JP2008061296A

JP2008061296A - 並列運転インバータの電圧補正方法とその回路

Info

Publication number: JP2008061296A
Application number: JP2006231814A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Umezawa; 一喜梅沢
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: JP4792553B2

Abstract

【課題】複数台のインバータを母線に対して並列に接続し、この母線から負荷へ交流電力を供給する際の横流を抑制するのに好適な並列運転インバータの電圧補正方法とその回路を提供する。
【解決手段】電圧補正回路を減算演算器１６ａ，無効電力演算器１６ｂ，減算演算器１６ｃ，積分器１６ｄ，制限演算器１６ｅ，整流・平滑回路１６ｆ，乗算器１６ｇ，加算演算器１６ｈで形成し、それぞれのＵＰＳでは加算演算器１６ｈの出力値としての電圧補正値により、該当するＵＰＳの出力電圧値を補正することで、このＵＰＳに流れる横流を抑制するための電流を定格出力電流の３％程度以内にし、それぞれのＵＰＳの負荷への電力供給マージンが低下を防止する。さらに、この電圧補正回路は、負荷経路の配線インピーダンスが不明でも各ＵＰＳの分担電流値を該当するＵＰＳの定格出力電流値に設定することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、複数台のインバータを母線に対して並列に接続し、この母線から負荷へ交流電力を供給する並列運転インバータの電圧補正方法とその回路に関する。

図２は、この種の並列運転インバータとしての５台の無停電電源装置（以下ではＵＰＳと略記する）からなる無停電電源システムの回路構成図である。

図２（イ）においては、回路遮断器１０ａ，２０ａ，３０ａが閉路し、回路遮断器３０ｂが開路していることで、負荷Ａ₁には並列運転しているＵＰＳ１０〜ＵＰＳ３０から交流電力を供給され、また、回路遮断器４０ａ，５０ａが閉路していることで、負荷Ｂ₁には並列運転しているＵＰＳ４０，ＵＰＳ５０から交流電力を供給されている。

また図２（ロ）においては、回路遮断器１０ａ，２０ａが閉路し、回路遮断器３０ａが開路していることで、負荷Ａ₂には並列運転しているＵＰＳ１０，ＵＰＳ２０から交流電力を供給され、さらに、回路遮断器３０ｂ，４０ａ，５０ａが閉路していることで、負荷Ｂ₂には並列運転しているＵＰＳ３０〜ＵＰＳ５０から交流電力を供給されている。

すなわち、ＵＰＳ１０，ＵＰＳ２０は負荷Ａ₁または負荷Ａ₂（負荷Ａ₁＞負荷Ａ₂）に対して常用され、同様に、ＵＰＳ４０，ＵＰＳ５０は負荷Ｂ₁または負荷Ｂ₂（負荷Ｂ₁＜負荷Ｂ₂）に対して常用され、また、ＵＰＳ３０は予備として、上記の如く、負荷の容量変化に対応して、負荷Ａ₁または負荷Ｂ₂に給電するようにしている。

図３は、上述の動作をする互いに同様構成のＵＰＳ１０〜ＵＰＳ５０のうちのＵＰＳ１０の回路構成図であり、入力される商用電源などの交流電力を直流電力に変換しつつ後段に供給するためのコンバータ回路１１と、前記商用電源などが停電のときに後段に直流電力を供給する蓄電池１２と、前記何れかの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１３と、コンバータ回路１１とインバータ回路１３とを所望の状態に制御する制御回路１４と、このＵＰＳ１０が他のＵＰＳと並列運転する際に流れる横流を抑制するための後述の電圧補正回路１５または電圧補正回路１６とから構成されている。

図４は、この発明の従来例としての電圧補正回路１５の回路構成図であり、この電圧補正回路１５はＵＰＳ１０へ指令される分担電流とＵＰＳ１０の出力電流との差である横流を求める減算演算器１５ａと、前記横流の無効電力成分を演算するために周知の技術を用いて形成された無効電力演算器１５ｂとから構成され、この無効電力演算器１５ｂが出力する前記無効電力成分に基づく電圧補正値により、図３に示した制御回路１４を介してＵＰＳ１０の出力電圧値を補正することで、前記横流を抑制するようにしている。
特開２００４−２３９２２号公報

図２に示した無停電電源システムにおいて、例えば、ＵＰＳ１０〜ＵＰＳ３０が同一フロアーに設置され、ＵＰＳ４０，ＵＰＳ５０がＵＰＳ１０〜ＵＰＳ３０とは別のフロアーに設置されている場合には、ＵＰＳ１０，ＵＰＳ２０から回路遮断器１の手前に位置する第１の母線までの配線インピーダンスそれぞれとＵＰＳ３０から前記第１の母線までの配線インピーダンスとをほぼ等しく小さくすることが可能であるが、ＵＰＳ４０，ＵＰＳ５０から回路遮断器２の手前に位置する第２の母線までの配線インピーダンスそれぞれに対してＵＰＳ３０から前記第２の母線までの配線インピーダンスが大きくなり、その結果、図２（ロ）に示したような給電状態では、配線インピーダンスが大きいＵＰＳ３０は横流を抑制するための電流が過大となり、従って、ＵＰＳ３０の負荷への電力供給マージンが低下するので、その負荷容量範囲を限定するなどの処置が必要であった。

また、上述のように、給電状態により配線インピーダンスが異なるときには、特許文献１に記載のような回路構成の電圧補正回路が使用できないという問題点もあった。

この発明の目的は、上記問題点を解消する並列運転インバータの電圧補正方法とその回路を提供することにある。

この第１の発明は、複数台のインバータを母線に対して並列に接続し、この母線から負荷へ交流電力を供給する並列運転インバータにおいて、
各並列運転インバータに流れる横流の無効電力成分をそれぞれ演算し、この無効電力成分の所定の不感帯設定値を超えた成分の積分演算値に基づく値と、該当する並列運転インバータへの分担電流値とを乗算演算してなる電圧降下補償値を求め、この電圧降下補償値に前記無効電力成分を加算演算してなる電圧補正値により、該当する並列運転インバータの出力電圧値を補正することを特徴とした並列運転インバータの電圧補正方法を用いる。

また第２の発明は、前記並列運転インバータにおいて、
各並列運転インバータへの分担電流と該当する並列運転インバータの出力電流との差である横流を求める第１減算演算器と、前記横流の無効電力成分を演算する無効電力演算器と、前記無効電力成分から所定の不感帯設定値を減算演算する第２減算演算器と、第２減算演算器の出力値を積分演算する積分器と、積分器の出力値を零電圧と予め定めた上限設定値との間になるように制限しつつ出力する制限演算器と、前記分担電流の整流・平滑値を求める整流・平滑回路と、前記整流・平滑値と制限演算器の出力値とを乗算演算する乗算器と、乗算器の出力値と前記無効電力成分とを加算演算する加算演算器とを備え、該当する並列運転インバータの出力電圧値を第３加算演算器の出力値である電圧補正値により補正することを特徴とした並列運転インバータの電圧補正回路を用いる。

この発明によれば、前記横流を抑制するために後述の不感帯設定値を超える該横流の無効電力成分が発生するときには電圧降下補償値を導出し、この電圧降下補償値を並列運転インバータの出力電圧値に上乗せすることにより、横流を抑制するための電流を前記不感帯設定値以内にすることができ、従って、並列運転インバータの負荷への電力供給マージンが低下を防止することができる。さらにこのとき、負荷経路の配線インピーダンスが不明でも前記電圧降下補償値を自動的に導出することができる。

図１は、この発明の実施例としての図３に示した電圧補正回路１６の詳細回路構成図であり、この電圧補正回路１６はＵＰＳ１０へ指令される分担電流とＵＰＳ１０の出力電流との差である横流を求める減算演算器１６ａと、前記横流の無効電力成分を演算するために周知の技術を用いて形成された無効電力演算器１６ｂと、前記無効電力成分からＵＰＳ１０の定格出力電流の３％程度に対応する値に設定される不感帯設定値を減算演算する減算演算器１６ｃと、減算演算器１６ｃの出力値を積分演算する積分器１６ｄと、積分器１６ｄの出力値を、零電圧とＵＰＳ１０の出力インピーダンス（＝定格出力電圧／定格出力電流）の３％程度に対応する値に設定される上限設定値との間になるように制限しつつ出力する制限演算器１６ｅと、前記分担電流の整流・平滑値を求める整流・平滑回路１６ｆと、前記整流・平滑値と制限演算器１６ｅの出力値とを乗算演算し、この演算値を電圧降下補償値として出力する乗算器１６ｇと、前記電圧降下補償値と前記無効電力成分とを加算演算する加算演算器１６ｈとから構成されている。

この電圧補正回路ではそれぞれのＵＰＳのうち、その配線インピーダンスが大きくて、横流が過大または制御不能になるのを防止し、該横流を前記不感帯設定値以下にするために、前記積分器の出力値を前記配線インピーダンスと仮想化し、この値に該当するＵＰＳに指令される分担電流値を乗じることで前記電圧降下補償値を導出していることから、前記制限演算器では積分器の出力値を＋極性のみに制限している。

その結果、ＵＰＳ１０では加算演算器１６ｈの出力値としての電圧補正値により、図３に示した制御回路１４を介してＵＰＳ１０の出力電圧値を補正することで、ＵＰＳ１０に流れる横流を抑制するための電流をＵＰＳ１０の定格出力電流の３％程度以内にすることができ、ＵＰＳ１０の負荷への電力供給マージンが低下を防止することができる。

さらに、この電圧補正回路は、負荷経路の配線インピーダンスが不明でも前記電圧降下補償値を自動的に導出することができるので、多岐にわたる給電網においても各ＵＰＳの分担電流値を該当するＵＰＳの定格出力電流値に設定することができる。

この発明の実施例を示す電圧補正回路の構成図無停電電源システムの回路構成図図２の部分詳細回路構成図従来例を示す電圧補正回路の構成図

符号の説明

１，２…回路遮断器、１０，２０，３０，４０，５０…無停電電源装置，１０ａ，２０ａ，３０ａ，３０ｂ，４０ａ，５０ａ…回路遮断器、１１…コンバータ回路、１２…蓄電池、１３…インバータ回路、１４…制御回路、１５，１６…電圧補正回路、１５ａ，１６ａ，１６ｃ…減算演算器、１５ｂ，１６ｂ…無効電力演算器、１６ｄ…積分器、１６ｅ…制限演算器、１６ｆ…整流・平滑回路、１６ｇ…乗算器、１６ｈ…加算演算器、１００…負荷Ａ₁、１００ａ…負荷Ａ₂、２００…負荷Ｂ₁、２００ａ…負荷Ｂ₂。

Claims

複数台のインバータを母線に対して並列に接続し、この母線から負荷へ交流電力を供給する並列運転インバータにおいて、
各並列運転インバータに流れる横流の無効電力成分をそれぞれ演算し、
この無効電力成分の所定の不感帯設定値を超えた成分の積分演算値に基づく値と、該当する並列運転インバータへの分担電流値とを乗算演算してなる電圧降下補償値を求め、
この電圧降下補償値に前記無効電力成分を加算演算してなる電圧補正値により、該当する並列運転インバータの出力電圧値を補正することを特徴とする並列運転インバータの電圧補正方法。
複数台のインバータを母線に対して並列に接続し、この母線から負荷へ交流電力を供給する並列運転インバータにおいて、
各並列運転インバータへの分担電流と該当する並列運転インバータの出力電流との差である横流を求める第１減算演算器と、前記横流の無効電力成分を演算する無効電力演算器と、前記無効電力成分から所定の不感帯設定値を減算演算する第２減算演算器と、第２減算演算器の出力値を積分演算する積分器と、積分器の出力値を零電圧と予め定めた上限設定値との間になるように制限しつつ出力する制限演算器と、前記分担電流の整流・平滑値を求める整流・平滑回路と、前記整流・平滑値と制限演算器の出力値とを乗算演算する乗算器と、乗算器の出力値と前記無効電力成分とを加算演算する加算演算器とを備え、
該当する並列運転インバータの出力電圧値を第３加算演算器の出力値である電圧補正値により補正することを特徴とする並列運転インバータの電圧補正回路。