JP2013090438A - Independent operation detection device, system interconnection inverter system, and independent operation detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単独運転検出装置、当該単独運転検出装置を備えた系統連系インバータシステム、および、単独運転検出方法に関する。 The present invention relates to an isolated operation detection device, a grid-connected inverter system including the isolated operation detection device, and an isolated operation detection method.
従来、太陽電池などによって生成される直流電力を交流電力に変換して、接続された負荷や電力系統に供給する系統連系インバータシステムが開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a grid-connected inverter system has been developed that converts DC power generated by a solar cell or the like into AC power and supplies it to a connected load or power system.
図10は、従来の単独運転検出装置を備えた系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram for explaining a grid-connected inverter system provided with a conventional isolated operation detection device.
系統連系インバータシステムA100は、直流電源1が生成した直流電力を交流電力に変換して、接続された負荷Cや三相の電力系統Bに供給するものである。なお、以下では3つの相をU相、V相およびW相とする。
The grid-connected inverter system A100 converts the DC power generated by the
インバータ装置2は、直流電源1から入力される直流電圧をスイッチング素子(図示しない)のスイッチングにより交流電圧に変換する。インバータ制御装置3は、電流センサ4および電圧センサ5などが検出した電流信号および電圧信号を入力され、これに基づいてPWM信号を生成してインバータ装置2に出力する。インバータ装置2は、インバータ制御装置3から入力されるPWM信号に基づいてスイッチング素子のスイッチングを行う。
The
電力系統Bで事故が発生した場合などには、電力系統B側に設けられた保護装置によって遮断器Dが作動するため、系統連系インバータシステムA100は電力系統Bから切り離される(停電)。この場合、負荷Cに系統連系インバータシステムA100のみから電力を供給している単独運転状態となる。系統連系インバータシステムA100の出力電力と負荷Cの消費電力とがつりあうような条件においては、系統連系インバータシステムA100は電力系統Bの停電を検出することができない。保全作業者の安全確保のため、系統連系インバータシステムA100には、単独運転を検出して、系統連系インバータシステムA100から負荷Cを切り離し、電力変換動作を自動的に停止させる機能が設けられている。また、遮断器Dによって切り離された直後に再閉路を行った場合、位相がずれた状態で接続されて大きな過電流が流れる場合がある。この場合、遮断器Dが再度切り離され、電力系統Bの上位の変電所にも影響が出て、最悪の場合には広域停電になる可能性がある。これを防ぐためにも、単独運転を適切かつ高速に検出する必要がある。 When an accident occurs in the power system B, etc., the circuit breaker D is activated by the protective device provided on the power system B side, so that the grid-connected inverter system A100 is disconnected from the power system B (power failure). In this case, a single operation state in which power is supplied to the load C only from the grid-connected inverter system A100 is obtained. Under the condition where the output power of the grid interconnection inverter system A100 and the power consumption of the load C are balanced, the grid interconnection inverter system A100 cannot detect a power failure of the power grid B. In order to ensure the safety of maintenance workers, the grid interconnection inverter system A100 is provided with a function of detecting an isolated operation, disconnecting the load C from the grid interconnection inverter system A100, and automatically stopping the power conversion operation. ing. Further, when reclosing is performed immediately after being disconnected by the circuit breaker D, there is a case where a large overcurrent flows due to connection in a state where the phase is shifted. In this case, the circuit breaker D is disconnected again, and an upper substation of the electric power system B is also affected. In the worst case, there is a possibility that a wide-area power failure occurs. In order to prevent this, it is necessary to detect isolated operation appropriately and at high speed.
単独運転検出装置600は、系統連系インバータシステムA100の単独運転を検出するためのものである。単独運転検出装置600は、単独運転を検出すると、開閉器8に開放信号を出力し、インバータ制御装置3に停止信号を出力する。開放信号を入力された開閉器8は、系統連系インバータシステムA100と負荷Cとの接続を切り離す。また、停止信号を入力されたインバータ制御装置3は、PWM信号の生成を停止して電力変換動作を停止する。これにより、系統連系インバータシステムA100の単独運転状態が回避される。
The isolated operation detection device 600 is for detecting an isolated operation of the grid interconnection inverter system A100. When the isolated operation detection device 600 detects an isolated operation, the isolated operation detection device 600 outputs an open signal to the switch 8 and outputs a stop signal to the
単独運転検出装置600が単独運転を検出する方法には、連系運転から単独運転に変化したときに生じる電圧波形や位相の変化を検出することで単独運転状態を検出する受動方式と、周期的に変動要因を与えて、それに対応して電圧波形や位相が変化した場合に単独運転状態であることを検出する能動方式とがある。このうち、能動方式として、次数間高調波検出方式の単独運転検出方法が開発されている。次数間高調波検出方式の単独運転検出方法は、電力系統Bには通常含まれない高調波であって、電力系統Bの基本波の非整数倍の周波数の高調波(以下では、「次数間高調波」という。)の電流を電力系統Bに注入して、連系点からみた電力系統Bの当該次数間高調波についてのインピーダンスまたはアドミタンスを検出し、その変化から単独運転を検出するものである。 The islanding operation detection device 600 detects the islanding operation by a passive method for detecting the islanding state by detecting a change in voltage waveform or phase that occurs when the islanding operation is changed to the islanding operation. There is an active method in which a fluctuation factor is given to the device, and when the voltage waveform or phase changes correspondingly, it is detected that the state is in an isolated operation state. Among these, as an active method, an isolated operation detection method using an inter-order harmonic detection method has been developed. The isolated operation detection method of the inter-order harmonic detection method is a harmonic that is not normally included in the power system B, and is a harmonic having a frequency that is a non-integer multiple of the fundamental wave of the power system B (hereinafter referred to as “inter-order harmonics”). In this case, the impedance or admittance of the harmonics of the power system B as viewed from the interconnection point is detected and the islanding operation is detected from the change. is there.
単独運転検出装置600は、周期的に電流注入装置7に指令を出して、次数間高調波(例えば、2.4次高調波)の単相電流を電力系統Bの所定の相間(例えばU相V相間)に注入させる。そして、電流センサ4より入力される電流信号および電圧センサ5より入力される電圧信号から、離散的フーリエ変換と対称座標変換によって、当該次数間高調波の正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出する。単独運転検出装置600は、正相分の電圧信号および電流信号から正相分のアドミタンスを算出し、逆相分の電圧信号および電流信号から逆相分のアドミタンスを算出する。そして、正相分のアドミタンスの変化から単独運転が検出され、かつ、逆相分のアドミタンスの変化からも単独運転が検出された場合に、単独運転を検出したと判定する。単独運転を検出したと判定した場合、単独運転検出装置600は、開閉器8に開放信号を出力し、インバータ制御装置3に停止信号を出力する。
The islanding operation detection device 600 periodically issues a command to the
しかしながら、上述した方法の場合、電流信号および電圧信号から次数間高調波成分の正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出するときに、まず、フーリエ級数展開した各係数に対して離散的フーリエ変換を用いることで次数間高調波成分の信号を抽出し、さらに対称座標変換を行って正相分の信号と逆相分の信号とを抽出する必要がある。 However, in the case of the method described above, when extracting the signal for the positive phase and the signal for the negative phase of the inter-order harmonic component from the current signal and the voltage signal, respectively, first, for each coefficient that is expanded in the Fourier series, It is necessary to extract a signal of inter-order harmonic components by using discrete Fourier transform, and further to perform a symmetrical coordinate transformation to extract a signal for the positive phase and a signal for the reverse phase.
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、注入された高調波の正相分の信号と逆相分の信号とを簡単な処理で抽出することができる単独運転検出装置を提供することをその目的としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and is capable of extracting a single phase operation signal and a positive phase signal of the injected harmonics by simple processing. Its purpose is to provide a device.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供される単独運転検出装置は、三相交流の電力系統に連系する系統連系インバータシステムの単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる電流注入指示手段と、検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する電圧信号変換手段と、検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する電流信号変換手段と、前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電圧信号とを、それぞれ抽出する正相分電圧信号抽出手段と、前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電圧信号とを、それぞれ抽出する逆相分電圧信号抽出手段と、前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電流信号とを、それぞれ抽出する正相分電流信号抽出手段と、前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電流信号とを、それぞれ抽出する逆相分電流信号抽出手段と、前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する正相分系統回路定数算出手段と、前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する逆相分系統回路定数算出手段と、前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する単独運転判定手段とを備えており、前記正相分電圧信号抽出手段、前記逆相分電圧信号抽出手段、前記正相分電流信号抽出手段、および前記逆相分電流信号抽出手段は、それぞれ複素係数フィルタを用いて各信号を抽出することを特徴とする。 An isolated operation detection device provided by the first aspect of the present invention is an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a grid-connected inverter system that is linked to a three-phase AC power system. Current injection instruction means for single-phase injection of a harmonic current of a predetermined angular frequency; voltage signal conversion means for converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal; Current signal conversion means for converting a three-phase current signal into a first current signal and a second current signal, and a first positive-phase divided voltage that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first voltage signal A positive phase divided voltage signal extracting means for extracting a signal and a second positive phase divided voltage signal which is a signal of the predetermined angular frequency included in the second voltage signal, and the first voltage signal Inverse phase component of the predetermined angular frequency included A negative phase that extracts a first negative phase voltage signal that is a signal and a second negative phase voltage signal that is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the second voltage signal, respectively. A divided voltage signal extracting means; a first positive phase divided current signal that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal; and a signal of the predetermined angular frequency included in the second current signal. A positive phase current signal extracting means for extracting each second positive phase current signal; and a first negative phase signal that is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal. An anti-phase component current signal extracting means for extracting an anti-phase component signal and a second anti-phase component signal that is an anti-phase signal of the predetermined angular frequency included in the second current signal; A first positive phase voltage signal, a second positive phase voltage signal, and the first positive phase voltage signal; A positive-phase component circuit constant calculation means for calculating a positive-phase component circuit constant from the current signal and the second positive-phase component current signal; the first negative-phase component voltage signal and the second inverse component; A negative-phase component network circuit constant calculating means for calculating a negative-phase system circuit constant from the phase-divided voltage signal, the first negative-phase component current signal, and the second negative-phase component current signal; A single operation determination means for determining a single operation based on a change in the system circuit constant of the phase and the system circuit constant of the negative phase, the positive phase divided voltage signal extraction means, the negative phase division voltage signal The extraction means, the positive-phase current signal extraction means, and the negative-phase current signal extraction means each extract each signal using a complex coefficient filter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記正相分電圧信号抽出手段、前記逆相分電圧信号抽出手段、前記正相分電流信号抽出手段、または前記逆相分電流信号抽出手段が用いる複素係数フィルタは、帯域通過型の複素係数フィルタである。 In a preferred embodiment of the present invention, the complex coefficient used by the positive phase divided voltage signal extracting means, the negative phase divided voltage signal extracting means, the positive phase divided current signal extracting means, or the negative phase divided current signal extracting means. The filter is a band-pass type complex coefficient filter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複素係数フィルタのz変換表現による伝達関数H(z)は、通過帯域の正規化中心角周波数をΩd(−π<Ωd<π)、通過帯域の帯域幅を決めるパラメータをr(0<r<1)、虚数単位をj、自然対数の底eの指数関数をexp()とした場合、
本発明の好ましい実施の形態においては、前記正相分電圧信号抽出手段、前記逆相分電圧信号抽出手段、前記正相分電流信号抽出手段、または前記逆相分電流信号抽出手段が用いる複素係数フィルタは、帯域阻止型の複素係数フィルタである。 In a preferred embodiment of the present invention, the complex coefficient used by the positive phase divided voltage signal extracting means, the negative phase divided voltage signal extracting means, the positive phase divided current signal extracting means, or the negative phase divided current signal extracting means. The filter is a band rejection type complex coefficient filter.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複素係数フィルタのz変換表現による伝達関数H(z)は、阻止帯域の正規化中心角周波数をΩd(−π<Ωd<π)、阻止帯域の帯域幅を決めるパラメータをr(0<r<1)、虚数単位をj、自然対数の底eの指数関数をexp()とした場合、
本発明の好ましい実施の形態においては、前記正相分電圧信号抽出手段、前記逆相分電圧信号抽出手段、前記正相分電流信号抽出手段、または前記逆相分電流信号抽出手段は、複数の複素係数フィルタを多段に接続したフィルタを用いる。 In a preferred embodiment of the present invention, the positive phase divided voltage signal extracting means, the negative phase divided voltage signal extracting means, the positive phase divided current signal extracting means, or the negative phase divided current signal extracting means includes a plurality of A filter in which complex coefficient filters are connected in multiple stages is used.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定角周波数は、前記電力系統の基本波の非整数倍の角周波数である。 In a preferred embodiment of the present invention, the predetermined angular frequency is a non-integer multiple angular frequency of the fundamental wave of the power system.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記単独運転判定手段は、前記正相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転と判定でき、かつ、前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転と判定できる場合にのみ、単独運転と判定する。 In a preferred embodiment of the present invention, the islanding determination means can determine that the islanding operation is based on a change in the system circuit constant for the positive phase and based on a change in the system circuit constant for the reverse phase. Only when it can be determined as an isolated operation, it is determined as an isolated operation.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電流注入指示手段は、前記所定角周波数の高調波電流の注入を、前記系統連系インバータシステムに指示する。 In a preferred embodiment of the present invention, the current injection instructing unit instructs the grid interconnection inverter system to inject a harmonic current having the predetermined angular frequency.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記系統回路定数はアドミタンスの絶対値である。 In a preferred embodiment of the present invention, the system circuit constant is an absolute value of admittance.
本発明の第2の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、本発明の第1の側面によって提供される単独運転検出装置を備えていることを特徴とする。 The grid interconnection inverter system provided by the second aspect of the present invention includes the islanding operation detection apparatus provided by the first aspect of the present invention.
本発明の第3の側面によって提供される単独運転検出方法は、三相交流の電力系統に連系する系統連系インバータシステムの単独運転を検出する単独運転検出方法であって、前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる第1の工程と、検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する第2の工程と、検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する第3の工程と、前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電圧信号とを、それぞれ抽出する第4の工程と、前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電圧信号とを、それぞれ抽出する第5の工程と、前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電流信号とを、それぞれ抽出する第6の工程と、前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電流信号とを、それぞれ抽出する第7の工程と、前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する第8の工程と、前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する第9の工程と、前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて、単独運転を検出する第9の工程とを備えており、前記第4ないし第7の工程は、それぞれ複素係数フィルタを用いて各信号を抽出することを特徴とする。 An islanding operation detection method provided by the third aspect of the present invention is an islanding operation detection method for detecting islanding operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system. A first step of single-phase injection of a harmonic current of a predetermined angular frequency; a second step of converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal; A third step of converting a three-phase current signal into a first current signal and a second current signal, and a first positive phase divided voltage that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first voltage signal A fourth step of extracting a signal and a second positive phase divided voltage signal which is a signal of the predetermined angular frequency included in the second voltage signal, and the first voltage signal includes the first step. A first negative phase voltage signal that is a negative phase signal of a predetermined angular frequency. And a fifth step of extracting a second negative phase voltage signal that is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the second voltage signal, and the first current signal A first positive-phase current signal that is a signal of the predetermined angular frequency included and a second positive-phase current signal that is a signal of the predetermined angular frequency included in the second current signal are respectively extracted. A sixth phase step, a first negative phase current signal that is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal, and the predetermined angle included in the second current signal. A seventh step of extracting a second negative phase current signal that is a negative phase signal of the frequency, respectively, the first positive phase voltage signal and the second positive phase voltage signal; From the first positive-phase current signal and the second positive-phase current signal, system circuit constants for the positive phase From the eighth step of calculating, the first negative phase voltage signal and the second negative phase voltage signal, the first negative phase current signal and the second negative phase current signal A ninth step of calculating a system circuit constant for the reverse phase, and a ninth step of detecting an isolated operation based on a change in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant of the reverse phase. In the fourth to seventh steps, each signal is extracted using a complex coefficient filter.
本発明によれば、複素係数フィルタによって、各電圧信号および各電流信号から、所定角周波数の正相分および逆相分の信号がそれぞれ抽出され、抽出された正相分の信号を用いて正相分の系統回路定数が算出され、抽出された逆相分の信号を用いて逆相分の系統回路定数が算出される。そして、算出された正相分の系統回路定数および逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転が検出される。複素係数フィルタを用いるので、所定角周波数の正相分および逆相分の信号を簡単な処理でそれぞれ抽出することができる。 According to the present invention, the complex phase filter extracts the positive-phase component and the negative-phase component of the predetermined angular frequency from each voltage signal and each current signal, respectively, and uses the extracted positive-phase component signals for the positive phase. The system circuit constants for the phase are calculated, and the system circuit constants for the antiphase are calculated using the extracted signals for the antiphase. Then, the isolated operation is detected based on the change in the calculated system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase. Since the complex coefficient filter is used, it is possible to extract the signals for the positive phase and the negative phase having a predetermined angular frequency by simple processing.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る単独運転検出装置を系統連系インバータシステムのインバータ制御回路に備えた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example a case where the isolated operation detection device according to the present invention is provided in an inverter control circuit of a grid-connected inverter system.
図1は、第1実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram for explaining a grid-connected inverter system according to the first embodiment.
同図に示すように、系統連系インバータシステムAは、直流電源1、インバータ装置2、インバータ制御装置3、電流センサ4、電圧センサ5、単独運転検出装置6、電流注入装置7、および開閉器8を備えている。直流電源1は、インバータ装置2に接続している。インバータ装置2は、開閉器8を介して、U相、V相、W相の出力電圧の出力ラインで、三相交流の電力系統Bに接続している。電流センサ4および電圧センサ5は、インバータ装置2の出力側に設置されている。インバータ制御装置3は、インバータ装置2に接続されている。系統連系インバータシステムAは、直流電源1が出力する直流電力を交流電力に変換して、電力系統Bおよび負荷C供給する。なお、系統連系インバータシステムAの構成は、これに限られない。例えば、インバータ装置2の制御に必要な他のセンサを設けていてもよい。
As shown in the figure, the grid-connected inverter system A includes a
直流電源1は、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源1は、生成された直流電力を、インバータ装置2に出力する。なお、直流電源1は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源1は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。
The
インバータ装置2は、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換して、負荷Cおよび電力系統Bに出力するものである。インバータ装置2は、図示しない3組6個のスイッチング素子を備えたPWM制御型三相インバータ回路を備えている。当該インバータ回路は、インバータ制御装置3から入力されるPWM信号に基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換する。また、インバータ装置2は、内蔵するフィルタ回路(図示しない)によって、スイッチングによる高周波成分を除去し、内蔵する変圧回路によって、交流電圧を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。なお、インバータ装置2の構成は、これに限られない。例えば、インバータ回路はマルチレベルインバータ回路であってもよい。また、変圧回路を設けない、いわゆるトランスレス方式としてもよい。また、直流電源1とインバータ装置2との間にDC/DCコンバータ回路を設けるようにしてもよい。
The
インバータ制御装置3は、インバータ装置2を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。インバータ制御装置3は、電流センサ4から入力される電流信号I、および、電圧センサ5から入力される電圧信号Vに基づいて、系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧の波形を指令するための指令値信号を生成し、当該指令値信号に基づいて生成されるパルス信号をPWM信号として出力する。インバータ装置2は、入力されるPWM信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、指令値信号に対応した波形の交流電圧を出力する。
The
インバータ制御装置3は、指令値信号生成部31およびPWM信号生成部32を備えている。
The
指令値信号生成部31は、電流センサ4から電流信号Iを入力され、電圧センサ5から電圧信号Vを入力され、系統連系インバータシステムAの出力電力の制御や出力電流の制御を行うための補償信号を生成し、これに基づいて指令値信号を生成する。生成された指令値信号は、PWM信号生成部32に出力される。なお、各制御や指令値信号の生成方法の説明は省略する。
The command
PWM信号生成部32は、入力される指令値信号と、所定の周波数(例えば、4kHz)の三角波信号として生成されたキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりPWM信号を生成する。三角波比較法では、指令値信号とキャリア信号とがそれぞれ比較され、例えば、指令値信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、小さい場合にローレベルとなるパルス信号がPWM信号として生成される。生成されたPWM信号は、インバータ装置2に出力される。また、PWM信号生成部32は、単独運転検出装置6から単独運転検出信号(停止信号)を入力された場合に、PWM信号の生成を停止する。これにより、インバータ装置2の電力変換動作は停止する。
The PWM
電流センサ4は、電力系統Bとの連系点での各相を流れる電流(すなわち、系統連系インバータシステムAの出力電流)を検出するものである。検出された電流信号I(Iu,Iv,Iw)は、インバータ制御装置3および単独運転検出装置6に入力される。電圧センサ5は、電力系統Bとの連系点の各相の電圧を検出するものである。検出された電圧信号V(Vu,Vv,Vw)は、インバータ制御装置3および単独運転検出装置6に入力される。なお、系統連系インバータシステムAが電力系統Bに連系している場合、連系点の電圧は系統電圧とほぼ一致している。
The
単独運転検出装置6は、単独運転を検出するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。単独運転検出装置6は、電流注入装置7に電流注入の指示信号を周期的に出力して、電流注入装置7に次数間高調波の電流を電力系統Bに注入させる。単独運転検出装置6は、電流注入装置7が次数間高調波の電流を注入したときに検出される電圧信号および電流信号に基づいて、単独運転を検出する。単独運転の検出方法の詳細については後述する。単独運転検出装置6は、単独運転を検出した場合に単独運転検出信号を出力する。単独運転検出装置6が出力した単独運転検出信号は、停止信号としてインバータ制御装置3のPWM信号生成部32に入力され、開放信号として開閉器8に入力される。
The isolated operation detection device 6 detects an isolated operation, and is realized by, for example, a microcomputer. The islanding operation detection device 6 periodically outputs a current injection instruction signal to the
電流注入装置7は、電力系統Bに次数間高調波の単相電流を注入するものであり、インバータ回路および変圧器などにより構成されている。電流注入装置7は、単独運転検出装置6から入力される指示信号に応じて、次数間高調波の単相電流を電力系統Bの所定の相間(例えば、U相V相間)に注入する。本実施形態では、注入する次数間高調波として、例えば、2.4次高調波を用いている。
The
開閉器8は、系統連系インバータシステムAと負荷Cとの接続を切り離すものである。開閉器8は、単独運転検出装置6から単独運転検出信号(開放信号)が入力された場合に、系統連系インバータシステムAと負荷Cとの接続を切り離す。これにより、系統連系インバータシステムAの単独運転状態が回避される。 The switch 8 disconnects the connection between the grid-connected inverter system A and the load C. The switch 8 disconnects the connection between the grid-connected inverter system A and the load C when an isolated operation detection signal (open signal) is input from the isolated operation detection device 6. Thereby, the independent operation state of the grid connection inverter system A is avoided.
次に、単独運転検出装置6の詳細について、図2〜図5を参照して説明する。 Next, details of the isolated operation detection device 6 will be described with reference to FIGS.
図2は、単独運転検出装置6の内部構成を説明するためのブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram for explaining the internal configuration of the isolated operation detection device 6.
同図に示すように、単独運転検出装置6は、電圧信号三相/二相変換部61、正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、電流信号三相/二相変換部63、正相分電流信号抽出部64a、逆相分電流信号抽出部64b、正相分系統回路定数算出部65、逆相分系統回路定数算出部66、単独運転判定部67、および、判定指示部68を備えている。なお、本発明は能動方式の単独運転検出方法に関するものなので、能動方式の単独運転検出のための構成のみを記載して説明している。実際には、単独運転検出装置6は受動方式の単独運転検出のための構成も備えているが、本実施形態ではその記載および説明を省略している。
As shown in the figure, the isolated operation detection device 6 includes a voltage signal three-phase / two-
電圧信号三相/二相変換部61は、電圧センサ5より入力される3つの電圧信号Vu,Vv,Vwを、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換するものである。電圧信号三相/二相変換部61は、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、電圧信号Vu,Vv,Vwを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを生成する。
The voltage signal three-phase / two-
電圧信号三相/二相変換部61で行われる変換処理は、下記(1)式に示す行列式で表される。
正相分電圧信号抽出部62aは、電圧信号三相/二相変換部61より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、次数間高調波の正相分の信号を抽出するものであり、複素係数バンドパスフィルタ(帯域通過型の複素係数フィルタ)を備えている。
The positive phase divided voltage
当該複素係数バンドパスフィルタは、z変換表現による伝達関数H(z)が下記(2)式で表される複素係数の1次IIRフィルタで構成されている。下記(2)式において、複素係数a1におけるfdは、通過帯域の中心周波数f0をサンプリング周波数で正規化した正規化周波数である。また、Ωdは、正規化角周波数である。例えば、サンプリング周波数をfsrとすると、正規化周波数fdはf0/fsr、正規化角周波数Ωdは2π・fd=2π・(f0/fsr)となる。なお、正規化角周波数Ωdは、−π<Ωd<πである。また、rは通過帯域の帯域幅を決めるパラメータ(0<r<1)であり、jは虚数単位、exp()は自然対数の底eの指数関数である。 The complex coefficient bandpass filter is composed of a complex coefficient first-order IIR filter whose transfer function H (z) expressed by z-transform is expressed by the following equation (2). In the following equation (2), f d in the complex coefficient a 1 is a normalized frequency obtained by normalizing the center frequency f 0 of the passband with the sampling frequency. Ω d is a normalized angular frequency. For example, if the sampling frequency is f sr , the normalized frequency f d is f 0 / f sr , and the normalized angular frequency Ω d is 2π · f d = 2π · (f 0 / f sr ). The normalized angular frequency Ω d is −π <Ω d <π. R is a parameter (0 <r <1) that determines the bandwidth of the passband, j is an imaginary unit, and exp () is an exponential function of the base e of the natural logarithm.
図3は、上記(2)式の演算処理を示すブロック図である。同図に示すように、複素係数バンドパスフィルタは、上記(2)式の分母の演算処理がフィードバック回路で構成され、そのフィードバック回路の出力に分子の係数b0を乗算する回路によって構成される。 FIG. 3 is a block diagram showing the arithmetic processing of the above equation (2). As shown in the figure, the complex-coefficient bandpass filter is configured by a circuit that multiplies the denominator calculation process of equation (2) by a feedback circuit and multiplies the output of the feedback circuit by a numerator coefficient b 0. .
図3に示すブロック図において、u[k](k:離散時間を表すインデックス番号)は入力データ、x[k]は状態データ、y[k]は出力データである。入力データu[k]、状態データx[k]および出力データy[k]の間には、
x[k]=r・exp(j・Ωd)・x[k-1]+u[k] …(3)
y[k]=(1−r)・x[k] …(4)
が成立する。
In the block diagram shown in FIG. 3, u [k] (k: index number representing discrete time) is input data, x [k] is state data, and y [k] is output data. Between input data u [k], state data x [k] and output data y [k]
x [k] = r.exp (j. [Omega] d ) .x [k-1] + u [k] (3)
y [k] = (1-r) .x [k] (4)
Is established.
複素係数バンドパスフィルタにおいては、入力データu[k]が複素データか実データ(複素データの虚数部が「0」のデータ)かに関わらず、状態データx[k]および出力データy[k]が複素データとなる。したがって、入力データu[k]、状態データx[k]および出力データy[k]をそれぞれu[k]=ur[k]+j・uj[k]、x[k]=xr[k]+j・xj[k]、y[k]=yr[k]+j・yj[k]の複素データとし、複素係数a1をa1=r・exp(j・Ωd)=ar+j・aj=r・cos(Ωd)+j・r・sin(Ωd)として、上記(3)式および(4)式に代入して、実数部と虚数部の関係式に分けると、
xr[k]=r・cos(Ωd)・xr[k-1]−r・sin(Ωd)・xj[k-1]+ur[k] ・・・ (5)
xj[k]=r・cos(Ωd)・xj[k-1]+r・sin(Ωd)・xr[k-1]+uj[k] ・・・ (6)
yr[k]=(1−r)・xr[k] ・・・ (7)
yj[k]=(1−r)・xj[k] ・・・ (8)
となる。
In the complex coefficient bandpass filter, regardless of whether the input data u [k] is complex data or real data (data in which the imaginary part of the complex data is “0”), the state data x [k] and the output data y [k] ] Is complex data. Accordingly, the input data u [k], state data x [k] and the output data y [k], respectively u [k] = u r [ k] + j · u j [k], x [k] = x r [ k] + j · x j [k], y [k] = y r [k] + j · y j [k] complex data, and the complex coefficient a 1 is a 1 = r · exp (j · Ω d ) = a r + j · a j = r · cos (Ω d ) + j · r · sin (Ω d ) is substituted into the above equations (3) and (4) and divided into relational expressions of the real part and the imaginary part. When,
x r [k] = r · cos (Ω d) · x r [k-1] -r · sin (Ω d) · x j [k-1] + u r [k] ··· (5)
x j [k] = r · cos (Ω d ) · x j [k−1] + r · sin (Ω d ) · x r [k−1] + u j [k] (6)
y r [k] = (1−r) · x r [k] (7)
y j [k] = (1−r) · x j [k] (8)
It becomes.
図4は、上記(5)式〜(8)式に基づき複素係数バンドパスフィルタの複素演算処理を行う回路構成を示す図である。同図において、係数arおよび係数ajは、それぞれ複素係数a1=r・exp(j・Ωd)の実数部および虚数部であり、ar=r・cos(Ωd)、aj=r・sin(Ωd)である。 FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration for performing complex arithmetic processing of a complex coefficient bandpass filter based on the above equations (5) to (8). In the figure, coefficient a r and coefficient a j are the real part and imaginary part of complex coefficient a 1 = r · exp (j · Ω d ), respectively, and a r = r · cos (Ω d ), a j = R · sin (Ω d ).
同図に示すように、複素係数バンドパスフィルタは、6個の乗算器12a〜12fと、2個の加算器12g,12hと、2個の遅延回路12i,12jで構成される。遅延回路12iは、状態データの実数部xr[k-1]を生成する回路であり、遅延回路12jは、状態データの虚数部xj[k-1]を生成する回路である。乗算器12a,12bはそれぞれ上記(5)式の第1項と第2項(負の符号を含む)を演算する演算器であり、加算器12gは上記(5)式の第1項と第2項と第3項を加算する演算器である。したがって、加算器12gから上記(5)式で示す状態データの実数部xr[k]が出力される。
As shown in the figure, the complex coefficient bandpass filter includes six
一方、乗算器12c,12dはそれぞれ上記(6)式の第1項と第2項を演算する演算器であり、加算器12hは上記(6)式の第1項と第2項と第3項を加算する演算器である。したがって、加算器12hから上記(6)式で示す状態データの虚数部xj[k]が出力される。また、乗算器12e,12fはそれぞれ上記(7)式および(8)式を演算する演算器である。
On the other hand, the
本実施形態では、電圧信号三相/二相変換部61が、3つの電圧信号Vu,Vv,Vwを、互いに直交するα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換している。α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβは、それぞれ複素データur+j・ujの実数部と虚数部に対応させることができるので、α軸電圧信号Vαのサンプリングデータを入力データの実数部ur[k]として加算器12gに入力し、β軸電圧信号Vβのサンプリングデータを入力データの虚数部uj[k]として加算器12hに入力している。
In the present embodiment, the voltage signal three-phase / two-
α軸電圧信号Vαのサンプリングデータが入力される毎に、遅延回路12i、乗算器12a,12b,12eおよび加算器12gで上記(5)式および(7)式の演算処理が繰り返され、これにより、乗算器12eからは出力データyr[k]が出力される。出力データyr[k]は、α軸電圧信号Vαから正規化角周波数Ωdに対応する成分のみを抽出したものとなる。また、β軸電圧信号Vβのサンプリングデータが入力される毎に、遅延回路12j、乗算器12c,12d,12fおよび加算器12hで上記(6)式および(8)式の演算処理が繰り返され、これにより、乗算器12fからは出力データyj[k]が出力される。出力データyj[k]は、β軸電圧信号Vβから正規化角周波数Ωdに対応する成分のみを抽出したものとなる。
Each time sampling data of the α-axis voltage signal Vα is input, the
バンドパスフィルタを実係数の2次IIRフィルタで構成した場合、その2次IIRフィルタの伝達関数H(z)(z=exp(j・ω))は、
H(z)=(1-r2+2(r-1)・r・cos(Ωd)・z-1)/(1-2r・cos(Ωd)・z-1+ r2・z-2)
で表わされる。この伝達関数H(z)の振幅特性M(ω)を求めると、
H (z) = (1-r 2 +2 (r-1) · r · cos (Ω d ) · z -1 ) / (1-2r · cos (Ω d ) · z -1 + r 2 · z -2 )
It is represented by When the amplitude characteristic M (ω) of the transfer function H (z) is obtained,
一方、上記(2)式に示す伝達関数H(z)の振幅特性M(ω)求めると、
M(ω)=(1−r)/√{1−2r・cos(Ωd−ω)+r2}
となり、(1−2r・cos(Ωd−ω)+r2)=0を満たすωだけに極が表れる。したがって、複素係数の1次IIRフィルタを通過させる正規化周波数fdはfd=Ωd/2πとなるから、複素係数の1次IIRフィルタでは、正相分または逆相分のいずれか一方のみを通過させることができる。
On the other hand, when the amplitude characteristic M (ω) of the transfer function H (z) shown in the above equation (2) is obtained,
M (ω) = (1-r) / √ {1-2r · cos (Ω d −ω) + r 2 }
Thus, a pole appears only in ω that satisfies (1-2r · cos (Ω d −ω) + r 2 ) = 0. Therefore, since the normalized frequency f d that passes through the first-order IIR filter with complex coefficients is f d = Ω d / 2π, in the first-order IIR filter with complex coefficients, only one of the positive phase component and the opposite phase component is obtained. Can be passed.
正相分電圧信号抽出部62aは、電圧信号三相/二相変換部61より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入された次数間高調波の正相分の信号を抽出するものである。抽出された正相分電圧信号Vαp,Vβpは、正相分系統回路定数算出部65に出力される。正相分電圧信号抽出部62aが備える複素係数バンドパスフィルタの通過帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、電力系統Bに注入した次数間高調波の角周波数を正規化した正規化角周波数が、あらかじめ設定されている。注入した次数間高調波が2.4次高調波の場合、系統電圧の基本波(正相分)の角周波数ω0(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))を正規化した正規化角周波数をωdとすると、2.4ωdがあらかじめ設定されている。正相分電圧信号抽出部62aは、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを入力データur[k]およびuj[k](図4参照)として複素係数バンドパスフィルタに入力し、出力データyr[k]およびyj[k]を正相分電圧信号Vαp,Vβpとして出力する。
The positive phase divided voltage
図5(a)は、正相分電圧信号抽出部62aが備える複素係数バンドパスフィルタの周波数特性を示す図である。通過帯域の中心角周波数を2.4次高調波の角周波数2.4ω0としているので、その他の角周波数の信号を好適に除去して、2.4次高調波の正相分の信号のみを抽出することができる。
FIG. 5A is a diagram illustrating frequency characteristics of a complex coefficient bandpass filter included in the positive phase divided voltage
逆相分電圧信号抽出部62bは、電圧信号三相/二相変換部61より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入された次数間高調波の逆相分の信号を抽出するものである。抽出された逆相分電圧信号Vαn,Vβnは、逆相分系統回路定数算出部66に出力される。逆相分電圧信号抽出部62bが備える複素係数バンドパスフィルタの通過帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、電力系統Bに注入した次数間高調波の逆相分の角周波数を正規化した正規化角周波数が、あらかじめ設定されている。逆相分は正相分とは相順が逆なので、逆相分の角周波数は正相分の角周波数の負の値となる。つまり、正相分の角周波数2.4ω0の負の値である「−2.4ω0」を正規化した「−2.4ωd」が、正規化角周波数Ωdとして設定されている。逆相分電圧信号抽出部62bは、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを入力データur[k]およびuj[k](図4参照)として複素係数バンドパスフィルタに入力し、出力データyr[k]およびyj[k]を逆相分電圧信号Vαn,Vβnとして出力する。
The negative phase voltage signal extracting unit 62b is a signal for the negative phase of the interharmonics injected from the α-axis voltage signal Vα and β-axis voltage signal Vβ input from the voltage signal three-phase / two-
図5(b)は、逆相分電圧信号抽出部62bが備える複素係数バンドパスフィルタの周波数特性を示す図である。通過帯域の中心角周波数を2.4次高調波の逆相分の角周波数「−2.4ω0」としているので、その他の角周波数の信号を好適に除去して、2.4次高調波の逆相分の信号のみを抽出することができる。 FIG. 5B is a diagram illustrating frequency characteristics of a complex coefficient bandpass filter included in the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b. Since the central angular frequency of the pass band is the angular frequency “−2.4ω 0 ” of the reverse phase of the 2.4 th harmonic, signals of other angular frequencies are preferably removed and the 2.4 th harmonic is removed. It is possible to extract only the signal of the opposite phase.
なお、正相分電圧信号抽出部62aおよび逆相分電圧信号抽出部62bが備える複素係数バンドパスフィルタは、上記(2)式に示す伝達関数H(z)のものに限定されない。例えば、複素係数の2次以上のIIRフィルタなどで構成された複素係数バンドパスフィルタであってもよい。
Note that the complex coefficient bandpass filter provided in the positive phase divided voltage
電流信号三相/二相変換部63は、電流センサ4より入力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwを、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換するものである。電流信号三相/二相変換部63は、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、電流信号Iu,Iv,Iwを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを生成する。
The current signal three-phase / two-
電流信号三相/二相変換部63で行われる変換処理は、下記(9)式に示す行列式で表される。
正相分電流信号抽出部64aは、電流信号三相/二相変換部63より入力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから、注入された次数間高調波の正相分の信号を抽出するものであり、正相分電圧信号抽出部62aと同様の複素係数バンドパスフィルタを備えている。抽出された正相分電流信号Iαp,Iβpは、正相分系統回路定数算出部65に出力される。正相分電流信号抽出部64aが備える複素係数バンドパスフィルタの通過帯域を決定する正規化角周波数Ωdにも、正相分電圧信号抽出部62aと同様、正規化角周波数2.4ωdがあらかじめ設定されている。正相分電流信号抽出部64aは、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを入力データur[k]およびuj[k](図4参照)として複素係数バンドパスフィルタに入力し、出力データyr[k]およびyj[k]を正相分電流信号Iαp,Iβpとして出力する。正相分電流信号抽出部64aが備える複素係数バンドパスフィルタの周波数特性も図5(a)の特性を示すので、角周波数2.4ω0以外の角周波数の信号を好適に除去して、2.4次高調波の正相分の信号のみを抽出することができる。
The positive phase current signal extraction unit 64a is a signal for the positive phase of the injected interharmonic harmonics from the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ input from the current signal three-phase / two-
逆相分電流信号抽出部64bは、電流信号三相/二相変換部63より入力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから、注入された次数間高調波の逆相分の信号を抽出するものであり、逆相分電圧信号抽出部62bと同様の複素係数バンドパスフィルタを備えている。抽出された逆相分電流信号Iαn,Iβnは、逆相分系統回路定数算出部66に出力される。逆相分電流信号抽出部64bが備える複素係数バンドパスフィルタの通過帯域を決定する正規化角周波数Ωdにも、逆相分電圧信号抽出部62bと同様、正規化角周波数「−2.4ωd」があらかじめ設定されている。逆相分電流信号抽出部64bは、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを入力データur[k]およびuj[k](図4参照)として複素係数バンドパスフィルタに入力し、出力データyr[k]およびyj[k]を逆相分電流信号Iαn,Iβnとして出力する。逆相分電流信号抽出部64bが備える複素係数バンドパスフィルタの周波数特性も図5(b)の特性を示すので、角周波数「−2.4ω0」以外の角周波数の信号を好適に除去して、2.4次高調波の逆相分の信号のみを抽出することができる。
The negative phase current
なお、正相分電流信号抽出部64aおよび逆相分電流信号抽出部64bが備える複素係数バンドパスフィルタは、上記(2)式に示す伝達関数H(z)のものに限定されない。例えば、複素係数の2次以上のIIRフィルタなどで構成された複素係数バンドパスフィルタであってもよい。
Note that the complex coefficient band-pass filter included in the positive-phase component current signal extraction unit 64a and the negative-phase component current
正相分系統回路定数算出部65は、正相分の系統回路定数を算出するものである。本実施形態では、正相分の系統回路定数としてアドミタンスの絶対値を算出している。正相分系統回路定数算出部65は、正相分電圧信号抽出部62aより入力される正相分電圧信号Vαp,Vβpと、正相分電流信号抽出部64aより入力される正相分電流信号Iαp,Iβpとから、下記(10)式によって正相分のアドミタンスの絶対値Ypを算出する。算出された正相分のアドミタンスの絶対値Ypは、単独運転判定部67に出力される。
逆相分系統回路定数算出部66は、逆相分の系統回路定数を算出するものである。本実施形態では、逆相分の系統回路定数としてアドミタンスの絶対値を算出している。逆相分系統回路定数算出部66は、逆相分電圧信号抽出部62bより入力される逆相分電圧信号Vαn,Vβnと、逆相分電流信号抽出部64bより入力される逆相分電流信号Iαn,Iβnとから、下記(11)式によって逆相分のアドミタンスの絶対値Ynを算出する。算出された逆相分のアドミタンスの絶対値Ynは、単独運転判定部67に出力される。
単独運転判定部67は、系統連系インバータシステムAが単独運転状態であるか否かを判定するものである。単独運転判定部67は、判定指示部68から判定の指示信号が入力されたときに判定を行い、単独運転状態であると判定した場合に単独運転検出信号を出力する。単独運転判定部67は、正相分系統回路定数算出部65から入力される正相分のアドミタンスの絶対値Ypがあらかじめ設定された所定値より小さく、かつ、逆相分系統回路定数算出部66が算出した逆相分のアドミタンスの絶対値Ynがあらかじめ設定された所定値より小さくなった場合に、単独運転状態であると判定する。
The isolated
正相分系統回路定数算出部65が算出した正相分のアドミタンスの絶対値Ypは、連系点からみた電力系統Bの注入された次数間高調波についての正相分のアドミタンスの大きさを示している。また、逆相分系統回路定数算出部66が算出した逆相分のアドミタンスの絶対値Ynは、連系点からみた電力系統Bの注入された次数間高調波についての逆相分のアドミタンスの大きさを示している。系統連系インバータシステムAが単独運転状態の場合の連系点からみた電力系統Bのアドミタンスの絶対値は、連系状態と比べて小さくなる。したがって、検出されたアドミタンスの絶対値があらかじめ設定された所定値より小さくなった場合に単独運転状態であると判定できる。また、三相交流の電力系統Bの相間に単相電流を注入することは、大きさの等しい正相と逆相の三相電流を同時に注入することと等価である。本実施形態では、次数間高調波の正相分のアドミタンスの絶対値による判定と、逆相分のアドミタンスの絶対値による判定との2重の判定を行うことで、誤検出を防ぐようにしている。
The absolute value Yp of the admittance for the positive phase calculated by the positive phase system circuit
なお、単独運転状態の判定の方法は上述したものに限られない。上述した判定方法に加えて、正相分のアドミタンスの絶対値Ypと逆相分のアドミタンスの絶対値Ynとの差に基づく判定を追加してもよい。当該判定は、定常時は正相分のアドミタンスの絶対値Ypと逆相分のアドミタンスの絶対値Ynとがほぼ等しく、系統過渡時は正相分のアドミタンスの絶対値Ypと逆相分のアドミタンスの絶対値Ynとが異なることを利用したものである。また、正相分のアドミタンスの絶対値Ypによる判定または逆相分のアドミタンスの絶対値Ynによる判定のいずれか一方で単独運転と判定された場合に単独運転状態であると判定するようにしてもよいし、正相分のアドミタンスの絶対値Ypによる判定のみで単独運転状態であると判定するようにしてもよい。また、上述した各判定を組み合わせて判定するようにしてもよい。 Note that the method for determining the isolated operation state is not limited to that described above. In addition to the determination method described above, a determination based on the difference between the absolute value Yp of the admittance for the normal phase and the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase may be added. In the determination, the absolute value Yp of the admittance for the positive phase and the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase are substantially equal during normal operation, and the absolute value Yp of the admittance for the positive phase and the admittance of the reverse phase during system transient. The fact that the absolute value Yn is different is used. Further, when it is determined that the single operation is performed by either the determination based on the absolute value Yp of the admittance for the normal phase or the determination based on the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase, it may be determined that the state is the single operation. Alternatively, it may be determined that the vehicle is in the single operation state only by the determination based on the absolute value Yp of the admittance for the positive phase. Moreover, you may make it determine combining each determination mentioned above.
なお、正相分系統回路定数算出部65および逆相分系統回路定数算出部66が算出する系統回路定数はアドミタンスの絶対値に限られず、インピーダンスの絶対値としてもよい。この場合、単独運転判定部67は、算出されたインピーダンスの絶対値があらかじめ設定された所定値より大きくなったか否かで判定するようにすればよい。
The system circuit constants calculated by the normal phase system circuit
判定指示部68は、単独運転状態の判定を指示するものであり、周期的に電流注入装置7に電流注入の指示信号を出力して、合わせて、単独運転判定部67に判定の指示信号を出力する。なお、判定指示部68を設けずに、電流注入装置7が周期的に電流注入を行い、これに同期して単独運転判定部67が判定を行うようにしてもよい。また、電流注入装置7を設けずに、インバータ装置2が次数間高調波の単相電流を注入するようにしてもよい。この場合、判定指示部68が周期的にインバータ制御装置3の指令値信号生成部31に電流注入の指示信号を出力して、指令値信号生成部31が次数間高調波を重畳させて指令値信号を生成するようにすればよい。
The
本実施形態において、3つの電圧信号Vu,Vv,Vwが互いに直交するα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換され、3つの電流信号Iu,Iv,Iwが互いに直交するα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換される。そして、複素係数バンドパスフィルタによって、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入された次数間高調波の正相分電圧信号Vαp,Vβpおよび逆相分電圧信号Vαn,Vβnがそれぞれ抽出され、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから、当該次数間高調波の正相分電流信号Iαp,Iβpおよび逆相分電流信号Iαn,Iβnがそれぞれが抽出される。そして、抽出された信号から正相分のアドミタンスの絶対値Ypおよび逆相分のアドミタンスの絶対値Ynが算出され、これに基づいて単独運転が判定される。複素係数バンドパスフィルタを用いるので、次数間高調波の正相分および逆相分の信号を簡単な処理でそれぞれ抽出することができる。 In the present embodiment, the three voltage signals Vu, Vv, Vw are converted into an α-axis voltage signal Vα and a β-axis voltage signal Vβ orthogonal to each other, and the three current signals Iu, Iv, Iw are orthogonal to each other. It is converted into Iα and β-axis current signal Iβ. Then, by the complex coefficient band pass filter, the injected inter-order harmonic positive phase divided voltage signals Vαp, Vβp and negative phase divided voltage signals Vαn, Vβn are extracted from the α axis voltage signal Vα and the β axis voltage signal Vβ, respectively. Then, from the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ, the positive-phase component current signals Iαp and Iβp and the negative-phase component current signals Iαn and Iβn of the inter-order harmonics are extracted, respectively. Then, the absolute value Yp of the admittance for the normal phase and the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase are calculated from the extracted signal, and the isolated operation is determined based on this. Since the complex coefficient bandpass filter is used, the signals for the positive and negative phases of the inter-order harmonic can be extracted by simple processing.
上記第1実施形態においては、複素係数バンドパスフィルタを用いて次数間高調波の正相分の信号および逆相分の信号を抽出する場合について説明したが、複素係数ノッチフィルタ(帯域阻止型の複素係数フィルタ)を用いてこれらの信号を抽出するようにしてもよい。以下に、複素係数ノッチフィルタを用いる場合を第2実施形態として説明する。 In the first embodiment, the case where the signal for the positive phase and the signal for the negative phase of the inter-order harmonic is extracted using the complex coefficient bandpass filter has been described. However, the complex coefficient notch filter (band rejection type) These signals may be extracted using a complex coefficient filter. The case where a complex coefficient notch filter is used will be described below as a second embodiment.
第2実施形態に係る単独運転検出装置の内部構成を説明するためのブロック図は、図2に示す第1実施形態に係る単独運転検出装置6のものにおいて、正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、正相分電流信号抽出部64a、および逆相分電流信号抽出部64bを、それぞれ、複数の複素係数ノッチフィルタを備えた、正相分電圧信号抽出部62a’(後述する図8参照)、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’に変更したものになる(なお、正相分電圧信号抽出部62a’以外は図示しない。)。正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’は、抽出したい成分以外の成分の通過を抑制することで所望の成分を抽出する。
The block diagram for explaining the internal configuration of the isolated operation detection device according to the second embodiment is the same as that of the isolated operation detection device 6 according to the first embodiment shown in FIG. The negative phase component voltage signal extraction unit 62b, the positive phase component current signal extraction unit 64a, and the negative phase component current
正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’が備える複素係数ノッチフィルタは、z変換表現による伝達関数H(z)が下記(12)式で表される複素係数の1次IIRフィルタで構成されている。下記(12)式において、Ωdは阻止帯域の正規化中心角周波数(−π<Ωd<π)であり、rは阻止帯域の帯域幅を決めるパラメータ(0<r<1)であり、jは虚数単位、exp()は自然対数の底eの指数関数である。
The complex coefficient notch filter included in the positive phase divided voltage
図6は、上記(12)式の演算処理を示すブロック図である。図6は、図3に示すブロック図に対して、出力データy[k]を入力データu[k]から減算した値を新しく出力データe[k]として出力する回路を追加したものである。出力データはe[k]となるので、以下では、y[k]を単にデータy[k]と記載する。図6に示すブロック図の詳細説明は省略する。 FIG. 6 is a block diagram showing the arithmetic processing of the above equation (12). FIG. 6 is obtained by adding a circuit that newly outputs a value obtained by subtracting output data y [k] from input data u [k] as output data e [k] to the block diagram shown in FIG. Since the output data is e [k], hereinafter, y [k] is simply referred to as data y [k]. Detailed description of the block diagram shown in FIG. 6 is omitted.
図7は、複素係数ノッチフィルタの複素演算処理を行う回路構成を示す図である。図7は、図4に示すブロック図に対して、実数部の乗算器12eの後段に加算器12nを追加し、当該加算器12nで入力データの実数部ur[k]からデータy[k]の実数部yr[k]を減算して出力データの実数部er[k]を出力する構成としている。また、虚数部の乗算器12fの後段に加算器12oを追加し、当該加算器12oで入力データの虚数部uj[k]からデータy[k]の虚数部yj[k]を減算して出力データの虚数部ej[k]を出力する構成としている。図7に示す回路の演算処理の詳細説明は省略する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a circuit configuration for performing complex arithmetic processing of a complex coefficient notch filter. 7 adds an
乗算器12eより出力されるデータyr[k]を入力データur[k]から減算した値が、出力データer[k]として出力される。出力データer[k]は、入力データur[k]から正規化角周波数Ωdに対応する成分のみを抑制したものとなる。また、乗算器12fより出力されるデータyj[k]を入力データuj[k]から減算した値が、出力データej[k]として出力される。出力データej[k]は、入力データuj[k]から正規化角周波数Ωdに対応する成分のみを抑制したものとなる。
A value obtained by subtracting the data y r [k] output from the
図8は、正相分電圧信号抽出部62a’の内部構成を説明するためのブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram for explaining the internal configuration of the positive phase divided voltage
図8に示す正相分電圧信号抽出部62a’は、6つの複素係数ノッチフィルタNF1〜NF6を多段に接続したフィルタを備えている。複素係数ノッチフィルタNF1の阻止帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、系統電圧の基本波の正相分の角周波数「ω0」を正規化した「ωd」があらかじめ設定されている。複素係数ノッチフィルタNF1は、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを入力データur[k]およびuj[k]として複素係数ノッチフィルタに入力し、出力データer[k]およびej[k]を複素係数ノッチフィルタNF2に出力する。複素係数ノッチフィルタNF1は、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβのうち、基本波の正相分の信号を抑制して出力する。同様に、複素係数ノッチフィルタNF2〜NF6は、それぞれ基本波の逆相分、2.4次高調波の逆相分、5次高調波(正相分)、7次高調波(正相分)、11次高調波(正相分)を抑制するためのものである。複素係数ノッチフィルタNF2〜NF6の阻止帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、それぞれ「−ωd」、「−2.4ωd」、「−5ωd」、「7ωd」、「−11ωd」があらかじめ設定されている。
The positive phase divided voltage
図9(a)は、正相分電圧信号抽出部62a’の周波数特性を示す図である。同図によると、基本波成分(角周波数「ω0」)、基本波の逆相分(角周波数「−ω0」)、2.4次高調波の逆相分(角周波数「−2.4ω0」)、5次高調波成分(角周波数「−5ω0」)、7次高調波成分(角周波数「7ω0」)、11次高調波成分(角周波数「−11ω0」)が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の正相分)が通過される。したがって、正相分電圧信号抽出部62a’は、2.4次高調波の正相分のみを好適に通過させることができ、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから2.4次高調波の正相分のみを抽出した正相分電圧信号Vαp,Vβpを出力する。
FIG. 9A is a diagram illustrating the frequency characteristics of the positive phase divided voltage
一般的に、電力系統Bに重畳されている高調波は、5次、7次、11次高調波が多いので、本実施形態においては、これらと基本波の正相分および逆相分、注入した2.4次高調波の逆相分を抑制するようにしている。なお、正相分電圧信号抽出部62a’は、抑制する必要がある高調波の次数に応じて設計すればよい。例えば、高調波としては5次高調波のみを抑制したい場合は、複素係数ノッチフィルタNF1〜NF4のみを備えていればよく、さらに13次高調波も抑制したい場合には、阻止帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして「13ωd」を設定した複素係数ノッチフィルタをさらに備えるようにすればよい。
In general, since the harmonics superimposed on the power system B are many fifth, seventh, and eleventh harmonics, in this embodiment, the positive and negative phase components of these and the fundamental wave, and injection The negative phase component of the 2.4th harmonic is suppressed. In addition, what is necessary is just to design positive phase divided voltage
逆相分電圧信号抽出部62b’も、6つの複素係数ノッチフィルタNF1〜NF6を多段に接続したフィルタを備えている。逆相分電圧信号抽出部62b’においては、複素係数ノッチフィルタNF3の阻止帯域を決定する正規化角周波数Ωdとして、2.4次高調波の正相分の角周波数「2.4ω0」を正規化した「2.4ωd」設定されている点が、正相分電圧信号抽出部62a’(図8参照)と異なる。
The negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′ also includes a filter in which six complex coefficient notch filters NF1 to NF6 are connected in multiple stages. In the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′, the angular frequency “2.4ω 0 ” of the positive phase of the 2.4th harmonic is used as the normalized angular frequency Ω d that determines the stop band of the complex coefficient notch filter NF3. Is different from the positive phase divided voltage
図9(b)は、逆相分電圧信号抽出部62b’の周波数特性を示す図である。同図によると、基本波成分(角周波数「ω0」)、基本波の逆相分(角周波数「−ω0」)、2.4次高調波の正相分(角周波数「2.4ω0」)、5次高調波成分(角周波数「−5ω0」)、7次高調波成分(角周波数「7ω0」)、11次高調波成分(角周波数「−11ω0」)が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の逆相分)が通過される。したがって、逆相分電圧信号抽出部62b’は、2.4次高調波の逆相分のみを好適に通過させることができ、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから2.4次高調波の逆相分のみを抽出した逆相分電圧信号Vαn,Vβnを出力する。 FIG. 9B is a diagram illustrating the frequency characteristics of the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′. According to the figure, the fundamental wave component (angular frequency “ω 0 ”), the negative phase component of the fundamental wave (angular frequency “−ω 0 ”), and the positive phase component of the fourth harmonic (angular frequency “2.4ω). 0 ”), the fifth harmonic component (angular frequency“ −5ω 0 ”), the seventh harmonic component (angular frequency“ 7ω 0 ”), and the eleventh harmonic component (angular frequency“ −11ω 0 ”) are suppressed. , And other components (the reverse phase component of the 2.4th harmonic) are passed. Therefore, the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′ can suitably pass only the negative phase component of the 2.4th order harmonic, and the 2.4th order harmonic can be obtained from the α axis voltage signal Vα and the β axis voltage signal Vβ. The negative phase voltage signals Vαn and Vβn obtained by extracting only the negative phase component of the wave are output.
正相分電流信号抽出部64a’は、正相分電圧信号抽出部62a’と同様のフィルタを備えている。正相分電流信号抽出部64a’の周波数特性も図9(a)の特性を示すので、基本波成分、基本波の逆相分、2.4次高調波の逆相分、5次高調波成分、7次高調波成分、11次高調波成分が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の正相分)が通過される。したがって、2.4次高調波の正相分のみを好適に通過させることができ、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから2.4次高調波の正相分のみを抽出した正相分電流信号Iαp,Iβpを出力する。
The positive phase component current signal extraction unit 64a 'includes the same filter as the positive phase component voltage
逆相分電流信号抽出部64b’は、逆相分電圧信号抽出部62b’と同様のフィルタを備えている。逆相分電流信号抽出部64b’の周波数特性も図9(b)の特性を示すので、基本波成分、基本波の逆相分、2.4次高調波の正相分、5次高調波成分、7次高調波成分、11次高調波成分が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の逆相分)が通過される。したがって、2.4次高調波の逆相分のみを好適に通過させることができき、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから2.4次高調波の逆相分のみを抽出した逆相分電流信号Iαn,Iβnを出力する。
The negative-phase component current
なお、正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’が備える複素係数ノッチフィルタは、上記(12)式に示す伝達関数H(z)のものに限定されない。例えば、複素係数の2次以上のIIRフィルタなどで構成された複素係数ノッチフィルタであってもよい。
The complex coefficient notch filter included in the positive phase divided voltage
第2実施形態においても、正相分電圧信号Vαp,Vβp、逆相分電圧信号Vαn,Vβn、正相分電流信号Iαp,Iβp、および逆相分電流信号Iαn,Iβnをそれぞれ抽出することができ、これらを用いて単独運転の判定をすることができる。したがって、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also in the second embodiment, the positive phase divided voltage signals Vαp and Vβp, the negative phase divided voltage signals Vαn and Vβn, the positive phase divided current signals Iαp and Iβp, and the negative phase divided current signals Iαn and Iβn can be extracted, respectively. These can be used to determine whether or not an islanding operation is performed. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、第2実施形態においては、正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’で用いられる複素係数フィルタの正規化角周波数Ωdをあらかじめ設定しておく場合について説明したが、これに限られない。信号処理のサンプリング周期が固定サンプリング周期の場合、複素係数ノッチフィルタNF1,2,4〜6においては、系統電圧の基本波の角周波数を周波数検出装置などで検出して、検出された角周波数を正規化して用いるようにしてもよい。なお、注入される次数間高調波の角周波数は固定されているので、複素係数ノッチフィルタNF3においては、当該角周波数に基づく正規化角周波数を設定すればよい。第1実施形態における複素係数バンドパスフィルタについても同様に、注入される次数間高調波の角周波数に基づく正規化角周波数を設定すればよい。
In the second embodiment, the positive phase divided voltage
上記第1または第2実施形態においては、複素係数バンドパスフィルタを用いる正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、正相分電流信号抽出部64a、および逆相分電流信号抽出部64bを備える場合と、複素係数ノッチフィルタを用いる正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’を備える場合について説明したが、これに限られない。例えば、正相分電圧信号抽出部62aおよび正相分電流信号抽出部64aを備え、複素係数バンドパスフィルタを用いて正相分の信号を通過させることで抽出し、逆相分電圧信号抽出部62b’および逆相分電流信号抽出部64b’を備え、複素係数ノッチフィルタを用いて逆相分の信号を抽出するようにしてもよい。また、正相分電圧信号抽出部62aを備えて複素係数バンドパスフィルタを用いて正相分の信号を通過させることで抽出し、逆相分電圧信号抽出部62bを備えて複素係数バンドパスフィルタを用いて逆相分の信号を通過させることで抽出し、正相分電流信号抽出部64a’を備えて複素係数ノッチフィルタを用いて正相分の信号を抽出し、逆相分電流信号抽出部64b’を備えて複素係数ノッチフィルタを用いて逆相分の信号を抽出するようにしてもよい。
In the first or second embodiment, the positive phase divided voltage
上記第1または第2実施形態においては、電力系統Bに2.4次高調波を注入して、検出した電圧信号および電流信号から2.4次高調波成分を抽出する場合について説明したが、これに限られず、2.4次以外の次数間高調波を利用するようにしてもよい。また、次数間高調波でない高調波を利用するようにしてもよい。次数間高調波を利用するようにしたのは、本来電力系統Bにほとんど存在しない高調波を利用することで、注入する電流を小さくしても精度よく抽出することができるからである。したがって、電力系統Bに存在する量が極めて小さい高調波(例えば、10次高調波など)であれば、次数間高調波に代えて利用することができる。利用する高調波の角周波数に応じて、各複素係数フィルタの通過帯域(阻止帯域)を決定する正規化角周波数Ωdを設定することで、所望の高調波の正相分の信号および逆相分の信号を抽出することができる。 In the first or second embodiment, a case has been described in which 2.4-order harmonics are injected into the power system B and 2.4-order harmonic components are extracted from the detected voltage signal and current signal. However, the present invention is not limited to this, and harmonics between orders other than the 2.4 order may be used. Moreover, you may make it utilize the harmonic which is not a harmonic between orders. The reason why inter-order harmonics are used is that, by using harmonics that do not substantially exist in the power system B, it is possible to accurately extract even if the injected current is reduced. Therefore, if the amount existing in the electric power system B is a very small harmonic (for example, the 10th harmonic), it can be used instead of the interharmonic harmonic. By setting the normalized angular frequency Ω d that determines the passband (stopband) of each complex coefficient filter according to the angular frequency of the harmonics used, the signal for the positive phase of the desired harmonics and the negative phase Minute signal can be extracted.
上記第1または第2実施形態においては、本発明に係る単独運転検出装置をインバータ制御装置とは別の構成として説明したが、インバータ制御装置に含めて、1つのマイクロコンピュータなどによって実現するようにしてもよい。 In the first or second embodiment, the isolated operation detection device according to the present invention has been described as a configuration different from the inverter control device. However, the single operation detection device is included in the inverter control device and realized by a single microcomputer or the like. May be.
上記第1または第2実施形態においては、本発明に係る単独運転検出装置を系統連系インバータシステムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る単独運転検出装置は、例えば同期発電機などの系統連系機器にも用いることができる。 In the said 1st or 2nd embodiment, although the case where the isolated operation detection apparatus which concerns on this invention was used for the grid connection inverter system was demonstrated, it is not restricted to this. The isolated operation detection device according to the present invention can also be used in a grid interconnection device such as a synchronous generator.
本発明に係る単独運転検出装置、系統連系インバータシステム、および、単独運転検出方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る単独運転検出装置、系統連系インバータシステム、および、単独運転検出方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The isolated operation detection device, the grid interconnection inverter system, and the isolated operation detection method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the isolated operation detection device, the grid interconnection inverter system, and the isolated operation detection method according to the present invention can be varied in design in various ways.
A 系統連系インバータシステム
1 直流電源
2 インバータ装置
3 インバータ制御装置
31 指令値信号生成部
32 PWM信号生成部
4 電流センサ
5 電圧センサ
6 単独運転検出装置
61 電圧信号三相/二相変換部(電圧信号変換手段)
62a,62a’ 正相分電圧信号抽出部
NF1〜NF6 複素係数ノッチフィルタ
62b 逆相分電圧信号抽出部
63 電流信号三相/二相変換部(電流信号変換手段)
64a 正相分電流信号抽出部
64b 逆相分電流信号抽出部
65 正相分系統回路定数算出部
66 逆相分系統回路定数算出部
67 単独運転判定部
68 判定指示部(電流注入指示手段)
7 電流注入装置
8 開閉器
B 電力系統
C 負荷
D 遮断器
A Grid-connected
62a, 62a ′ Positive phase divided voltage signal extraction unit NF1 to NF6 Complex coefficient notch filter 62b Negative phase divided voltage
64a Positive phase current
7 Current injection device 8 Switch B Power system C Load D Breaker
Claims (12)
前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる電流注入指示手段と、
検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する電圧信号変換手段と、
検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する電流信号変換手段と、
前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電圧信号とを、それぞれ抽出する正相分電圧信号抽出手段と、
前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電圧信号とを、それぞれ抽出する逆相分電圧信号抽出手段と、
前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電流信号とを、それぞれ抽出する正相分電流信号抽出手段と、
前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電流信号とを、それぞれ抽出する逆相分電流信号抽出手段と、
前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する正相分系統回路定数算出手段と、
前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する逆相分系統回路定数算出手段と、
前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する単独運転判定手段と、
を備えており、
前記正相分電圧信号抽出手段、前記逆相分電圧信号抽出手段、前記正相分電流信号抽出手段、および前記逆相分電流信号抽出手段は、それぞれ複素係数フィルタを用いて各信号を抽出する、
ことを特徴とする単独運転検出装置。 An isolated operation detection device for detecting isolated operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system,
Current injection instruction means for single-phase injection of harmonic current of a predetermined angular frequency into the power system;
Voltage signal conversion means for converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal;
Current signal conversion means for converting the detected three-phase current signal into a first current signal and a second current signal;
A first positive phase voltage signal that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first voltage signal and a second positive phase component that is a signal of the predetermined angular frequency included in the second voltage signal. Positive phase divided voltage signal extracting means for extracting the voltage signals,
A first negative phase voltage signal that is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the first voltage signal, and a negative phase signal of the predetermined angular frequency that is included in the second voltage signal. A negative phase divided voltage signal extracting means for extracting the second negative phase divided voltage signal,
A first positive phase current signal that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal, and a second positive phase component that is a signal of the predetermined angular frequency included in the second current signal. Positive phase current signal extraction means for extracting current signals, respectively;
A first negative phase current signal, which is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal, and a negative phase signal of the predetermined angular frequency, which is included in the second current signal. A negative phase component current signal extracting means for extracting a second negative phase component current signal, respectively,
From the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, and from the first positive phase divided current signal and the second positive phase divided current signal, a system circuit constant for the positive phase is obtained. Positive phase distribution system circuit constant calculation means for calculating
From the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, and the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal, a system circuit constant for the negative phase is obtained. A negative phase distribution system circuit constant calculating means for calculating
Isolated operation determination means for determining isolated operation based on changes in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase;
With
The positive phase divided voltage signal extracting means, the negative phase divided voltage signal extracting means, the positive phase divided current signal extracting means, and the negative phase divided current signal extracting means each extract each signal using a complex coefficient filter. ,
An isolated operation detection device.
前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる第1の工程と、
検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する第2の工程と、
検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する第3の工程と、
前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電圧信号とを、それぞれ抽出する第4の工程と、
前記第1の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電圧信号と、前記第2の電圧信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電圧信号とを、それぞれ抽出する第5の工程と、
前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第1の正相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の信号である第2の正相分電流信号とを、それぞれ抽出する第6の工程と、
前記第1の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第1の逆相分電流信号と、前記第2の電流信号に含まれる前記所定角周波数の逆相分の信号である第2の逆相分電流信号とを、それぞれ抽出する第7の工程と、
前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する第8の工程と、
前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する第9の工程と、
前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて、単独運転を検出する第9の工程と、
を備えており、
前記第4ないし第7の工程は、それぞれ複素係数フィルタを用いて各信号を抽出する、
ことを特徴とする単独運転検出方法。 An isolated operation detection method for detecting isolated operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system,
A first step of injecting a single-phase harmonic current of a predetermined angular frequency into the power system;
A second step of converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal;
A third step of converting the detected three-phase current signal into a first current signal and a second current signal;
A first positive phase voltage signal that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first voltage signal and a second positive phase component that is a signal of the predetermined angular frequency included in the second voltage signal. A fourth step of extracting each of the voltage signals;
A first negative phase voltage signal that is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the first voltage signal, and a negative phase signal of the predetermined angular frequency that is included in the second voltage signal. A fifth step of extracting the second negative phase divided voltage signal, respectively,
A first positive phase current signal that is a signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal, and a second positive phase component that is a signal of the predetermined angular frequency included in the second current signal. A sixth step of extracting current signals respectively;
A first negative phase current signal, which is a negative phase signal of the predetermined angular frequency included in the first current signal, and a negative phase signal of the predetermined angular frequency, which is included in the second current signal. And a second step of extracting the second negative phase current signal, respectively,
From the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, and from the first positive phase divided current signal and the second positive phase divided current signal, a system circuit constant for the positive phase is obtained. An eighth step of calculating
From the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, and the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal, a system circuit constant for the negative phase is obtained. A ninth step of calculating
A ninth step of detecting an isolated operation based on a change in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase;
With
In the fourth to seventh steps, each signal is extracted using a complex coefficient filter.
An isolated operation detection method characterized by the above.
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