JP2008061298A

JP2008061298A - 誘導発電機の起動方法

Info

Publication number: JP2008061298A
Application number: JP2006231816A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shinohara; 博篠原
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

Abstract

【課題】分散型電源装置において、特殊仕様の直列変圧器などを用いることなく、突入電流を安定に抑制できるようにする。
【解決手段】誘導発電機９を電力系統１に連系させるときは、電圧検出器１０で検出した電力系統電圧に対し、ゲイン要素１１からのゲイン「−１．０」と可変ゲイン要素１２からの可変ゲイン「１．０」とを乗じて得た値を、直列インバータ６へ入力することにより、直列変圧器７を介して電力系統１と逆位相の電圧を発生する。これにより、誘導発電機９に印加される電圧は略０の状態となり、この状態で遮断器８を投入し、電力系統に連系させる。その後、可変ゲイン「１．０」から「０」へと徐々に減少させて行き、誘導発電機９に印加される電圧を大きくして行き、直列インバータ６の電圧がほぼ０となった状態で、誘導発電機９を起動させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、風力や水力、エンジン等で誘導発電機を駆動することで電力系統に電力を供給する分散型電源装置において、誘導発電機を電力系統に連系する場合に発生する突入電流を抑制する誘導発電機の起動方法に関する。

図４に、例えば特許文献１に開示の従来技術の例を示す。同図において、１は電力系統、２，８は遮断器、３，７は変圧器、４，６はインバータ、５はコンデンサ、９は誘導発電機である。
誘導発電機９は、電力系統１に連系した後は、誘導発電機９の回転速度を制御することで発電している。例えば、誘導発電機９の回転速度を定格速度（電力系統電圧の周波数相当）より高めにすると、有効電力を電力系統１に供給することができ、これとは逆に、定格回転速度より低めにすると、電力系統１から誘導発電機９へ有効電力が供給されることになる。

誘導発電機９を起動すべく、電力系統１と誘導発電機９との間に設けられた遮断器８を投入すると、誘導発電機９へ全電圧が印加されることになるため、過大な突入電流が流れるおそれがある。そこで、従来は電力系統１と誘導発電機９との間に直列変圧器７，直列インバータ６，並列インバータ４および並列変圧器３などを接続し、遮断器８の投入後は直列変圧器７のインピーダンスによって、過大な突入電流を抑制するようにしている。つまり、直列変圧器７のインピーダンスにより誘導発電機９に印加される電圧を低減し、突入電流を抑制する。

特許第３７２４１２２号明細書

上述のように、従来技術では、誘導発電機の突入電流を抑制するのに、通常使われている直列変圧器を用いているが、これだけでは突入電流を十分に抑制できない可能性があり、この場合には、直列変圧器のインピーダンスを大きくして対応することになる。このことから、特殊仕様の直列変圧器が必要となってコストアップするという問題や、直列変圧器のインピーダンスを大きくすることによる、誘導発電機の力率低下という問題が生じる。
したがって、この発明の課題は、特殊仕様の直列変圧器などを用いずに、突入電流を安定に抑制できるようにすることにある。

このような課題を解決するため、請求項１の発明では、電力系統に接続された負荷に誘導発電機から電力を供給する分散型電源装置の、前記電力系統と誘導発電機との間に遮断器と直列変圧器の一次巻線を接続し、この直列変圧器の二次巻線にインバータを接続し、前記誘導発電機を電力系統に連系させるときは、前記インバータから電力系統電圧とは逆位相の電圧を出力して誘導発電機に印加する電圧をほぼ０として前記遮断器を投入し、その後、インバータの出力電圧を減少させ誘導発電機に印加する電圧を増加させることで、電力系統と連系させることを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記直列変圧器にタップを持たせ、前記インバータの出力電圧がほぼ０となった後、前記タップを前記遮断器により切替えて誘導発電機を起動することができる（請求項２の発明）。

この発明によれば、電力系統に接続されている負荷に誘導発電機から電力を供給する分散型電源システムにおいて、誘導発電機を電力系統に連系させるときは、直列インバータから電力系統電圧とは逆位相の電圧を出力することで、誘導発電機に印加する電圧をほぼ０として遮断器を投入し、その後、直列インバータの出力電圧を減少させ、誘導発電機に印加する電圧を増加させることで電力系統と連系することにより、過大な突入電流を発生させることなく、安定に誘導発電機を起動させることができる。

図１はこの発明の実施の形態を示すブロック図、図２は図１の動作説明図である。
電力系統１と誘導発電機９との間に遮断器８、直列変圧器７と直列インバータ６、コンデンサ５、並列インバータ４および並列変圧器３などを接続する点は、図４と同様である。そして、並列変圧器３と並列インバータ４は、電力系統１からの交流電力を直流に変換し、コンデンサ５の直流電圧を制御する。ここで、コンデンサ５の直流電圧が低下するだけの場合、つまり、並列インバータ４から直列インバータ６の一方向にしか電力が出力されない場合には、並列インバータ４は安価なダイオード整流器とすることができる。

次に、誘導発電機を始動させる場合について説明する。
並列変圧器３と並列インバータ４により、コンデンサ５に直流電圧を充電させる一方、電圧検出器１０で検出した電力系統電圧に対し、ゲイン要素１１からのゲイン「−１．０」と可変ゲイン要素１２からの可変ゲイン「１．０」とを乗じて得た値を、直列インバータ６へ入力することにより、直列変圧器７を介して電力系統１と逆位相の電圧を発生する。これにより、誘導発電機９に印加される電圧は略０の状態となり、この状態で遮断器８を投入する。その後、可変ゲイン「１．０」から「０」へと徐々に減少させて行き、誘導発電機９に印加される電圧を大きくして行く。

このときの様子を示すのが、図２である。
これは、電力系統１の電圧Ｖｓと、直列インバータ６より直列変圧器７に発生させる電圧Ｖｉと、誘導発電機９に印加される電圧Ｖｇとの関係を示すもので、時刻ｔ１までＶｉ＝−Ｖｓにしておくと、Ｖｇ＝Ｖｓ＋Ｖｉ＝０となる。時刻ｔ１からはＶｉ（絶対値）を徐々に小さくして行き、時刻ｔ２でＶｉ＝０にする。これにより、Ｖｇは０から徐々にＶｓと同一の電圧になり、この電圧が誘導発電機９に印加されるため、突入電流が抑制できることになる。

図３はこの発明の別の実施の形態を示すブロック図である。
図からも明らかように、図１に対し直列変圧器７にタップを持たせ、遮断器１３によってタップを切替えるようにした点が特徴である。直列インバータ６と直列変圧器７は一般に、電力系統１の電圧低下，上昇時に定格電圧に調整するために設けられており、その調整範囲は±２０％程度としている。このため、直列インバータ６の電流容量を低減するため、直列変圧器７の変圧比を１：０．２としている。つまり、直列変圧器７の電力系統側に１００％の電流が流れても、直列インバータ６側には２０％の電流しか流れないようにしている。

図３における誘導発電機９の起動は、まず、直列インバータ６と直列変圧器７を介する電圧Ｖｉを、電力系統電圧Ｖｓと逆位相の電圧から徐々に小さくしていくのは、図１の場合と同様である。このとき、直列変圧器７の変圧比を１：１となるようにタップしておく。
次に、Ｖｉ≒０となった時点で遮断器１３を投入することで、直列変圧器７の変圧比が１：０．２となるようにタップが切り替えられる。これにより、誘導発電機９が発電を開始するときは突入電流を抑制でき、かつ直列インバータ６の容量を低減できることになる。

この発明の実施の形態を示すブロック図図１の動作説明図この発明の別の実施の形態を示すブロック図従来例を示すブロック図

符号の説明

１…電力系統、２，８，１３…遮断器、４，６…インバータ、５…コンデンサ、７…直列変圧器、９…誘導発電機、１０…電圧検出器、１１…ゲイン要素、１２…可変ゲイン要素。

Claims

電力系統に接続された負荷に誘導発電機から電力を供給する分散型電源装置の、前記電力系統と誘導発電機との間に遮断器と直列変圧器の一次巻線を接続し、この直列変圧器の二次巻線にインバータを接続し、前記誘導発電機を電力系統に連系させるときは、前記インバータから電力系統電圧とは逆位相の電圧を出力して誘導発電機に印加する電圧をほぼ０として前記遮断器を投入し、その後、インバータの出力電圧を減少させ誘導発電機に印加する電圧を増加させることで、電力系統と連系させることを特徴とする誘導発電機の起動方法。
前記直列変圧器にタップを持たせ、前記インバータの出力電圧がほぼ０となった後、前記タップを前記遮断器により切替えて誘導発電機を起動することを特徴とする請求項１に記載の誘導発電機の起動方法。