JP2007060832A - Distributed power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力系統と連系運転を行うように構成された分散電源システムに関する。 The present invention relates to a distributed power supply system configured to perform interconnection operation with a power system.
従来の分散電源システムは、電力系統から、半導体素子を用いた系統連系スイッチを介して負荷に給電し、この負荷と並列に電力変換器が接続される構成となっているのが通常である。 Conventional distributed power supply systems usually have a configuration in which power is supplied from a power system to a load via a system interconnection switch using a semiconductor element, and a power converter is connected in parallel with the load. .
電力系統が正常であれば、系統連系スイッチは閉となっており、電力系統から負荷に電力が供給され、同時に電力系統は電力変換器の直流部に接続された2次電池等の蓄電装置を充電する。 If the power system is normal, the grid connection switch is closed, power is supplied from the power system to the load, and at the same time, the power system is a power storage device such as a secondary battery connected to the DC section of the power converter. To charge.
電力系統に電圧変動等が発生して電圧が低下した場合、或いは停電となった場合には、系統連系スイッチには開の指示が出される。このとき、負荷への給電を継続するため、電力変換器をインバータ動作させ、2次電池等の蓄電装置から電力を負荷に供給する。 When a voltage fluctuation or the like occurs in the power system and the voltage drops or a power failure occurs, the system interconnection switch is instructed to open. At this time, in order to continue power supply to the load, the power converter is operated as an inverter to supply power from the power storage device such as a secondary battery to the load.
系統連系スイッチにはサイリスタ等自己消弧能力を持たない半導体素子が用いられる場合が多い。これは、自己消弧能力を持つ半導体素子に比べ、過負荷耐量を大きくできる等の理由による。このような自己消弧能力を持たない半導体素子が開となるためには、系統連系スイッチに開の指令が出され、ゲートパルスが無くなってから最大、電力系統の周波数換算で半サイクル待つ必要がある。このため、より速く系統連系スイッチを開とするため、系統連係スイッチに開指令を与えると同時に、系統連系スイッチに流れる電流が減少するように電力変換器を制御する提案が為されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1に示された方法によれば、系統連系スイッチに流れる電流が減少するように電力変換器を制御しているので、系統連系スイッチが開となる遅れ時間を短縮することが可能となる。しかしながら、この特許文献1に示された分散電源システムにおいては、電力変換器から負荷への給電を開始するにあたって、系統連系スイッチが確実に開になったことを検出していない。 According to the method disclosed in Patent Document 1, since the power converter is controlled so that the current flowing through the grid interconnection switch is reduced, it is possible to reduce the delay time for opening the grid interconnection switch. It becomes. However, in the distributed power supply system disclosed in Patent Document 1, it is not detected that the grid interconnection switch has been reliably opened when power supply from the power converter to the load is started.
負荷を安定に運用するためには、電力系統に停電や電圧変動が発生した場合、速やかに電力変換器からの給電を開始する必要がある。しかし、系統連系スイッチが確実に開になったことを検出しないで電力変換器からの給電を開始すると、電力変換器から電力系統に異常電流が流れる等の不具合が生じる恐れがある。 In order to operate the load stably, when a power failure or voltage fluctuation occurs in the power system, it is necessary to quickly start feeding from the power converter. However, if power supply from the power converter is started without detecting that the grid connection switch has been reliably opened, there may be a problem such as an abnormal current flowing from the power converter to the power system.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、電力系統の停電時に素早く且つ信頼性高く電力変換器側に運転切換えを行うことが可能な分散電源システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a distributed power supply system capable of switching operation to the power converter side quickly and reliably in the event of a power failure. It is aimed.
上記目的を達成するため、この発明に係る分散電源システムは、一端が電源系統に接続され、他端が負荷に接続された半導体スイッチと、前記負荷と並列に接続され前記電力系統と連系運転を行う電力変換器と、前記電力変換器の直流側に接続された充放電可能な蓄電装置と、前記電源系統の電圧を検出する系統電圧検出器と、前記半導体スイッチの1次側電圧と2次側電圧の差電圧を検出する差電圧検出手段と、前記半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出手段と、前記半導体スイッチ及び前記電力変換器を運転制御するための制御手段とを備え、前記制御手段は、前記系統電圧検出器の出力電圧が停電レベルと判断されたとき前記半導体スイッチにオフ指令を与える手段と、前記差電圧検出手段と前記電流検出手段の出力によって前記半導体スイッチが開になったことを判定する開判定手段を有し、前記開判定手段の出力によって前記電力変換器の運転を開始するようにしたことを特徴としている。 To achieve the above object, a distributed power supply system according to the present invention includes a semiconductor switch having one end connected to a power supply system and the other end connected to a load, and connected in parallel to the load and connected to the power system. A power converter that performs charging, a chargeable / dischargeable power storage device connected to the DC side of the power converter, a system voltage detector that detects the voltage of the power system, and a primary voltage of the semiconductor switch 2 A differential voltage detection means for detecting a differential voltage of the secondary side voltage; a current detection means for detecting a current flowing through the semiconductor switch; and a control means for controlling the operation of the semiconductor switch and the power converter, The control means includes means for giving an off command to the semiconductor switch when the output voltage of the system voltage detector is determined to be a power failure level, and outputs of the differential voltage detection means and the current detection means. The semiconductor switch has an open determining means for determining that it is now opened, is characterized in that so as to start operation of the power converter by an output of said opening determining means.
この発明によれば、系統連系スイッチに流れる電流と、系統連系スイッチの1次側と2次側の電位差を検出し、この検出信号によって系統連系スイッチが開となったことを判定するようにしたので、電力系統の停電時に素早く且つ信頼性高く電力変換器側に運転切換えを行うことが可能な分散電源システムを提供することができる。 According to the present invention, the current flowing through the grid connection switch and the potential difference between the primary side and the secondary side of the grid connection switch are detected, and it is determined by this detection signal that the grid connection switch has been opened. Since it did in this way, the distributed power supply system which can perform operation switching to the power converter side quickly and reliably at the time of a power failure of an electric power system can be provided.
以下、図1乃至図3を参照して本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は本発明に係る分散電源システムを示すブロック構成図である。電力系統1は系統連系スイッチ2を介して負荷3に電力を供給している。負荷3と並列に直流電源である蓄電装置4の直流を交流に変換する電力変換器5の交流出力が接続されている。系統連系スイッチ2は自己消弧能力を持たない半導体スイッチであり、制御部6からのオンオフ指令で動作している。また、電力変換器5の運転指令も制御部6から与えられている。
FIG. 1 is a block diagram showing a distributed power supply system according to the present invention. The power system 1 supplies power to the load 3 via the
電力系統1の電圧は電圧検出器7で検出され、この出力は制御部6に与えられている。系統連系スイッチ2の入力電圧は電圧検出器8Aにより、また系統連系スイッチ2の出力電圧は電圧検出器8Bにより検出され、その出力は制御部6に与えられている。更に系統連系スイッチ2の出力電流は、電流検出器9によって検出され、その出力も制御部6に与えられている。尚この電流検出器9は系統連系スイッチ2の入力側に設けるようにしても良い。
The voltage of the power system 1 is detected by a voltage detector 7, and this output is given to the control unit 6. The input voltage of the
以下制御部6の内部構成について説明する。尚、制御部6は系統連系スイッチ2及び電力変換器5の運転制御に係る多くの機能を有しているが、図1においては、本発明の運転制御に関する部分のみを図示し、他の機能についての図示は省略している。
Hereinafter, an internal configuration of the control unit 6 will be described. The control unit 6 has many functions related to the operation control of the
電圧検出器7で検出された電圧信号は停電検出回路61に与えられ、電源系統1が停電になったか否かを検出する。停電検出回路61によって電源系統1が停電になったと判断されたときは、停電検出回路61は系統連系スイッチ2に対し、オフ指令を出力する。
The voltage signal detected by the voltage detector 7 is given to the power
電圧検出器8A、電圧検出器8B及び電流検出器9の出力信号は状態検出回路62に与えられる。状態検出回路62において、電圧検出器8Aと電圧検出器8Bの出力信号の差が所定値以上あるか、また電流検出器9の出力信号が所定値以下であるかどうかを検出する。この状態検出回路62の出力信号はOFF判定回路63に与えられる。そしてOFF判定回路63においては、後述する手法によって系統連系スイッチ2が開(オフ)となったかどうか判定する。詳細は後述するが、この判定のため、OFF判定回路63が電力変換器5にパイロット電圧印加指令を出力する場合もある。
Output signals of the
そして、OFF判定回路63が系統連系スイッチ2の開(オフ)を判定したとき、この判定出力と前述した停電検出回路61からのオフ指令の論理積をAND回路64でとり、このAND回路64の出力によって電力変換器5にオン指令を与える。これによって電力変換器5はゲートブロックが解除され、負荷3への給電を開始する。
When the
次に動作の詳細について図1及び図2を参照して説明する。図2は制御部6の動作フローチャートである。 Next, details of the operation will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an operation flowchart of the control unit 6.
図2のステップST1において、停電検出回路61が停電を検出すると、停電検出回路61は系統連系スイッチ2をオフさせるオフ指令を出力する(ST2)。この状態で、状態検出回路62は電流検出器9で検出された電流Isが所定の電流値Ith以下であるかを検出する。若し、電流Isが所定の電流値Ith以下でなければ、電流Isが所定の電流値Ith以下になるまでこの検出動作を繰り返す(ST3)。この結果、電流Isが所定の電流値Ith以下となったとき、電圧検出器8Aと電圧検出器8Bの出力信号の差電圧ΔVが所定の電圧値Vth以上であるかの検出動作を行う(ST4)。ステップST4において差電圧ΔVが所定の電圧値Vth以上であれば、OFF判定回路63は系統連系スイッチ2が開(オフ)になったと判断し、電力変換器5にオン指令を与える(ST5)。
In step ST1 of FIG. 2, when the power
ステップST4において、差電圧ΔVが所定の電圧値Vth以上でないときは、電源系統1がオープンとなるような停電が生じたか、或いは印加されている交流電圧がゼロクロス付近の場合が考えられる。このときは、OFF判定回路63は電力変換器5にパイロット電圧印加指令を出力する(ST6)。このパイロット電圧は上述の電圧値Vthより十分大きい電圧とする。このステップST6の動作によって通常の場合は瞬時に差電圧ΔVが所定の電圧値Vth以上となるので、OFF判定回路63のステップST4における判断結果はYESとなり、従ってステップST5で電力変換器5にオン指令を与えて電力変換器5から負荷3への給電を開始することができる。
In step ST4, when the difference voltage ΔV is not equal to or higher than the predetermined voltage value Vth, there may be a case where a power failure has occurred such that the power supply system 1 is open, or the applied AC voltage is near the zero cross. At this time, the
上記において、所定の電流値Ithは系統連系スイッチ2を構成する自己消弧能力を持たない半導体素子の漏洩電流よりはるかに大きい微小電流とし、また所定の電圧値Vthは系統連系スイッチ2を構成する自己消弧能力を持たない半導体素子のオン電圧よりはるかに大きい微小電圧としておくのが良い。
In the above, the predetermined current value Ith is a very small current that is much larger than the leakage current of the semiconductor element that does not have the self-extinguishing capability that constitutes the
図3に示すのは、系統連系スイッチ2の各相の電圧、電流検出回路の一例である。図3に示すように、系統連系スイッチ2の各相は、系統連系スイッチ2U、2V及び2Wで構成される。そして電圧検出器8Aと8Bは、電圧差ΔVを求めることが主眼であるので、図3に示したように各相の線間電圧の差を求めることが可能な電圧検出器8UV、8VW及び8WVの各々の出力を制御部6に与えるようにすれば良い。
FIG. 3 shows an example of a voltage and current detection circuit for each phase of the
また電流検出器9は、3相であれば各相に設けるようにするが、図3に示したように、電流検出器9V及び9Wの2相分だけを使用することも可能である。
Further, the current detector 9 is provided for each phase if there are three phases, but it is also possible to use only two phases of the
このような図3に示した電圧、電流検出回路の構成において、図2に示したステップST3における電流Isが所定の電流値Ith以下であるかの判定は、V相及びW相の2つの相について行い、この2つの相の電流が共に所定の電流値Ith以下となったとき、ステップST−3の判定はYESとなる。同様にステップST−4における差電圧ΔVが所定の電圧値Vth以上かどうかの判定は3相全ての差電圧が所定の電圧値Vth以上となったときステップST−4の判定がYESとなる。 In the configuration of the voltage / current detection circuit shown in FIG. 3, whether the current Is in step ST3 shown in FIG. 2 is equal to or smaller than a predetermined current value Ith is determined by two phases, V phase and W phase. When both the currents of the two phases are equal to or less than the predetermined current value Ith, the determination in step ST-3 is YES. Similarly, whether or not the difference voltage ΔV in step ST-4 is equal to or higher than the predetermined voltage value Vth is determined as YES in step ST-4 when the difference voltages of all three phases are equal to or higher than the predetermined voltage value Vth.
1 電力系統
2、2U、2V、2W 系統連系スイッチ
3 負荷
4 蓄電装置
5 電力変換器
6 制御部
61 停電検出回路
62 状態検出回路
63 OFF判定回路
64 AND回路
7 電圧検出器
8A、8B、8UV、8VW、8WU 電圧検出器
9、9V、9W 電流検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記負荷と並列に接続され前記電力系統と連系運転を行う電力変換器と、
前記電力変換器の直流側に接続された充放電可能な蓄電装置と、
前記電源系統の電圧を検出する系統電圧検出器と、
前記半導体スイッチの1次側電圧と2次側電圧の差電圧を検出する差電圧検出手段と、
前記半導体スイッチに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記半導体スイッチ及び前記電力変換器を運転制御するための制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記系統電圧検出器の出力電圧が停電レベルと判断されたとき前記半導体スイッチにオフ指令を与える手段と、
前記差電圧検出手段と前記電流検出手段の出力によって前記半導体スイッチが開になったことを判定する開判定手段
を有し、
前記開判定手段の出力によって前記電力変換器の運転を開始するようにしたことを特徴とする分散電源システム。 A semiconductor switch having one end connected to the power supply system and the other end connected to a load;
A power converter connected in parallel with the load and performing interconnection operation with the power system;
A chargeable / dischargeable power storage device connected to the DC side of the power converter;
A system voltage detector for detecting the voltage of the power system;
Differential voltage detection means for detecting a differential voltage between a primary side voltage and a secondary side voltage of the semiconductor switch;
Current detection means for detecting a current flowing through the semiconductor switch;
Control means for controlling the operation of the semiconductor switch and the power converter,
The control means includes
Means for giving an off command to the semiconductor switch when the output voltage of the system voltage detector is determined to be a power failure level;
An open determination means for determining that the semiconductor switch is opened by outputs of the differential voltage detection means and the current detection means;
The distributed power supply system, wherein operation of the power converter is started by an output of the open determination means.
前記電流検出手段で検出された電流が所定値以下で、
且つ前記差電圧検出手段で検出された差電圧が所定値以上のとき、
前記半導体スイッチが開になったと判定することを特徴とする請求項1に記載の分散電源システム。 The open determination means includes
The current detected by the current detection means is below a predetermined value,
And when the differential voltage detected by the differential voltage detection means is a predetermined value or more,
2. The distributed power supply system according to claim 1, wherein it is determined that the semiconductor switch is opened.
前記電流検出手段で検出された電流が所定値以下で、
且つ前記差電圧検出手段で検出された差電圧が所定値未満のとき、
前記電力変換器が所定の電圧で運転されるようにパイロット電圧印加指令を前記電力変換器に与えるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の分散電源システム。 The open determination means includes
The current detected by the current detection means is below a predetermined value,
And when the differential voltage detected by the differential voltage detection means is less than a predetermined value,
The distributed power supply system according to claim 2, wherein a pilot voltage application command is given to the power converter so that the power converter is operated at a predetermined voltage.
前記差電圧検出手段は3相全ての差電圧を検出し、
前記開判定手段は、
前記少なくとも2つの相の電流が共に所定値以下で、
前記3相各々の差電圧が全て所定値以上のとき、
前記半導体スイッチが開になったと判定することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の分散電源システム。 The current detection means detects a current of at least two phases;
The differential voltage detection means detects the differential voltages of all three phases,
The open determination means includes
The currents of the at least two phases are both below a predetermined value;
When the differential voltage of each of the three phases is greater than or equal to a predetermined value,
4. The distributed power supply system according to claim 2, wherein it is determined that the semiconductor switch is opened.
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JP2005244098A JP2007060832A (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Distributed power supply system |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH11341686A (en) * | 1998-05-21 | 1999-12-10 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | Distributed power system |
JP2002125320A (en) * | 2000-10-12 | 2002-04-26 | Nissin Electric Co Ltd | Distributed power system |
JP2004248345A (en) * | 2003-02-10 | 2004-09-02 | Toshiba Corp | Distributed power source system |
-
2005
- 2005-08-25 JP JP2005244098A patent/JP2007060832A/en active Pending
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