JP2013099230A - Independent operation detection device for system interaction inverter device - Google Patents

Independent operation detection device for system interaction inverter device Download PDF

Info

Publication number
JP2013099230A
JP2013099230A JP2011243276A JP2011243276A JP2013099230A JP 2013099230 A JP2013099230 A JP 2013099230A JP 2011243276 A JP2011243276 A JP 2011243276A JP 2011243276 A JP2011243276 A JP 2011243276A JP 2013099230 A JP2013099230 A JP 2013099230A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
filter
phase
phase difference
complex coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2011243276A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5850709B2 (en
Inventor
Akihiro Ohori
彰大 大堀
Masayuki Hattori
将之 服部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP2011243276A priority Critical patent/JP5850709B2/en
Publication of JP2013099230A publication Critical patent/JP2013099230A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5850709B2 publication Critical patent/JP5850709B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect an independent operation state of a system interaction inverter device at high speed with high precision.SOLUTION: An independent operation detection device 7 inputs a variation control signal varying in amplitude in proportion to a variation rate of a frequency generated by a variation control signal generator 71 to a controller 6 to vary the amplitude of the output voltage of an inverter 2 so that the variation amount varied according to the variation rate of the frequency. The independent operation detection device 7 removes an unbalanced component and harmonic components included in a three-phase output voltage of the inverter 2 detected by an AC voltage detector 8 by a complex coefficient band-pass filter, and detects the frequency using only a fundamental wave component output from the complex coefficient band-pass filter. Then a variation amount of the frequency is found, and when the variation amount exceeds a predetermined threshold, the inverter 2 is considered to enter an independent operation state, so that a breaker 5 disconnects a system interaction inverter device A from an electric power system B.

Description

本発明は、電力系統に連系される系統連系インバータ装置の単独運転を検出する単独運転検出装置に関するものである。   The present invention relates to an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a grid-connected inverter device linked to an electric power system.

電力系統に接続される分散型電源には、逆潮流有りの条件で高圧配電系統に連系する場合、単独運転を防止するために単独運転検出装置が設けられる。そして、分散電源の単独運転状態を検出する方式として、周波数変化率検出方式、QCモード周波数シフト方式、スリップモード周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式等の単独運転時に発生する周波数変動を検出することによって単独運転を検出する種々の方式が知られている。周波数変化率検出方式は受動的な方式であるが、スリップモード周波数シフト方式、QCモード周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式は能動的な方式である。   When the distributed power source connected to the power system is connected to the high-voltage distribution system under the condition of reverse power flow, an isolated operation detection device is provided to prevent the isolated operation. As a method for detecting the single operation state of the distributed power source, frequency fluctuations that occur during single operation such as frequency change rate detection method, QC mode frequency shift method, slip mode frequency shift method, active power fluctuation method, reactive power fluctuation method, etc. Various systems are known for detecting islanding by detecting. The frequency change rate detection method is a passive method, but the slip mode frequency shift method, the QC mode frequency shift method, the active power fluctuation method, and the reactive power fluctuation method are active methods.

周波数変化率検出方式は、分散型電源の出力と負荷の不平衡に起因する分散型電源の出力周波数の急変を検出する方式である。スリップモード周波数シフト方式は、単独運転時に無効電力負荷のC(キャパシタンス)成分が大きければ分散型電源の出力周波数が上昇し、L(インダクタンス)成分が大きければ、分散型電源の出力周波数が低下する特性を利用し、分散型電源の出力周波数が基準の周波数から変動するときにはその出力周波数の変動量を増幅して検出する方式である。具体的には、PCS(Power Conditioning System)に周波数−位相特性を持たせて、分散型電源の出力周波数が基準の周波数に対して上昇するときにはPCSの出力電流の位相を進めて正帰還により出力周波数の上昇を加速させ、分散型電源の出力周波数が基準の周波数に対して低下するときにはPCSの出力電流の位相を遅らせて正帰還により出力周波数の低下を加速させることによりその出力周波数の変動量を増幅し、その変動量によって単独運転を検出する方式である。   The frequency change rate detection method is a method for detecting a sudden change in the output frequency of the distributed power source due to an imbalance between the output of the distributed power source and the load. In the slip mode frequency shift method, when the C (capacitance) component of the reactive power load is large during single operation, the output frequency of the distributed power source increases, and when the L (inductance) component is large, the output frequency of the distributed power source decreases. Using this characteristic, when the output frequency of the distributed power source fluctuates from the reference frequency, the amount of fluctuation of the output frequency is amplified and detected. Specifically, the PCS (Power Conditioning System) has frequency-phase characteristics, and when the output frequency of the distributed power source rises with respect to the reference frequency, the phase of the output current of the PCS is advanced and output by positive feedback. When the frequency increase is accelerated and the output frequency of the distributed power source decreases with respect to the reference frequency, the phase of the output current of the PCS is delayed and the decrease in the output frequency is accelerated by positive feedback. This is a method of detecting islanding by the amount of fluctuation.

QCモード周波数シフト方式は、スリップモード周波数シフト方式と同様に上記の周波数特性を利用するものであるが、出力周波数ではなく出力周波数の変化率を正帰還させることによってPCSの出力電流の位相を増幅させる方式である。   The QC mode frequency shift method uses the above frequency characteristics as in the slip mode frequency shift method, but amplifies the phase of the output current of the PCS by positively feeding back the rate of change of the output frequency instead of the output frequency. It is a method to make it.

有効電力変動方式は、PCSの出力に周期的な有効電力の変動を与え、PCSの出力電圧、出力電流、出力周波数の変動量に基づいて単独運転の有無を検出する方式である。また、無効電力変動方式は、PCSの出力に周期的な無効電力の変動を与え、PCSの出力電圧、出力電流、出力周波数の変動量に基づいて単独運転の有無を検出する方式である。   The active power variation method is a method in which periodic active power variation is given to the output of the PCS, and the presence or absence of independent operation is detected based on the variation amount of the output voltage, output current, and output frequency of the PCS. In addition, the reactive power fluctuation method is a method in which periodic reactive power fluctuations are given to the output of the PCS, and the presence or absence of an isolated operation is detected based on the fluctuation amounts of the PCS output voltage, output current, and output frequency.

特開平11−41820号公報JP 11-41820 A 特開平2000−358331号公報JP 2000-358331 A 特開平2002−281674号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-281684 特開平2007−252127号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-252127 特開平2011−30306号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2011-30306 特開平2006−25550号公報JP 2006-25550 A

「電力系統事故時の異常電圧に対処したPLLおよび周波数検出方式」 電学論B,118巻9号,平成10年"PLL and frequency detection method to cope with abnormal voltage in case of power system failure" Denki Theory B, Vol. 118, No. 9, 1998

系統連系インバータ装置を用いた分散型電源では、単独運転状態を検出したときには、例えば、1秒以内に系統連系インバータ装置を需要家(負荷)から切り離すか、運転を停止させることが要望されている。上記の単独運転検出方式で検出パラメータとして分散型電源の出力周波数を用いる方式では、高速かつ高精度の周波数検出装置が必要になる。   In a distributed power source using a grid-connected inverter device, when an isolated operation state is detected, for example, it is desired to disconnect the grid-connected inverter device from a customer (load) within 1 second or to stop the operation. ing. The method using the output frequency of the distributed power source as a detection parameter in the above isolated operation detection method requires a high-speed and high-accuracy frequency detection device.

その一方、分散型電源の出力周波数を検出する方法として、分散型電源から出力される交流電圧の瞬時値を検出し、その検出値がゼロレベルを交差する点(ゼロクロス点)間の時間を計測することにより分散型電源の出力周波数を検出する方式(ゼロクロス点間カウント方式)が知られている(特許文献6参照)。また、非特許文献1には、乗算式PLL(Phase Locked Loop)を用いて分散型電源から出力される交流電圧の位相を検出する位相検出装置を用いてその交流電圧の周波数を求める方式が提案されている。   On the other hand, as a method to detect the output frequency of the distributed power supply, the instantaneous value of the AC voltage output from the distributed power supply is detected, and the time between the points where the detected value crosses the zero level (zero cross point) is measured. Thus, a method of detecting the output frequency of the distributed power supply (zero cross point counting method) is known (see Patent Document 6). Non-Patent Document 1 proposes a method for obtaining the frequency of the AC voltage using a phase detection device that detects the phase of the AC voltage output from the distributed power source using a multiplying PLL (Phase Locked Loop). Has been.

従来のゼロクロス点間カウント方式による周波数検出装置では、検出電圧のサンプリング値がゼロクロス点を検出するタイミングでしか周波数の算出処理ができないので、例えば、検出電圧をサンプリングする毎に周波数を検出するというような連続的な周波数の検出処理ができない。このため、周波数検出ができない期間に、電力系統の位相が急変したり、地絡事故により電圧不足が生じたりすると、周波数を正確に検出することができない(即応性や検出精度が良くない)という問題がある。   In the conventional frequency detection device using the zero-cross point counting method, the frequency calculation processing can be performed only at the timing when the sampling value of the detection voltage detects the zero-cross point. For example, the frequency is detected every time the detection voltage is sampled. Cannot detect the continuous frequency. For this reason, if the phase of the power system changes suddenly during a period when frequency detection is not possible, or if a voltage shortage occurs due to a ground fault, the frequency cannot be detected accurately (immediate response and detection accuracy are not good). There's a problem.

また、三相の電力系統の周波数(以下、「系統周波数」という。)には、基本波正相成分(以下、単に「基本波成分」という。)の他に低次の高調波成分(例えば、5次,7次,11次の高調波成分。以下、単に「高調波成分」という。)や基本波逆相成分(以下、「不平衡成分」という。)が含まれることが多く、これらの成分が検出電圧に含まれていると、検出電圧の波形が正確に基本波成分の波形にならず(波形歪が生じ)、これにより基本波成分のゼロクロス点を正確に検出できず、周波数の検出精度が低下するという問題もある。   In addition to the fundamental positive phase component (hereinafter simply referred to as “fundamental wave component”), the frequency of the three-phase power system (hereinafter referred to as “system frequency”) includes low-order harmonic components (for example, 5th, 7th and 11th order harmonic components (hereinafter simply referred to as “harmonic components”) and fundamental wave antiphase components (hereinafter referred to as “unbalanced components”) are often included. If the detected voltage is included in the detected voltage, the waveform of the detected voltage does not accurately become the waveform of the fundamental wave component (waveform distortion occurs), and the zero-cross point of the fundamental wave component cannot be accurately detected. There is also a problem that the detection accuracy of the is reduced.

一方、乗算式PLL方式の位相検出装置を用いて周波数を検出する方法は、分散型電源から出力される交流信号の周波数を直接検出するものではないので、検出精度の面で問題がある。PLLを用いた位相検出装置は、装置内で位相を生成し、その位相と入力される交流信号の位相との位相差を算出し、その位相差がゼロとなるように生成位相を制御することによって入力される交流信号の位相を検出するものであるから、位相差が生じた場合は、位相検出装置内で生成される位相が検出対象の位相からずれることになる。従って、位相検出装置内で生成される位相から周波数を算出する方法では、系統周波数が変動した場合の検出精度や応答速度の点で問題が生じる。   On the other hand, the method of detecting the frequency using the multiplying PLL phase detector does not directly detect the frequency of the AC signal output from the distributed power supply, and thus has a problem in terms of detection accuracy. A phase detection device using a PLL generates a phase in the device, calculates a phase difference between the phase and the phase of the input AC signal, and controls the generated phase so that the phase difference becomes zero. Therefore, when a phase difference occurs, the phase generated in the phase detection device deviates from the detection target phase. Therefore, in the method of calculating the frequency from the phase generated in the phase detection device, there is a problem in terms of detection accuracy and response speed when the system frequency varies.

従って、ゼロクロス点間カウント方式を用いた周波数検出装置を単独運転検出装置に適用する場合、検出の連続性や検出精度などの点で問題がある。また。乗算式PLL方式の位相検出装置を用いて周波数を検出する方法を単独運転検出装置に適用する場合も検出精度や応答速度の点で問題が生じる。   Therefore, when the frequency detection device using the zero cross point counting method is applied to the isolated operation detection device, there are problems in terms of detection continuity and detection accuracy. Also. There is a problem in terms of detection accuracy and response speed even when a method of detecting a frequency using a multiplying PLL phase detection device is applied to an isolated operation detection device.

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、高速かつ高精度に系統連系インバータ装置の単独運転状態を検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目的とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object thereof is to provide an isolated operation detection device capable of detecting the isolated operation state of a grid-connected inverter device at high speed and with high accuracy. And

請求項1に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置は、少なくとも電力系統に連系される系統連系インバータ装置から出力される交流信号の周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段の検出値に基づいて前記系統連系インバータ装置が単独運転状態に移行したことを検出する単独運転検出手段とを備える、系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記周波数検出手段は、前記交流信号を検出する交流信号検出手段と、前記交流信号検出手段で検出された前記交流信号に含まれる不平衡成分と高調波成分を除去し、基本波成分だけを出力する複素係数フィルタからなる第1のフィルタ手段と、前記第1のフィルタ手段から出力される前記交流信号の基本波成分を用いて当該基本波成分の周波数を算出する周波数算出手段と、を含むことを特徴とする。   The isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to claim 1 is a frequency detection means for detecting a frequency of an AC signal output from at least a grid-connected inverter device linked to a power system, and the frequency detection Independent operation detection means for detecting that the grid-connected inverter device has shifted to the single operation state based on the detection value of the means, the frequency detection means, AC signal detecting means for detecting the AC signal, and a complex coefficient filter for removing unbalanced components and harmonic components contained in the AC signal detected by the AC signal detecting means and outputting only the fundamental wave component. Using the first filter means and the fundamental wave component of the AC signal output from the first filter means, the frequency of the fundamental wave component is calculated. Characterized in that it comprises a frequency calculating means.

請求項1に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記第1のフィルタ手段の複素係数フィルタは、中心周波数が前記交流信号の周波数に設定された複素係数バンドパスフィルタであるとよい(請求項2)。   The isolated operation detection apparatus for a grid-connected inverter device according to claim 1, wherein the complex coefficient filter of the first filter means is a complex coefficient bandpass filter whose center frequency is set to the frequency of the AC signal. Good (claim 2).

また、請求項1又は2に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記周波数算出手段は、中心周波数が前記交流信号の周波数に設定され、通過帯域で位相差が直線的に変化する位相特性を有する複数係数バンドパスフィルタからなる第2のフィルタ手段と、前記第2のフィルタ手段に入力される前記交流信号の基本波成分と前記第2のフィルタ手段から出力される前記交流信号の基本波成分を用いて所定の演算式により前記第2のフィルタ手段で生じる前記交流信号の基本波成分の位相差を算出する位相差演算手段と、前記位相特性に基づき前記通過帯域における位相差から周波数を求めるための所定の関係式と前記位相差とを用いて、前記第2のフィルタ手段に入力された前記交流信号の基本波成分の周波数を演算する周波数演算手段と、を含む構成にするとよい(請求項3)。   Further, in the isolated operation detection apparatus for a grid-connected inverter device according to claim 1 or 2, the frequency calculation means sets the center frequency to the frequency of the AC signal, and the phase difference linearly changes in the pass band. Second filter means comprising a multi-coefficient bandpass filter having phase characteristics, and a fundamental wave component of the AC signal input to the second filter means and the AC signal output from the second filter means Phase difference calculating means for calculating a phase difference of the fundamental wave component of the AC signal generated in the second filter means by a predetermined calculation formula using a fundamental wave component of the phase difference, and a phase difference in the passband based on the phase characteristic The frequency of the fundamental wave component of the AC signal input to the second filter means is calculated using a predetermined relational expression for obtaining the frequency from the phase difference and the phase difference. Better to configuration including a frequency computing unit, the (claim 3).

また、前記周波数算出手段は、中心周波数が前記交流信号の周波数に設定され、通過帯域で位相差が直線的に変化する位相特性を有する複数係数バンドパスフィルタからなる第2のフィルタ手段と、前記第2のフィルタ手段に入力される前記交流信号の基本波成分と前記第2のフィルタ手段から出力される前記交流信号の基本波成分を用いて所定の演算式により前記第2のフィルタ手段で生じる前記交流信号の基本波成分の位相差を算出する位相差演算手段と、前記位相特性に基づき予め設定された前記通過帯域における位相差と周波数との関係を示す所定のテーブルと、前記テーブルから前記位相差算出手段で算出された位相差に対応する周波数を読み出すことにより、前記第2のフィルタ手段に入力された前記交流信号の基本波成分の周波数を算出する周波数演算手段と、を含む構成にするとよい(請求項4)。   The frequency calculation means includes a second filter means comprising a multi-coefficient bandpass filter having a phase characteristic in which a center frequency is set to a frequency of the AC signal and a phase difference linearly changes in a pass band; Generated by the second filter means by a predetermined arithmetic expression using the fundamental wave component of the AC signal input to the second filter means and the fundamental wave component of the AC signal output from the second filter means. A phase difference calculating means for calculating a phase difference of a fundamental wave component of the AC signal, a predetermined table indicating a relationship between a phase difference and a frequency in the pass band set in advance based on the phase characteristic, and the table from the table By reading the frequency corresponding to the phase difference calculated by the phase difference calculating means, the frequency of the fundamental wave component of the AC signal input to the second filter means is read. A frequency calculating means for calculating the number, may be a configuration including (claim 4).

また、前記周波数算出手段は、位相差が中心周波数では零で、当該中心周波数より大きい周波数領域では負になり、小さい周波数領域では正になる位相特性を有し、かつ、前記中心周波数が変更可能な通過帯域型の複数係数フィルタからなる第2のフィルタ手段と、前記第2のフィルタ手段に入力される前記交流信号の基本波成分と前記第2のフィルタ手段から出力される前記交流信号の基本波成分を用いて所定の演算式により前記第2のフィルタ手段で生じる前記交流信号の基本波成分の位相差を算出する位相差演算手段と、前記位相差算出手段で算出される位相差が正の場合は、その位相差が零になるまで前記第2のフィルタ手段の中心周波数を所定の変化量で低下させ、前記位相差算出手段で算出される位相差が負の場合は、その位相差が零になるまで前記第2のフィルタ手段の中心周波数を前記変化量で上昇させ、変化後の中心周波数を周波数の検出値として出力する中心周波数制御手段と、を含む構成にするとよい(請求項5)。   The frequency calculation means has a phase characteristic in which the phase difference is zero at the center frequency, becomes negative in a frequency region larger than the center frequency, and becomes positive in a small frequency region, and the center frequency can be changed. Second filter means composed of a multi-coefficient filter having a large passband, a fundamental wave component of the AC signal input to the second filter means, and a basic of the AC signal output from the second filter means A phase difference calculation means for calculating a phase difference of the fundamental wave component of the AC signal generated by the second filter means by a predetermined calculation formula using a wave component, and a phase difference calculated by the phase difference calculation means is positive. If the phase difference calculated by the phase difference calculating means is negative, the center frequency of the second filter means is decreased by a predetermined change amount until the phase difference becomes zero. Center frequency control means for raising the center frequency of the second filter means by the amount of change until the value becomes zero and outputting the changed center frequency as a detected value of the frequency. 5).

請求項5に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記第1のフィルタ手段の複素係数フィルタは、前記中心周波数制御手段から出力される中心周波数に基づいて、当該中心周波数に対して負の周波数成分と所定次数の高調波成分となるように阻止周波数が制御される複数係数ノッチフィルタであるとよい(請求項6)。   6. The islanding operation detection device for a grid-connected inverter device according to claim 5, wherein the complex coefficient filter of the first filter means is based on a center frequency output from the center frequency control means with respect to the center frequency. It is preferable that the multi-coefficient notch filter has a stop frequency controlled so as to be a negative frequency component and a harmonic component of a predetermined order.

また、請求項1乃至6のいずれかに記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記系統連系インバータ装置は、当該系統連系インバータ装置から出力される無効電力量を制御する電力メジャーループを有しており、前記周波数検出手段で検出される前記交流信号の周波数に基づいて、前記無効電力量を揺動させる無効電力変動値を生成し、前記電力メジャーループにフィードバックする無効電力変動値生成手段を更に備え、前記単独運転検出手段は、前記周波数検出手段で検出される周波数の変動量を算出し、その変動量が所定の閾値を超えることにより前記系統連系インバータ装置が単独運転状態に移行したことを検出するとよい(請求項7)。   The isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to any one of claims 1 to 6, wherein the grid-connected inverter device is a power that controls a reactive power amount output from the grid-connected inverter device. Reactive power having a major loop, generating a reactive power fluctuation value that fluctuates the reactive power amount based on the frequency of the AC signal detected by the frequency detection means, and feeding back to the power major loop The system further includes a fluctuation value generating means, wherein the islanding operation detecting means calculates a fluctuation amount of the frequency detected by the frequency detecting means, and the grid interconnection inverter device alone is calculated when the fluctuation amount exceeds a predetermined threshold value. It may be detected that the operation state has been shifted (claim 7).

なお、請求項7に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記無効電力変動値生成手段は、前記周波数検出手段で検出される前記交流信号の周波数を用いて周波数変化率を算出し、その周波数変化率に比例して変動する前記無効電力変動値を生成するとよい(請求項8)。   8. The isolated operation detection apparatus for a grid-connected inverter device according to claim 7, wherein the reactive power fluctuation value generation means calculates a frequency change rate using the frequency of the AC signal detected by the frequency detection means. Then, the reactive power fluctuation value that varies in proportion to the frequency change rate may be generated.

また、請求項1乃至8のいずれかに記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、前記交流信号は、単相若しくは三相の交流信号である(請求項9)。   Further, in the isolated operation detection apparatus for a grid-connected inverter device according to any one of claims 1 to 8, the AC signal is a single-phase or three-phase AC signal (Claim 9).

本発明によれば、系統連系インバータ装置から出力される交流信号の検出値を複素係数フィルタに通すことによって不平衡成分と高調波成分を除去し、基本波成分のみを抽出した後、その基本波成分の周波数を算出するので、交流信号の周波数を高速かつ高精度に検出することができる。従って、簡単な構成で系統連系インバータ装置の単独運転を高速かつ高い精度で検出することができる。   According to the present invention, the unbalanced component and the harmonic component are removed by passing the detected value of the AC signal output from the grid interconnection inverter device through the complex coefficient filter, and only the fundamental component is extracted. Since the frequency of the wave component is calculated, the frequency of the AC signal can be detected at high speed and with high accuracy. Therefore, the isolated operation of the grid-connected inverter device can be detected with high speed and high accuracy with a simple configuration.

特に、複素係数フィルタとして複素係数ノッチフィルタを用いると、複素係数フィルタとしてバンドパスフィルタを用いた場合よりも不平衡成分や高調波成分を好適に除去することができ、より高速かつ高い精度で交流信号の周波数を検出することができる。   In particular, when a complex coefficient notch filter is used as a complex coefficient filter, unbalanced components and higher harmonic components can be removed more favorably than when a bandpass filter is used as a complex coefficient filter, and AC with higher speed and higher accuracy. The frequency of the signal can be detected.

また、系統連系インバータ装置から出力される交流信号の周波数を検出し、その周波数の変動に基づいて単独運転を検出する方式であれば、受動的な方式と能動的な方式とに関係なく、高い精度で高速に系統連系インバータ装置の単独運転を検出することができる。また、電力系統が単相電力系統と三相電力系統とに関係なく、高い精度で高速に系統連系インバータ装置の単独運転を検出することができる。   Moreover, if it is a system which detects the frequency of the alternating current signal output from a grid connection inverter apparatus, and detects an isolated operation based on the fluctuation | variation of the frequency, regardless of a passive system and an active system, A single operation of the grid-connected inverter device can be detected at high speed with high accuracy. Moreover, independent operation of the grid-connected inverter device can be detected at high speed with high accuracy regardless of whether the power system is a single-phase power system or a three-phase power system.

本発明に係る単独運転検出装置を備えた系統連系インバータ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the grid connection inverter apparatus provided with the isolated operation detection apparatus which concerns on this invention. 制御装置内のPWM信号を生成するための処理の基本構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic composition of the process for producing | generating the PWM signal in a control apparatus. 周波数検出部の第1実施形態のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of 1st Embodiment of a frequency detection part. 三相交流電圧の基本波成分と不平衡成分の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the fundamental wave component of a three-phase alternating voltage, and an unbalanced component. 複素係数バンドパスフィルタを用いた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。It is a figure which shows the frequency characteristic of the complex coefficient band pass filter which used the complex coefficient band pass filter. 複素係数バンドパスフィルタを用いた第1複素係数フィルタ部の演算処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the arithmetic processing of the 1st complex coefficient filter part using a complex coefficient band pass filter. 複素係数バンドパスフィルタを用いた第1複素係数フィルタ部の複素演算処理を行う回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure which performs the complex arithmetic process of the 1st complex coefficient filter part using a complex coefficient band pass filter. 不平衡成分と5次、7次、11次の高調波成分を含む三相交流電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the three-phase alternating current voltage containing an unbalance component and a 5th, 7th, 11th harmonic component. 図8に示す三相交流電圧を複素係数フィルタ部でフィルタリングした三相交流電圧の波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform of the three-phase alternating current voltage which filtered the three-phase alternating current voltage shown in FIG. 8 with the complex coefficient filter part. 第2複素係数フィルタ部の通過帯域における位相特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the phase characteristic in the pass band of a 2nd complex coefficient filter part. 位相差算出部の演算処理を行う回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure which performs the arithmetic processing of a phase difference calculation part. 周波数算出部の演算処理を行う回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure which performs the arithmetic processing of a frequency calculation part. 第1実施形態に係る周波数検出器の応答特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the response characteristic of the frequency detector which concerns on 1st Embodiment. 図13に示すシミュレーション結果のシミュレーション開始から0.3秒後に周波数検出器から出力される周波数の変動状態を拡大した図である。It is the figure which expanded the fluctuation state of the frequency output from a frequency detector 0.3 second after the simulation start of the simulation result shown in FIG. 周波数検出器の第2実施形態のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of 2nd Embodiment of a frequency detector. 第2実施形態の周波数検出器における第2複素係数フィルタ部の複素演算処理を行う回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure which performs the complex arithmetic process of the 2nd complex coefficient filter part in the frequency detector of 2nd Embodiment. 本発明に係る周波数検出器の第3実施形態のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of 3rd Embodiment of the frequency detector which concerns on this invention. 第3実施形態の周波数検出器における第1複素係数フィルタ部に設けられる複素係数ノッチフィルタの多段構成を示す図である。It is a figure which shows the multistage structure of the complex coefficient notch filter provided in the 1st complex coefficient filter part in the frequency detector of 3rd Embodiment. 複素係数ノッチフィルタを用いた第1複素係数フィルタ部の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the 1st complex coefficient filter part using a complex coefficient notch filter. 複素係数ノッチフィルタを用いた第1複素係数フィルタ部の演算処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the arithmetic processing of the 1st complex coefficient filter part using a complex coefficient notch filter. 複素係数ノッチフィルタを用いた第1複素係数フィルタ部の複素演算処理を行う回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure which performs the complex arithmetic process of the 1st complex coefficient filter part using a complex coefficient notch filter. 第3実施形態に係る周波数検出器の応答特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the response characteristic of the frequency detector which concerns on 3rd Embodiment. 図22に示すシミュレーション結果のシミュレーション開始から0.3秒後に周波数検出器から出力される周波数の変動状態を拡大した図である。It is the figure which expanded the fluctuation state of the frequency output from a frequency detector 0.3 second after the simulation start of the simulation result shown in FIG.

以下、本発明の実施の形態を、添付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 accompanying drawings.

図1は、本発明に係る単独運転検出装置を備えた系統連系インバータ装置の構成を示す図である。図2は、制御装置6内のPWM信号を生成するための処理の基本構成を示すブロック図である。電力系統には一般に三相電力系統と単相電力系統が含まれるが、本実施形態では電力系統Bを三相電力系統とし、系統連系インバータ装置Aは電力を三相交流で電力系統Bに出力する三相インバータ装置として説明する。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a grid-connected inverter device including an isolated operation detection device according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a basic configuration of processing for generating a PWM signal in the control device 6. In general, a power system includes a three-phase power system and a single-phase power system. In this embodiment, the power system B is a three-phase power system, and the grid-connected inverter device A supplies power to the power system B through a three-phase AC. This will be described as a three-phase inverter device that outputs.

系統連系インバータ装置Aは、直流電源1で生成される直流電力をインバータ2で交流電力に変換し、インバータ2で生じるスイッチングノイズをフィルタ3で除去し、変圧器4で出力レベルを調整した後、遮断器5を介して電力系統Bに出力する基本的な構成を有するインバータである。系統連系インバータ装置Aは、インバータ2の出力電力を制御する制御装置6と、系統連系インバータ装置Aが単独運転状態となったか否かを監視し、単独運転状態になったことを検出すると、遮断器5を開いて系統連系インバータ装置Aを解列させる単独運転検出装置7を備える。   The grid-connected inverter device A converts DC power generated by the DC power source 1 into AC power by the inverter 2, removes switching noise generated by the inverter 2 by the filter 3, and adjusts the output level by the transformer 4. , An inverter having a basic configuration for outputting to the power system B via the circuit breaker 5. When the grid-connected inverter device A monitors the control device 6 that controls the output power of the inverter 2 and whether or not the grid-connected inverter device A is in a single operation state, The isolated operation detection device 7 for opening the circuit breaker 5 and disconnecting the grid interconnection inverter device A is provided.

制御装置6は、系統連系インバータ装置Aを電力系統Bに連系させるために、フィードバック制御により系統連系インバータ装置Aから出力される交流電圧を制御する。一方、単独運転検出装置7は、後述するように系統連系インバータ装置Aから出力される交流電圧の周波数fを検出し、その検出値を用いて系統連系インバータ装置Aが単独運転状態になったことを検出する。制御装置6のフィードバック制御のために系統連系インバータ装置Aの出力ラインの適所には系統連系インバータ装置Aから出力される交流電流と交流電圧を検出する検出器が設けられるが、図1では省略し、単独運転検出装置7が系統連系インバータ装置Aの出力電圧の周波数fを検出するための交流電圧検出器8だけを記載している。   The control device 6 controls the AC voltage output from the grid interconnection inverter device A by feedback control in order to link the grid interconnection inverter device A to the power grid B. On the other hand, the isolated operation detection device 7 detects the frequency f of the AC voltage output from the grid connection inverter device A as described later, and the system connection inverter device A enters the single operation state using the detected value. Detect that. For the feedback control of the control device 6, a detector for detecting the AC current and the AC voltage output from the grid interconnection inverter device A is provided at an appropriate position on the output line of the grid interconnection inverter device A. In FIG. Only the AC voltage detector 8 for detecting the frequency f of the output voltage of the grid interconnection inverter A is described.

直流電源1は、例えば、太陽光発電、太陽熱発電、風力発電等によって生成される電気エネルギーを直流で出力する電源や燃料電池等の電池電源である。直流電源1には光エネルギー、機械エネルギー、熱エネルギー等の任意のエネルギーを直流出力する電源装置を適用することができるが、以下の説明では、直流電源1として太陽電池を用いた例で説明する。   The DC power source 1 is, for example, a power source that outputs electric energy generated by solar power generation, solar thermal power generation, wind power generation, or the like in a direct current or a battery power source such as a fuel cell. The DC power supply 1 can be applied with a power supply device that outputs any energy such as light energy, mechanical energy, thermal energy, etc., but in the following description, an example using a solar cell as the DC power supply 1 will be described. .

インバータ2は、例えば、6個のスイッチング素子(IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)やGTO(Gate Turn-Off thyristor)などの半導体スイッチング素子)をブリッジ接続したフル・ブリッジ回路で構成される電圧制御型インバータである。フル・ブリッジ回路は、2個のスイッチング素子を直列に接続した3個の直列回路(アーム)を一対の電源ラインに並列に接続し、各アームの接続点を出力端子とする周知の回路である。   Inverter 2, for example, six switching elements (IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor), GTO (Gate Turn-Off thyristor) and other semiconductor switching elements) are bridge-connected. This is a voltage controlled inverter composed of a full bridge circuit. A full bridge circuit is a well-known circuit in which three series circuits (arms) in which two switching elements are connected in series are connected in parallel to a pair of power supply lines, and the connection point of each arm is the output terminal. .

各アームの一対のスイッチング素子は、制御装置4から入力される1組のパルス幅変調信号(PWM信号)によってそれぞれオン・オフ動作が制御される。各アームに入力される1組のPWM信号は、相互に位相が反転したPWM信号である。また、3個のアームに入力される3組のPWM信号は、パルス波形は同一であるが、位相が互いに2π/3ずつずれている。インバータ2は、3組のPWM信号によって3個のアームの接続点の相対的な電圧が順番に切り替えられ、これにより直流電源1から入力される直流電圧が三相交流電圧に変換されて3個のアームの接続点から出力する。   The pair of switching elements of each arm is controlled to be turned on / off by a set of pulse width modulation signals (PWM signals) input from the control device 4. A set of PWM signals input to each arm is a PWM signal whose phases are inverted. Further, the three sets of PWM signals input to the three arms have the same pulse waveform, but are out of phase with each other by 2π / 3. In the inverter 2, the relative voltages at the connection points of the three arms are sequentially switched by three sets of PWM signals, whereby the DC voltage input from the DC power source 1 is converted into a three-phase AC voltage and three Output from the connecting point of the arm.

フィルタ3は、インバータ2におけるスイッチング素子のスイッチング動作により三相交流電圧に含まれる高周波スイッチングノイズを除去する。フィルタ3は、リアクトルとコンデンサのL字型回路からなるローパスフィルタで構成される。変圧器4は、三相トランスで構成され、フィルタ3から出力される交流電圧を電力系統Bの系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。   The filter 3 removes high frequency switching noise included in the three-phase AC voltage by the switching operation of the switching element in the inverter 2. The filter 3 is composed of a low-pass filter including an L-shaped circuit of a reactor and a capacitor. The transformer 4 is constituted by a three-phase transformer, and boosts or steps down the AC voltage output from the filter 3 to a level almost the same as the system voltage of the power system B.

遮断器5は、例えば、電磁開閉器で構成される。遮断器5は、単独運転検出装置7から系統連系インバータ装置Aの単独運転状態を検出した検出信号が出力されると、開動作を行い、系統連系インバータ装置Aと電力系統Bとの接続を切断する。なお、遮断器5は制御装置6によっても制御され、系統連系インバータ装置Aの運転異常などのときには制御装置6が遮断器5によって系統連系インバータ装置Aと電力系統Bとの接続を切断するが、図1ではその構成は省略している。   The circuit breaker 5 is composed of, for example, an electromagnetic switch. The breaker 5 opens when a detection signal for detecting the isolated operation state of the grid-connected inverter device A is output from the isolated operation detection device 7 and connects the grid-connected inverter device A and the power system B. Disconnect. The circuit breaker 5 is also controlled by the control device 6, and the control device 6 disconnects the connection between the grid connection inverter device A and the power system B by the circuit breaker 5 when the operation of the grid connection inverter device A is abnormal. However, the configuration is omitted in FIG.

制御装置6は、マイクロコンピュータ若しくはFPGA(Field-Programmable Gate Array)により構成され、ディジタル演算処理によりPWM信号の生成処理を行う。制御装置6は、U,V,Wの各相について、インバータ2の出力電圧の制御目標vuo,vvo,vwo(フィルタ3を通過した正弦波の交流電圧)を変調波として生成し、その制御目標vuo,vvo,vwoを搬送波である所定の三角波vtと比較することによりPWM信号を生成する。 The control device 6 is configured by a microcomputer or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), and performs a PWM signal generation process by digital arithmetic processing. The control device 6 generates the control targets v uo , v vo , and v wo (sine wave AC voltages that have passed through the filter 3) of the output voltage of the inverter 2 as modulated waves for the U, V, and W phases, A PWM signal is generated by comparing the control targets v uo , v vo , and v wo with a predetermined triangular wave v t that is a carrier wave.

U相の制御目標vuoは、インバータ2の出力電流iuがインバータ2と電力系統Bとの間のインピーダンス(主としてフィルタ3と変圧器4のリアクトルによるインピーダンス。以下、「連系用リアクトル」という。)を流れることによる電圧降下分の電圧を系統電圧にベクトル合成した電圧の振幅に相当する。系統電圧は電力系統Bにより制御されるので、制御装置6は、連系用リアクトルの電圧を制御することにより制御目標vuoを制御する。連系用リアクトルはフィルタ3及び変圧器4の設計値として固定されるから、連系用リアクトルの電圧は、インバータ2の出力電流iuにより制御される。従って、制御装置6は、実質的にインバータ2出力電流iuを制御することによって制御目標vuoを制御する。V相,W相の制御目標vvo,vwoについても同様である。 The control target v uo of the U phase is that the output current i u of the inverter 2 is the impedance between the inverter 2 and the power system B (mainly the impedance due to the reactor of the filter 3 and the transformer 4; hereinafter referred to as “reactor for interconnection”) This corresponds to the amplitude of the voltage obtained by vector-combining the voltage corresponding to the voltage drop due to flowing through the system voltage. Since the system voltage is controlled by the power system B, the control device 6 controls the control target v uo by controlling the voltage of the interconnecting reactor. Since the interconnection reactor is fixed as design values of the filter 3 and the transformer 4, the voltage of the interconnection reactor is controlled by the output current i u of the inverter 2. Therefore, the control device 6 controls the control target v uo by substantially controlling the inverter 2 output current i u . The same applies to the control targets v vo and v wo for the V phase and the W phase.

図2に示す制御装置6内のバス電圧目標値生成部6a、無効電力目標値生成部6b、無効電力算出部6c、uvw−dq変換部6d、PI補償部6e,6f,6g,6h、非干渉化部6i,6j、dq−uvw変換部6kは電力メジャーループにより出力電圧の制御目標vuo,vvo,vwoを生成するための処理ブロックである。点線で囲まれたブロック(uvw−dq変換部6d、PI補償部6g,6h、非干渉化部6i,6j及びdq−uvw変換部6kによる処理部分)は電流マイナーループを構成する部分である。また、PWM信号生成部6mは、制御目標vuo,vvo,vwoと三角波vtを比較してPWM信号を生成する処理ブロックである。なお、dq−uvw変換部6kの前段若しくは後段に系統電圧対抗分を加算する処理ブロックが設けられるが、図2ではその処理ブロックを省略している。 The bus voltage target value generation unit 6a, the reactive power target value generation unit 6b, the reactive power calculation unit 6c, the uvw-dq conversion unit 6d, the PI compensation units 6e, 6f, 6g, and 6h in the control device 6 illustrated in FIG. The interference units 6i and 6j and the dq-uvw conversion unit 6k are processing blocks for generating output voltage control targets v uo , v vo and v wo by a power major loop. A block surrounded by a dotted line (processing portion by the uvw-dq conversion unit 6d, the PI compensation units 6g and 6h, the non-interacting units 6i and 6j, and the dq-uvw conversion unit 6k) is a portion constituting a current minor loop. The PWM signal generator 6m is a processing block that compares the control targets v uo , v vo , and v wo with the triangular wave v t to generate a PWM signal. Note that a processing block for adding a system voltage counter component is provided at the front stage or the rear stage of the dq-uvw conversion unit 6k, but the processing block is omitted in FIG.

制御装置6は、dq回転座標系(電力系統Bの周波数で回転する座標系)でインバータ2の出力電流の制御目標Ido,Iqoを生成する。すなわち、制御装置6は、バス電圧目標値生成部6aでインバータ2に入力される直流電圧(以下、「バス電圧」という。)の基準値Vrefを設定し、そのバス電圧基準値Vrefに対する直流電圧計8で実測されるバス電圧Vdcの偏差ΔVdc=Vref−Vdcを求め、その偏差ΔVdcにPI補償部6eで所定のPI補償演算をしてdq回転座標系におけるインバータ2の出力電流の制御基準のd軸成分Idrefを設定する。 The control device 6 generates control targets I do and I qo for the output current of the inverter 2 in a dq rotating coordinate system (a coordinate system rotating at the frequency of the power system B). That is, the control device 6 sets the reference value V ref of the direct-current voltage (hereinafter referred to as “bus voltage”) input to the inverter 2 by the bus voltage target value generation unit 6a, and the bus voltage reference value V ref A deviation ΔV dc = V ref −V dc of the bus voltage V dc actually measured by the DC voltmeter 8 is obtained, and a predetermined PI compensation calculation is performed on the deviation ΔV dc by the PI compensation unit 6e. The d-axis component I dref of the output current control reference is set.

また、制御装置6は、無効電力目標値生成部6bで生成される無効電力目標値Qo(力率1の運転時ではQo=0)に後述する単独運転検出装置7から入力される無効電力変動値ΔQを加算して単独運転検出用の無効電力目標値Qo’=Qo+ΔQを設定する。無効電力変動値ΔQは、系統連系インバータ装置Aが単独運転状態に移行したことを検出するためにインバータ2から出力される無効電力Qoを能動的に変動させるための変動値である。 In addition, the control device 6 receives the reactive power target value Q o generated by the reactive power target value generation unit 6b (Q o = 0 when operating with a power factor of 1) and is input from the isolated operation detection device 7 described later. The power fluctuation value ΔQ is added to set the reactive power target value Q o ′ = Q o + ΔQ for detecting an isolated operation. Reactive power variation value ΔQ is the variation value for varying the reactive power Q o output from the inverter 2 to detect that the system interconnection inverter device A shifts to the islanding state actively.

制御装置6は、交流電圧計9で実測されるインバータ2の出力電圧vu,vv,vw及び交流電流計10で実測されるインバータ2の出力電流iu,iv,iwを用いて無効電力演算部6cでインバータ2から出力される無効電力Qrを算出し、単独運転検出用の無効電力目標値Qo’に対する無効電力算出値Qrの偏差ΔQ=Qo’−Qrを求める。そして、PI補償部6fでその偏差ΔQに所定のPI補償演算をしてdq回転座標系におけるインバータ2の出力電流の制御基準のq軸成分Iqrefを設定する。 The control device 6 uses the output voltages v u , v v , v w of the inverter 2 measured by the AC voltmeter 9 and the output currents i u , i v , i w of the inverter 2 measured by the AC ammeter 10. calculating the reactive power Q r output from the inverter 2 by the reactive power calculation unit 6c Te 'deviation ΔQ of the reactive power calculated value Q r for = Q o' the reactive power target value Q o for islanding detection -Q r Ask for. Then, the PI compensation unit 6f performs a predetermined PI compensation operation on the deviation ΔQ to set the control axis q-axis component I qref of the output current of the inverter 2 in the dq rotational coordinate system.

制御装置6は、交流電流計10で検出したインバータ2の出力電流iu,iv,iwをuvw−dq変換部6dで、
d=√(2/3)・(iu・cos(θ)+iv・cos(θ−2π/3)+iw・cos(θ−4π/3))
q=√(2/3)・(−iu・sin(θ)−iv・sin(θ−2π/3)−iw・sin(θ−4π/3))
但し、θ=2πfs・t(fs:系統周波数)
のuvw−dq座標変換式によりdq回転座標系のd軸成分Idとq軸成分Iqに変換し、制御基準Idref,Iqrefに対する実測値のdq回転座標系におけるdq軸成分Id,Iqの偏差ΔId=Idref−Id,ΔIq=Iqref−Iqをそれぞれ算出する。
The control device 6 uses the uvw-dq converter 6d to output the output currents i u , i v , i w of the inverter 2 detected by the AC ammeter 10,
I d = √ (2/3) · (i u · cos (θ) + iv · cos (θ-2π / 3) + i w · cos (θ-4π / 3))
I q = √ (2/3) · (−i u · sin (θ) −i v · sin (θ−2π / 3) −i w · sin (θ−4π / 3))
However, θ = 2πf s · t (f s : system frequency)
Of converting the d-axis component I d and a q-axis component I q of dq rotating coordinate system by uvw-dq coordinate transformation equation, the control reference I dref, dq-axis component in the dq rotating coordinate system of the measured value for I qref I d, Iq deviations ΔI d = I dref −I d and ΔI q = I qref −I q are calculated, respectively.

制御装置6は、PI補償部6gで偏差ΔIdに所定のPI補償演算をするとともに、実測値のdq回転座標系におけるq軸成分Iqにフィルタ3のインピーダンス成分ωLを乗じて干渉量を演算し、その演算値を偏差ΔIdのPI補償演算値に加算してdq回転座標系におけるインバータ2の出力電流の制御目標のd軸成分Idoを設定する。また、制御装置6は、PI補償部6hで偏差ΔIqに所定のPI補償演算をするとともに、実測値のdq回転座標系におけるd軸成分Idにフィルタ3のインピーダンス成分ωLを乗じて干渉量を演算し、その演算値を偏差ΔIqのPI補償演算値から減算してdq回転座標系におけるインバータ2の出力電流の制御目標のq軸成分Iqoを設定する。 Controller 6, as well as a predetermined PI compensation calculation on the deviation [Delta] I d by PI compensator 6 g, calculating the amount of interference to the q-axis component I q in the dq rotating coordinate system of the actual measurement value is multiplied by the impedance component ωL of the filter 3 Then, the calculated value is added to the PI compensation calculated value of the deviation ΔI d to set the control target d-axis component I do of the output current of the inverter 2 in the dq rotational coordinate system. In addition, the control device 6 performs a predetermined PI compensation calculation on the deviation ΔI q by the PI compensation unit 6h, and multiplies the d-axis component I d in the dq rotation coordinate system of the actually measured value by the impedance component ωL of the filter 3 to generate an interference amount. And the calculated value is subtracted from the PI compensation calculated value of the deviation ΔI q to set the q-axis component I qo of the control target of the output current of the inverter 2 in the dq rotating coordinate system.

そして、制御装置6は、その制御目標Ido,Iqoに図略の系統電圧対抗分をそれぞれ加算してdq回転座標系におけるインバータ2の出力電圧の制御目標のdq軸成分Vdo,Vqoを算出し、その制御目標Vdo,Vqoをdq−uvw変換部6kで、
uo=[√(2/3)]・[Vdo・cos(θ)−Vqo・sin(θ)]
vo=[√(2/3)]・[Vdo・cos(θ−2π/3)−Vqo・sin(θ−2π/3)]
wo=[√(2/3)]・[Vdo・cos(θ−4π/3)−Vqo・sin(θ−4π/3)]
のdq−uvw座標変換式により静止座標系における三相電圧に変換することで、U,V,Wの各相の制御目標vuo,vvo,vwoを生成する。
Then, the control device 6 adds a system voltage counter component (not shown) to the control targets I do and I qo , respectively, and dq axis components V do and V qo of the control target of the output voltage of the inverter 2 in the dq rotating coordinate system. And the control targets V do and V qo are calculated by the dq-uvw converter 6k.
v uo = [√ (2/3)] · [V do · cos (θ) −V qo · sin (θ)]
v vo = [√ (2/3)] · [V do · cos (θ−2π / 3) −V qo · sin (θ−2π / 3)]
v wo = [√ (2/3)] · [V do · cos (θ−4π / 3) −V qo · sin (θ−4π / 3)]
The control targets v uo , v vo , and v wo of the U, V, and W phases are generated by converting the three-phase voltages in the stationary coordinate system using the dq-uvw coordinate conversion formula.

そして、制御装置6は、PWM信号生成部6mで制御目標vuo,vvo,vwoのレベルをそれぞれ三角波vtのレベルと比較し、比較結果に応じたレベルのパルス信号を生成することでU,V,Wの各相に対するPWM信号を生成する。各相に対するPWM信号はインバータ2の各アームのスイッチング素子に入力される。 Then, the control device 6 compares the levels of the control targets v uo , v vo , and v wo with the level of the triangular wave v t in the PWM signal generation unit 6m, and generates a pulse signal having a level according to the comparison result. PWM signals for U, V, and W phases are generated. The PWM signal for each phase is input to the switching element of each arm of the inverter 2.

単独運転検出装置7は、QCモード周波数シフト方式により系統連系インバータ装置Aが単独運転状態となったか否かを検出する。QCモード周波数シフト方式は、上記したように、系統連系インバータAの出力周波数が基準の周波数(系統周波数)に対して上昇するときには系統連系インバータAの出力電流の位相を進めて正帰還により出力周波数の上昇を加速させ、系統連系インバータAの出力周波数が基準の周波数(系統周波数)に対して低下するときには系統連系インバータAの出力電流の位相を遅らせて正帰還により出力周波数の低下を加速させることによりその出力周波数の変動量を増幅し、その変動量によって単独運転を検出する方式である。   The isolated operation detection device 7 detects whether or not the grid interconnection inverter device A is in an isolated operation state by the QC mode frequency shift method. As described above, in the QC mode frequency shift method, when the output frequency of the grid connection inverter A rises with respect to the reference frequency (system frequency), the phase of the output current of the grid connection inverter A is advanced and positive feedback is performed. When the output frequency increases and the output frequency of the grid connection inverter A decreases with respect to the reference frequency (system frequency), the output current is decreased by positive feedback to delay the phase of the output current of the grid connection inverter A This is a method of amplifying the fluctuation amount of the output frequency by accelerating the motor and detecting the isolated operation based on the fluctuation amount.

系統連系インバータAの出力電流の位相は無効電力量を制御することにより制御されるから、単独運転検出装置7は、系統連系インバータAから出力される交流電流の周波数の変化率を検出し、その検出値に基づいて無効電力目標値Qoを変動させる変動値ΔQを設定し、制御装置6にフィードバックする。 Since the phase of the output current of the grid interconnection inverter A is controlled by controlling the reactive energy, the isolated operation detection device 7 detects the rate of change in the frequency of the alternating current output from the grid interconnection inverter A. Based on the detected value, a fluctuation value ΔQ for changing the reactive power target value Q o is set and fed back to the control device 6.

従って、単独運転検出装置7は、周波数変化率演算部71Aと無効電力変動値生成部71Bを含む無効電力変動制御器71、外乱除去部72Aと周波数抽出部72Bを含む周波数検出器72及び単独運転検出器73を備える。単独運転検出装置7は、マイクロコンピュータ若しくはFPGAによって構成され、ディジタル演算処理によって各器の処理を行う。   Therefore, the isolated operation detection device 7 includes a reactive power fluctuation controller 71 including a frequency change rate calculating unit 71A and a reactive power fluctuation value generating unit 71B, a frequency detector 72 including a disturbance removing unit 72A and a frequency extracting unit 72B, and an isolated operation. A detector 73 is provided. The isolated operation detection device 7 is constituted by a microcomputer or FPGA, and processes each unit by digital arithmetic processing.

無効電力変動制御器71は、周波数変化率演算部71Aで周波数検出器72によって検出される周波数fの変化率(df/dt)を演算し、無効電力変動値生成部71Bでその変化率(df/dt)の大きさと極性に応じて無効電力目標値Qoを変動させる無効電力変動値ΔQを生成する。無効電力変動値生成部71Bは、予め設定された周波数変化率(df/dt)と無効電力変動値ΔQの関係式を用いて無効電力変動値ΔQを生成し、その無効電力変動値ΔQを制御装置6に入力する。 The reactive power fluctuation controller 71 calculates the change rate (df / dt) of the frequency f detected by the frequency detector 72 by the frequency change rate calculation unit 71A, and the reactive power fluctuation value generation unit 71B calculates the change rate (df The reactive power fluctuation value ΔQ for changing the reactive power target value Q o according to the magnitude and polarity of / dt) is generated. The reactive power fluctuation value generation unit 71B generates a reactive power fluctuation value ΔQ using a relational expression between a preset frequency change rate (df / dt) and the reactive power fluctuation value ΔQ, and controls the reactive power fluctuation value ΔQ. Input to device 6.

制御装置6では、上述したように、無効電力目標値生成部6bで生成した無効電力目標値Qoに無効電力変動値生成部71Bから入力される変動値ΔQを加算する処理が行われる。これによりが周波数変化率(df/dt)に応じて無効電力目標値Qo’変動し、この無効電力目標値Qo’の変動に伴いdq回転座標系におけるインバータ2の出力電流の制御目標のq軸成分Iqoが変動するので、dq軸成分Ido,Iqoをdq−uvw変換して得られる三相電圧の制御目標vuo,vvo,vwoの位相が変動することになる。 In the control device 6, as described above, the process of adding the fluctuation value ΔQ input from the reactive power fluctuation value generation unit 71B to the reactive power target value Q o generated by the reactive power target value generation unit 6b is performed. As a result, the reactive power target value Q o ′ fluctuates in accordance with the frequency change rate (df / dt), and the control target of the output current of the inverter 2 in the dq rotating coordinate system in accordance with the fluctuation of the reactive power target value Q o ′. Since the q-axis component I qo varies, the phases of the three-phase voltage control targets v uo , v vo , and v wo obtained by dq-uvw conversion of the dq-axis components I do and I qo vary.

そして、系統連系インバータAが単独運転状態になると、三相電圧の制御目標vuo,vvo,vwoの位相の変動量が増大し、制御目標vuo,vvo,vwoの周波数が系統周波数から大きく逸脱することになるので、後述するように単独運転検出装置7の単独運転検出器73がその状態を検出し、遮断器5によって系統連系インバータAを解列させることになる。 When the grid interconnection inverter A enters the single operation state, the phase fluctuation amount of the control targets v uo , v vo , v wo of the three-phase voltage increases, and the frequencies of the control targets v uo , v vo , v wo are increased. Since this greatly deviates from the system frequency, the isolated operation detector 73 of the isolated operation detection device 7 detects the state and the circuit breaker inverter A is disconnected by the circuit breaker 5 as described later.

周波数検出器72は、交流電圧検出器8によって検出される系統連系インバータ装置Aの出力電圧の周波数fを検出する。本実施形態に係る単独運転検出装置7は、周波数検出器72の構成に特徴を有する。以下、周波数検出器72の構成について詳細に説明する。   The frequency detector 72 detects the frequency f of the output voltage of the grid interconnection inverter device A detected by the AC voltage detector 8. The isolated operation detection device 7 according to the present embodiment is characterized by the configuration of the frequency detector 72. Hereinafter, the configuration of the frequency detector 72 will be described in detail.

図2は、周波数検出器72の第1実施形態のブロック構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating a block configuration of the first embodiment of the frequency detector 72.

周波数検出器72は、交流電圧検出器8によって検出される三相交流電圧(U,V,Wの各相の相電圧)vu,vv,vwに含まれる不平衡成分や高調波成分など(周波数検出処理で外乱となる成分)を除去する外乱除去部72Aと、帯域通過型の複素係数フィルタ(複素係数バンドパスフィルタ)の位相特性を用いて外乱除去部721から出力される交流信号(三相交流電圧の基本波成分)の周波数を算出する周波数抽出部72Bと、で構成されている。 The frequency detector 72 is an unbalanced component or a harmonic component included in the three-phase AC voltage (phase voltages of U, V, and W) v u , v v , and v w detected by the AC voltage detector 8. Etc. (components that cause disturbance in frequency detection processing) 72 A, and an AC signal output from the disturbance removal unit 721 using the phase characteristics of a band-pass type complex coefficient filter (complex coefficient bandpass filter) And a frequency extraction unit 72B that calculates the frequency of (the fundamental wave component of the three-phase AC voltage).

外乱除去部72Aは、交流電圧検出器8から入力される三相交流電圧vu,vv,vw(所定のサンプリング周期で入力される瞬時値)を互いに直交する二相交流電圧vα,vβに変換する三相/二相変換部721と、三相/二相変換部721から出力される二相交流電圧vα,vβに含まれる不平衡成分(周波数−fsの成分)と所定次数の高調波成分(主として5次高調波成分(−5fs)、7次高調波成分(+7fs)、11次高調波成分(−11fs)などの高調波成分)を除去する複素係数バンドパスフィルタを用いた第1複素係数フィルタ部722と、第1複素係数フィルタ部722から出力される不平衡成分及び高調波成分を含まない二相交流電圧vr,vjを正規化する正規化部723と、を含む。 The disturbance removing unit 72A is a two-phase AC voltage vα, vβ orthogonal to the three-phase AC voltages v u , v v , v w (instantaneous values input at a predetermined sampling period) input from the AC voltage detector 8. converting the three-phase / two-phase conversion unit 721, the three-phase / two-phase conversion unit 721 the two-phase AC voltages vα output from, (a component of the frequency -f s) imbalance component included in vβ a predetermined order of Complex coefficient band-pass filter that removes harmonic components (mainly harmonic components such as fifth-order harmonic components (−5 f s ), seventh-order harmonic components (+7 f s ), and eleventh-order harmonic components (−11 f s )) And a normalization unit 723 that normalizes the two-phase AC voltages v r and v j not including the unbalanced component and the harmonic component output from the first complex coefficient filter unit 722. And including.

三相/二相変換部721は、交流電圧検出器8から入力される三相交流電圧vu,vv,vwを二相交流電圧vα,vβに変換する処理を行う。図4(a)に示すように、静止座標系として水平方向のu軸を位相θの基準軸とし、u軸に対して±2π/3の角度で開いた方向にv軸とw軸を反時計回りに配置したuvw座標系と、u軸に沿うα軸とそのα軸に直交するβ軸とを配置したαβ座標系(静止直交座標系)とを設け、これらの座標系で角速度ωで反時計回りに回転する電圧ベクトルVを考えると、対称三相交流電圧vu,vv,vwは、電圧ベクトルVのu軸成分、v軸成分及びw軸成分と考えられ、二相交流電圧vα,vβは、電圧ベクトルVのα軸成分、β軸成分と考えることができる。 The three-phase / two-phase conversion unit 721 performs a process of converting the three-phase AC voltages v u , v v , v w input from the AC voltage detector 8 into two-phase AC voltages vα, vβ. As shown in FIG. 4A, the horizontal u-axis as a stationary coordinate system is used as a reference axis of phase θ, and the v-axis and w-axis are opposite to each other at an angle of ± 2π / 3 with respect to the u-axis. A uvw coordinate system arranged clockwise and an αβ coordinate system (stationary orthogonal coordinate system) arranged with an α axis along the u axis and a β axis orthogonal to the α axis are provided, and in these coordinate systems, the angular velocity ω Considering the voltage vector V rotating counterclockwise, the symmetric three-phase AC voltages v u , v v , and v w are considered to be the u-axis component, the v-axis component, and the w-axis component of the voltage vector V, and the two-phase AC The voltages vα and vβ can be considered as an α-axis component and a β-axis component of the voltage vector V.

従って、三相二相変換処理は、電圧ベクトルVのu軸成分vu、v軸成分vv及びw軸成分vwを電圧ベクトルVのα軸成分vαとβ軸成分vβに変換する処理である。なお、以下の説明では、交流信号と交流信号のベクトルを区別するため、交流信号を小文字で表記し、交流信号のベクトルを大文字で表記することとする。 Therefore, the three-phase to two-phase conversion process is a process for converting the u-axis component v u , v-axis component v v and w-axis component v w of the voltage vector V into an α-axis component vα and a β-axis component vβ of the voltage vector V. is there. In the following description, in order to distinguish between an AC signal and an AC signal vector, the AC signal is expressed in lower case and the AC signal vector is expressed in upper case.

三相交流電圧vu,vv,vwを二相交流電圧vα,vβに変換する変換式は、
である。
The conversion equation for converting the three-phase AC voltages v u , v v and v w into the two-phase AC voltages vα and vβ is as follows:
It is.

三相/二相変換部721は、(1)式,(2)式の演算を行うことにより交流電圧検出器8から入力される三相交流電圧vu,vv,vwを二相交流電圧vα,vβに変換する。 The three-phase / two-phase converter 721 converts the three-phase AC voltages v u , v v , v w input from the AC voltage detector 8 into a two-phase AC by performing the calculations of the equations (1) and (2). The voltages vα and vβ are converted.

交流電圧検出器8で検出される三相交流電圧vu,vv,vwは、一般に、基本波成分以外に不平衡成分や3次、5次、7次、11次などの奇数次の高調波成分(図5の周波数成分参照)が含まれる非対称三相交流電圧である。従って、三相/二相変換部721からはこれらの成分についても三相二相変換した成分を含む二相交流電圧vα’,vβ’が出力される。 In general, the three-phase AC voltages v u , v v , and v w detected by the AC voltage detector 8 are not balanced components and odd-order components such as third-order, fifth-order, seventh-order, and eleventh-order. It is an asymmetric three-phase AC voltage that includes a harmonic component (see the frequency component in FIG. 5). Therefore, the three-phase / two-phase conversion unit 721 outputs two-phase AC voltages vα ′ and vβ ′ including components obtained by three-phase to two-phase conversion for these components.

三相交流電圧vu,vv,vwの基本波成分vsu,vsv,vswは、基本波の電圧ベクトルVsのuvw座標系におけるu、v、wの各軸方向の成分として定義される。一方、三相交流電圧vu,vv,vwの不平衡成分vsu’,vsv’,vsw’は、図4(b)に示すように、uvw座標系に対してu軸、v軸及びw軸の配列順が逆になっているuwv座標系において、不平衡成分の電圧ベクトルVs’のu、v、wの各軸方向の成分として定義される。 The fundamental wave components v su , v sv , and v sw of the three-phase AC voltages v u , v v , and v w are components of u, v, and w in the uvw coordinate system of the fundamental wave voltage vector V s. Defined. On the other hand, the unbalanced components v su ′, v sv ′, v sw ′ of the three-phase AC voltages v u , v v , v w are represented by the u-axis with respect to the uvw coordinate system, as shown in FIG. In the uwv coordinate system in which the arrangement order of the v-axis and the w-axis is reversed, the components are defined as components in the u, v, and w axis directions of the voltage vector V s ′ of the unbalanced component.

基本波成分vsu,vsv,vswを、
su=As・cos(ωs・t) …(3A)
sv=As・cos(ωs・t-2π/3) …(3B)
sw=As・cos(ωs・t-4π/3) …(3B)
但し、As;基本波成分の振幅
とすると、不平衡成分vsu’,vsv’,vsw’は、
su’=As’・cos(ωs・t) …(4A)
sv’=As’・cos(ωs・t-4π/3) …(4B)
sw’=As’・cos(ωs・t-2π/3) …(4C)
但し、As’;不平衡成分の振幅
で表わされる。
The fundamental wave components v su , v sv , v sw
v su = A s · cos (ω s · t) (3A)
v sv = A s · cos (ω s · t -2π / 3) (3B)
v sw = A s · cos (ω s · t -4π / 3) (3B)
However, if A s is the amplitude of the fundamental wave component, the unbalanced components v su ′, v sv ′, and v sw ′ are
v su '= A s ' · cos (ω s · t) (4A)
v sv '= A s ' · cos (ω s · t -4π / 3) (4B)
v sw '= A s ' · cos (ω s · t -2π / 3) (4C)
However, A s ′ is represented by the amplitude of the unbalanced component.

(3A)式〜(3C)式を(1)式,(2)式に代入して基本波成分の二相交流電圧vsα,vsβを求めると、
sα=√(3/2)・As・cos(ωs・t) …(5)
sβ=√(3/2)・As・sin(ωs・t) …(6)
となる。また、(4A)式〜(4C)式を(1)式,(2)式に代入して不平衡成分の二相交流電圧vsα’,vsβ’を求めると、
sα’=√(3/2)・As’・cos(ωs・t)
sβ’=−√(3/2)・As’・sin(ωs・t)
となる。そして、cos(ωs・t)=cos(−ωs・t)、−sin(ωs・t)=sin(−ωs・t)であるから、不平衡成分の二相交流電圧vsα’,vsβ’は、
sα’=√(3/2)・As’・cos(−ωs・t) …(7)
sβ’=√(3/2)・As’・sin(−ωs・t) …(8)
となる。
Substituting Equations (3A) to (3C) into Equations (1) and (2) to obtain the two-phase AC voltages v s α and v s β of the fundamental component,
v s α = √ (3/2) · A s · cos (ω s · t) (5)
v s β = √ (3/2) · A s · sin (ω s · t) (6)
It becomes. Further, when the equations (4A) to (4C) are substituted into the equations (1) and (2) to obtain the two-phase AC voltages v s α ′ and v s β ′ as unbalanced components,
v s α ′ = √ (3/2) · A s ' · cos (ω s · t)
v s β ′ = − √ (3/2) · A s ′ · sin (ω s · t)
It becomes. Since cos (ω s · t) = cos (−ω s · t) and −sin (ω s · t) = sin (−ω s · t), the two-phase AC voltage vs s of the unbalanced component α ′, v s β ′ is
v s α ′ = √ (3/2) · A s ' · cos (−ω s · t) (7)
v s β ′ = √ (3/2) · A s ′ · sin (−ω s · t) (8)
It becomes.

(7)式及び(8)式と(5)式及び(6)式を比較すると、基本波成分の角周波数は「ωs」であるのに対し、不平衡成分の角周波数は「−ωs」である点が相違する。角周波数ωsを「正の周波数」とすると、不平衡成分の角周波数−ωsは「負の周波数」となるから、不平衡成分vsu’,vsv’,vsw’を三相二相変換して得られる二相交流電圧vsα’,vsβ’は負の周波数を有する電圧ということができる。 Comparing Equations (7) and (8) with Equations (5) and (6), the angular frequency of the fundamental component is “ω s ”, whereas the angular frequency of the unbalanced component is “−ω. The difference is that “ s ”. When the angular frequency ω s is set to “positive frequency”, the angular frequency −ω s of the unbalanced component becomes “negative frequency”, and thus the unbalanced components v su ′, v sv ′, and v sw ′ are changed to three-phase two. The two-phase AC voltages v s α ′ and v s β ′ obtained by phase conversion can be said to be voltages having a negative frequency.

図5において、基本波成分を正の周波数領域の周波数「fs」の位置に表示し、不平衡成分の周波数を「−fs」として不平衡成分を負の周波数領域の周波数「−fs」の位置に表示しているのは上記の周波数の関係を示している。なお、図5には、周波数検出に影響のある高調波成分として5次、7次、11次の高調波成分のみを描いている。3の整数倍の高調波成分は線間電圧には表れず、相電圧でもΔ結線のトランスで除去され、11次よりも大きい奇数次の高調波成分はレベルが小さく、無視し得るから、図5には記載していない。 5, displays a fundamental component in the position of the frequency "f s" of the positive frequency domain, the frequency "-f s negative frequency domain unbalanced component frequencies of the unbalanced components as" -f s """ Indicates the relationship of the above frequencies. In FIG. 5, only the fifth-order, seventh-order, and eleventh-order harmonic components are depicted as the harmonic components that affect the frequency detection. The harmonic component of an integer multiple of 3 does not appear in the line voltage, and even the phase voltage is removed by the Δ-connected transformer, and the odd-order harmonic component larger than the 11th order has a low level and can be ignored. It is not described in 5.

基本波成分vsu,vsv,vswの5次、7次、11次の高調波成分vnu,vnv,vnw(nは次数。n=5,7,11)は、
nu=An・cos(n・ωs・t) …(9)
nv=An・cos(n・ωs・t-n・2π/3) …(10)
nw=An・cos(n・ωs・t-n・4π/3) …(11)
で表わされるから、(9)式〜(11)式を(1)式,(2)式に代入して5次,7次,11次の高調波成分の二相交流電圧(V5α,V5β),(V7α,V7β),(V11α,V11β)を求めると、
5α=√(3/2)・A5・cos(−5ωs・t) …(12)
5β=√(3/2)・A5・sin(−5ωs・t) …(13)
7α=√(3/2)・A7・cos(7ωs・t) …(14)
7β=√(3/2)・A7・sin(7ωs・t) …(15)
11α=√(3/2)・A11・cos(−11ωs・t) …(16)
11β=√(3/2)・A11・sin(−11ωs・t) …(17)
となる。
The fifth order, seventh order, and eleventh order harmonic components v nu , v nv , v nw (where n is the order, n = 5, 7, 11) of the fundamental wave components v su , v sv , v sw are
v nu = A n · cos ( n · ω s · t) ... (9)
v nv = A n · cos (n · ω s · t−n · 2π / 3) (10)
v nw = A n · cos (n · ω s · t−n · 4π / 3) (11)
Therefore, by substituting the equations (9) to (11) into the equations (1) and (2), the two-phase AC voltage (V 5 α, V 5 beta), when obtaining the (V 7 α, V 7 β ), (V 11 α, V 11 β),
v 5 α = √ (3/2) · A 5 · cos (−5ω s · t) (12)
v 5 β = √ (3/2) · A 5 · sin (−5ω s · t) (13)
v 7 α = √ (3/2) · A 7 · cos (7ω s · t) (14)
v 7 β = √ (3/2) · A 7 · sin (7ω s · t) (15)
v 11 α = √ (3/2) · A 11 · cos (−11ω s · t) (16)
v 11 β = √ (3/2) · A 11 · sin (−11ω s · t) (17)
It becomes.

不平衡成分が負の周波数になるのは、不平衡成分の相順(uvwが時計回りの順)が基本波成分の相順(uvwが反時計回りの順)に対して逆になるからである。従って、基本波成分の周波数fsをn倍(n:2以上の整数)したn次高調波成分を三相二相変換した二相交流電圧vnα,vnβ(添え字のnは次数。以下、同じ)の角周波数ωnが基本波成分の二相交流電圧vsα,vsβと同じの符号になる場合は、そのn次高調波成分の周波数fnは正の周波数となり、n次高調波成分vnu,vnv,vnwの相順は基本波成分vsu,vsv,vswの相順と同一になる。逆に、二相交流電圧vnα,vnβの角周波数ωnが基本波成分の二相交流電圧vsα,vsβと逆の符号になる場合は、そのn次高調波成分の周波数fnは負の周波数となり、n次高調波成分vnu,vnv,vnwの相順は基本波成分vsu,vsv,vswの相順と逆になる。 The unbalanced component has a negative frequency because the phase order of the unbalanced component (uvw is clockwise) is opposite to the phase order of the fundamental component (uvw is counterclockwise). is there. Accordingly, two-phase AC voltages v n α, v n β (subscript n is a subscript of three-phase two-phase conversion of an n-order harmonic component obtained by multiplying the frequency f s of the fundamental wave component by n (n: an integer of 2 or more). If the angular frequency ω n of the order (the same applies hereinafter) has the same sign as the two-phase AC voltages v s α and v s β of the fundamental component, the frequency f n of the n-order harmonic component is a positive frequency Thus, the phase order of the n-order harmonic components v nu , v nv , and v nw is the same as the phase order of the fundamental wave components v su , v sv , and v sw . Conversely, when the angular frequency ω n of the two-phase AC voltages v n α and v n β has a sign opposite to that of the two-phase AC voltages v s α and v s β of the fundamental wave component, the n-order harmonic component The frequency f n is a negative frequency, and the phase order of the n-th harmonic components v nu , v nv , v nw is opposite to the phase order of the fundamental wave components v su , v sv , v sw .

(12)式〜(17)式より、5次,11次の高調波成分は負の周波数を有し、7次の高調波成分は正の周波数を有するから、図5では、正相の5次高調波成分と11次高調波成分は、負の周波数領域の周波数「−5fs」と「−11fs」の位置にそれぞれ表示し、逆相の5次高調波成分と11次高調波成分は、正の周波数領域の周波数「5fs」と「11fs」の位置にそれぞれ表示している。また、正相の7次高調波成分は正の周波数領域の周波数「7fs」の位置に表示し、逆相の7次高調波成分は、負の周波数領域の周波数「−7fs」の位置に表示している。 From equations (12) to (17), the fifth and eleventh harmonic components have negative frequencies, and the seventh harmonic component has a positive frequency. order harmonic component and the 11th order harmonic component displays each negative frequency "-5F s" in the frequency domain to the position of "-11F s", the fifth harmonic component and the 11th order harmonic component of the opposite phase Are respectively displayed at the positions of the frequencies “5f s ” and “11 f s ” in the positive frequency region. Further, the positive-phase seventh harmonic component is displayed at the position of the frequency “7f s ” in the positive frequency region, and the negative-phase seventh harmonic component is displayed at the position of the frequency “−7 f s ” in the negative frequency region. Is displayed.

従って、三相/二相変換部721からは(5)式〜(8)式、(12)式〜(17)式で表わされる基本波成分、不平衡成分及び5次、7次、11次の高調波成分の二相交流電圧(vsα,vsβ),(vsα’,vsβ’),(vnα,vnβ)(n=5,7,11)を含む二相交流電圧vα’,vβ’が出力される。 Therefore, from the three-phase / two-phase conversion unit 721, the fundamental wave component, the unbalanced component, the fifth order, the seventh order, and the eleventh order represented by the expressions (5) to (8) and (12) to (17). Two-phase AC voltages (v s α, v s β), (v s α ′, v s β ′), (v n α, v n β) (n = 5, 7, 11) Including two-phase AC voltages vα ′ and vβ ′ are output.

第1複素係数フィルタ部722は、z変換表現による伝達関数H(z)が下記の(18)式で表される1次のIIRバンドパスフィルタで構成され、図5に示す周波数特性を有している。(18)式において、複素係数a1におけるfd[Hz]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[rad/s]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」とし、中心周波数f0を系統周波数fsに設定すると、fdはfs/fsr、Ωdは2π・fd=2π・(fs/fsr)となる。なお、正規化した角周波数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)である。 The first complex coefficient filter unit 722 is composed of a first-order IIR bandpass filter whose transfer function H (z) expressed by z-transform expression is expressed by the following equation (18), and has the frequency characteristics shown in FIG. ing. In equation (18), f d [Hz] 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 [rad / s] is a normalized angular frequency. For example, when the sampling frequency is “f sr ” and the center frequency f 0 is set to the system frequency f s , f d is f s / f sr , and Ω d is 2π · f d = 2π · (f s / f sr ). It becomes. 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.

図6は、上記(18)式の演算処理を行う処理回路を示すブロック図である。同図に示すように、第1複素係数フィルタ部722は、(18)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. 6 is a block diagram showing a processing circuit for performing the arithmetic processing of the equation (18). As shown in the figure, the first complex coefficient filter unit 722 is configured by a circuit in which the denominator arithmetic processing of the equation (18) is configured by a feedback circuit, and the output of the feedback circuit is multiplied by a numerator coefficient b 0. The

図6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]は第1複素係数フィルタ部722の状態データ、y[k]は第1複素係数フィルタ部722の出力データである。入力データu[k]、状態データx[k]及び出力データy[k]の間には、
x[k]=r・exp(j・Ωd)・x[k-1]+u[k] …(19)
y[k]=(1−r)・x[k] …(20)
が成立する。
In the block diagram shown in FIG. 6, u [k] (k: index number representing discrete time) is input data, x [k] is state data of the first complex coefficient filter unit 722, and y [k] is the first complex. This is output data of the coefficient filter unit 722. Between input data u [k], state data x [k] and output data y [k]
x [k] = r · exp (j · Ω d ) · x [k−1] + u [k] (19)
y [k] = (1-r) .x [k] (20)
Is established.

第1複素係数フィルタ部722は複素係数バンドパスフィルタで構成されるので、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]及び出力データy[k]が複素信号のデータとなる。従って、入力データu[k]、状態データx[k]及び出力データ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、複素係数a1をa1=r・exp(j・Ωd)=ar+j・aj=r・cos(Ωd)+j・r・sin(Ωd)として(19)式と(20)式に代入し、実数部と虚数部の関係式に分けると、
r[k]=r・cos(Ωd)・xr[k-1]−r・sin(Ωd)・xj[k-1]+ur[k] …(21)
j[k]=r・cos(Ωd)・xj[k-1]+r・sin(Ωd)・xr[k-1]+uj[k] …(22)
r[k]=(1−r)・xr[k] …(23)
j[k]=(1−r)・xj[k] …(24)
となる。
Since the first complex coefficient filter unit 722 is composed of a complex coefficient bandpass filter, the state is independent of whether the input data u [k] is complex data or real data (data whose imaginary part of complex data is “0”). Data x [k] and output data y [k] are complex signal 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, complex coefficient a 1 is expressed as a 1 = r · exp (j · Ω d ) = a Substituting into the equations (19) and (20) as r + j · a j = r · cos (Ω d ) + j · r · sin (Ω d ), and dividing into the relational expression of the real part and the imaginary part,
x r [k] = r · cos (Ω d) · x r [k-1] -r · sin (Ω d) · x j [k-1] + u r [k] ... (21)
x j [k] = r · cos (Ω d ) · x j [k−1] + r · sin (Ω d ) · x r [k−1] + u j [k] (22)
y r [k] = (1−r) · x r [k] (23)
y j [k] = (1−r) · x j [k] (24)
It becomes.

図7は、(21)式〜(24)式に基づき第1複素係数フィルタ部722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と係数ajはそれぞれ複素係数a1=r・exp(j・Ωd)の実数部と虚数部であり、ar=r・cos(Ωd)、aj=r・sin(Ωd)である。 FIG. 7 is a diagram showing a circuit configuration for performing the complex arithmetic processing of the first complex coefficient filter unit 722 based on the equations (21) to (24). 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、第1複素係数フィルタ部722は、6個の乗算器722a〜722fと、2個の加算器722g,722hと、2個の遅延回路722i,722jで構成される。遅延回路722i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722j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722a,722bはそれぞれ(21)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722gは(21)式の第1項と第2項と第3項を加算する演算器である。従って、加算器722gから(21)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 first complex coefficient filter unit 722 includes six multipliers 722a to 722f, two adders 722g and 722h, and two delay circuits 722i and 722j. The delay circuit 722i is a circuit that generates a real part x r [k-1] of state data, and the delay circuit 722j is a circuit that generates an imaginary part x j [k-1] of state data. Multipliers 722a and 722b are arithmetic units for calculating the first and second terms (including a negative sign) of equation (21), respectively, and adder 722g is the first and second terms of equation (21). And an arithmetic unit for adding the third term. Accordingly, the real part x r [k] of the state data shown by the equation (21) is output from the adder 722g.

一方、乗算器722c,722dはそれぞれ(22)式の第1項と第2項を演算する演算器であり、加算器722hは(22)式の第1項と第2項と第3項を加算する演算器である。従って、加算器722hから(22)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722e,722fはそれぞれ(23)式と(24)式を演算する演算器である。 On the other hand, the multipliers 722c and 722d are arithmetic units for calculating the first term and the second term of the equation (22), respectively, and the adder 722h is the first term, the second term, and the third term of the equation (22). An arithmetic unit to add. Therefore, the imaginary part x j [k] of the state data indicated by the equation (22) is output from the adder 722h. Multipliers 722e and 722f are arithmetic units for calculating the expressions (23) and (24), respectively.

本実施形態では、三相/二相変換部721を設け、三相交流電圧vu,vv,vwを互いに直交する二相交流電圧vα,vβに変換しているが、二相交流電圧vα,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、二相交流電圧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722gに入力し、二相交流電圧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722hに入力している。 In the present embodiment, the three-phase / two-phase conversion unit 721 is provided to convert the three-phase AC voltages v u , v v , v w into the two-phase AC voltages vα, vβ that are orthogonal to each other. Since vα and vβ can respectively correspond to the real part and imaginary part of the complex data u r + j · u j , the sampling data of the two-phase AC voltage vα is used as the real part u r [k] of the input data. The sampling data of the two-phase AC voltage vβ is input to the adder 722h as the imaginary part u j [k] of the input data.

二相交流電圧vαのサンプリングデータが第1複素係数フィルタ部722に入力される毎に、遅延回路722i、乗算器722a,722b,722e及び加算器722gで(21)式及び(23)式の演算処理が繰り返され、これにより、乗算器722eからは(5)式で示される基本波成分を三相二相変換した二相交流電圧vsαのみの出力データyr[k]が出力される。また、二相交流電圧vβのサンプリングデータが第1複素係数フィルタ部722に入力される毎に、遅延回路722j、乗算器722c,722d,722f及び加算器722hで(22)式及び(24)式の演算処理が繰り返され、これにより、乗算器722fからは(6)式で示される基本波成分を三相二相変換した二相交流電圧vsβのみの出力データyj[k]が出力される。 Every time sampling data of the two-phase AC voltage vα is input to the first complex coefficient filter unit 722, the delay circuit 722i, the multipliers 722a, 722b, and 722e and the adder 722g perform the calculations of the expressions (21) and (23). As a result, the multiplier 722e outputs output data y r [k] of only the two-phase AC voltage v s α obtained by three-phase to two-phase conversion of the fundamental wave component represented by the equation (5). . Further, every time sampling data of the two-phase AC voltage vβ is input to the first complex coefficient filter unit 722, the delay circuit 722j, the multipliers 722c, 722d, and 722f, and the adder 722h use the expressions (22) and (24). As a result, the multiplier 722f outputs the output data y j [k] of only the two-phase AC voltage v s β obtained by three-phase to two-phase conversion of the fundamental wave component expressed by the equation (6). Is done.

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、M(ω)=(1-2r・cos(Ωd±ω)+r2)=0を満たすωで極が表れるから、2次IIRフィルタはその極の周波数を通過させる特性を有する。r≒1とすると、cos(Ωd±ω)≒1より、2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、正規化角周波数Ωdを基本波成分の角周波数に設定した実係数の2次IIRフィルタでは、不平衡成分(−fs=−Ωd・fsr/2πの成分)も通過させることになる。すなわち、図5に示す周波数特性において、2次IIRフィルタでは「−fs」に表れる不平衡成分も通過させることになる。
When the bandpass filter is configured by a real coefficient second-order IIR filter, the transfer function H (z) (z = exp (j · ω)) of the second-order IIR filter is
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, a pole appears at ω that satisfies M (ω) = (1-2r · cos (Ω d ± ω) + r 2 ) = 0. The next IIR filter has the property of passing the frequency of its pole. If r≈1, the normalized frequency f d that passes through the second-order IIR filter is f d = ± Ω d / 2π from cos (Ω d ± ω) ≈1, so the normalized angular frequency Ω d is basically used. The real coefficient second-order IIR filter set to the angular frequency of the wave component also allows an unbalanced component (a component of −f s = −Ω d · f sr / 2π) to pass through. That is, in the frequency characteristic shown in FIG. 5, the second-order IIR filter also passes an unbalanced component appearing in “−f s ”.

一方、(18)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だけに極が表れるから、正規化角周波数Ωdを基本波成分の角周波数(ω=Ωd)に設定した複素係数の1次IIRフィルタは、図5に示す周波数特性を有する。従って、複素係数の1次IIRフィルタでは、基本波成分(fs=Ωd・fsr/2πの成分)だけを通過させ、不平衡成分や高調波成分を通過させることはない。 On the other hand, when the amplitude characteristic M (ω) of the transfer function H (z) shown in the equation (18) is obtained, M (ω) = (1-r) / √ {1-2r · cos (Ω d −ω) + r 2 }, And a pole appears only in ω that satisfies (1-2r · cos (Ω d −ω) + r 2 ) = 0, so that the normalized angular frequency Ω d is changed to the angular frequency (ω = Ω d ) of the fundamental wave component. The set complex coefficient first-order IIR filter has the frequency characteristics shown in FIG. Therefore, the first-order IIR filter having a complex coefficient passes only the fundamental wave component (the component of f s = Ω d · f sr / 2π) and does not pass the unbalanced component and the harmonic component.

図8は、不平衡成分と5次、7次、11次の高調波成分を5%含む三相交流電圧vu,vv,vwの波形を示す図である。図9は、図8に示す三相交流電圧vu,vv,vwを三相/二相変換部721及び中心周波数f0を系統周波数fs(60[Hz])に設定した第1複素係数フィルタ部722によってフィルタリング処理をした後、二相交流電圧を三相交流電圧に逆変換して得た三相交流電圧vu’,vv’,vw’をシミュレートした波形を示す図である。 FIG. 8 is a diagram illustrating waveforms of three-phase AC voltages v u , v v , and v w including 5% of unbalanced components and fifth, seventh, and eleventh harmonic components. 9 shows a first example in which the three-phase AC voltages v u , v v and v w shown in FIG. 8 are set to the three-phase / two-phase converter 721 and the center frequency f 0 is set to the system frequency f s (60 [Hz]). 3 shows waveforms simulating three-phase AC voltages v u ′, v v ′, and v w ′ obtained by inversely converting a two-phase AC voltage into a three-phase AC voltage after filtering by the complex coefficient filter unit 722. FIG.

中心周波数f0を系統周波数fsに設定した第1複素係数フィルタ部722は、図5に示す周波数特性を有するから、図9に示されるように、三相交流電圧vu,vv,vwに含まれる不平衡成分と5次、7次、11次の高調波成分を第1複素係数フィルタ部722により好適に除去できることが分かる。 Since the first complex coefficient filter unit 722 in which the center frequency f 0 is set to the system frequency f s has the frequency characteristics shown in FIG. 5, as shown in FIG. 9, the three-phase AC voltages v u , v v , v It can be seen that the unbalanced component and the fifth, seventh, and eleventh harmonic components included in w can be suitably removed by the first complex coefficient filter unit 722.

なお、図3では、第1複素係数フィルタ部722から出力データyr[k],yj[k]によって出力される二相交流電圧を、二相交流電圧vα,vβと区別するため、それぞれ「vr」,「vj」と表記している。 In FIG. 3, in order to distinguish the two-phase AC voltage output from the first complex coefficient filter unit 722 from the output data y r [k], y j [k] from the two-phase AC voltages vα and vβ, respectively. “V r ” and “v j ” are indicated.

第1複素係数フィルタ部722から出力される、(5)式,(6)式で表わされる二相交流電圧vr,vjは、U相の電圧vuの位相角φを「0」とした場合であるが、三相電力系統BのU相の電圧vuの位相がずれ、位相φ≠0の場合は、第1複素係数フィルタ部722から出力される二相交流電圧vr,vjは、vr=As・cos(ωs・t+φ)、vj=As・sin(ωs・t+φ)となる。 The two-phase AC voltages v r and v j output from the first complex coefficient filter unit 722 and expressed by the equations (5) and (6) have a phase angle φ of the U-phase voltage v u as “0”. In this case, when the phase of the U-phase voltage v u of the three-phase power system B is shifted and the phase φ ≠ 0, the two-phase AC voltages v r and v output from the first complex coefficient filter unit 722 are used. j is v r = A s · cos (ω s · t + φ) and v j = A s · sin (ω s · t + φ).

正規化処理部723は、第1複素係数フィルタ部722から出力される二相交流電圧vr,vjのレベルを「1」に正規化する演算処理を行う。第1複素係数フィルタ部722から出力される二相交流電圧vr,vjは振幅が同一の正弦波と余弦波で、√(vr 2+vj 2)を演算することにより振幅が求められるから、正規化処理部723では、出力データyr[k],yj[k]に対してそれぞれyr[k]/√(yr[k]2+yj[k]2)とyj[k]/√(yr[k]2+yj[k]2)の演算処理を行って二相交流電圧vr,vjの正規化処理が行われる。従って、正規化処理部723からは、vr’=cos(θs)(θs=ωs・t)とvj’=sin(θs)で表わされる信号のデータが出力される。 The normalization processing unit 723 performs arithmetic processing for normalizing the levels of the two-phase AC voltages v r and v j output from the first complex coefficient filter unit 722 to “1”. The two-phase AC voltages v r and v j output from the first complex coefficient filter unit 722 are sine waves and cosine waves having the same amplitude, and the amplitude is obtained by calculating √ (v r 2 + v j 2 ). Therefore, in the normalization processing unit 723, y r [k] / √ (y r [k] 2 + y j [k] 2 ) and y j for the output data y r [k] and y j [k], respectively. A normalization process of the two-phase AC voltages v r and v j is performed by performing an arithmetic process of [k] / √ (y r [k] 2 + y j [k] 2 ). Therefore, the normalization processing unit 723 outputs data of signals represented by v r ′ = cos (θ s ) (θ s = ω s · t) and v j ′ = sin (θ s ).

周波数抽出部72Bは、通過帯域における位相特性がリニアな複素係数バンドパスフィルタからなる第2複素係数フィルタ部724と、この第2複素係数フィルタ部724に入力される電圧ベクトルVin=exp(j・ωs・t)とこの第2複素係数フィルタ部724から出力される電圧ベクトルVout=exp(j・ωs・t+ψ)を用いて両電圧ベクトルの位相差ψを算出する位相差算出部725と、位相差算出部725で算出される位相差ψを所定の演算式を用いて電圧ベクトルVinの周波数f(=(ωs/2π)を算出する周波数算出部726と、を含む。 The frequency extraction unit 72B includes a second complex coefficient filter unit 724 including a complex coefficient bandpass filter having a linear phase characteristic in the pass band, and a voltage vector V in = exp (j input to the second complex coefficient filter unit 724. · ω s · t) the phase difference calculating section for calculating a phase difference [psi in the second complex coefficient filter unit 724 voltage vector output from the V out = exp (j · ω s · t + ψ) both voltage vector using the Toko including the 725, the frequency calculator 726 calculates the voltage vector V in the frequency f (= (ω s / 2π ) the phase difference ψ is calculated by the phase difference calculation unit 725 using a predetermined arithmetic expression, a.

第2複素係数フィルタ部724に用いられる複素係数バンドパスフィルタは、第1複素係数フィルタ部722に用いられる複素係数バンドパスフィルタと同一の中心周波数f0を有する。また、複素係数バンドパスフィルタは、その通過帯域における位相特性(周波数に対する位相の特性)が直線近似で表わされる特性を有している。 The complex coefficient bandpass filter used in the second complex coefficient filter unit 724 has the same center frequency f 0 as the complex coefficient bandpass filter used in the first complex coefficient filter unit 722. Further, the complex coefficient band pass filter has a characteristic in which the phase characteristic (phase characteristic with respect to frequency) in the pass band is expressed by linear approximation.

図10は、第2複素係数フィルタ部724に用いられる複素係数バンドパスフィルタの通過帯域における位相特性の一例を示す図である。同図は、中心周波数f0を系統周波数fs=60[Hz]に設定した場合のf0±5[Hz]における位相ψ[deg]の変化を示している。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of phase characteristics in the pass band of the complex coefficient bandpass filter used in the second complex coefficient filter unit 724. This figure shows the change in phase ψ [deg] at f 0 ± 5 [Hz] when the center frequency f 0 is set to the system frequency f s = 60 [Hz].

図10によれば、周波数fに対する位相ψの変化は直線的に変化し、位相ψと周波数fとの間にはf=p・ψ+qの関係式が成立する。f=60[Hz]でψ=0[deg]、f=57.25[Hz]でψ=0.2[deg]であるから、60=q、57.25=0.2・p+qよりp≒−13.75となり、図10の例では、位相特性と位相ψから周波数fを求める演算式は、f=−13.75・f+60となる。   According to FIG. 10, the change of the phase ψ with respect to the frequency f changes linearly, and the relational expression of f = p · ψ + q is established between the phase ψ and the frequency f. Since f = 60 [Hz] and ψ = 0 [deg] and f = 57.25 [Hz] and ψ = 0.2 [deg], p = from 60 = q and 57.25 = 0.2 · p + q. ≈−13.75, and in the example of FIG. 10, the arithmetic expression for obtaining the frequency f from the phase characteristic and the phase ψ is f = −13.75 · f + 60.

本実施形態では、第2複素係数フィルタ部724に用いられる複素係数バンドパスフィルタは、第1複素係数フィルタ部722に用いられる複素係数バンドパスフィルタと同一である。従って、その具体的な演算回路は、図7に示した回路と同じであるので、ここではその部分の詳細な説明は省略する。   In the present embodiment, the complex coefficient bandpass filter used in the second complex coefficient filter unit 724 is the same as the complex coefficient bandpass filter used in the first complex coefficient filter unit 722. Therefore, the specific arithmetic circuit is the same as the circuit shown in FIG. 7, and detailed description thereof is omitted here.

位相差算出部725は、第2複素係数フィルタ部724に入力される電圧ベクトルVinと第2複素係数フィルタ部724から出力される電圧ベクトルVoutを用いて位相差ψを算出する。電圧ベクトルVin=exp(j・ωs・t)の共役な電圧ベクトルVin *は、Vin *=exp(−j・ωs・t)であり、この電圧ベクトルVin *と出力電圧ベクトルVout=exp[j・(ωs・t+ψ)]との乗算を行うと、Vin *・Vout=exp(−j・ωs・t+j・ωs・t+j・ψ)=exp(j・ψ)より位相差ψのベクトルが得られる。電圧ベクトルVin *=exp(−j・ω・t)=Rin−j・Xin、電圧ベクトルVout=exp[j・(ωs・t+ψ)]=Rout+j・Xoutとすると、Vin *・Vout=(Rin・Rout+Xin・Xout)+j(Rin・Xout−Xin・Rout)=cos(ψ)+jsin(ψ)であるから、sin(ψ)=(Rin・Xout−Xin・Rout)より、位相差算出部725は、sin-1(Rin・Xout−Xin・Rout)の演算処理をすることにより位相差ψを算出する。 The phase difference calculation unit 725 calculates the phase difference ψ using the voltage vector V in input to the second complex coefficient filter unit 724 and the voltage vector V out output from the second complex coefficient filter unit 724. The conjugate voltage vector V in * of the voltage vector V in = exp (j · ω s · t) is V in * = exp (−j · ω s · t), and this voltage vector V in * and the output voltage When the vector V out = exp [j · (ω s · t + ψ)] is multiplied, V in * · V out = exp (−j · ω s · t + j · ω s · t + j · ψ) = exp (j A vector of phase difference ψ is obtained from ψ). When the voltage vector V in * = exp (−j · ω · t) = R in −j · X in and the voltage vector V out = exp [j · (ω s · t + ψ)] = R out + j · X out , Since V in * · V out = (R in · R out + X in · X out ) + j (R in · X out −X in · R out ) = cos (ψ) + j sin (ψ), sin (ψ) = (R in · X out -X in · R out ), the phase difference calculation unit 725 calculates the phase difference ψ by performing an operation of sin -1 (R in · X out -X in · R out ). calculate.

なお、cos(ψ)=(Rin・Rout+Xin・Xout)より、cos-1(Rin・Rout+Xin・Xout)の演算処理をすることにより位相差ψを算出してもよく、tan(ψ)=(Rin・Xout−Xin・Rout)/(Rin・Rout+Xin・Xout)より、tan-1[(Rin・Xout−Xin・Rout)/(Rin・Rout+Xin・Xout)]の演算処理をすることにより位相差ψを算出してもよい。 From cos (ψ) = (R in · R out + X in · X out ), the phase difference ψ is calculated by performing a calculation process of cos -1 (R in · R out + X in · X out ). From tan (ψ) = (R in · X out -X in · R out ) / (R in · R out + X in · X out ), tan -1 [(R in · X out -X in · R out ) / (R in · R out + X in · X out )] may be calculated to calculate the phase difference ψ.

図11は、位相差算出部725の演算処理を行う回路構成を示す図である。   FIG. 11 is a diagram illustrating a circuit configuration for performing the arithmetic processing of the phase difference calculation unit 725.

位相差算出部725には第2複素係数フィルタ部724に入力される電圧ベクトルVinの実数部Rinと虚数部Xin、第2複素係数フィルタ部14から出力される電圧ベクトルVoutの実数部Routと虚数部Xoutの2つのデータが入力される。電圧ベクトルVinの実数部Rinは、正規化処理部723から出力される電圧vr’=cos(ωs・t)のデータであり、虚数部Xinは、正規化処理部723から出力される電圧vj’=sin(ωs・t)のデータである。一方、電圧ベクトルVoutの実数部Routは第2複素係数フィルタ部724から出力される電圧yr=cos(ωs・t+ψ)のデータであり、虚数部Xoutは第2複素係数フィルタ部724から出力される電圧yj=sin(ωs・t+ψ)のデータである。従って、位相差ψの演算式は、vr’・yj−vj’・yr=Ψとすると、
ψ=sin-1(Ψ) …(25)
となる。
The phase difference calculation unit 725 the real part R in the imaginary part X in the voltage vector V in input to the second complex coefficient filter unit 724, a real voltage vector V out output from the second complex coefficient filter unit 14 Two data of the part Rout and the imaginary part Xout are input. The real part R in the voltage vector V in is the voltage data output from the normalization processing unit 723 v r '= cos (ω s · t), the imaginary part X in an output from the normalization processing unit 723 The voltage v j ′ = sin (ω s · t). On the other hand, the real part R out of the voltage vector V out is data of the voltage y r = cos (ω s · t + ψ) output from the second complex coefficient filter unit 724, and the imaginary part X out is the second complex coefficient filter unit. Data of voltage y j = sin (ω s · t + ψ) output from 724. Therefore, if the equation for the phase difference ψ is v r ′ · y j −v j ′ · y r = Ψ,
ψ = sin −1 (Ψ) (25)
It becomes.

位相差算出部725は、2つの乗算器725a,725bと1つの加算器725cと逆正弦値演算器725dで構成されている。乗算器725aは、Ψの中のvr’・yjの乗算を行い、乗算器725bは、Ψの中のvj’・yrの乗算を行う。また、加算器725cは、乗算器725aの乗算結果から乗算器725bの乗算結果を減算して逆三角関数の引数Ψを算出する。そして、逆正弦値演算器725dは、加算器725cから出力される引数Ψに対してsin-1(Ψ)の演算を行い、位相差ψを算出する。 The phase difference calculation unit 725 includes two multipliers 725a and 725b, one adder 725c, and an inverse sine value calculator 725d. The multiplier 725a multiplies v r '· y j in Ψ, and the multiplier 725b multiplies v j ' · y r in Ψ. Further, the adder 725c calculates the argument Ψ of the inverse trigonometric function by subtracting the multiplication result of the multiplier 725b from the multiplication result of the multiplier 725a. Then, the inverse sine value calculator 725d calculates sin −1 (Ψ) for the argument Ψ output from the adder 725c, and calculates the phase difference ψ.

周波数算出部726は、位相差演算部725から入力される位相差ψに対して、第2複素係数フィルタ部724の位相特性に基づく周波数fを求めるための所定の演算式f=p・ψ+q(図10の例では、P=−13.5、q=60)を実行することにより周波数fを算出する。従って、周波数算出部726は、図12に示すように乗算器726aと加算器726bとによって構成される。乗算器726aは位相差演算部15から入力される位相差ψに係数pを乗算し、加算器726bはその乗算結果に係数qを加算して位相差ψを出力する。   The frequency calculation unit 726 calculates a predetermined calculation formula f = p · ψ + q (for calculating the frequency f based on the phase characteristic of the second complex coefficient filter unit 724 with respect to the phase difference ψ input from the phase difference calculation unit 725. In the example of FIG. 10, the frequency f is calculated by executing P = −13.5, q = 60). Therefore, the frequency calculation unit 726 includes a multiplier 726a and an adder 726b as shown in FIG. The multiplier 726a multiplies the phase difference ψ input from the phase difference calculation unit 15 by the coefficient p, and the adder 726b adds the coefficient q to the multiplication result and outputs the phase difference ψ.

なお、所定の周波数fの範囲についてf=p・ψ+qの関係を満たす周波数fと位相差ψのテーブルを記憶しておき、そのテーブルを用いて位相差演算部725から出力される位相差ψに対応する周波数fを求めるようにしてもよい。   Note that a table of the frequency f and the phase difference ψ satisfying the relationship of f = p · ψ + q for a predetermined frequency f range is stored, and the phase difference ψ output from the phase difference calculation unit 725 is used as the table. The corresponding frequency f may be obtained.

図13は、第1実施形態に係る周波数検出器72で検出される周波数fの応答特性をシミュレーションした結果である。具体的には、電力系統の三相交流電圧の周波数が系統周波数fs=60[Hz]が安定している状態でシミュレーションを開始し、シミュレーション開始から0.2秒後に周波数fsを瞬時的に60.3[Hz]に変化させた場合の周波数検出器72の応答特性を示している。また、図14は、シミュレーション開始から0.3秒後に周波数検出器72から出力される周波数fの変動状態を拡大した図である。入力される三相交流電圧vu,vv,vwに含まれる不平衡成分と5次、7次、11次の高調波成分の含有条件をそれぞれ5%とし、サンプリング周波数を系統周波数fsの数百倍の高周波としている。また、第1複素係数フィルタ部722の通過帯域の中心周波数f0は系統周波数fs=60[Hz]に設定している。 FIG. 13 shows the result of simulating the response characteristic of the frequency f detected by the frequency detector 72 according to the first embodiment. Specifically, the simulation is started when the frequency of the three-phase AC voltage of the power system is stable at the system frequency f s = 60 [Hz], and the frequency f s is instantaneously set 0.2 seconds after the simulation starts. The response characteristic of the frequency detector 72 when the frequency is changed to 60.3 [Hz] is shown. FIG. 14 is an enlarged view of the fluctuation state of the frequency f output from the frequency detector 72 after 0.3 seconds from the start of the simulation. The content of unbalanced components and fifth, seventh, and eleventh harmonic components included in the input three-phase AC voltages v u , v v , and v w is 5%, and the sampling frequency is the system frequency f s. The high frequency is several hundred times. The center frequency f 0 of the pass band of the first complex coefficient filter unit 722 is set to the system frequency f s = 60 [Hz].

図13に示すように、シミュレーション開始から0.2秒後に電力系統の周波数fsを瞬時的に60.0[Hz]から60.3[Hz]に上昇させると、周波数検出器72から出力される周波数fは、電力系統の周波数fsの急変に追従しようとしてパルス状に急変するが、周波数急変時(時刻0.2秒)から凡そ0.05秒後には60.3[Hz]付近に収束することが分かる。また、周波数急変時から0.1秒経過した時(時刻0.3秒)には、図14に示すように、周波数検出器72から出力される周波数fのリップルが±0.01[Hz]程度(変化後の電力系統の周波数fs=60.3[Hz]に対して変動幅は約0.016%)となるので、周波数検出器72は、出力周波数fを周波数急変時(時刻0.2秒)から0.1秒以内には電力系統の変化後の周波数fsに整定することができる。 As shown in FIG. 13, when the frequency f s of the power system is instantaneously increased from 60.0 [Hz] to 60.3 [Hz] 0.2 seconds after the start of the simulation, the frequency detector 72 outputs the signal. The frequency f is suddenly changed in a pulse shape to follow the sudden change in the frequency f s of the power system, but is about 60.3 [Hz] in about 0.05 seconds after the sudden frequency change (time 0.2 seconds). It turns out that it converges. Further, when 0.1 second has elapsed since the sudden frequency change (time 0.3 second), the ripple of the frequency f output from the frequency detector 72 is ± 0.01 [Hz] as shown in FIG. Therefore, the frequency detector 72 changes the output frequency f when the frequency suddenly changes (time 0), since the fluctuation range is about 0.016% with respect to the frequency f s = 60.3 [Hz] of the power system after the change. Within 2 seconds from 0.1 second), the frequency f s after the change of the power system can be set.

図1に戻り、単独運転検出器73は、周波数検出器72により検出される周波数fの系統周波数fSからの変動量Δf(=f−fS)を演算し、その変動量Δfが予め設定した閾値fthを超えたか否かを判定する。そして、変動量Δfが閾値fthを超えると、単独運転検出器73は、系統連系インバータ装置Aが単独運転状態に移行したとして遮断器5に解列信号を出力する。遮断器5は、単独運転検出器73からの解列信号によって単独運転検出器73と三相電力系統Bとの接続を切断する。 Returning to FIG. 1, the isolated operation detector 73 calculates a fluctuation amount Δf (= f−f S ) of the frequency f detected by the frequency detector 72 from the system frequency f S , and the fluctuation amount Δf is set in advance. It is determined whether the threshold value f th is exceeded. When the fluctuation amount Δf exceeds the threshold f th , the isolated operation detector 73 outputs a disconnect signal to the circuit breaker 5 on the assumption that the grid-connected inverter device A has shifted to the isolated operation state. The circuit breaker 5 disconnects the connection between the single operation detector 73 and the three-phase electric power system B by the disconnection signal from the single operation detector 73.

以上のように、第1実施形態によれば、複素係数バンドパスフィルタを用いた周波数検出装置によって周波数検出器72を構成しているので、系統電力インバータAの出力電圧の周波数を高い精度で連続的に検出することができ、系統電力インバータAが単独運転状態に移行した時に高速かつ高い精度で系統電力インバータAを三相電力系統Bから切り離すことができる。   As described above, according to the first embodiment, since the frequency detector 72 is configured by the frequency detection device using the complex coefficient bandpass filter, the frequency of the output voltage of the system power inverter A is continuously detected with high accuracy. When the system power inverter A shifts to the single operation state, the system power inverter A can be disconnected from the three-phase power system B with high speed and high accuracy.

第1実施形態は、第2複素係数フィルタ部724の複素係数バンドパスフィルタの通過帯域における位相特性の線形性を利用して、当該複素係数バンドパスフィルタの入力信号と出力信号の位相差ψから入力信号の周波数fを求める方法であるが、第2複素係数フィルタ部724の複素係数バンドパスフィルタの複素係数a1を変更可能にし、当該複素係数バンドパスフィルタの入力信号と出力信号の位相差ψに基づいて当該複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0を入力信号の周波数fに一致させるように変化させる制御を行うことで、複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0から入力信号の周波数fを求めてもよい。 The first embodiment uses the linearity of the phase characteristic in the pass band of the complex coefficient bandpass filter of the second complex coefficient filter unit 724 to calculate the phase difference ψ between the input signal and the output signal of the complex coefficient bandpass filter. In this method, the frequency f of the input signal is obtained. The complex coefficient a 1 of the complex coefficient bandpass filter of the second complex coefficient filter unit 724 can be changed, and the phase difference between the input signal and the output signal of the complex coefficient bandpass filter By performing control to change the center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter to coincide with the frequency f of the input signal based on ψ, the frequency f of the input signal is changed from the center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter. You may ask for.

第2複素係数フィルタ部724の複素係数バンドパスフィルタは、図10に示すように、中心周波数f0では位相差ψがゼロで、中心周波数f0よりも高い周波数領域では位相差ψが負になり、中心周波数f0よりも低い周波数領域では位相差ψが正になるように直線的に変化する特性を有している。従って、位相差ψの正負の符号を見れば、複素係数バンドパスフィルタの入力信号の周波数fが中心周波数f0に対して高い周波数領域にあるのか低い周波数領域にあるのかが分かる。位相特性は直線的に変化するから、ψ<0であれば、位相差ψを監視しながら中心周波数f0を減少させ、ψ>0であれば、中心周波数f0を増加させ、ψ=0であれば、中心周波数f0を変化させないように複素係数a1を制御することで、複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0をψ=0となる周波数、すなわち、入力信号の周波数fに設定することができる。 Complex coefficient bandpass filter of the second complex coefficient filter unit 724, as shown in FIG. 10, at the center frequency f 0 the phase difference ψ is zero, a negative phase difference ψ is a frequency range higher than the center frequency f 0 Therefore, in the frequency region lower than the center frequency f 0 , it has a characteristic that linearly changes so that the phase difference ψ becomes positive. Therefore, by looking at the positive and negative signs of the phase difference ψ, it can be seen whether the frequency f of the input signal of the complex coefficient bandpass filter is in a high frequency region or a low frequency region with respect to the center frequency f 0 . Since the phase characteristic changes linearly, if ψ <0, the center frequency f 0 is decreased while monitoring the phase difference ψ. If ψ> 0, the center frequency f 0 is increased and ψ = 0. if, by controlling the complex coefficient a 1 so as not to change the center frequency f 0, a frequency at which the center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter and [psi = 0, i.e., set to a frequency f of the input signal can do.

図15は、第2複素係数フィルタ部724の複素係数バンドパスフィルタの複素係数a1を変更可能にし、中心周波数f0を入力信号の周波数fに制御する第2実施形態のブロック構成を示す図である。また、図16は、第2複素係数フィルタ部724’における複素演算処理の回路を示す図である。 FIG. 15 is a diagram showing a block configuration of the second embodiment in which the complex coefficient a 1 of the complex coefficient bandpass filter of the second complex coefficient filter unit 724 can be changed and the center frequency f 0 is controlled to the frequency f of the input signal. It is. FIG. 16 is a diagram illustrating a circuit of complex arithmetic processing in the second complex coefficient filter unit 724 ′.

図15に示す周波数検出器72’は、図3に示す周波数検出器72に対して周波数抽出部72B’の構成が異なる。具体的には、周波数抽出部72B’を、周波数算出部726に代えて位相差算出部15で算出される位相差ψに基づいて中心周波数f0を変更する中心周波数制御部727を設け、第2係数フィルタ部724’の中心周波数f0を決定する複素係数a1を中心周波数制御部727から入力される正規化角周波数Ωd’によって制御する構成としたものである。また、図16に示す複素演算処理回路は、図7に示す複素演算処理回路に対して、中心周波数制御部727から入力される正規化角周波数Ωd’を用いて複素係数a1の実数部の係数arを演算する係数実数部演算回路722mと虚数部の係数ajを演算する係数虚数部演算回路722kを追加したものである。 The frequency detector 72 ′ shown in FIG. 15 differs from the frequency detector 72 shown in FIG. 3 in the configuration of the frequency extraction unit 72B ′. Specifically, the frequency extraction unit 72B ′ is provided with a center frequency control unit 727 that changes the center frequency f 0 based on the phase difference ψ calculated by the phase difference calculation unit 15 instead of the frequency calculation unit 726, and The complex coefficient a 1 that determines the center frequency f 0 of the two-coefficient filter unit 724 ′ is controlled by the normalized angular frequency Ω d ′ input from the center frequency control unit 727. Further, the complex arithmetic processing circuit shown in FIG. 16 is different from the complex arithmetic processing circuit shown in FIG. 7 in that the real part of the complex coefficient a 1 using the normalized angular frequency Ω d ′ input from the center frequency control unit 727. A coefficient real part arithmetic circuit 722m for calculating the coefficient a r of the imaginary part and a coefficient imaginary part arithmetic circuit 722k for calculating the coefficient a j of the imaginary part are added.

第2実施形態では、中心周波数制御部727が位相差算出部725から入力される位相差ψを「0」と比較し、ψ>0、ψ<0及びψ=0のいずれかの比較結果に応じて第2複素係数フィルタ部724’の正規化角周波数Ωdを変化させる。Ωd=2π・fd、fd=f0/fsrで、fdは第2複素係数フィルタ部724’の中心周波数f0に相当するから、正規化角周波数Ωd’を変化させることにより第2複素係数フィルタ部724’の中心周波数f0が変化することになる。 In the second embodiment, the center frequency control unit 727 compares the phase difference ψ input from the phase difference calculation unit 725 with “0”, and the comparison result is any one of ψ> 0, ψ <0, and ψ = 0. Accordingly, the normalized angular frequency Ω d of the second complex coefficient filter unit 724 ′ is changed. Since Ω d = 2π · f d , f d = f 0 / f sr , and f d corresponds to the center frequency f 0 of the second complex coefficient filter unit 724 ′, the normalized angular frequency Ω d ′ is changed. As a result, the center frequency f 0 of the second complex coefficient filter unit 724 ′ changes.

中心周波数制御部727は、位相差算出部725から出力される位相差ψ[rad]に対して、ψ×180/πの演算を行って角度の単位の位相差ψ’[deg]に変換した後、(−K×ψ’/fsr)(K:0〜1の所定のゲイン。例えば、K=0.1、fsr:サンプリング周波数。)の演算を行って変化量ΔΩdを算出し、その変化量ΔΩdをΩds=2π・(fs/fsr)に加算して変化値Ωd’を算出する処理を行う。Ωdsは中心周波数f0を系統周波数fs(例えば、60[Hz])に設定した正規化角周波数である。 The center frequency control unit 727 performs an operation of ψ × 180 / π on the phase difference ψ [rad] output from the phase difference calculation unit 725 to convert it into a phase difference ψ ′ [deg] in units of angles. Thereafter, (−K × ψ ′ / f sr ) (K: predetermined gain of 0 to 1, for example, K = 0.1, f sr : sampling frequency) is calculated to calculate the change amount ΔΩ d. Then, the amount of change ΔΩ d is added to Ω ds = 2π · (f s / f sr ) to calculate the change value Ω d ′. Ω ds is a normalized angular frequency in which the center frequency f 0 is set to the system frequency f s (for example, 60 [Hz]).

位相差ψには、(25)式の演算処理でψ<0又は0≦ψに応じて正負の符号が付されるので、変化量ΔΩdの正規化角周波数Ωdsへの加算処理で、ψ<0の場合には変化量ΔΩdを正規化角周波数Ωdsから減算し、0≦ψの場合には変化量ΔΩdを正規化角周波数Ωdsに加算する処理が行われる。なお、上記の正規化角周波数Ωd’を変化させるための演算処理は一例であり、他の演算方法により位相差ψの符号に応じて正規化角周波数Ωd’を増加又は減少させてもよい。 The phase difference ψ is given a positive or negative sign in accordance with ψ <0 or 0 ≦ ψ in the calculation processing of the expression (25). Therefore, in the addition processing of the variation ΔΩ d to the normalized angular frequency Ω ds , When ψ <0, the variation ΔΩ d is subtracted from the normalized angular frequency Ω ds , and when 0 ≦ ψ, the variation ΔΩ d is added to the normalized angular frequency Ω ds . The calculation process for changing the normalized angular frequency Ω d ′ is merely an example, and the normalization angular frequency Ω d ′ may be increased or decreased according to the sign of the phase difference ψ by other calculation methods. Good.

中心周波数制御部727で変更設定された正規化角周波数Ωd’=Ωds±ΔΩdは第2複素係数フィルタ部724’にフィードバックされるとともに、正規化角周波数Ωd’に対して(Ωd’×fsr/2π)の演算処理を行って中心周波数の変化値f0’(=fs±Δf)が算出され、その変化値fs’が周波数検出値f0’として出力される。 Together 'is = Ω ds ± ΔΩ d second complex coefficient filter 724' center normalized angular frequency is changed and set in the frequency control unit 727 Omega d is fed back to the relative normalized angular frequency Omega d '(Omega d ′ × f sr / 2π) is calculated to calculate a center frequency change value f 0 ′ (= f s ± Δf), and the change value f s ′ is output as a frequency detection value f 0 ′. .

正規化角周波数Ωd’がフィードバックされた第2複素係数フィルタ部724’では、係数実数部演算回路722mで中心周波数制御部17からフィードバックされる正規化角周波数Ωd’を用いて、
r=r・cos(Ωd’) …(26)
の演算式により複素係数a1の実数部の係数arが算出され、その算出値arが乗算器722aと乗算器722dに入力される。
Normalization angular frequency Omega d 'second complex coefficient filter unit 724 is fed back', using the the normalized angular frequency Omega d 'feedback from the center frequency control section 17 by the coefficient a real part calculating circuit 722M,
a r = r · cos (Ω d ') (26)
Is used to calculate the real part coefficient a r of the complex coefficient a 1 and the calculated value a r is input to the multiplier 722a and the multiplier 722d.

また、係数虚数部演算回路722kで中心周波数制御部17からフィードバックされる正規化角周波数Ωd’を用いて、
j=r・sin(Ωd’) …(27)
の演算式により複素係数a1の虚数部の係数ajが算出され、その算出値ajが乗算器722bと乗算器722cに入力される。
Further, using the normalized angular frequency Ω d ′ fed back from the center frequency control unit 17 in the coefficient imaginary part arithmetic circuit 722k,
a j = r · sin (Ω d ') (27)
The coefficient a j of the imaginary part of the complex coefficient a 1 is calculated by the following equation, and the calculated value a j is input to the multiplier 722b and the multiplier 722c.

従って、位相差算出部725から入力される位相差ψが「0」でなければ、位相差ψが「0」となる方向に複素係数a1が変化するから、乗算器722eと乗算器722fからは交流電圧検出器8で検出される三相交流電圧vu,vv,vwの基本波成分の周波数、すなわち、系統周波数fsと同一の周波数の電圧ベクトルの実数部の出力データyr[k]と虚数部の出力データyj[k]が出力される。 Therefore, if the phase difference ψ input from the phase difference calculation unit 725 is not “0”, the complex coefficient a 1 changes in the direction in which the phase difference ψ becomes “0”. Therefore, the multiplier 722e and the multiplier 722f Is the frequency of the fundamental component of the three-phase AC voltages v u , v v and v w detected by the AC voltage detector 8, that is, output data y r of the real part of the voltage vector having the same frequency as the system frequency f s. [k] and output data y j [k] of the imaginary part are output.

第2実施形態では、中心周波数制御部727から出力される周波数検出値f0’は、周波数検出器72’に入力される三相交流電圧vu,vv,vwの周波数fsが安定していれば、その周波数fsを示し、周波数fsが変動すれば、その変動に追従するように変化し、入力される三相交流電圧vu,vv,vwの周波数fsを示すものとなる。 In the second embodiment, the frequency detection value f 0 ′ output from the center frequency control unit 727 is stable in the frequency f s of the three-phase AC voltages v u , v v and v w input to the frequency detector 72 ′. if the, shows the frequency f s, if the frequency f s fluctuates, changes as follows the variation, the three-phase AC voltage v u that is input, v v, the frequency f s of the v w It will be shown.

以上のように、第2実施形態でも系統電力インバータAの出力電圧の周波数fsを高い精度で連続的に検出することができ、系統電力インバータAが単独運転状態に移行した時に高速かつ高い精度で系統電力インバータAを三相電力系統Bから切り離すことができる。 As described above, also in the second embodiment, the frequency f s of the output voltage of the system power inverter A can be continuously detected with high accuracy, and when the system power inverter A shifts to the single operation state, high speed and high accuracy are achieved. Thus, the system power inverter A can be disconnected from the three-phase power system B.

第2実施形態は、第1複素係数フィルタ部722に複素係数バンドパスフィルタを用いているが、第1複素係数フィルタ部722に複素係数ノッチフィルタを用いて不平衡成分や5次、7次、11次等の高調波成分を除去するようにしてもよい。   In the second embodiment, a complex coefficient bandpass filter is used for the first complex coefficient filter unit 722, but an unbalanced component, fifth order, seventh order, You may make it remove harmonic components, such as 11th order.

図17は、第2実施形態の第1複素係数フィルタ部722として複素係数ノッチフィルタを用いる第3実施形態のブロック構成を示す図である。また、図18は、第1複素係数フィルタ部722’に設けられる複素係数ノッチフィルタの多段構成の一例を示す図である。   FIG. 17 is a diagram illustrating a block configuration of the third embodiment using a complex coefficient notch filter as the first complex coefficient filter unit 722 of the second embodiment. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a multistage configuration of a complex coefficient notch filter provided in the first complex coefficient filter unit 722 '.

複素係数ノッチフィルタを用いた場合、入力信号の基本波成分の周波数がずれると、それに伴い不平衡成分と高調波成分の周波数もずれるため、複素係数ノッチフィルタの阻止周波数をずらす必要がある。このため、第3実施形態では、中心周波数制御部727から出力される正規化角周波数Ωd’を外乱除去部72A’内の第1複素係数フィルタ部722’にもフィードバックし、複素係数ノッチフィルタの阻止周波数を決定する複素係数を変更するようにしている。 When the complex coefficient notch filter is used, if the frequency of the fundamental wave component of the input signal is shifted, the frequencies of the unbalanced component and the harmonic component are also shifted accordingly. Therefore, it is necessary to shift the stop frequency of the complex coefficient notch filter. Therefore, in the third embodiment, the normalized angular frequency Ω d ′ output from the center frequency control unit 727 is also fed back to the first complex coefficient filter unit 722 ′ in the disturbance removal unit 72A ′, and the complex coefficient notch filter The complex coefficient that determines the stop frequency is changed.

図5に示すように、三相電力系統Bの交流信号には基本波成分(+fs)以外に不平衡成分(−fs)や5次、7次、11次の高調波成分(−5fs,+7fs,−11fs)が含まれることが分かっているので、図17に示す第1複素係数フィルタ部722’は、それらの周波数毎にz変換表現による伝達関数H(z)が下記の(28)式で表される複素係数ノッチフィルタを設け、それらを多段に接続することによって図19に示す周波数特性を有する複素係数ノッチフィルタを構成している。 As shown in FIG. 5, the AC signal of the three-phase power system B includes an unbalanced component (−f s ) and fifth, seventh, and eleventh harmonic components (−5f) in addition to the fundamental component (+ f s ). s , + 7f s , −11f s ) are included, the first complex coefficient filter unit 722 ′ shown in FIG. 17 has a transfer function H (z) expressed by z-transform expression for each frequency shown below. A complex coefficient notch filter having a frequency characteristic shown in FIG. 19 is configured by providing complex coefficient notch filters represented by the equation (28) of FIG.

なお、Ωdは、Ωd=2π・(n・fs/fsr)であり、n=−1に設定すると、不平衡成分(−fs)を阻止周波数とする複素係数ノッチフィルタとなる。また、n=−5、n=+7、n=−11に設定すると、それぞれ5次、7次、11次の高調波成分を阻止周波数とする複素係数ノッチフィルタとなる。従って、第1複素係数フィルタ部722’は、図18に示すように、−fs、−5fs、+7fs、−11fsを阻止周波数とする複素係数ノッチフィルタ722a,722b,722c,722dを縦続接続した構成となっている。 Note that Ω d is Ω d = 2π · (n · f s / f sr ), and when n = −1, a complex coefficient notch filter having an unbalanced component (−f s ) as a stop frequency is obtained. . Further, when n = −5, n = + 7, and n = −11, a complex coefficient notch filter having a fifth-order, seventh-order, and eleventh-order harmonic components as stop frequencies is obtained. Therefore, as shown in FIG. 18, the first complex coefficient filter unit 722 ′ includes complex coefficient notch filters 722a, 722b, 722c, and 722d having −f s , −5f s , + 7f s , and −11f s as stop frequencies. The configuration is cascaded.

また、上記(28)式の演算処理を行う処理回路のブロック図は、図20に示す構成となり、複素係数ノッチフィルタ(NF)を用いた複素係数フィルタ部12の複素演算処理を行う回路は、図21に示す構成となる。   The block diagram of the processing circuit that performs the arithmetic processing of the above equation (28) has the configuration shown in FIG. 20, and the circuit that performs the complex arithmetic processing of the complex coefficient filter unit 12 using the complex coefficient notch filter (NF) The configuration is as shown in FIG.

図20は、図6に示すブロック図に対して、入力データu[k]からデータy[k]を減算し、その減算値を出力データe[k]として出力する回路を追加したものである。また、図21は、図16に示すブロック図に対して、係数実数部演算回路722mと係数虚数部演算回路722kを不平衡成分又は高調波成分の周波数を中心周波数とする係数arを演算する係数実数部演算回路722m’と係数ajを演算する係数虚数部演算回路722k’に変更している。そして、実数部の乗算器722eの後段に加算器722nを追加し、当該加算器722n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722fの後段に加算器722oを追加し、当該加算器722o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。 FIG. 20 is obtained by adding a circuit that subtracts data y [k] from input data u [k] and outputs the subtraction value as output data e [k] to the block diagram shown in FIG. . Further, FIG. 21 calculates the coefficient a r having the center frequency of the frequency of the unbalanced component or the harmonic component by using the coefficient real part arithmetic circuit 722m and the coefficient imaginary part arithmetic circuit 722k with respect to the block diagram shown in FIG. The coefficient real part arithmetic circuit 722m ′ and the coefficient imaginary part arithmetic circuit 722k ′ for calculating the coefficient a j are changed. Then, an adder 722n is added after the multiplier 722e of the real part, and the real part y r [k] of the data y [k] is subtracted from the real part u r [k] of the input data by the adder 722n. Thus, the real part er [k] of the output data is output. Further, an adder 722o is added after the multiplier 722f of the imaginary part, and the adder 722o subtracts the imaginary part y j [k] of the data y [k] from the imaginary part u j [k] of the input data. Thus, the imaginary part e j [k] of the output data is output.

係数実数部演算回路722m’では、中心周波数制御部727からフィードバックされる正規化角周波数Ωd’を用いて、
r=r・cos(n・Ωd’) …(29)
の演算式により複素係数a1の実数部の係数arが算出され、その算出値arが乗算器722aと乗算器722dに入力される。
The coefficient real number arithmetic circuit 722m ′ uses the normalized angular frequency Ω d ′ fed back from the center frequency control unit 727,
a r = r · cos (n · Ω d ') (29)
Is used to calculate the real part coefficient a r of the complex coefficient a 1 and the calculated value a r is input to the multiplier 722a and the multiplier 722d.

また、係数虚数部演算回路722k’では、中心周波数制御部727からフィードバックされる正規化角周波数Ωd’を用いて、
j=r・sin(n・Ωd’) …(30)
の演算式により複素係数a1の虚数部の係数ajが算出され、その算出値ajが乗算器722bと乗算器722cに入力される。
In addition, the coefficient imaginary part arithmetic circuit 722k ′ uses the normalized angular frequency Ω d ′ fed back from the center frequency control unit 727,
a j = r · sin (n · Ω d ') (30)
The coefficient a j of the imaginary part of the complex coefficient a 1 is calculated by the following equation, and the calculated value a j is input to the multiplier 722b and the multiplier 722c.

なお、nは、阻止周波数の次数を示し、図18に示された複素係数ノッチフィルタ722aではn=−1、複素係数ノッチフィルタ722b,722c,722dではそれぞれn=−5,+7,−11となる。   Note that n represents the order of the stop frequency, n = −1 for the complex coefficient notch filter 722a shown in FIG. 18, and n = −5, +7, −11 for the complex coefficient notch filters 722b, 722c, and 722d, respectively. Become.

図21に示す回路は、図16に示す回路に対して、上述した係数実数部演算回路722m’及び係数虚数部演算回路722k’の演算内容の他は、加算器722n,722oでの減算処理が追加された点が異なるだけであるから、図21に示す回路の演算処理の詳細説明は省略する。   The circuit shown in FIG. 21 is different from the circuit shown in FIG. 16 in that subtraction processing in adders 722n and 722o is performed in addition to the calculation contents of the coefficient real part arithmetic circuit 722m ′ and coefficient imaginary part arithmetic circuit 722k ′. Since only the added points are different, detailed description of the arithmetic processing of the circuit shown in FIG. 21 is omitted.

第3実施形態に係る周波数検出器72”では、複素係数ノッチフィルタ722a〜722dによって不平衡成分(−fsの成分)や高調波成分(−5fs,+7fs,−11fsの成分)のレベルがそれぞれ抑制されるので、これらの成分が周波数抽出部72B’に入力されることを好適に阻止することができる。従って、第3実施形態に係る周波数検出器72”では安定かつ高い精度で三相電力系統Bの三相電圧の周波数fsを検出することができる。 The frequency detector 72 'according to the third embodiment, the unbalanced component by the complex coefficient notch filter 722a~722d of (components of -f s) and harmonics (-5f s, + 7f s, components -11f s) Since the levels are respectively suppressed, it is possible to suitably prevent these components from being input to the frequency extraction unit 72B ′. Therefore, the frequency detector 72 ″ according to the third embodiment can stably and highly accurately. The frequency f s of the three-phase voltage of the three-phase power system B can be detected.

図22は、第3実施形態に係る周波数検出部72”で検出される周波数fの応答特性をシミュレーションした結果である。また、図23は、シミュレーション開始から0.3秒後に周波数検出器72”から出力される周波数fの変動状態を拡大した図である。シミュレーションの条件は、図13,図14に示すシミュレーション結果と同じである。   FIG. 22 shows the result of simulating the response characteristics of the frequency f detected by the frequency detector 72 ″ according to the third embodiment. FIG. 23 shows the frequency detector 72 ″ after 0.3 seconds from the start of the simulation. It is the figure which expanded the fluctuation state of the frequency f output from FIG. The simulation conditions are the same as the simulation results shown in FIGS.

図22に示すように、第3実施形態の場合もシミュレーション開始から0.2秒後に電力系統の周波数fsを瞬時的に60.0[Hz]から60.3[Hz]に上昇させると、周波数検出器72”から出力される周波数fはパルス状に急変するが、周波数急変時(時刻0.2秒)から凡そ0.05秒後にはほぼ60.3[Hz]に収束することが分かる。また、第3実施形態では、周波数急変時から0.1秒経過した時(時刻0.3秒)には、図23に示すように、周波数検出器72”から出力される周波数fのリップルはなく、第1実施形態よりも高速かつ高精度に三相電力系統Bの三相電圧の周波数fsを検出することができることが分かる。 As shown in FIG. 22, also in the case of the third embodiment, when the frequency f s of the power system is instantaneously increased from 60.0 [Hz] to 60.3 [Hz] after 0.2 seconds from the start of simulation, It can be seen that the frequency f output from the frequency detector 72 ″ suddenly changes in a pulse shape, but converges to approximately 60.3 [Hz] approximately 0.05 seconds after the sudden frequency change (time 0.2 seconds). In the third embodiment, when 0.1 second has elapsed from the time of sudden frequency change (time 0.3 second), as shown in Fig. 23, the ripple of the frequency f output from the frequency detector 72 " However, it can be seen that the frequency f s of the three-phase voltage of the three-phase power system B can be detected at a higher speed and with higher accuracy than in the first embodiment.

以上のように、第3実施形態によれば、複素係数ノッチフィルタを用いた周波数検出装置によって周波数検出部器72”を構成しているので、系統電力インバータAの出力電圧の周波数を第1,第2実施形態よりも高速で検出することができ、系統電力インバータAが単独運転状態に移行した時に第1,第2実施形態よりも高速で系統電力インバータAを三相電力系統Bから切り離すことができる。   As described above, according to the third embodiment, since the frequency detector 72 ″ is configured by the frequency detector using the complex coefficient notch filter, the frequency of the output voltage of the system power inverter A is set to the first and second frequencies. It can be detected at a higher speed than in the second embodiment, and when the system power inverter A shifts to the single operation state, the system power inverter A is disconnected from the three-phase power system B at a higher speed than in the first and second embodiments. Can do.

なお、第1複素係数フィルタ部722には複素係数バンドパスフィルタ又は複素係数ノッチフィルタのいずれを用いてもよいが、好ましくは複素係数バンドパスフィルタよりも複素係数ノッチフィルタを用いたほうが高速かつ高精度の位相検出特性を得ることができる。また、複素係数ノッチフィルタと複素係数バンドパスフィルタとを組み合わせれば、両者の特性の相乗効果を期待することができ、より高速かつ高精度の位相検出特性を得ることができる。   Note that either the complex coefficient bandpass filter or the complex coefficient notch filter may be used for the first complex coefficient filter unit 722. However, it is preferable to use the complex coefficient notch filter faster than the complex coefficient bandpass filter. Accurate phase detection characteristics can be obtained. In addition, when a complex coefficient notch filter and a complex coefficient bandpass filter are combined, a synergistic effect of the characteristics of both can be expected, and a faster and more accurate phase detection characteristic can be obtained.

また、周知のように、複素係数ノッチフィルタ及び複素係数バンドパスフィルタを多段構成とすれば、急峻なフィルタ特性とすることができるとともに、不平衡成分や高調波成分の除去特性と応答性を容易に調整できるので、実装する場合は適当な段数の多段構成にするとよい。   As is well known, if the complex coefficient notch filter and the complex coefficient band pass filter have a multi-stage configuration, a steep filter characteristic can be obtained, and an unbalanced component and a harmonic component can be easily removed and responsive. Therefore, when mounting, a multi-stage configuration with an appropriate number of stages is preferable.

第1実施形態に係る周波数検出器72では、第1複素係数フィルタ部722を複素係数バンドパスフィルタで構成する場合について説明したが、第3実施形態のように第1複素係数フィルタ部722を複素係数ノッチフィルタで構成してもよい。但し、この場合は、第3実施形態で説明したように、複素係数ノッチフィルタの阻止周波数を周波数算出部16で算出される周波数fに対して−f,−5f,7f,−11fの周波数に制御する必要がある。従って、この場合は、位相差算出部15の後段に正規角周波数の変化値Ωd’を算出する演算処理部を設け、その演算処理部で算出した正規角周波数の変化値Ωd’を複素係数ノッチフィルタで構成した第1複素係数フィルタ部722’にフィードバックさせるようにするとよい。 In the frequency detector 72 according to the first embodiment, the case where the first complex coefficient filter unit 722 is configured by a complex coefficient bandpass filter has been described. However, as in the third embodiment, the first complex coefficient filter unit 722 is complex. You may comprise with a coefficient notch filter. However, in this case, as described in the third embodiment, the stop frequency of the complex coefficient notch filter is set to frequencies of −f, −5f, 7f, and −11f with respect to the frequency f calculated by the frequency calculation unit 16. Need to control. Therefore, in this case, the change value of the normal angular frequency Omega d downstream of the phase difference calculating section 15 'of the arithmetic processing unit for calculating the provided calculated change value of the normal angular frequency Omega d in that the arithmetic processing unit' complex The first complex coefficient filter unit 722 ′ configured with a coefficient notch filter may be fed back.

また、第1実施形態の第1複素係数フィルタ部722を複素係数ノッチフィルタで構成する場合にはその複素係数ノッチフィルタに複素係数バンドパスフィルタを組み合わせた構成にして不平衡成分や高調波成分の除去効果を高めるようにしてもよい。この場合は、複素係数バンドパスフィルタの中心周波数を固定にしてもよいが、複素係数バンドパスフィルタの中心周波数を可変にし、複素係数ノッチフィルタの周波数を制御する機構(例えば、上記の正規角周波数の変化値Ωd’を算出する演算処理部)を利用して複素係数バンドパスフィルタの中心周波数を制御するようにしてもよい。 Further, when the first complex coefficient filter unit 722 of the first embodiment is configured with a complex coefficient notch filter, the complex coefficient notch filter is combined with a complex coefficient band-pass filter to reduce the unbalanced component and the harmonic component. The removal effect may be enhanced. In this case, the center frequency of the complex coefficient bandpass filter may be fixed, but a mechanism for making the center frequency of the complex coefficient bandpass filter variable and controlling the frequency of the complex coefficient notch filter (for example, the normal angular frequency described above) The center frequency of the complex-coefficient bandpass filter may be controlled using an arithmetic processing unit that calculates a change value Ω d ′.

また、第1実施形態の第1複素係数フィルタ部722を中心周波数が可変の複素係数バンドパスフィルタだけにしてもよい。この場合は、三相電力系統Bの系統周波数fsの変化に応じて複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0を変化させる構成を設ける必要がある。 Further, the first complex coefficient filter unit 722 of the first embodiment may be a complex coefficient band pass filter with a variable center frequency. In this case, it is necessary to provide a configuration for changing the center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter in accordance with the change in the system frequency f s of the three-phase power system B.

また、第2実施形態では、第1複素係数フィルタ部722の複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0を固定としたが、第2実施形態でも複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0を可変にし、三相電力系統Bの周波数fsの変化に応じて複素係数バンドパスフィルタの中心周波数f0を変化させる構成としてもよく、その複素係数バンドパスフィルタに第3実施形態の複素係数ノッチフィルタを組み合わせた構成としてもよい。これらの場合は、第2複素係数フィルタ部724’の中心周波数f0を制御する構成を利用して第1複素係数フィルタ部722の複素係数バンドパスフィルタの中心周波数や複素係数ノッチフィルタの阻止周波数を制御するようにすればよい。もちろん、中心周波数固定の複素係数バンドパスフィルタに複素係数ノッチフィルタを組み合わせた構成としてもよい。 In the second embodiment, the center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter of the first complex coefficient filter unit 722 is fixed. However, the center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter is also variable in the second embodiment. The center frequency f 0 of the complex coefficient bandpass filter may be changed according to the change in the frequency f s of the three-phase power system B, and the complex coefficient notch filter of the third embodiment is added to the complex coefficient bandpass filter. A combined configuration may be used. In these cases, the center frequency of the complex coefficient band-pass filter of the first complex coefficient filter unit 722 and the stop frequency of the complex coefficient notch filter are utilized using the configuration for controlling the center frequency f 0 of the second complex coefficient filter unit 724 ′. Should be controlled. Of course, a complex coefficient notch filter may be combined with a complex coefficient bandpass filter with a fixed center frequency.

上記実施形態では、QCモード周波数シフト方式の単独運転検出装置について説明したが、本発明は、スリップモード周波数シフト方式等の他の周波数シフト方式の単独運転検出装置にも適用できる。例えば、スリップモード周波数シフト方式では、図1の周波数変化率演算部71Aを除去し、周波数検出器72で検出された周波数を用いて無効電力変動値生成部71Bで無効電力目標値Qoの変動値ΔQを設定するようにすればよい。また、周波数検出器72に複素係数フィルタを用いて周波数検出を行う周波数検出装置を用いる本発明は、周波数を検出し、その周波数の変動量を用いて単独運転検出を行う方式であれば、周波数シフト方式以外の他の方式にも広く適用することができる。 In the above embodiment, the QC mode frequency shift type isolated operation detection device has been described, but the present invention can also be applied to other frequency shift type isolated operation detection devices such as a slip mode frequency shift method. For example, in the slip mode frequency shift method, the frequency change rate calculation unit 71A of FIG. 1 is removed, and the reactive power fluctuation value generation unit 71B uses the frequency detected by the frequency detector 72 to change the reactive power target value Q o . The value ΔQ may be set. Further, in the present invention using a frequency detection device that performs frequency detection using a complex coefficient filter for the frequency detector 72, if the frequency detection is performed and the isolated operation detection is performed using the fluctuation amount of the frequency, The present invention can be widely applied to other methods other than the shift method.

また、上記の説明では電力系統Bが三相電力系統の場合について説明したが、電力系統Bが単相電力系統の場合にも本発明が適用できることは言うまでもない。この場合は、図3、図15、図17に示すブロック図において、三相/二相変換部721を除いた構成にすればよい。   In the above description, the power system B is a three-phase power system. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a case where the power system B is a single-phase power system. In this case, what is necessary is just to make it the structure except the three-phase / two-phase conversion part 721 in the block diagram shown in FIG.3, FIG.15, FIG.17.

単相の場合は、単相交流電圧vが1つしかないので、その単相交流電圧vのサンプリングデータが入力データの実数部ur[k]として第1複素係数フィルタ部722に入力され、入力データの虚数部uj[k]には「0」が入力される。なお、図3、図15、図17に示す周波数検出器72,72’において、三相/二相変換部721を除去し、U,V,Wのいずれかの相の交流電圧vのサンプリングデータを入力データの実数部ur[k]として第1複素係数フィルタ部722に入力し、入力データの虚数部uj[k]には「0」を入力するようにしてもよい。 For single-phase, since the single-phase AC voltage v there is only one, is inputted to the first complex coefficient filter unit 722 as a real part u r sampling data of the input data of the single-phase AC voltage v [k], “0” is input to the imaginary part u j [k] of the input data. In addition, in the frequency detectors 72 and 72 ′ shown in FIG. 3, FIG. 15, and FIG. 17, the three-phase / two-phase converter 721 is removed, and the sampling data of the AC voltage v of any one of U, V, and W phases. May be input to the first complex coefficient filter unit 722 as the real part u r [k] of the input data, and “0” may be input to the imaginary part u j [k] of the input data.

複素係数フィルタを用いた第1複素係数フィルタ部722では、単相交流電圧が入力された場合でも三相交流電圧の場合と同様に互いに直交する二相交流電圧vr,vj(正弦波と余弦波の信号)が出力されるので、第1複素係数フィルタ部722,722’、正規化部723及び周波数抽出部72B,72B’,72B”は、図3、図15、図17に示す三相用の周波数検出器72,72’,72B”と同様の構成で実現することができる。 In the first complex coefficient filter unit 722 using the complex coefficient filter, even when a single-phase AC voltage is input, the two-phase AC voltages v r and v j (sinusoidal wave and The first complex coefficient filter units 722 and 722 ′, the normalization unit 723, and the frequency extraction units 72B, 72B ′, and 72B ″ are output as shown in FIG. 3, FIG. 15, and FIG. This can be realized with the same configuration as the phase frequency detectors 72, 72 ′, 72B ″.

A 系統連系インバータ装置
B 三相電力系統
1 直流電源
2 インバータ
3 フィルタ
4 変圧器
5 遮断器
6 制御装置
6a バス電圧目標値生成部
6b 無効電力目標値生成部
6c 無効電力算出部
6d uvw−dq変換部
6e,6f,6g,6h PI補償部
6i,6j 非干渉化部
6k dq−uvw変換部
6m PWM信号生成部
7 単独運転検出装置
71 無効電力変動制御器
71A 周波数変化率演算部
71B 無効電力変動値生成部
72,72’,72” 周波数検出器
72A 外乱除去部
721 三相/二相変換部
722,722’ 第1複素係数フィルタ部
723 正規化処理部
72B,72B’ 周波数抽出部
724,724’ 第2複素係数フィルタ部
725 位相差算出部
726 周波数算出部
73 単独運転検出器
8 交流電圧検出器
A Grid-connected inverter device B Three-phase power system 1 DC power supply 2 Inverter 3 Filter 4 Transformer 5 Circuit breaker 6 Control device 6a Bus voltage target value generation unit 6b Reactive power target value generation unit 6c Reactive power calculation unit 6d uvw-dq Conversion unit 6e, 6f, 6g, 6h PI compensation unit 6i, 6j Decoupling unit 6k dq-uvw conversion unit 6m PWM signal generation unit 7 Isolated operation detection device 71 Reactive power fluctuation controller 71A Frequency change rate calculation unit 71B Reactive power Fluctuation value generation unit 72, 72 ', 72 "Frequency detector 72A Disturbance removal unit 721 Three-phase / two-phase conversion unit 722, 722' First complex coefficient filter unit 723 Normalization processing unit 72B, 72B 'Frequency extraction unit 724 724 ′ second complex coefficient filter section 725 phase difference calculation section 726 frequency calculation section 73 islanding detector 8 AC voltage detector

Claims (9)

少なくとも電力系統に連系される系統連系インバータ装置から出力される交流信号の周波数を検出する周波数検出手段と、前記周波数検出手段の検出値に基づいて前記系統連系インバータ装置が単独運転状態に移行したことを検出する単独運転検出手段とを備える、系統連系インバータ装置の単独運転検出装置において、
前記周波数検出手段は、
前記交流信号を検出する交流信号検出手段と、
前記交流信号検出手段で検出された前記交流信号に含まれる基本波の負の周波数成分と高調波成分を除去し、基本波の正の周波数成分だけを出力する複素係数フィルタからなる第1のフィルタ手段と、
前記第1のフィルタ手段から出力される前記基本波の正の周波数成分を用いて当該基本波の周波数を算出する周波数算出手段と、
を含むことを特徴とする、系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。
Frequency detecting means for detecting the frequency of the AC signal output from at least the grid-connected inverter device linked to the power system, and the grid-connected inverter device is brought into the single operation state based on the detection value of the frequency detecting means. In the isolated operation detection device of the grid interconnection inverter device, comprising an isolated operation detection means for detecting the transition,
The frequency detection means includes
AC signal detecting means for detecting the AC signal;
A first filter comprising a complex coefficient filter that removes the negative frequency component and the harmonic component of the fundamental wave contained in the AC signal detected by the AC signal detection means and outputs only the positive frequency component of the fundamental wave Means,
Frequency calculating means for calculating the frequency of the fundamental wave using the positive frequency component of the fundamental wave output from the first filter means;
An isolated operation detecting device for a grid-connected inverter device, comprising:
前記第1のフィルタ手段の複素係数フィルタは、中心周波数が前記交流信号の周波数に設定された複素係数バンドパスフィルタである、請求項1に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。   2. The isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to claim 1, wherein the complex coefficient filter of the first filter means is a complex coefficient band-pass filter whose center frequency is set to the frequency of the AC signal. 前記周波数算出手段は、
中心周波数が前記交流信号の周波数に設定され、通過帯域で位相差が直線的に変化する位相特性を有する複数係数バンドパスフィルタからなる第2のフィルタ手段と、
前記第2のフィルタ手段に入力される前記基本波の正の周波数成分と前記第2のフィルタ手段から出力される前記基本波の正の周波数成分を用いて所定の演算式により前記第2のフィルタ手段で生じる前記基本波の正の周波数成分の位相差を算出する位相差演算手段と、
前記位相特性に基づき前記通過帯域における位相差から周波数を求めるための所定の関係式と前記位相差とを用いて、前記第2のフィルタ手段に入力された前記基本波の正の周波数成分の周波数を演算する周波数演算手段と、
を含む、請求項1又は2に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。
The frequency calculation means includes
Second filter means comprising a multi-coefficient bandpass filter having a phase characteristic in which the center frequency is set to the frequency of the AC signal and the phase difference linearly changes in the passband;
Using the positive frequency component of the fundamental wave input to the second filter means and the positive frequency component of the fundamental wave output from the second filter means, the second filter according to a predetermined arithmetic expression A phase difference calculating means for calculating a phase difference between positive frequency components of the fundamental wave generated by the means;
The frequency of the positive frequency component of the fundamental wave input to the second filter means using a predetermined relational expression for obtaining the frequency from the phase difference in the pass band based on the phase characteristic and the phase difference. Frequency calculating means for calculating
The isolated operation detection apparatus of the grid connection inverter apparatus of Claim 1 or 2 containing this.
前記周波数算出手段は、
中心周波数が前記交流信号の周波数に設定され、通過帯域で位相差が直線的に変化する位相特性を有する複数係数バンドパスフィルタからなる第2のフィルタ手段と、
前記第2のフィルタ手段に入力される前記基本波の正の周波数分と前記第2のフィルタ手段から出力される前記基本波の正の周波数成分を用いて所定の演算式により前記第2のフィルタ手段で生じる前記基本波の正の周波数成分の位相差を算出する位相差演算手段と、
前記位相特性に基づき予め設定された前記通過帯域における位相差と周波数との関係を示す所定のテーブルと、
前記テーブルから前記位相差算出手段で算出された位相差に対応する周波数を読み出すことにより、前記第2のフィルタ手段に入力された前記基本波の正の周波数成分の周波数を算出する周波数演算手段と、
を含む、請求項1又は2に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。
The frequency calculation means includes
Second filter means comprising a multi-coefficient bandpass filter having a phase characteristic in which the center frequency is set to the frequency of the AC signal and the phase difference linearly changes in the passband;
Using the positive frequency component of the fundamental wave input to the second filter means and the positive frequency component of the fundamental wave output from the second filter means, the second filter according to a predetermined arithmetic expression A phase difference calculating means for calculating a phase difference between positive frequency components of the fundamental wave generated by the means;
A predetermined table indicating a relationship between a phase difference and a frequency in the passband set in advance based on the phase characteristics;
Frequency calculating means for calculating the frequency of the positive frequency component of the fundamental wave input to the second filter means by reading out the frequency corresponding to the phase difference calculated by the phase difference calculating means from the table; ,
The isolated operation detection apparatus of the grid connection inverter apparatus of Claim 1 or 2 containing this.
前記周波数算出手段は、
位相差が中心周波数では零で、当該中心周波数より大きい周波数領域では負になり、小さい周波数領域では正になる位相特性を有し、かつ、前記中心周波数が変更可能な通過帯域型の複数係数フィルタからなる第2のフィルタ手段と、
前記第2のフィルタ手段に入力される前記基本波の正の周波数成分と前記第2のフィルタ手段から出力される前記基本波の正の周波数成分を用いて所定の演算式により前記第2のフィルタ手段で生じる前記基本波の正の周波数成分の位相差を算出する位相差演算手段と、
前記位相差算出手段で算出される位相差が正の場合は、その位相差が零になるまで前記第2のフィルタ手段の中心周波数を所定の変化量で低下させ、前記位相差算出手段で算出される位相差が負の場合は、その位相差が零になるまで前記第2のフィルタ手段の中心周波数を前記変化量で上昇させ、変化後の中心周波数を周波数の検出値として出力する中心周波数制御手段と、
を含む、請求項1又は2に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。
The frequency calculation means includes
A passband type multi-coefficient filter having a phase characteristic in which the phase difference is zero at the center frequency, becomes negative in a frequency region higher than the center frequency, and becomes positive in a smaller frequency region, and the center frequency can be changed. A second filter means comprising:
Using the positive frequency component of the fundamental wave input to the second filter means and the positive frequency component of the fundamental wave output from the second filter means, the second filter according to a predetermined arithmetic expression A phase difference calculating means for calculating a phase difference between positive frequency components of the fundamental wave generated by the means;
If the phase difference calculated by the phase difference calculating means is positive, the center frequency of the second filter means is decreased by a predetermined change amount until the phase difference becomes zero, and the phase difference calculating means calculates the phase difference. If the phase difference is negative, the center frequency of the second filter means is increased by the amount of change until the phase difference becomes zero, and the center frequency after the change is output as a frequency detection value. Control means;
The isolated operation detection apparatus of the grid connection inverter apparatus of Claim 1 or 2 containing this.
前記第1のフィルタ手段の複素係数フィルタは、前記中心周波数制御手段から出力される中心周波数に基づいて、当該中心周波数に対して負の周波数成分と所定次数の高調波成分となるように阻止周波数が制御される複数係数ノッチフィルタである、請求項5に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。   The complex coefficient filter of the first filter means is based on the center frequency output from the center frequency control means, and has a stop frequency so that a negative frequency component and a harmonic component of a predetermined order with respect to the center frequency. The isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to claim 5, wherein the multi-coefficient notch filter is controlled. 前記系統連系インバータ装置は、当該系統連系インバータ装置から出力される無効電力量を制御する電力メジャーループを有しており、
前記周波数検出手段で検出される前記交流信号の周波数に基づいて、前記無効電力量を揺動させる無効電力変動値を生成し、前記電力メジャーループにフィードバックする無効電力変動値生成手段を更に備え、
前記単独運転検出手段は、前記周波数検出手段で検出される周波数の変動量を算出し、その変動量が所定の閾値を超えることにより前記系統連系インバータ装置が単独運転状態に移行したことを検出する、請求項1乃至6のいずれかに記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。
The grid-connected inverter device has a power major loop that controls the amount of reactive power output from the grid-connected inverter device,
Reactive power fluctuation value generating means for generating a reactive power fluctuation value for swinging the reactive power amount based on the frequency of the AC signal detected by the frequency detection means and feeding back to the power major loop, further comprising:
The islanding detection means calculates a fluctuation amount of the frequency detected by the frequency detection means, and detects that the grid-connected inverter device has shifted to an islanding state when the fluctuation amount exceeds a predetermined threshold. An isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to any one of claims 1 to 6.
前記無効電力変動値生成手段は、前記周波数検出手段で検出される前記交流信号の周波数を用いて周波数変化率を算出し、その周波数変化率に比例して変動する前記無効電力変動値を生成する、請求項7に記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。   The reactive power fluctuation value generation means calculates a frequency change rate using the frequency of the AC signal detected by the frequency detection means, and generates the reactive power fluctuation value that varies in proportion to the frequency change rate. An isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to claim 7. 前記交流信号は、単相若しくは三相の交流信号である、請求項1乃至8のいずれかに記載の系統連系インバータ装置の単独運転検出装置。   The isolated operation detection device for a grid-connected inverter device according to any one of claims 1 to 8, wherein the AC signal is a single-phase or three-phase AC signal.
JP2011243276A 2011-11-07 2011-11-07 Single operation detection device for grid-connected inverter device Active JP5850709B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011243276A JP5850709B2 (en) 2011-11-07 2011-11-07 Single operation detection device for grid-connected inverter device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011243276A JP5850709B2 (en) 2011-11-07 2011-11-07 Single operation detection device for grid-connected inverter device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013099230A true JP2013099230A (en) 2013-05-20
JP5850709B2 JP5850709B2 (en) 2016-02-03

Family

ID=48620583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011243276A Active JP5850709B2 (en) 2011-11-07 2011-11-07 Single operation detection device for grid-connected inverter device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5850709B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104333244A (en) * 2014-10-20 2015-02-04 中国南方电网有限责任公司 Positive sequence component-based three-phase inverter control method and device
JP2015156772A (en) * 2014-02-21 2015-08-27 株式会社日立製作所 Power conversion device and method for controlling power conversion device
CN104953801A (en) * 2015-07-17 2015-09-30 清华大学 Harmonic current suppression device and method for voltage source grid-connected inverter
CN118074058A (en) * 2024-04-16 2024-05-24 山西国辰建设工程勘察设计有限公司 Intelligent distribution room safety control method and system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10163811A (en) * 1996-12-04 1998-06-19 Ebara Corp Filter circuit for orthogonal biaxial signal
JPH11122821A (en) * 1997-10-09 1999-04-30 Shinko Electric Co Ltd Single operation detector and detecting method for synchronous generator
JP2000059999A (en) * 1998-08-04 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd System linkage inverter
JP2010115094A (en) * 2008-11-10 2010-05-20 Toshiba Corp Individual operation detection device of inverter and method of detecting the individual operation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10163811A (en) * 1996-12-04 1998-06-19 Ebara Corp Filter circuit for orthogonal biaxial signal
JPH11122821A (en) * 1997-10-09 1999-04-30 Shinko Electric Co Ltd Single operation detector and detecting method for synchronous generator
JP2000059999A (en) * 1998-08-04 2000-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd System linkage inverter
JP2010115094A (en) * 2008-11-10 2010-05-20 Toshiba Corp Individual operation detection device of inverter and method of detecting the individual operation

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015156772A (en) * 2014-02-21 2015-08-27 株式会社日立製作所 Power conversion device and method for controlling power conversion device
WO2015125377A1 (en) * 2014-02-21 2015-08-27 株式会社日立製作所 Power conversion device and power conversion device control method
CN104333244A (en) * 2014-10-20 2015-02-04 中国南方电网有限责任公司 Positive sequence component-based three-phase inverter control method and device
CN104953801A (en) * 2015-07-17 2015-09-30 清华大学 Harmonic current suppression device and method for voltage source grid-connected inverter
CN104953801B (en) * 2015-07-17 2017-06-23 清华大学 Voltage-source type combining inverter current harmonics elimination device and method
CN118074058A (en) * 2024-04-16 2024-05-24 山西国辰建设工程勘察设计有限公司 Intelligent distribution room safety control method and system

Also Published As

Publication number Publication date
JP5850709B2 (en) 2016-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6247433B2 (en) Frequency detection device and isolated operation detection device including the frequency detection device
JP5711954B2 (en) Phase detector
Rodriguez et al. Multiple second order generalized integrators for harmonic synchronization of power converters
KR101494453B1 (en) harmonic current suppression method and harmonic current suppression device of power conversion device
JP2011229361A5 (en)
JP6043543B2 (en) Control circuit for controlling inverter circuit and inverter device provided with the control circuit
JP5855886B2 (en) Frequency detector
CN110557118B (en) Phase locking device and phase locking method
WO2018122391A1 (en) Precise real-time advanced grid monitoring
US20110128054A1 (en) Phase lock loop with tracking filter for synchronizing an electric grid
Meral Improved phase-locked loop for robust and fast tracking of three phases under unbalanced electric grid conditions
JP2013102670A (en) Control apparatus for single-phase power conversion apparatus
Bitoleanu et al. Shunt active power filter Overview on the reference current methods calculation and their implementation
CN103684003B (en) Electric power coversion system
Zhou et al. Time delay compensation-based fast current controller for active power filters
Sarıbulut A novel average filter based phase-locked loop for FACTS devices
JP5850709B2 (en) Single operation detection device for grid-connected inverter device
JP5993159B2 (en) Phase detector
JP5864999B2 (en) Power measurement device, inverter control circuit, grid-connected inverter system, and power measurement method
CN105743367A (en) Dead beat control method of pulse width modulation (PWM) rectifier under unbalanced power grid voltage
JP5793393B2 (en) Isolated operation detection device, grid-connected inverter system, and isolated operation detection method
JP6368456B2 (en) Power fluctuation component output suppression device
KR100706181B1 (en) Single-Phase Active Power Filter Using Rotating Reference Frame
Silva et al. A robust phase-locked loop against fundamental frequency deviations and harmonic distortions
KR20140052152A (en) Method of phase tracking of power system using lpn filter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140911

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150525

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150602

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150609

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151117

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151201

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5850709

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250