JP2009201238A - Instantaneous voltage drop compensation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、瞬低補償装置に関するものである。 The present invention relates to a voltage sag compensator.
電力系統においては、系統に接続されている負荷量が急変したり、系統に落雷が作用したりすること等を原因として、瞬時電圧低下(以下「瞬低」と称する)が発生することがある。
一方、IT関連機器などの負荷では、電力系統に瞬低が発生すると、機器の停止や誤動作等の障害が発生する恐れがある。
このため、瞬低に起因して負荷に障害が発生することを防止する目的で、一般に電力系統には、並列型瞬低補償装置が備えられている。
In an electric power system, an instantaneous voltage drop (hereinafter referred to as “instantaneous voltage drop”) may occur due to a sudden change in the amount of load connected to the system or a lightning strike on the system. .
On the other hand, in a load such as an IT-related device, when an instantaneous drop occurs in the power system, a failure such as a device stop or malfunction may occur.
For this reason, in order to prevent a load from being damaged due to a sag, a power system is generally provided with a parallel sag compensator.
この並列型瞬低補償装置は、平常時(瞬低が発生していない時)には、高速スイッチを介して系統電源から負荷に電力を供給するとともに、直流充電部(電気二重層キャパシタ等)に電力を貯蔵する。
そして瞬低発生時には、並列型瞬低補償装置は、負荷と電力系統とを瞬時に切り離すと共に、直流充電部に貯蔵していた直流電力を交流電力に変換して、この交流電力を負荷に対して無停電状態で供給する。
This parallel type voltage sag compensator supplies power to the load from the system power supply via a high-speed switch during normal times (when no voltage sag occurs), and a DC charging unit (electric double layer capacitor, etc.) To store power.
When a voltage sag occurs, the parallel voltage sag compensator instantaneously disconnects the load from the power system, converts the DC power stored in the DC charging unit to AC power, and converts this AC power to the load. Supply in an uninterruptible state.
なお、瞬低補償装置にアクティブフィルタ機能を併せ持たせた並列型瞬低補償装置があり、このタイプの並列型瞬低補償装置は、平常時において、負荷から発生した高調波電流を抑制する(打ち消す)補償電流を出力する。 In addition, there is a parallel type voltage sag compensator that has an active filter function in addition to the voltage sag compensator. This type of parallel voltage sag compensator suppresses the harmonic current generated from the load in normal times ( (Compensated) Outputs compensation current.
ここで、アクティブフィルタ機能を併せ持った並列型瞬低補償装置の回路構成を、図8を参照して説明する。 Here, the circuit configuration of the parallel sag compensator having the active filter function will be described with reference to FIG.
図8に示すように、系統電源1を含む電力系統L1には、高速スイッチ2を介して負荷3が接続されている。高速スイッチ2は、例えばIGBT等により構成されている。
As shown in FIG. 8, a load 3 is connected to a power system L <b> 1 including a
電力変換器4は、逆変換動作(インバータ動作)と順変換動作(コンバータ動作)ができるインバータ装置等で構成されている。
この電力変換器4には、その直流側に電気二重層キャパシタ(直流充電部)5が接続されている。
また電力変換器4は、その交流側が電力ラインL2を介して負荷3に接続されており、電力変換器4は、負荷3に対して並列に接続されている。電力ラインL2には、ACフィルタとして、LCフィルタやLCLフィルタが介装されている。
The
An electric double layer capacitor (DC charging unit) 5 is connected to the DC side of the
Further, the AC side of the
この電力変換器4は、後述する制御部100の制御の下にPWM(Pulse Width Modulation)変調器6から出力されるゲート制御信号Gに応じて、次のような動作機能を果たすものである。
(1)平常時において、順変換動作(コンバータ動作)をすることにより、系統電源1から得た交流電力を直流電力に変換し、この直流電力により電気二重層キャパシタ5を充電する。
(2)平常時において、負荷3から発生する高調波電流と逆極性の補償電流を出力し、この補償電流により高調波電流を打ち消す。つまり、アクティブフィルタとしての動作機能を果たす。
(3)瞬低が発生した時に、逆変換動作(インバータ動作)をすることにより、電気二重層キャパシタ5に充電していた直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を負荷3に送る。つまり、瞬低補償装置としての動作機能を果たす。
The
(1) In normal operation, a forward conversion operation (converter operation) is performed to convert AC power obtained from the
(2) In normal times, a compensation current having a polarity opposite to that of the harmonic current generated from the load 3 is output, and the harmonic current is canceled by this compensation current. That is, it functions as an active filter.
(3) When an instantaneous drop occurs, by performing an inverse conversion operation (inverter operation), the DC power charged in the electric
電力系統L1には電圧検出器11と電流検出器12が介装されており、電圧検出器11は検出した系統電圧値を示す系統電圧信号VSを出力し、電流検出器12は検出した系統電流値を示す系統電流信号ISを出力する。
なお、電力系統L1には、高速スイッチ2から見て系統電源1側に、ACLを接続する場合もある。
A
Note that an ACL may be connected to the power system L1 on the
電力系統L1のうち高速スイッチ2と負荷3との間には、電圧検出器13と電流検出器14が介装されており、電圧検出器13は検出した負荷電圧値を示す負荷電圧信号VLを出力し、電流検出器14は検出した負荷電流値を示す負荷電流信号ILを出力する。
A
電力変換器4の交流側には、電力変換器4が出力する交流出力電流(インバータ出力電流)を検出する電流検出器15が備えられており、電流検出器15は検出した交流出力電流値(インバータ出力電流値)を示す交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvを出力する。
A
電気二重層キャパシタ5には電圧検出器16が備えられており、電圧検出器16は電気二重層キャパシタ5の充電電圧値を示す充電電圧信号Vdcを出力する。
The electric
制御部100は、上記信号VS,VL,IS,IL,Iinv,Vdcを取り込むことにより、電力系統L1の状況を判断し、電力系統L1の状態に応じて、電力変換器4を、電気二重層キャパシタ5を充電する充電装置として動作させたり、アクティブフィルタとして動作させたり、瞬低補償装置として動作させたりするように、電力変換器4の動作状態を制御する。
また、この制御部100は、高速スイッチ2のスイッチング動作を制御する。つまり平常時には高速スイッチ2を閉じておき、瞬低が発生したときには、高速スイッチ2を瞬時に遮断する。
The
The
図8に示す構成となっている並列型瞬低補償装置では、瞬低発生を検出したら、高速スイッチ2を遮断し、電気二重層キャパシタ5に蓄積されている直流電力を電力変換器4により交流電力に変換し、この交流電力を負荷3に供給している。
In the parallel type voltage sag compensator having the configuration shown in FIG. 8, when the occurrence of a voltage sag is detected, the high speed switch 2 is turned off, and the DC power stored in the electric
この場合、瞬低発生から高速スイッチ2の遮断までに時間がかかることや、高速スイッチ2を遮断する際にサージが発生すること等を理由として、負荷3の電圧波形には、一瞬、急激な落ち込みが発生する。 In this case, the voltage waveform of the load 3 is abrupt for a moment because of the time taken from the momentary drop occurrence to the interruption of the high-speed switch 2 or the occurrence of a surge when the high-speed switch 2 is interrupted. Depression occurs.
この負荷電圧波形の急激な落ち込み(一瞬の電圧の落ち込み)を防止するために、特許文献1(特開2006−187089)などでは、制御部100に工夫をしている。
In order to prevent this sudden drop in the load voltage waveform (a momentary drop in voltage), Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-187089) devised the
そこで、特許文献1などに示されている、制御部100の詳細について、図9を参照して説明する。
図9に示すように、制御部100は、瞬低検出部101と、遮断制御部102と、基準電圧発生部103と、加算部104と、高調波補償指令部110と、電流制御指令部120と、電圧制御指令部130と、選択・出力指令部140を有している。
なお、図9では、電気二重層キャパシタ5を充電するための充電指令を作る充電指令制御系統は、図示省略している。
Therefore, details of the
As shown in FIG. 9, the
In FIG. 9, a charge command control system for creating a charge command for charging the electric
瞬低検出部101は、系統電圧信号VSを監視しており、この系統電圧信号VSが、予め設定した閾値よりも低下したら、瞬低が発生したと判断する。なお、瞬低検出部101にて検出動作をするのに時間を要するため、瞬低が実際に発生した時点から、瞬低を検出する時点までの間には、僅かながらタイムラグがある。
The voltage
遮断制御部102は、瞬低検出部101が瞬低の発生を検出したら、この瞬低検出時点から予め設定した時間(例えば数十μS)が経過した時点で、遮断信号Shを出力する。この遮断信号Shが高速スイッチ2に入力されると、高速スイッチ2が直ちに遮断される。
When the
基準電圧発生部103は、系統電圧信号VSを取り込み、PLL演算等をして系統電圧の位相を演算等して、系統電源1が供給する三相電圧(高調波成分を含まず、且つ、位相ズレのない三相電圧)の電圧値及び位相を示す基準電圧信号Vrefを出力する。
The reference
高調波補償指令部110は、高調波抽出部111と、減算部112と、電流制御部113とを有している。
そして、高調波抽出部111は、負荷電流信号ILから負荷高調波成分を抽出し、減算部112は、負荷高調波成分と交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvとの偏差を求め、この偏差を電流制御部113により比例・積分(PI)演算することにより高調波補償指令S1を求める。
この高調波補償指令S1は、負荷3から発生する高調波を抑制(打ち消す)ように、電力変換器4から補償電流を出力させるように動作させる指令である。
The harmonic compensation command unit 110 includes a harmonic extraction unit 111, a subtraction unit 112, and a
Then, the harmonic extraction unit 111 extracts a load harmonic component from the load current signal IL, and the subtraction unit 112 obtains a deviation between the load harmonic component and the AC output current signal (inverter output current signal) Iinv. The harmonic compensation command S1 is obtained by performing a proportional / integral (PI) calculation by the
The harmonic compensation command S1 is a command for causing the
電流制御指令部120は、減算部121と、電流制御部122とを有している。
そして、減算部121は、負荷電流信号ILと交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvとの偏差を求め、この偏差を電流制御部122により比例・積分(PI)演算することにより電流制御指令S2を求める。
この電流制御指令S2は、電力変換器4が負荷3に必要な電流を供給するように、電力変換器4を動作させる指令である。
このように、電力変換器4が負荷3に必要な電流を供給すると、系統電源1から高速スイッチ2を介して負荷3へ流れる電流の供給が停止され、結果として、高速スイッチ2を流れる電流を0にすることができる。
The current
Then, the
The current control command S2 is a command for operating the
As described above, when the
電圧制御指令部130は、減算部131と、電圧制御部132とを有している。
そして、減算部131は、負荷電圧信号VLと基準電圧信号Vrefとの偏差を求め、この偏差を電圧制御部132により比例・積分(PI)演算することにより電圧制御指令S3を求める。
この電圧制御指令S3は、電力変換器4が負荷3に定格電圧(系統電源1の定格電圧と等しい電圧)となっている三相電圧を供給するように、電力変換器4を動作(インバータ動作)させる指令である。
The voltage control command unit 130 includes a
Then, the
This voltage control command S3 operates the power converter 4 (inverter operation) so that the
選択・出力指令部140は、ゲイン信号出力部141と、乗算部142,143,144と、加算部145,146を有している。
ゲイン信号出力部141は、ゲイン信号g1,g2,g3を出力するものであり、各ゲイン信号g1,g2,g3の値は、電力系統L1の状況に応じて、0〜1の間の値に変化するようにしている。
この選択・出力指令部140の動作は、図10を参照して後述するが、この選択・出力指令部140から出力される指令を、選択・出力指令S0とする。
The selection / output command unit 140 includes a gain signal output unit 141,
The gain signal output unit 141 outputs gain signals g1, g2, and g3, and the values of the gain signals g1, g2, and g3 are set to values between 0 and 1 depending on the situation of the power system L1. To change.
The operation of the selection / output command unit 140 will be described later with reference to FIG. 10, and a command output from the selection / output command unit 140 is referred to as a selection / output command S0.
加算部104は、選択・出力指令S0に基準電圧信号Vrefを加算して最終指令SSを得て、この最終指令SSが出力される。最終指令SSは、PWM変調器6によりPWM変調されてゲート制御信号Gとなり、このゲート制御信号G(PWM変調された最終指令SS)により電力変換器4のゲート制御が行なわれる。
The adding
ここで図10を参照して、選択・出力指令部140の動作、ならびに、並列型瞬低補償装置の動作を説明する。 Here, with reference to FIG. 10, the operation of the selection / output command unit 140 and the operation of the parallel sag compensator will be described.
図10において、期間T0、つまり瞬低検出部101により瞬低が検出される時点t2よりも前の期間では、ゲイン信号出力部141は、値が1となっているゲイン信号g1のみを出力し、ゲイン信号g2,g3は出力しない(ゲイン信号g2,g3の値をそれぞれ0とする)。
このため、選択・出力指令部140から出力される選択・出力指令S0は、高調波補償指令S1のみを含むこととなる。したがって最終指令SSも、高調波補償指令S1のみを有することとなり、この最終指令SS(=高調波補償指令S1)をPWM変調したゲート制御信号Gにより、電力変換器4が作動して、電力変換器4からは、負荷3から発生する高調波を抑制(打ち消す)補償電流が出力されアクティブフィルタとしての高調波補償動作が行なわれる。
In FIG. 10, the gain signal output unit 141 outputs only the gain signal g <b> 1 having a value of 1 in the period T <b> 0, that is, the period before the time t <b> 2 when the instantaneous drop is detected by the instantaneous
Therefore, the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 140 includes only the harmonic compensation command S1. Therefore, the final command SS also has only the harmonic compensation command S1, and the
図10において、時点t1において瞬低が発生すると、時点t1から時間的に遅れた時点t2において、瞬低検出部101は瞬低が発生したことを検出する。
In FIG. 10, when a voltage sag occurs at time t1, the
瞬低検出部101にて瞬低を検出したら、ゲイン信号出力部141は、値が1となっているゲイン信号g2のみを出力し、ゲイン信号g1,g3は出力しない(ゲイン信号g1,g3の値をそれぞれ0とする)。
このため、選択・出力指令部140から出力される選択・出力指令S0は、電流制御指令S2のみを有することとなり、最終指令SS(=電流制御指令S2)をPWM変調したゲート制御信号Gにより、電力変換器4が作動して、電力変換器4から負荷3に対して、この負荷3が必要な電流を供給する。
このため、系統電源1から高速スイッチ2を介して負荷3へ流れる電流の供給が停止され、結果として、高速スイッチ2を流れる電流を、極めて短時間で0にすることができる。
When the voltage
Therefore, the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 140 has only the current control command S2, and the gate control signal G obtained by PWM-modulating the final command SS (= current control command S2) The
For this reason, the supply of current flowing from the
また、遮断制御部102は、瞬低検出部101が瞬低の発生を検出した時点t2から予め設定した時間(例えば数十μS)T1が経過した時点t3において、遮断信号Shを出力する。この遮断信号Shが高速スイッチ2に入力されると、高速スイッチ2が直ちに遮断される。
Moreover, the interruption | blocking
図10において、時点t3、つまり高速スイッチ2が遮断されたら、ゲイン信号出力部141は、期間T2(時点t3から時点t4までの期間)において、ゲイン信号g2の値を1から徐々に減少させて0とすると共に、ゲイン信号g3の値を0から徐々に増加させて1にし、ゲイン信号g1は出力しない(ゲイン信号g1の値を0とする)。
このため、選択・出力指令部140から出力される選択・出力指令S0は、電流制御指令S2が徐々に減少し、電圧制御指令S3が徐々に増加する。
そして、電圧制御指令S3が増加していくと、この電圧制御指令S3をPWM変調したゲート制御信号Gにより電力変換器4が作動して、電力変換器4から負荷3に対して、定格電圧(系統電源1の電圧と等しい電圧)となっている三相電圧を供給する。このため、高速スイッチ2が遮断されても、負荷3に対して三相電力の供給ができる。
In FIG. 10, when time t3, that is, when the high speed switch 2 is cut off, the gain signal output unit 141 gradually decreases the value of the gain signal g2 from 1 in the period T2 (period from time t3 to time t4). In addition to 0, the value of the gain signal g3 is gradually increased from 0 to 1, and the gain signal g1 is not output (the value of the gain signal g1 is set to 0).
Therefore, in the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 140, the current control command S2 gradually decreases and the voltage control command S3 gradually increases.
When the voltage control command S3 increases, the
結局、図9,図10を基に説明した特許文献1等の技術では、電流制御指令部120は、瞬低検出後、インバータ出力電流指令Iinvと負荷電流指令ILとが等しくなるような電流制御指令S2を出力し、系統電流を速やかに0にし、その後に高速スイッチ2を遮断するため、瞬低検出からスイッチ遮断までの時間(期間T1)を短縮でき、サージ発生を抑えてサージに起因する電圧変動を抑制している。
9 and 10, the current
図9及び図10を基に説明したように、特許文献1等に示す従来技術では、瞬低を検出すると電流制御指令部120から出力される電流制御指令S2を用いて、電力変換器4から負荷3に対して、この負荷3が必要な電流を供給することにより、系統電源1から高速スイッチ2を介して負荷3へ流れる電流の供給を停止し、高速スイッチ2に流れる電流を速やかに0にした後に、高速スイッチ2を遮断している。
このようにして、電流が流れていない状態で高速スイッチ2を遮断することができるため、サージの発生を抑制することができ、電力変換器2から負荷3に供給する電圧変動(サージに起因する電圧変動)を抑制できると共に、瞬低検出からスイッチ遮断までの時間(期間T1)を短縮することができる。
As explained based on FIG. 9 and FIG. 10, in the conventional technique shown in
In this way, since the high-speed switch 2 can be shut off when no current is flowing, the occurrence of surge can be suppressed, and voltage fluctuations (caused by surge) supplied from the power converter 2 to the load 3 can be suppressed. (Voltage fluctuation) can be suppressed, and the time (period T1) from the momentary drop detection to the switch cutoff can be shortened.
しかし、図10において、瞬低を検出した時点t2から、スイッチを遮断した時点t3までの期間T1において、瞬低を原因として負荷2の電圧波形には急激な落ち込みが生じるという問題がある。 However, in FIG. 10, there is a problem that the voltage waveform of the load 2 suddenly drops due to the instantaneous drop in the period T1 from the time t2 when the instantaneous drop is detected to the time t3 when the switch is shut off.
この負荷電圧の急激な落ち込みを低減するために、並列型瞬低補償装置の電力系統L1のうち系統電源1側にリアクトルを挿入するといった回路方式が考えられるが、それだけでは完全に電圧低下を無くすことはできない。
In order to reduce this sudden drop in the load voltage, a circuit system such as inserting a reactor on the
完全に負荷側の電圧降下を防止するためには、瞬低を検出した時点から高速スイッチを遮断する時点までの期間において、瞬低による負荷電圧の急激な落ち込みを低減するなどの制御を行なう必要があるが、かかる技術は従来では開発されていない。 In order to completely prevent a voltage drop on the load side, it is necessary to perform control such as reducing a sudden drop in the load voltage due to a voltage drop during the period from the time when the voltage drop is detected to the time when the high-speed switch is shut off. However, this technology has not been developed in the past.
本発明は、上記従来技術に鑑み、瞬低が発生しても、この瞬低に起因する負荷電圧の低下を抑制することができる瞬低補償装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a voltage sag compensator that can suppress a decrease in load voltage caused by a voltage sag even when a voltage sag occurs.
上記課題を解決する本発明の構成は、
負荷と系統電源とを接続する電力系統に介装されたスイッチと、
交流側が前記負荷に接続されると共に直流側に直流充電部が接続されており、逆変換動作と順変換動作ができる電力変換器と、
前記電力系統に瞬低が発生すると、前記スイッチを遮断制御すると共に、前記電力変換器を逆変換動作させることにより前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御する制御部とを有する瞬低補償装置において、
前記制御部は、
前記電力系統に瞬低が発生したか否かを検出する瞬低検出部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出した後、予め設定した時間が経過したら前記スイッチを遮断する遮断制御部と、
負荷電圧と基準電圧との偏差から、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記負荷に定格電圧を印加するために、前記電力変換器を制御する電圧制御指令を生成する電圧制御指令部と、
瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分を負荷電流から抽出し、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記ひみず成分を補償する補償電流を前記負荷に供給するために、前記電力変換器を制御する電流制御指令を生成する電流制御指令部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出したら、前記電流制御指令を選択して出力し、前記遮断制御部により前記スイッチが遮断されたら、前記電圧制御指令を選択して出力する選択・出力指令部と、
前記選択・出力指令部から出力された制御指令に基づき、前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御するゲート制御信号を前記電力変換器に送る変調器とを有することを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
A switch interposed in the power system connecting the load and the system power supply,
A power converter capable of performing reverse conversion operation and forward conversion operation, with an alternating current side connected to the load and a direct current charging unit connected to the direct current side,
When an instantaneous drop occurs in the power system, the switch is controlled to be cut off, and the power converter is controlled to supply power from the power converter to the load by performing an inverse conversion operation of the power converter. In a voltage sag compensator having a control unit,
The controller is
A voltage sag detector that detects whether a voltage sag has occurred in the power system;
After detecting a voltage sag by the voltage sag detector, a shut-off controller that shuts off the switch when a preset time has elapsed,
A voltage control command for generating a voltage control command for controlling the power converter so that the power converter supplies power to the load and applies a rated voltage to the load from a deviation between a load voltage and a reference voltage And
In order to extract a distortion component corresponding to a drop in the load current due to a momentary drop from the load current, the power converter supplies power to the load and compensates the distortion component to supply the load with a compensation current. A current control command unit for generating a current control command for controlling the power converter;
A selection / output command unit that selects and outputs the current control command when the voltage drop is detected by the voltage drop detection unit, and selects and outputs the voltage control command when the switch is cut off by the cut-off control unit. When,
A modulator that sends a gate control signal for controlling the power converter to the power converter to supply power to the load from the power converter based on a control command output from the selection / output command unit; It is characterized by having.
この場合、前記選択・出力指令部は、前記遮断制御部により前記スイッチが遮断されたら、前記電流制御指令を漸減するとともに前記電圧指令を漸増することを特徴としてもよい。 In this case, the selection / output command unit may gradually reduce the current control command and gradually increase the voltage command when the switch is cut off by the cutoff control unit.
また本発明の構成は、
負荷と系統電源とを接続する電力系統に介装されたスイッチと、
交流側が前記負荷に接続されると共に直流側に直流充電部が接続されており、逆変換動作と順変換動作ができる電力変換器と、
前記電力系統に瞬低が発生すると、前記スイッチを遮断制御すると共に、前記電力変換器を逆変換動作させることにより前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御する制御部とを有する瞬低補償装置において、
前記制御部は、
前記電力系統に瞬低が発生したか否かを検出する瞬低検出部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出した後、予め設定した時間が経過したら前記スイッチを遮断する遮断制御部と、
負荷電圧と基準電圧との偏差から、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記負荷に定格電圧を印加するために、前記電力変換器を制御する電圧制御指令を生成する電圧制御指令部と、
瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分を負荷電流から抽出し、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記ひみず成分を補償する補償電流を前記負荷に供給するために、前記電力変換器を制御するひずみ成分補償指令を生成するとともに、負荷電流と前記電力変換器が出力する交流出力電流との偏差から、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記負荷に定格電流を供給するために、前記電力変換器を制御する系統電流零指令を生成する電流制御指令部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出したら、前記ひずみ成分補償指令及び前記系統電流零指令を選択して出力し、前記遮断制御部により前記スイッチが遮断されたら、前記電圧制御指令を選択して出力する選択・出力指令部と、
前記選択・出力指令部から出力された制御指令に基づき、前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御するゲート制御信号を前記電力変換器に送る変調器とを有することを特徴とする。
The configuration of the present invention is as follows.
A switch interposed in the power system connecting the load and the system power supply,
A power converter capable of performing reverse conversion operation and forward conversion operation, with an alternating current side connected to the load and a direct current charging unit connected to the direct current side,
When an instantaneous drop occurs in the power system, the switch is controlled to be cut off, and the power converter is controlled to supply power from the power converter to the load by performing an inverse conversion operation of the power converter. In a voltage sag compensator having a control unit,
The controller is
A voltage sag detector that detects whether a voltage sag has occurred in the power system;
After detecting a voltage sag by the voltage sag detector, a shut-off controller that shuts off the switch when a preset time has elapsed,
A voltage control command for generating a voltage control command for controlling the power converter so that the power converter supplies power to the load and applies a rated voltage to the load from a deviation between a load voltage and a reference voltage And
In order to extract a distortion component corresponding to a drop in the load current due to a momentary drop from the load current, the power converter supplies power to the load and compensates the distortion component to supply the load with a compensation current. A distortion component compensation command for controlling the power converter is generated, and from a deviation between a load current and an AC output current output by the power converter, the power converter supplies power to the load to the load. A current control command unit for generating a system current zero command for controlling the power converter in order to supply a rated current;
When a voltage sag is detected by the voltage sag detector, the distortion component compensation command and the grid current zero command are selected and output.When the switch is shut off by the shut-off controller, the voltage control command is selected. Select / output command section to output,
A modulator that sends a gate control signal for controlling the power converter to the power converter to supply power to the load from the power converter based on a control command output from the selection / output command unit; It is characterized by having.
この場合、前記選択・出力指令部は、前記瞬低検出部が瞬低を検出したら、前記ひずみ成分補償指令を漸減するとともに、前記電圧指令を漸増することを特徴としてもよい。 In this case, the selection / output command unit may gradually reduce the distortion component compensation command and gradually increase the voltage command when the voltage sag detecting unit detects a voltage sag.
本発明によれば、瞬低を検出した時点から高速スイッチを遮断する時点までの期間において、電力変換器から負荷に対して、瞬低に起因する負荷電流のひずみ成分を補償する電流、即ち、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器から負荷に供給している。
このため、負荷電流の落ち込みを低減することができ、この結果、瞬低により負荷電圧の急激な落ち込みが発生しようとしても、この落ち込みを低減することができるという効果を奏する。
According to the present invention, in the period from the time when the instantaneous drop is detected to the time when the high-speed switch is shut off, the current that compensates for the distortion component of the load current caused by the instantaneous drop from the power converter to the load, that is, A compensation current having a phase and frequency equal to each other and a magnitude multiplied by −1 with respect to a distortion component of the load current is supplied from the power converter to the load.
For this reason, it is possible to reduce the drop in the load current. As a result, even if a sudden drop in the load voltage occurs due to the instantaneous drop, the drop can be reduced.
更に、瞬低を検出した時点から高速スイッチを遮断する時点までの期間において、電力変換器から負荷に対して負荷電流に相当する電流を供給することにより、高速スイッチに流れる電流(系統電流)を0にした状態で、高速スイッチを遮断することができるため、サージの発生を抑制することができ、サージに起因する電圧変動を抑制することができると共に、瞬低検出からスイッチ遮断までの期間を短縮することができる。 Furthermore, by supplying a current corresponding to the load current from the power converter to the load during the period from when the instantaneous drop is detected to when the high-speed switch is shut off, the current flowing through the high-speed switch (system current) Since the high-speed switch can be shut off in the state of 0, the occurrence of surge can be suppressed, voltage fluctuation caused by the surge can be suppressed, and the period from the momentary voltage drop detection to the switch cutoff can be reduced. It can be shortened.
以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on examples.
図1は本発明の実施例1にかかる瞬低補償装置に用いる制御部200を示す。この制御部200は、図8に示す従来の制御部100の代わりに用いられるものであり、並列型瞬低補償装置の動作を制御するものである。
なお、図1では、電気二重層キャパシタ5を充電するための充電指令を作る充電指令制御系統や、電力変換器4から補償電流を出力させてアクティブフィルタ動作させる高調波補償指令を作る高調波補償指令部は、図示省略している。
FIG. 1 shows a controller 200 used in the voltage sag compensator according to the first embodiment of the present invention. This control unit 200 is used in place of the
In FIG. 1, harmonic compensation for generating a charging command control system for generating a charging command for charging the electric
この制御部200は、図1に示すように、瞬低検出部201と、遮断制御部202と、基準電圧発生部203と、加算部204と、電流制御指令部210と、電圧制御指令部220と、選択・出力指令部230を有している。
As shown in FIG. 1, the control unit 200 includes a voltage
瞬低検出部201は、系統電圧信号VSを監視しており、この系統電圧信号VSが、予め設定した閾値よりも低下したら、瞬低が発生したと判断する。なお、瞬低検出部201にて検出動作をするのに時間を要するため、瞬低が実際に発生した時点から、瞬低を検出する時点までの間には、僅かながらタイムラグがある。
The voltage
遮断制御部202は、瞬低検出部101が瞬低の発生を検出した後に、遮断信号Shを出力する。この遮断信号Shが高速スイッチ2に入力されると、高速スイッチ2が直ちに遮断される。
The
基準電圧発生部203は、系統電圧信号VSを取り込み、PLL演算等をして系統電圧の位相を演算等して、系統電源1が供給する三相電圧(高調波成分を含まず、且つ、位相ズレのない三相電圧)の電圧値及び位相を示す基準電圧信号Vrefを出力する。
The reference
電流制御指令部210は、ひずみ成分抽出部211と、−1を乗算する乗算部212と、減算部213と、電流制御部214とを有している。
ひずみ成分抽出部211は、負荷電流信号ILから、瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分信号ILhを抽出し、乗算部212はひずみ成分を補償するためにひずみ成分信号ILhに−1を乗算し、減算部213は、−1を乗算したひずみ成分信号ILhと交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvとの偏差を求め、この偏差を電流制御部214により比例・積分(PI)演算することにより電流制御指令S10を求める。
なお、ひずみ成分抽出部211としては各種のものを使用することができるが、その一例の回路構成については後述する。
The current control command unit 210 includes a strain
The distortion
Various types of strain
電圧制御指令部220は、減算部221と、電圧制御部222とを有している。
減算部221は、負荷電圧信号VLと基準電圧信号Vrefとの偏差を求め、この偏差を電圧制御部222により比例・微分(PD)演算することにより電圧制御指令S20を求める。
この電圧制御指令S20は、電力変換器4が負荷3に電力を供給して負荷3に対して定格電圧(系統電源1の定格電圧と等しい電圧)となっている三相電圧を出力するように、電力変換器4を動作(インバータ動作)させる指令である。
The voltage control command unit 220 includes a
The subtracting
The voltage control command S20 is such that the
選択・出力指令部230は、ゲイン信号出力部231と、乗算部232,233と、加算部234を有している。
ゲイン信号出力部231は、ゲイン信号g11,g12を出力するものであり、各ゲイン信号g11,g12の値は、電力系統L1の状況に応じて、0〜1の間の値に変化するようにしている。
この選択・出力指令部230の動作は、図2を参照して後述するが、この選択・出力指令部230から出力される指令を、選択・出力指令S0とする。
The selection / output command unit 230 includes a gain signal output unit 231,
The gain signal output unit 231 outputs the gain signals g11 and g12, and the values of the gain signals g11 and g12 are changed to a value between 0 and 1 depending on the situation of the power system L1. ing.
The operation of the selection / output command unit 230 will be described later with reference to FIG. 2, and a command output from the selection / output command unit 230 is referred to as a selection / output command S0.
加算部204は、選択・出力指令S0に基準電圧信号Vrefを加算して最終指令SSを得る。この最終指令SSは、PWM変調器6によりPWM変調されてゲート制御信号Gとなり、このゲート制御信号G(PWM変調された最終指令SS)により電力変換器4のゲート制御が行なわれる。
The
次に、選択・出力指令部230の動作、ならびに、並列型瞬低補償装置の動作を、図2を参照して説明する。 Next, the operation of the selection / output command unit 230 and the operation of the parallel type voltage sag compensator will be described with reference to FIG.
図2において、期間T10、つまり瞬低検出部201により瞬低が検出される時点t12よりも前の期間では、ゲイン信号出力部231は、ゲイン信号g11,g12を出力しない(ゲイン信号g11,g12の値をそれぞれ0とする)。
このため、選択・出力指令部230からは、電流制御指令S10及び電圧制御指令S20は出力されない。つまり待機状態となっている。
In FIG. 2, the gain signal output unit 231 does not output the gain signals g11 and g12 (gain signals g11 and g12) in the period T10, that is, the period before the time t12 when the instantaneous drop is detected by the instantaneous
For this reason, the current control command S10 and the voltage control command S20 are not output from the selection / output command unit 230. That is, it is in a standby state.
図2において、時点t11において瞬低が発生すると、時点t11から時間的に遅れた(期間T11が経過した)時点t12において、瞬低検出部201は瞬低が発生したことを検出する。
In FIG. 2, when a sag occurs at time t11, the
瞬低検出部201にて瞬低を検出したら、ゲイン信号出力部231は、値が1となっているゲイン信号g11のみを出力し、ゲイン信号g12は出力しない(ゲイン信号g12の値を0とする)。
このため、選択・出力指令部230から出力される選択・出力指令S0は、電流制御指令S10のみを有することとなり、最終指令SS(=電流制御指令S10)をPWM変調器6にてPWM変調したゲート制御信号Gにより、電力変換器4が作動して、電力変換器4から負荷3に対して、瞬低に起因する負荷電流のひずみ成分を補償する電流を供給する。つまり、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器4から負荷3に供給する。
When the voltage
For this reason, the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 230 has only the current control command S10, and the
このように、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器4から負荷3に供給するため、負荷電流の落ち込みを低減することができ、この結果、瞬低により負荷電圧の急激な落ち込みが発生しようとしても、この落ち込みを低減することができる。
In this way, since the compensation current having the same phase and frequency and -1 times the magnitude with respect to the distortion component of the load current is supplied from the
遮断制御部202は、瞬低検出部201が瞬低の発生を検出した時点t12から予め設定した期間T12が経過した時点t13において、遮断信号Shを出力する。この遮断信号Shが高速スイッチ2に入力されると、高速スイッチ2が直ちに遮断される。
The
図2において、時点t13、つまり遮断制御部202から遮断信号Shが出力されたら、ゲイン信号出力部231は、値が1となっているゲイン信号g12みを出力し、ゲイン信号g11は出力しない(ゲイン信号g11の値を0とする)。
このため、選択・出力指令部230から出力される選択・出力指令S0は、電圧制御指令S20のみを有することとなり、最終指令SS(=電圧制御指令S20)をPWM変調器6にてPWM変調したゲート制御信号Gにより、電力変換器4が作動して、電力変換器4から負荷3に対して、定格電圧(系統電源1の電圧と等しい電圧)となっている三相電圧を供給する。このため、高速スイッチ2が遮断されても、負荷3に対して三相電力の供給ができる。
In FIG. 2, when the cutoff signal Sh is output from time t13, that is, the
For this reason, the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 230 has only the voltage control command S20, and the
結局、実施例1にかかる瞬低補償装置の制御部200では、瞬低を検出した時点t12から高速スイッチ2を遮断する時点t13までの期間T12において、電流制御指令S10に基づくゲート制御信号Gにより電力変換器4を作動させて、電力変換器4から負荷3に対して、瞬低に起因する負荷電流のひずみ成分を補償する電流、即ち、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器4から負荷3に供給している。
このため、負荷電流の落ち込みを低減することができ、この結果、瞬低により負荷電圧の急激な落ち込みが発生しようとしても、この落ち込みを低減することができるという効果を奏する。
After all, in the control unit 200 of the voltage sag compensator according to the first embodiment, the gate control signal G based on the current control command S10 is used in the period T12 from the time t12 when the voltage sag is detected to the time t13 when the high speed switch 2 is shut off. By operating the
For this reason, it is possible to reduce the drop in the load current. As a result, even if a sudden drop in the load voltage occurs due to the instantaneous drop, the drop can be reduced.
次に本発明の実施例2を説明する。実施例2では、制御部200の構成は実施例1と同じであるが、ゲイン信号g11,g12の出力状態を一部変更している。このゲイン信号g11,g12の出力状態を、図3を参照して説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the configuration of the control unit 200 is the same as that in the first embodiment, but the output states of the gain signals g11 and g12 are partially changed. The output state of the gain signals g11 and g12 will be described with reference to FIG.
図3に示すように、時点t13までの動作は、実施例1と同じである。 As shown in FIG. 3, the operation up to time t13 is the same as that in the first embodiment.
実施例2では、図3において、時点t13、つまり高速スイッチ2が遮断されたら、ゲイン信号出力部231は、予め設定した期間T13(時点t13から時点t14までの期間)において、ゲイン信号g11の値を1から徐々に減少させて0とすると共に、ゲイン信号g12の値を0から徐々に増加させる。
このため、選択・出力指令部240から出力される選択・出力指令S0は、電流制御指令S10が徐々に減少し、電圧制御指令S20が徐々に増加する。
In the second embodiment, in FIG. 3, when the time t13, that is, when the high speed switch 2 is cut off, the gain signal output unit 231 sets the value of the gain signal g11 in a preset period T13 (period from time t13 to time t14). Is gradually decreased from 1 to 0, and the value of the gain signal g12 is gradually increased from 0.
For this reason, in the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 240, the current control command S10 gradually decreases and the voltage control command S20 increases gradually.
このように電流制御指令S10が徐々に減少し、電圧制御指令S20が徐々に増加するため、負荷電流の落ち込みを低減する電流制御状態から、負荷電圧を定格電圧に維持する電圧制御状態への移行が緩やかになり、高速スイッチ2の遮断後の電圧変動の変化率を小さくし、電圧振動の発生を抑制することができる。 Since the current control command S10 gradually decreases and the voltage control command S20 increases gradually in this way, the transition from the current control state that reduces the drop in the load current to the voltage control state that maintains the load voltage at the rated voltage. Can be reduced, the rate of change of voltage fluctuation after the high-speed switch 2 is cut off can be reduced, and the occurrence of voltage oscillation can be suppressed.
次に本発明の実施例3にかかる瞬低補償装置に用いられる制御部200Aを、図4を参照して説明する。なお、図1に示す実施例1にかかる制御部200と同一部分には同一符号を付し重複する説明は省略する。 Next, a control unit 200A used in the voltage sag compensator according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the control part 200 concerning Example 1 shown in FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施例3の制御部200Aでは、電流制御指令部300と選択・出力指令部310を備えており、他の部分は図1に示す実施例1と同じである。 The control unit 200A of the third embodiment includes a current control command unit 300 and a selection / output command unit 310, and other parts are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
電流制御指令部300は、ひずみ成分抽出部301と、−1を乗算する第1の乗算部302と、第2の乗算部303と、第3の乗算部304と、加算部305と、減算部306と、電流制御部307とを有している。
The current control command unit 300 includes a distortion
ひずみ成分抽出部301は、負荷電流信号ILから、瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分信号ILhを抽出し、乗算部302はひずみ成分を補償するためにひずみ成分信号ILhに−1を乗算する。
−1が乗算されたひずみ成分信号ILhは、更に乗算部303によりゲイン信号g11aが乗算され、負荷電流信号ILは乗算部304によりゲイン信号g11bが乗算され、両信号は加算部305にて加算される。加算された信号は、減算部306にて交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvとの偏差が演算され、この偏差を電流制御部307により比例・積分(PI)演算することにより電流制御指令S30を求める。
The distortion
The distortion component signal ILh multiplied by −1 is further multiplied by the gain signal g11a by the
この電流制御指令S30は、
(1)瞬低に起因する負荷電流のひずみ成分を補償する電流を電力変換器4から負荷3に供給することにより、負荷電流の落ち込みを防止するひずみ成分補償指令S31と、
(2)負荷電流とインバータ電流を一致させる電流制御を行なうことにより、電力変換器4から負荷3に対して負荷電流に相当する電流を供給することにより、高速スイッチ2に流れる電流(系統電流)を0にする系統電流零指令S32とを含む。
This current control command S30 is:
(1) A distortion component compensation command S31 for preventing a drop in the load current by supplying a current for compensating for a distortion component of the load current due to the instantaneous drop from the
(2) A current (system current) that flows through the high-speed switch 2 by supplying a current corresponding to the load current from the
ひずみ成分補償指令S31は、−1が乗算されたひずみ成分信号ILhにゲイン信号g11aを乗算した値から、交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvを減算し、この減算値[(−ILh×g11a)−Iinv]を比例・積分(PI)演算したものである。
系統電流零指令S32は、負荷電流信号ILにゲイン信号g11bを乗算した値から、交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvを減算し、この減算値[(IL×g11b)−Iinv]を比例・積分(PI)演算したものである。
The distortion component compensation command S31 is obtained by subtracting the AC output current signal (inverter output current signal) Iinv from the value obtained by multiplying the gain component g11a by the distortion component signal ILh multiplied by −1, and subtracting the subtraction value [(−ILh × g11a) −Iinv] is obtained by proportional / integral (PI) calculation.
The system current zero command S32 subtracts the AC output current signal (inverter output current signal) Iinv from the value obtained by multiplying the load current signal IL by the gain signal g11b, and the subtraction value [(IL × g11b) −Iinv] is proportional. -Integration (PI) calculation.
なお、ひずみ成分抽出部301としては各種のものを使用することができるが、その一例の回路構成については後述する。
Various types of strain
選択・出力指令部310は、ゲイン信号出力部311と、乗算部312と、加算部313を有している。
ゲイン信号出力部311は、ゲイン信号g11a,g11b,g12を出力するものであり、各ゲイン信号g11a,g11b,g12の値は、電力系統L1の状況に応じて、0〜1の間の値に変化するようにしている。
この選択・出力指令部310の動作は、図5を参照して後述するが、この選択・出力指令部310から出力される指令を、選択・出力指令S0とする。
The selection / output command unit 310 includes a gain signal output unit 311, a
The gain signal output unit 311 outputs gain signals g11a, g11b, and g12. The values of the gain signals g11a, g11b, and g12 are set to values between 0 and 1 depending on the situation of the power system L1. To change.
The operation of the selection / output command unit 310 will be described later with reference to FIG. 5, and a command output from the selection / output command unit 310 is referred to as a selection / output command S0.
次に、選択・出力指令部310の動作、ならびに、並列型瞬低補償装置の動作を、図5を参照して説明する。 Next, the operation of the selection / output command unit 310 and the operation of the parallel sag compensator will be described with reference to FIG.
図5において、期間T10、つまり瞬低検出部201により瞬低が検出される時点t12よりも前の期間では、ゲイン信号出力部311は、ゲイン信号g11a,g11b,g12を出力しない(ゲイン信号g11a,g11b,g12の値をそれぞれ0とする)。
このため、選択・出力指令部310からは、電流制御指令S30及び電圧制御指令S20は出力されない。つまり待機状態となっている。
In FIG. 5, the gain signal output unit 311 does not output the gain signals g11a, g11b, and g12 in the period T10, that is, the period before the time t12 when the instantaneous drop is detected by the instantaneous drop detection unit 201 (gain signal g11a). , G11b, and g12 are set to 0).
For this reason, the current control command S30 and the voltage control command S20 are not output from the selection / output command unit 310. That is, it is in a standby state.
図5において、時点t11において瞬低が発生すると、時点t11から時間的に遅れた(期間T11が経過した)時点t12において、瞬低検出部201は瞬低が発生したことを検出する。
In FIG. 5, when a sag occurs at time t11, the
瞬低検出部201にて瞬低を検出したら、ゲイン信号出力部311は、値が1となっているゲイン信号g11a,g11bを出力し、ゲイン信号g12は出力しない(ゲイン信号g12の値を0とする)。
このため、選択・出力指令部310から出力される選択・出力指令S0は、電流制御指令S30(=S31+S31)のみを有することとなり、最終指令SS(=電流制御指令S30)をPWM変調器6にてPWM変調したゲート制御信号Gにより、電力変換器4が作動する。
When the voltage
Therefore, the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 310 has only the current control command S30 (= S31 + S31), and the final command SS (= current control command S30) is sent to the
したがって、電流制御指令S30のうちのひずみ成分補償指令S31により、電力変換器4から負荷3に対して、瞬低に起因する負荷電流のひずみ成分を補償する電流を供給する。つまり、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器4から負荷3に供給する。
Therefore, a current that compensates for the distortion component of the load current caused by the instantaneous drop is supplied from the
このように、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器4から負荷3に供給するため、負荷電流の落ち込みを低減することができ、この結果、瞬低により負荷電圧の急激な落ち込みが発生しようとしても、この落ち込みを低減することができる。
In this way, since the compensation current having the same phase and frequency and -1 times the magnitude with respect to the distortion component of the load current is supplied from the
また電流制御指令S30のうちの系統電流零指令S32により、電力変換器4から負荷3に対して負荷電流に相当する電流を供給することにより、高速スイッチ2に流れる電流(系統電流)を0にすることができる。
Further, by supplying a current corresponding to the load current from the
遮断制御部202は、瞬低検出部201が瞬低の発生を検出した時点t12から予め設定した期間T12が経過した時点t13において、遮断信号Shを出力する。この遮断信号Shが高速スイッチ2に入力されると、高速スイッチ2が直ちに遮断される。
The
この場合、系統電流零指令S32により、電力変換器4から負荷3に対して負荷電流に相当する電流を供給することにより、高速スイッチ2に流れる電流(系統電流)を0にした状態で、高速スイッチ2を遮断することができるため、サージの発生を抑制することができ、サージに起因する電圧変動を抑制することができると共に、瞬低検出からスイッチ遮断までの期間T12を短縮することができる。
In this case, by supplying a current corresponding to the load current from the
図5において、時点t13、つまり遮断制御部202から遮断信号Shが出力されたら、ゲイン信号出力部311は、値が1となっているゲイン信号g12みを出力し、ゲイン信号g11a,g11bは出力しない(ゲイン信号g11a,g11bの値を0とする)。
このため、選択・出力指令部310から出力される選択・出力指令S0は、電圧制御指令S20のみを有することとなり、最終指令SS(=電圧制御指令S20)をPWM変調器6にてPWM変調したゲート制御信号Gにより、電力変換器4が作動して、電力変換器4から負荷3に対して、定格電圧(系統電源1の電圧と等しい電圧)となっている三相電圧を供給する。このため、高速スイッチ2が遮断されても、負荷3に対して三相電力の供給ができる。
In FIG. 5, at time t13, that is, when the cutoff signal Sh is output from the
For this reason, the selection / output command S0 output from the selection / output command unit 310 has only the voltage control command S20, and the
結局、実施例3にかかる瞬低補償装置の制御部200Aでは、瞬低を検出した時点t12から高速スイッチ2を遮断する時点t13までの期間T12において、電流制御指令S30のうちのひずみ成分補償指令S31に基づくゲート制御信号Gにより電力変換器4を作動させて、電力変換器4から負荷3に対して、瞬低に起因する負荷電流のひずみ成分を補償する電流、即ち、負荷電流のひずみ成分に対して、位相及び周波数が等しく、且つ大きさを−1倍した補償電流を、電力変換器4から負荷3に供給している。
このため、負荷電流の落ち込みを低減することができ、この結果、瞬低により負荷電圧の急激な落ち込みが発生しようとしても、この落ち込みを低減することができるという効果を奏する。
Eventually, in the control unit 200A of the voltage sag compensator according to the third embodiment, the distortion component compensation command in the current control command S30 in the period T12 from the time t12 when the voltage sag is detected to the time t13 when the high speed switch 2 is shut off. The
For this reason, it is possible to reduce the drop in the load current. As a result, even if a sudden drop in the load voltage occurs due to the instantaneous drop, the drop can be reduced.
更に、実施例3にかかる瞬低補償装置の制御部200Aでは、瞬低を検出した時点t12から高速スイッチ2を遮断する時点t13までの期間T12において、電流制御指令S30のうちの系統電流零指令S32により、電力変換器4から負荷3に対して負荷電流に相当する電流を供給することにより、高速スイッチ2に流れる電流(系統電流)を0にした状態で、高速スイッチ2を遮断することができるため、サージの発生を抑制することができ、サージに起因する電圧変動を抑制することができると共に、瞬低検出からスイッチ遮断までの期間T12を短縮することができる。
Further, in the control unit 200A of the voltage sag compensator according to the third embodiment, the system current zero command in the current control command S30 in the period T12 from the time t12 when the voltage sag is detected to the time t13 when the high speed switch 2 is shut off. By supplying a current corresponding to the load current from the
次に本発明の実施例4を説明する。実施例4では、制御部200Aの構成は実施例3と同じであるが、ゲイン信号g11a,g11bの出力状態を一部変更している。このゲイン信号g11a,g11bの出力状態を、図6を参照して説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, the configuration of the control unit 200A is the same as that of the third embodiment, but the output states of the gain signals g11a and g11b are partially changed. The output state of the gain signals g11a and g11b will be described with reference to FIG.
図6に示すように、検出部201が瞬低を検出した時点t12から、予め決めた期間α(但しα<T12)においては、ゲイン信号出力部311は、ゲイン信号g11aの値を1から徐々に減少させて0とすると共に、ゲイン信号g11bの値を0から徐々に増加させる。
このため、期間αにおいて、選択・出力指令部310から出力される選択・出力指令S0(=電流制御指令S30)は、ひずみ成分補償指令S31が徐々に減少し、系統電流零指令S32が徐々に増加する。
As shown in FIG. 6, the gain signal output unit 311 gradually increases the value of the gain signal g11a from 1 during a predetermined period α (where α <T12) from the time point t12 when the
Therefore, in the period α, the selection / output command S0 (= current control command S30) output from the selection / output command unit 310 is such that the distortion component compensation command S31 gradually decreases and the system current zero command S32 gradually increases. To increase.
このようにひずみ成分補償指令S31が徐々に減少し、系統電流零指令S32が徐々に増加するため、瞬低による負荷電流の落ち込みを低減する電流制御状態から、負荷電流とインバータ電流を一致させて高速スイッチ2に流れる電流(系統電流)を0にする電流制御状態への切り替えを緩やかにし、電圧のステップ変化及び、この電圧のステップ変化による電圧を振動を抑制することができる。 Since the distortion component compensation command S31 gradually decreases and the system current zero command S32 gradually increases in this way, the load current and the inverter current are made to coincide from the current control state that reduces the drop in the load current due to the instantaneous drop. The switching to the current control state in which the current (system current) flowing through the high-speed switch 2 is set to 0 can be moderated, and the voltage step change and the voltage fluctuation due to the voltage step change can be suppressed.
[ひずみ成分抽出部の構成の一例]
次に、図1に示すひずみ成分抽出部211や、図4に示すひずみ成分抽出部301として使用することができる、ひずみ成分抽出部400を、図7を参照して説明する。
[Example of configuration of strain component extraction unit]
Next, a strain component extraction unit 400 that can be used as the strain
このひずみ成分抽出部400は、三相/二相変換器401と、瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分を抽出できるように帯域通過周波数を設計したバンドパスフィルタ(BPS:band pass filter)402,403と、二相/三相変換器404とで構成されている。
This distortion component extraction unit 400 includes a three-phase / two-
負荷電流信号ILを、三相/二相変換器401により三相/二相変換し、系統電源1の周波数に同期した回転座標系のdq座標成分に変換する。そして、このd軸成分とq軸成分をバンドパスフィルタ402,403に通してフィルタリングし、フィルタリングしたd軸成分とq軸成分を、二相/三相変換器404により逆dq変換をすることにより、瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分信号ILhを求めることができる。
The load current signal IL is three-phase / two-phase converted by a three-phase / two-
1 系統電源
2 高速スイッチ
3 負荷
4 電力変換器
5 電気二重層キャパシタ
6 PWM変調器
100,200,200A 制御部
201 瞬低検出部
202 遮断制御部
203 基準電圧発生部
204 加算部
210,300 電流制御指令部
220 電圧制御指令部
230,310 選択・出力指令部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
交流側が前記負荷に接続されると共に直流側に直流充電部が接続されており、逆変換動作と順変換動作ができる電力変換器と、
前記電力系統に瞬低が発生すると、前記スイッチを遮断制御すると共に、前記電力変換器を逆変換動作させることにより前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御する制御部とを有する瞬低補償装置において、
前記制御部は、
前記電力系統に瞬低が発生したか否かを検出する瞬低検出部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出した後、予め設定した時間が経過したら前記スイッチを遮断する遮断制御部と、
負荷電圧と基準電圧との偏差から、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記負荷に定格電圧を印加するために、前記電力変換器を制御する電圧制御指令を生成する電圧制御指令部と、
瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分を負荷電流から抽出し、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記ひみず成分を補償する補償電流を前記負荷に供給するために、前記電力変換器を制御する電流制御指令を生成する電流制御指令部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出したら、前記電流制御指令を選択して出力し、前記遮断制御部により前記スイッチが遮断されたら、前記電圧制御指令を選択して出力する選択・出力指令部と、
前記選択・出力指令部から出力された制御指令に基づき、前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御するゲート制御信号を前記電力変換器に送る変調器と、
を有することを特徴とする瞬低補償装置。 A switch interposed in the power system connecting the load and the system power supply,
A power converter capable of performing reverse conversion operation and forward conversion operation, with an alternating current side connected to the load and a direct current charging unit connected to the direct current side,
When an instantaneous drop occurs in the power system, the switch is controlled to be cut off, and the power converter is controlled to supply power from the power converter to the load by performing an inverse conversion operation of the power converter. In a voltage sag compensator having a control unit,
The controller is
A voltage sag detector that detects whether a voltage sag has occurred in the power system;
After detecting a voltage sag by the voltage sag detector, a shut-off controller that shuts off the switch when a preset time has elapsed,
A voltage control command for generating a voltage control command for controlling the power converter so that the power converter supplies power to the load and applies a rated voltage to the load from a deviation between a load voltage and a reference voltage And
In order to extract a distortion component corresponding to a drop in the load current due to a momentary drop from the load current, the power converter supplies power to the load and compensates the distortion component to supply the load with a compensation current. A current control command unit for generating a current control command for controlling the power converter;
A selection / output command unit that selects and outputs the current control command when the voltage drop is detected by the voltage drop detection unit, and selects and outputs the voltage control command when the switch is cut off by the cut-off control unit. When,
Based on a control command output from the selection / output command unit, a modulator that sends a gate control signal for controlling the power converter to supply power to the load from the power converter to the power converter;
A voltage sag compensator characterized by comprising:
前記選択・出力指令部は、前記遮断制御部により前記スイッチが遮断されたら、前記電流制御指令を漸減するとともに前記電圧指令を漸増することを特徴とする瞬低補償装置。 In claim 1,
The selection / output command unit, when the switch is cut off by the cut-off control unit, gradually reduces the current control command and gradually increases the voltage command.
交流側が前記負荷に接続されると共に直流側に直流充電部が接続されており、逆変換動作と順変換動作ができる電力変換器と、
前記電力系統に瞬低が発生すると、前記スイッチを遮断制御すると共に、前記電力変換器を逆変換動作させることにより前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御する制御部とを有する瞬低補償装置において、
前記制御部は、
前記電力系統に瞬低が発生したか否かを検出する瞬低検出部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出した後、予め設定した時間が経過したら前記スイッチを遮断する遮断制御部と、
負荷電圧と基準電圧との偏差から、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記負荷に定格電圧を印加するために、前記電力変換器を制御する電圧制御指令を生成する電圧制御指令部と、
瞬低による負荷電流の落ち込みに相当するひずみ成分を負荷電流から抽出し、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記ひみず成分を補償する補償電流を前記負荷に供給するために、前記電力変換器を制御するひずみ成分補償指令を生成するとともに、負荷電流と前記電力変換器が出力する交流出力電流との偏差から、前記電力変換器が前記負荷に電力を供給して前記負荷に定格電流を供給するために、前記電力変換器を制御する系統電流零指令を生成する電流制御指令部と、
前記瞬低検出部により瞬低を検出したら、前記ひずみ成分補償指令及び前記系統電流零指令を選択して出力し、前記遮断制御部により前記スイッチが遮断されたら、前記電圧制御指令を選択して出力する選択・出力指令部と、
前記選択・出力指令部から出力された制御指令に基づき、前記電力変換器から前記負荷に電力を供給するために前記電力変換器を制御するゲート制御信号を前記電力変換器に送る変調器と、
を有することを特徴とする瞬低補償装置。 A switch interposed in the power system connecting the load and the system power supply,
A power converter capable of performing reverse conversion operation and forward conversion operation, with an alternating current side connected to the load and a direct current charging unit connected to the direct current side,
When an instantaneous drop occurs in the power system, the switch is controlled to be cut off, and the power converter is controlled to supply power from the power converter to the load by performing an inverse conversion operation of the power converter. In a voltage sag compensator having a control unit,
The controller is
A voltage sag detector that detects whether a voltage sag has occurred in the power system;
After detecting a voltage sag by the voltage sag detector, a shut-off controller that shuts off the switch when a preset time has elapsed,
A voltage control command for generating a voltage control command for controlling the power converter so that the power converter supplies power to the load and applies a rated voltage to the load from a deviation between a load voltage and a reference voltage And
In order to extract a distortion component corresponding to a drop in the load current due to a momentary drop from the load current, the power converter supplies power to the load and compensates the distortion component to supply the load with a compensation current. A distortion component compensation command for controlling the power converter is generated, and from a deviation between a load current and an AC output current output by the power converter, the power converter supplies power to the load to the load. A current control command unit for generating a system current zero command for controlling the power converter in order to supply a rated current;
When a voltage sag is detected by the voltage sag detector, the distortion component compensation command and the grid current zero command are selected and output.When the switch is shut off by the shut-off controller, the voltage control command is selected. Select / output command section to output,
Based on a control command output from the selection / output command unit, a modulator that sends a gate control signal for controlling the power converter to supply power to the load from the power converter to the power converter;
A voltage sag compensator characterized by comprising:
前記選択・出力指令部は、前記瞬低検出部が瞬低を検出したら、前記ひずみ成分補償指令を漸減するとともに、前記電圧指令を漸増することを特徴とする瞬低補償装置。 In claim 1,
The selection / output command unit, when the voltage drop detection unit detects a voltage drop, gradually reduces the distortion component compensation command and gradually increases the voltage command.
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