JP2007252164A - Distributed power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電力系統に対し系統連系スイッチを介して接続した負荷と並列に接続され、電力系統と連系運転を行なう電力変換器と、この電力変換器の直流側に接続された充放電可能な直流電源とからなる分散型電源システムにおいて、特に系統連系スイッチとして機械式または自己消弧能力のない半導体を用いた分散型電源システムに関する。
The present invention relates to a power converter that is connected in parallel to a load connected to a power system via a grid connection switch, and performs a grid-connected operation with the power system, and a charge / discharge connected to the DC side of the power converter BACKGROUND OF THE
図5に、例えば特許文献1に記載の分散型電源システム例を示す。
同図では、電力系統1に対し、機械式スイッチからなる系統連系スイッチ3を介して負荷2が接続されている。また、負荷2と並列に電力変換器4が接続され、さらに電力変換器4の直流側には充放電可能な直流電源5が接続されている。
電力系統1が正常のときは系統連系スイッチ3は閉成(オン)しており、負荷2に対し電力を供給する。これと同時に、電力変換器4は直流電源5の充電または放電動作を行なう。
FIG. 5 shows an example of a distributed power supply system described in
In the figure, a
When the
電力変換器制御回路8は、変換器電流検出器6で検出される電流値が電流基準発生回路7に設定される電流と一致するように、電力変換器4が出力すべき電圧を決定する。すなわち、電力変換器制御回路8は決定した電圧からPWM(パルス幅変調)信号を生成し、ゲートドライブ回路9に与えることにより電力変換器4を動作させ、直流電源5を充放電動作させる。なお、この状態を連系運転モ−ドと呼ぶ。
The power
一方、電力系統1に電圧低下や停電等の異常が発生すると、系統連系スイッチ3は開放(オフ)され、負荷2には直流電源5から電力変換器4を通して電力を供給する。このとき、電力変換器制御回路8は負荷電圧検出器10の検出値が、電圧基準発生回路11に設定された電圧値と一致するような電圧指令値を発生させ、これを基に生成したPWM信号をゲートドライブ回路9に与えることにより電力変換器4を動作させ、負荷2に電力を供給する。この状態を、自立運転モ−ドと呼ぶ。
On the other hand, when an abnormality such as a voltage drop or a power failure occurs in the
ところで、上記のような電源システムが、連系運転モ−ドにある状態で電力系統1に異常が発生した時点から、系統電圧異常検出器12が電力系統1の異常を検出し、その検出信号が連系スイッチ制御回路13に入力されて系統連系スイッチ3がオフし、自立運転モ−ドに移行するまでの時間を切替え時間と言うが、この切替え時間は負荷2に影響を与えない時間範囲内に抑えることが要求される。
By the way, the system
以上のように、図5に示すものでは機械式や自己消弧能力のない半導体スイッチ(例えばサイリスタ)を系統連系スイッチとして使用した場合でも、上記切替え時間を自己消弧能力のある半導体スイッチを使用した場合と同等にするため、連系スイッチ電流検出器14によって連系スイッチ3に流れる電流を検出し、その出力を電力変換器制御回路8に入力することにより、連系スイッチ3に流れる電流が速やかに0になるように、電力変換器4の電圧指令値を制御するようにしている。
As described above, even when a semiconductor switch (for example, a thyristor) without mechanical or self-extinguishing capability is used as a system interconnection switch, the switching time shown in FIG. In order to make it equivalent to the case where it is used, the current flowing through the
しかしながら、上述の方法は系統短絡事故が生じた場合に、原理的に負荷電圧が0になることにより、系統連系スイッチの電流を0にするため、図6(a)に示すJEC(電気学会電気規格調査会標準規格)−2433で定められた出力電圧過渡変動特性クラス2を満足できず、図6(b)に示すクラス3しか満足できないため(クラス3より2の方が電圧変動幅が小さくなっており、その分だけ電圧変動に敏感な負荷にも適用できることになる。)、適用可能な範囲が限定されるという問題がある。
However, in the above method, when a system short circuit accident occurs, the load voltage becomes 0 in principle, so that the current of the grid interconnection switch is set to 0. Therefore, the JEC (The Institute of Electrical Engineers of Japan) shown in FIG. Since the output voltage transient
したがって、この発明の課題は、系統連系スイッチとして過負荷耐量が大きく、安価で導通時の損失も少ない、機械式またはサイリスタなどの自己消弧能力を持たない半導体素子を用いた場合でも、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等の自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に得られる、系統事故発生時の出力電圧過渡変動特性クラス2を満足できるようにすることにある。
Therefore, the problem of the present invention is that even when a semiconductor element having no self-extinguishing capability, such as a mechanical type or a thyristor, is used as a grid interconnection switch, which has a large overload capability, is inexpensive and has a small loss during conduction, and the like. An object of the present invention is to satisfy the output voltage transient fluctuation
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、通常時には機械式または自己消弧能力のない半導体を用いた系統連系スイッチを介して電力系統から負荷に電力を供給し、停電時には前記スイッチを介して負荷に並列に接続された自励式変換装置を介しエネルギー蓄積要素から電力を供給する分散型電源システムにおいて、
前記系統連系スイッチに交流リアクトルを直列に接続することを特徴とする。
この請求項1の発明においては、停電発生時には、前記系統連系スイッチに流れる電流を、前記系統連系スイッチと並列に接続された転流回路により高速遮断することができる(請求項2の発明)。
In order to solve such a problem, in the invention of
An AC reactor is connected in series to the grid interconnection switch.
In the first aspect of the invention, when a power failure occurs, the current flowing through the grid interconnection switch can be cut off at high speed by a commutation circuit connected in parallel with the grid interconnection switch (invention of claim 2). ).
この発明によれば、分散型電源システムにおいて、特に系統連系スイッチとして機械式またはサイリスタなどの自己消弧能力を持たない安価で過負荷耐量の大きい半導体スイッチを使用した場合に、従来例では短絡事故発生時にJECが定める出力電圧過渡変動がクラス3であったが、この発明によればクラス2にすることが可能となり、より不足電圧耐量の少ない負荷に適用できる。
なお、単に限流リアクトル16を付加する構成では、電力変換器4が限流リアクトル16に流れる電流を、速やかに0にするために過大な電圧を出力する必要があるが、このような電圧を電力変換器4が出力すると、出力電圧過渡変動クラス2を満足できないことになる。
According to the present invention, in a distributed power system, a short circuit is used in the conventional example, particularly when an inexpensive and overload-resistant semiconductor switch having no self-extinguishing capability such as a mechanical type or a thyristor is used as a system interconnection switch. Although the output voltage transient fluctuation determined by JEC at the time of the occurrence of the accident was
In the configuration in which the current limiting
図1はこの発明の実施の形態を示す構成図である。図5と同じものについてはその説明を省略し、以下では主として異なる部分について説明する。
まず、主回路構成として図1に示すように、系統連系スイッチ3に転流回路15を並列接続し、限流リアクトル16を直列接続する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. The description of the same components as those in FIG. 5 is omitted, and different portions will be mainly described below.
First, as shown in FIG. 1 as a main circuit configuration, a
転流回路15の具体例を図2に示す。
図示のように、充電器20により充電される共振コンデンサ19と共振リアクトル18と投入スイッチ17との直列回路からなり、系統連系スイッチ3がオフするときに投入スイッチ17をオンすることにより共振電流を発生させ、その電流と既に系統連系スイッチ3に流れていた電流の和が0になるとき、系統連系スイッチ3が切れるようになっている。なお、22は投入スイッチ制御回路を示す。
A specific example of the
As shown in the figure, a
図2の動作タイミングを図3に示す。
停電発生により、系統電圧異常検出器12は停電を検知し、停電検知信号を出力する。これにより、連系スイッチ制御回路13は、遮断器開指令を系統連系スイッチ3に出力する。また、投入スイッチ制御回路22は、停電検知信号を受けて転流回路オン指令を出力し、これにより転流動作を開始する。
The operation timing of FIG. 2 is shown in FIG.
When a power failure occurs, the grid
一方、電力変換器4は従来例と同様に、停電前は連系運転モ−ド、停電後は自立運転モ−ドに切替わるが、切替え時間は特に設けずに、停電検知信号を受信した後は通常の自立運転モ−ドに入る。したがって、系統連系スイッチがオフするまでは等価的に図4(a)に示す回路状態となり、また転流回路がオフするまでは図4(b)に示す回路状態となる。このいずれの状態においても、電力変換器4が装置仕様を超過するような過電流状態とならないようにするため、十分な値の限流リアクトル16を用いるものとする。
On the other hand, the
なお、系統正常時には、限流リアクトル16を介して負荷に電力が供給されるため、負荷電圧が低下する。この電圧低下を最小限にするため、従来例では直流電源5の充放電を目的に電流基準発生回路7の電流基準が生成されていたが、ここではさらに負荷電流検出器21の出力を電流基準発生回路7に入力することにより、力率補償が可能な電流基準を生成し、電力変換器制御回路8に出力できるようにしている。
Note that, when the system is normal, power is supplied to the load via the current-limiting
1…電力系統、2…負荷、3…系統連系スイッチ、4…電力変換器、5…直流電源、6…変換器電流検出器、7…電流基準値発生回路、8…変換器制御回路、9…ゲートドライブ回路、10…負荷電圧検出器、11…電圧指令値発生回路、12…系統電圧異常検出器、13…連系スイッチ制御回路、14…連系スイッチ電流検出器、15…転流回路、16…限流リアクトル、17…投入スイッチ、18…共振リアクトル、19…共振コンデンサ、20…コンデンサ充電回路、21…負荷電流検出器、22…投入スイッチ制御回路。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記系統連系スイッチに交流リアクトルを直列に接続することを特徴とする分散型電源システム。 A self-excited conversion device that supplies power to the load from the power system via a grid connection switch using a semiconductor that does not have a mechanical or self-extinguishing capability during normal operation, and is connected in parallel to the load via the switch during a power failure In a distributed power supply system that supplies power from an energy storage element via
An AC reactor is connected in series to the grid interconnection switch.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006076172A JP2007252164A (en) | 2006-03-20 | 2006-03-20 | Distributed power supply system |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8896154B2 (en) | 2010-10-07 | 2014-11-25 | Fuji Electric Co., Ltd. | Power conversion device |
US10734883B2 (en) | 2017-12-25 | 2020-08-04 | Fuji Electric Co., Ltd. | Momentary-voltage-drop compensation apparatus and momentary-voltage-drop compensation system |
JP7440752B2 (en) | 2020-02-21 | 2024-02-29 | 日新電機株式会社 | power system |
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2006
- 2006-03-20 JP JP2006076172A patent/JP2007252164A/en active Pending
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