JP2012100478A - Control method of power generation system and controller of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the decline of the frequency of output power when connected to a power load during an autonomous operation while preventing the decline of power generation efficiency.SOLUTION: A controller of a power generation system (1) includes a secondary excitation induction generator (2), a driving source (3), a first power converter (11), a second power converter (12), a power storage device (5), and changeover switches (21, 22, 23). Regarding the autonomous operation of driving the driving source as an engine (3) at a target rotating speed and supplying power from the power storage device (5) without receiving power supply from the outside (4) and thereby freely supplying the output power of a desired target frequency to a power load (7), a standby operation process of driving the engine (3) at a non-load time rotating speed higher than the target rotating speed in a non-load state and controlling the output power to the target frequency is executed, and a load connecting process of connecting the power load (7) is executed thereafter.

Description

本発明は、一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動する駆動源と、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷とを選択的に接続する切替スイッチと、を備えた発電システムの制御方法及びその制御装置に関する。   The present invention provides a secondary excitation induction generator having a stator having a primary winding and a rotor having a secondary winding, a drive source for driving the rotor, and an AC side connected to the primary winding. The first power converter, the second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, and the DC that connects the DC side of the first power converter and the DC side of the second power converter The present invention relates to a control method for a power generation system including a power storage device connected to a unit, and a changeover switch that selectively connects the primary winding and a power load, and a control device therefor.

従来から、風力発電や揚水式発電のような、発電機に入力される軸入力回転速度が変化する駆動源を、軸入力回転速度に対し出力電力の周波数を変化させることができる二次励磁誘導発電機とともに用いることで、出力電力の周波数を目標周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)に制御できる発電システムが提案されている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1では、二次励磁誘導発電機を風力発電や揚水式発電に用いる発電システムが開示されているだけであるが、例えば、二次励磁誘導発電機の回転子を駆動する駆動源としてエンジンを用いることができれば、出力電力の周波数を目標周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)に制御できながら、エンジンの回転速度を自由に選択でき、発電効率の向上を図ることができる。   Conventionally, secondary excitation induction that can change the frequency of the output power with respect to the shaft input rotation speed, such as wind power generation and pumped-storage power generation, which changes the shaft input rotation speed input to the generator A power generation system that can control the frequency of output power to a target frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]) by using it together with a generator has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This Patent Document 1 only discloses a power generation system that uses a secondary excitation induction generator for wind power generation and pumped storage power generation. For example, as a drive source for driving a rotor of a secondary excitation induction generator If the engine can be used, the rotation speed of the engine can be freely selected while the frequency of the output power can be controlled to the target frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]), and the power generation efficiency can be improved.

一方、従来、発電機の駆動源をエンジンとする発電システムとして、発電機に同期発電機を用いたエンジンコージェネレーションシステムが知られている。   On the other hand, conventionally, an engine cogeneration system using a synchronous generator as a generator is known as a power generation system using an engine as a drive source of the generator.

特開2009−27766号公報JP 2009-27766 A

同期発電機を用いたエンジンコージェネレーションシステムでは、出力電力の周波数が駆動源のエンジン回転速度に影響されるため、駆動源であるガスエンジンを電力系統の系統周波数に同期した一定の回転速度で運転する必要がある。例えば、系統周波数が60Hzのエリアでは、同期発電機の極数に応じて、60Hzの整数分の1である900rpm(15Hz)、1200rpm(20Hz)、1800rpm(30Hz)といった離散的な回転速度で運転する必要がある。従って、エンジンコージェネレーションシステムでは、同期発電機で目標周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)を出力するためのエンジンの回転速度が一定の回転速度に制約されるため、出力を定格から低下させる際に、発電効率が大きく低下することになる。   In an engine cogeneration system using a synchronous generator, the frequency of output power is affected by the engine rotation speed of the drive source, so the gas engine that is the drive source is operated at a constant rotation speed synchronized with the system frequency of the power system. There is a need to. For example, in an area where the system frequency is 60 Hz, operation is performed at discrete rotational speeds such as 900 rpm (15 Hz), 1200 rpm (20 Hz), and 1800 rpm (30 Hz), which is an integer of 60 Hz, according to the number of poles of the synchronous generator. There is a need to. Therefore, in the engine cogeneration system, the engine speed for outputting the target frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]) by the synchronous generator is restricted to a constant speed, so the output is reduced from the rating. In doing so, the power generation efficiency is greatly reduced.

また、発電システムとして、エンジンコージェネレーションシステムを用いる場合には、電力系統から電力の供給を受けない状態においても、電力負荷に対して電力を供給自在とする非常用電源として自立運転できることが重要である。自立運転では、電力負荷に対して所望の目標周波数の出力電力を供給するために、エンジンを所定の目標回転速度で駆動させた後、電力負荷に接続して、電力負荷に目標周波数の出力電力を供給する。
ここで、エンジンコージェネレーションシステムを電力負荷に接続する場合、エンジンへの負荷が増大することから、一時的にエンジンの回転速度が低下する。そして、このようなエンジン回転速度の低下に伴い、出力電力の周波数が低下するという問題点があった。
In addition, when using an engine cogeneration system as a power generation system, it is important to be able to operate independently as an emergency power source that can supply power to a power load even when power is not supplied from the power system. is there. In autonomous operation, in order to supply output power of a desired target frequency to the power load, the engine is driven at a predetermined target rotation speed, and then connected to the power load, and the output power of the target frequency is connected to the power load. Supply.
Here, when the engine cogeneration system is connected to an electric power load, the load on the engine increases, so the rotational speed of the engine temporarily decreases. And there existed a problem that the frequency of output electric power fell with such a fall of an engine speed.

図7及び図8を参照して、上記問題点を説明する。図7は、発電機を同期発電機とする従来の発電システムにおいて、自立運転状態の発電システムを電力負荷に接続したときのガスエンジンの回転速度の変動を示すグラフ図である。   The above problem will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a graph showing fluctuations in the rotational speed of a gas engine when a power generation system in a self-sustaining operation state is connected to an electric power load in a conventional power generation system using a generator as a synchronous generator.

図7(A)では、発電システムは、電力負荷に接続されておらず、且つ、自立運転を行っている、いわゆる無負荷状態にある。(A)では、ガスエンジンは目標回転速度(例えば定格回転速度)の1200rpmで駆動されている。(B)で発電システムを電力負荷に接続すると、エンジンの負荷の増大により、エンジン回転速度は一時的に1050rpmまで低下する。そしてその後、暫くの増減を経て、やがて目標回転速度に収束する(C)。   In FIG. 7A, the power generation system is not connected to an electric power load and is in a so-called no-load state in which a self-sustaining operation is performed. In (A), the gas engine is driven at a target rotation speed (for example, a rated rotation speed) of 1200 rpm. When the power generation system is connected to the power load in (B), the engine rotation speed temporarily decreases to 1050 rpm due to an increase in the engine load. After that, after a slight increase and decrease, it eventually converges to the target rotational speed (C).

そして、図8が、発電機を同期発電機とする発電システムにおいて、エンジン回転速度が図7のように変動した場合の出力電力の周波数の変動を示すグラフ図である。   FIG. 8 is a graph showing fluctuations in the frequency of the output power when the engine speed fluctuates as shown in FIG. 7 in the power generation system using the generator as a synchronous generator.

発電システムの出力電力の周波数は、発電機を駆動するエンジン回転速度の影響を受ける。ここで、図8に示すように、電力負荷接続前の(A)では、ガスエンジンが目標回転速度1200rpmで安定的に駆動されていることから、出力電力も目標周波数(60Hz)で安定的に供給することができる。しかし、(B)で電力負荷が接続され、エンジンへの負荷の増大により、エンジンの回転速度が低下すると、それに伴って出力電力の周波数も低下する。その後、ガスエンジンの回転速度が変動すると、出力電力の周波数も同様に変動する(C)。   The frequency of the output power of the power generation system is affected by the rotational speed of the engine that drives the generator. Here, as shown in FIG. 8, in (A) before the power load connection, since the gas engine is stably driven at the target rotational speed of 1200 rpm, the output power is also stable at the target frequency (60 Hz). Can be supplied. However, when a power load is connected in (B) and the engine speed decreases due to an increase in the load on the engine, the frequency of the output power also decreases accordingly. Thereafter, when the rotational speed of the gas engine fluctuates, the frequency of the output power also fluctuates (C).

上記のように出力電力の周波数が大きく変動することは、接続される電力負荷にとって好ましくないことから、発電システムに接続できる電力負荷の大きさ(以下「負荷投入量」とする)の上限が制限されてしまい、自立運転時に接続される電力負荷を大きくすることができず、非常用電源としての価値が低下することになる。一方、大きな電力負荷に接続できるようにするためには、発電システムとして、その電力負荷を賄うだけの過剰な容量を有するものとしなければならず、設備の大型化及び設備費用の増大が問題となる。   Since the frequency of the output power fluctuates greatly as described above is not preferable for the connected power load, the upper limit of the size of the power load that can be connected to the power generation system (hereinafter referred to as “load input amount”) is limited. As a result, the power load connected during the self-sustaining operation cannot be increased, and the value as an emergency power source is reduced. On the other hand, in order to be able to connect to a large electric power load, the power generation system must have an excessive capacity sufficient to cover the electric power load. Become.

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電効率の低下を防止しながら、自立運転時に電力負荷に接続する際に、出力電力の周波数が低下するのを防止することが可能な発電システムの制御方法及び制御装置を提供する点にある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to prevent the frequency of output power from being lowered when connected to a power load during self-sustained operation while preventing reduction in power generation efficiency. It is in providing a control method and a control device of a power generation system that can be used.

上記目的を達成するための本発明に係る発電システムの制御方法の第1特徴構成は、一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動する駆動源と、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷とを選択的に接続する切替スイッチと、を備えた発電システムの制御方法であって、前記駆動源として、回転速度を調整自在なエンジンが備えられ、前記エンジンを所定の目標回転速度で駆動するとともに、外部の電力系統からの電力の供給を受けることなく、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に所望の目標周波数の出力電力を供給する自立運転に関して、前記切替スイッチが開状態とされ前記一次巻線が前記電力負荷に接続されていない無負荷状態で、前記エンジンを前記目標回転速度よりも速い無負荷時回転速度で駆動するとともに、前記一次巻線の出力電力を前記目標周波数の出力電力に制御する待機運転工程を実行し、その後、前記切替スイッチを閉状態として前記一次巻線を前記電力負荷に接続する負荷接続工程を実行する点にある。   A first characteristic configuration of a control method of a power generation system according to the present invention for achieving the above object is a secondary excitation induction generator having a stator including a primary winding and a rotor including a secondary winding; A drive source for driving the rotor; a first power converter having an AC side connected to the primary winding; a second power converter having an AC side connected to the secondary winding; and the first power conversion. A power generation device comprising: a power storage device connected to a DC unit that connects a DC side of the power supply and a DC side of the second power converter; and a changeover switch that selectively connects the primary winding and a power load. A system control method, wherein an engine having an adjustable rotation speed is provided as the drive source, and the engine is driven at a predetermined target rotation speed without being supplied with electric power from an external power system. , By supplying power from the power storage device The self-sustained operation for supplying output power of a desired target frequency to the power load, the engine is set to the target in a no-load state in which the changeover switch is open and the primary winding is not connected to the power load. Drive at a no-load rotation speed that is faster than the rotation speed, and execute a standby operation step of controlling the output power of the primary winding to the output power of the target frequency, and then close the changeover switch to the primary A load connecting step of connecting a winding to the power load is performed.

また、上記目的を達成するための本発明に係る発電システムの制御装置の第1特徴構成は、一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、前記回転子を駆動する駆動源と、交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、前記一次巻線と電力負荷とを選択的に接続する切替スイッチと、を備えた発電システムの制御装置であって、前記駆動源として、回転速度を調整自在なエンジンが備えられ、前記エンジンを所定の目標回転速度で駆動するとともに、外部の電力系統からの電力の供給を受けることなく、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に所望の目標周波数の出力電力を供給する自立運転を行う自立運転制御部が、前記切替スイッチが開状態とされ前記一次巻線が前記電力負荷に接続されていない無負荷状態で、前記エンジンを前記目標回転速度よりも速い無負荷時回転速度で駆動するとともに、前記一次巻線の出力電力を前記目標周波数の出力電力に制御する待機運転工程を実行する待機運転制御部と、前記切替スイッチを閉状態として前記一次巻線を前記電力負荷に接続する負荷接続工程を実行する負荷接続制御部とを備える点にある。   In order to achieve the above object, a first characteristic configuration of a control device for a power generation system according to the present invention is a secondary excitation induction generator having a stator having a primary winding and a rotor having a secondary winding. A drive source for driving the rotor, a first power converter whose AC side is connected to the primary winding, a second power converter whose AC side is connected to the secondary winding, and the first A power storage device connected to a DC unit that connects the DC side of the power converter and the DC side of the second power converter; and a selector switch that selectively connects the primary winding and the power load. The power generation system control device includes an engine having an adjustable rotation speed as the drive source, drives the engine at a predetermined target rotation speed, and receives power from an external power system. Without power supply from the power storage device. The self-sustained operation control unit that performs the self-sustained operation for supplying output power of a desired target frequency to the power load is in a no-load state in which the changeover switch is open and the primary winding is not connected to the power load. A standby operation control unit for driving the engine at a no-load rotational speed faster than the target rotational speed and executing a standby operation step of controlling the output power of the primary winding to the output power of the target frequency; And a load connection control unit that executes a load connection step of connecting the primary winding to the power load with the changeover switch in a closed state.

上記の特徴構成によれば、駆動源として、回転速度を調整自在なエンジンを備えているので、二次励磁誘導発電機を用いるとともに、その発電機の駆動源として、エンジンを用いるシステムとすることができる。したがって、第二電力変換機の作動等を制御することで、二次励磁誘導発電機の軸入力回転速度に対し出力電力の周波数を変化させることができるため、出力電力の周波数を目標周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)に制御しながら、エンジンの回転速度を自由に選択することができる。ひいては発電効率の向上を図ることができる。
また、上記の特徴構成によれば、自立運転において、待機運転工程を行った後、負荷接続工程を行うので、一次巻線を電力負荷に接続する負荷接続工程を行う際には、エンジンの回転速度を目標回転速度よりも速い無負荷時回転速度に設定する(なお、発電機に二次励磁誘導発電機を採用しているため、軸入力回転速度に対し出力電力の周波数を変化させることができ、エンジン回転速度を無負荷時回転速度に設定した場合でも、出力電力の周波数を所定の目標周波数に制御することができる)。そして、エンジン回転速度を無負荷時回転速度に設定し、エンジンのフライホイールに運動エネルギーを蓄えておくことで、電力負荷接続時のエンジン回転速度の大幅な低下を抑制し、出力電力の周波数の変動を抑えることができる。
すなわち、上記特徴構成によれば、二次励磁誘導発電機の特性を活用しながら、自立運転時において、電力負荷に接続する際の出力電力の周波数の低下を抑制できる。そして、この周波数の低下の抑制は、出力電力の周波数を短時間で目標周波数を収束させることに寄与する。その結果、発電効率の低下を防止しながら出力電力の周波数の低下を防止することが可能となるため、より大きな電力負荷に接続することが可能となり、非常用電源としての価値が向上する。
According to the above characteristic configuration, since the engine having a freely adjustable rotation speed is provided as a drive source, a secondary excitation induction generator is used, and a system using the engine as the drive source of the generator is used. Can do. Therefore, since the frequency of the output power can be changed with respect to the shaft input rotation speed of the secondary excitation induction generator by controlling the operation of the second power converter, the frequency of the output power is set to the target frequency (50 While controlling at [Hz] or 60 [Hz]), the rotational speed of the engine can be freely selected. As a result, the power generation efficiency can be improved.
Further, according to the above characteristic configuration, in the self-supporting operation, the load connection process is performed after the standby operation process. Therefore, when the load connection process for connecting the primary winding to the power load is performed, the engine rotation is performed. Set the speed to a no-load rotation speed that is faster than the target rotation speed (Note that because the generator uses a secondary excitation induction generator, the frequency of the output power can be changed relative to the shaft input rotation speed. Even if the engine speed is set to the no-load speed, the frequency of the output power can be controlled to a predetermined target frequency). And by setting the engine rotation speed to the no-load rotation speed and storing the kinetic energy in the engine flywheel, a significant decrease in the engine rotation speed when the power load is connected is suppressed, and the frequency of the output power is reduced. Variation can be suppressed.
That is, according to the above characteristic configuration, it is possible to suppress a decrease in the frequency of the output power when connected to the power load during the self-sustained operation while utilizing the characteristics of the secondary excitation induction generator. And suppression of the fall of this frequency contributes to making the frequency of output electric power converge the target frequency in a short time. As a result, it is possible to prevent a decrease in the frequency of the output power while preventing a decrease in power generation efficiency, so that it is possible to connect to a larger power load, and the value as an emergency power supply is improved.

本発明に係る発電システムの制御方法の第2特徴構成は、前記制御方法の第1特徴構成において、前記無負荷時回転速度が、前記エンジンの最大回転速度、又は、前記無負荷状態から前記切替スイッチを閉状態として前記電力負荷に接続した場合の出力電力の周波数の低下を目標の範囲に収めることが可能な回転速度以上かつ前記最大回転速度以下の回転速度、のいずれかに設定される点にある。   A second characteristic configuration of the control method of the power generation system according to the present invention is the first characteristic configuration of the control method, wherein the no-load rotation speed is the maximum rotation speed of the engine or the switching from the no-load state. A point that is set to one of the rotation speeds that are higher than the rotation speed and lower than the maximum rotation speed at which the decrease in the frequency of the output power when the switch is closed and connected to the power load can be kept within the target range. It is in.

また、本発明に係る発電システムの制御装置の第2特徴構成は、前記制御装置の第1特徴構成において、前記待機運転制御部が、前記無負荷時回転速度を、前記エンジンの最大回転速度、又は、前記無負荷状態から前記切替スイッチを閉状態として前記電力負荷に接続した場合の出力電力の周波数の低下を目標の範囲に収めることが可能な回転速度以上かつ前記最大回転速度以下の回転速度、のいずれかに設定して前記待機運転工程を実行する点にある。   Further, a second characteristic configuration of the control device of the power generation system according to the present invention is the first characteristic configuration of the control device, wherein the standby operation control unit determines the no-load rotation speed as the maximum rotation speed of the engine, Or, the rotation speed is not less than the maximum rotation speed and not more than the maximum rotation speed at which the decrease in the frequency of the output power when the changeover switch is connected to the power load with the changeover switch closed from the no-load state. In this point, the standby operation process is performed by setting the value to any one of the above.

上記の特徴構成によれば、無負荷状態時(待機運転工程時)のエンジン回転速度を、エンジンの機械的制約を踏まえた上で、電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下を抑制できる。或いは、電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下を、できる限り目標の範囲に収めることが可能な回転速度に設定することができる。また、上記の設定によれば、待機運転工程で要求される無負荷時回転速度が過度に大きな速度とならないため、設備の大型化を極力抑えることができる。   According to said characteristic structure, the fall of the frequency of the output electric power at the time of electric power load connection can be suppressed considering the engine rotational speed at the time of a no-load state (at the time of a standby driving | running process) based on the mechanical restrictions of an engine. Alternatively, it is possible to set the rotation speed at which the frequency reduction of the output power when the power load is connected can be kept in the target range as much as possible. Moreover, according to said setting, since the no-load rotation speed requested | required at a standby operation process does not become an excessively large speed, the enlargement of an installation can be suppressed as much as possible.

本発明に係る発電システムの制御方法の第3特徴構成は、前記制御方法の第1又は第2特徴構成において、前記電力負荷にて消費する全電力に対して前記一次巻線に接続する前記電力負荷の接続負荷電力の割合である負荷率が設定負荷率未満の場合には、前記負荷率の増加に応じて速くなる回転速度に前記無負荷時回転速度を設定し、前記負荷率が前記設定負荷率以上の場合には、前記無負荷時回転速度を前記エンジンの最大回転速度に設定する点にある。   According to a third characteristic configuration of the control method of the power generation system according to the present invention, in the first or second characteristic configuration of the control method, the power connected to the primary winding with respect to the total power consumed by the power load. When the load factor, which is the ratio of the connected load power of the load, is less than the set load factor, the rotational speed at no load is set to a rotational speed that increases as the load factor increases, and the load factor is When the load factor is equal to or higher than the load factor, the rotational speed at no load is set to the maximum rotational speed of the engine.

上記の特徴構成によれば、無負荷状態時(待機運転工程時)のエンジン回転速度を、接続する電力負荷の大きさに応じた適切な回転速度に設定することができる。
すなわち、前記電力負荷にて消費する全電力に対して前記一次巻線に接続する前記電力負荷の接続負荷電力の割合である負荷率が設定負荷率未満の場合には、エンジンの機械的制約である最大回転速度未満のエンジン回転速度で電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下を目標の範囲に収めることできるため、無負荷時回転速度を当該回転速度に設定する。
一方、負荷率が設定負荷率以上の場合は、電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下を目標の範囲に収めるためには最大回転速度以上の回転速度が要求されるため、エンジンの機械的制約を踏まえ、無負荷時回転速度を最大回転速度に設定する。
無負荷時回転速度の設定をこのように行うことで、発電システムの大型化を極力抑えつつ、電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下を、できる限り目標の範囲に抑えることができる。
According to said characteristic structure, the engine rotational speed at the time of a no-load state (at the time of a standby driving process) can be set to the appropriate rotational speed according to the magnitude | size of the electric power load to connect.
That is, if the load factor, which is the ratio of the connected load power of the power load connected to the primary winding to the total power consumed by the power load, is less than the set load factor, it is due to mechanical constraints of the engine. Since the decrease in the frequency of the output power when the power load is connected can be kept within the target range at an engine rotation speed less than a certain maximum rotation speed, the no-load rotation speed is set to the rotation speed.
On the other hand, when the load factor is equal to or greater than the set load factor, the engine speed is required to be higher than the maximum speed in order to keep the decrease in the frequency of the output power when the power load is connected within the target range. Considering the restrictions, set the no-load rotation speed to the maximum rotation speed.
By setting the no-load rotation speed in this way, it is possible to suppress the reduction in the frequency of the output power when the power load is connected to the target range as much as possible while suppressing the enlargement of the power generation system as much as possible.

本発明に係る発電システムの制御方法の第4特徴構成は、前記制御方法の第1〜第3特徴構成において、前記自立運転に関して、前記待機運転工程を行う前に、前記無負荷状態において前記エンジンにより前記回転子を駆動するとともに、前記第一電力変換機により前記一次巻線を励磁する一次側励磁工程と前記第二電力変換機により前記二次巻線を励磁する二次側励磁工程との双方を実行し、前記二次励磁誘導発電機の一次側に発生する一次側電圧を目標電圧値とする一次側電圧確立工程を実行し、前記一次側電圧確立工程では、前記一次側励磁工程として、前記第一電力変換機から前記一次巻線に無効電力を供給する点にある。   According to a fourth characteristic configuration of the control method of the power generation system according to the present invention, in the first to third characteristic configurations of the control method, the engine in the no-load state before performing the standby operation step with respect to the independent operation. Driving the rotor by the first power converter and exciting the primary winding by the first power converter and a secondary side exciting process of exciting the secondary winding by the second power converter. Both are executed, and a primary side voltage establishing step is performed with a primary side voltage generated on the primary side of the secondary excitation induction generator as a target voltage value. In the primary side voltage establishing step, the primary side excitation step is performed. The reactive power is supplied from the first power converter to the primary winding.

上記の特徴構成によれば、発電システムの自立起動時において、二次励磁型誘導発電機を運転するのに必要な電力を、第二電力変換機だけでなく第一電力変換機からも無効電力として供給する。これにより、第一電力変換機から一次巻線に供給する無効電力の大きさに応じて、第二電力変換機から二次巻線に供給する電力を低減することができ、第二電力変換機から二次巻線に供給される電力が過大になることを抑制できる。
従って、過大な供給電力に耐え得る性能の素子や装置構成を採用する必要がなくなるため、発電システムの設備コストの増大や発電システムを構成する装置の大型化を抑制することができる。
According to the above configuration, the power necessary to operate the secondary excitation type induction generator at the time of self-sustained start-up of the power generation system is obtained from the first power converter as well as the second power converter. Supply as. Thereby, according to the magnitude | size of the reactive power supplied to a primary winding from a 1st power converter, the electric power supplied to a secondary winding from a 2nd power converter can be reduced, and a 2nd power converter Therefore, it is possible to prevent the power supplied to the secondary winding from becoming excessive.
Therefore, it is not necessary to employ an element or device configuration that can withstand excessive supply power, so that it is possible to suppress an increase in equipment cost of the power generation system and an increase in size of the device that constitutes the power generation system.

本発明に係る発電システムの制御方法の第5特徴構成は、前記制御方法の第4特徴構成において、前記一次側電圧確立工程は、前記二次側励磁工程により前記一次側電圧を前記目標電圧値まで昇圧させる昇圧工程を実行した後、前記一次側励磁工程を開始する、遅延型一次側電圧確立工程であり、前記遅延型一次側電圧確立工程では、前記昇圧工程の後、前記一次側電圧を前記目標電圧値に維持した状態で、前記第一電力変換機から前記一次巻線に供給される無効電力を増加させるとともに、前記第二電力変換機から前記二次巻線に供給される電力を減少させる点にある。   According to a fifth characteristic configuration of the control method of the power generation system according to the present invention, in the fourth characteristic configuration of the control method, the primary side voltage establishing step converts the primary side voltage to the target voltage value by the secondary side excitation step. The delay type primary side voltage establishment step is to start the primary side excitation step after performing the step of boosting up to the first step, and in the delay type primary side voltage establishment step, the primary side voltage is increased after the step of boosting. While maintaining the target voltage value, the reactive power supplied from the first power converter to the primary winding is increased, and the power supplied from the second power converter to the secondary winding is increased. It is in the point to reduce.

上記の特徴構成によれば、発電システムの自立起動において、一次側電圧が目標電圧値に達した後に第一電力変換機による一次巻線の励磁が開始されるため、一次側電圧確立工程(一次側電圧確立処理)に要する時間の短縮を図ることができる。なお、一次側電圧が目標電圧値に達してから第一電力変換機による一次巻線の励磁が開始されるまでの間に、第二電力変換機から二次巻線に供給される電力が過大になる可能性がある。しかし、例え当該電力が過大になったとしても、第一電力変換機による一次巻線の励磁が開始されると、第一電力変換機から一次巻線に供給される無効電力の増加とともに第二電力変換機から二次巻線に供給される電力が減少されるため、そのような状態が長く続くことは回避される。よって、当該構成においても、第二電力変換機から二次巻線に供給される電力が過大になるのを抑制することができる。   According to the above characteristic configuration, in the self-sustaining start-up of the power generation system, since the primary power excitation is started by the first power converter after the primary voltage reaches the target voltage value, the primary voltage establishing step (primary Side voltage establishment processing) can be shortened. Note that the power supplied to the secondary winding from the second power converter is excessive between the time when the primary voltage reaches the target voltage value and the time when the first power converter starts exciting the primary winding. There is a possibility. However, even if the power becomes excessive, when the excitation of the primary winding by the first power converter is started, the reactive power supplied from the first power converter to the primary winding is increased and the second power is increased. Since the power supplied to the secondary winding from the power converter is reduced, it is avoided that such a state lasts for a long time. Therefore, also in the said structure, it can suppress that the electric power supplied to a secondary winding from a 2nd power converter becomes excessive.

二次励磁誘導発電機を用いた発電システムの概略構成図Schematic configuration diagram of a power generation system using a secondary excitation induction generator 本発明に係る発電システムの制御装置の制御ブロック図The control block diagram of the control apparatus of the electric power generation system which concerns on this invention 本発明に係る発電システムの自立運転の制御を示すフロー図The flowchart which shows control of the independent operation of the electric power generation system which concerns on this invention 本発明に係る発電システムのガスエンジン回転速度の制御を示すグラフ図The graph which shows control of the gas engine rotational speed of the electric power generation system which concerns on this invention 本発明に係る発電システムの出力電力の周波数の変動を示すグラフ図The graph which shows the fluctuation | variation of the frequency of the output electric power of the electric power generation system which concerns on this invention 負荷率と好適なガスエンジンの無負荷時回転速度の関係を示すグラフ図The graph which shows the relationship between a load factor and the no-load rotation speed of a suitable gas engine 同期発電機を用いた発電システムのエンジン回転速度の変動を示すグラフ図The graph which shows the fluctuation of the engine speed of the power generation system which uses the synchronous generator 同期発電機を用いた発電システムの出力電力の周波数の変動を示すグラフ図The graph which shows the fluctuation of the frequency of the output electric power of the electric power generation system which uses the synchronous generator

本発明に係る発電システムの制御装置(制御方法)の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、本発明は以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されるものではなく、同様の作用効果を奏する構成であれば種々の改変が可能である。   An embodiment of a control device (control method) for a power generation system according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the structure described in embodiment and drawing demonstrated below, A various modification | change is possible if it is a structure with the same effect.

1.発電システムの全体構成
図1は、本実施形態に係る制御装置100(図2参照)の制御対象となる発電システム1を示す。この発電システム1は、二次励磁誘導発電機(二重給電巻線型誘導発電機)2と、ガスエンジン3と、第一電力変換機11と、第二電力変換機12と、蓄電装置5と、第一スイッチ21と、第二スイッチ22と、第三スイッチ23とを備えている。そして、二次励磁誘導発電機2は、電力系統(商用電力系統)4と同じ周波数(例えば、50[Hz]や60[Hz])の電力(三相の交流電力)を発電し、当該電力を、電力を消費する負荷7や電力系統4に供給することが可能に構成されている。なお、負荷7としては、例えば、冷暖房設備が備える室内機や室外機、或いは電灯等がある。本実施形態では、第三スイッチ23及び負荷7が、それぞれ、本発明における「切替スイッチ」及び「電力負荷」に相当する。
1. Overall Configuration of Power Generation System FIG. 1 shows a power generation system 1 to be controlled by the control device 100 (see FIG. 2) according to the present embodiment. The power generation system 1 includes a secondary excitation induction generator (double-feed winding induction generator) 2, a gas engine 3, a first power converter 11, a second power converter 12, and a power storage device 5. , A first switch 21, a second switch 22, and a third switch 23. The secondary excitation induction generator 2 generates power (three-phase AC power) having the same frequency (for example, 50 [Hz] or 60 [Hz]) as the power system (commercial power system) 4, and the power Can be supplied to the load 7 and the power system 4 that consume power. Examples of the load 7 include an indoor unit, an outdoor unit, an electric lamp, and the like included in the air conditioning equipment. In the present embodiment, the third switch 23 and the load 7 correspond to the “changeover switch” and the “power load” in the present invention, respectively.

発電システム1は、電力系統4から電力の供給を受けた状態でシステムを起動することが可能であるとともに、電力系統4から電力の供給を受けていない状態(第二スイッチ22が開状態とされる状態)においても、蓄電装置5から供給される電力によりシステムを起動(自立起動)することが可能に構成されている。   The power generation system 1 can start the system in a state in which power is supplied from the power system 4 and is in a state in which power is not supplied from the power system 4 (the second switch 22 is opened). In this state, the system can be activated (independently activated) by the electric power supplied from the power storage device 5.

二次励磁誘導発電機2は、一次巻線(図示せず)を備える固定子2b(ステータ)と、二次巻線(図示せず)を備える回転子2a(ロータ)と、を有している。固定子2bが備える一次巻線は、第一スイッチ21及び第二スイッチ22を介して電力系統4に接続されている。また、固定子2bが備える一次巻線は、第一スイッチ21及び第三スイッチ23を介して負荷7にも接続されている。一方、回転子2aが備える二次巻線は、フィルタ回路10、第二電力変換機12、直流部13、第一電力変換機11、フィルタ回路10、変圧器6、及び第二スイッチ22を介して電力系統4に接続されている。また、回転子2aが備える二次巻線は、フィルタ回路10、第二電力変換機12、直流部13、第一電力変換機11、フィルタ回路10、変圧器6、及び第三スイッチ23を介して負荷7にも接続されている。   The secondary excitation induction generator 2 includes a stator 2b (stator) having a primary winding (not shown) and a rotor 2a (rotor) having a secondary winding (not shown). Yes. The primary winding included in the stator 2 b is connected to the power system 4 via the first switch 21 and the second switch 22. The primary winding provided in the stator 2 b is also connected to the load 7 via the first switch 21 and the third switch 23. On the other hand, the secondary winding included in the rotor 2 a is connected to the filter circuit 10, the second power converter 12, the DC unit 13, the first power converter 11, the filter circuit 10, the transformer 6, and the second switch 22. Connected to the power system 4. The secondary winding included in the rotor 2 a is connected to the filter circuit 10, the second power converter 12, the DC unit 13, the first power converter 11, the filter circuit 10, the transformer 6, and the third switch 23. The load 7 is also connected.

以下の説明では、固定子2bが備える一次巻線側を「二次励磁誘導発電機の一次側」とし、回転子2aが備える二次巻線側を「二次励磁誘導発電機の二次側」とする。よって、二次励磁誘導発電機2の一次側に発生する電力(電圧、電流)の周波数が、負荷7や電力系統4に供給される電力の周波数となる。   In the following description, the primary winding side included in the stator 2b is referred to as “primary side of the secondary excitation induction generator”, and the secondary winding side included in the rotor 2a is referred to as “secondary side of the secondary excitation induction generator”. " Therefore, the frequency of power (voltage, current) generated on the primary side of the secondary excitation induction generator 2 is the frequency of power supplied to the load 7 and the power system 4.

ガスエンジン3は、二次励磁誘導発電機2の回転子2aに機械的に連結されており、当該回転子2aを回転駆動する。ガスエンジン3の出力軸は、本例では、回転子2aと一体回転するように直結されており、ガスエンジン3の回転速度と回転子2aの回転速度とは等しくなる。なお、ガスエンジン3の出力軸と回転子2aとの間に、歯車機構を設ける構成とすることもできる。ガスエンジン3は都市ガスを燃料とするエンジンであり、本例では、電力に加えて別途需要のある熱を並行して供給することができるコジェネレーション設備の一角を担っている。本発明では、このようなガスエンジン3として、例えば、定格出力が1[kW]、数十[kW]、或いは数[MW]等のものを採用することができる。   The gas engine 3 is mechanically connected to the rotor 2a of the secondary excitation induction generator 2, and rotationally drives the rotor 2a. In this example, the output shaft of the gas engine 3 is directly connected so as to rotate integrally with the rotor 2a, and the rotational speed of the gas engine 3 and the rotational speed of the rotor 2a are equal. Note that a gear mechanism may be provided between the output shaft of the gas engine 3 and the rotor 2a. The gas engine 3 is an engine that uses city gas as fuel. In this example, the gas engine 3 serves as a corner of a cogeneration facility that can supply heat in addition to electric power in parallel in addition to electric power. In the present invention, for example, a gas engine 3 having a rated output of 1 [kW], several tens [kW], several [MW], or the like can be used.

第一電力変換機11は、交流側(図1における右側)が第一スイッチ21を介して二次励磁誘導発電機2の固定子2b(一次巻線)に接続されているとともに、第二スイッチ22を介して電力系統4に接続されており、更に第三スイッチ23を介して負荷7に接続されている。また、第一電力変換機11は、直流側(図1における左側)が直流部13に接続されている。第二電力変換機12は、交流側(図1における左側)が二次励磁誘導発電機2の回転子2a(二次巻線)に接続されている。また、第二電力変換機12は、直流側(図1における右側)が直流部13に接続されている。そして、これらの第一電力変換機11及び第二電力変換機12のそれぞれは、直流側の直流電力を交流電力に変換(逆変換)して交流側に供給するインバータとしての機能と、交流側の交流電力を直流電力に変換(順変換)して直流側に供給するコンバータとしての機能と、の双方を果たすことが可能に構成されている。   The first power converter 11 is connected to the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation induction generator 2 via the first switch 21 on the AC side (right side in FIG. 1), and the second switch 22 is connected to the electric power system 4 through the third switch 23, and is further connected to the load 7 through the third switch 23. The first power converter 11 is connected to the DC unit 13 on the DC side (left side in FIG. 1). The second power converter 12 is connected to the rotor 2a (secondary winding) of the secondary excitation induction generator 2 on the AC side (left side in FIG. 1). Further, the second power converter 12 has a DC side (right side in FIG. 1) connected to the DC unit 13. Each of the first power converter 11 and the second power converter 12 has a function as an inverter that converts (reversely converts) DC power on the DC side into AC power and supplies the AC power to the AC side. It is configured to be able to perform both of the function as a converter that converts (forward-converts) AC power into DC power and supplies it to the DC side.

このような第一電力変換機11や第二電力変換機12は、複数(例えば6個)のスイッチング素子を備えて構成される。スイッチング素子としては、MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)やIGBT(insulated gate bipolar transistor)等の種々の構造のパワートランジスタを採用することができる。そして、第一電力変換機11や第二電力変換機12にはPWM(pulse width modulation:パルス幅変調)信号が入力され、当該PWM信号に基づきスイッチング素子がスイッチング動作(オンオフ動作)を行う。なお、第一電力変換機11や第二電力変換機12を作動させるためのPWM信号は、制御装置100により生成される(図2参照)。   The first power converter 11 and the second power converter 12 are configured to include a plurality of (for example, six) switching elements. As the switching element, power transistors having various structures such as a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) and an insulated gate bipolar transistor (IGBT) can be employed. Then, a PWM (pulse width modulation) signal is input to the first power converter 11 and the second power converter 12, and the switching element performs a switching operation (on / off operation) based on the PWM signal. The PWM signal for operating the first power converter 11 and the second power converter 12 is generated by the control device 100 (see FIG. 2).

図1に示すように、第一電力変換機11の交流側及び第二電力変換機12の交流側の双方には、インダクタンスとコンデンサとからなるフィルタ回路10が設けられている。このフィルタ回路10は、スイッチング素子のスイッチングにより発生した高周波成分を除去するフィルタであり、このフィルタ回路10により、第一電力変換機11や第二電力変換機12からの出力電圧波形が正弦波状に変換される。   As shown in FIG. 1, a filter circuit 10 including an inductance and a capacitor is provided on both the AC side of the first power converter 11 and the AC side of the second power converter 12. The filter circuit 10 is a filter that removes high-frequency components generated by switching of the switching element, and the output voltage waveform from the first power converter 11 and the second power converter 12 is sinusoidal by the filter circuit 10. Converted.

また、図1に示すように、第一電力変換機11の交流側に設けられたフィルタ回路10より二次励磁誘導発電機2側(電力系統4側)には、変圧器6が設けられている。以下の説明では、「変圧器の一次側」は、変圧器6の第一電力変換機11側(図2における符号「#1」を付した側)を指し、「変圧器の二次側」は、変圧器6の二次励磁誘導発電機2側(電力系統4側、図2における符号「#2」を付した側)を指す。   Moreover, as shown in FIG. 1, the transformer 6 is provided in the secondary excitation induction generator 2 side (electric power system 4 side) rather than the filter circuit 10 provided in the alternating current side of the 1st power converter 11. FIG. Yes. In the following description, “the primary side of the transformer” refers to the first power converter 11 side of the transformer 6 (the side labeled with “# 1” in FIG. 2), and “the secondary side of the transformer”. Indicates the secondary excitation induction generator 2 side of the transformer 6 (the power system 4 side, the side labeled “# 2” in FIG. 2).

直流部13は、第一電力変換機11の直流側と第二電力変換機12の直流側とを接続する部分である。直流部13にはキャパシタ8が備えられているとともに、蓄電装置5が接続されている。蓄電装置5は、発電システム1の自立起動時に必要となる電力を供給する。また、蓄電装置5を利用して、負荷7や電力系統4に供給される電力の変動を抑えることも可能である。蓄電装置5は、例えば、蓄電池や電気二重層キャパシタ等で構成され、直流部13に対して電力を供給して放電すること、及び直流部13から電力の供給を受けて充電することが可能に構成される。なお、蓄電装置5と直流部13との間にスイッチを介在させることもできる。   The DC unit 13 is a part that connects the DC side of the first power converter 11 and the DC side of the second power converter 12. The DC unit 13 includes a capacitor 8 and a power storage device 5. The power storage device 5 supplies electric power required when the power generation system 1 is activated independently. It is also possible to suppress fluctuations in the power supplied to the load 7 and the power system 4 using the power storage device 5. The power storage device 5 is configured by, for example, a storage battery, an electric double layer capacitor, or the like, and can supply and discharge power to the direct current unit 13 and can be charged by receiving power from the direct current unit 13. Composed. A switch may be interposed between the power storage device 5 and the DC unit 13.

第一スイッチ21は、二次励磁誘導発電機2の固定子2b(一次巻線)と第一電力変換機11とを選択的に接続する。第二スイッチ22は、電力系統4と第一電力変換機11とを選択的に接続する。第一スイッチ21は、第二スイッチ22と協働して、二次励磁誘導発電機2の固定子2b(一次巻線)と電力系統4とを選択的に接続するとともに、第三スイッチ23と協働して、二次励磁誘導発電機2の固定子2b(一次巻線)と負荷7とを選択的に接続する。また、第二スイッチ22は、第三スイッチ23と協働して、電力系統4と負荷7とを選択的に接続する。   The first switch 21 selectively connects the stator 2 b (primary winding) of the secondary excitation induction generator 2 and the first power converter 11. The second switch 22 selectively connects the power system 4 and the first power converter 11. The first switch 21 cooperates with the second switch 22 to selectively connect the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation induction generator 2 and the power system 4, and to the third switch 23. In cooperation, the stator 2b (primary winding) of the secondary excitation induction generator 2 and the load 7 are selectively connected. The second switch 22 selectively connects the power system 4 and the load 7 in cooperation with the third switch 23.

第一スイッチ21、第二スイッチ22、及び第三スイッチ23のそれぞれは、制御装置100のスイッチ制御部104(図示せず)が生成する開閉信号に基づき開閉制御される。これらのスイッチは、例えば、電磁石の動作によって開閉する電磁接触型のスイッチ等とすることができる。   Each of the first switch 21, the second switch 22, and the third switch 23 is controlled to open / close based on an open / close signal generated by a switch control unit 104 (not shown) of the control device 100. These switches can be, for example, electromagnetic contact type switches that open and close by the operation of an electromagnet.

以上のような構成を備えた発電システム1は、発電電力の周波数(電圧、電流の周波数)に関して自由度の高いシステムとなっている。詳細な説明は省略するが(詳細については、例えば上記特許文献1参照)、発電システム1の発電電力の出力電力の周波数(二次励磁誘導発電機2の一次側に誘起される一次側電圧v1(図4参照)の周波数)をf1とし、回転子2aの回転周波数をf0とし、回転子2aの二次巻線を励磁するために当該二次巻線に供給される交流電流(交流電圧)の周波数をf2とすると、「f1=f0+f2」となる。
ここで、回転子2aの回転周波数f0は、回転子2aの回転速度をm[rpm]とし、二次励磁誘導発電機2の磁極数をnとして、「f0=m×n/120」から求まる。
The power generation system 1 having the above configuration is a system with a high degree of freedom with respect to the frequency (voltage, current frequency) of the generated power. Although a detailed description is omitted (for details, see, for example, Patent Document 1), the frequency of the output power of the generated power of the power generation system 1 (the primary side voltage v1 induced on the primary side of the secondary excitation induction generator 2). The frequency (see FIG. 4)) is f1, the rotational frequency of the rotor 2a is f0, and the alternating current (alternating voltage) supplied to the secondary winding to excite the secondary winding of the rotor 2a If the frequency of f2 is f2, then “f1 = f0 + f2”.
Here, the rotation frequency f0 of the rotor 2a is obtained from “f0 = m × n / 120” where the rotation speed of the rotor 2a is m [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 2 is n. .

例えば、回転子2aの回転速度が1100[rpm]であり、二次励磁誘導発電機2の磁極数が「6」の場合には、回転子2aの回転周波数f0は55[Hz]となる。よって、この場合に、第二電力変換機12を制御して二次巻線に周波数が5[Hz]の交流電流(交流電圧)を供給すれば(f2=5[Hz])、周波数が目標周波数である60[Hz]の交流電力を得ることができる。また、逆に、第二電力変換機12を制御して二次巻線から周波数が5[Hz]の交流電流(交流電圧)を取り出せば(f2=−5[Hz])、周波数が目標周波数である50[Hz]の交流電力を得ることができる。なお、回転子2aの回転速度(すなわち、ガスエンジン3の回転速度)は、同期回転速度以外の任意の回転速度を選択することができる。なお、同期回転速度は、電力系統4の周波数が目標周波数である60[Hz]であり、二次励磁誘導発電機2の磁極数が「6」である場合には、1200[rpm]となる。   For example, when the rotation speed of the rotor 2a is 1100 [rpm] and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 2 is “6”, the rotation frequency f0 of the rotor 2a is 55 [Hz]. Therefore, in this case, if the second power converter 12 is controlled to supply an AC current (AC voltage) having a frequency of 5 [Hz] to the secondary winding (f2 = 5 [Hz]), the frequency is the target. AC power with a frequency of 60 [Hz] can be obtained. Conversely, if the second power converter 12 is controlled to extract an AC current (AC voltage) having a frequency of 5 [Hz] from the secondary winding (f2 = −5 [Hz]), the frequency will be the target frequency. AC power of 50 [Hz] can be obtained. Note that any rotation speed other than the synchronous rotation speed can be selected as the rotation speed of the rotor 2a (that is, the rotation speed of the gas engine 3). The synchronous rotation speed is 1200 [rpm] when the frequency of the power system 4 is 60 [Hz], which is the target frequency, and the number of magnetic poles of the secondary excitation induction generator 2 is “6”. .

このように、回転子2aの回転速度(すなわち、ガスエンジン3の回転速度)が同一であっても、回転子2aの二次巻線に供給する交流電流の周波数f2(上記のように、当該二次巻線から交流電流を取り出す場合には負の値となる。)を変えることで出力電力の周波数f1を変化させることができる。よって、例えば、目標周波数が50[Hz]のエリアと60[Hz]のエリアとで同一の仕様のガスエンジン3を用いることができるという利点がある。また、ガスエンジン3の回転速度を電力負荷に応じて適切に選択することで、ガスエンジン3の部分負荷効率の向上を図ったり、ガスエンジン3の回転速度を増加させることで、発電システム1全体としての出力(定格出力)の増大を図ることができる。   Thus, even if the rotation speed of the rotor 2a (that is, the rotation speed of the gas engine 3) is the same, the frequency f2 of the alternating current supplied to the secondary winding of the rotor 2a (as described above, The frequency f1 of the output power can be changed by changing a negative value when AC current is extracted from the secondary winding. Therefore, for example, there is an advantage that the gas engine 3 having the same specification can be used in an area with a target frequency of 50 [Hz] and an area with 60 [Hz]. Further, by appropriately selecting the rotational speed of the gas engine 3 according to the electric power load, the partial load efficiency of the gas engine 3 can be improved, or the rotational speed of the gas engine 3 can be increased, so that the entire power generation system 1 is improved. The output (rated output) can be increased.

2.制御装置の構成
次に、制御装置100の構成について、図2に基づいて詳細に説明する。ここで、図2に示すように、二次励磁誘導発電機2の一次側に発生する有効電力及び無効電力を、それぞれ、第一有効電力P1及び第一無効電力Q1とする。また、二次励磁誘導発電機2の二次側に供給される有効電力及び無効電力を、それぞれ、第二有効電力P2及び第二無効電力Q2とする。さらに、二次励磁誘導発電機2の一次側から第一電力変換機11側に供給される有効電力及び無効電力を、それぞれ、第三有効電力P3及び第三無効電力Q3とする。そして、図2におけるこれらの電力の流れを示す矢印は、当該電力の値が正の場合の流れ方向を示している。なお、本例では、無効電力の正負に関して、遅れ無効電力(遅れ位相の無効電力)が正の場合を正とし、遅れ無効電力が負の場合を負としている。ここで、「遅れ無効電力が正」とは、電流が電圧に対して位相が進んでいる場合を意味し、「遅れ無効電力が負」とは、電流が電圧に対して位相が遅れている場合を意味する。なお、抵抗成分が無視できる場合には、電流と電圧の位相差は90度となる。
2. Configuration of Control Device Next, the configuration of the control device 100 will be described in detail based on FIG. Here, as shown in FIG. 2, active power and reactive power generated on the primary side of the secondary excitation induction generator 2 are referred to as first active power P1 and first reactive power Q1, respectively. The active power and reactive power supplied to the secondary side of the secondary excitation induction generator 2 are referred to as second active power P2 and second reactive power Q2, respectively. Further, active power and reactive power supplied from the primary side of the secondary excitation induction generator 2 to the first power converter 11 side are referred to as third active power P3 and third reactive power Q3, respectively. And the arrow which shows the flow of these electric power in FIG. 2 has shown the flow direction in case the value of the said electric power is positive. In this example, regarding the positive and negative of the reactive power, the case where the delayed reactive power (reactive power in the delayed phase) is positive is positive, and the case where the delayed reactive power is negative is negative. Here, “the delayed reactive power is positive” means that the phase of the current is advanced with respect to the voltage, and “the delayed reactive power is negative” means that the phase of the current is delayed with respect to the voltage. Means the case. If the resistance component can be ignored, the phase difference between the current and voltage is 90 degrees.

図2に示すように、制御装置100は、第一電力変換機11の動作を制御する第一制御部101と、第二電力変換機12の動作を制御する第二制御部102と、第一スイッチ21、第二スイッチ22、及び第三スイッチ23の開閉状態を制御するスイッチ制御部104と、を備えている。これらの機能部は、互いに共通の或いはそれぞれ独立のCPU等の演算処理装置を中核部材として、入力されたデータに対して種々の処理を行うための機能部がハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実装されて構成されている。また、これらの機能部は、デジタル転送バス等の通信線を介して互いに情報の受け渡しを行うことができるように構成されている。ここで、これらの機能部がソフトウェア(プログラム)により構成される場合には、当該ソフトウェアは、演算処理装置が参照可能なRAMやROM等の記憶手段に記憶される。本実施形態では、第一制御部101及び第二制御部102が、本発明における「一次側電圧確立工程を行う一次側電圧確立部」を構成している。   As shown in FIG. 2, the control device 100 includes a first control unit 101 that controls the operation of the first power converter 11, a second control unit 102 that controls the operation of the second power converter 12, A switch control unit 104 that controls the open / closed state of the switch 21, the second switch 22, and the third switch 23. These functional units have a hardware or software (program) or a functional unit for performing various processes on the input data, with an arithmetic processing unit such as a CPU common to each other or independent from each other as a core member. Implemented and configured by both. These functional units are configured to exchange information with each other via a communication line such as a digital transfer bus. Here, when these functional units are configured by software (program), the software is stored in a storage unit such as a RAM or a ROM that can be referred to by the arithmetic processing unit. In this embodiment, the 1st control part 101 and the 2nd control part 102 comprise the "primary side voltage establishment part which performs a primary side voltage establishment process" in this invention.

制御装置100は、第一制御部101及び第二制御部102を作動させて、電力系統4から電力の供給を受けていない状態(第二スイッチ22(図1参照)が開状態とされる状態)で、蓄電装置5から供給される電力によりシステムを起動(自立起動)することが可能に構成されている。以下、第二制御部102及び第一制御部101の構成について順に説明する。   The control device 100 operates the first control unit 101 and the second control unit 102, and does not receive the supply of power from the power system 4 (the second switch 22 (see FIG. 1) is opened). ), The system can be activated (independent activation) by the electric power supplied from the power storage device 5. Hereinafter, the configurations of the second control unit 102 and the first control unit 101 will be described in order.

2−1.第二制御部の構成
第二制御部102は、第二電力変換機12の動作(具体的には、第二電力変換機12が備えるスイッチング素子のスイッチング動作)を制御する機能部である。第二制御部102は、第二電力変換機12の動作を制御し、第二電力変換機12が発生した交流電力を回転子2aが備える二次巻線に供給することが可能に構成されている。すなわち、第二制御部102は、第二電力変換機12により回転子2aの二次巻線を励磁する工程(以下、「二次側励磁工程」という。)を実行する二次側励磁手段として機能する。
2-1. Configuration of Second Control Unit The second control unit 102 is a functional unit that controls the operation of the second power converter 12 (specifically, the switching operation of the switching element included in the second power converter 12). The second control unit 102 is configured to control the operation of the second power converter 12 and to supply the AC power generated by the second power converter 12 to the secondary winding provided in the rotor 2a. Yes. That is, the second control unit 102 serves as secondary-side excitation means for performing a step of exciting the secondary winding of the rotor 2a by the second power converter 12 (hereinafter referred to as “secondary-side excitation step”). Function.

本実施形態では、第二制御部102は、二次側励磁工程として、一次側電圧v1に基づく電圧フィードバック制御を行う。そのため、発電システム1は、一次側電圧v1を検出する電圧センサ(図示せず)を備えている。そして、第二制御部102は、後述するように、発電システム1の自立起動時に、この電圧フィードバック制御を実行する。   In the present embodiment, the second control unit 102 performs voltage feedback control based on the primary side voltage v1 as the secondary side excitation process. Therefore, the power generation system 1 includes a voltage sensor (not shown) that detects the primary side voltage v1. And the 2nd control part 102 performs this voltage feedback control at the time of the independent starting of the electric power generation system 1, so that it may mention later.

具体的には、第二制御部102は、図2に示すような機能部を備えており、一次側電圧v1をフィードバック値とし、一次側電圧指令値V1*を指令値として、電圧フィードバック制御を実行する。なお、第二制御部102にて実行される電圧フィードバック制御処理の流れについては、図2に示すブロック図より明らかであるため、ここでは、その流れについて簡単に説明する。なお、以下の制御処理の説明においては、図2における各機能部に記載された文字を鉤括弧(「」)で囲んだもので、当該文字に対応する機能部を表す。本実施形態では、一次側電圧指令値V1*が、本発明における「目標電圧値」に相当する。   Specifically, the second control unit 102 includes a functional unit as shown in FIG. 2, and performs voltage feedback control using the primary side voltage v1 as a feedback value and the primary side voltage command value V1 * as a command value. Execute. Note that the flow of the voltage feedback control process executed by the second control unit 102 is clear from the block diagram shown in FIG. 2, and therefore the flow will be briefly described here. In the following description of the control processing, characters described in each function unit in FIG. 2 are enclosed in square brackets (“”) and represent a function unit corresponding to the character. In the present embodiment, the primary side voltage command value V1 * corresponds to the “target voltage value” in the present invention.

電圧センサにて検出された一次側電圧v1は、「PLL」に入力される。「PLL」は、PLL(Phase Locked Loop)処理を行うことで一次側電圧v1の角速度(角周波数)ω0を検出し、その情報を「1/s」に出力する。「1/s」は、「PLL」から送られてきた角速度を積分する積分処理を行い、三相二相変換の基準となる第一基準位相θ1を導出する。   The primary voltage v1 detected by the voltage sensor is input to “PLL”. “PLL” detects the angular velocity (angular frequency) ω0 of the primary voltage v1 by performing PLL (Phase Locked Loop) processing, and outputs the information to “1 / s”. “1 / s” performs an integration process for integrating the angular velocity sent from “PLL”, and derives a first reference phase θ1 as a reference for three-phase to two-phase conversion.

電圧センサにて検出された一次側電圧v1は、「dq←abc」にも入力される。「dq←abc」では、第一基準位相θ1に基づき、一次側電圧v1を、三相(a相、b相、c相)の交流座標系(abc座標系)から二相の回転座標系(dq座標系)に変換して、一次側電圧v1のd軸成分v1d及びq軸成分v1qを導出する。なお、本例では、一次側電圧v1のq軸成分v1qがゼロとなるように第一基準位相θ1が設定されている。   The primary side voltage v1 detected by the voltage sensor is also input to “dq ← abc”. In “dq ← abc”, based on the first reference phase θ1, the primary side voltage v1 is changed from a three-phase (a-phase, b-phase, c-phase) AC coordinate system (abc coordinate system) to a two-phase rotational coordinate system ( dq coordinate system) to derive the d-axis component v1d and the q-axis component v1q of the primary voltage v1. In this example, the first reference phase θ1 is set so that the q-axis component v1q of the primary side voltage v1 is zero.

そして、「dq←abc」にて求められた一次側電圧v1のd軸成分v1d及びq軸成分v1qが「v1dq=√(v1d2+v1q2)」に送られ、一次側電圧v1の振幅値v1dqが算出される。そして、この振幅値v1dqと、二次励磁誘導発電機2の出力電圧の指令値(目標値)であるV1*とが比較され、その差がゼロになるように「PI」にて比例積分制御演算(PI制御演算)が行われる。なお、一次側電圧指令値V1*は、必要に応じて(巻線の結線方法等に応じて)係数が乗算された後、振幅値v1dqとの比較が行われる。例えば、一次側電圧指令値V1*が線間電圧の実効値で表される場合に、当該係数を「√(2/3)」とすることができる。   Then, the d-axis component v1d and the q-axis component v1q of the primary side voltage v1 obtained by “dq ← abc” are sent to “v1dq = √ (v1d2 + v1q2)”, and the amplitude value v1dq of the primary side voltage v1 is calculated. The Then, the amplitude value v1dq is compared with V1 * which is the command value (target value) of the output voltage of the secondary excitation induction generator 2, and proportional integral control is performed by “PI” so that the difference becomes zero. Calculation (PI control calculation) is performed. The primary voltage command value V1 * is multiplied by a coefficient as necessary (according to the winding connection method or the like), and then compared with the amplitude value v1dq. For example, when the primary side voltage command value V1 * is expressed by the effective value of the line voltage, the coefficient can be set to “√ (2/3)”.

「PI」は、PI制御演算を行い、電圧指令値のd軸成分urd及びq軸成分urqを導出する。そして、電圧指令値のd軸成分urd及びq軸成分urqは「dq→abc」に送られ、dq座標系からabc座標系への二相三相変換が実行される。なお、上記のように、本例では、一次側電圧v1のq軸成分v1qがゼロとなるように第一基準位相θ1が設定されているため、電圧指令値のq軸成分urqはゼロとなる。よって、本例では、「PI」は電圧指令値のd軸成分urdのみを求め、当該d軸成分urdが「dq→abc」に入力されるとともに、「dq→abc」には電圧指令値のq軸成分urqとして「0」が入力される。   “PI” performs a PI control calculation and derives a d-axis component urd and a q-axis component urq of the voltage command value. Then, the d-axis component urd and the q-axis component urq of the voltage command value are sent to “dq → abc”, and two-phase three-phase conversion from the dq coordinate system to the abc coordinate system is executed. As described above, in this example, since the first reference phase θ1 is set so that the q-axis component v1q of the primary side voltage v1 becomes zero, the q-axis component urq of the voltage command value becomes zero. . Therefore, in this example, “PI” obtains only the d-axis component urd of the voltage command value, the d-axis component urd is input to “dq → abc”, and the voltage command value of “dq → abc” “0” is input as the q-axis component urq.

また、一次側電圧v1の角速度ω0と回転子2aの角速度ωr(上記の回転周波数f0×2π)との差(ω0−ωr)に基づき「1/s」が第二基準位相θ2を導出する。なお、回転子2aの角速度ωrは、図示しない磁極位置センサ(レゾルバ等)により検出する構成とすることができる。そして、「dq→abc」は、この第二基準位相θ2に基づき、電圧指令値のd軸成分urd及びq軸成分urqに対して二相三相変換を実行し、実行結果を「PWM」に出力する。そして、「PWM」は、「dq→abc」から送られてきた三相の電圧指令値に基づき、第二電力変換機12が備えるスイッチング素子をスイッチング制御するためのPWM信号(ゲート駆動信号)を生成する。   Further, “1 / s” derives the second reference phase θ2 based on the difference (ω0−ωr) between the angular velocity ω0 of the primary side voltage v1 and the angular velocity ωr of the rotor 2a (the above rotation frequency f0 × 2π). The angular velocity ωr of the rotor 2a can be detected by a magnetic pole position sensor (such as a resolver) (not shown). “Dq → abc” performs two-phase three-phase conversion on the d-axis component urd and the q-axis component urq of the voltage command value based on the second reference phase θ2, and sets the execution result to “PWM”. Output. “PWM” is a PWM signal (gate drive signal) for switching control of the switching element included in the second power converter 12 based on the three-phase voltage command value sent from “dq → abc”. Generate.

以上が、第二制御部102が実行する電圧フィードバック制御の流れである。なお、詳細な説明は省略するが、発電システム1の通常運転時において、第二制御部102を、二次励磁誘導発電機2の一次側に発生する第一有効電力P1や第一無効電力Q1をフィードバック値としてフィードバック制御(電力フィードバック制御)を行うように構成することができる。このような構成では、抵抗成分が無視できる定常状態において、第一有効電力P1を、二次励磁誘導発電機2の二次側を流れる電流である二次側電流i2のd軸成分(二次側d軸電流)によって制御でき、第一無効電力Q1を、二次側電流i2のq軸成分(二次側q軸電流)によって制御できる。すなわち、第一有効電力P1及び第一無効電力Q1を互いに独立に制御することができる。   The above is the flow of voltage feedback control executed by the second control unit 102. Although not described in detail, the first active power P1 and the first reactive power Q1 generated by the second control unit 102 on the primary side of the secondary excitation induction generator 2 during normal operation of the power generation system 1 are described. It can be configured to perform feedback control (power feedback control) using as a feedback value. In such a configuration, in a steady state where the resistance component can be ignored, the first active power P1 is converted into the d-axis component (secondary component) of the secondary current i2 that is the current flowing through the secondary side of the secondary excitation induction generator 2. Side d-axis current), and the first reactive power Q1 can be controlled by the q-axis component (secondary q-axis current) of the secondary current i2. That is, the first active power P1 and the first reactive power Q1 can be controlled independently of each other.

2−2.第一制御部の構成
第一制御部101は、第一電力変換機11の動作(具体的には、第一電力変換機11が備えるスイッチング素子のスイッチング動作)を制御する機能部である。第一制御部101は、第一電力変換機11の動作を制御し、第一電力変換機11が発生した交流電力を、固定子2bが備える一次巻線に供給することが可能に構成されている。すなわち、第一制御部101は、第一電力変換機11により固定子2bの一次巻線を励磁する工程(以下、「一次側励磁工程」という。)を実行する一次側励磁手段として機能する。
2-2. Configuration of First Control Unit The first control unit 101 is a functional unit that controls the operation of the first power converter 11 (specifically, the switching operation of the switching element included in the first power converter 11). The first control unit 101 is configured to control the operation of the first power converter 11 and to supply the AC power generated by the first power converter 11 to the primary winding included in the stator 2b. Yes. That is, the first control unit 101 functions as a primary side excitation unit that executes a step of exciting the primary winding of the stator 2b by the first power converter 11 (hereinafter referred to as “primary side excitation step”).

本実施形態では、第一制御部101は、一次側励磁工程として、第一電力変換機11の交流側に流れる電流(本例では、変圧器二次側電流ig)に基づく電流フィードバック制御を行う。そのため、発電システム1は、変圧器二次側電流igを検出する電流センサ30を備えている。そして、第一制御部101は、後述するように、発電システム1の自立起動時に、この電流フィードバック制御を実行する。   In this embodiment, the 1st control part 101 performs the current feedback control based on the electric current (this example transformer secondary side current ig) which flows into the alternating current side of the 1st power converter 11 as a primary side excitation process. . Therefore, the power generation system 1 includes a current sensor 30 that detects the transformer secondary current ig. And the 1st control part 101 performs this electric current feedback control at the time of the independent starting of the electric power generation system 1, so that it may mention later.

具体的には、第一制御部101は、図2に示すような機能部を備えており、変圧器二次側電流igをフィードバック値とし、電流指令値Ig*を指令値として、電流フィードバック制御を実行する。なお、第一制御部101にて実行される電流フィードバック制御処理の流れについては、図2に示すブロック図より明らかであるため、ここでは、その流れについて簡単に説明する。なお、以下の制御処理の説明においては、上記第二制御部102の説明と同様、図2における各機能部に記載された文字を鉤括弧で囲んだもので、当該文字に対応する機能部を表す。   Specifically, the first control unit 101 includes a functional unit as shown in FIG. 2, and current feedback control is performed using the transformer secondary current ig as a feedback value and the current command value Ig * as a command value. Execute. Note that the flow of the current feedback control process executed by the first control unit 101 is clear from the block diagram shown in FIG. 2, and therefore the flow will be briefly described here. In the following description of the control process, as in the description of the second control unit 102, the characters described in each function unit in FIG. 2 are enclosed in square brackets, and the function unit corresponding to the character is To express.

電流センサ30にて検出された変圧器二次側電流igは、「dq←abc」に入力される。「dq←abc」には、上記の第一基準位相θ1も入力される。そして、「dq←abc」は、当該第一基準位相θ1に基づき、変圧器二次側電流igに対して三相二相変換を実行し、変圧器二次側電流igのd軸成分igd及びq軸成分igqを導出する。   The transformer secondary current ig detected by the current sensor 30 is input to “dq ← abc”. The above-mentioned first reference phase θ1 is also input to “dq ← abc”. Then, “dq ← abc” performs three-phase two-phase conversion on the transformer secondary current ig based on the first reference phase θ1, and the d-axis component igd of the transformer secondary current ig and A q-axis component igq is derived.

そして、変圧器二次側電流igのd軸成分igdと、電流指令値Ig*のd軸成分Igd*とが比較され、その差がゼロになるように「PI」にてPI制御演算が実行され、その結果に対して制御性向上のための非干渉制御が実行される。具体的には、「PI」の出力に(−1)を乗じたものとω0×Lg×igqとの和を導出する。そして、この導出結果に対して一次側電圧v1のd軸成分v1dを加算し、電圧指令値のd軸成分ugdが導出される。ここで、Lgは、変圧器6の正相リアクタンスを二次側換算して求めたインダクタンスである。   Then, the d-axis component “igd” of the transformer secondary current “igd” is compared with the d-axis component “Igd *” of the current command value Ig *, and the PI control calculation is executed at “PI” so that the difference becomes zero. Then, non-interference control for improving controllability is executed on the result. Specifically, the sum of the output of “PI” multiplied by (−1) and ω0 × Lg × igq is derived. Then, the d-axis component v1d of the primary side voltage v1 is added to the derivation result to derive the d-axis component ugd of the voltage command value. Here, Lg is an inductance obtained by converting the positive phase reactance of the transformer 6 to the secondary side.

同様に、変圧器二次側電流igのq軸成分igqと、電流指令値Ig*のq軸成分Igq*とが比較され、その差がゼロになるように「PI」にてPI制御演算が実行され、その結果に対して制御性向上のための非干渉制御が実行される。具体的には、「PI」の出力に(−1)を乗じたものからω0×Lg×igdを減算したものを導出する。そして、この導出結果に対して一次側電圧v1のq軸成分v1q(本例では「0」)を加算し、電圧指令値のq軸成分ugqが導出される。   Similarly, the q-axis component igq of the transformer secondary current ig and the q-axis component Igq * of the current command value Ig * are compared, and the PI control calculation is performed at “PI” so that the difference becomes zero. The non-interference control for improving the controllability is executed on the result. Specifically, a value obtained by subtracting ω0 × Lg × igd from the output of “PI” multiplied by (−1) is derived. Then, the q-axis component v1q (“0” in this example) of the primary side voltage v1 is added to the derivation result, and the q-axis component ugq of the voltage command value is derived.

「abc←dq」は、第一基準位相θ1に基づき、電圧指令値のd軸成分ugd及びq軸成分ugqに対して二相三相変換を実行し、実行結果を「PWM」に出力する。そして、「PWM」は、「abc←dq」から送られてきた三相の電圧指令値に基づき、第一電力変換機11が備えるスイッチング素子をスイッチング制御するためのPWM信号(ゲート駆動信号)を生成する。   “Abc ← dq” performs two-phase three-phase conversion on the d-axis component ugd and the q-axis component ugq of the voltage command value based on the first reference phase θ1, and outputs the execution result to “PWM”. “PWM” is a PWM signal (gate drive signal) for switching control of the switching element included in the first power converter 11 based on the three-phase voltage command value sent from “abc ← dq”. Generate.

以上が、第一制御部101が実行する電流フィードバック制御の流れである。なお、後述するように、発電システム1の自立起動時には、第一制御部101は、第三無効電力Q3を制御する。そして、本例では、上記のように、一次側電圧v1のq軸成分v1qはゼロとなる。よって、第三無効電力Q3は、変圧器二次側電流igのq軸成分igqにより制御することができる。この場合、電流指令値Ig*は、少なくともそのq軸成分Igq*を有する。一方、第三有効電力P3は、変圧器二次側電流igのd軸成分igdにより制御することができるため、第三有効電力P3を積極的に制御する場合には、電流指令値Ig*は、d軸成分Igd*を有する。   The above is the flow of current feedback control executed by the first control unit 101. As will be described later, the first control unit 101 controls the third reactive power Q3 when the power generation system 1 is independently activated. In this example, as described above, the q-axis component v1q of the primary side voltage v1 is zero. Therefore, the third reactive power Q3 can be controlled by the q-axis component igq of the transformer secondary current ig. In this case, the current command value Ig * has at least its q-axis component Igq *. On the other hand, since the third active power P3 can be controlled by the d-axis component igd of the transformer secondary current ig, when the third active power P3 is positively controlled, the current command value Ig * is And d-axis component Igd *.

また、詳細な説明は省略するが、発電システム1の通常運転時において、第一制御部101を、直流部13の電圧Vdcをフィードバック値として、当該電圧Vdcが一定になるようにフィードバック制御を行うように構成することができる。   Although not described in detail, during the normal operation of the power generation system 1, the first control unit 101 performs feedback control so that the voltage Vdc is constant with the voltage Vdc of the DC unit 13 as a feedback value. It can be constituted as follows.

3.自立運転の制御
自立運転とは、ガスエンジン3を目標回転速度(例えば定格回転速度)で駆動するとともに、電力系統4からの電力の供給を受けることなく、蓄電装置5からの電力供給により、負荷7に目標周波数(50〔Hz〕又は60〔Hz〕)の出力電力を供給するための運転である。この自立運転については、自立運転制御部としての制御装置100が行うように構成されている。
以下では、図3を参照して、本実施形態に係る制御装置100において実行される発電システム1の自立起動から電力負荷に接続するまでの制御(自立運転の制御)について説明する。以下に説明する自立運転の制御は、制御装置100の各機能部を構成するハードウェア又はソフトウェア(プログラム)或いはその両方により実行される。これらの各機能部がプログラムにより構成される場合には、制御装置100が有する演算処理装置が、各機能部を構成するプログラムを実行するコンピュータとして動作する。
3. Control of self-sustained operation Self-sustained operation means that the gas engine 3 is driven at a target rotational speed (for example, rated rotational speed), and power is supplied from the power storage device 5 without being supplied with power from the power system 4. 7 is an operation for supplying output power at a target frequency (50 [Hz] or 60 [Hz]). About this independent operation, it is comprised so that the control apparatus 100 as an independent operation control part may perform.
Below, with reference to FIG. 3, the control (control of a self-sustained operation) from the self-sustained start-up of the power generation system 1 executed in the control device 100 according to the present embodiment to the connection to the power load will be described. The self-sustained operation control described below is executed by hardware or software (program) or both constituting each functional unit of the control device 100. When each of these functional units is configured by a program, the arithmetic processing unit included in the control device 100 operates as a computer that executes the program that configures each functional unit.

なお、図3は、ガスエンジン3により回転子2aが駆動されているとともに第三スイッチ23が開状態とされる無負荷状態において、第一スイッチ21が閉状態とされるとともに第二スイッチ22が開状態とされる状態から、発電システム1(二次励磁誘導発電機2)を自立起動し、負荷7に電力を供給するまでの処理の流れを示している。なお、第二スイッチ22が開状態ではなく閉状態とされているが、電力系統4から電力が供給できない状態にある場合も、ここで説明する処理を同様に行うことができる。ガスエンジン3は、例えばセルモータで起動された後に、電力負荷(回転子2aを回転するのに必要なエネルギを除く)に接続されていない状態で所定回転速度(例えば、ガスエンジン3の効率が高い回転速度、定格回転速度等)まで加速され、電力負荷に接続されていない無負荷状態では、当該所定回転速度で安定しているとする。また、発電システム1の自立起動時には、蓄電装置5は直流部13に電力を供給可能な状態とされ、自立起動のための電力を、必要に応じて、回転子2aが備える二次巻線や固定子2bが備える一次巻線に供給する。   In FIG. 3, in the no-load state where the rotor 2a is driven by the gas engine 3 and the third switch 23 is opened, the first switch 21 is closed and the second switch 22 is The flow of processing from when the power generation system 1 (secondary excitation induction generator 2) is activated independently to supply power to the load 7 from the open state is shown. In addition, although the 2nd switch 22 is made into the closed state instead of an open state, also when it exists in the state which cannot supply electric power from the electric power grid | system 4, the process demonstrated here can be performed similarly. After the gas engine 3 is started by a cell motor, for example, the gas engine 3 is not connected to an electric power load (excluding energy necessary for rotating the rotor 2a), and the predetermined rotation speed (for example, the efficiency of the gas engine 3 is high). Rotation speed, rated rotation speed, etc.) are assumed to be stable at the predetermined rotation speed in a no-load state where the power load is not connected. Further, when the power generation system 1 is autonomously started, the power storage device 5 is in a state in which power can be supplied to the DC unit 13, and the secondary winding included in the rotor 2 a or It supplies to the primary winding with which stator 2b is provided.

3−1.自立起動(昇圧工程、一次側励磁工程)
図3に示すように、制御装置100は、第一電力変換機11及び第二電力変換機12の内の第二電力変換機12のみを第二制御部102により作動させ、昇圧工程を実行する(ステップ#1)。ここで、「昇圧工程」とは、二次側励磁工程により一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*まで昇圧させる昇圧処理を行う工程である。すなわち、「昇圧工程」の実行後に、一次側電圧v1と一次側電圧指令値V1*とが等しくなる。この昇圧工程において、第二制御部102は、上述した電圧フィードバック制御を実行する。
3-1. Independent start-up (step-up process, primary side excitation process)
As shown in FIG. 3, the control device 100 operates only the second power converter 12 of the first power converter 11 and the second power converter 12 by the second control unit 102 and executes the boosting step. (Step # 1). Here, the “boosting step” is a step of performing a boosting process for boosting the primary side voltage v1 to the primary side voltage command value V1 * by the secondary side excitation step. That is, after the “boost process” is performed, the primary side voltage v1 and the primary side voltage command value V1 * become equal. In this boosting step, the second control unit 102 executes the voltage feedback control described above.

ここで、一次側電圧指令値V1*は、上記のように、二次励磁誘導発電機2の出力電圧(一次側電圧v1)を定める電圧であり、線間電圧の実効値換算で、例えば、200[V]、3300[V]、6600[V]等に設定することができる。なお、一次側電圧指令値V1*は、設定値に向ってスロープ状に上昇させる構成とし(ソフトスタート)、一次側電圧v1の振幅をスロープ状に増加させるのが安定性の観点から好適である。例えば、線間電圧の実効値換算で、400[V/sec]の割合で一次側電圧指令値V1*を設定値まで上昇させることができる。   Here, the primary-side voltage command value V1 * is a voltage that determines the output voltage (primary-side voltage v1) of the secondary excitation induction generator 2 as described above. It can be set to 200 [V], 3300 [V], 6600 [V], or the like. The primary voltage command value V1 * is preferably configured to increase in a slope shape toward the set value (soft start), and the amplitude of the primary voltage v1 is preferably increased in a slope shape from the viewpoint of stability. . For example, the primary voltage command value V1 * can be raised to the set value at a rate of 400 [V / sec] in terms of the effective value of the line voltage.

なお、一次側電圧v1を相電圧(例えばa相の相電圧)で表した場合の振幅の最大値(ピーク値)をv1am(単位[V])とし、一次側電圧指令値V1*が線間電圧の実効値(単位[V])であるとすると、本実施形態では、v1am=V1*×√(2/3)となった状態が、一次側電圧v1と一次側電圧指令値V1*とが等しくなった状態である。このように、「一次側電圧v1が一次側電圧指令値V1*まで昇圧した状態」及び「一次側電圧v1と一次側電圧指令値V1*とが等しい状態」、並びにこれらと同義の文言は、必要に応じて(巻線の結線方法等に応じて)係数を乗じるなどした後に、v1の値とV1*の値とが互いに等しくなった状態を意味する。   Note that the maximum value (peak value) of the amplitude when the primary side voltage v1 is expressed by a phase voltage (for example, a phase voltage of the a phase) is v1am (unit [V]), and the primary side voltage command value V1 * is between the lines. Assuming that the voltage is an effective value (unit [V]), in this embodiment, the state of v1am = V1 * × √ (2/3) is the primary voltage v1 and the primary voltage command value V1 *. Are equal. Thus, “the state where the primary side voltage v1 is boosted to the primary side voltage command value V1 *” and “the state where the primary side voltage v1 and the primary side voltage command value V1 * are equal”, and the same meaning as these, This means a state in which the value of v1 and the value of V1 * are equal to each other after being multiplied by a coefficient if necessary (according to a method for connecting windings or the like).

第二制御部102による昇圧工程の実行後、すなわち、一次側電圧v1が一次側電圧指令値V1*まで昇圧された後、制御装置100の第一制御部101は、第一電力変換機11を作動させ、一次側励磁工程を実行する(ステップ#2)。なお、第一制御部101は、一次側励磁工程として、上述した電流フィードバック制御を実行する。具体的には、第一制御部101は、第一電力変換機11を、第一電力変換機11が無効電力(本例では、正の遅れ無効電力)を発生するように制御する。この場合、第三無効電力Q3は負の値となり、第三スイッチ23が開状態とされているため、第一無効電力Q1も負の値(第三無効電力Q3とほぼ等しい値)となる。これにより、第一電力変換機11から二次励磁誘導発電機2の固定子2bが備える一次巻線に、正の遅れ無効電力が供給される。すなわち、第一制御部101は、一次側励磁工程として、第一電力変換機11から一次巻線に無効電力(本例では、正の遅れ無効電力)を供給する制御を行う。   After execution of the boosting step by the second control unit 102, that is, after the primary side voltage v1 is boosted to the primary side voltage command value V1 *, the first control unit 101 of the control device 100 turns the first power converter 11 on. Operate and execute the primary side excitation process (step # 2). In addition, the 1st control part 101 performs the electric current feedback control mentioned above as a primary side excitation process. Specifically, the first control unit 101 controls the first power converter 11 so that the first power converter 11 generates reactive power (in this example, positive delayed reactive power). In this case, since the third reactive power Q3 is a negative value and the third switch 23 is in the open state, the first reactive power Q1 is also a negative value (a value substantially equal to the third reactive power Q3). Thereby, positive delayed reactive power is supplied from the first power converter 11 to the primary winding included in the stator 2b of the secondary excitation induction generator 2. That is, the 1st control part 101 performs control which supplies reactive power (in this example, positive delay reactive power) from the 1st power converter 11 to a primary winding as a primary side excitation process.

第一制御部101は、一次側励磁工程を行うに際し、所望の遅れ無効電力(第三無効電力Q3)の大きさに応じた電流指令値Ig*を設定する。なお、上記のように、本例では、第三無効電力Q3は、変圧器二次側電流igのq軸成分igqにより制御することができる。よって、第一制御部101は、電流指令値Ig*として、少なくともq軸成分Igq*がゼロ以外の値を持つものを設定する。なお、第一電力変換機11に、正の遅れ無効電力とともに有効電力も積極的に発生させる場合には、電流指令値Ig*として、d軸成分Igd*もゼロ以外の値を持つものを設定する。   When performing the primary side excitation process, the first control unit 101 sets a current command value Ig * corresponding to the desired delayed reactive power (third reactive power Q3). As described above, in this example, the third reactive power Q3 can be controlled by the q-axis component igq of the transformer secondary current ig. Therefore, the first control unit 101 sets at least the q-axis component Igq * having a value other than zero as the current command value Ig *. When the first power converter 11 actively generates active power as well as positive delayed reactive power, the current command value Ig * is set so that the d-axis component Igd * also has a value other than zero. To do.

なお、電流指令値Ig*は、設定値に向ってスロープ状に上昇させる構成とし(ソフトスタート)、変圧器二次側電流igの振幅をスロープ状に増加させるのが、安定性の観点から好適である。例えば、電流指令値Ig*が、変圧器二次側電流igのある相(例えばa相)の線電流igaの振幅の最大値(単位[V])に、√(3/2)を乗じたものである場合に、電流指令値Ig*を、6[V/sec]の割合で設定値まで上昇させることができる。   It is preferable from the viewpoint of stability that the current command value Ig * is configured to increase in a slope shape toward the set value (soft start), and the amplitude of the transformer secondary side current ig is increased in a slope shape. It is. For example, the current command value Ig * is obtained by multiplying the maximum value (unit [V]) of the line current iga of a phase (for example, a phase) of the transformer secondary current ig by √ (3/2). If it is, the current command value Ig * can be raised to the set value at a rate of 6 [V / sec].

なお、第二制御部102は、一次側電圧v1が一次側電圧指令値V1*まで昇圧された後も二次側励磁工程を実行し、一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*に維持するように第二電力変換機12を制御する。すなわち、ステップ#2においては、第一制御部101が電流フィードバック制御を実行しているとともに、第二制御部102が電圧フィードバック制御を実行している。そして、この状態では、二次励磁誘導発電機2が必要とする電力の一部が第一電力変換機11から無効電力として供給されるため、一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*に維持するために二次巻線に供給する必要がある電力(少なくとも第二無効電力Q2)は、昇圧工程(ステップ#1)の完了時よりも少なくなる。よって、第一電力変換機11から一次巻線に供給される正の遅れ無効電力の増加に合わせて、第二電力変換機12が発生する電力(第二電力変換機12から二次巻線に供給される電力)が減少するように、第二制御部102が第二電力変換機12を制御する。このような構成とすることで、第二電力変換機12から二次巻線に供給される電力が過大になるのを抑制することが可能となっている。   Note that the second control unit 102 executes the secondary side excitation process even after the primary side voltage v1 is boosted to the primary side voltage command value V1 *, and maintains the primary side voltage v1 at the primary side voltage command value V1 *. Then, the second power converter 12 is controlled. That is, in step # 2, the first control unit 101 executes current feedback control, and the second control unit 102 executes voltage feedback control. And in this state, since a part of electric power which the secondary excitation induction generator 2 requires is supplied as reactive power from the 1st power converter 11, primary side voltage v1 is made into primary side voltage command value V1 *. The power (at least the second reactive power Q2) that needs to be supplied to the secondary winding in order to maintain it is less than when the boosting step (step # 1) is completed. Therefore, the power generated by the second power converter 12 (from the second power converter 12 to the secondary winding) in accordance with the increase of the positive delay reactive power supplied from the first power converter 11 to the primary winding. The second control unit 102 controls the second power converter 12 so that (supplied power) decreases. By setting it as such a structure, it is possible to suppress that the electric power supplied to the secondary winding from the 2nd power converter 12 becomes excessive.

なお、本例では、第一電力変換機11から一次巻線に供給される正の遅れ無効電力の増加に合わせて第二電力変換機12から二次巻線に供給される電力を減少させるに際し、二次巻線に流れる電流(二次側電流i2)を減少させるように構成されている。なお、二次側電流i2の減少とともに、二次励磁誘導発電機2の二次側に誘起される電圧である二次側電圧v2も減少させる構成とすることもできる。   In this example, when the positive delay reactive power supplied from the first power converter 11 to the primary winding is increased, the power supplied from the second power converter 12 to the secondary winding is decreased. The current flowing through the secondary winding (secondary current i2) is reduced. In addition, it can also be set as the structure which also reduces the secondary side voltage v2 which is the voltage induced by the secondary side of the secondary excitation induction generator 2 with the reduction | decrease of the secondary side electric current i2.

一次側励磁工程(ステップ#2)の実行後においては、一次側電圧v1が一次側電圧指令値V1*とされているとともに、二次励磁誘導発電機2の一次巻線に供給される無効電力や、二次励磁誘導発電機2の二次巻線に供給される電力が、所望の値となっている。この状態が、負荷7との接続が可能になった一次側電圧確立状態である。   After execution of the primary side excitation step (step # 2), the primary side voltage v1 is set to the primary side voltage command value V1 * and the reactive power supplied to the primary winding of the secondary excitation induction generator 2 Or the electric power supplied to the secondary winding of the secondary excitation induction generator 2 has a desired value. This state is a primary voltage established state in which connection with the load 7 is possible.

以上のように、制御装置100(第一制御部101及び第二制御部102)は、無負荷状態で、一次側励磁工程と二次側励磁工程との双方を実行して、言い換えれば、第一電力変換機11及び第二電力変換機12の双方を作動させて、二次励磁誘導発電機2の一次側に発生する一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*とする一次側電圧確立工程(一次側電圧確立処理)を実行する。そして、本例では、上記のように、昇圧工程の後、一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*に維持した状態で、第一電力変換機11から一次巻線に供給される正の遅れ無効電力を増加させるとともに、第二電力変換機12から二次巻線に供給される電力を減少させるように構成されている。すなわち、本例では、一次側電圧確立工程は、昇圧工程を実行した後に一次側励磁工程を開始する、遅延型一次側電圧確立工程(遅延型一次側電圧確立処理)とされている。   As described above, the control device 100 (the first control unit 101 and the second control unit 102) performs both the primary side excitation process and the secondary side excitation process in a no-load state, in other words, Both the primary power converter 11 and the secondary power converter 12 are operated to establish the primary side voltage with the primary side voltage v1 generated on the primary side of the secondary excitation induction generator 2 as the primary side voltage command value V1 *. A process (primary side voltage establishment process) is executed. In this example, as described above, after the boosting step, the positive voltage supplied from the first power converter 11 to the primary winding in the state where the primary voltage v1 is maintained at the primary voltage command value V1 *. The delay reactive power is increased, and the power supplied from the second power converter 12 to the secondary winding is decreased. That is, in this example, the primary side voltage establishment process is a delayed primary side voltage establishment process (delayed primary side voltage establishment process) in which the primary side excitation process is started after the boosting process is executed.

3−2.待機運転及び電力負荷への接続(待機運転工程、負荷接続工程)
制御装置100は、遅延型一次側電圧確立工程(ステップ#1及びステップ#2)の実行によって一次側電圧v1が確立され、自立運転状態になると、第三スイッチ23が開状態で負荷7に接続されていない無負荷状態で、ガスエンジン3を目標回転速度よりも速い無負荷時回転速度で駆動するとともに、二次励磁誘導発電機2の一次巻線の出力電力を目標周波数の出力電力に制御する待機運転工程を実行する(ステップ#3)。制御装置100には、ガスエンジン3の回転速度を制御する回転速度制御部103を備えており、その回転速度制御部103、第一制御部101、及び、第二制御部102を備えた制御装置100により、待機運転工程を実行するように構成されている。
3-2. Standby operation and connection to power load (standby operation process, load connection process)
When the primary voltage v1 is established by executing the delay-type primary voltage establishing step (step # 1 and step # 2) and the control device 100 is in a self-sustaining operation state, the third switch 23 is opened and connected to the load 7 In an unloaded state, the gas engine 3 is driven at a no-load rotation speed faster than the target rotation speed, and the output power of the primary winding of the secondary excitation induction generator 2 is controlled to the output power of the target frequency. A standby operation step is executed (step # 3). The control device 100 includes a rotation speed control unit 103 that controls the rotation speed of the gas engine 3. The control device includes the rotation speed control unit 103, the first control unit 101, and the second control unit 102. By 100, it is comprised so that a standby operation process may be performed.

そして、待機運転工程(ステップ#3)の実行後、第三スイッチ23を閉状態として
一次巻線を負荷7に接続する負荷接続工程を実行する(ステップ#4)。上述の如く、制御装置100には、第三スイッチ23の開閉状態を制御するスイッチ制御部104を備えており、そのスイッチ制御部104、第一制御部101、及び、第二制御部102を備えた制御装置100により、負荷接続工程を実行するように構成されている。これにより、二次励磁誘導発電機2で発電した電力が、電力を必要とする負荷7に供給される。このような自立運転が実行可能となることで、電力系統4から切り離された状態でも、発電システム1から重要負荷(負荷7)に給電することが可能となり、停電時の非常用電源としての役割を担うことが可能となる。
Then, after the standby operation process (step # 3) is performed, a load connection process is performed in which the third switch 23 is closed and the primary winding is connected to the load 7 (step # 4). As described above, the control device 100 includes the switch control unit 104 that controls the open / close state of the third switch 23, and includes the switch control unit 104, the first control unit 101, and the second control unit 102. The control device 100 is configured to execute the load connection process. Thereby, the electric power generated by the secondary excitation induction generator 2 is supplied to the load 7 that requires electric power. By enabling such self-sustained operation, it is possible to supply power to the important load (load 7) from the power generation system 1 even when it is disconnected from the power system 4, and serve as an emergency power source in the event of a power failure It becomes possible to bear.

以下、図4及び図5により、待機運転工程(ステップ#3)における制御及び当該制御による効果を説明する。   Hereinafter, the control in the standby operation process (step # 3) and the effect of the control will be described with reference to FIGS.

図4は、発電システム1におけるガスエンジン3の回転速度の制御を示すグラフ図である。図4では、発電システム1におけるガスエンジン3の回転速度の制御の様子を実線で、従来技術の同期発電機を発電機として用いた場合の制御の様子を破線で示している。図4のガスエンジン3の目標回転速度は1200[rpm]であるところ、本実施形態に係る発電システム1では、自立運転状態かつ無負荷状態の待機運転工程である図4(A)の範囲では、ガスエンジン3を目標回転速度1200[rpm]より高い1500[rpm](無負荷時回転速度)で運転する。   FIG. 4 is a graph showing the control of the rotational speed of the gas engine 3 in the power generation system 1. In FIG. 4, the state of control of the rotational speed of the gas engine 3 in the power generation system 1 is indicated by a solid line, and the state of control when a conventional synchronous generator is used as a generator is indicated by a broken line. The target rotational speed of the gas engine 3 in FIG. 4 is 1200 [rpm]. However, in the power generation system 1 according to the present embodiment, in the range of FIG. The gas engine 3 is operated at 1500 [rpm] (no-load rotation speed) higher than the target rotation speed 1200 [rpm].

そして、図4(B)において、第三スイッチ23を閉状態とし、発電システム1を定格負荷の30%の負荷7に接続している。図4(C)に見られるように、負荷7への接続により、本実施形態においてもガスエンジン3の回転速度は低下するが(実線)、エンジン回転速度の時間当たりの低下は従来技術(破線)に比べて緩やかである。   4B, the third switch 23 is closed, and the power generation system 1 is connected to the load 7 that is 30% of the rated load. As can be seen in FIG. 4C, the rotational speed of the gas engine 3 also decreases in this embodiment due to the connection to the load 7 (solid line). ).

ガスエンジン3の回転速度を図4のように制御した場合の発電システム1の出力電力の周波数f1の変化を、図5に示す。図5(A)(B)(C)は夫々、図4(A)(B)(C)のタイミングに対応している。   FIG. 5 shows a change in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the rotation speed of the gas engine 3 is controlled as shown in FIG. FIGS. 5A, 5B, and 5C correspond to the timings of FIGS. 4A, 4B, and 4C, respectively.

図5において、負荷7への接続以前の(A)の範囲では、図4(A)に示したように、ガスエンジン3を目標回転速度1200[rpm]より高い無負荷時回転速度1500[rpm]で駆動している。この図5(A)の範囲では、制御装置100により二次励磁誘導発電機2を制御することで、発電システム1の出力電力の周波数f1を目標周波数の60[Hz]に安定させている。すなわち、回転子2aの回転周波数f0に基づいて回転子2aの二次巻線を励磁するために当該二次巻線に供給される交流電流の周波数f2を制御装置100により制御することで、出力電力の周波数f1を目標周波数の60[Hz]に安定させている。   In FIG. 5, in the range of (A) before connection to the load 7, as shown in FIG. 4 (A), the no-load rotational speed 1500 [rpm], which is higher than the target rotational speed 1200 [rpm]. ]. In the range of FIG. 5A, the control device 100 controls the secondary excitation induction generator 2 to stabilize the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 at the target frequency of 60 [Hz]. In other words, the control device 100 controls the frequency f2 of the alternating current supplied to the secondary winding in order to excite the secondary winding of the rotor 2a based on the rotational frequency f0 of the rotor 2a. The frequency f1 of power is stabilized at the target frequency of 60 [Hz].

図5(B)で負荷7に接続されると、従来技術(破線)と同様に、本実施形態(実線)においても、発電システム1の出力電力の周波数f1は一旦低下する(図5(C))。しかし、本実施形態(実線)における出力電力の周波数f1の低下は、従来技術(破線)に比べて小さい。すなわち、図4(C)に見られるように、負荷7への接続直後は、ガスエンジン3の回転速度の変化が大きいため、本実施形態においても出力電力の周波数f1はわずかに低下するが、本実施形態において、その後のガスエンジン3の回転速度の変化は従来技術に比べて緩やかであるため、電力負荷接続時の出力電力の周波数f1の変動を抑えることができ、図5(C)のように、目標周波数である60[Hz]で一定に制御することができる。   When connected to the load 7 in FIG. 5 (B), the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 once decreases in the present embodiment (solid line) as in the prior art (broken line) (FIG. 5C )). However, the decrease in the frequency f1 of the output power in the present embodiment (solid line) is smaller than that in the conventional technique (broken line). That is, as seen in FIG. 4 (C), immediately after connection to the load 7, since the change in the rotational speed of the gas engine 3 is large, the frequency f1 of the output power slightly decreases in this embodiment as well. In this embodiment, since the subsequent change in the rotational speed of the gas engine 3 is more gradual than in the prior art, fluctuations in the frequency f1 of the output power when the power load is connected can be suppressed, as shown in FIG. As described above, it can be controlled at a target frequency of 60 [Hz].

このように、本発明に係る発電システムの制御方法及び制御装置によれば、従来の制御方法及び制御装置を用いた場合に比べて電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下を抑えることができるため、より大きい電力負荷に接続することが可能となる。   As described above, according to the control method and the control device of the power generation system according to the present invention, it is possible to suppress the decrease in the frequency of the output power when the power load is connected as compared with the case where the conventional control method and the control device are used. Therefore, it becomes possible to connect to a larger power load.

なお、図4(C)では、負荷7への接続後に、目標回転速度1200[rpm]とは異なる、目標回転速度の近傍の回転速度1250[rpm]になるようにガスエンジン3の回転速度を制御しているが、これは、第二電力変換機12により二次巻線に供給する周波数の制御を常時行いながら、負荷7に目標周波数の電力を供給する例を示した一例にすぎない。従って、エンジン回転速度は必ずしも上記のように制御する必要はなく、負荷7への接続後は上記の周波数制御を行わず、エンジン回転速度を目標回転速度1200[rpm]とする構成としてもよい。   In FIG. 4C, after connecting to the load 7, the rotational speed of the gas engine 3 is set to a rotational speed 1250 [rpm] near the target rotational speed, which is different from the target rotational speed 1200 [rpm]. Although this is controlled, this is merely an example showing an example in which the power of the target frequency is supplied to the load 7 while always controlling the frequency supplied to the secondary winding by the second power converter 12. Therefore, it is not always necessary to control the engine rotation speed as described above, and it may be configured such that the engine rotation speed is set to the target rotation speed 1200 [rpm] without performing the above-described frequency control after connection to the load 7.

3−3.待機運転工程における好適な無負荷時回転速度の設定
図6を用いて、待機運転工程における好適な無負荷時回転速度の設定について説明する。図6は、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下を5%以内に収めることを目標とした場合の、好適なガスエンジン3の無負荷時回転速度を示すグラフ図である。なお、図6に係る発電システム1において、ガスエンジン3の最大回転速度は1500[rpm]である。
3-3. Setting of the preferred no-load rotation speed in the standby operation process The preferred setting of the no-load rotation speed in the standby operation process will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing a preferred no-load rotation speed of the gas engine 3 when the reduction in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the power load is connected is targeted to be within 5%. is there. In the power generation system 1 according to FIG. 6, the maximum rotation speed of the gas engine 3 is 1500 [rpm].

電力負荷にて消費する全電力に対して一次巻線に接続する負荷7の接続負荷電力の割合である負荷率が30%以下の図6(i)の範囲では、負荷率が0%の場合の回転速度1250[rpm]に始まり、負荷率が30%の場合の回転速度1500[rpm]までの間では、ガスエンジン3の最大回転速度である1500[rpm]以下の回転速度で、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下を、目標の範囲である5%以内に収めることができる。従って、図6(i)の範囲では、無負荷時回転速度は、負荷率(接続される負荷7の大きさ)の増加に応じて速くなる、負荷に接続した場合の出力電力の周波数f1の低下を目標の範囲である5%以内に収めることが可能な回転速度に設定するのが好適である。   When the load factor is 0% in the range of FIG. 6 (i) where the load factor, which is the ratio of the connected load power of the load 7 connected to the primary winding to the total power consumed by the power load, is 30% or less The power load starts at a rotational speed of 1500 [rpm] or less, which is the maximum rotational speed of the gas engine 3, starting from a rotational speed of 1250 [rpm] to a rotational speed of 1500 [rpm] when the load factor is 30%. The decrease in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 at the time of connection can be kept within the target range of 5%. Accordingly, in the range of FIG. 6 (i), the no-load rotation speed increases with an increase in the load factor (the size of the connected load 7), and the frequency f1 of the output power when connected to the load. It is preferable to set the rotation speed so that the decrease can be kept within the target range of 5%.

一方、負荷率が定格負荷の30%〜60%である図6(iii)の範囲では、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下を5%以内に抑えるためには、ガスエンジン3を最大回転速度1500[rpm]を超える回転速度で駆動することが必要となる。しかし、機械的な制約上、ガスエンジン3を、最大回転速度1500[rpm]を超える回転速度で駆動することはできない。従って、図6(iii)の範囲では、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下をできる限り抑えるためには、無負荷時回転速度をガスエンジン3の最大回転速度である1500[rpm]に設定するのが好適である。   On the other hand, in the range of FIG. 6 (iii) where the load factor is 30% to 60% of the rated load, in order to suppress the decrease in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the power load is connected to within 5%, It is necessary to drive the gas engine 3 at a rotational speed exceeding the maximum rotational speed 1500 [rpm]. However, due to mechanical constraints, the gas engine 3 cannot be driven at a rotational speed exceeding the maximum rotational speed 1500 [rpm]. Therefore, in the range of FIG. 6 (iii), in order to suppress the decrease in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the power load is connected as much as possible, the no-load rotation speed is the maximum rotation speed of the gas engine 3. It is preferable to set it to 1500 [rpm].

以上のように、発電システム1の大型化を極力抑えつつ、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下をできる限り目標の範囲に抑えるためには、無負荷時回転速度は、接続する負荷7の大きさ(負荷率)に応じて、負荷7に接続した場合の出力電力の周波数f1の低下を目標の範囲に収めることが可能な回転速度以上かつ前記最大回転速度以下の回転速度、又は、ガスエンジン3の最大回転速度、のいずれかに設定するのが好適である。   As described above, in order to suppress the decrease in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the power load is connected to the target range as much as possible while suppressing the increase in size of the power generation system 1, the rotational speed at no load is Depending on the size (load factor) of the load 7 to be connected, the reduction in the frequency f1 of the output power when connected to the load 7 is not less than the rotation speed at which the reduction in the frequency f1 can be kept within the target range and not more than the maximum rotation speed It is preferable to set either the rotation speed or the maximum rotation speed of the gas engine 3.

また、上記のように、無負荷時回転速度を負荷率に応じて設定することで、発電システムの大型化を極力抑えつつ、電力負荷接続時の出力電力の周波数の低下をできる限り目標の範囲に抑えることができる、好適な無負荷時回転速度を設定することができる。   In addition, as described above, by setting the no-load rotation speed according to the load factor, the frequency range of the output power when the power load is connected can be reduced as much as possible while suppressing the enlargement of the power generation system as much as possible. A suitable no-load rotation speed can be set.

なお、負荷率の増加に応じて無負荷時回転速度を速く設定することが好適な図6(i)の負荷率の範囲と、負荷率の増加によらず無負荷時回転速度を一定の値(最大回転速度)に設定することが好適な図6(iii)の負荷率の範囲との境界となる図6(ii)の負荷率を、無負荷時回転速度の設定方法を切り替える基準値である設定負荷率として設定することで、制御装置100は、好適な無負荷時回転速度の設定を行うことができる。   It should be noted that it is preferable to set the no-load rotation speed faster in accordance with the increase in the load factor, and the load factor range in FIG. 6 (i) is suitable, and the no-load rotation speed is a constant value regardless of the increase in the load factor. The load factor in FIG. 6 (ii), which is a boundary with the range of the load factor in FIG. 6 (iii) that is preferably set to (maximum rotation speed), is a reference value for switching the setting method of the no-load rotation speed. By setting as a certain set load factor, the control device 100 can set a suitable no-load rotation speed.

なお、図6(iv)は、発電システム1に接続できる電力負荷の限界を示す負荷率である。接続される電力負荷にとって、供給される電力の周波数f1が大きく変動することは好ましくない。従って、発電システム1に接続できる負荷7の上限は、当該負荷7を接続した場合の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下度合いにより、許容限界が設定される。
図6において、機械的な制約により回転速度が制限される図6(iii)の範囲では、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1は、負荷率の増加に伴って、目標の範囲(5%)を超えて低下する。
そして、負荷率が60%となる図6(iv)において、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下は、許容限界である15%に達する。このため、発電システム1では、負荷率が60%を超える電力負荷の接続は認めない。従って、図6(iv)を超える範囲では、回転速度は記されておらず(図6(v))、境界となる図6(iv)が、発電システム1に接続できる電力負荷の限界を示す負荷率となる。
6 (iv) is a load factor indicating the limit of the power load that can be connected to the power generation system 1. FIG. For the connected power load, it is not preferable that the frequency f1 of the supplied power fluctuates greatly. Therefore, the upper limit of the load 7 that can be connected to the power generation system 1 is set as an allowable limit depending on the degree of decrease in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the load 7 is connected.
In FIG. 6, the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the power load is connected is increased as the load factor increases within the range of FIG. Decreases beyond the range (5%).
In FIG. 6 (iv) in which the load factor is 60%, the decrease in the frequency f1 of the output power of the power generation system 1 when the power load is connected reaches the allowable limit of 15%. For this reason, in the electric power generation system 1, the connection of the electric power load in which a load factor exceeds 60% is not recognized. Therefore, in the range exceeding FIG. 6 (iv), the rotation speed is not described (FIG. 6 (v)), and FIG. 6 (iv) as a boundary indicates the limit of the power load that can be connected to the power generation system 1. Load factor.

4.その他の実施形態
最後に、本発明に係るその他の実施形態を説明する。なお、以下の各々の実施形態で開示される特徴は、その実施形態でのみ利用できるものではなく、矛盾が生じない限り、別の実施形態にも適用可能である。
4). Other Embodiments Finally, other embodiments according to the present invention will be described. Note that the features disclosed in each of the following embodiments can be used only in that embodiment, and can be applied to other embodiments as long as no contradiction arises.

(1)上記の実施形態では、好適な自立運転時の無負荷時回転速度の設定として、図6では、電力負荷接続時の発電システム1の出力電力の周波数f1の低下を5%に収めることを目標とした場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものでなく、接続される負荷7の性質に応じて、出力電力の周波数f1の低下の目標の範囲を、例えば3%や10%とすることもできる。また、図6では、接続できる電力負荷の限界として、出力電力の周波数が15%低下する電力負荷を、接続できる電力負荷の限界とする場合を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものでなく、接続される負荷7の性質に応じて、接続できる電力負荷の限界を、例えば出力電力の周波数が10%や20%低下する電力負荷とすることもできる。 (1) In the above embodiment, as a preferable setting of the no-load rotation speed during the self-sustaining operation, in FIG. The case where the target is set as an example has been described. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the target range of reduction in the frequency f1 of the output power is set to 3% or 10%, for example, depending on the nature of the connected load 7. You can also. In FIG. 6, as an example of the limit of the connectable power load, the limit of the power load that can be connected is described as an example of the limit of the power load that can be connected. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the limit of the power load that can be connected according to the nature of the connected load 7, for example, the power at which the frequency of the output power is reduced by 10% or 20%. It can also be a load.

(2)上記の実施形態では、一次側電圧確立工程が、遅延型一次側電圧確立工程である構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、二次側励磁工程による昇圧工程が終了する前に、一次側励磁工程を開始する構成とすることも、本発明の好適な実施形態の一つである。すなわち、一次側励磁工程と二次側励磁工程とを同時に並行して実行しながら、一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*まで昇圧させ、一次側電圧v1の確立を行う構成とすることができる。この場合において、一次側励磁工程と二次側励磁工程とを同時或いはほぼ同時に開始する構成とすることができる。このように一次側励磁工程と二次側励磁工程とを並行して実行して一次側電圧v1を一次側電圧指令値V1*まで昇圧させる構成では、上記実施形態に比べ、二次側電流i2の最大値をより低く抑えたり、二次側電流i2が過大な状態とされる時間をより短く抑えたりすることが可能となる。 (2) In the above-described embodiment, the configuration in which the primary side voltage establishing step is the delayed primary side voltage establishing step has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and a configuration in which the primary-side excitation process is started before the boosting process by the secondary-side excitation process is completed is also preferable implementation of the present invention. One of the forms. That is, the primary side voltage v1 is boosted to the primary side voltage command value V1 * and the primary side voltage v1 is established while simultaneously executing the primary side excitation step and the secondary side excitation step in parallel. Can do. In this case, the primary side excitation process and the secondary side excitation process can be started simultaneously or substantially simultaneously. As described above, in the configuration in which the primary side excitation step and the secondary side excitation step are executed in parallel to boost the primary side voltage v1 to the primary side voltage command value V1 *, the secondary side current i2 is compared to the above embodiment. It is possible to keep the maximum value of the lower value lower and to keep the time during which the secondary current i2 is in an excessive state shorter.

(3)上記の実施形態では、一次側励磁工程では、変圧器二次側電流igに基づき電流フィードバック制御を実行する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、一次側励磁工程で、変圧器6の一次側の電流や図2における電流センサ30よりも固定子2b側における電流に基づき電流フィードバック制御を実行する構成とすることもできる。 (3) In the above embodiment, the configuration in which the current feedback control is executed based on the transformer secondary current ig in the primary side excitation process has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this. In the primary side excitation process, current feedback is based on the current on the primary side of the transformer 6 and the current on the stator 2b side with respect to the current sensor 30 in FIG. It can also be set as the structure which performs control.

(4)上記の実施形態では、第一制御部101による電流フィードバック制御、及び第二制御部102による電圧フィードバック制御の双方が、比例積分制御演算(PI制御演算)に基づくものである構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、比例積分制御演算に代えて比例積分微分制御演算(PID制御演算)を実行する構成とすることもできる。 (4) In the above embodiment, a configuration in which both the current feedback control by the first control unit 101 and the voltage feedback control by the second control unit 102 are based on proportional-integral control calculation (PI control calculation) is taken as an example. As explained. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and may be configured to execute a proportional integral differential control calculation (PID control calculation) instead of the proportional integral control calculation.

(5)上記の実施形態では、一次側励磁工程では、第一電力変換機11の交流側に流れる電流(変圧器二次側電流ig)に基づき電流フィードバック制御を行い、二次側励磁工程では、一次側電圧v1に基づき電圧フィードバック制御を行う構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、一次側励磁工程及び二次側励磁工程の少なくとも何れかを、フィードバック制御以外の制御方法(例えば、フィードフォワード制御等)にて巻線の励磁を行う工程とすることも可能である。 (5) In the above embodiment, in the primary side excitation process, current feedback control is performed based on the current (transformer secondary side current ig) flowing in the AC side of the first power converter 11, and in the secondary side excitation process, The configuration for performing voltage feedback control based on the primary side voltage v1 has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and at least one of the primary side excitation step and the secondary side excitation step is wound by a control method other than feedback control (for example, feedforward control). It is also possible to set it as the process of exciting a line.

(6)上記の実施形態では、一次側電圧確立工程において、第二電力変換機12から二次巻線に供給される電力を減少させるに際し、二次巻線に流れる電流(二次側電流i2)を減少させる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、二次巻線に流れる電流(二次側電流i2)を減少させずに二次側電圧v2のみを減少させる構成とすることも可能である。 (6) In the above embodiment, when the power supplied from the second power converter 12 to the secondary winding is reduced in the primary voltage establishing step, the current flowing through the secondary winding (secondary current i2 ) Is described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and may be configured to reduce only the secondary side voltage v2 without reducing the current flowing through the secondary winding (secondary side current i2). Is possible.

(7)上記の実施形態では、第一制御部101が第一電力変換機11の制御に用いる基準位相が、第二制御部102が導出する第一基準位相θ1とされる構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、第一制御部101がPLL機能部を備え、第一電力変換機11の制御に用いる基準位相を、例えば、変圧器6の二次側の電圧に基づきPLL処理で求める構成とすることができる。この場合、第一制御部101は、変圧器二次側電圧を基準としたdq座標系で制御を行う構成となる。 (7) In the above embodiment, a configuration in which the reference phase used by the first control unit 101 for controlling the first power converter 11 is the first reference phase θ1 derived by the second control unit 102 will be described as an example. did. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and the first control unit 101 includes a PLL function unit, and the reference phase used for control of the first power converter 11 is, for example, two of the transformer 6. It can be set as the structure calculated | required by PLL process based on the voltage of the next side. In this case, the 1st control part 101 becomes a structure which controls by the dq coordinate system on the basis of the transformer secondary side voltage.

(8)上記の実施形態では、一次側励磁工程において、第一電力変換機11に正の遅れ無効電力を発生させ、第一電力変換機11から一次巻線に正の遅れ無効電力を供給する構成を例として説明した。しかし、本発明の実施形態はこれに限定されるものではなく、二次励磁誘導発電機2や発電システム1全体の構成によっては、一次側励磁工程において、第一電力変換機11に負の遅れ無効電力を発生させ、第一電力変換機11から一次巻線に負の遅れ無効電力を供給する構成とすることも可能である。 (8) In the above embodiment, in the primary side excitation step, positive delay reactive power is generated in the first power converter 11 and positive delay reactive power is supplied from the first power converter 11 to the primary winding. The configuration has been described as an example. However, the embodiment of the present invention is not limited to this, and depending on the configuration of the secondary excitation induction generator 2 and the entire power generation system 1, a negative delay may occur in the first power converter 11 in the primary side excitation process. A configuration in which reactive power is generated and negative delayed reactive power is supplied from the first power converter 11 to the primary winding is also possible.

(9)その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されない。すなわち、本願の特許請求の範囲に記載された構成及びこれと均等な構成を備えている限り、特許請求の範囲に記載されていない構成の一部を適宜改変した構成も、当然に本発明の技術的範囲に属する。 (9) Regarding other configurations as well, the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects, and embodiments of the present invention are not limited thereto. That is, as long as the configuration described in the claims of the present application and a configuration equivalent thereto are provided, a configuration obtained by appropriately modifying a part of the configuration not described in the claims is naturally also included in the present invention. Belongs to the technical scope.

1 発電システム
2 二次励磁誘導発電機
2a 回転子
2b 固定子
3 ガスエンジン
4 電力系統
5 蓄電装置
7 電力負荷
11 第一電力変換機
12 第二電力変換機
13 直流部
23 第三スイッチ(切替スイッチ)
100 制御装置
f1 出力電力の周波数
v1 一次側電圧
v2 二次側電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric power generation system 2 Secondary excitation induction generator 2a Rotor 2b Stator 3 Gas engine 4 Electric power system 5 Power storage device 7 Electric power load 11 First power converter 12 Second power converter 13 DC part 23 Third switch (switching switch) )
100 Control device f1 Output power frequency v1 Primary voltage v2 Secondary voltage

Claims (7)

一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、
前記回転子を駆動する駆動源と、
交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、
交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、
前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、
前記一次巻線と電力負荷とを選択的に接続する切替スイッチと、を備えた発電システムの制御方法であって、
前記駆動源として、回転速度を調整自在なエンジンが備えられ、
前記エンジンを所定の目標回転速度で駆動するとともに、外部の電力系統からの電力の供給を受けることなく、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に所望の目標周波数の出力電力を供給する自立運転に関して、
前記切替スイッチが開状態とされ前記一次巻線が前記電力負荷に接続されていない無負荷状態で、前記エンジンを前記目標回転速度よりも速い無負荷時回転速度で駆動するとともに、前記一次巻線の出力電力を前記目標周波数の出力電力に制御する待機運転工程を実行し、
その後、前記切替スイッチを閉状態として前記一次巻線を前記電力負荷に接続する負荷接続工程を実行する発電システムの制御方法。
A secondary excitation induction generator having a stator with a primary winding and a rotor with a secondary winding;
A drive source for driving the rotor;
A first power converter having an AC side connected to the primary winding;
A second power converter having an AC side connected to the secondary winding;
A power storage device connected to a direct current unit connecting the direct current side of the first power converter and the direct current side of the second power converter;
A control method for a power generation system comprising a changeover switch that selectively connects the primary winding and a power load,
As the drive source, an engine with adjustable rotation speed is provided,
The engine is driven at a predetermined target rotational speed, and output power of a desired target frequency is supplied to the power load by power supply from the power storage device without receiving power supply from an external power system. Regarding autonomous operation,
The engine is driven at a no-load rotational speed faster than the target rotational speed in an unloaded state where the changeover switch is open and the primary winding is not connected to the power load, and the primary winding A standby operation step of controlling the output power of the target frequency to the output power of the target frequency,
Then, the control method of the electric power generation system which performs the load connection process which makes the said changeover switch a closed state and connects the said primary winding to the said electric power load.
前記無負荷時回転速度が、前記エンジンの最大回転速度、又は、前記無負荷状態から前記切替スイッチを閉状態として前記電力負荷に接続した場合の出力電力の周波数の低下を目標の範囲に収めることが可能な回転速度以上かつ前記最大回転速度以下の回転速度、のいずれかに設定される請求項1記載の発電システムの制御方法。   The no-load rotation speed falls within the target range of the maximum rotation speed of the engine or the output power frequency when the changeover switch is closed from the no-load state and connected to the power load. The method of controlling a power generation system according to claim 1, wherein the control method is set to any one of a rotation speed that is higher than a possible rotation speed and lower than the maximum rotation speed. 前記電力負荷にて消費する全電力に対して前記一次巻線に接続する前記電力負荷の接続負荷電力の割合である負荷率が設定負荷率未満の場合には、前記負荷率の増加に応じて速くなる回転速度に前記無負荷時回転速度を設定し、前記負荷率が前記設定負荷率以上の場合には、前記無負荷時回転速度を前記エンジンの最大回転速度に設定する請求項1又は2に記載の発電システムの制御方法。   When the load factor, which is the ratio of the connected load power of the power load connected to the primary winding to the total power consumed by the power load, is less than the set load factor, according to the increase in the load factor 3. The non-load rotation speed is set to a higher rotation speed, and when the load factor is equal to or higher than the set load factor, the no-load rotation speed is set to the maximum rotation speed of the engine. A method for controlling the power generation system according to claim 1. 前記自立運転に関して、前記待機運転工程を行う前に、前記無負荷状態において前記エンジンにより前記回転子を駆動するとともに、前記第一電力変換機により前記一次巻線を励磁する一次側励磁工程と前記第二電力変換機により前記二次巻線を励磁する二次側励磁工程との双方を実行し、前記二次励磁誘導発電機の一次側に発生する一次側電圧を目標電圧値とする一次側電圧確立工程を実行し、
前記一次側電圧確立工程では、前記一次側励磁工程として、前記第一電力変換機から前記一次巻線に無効電力を供給する請求項1〜3のいずれか一項に記載の発電システムの制御方法。
Regarding the self-sustained operation, before performing the standby operation step, the rotor is driven by the engine in the no-load state, and the primary side excitation step of exciting the primary winding by the first power converter; A primary side having a primary voltage generated on the primary side of the secondary excitation induction generator as a target voltage value, performing both of the secondary side excitation step of exciting the secondary winding by a second power converter Run the voltage establishment process,
The said primary side voltage establishment process WHEREIN: As the said primary side excitation process, the reactive power is supplied to the said primary winding from said 1st power converter, The control method of the electric power generation system as described in any one of Claims 1-3 .
前記一次側電圧確立工程は、前記二次側励磁工程により前記一次側電圧を前記目標電圧値まで昇圧させる昇圧工程を実行した後、前記一次側励磁工程を開始する、遅延型一次側電圧確立工程であり、
前記遅延型一次側電圧確立工程では、前記昇圧工程の後、前記一次側電圧を前記目標電圧値に維持した状態で、前記第一電力変換機から前記一次巻線に供給される無効電力を増加させるとともに、前記第二電力変換機から前記二次巻線に供給される電力を減少させる請求項4記載の発電システムの制御方法。
The primary side voltage establishing step includes a delay type primary side voltage establishing step of starting the primary side excitation step after executing a step of boosting the primary side voltage to the target voltage value by the secondary side excitation step. And
In the delay type primary side voltage establishing step, after the boosting step, the reactive power supplied from the first power converter to the primary winding is increased in a state where the primary side voltage is maintained at the target voltage value. The power generation system control method according to claim 4, wherein the power supplied from the second power converter to the secondary winding is reduced.
一次巻線を備える固定子と二次巻線を備える回転子とを有する二次励磁誘導発電機と、
前記回転子を駆動する駆動源と、
交流側が前記一次巻線に接続された第一電力変換機と、
交流側が前記二次巻線に接続された第二電力変換機と、
前記第一電力変換機の直流側と前記第二電力変換機の直流側とを接続する直流部に接続された蓄電装置と、
前記一次巻線と電力負荷とを選択的に接続する切替スイッチと、を備えた発電システムの制御装置であって、
前記駆動源として、回転速度を調整自在なエンジンが備えられ、
前記エンジンを所定の目標回転速度で駆動するとともに、外部の電力系統からの電力の供給を受けることなく、前記蓄電装置からの電力供給により、前記電力負荷に所望の目標周波数の出力電力を供給する自立運転を行う自立運転制御部が、
前記切替スイッチが開状態とされ前記一次巻線が前記電力負荷に接続されていない無負荷状態で、前記エンジンを前記目標回転速度よりも速い無負荷時回転速度で駆動するとともに、前記一次巻線の出力電力を前記目標周波数の出力電力に制御する待機運転工程を実行する待機運転制御部と、
前記切替スイッチを閉状態として前記一次巻線を前記電力負荷に接続する負荷接続工程を実行する負荷接続制御部とを備える発電システムの制御装置。
A secondary excitation induction generator having a stator with a primary winding and a rotor with a secondary winding;
A drive source for driving the rotor;
A first power converter having an AC side connected to the primary winding;
A second power converter having an AC side connected to the secondary winding;
A power storage device connected to a direct current unit connecting the direct current side of the first power converter and the direct current side of the second power converter;
A control device for a power generation system comprising a changeover switch that selectively connects the primary winding and a power load,
As the drive source, an engine with adjustable rotation speed is provided,
The engine is driven at a predetermined target rotational speed, and output power of a desired target frequency is supplied to the power load by power supply from the power storage device without receiving power supply from an external power system. The self-sustaining operation control unit that performs self-sustaining operation
The engine is driven at a no-load rotational speed faster than the target rotational speed in an unloaded state where the changeover switch is open and the primary winding is not connected to the power load, and the primary winding A standby operation control unit that executes a standby operation step of controlling the output power of the target frequency to the output power of the target frequency;
A control device of a power generation system comprising: a load connection control unit that executes a load connection step of connecting the primary winding to the power load with the changeover switch closed.
前記待機運転制御部が、前記無負荷時回転速度を、前記エンジンの最大回転速度、又は、前記無負荷状態から前記切替スイッチを閉状態として前記電力負荷に接続した場合の出力電力の周波数の低下を目標の範囲に収めることが可能な回転速度以上かつ前記最大回転速度以下の回転速度、のいずれかに設定して前記待機運転工程を実行する請求項6記載の発電システムの制御装置。   Decrease in output power frequency when the standby operation control unit is connected to the power load with the rotation speed at no load, the maximum rotation speed of the engine, or from the no load state with the changeover switch closed. The control device for a power generation system according to claim 6, wherein the standby operation step is executed by setting the rotation speed to any one of a rotation speed that is within a target range and a rotation speed that is less than or equal to the maximum rotation speed.
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