中的初始相位差与同步时间之间的关系进行模拟而得到的图表。在图6中，设为系统频率变动δfg＝+0.5[hz]。可知该情况下的同步时间为，如果初始相位差比88
°
小则(情形1)的同步时间变短，如果初始相位差比88
°
大则(情形2)的同步时间变短。
[0125]
图7是对(情形1)、(情形2)中的初始相位差与同步时间之间的关系进行模拟而得到的图表。图7中设为系统频率变动δfg＝-0.5[hz]。可知该情况下的同步时间为，在初始相位差比272
°
小的情况下(情形1)的同步时间变短，在初始相位差比272
°
大的情况下(情形2)的同步时间变短。
[0126]
到此为止，假定了不包含频率恒定的期间tb。接下来，对考虑了频率上下限值δfr的情况进行说明。在该情况下，频率图案中包含期间tb。
[0127]
图8是表示(情形1)中包含期间t
b1
的情况下的模拟结果的图表。在该情况下，逆变器频率以δfg上升，但在达到f+δfr时成为恒定值。关于t
a1
、t
b1
、t
c1
能够列出式(16)～(18)，但仅在t
b1
＞0的情况下式(16)～(18)才成立。
[0128]
【数10】
[0129][0130][0131][0132]
图9是表示在(情形2)中包含期间t
b2
的情况下的模拟结果的图表。在该情况，逆变器频率以δfg下降，但在达到f-δfr时成为恒定值。关于t
a2
、t
b2
、t
c2
能够列出式(19)～(21)，但仅在t
b2
＞0的情况下式(19)～(21)才成立。
[0133]
【数11】
[0134][0135][0136][0137]
图10a以及图10b是表示逆变器6的输出频率的控制所涉及的处理顺序的一例的流程图。在图10a中，当电力系统4恢复供电时，作为从独立运转模式切换为互联运转模式之前的阶段，开始逆变器6的频率控制。于是，控制电路3首先取得δθ(系统-逆变器相位差)、δfg(系统频率变动)、δf(逆变器频率变化率)以及δfr(频率上下限值)的各值(步骤s1)。
[0138]
接着，控制电路3在所取得的条件下对式(17)进行计算，并判定t
b1
是否出现(步骤s2)。如果式(17)取正值(是)，则控制电路3使用式(16)～(18)来计算t
a1
、t
b1
、t
c1
，计算(情形1)中的同步时间(步骤s3)。另一方面，如果式(17)为负(否)，则控制电路3使用式(12)、(13)来计算t
a1
、t
c1
，并计算(情形1)中的同步时间(步骤s4)。然后，处理顺序转移到图10b。
[0139]
接着，控制电路3对式(20)进行计算，并判定t
b2
是否出现(步骤s5)。如果式(20)取
正值(是)，则控制电路3使用式(19)～(21)来计算t
a2
、t
b2
、t
c2
，并计算(情形2)中的同步时间(步骤s6)。另一方面，如果式(20)为负(否)，则控制电路3使用式(14)、(15)来计算t
a2
、t
c2
，计算(情形2)中的同步时间(步骤s7)。
[0140]
然后，控制电路3将(情形1)中的同步时间与(情形2)中的同步时间进行比较(步骤s8)，如果(情形1)中的同步时间较短(是)，则选择使频率上升的图案(步骤s9)。另外，如果(情形2)中的同步时间较短(否)，则选择使频率下降的图案(步骤s10)。由此，生成基于最短的同步时间的频率控制图案。
[0141]
最后，控制电路3决定频率控制的图案，将该图案所示的频率控制量重叠于逆变器频率指令值(步骤s11)并输出。
[0142]
图11是表示逆变器6的输出电压的控制所涉及的处理顺序的一例的流程图。当电力系统4恢复供电时，伴随着逆变器6的频率控制还开始逆变器的输出电压的控制。于是，控制电路3首先取得δvg(系统电压变动)以及步骤s8中较短的同步时间(步骤s21)。
[0143]
接着，控制电路3求出将δvg除以同步时间而得到的值，计算电压指令值的斜率(步骤s22)。最后，控制电路3决定电压指令值控制的图案，并作为电压控制指令值向电压控制部21输入(步骤s23)。
[0144]
图12是表示追随系统电压的逆变器电压的变化的一例的图表。在图12中，当电压指定值控制开始时，为了在同步时间中追随系统电压，而进行使逆变器电压例如以恒定的变化率变化的控制。由此，在逆变器输出与系统电力同步的同时，两者的电压值也成为相同。在实现了该状态之后执行从独立运转向互联运转的模式切换，由此不对负载施加过大负担就能够实现最短时间的切换。
[0145]
＜效果＞
[0146]
如以上那样，在实施方式中，说明了对系统的恢复供电时的频率变动、电压变动进行了考虑的相位同步方法以及实现电压追随方法的构成。即，在恢复供电时存在频率变动的情况下，求出使频率上升的情况下的相位同步时间、使频率下降的情况下的相位同步时间，并采用基于较短一方的同步时间的输出频率图案。并且，在输出频率图案中，将逆变器频率变化率(δf)设为考虑了负载5的耐受量的值，由此不会对负载5施加过大的负担。而且，在恢复供电时存在电压变动的情况下，在上述输出频率图案下的同步时间内以追随系统电压的方式控制了电压指令值。
[0147]
基于这些情况，根据实施方式，能够提供一种电力转换装置，能够不超过负载的耐受量地迅速地切换独立运转与互联运转。另外，能够与电力系统顺畅地互联，无瞬间中断地连续地向负载供给电力。
[0148]
另外，本发明不限定于上述实施方式。例如，图1所示的控制电路3可以由硬件构成，可以由软件构成，也可以由硬件与软件的组合构成。
[0149]
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，不意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围、主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围。