JP2011097796A - System and method for anti-freezing of water-cooled inverter - Google Patents

System and method for anti-freezing of water-cooled inverter Download PDF

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誠二 宍戸
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an anti-freezing system of water-cooled inverters, capable of preventing cooling water from freezing while making the inverters demonstrate their fundamental functions. <P>SOLUTION: The anti-freezing system includes at least two inverters connected in parallel with AC sides connected to a system power source at a common connection point of a load and DC sides connected to a DC storage device, a cooling means for cooling the switching element of each inverter with cooling water, and a control means which monitors the temperature of the cooling water (S2) and, if a cooling water temperature of at least one of the inverters becomes lower than a predetermined temperature, outputs a leading reactive power to at least one of the inverters and a lagging reactive power of the same output as that of the leading reactive power to at least one inverter excluding the inverter that outputs the leading reactive power of the inverters while each inverter is connected to the system power source (S4). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の電力用半導体素子を制御することにより、直流電源から印加される直流電圧を変換して、出力端子に三相交流電圧を生成する電力変換装置(以下インバータと呼ぶ)の水冷式装置における冷却水の凍結防止に関するものである。   The present invention controls a plurality of power semiconductor elements, converts a DC voltage applied from a DC power source, and generates a three-phase AC voltage at an output terminal. It is related with the freezing prevention of the cooling water in a type | formula apparatus.

大容量インバータにおいて、電力用半導体素子で発生した熱を冷却するためにヒートシンクが用いられ、そのヒートシンク冷却方式には、装置内ファンによる強制風冷方式と、装置内冷却配管を循環する冷却水により冷却する水冷方式がある。大容量インバータを構成する電力変換ユニットは、発熱量が大きいため一般的に水冷方式が採用されている。   In a large-capacity inverter, a heat sink is used to cool the heat generated in the power semiconductor element. The heat sink is cooled by a forced air cooling method using an internal fan and cooling water circulating through the internal cooling pipe. There is a water cooling system to cool. Since a power conversion unit constituting a large-capacity inverter generates a large amount of heat, a water cooling method is generally adopted.

水冷方式の場合、冬季または寒冷地のインバータ系統連系運転時において、インバータの充放電電力の小さい時間帯での電力変換ユニットの発熱量低下および外気温の低下により冷却水が凍結する可能性があるため、冷却水がある一定の温度以下にならないように装置内に冷却水凍結防止用ヒーターを設置する必要がある。   In the case of the water cooling method, the cooling water may freeze due to a decrease in the heat generation amount of the power conversion unit and a decrease in the outside air temperature in the time zone when the inverter charge / discharge power is small during the inverter system interconnection operation in winter or cold regions. Therefore, it is necessary to install a cooling water freeze prevention heater in the apparatus so that the cooling water does not fall below a certain temperature.

図6は、水冷式インバータの冷却部分を主とした構成図である。電力変換ユニット100には、電力変換ユニット100のヒートシンクへ冷却水を供給するための配管101が接続される。また、冷却水は、循環ポンプ102にて配管101から供給・循環され、排水管103を通じて熱交換器104で再冷却される。冷却水は温度計105で監視されており、冬季や寒冷地のインバータ運転において、冷却水がある一定の温度に低下すると、冷却水凍結防止のためヒーター106が作動し水温を上昇させる。   FIG. 6 is a block diagram mainly showing the cooling part of the water-cooled inverter. A pipe 101 for supplying cooling water to the heat sink of the power conversion unit 100 is connected to the power conversion unit 100. Further, the cooling water is supplied and circulated from the pipe 101 by the circulation pump 102 and re-cooled by the heat exchanger 104 through the drain pipe 103. The cooling water is monitored by a thermometer 105. When the cooling water falls to a certain temperature during inverter operation in winter or cold regions, the heater 106 operates to increase the water temperature to prevent the cooling water from freezing.

この場合、インバータ内にはヒーターを設置するスペースが必要となるため装置が大型化してしまい、ヒーターコストとその設置スペース確保に伴う盤のコスト増加の問題が考えられる。このような問題が生じないようにヒーターを用いない水冷式インバータ装置の冷却防止方法が特許文献1に記載されている。   In this case, since a space for installing the heater is required in the inverter, the apparatus becomes large, and there is a problem that the heater cost and the cost of the panel accompanying the securing of the installation space are increased. Patent Document 1 describes a cooling prevention method for a water-cooled inverter device that does not use a heater so that such a problem does not occur.

特開H9−199648号公報。Japanese Patent Application Laid-Open No. H9-199648.

特許文献1のものは、系統電源に接続されていたインバータを系統電源から切り離し、インバータに無効電力を発生させ、ヒーターを用いることなくインバータのスイッチング素子の発熱により、冷却水の凍結を防止している。   In Patent Document 1, the inverter connected to the system power source is disconnected from the system power source, the reactive power is generated in the inverter, and the freezing of the cooling water is prevented by the heat generated by the switching elements of the inverter without using a heater. Yes.

しかし、特許文献1のものは、無効電力を発生させる場合に電源系統に影響を与えないようにインバータを系統電源から切り離すことが必要であった。この場合、インバータが系統電源から切り離されるとインバータ本来の機能を発揮しながら、無効電力を発生させることができない。例えば、瞬低補償装置であれば瞬低補償の機能である。   However, in Patent Document 1, it is necessary to disconnect the inverter from the system power supply so as not to affect the power system when generating reactive power. In this case, when the inverter is disconnected from the system power supply, reactive power cannot be generated while the original function of the inverter is exhibited. For example, in the case of a sag compensator, the function of sag compensation is provided.

本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、インバータの本来の機能を発揮しながら冷却水の凍結防止を可能にする水冷式インバータの凍結防止システムおよび水冷式インバータの凍結防止方法を提供することにある。   The present invention has been made based on the above-described problems, and provides a freeze-prevention system for a water-cooled inverter and a freeze-proof method for a water-cooled inverter that can prevent freezing of cooling water while exhibiting the original function of the inverter. There is to do.

本発明は、前記課題の解決を図るために、交流側が系統電源と負荷の共通接続点に接続され、直流側が直流蓄電デバイスに接続され、並列接続された少なくとも2台のインバータと、前記各々のインバータのスイッチング素子を冷却水を用いて冷却する冷却手段と、前記冷却水の温度を監視し、前記インバータのうち少なくとも1台の冷却水が所定温度を下回った場合に、前記インバータのうち少なくとも1台のインバータには進み無効電力を、前記インバータのうち前記進み無効電力を出力するインバータを除いた少なくとも1台のインバータには前記進み無効電力と同出力の遅れ無効電力を、前記各々のインバータが前記系統電源に接続された状態で出力させる制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention provides at least two inverters connected in parallel, with the AC side connected to the common connection point of the system power supply and the load, the DC side connected to the DC power storage device, Cooling means for cooling the switching elements of the inverter using cooling water, and the temperature of the cooling water are monitored, and when at least one cooling water of the inverter falls below a predetermined temperature, at least one of the inverters Each inverter has a reactive reactive power of the same output as that of the advanced reactive power, and at least one of the inverters excluding the inverter that outputs the advanced reactive power. Control means for outputting in a state of being connected to the system power supply.

また、交流側が系統電源と負荷の共通接続点に接続され、直流側が直流蓄電デバイスに接続され、並列接続された少なくとも2台のインバータと、前記各々のインバータのスイッチング素子を冷却水を用いて冷却する冷却手段と、を備えた水冷式インバータの凍結防止システムにおいて、前記インバータを制御する制御手段は、前記冷却水の温度を監視し、前記インバータのうち少なくとも1台の冷却水が所定温度を下回った場合に、前記インバータのうち少なくとも1台のインバータには進み無効電力を、前記インバータのうち前記進み無効電力を出力するインバータを除いた少なくとも1台のインバータには前記進み無効電力と同出力の遅れ無効電力を、前記各々のインバータが前記系統電源に接続された状態で出力させることを特徴とする。   Further, the AC side is connected to a common connection point between the system power supply and the load, the DC side is connected to the DC power storage device, and at least two inverters connected in parallel and the switching elements of each inverter are cooled with cooling water. And a cooling means comprising: a cooling means for controlling the inverter, wherein the control means for controlling the inverter monitors the temperature of the cooling water, and at least one of the inverters is below a predetermined temperature. In this case, at least one of the inverters has a reactive power, and at least one inverter other than the inverter that outputs the reactive power has the same output as the reactive power. The delay reactive power is output in a state where each of the inverters is connected to the system power supply. That.

上記構成によれば、少なくとも2台のインバータは、系統電源に接続された状態で(インバータ系統連系運転時に)互いに進み・遅れ無効電力を出力するように運転制御される。これにより、一方のインバータが出力した無効電力が、他方のインバータに吸収されることで、ヒーターを用いず、かつ電源系統に影響を与えることなく、インバータの電力変換ユニットの発熱量が上昇し、冷却水の温度を上げることができる。また、電源系統に影響を与えないので、インバータの本来の機能を発揮しながら冷却水の温度を上げることができる。   According to the above configuration, at least two inverters are controlled to output the reactive power that is advanced / delayed with respect to each other (at the time of the inverter system interconnection operation) while being connected to the system power supply. As a result, the reactive power output from one inverter is absorbed by the other inverter, so that the amount of heat generated by the power conversion unit of the inverter increases without using a heater and without affecting the power supply system. The temperature of the cooling water can be raised. Moreover, since it does not affect the power supply system, the temperature of the cooling water can be raised while exhibiting the original function of the inverter.

また、前記各々のインバータは瞬低補償装置に用いられることを特徴とする。   Each of the inverters is used in a sag compensator.

上記構成によれば、インバータは、電源系統に影響を与えることなく、瞬低補償の機能を発揮しながら冷却水の温度を上げることができる。   According to the above configuration, the inverter can raise the temperature of the cooling water while exhibiting the function of compensating for the voltage sag without affecting the power supply system.

請求項1および3の発明によれば、少なくとも2台のインバータは、系統電源に接続された状態で互いに進み・遅れ無効電力を出力するように運転制御される。これにより、一方のインバータが出力した無効電力が、他方のインバータに吸収されることで、ヒーターを用いず、かつ電源系統に影響を与えることなく、冷却水の温度を上げることができる。また、電源系統に影響を与えないので、インバータの本来の機能を発揮しながら冷却水の温度を上げることができる。   According to the first and third aspects of the invention, at least two inverters are operated and controlled so as to output the reactive power which is advanced and delayed with respect to each other while being connected to the system power supply. Thereby, the reactive power output from one inverter is absorbed by the other inverter, so that the temperature of the cooling water can be raised without using a heater and affecting the power supply system. Moreover, since it does not affect the power supply system, the temperature of the cooling water can be raised while exhibiting the original function of the inverter.

請求項2の発明によれば、インバータは、電源系統に影響を与えることなく、瞬低補償の機能を発揮しながら冷却水の温度を上げることができる。   According to the invention of claim 2, the inverter can raise the temperature of the cooling water while exerting the function of compensating for the voltage sag without affecting the power supply system.

本発明を瞬低補償装置に適用した実施例の系統構成図。The system | strain block diagram of the Example which applied this invention to the sag compensation apparatus. 本発明の実施例のインバータ1系およびインバータ2系の概略制御構成図。The schematic control block diagram of the inverter 1 system and the inverter 2 system of the Example of this invention. 本発明の実施例のACRおよびAVRの制御ブロック図。The control block diagram of ACR and AVR of the Example of this invention. 本発明における水冷式インバータの冷却部分を主とした構成図。The block diagram which mainly made the cooling part of the water-cooled inverter in this invention. 本発明の凍結防止の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the freeze prevention of this invention. 従来における水冷式インバータの冷却部分を主とした構成図。The block diagram which mainly showed the cooling part of the conventional water-cooled inverter.

以下、本発明の実施の形態における水冷式インバータの凍結防止システムを図面等に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, a freeze prevention system for a water-cooled inverter according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の水冷式インバータの凍結防止システムを瞬低補償装置に適用した場合の系統構成図である。   FIG. 1 is a system configuration diagram when the freeze prevention system for a water-cooled inverter according to the present invention is applied to a sag compensator.

図1には、電力系統の電源1、IGBT等から構成され、電源1と重要負荷3を結ぶ電源系統に介挿される高速スイッチ2、電源系統に接続される重要負荷3、直流側が直流蓄電デバイスであるコンデンサ4に接続され、交流側が高速スイッチ2と重要負荷3を結ぶ電源系統に接続され、進み無効電力を出力するインバータ1系100a、インバータ1系100aと順並列に接続され、遅れ無効電力を出力するインバータ2系100b、電源1と高速スイッチ2を結ぶ電源系統に接続された負荷5が示されている。   FIG. 1 includes a power supply 1 of an electric power system, an IGBT, etc., a high-speed switch 2 inserted in a power supply system connecting the power supply 1 and an important load 3, an important load 3 connected to the power supply system, and a DC storage device on the DC side. Is connected to the capacitor 4, the AC side is connected to the power supply system connecting the high-speed switch 2 and the important load 3, and the inverter 1 system 100 a that outputs the advanced reactive power is connected in series with the inverter 1 system 100 a, and the delayed reactive power The inverter 2 system 100b that outputs the power source 1 and the load 5 connected to the power source system connecting the power source 1 and the high-speed switch 2 are shown.

なお、インバータ1系100a、インバータ2系100bおよびコンデンサ4は、瞬低補償装置を構成し、重要負荷3は瞬低補償を行わせる必要のある負荷であり、負荷5はその必要のない負荷である。また、直流蓄電デバイスは必ずしもコンデンサ4である必要はなく蓄電池であってもよい。   The inverter 1 system 100a, the inverter 2 system 100b, and the capacitor 4 constitute a voltage sag compensator, the important load 3 is a load that needs to be compensated for sag, and the load 5 is a load that does not need to be compensated. is there. Further, the DC power storage device does not necessarily have to be the capacitor 4 and may be a storage battery.

次に、インバータ1系100aおよびインバータ2系100bの制御構成について説明する。   Next, the control configuration of inverter 1 system 100a and inverter 2 system 100b will be described.

図2は、インバータ1系100aおよびインバータ2系100bの概略制御構成図である。インバータ1系100aとインバータ2系100bとの制御については、代表してインバータ1系100aについて説明する。なお、インバータ2系100bの制御系については、インバータ1系100aの説明において、符号の“a”を“b”とすればインバータ2系100bの説明となる。   FIG. 2 is a schematic control configuration diagram of inverter 1 system 100a and inverter 2 system 100b. Control of the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b will be described as a representative of the inverter 1 system 100a. As for the control system of the inverter 2 system 100b, in the description of the inverter 1 system 100a, if the symbol “a” is “b”, the inverter 2 system 100b is described.

インバータ1系100aが出力する電圧は電圧検出器10aにより検出され、その検出値は1系制御部12aのAVR(Automatic Voltage Regulation)13aに入力される。また、インバータ1系100aが出力する電流は電流検出器11aにより検出され、その検出値は1系制御部12aのACR(Automatic Current Regulation)14aに入力される。ACR14aには、インバータ1系100aが出力すべき有効電流(P)の指令値(後述する有効分の電流指令値21a)および無効電流(Q)の指令値(後述する無効分1の電流指令値23aおよび無効分2の電流指令値24a)と、電圧検出器10aにより検出されたインバータ1系100aの出力電圧の周期波形成分である、SIN(後述するSIN20a),COS(後述するCOS22a)と、が入力される。   The voltage output from the inverter 1 system 100a is detected by the voltage detector 10a, and the detected value is input to an AVR (Automatic Voltage Regulation) 13a of the 1 system controller 12a. The current output from the inverter 1 system 100a is detected by the current detector 11a, and the detected value is input to an ACR (Automatic Current Regulation) 14a of the 1 system control unit 12a. The ACR 14a includes a command value (effective current command value 21a, which will be described later) and a reactive current (Q) command value (current command value for reactive component 1, which will be described later) to be output from the inverter 1 system 100a. 23a and the current command value 24a of the ineffective part 2), SIN (SIN 20a described later), COS (COS 22a described later), which are periodic waveform components of the output voltage of the inverter 1 system 100a detected by the voltage detector 10a, Is entered.

AVR13aおよびACR14aの出力信号は、加算器15aに入力されて加算される。PWM制御部16aは、加算器15aからの信号に基づいてPWMを実行し、それによって得られるパルス信号をゲート信号としてインバータ1系100aに出力する。   Output signals from the AVR 13a and the ACR 14a are input to the adder 15a and added. The PWM control unit 16a executes PWM based on the signal from the adder 15a, and outputs a pulse signal obtained thereby to the inverter 1 system 100a as a gate signal.

ここで、1系制御部12aおよび2系制御部12bが制御手段となる。   Here, the 1-system control unit 12a and the 2-system control unit 12b serve as control means.

図3は、AVR13a,13bおよびACR14a,14bの制御ブロック図である。図3(a)が、インバータ1系100aの制御を行うAVR13a、ACR14aを示し、図3(b)が、インバータ2系100bの制御を行うAVR13b、ACR14bを示している。   FIG. 3 is a control block diagram of the AVRs 13a and 13b and the ACRs 14a and 14b. 3A shows the AVR 13a and ACR 14a for controlling the inverter 1 system 100a, and FIG. 3B shows the AVR 13b and ACR 14b for controlling the inverter 2 system 100b.

まず、AVR13aの説明から行う。AVR13aには、インバータ電圧指令値40aおよび電圧検出器10aにより検出されるインバータ1系100aの出力電圧であるインバータ電圧41aが入力される。これらの値は減算器42aによりインバータ電圧指令値40aからインバータ電圧41aが減算され、その減算値はPI制御部43aによりPI制御が行われ、加算器15aに送出される。加算器15a、PWM制御部16aにおける処理は前述したとおりである。   First, the description of the AVR 13a will be given. An inverter voltage command value 40a and an inverter voltage 41a that is an output voltage of the inverter 1 system 100a detected by the voltage detector 10a are input to the AVR 13a. From these values, the inverter voltage 41a is subtracted from the inverter voltage command value 40a by the subtractor 42a, and the subtraction value is subjected to PI control by the PI control unit 43a and sent to the adder 15a. The processing in the adder 15a and the PWM control unit 16a is as described above.

ACR14aには、SIN20a、有効分の電流指令値21a、COS22a、無効分1の電流指令値23a、無効分2の電流指令値24aおよび電流検出器11aにより検出されるインバータ1系100aの出力電流であるインバータ電流29aが入力される。   The ACR 14a includes SIN 20a, an effective current command value 21a, a COS 22a, an invalid current command value 23a, an invalid current command value 24a, and an output current of the inverter 1 system 100a detected by the current detector 11a. A certain inverter current 29a is input.

ここで有効分の電流指令値21a、無効分1の電流指令値23aおよび無効分2の電流指令値24aは図示していない上位のコントローラが設定する。   Here, the current command value 21a for the valid portion, the current command value 23a for the invalid portion 1, and the current command value 24a of the invalid portion 2 are set by a host controller (not shown).

乗算器25aは、SIN20aおよび有効分の電流指令値21aを乗算する。
加算器26aは無効分1の電流指令値23aに、無効分1の電流指令値23aよりも位相が進んだ無効分2の電流指令値24aを加える。乗算器27aは、COS22aに加算器26aの出力値を乗算する。
The multiplier 25a multiplies the SIN 20a and the effective current command value 21a.
The adder 26a adds the current command value 24a of the invalid part 2 whose phase has advanced from the current command value 23a of the invalid part 1 to the current command value 23a of the invalid part 1. The multiplier 27a multiplies the COS 22a by the output value of the adder 26a.

加算器28aは、乗算器25aおよび乗算器27aの出力値を加算し、減算器30aは、加算器28aの出力値からインバータ電流29aを減算し、その減算値は、PI制御部31aによりPI制御が行われ加算器15aに送出される。   The adder 28a adds the output values of the multiplier 25a and the multiplier 27a, the subtractor 30a subtracts the inverter current 29a from the output value of the adder 28a, and the subtraction value is PI controlled by the PI control unit 31a. Is sent to the adder 15a.

図3(b)は、インバータ2系100bの制御ブロック図であり、位相が無効分1の電流指令値23bよりも遅れる無効分2の電流指令値24b以外は、図3(a)と同じである。   FIG. 3B is a control block diagram of the inverter 2 system 100b, and is the same as FIG. 3A except that the current command value 24b of the reactive component 2 is delayed from the current command value 23b of the reactive component 1. is there.

無効分2の電流指令値24bを除いて、符号の“a”を“b”と置き換えると図3(a)の説明は図3(b)の説明となる。   Except for the current command value 24b for the ineffective portion 2, if the symbol “a” is replaced with “b”, the description of FIG. 3A becomes the description of FIG.

ここで、有効分の電流指令値21a,21bは互いに同出力であり、無効分1の電流指令値23a,23bは互いに同出力であり、無効分2の電流指令値24a,24bは互いに大きさが同出力である。   Here, the current command values 21a and 21b for the effective portion have the same output, the current command values 23a and 23b for the ineffective portion 1 have the same output, and the current command values 24a and 24b for the ineffective portion 2 have the same magnitude. Is the same output.

図4は、本発明における水冷式インバータの冷却部分を主とした構成図である。図6と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。図4は、図6と比べるとヒーターが含まれていない。   FIG. 4 is a block diagram mainly showing the cooling part of the water-cooled inverter according to the present invention. The same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 4 does not include a heater as compared to FIG.

本発明の動作について説明する。図5は、本発明の凍結防止の処理手順を示すフローチャートである。   The operation of the present invention will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a freeze prevention processing procedure according to the present invention.

インバータ1系100aおよびインバータ2系100bの運転を行う(STEP1)。ここでの運転は系統連系運転および自立運転のいずれも含むものである。   The inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b are operated (STEP 1). The operation here includes both grid interconnection operation and independent operation.

次に、運転中に、インバータ1系100aまたはインバータ2系100bの一方または両方の温度計105により計測される冷却水監視温度が、設定温度T1[℃]を上回っているか否かを判断する(STEP2)。冷却水監視温度が設定温度T1[℃]を上回っている場合は、STEP3に進む。一方、冷却水監視温度が設定温度T1[℃]を下回っている場合は、STEP4に進む。   Next, during operation, it is determined whether or not the monitoring temperature of the coolant measured by one or both of the thermometers 105 of the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b exceeds the set temperature T1 [° C.] ( (Step 2). When the monitoring temperature of the cooling water is higher than the set temperature T1 [° C.], the process proceeds to STEP3. On the other hand, when the cooling water monitoring temperature is lower than the set temperature T1 [° C.], the process proceeds to STEP4.

冷却水監視温度が設定温度T1[℃]を上回っている場合、インバータ1系100aおよびインバータ2系100bは、有効分の電流指令値21a,21b、無効分1の電流指令値23a,23bによる通常のP,Q制御を行う(STEP3)。通常のP,Q制御とは、有効分の電流指令値21a,21bおよび無効分1の電流指令値23a,23bによりインバータ1系100aおよびインバータ2系100bの制御を行うことである。   When the cooling water monitoring temperature is higher than the set temperature T1 [° C.], the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b are normally operated by the current command values 21a and 21b for the effective portion and the current command values 23a and 23b for the ineffective portion 1. P and Q are controlled (STEP 3). The normal P and Q control means that the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b are controlled by the effective current command values 21a and 21b and the invalid current command values 23a and 23b.

この場合、インバータ1系100aおよびインバータ2系100bには、上位のコントローラから有効分の電流指令値21a,21bと無効分1の電流指令値23a,23bを指令値として与えられる。有効分の電流指令値21a,21b、無効分1の電流指令値23a,23bの値は、例えば、重要負荷3が負荷増になったとき、系統からの電力不足を補う日負荷平準化運転のために設定される値である。   In this case, the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b are supplied with effective current command values 21a and 21b and invalid current command values 23a and 23b as command values from the host controller. The values of the current command values 21a and 21b for the effective part and the current command values 23a and 23b for the ineffective part 1 are, for example, the values of the daily load leveling operation that compensates for the power shortage from the system when the important load 3 increases. It is a value set for

冷却水監視温度が設定温度T1[℃]を下回っている場合、通常のP,Q制御に加え、凍結防止Q制御を行う(STEP4)。凍結防止Q制御とは、無効分1の電流指令値23a,23bに無効分2の電流指令値24a、24bを与えてインバータ1系100aおよびインバータ2系100bの制御を行うことである。   When the monitoring temperature of the cooling water is lower than the set temperature T1 [° C.], anti-freezing Q control is performed in addition to normal P and Q control (STEP 4). The freeze prevention Q control is to control the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b by giving the current command values 24a and 24b of the reactive component 2 to the current command values 23a and 23b of the reactive component 1.

すなわち、インバータ1系100aの無効分1の電流指令値23aに、さらに制御量をより大きくする無効分2の電流指令値24aを加える。また、無効分2の電流指令値24aを吸収するため、インバータ2系100bの無効分1の電流指令値23bから、無効分2の電流指令値24aと同じ大きさの無効分2の電流指令値24bを差し引く。   In other words, the current command value 24a for the reactive part 2 for further increasing the control amount is added to the current command value 23a for the reactive part 1 of the inverter 1 system 100a. Further, in order to absorb the current command value 24a of the reactive component 2, the current command value of the reactive component 2 having the same magnitude as the current command value 24a of the reactive component 2 from the current command value 23b of the reactive component 2 of the inverter 2 system 100b. 24b is subtracted.

このようにしてSTEP2およびSTEP4を繰り返して、1系制御部12aは、インバータ1系100aの進み無効電力を制御し、2系制御部12bは、インバータ2系100bの遅れ無効電力を制御し、インバータ熱損失を利用して設定温度T2[℃](>設定温度T1)まで冷却水温を上昇させる。その後、1系制御部12aおよび2系制御部12bは、無効分2の電流指令値24a,24bを徐々に下げてゼロにし、通常のP,Q制御に移行する。   Thus, by repeating STEP2 and STEP4, the 1-system control unit 12a controls the advance reactive power of the inverter 1 system 100a, and the 2-system control unit 12b controls the delayed reactive power of the inverter 2 system 100b. The cooling water temperature is raised to the set temperature T2 [° C.] (> set temperature T1) using heat loss. Thereafter, the 1-system control unit 12a and the 2-system control unit 12b gradually decrease the current command values 24a and 24b of the ineffective portion 2 to zero, and shift to normal P and Q control.

本実施例では、進み無効電力を出力するインバータ1系100aおよび遅れ無効電力を出力するインバータ2系100bは共に1台であった。しかし、進み無効電力または遅れ無効電力の一方あるいは双方のインバータが複数であってもよい。この場合、有効分および無効分1,2の各電流指令値は、その複数のインバータの合計出力がその各電流指令値となればよい。   In the present embodiment, there is one inverter 1 system 100a that outputs advanced reactive power and inverter 2 system 100b that outputs delayed reactive power. However, there may be a plurality of inverters of one or both of the reactive reactive power and the delayed reactive power. In this case, each of the current command values of the effective portion and the ineffective portions 1 and 2 may be obtained by making the total output of the plurality of inverters the respective current command values.

このようにインバータ1系100aおよびインバータ2系100bは、系統電源に接続された状態で互いに進み・遅れ無効電力を出力するようになっている。これにより、一方のインバータが出力した無効電力が、他方のインバータに吸収されることで、ヒーターを用いず、かつ電源系統に影響を与えることなく、冷却水の温度を上げることができる。また、電源系統に影響を与えないので瞬低補償を行いながら冷却水の温度を上げることができる。   As described above, the inverter 1 system 100a and the inverter 2 system 100b are configured to output the reactive power which is advanced / delayed with each other while being connected to the system power supply. Thereby, the reactive power output from one inverter is absorbed by the other inverter, so that the temperature of the cooling water can be raised without using a heater and affecting the power supply system. In addition, since the power supply system is not affected, the temperature of the cooling water can be raised while compensating for the sag.

本発明を適用したものとして瞬低補償装置を挙げたが、インバータを用いたその他の装置にも適用可能である。   Although the voltage sag compensator is given as an example to which the present invention is applied, it can also be applied to other devices using an inverter.

以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。   Although the present invention has been described in detail only for the specific examples described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Such variations and modifications are naturally within the scope of the claims.

1…電源
2…高速スイッチ
3…重要負荷
4…コンデンサ
5…負荷
10a,10b…電圧検出器
11a,11b…電流検出器
12a…1系制御部
12b…2系制御部
13a,13b…AVR
14a,14b…ACR
15a,15b,26a,26b,28a,28b,30a,30b,42a,42b…加算器
16a,16b…PWM制御部
20a,20b…SIN
21a,21b…有効分の電流指令値
22a,22b…COS
23a,23b…無効分1の電流指令値
24a,24b…無効分2の電流指令値
25a,25b,27a,27b…乗算器
29a,29b…インバータ電流
31a,31b,43a,43b…PI制御部
40a,40b…インバータ電圧指令値
41a,41b…インバータ電圧
100…電力変換ユニット
100a…インバータ1系
100b…インバータ2系
101…配管
102…ポンプ
103…排水管
104…熱交換器
105…温度計
106…ヒーター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Power supply 2 ... High speed switch 3 ... Important load 4 ... Capacitor 5 ... Load 10a, 10b ... Voltage detector 11a, 11b ... Current detector 12a ... 1 system control part 12b ... 2 system control part 13a, 13b ... AVR
14a, 14b ... ACR
15a, 15b, 26a, 26b, 28a, 28b, 30a, 30b, 42a, 42b ... adders 16a, 16b ... PWM control units 20a, 20b ... SIN
21a, 21b ... Effective current command value 22a, 22b ... COS
23a, 23b ... current command value for invalid portion 1 24a, 24b ... current command value for invalid portion 2 25a, 25b, 27a, 27b ... multipliers 29a, 29b ... inverter currents 31a, 31b, 43a, 43b ... PI control unit 40a , 40b ... Inverter voltage command value 41a, 41b ... Inverter voltage 100 ... Power conversion unit 100a ... Inverter 1 system 100b ... Inverter 2 system 101 ... Pipe 102 ... Pump 103 ... Drain pipe 104 ... Heat exchanger 105 ... Thermometer 106 ... Heater

Claims (3)

交流側が系統電源と負荷の共通接続点に接続され、直流側が直流蓄電デバイスに接続され、並列接続された少なくとも2台のインバータと、
前記各々のインバータのスイッチング素子を冷却水を用いて冷却する冷却手段と、
前記冷却水の温度を監視し、前記インバータのうち少なくとも1台の冷却水が所定温度を下回った場合に、前記インバータのうち少なくとも1台のインバータには進み無効電力を、前記インバータのうち前記進み無効電力を出力するインバータを除いた少なくとも1台のインバータには前記進み無効電力と同出力の遅れ無効電力を、前記各々のインバータが前記系統電源に接続された状態で出力させる制御手段と、を備えることを特徴とする水冷式インバータの凍結防止システム。
The AC side is connected to the common connection point of the system power supply and the load, the DC side is connected to the DC storage device, and at least two inverters connected in parallel;
Cooling means for cooling the switching elements of each inverter using cooling water;
The temperature of the cooling water is monitored, and when at least one cooling water of the inverters falls below a predetermined temperature, at least one of the inverters proceeds to the reactive power, and the advance of the inverters proceeds. Control means for outputting delayed reactive power having the same output as the advanced reactive power in a state where each inverter is connected to the system power supply in at least one inverter excluding the inverter that outputs reactive power. A freezing prevention system for a water-cooled inverter, comprising:
前記各々のインバータは瞬低補償装置に用いられることを特徴とする請求項1に記載の水冷式インバータの凍結防止システム。   2. The freeze prevention system for a water-cooled inverter according to claim 1, wherein each of the inverters is used in a voltage sag compensator. 3. 交流側が系統電源と負荷の共通接続点に接続され、直流側が直流蓄電デバイスに接続され、並列接続された少なくとも2台のインバータと、
前記各々のインバータのスイッチング素子を冷却水を用いて冷却する冷却手段と、を備えた水冷式インバータの凍結防止システムにおいて、
前記インバータを制御する制御手段は、前記冷却水の温度を監視し、前記インバータのうち少なくとも1台の冷却水が所定温度を下回った場合に、前記インバータのうち少なくとも1台のインバータには進み無効電力を、前記インバータのうち前記進み無効電力を出力するインバータを除いた少なくとも1台のインバータには前記進み無効電力と同出力の遅れ無効電力を、前記各々のインバータが前記系統電源に接続された状態で出力させることを特徴とする水冷式インバータの凍結防止方法。
The AC side is connected to the common connection point of the system power supply and the load, the DC side is connected to the DC storage device, and at least two inverters connected in parallel;
A cooling means for cooling the switching element of each inverter using cooling water, and a freeze prevention system for a water-cooled inverter,
The control means for controlling the inverter monitors the temperature of the cooling water, and when at least one of the inverters falls below a predetermined temperature, the control means advances to at least one of the inverters and becomes invalid At least one inverter excluding the inverter that outputs the advanced reactive power among the inverters, the delayed reactive power having the same output as the advanced reactive power is connected to each of the inverters. A method for preventing freezing of a water-cooled inverter, characterized in that the output is performed in a state.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7399124B2 (en) 2021-01-05 2023-12-15 東芝三菱電機産業システム株式会社 Self-excited reactive power compensator

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