JP2005269757A - Inverter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力エネルギーを利用して電力を発生する風力発電や、太陽光エネルギーを利用して電力を発生する発電設備や、公害を発生しない水素などの燃料を利用して電力を発生する燃料電池などの発電設備等から得られる直流電力を交流電力に返還し、商用電源との系統連係運転を行う場合において、社団法人日本電気協会が発行している分散型電源系統連係技術指針に指摘されている、交流電力系統の停電時に自家用発電設備が系統から切断されない状態、すなわち、単独運転となったときに、単独運転を検出する能動的方式として、周波数シフト方式(周波数ドリフト方式)を採用した系統連係を行なうインバータ装置に関する。 The present invention relates to a wind power generator that generates power using wind energy, a power generation facility that generates power using solar energy, and a fuel that generates power using fuel such as hydrogen that does not cause pollution. When DC power obtained from power generation facilities such as batteries is returned to AC power and grid-linked operation with commercial power is performed, it is pointed out in the distributed power grid linkage technical guidelines issued by the Japan Electric Association. The frequency shift method (frequency drift method) has been adopted as an active method for detecting isolated operation when the private power generation equipment is not disconnected from the system during a power outage of the AC power system, that is, when it becomes isolated operation. The present invention relates to an inverter device that performs system linkage.
従来、この種の周波数シフト方式を能動的単独運転検出方式として採用したインバータ装置は、交流電力系統が通常運転時に分散電源装置の出力に周波数バイアスを与えておいて、単独運転移行時に交流電力系統電圧に現れる周波数変化を検出して単独運転状態になった事を検出する方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an inverter device that employs this type of frequency shift method as an active isolated operation detection method is that the AC power system gives a frequency bias to the output of the distributed power supply device during normal operation, and the AC power system during the transition to isolated operation. There is known a method of detecting a change in frequency appearing in a voltage to detect a single operation state (see, for example, Patent Document 1).
以下、その周波数シフト方式を単独運転検出方式として採用したインバータ装置の構成について図9を参照しながら説明する。図に示すように、直流電源101より供給された直流電力は、インバータ装置102により交流電力系統103に連係させつつ交流電力に変換され、負荷104に供給されている。負荷104にはインバータ装置102とは別に、交流電力系統103の交流電力が、遮断器105および柱上トランス106を介して供給されている。負荷104にかかる電圧の周波数の上限値fmaxを監視するオーバーフレクエンシーリレー(以降OFRと称す)107と、同周波数の下限値fminを監視するアンダーフレクエンシーリレー(以降UFRと称す)108は、周波数の上下限値の範囲を超えた事を検出できるようにインバータ装置102に接続されている。負荷104は、図9に示すように、並列等価抵抗109、並列等価インダクタンス110、および、並列等価キャパシタンス111より成る並列共振回路による等価回路で表現する事ができる。
Hereinafter, the configuration of an inverter device that employs the frequency shift method as an isolated operation detection method will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the DC power supplied from the
以下、従来の周波数シフト方式を単独運転検出方式として採用した従来のインバータ装置102の検出動作手順について図10を参照しながら説明する。なお以下の説明においては、交流電力系統の定格周波数をf0(例えば60Hz)とした系統連携運転を想定して説明する。
Hereinafter, a detection operation procedure of the
交流電力系統103が正常であれば、従来の周波数シフト方式を採用するインバータ装置102は、図10に示すフローチャートのステップ113にて、交流電力系統103の電圧の周波数fをほぼf=f0[Hz](ここで、f0は交流電力系統の定格周波数で例えば50Hz)として検出するが、ステップ114にて(f0−fa)〜(f0+fa)の範囲内にあると判定されるので、インバータ装置102は、図10に示すフローチャートのステップ112→113→114→115→116→117→118→119→113、112→113→114→115→116→120→118→119→113、または、112→113→114→115→116→121→118→119→113のループを繰り返して、周波数バイアスを与えないF=f0、すなわち、定格周波数の出力電流を挿入しつつ、定格周波数f0に+Δfのバイアスを与えたF=(f0+Δf)の周波数の出力電流、または、定格周波数f0に−Δfのバイアスを与えたF=(f0−Δf)の周波数の出力電流を交互に出力する。
If the
交流電力系統103が停電となったとき、前回サイクルのステップ121においてインバータ装置102が周波数F=(f0+Δf)の出力電流を出力した場合、ステップ113において、交流電力系統103の電圧の周波数fは、インバータ装置102の出力電流の周波数に等しいF=(f0+Δf)として検出され、インバータ装置102は、ステップ114にて、(f0−fa)〜(f0+fa)の範囲外にあると判定されるので、ステップ122にて、(f>f0)と判定し、図10に示すステップ112→113→114→122→123→118→119→113のループを繰り返し、出力電流の周波数を上昇させ、このループを何度か繰り返したところで、周波数上限値fmaxに達した事を監視していたOFR107の信号を検出したインバータ装置102はステップ124を実行し、単独運転状態になったことを検出して出力を停止する。
When the
また、交流電力系統103が停電となったとき、前回サイクルのステップ121においてインバータ装置102が周波数F=(f0−Δf)の出力電流を出力した場合、ステップ113において、交流電力系統103の電圧の周波数fは、インバータ装置102の出力電流の周波数に等しいF=(f0−Δf)として検出され、インバータ装置102は、ステップ114にて、(f0―fa)〜(f0+fa)の範囲外にあると判定し、ステップ122にて、(f<f0)と判定するので、図10に示すステップ112→113→114→122→125→118→119→113のループを繰り返し、出力電流の周波数を減少させ、このループを何度か繰り返したところで、周波数下限値fminに達した事を監視していたUFR108の信号を検出したインバータ装置102はステップ124を実行し、単独運転状態になったことを検出して出力を停止する。
Further, when the
以下、従来の単独運転検出方法による交流電力系統103の電圧と従来のインバータ装置102の出力電流のタイミングについて図11および図12を参照しながら説明する。図において、図11(a)は交流電力系統103の電圧波形と交流電力系統103の定格電圧よりも高い周波数変動を与える歪みを付与したインバータ出力電流波形を、図11(b)は交流電力系統103の電圧波形と交流電力系統103の定格電圧よりも低い周波数変動を与える歪みを付与したインバータ出力電流を示す。図において、点線で示す波形は、交流電力系統103の電圧波形を示し、実線で示す波形は、インバータ装置102の出力電流波形を示す。
Hereinafter, the timing of the voltage of the
図11(a)に示すように、従来のインバータ装置102は、出力電流の周波数が増加するように、ゼロクロスポイントを終点とする所定期間tzが出力ゼロとなるわずかに歪んだ電流を出力する。図11(a)に示すt0は、交流電力系統の電圧波形の半周期であり、t1はインバータ装置102の出力電流波形の正弦波形部分の半周期である。ここで、電圧波形の半周期、すなわち、t0に対するゼロ時間tzの割合は、チョッピング・フリクションcf(以降、cf値と称する)と呼ばれる。図11(a)に示すインバータ装置102の出力電流は、交流電力系統電圧の定格半周期t0よりも短い半周期t1の基本波成分を持つので、第1半サイクルにおいて交流電力系統電圧の定格周波数f0よりも高い周波数となる。次の第2の半サイクルが始まる前に、インバータ装置102の出力電流がゼロに達したとき、出力電流は、時間tzの期間、交流電力系統電圧の次の半サイクルが始まるまで、ゼロを維持しつづける。次の半サイクルについては、インバータ装置102の出力電流と、交流電力系統電圧の方向が逆向きとなるだけで、第1半サイクルと同様な歪みを付与した電流が出力される。
As shown in FIG. 11A, the
図11(b)に示すように、インバータ装置102は、出力電流の周波数が減少するように、出力電流波形のピークポイントからゼロクロスポイントに至る下降波形経路側に任意の電流を出力するわずかに歪んだ電流を出力する。図11(b)に示すt2はインバータ装置102の出力電流波形の正弦波形部分の半周期である。図11(b)に示すインバータ装置102の出力電流は、第1半サイクルにおいて交流電力系統電圧の定格半周期t0よりも長い半周期t2の基本波成分を持つので、定格周波数f0よりも低い周波数となる。次の半サイクルについては、インバータ装置102の出力電流と、交流電力系統電圧の方向が逆向きとなるだけで、第1半サイクルと同様な歪みを付与した電流が出力される。
As shown in FIG. 11B, the
このインバータ装置102によるインバータ出力電流波形の歪ませ方は、図11(a)に示したほか、図12(a)に示すように、ピークポイントを中心とする両側のゼロクロスポイントを含む所定期間tzが出力レベルゼロとなる歪みをインバータ出力に付与しても良い、そうすれば、インバータ装置102の出力電流の見かけ上の半周期t1は、定格周波数の半周期t0よりも短くなるので、出力電流の周波数は定格周波数f0より高くなる。
The inverter output current waveform is distorted by the
さらには、図11(b)に示したほか、図12(b)に示すように、ピークポイントを中心とする両側のゼロクロスポイントにおいて任意の電流出力を出力する歪をインバータ出力波形に付与してもよい。そうすれば、インバータ装置102の出力電流の見かけ上の半周期t2は、定格周波数の半周期t0よりも長くなる結果、出力電流の周波数は定格周波数f0より低くなる。
Furthermore, in addition to that shown in FIG. 11 (b), as shown in FIG. 12 (b), a distortion that outputs an arbitrary current output at the zero cross points on both sides centering on the peak point is added to the inverter output waveform. Also good. Then, the apparent half cycle t2 of the output current of the
以下、図11(a)〜(b)に示したようなインバータ装置102の出力電流の歪ませ方を使って、図10のフローチャートに示した検出動作に従ってインバータ装置102を制御した場合において、交流電力系統が正常時のインバータ装置102の出力電流波形について図13を参照しながら説明する。図において、図11の説明で述べた周波数が上昇または下降する歪みを付与した電流波形の間には交流電力系統103の定格周波数に等しい周波数の一周期分の電流波形が挿入される。図において、点線で示す波形は、交流電力系統103の電圧波形を示し、実線で示す波形は、インバータ装置102の出力電流波形を示す。
Hereinafter, when the
さらに、図12(a)〜(b)に示したようなインバータ装置102の出力電流の歪ませ方を使って、図10のフローチャートに示した検出動作に従ってインバータ装置102を制御した場合において、交流電力系統が正常時のインバータ装置102の出力電流波形について図14を参照しながら説明する。図において、図12の説明で述べた周波数が上昇または下降する歪みを付与した電流波形の間には交流電力系統103の定格周波数に等しい周波数の一周期分の電流波形が挿入される。図において、点線で示す波形は、交流電力系統103の電圧波形を示し、実線で示す波形は、インバータ装置102の出力電流波形を示す。
Further, when the
図13に示すインバータ装置102の出力電流をIo、交流電力系統電圧の定格角周波数をω0とおくと、フーリエ級数は(数1)のように表現できる。
If the output current of the
ここで、a0は直流成分、anおよびbnはフーリエ係数で、それぞれ、(数2)、(数3)、(数4)のように表現できる。 Here, a0 is a DC component, and an and bn are Fourier coefficients, which can be expressed as (Equation 2), (Equation 3), and (Equation 4), respectively.
図15は、従来のインバータ装置102のcf値をパラメータとする、出力電流高調波の次数と基本波成分に対する高調波の振幅の割合の関係を示す周波数スペクトラムを示す。図において、cf値は0.05、0.02、および、0.01の各場合について測定した結果を示している。(数1)〜(数4)で明らかなように、周波数スペクトラムは(ω0/3)の整数倍の高調波となり、cf値が大きな値をとるほど、出力電流の高調波成分の振幅は大きくなるという傾向を示している。
FIG. 15 shows a frequency spectrum showing the relationship between the order of the output current harmonics and the ratio of the amplitude of the harmonics to the fundamental wave component using the cf value of the
図16は、従来のインバータ装置102について任意の並列等価インダクタンスの値に対して、不感帯として動作する並列等価キャパシタンスの値の限界点をプロットして得た不感帯の特性図である。すなわち、従来の周波数シフト方式を採用した従来のインバータ装置102について、図9で述べた負荷7の並列等価抵抗109の抵抗値をR[Ω]、並列等価インダクタンス110のインダクタンスをL[H]、および、並列等価キャパシタンス111のキャパシタンスをC[F]とおき、等価インダクタンスLを横軸に、負荷7の等価キャパシタンスCを縦軸にとり、cf値をパラメータとして変化させた場合の不感帯を調べた実験結果が図16である。実験では、等価抵抗Rは14.4Ωの場合について述べてある。図において横軸に平行な2本の点線は、OFR107またはUFR108のみを受動的単独運転検出方法として使った場合において、任意の等価インダクタンスLの値に対して、不感帯として動作する等価キャパシタンスCの限界点をプロットしたものである。すなわち、横軸に平行な2本の点線で囲まれた領域は、OFR107またはUFR108のみを受動的単独運転検出方法として使った場合における不感帯領域を示している。
FIG. 16 is a characteristic diagram of the dead zone obtained by plotting the limit point of the parallel equivalent capacitance value that operates as a dead zone with respect to an arbitrary parallel equivalent inductance value for the
次に、一点鎖線または二点鎖線で示す曲線は、従来の周波数シフト方式のみを能動的単独運転検出方式として使った従来のインバータ装置102について、任意の等価インダクタンスLの値に対して、不感帯として動作する等価キャパシタンスCの限界点をプロットしたものである。すなわち、一点鎖線または二点鎖線で示す曲線で囲まれた領域は、従来の周波数シフト方式のみを能動的単独運転検出方法として使った場合における不感帯を示している。受動的単独運転による不感帯と能動的単独運転による不感帯の領域が重なり合わない場合、システム全体として不感帯が存在しない理想的な特性を得ていると言える。また、受動的単独運転による不感帯と能動的単独運転による不感帯が重なり合う領域が小さい場合、システム全体として不感帯となる領域が小さい良好な特性を得ていると言える。図で明らかなように、cf値として大きな値を選んだ方が不感帯の重なり合う領域が小さくなる良好な特性が得られるという事がわかる。
Next, a curve indicated by a one-dot chain line or a two-dot chain line is a dead band with respect to an arbitrary equivalent inductance L value for the
次に、従来のインバータ装置102のcf値と出力電流の歪み率THDiの関係を図17に示す。図に示すように、cf値と電流歪み率THDiの関係は線形比例していることがわかる。一般的に、電流歪み率THDiが大きくなるほど、交流電力系統に接続されるトランスや各種回転電機のような誘導性負荷によって消費される損失が増大する事が知られており、図17に示す特性から、cf値を大きくとるほど、誘導性負荷等によって消費される損失が増大する事がわかる。
Next, FIG. 17 shows the relationship between the cf value of the
以上述べたように、従来の周波数シフト方式による能動的単独運転方式では、不感帯の領域を小さくするか、または、不感帯の領域を無くして、単独運転検知感度を良好にするためにcf値を大きくすると、電流歪み率THDiが増大し、誘導性負荷によって消費される損失が増大するという問題点があった。
このような従来のインバータ装置では、単独運転検知感度を上げるため、cf値を大きく設定して不感帯領域を小さくすると、インバータ装置の出力電流の高調波成分が大きくなり、出力電流の電流歪み率が増大し、高調波電流が原因となって発生する交流電力系統に接続される誘導性負荷に消費される損失が増大するという課題があり、高調波電流が原因となって発生する交流電力系統に接続される誘導性負荷に消費される損失を小さくすることが要求されている。 In such a conventional inverter device, in order to increase the isolated operation detection sensitivity, if the cf value is set large and the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current of the inverter device increases, and the current distortion rate of the output current increases. There is a problem that the loss consumed by the inductive load connected to the AC power system generated due to the harmonic current increases and the AC power system generated due to the harmonic current It is required to reduce the loss consumed by the connected inductive load.
本発明は、このような課題を解決するものであり、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失を小さくすることができる単独運転検知方法を搭載したインバータ装置を提供することを目的としている。 The present invention solves such a problem, and in order to increase the isolated operation detection sensitivity, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, and the current distortion rate of the output current is suppressed. An object of the present invention is to provide an inverter device equipped with an islanding operation detection method which has good islanding detection sensitivity and can reduce the loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current.
本発明のインバータ装置は上記目的を達成するために、直流電力を交流電力系統に連係させつつ交流に変換して負荷に供給し、前記交流電力系統との連係を離れて単独運転をはじめた際にインバータ出力電圧に生じる周波数変動、もしくはその周波数変動に起因する変動を検出してインバータ主回路の単独運転を検知する単独運転検知手段を有するインバータ装置において、該インバータ装置の出力電流の周波数に変動が生じるように、該インバータ装置の出力電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の変位または位相が連続で、かつ、インバータ出力電流の周波数が不連続な周波数変動をともなう電流歪を付与する電流歪付与手段を備え、前記電流歪付与手段は、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む所定の周波数区間の範囲内にある場合は、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形と、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形と、その波形の半周期分を任意の奇数回連結した余弦波形であってその出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数の電流歪みを付与する第3の電流波形とを組合せて連結して繰り返して出力し、第1の電流波形と第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにして、その変位または位相が連続でその周波数が上昇するか下降するかまたは変動しない電流歪をピークポイントにおいて付与する電流波形を連結してインバータ装置から出力して、出力電流の高調波電流を少なくして単独運転検知感度が良好で高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失を小さくする事ができるインバータ装置としたものである。 In order to achieve the above object, the inverter device of the present invention converts DC power to AC while linking DC power to the AC power system, supplies it to the load, and starts independent operation after leaving the link with the AC power system. In the inverter device having a single operation detecting means for detecting a single operation of the inverter main circuit by detecting a frequency variation generated in the inverter output voltage or a variation caused by the frequency variation, the frequency of the output current of the inverter device varies. Current distortion is applied so that the displacement or phase of the inverter output current is continuous and the frequency of the inverter output current is discontinuous at the peak point of the output voltage of the inverter device. The current distortion applying means is a range of a predetermined frequency section in which the frequency of the load voltage includes the rated frequency. The first current waveform that is a cosine waveform obtained by concatenating one cycle of the waveform for an arbitrary natural number of times and imparts a current distortion that increases the output frequency, and one cycle of the waveform for an arbitrary cycle. A second cosine waveform that is a natural cosine waveform that is connected several times and gives a current distortion whose output frequency decreases, and a cosine waveform that is an arbitrary odd number of concatenations of half the period of the waveform, and the output frequency is commercial A third current waveform that gives a current distortion having a frequency equal to the power frequency is combined and connected to repeatedly output, and the first current waveform and the second current waveform are generated in the shortest time from the time when the output is completed. At the peak point of the load voltage to be applied, the phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage so that the displacement or phase is continuous and the frequency increases or decreases or does not change. Concatenate the current waveform that gives distortion at the peak point and output it from the inverter device, reduce the harmonic current of the output current and consume it to the inductive load caused by the harmonic current with good isolated operation detection sensitivity This is an inverter device that can reduce the generated loss.
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
Also, the first current waveform for one cycle, the second current waveform for one cycle, and the third current waveform for a half cycle are connected in order and output repeatedly, and the second current waveform completes output. 2. The current distortion applying means according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、1周期分の第2の電流波形、1周期分の第1の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the second current waveform for one cycle, the first current waveform for one cycle, and the third current waveform for half a cycle are connected in order and output repeatedly, and the first current waveform has been output. 2. The current distortion applying means according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、1周期分の第1の電流波形、半周期分の第3の電流波形、1周期分の第2の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the first current waveform for one cycle, the third current waveform for one half cycle, and the second current waveform for one cycle are connected in order and output repeatedly, and the second current waveform completes output. 2. The current distortion applying means according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形、1周期分の第1の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the second current waveform for one cycle, the third current waveform for one half cycle, and the first current waveform for one cycle are connected in order and output repeatedly, and the first current waveform completes output. 2. The current distortion applying means according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、第1の電流波形、第2の電流波形、第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the peak of the load voltage generated in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output by connecting and repeating the output in the order of the first current waveform, the second current waveform, and the third current waveform. 3. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、第2の電流波形、第1の電流波形、第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the second current waveform, the first current waveform, and the third current waveform are connected in order and repeatedly output, and the peak of the load voltage generated in the shortest time from the time when the first current waveform completes the output. 3. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、第1の電流波形、第3の電流波形、第2の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the first current waveform, the third current waveform, and the second current waveform are connected in order and repeatedly output, and the peak of the load voltage generated in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. 3. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、第2の電流波形、第3の電流波形、第1の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにした前記電流歪付与手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the second current waveform, the third current waveform, and the first current waveform are connected in order and repeatedly output, and the peak of the load voltage generated in the shortest time from the time when the first current waveform completes the output. 3. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、前記電流歪付与手段は、負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングと、その後検出される負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングまでの経過時間を、該経過時間内に出現する負荷電圧一周期分の出現個数で除算して求めた負荷電圧の周期の移動平均を電圧周期として決定する電圧周期演算手段と、負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングから前記電圧周期の4分の1に相当する期間を経過させたタイミングと前記電圧周期の4分の3に相当する期間を経過させたタイミングをピークポイントとして決定するピークポイント検出手段を備えることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または請求項9記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the current distortion applying means includes a timing at which the polarity of the load voltage changes from negative to positive and an elapsed time from the timing at which the detected polarity of the load voltage changes from negative to positive within the elapsed time. Voltage cycle calculating means for determining a moving average of the load voltage cycle obtained by dividing by the number of occurrences of the load voltage appearing as one cycle as the voltage cycle, and the voltage from the timing when the polarity of the load voltage varies from negative to positive A peak point detecting means is provided for determining, as a peak point, a timing at which a period corresponding to one-fourth of a period has elapsed and a timing at which a period corresponding to three-fourths of the voltage period has elapsed. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、前記電流歪付与手段は、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングと、その後検出される負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングまでの経過時間を、該経過時間内に出現する負荷電圧一周期分の出現個数で除算して求めた負荷電圧の周期の移動平均を電圧周期として決定する電圧周期演算手段と、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングから前記電圧周期の4分の1に相当する期間を経過させたタイミングと前記電圧周期の4分の3に相当する期間を経過させたタイミングをピークポイントとして決定するピークポイント検出手段を備えることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または請求項9記載のインバータ装置としたものである。
Further, the current distortion imparting means includes a timing at which the polarity of the load voltage changes from positive to negative and an elapsed time until a timing at which the detected polarity of the load voltage changes from positive to negative within the elapsed time. Voltage cycle calculating means for determining a moving average of the load voltage cycle obtained by dividing by the number of occurrences of the appearing load voltage for one cycle as the voltage cycle, and the voltage from the timing when the polarity of the load voltage varies from positive to negative A peak point detecting means is provided for determining, as a peak point, a timing at which a period corresponding to one-fourth of a period has elapsed and a timing at which a period corresponding to three-fourths of the voltage period has elapsed. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、前記電流歪付与手段は、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動するタイミングから、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動する次のタイミングまでの経過時間を負荷電圧の半周期として検出し、該半周期の逆数の2倍を負荷電圧の周波数として検出する電圧周波数検出手段を備えることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または請求項9記載のインバータ装置としたものである。
Further, the current distortion applying means may calculate an elapsed time from a timing at which the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive to a next timing at which the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive. A voltage frequency detection means for detecting as a half cycle of the load voltage and detecting twice the reciprocal of the half cycle as the frequency of the load voltage is provided. The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、前記電流歪付与手段は、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む前記所定の周波数区間の範囲外にある場合は、負荷電圧の周波数変化に応じて正帰還ループでインバータ出力周波数が変化するような電流歪を付与する電流波形を出力することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または請求項9記載のインバータ装置としたものである。
The current distortion applying means may change the inverter output frequency in a positive feedback loop according to the change in the frequency of the load voltage when the frequency of the load voltage is outside the range of the predetermined frequency section including the rated frequency. 10. An inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
また、前記電流歪付与手段は、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む前記所定の周波数区間の範囲外にある場合は、前記交流電力系統との連係を離れて単独運転をはじめたと判定する周波数異常検出手段を有することを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8または請求項9記載のインバータ装置としたものである。
In addition, the current distortion imparting means, when the frequency of the load voltage is outside the range of the predetermined frequency section including the rated frequency, the frequency abnormality that determines that the independent operation is started after leaving the link with the AC power system The inverter device according to
この手段により、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置が得られる。 In order to increase the isolated operation detection sensitivity by this means, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the inductivity caused by the harmonic current is generated. It is possible to reduce the loss consumed by the load, and the inverter device equipped with the islanding detection method that has good islanding detection sensitivity and low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current is obtained. It is done.
本発明によれば、単独運転検知感度を上げるため、不感帯領域を小さくしても、出力電流の高調波成分が小さく、出力電流の電流歪み率を抑圧して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が小さい単独運転検知方法を搭載したインバータ装置を提供できる。 According to the present invention, in order to increase the isolated operation detection sensitivity, even if the dead zone region is reduced, the harmonic component of the output current is small, the current distortion rate of the output current is suppressed, and the harmonic current is generated. Inverter device equipped with an islanding detection method that can reduce the loss consumed by the inductive load, has good isolated operation detection sensitivity, and has low loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current Can provide.
本発明は、その変位、または、位相が連続でその周波数が変動する電流歪をピークポイントおよびその近傍の所定区間において付与する電流波形であって、出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形と、出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形と、出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数第3の電流波形とを組合せて連結して繰り返して出力し、第1の電流波形と第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしたものであり、その電流波形は奇関数と対象波の性質を合わせ持つことから、出力電流波形のフーリエ級数は、高調波の正弦波級数項のみで表現でき、従来のインバータ装置の出力電流のフーリエ級数が、直流成分項と、正弦波級数項と、余弦波級数項の和で表現されるのに対して、本発明のインバータ装置の出力電流には余弦波級数項がない分だけ、高調波成分の振幅が少なくなる。このため、本発明のインバータ装置の電流歪み率THDiは、周波数変動率ζとじ値のch値の電流歪み率THDiよりも小さくなり、単独運転の検知感度を良好にするために、従来と同じ周波数変動をともなう電流歪を付与しても、出力電流の電流歪み率を抑圧する事ができるので、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷による損失は僅かな値にとどめる事ができ、従来のインバータ装置と比較して、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失がより小さい単独運転検知感度の良好なインバータ装置が得られるという作用を有する。 The present invention provides a current waveform in which a displacement or a current distortion whose phase is continuous and whose frequency fluctuates is applied in a predetermined section near the peak point and a current distortion in which an output frequency is increased. The first current waveform, the second current waveform that imparts current distortion with a lower output frequency, and the third current waveform having the output frequency equal to the commercial power frequency are combined and connected to repeatedly output the first current waveform. The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from when the current waveform and the second current waveform complete the output. Since the current waveform has the characteristics of both the odd function and the target wave, the Fourier series of the output current waveform can be expressed only by the sinusoidal series term of the harmonics. Whereas the Fourier series of the current is expressed as the sum of the DC component term, the sine wave series term, and the cosine wave series term, the output current of the inverter device of the present invention has only the amount that there is no cosine wave series term. The amplitude of the harmonic component is reduced. For this reason, the current distortion rate THDi of the inverter device of the present invention is smaller than the current distortion rate THDi of the ch value equal to the frequency fluctuation rate ζ, and the same frequency as the conventional frequency is used in order to improve the detection sensitivity of the isolated operation. Even if current distortion with fluctuations is applied, the current distortion rate of the output current can be suppressed, so that the loss due to the inductive load caused by the harmonic current can be kept to a small value. Compared with the inverter device, an inverter device having a good isolated operation detection sensitivity with a smaller loss consumed in the inductive load caused by the harmonic current can be obtained.
また、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む周波数区間の範囲内にある場合は、出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形と、出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形と、出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数第3の電流波形とを、さまざまな順列組合せで連結して繰り返して出力したものであり、単独運転時への移行直後、交流電力系統に接続される誘導性負荷によって、見かけのインバータ出力周波数が上昇したり、または、交流電力系統に接続される容量性負荷によって、見かけのインバータ出力周波数が下降することがあっても、ある期間は電流歪付与による周波数変動と負荷による周波数変動が相殺し合って単独運転を検出できなくなっても、次の期間では周波数変動を助長し合うようになるので、インバータ出力周波数は確実に変動する事になり、単独運転への移行を短時間のうちに完璧に検出する事ができるインバータ装置が得られるという作用を有する。 In addition, when the frequency of the load voltage is within the range of the frequency section including the rated frequency, the first current waveform that applies current distortion that increases the output frequency and the second that applies current distortion that decreases the output frequency. And the third current waveform with the output frequency equal to the commercial power frequency are repeatedly connected in various permutation combinations, and output to the AC power system immediately after shifting to the single operation. Even if the apparent inverter output frequency increases due to the inductive load connected, or the apparent inverter output frequency decreases due to the capacitive load connected to the AC power system, the current is limited for a certain period. Even if frequency fluctuations due to distortion and frequency fluctuations due to load cancel each other and isolated operation cannot be detected, frequency fluctuations will be encouraged in the next period. Has the effect that the inverter output frequency becomes possible to change reliably, the inverter device can be perfectly detected within a short period of time the transition to a single operation can be obtained.
また、第1から第3の電流波形を連結して繰り返して2回出力を完結する期間において、インバータ出力電流は、振幅が同じで極性が異なる波形を出力するようにしたものであり、出力電流の平均値は必ず零となり直流成分が消失するので、直流成分が交流電力系統に加わる事によって発生する各種電気機器への悪影響が発生しないという作用を有する。 In addition, the inverter output current outputs waveforms having the same amplitude but different polarities during a period in which the first to third current waveforms are connected and repeated to complete the output twice. Since the average value of inevitably becomes zero and the direct current component disappears, there is an effect that no adverse effect is caused on various electrical devices that are generated when the direct current component is added to the alternating current power system.
また、電圧周期演算手段は、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングと、その後検出される負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングまでの経過時間を、該経過時間内に出現する負荷電圧一周期分の出現個数で除算して求めた負荷電圧の周期の移動平均を電圧周期として決定することを特徴としたものであり、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングのゼロクロスポイントの間隔から計測される電圧周期は、負荷電圧の波形変化の影響を受けずに安定した電圧周期が得られ、さらに、その安定した電圧周期の移動平均値を演算する事による低域フィルタ効果により高周波成分を除去した安定した電圧周期を得ることができる。 In addition, the voltage cycle calculation means displays the elapsed time until the timing when the polarity of the load voltage changes from positive to negative and the timing when the polarity of the detected load voltage changes from positive to negative within the elapsed time. The moving average of the load voltage period obtained by dividing by the number of occurrences of one load voltage cycle is determined as the voltage period, and the timing at which the polarity of the load voltage fluctuates from positive to negative The voltage cycle measured from the zero-cross point interval is not affected by the waveform change of the load voltage, and a stable voltage cycle can be obtained. In addition, a low-pass filter by calculating the moving average value of the stable voltage cycle A stable voltage period from which high-frequency components are removed can be obtained by the effect.
また、電圧周期演算手段は、負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングと、その後検出される負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングまでの経過時間を、該経過時間内に出現する負荷電圧一周期分の出現個数で除算して求めた負荷電圧の周期の移動平均を電圧周期として決定することを特徴としたものであり、負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングのゼロクロスポイントの間隔から計測される電圧周期は、負荷電圧の波形変化の影響を受けずに安定した電圧周期が得られ、さらに、その安定した電圧周期の移動平均値を演算する事による低域フィルタ効果により高周波成分を除去した安定した電圧周期を得ることができる。 In addition, the voltage cycle calculation means displays the elapsed time from the timing when the polarity of the load voltage changes from negative to positive and the timing when the polarity of the detected load voltage changes from negative to positive within the elapsed time. The moving average of the load voltage period obtained by dividing by the number of occurrences of one load voltage cycle is determined as the voltage period, and the timing at which the polarity of the load voltage fluctuates from negative to positive The voltage cycle measured from the zero-cross point interval is not affected by the waveform change of the load voltage, and a stable voltage cycle can be obtained. In addition, a low-pass filter by calculating the moving average value of the stable voltage cycle A stable voltage period from which high-frequency components are removed can be obtained by the effect.
また、ピークポイント検出手段は、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングから電圧周期演算手段が決定した前記電圧周期の4分の1に相当する期間を経過させたタイミングと前記電圧周期の4分の3に相当する期間を経過させたタイミングをピークポイントとして決定する事を特徴としたものであり、ゼロクロスポイント基準点から、電圧周期演算手段が決定した安定した電圧周期平均値の4分の1と4分の3の時間を経過させたタイミングをピークポイントとして決定しているので、発生タイミングがばらつかない安定したタイミングでピークポイントを得ることができ、ピークポイントをもとにして電流歪を付与する本発明の電流歪付与手段の処理動作を確実にするという作用を有する。 In addition, the peak point detection unit is configured to detect a timing at which a period corresponding to a quarter of the voltage cycle determined by the voltage cycle calculation unit from a timing at which the polarity of the load voltage changes from positive to negative and the voltage cycle. It is characterized in that the timing at which a period corresponding to three-quarters has elapsed is determined as a peak point, and the stable voltage cycle average value determined by the voltage cycle calculation means from the zero cross point reference point is four minutes. As the peak point is determined as the time when one-third and three-quarters of the time have elapsed, the peak point can be obtained at a stable timing that does not vary the generation timing, and the current based on the peak point can be obtained. It has the effect of ensuring the processing operation of the current distortion applying means of the present invention that applies distortion.
また、電圧周波数検知手段は、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動するタイミングから、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動する次のタイミングまでの経過時間を負荷電圧の半周期として決定しているので、出力周波数が上昇する第1の電流波形の1周期分が出力を完了する期間中、または、出力周波数が下降する第2の電流波形の1周期分が出力を完了する期間中に、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動するタイミングが、それぞれ、1回づつ必ず出現するので、第1の電流波形と、第2の電流波形が出力を完了する期間中に、これらのタイミングの間隔を半周期として確実に決定する事ができ、この期間中に確実に負荷電圧の周波数を決定する事ができるので、インバータ装置が単独運転に移行した際に、定格周波数を含む所定の周波数範囲、すなわち所定区間Aをはずれたか否かを迅速に判定する事ができ、単独運転に移行した際に迅速に単独運転を検出できるという作用を有する。 Also, the voltage frequency detection means loads the elapsed time from the timing when the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive until the next timing when the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive. Since the half cycle of the voltage is determined, the period of one cycle of the first current waveform in which the output frequency increases is the period during which the output is completed, or one cycle of the second current waveform in which the output frequency decreases. During the period when the output is completed, the timing at which the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive always appears once, so the first current waveform and the second current waveform are output. During this period, the timing interval can be determined as a half cycle, and the frequency of the load voltage can be determined reliably during this period. When, an effect that can detect the predetermined frequency range, i.e. can rapidly determine whether outside a predetermined interval A, quickly isolated operation when the transition to the single operation comprising rated frequency.
また、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む所定の周波数区間の範囲外にある場合は、負荷電圧の周波数変化に応じて正帰還ループでインバータ出力周波数が変化するような電流歪を付与する電流波形を出力することを特徴としたものであり、インバータ装置が単独運転に移行した際に、負荷電圧周波数は正帰還ループで加速されて迅速に変動して単独運転と判定される周波数上限値または周波数下限値に達するので、単独運転に移行した際に迅速に単独運転を検出できるという作用を有する。 In addition, when the frequency of the load voltage is outside the range of the predetermined frequency section including the rated frequency, a current waveform that gives current distortion such that the inverter output frequency changes in the positive feedback loop according to the frequency change of the load voltage. When the inverter device shifts to single operation, the load voltage frequency is accelerated in the positive feedback loop and rapidly fluctuates to determine the single operation. Since the lower limit value is reached, it has the effect that it can quickly detect an isolated operation when shifting to an isolated operation.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例のインバータ装置のブロック図を示し、図において直流電源1より供給された直流電力は、インバータ装置2により交流電力系統3に連係させつつ交流電力に変換され、並列等価抵抗4、並列等価インダクタンス5、並列等価キャパシタンス6より構成される負荷7に供給されている。負荷7にはインバータ装置2とは別に、交流電力系統3の交流電力が、遮断器8および柱上トランス9を介して供給されている。
FIG. 1 is a block diagram of an inverter apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, DC power supplied from a
インバータ装置2は、直流電源1より供給された直流電力を交流電力系統3に連系させつつ交流電力に変換して負荷7に供給するインバータ主回路10と、負荷7に供給された負荷電圧Voを検出する電圧検出器11と、インバータ主回路10が出力する出力電流Ioを検出する電流検出器12と、負荷電圧Vo、および、出力電流Ioをもとにして電流歪を付与する電流がインバータ装置2から出力されるようにインバータ主回路10をPWM制御するゲートパルス信号GPを発生する電流歪付与手段13と、電流歪付与手段13が出力するゲートパルス信号GPによってインバータ主回路10を駆動するゲートドライブ信号GDを発生するゲートドライブ回路14を備えている。インバータ主回路10と負荷7の間にはコイル15、16とコンデンサ17によって構成され、インバータ出力に含まれる高調波成分を除去するフィルタ回路18が挿入されている。
The
電流歪付与手段13は、電圧検出器11から検出した負荷電圧Voの極性が負から正に変動するタイミングをとらえて負荷電圧Voの電圧周期Tvを演算する電圧周期演算手段19と、負荷電圧Voの極性が負から正に変動するタイミングと電圧周期Tvからピークポイントを発生させるタイミングを演算してピークポイント同期信号PSを発生するピークポイント検出手段20と、ピークポイント同期信号PSと付加電圧VoをもとにしてアドレスポインタAPを発生するアドレスポインタ発生手段21と、内蔵メモリーに記憶している余弦波パターンをアドレスポインタAPが指示するアドレスに格納された電流波形データIWDとして出力する電流波形記憶手段22と、電流波形データIWDを出力電流設定信号Isetと乗算して電流目標値Iobjを演算する乗算手段23と、電流検出器12から計測した出力電流Ioと電流目標値Iobjの電流偏差eiを演算する電流偏差演算手段24と、電流偏差eiをもとにPI演算した制御量IYを計算するPI演算手段25と、制御量IYをパルス幅変調してPWMデータDpwmを発生するPWM変調手段26と、負荷電圧Voの極性が変動するタイミングをもとにして負荷電圧Voの周波数を検出する電圧周波数検出手段27と、負荷電圧Voの周波数を監視してその周波数が上下限値の範囲を超える場合はゲートドライブ回路14のスイッチング制御を停止させる周波数異常信号FERを発生する周波数異常検出手段28と、負荷電圧Voを監視して上下限値の範囲を超える場合はゲートドライブ回路14のスイッチング信号を停止させる電圧異常信号VERを発生する電圧異常検出手段29を備えている。
The current
次に、このインバータ装置の動作について説明する。図2(a)〜(b)は、負荷電圧Vo、および、ピークポイント同期信号PSのタイミングを示すタイムチャートである。電圧周期演算手段19は、負荷電圧Voの極性が負から正に変化するタイミングの今回のタイミングから1回前のタイミングの間隔から計測される周期をTo、負荷電圧Voの極性が負から正に変化するタイミングの1回前のタイミングから2回前のタイミングの間隔から計測される周期T1、負荷電圧Voの極性が負から正に変化するタイミングの(m−2)回前のタイミングから(m−1)回前のタイミングの間隔から計測される周期Tm−2、負荷電圧Voの極性が負から正に変化するタイミングの(m−1)回前のタイミングからm回前のタイミングの間隔から計測される周期Tm−1をそれぞれ計測し、周期Tk(k=0〜(m−1))の和を周期の出現個数mで割った移動平均値Tavrを(数5)で示す演算式より計算する。 Next, the operation of this inverter device will be described. FIGS. 2A to 2B are time charts showing the timing of the load voltage Vo and the peak point synchronization signal PS. The voltage cycle calculation means 19 sets the cycle measured from the timing interval one time before the current timing at which the polarity of the load voltage Vo changes from negative to positive, and sets the polarity of the load voltage Vo from negative to positive. Period T1 measured from the timing interval two times before the timing before the changing timing, and timing (m-2) times before the timing at which the polarity of the load voltage Vo changes from negative to positive (m -1) Period Tm-2 measured from the previous timing interval, and from the (m-1) previous timing interval from the timing when the polarity of the load voltage Vo changes from negative to positive Each measured period Tm−1 is measured, and a moving average value Tavr obtained by dividing the sum of the periods Tk (k = 0 to (m−1)) by the number m of occurrences of the period is expressed by the following equation (5). calculate.
(数5)で示す演算式は、前述した周期を計測する毎に、高い周波数で振動する成分を抑圧する低域フィルタとしての効果があり、高い周波数成分の変動を抑えた安定した平均周期Tavrが得られる。負荷の状況によっては負荷電圧波形が変形して、負荷電圧Voが正となる区間と負荷電圧Voが負となる区間が均等にならない場合があり、負荷電圧Voの極性が負から正または正から負に変動するタイミング、すなわち、ゼロクロスの間隔から負荷電圧Voの半周期を計測する方法では、計測毎に計測される半周期が振動する事になるが、本実施例の電圧周期演算手段19では、負荷電圧Voの極性が負から正に変化するタイミングの間隔から電圧周期を計測しているので、負荷電圧波形の変形の影響を受けずに安定した電圧周期が得られる。さらに、その移動平均を演算する事により高い周波数成分の変動を抑えた安定した電圧周期を得ることができる。 The arithmetic expression shown in (Equation 5) has an effect as a low-pass filter that suppresses a component that vibrates at a high frequency each time the above-described cycle is measured, and a stable average cycle Tavr that suppresses fluctuations in high frequency components. Is obtained. Depending on the state of the load, the load voltage waveform may be deformed, and the section in which the load voltage Vo is positive and the section in which the load voltage Vo is negative may not be equal, and the polarity of the load voltage Vo is from negative to positive or positive In the method of measuring the negative cycle, that is, the method of measuring the half cycle of the load voltage Vo from the zero-crossing interval, the half cycle measured for each measurement oscillates, but in the voltage cycle calculation means 19 of this embodiment, Since the voltage cycle is measured from the timing interval at which the polarity of the load voltage Vo changes from negative to positive, a stable voltage cycle can be obtained without being affected by the deformation of the load voltage waveform. Further, by calculating the moving average, it is possible to obtain a stable voltage cycle in which fluctuations in high frequency components are suppressed.
ピークポイント検出手段20は、前述した演算方法で平均周期Tavrを求めた後、負荷電圧Voの極性が負から正に変化するタイミングからTavr/4だけ経過したタイミングと、3Tavr/4だけ経過したタイミングをピークポイントとして決定し、図2(b)に示すようなピークポイント同期信号PSを発生する。本実施例のピークポイント検出手段20では、負荷の状態によって変形する負荷電圧Vo波形の影響で発生タイミングがばらつく事がほとんどないピークポイントを基準点として、前述した電圧周期演算手段19で求めた安定した平均周期Tavrの4分の1および4分の3の時間を経過させたタイミングをピークポイントとしているので、発生タイミングがほとんどばらつかない安定したタイミングでピークポイントを得ることができる。 The peak point detection means 20 obtains the average period Tavr by the above-described calculation method, and then the timing when Tavr / 4 has elapsed from the timing when the polarity of the load voltage Vo changes from negative to positive, and the timing when 3 Tavr / 4 has elapsed. Is determined as a peak point, and a peak point synchronization signal PS as shown in FIG. 2B is generated. In the peak point detection means 20 of the present embodiment, the stability obtained by the voltage cycle calculation means 19 described above with the peak point where the generation timing hardly varies due to the influence of the load voltage Vo waveform deformed depending on the load state as a reference point. Since the peak point is the timing at which one-fourth and three-fourths of the average period Tavr has elapsed, the peak point can be obtained at a stable timing with little variation in the generation timing.
図3(a)〜(e)は、それぞれ、インバータ装置2が単独運転状態となっていない通常の運転状態における負荷電圧Vo、ピークポイント同期信号PS、後述するアドレスポインタAPの読み出し増加率Rc、アドレスポインタAPおよび、インバータ出力電流Ioのタイミングを示すタイムチャートである。図3(e)において、点線で示す波形は、負荷電圧Voの波形を示し、実線で示す波形は、インバータ装置2の出力電流Ioの波形を示す。
3A to 3E respectively show a load voltage Vo, a peak point synchronization signal PS, and a read increase rate Rc of an address pointer AP, which will be described later, in a normal operation state where the
ピークポイント検出手段20は、前述した電圧周期演算手段19とピークポイント検出手段20の動作により、図3(a)に示す負荷電圧Voのピークポイント近傍で、図3(b)に示すようなピークポイント同期信号PSを発生する。
The peak
ところで、電流波形記憶手段22は内蔵メモリーを有し、該内蔵メモリーは、任意アドレスにアドレスN0とのアドレス偏差に比例した位相の余弦波データが5周期分、すなわち、位相が0〜10πの範囲の余弦波データを記憶している。ここで、アドレスN0には位相が零となる余弦波データを格納し、アドレスN2πには位相が2π、アドレスN4πには位相が4π、アドレスN5πには位相が5π、アドレスN7πには位相が7π、アドレスN9πには位相が9π、アドレスN10πには位相が10πとなる余弦波データを格納しているものとする。アドレスポインタ発生手段21は、後述するタイミングで変化するアドレスポインタAPを出力する。電流波形記憶手段22は、アドレスポインタAPが指示するアドレスの内蔵メモリーに記憶された余弦波データを電流波形データIWDとして出力する。 By the way, the current waveform storage means 22 has a built-in memory, and the built-in memory has five cycles of cosine wave data having a phase proportional to the address deviation from the address N0 at an arbitrary address, that is, a phase range of 0 to 10π. The cosine wave data is stored. Here, cosine wave data having a phase of zero is stored at the address N0, the phase is 2π at the address N2π, the phase is 4π at the address N4π, the phase is 5π at the address N5π, and the phase is 7π at the address N7π. Suppose that address N9π stores cosine wave data having a phase of 9π and address N10π having a phase of 10π. The address pointer generating means 21 outputs an address pointer AP that changes at a timing described later. The current waveform storage means 22 outputs cosine wave data stored in the built-in memory at the address indicated by the address pointer AP as current waveform data IWD.
次に、インバータ出力電流Ioが生成されるまでのフィードバック処理について説明する。乗算手段23は出力電流設定信号Isetと電流波形データIWDを乗算して電流目標値Iobjを作成して電流偏差演算手段24に出力する。電流偏差演算手段24は、電流検出器12が計測した出力電流Ioと電流目標値Iobjから電流偏差eiを演算してPI演算手段25に出力する。PI演算手段25は、電流偏差eiに比例する比例項と電流偏差を一定区間積分した電流偏差積分値に比例する積分項を加算したPI制御量IYを演算してPWM変調手段26に出力する。PWM変調手段26は、制御量IYをパルス幅変調してインバータ主回路10をPWM制御するためのゲートパルス信号GPを作成してゲートドライブ回路14に出力する。ゲートパルス信号GPよりゲートドライブ回路14を介してPWM制御されたインバータ主回路10は、図3(e)に示すようなインバータ出力電流Ioを出力する。
Next, feedback processing until the inverter output current Io is generated will be described. The multiplication unit 23 multiplies the output current setting signal Iset and the current waveform data IWD to create a current target value Iobj and outputs it to the current deviation calculation unit 24. The current deviation calculation unit 24 calculates a current deviation ei from the output current Io measured by the current detector 12 and the current target value Iobj, and outputs it to the PI calculation unit 25. The PI calculating means 25 calculates a PI control amount IY obtained by adding a proportional term proportional to the current deviation ei and an integral term proportional to the current deviation integrated value obtained by integrating the current deviation for a certain period, and outputs the PI control amount IY to the PWM modulating means 26. The PWM modulation means 26 generates a gate pulse signal GP for PWM control of the inverter
図3(b)に示すピークポイントが立ち上がる(1)のタイミングにおいて、アドレスポインタ発生手段21は、読み出し増加率Rcを1以上の適当な値Rc1に設定し、同時に、該内蔵カウンタをリセットする。(1)のタイミングから、図3(d)に示すアドレスポインタAPがN2πに達する(2)のタイミングに至るまでのT1期間において、アドレスポインタAPは、カウントアップし続ける該内臓カウンタに1を越える値に設定された読み出し増加率Rc1を乗算した積にアドレスN0を加えた、図3(d)に図示するアドレスを指示する。T1期間において、電流波形記憶手段22から、内蔵メモリーに記憶された位相が0〜2πの範囲の余弦波データが出力電流データIWDとして出力され、前述したフィードバック処理によりインバータ主回路10を制御すれば、図3(e)に図示する周波数が上昇する電流波形(以降、第1の電流波形と称する)が生成される。
At the timing (1) when the peak point rises as shown in FIG. 3B, the address pointer generating means 21 sets the read increase rate Rc to an appropriate value Rc1 of 1 or more, and simultaneously resets the built-in counter. In the T1 period from the timing of (1) to the timing of (2) when the address pointer AP reaches N2π shown in FIG. 3D, the address pointer AP exceeds 1 in the internal counter that keeps counting up. The address shown in FIG. 3D is indicated by adding the address N0 to the product obtained by multiplying the read increase rate Rc1 set to the value. In the T1 period, cosine wave data having a phase in the range of 0 to 2π stored in the built-in memory is output as output current data IWD from the current waveform storage means 22, and the inverter
(2)のタイミングにおいて、アドレスポインタ発生手段21は、読み出し増加率Rcを(数6)で示す値に設定し、内蔵カウンタをリセットする。 At the timing of (2), the address pointer generating means 21 sets the read increase rate Rc to a value indicated by (Equation 6) and resets the built-in counter.
(2)のタイミングから、アドレスポインタAPがN4πに達する(3)のタイミングに至るまでのT2期間において、アドレスポインタAPは、カウントアップし続ける該内臓カウンタに読み出し増加率Rc2を乗算した積にアドレスN2πを加えた、図3(d)に図示するアドレスを指示する。T2期間において、電流波形記憶手段22から、内蔵メモリーに記憶された位相が2π〜4πの範囲の余弦波データが出力電流データIWDとして出力され、前述したフィードバック処理によりインバータ主回路10を制御すれば、図3(e)に図示する電流波形(以降、第2の電流波形と称する)が生成される。
(数6)を変形して(数7)が得られる。
In the period T2 from the timing of (2) to the timing of (3) when the address pointer AP reaches N4π, the address pointer AP addresses the product obtained by multiplying the internal counter that continues to count up by the read increase rate Rc2. The address shown in FIG. 3D with N2π added is indicated. In the period T2, cosine wave data having a phase stored in the built-in memory in the range of 2π to 4π is output as output current data IWD from the current waveform storage means 22, and the inverter
(Expression 7) is obtained by transforming (Expression 6).
内蔵カウンタの単位時間あたりのカウント値をCtとすると、期間T1と期間T2において、内蔵カウンタは、Noからカウントを開始して、単位時間あたりのカウント値がCtで(T1+T2)の期間カウントアップ動作をしたとすると、内蔵カウンタはアドレス値N4πに達するから、(数8)が成立する。 Assuming that the count value per unit time of the built-in counter is Ct, the built-in counter starts counting from No in period T1 and period T2, and counts up during the period (T1 + T2) when the count value per unit time is Ct. Since the built-in counter reaches the address value N4π, (Equation 8) is established.
期間T1において、アドレスポインタAPがNoからカウントを開始して、単位時間あたりのカウント値がCtRc1でT1の期間カウントアップ動作をした結果、アドレスポインタADはN2πに達するから、(数9)が成立する。 In the period T1, the address pointer AP starts counting from No, the count value per unit time is CtRc1, and as a result of the count-up operation for the period T1, the address pointer AD reaches N2π. To do.
期間T2において、アドレスポインタAPがN2πからカウントを開始して、単位時間あたりのカウント値がCtRc2でT2の期間カウントアップ動作をした結果、アドレスポインタADはN4πに達するから、(数10)が成立する。 In the period T2, the address pointer AP starts counting from N2π, and the count value per unit time is CtRc2, and the address pointer AD reaches N4π as a result of the count-up operation for the period T2. To do.
(数9)および(数10)より、(数11)が得られる。 From (Equation 9) and (Equation 10), (Equation 11) is obtained.
(数8)を変形して(数12)が得られる。 (Expression 12) is obtained by transforming (Expression 8).
(数7)、(数11)および(数12)より(数13)が得られる。 (Equation 13) is obtained from (Equation 7), (Equation 11), and (Equation 12).
期間T1における読み出し増加率Rc1に適当な値を設定した後、区間T2における読み出し増加率Rc2を(数6)によって設定すれば(数13)が成立し、第1と第2の電流波形が出力を完結する期間(T1+T2)は、負荷電圧Voの2周期分2T0に等しくなる。これは、第1と第2の電流波形が出力を完結するタイミングが、負荷電圧Voが2周期分を出力し終わるタイミングと一致している事を意味する。すなわち、本発明のインバータ装置2の電流歪付与手段13により、インバータ装置2を制御すれば第1の電流波形と第2の電流波形が出力を完結するピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相は、負荷電圧Voの位相、すなわち、ゼロ〔rad〕に一致する。さらに、図3に図示する位置関係から明らかなように、第2の電流波形の周期T2は電力系統電圧の定格周期T0より大きくなるので、第2の電流波形は、電力系統電圧の定格周波数よりも低い周波数となる。
After setting an appropriate value for the read increase rate Rc1 in the period T1, if the read increase rate Rc2 in the section T2 is set by (Equation 6), (Equation 13) is established, and the first and second current waveforms are output. Is equal to 2T0 for two periods of the load voltage Vo. This means that the timing at which the first and second current waveforms complete the output coincides with the timing at which the load voltage Vo finishes outputting two cycles. That is, when the
図3(d)に示すアドレスポインタAPがN4πに達する(3)のタイミング、または、ピークポイントが立ち上がる(4)のタイミングにおいて、読出し増加率Rcを1にセットし、内臓カウンタをリセットする。(3)または(4)のタイミングから、図3(d)に示すアドレスポインタAPがN5πに達する(5)のタイミングに至るまでのT3期間において、アドレスポインタAPは、カウントアップし続ける該内臓カウンタに1の値に設定された読み出し増加率Rcを乗算した積にアドレスN4πを加えた、図3(d)に図示するアドレスを指示する。T3期間において、電流波形記憶手段22から、内蔵メモリーに記憶された位相が4π〜5πの範囲の余弦波データが出力電流データIWDとして出力され、前述したフィードバック処理によりインバータ主回路10を制御すれば、図3(e)に図示する負荷電圧Voの位相と一致する電流波形(以降、第3の電流波形と称す)が生成される。
At the timing (3) when the address pointer AP reaches N4π shown in FIG. 3D or the timing (4) when the peak point rises, the read increase rate Rc is set to 1, and the internal counter is reset. In the T3 period from the timing of (3) or (4) to the timing of (5) when the address pointer AP reaches N5π shown in FIG. 3D, the address pointer AP keeps counting up. The address shown in FIG. 3D is designated by adding the address N4π to the product obtained by multiplying the read increase rate Rc set to 1 by the address N4π. In the T3 period, the cosine wave data having a phase stored in the built-in memory in the range of 4π to 5π is output as the output current data IWD from the current waveform storage means 22, and the inverter
図3(d)に示すアドレスポインタAPが5πに達する(5)のタイミング、または、図3(b)に示すピークポイントが立ち上がる(6)のタイミングにおいて、アドレスポインタ発生手段21は、読み出し増加率Rcを再び1以上の適当な値Rc1に設定し、内蔵カウンタをリセットする。 At the timing (5) when the address pointer AP reaches 5π shown in FIG. 3D or the timing (6) when the peak point shown in FIG. Rc is again set to an appropriate value Rc1 of 1 or more, and the built-in counter is reset.
(5)または(6)のタイミングから、図3(d)に示すアドレスポインタAPがN7πに達する(7)のタイミングに至るまでのT4期間において、アドレスポインタAPは、カウントアップし続ける該内臓カウンタに1を越える値に設定された読み出し増加率Rc1を乗算した積にアドレスN5πを加えた、図3(d)に図示するアドレスを指示する。T4期間において、電流波形記憶手段22から、内蔵メモリーに記憶された位相が5〜7πの範囲の余弦波データが出力電流データIWDとして出力され、前述したフィードバック処理によりインバータ主回路10を制御すれば、前述したT1期間の場合と同様に、図3(e)に図示する周波数が上昇する第1の電流波形が生成される。
In the period T4 from the timing of (5) or (6) to the timing of (7) when the address pointer AP reaches N7π shown in FIG. 3D, the address pointer AP keeps counting up. The address shown in FIG. 3D is designated by adding the address N5π to the product obtained by multiplying the read increase rate Rc1 set to a value exceeding 1 by the address N5π. In the T4 period, cosine wave data having a phase of 5 to 7π stored in the built-in memory is output from the current waveform storage means 22 as output current data IWD, and the inverter
(7)のタイミングから、アドレスポインタAPがN9πに達する(8)のタイミングに至るまでの図3で示すT5期間において、読み出し増加率Rcを(数6)で示す値に設定すれば、アドレスポインタAPは、カウントアップし続ける該内臓カウンタに読み出し増加率Rc2を乗算した積にアドレスN7πを加えた、図3(d)に図示するアドレスを指示する。T5期間において、電流波形記憶手段22から、内蔵メモリーに記憶された位相が7π〜9πの範囲の余弦波データが出力電流データIWDとして出力され、前述したフィードバック処理によりインバータ主回路10を制御すれば、前述したT2期間の場合と同様に、図3(e)に図示する第2の電流波形が生成される。
In the period T5 shown in FIG. 3 from the timing of (7) to the timing of (8) when the address pointer AP reaches N9π, if the read increase rate Rc is set to the value shown in (Equation 6), the address pointer The AP designates the address shown in FIG. 3D, which is obtained by adding the address N7π to the product obtained by multiplying the internal counter that continues to count up by the read increase rate Rc2. In the T5 period, cosine wave data having a phase stored in the built-in memory in the range of 7π to 9π is output as output current data IWD from the current waveform storage means 22, and the inverter
区間T5における読み出し増加率Rc2を(数6)によって設定すれば、 前述した同様の理由により、(数13)が成立し、第1と第2の電流波形が出力を完結する期間(T1+T2)は、負荷電圧Voの2周期分2T0に等しくなり、インバータ装置2より、周波数が上昇する第1の電流波形と周波数が下降する第2の電流波形が出力を完結するピークポイントにおいて、第1の電流波形と第2の電流波形が出力を完結する出力電流の位相は、負荷電圧Voの位相、すなわち、ゼロ〔rad〕に一致する。
If the reading increase rate Rc2 in the section T5 is set by (Equation 6), for the same reason as described above, (Equation 13) is established, and the period (T1 + T2) in which the first and second current waveforms complete the output is as follows. , Equal to 2T0 for two cycles of the load voltage Vo, and at the peak point where the first current waveform with the frequency increasing and the second current waveform with the frequency decreasing from the
(8)のタイミングにおいて、読出し増加率Rcを1にセットし、内蔵メモリーをリセットする。(8)のタイミングから、アドレスポインタAPがN10πに達する(9)のタイミングに至るまでの図3で示すT6期間において、アドレスポインタAPは、カウントアップし続ける該内臓カウンタに1の値に設定された読み出し増加率Rcを乗算した積にアドレスN9πを加えた、図3(d)に示すようなアドレスポインタAPを指示する。T6期間において、電流波形記憶手段22から、内蔵メモリーに記憶された位相が9π〜10πの範囲の余弦波データが出力電流データIWDとして出力され、前述したフィードバック処理によりインバータ主回路10を制御すれば、前述したT3期間の場合と同様に、図3(e)に図示する第3の電流波形が生成される。
At the timing (8), the read increase rate Rc is set to 1, and the built-in memory is reset. In the period T6 shown in FIG. 3 from the timing of (8) to the timing of (9) when the address pointer AP reaches N10π, the address pointer AP is set to a value of 1 in the internal counter that keeps counting up. The address pointer AP as shown in FIG. 3D is designated by adding the address N9π to the product obtained by multiplying the read increase rate Rc. In the period T6, the cosine wave data having a phase of 9π to 10π stored in the built-in memory is output as the output current data IWD from the current waveform storage means 22, and the inverter
(9)または(1’)のタイミング以降は、図3に示す(1)のタイミング以降の動作と同様の処理を繰り返し反覆し続ける。 After the timing (9) or (1 '), the same processing as the operation after the timing (1) shown in FIG. 3 is repeatedly repeated.
図4(a)〜(c)は、それぞれ、図3で述べたインバータ装置2が単独運転状態となっていない通常の運転状態において、負荷電圧Vo、ピークポイント同期信号PS、および、インバータ出力電流Ioのタイミングを示すタイムチャートである。図4(c)において、点線で示す波形は、負荷電圧Voを示し、実線で示す波形は、インバータ装置2の出力電流Ioを示す。前述したように、出力電流Ioは、変位または位相は連続しているが、T1、T4期間における出力電流の一周期は、商用電力の定格周期Toよりも短く、T2、T5期間における出力電流の一周期は、商用電力の定格周期Toよりも長く、T3、T6期間における出力電流の半周期は、商用電力の定格周期Toの半周期に等しくなる。任意期間Tiと次の期間Ti+1の結合点、すなわち、ピークポイントまたはその近傍の所定区間において、周波数が不連続となり、この結合点で電流歪みを発生させる事になる。インバータ装置2は、T1、T4期間において、その出力周波数が上昇する電流歪を付与する電流波形を出力し、T2、T5期間区間において、その出力周波数が下降する電流歪を付与する電流波形を出力し、T3、T6期間区間において、その出力周波数が商用電力の定格周波数に等しい周波数の電流歪を付与する電流波形を出力している事になる。
FIGS. 4A to 4C show the load voltage Vo, the peak point synchronization signal PS, and the inverter output current in the normal operation state where the
次に、交流電力系統3の停電等が原因となって発生する単独運転状態を検知してインバータ出力を停止する検出方法について説明する。
Next, a detection method for detecting an isolated operation state caused by a power failure of the
まず、受動的単独運転検出方法について述べる。この単独運転検出方法は、インバータ装置2が供給している無効電力が、負荷7が要求している無効電力と一致しない場合に有効である。この場合、インバータ装置2が単独運転状態となると、負荷電圧Voの周波数は、急激に定格周波数から変動し、これにともなって負荷電圧Voの電圧値も変動する。電圧周波数検出手段27は、負荷電圧Voの極性が負から正または正から負に変動するタイミングの間隔から計測した負荷電圧Voの半周期から負荷電圧Voの周波数を演算し、周波数異常検出手段28は、その負荷電圧Voの周波数が周波数上限値OFから周波数下限値UFの範囲からはずれる事を監視し、周波数上限値OFを超えるか、または、周波数下限値UFを下回った事で、単独運転を検出し、周波数異常信号FERを出力してインバータ主回路10のスイッチング動作を停止させる。
First, the passive islanding detection method will be described. This isolated operation detection method is effective when the reactive power supplied by the
電圧異常検出手段29は、負荷電圧Voの周波数が変動した事で同時に変動する負荷電圧Voが電圧下限値UVから電圧上限値OVの範囲からはずれる事を監視し、負荷電圧Voが電圧上限値OVを超えるか、電圧下限値UVを下回った事で、単独運転を検出し、電圧異常信号VERを出力してインバータ主回路10のスイッチング動作を停止させる。
The voltage abnormality detection means 29 monitors that the load voltage Vo that fluctuates at the same time as the frequency of the load voltage Vo fluctuates from the range of the voltage upper limit value OV to the voltage upper limit value OV. Or exceeding the voltage lower limit value UV, the isolated operation is detected, and the voltage abnormality signal VER is output to stop the switching operation of the inverter
次に、能動的単独運転検出方法について述べる。インバータ装置2が供給している無効電力が、負荷7が要求している無効電力にほぼ一致する場合、インバータ装置2が単独運転状態になっても負荷供給電圧Voの周波数はほとんど変動しなくなり、前述した負荷電圧Voの周波数の異常周波数検出や異常電圧検出で単独運転を監視する受動的単独運転検出方法では単独運転を検出できなくなるので、以下に述べる能動的単独運転検出方法によって単独運転を検出する。
Next, an active islanding detection method will be described. When the reactive power supplied by the
図5は、今回サイクルにて計測される負荷電圧周波数計測値Fiと次回サイクルにて電流歪付与手段13によって制御されるインバータ装置2の出力電流周波数設定値Foの関係を示すものである。電圧周波数検出手段27は、負荷電圧Voの極性が負から正または正から負に変動するタイミングの間隔から計測した負荷電圧Voの半周期から負荷電圧Voの周波数を演算し、これを図5で示す、今回サイクルにて計測される負荷電圧周波数計測値Fiとする。図5に示すように、電流歪発生手段13は、定格周波数f0を含む所定の区間[f0−Δf、f0+Δf](以降所定区間Aと称す)を設け、負荷電圧Voの周波数が所定区間Aの範囲内にある場合は、インバータ装置2は、前述したように、第1、第2、および、第3の電流波形を連結して繰り返し出力する。今回サイクルにて計測される負荷電圧周波数計測値Fiが所定区間Aの範囲以下となる場合は、次回サイクルにて制御されるインバータ装置2の出力電流周波数設定値Foを、今回サイクルにて計測される負荷電圧周波数計測値Fiよりもさらに低くなるように設定する。今回サイクルにて計測される負荷電圧周波数計測値Fiが所定区間Aの範囲以上となる場合は、次回サイクルにて制御されるインバータ装置2の出力電流周波数設定値Foを、今回サイクルにて計測される負荷電圧Voの負荷電圧周波数計測値Fiよりもさらに高くなるように設定する。
FIG. 5 shows the relationship between the load voltage frequency measurement value Fi measured in the current cycle and the output current frequency set value Fo of the
ところで、インバータ装置2の単独運転検出方法に、負荷電圧の極性が変化するタイミングの間隔から周期を計測する方法を採用している場合、単独運転移行直後の負荷電圧の見かけの負荷電圧周波数は、負荷7の種類によって影響を受ける。例えば、負荷7が誘導性負荷の場合、負荷電圧はインバータ出力電流よりも進み位相となり、前回検出された負荷電圧の極性が変化するタイミングと、単独運転移行直後検出される負荷電圧の極性が変化するタイミングの間隔は短縮され、見かけの負荷電圧周波数は上昇する。負荷7が容量性負荷の場合、負荷電圧はインバータ出力電流よりも遅れ位相となり、前回検出された負荷電圧の極性が変化するタイミングと、単独運転移行直後検出される負荷電圧の極性が変化するタイミングの間隔は延長され、見かけの出力周波数は上昇する。単独運転移行直後、負荷7の状態によって変動する見かけの周波数と、歪電流付与による周波数変動との大きさが同じで方向が逆となる場合は、相殺しあって周波数変動が発生しない場合があり、単独運転に移行していても単独運転に以降した事が検出されるまでの時間が長くなる事があった。
By the way, when the method of measuring the cycle from the interval of the timing at which the polarity of the load voltage changes is adopted as the single operation detection method of the
そこで、負荷電圧Voの周波数が、所定区間Aの範囲内にあると判断する場合は、前述したように、インバータ装置2から、周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形と、周波数が下降する電流歪みを付与する第2の電流波形を交互に繰り返して出力すれば、ある期間は電流歪付与による周波数変動と負荷による周波数変動が相殺し合って周波数変動がなくても、次の期間では周端数変動を助長し合うようになり、インバータ装置2の出力周波数は確実に変動して、負荷電圧周波数Fiが所定区間Aの範囲以下、または、所定区間Aの範囲以上となり、後述する処理を実行するので、単独運転への移行を短時間のうちに確実に検出する事ができる。
Therefore, when it is determined that the frequency of the load voltage Vo is within the range of the predetermined section A, as described above, from the
次に、今回計測される負荷電圧周波数Fiが所定区間Aの範囲以下となる場合は、負荷電圧周波数Fiよりもさらに低くなるように出力電流周波数設定値Foを設定しておけば、負荷電圧周波数が迅速に減少する動作を刳り返して、負荷電圧周波数Foが周波数下限値UFに達したところで迅速に単独運転を検出して、周波数異常信号FERを出力してインバータ主回路10のスイッチング動作を停止させる。
Next, when the load voltage frequency Fi measured this time is below the range of the predetermined section A, the output voltage frequency setting value Fo is set so as to be lower than the load voltage frequency Fi. When the load voltage frequency Fo reaches the frequency lower limit value UF, the isolated operation is detected quickly and the frequency abnormality signal FER is output to stop the switching operation of the inverter
次に、今回計測される負荷電圧周波数Fiが所定区間Aの範囲以上となる場合は、負荷電圧周波数Fiよりもさらに高くなるように出力電流周波数設定値Foを設定しておけば、負荷電圧周波数が迅速に増加する動作を刳り返して、負荷電圧周波数Foが周波数下限値OFに達したところで迅速に独運転が検出して、周波数異常信号FERを出力してインバータ主回路10のスイッチング動作を停止させる。
Next, when the load voltage frequency Fi measured this time is equal to or greater than the range of the predetermined section A, the load voltage frequency is set by setting the output current frequency setting value Fo so as to be higher than the load voltage frequency Fi. When the load voltage frequency Fo reaches the frequency lower limit value OF, the independent operation is detected quickly, and the frequency abnormality signal FER is output to stop the switching operation of the inverter
ところで、電圧周波数検知手段27は、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動するタイミングから、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動する次のタイミングまでの経過時間を負荷電圧の半周期として決定しているので、出力周波数が上昇する第1の電流波形の1周期分が出力を完了する期間中、または、出力周波数が下降する第2の電流波形が出力を完了する期間中に、負荷電圧の極性が正から負または負から正に変動するタイミングが、それぞれ、1回づつ必ず出現するので、第1の電流波形、または、第2電流波形の1周期分が出力を完了する期間中に、これらのタイミングの間隔を半周期として確実に決定する事ができ、この期間中に確実に負荷電圧の周波数を決定する事ができるので、インバータ装置が単独運転に移行した際に、負荷電圧周波数が所定区間Aを外れたか否かを迅速に判定する事ができ、単独運転に移行した際に迅速に単独運転を検出することができる。 By the way, the voltage frequency detection means 27 calculates the elapsed time from the timing when the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive until the next timing when the polarity of the load voltage changes from positive to negative or from negative to positive. Since it is determined as a half cycle of the load voltage, the output of the second current waveform with the output frequency falling is completed during the period when the output current increases for one cycle of the first current waveform Since the timing at which the polarity of the load voltage fluctuates from positive to negative or from negative to positive always appears once during each period, the period of the first current waveform or one period of the second current waveform is During the period when the output is completed, the timing interval can be determined as a half cycle, and the frequency of the load voltage can be determined reliably during this period. When the transition to the rolling, it is possible to load voltage frequency can be determined quickly whether or not out of a predetermined interval A, detects a rapid islanding operation when the transition to independent operation.
図6は、第1実施例のインバータ装置2の周波数変動率ζをパラメータとする、出力電流高調波の次数と基本波成分に対する高調波の振幅の割合の関係を示す周波数スペクトラムを示す。図において、周波数変動率ζは0.05、0.02、および、0.01の各場合について測定した結果を示している。すなわち、インバータ装置2から、周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形一周期分と、周波数が下降する電流歪みを付与する第2の電流波形一周期分と、周波数が商用電力周波数に等しい周波数の電流歪みを付与する第3の電流波形半周期分を連結して繰り返して出力した図4(c)に示す出力電流波形について、電流波形の周波数変動率ζをパラメータとした場合の、出力電流の高調波の次数と、基本波成分に対する高調波成分の振幅の割合との関係を示したものである。ここで、図4(c)で示すように、周波数が上昇(下降)する歪みを付与した電流波形の周期をTi(i=1,2,3…)、負荷電圧Voの定格周波数をT0とおくと周期変動率ζは(数14)としている。
FIG. 6 shows a frequency spectrum showing the relationship between the order of the output current harmonic and the ratio of the amplitude of the harmonic to the fundamental component, using the frequency variation rate ζ of the
ところで、従来技術の説明で述べたcf値は、(数15)で示す、電圧波形の半周期t0に対するゼロ時間tzの割合と定義される。 By the way, the cf value described in the description of the prior art is defined as the ratio of the zero time tz to the half cycle t0 of the voltage waveform expressed by (Equation 15).
(数15)より(数16)が成立する。 (Equation 16) is established from (Equation 15).
インバータ装置2の出力電流Ioの時間関数をIo(t)とすると、図4(c)で示すような波形の出力電流Io(t)は、(数17)で示す奇関数の性質と、(数18)で示す対象波の性質を合わせ持っているので出力電流Ioのフーリエ級数は(数19)のように表現できる。
Assuming that the time function of the output current Io of the
ここで、ωoは交流電力系統電圧の定格角周波数、a2m+1はフーリエ係数で(数20)のようになる。 Here, ωo is the rated angular frequency of the AC power system voltage, and a2m + 1 is a Fourier coefficient as shown in (Equation 20).
(数17)から明らかなように、出力電流は、基本波周波数の5分の1を奇数倍した正弦波級数のみが存在する周波数スペクトラムとなる。従来のインバータ装置102の出力電流Ioのフーリエ級数(数1)と比較すると、本発明のインバータ装置2の出力電流Ioの高調波は、余弦波級数項がない分だけ、高調波成分が小さくなるはずである。
As is clear from (Expression 17), the output current has a frequency spectrum in which only a sine wave series obtained by multiplying 1/5 of the fundamental frequency by an odd number is present. Compared with the Fourier series (Equation 1) of the output current Io of the
図11〜図12に示す従来のインバータ装置の出力電流波形と、図4(c)に示す本発明のインバータ装置の出力電流波形を比較して、図11〜図12の2tzは、図4(c)の電流波形周期Ti(i=1,2…6)と定格周期T0との差|Ti−T0|に相当し、図11〜図12の2t0は図4(c)の定格周期T0に相当するので、(数16)の2tzを|Ti−T0|、(数16)の2t0をT0に置き換えると(数14)になる。すなわち、従来のインバータ装置102のcf値は、本発明の周期変動率ζに相当する量と考えて良い。図6と図14を比較して、図6の周波数変動率ζが0.01、0.02、0.05のそれぞれの値をとる場合の高調波電流成分は、図14のcf値が同じ0.01、0.02、0.05のそれぞれの値をとる場合の高調波電流成分と比較して減少している事がわかる。これは、前述したように、本発明のインバータ装置2の出力電流Ioの高調波は、余弦波級数項がない分だけ、高調波成分が小さくなるという数式を比較した見解と一致している。
Compared with the output current waveform of the conventional inverter device shown in FIGS. 11 to 12 and the output current waveform of the inverter device of the present invention shown in FIG. 4C, 2tz in FIGS. c) corresponds to the difference | Ti−T0 | between the current waveform cycle Ti (i = 1, 2,... 6) and the rated cycle T0, and 2t0 in FIGS. 11 to 12 corresponds to the rated cycle T0 in FIG. Accordingly, when 2tz in (Equation 16) is replaced with | Ti-T0 | and 2t0 in (Equation 16) is replaced with T0, (Equation 14) is obtained. That is, the cf value of the
図7は、本発明のインバータ装置2の周期変動率ζと出力電流歪率THDiの関係と従来のインバータ装置102のcf値と出力電流歪率THDiの関係を示したものである。図において、実線は本発明のインバータ装置2の周期変動率ζと電流歪み率THDiの関係、点線は従来のインバータ装置102のcf値と電流歪み率THDiの関係を示す。図を見て明らかなように、cf値に相当する同一レベルの周波数変動率ζにおいて、本発明のインバータ装置2の出力電流歪率THDiは、従来のそれと比較して著しく減少している事がわかる。
FIG. 7 shows the relationship between the periodic fluctuation rate ζ and the output current distortion rate THDi of the
図8は、本発明のインバータ装置2について、任意の並列等価インダクタンス5の値に対して、不感帯として動作する並列等価キャパシタンス6の値の限界点をプロットして得た不感帯の特性である。
FIG. 8 shows the characteristics of the dead band obtained by plotting the limit point of the value of the parallel equivalent capacitance 6 operating as the dead band with respect to the value of the arbitrary parallel
図8では、負荷7の並列等価抵抗4の抵抗値をR[Ω]、並列等価インダクタンス5のインダクタンスをL[H]、および、並列等価キャパシタンス6のキャパシタンスをC[F]とおき、等価インダクタンスLを横軸に、キャパシタンスCを縦軸にとり、従来例のcf値を0.01、0.02および0.05の各値に変化させたのと同様に、ここでは、これに相当するパラメータである周波数変動率ζを0.01、0.02および0.05の各値に変化させたときの不感帯を調べた実験結果を示す。実験では、従来例と同様に、等価抵抗Rは14.4Ωの場合について調べてある。
In FIG. 8, the resistance value of the parallel
図において横軸に平行な2本の点線は、周波数異常検出手段28のみを受動的単独運転検出方法として使った場合において、任意の等価インダクタンスLの値に対して、不感帯として動作する等価キャパシタンスCの限界点をプロットしたものである。すなわち、横軸に平行な2本の点線の間にはさまれた領域は、周波数異常検出手段28のみを受動的単独運転検出方法として使った場合の不感帯領域を示している。 In the figure, two dotted lines parallel to the horizontal axis indicate an equivalent capacitance C that operates as a dead zone for any value of the equivalent inductance L when only the frequency abnormality detection means 28 is used as a passive islanding detection method. This is a plot of the limit points. That is, a region sandwiched between two dotted lines parallel to the horizontal axis represents a dead zone region when only the frequency abnormality detection means 28 is used as a passive islanding detection method.
次に、一点鎖線または二点鎖線で示す曲線は、単独運転検出方法として、前述した本発明の電流歪付与手段13による能動的単独運転検出方法のみを使ったインバータ装置2について、任意の等価インダクタンスLの値に対して、不感帯として動作する等価キャパシタンスCの限界点をプロットしたものである。すなわち、一点鎖線または二点鎖線で示す曲線で囲まれた領域は、本発明の能動的単独運転検出方法のみを使った場合における不感帯を示している。受動的単独運転検出方法による不感帯と能動的単独運転検出方法による不感帯が重なり合う領域が小さい場合、システム全体として不感帯となる領域が小さい良好な特性を得ていると言える。図8と図16を比較して明らかなように、従来のcf値に相当する本発明の周波数変動率ζの各値、0.01、0.02、0.05のそれぞれにおいて、本発明のインバータ装置2の不感帯特性は、従来のインバータ装置102の不感帯特性とほぼ同等のものが得られた。次に、能動的単独運転検出方法と受動的単独運転検出方法の不感帯領域が重なり合う領域が最も小さくなる、周波数変動率ζとして0.05を選んだ場合について考える。周波数変動率ζとして0.05を選んだ場合において、本発明のインバータ装置2の能動的単独運転検出方法と受動的単独運転検出方法の不感帯境界特性は、周波数変動率ζに相当するcf値として0.05を選んだ従来のインバータ装置102のそれとほぼ同一の特性が得られる。従って、周波数変動率ζとして0.05を選んだ場合における本発明のインバータ装置2の能動的単独運転検出方法による不感帯領域と、受動的単独運転検出方法による不感帯領域が重なり合う不感帯領域は、周波数変動率ζに相当するcf値として0.05を選んだ場合における従来のインバータ装置102のそれとほぼ同一のものが得られる。ゆえに、周波数変動率ζとして0.05を選んだ場合における本発明のインバータ装置2の単独運転検知感度は、その周波数変動率に相当するcf値として0.05を選んだ場合における従来のインバータ装置102の単独運転検知感度とほぼ同等のものが得られる。ところが、前述した図7の説明で、cf値に相当する同一レベルの周波数変動率ζにおいて、本発明のインバータ装置2の出力電流歪率THDiは、従来のそれと比較して著しく減少するので、高調波電流が原因となって発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができる。すなわち、本発明のインバータ装置2と従来のインバータ装置102の単独運転検知感度を同等の性能とした場合、本発明のインバータ装置2は、従来のインバータ装置102と比較して、高調波電流が原因となって発生する誘導性負荷によって消費される損失を低減する事ができる。
Next, a curve indicated by a one-dot chain line or a two-dot chain line indicates an arbitrary equivalent inductance for the
以上で述べたように、従来のインバータと同等レベルで単独運転検知感度が良好な従来のインバータ装置と比較して、本発明のインバータ装置の出力電流の電流歪み率の方が、従来のインバータ装置よりもさらに小さくする事ができるので、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷によって消費される損失を、従来のインバータ装置よりも低減する事ができ、単独運転検知感度が良好で、高調波電流が原因で発生する誘導性負荷に消費される損失が、より小さくてすむという理想的なインバータ装置を提供する事ができる。 As described above, the current distortion rate of the output current of the inverter device of the present invention is higher than that of the conventional inverter device compared with the conventional inverter device having the same level as that of the conventional inverter and good isolated operation detection sensitivity. The loss consumed by the inductive load caused by the harmonic current can be reduced compared to the conventional inverter device, the isolated operation detection sensitivity is good, and the harmonics can be reduced. It is possible to provide an ideal inverter device in which the loss consumed by the inductive load caused by the current is smaller.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、1周期分の第2の電流波形、1周期分の第1の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current matches the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from when the second current waveform completes output. Current waveform of 1 cycle, a first current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle are connected in order and repeatedly output, and the first current waveform is generated in the shortest time from the time when the output is completed. At the peak point of the load voltage, the phase of the inverter output current may coincide with the phase of the load voltage, and there is no difference in the effect.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、1周期分の第1の電流波形、半周期分の第3の電流波形、1周期分の第2の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current matches the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from when the second current waveform completes output. Current waveform, half-cycle third current waveform, and 1-cycle second current waveform are connected in order and repeatedly output, and the second current waveform is generated in the shortest time from the completion of output. At the peak point of the load voltage, the phase of the inverter output current may coincide with the phase of the load voltage, and there is no difference in the effect.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形、1周期分の第1の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current matches the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from when the second current waveform completes output. Current waveform, half-cycle third current waveform, and 1-cycle first current waveform are connected in order and repeatedly output, and the first current waveform is generated in the shortest time from the completion of output. At the peak point of the load voltage, the phase of the inverter output current may coincide with the phase of the load voltage, and there is no difference in the effect.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形、その波形の半周期分を任意の奇数回連結した余弦波形であってその出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数の電流歪みを付与する第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. Is a cosine waveform that is connected to an arbitrary natural number of times, and a first current waveform that imparts a current distortion that increases its output frequency, and a cosine waveform that is an arbitrary natural number of concatenations of one period of the waveform, and its output frequency A second current waveform for applying a current distortion that falls, a cosine waveform obtained by connecting half of the waveform for any odd number of times, and a third current waveform having an output frequency equal to the commercial power frequency. Current waveform order The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. Good, no difference in its effects.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形、その波形の半周期分を任意の奇数回連結した余弦波形であってその出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数の電流歪みを付与する第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. Is a cosine waveform that is connected to an arbitrary natural number of times, and is a second current waveform that imparts a current distortion whose output frequency decreases, and a cosine waveform that is an arbitrary natural number of concatenations of one period of the waveform, and its output frequency A first current waveform that gives rise to current distortion, a cosine waveform obtained by connecting half of the waveform for any odd number of times, and third current that gives current distortion at a frequency equal to the commercial power frequency. Current waveform order The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the first current waveform completes the output. Good, no difference in its effects.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形、その波形の半周期分を任意の奇数回連結した余弦波形であってその出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数の電流歪みを付与する第3の電流波形、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. Is a cosine waveform that is connected in an arbitrary natural number of times, and a first current waveform that imparts a current distortion that increases its output frequency, and a cosine waveform that is connected in an arbitrary odd number of half cycles of the waveform, and its output frequency Is a third current waveform that gives a current distortion having a frequency equal to the commercial power frequency, a cosine waveform obtained by concatenating one period of the waveform for an arbitrary natural number of times, and a second current waveform that gives a current distortion whose output frequency decreases. Current waveform order The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. Good, no difference in its effects.
なお、実施例の電流歪付与手段は、1周期分の第1の電流波形、1周期分の第2の電流波形、半周期分の第3の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第2の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしているが、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が下降する電流歪を付与する第2の電流波形、その波形の半周期分を任意の奇数回連結した余弦波形であってその出力周波数が商用電力周波数に等しい周波数の電流歪みを付与する第3の電流波形、その波形の一周期分を任意の自然数回連結した余弦波形であってその出力周波数が上昇する電流歪を付与する第1の電流波形の順に連結して繰り返して出力し、第1の電流波形が出力を完了する時点から最短時間で発生する負荷電圧のピークポイントにおいて、インバータ出力電流の位相が、負荷電圧の位相に一致するようにしても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion imparting means of the embodiment is connected in order of a first current waveform for one cycle, a second current waveform for one cycle, and a third current waveform for a half cycle, and repeatedly outputs them. The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the second current waveform completes the output. Is a cosine waveform connected with an arbitrary natural number of times, and a second current waveform giving a current distortion whose output frequency falls, a cosine waveform connected with an arbitrary odd number of half cycles of the waveform, and its output frequency Is a third current waveform that imparts current distortion having a frequency equal to the commercial power frequency, a cosine waveform obtained by connecting one period of the waveform to an arbitrary natural number of times, and first current distortion that increases the output frequency. Current waveform order The phase of the inverter output current coincides with the phase of the load voltage at the peak point of the load voltage that occurs in the shortest time from the time when the first current waveform completes the output. Good, no difference in its effects.
なお、実施例の前記電流歪付与手段は、負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングと、その後検出される負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングまでの経過時間を、該経過時間内に出現する負荷電圧一周期分の出現個数で除算して求めた負荷電圧の周期の移動平均を電圧周期として決定する電圧周期演算手段と、負荷電圧の極性が負から正に変動するタイミングから前記電圧周期の4分の1に相当する期間を経過させたタイミングと前記電圧周期の4分の3に相当する期間を経過させたタイミングをピークポイントとして決定するピークポイント検出手段を備えているが、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングと、その後検出される負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングまでの経過時間を、該経過時間内に出現する負荷電圧一周期分の出現個数で除算して求めた負荷電圧の周期の移動平均を電圧周期として決定する電圧周期演算手段と、負荷電圧の極性が正から負に変動するタイミングから前記電圧周期の4分の1に相当する期間を経過させたタイミングと前記電圧周期の4分の3に相当する期間を経過させたタイミングをピークポイントとして決定するピークポイント検出手段を備えても良く、その作用効果に差異を生じない。 In addition, the current distortion applying means of the embodiment, the elapsed time from the timing when the polarity of the load voltage changes from negative to positive and the timing after which the polarity of the detected load voltage changes from negative to positive Voltage cycle calculation means that determines the moving average of the load voltage cycle obtained by dividing by the number of occurrences of the load voltage appearing in time as the voltage cycle, and the timing at which the polarity of the load voltage changes from negative to positive Peak point detecting means for determining, as a peak point, a timing at which a period corresponding to one quarter of the voltage period has elapsed and a timing at which a period corresponding to three quarters of the voltage period has elapsed. However, the elapsed time between the timing when the polarity of the load voltage changes from positive to negative and the timing when the polarity of the detected load voltage changes from positive to negative is included in the elapsed time. Voltage cycle calculating means for determining a moving average of the load voltage cycle obtained by dividing by the number of occurrences of the appearing load voltage for one cycle as the voltage cycle, and the voltage from the timing when the polarity of the load voltage varies from positive to negative Peak point detection means may be provided for determining, as a peak point, a timing at which a period corresponding to one quarter of the period has elapsed and a timing at which a period corresponding to three quarters of the voltage period has elapsed. There is no difference in function and effect.
なお、実施例の電流歪付与手段は、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む前記所定の周波数区間の範囲外にある場合は、負荷電圧の周波数変化に応じて正帰還ループでインバータ出力周波数が変化するような電流歪を付与する電流波形を出力し、その結果、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む前記所定の周波数区間の範囲外にある場合に、交流電力系統との連係を離れて単独運転をはじめたと判定しているが、負荷電圧の周波数が定格周波数を含む前記所定の周波数区間の範囲外にある場合は、即、前記交流電力系統との連係を離れて単独運転をはじめたと判定しても良く、その作用効果に差異を生じない。 Note that the current distortion applying means of the embodiment is such that when the frequency of the load voltage is outside the predetermined frequency section including the rated frequency, the inverter output frequency changes in the positive feedback loop according to the frequency change of the load voltage. A current waveform that gives such current distortion, and as a result, when the frequency of the load voltage is outside the range of the predetermined frequency section including the rated frequency, the operation with the AC power system is separated and the single operation is performed. However, if the frequency of the load voltage is outside the range of the predetermined frequency section including the rated frequency, it is immediately determined that the independent operation is started after leaving the link with the AC power system. It does not matter, and there is no difference in its effect.
発電設備に取り付けた本発明のインバータ装置を用いて商用電源との系統連係運転を行なう場合において、良好な感度で単独運転を検出でき、モータやトランス等の誘導性負荷が多い工場施設やプラント施設等に設置される発電設備に取り付けたインバータ装置の用途にも適用できる。 When performing grid-linked operation with a commercial power supply using the inverter device of the present invention attached to a power generation facility, it is possible to detect isolated operation with good sensitivity and to have a lot of inductive loads such as motors and transformers. It can also be applied to the use of an inverter device attached to a power generation facility installed in, for example.
1 直流電源
2 インバータ装置
3 交流電力系統
7 負荷
10 インバータ主回路
13 電流歪付与手段
19 電圧周期演算手段
20 ピークポイント検出手段
28 周波数異常検出手段
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR20150113986A (en) * | 2008-09-26 | 2015-10-08 | 엑슬런트 에너지 테크놀로지스, 엘엘씨 | Adaptive generation and control of arbitrary electrical waveforms in a grid-tied power conversion system |
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