DE112017007789T5

DE112017007789T5 - Leistungswandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017007789T5
Application number: DE112017007789.3T
Authority: DE
Inventors: Kikuo Izumi; Takahiro Kato; Yutaka Kuboyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US20200389100A1; WO2019077764A1; CN111066215B; US10924035B2; CN111066215A

Abstract

Eine Leistungswandlungsvorrichtung (1) weist auf: einen Leistungswandler (2), der mit einer elektrischen Speichervorrichtung (91) verbunden ist, die DC Leistung speichert, und der die Aufgabe hat, die in der elektrischen Speichervorrichtung (91) gespeicherte DC Leistung in Wechselstromleistung umzuwandeln, und der außerdem die Aufgabe hat, die Wechselstromleistung an eine Verbraucherlast (92) und/oder ein Leistungssystem (93) auszugeben; eine Erfassungseinheit (3), die an einem ersten Punkt (95) an einer Strom-bzw. Spannungsleitung (94), die den Leistungswandler (2) mit dem Leistungssystem (93) verbindet, eine Spannung und einen Strom erfasst; und eine Steuereinheit (4), die einen Ansteuerbefehl zum Steuern des Leistungswandlers (2) auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit (3) erfasst werden, erzeugt. Die Verbraucherlast (92) ist mit einem zweiten Punkt (96) an der Strom- bzw. Spannungsleitung (94) zwischen dem Leistungswandler (2) und dem ersten Punkt (95) verbunden. Der Leistungswandler (2) arbeitet auf Basis des von der Steuereinheit (4) erzeugten Ansteuerbefehls.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungswandlungsvorrichtung mit einer Funktion zum Umwandeln von DC Leistung (DC-Leistung), die in einer elektrischen Speichervorrichtung gespeichert ist, in Wechselstromleistung (AC-Leistung) und zum Ausgeben der Wechselstromleistung an ein Leistungs- bzw. Stromsystem.
Allgemeiner Stand der Technik
Eine Leistungswandlungsvorrichtung, die eine in einer elektrischen Speichervorrichtung gespeicherte DC Leistung in AC Leistung umwandelt und die AC Leistung an ein Leistungssystem ausgibt, ist bekannt (siehe z.B. Patentdokument 1). Das Patentdokument 1 offenbart eine Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung, die eine Lade-/Entladesteuereinheit aufweist, die ein Laden und Entladen einer elektrischen Speichervorrichtung, die mit einem Leistungsverteilungssystem verbunden ist, auf Basis eines Systemspannungswerts des Leistungsverteilungssystems und eines Ausgangsleistungswerts einer Solarstromerzeugungsvorrichtung, die mit dem Leistungsverteilungssystem verbunden ist, steuert.
Die Lade-/Entladesteuereinheit weist eine Gesamtausgabe-Obergrenzenbestimmungseinheit auf, die einen festen oberen Gesamtausgabegrenzwert für eine Kombination aus der Solarstromerzeugungsvorrichtung und der elektrischen Speichervorrichtung bereitstellt, wenn der Systemspannungswert niedriger ist als ein Schwellenwert, und die den oberen Gesamtausgabegrenzwert senkt, wenn der Systemspannungswert ab dem Schwellenwert ansteigt. Die Lade-/Entladesteuereinheit weist außerdem eine Lade-/Entladebefehlswert-Berechnungseinheit auf, die einen Lade-/Entladebefehlswert für die elektrische Speichervorrichtung auf Basis des oberen Gesamtausgabegrenzwerts und des Ausgangsleistungswert der Solarstromerzeugungsvorrichtung berechnet. Die im Patentdokument 1 offenbarte Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung weist eine Blindleistungssteuervorrichtung auf, die eine Blindleistung, die zum Leistungsverteilungssystem geliefert wird, auf Basis des Systemspannungswerts und des Lade-/Entladebefehlswerts steuert.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentdokumente
Patentdokument 1: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-165593
Kurzfassung
Technisches Problem
Die im Patentdokument 1 offenbarte Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung bestimmt einen Befehlswert für die Wirkleistung und einen Befehlswert für die Blindleistung, die jeweils von der Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung ausgegeben werden, auf Basis des Systemspannungswerts, des Ausgangsleistungswerts der Solarstromerzeugungsvorrichtung und eines Last-Leistungsverbrauchswerts. Somit ist die Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung nicht in der Lage, Wirkleistung und Blindleistung auf Basis eines Befehls von außerhalb der Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung an ein Leistungsverteilungssystem zu liefern. Außerdem berechnet die im Patentdokument 1 offenbarte Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung einen Wirkleistungswert und einen Blindleistungswert auf Basis des Systemspannungswerts. Das heißt, die im Patentdokument 1 offenbarte Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung ist nicht in der Lage, die Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit der Leistungserzeugungs-Steuervorrichtung verbundenen elektrischen Speichervorrichtung ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Last und eines externen Befehls auszugeben.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dessen gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Leistungswandlungsvorrichtung, die Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit ihr verbundenen elektrischen Speichervorrichtung ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Last und eines Befehlswerts, der von einer externen Steuerung eingegeben wird, ausgibt.
Lösung des Problems
Um das Problem zu lösen und um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung auf eine Leistungswandlungsvorrichtung gerichtet, die aufweist: einen Leistungswandler, der mit einer elektrischen Speichervorrichtung verbunden ist, die Gleichstromleistung (DC-Leistung) speichert, und der eine Aufgabe hat, die in der elektrischen Speichervorrichtung gespeicherte DC Leistung in Wechselstromleistung (AC-Leistung) umzuwandeln, und der außerdem eine Aufgabe hat, die AC Leistung an eine Verbraucherlast und/oder ein Leistungssystem auszugeben; eine Erfassungseinheit, die an einem ersten Punkt an einer Strom- bzw. Spannungsleitung, die den Leistungswandler mit dem Leistungssystem verbindet, eine Spannung und einen Strom erfasst; und eine Steuereinheit, die auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit erfasst werden, einen Ansteuerbefehl zum Steuern des Leistungswandlers erzeugt. Die Verbraucherlast ist mit einem zweiten Punkt an der Strom- bzw. Spannungsleitung, der zwischen dem Leistungswandler und dem ersten Punkt liegt, verbunden. Der Leistungswandler arbeitet auf Basis des von der Steuereinheit erzeugten Ansteuerbefehls. Die Steuereinheit weist auf: eine Recheneinheit, die einen Wirkleistungswert und einen Blindleistungswert einer tidenmäßigen bzw. schwankenden Leistung auf Basis der Spannung und des Stroms berechnet, die von der Erfassungseinheit erfasst werden; eine Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit, die einen Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung auf Basis eines Wirkleistungsbefehlswerts, der von einer außerhalb der Leistungswandlungsvorrichtung angeordneten externen Steuerung eingegeben wird, und des von der Recheneinheit berechneten Wirkleistungswerts erzeugt; eine Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit, die einen Befehlswert für eine Ausgabe einer Blindleistung auf Basis eines Blindleistungs-Befehlswerts, der von der externen Steuerung eingegeben wird, und des von der Recheneinheit berechneten Blindleistungswerts erzeugt; und eine Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit, die den Ansteuerbefehl auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit erzeugt wird, und/oder des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit erzeugt wird, erzeugt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft dadurch einen Vorteil, dass sie in der Lage ist, Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit ihr verbundenen elektrischen Speichervorrichtung ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Last und eines Befehlswerts, der von einer externen Steuerung eingegeben wird, auszugeben.
Figurenliste

1 ist ein erstes Schaltbild, das eine Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein zweites Schaltbild, das die Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Wellenformen von Spannung und Strom darstellt, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem eine Verbraucherlast eine ohmsche Last ist und die Verbraucherlast mit einem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verbunden ist.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Wellenformen von Spannung und Strom darstellt, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast eine Kondensatorlast ist und die Verbraucherlast mit dem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verbunden ist.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen von Spannung und Strom, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast mit dem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform verbunden ist.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen von Spannung und Strom, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem eine Verbraucherlast eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast mit einem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung verbunden ist, wenn eine Oberwellenkomponente in der Spannung enthalten ist, die von einer Erfassungseinheit der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform erfasst wird.
7 ist ein Schema, das eine Verarbeitungsschaltung in einem Fall darstellt, in dem die Verarbeitungsschaltung zumindest einen Teil der in der Erfassungseinheit enthaltenen Komponenten und einer Steuereinheit, die in der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten sind, implementiert.
8 ist ein Schema, das einen Prozessor in einem Fall darstellt, in dem der Prozessor zumindest einen Teil einer Funktionalität der Erfassungseinheit und der Steuereinheit, die in der Leistungswandlungsvorrichtung enthalten sind, gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
9 ist ein Schaltbild, das eine Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen von Spannung und Strom, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast eine ohmsche Last ist und die Verbraucherlast mit dem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen von Spannung und Strom, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast eine kapazitive Last ist und die Verbraucherlast mit dem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen von Spannung und Strom, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast mit dem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen von Spannung und Strom, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast mit dem Leistungswandler der Leistungswandlungsvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Leistungswandlungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass diese Ausführungsformen den Bereich dieser Erfindung nicht beschränken sollen.
Erste Ausführungsform.
Zunächst wird eine Konfiguration einer Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. 1 ist ein erstes Blockschaltbild, das die Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die beispielsweise in einer Wohnstätte installiert ist; und ist eine Vorrichtung mit einer Funktion, die darin besteht, DC Leistung, die in einer elektrischen Speichervorrichtung 91, die DC Leistung speichert, gespeichert ist, in AC Leistung umzuwandeln und die AC Leistung an eine Verbraucherlast 92 und/oder ein Leistungssystem 93 auszugeben. 1 stellt außerdem die elektrische Speichervorrichtung 91, die Verbraucherlast 92 und das Leistungssystem 93 dar. Beispiele für die Verbraucherlast 92 schließen eine Klimaanlage und ein Kühlgerät ein.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 schließt einen Leistungswandler 2 ein, der mit der elektrischen Speichervorrichtung 91 verbunden ist und eine Funktion hat, die in der elektrischen Speichervorrichtung 91 gespeicherte DC Leistung in AC Leistung umzuwandeln, und der außerdem eine Funktion hat, die AC Leistung an die Verbraucherlast 92 und/oder das Leistungssystem 93 auszugeben. Zum Beispiel weist der Leistungswandler 2 einen Wechselrichter auf. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 weist außerdem eine Erfassungseinheit 3 auf, die eine Spannung und einen Strom an einem ersten Punkt 95 an einer Strom- bzw. Spannungsleitung 94, die den Leistungswandler 2 mit dem Leistungssystem 93 verbindet, erfasst, um eine tidenmäßigen d.h. schwankende Leistung zwischen dem Leistungswandler 2 und dem Leistungssystem 93 zu berechnen. Man beachte, dass 1 die Erfassungseinheit 3 nur anhand des Rahmens eines Blocks darstellt, der für Funktionen der Erfassungseinheit 3 steht. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 weist außerdem eine Steuereinheit 4 auf, die einen Ansteuerbefehl zum Steuern des Leistungswandlers 2 auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, erzeugt.
Die Verbraucherlast 92 ist mit der Stromleitung 94 verbunden. Genauer ist die Verbraucherlast 92 mit einem zweiten Punkt 96 an der Stromleitung 94, der zwischen dem Leistungswandler 2 und dem ersten Punkt 95 liegt, verbunden. Der Leistungswandler 2 arbeitet auf Basis des von der Steuereinheit 4 erzeugten Ansteuerbefehls. Eine Leistungserzeugungsvorrichtung 97, die AC Leistung ausgibt, ist mit dem ersten Punkt 95 verbunden. 1 stellt auch die Leistungserzeugungsvorrichtung 97 dar. Zum Beispiel erzeugt die Leistungserzeugungsvorrichtung 97 DC Leistung durch Solarstromerzeugung, wandelt die erzeugte DC Leistung in AC Leistung um und liefert die durch die Umwandlung erhaltene AC Leistung in die Stromleitung 94. Man beachte, dass die Leistungserzeugungsvorrichtung 97 nicht unbedingt mit dem ersten Punkt 95 verbunden sein muss.
Die Steuereinheit 4 weist eine Recheneinheit 41 auf, die einen Wirkleistungswert und einen Blindleistungswert der tidenmäßigen Leistung auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, berechnet. Die Steuereinheit 4 weist außerdem eine Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 auf, die auf Basis eines Wirkleistungsbefehlswerts, der von einer außerhalb der Leistungswandlungsvorrichtung 1 angeordneten externen Steuerung 98 geliefert wird, und des Wirkleistungswerts, der von der Recheneinheit 41 berechnet wird, einen Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung erzeugt. Die externe Steuerung 98 ist eine Vorrichtung, die einen Befehlswert zum Steuern des Leistungswandlers 2 zur Leistungswandlungsvorrichtung 1 liefert. Der Wirkleistungsbefehlswert ist der Befehlswert zum Steuern des Leistungswandlers 2. Der Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, dient der Erzwingung der Befolgung des Wirkleistungsbefehlswerts durch die tidenmäßige Leistung. Die Funktionen der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 werden weiter unten unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben.
Die Steuereinheit 4 weist auch eine Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 auf, die auf Basis eines Blindleistungsbefehlswerts, der von der externen Steuerung 98 geliefert wird, und des Blindleistungswerts, der von der Recheneinheit 41 berechnet wird, einen Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung erzeugt. Der Blindleistungsbefehlswert ist der Befehlswert zum Steuern des Leistungswandlers 2. Der Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, dient der Erzwingung der Befolgung des Blindleistungsbefehlswerts durch die tidenmäßige Leistung. Die Funktionen der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 werden weiter unten unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben.
Die Steuereinheit 4 weist außerdem eine Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 auf, die auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, einen Ansteuerbefehl erzeugt. Genauer addiert die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, zum Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, um den Ansteuerbefehl zu erzeugen.
2 ist ein zweites Blockschaltbild, das die Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. 2 stellt Einzelheiten der in 1 dargestellten Steuereinheit 4 dar. Die Recheneinheit 41, die in der Steuereinheit 4 enthalten ist, weist eine Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung auf, die einen Wirkleistungswert bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und einen oder mehrere Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die jeweils durch eine Multiplikation der genannten Frequenz mit einer oder mehreren Zahlen im Bereich von 2 bis zu einer vorgegebenen ganzen Zahl größer oder gleich 2 erhalten werden, auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, berechnet. Das heißt, die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet einen Wirkleistungswert bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und einen oder mehrere Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der genannten Frequenz. Die Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 kann im Folgenden als „Bezugsfrequenz“ bezeichnet werden.
Die Recheneinheit 41 weist außerdem eine Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung auf, die einen Blindleistungswert bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und einen oder mehrere jeweiligen Blindleistungswerte bei multiplizierten Frequenzen, die jeweils durch eine Multiplikation der genannten Frequenz mit einer oder mehreren Zahlen im Bereich von 2 bis zu einer vorgegebenen ganzen Zahl größer oder gleich 2 erhalten werden, auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, berechnet. Das heißt, die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet einen Blindleistungswert bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und einen oder mehrere Blindleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der genannten Frequenz.
Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, wie oben beschrieben, auf Basis des von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswerts und des Wirkleistungswerts bei der genannten Frequenz und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet werden. Genauer subtrahiert die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz und den einen oder die mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet werden, von dem Wirkleistungsbefehlswert, um jeweils Abweichungen für die jeweiligen Ordnungen zu berechnen, und liefert dann eine Steuerung, wie etwa eine Proportional-lntegral(PI)-Steuerung, für die jeweiligen Ordnungen, um diese Abweichungen zu verringern, um so den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung zu erzeugen.
Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 kann den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, wie oben beschrieben, auf Basis des Wirkleistungsbefehlswerts und des Wirkleistungswerts bei der genannten Frequenz, der von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet wird, erzeugen. Genauer kann die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz, der von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet wird, von dem Wirkleistungsbefehlswert subtrahieren, um eine Abweichung für jede Ordnung zu berechnen, und dann eine Steuerung, wie etwa eine Pl-Steuerung, für jede Ordnung liefern, um somit diese Abweichung zu verringern, um den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung zu erzeugen.
Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, wie oben beschrieben, auf Basis des von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungsbefehlswerts und des Blindleistungswerts bei der genannten Frequenz und des einen oder der mehreren Blindleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet werden. Genauer subtrahiert die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und den einen oder die mehreren Blindleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet werden, von dem Blindleistungsbefehlswert, um jeweils Abweichungen für die jeweiligen Ordnungen zu berechnen, und stellt dann eine Steuerung, wie etwa eine Proportional-lntegral(PI)-Steuerung, für die jeweiligen Ordnungen bereit, um diese Abweichungen zu verringern, um so den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung zu erzeugen.
Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 kann den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, wie oben beschrieben, auf Basis des Blindleistungsbefehlswerts und des Blindleistungswerts bei der genannten Frequenz, der von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet wird, erzeugen. Genauer kann die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz, der von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet wird, von dem Blindleistungsbefehlswert subtrahieren, um eine Abweichung für jede Ordnung zu berechnen, und dann eine Steuerung bzw. Regelung, wie etwa eine PI-Steuerung, für jede Ordnung liefern, um diese Abweichung zu verringern, um so den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung zu erzeugen.
Die Steuereinheit 4 weist außerdem einen Wirkleistungsbegrenzer 53 auf, der eine obere Einstellgrenze, die ein oberer Grenzwert für den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung ist, auf Basis des von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungsbefehlswerts und eines oberen Grenzwerts für Scheinleistung, die vom Leistungswandler 2 ausgegeben werden kann, einstellt. Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt einen Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der gleich der oberen Einstellgrenze oder kleiner ist, die von dem Wirkleistungsbegrenzer 53 eingestellt wird.
Die Steuereinheit 4 weist außerdem einen Blindleistungsbegrenzer 54 auf, der eine obere Einstellgrenze, die ein oberer Grenzwert für den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung ist, auf Basis des von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswerts und eines oberen Grenzwerts für eine Scheinleistung, die vom Leistungswandler 2 ausgegeben werden kann, einstellt. Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt einen Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der gleich der oberen Einstellgrenze oder kleiner ist, die von dem Blindleistungsbegrenzer 54 eingestellt wird.
Nun wird eine Funktionsweise der Leistungswandlungsvorrichtung 1 beschrieben. Das heißt, es wird ein Steuerverfahren für eine tidenmäßige Leistung, das von der Leistungswandlungsvorrichtung 1 durchgeführt wird, beschrieben. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine ohmsche Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Steuerverfahren für eine tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, beschrieben. 3 gibt die Zeit, in der die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, durch einen Ausdruck „Last verbunden“ an.
In 3 ist die Polarität des Stroms so definiert, dass die Richtung, in der ein Strom vom Leistungswandler 2 und von der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 zum Leistungssystem 93 fließt, die positive Richtung ist. Die Polarität der Wirkleistung ist so definiert, dass die Entladungsrichtung vom Leistungswandler 2 und von der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 zum Leistungssystem 93 die positive Richtung ist. Die Entladungsrichtung ist die Richtung, in der elektrische Leistung verkauft wird. Die Polarität der Blindleistung ist so definiert, dass die Richtung der Entladung von in der Phase voreilender Blindleistung vom Leistungswandler 2 und von der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 zum Leistungssystem 93 die positive Richtung ist. Um die Darstellung des Steuerverfahrens zu vereinfachen, wird im Folgenden angenommen, dass der Wirkleistungsbefehlswert und der Blindleistungsbefehlswert, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, jeweils null sind.
3(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 3(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 3(c) ist ein Diagramm, das einen Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. Wie in 3(c) dargestellt ist, führt die Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 zu einer Erhöhung der Wirkleistung bei der Bezugsfrequenz in der negativen Richtung, d.h. in der Richtung, in der elektrische Leistung gekauft wird.
Die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz, der aufgrund der Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 variiert, auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden. Die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz einschließlich der Polarität. Zum Beispiel berechnet die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz einschließlich der Polarität, die entweder einen Entlade- oder einen Ladezustand angibt. Ebenso berechnet die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung einen oder mehrere Wirkleistungswerte jeweils bei multiplizierten Frequenzen, die jeweils die Polarität einschließen.
Genauer berechnet die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz und den einen oder die mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen durch Durchführen einer Fourier-Transformation sowohl der Spannung, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, als auch des Stroms, der von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, oder durch Anwenden einer Filteroperation, um Werte in Bändern außer einem spezifischen Frequenzband zu verkleinern.
Die Obergrenze des Bereichs der multiplizierten Frequenzen hängt beispielsweise von einer Erfassungseigenschaft der Erfassungseinheit 3 oder von einer Leistungsausgabeeigenschaft des Leistungswandlers 2 ab. Die Erfassungseigenschaft der Erfassungseinheit 3 ist beispielsweise eine Eigenschaft in Bezug auf eine Genauigkeit oder die Erfassungszeit. Die Leistungsausgabeeigenschaft des Leistungswandlers 2 ist beispielsweise eine Eigenschaft in Bezug auf eine Genauigkeit oder die Reaktionszeit der Ausgangsleistung. Zum Beispiel berechnet die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung die Wirkleistungswerte bis zur multiplizierten Frequenz siebter Ordnung, das heißt bis zu der Frequenz, die sieben Mal so hoch ist wie die Bezugsfrequenz. Die Obergrenze des Bereichs der multiplizierten Frequenzen kann auch durch eine Eigenschaft der Verbraucherlast 92 bestimmt werden. Zum Beispiel berechnet die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 ein Kondensator ist, der mit JIS C 61000-3-2 konform ist, die Wirkleistungswerte bis zur multiplizierten Frequenz dreizehnter Ordnung, das heißt bis zu der Frequenz, die 13-mal so hoch ist wie die Bezugsfrequenz.
Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung für sowohl die Bezugsfrequenz als auch die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen, um die Differenzen zwischen dem Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz und dem einen oder den mehreren Wirkleistungswerten bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet werden, und dem von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswert jeweils zu verringern. Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 kann den Wirkleistungsbefehlswert von der externen Steuerung 98 für sowohl die Bezugsfrequenz als auch für die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen empfangen. Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 kann bestimmen, dass von den Wirkleistungsbefehlswerten, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, der Wirkleistungsbefehlswert bei einer Frequenz, die anders ist als eine spezifische Frequenz, null ist, und nur den Wirkleistungsbefehlswert bei der spezifischen Frequenz empfangen. Ein Beispiel für die spezifische Frequenz ist die Bezugsfrequenz.
3(d) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. 3(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 3(c) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. Wie in 3(e) und 3(f) dargestellt ist, ändern sich der Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und der Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen nicht. Daher ist der Blindleistungswert, der von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet wird, 0 Var. Da der von der externen Steuerung 98 gelieferte Blindleistungsbefehlswert ebenfalls 0 Var ist, ist der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugte Blindleistungsbefehlswert 0 Var.
Die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugt den Ansteuerbefehl auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird. Genauer addiert die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, zum Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, um den Ansteuerbefehl zu erzeugen. Der Leistungswandler 2 arbeitet auf Basis des von der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugten Ansteuerbefehls. Der Betrieb des Leistungswandlers 2 auf Basis des Ansteuerbefehls ermöglicht es der tidenmäßigen Leistung, dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Blindleistungsbefehlswert zu folgen, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden.
Das Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine ohmsche Last ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, wie oben unter Bezugnahme auf 3 beschrieben, ist auch anwendbar als Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, das von der Leistungswandlungsvorrichtung 1 in einem Fall durchzuführen ist, in dem die Verbraucherlast 92, die eine ohmsche Last ist, vom Leistungswandler 2 getrennt ist, und in einem Fall, in dem der Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 variiert.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine Kondensatorlast ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine Kondensatorlast ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, beschrieben. Die jeweiligen Bedeutungen von Polarität und des Ausdrucks „Last verbunden“ von 4 sind den Bedeutungen gleich, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurden.
4(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 4(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 4(c) ist ein Diagramm, das einen Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 4(d) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. 4(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 4(c) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. Wie in 4(e) dargestellt ist, führt die Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 zu einer Erhöhung der Blindleistung bei der Bezugsfrequenz in der negativen Richtung, d.h. in der Richtung, in der elektrische Leistung gekauft wird.
Die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz, der aufgrund der Verbindung mit der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 variiert, auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden. Die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz einschließlich der Polarität. Zum Beispiel berechnet die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz einschließlich der Polarität, die entweder einen Entlade- oder einen Ladezustand angibt. Ebenso berechnet die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung einen oder mehrere Blindleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die jeweils die Polarität einschließen.
Genauer berechnet die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, ähnlich wie dann, wenn die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung den Wirkleistungswert berechnet, den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und den einen oder die mehreren Blindleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen durch Durchführen einer Fourier-Transformation an sowohl der Spannung, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, als auch dem Strom, der von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, oder durch Anwenden einer Filteroperation, um Werte in Bändern außer einem spezifischen Frequenzband zu verkleinern.
Ähnlich wie dann, wenn die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung die Wirkleistungswerte berechnet, hängt die Obergrenze des Bereichs der multiplizierten Frequenzen beispielsweise von einer Erfassungseigenschaft der Erfassungseinheit 3 oder von einer Leistungsausgabeeigenschaft des Leistungswandlers 2 ab. Die Erfassungseigenschaft der Erfassungseinheit 3 ist beispielsweise eine Eigenschaft in Bezug auf eine Genauigkeit oder die Erfassungszeit. Die Leistungsausgabeeigenschaft des Leistungswandlers 2 ist beispielsweise eine Eigenschaft in Bezug auf eine Genauigkeit oder die Reaktionszeit der Ausgangsleistung. Zum Beispiel berechnet die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung die Blindleistungswerte bis zur multiplizierten Frequenz siebter Ordnung, das heißt bis zu der Frequenz, die sieben Mal so hoch ist wie die Bezugsfrequenz. Die Obergrenze des Bereichs der multiplizierten Frequenzen kann auch durch eine Eigenschaft der Verbraucherlast 92 bestimmt werden. Zum Beispiel berechnet die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 ein Kondensator ist, der mit JIS C 61000-3-2 konform ist, die Blindleistungswerte bis zur multiplizierten Frequenz dreizehnter Ordnung, das heißt bis zu der Frequenz, die 13-mal so hoch ist wie die Bezugsfrequenz.
Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung für sowohl die Bezugsfrequenz als auch die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen, um die Differenzen zwischen dem Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und dem einen oder den mehreren Blindleistungswerten bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet werden, und dem von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungswert jeweils zu verringern. Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 kann den Blindleistungsbefehlswert von der externen Steuerung 98 für sowohl die Bezugsfrequenz als auch für die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen empfangen. Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 kann bestimmen, dass von den Blindleistungsbefehlswerten, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, der Blindleistungsbefehlswert bei einer Frequenz, die anders ist als eine spezifische Frequenz, null ist, und nur den Blindleistungsbefehlswert bei der spezifischen Frequenz empfangen. Ein Beispiel für die spezifische Frequenz ist die Bezugsfrequenz.
Wie in 4(c) und 4(d) dargestellt ist, ändern sich der Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz und der Wirkleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen nicht. Daher ist der Wirkleistungswert, der von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet wird, 0 W. Da der von der externen Steuerung 98 gelieferte Blindleistungsbefehlswert ebenfalls 0 W ist, ist der Wirkleistungsbefehlswert, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, 0 W.
Die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugt den Ansteuerbefehl auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird. Genauer addiert die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, zum Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, um den Ansteuerbefehl zu erzeugen. Der Leistungswandler 2 arbeitet auf Basis des von der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugten Ansteuerbefehls. Der Betrieb des Leistungswandlers 2 auf Basis des Ansteuerbefehls ermöglicht es der tidenmäßigen Leistung, dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Blindleistungsbefehlswert zu folgen, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden.
Das Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine Kondensatorlast ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, wie oben unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, ist auch anwendbar als Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, das von der Leistungswandlungsvorrichtung 1 in einem Fall durchzuführen ist, in dem die Verbraucherlast 92, die eine Kondensatorlast ist, vom Leistungswandler 2 getrennt ist, in einem Fall, in dem die Verbraucherlast 92 eine induktive Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, in einem Fall, in dem die Verbraucherlast 92 eine induktive Last ist und die Verbraucherlast 92 vom Leistungswandler 2 getrennt ist, und in einem Fall, in dem der Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 variiert.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. Ein Beispiel für die Oberwellen erzeugende Last ist eine kapazitive Eingangslast. Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, beschrieben. Die jeweiligen Bedeutungen von Polarität und des Ausdrucks „Last verbunden“ von 5 sind den Bedeutungen gleich, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurden.
5(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 5(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 5(c) ist ein Diagramm, das einen Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 5(d) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. 5(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 5(c) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. Wie in 5(c), 5(e) und 5(f) gezeigt ist, führt die Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 im Zeitverlauf zu einer Änderung des Wirkleistungsbefehlswerts bei der Bezugsfrequenz, des Blindleistungswerts bei der Bezugsfrequenz und des Blindleistungswerts bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen.
Die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz, der aufgrund der Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 variiert, auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden. Die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen, der aufgrund der Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 variiert, auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden. Die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung arbeitet ähnlich wie die unter Bezugnahme auf 3 beschriebene Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung. Die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung arbeitet ähnlich wie die unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung.
Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung für sowohl die Bezugsfrequenz als auch die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen, um die Differenzen zwischen dem Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz und dem einen oder den mehreren Wirkleistungswerten bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet werden, und dem von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswert jeweils zu verringern. Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung für sowohl die Bezugsfrequenz als auch die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen, um die Differenzen zwischen dem Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und dem einen oder den mehreren Blindleistungswerten bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet werden, und dem von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungswert jeweils zu verringern.
Die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugt den Ansteuerbefehl auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird. Genauer addiert die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, zum Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, um den Ansteuerbefehl zu erzeugen. Der Leistungswandler 2 arbeitet auf Basis des von der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugten Ansteuerbefehls. Der Betrieb des Leistungswandlers 2 auf Basis des Ansteuerbefehls ermöglicht es der tidenmäßigen Leistung, dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Blindleistungsbefehlswert zu folgen, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden.
Das Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, wie oben unter Bezugnahme auf 5 beschrieben, ist auch anwendbar als Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, das von der Leistungswandlungsvorrichtung 1 in einem Fall durchzuführen ist, in dem die Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, vom Leistungswandler 2 getrennt ist, und in einem Fall, in dem eine Oberwellenkomponente in der Wechselstromleistung, die von der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 erzeugt wird, variiert.
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit einer tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1 verbunden ist, wenn eine Oberwellenkomponente in der Spannung enthalten ist, die von der Erfassungseinheit 3 der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform erfasst wird. Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, beschrieben. Die jeweiligen Bedeutungen von Polarität und des Ausdrucks „Last verbunden“ von 6 sind den Bedeutungen gleich, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurden.
6(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 6(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 6(c) ist ein Diagramm, das einen Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 6(d) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. 6(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 6(c) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt. Wenn die von der Erfassungseinheit 3 erfasste Spannung eine Oberwellenkomponente enthält, führt die Verbindung der Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, mit dem Leistungswandler 2, wie in 6(c), 6(d), 6(e) und 6(f) dargestellt ist, im Zeitverlauf zu einer Veränderung des Wirkleistungswerts bei der Bezugsfrequenz, des Wirkleistungswerts bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen, des Blindleistungswerts bei der Bezugsfrequenz und des Blindleistungswerts bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen, abhängig von der Eigenschaft der Verbraucherlast 92.
Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung für sowohl die Bezugsfrequenz als auch die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen, um die Differenzen zwischen dem Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz und dem einen oder den mehreren Wirkleistungswerten bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet werden, und dem von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswert jeweils zu verringern. Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung für sowohl die Bezugsfrequenz als auch die eine oder die mehreren multiplizierten Frequenzen, um die Differenzen zwischen dem Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz und dem einen oder den mehreren Blindleistungswerten bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet werden, und dem von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungswert jeweils zu verringern.
Die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugt den Ansteuerbefehl auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird. Genauer addiert die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Befehlswert für die Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, zum Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, um den Ansteuerbefehl zu erzeugen. Der Leistungswandler 2 arbeitet auf Basis des von der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugten Ansteuerbefehls. Der Betrieb des Leistungswandlers 2 auf Basis des Ansteuerbefehls ermöglicht es der tidenmäßigen Leistung, dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Blindleistungsbefehlswert zu folgen, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden.
Das Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, wenn die Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, wie oben unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, ist auch anwendbar als Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, das von der Leistungswandlungsvorrichtung 1 in einem Fall durchzuführen ist, in dem die Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, vom Leistungswandler 2 getrennt ist, und in einem Fall, in dem eine Oberwellenkomponente in der Wechselstromleistung, die von der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 erzeugt wird, variiert.
Der Leistungswandler 2 kann keine Leistung ausgeben, die einen oberen Grenzwert der Scheinleistung überschreitet. Wie oben beschrieben, weist die Steuereinheit 4 den Wirkleistungsbegrenzer 53 und den Blindleistungsbegrenzer 54 auf. In einem Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Wirkleistung Priorität einräumt, arbeitet der Wirkleistungsbegrenzer 53, während der Blindleistungsbegrenzer 54 nicht arbeitet. In einem Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Blindleistung Priorität einräumt, arbeitet der Blindleistungsbegrenzer 54, während der Wirkleistungsbegrenzer 53 nicht arbeitet.
In einem Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Wirkleistung Priorität einräumt, stellt der Wirkleistungsbegrenzer 53 eine Obergrenze für den Befehlswert für eine Ausgabe der Wirkleistung, die eine erste obere Einstellgrenze ist, auf einen Wert „Plim“ ein, der von der nachstehenden Formel (1) geliefert wird. Der Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Wirkleistung Priorität verleiht, ist ein Fall, in dem der Befolgung des Befehlswerts für eine Ausgabe der Wirkleistung Priorität gegenüber der Befolgung des Befehlswerts für eine Ausgabe der Blindleistung verliehen wird. In der Formel (1) steht „Plim“ für die erste obere Einstellgrenze, die vom Wirkleistungsbegrenzer 53 eingestellt wird, und „Slim“ steht für den oberen Grenzwert der Scheinleistung.
[Formel 1] $P l i m = S l i m$
Das heißt, der Befehlswert für eine Ausgabe der Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, ist auf höchstens den Wert „Plim“ begrenzt, der von der Formel (1) geliefert wird.
In einem Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Wirkleistung Priorität einräumt, berechnet der Blindleistungsbegrenzer 54 einen Wert „Qlim“, der von der nachstehenden Formel (2) geliefert wird, und stellt die Obergrenze für den Befehlswert für eine Ausgabe der Blindleistung, die eine zweite obere Einstellgrenze ist, auf den Wert „Qlim“ ein, der von der nachstehenden Formel (2) geliefert wird. In der Formel (2) steht „Qlim“ für die zweite obere Einstellgrenze, die vom Blindleistungsbegrenzer 54 eingestellt wird, und „Pref“ steht für den Wirkleistungsbefehlswert, der von der externen Steuerung 98 geliefert wird.
[Formel 2] $Q l i m = \sqrt{S l i m^{2} - P r e f^{2}}$
Das heißt, der Befehlswert für eine Ausgabe der Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, ist auf höchstens den Wert „Qlim“ begrenzt, der von der Formel (2) geliefert wird.
Um zu verhindern, dass der Leistungswandler 2 Leistung ausgibt, die den oberen Grenzwert für die Scheinleistung überschreitet, wird eine Berechnung in der Reihenfolge erster Schritt, zweiter Schritt und dritter Schritt, wie nachstehend aufgeführt, nacheinander durchgeführt.

Erster Schritt: Operation, die von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 durchgeführt wird
Zweiter Schritt: Operation des Berechnens von „Qlim“, durchgeführt vom Blindleistungsbegrenzer 54
Dritter Schritt: Operation, die von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 durchgeführt wird

In einem Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Blindleistung Priorität einräumt, stellt der Blindleistungsbegrenzer 54 die Obergrenze für den Befehlswert für eine Ausgabe der Blindleistung, die eine dritte obere Einstellgrenze ist, auf einen Wert „Qlim“ ein, der von der nachstehenden Formel (3) geliefert wird. Der Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Blindleistung Priorität verleiht, ist ein Fall, in dem der Befolgung des Befehlswerts für eine Ausgabe der Blindleistung Priorität gegenüber der Befolgung des Befehlswerts für eine Ausgabe der Wirkleistung verliehen wird. In der Formel (3) steht „Qlim“ für die dritte obere Einstellgrenze, die vom Blindleistungsbegrenzer 54 eingestellt wird, und „Slim“ steht für den oberen Grenzwert der Scheinleistung.
[Formel 3] $Q l i m = S l i m$
Das heißt, der Befehlswert für eine Ausgabe der Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, ist auf höchstens den Wert „Qlim“ begrenzt, der von der Formel (3) geliefert wird.
In einem Fall, in dem der Leistungswandler 2 der Ausgabe der Blindleistung Priorität einräumt, berechnet der Wirkleistungsbegrenzer 53 einen Wert „Plim“, der von der nachstehenden Formel (4) geliefert wird, und stellt die Obergrenze für den Befehlswert für eine Ausgabe der Wirkleistung, die eine vierte obere Einstellgrenze, auf den Wert „Qlim“ ein, der von der nachstehenden Formel (4) geliefert wird. In der Formel (4) steht „Plim“ für die vierte obere Einstellgrenze, die vom Wirkleistungsbegrenzer 53 eingestellt wird, und „Qref“ steht für den Blindleistungsbefehlswert, der von der externen Steuerung 98 geliefert wird.
[Formel 4] $P l i m = \sqrt{S l i m^{2} - Q r e f^{2}}$
Das heißt, der Befehlswert für eine Ausgabe der Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, ist auf höchstens den Wert „Plim“ begrenzt, der von der Formel (4) geliefert wird.
Um zu verhindern, dass der Leistungswandler 2 Leistung ausgibt, die den oberen Grenzwert für die Scheinleistung überschreitet, wird eine Berechnung in der Reihenfolge vierter Schritt, fünfter Schritt und sechster Schritt, wie nachstehend aufgeführt, nacheinander durchgeführt.

Vierter Schritt: Operation, die von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 durchgeführt wird
Fünfter Schritt: Operation des Berechnens von „Plim“, durchgeführt vom Wirkleistungsbegrenzer 53
Sechster Schritt: Operation, die von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 durchgeführt wird

Wie oben beschrieben, ist die Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform mit der elektrischen Speichervorrichtung 91 verbunden, und die Leistungswandlungsvorrichtung 1 hat die Funktion, DC Leistung, die in der elektrischen Speichervorrichtung 91 gespeichert ist, in AC Leistung umzuwandeln. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 ist auch mit der Verbraucherlast 92 und mit dem Leistungssystem 93 verbunden, und die Leistungswandlungsvorrichtung 1 hat die Funktion, die durch die Umwandlung erhaltene AC Leistung an die Verbraucherlast 92 und oder das Leistungssystem 93 auszugeben. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 ist auch mit der externen Steuerung 98 verbunden. Die externe Steuerung 98 liefert einen Wirkleistungsbefehlswert und einen Blindleistungswert zur Leistungswandlungsvorrichtung 1.
In einer Situation, bei der die elektrische Speichervorrichtung 91, die Verbraucherlast 92, das Leistungssystem 93 und die externe Steuerung 98 mit der Leistungswandlungsvorrichtung 1 verbunden sind, erfasst die Leistungswandlungsvorrichtung 1 die Spannung und den Strom am ersten Punkt 95 an der Stromleitung 94, die den Leistungswandler 2, der die Funktion hat, die in der elektrischen Speichervorrichtung 91 gespeicherte DC Leistung in AC Leistung umzuwandeln, mit dem Leistungssystem 93 verbindet; und erzeugt einen Ansteuerbefehl zum Steuern des Leistungswandlers 2 auf Basis der erfassten Spannung und des erfassten Stroms und des Wirkleistungsbefehlswerts und des Blindleistungswerts, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden. Der Leistungswandler 2 arbeitet auf Basis des erzeugten Ansteuerbefehls. Somit ist die Leistungswandlungsvorrichtung 1 dahingehend von Vorteil, dass sie in der Lage ist, Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit ihr verbundenen elektrischen Speichervorrichtung 91 ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Verbraucherlast 92 und des Wirkleistungsbefehlswerts und des Blindleistungsbefehlswerts, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, auszugeben.
Genauer kann in einer Situation, in der die elektrische Speichervorrichtung 91 und die Verbraucherlast 92 mit der Leistungswandlungsvorrichtung 1 verbunden sind, die Leistungswandlungsvorrichtung 1 der tidenmäßigen Leistung zwischen der Leistungswandlungsvorrichtung 1 und dem Leistungssystem 93 ermöglichen, dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Blindleistungsbefehlswert, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, zu folgen. Somit kann die Leistungswandlungsvorrichtung 1 Wirkleistung und Blindleistung jeweils in der Höhe, die für das gesamte Leistungsversorgungssystem erforderlich ist, an das Leistungssystem 93 liefern.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 1 weist den Wirkleistungsbegrenzer 53 und den Blindleistungsbegrenzer 54 auf. Dadurch ist es möglich, dass der Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung und der Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, die dem Ansteuerbefehl zugrunde liegen, Werte werden, die eine Ausgabe von Leistung verhindern, die den oberen Grenzwert der Scheinleistung überschreitet. Dies macht es möglich, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 1 eine Situation vermeidet, die eine Ausgabe von Leistung erfordert, die den oberen Grenzwert der Scheinleistung überschreitet, wodurch das Auftreten einer Fehlfunktion in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 verringert oder verhindert wird.
Man beachte, dass in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die in der Steuereinheit 4 enthaltene Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Ansteuerbefehl auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, erzeugt. Jedoch kann die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Ansteuerbefehl entweder auf Basis des Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, oder des Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird, erzeugen. Das heißt, die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 erzeugt den Ansteuerbefehl entweder auf Basis von einem oder von beiden vom Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt wird, und vom Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt wird.
In einem Fall, in dem die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Ansteuerbefehl auf Basis des von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugten Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung erzeugt, ist es von Vorteil, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 1 in der Lage ist, Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit ihr verbundenen elektrischen Speichervorrichtung 91 ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Verbraucherlast 92 und des von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswerts auszugeben. In einem Fall, in dem die Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44 den Ansteuerbefehl auf Basis des von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugten Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung erzeugt, ist es von Vorteil, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 1 in der Lage ist, Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit ihr verbundenen elektrischen Speichervorrichtung 91 ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Verbraucherlast 92 und des von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungsbefehlswerts auszugeben.
Außerdem berechnet in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Recheneinheit 41, die in der Steuereinheit 4 enthalten ist, den Wirkleistungswert und den Blindleistungswert der tidenmäßigen Leistung auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden. Solange der Wirkleistungswert und der Blindleistungswert der tidenmäßigen Leistung berechnet werden können, kann die Recheneinheit 41 den Wirkleistungswert und den Blindleistungswert der tidenmäßigen Leistung zum Teil oder vollständig auf Basis der Leistung, die von der elektrischen Speichervorrichtung 91 ausgegeben wird, der Leistung, die vom Leistungswandler 2 ausgegeben wird, der Leistung, die in der Verbraucherlast 92 verbraucht wird, und der Leistung, die von der Leistungserzeugungsvorrichtung 97 ausgebeben wird, berechnen.
7 ist ein Schema, das eine Verarbeitungsschaltung 71 in einem Fall, in dem die Verarbeitungsschaltung 71 zumindest einen Teil der in der Erfassungseinheit 3 enthaltenen Komponenten und der Steuereinheit 4, die in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 enthalten sind, implementiert, gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Das heißt, zumindest ein Teil der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 können in der Verarbeitungsschaltung 71 implementiert werden. Genauer kann zumindest ein Teil der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung und der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, die in der Recheneinheit 41 enthalten sind, und der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54, die in der Steuereinheit 4 enthalten sind, in der Verarbeitungsschaltung 71 implementiert werden.
Die Verarbeitungsschaltung 71 ist ein zweckgebundenes Hardware-Element. Die Verarbeitungsschaltung 71 ist beispielsweise eine einzelne Schaltung, ein Satz aus mehreren Schaltungen, ein programmierter Prozessor, ein Satz von mehreren programmierten Prozessoren, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine im Feld programmierbare Gatteranordnung (FPGA) oder eine Kombination davon. Die Erfassungseinheit 3 und die Steuereinheit 4 können zum Teil in einem zweckgebundenen Hardware-Element implementiert werden, das vom Rest getrennt vorliegt. Genauer kann ein Teil der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 in einem zweckgebundenen Hardware-Element, das vom Rest getrennt vorliegt, implementiert werden.
8 ist ein Schema, das einen Prozessor 81 in einem Fall, in dem der Prozessor 81 zumindest einen Teil der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4, die in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 enthalten sind, implementiert, gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Das heißt, zumindest ein Teil der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4, die in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 enthalten sind, können in dem Prozessor 81 implementiert werden, der ein im Speicher 82 gespeichertes Programm ausführt.
Genauer kann zumindest ein Teil der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 im Prozessor 81 implementiert werden, der ein im Speicher 82 gespeichertes Programm ausführt. Der Prozessor 81 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), eine Verarbeitungseinheit, eine Recheneinheit, ein Mikroprozessor, ein Mikrocomputer oder ein Digitalsignalprozessor (DSP). 8 stellt auch den Speicher 82 dar.
In einem Fall, in dem zumindest ein Teil der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 im Prozessor 81 implementiert wird, wird dieser Teil der Funktionalität in dem Prozessor 81 und in Software, Firmware oder einer Kombination aus Software und Firmware implementiert. Genauer wird in einem Fall, in dem zumindest ein Teil der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 im Prozessor 81 implementiert ist, dieser Teil der Funktionalität im Prozessor 81 und in Software, Firmware oder einer Kombination aus Software und Firmware implementiert.
Die Software oder Firmware wird als Programme beschrieben und wird im Speicher 82 gespeichert. Der Prozessor 81 liest Programme, die im Speicher 82 gespeichert sind, und führt sie aus, um zumindest einen Teil der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 zu implementieren. Genauer liest der Prozessor 81 Programme, die im Speicher 82 gespeichert sind, und führt sie aus, um zumindest einen Teil der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 zu implementieren.
Das heißt, in einem Fall, in dem zumindest ein Teil der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 im Prozessor 81 implementiert wird, weist die Leistungswandlungsvorrichtung 1 den Speicher 82 zum Speichern der Programme auf, die den Prozessor 81 veranlassen, Schritte durchzuführen, die zumindest von dem Teil der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 durchzuführen sind.
Genauer weist in einem Fall, in dem zumindest ein Teil der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 im Prozessor 81 implementiert wird, die Leistungswandlungsvorrichtung 1 den Speicher 82 auf, um Programme zu speichern, die den Prozessor 81 veranlassen, Schritte durchzuführen, die zumindest von dem Teil der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 durchzuführen sind.
Man kann auch sagen, dass ein im Speicher 82 gespeichertes Programm bewirkt, dass ein Computer einen Ablauf oder ein Verfahren durchführt, die zumindest von einem Teil der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 durchzuführen sind. Genauer kann man auch sagen, dass ein Programm, das im Speicher 82 gespeichert ist, einen Computer veranlasst, einen Ablauf oder ein Verfahren durchzuführen, die zumindest von einem Teil der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 durchzuführen sind.
Der Speicher 82 ist beispielsweise ein nichtflüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie etwa ein Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein Flash-Speicher, ein löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EPROM) ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM) (eingetragenes Warenzeichen), eine Magnetscheibe, eine Diskette, eine Compact Disk, eine optische Scheibe, eine Minidisk, eine Digital Versatile Disk (DVD) oder dergleichen.
Mehrere Teilbereiche der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 können so implementiert werden, dass ein Teil der mehreren Teilbereiche der Funktionalität in einem zweckgebundenen Hardware-Element implementiert wird und der übrige Teil der mehreren Teilbereiche der Funktionalität in Software oder Firmware implementiert wird. Somit können die mehreren Teilbereiche der Funktionalität der Erfassungseinheit 3 und der Steuereinheit 4 in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden.
Genauer können mehrere Teilbereiche der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 so implementiert werden, dass ein Teil der mehreren Teilbereiche der Funktionalität in einem zweckgebundenen Hardware-Element implementiert wird, und der Rest der mehreren Teilbereiche der Funktionalität kann in Software oder Firmware implementiert werden. Somit können die mehreren Teilbereiche der Funktionalität der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung, der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, der Recheneinheit 41, der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, der Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit 44, des Wirkleistungsbegrenzers 53 und des Blindleistungsbegrenzers 54 in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert werden.
Zweite Ausführungsform
Nun wird eine Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 9 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration der Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. Wie aus einem Vergleich zwischen 2 für die erste Ausführungsform und 9 für die zweite Ausführungsform hervorgeht, weist die Leistungswandlungsvorrichtung 1A sämtliche Komponenten auf, die in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten sind, außer der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung und der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1A weist anstelle der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung und der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung eine Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und eine Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen auf. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1A weist anstelle der Recheneinheit 41 der Leistungswandlungsvorrichtung 1 eine Recheneinheit 41a auf, welche die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen aufweist. In der zweiten Ausführungsform ist die Leistungserzeugungsvorrichtung 97 nicht mit der Stromleitung 94 verbunden. Die zweite Ausführungsform wird hauptsächlich in Bezug auf Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
In der zweiten Ausführungsform ist der Leistungswandler 2 parallel zur elektrischen Speichervorrichtung 91 mit der Leistungserzeugungsvorrichtung 97a verbunden, die DC Leistung erzeugt. Zum Beispiel ist die Leistungserzeugungsvorrichtung 97a eine Vorrichtung, die DC Leistung durch Solarstromerzeugung erzeugt. Der Leistungswandler 2 hat auch die Funktion, die von der elektrischen Speichervorrichtung 91 und der Leistungserzeugungsvorrichtung 97a erzeugte DC Leistung in AC Leistung umzuwandeln, und eine Funktion, die darin besteht, Wechselstromleistung, die auf der von der elektrischen Speichervorrichtung 91 und der Leistungserzeugungsvorrichtung 97a erzeugten DC Leistung basiert, an die Verbraucherlast 92 und das Leistungssystem 93 auszugeben. Man beachte, dass der Leistungswandler 2 auch nur mit einer von der elektrischen Speichervorrichtung 91 und der Leistungserzeugungsvorrichtung 97a verbunden sein kann. Die Leistungserzeugungsvorrichtung 97a kann parallel zur elektrischen Speichervorrichtung 91 mit dem Leistungswandler 2 verbunden sein, der in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist.
Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, einen Wirkleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung vom Leistungssystem 93 und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die jeweils durch eine Multiplikation der genannten Frequenz mit jeweiligen Zahlen im Bereich von 2 bis zu einer vorgegebenen ganzen Zahl größer oder gleich 2 erhalten werden. Das bedeutet, die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet den Wirkleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung vom Leistungssystem 93 und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der genannten Frequenz. Die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen berechnet auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, einen Blindleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Blindleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und eines oder mehrerer Blindleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die jeweils durch eine Multiplikation der genannten Frequenz mit jeweiligen Zahlen im Bereich von 2 bis zu einer vorgegebenen ganzen Zahl größer oder gleich 2 erhalten werden. Das bedeutet, die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen berechnet den Blindleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Blindleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und des einen oder der mehreren Blindleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der genannten Frequenz. Die genannte Frequenz ist die Bezugsfrequenz.
Die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung auf Basis des von der externen Steuerung 98 gelieferten Wirkleistungsbefehlswerts und des von der Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechneten Wirkleistungswerts für alle Ordnungen. Genauer subtrahiert die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 42, um die Differenz zwischen dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Wirkleistungswert für alle Ordnungen, der von der Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen erzeugt wird, zu verringern, den Wirkleistungswert für alle Ordnungen vom Wirkleistungsbefehlswert, um den Befehlswert für die Ausgabe von Wirkleistung zu erzeugen.
Die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43 erzeugt den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung auf Basis des von der externen Steuerung 98 gelieferten Blindleistungsbefehlswerts und des von der Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen berechneten Blindleistungswerts für alle Ordnungen. Genauer subtrahiert die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit 43, um die Differenz zwischen dem Blindleistungsbefehlswert und dem Blindleistungswert für alle Ordnungen, der von der Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen erzeugt wird, zu verringern, den Blindleistungswert für alle Ordnungen vom Blindleistungsbefehlswert, um den Befehlswert für die Ausgabe von Blindleistung zu erzeugen.
Nun wird eine Funktionsweise der Leistungswandlungsvorrichtung 1A unter Bezugnahme auf 10 bis 13 beschrieben. Das heißt, es wird ein Steuerverfahren für tidenmäßige Leistung, das von der Leistungswandlungsvorrichtung 1A durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 10 bis 13 beschrieben. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine ohmsche Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. 10 gibt die Situation, in der die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 verbunden ist, durch einen Ausdruck „Last verbunden“ an.
In 10 ist die Polarität des Stroms so definiert, dass die Richtung, in der ein Strom vom Leistungswandler 2 zum Leistungssystem 93 fließt, die positive Richtung ist. Die Wirkleistungspolarität ist so definiert, dass die Entladungsrichtung vom Leistungswandler 2 zum Leistungssystem 93 die positive Richtung ist. Die Entladungsrichtung ist die Richtung, in der elektrische Leistung verkauft wird. Die Blindleistungspolarität ist so definiert, dass die Richtung der Entladung von der Phase voreilender Blindleistung vom Leistungswandler 2 zum Leistungssystem 93 die positive Richtung ist. Um die Darstellung des Steuerverfahrens zu vereinfachen, wird im Folgenden angenommen, dass der Wirkleistungsbefehlswert und der Blindleistungsbefehlswert, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, jeweils null sind.
10(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 10(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 10(c) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert für alle Ordnungen darstellt. 10(d) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 10(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt.
11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine kapazitive Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. Ein Beispiel für die kapazitive Last ist eine Kondensatorlast. Die jeweiligen Bedeutungen von Polarität und des Ausdrucks „Last verbunden“ von 11 sind den Bedeutungen gleich, die mit Bezug auf 10 beschrieben wurden.
11(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 11(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 11(c) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert für alle Ordnungen darstellt. 11(d) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 11(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. Ein Beispiel für die Oberwellen erzeugende Last ist eine kapazitive Eingangslast. Auch in 12 sind die jeweiligen Bedeutungen von Polarität und des Ausdrucks „Last verbunden“ den Bedeutungen gleich, die mit Bezug auf 10 beschrieben wurden.
12(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 12(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 12(c) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert für alle Ordnungen darstellt. 12(d) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 12(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt.
13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel darstellt für Wellenformen der Spannung und des Stroms, die mit der tidenmäßigen Leistung in Zusammenhang stehen, und für Wellenformen der tidenmäßigen Leistung in einem Fall, bei dem die Verbraucherlast 92 eine Oberwellen erzeugende Last ist und die Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 der Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform verbunden ist. Ein Beispiel für die Oberwellen erzeugende Last ist eine kapazitive Eingangslast. Auch in 13 sind die jeweiligen Bedeutungen von Polarität und des Ausdrucks „Last verbunden“ den Bedeutungen gleich, die mit Bezug auf 10 beschrieben wurden.
13(a) ist ein Diagramm, das eine Wellenform der von der Erfassungseinheit 3 erfassten Spannung darstellt. 13(b) ist ein Diagramm, das eine Wellenform des von der Erfassungseinheit 3 erfassten Stroms darstellt. 13(c) ist ein Diagramm, das den Wirkleistungswert für alle Ordnungen darstellt. 13(d) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der Bezugsfrequenz darstellt. 13(e) ist ein Diagramm, das den Blindleistungswert bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen darstellt.
Ein Hauptunterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform liegt darin, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform nicht die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen aufweist, während die Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen aufweist. Die Beschreibung wird nun auf diesen Hauptunterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform, d. h. die Funktionsweise der Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen abgestellt.
Wie in 10(c) dargestellt ist, führt die Verbindung der Verbraucherlast 92 mit dem Leistungswandler 2 zu einer Erhöhung des Wirkleistungswerts für alle Ordnungen in der negativen Richtung, d.h. in der Richtung, in der elektrische Leistung gekauft wird. Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, den Wirkleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die jeweils durch eine Multiplikation der genannten Frequenz mit einer bzw. jeweiligen Zahl(en) im Bereich von 2 bis zu einer vorgegebenen ganzen Zahl größer oder gleich 2 erhalten werden. Das heißt, die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet den Wirkleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der genannten Frequenz. Die genannte Frequenz ist die Bezugsfrequenz. Die Verbraucherlast 92 weist nur eine Komponente mit der Bezugsfrequenz auf, und somit berechnet die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen in dem Beispiel, das unter Bezugnahme auf 10 beschrieben wird, den Wirkleistungswert bei der Bezugsfrequenz. Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet den Wirkleistungswert für alle Ordnungen einschließlich der Polarität.
Genauer berechnet die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen die tidenmäßige Leistung auf Basis der Spannung, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, und des Stroms, der von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird. Dann nimmt die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen an, dass die Frequenz der Spannung, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, die Bezugsfrequenz der tidenmäßigen Leistung ist, und bildet den Durchschnitt aus mehreren Wirkleistungswerten bei der Bezugsfrequenz, um den Wirkleistungswert für alle Ordnungen zu berechnen. Die von der Erfassungseinheit 3 erfasste Spannung ist die Spannung der AC Leistung des Leistungssystems 93. Alternativ dazu wendet die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen eine Filteroperation an, um Werte in Bändern außer einem spezifischen Frequenzband zu verringern, um den Wirkleistungswert für alle Ordnungen zu berechnen.
In dem Beispiel von 11 und 12 arbeitet die Berechnungseinheit 55 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung ähnlich wie die unter Bezugnahme auf 10 Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen.
In 13 führt in einem Fall, bei dem die von der Erfassungseinheit 3 erfasste Spannung eine Oberwellen erzeugende Komponente aufweist, die Verbindung der Verbraucherlast 92, die eine Oberwellen erzeugende Last ist, mit dem Leistungswandler 2 zu einer Erhöhung des Blindleistungswerts bei der Bezugsfrequenz und des Blindleistungswerts bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen jeweils in der negativen Richtung, d. h. in der Richtung, in der elektrische Leistung gekauft wird, wie in 13(d) und 13(e) dargestellt ist. Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst werden, den Wirkleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die jeweils durch eine Multiplikation der genannten Frequenz mit einer bzw. jeweiligen Zahl(en) im Bereich von 2 bis zu einer vorgegebenen ganzen Zahl größer oder gleich 2 erhalten werden. Das heißt, die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet den Wirkleistungswert für alle Ordnungen, das heißt eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems 93 und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der genannten Frequenz. Die genannte Frequenz ist die Bezugsfrequenz. Die Verbraucherlast 92 erzeugt eine Komponente mit der Bezugsfrequenz und eine oder mehrere Komponenten mit jeweiligen multiplizierten Frequenzen. Somit berechnet die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen in dem Beispiel, das auf 13 Bezug nimmt, den Wirkleistungswert für alle Ordnungen, der eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei der Bezugsfrequenz und des Wirkleistungswerts bei der multiplizierten Frequenz oder den multiplizierten Frequenzen ist. Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen berechnet den Wirkleistungswert für alle Ordnungen einschließlich der Polarität.
Genauer berechnet die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen die tidenmäßige Leistung auf Basis der Spannung, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, und des Stroms, der von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird. Dann nimmt die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen an, dass die Frequenz der Spannung, die von der Erfassungseinheit 3 erfasst wird, die Bezugsfrequenz der tidenmäßigen Leistung ist, und bildet den Durchschnitt aus mehreren Wirkleistungswerten bei einem oder mehreren Vielfachen der Bezugsfrequenz, um den Wirkleistungswert für alle Ordnungen zu berechnen. Die von der Erfassungseinheit 3 erfasste Spannung ist die Spannung der AC Leistung des Leistungssystems 93. Alternativ dazu wendet die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen eine Filteroperation an, um Werte in Bändern außer einem spezifischen Frequenzband zu verringern, um den Wirkleistungswert für alle Ordnungen zu berechnen.
Ein Hauptunterschied zwischen der zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen anstelle der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung und der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, die in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten sind, aufweist.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 1A erfasst die Spannung und den Strom am ersten Punkt 95 an der Stromleitung 94, die den Leistungswandler 2 mit dem Leistungssystem 93 verbindet, und erzeugt den Ansteuerbefehl zum Steuern des Leistungswandlers 2 auf Basis der erfassten Spannung und des erfassten Stroms und des Wirkleistungsbefehlswerts und des Blindleistungsbefehlswerts, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden. Die Leistungswandlungsvorrichtung 1A ist dahingehend von Vorteil, dass sie in der Lage ist, Leistung unter Berücksichtigung der Leistung, die von der mit ihr verbundenen elektrischen Speichervorrichtung 91 ausgegeben wird, des Leistungsverbrauchs der Verbraucherlast 92 und des Wirkleistungswerts und des Blindleistungswerts, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, auszugeben. Genauer kann die Leistungswandlungsvorrichtung 1A der tidenmäßigen Leistung ermöglichen, dem Wirkleistungsbefehlswert und dem Blindleistungswert zu folgen, die von der externen Steuerung 98 geliefert werden, und kann somit Wirkleistung und Blindleistung jeweils in einer Höhe, die für das gesamte Leistungsverteilungssystem erforderlich ist, an das Leistungssystem 93 liefern.
Die Leistungswandlungsvorrichtung 1A weist den Wirkleistungsbegrenzer 53 und den Blindleistungsbegrenzer 54 auf. Dadurch ist es möglich, dass der Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung und der Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, die dem Ansteuerbefehl zugrunde liegen, Werte werden, die eine Ausgabe von Leistung verhindern, die den oberen Grenzwert der Scheinleistung überschreitet. Dies macht es möglich, dass die Leistungswandlungsvorrichtung 1A eine Situation vermeidet, die eine Ausgabe von Leistung erfordert, die den oberen Grenzwert der Scheinleistung überschreitet, wodurch das Auftreten einer Fehlfunktion in der Leistungswandlungsvorrichtung 1A verringert oder verhindert wird.
Wie oben beschrieben, weist die Leistungswandlungsvorrichtung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen anstelle der Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung und der Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung, die in der Leistungswandlungsvorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform enthalten sind, auf. Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen berechnen jeweils den Wirkleistungswert für alle Ordnungen und den Blindleistungswert für alle Ordnungen und berechnen jeweils keine Wirkleistungswerte und Blindleistungswerte bei mehreren multiplizierten Frequenzen, und können daher jeweils den Wirkleistungswert und den Blindleistungswert einfacher berechnen als die Berechnungseinheit 51 für eine ordnungsspezifische Wirkleistung und die Berechnungseinheit 52 für eine ordnungsspezifische Blindleistung.
Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen können zum Teil oder vollständig von einer Verarbeitungsschaltung gebildet werden, welche die gleiche Funktionalität aufweist wie die in der ersten Ausführungsform beschriebene Verarbeitungsschaltung 71. Die Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und die Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen können zum Teil oder vollständig in einem Prozessor implementiert werden, der die gleiche Funktionalität aufweist wie die Funktionalität des Prozessors 81, der in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde. In einem Fall, in dem zumindest ein Teil der Funktionalität der Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und der Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen in einem Prozessor implementiert wird, weist die Leistungswandlungsvorrichtung 1A einen Speicher zum Speichern von Programmen auf, die den Prozessor veranlassen, Schritte durchzuführen, die zumindest von einem Teil der Wirkleistungsberechnungseinheit 55 für alle Ordnungen und der Blindleistungsberechnungseinheit 56 für alle Ordnungen durchzuführen sind. Dieser Speicher ist ein Speicher mit der gleichen Funktionalität wie die Funktionalität des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Speichers 82.
Man beachte, dass auch in der zweiten Ausführungsform die in der ersten Ausführungsform beschriebene Leistungserzeugungsvorrichtung 97 mit dem zweiten Punkt 96 an der Stromleitung 94 verbunden sein kann, der zwischen dem Leistungswandler 2 und dem ersten Punkt 95 liegt.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind nur Beispiele für verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung. Diese Konfigurationen können mit einer anderen bekannten Technologie kombiniert werden, und ein Teil von solchen Konfigurationen kann weggelassen oder modifiziert werden, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste
1, 1A Leistungswandlungsvorrichtung; 2 Leistungswandler; 3 Erfassungseinheit; 4 Steuereinheit; 41, 41a Recheneinheit; 42 Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit; 43 Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit; 44 Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit; 51 Berechnungseinheit für eine ordnungsspezifische Wirkleistung; 52 Berechnungseinheit für eine ordnungsspezifische Blindleistung; 53 Wirkleistungsbegrenzer; 54 Blindleistungsbegrenzer; 55 Wirkleistungsberechnungseinheit für alle Ordnungen; 56 Blindleistungsberechnungseinheit für alle Ordnungen; 71 Verarbeitungsschaltung; 81 Prozessor; 82 Speicher; 91 elektrische Speichervorrichtung; 92 Verbraucherlast; 93 Leistungssystem; 94 Strom-bzw. Spannungsleitung; 95 erster Punkt; 96 zweiter Punkt; 97, 97a Leistungswandlungsvorrichtung; 98 externe Steuerung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013165593 [0004]

Claims

Leistungswandlungsvorrichtung, umfassend: einen Leistungswandler, der mit einer elektrischen Speichervorrichtung verbunden ist, die Gleichstromleistung (DC-Leistung) speichert, und der eine Funktion hat, die in der elektrischen Speichervorrichtung gespeicherte DC Leistung in Wechselstromleistung (AC-Leistung) umzuwandeln, und der außerdem eine Funktion hat, AC Leistung an eine Verbraucherlast und/oder ein Leistungssystem auszugeben; eine Erfassungseinheit zum Erfassen von Spannung und Strom an einem ersten Punkt einer Strom- bzw. Spannungsleitung, die den Leistungswandler mit dem Leistungssystem verbindet; und eine Steuereinheit zum Erzeugen eines Ansteuerbefehls zum Steuern des Leistungswandlers auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit erfasst werden, wobei die Verbraucherlast mit einem zweiten Punkt an der Strom-bzw. Spannungsleitung, zwischen dem Leistungswandler und dem ersten Punkt, verbunden ist, der Leistungswandler auf Basis des von der Steuereinheit erzeugten Ansteuerbefehls arbeitet, und die Steuereinheit aufweist: eine Recheneinheit zum Berechnen eines Wirkleistungswerts und eines Blindleistungswerts einer tidenmäßigen Leistung auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit erfasst werden, eine Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Befehlswerts für eine Ausgabe von Wirkleistung auf Basis eines Wirkleistungsbefehlswerts, der von einer außerhalb der Leistungswandlungsvorrichtung angeordneten externen Steuerung geliefert wird, und des Wirkleistungswerts, der von der Recheneinheit berechnet wird, eine Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Befehlswerts für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der externen Steuerung geliefert wird, und des Blindleistungswerts, der von der Recheneinheit berechnet wird, und eine Ansteuerbefehl-Erzeugungseinheit zum Erzeugen des Ansteuerbefehls entweder auf Basis von einem oder von beiden vom Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der von der Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit erzeugt wird, und vom Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung, der von der Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit erzeugt wird.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit aufweist: eine Berechnungseinheit für eine ordnungsspezifische Wirkleistung zum Berechnen, basierend auf der Spannung und dem Strom, die von der Erfassungseinheit detektiert werden, eines Wirkleistungswerts bei einer Frequenz einer AC Leistung des Leistungssystems und eines oder mehrerer Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der Frequenz, und eine Berechnungseinheit für eine ordnungsspezifische Blindleistung zum Berechnen, basierend auf der Spannung und dem Strom, die von der Erfassungseinheit detektiert werden, eines Blindleistungswerts bei einer Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems und eines oder mehrerer Blindleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der Frequenz, die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung auf Basis des Wirkleistungsbefehlswerts und des Wirkleistungswerts bei der Frequenz und des einen oder der mehreren Wirkleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit für eine ordnungsspezifische Wirkleistung berechnet werden, erzeugt und die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung auf Basis des Blindleistungsbefehlswerts und des Blindleistungswerts bei der Frequenz und des einen oder der mehreren Blindleistungswerte bei den jeweiligen multiplizierten Frequenzen, die von der Berechnungseinheit für eine ordnungsspezifische Blindleistung berechnet werden, erzeugt.
Leistungswandlungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Recheneinheit aufweist: eine Wirkleistungsberechnungseinheit für alle Ordnungen, um auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit erfasst werden, einen Wirkleistungswert für alle Ordnungen zu berechnen, der eine Kumulation des Wirkleistungswerts bei einer Frequenz einer AC Leistung des Leistungssystems und eines oder mehrerer Wirkleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der Frequenz ist, und eine Blindleistungsberechnungseinheit für alle Ordnungen, um auf Basis der Spannung und des Stroms, die von der Erfassungseinheit erfasst werden, einen Blindleistungswert für alle Ordnungen zu berechnen, der eine Kumulation eines Blindleistungswerts bei der Frequenz der AC Leistung des Leistungssystems und eines oder mehrerer Blindleistungswerte bei jeweiligen multiplizierten Frequenzen auf Basis der Frequenz ist, die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung auf Basis des Wirkleistungsbefehlswerts und des von der Wirkleistungsberechnungseinheit für alle Ordnungen berechneten Wirkleistungswerts für alle Ordnungen erzeugt, und die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung auf Basis des Blindleistungsbefehlswerts und des von der Blindleistungsberechnungseinheit für alle Ordnungen berechneten Blindleistungswerts für alle Ordnungen erzeugt.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit ferner einen Wirkleistungsbegrenzer zum Einstellen einer oberen Einstellgrenze aufweist, die eine obere Grenze für den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung ist, auf Basis des von der externen Steuerung gelieferten Blindleistungsbefehlswerts und eines oberen Grenzwerts einer Scheinleistung, die vom Leistungswandler ausgegeben werden kann, und die Wirkleistungsbefehl-Erzeugungseinheit den Befehlswert für eine Ausgabe von Wirkleistung, der höchstens so hoch ist wie die von dem Wirkleistungsbegrenzer eingestellte obere Einstellgrenze erzeugt.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinheit ferner einen Blindleistungsbegrenzer zum Einstellen einer oberen Einstellgrenze aufweist, die eine obere Grenze des Befehlswertes für eine Ausgabe von Blindleistung ist, auf Basis des von der externen Steuerung gelieferten Wirkleistungsbefehlswerts und eines oberen Grenzwerts einer Scheinleistung, die vom Leistungswandler ausgegeben werden kann, einstellt, und die Blindleistungsbefehl-Erzeugungseinheit den Befehlswert für eine Ausgabe von Blindleistung erzeugt, der geringer als die oder gleich der von dem Blindleistungsbegrenzer eingestellten Obergrenze ist.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Leistungserzeugungsvorrichtung, die AC Leistung ausgibt, mit dem ersten Punkt verbunden ist.
Leistungswandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Leistungswandler mit einer Leistungserzeugungsvorrichtung, die parallel zu der elektrischen Speichervorrichtung DC Leistung erzeugt, verbunden ist, und der Leistungswandler eine Funktion zum Wandeln der von der elektrischen Speichervorrichtung und der Leistungserzeugungsvorrichtung erzeugten DC Leistung in AC Leistung einschließt.