JP2013116019A - Independent operation detection device, system interconnection inverter system, and independent operation detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単独運転検出装置、当該単独運転検出装置を備えた系統連系インバータシステム、および、単独運転検出方法に関する。 The present invention relates to an isolated operation detection device, a grid-connected inverter system including the isolated operation detection device, and an isolated operation detection method.
従来、太陽電池などによって生成される直流電力を交流電力に変換して、接続された負荷や電力系統に供給する系統連系インバータシステムが開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a grid-connected inverter system has been developed that converts DC power generated by a solar cell or the like into AC power and supplies it to a connected load or power system.
図13は、従来の単独運転検出装置を備えた系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。 FIG. 13 is a block diagram for explaining a grid-connected inverter system provided with a conventional isolated operation detection device.
系統連系インバータシステムA100は、直流電源1が生成した直流電力を交流電力に変換して、接続された負荷Cや三相の電力系統Bに供給するものである。なお、以下では3つの相をU相、V相およびW相とする。 The grid-connected inverter system A100 converts the DC power generated by the DC power source 1 into AC power and supplies it to the connected load C and the three-phase power system B. Hereinafter, the three phases are referred to as a U phase, a V phase, and a W phase.
インバータ装置2は、直流電源1から入力される直流電圧をスイッチング素子(図示しない)のスイッチングにより交流電圧に変換する。インバータ制御装置3は、電流センサ4および電圧センサ5などが検出した電流信号および電圧信号を入力され、これに基づいてPWM信号を生成してインバータ装置2に出力する。インバータ装置2は、インバータ制御装置3から入力されるPWM信号に基づいてスイッチング素子のスイッチングを行う。 The inverter device 2 converts a DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage by switching a switching element (not shown). The inverter control device 3 receives the current signal and the voltage signal detected by the current sensor 4 and the voltage sensor 5, generates a PWM signal based on the current signal and the voltage signal, and outputs the PWM signal to the inverter device 2. The inverter device 2 performs switching of the switching element based on the PWM signal input from the inverter control device 3.
電力系統Bで事故が発生した場合などには、電力系統B側に設けられた保護装置によって遮断器Dが作動するため、系統連系インバータシステムA100は電力系統Bから切り離される(停電)。この場合、負荷Cに系統連系インバータシステムA100のみから電力を供給している単独運転状態となる。系統連系インバータシステムA100の出力電力と負荷Cの消費電力とがつりあうような条件においては、系統連系インバータシステムA100は電力系統Bの停電を検出することができない。保全作業者の安全確保のため、系統連系インバータシステムA100には、単独運転を検出して、系統連系インバータシステムA100から負荷Cを切り離し、電力変換動作を自動的に停止させる機能が設けられている。また、遮断器Dによって切り離された直後に再閉路を行った場合、位相がずれた状態で接続されて大きな過電流が流れる場合がある。この場合、遮断器Dが再度切り離され、電力系統Bの上位の変電所にも影響が出て、最悪の場合には広域停電になる可能性がある。これを防ぐためにも、単独運転を適切かつ高速に検出する必要がある。 When an accident occurs in the power system B, etc., the circuit breaker D is activated by the protective device provided on the power system B side, so that the grid-connected inverter system A100 is disconnected from the power system B (power failure). In this case, a single operation state in which power is supplied to the load C only from the grid-connected inverter system A100 is obtained. Under the condition where the output power of the grid interconnection inverter system A100 and the power consumption of the load C are balanced, the grid interconnection inverter system A100 cannot detect a power failure of the power grid B. In order to ensure the safety of maintenance workers, the grid interconnection inverter system A100 is provided with a function of detecting an isolated operation, disconnecting the load C from the grid interconnection inverter system A100, and automatically stopping the power conversion operation. ing. Further, when reclosing is performed immediately after being disconnected by the circuit breaker D, there is a case where a large overcurrent flows due to connection in a state where the phase is shifted. In this case, the circuit breaker D is disconnected again, and an upper substation of the electric power system B is also affected. In the worst case, there is a possibility that a wide-area power failure occurs. In order to prevent this, it is necessary to detect isolated operation appropriately and at high speed.
単独運転検出装置600は、系統連系インバータシステムA100の単独運転を検出するためのものである。単独運転検出装置600は、単独運転を検出すると、開閉器8に開放信号を出力し、インバータ制御装置3に停止信号を出力する。開放信号を入力された開閉器8は、系統連系インバータシステムA100と負荷Cとの接続を切り離す。また、停止信号を入力されたインバータ制御装置3は、PWM信号の生成を停止して電力変換動作を停止する。これにより、系統連系インバータシステムA100の単独運転状態が回避される。 The isolated operation detection device 600 is for detecting an isolated operation of the grid interconnection inverter system A100. When the isolated operation detection device 600 detects an isolated operation, the isolated operation detection device 600 outputs an open signal to the switch 8 and outputs a stop signal to the inverter control device 3. The switch 8 to which the open signal is inputted disconnects the connection between the grid interconnection inverter system A100 and the load C. Further, the inverter control device 3 to which the stop signal is input stops generating the PWM signal and stops the power conversion operation. Thereby, the independent operation state of grid connection inverter system A100 is avoided.
単独運転検出装置600が単独運転を検出する方法には、連系運転から単独運転に変化したときに生じる電圧波形や位相の変化を検出することで単独運転状態を検出する受動方式と、周期的に変動要因を与えて、それに対応して電圧波形や位相が変化した場合に単独運転状態であることを検出する能動方式とがある。このうち、能動方式として、次数間高調波検出方式の単独運転検出方法が開発されている。次数間高調波検出方式の単独運転検出方法は、電力系統Bには通常含まれない高調波であって、電力系統Bの基本波の非整数倍の周波数の高調波(以下では、「次数間高調波」という。)の電流を電力系統Bに注入して、連系点からみた電力系統Bの当該次数間高調波についてのインピーダンスまたはアドミタンスを検出し、その変化から単独運転を検出するものである。 The islanding operation detection device 600 detects the islanding operation by a passive method for detecting the islanding state by detecting a change in voltage waveform or phase that occurs when the islanding operation is changed to the islanding operation. There is an active method in which a fluctuation factor is given to the device, and when the voltage waveform or phase changes correspondingly, it is detected that the state is in an isolated operation state. Among these, as an active method, an isolated operation detection method using an inter-order harmonic detection method has been developed. The isolated operation detection method of the inter-order harmonic detection method is a harmonic that is not normally included in the power system B, and is a harmonic having a frequency that is a non-integer multiple of the fundamental wave of the power system B (hereinafter referred to as “inter-order harmonics”). In this case, the impedance or admittance of the harmonics of the power system B as viewed from the interconnection point is detected and the islanding operation is detected from the change. is there.
単独運転検出装置600は、周期的に電流注入装置7に指令を出して、次数間高調波(例えば、2.4次高調波)の単相電流を電力系統Bの所定の相間(例えばU相V相間)に注入させる。そして、電流センサ4より入力される電流信号および電圧センサ5より入力される電圧信号から、離散的フーリエ変換と対称座標変換によって、当該次数間高調波の正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出する。単独運転検出装置600は、正相分の電圧信号および電流信号から正相分のアドミタンスを算出し、逆相分の電圧信号および電流信号から逆相分のアドミタンスを算出する。そして、正相分のアドミタンスの変化から単独運転が検出され、かつ、逆相分のアドミタンスの変化からも単独運転が検出された場合に、単独運転を検出したと判定する。単独運転を検出したと判定した場合、単独運転検出装置600は、開閉器8に開放信号を出力し、インバータ制御装置3に停止信号を出力する。 The islanding operation detection device 600 periodically issues a command to the current injection device 7 to convert a single-phase current of inter-order harmonics (for example, 2.4-order harmonics) between predetermined phases (for example, U-phase) of the power system B. Between V phases). Then, from the current signal input from the current sensor 4 and the voltage signal input from the voltage sensor 5, the signal for the positive phase and the signal for the reverse phase of the interharmonic harmonic are obtained by discrete Fourier transform and symmetrical coordinate transformation. And are extracted respectively. The isolated operation detection device 600 calculates the admittance for the normal phase from the voltage signal and current signal for the normal phase, and calculates the admittance for the reverse phase from the voltage signal and current signal for the reverse phase. Then, when the single operation is detected from the change in the admittance for the positive phase and the single operation is also detected from the change in the admittance for the reverse phase, it is determined that the single operation has been detected. When it is determined that the isolated operation is detected, the isolated operation detection device 600 outputs an open signal to the switch 8 and outputs a stop signal to the inverter control device 3.
しかしながら、上述した方法の場合、電流信号および電圧信号から次数間高調波成分の正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出するときに、まず、フーリエ級数展開した各係数に対して離散的フーリエ変換を用いることで次数間高調波成分の信号を抽出し、さらに対称座標変換を行って正相分の信号と逆相分の信号とを抽出する必要がある。 However, in the case of the method described above, when extracting the signal for the positive phase and the signal for the negative phase of the inter-order harmonic component from the current signal and the voltage signal, respectively, first, for each coefficient that is expanded in the Fourier series, It is necessary to extract a signal of inter-order harmonic components by using discrete Fourier transform, and further to perform a symmetrical coordinate transformation to extract a signal for the positive phase and a signal for the reverse phase.
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、注入された高調波の正相分の信号と逆相分の信号とを簡単な処理で抽出することができる単独運転検出装置を提供することをその目的としている。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and is capable of extracting a single phase operation signal and a positive phase signal of the injected harmonics by simple processing. Its purpose is to provide a device.
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.
本発明の第1の側面によって提供される単独運転検出装置は、三相交流の電力系統に連系する系統連系インバータシステムの単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる電流注入指示手段と、検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する電圧信号変換手段と、検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する電流信号変換手段と、前記第1の電圧信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電圧信号を抽出する正相分電圧信号抽出手段と、前記第1の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電圧信号を抽出する逆相分電圧信号抽出手段と、前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電流信号を抽出する正相分電流信号抽出手段と、前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電流信号を抽出する逆相分電流信号抽出手段と、前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する正相分系統回路定数算出手段と、前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する逆相分系統回路定数算出手段と、前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する単独運転判定手段とを備えており、前記所定角周波数をω、時定数をTとした場合、前記第1の伝達関数は、
G1(s)=(T・s+1)/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、前記第2の伝達関数は、
G2(s)=−T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、前記第3の伝達関数は、
G3(s)=T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であることを特徴とする。
An isolated operation detection device provided by the first aspect of the present invention is an isolated operation detection device that detects an isolated operation of a grid-connected inverter system that is linked to a three-phase AC power system. Current injection instruction means for single-phase injection of a harmonic current of a predetermined angular frequency; voltage signal conversion means for converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal; Current signal conversion means for converting a three-phase current signal into a first current signal and a second current signal; processing the first voltage signal with a first transfer function; and converting the second voltage signal into Signal processing is performed by the second transfer function, and the first positive phase divided voltage signal is extracted by adding them, the first voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and the second voltage Signal to the first transfer function Signal processing, and adding these, positive phase divided voltage signal extraction means for extracting a second positive phase divided voltage signal, signal processing the first voltage signal by the first transfer function, The second voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to extract a first negative phase voltage signal, and the first voltage signal is signaled by the second transfer function. Processing, processing the second voltage signal according to the first transfer function, and adding them to extract a second negative phase voltage signal, and the first phase voltage signal extracting means, Current signal is processed by the first transfer function, the second current signal is signal processed by the second transfer function, and these are added to extract a first positive phase current signal. , The first current signal according to the third transfer function. Positive-phase current signal extraction means for extracting the second positive-phase current signal by adding the signals, processing the second current signal with the first transfer function, The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to obtain the first negative-phase current signal. Extracting, signal-processing the first current signal with the second transfer function, signal-processing the second current signal with the first transfer function, and adding them to form a second anti-phase A negative phase divided current signal extracting means for extracting a divided current signal, the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, the first positive phase divided current signal and the second Positive phase to calculate the positive phase system circuit constant from the positive phase current signal From the distribution circuit constant calculation means, the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal. A negative phase system circuit constant calculating means for calculating a system circuit constant for the reverse phase, and an independent operation for determining the single operation based on a change in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the negative phase Determination means, where the predetermined angular frequency is ω and the time constant is T, the first transfer function is
G 1 (s) = (T · s + 1) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And the second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And the third transfer function is
G 3 (s) = T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
It is characterized by being.
本発明の第2の側面によって提供される単独運転検出装置は、三相交流の電力系統に連系する系統連系インバータシステムの単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる電流注入指示手段と、検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する電圧信号変換手段と、検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する電流信号変換手段と、前記第1の電圧信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電圧信号を抽出する正相分電圧信号抽出手段と、前記第1の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電圧信号を抽出する逆相分電圧信号抽出手段と、前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電流信号を抽出する正相分電流信号抽出手段と、前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電流信号を抽出する逆相分電流信号抽出手段と、前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する正相分系統回路定数算出手段と、前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する逆相分系統回路定数算出手段と、前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する単独運転判定手段とを備えており、前記所定角周波数をω、時定数をTとした場合、前記第1の伝達関数は、
G1(s)=(T2・s2+T・s+T2・ω2)/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、前記第2の伝達関数は、
G2(s)=−T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、前記第3の伝達関数は、
G3(s)=T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であることを特徴とする。
An isolated operation detection apparatus provided by the second aspect of the present invention is an isolated operation detection apparatus that detects an isolated operation of a grid-connected inverter system that is linked to a three-phase AC power system. Current injection instruction means for single-phase injection of a harmonic current of a predetermined angular frequency; voltage signal conversion means for converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal; Current signal conversion means for converting a three-phase current signal into a first current signal and a second current signal; processing the first voltage signal with a first transfer function; and converting the second voltage signal into Signal processing is performed by the second transfer function, and the first positive phase divided voltage signal is extracted by adding them, the first voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and the second voltage Signal to the first transfer function Signal processing, and adding these, positive phase divided voltage signal extraction means for extracting a second positive phase divided voltage signal, signal processing the first voltage signal by the first transfer function, The second voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to extract a first negative phase voltage signal, and the first voltage signal is signaled by the second transfer function. Processing, processing the second voltage signal according to the first transfer function, and adding them to extract a second negative phase voltage signal, and the first phase voltage signal extracting means, Current signal is processed by the first transfer function, the second current signal is signal processed by the second transfer function, and these are added to extract a first positive phase current signal. , The first current signal according to the third transfer function. Positive-phase current signal extraction means for extracting the second positive-phase current signal by adding the signals, processing the second current signal with the first transfer function, The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to obtain the first negative-phase current signal. Extracting, signal-processing the first current signal with the second transfer function, signal-processing the second current signal with the first transfer function, and adding them to form a second anti-phase A negative phase divided current signal extracting means for extracting a divided current signal, the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, the first positive phase divided current signal and the second Positive phase to calculate the positive phase system circuit constant from the positive phase current signal From the distribution circuit constant calculation means, the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal. A negative phase system circuit constant calculating means for calculating a system circuit constant for the reverse phase, and an independent operation for determining the single operation based on a change in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the negative phase Determination means, where the predetermined angular frequency is ω and the time constant is T, the first transfer function is
G 1 (s) = (T 2 · s 2 + T · s + T 2 · ω 2 ) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And the second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And the third transfer function is
G 3 (s) = T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
It is characterized by being.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定角周波数は、前記電力系統の基本波の非整数倍の角周波数である。 In a preferred embodiment of the present invention, the predetermined angular frequency is a non-integer multiple angular frequency of the fundamental wave of the power system.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記単独運転判定手段は、前記正相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転と判定でき、かつ、前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転と判定できる場合にのみ、単独運転と判定する。 In a preferred embodiment of the present invention, the islanding determination means can determine that the islanding operation is based on a change in the system circuit constant for the positive phase and based on a change in the system circuit constant for the reverse phase. Only when it can be determined as an isolated operation, it is determined as an isolated operation.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電流注入指示手段は、前記所定角周波数の高調波電流の注入を、前記系統連系インバータシステムに指示する。 In a preferred embodiment of the present invention, the current injection instructing unit instructs the grid interconnection inverter system to inject a harmonic current having the predetermined angular frequency.
本発明の好ましい実施の形態においては、前記系統回路定数はアドミタンスの絶対値である。 In a preferred embodiment of the present invention, the system circuit constant is an absolute value of admittance.
本発明の第3の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、本発明の第1または第2の側面によって提供される単独運転検出装置を備えていることを特徴とする。 The grid-connected inverter system provided by the third aspect of the present invention includes the islanding detection device provided by the first or second aspect of the present invention.
本発明の第4の側面によって提供される単独運転検出方法は、三相交流の電力系統に連系する系統連系インバータシステムの単独運転を検出する単独運転検出方法であって、前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる第1の工程と、検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する第2の工程と、検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する第3の工程と、前記第1の電圧信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電圧信号を抽出する第4の工程と、前記第1の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電圧信号を抽出する第5の工程と、前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電流信号を抽出する第6の工程と、前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電流信号を抽出する第7の工程と、前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する第8の工程と、前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する第9の工程と、前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する第10の工程とを備えており、前記所定角周波数をω、時定数をTとした場合、前記第1の伝達関数は、
G1(s)=(T・s+1)/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、前記第2の伝達関数は、
G2(s)=−T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、前記第3の伝達関数は、
G3(s)=T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であることを特徴とする。
An islanding operation detection method provided by the fourth aspect of the present invention is an islanding operation detection method for detecting islanding operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system. A first step of single-phase injection of a harmonic current of a predetermined angular frequency; a second step of converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal; A third step of converting a three-phase current signal into a first current signal and a second current signal; signal processing of the first voltage signal by a first transfer function; Signal processing is performed by the second transfer function, and the first positive phase divided voltage signal is extracted by adding them, the first voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and the second voltage The signal is processed by the first transfer function, A fourth step of extracting a second positive phase divided voltage signal by adding the first and second signals, processing the first voltage signal with the first transfer function, and converting the second voltage signal to the first Signal processing is performed using a transfer function of 3, and a first negative-phase voltage signal is extracted by adding them, and the first voltage signal is signal-processed using the second transfer function, and the second voltage A signal is processed by the first transfer function, and a second negative phase voltage signal is extracted by adding the signals, and the first current signal is converted by the first transfer function. Signal processing, signal processing of the second current signal by the second transfer function, and adding them to extract a first positive phase current signal, and converting the first current signal to the third current signal And processing the second current signal with the second transfer function. A sixth step of extracting a second positive phase current signal by adding the signals, and signal processing the first current signal with the first transfer function, The second current signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to extract a first negative-phase current signal, and the first current signal is signaled by the second transfer function. Processing, processing the second current signal with the first transfer function, and adding them to extract a second negative-phase current signal, and the first positive phase A system circuit constant for the positive phase is calculated from the divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, and the first positive phase divided current signal and the second positive phase divided current signal. A step, and the first negative phase voltage signal and the second negative voltage signal A ninth step of calculating a system circuit constant for the negative phase from the first negative phase component current signal and the second negative phase component current signal, and the positive phase system circuit constant and the reverse phase And a tenth step of determining isolated operation based on a change in system circuit constant of a phase, and when the predetermined angular frequency is ω and a time constant is T, the first transfer function is
G 1 (s) = (T · s + 1) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And the second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And the third transfer function is
G 3 (s) = T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
It is characterized by being.
本発明によれば、各電圧信号および各電流信号から、所定角周波数の正相分および逆相分の信号がそれぞれ抽出され、抽出された正相分の信号を用いて正相分の系統回路定数が算出され、抽出された逆相分の信号を用いて逆相分の系統回路定数が算出される。そして、算出された正相分の系統回路定数および逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転が検出される。第1ないし第3の伝達関数を用いて信号処理するだけなので、所定角周波数の正相分および逆相分の信号を簡単な処理でそれぞれ抽出することができる。 According to the present invention, a positive phase signal and a negative phase signal having a predetermined angular frequency are extracted from each voltage signal and each current signal, respectively, and a system circuit for the positive phase is extracted using the extracted positive phase signal. A constant is calculated, and a system circuit constant for the negative phase is calculated using the extracted signal for the negative phase. Then, the isolated operation is detected based on the change in the calculated system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase. Since only the signal processing is performed using the first to third transfer functions, the signals for the positive phase and the negative phase having a predetermined angular frequency can be extracted by simple processing.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る単独運転検出装置を系統連系インバータシステムに備えた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example a case where the isolated operation detection apparatus according to the present invention is provided in a grid-connected inverter system.
図1は、第1実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram for explaining a grid-connected inverter system according to the first embodiment.
同図に示すように、系統連系インバータシステムAは、直流電源1、インバータ装置2、インバータ制御装置3、電流センサ4、電圧センサ5、単独運転検出装置6、電流注入装置7、および開閉器8を備えている。直流電源1は、インバータ装置2に接続している。インバータ装置2は、開閉器8を介して、U相、V相、W相の出力電圧の出力ラインで、三相交流の電力系統Bに接続している。電流センサ4および電圧センサ5は、インバータ装置2の出力側に設置されている。インバータ制御装置3は、インバータ装置2に接続されている。系統連系インバータシステムAは、直流電源1が出力する直流電力を交流電力に変換して、電力系統Bおよび負荷Cに供給する。なお、系統連系インバータシステムAの構成は、これに限られない。例えば、インバータ装置2の制御に必要な他のセンサを設けていてもよい。 As shown in the figure, the grid-connected inverter system A includes a DC power source 1, an inverter device 2, an inverter control device 3, a current sensor 4, a voltage sensor 5, an isolated operation detection device 6, a current injection device 7, and a switch. 8 is provided. The DC power source 1 is connected to the inverter device 2. The inverter device 2 is connected to a three-phase AC power system B via an output line of U-phase, V-phase, and W-phase output voltages via a switch 8. The current sensor 4 and the voltage sensor 5 are installed on the output side of the inverter device 2. The inverter control device 3 is connected to the inverter device 2. The grid-connected inverter system A converts the DC power output from the DC power supply 1 into AC power and supplies it to the power system B and the load C. In addition, the structure of the grid connection inverter system A is not restricted to this. For example, other sensors necessary for controlling the inverter device 2 may be provided.
直流電源1は、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源1は、生成された直流電力を、インバータ装置2に出力する。なお、直流電源1は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源1は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。 The DC power source 1 outputs DC power and includes, for example, a solar battery. A solar cell generates direct-current power by converting solar energy into electrical energy. The DC power source 1 outputs the generated DC power to the inverter device 2. Note that the DC power source 1 is not limited to one that generates DC power from a solar cell. For example, the DC power source 1 may be a fuel cell, a storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, or AC power generated by a diesel engine generator, a micro gas turbine generator, a wind turbine generator, or the like. It may be a device that converts to DC power and outputs it.
インバータ装置2は、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換して、負荷Cおよび電力系統Bに出力するものである。インバータ装置2は、図示しない3組6個のスイッチング素子を備えたPWM制御型三相インバータ回路を備えている。当該インバータ回路は、インバータ制御装置3から入力されるPWM信号に基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換する。また、インバータ装置2は、内蔵するフィルタ回路(図示しない)によって、スイッチングによる高周波成分を除去し、内蔵する変圧回路によって、交流電圧を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。なお、インバータ装置2の構成は、これに限られない。例えば、インバータ回路はマルチレベルインバータ回路であってもよい。また、変圧回路を設けない、いわゆるトランスレス方式としてもよい。また、直流電源1とインバータ装置2との間にDC/DCコンバータ回路を設けるようにしてもよい。 The inverter device 2 converts a DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the load C and the power system B. The inverter device 2 includes a PWM control type three-phase inverter circuit including three sets and six switching elements (not shown). The inverter circuit converts the DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage by switching each switching element on and off based on the PWM signal input from the inverter control device 3. Further, the inverter device 2 removes a high-frequency component due to switching by a built-in filter circuit (not shown), and boosts or steps down the AC voltage to a level substantially equal to the system voltage by a built-in transformer circuit. In addition, the structure of the inverter apparatus 2 is not restricted to this. For example, the inverter circuit may be a multi-level inverter circuit. Also, a so-called transformer-less system without a transformer circuit may be used. Further, a DC / DC converter circuit may be provided between the DC power source 1 and the inverter device 2.
インバータ制御装置3は、インバータ装置2を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。インバータ制御装置3は、電流センサ4から入力される電流信号I、および、電圧センサ5から入力される電圧信号Vに基づいて、系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧の波形を指令するための指令値信号を生成し、当該指令値信号に基づいて生成されるパルス信号をPWM信号として出力する。インバータ装置2は、入力されるPWM信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、指令値信号に対応した波形の交流電圧を出力する。 The inverter control device 3 controls the inverter device 2 and is realized by, for example, a microcomputer. The inverter control device 3 commands the waveform of the output voltage output from the grid-connected inverter system A based on the current signal I input from the current sensor 4 and the voltage signal V input from the voltage sensor 5. The command value signal is generated, and a pulse signal generated based on the command value signal is output as a PWM signal. The inverter device 2 outputs an alternating voltage having a waveform corresponding to the command value signal by switching each switching element on and off based on the input PWM signal.
インバータ制御装置3は、指令値信号生成部31およびPWM信号生成部32を備えている。 The inverter control device 3 includes a command value signal generation unit 31 and a PWM signal generation unit 32.
指令値信号生成部31は、電流センサ4から電流信号Iを入力され、電圧センサ5から電圧信号Vを入力され、系統連系インバータシステムAの出力電力の制御や出力電流の制御を行うための補償信号を生成し、これに基づいて指令値信号を生成する。生成された指令値信号は、PWM信号生成部32に出力される。なお、各制御や指令値信号の生成方法の説明は省略する。 The command value signal generator 31 receives the current signal I from the current sensor 4 and the voltage signal V from the voltage sensor 5 to control the output power and the output current of the grid-connected inverter system A. A compensation signal is generated, and a command value signal is generated based on the compensation signal. The generated command value signal is output to the PWM signal generation unit 32. A description of each control and the command value signal generation method is omitted.
PWM信号生成部32は、入力される指令値信号と、所定の周波数(例えば、4kHz)の三角波信号として生成されたキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりPWM信号を生成する。三角波比較法では、指令値信号とキャリア信号とがそれぞれ比較され、例えば、指令値信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、小さい場合にローレベルとなるパルス信号がPWM信号として生成される。生成されたPWM信号は、インバータ装置2に出力される。また、PWM信号生成部32は、単独運転検出装置6から単独運転検出信号(停止信号)を入力された場合に、PWM信号の生成を停止する。これにより、インバータ装置2の電力変換動作は停止する。 The PWM signal generation unit 32 generates a PWM signal by a triangular wave comparison method based on an input command value signal and a carrier signal generated as a triangular wave signal having a predetermined frequency (for example, 4 kHz). In the triangular wave comparison method, a command value signal and a carrier signal are respectively compared. For example, a pulse signal that is high when the command value signal is larger than the carrier signal and low when it is smaller is generated as a PWM signal. The generated PWM signal is output to the inverter device 2. Moreover, the PWM signal generation part 32 stops the production | generation of a PWM signal, when the isolated operation detection signal (stop signal) is input from the isolated operation detection apparatus 6. FIG. Thereby, the power conversion operation of the inverter device 2 is stopped.
電流センサ4は、電力系統Bとの連系点での各相を流れる電流(すなわち、系統連系インバータシステムAの出力電流)を検出するものである。検出された電流信号I(Iu,Iv,Iw)は、インバータ制御装置3および単独運転検出装置6に入力される。電圧センサ5は、電力系統Bとの連系点の各相の電圧を検出するものである。検出された電圧信号V(Vu,Vv,Vw)は、インバータ制御装置3および単独運転検出装置6に入力される。なお、系統連系インバータシステムAが電力系統Bに連系している場合、連系点の電圧は系統電圧とほぼ一致している。 The current sensor 4 detects a current flowing through each phase at a connection point with the power system B (that is, an output current of the system connection inverter system A). The detected current signal I (Iu, Iv, Iw) is input to the inverter control device 3 and the isolated operation detection device 6. The voltage sensor 5 detects the voltage of each phase at the connection point with the power system B. The detected voltage signal V (Vu, Vv, Vw) is input to the inverter control device 3 and the independent operation detection device 6. Note that, when the grid-connected inverter system A is linked to the power grid B, the voltage at the grid point substantially matches the grid voltage.
単独運転検出装置6は、単独運転を検出するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。単独運転検出装置6は、電流注入装置7に電流注入の指示信号を周期的に出力して、電流注入装置7に次数間高調波の電流を電力系統Bに注入させる。単独運転検出装置6は、電流注入装置7が次数間高調波の電流を注入したときに検出される電圧信号および電流信号に基づいて、単独運転を検出する。単独運転の検出方法の詳細については後述する。単独運転検出装置6は、単独運転を検出した場合に単独運転検出信号を出力する。単独運転検出装置6が出力した単独運転検出信号は、停止信号としてインバータ制御装置3のPWM信号生成部32に入力され、開放信号として開閉器8に入力される。 The isolated operation detection device 6 detects an isolated operation, and is realized by, for example, a microcomputer. The islanding operation detection device 6 periodically outputs a current injection instruction signal to the current injection device 7, and causes the current injection device 7 to inject a current of interharmonics into the power system B. The isolated operation detection device 6 detects an isolated operation based on the voltage signal and the current signal detected when the current injection device 7 injects a current of interharmonic harmonics. Details of the detection method of the isolated operation will be described later. The isolated operation detection device 6 outputs an isolated operation detection signal when an isolated operation is detected. The isolated operation detection signal output from the isolated operation detection device 6 is input to the PWM signal generation unit 32 of the inverter control device 3 as a stop signal and input to the switch 8 as an open signal.
電流注入装置7は、電力系統Bに次数間高調波の単相電流を注入するものであり、インバータ回路および変圧器などにより構成されている。電流注入装置7は、単独運転検出装置6から入力される指示信号に応じて、次数間高調波の単相電流を電力系統Bの所定の相間(例えば、U相V相間)に注入する。本実施形態では、注入する次数間高調波として、例えば、2.4次高調波を用いている。以下では、電流注入装置7が注入する次数間高調波を「注入次数間高調波」とする。 The current injection device 7 injects a single-phase current of inter-order harmonics into the power system B, and is configured by an inverter circuit, a transformer, and the like. The current injection device 7 injects a single-phase current of inter-order harmonics between predetermined phases (for example, between the U phase and the V phase) of the power system B in response to the instruction signal input from the isolated operation detection device 6. In the present embodiment, for example, 2.4 order harmonics are used as interharmonics to be injected. Hereinafter, the harmonics between orders injected by the current injection device 7 are referred to as “harmonics between injection orders”.
開閉器8は、系統連系インバータシステムAと負荷Cとの接続を切り離すものである。開閉器8は、単独運転検出装置6から単独運転検出信号(開放信号)が入力された場合に、系統連系インバータシステムAと負荷Cとの接続を切り離す。これにより、系統連系インバータシステムAの単独運転状態が回避される。 The switch 8 disconnects the connection between the grid-connected inverter system A and the load C. The switch 8 disconnects the connection between the grid-connected inverter system A and the load C when an isolated operation detection signal (open signal) is input from the isolated operation detection device 6. Thereby, the independent operation state of the grid connection inverter system A is avoided.
次に、単独運転検出装置6の詳細について、図2〜図8を参照して説明する。 Next, details of the isolated operation detection device 6 will be described with reference to FIGS.
図2は、単独運転検出装置6の内部構成を説明するためのブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram for explaining the internal configuration of the isolated operation detection device 6.
同図に示すように、単独運転検出装置6は、電圧信号三相/二相変換部61、正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、電流信号三相/二相変換部63、正相分電流信号抽出部64a、逆相分電流信号抽出部64b、正相分系統回路定数算出部65、逆相分系統回路定数算出部66、単独運転判定部67、および、判定指示部68を備えている。なお、本発明は能動方式の単独運転検出方法に関するものなので、能動方式の単独運転検出のための構成のみを記載して説明している。実際には、単独運転検出装置6は受動方式の単独運転検出のための構成も備えているが、本実施形態ではその記載および説明を省略している。 As shown in the figure, the isolated operation detection device 6 includes a voltage signal three-phase / two-phase converter 61, a positive-phase divided voltage signal extractor 62a, a reverse-phase divided voltage signal extractor 62b, a current signal three-phase / two-phase. A conversion unit 63, a positive phase component current signal extraction unit 64a, a negative phase component current signal extraction unit 64b, a positive phase component system circuit constant calculation unit 65, a negative phase component system circuit constant calculation unit 66, an isolated operation determination unit 67, and A determination instruction unit 68 is provided. Since the present invention relates to an active type isolated operation detection method, only the configuration for detecting the active type isolated operation is described. Actually, the isolated operation detection device 6 also includes a configuration for passive isolated operation detection, but the description and explanation thereof are omitted in the present embodiment.
電圧信号三相/二相変換部61は、電圧センサ5より入力される3つの電圧信号Vu,Vv,Vwを、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換するものである。電圧信号三相/二相変換部61は、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、電圧信号Vu,Vv,Vwを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを生成する。 The voltage signal three-phase / two-phase converter 61 converts the three voltage signals Vu, Vv, Vw input from the voltage sensor 5 into an α-axis voltage signal Vα and a β-axis voltage signal Vβ. The voltage signal three-phase / two-phase conversion unit 61 performs so-called three-phase / two-phase conversion processing (αβ conversion processing), and converts the voltage signals Vu, Vv, Vw into orthogonal α-axis components and β-axis components. Respectively, and the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ are generated by combining the axis components.
電圧信号三相/二相変換部61で行われる変換処理は、下記(1)式に示す行列式で表される。
正相分電圧信号抽出部62aおよび逆相分電圧信号抽出部62bは、電圧信号三相/二相変換部61より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入次数間高調波の正相分の信号および逆相分の信号を抽出するものである。正相分電圧信号抽出部62aおよび逆相分電圧信号抽出部62bは、本出願の発明者らが開発した、回転座標変換処理(dq変換処理)を改良した線形時不変の処理(以下では、「DQ−LTI変換処理」とする。)を利用したローパスフィルタを用いている。 The positive-phase divided voltage signal extraction unit 62a and the negative-phase divided voltage signal extraction unit 62b are based on the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the voltage signal three-phase / two-phase conversion unit 61, and the harmonics between the injection orders. A signal for the positive phase and a signal for the negative phase of the wave are extracted. The positive phase divided voltage signal extraction unit 62a and the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b are linear time invariant processes (hereinafter, referred to as an improved rotation coordinate conversion process (dq conversion process) developed by the inventors of the present application). A low-pass filter using “DQ-LTI conversion processing”) is used.
DQ−LTI変換処理は、回転座標変換(dq変換)を行ってから所定の処理を行った後に静止座標変換(逆dq変換)を行うのと等価の処理を行うことができ、かつ、線形性および時不変性を有する信号処理である。回転座標変換および静止座標変換は非線形時変の処理なので、これらを用いた制御系の設計に線形制御理論を用いることができないし、システム解析もできない。DQ−LTI変換処理は、この問題を解消するために開発されたものであり、回転座標変換を行ってから所定の処理を行った後に静止座標変換を行うのと等価の処理を、伝達関数の行列を用いた演算処理としたものである。 The DQ-LTI conversion processing can perform processing equivalent to performing static coordinate conversion (inverse dq conversion) after performing predetermined processing after performing rotational coordinate conversion (dq conversion), and linearity. And signal processing with time invariance. Since rotational coordinate transformation and stationary coordinate transformation are nonlinear time-varying processes, linear control theory cannot be used for designing a control system using these, and system analysis cannot be performed. The DQ-LTI conversion process has been developed to solve this problem, and a process equivalent to performing a static coordinate conversion after performing a predetermined process after performing a rotational coordinate conversion is performed as a transfer function. This is a calculation process using a matrix.
まず、回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明する。 First, a method for converting processing involving rotational coordinate transformation and stationary coordinate transformation into linear time-invariant processing will be described.
図3(a)は、回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を説明するための図である。当該処理では、まず、信号αおよびβが、回転座標変換によって、信号dおよびqに変換される。信号dおよびqに対して、それぞれ所定の伝達関数F(s)で表される処理が行われ、信号d’およびq’が出力される。次に、信号d’およびq’が静止座標変換によって、信号α’およびβ’に変換される。図3(a)に示す非線形時変の処理を、図3(b)に示す線形時不変の伝達関数の行列Gを用いた処理に変換する。 FIG. 3A is a diagram for explaining processing involving rotational coordinate conversion and stationary coordinate conversion. In this processing, first, the signals α and β are converted into signals d and q by rotational coordinate conversion. The signals d and q are each processed by a predetermined transfer function F (s), and signals d 'and q' are output. Next, the signals d ′ and q ′ are converted into signals α ′ and β ′ by stationary coordinate transformation. The nonlinear time-varying process shown in FIG. 3A is converted into a process using a matrix G of linear time-invariant transfer functions shown in FIG.
図3(a)に示す回転座標変換は下記(2)式の行列式で表され、静止座標変換は下記(3)式の行列式で表される。
したがって、図3(a)に示す処理を、行列を用いて、図4(a)のように表すことができる。図4(a)に示す3つの行列の積を計算し、算出された行列を線形時不変の行列にすることで、図3(b)に示す行列Gを算出することができる。このとき、静止座標変換および回転座標変換の行列を行列の積に変換したうえで、算出を行う。 Therefore, the process shown in FIG. 3A can be expressed as shown in FIG. 4A using a matrix. The matrix G shown in FIG. 3B can be calculated by calculating the product of the three matrices shown in FIG. 4A and making the calculated matrix a linear time-invariant matrix. At this time, the calculation is performed after converting the matrix of the stationary coordinate conversion and the rotation coordinate conversion into a matrix product.
回転座標変換の行列は、下記(4)式に示す右辺の行列の積に変換することができる。
また、静止座標変換の行列は、下記(5)式に示す右辺の行列の積に変換することができる。当該行列の積の中央の行列は線形時不変の行列である。
上記(4)式および(5)式を用いて、図4(a)に示す3つの行列の積を計算して、行列Gを算出すると、下記(6)式のように計算される。
上記(6)式の中央の3つの行列の1行1列目の要素に注目し、これをブロック線図で表すと、図5に示すブロック線図になる。図5に示すブロック線図の入出力特性を計算すると、
ここで、θ(t)=ωtとすると、θ(t)−θ(τ)=ωt−ωτ=ω(t−τ)=θ(t−τ)となるので、図5に示すブロック線図の入出力特性は、インパルス応答f(t)exp(−jωt)を持つ線形時不変系のものに等しい。インパルス応答f(t)exp(−jωt)をラプラス変換すると、伝達関数F(s+jω)が得られる。また、図5に示すブロック線図のexp(jθ(t))とexp(−jθ(t))とを入れ換えた場合の入出力特性は、伝達関数F(s−jω)の入出力特性になる。 Here, assuming that θ (t) = ωt, θ (t) −θ (τ) = ωt−ωτ = ω (t−τ) = θ (t−τ), and therefore the block diagram shown in FIG. Is equal to that of a linear time invariant system having an impulse response f (t) exp (-jωt). When the impulse response f (t) exp (−jωt) is Laplace transformed, a transfer function F (s + jω) is obtained. The input / output characteristics when exp (jθ (t)) and exp (−jθ (t)) in the block diagram shown in FIG. 5 are interchanged are the input / output characteristics of the transfer function F (s−jω). Become.
したがって、上記(6)式からさらに計算を進めると、
これにより、図4(a)に示す処理を、図4(b)に示す処理に変換することができる。図4(b)に示す処理は、回転座標変換を行ってから所定の伝達関数F(s)で表される処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理であって、当該処理のシステムは線形時不変のシステムである。 Thereby, the process shown to Fig.4 (a) can be converted into the process shown to FIG.4 (b). The process shown in FIG. 4B is equivalent to the process of performing the stationary coordinate conversion after performing the process represented by the predetermined transfer function F (s) after performing the rotational coordinate conversion. This system is a linear time-invariant system.
ローパスフィルタの伝達関数は、時定数をTとすると、F(s)=1/(Ts+1)で表される。したがって、図6に示す処理、すなわち、回転座標変換を行ってからローパスフィルタ処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列GLPFは、上記(7)式を用いて、下記(8)式のように算出される。
図7は、行列GLPFの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。同図(a)は行列GLPFの1行1列要素(以下では、「(1,1)要素」と記載する。他の要素についても同様に記載する。)および(2,2)要素の伝達関数を示しており、同図(b)は行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数を示しており、同図(c)は行列GLPFの(2,1)要素の伝達関数を示している。同図は、中心周波数が系統電圧の基本波の周波数(例えば、60[Hz])の場合(すなわち、中心角周波数ω=120π[rad/sec]の場合)のものであり、時定数Tを「0.1」,「1」,「10」,「100」とした場合を示している。 FIG. 7 is a Bode diagram for analyzing a transfer function that is each element of the matrix G LPF . FIG. 5A shows a 1-row and 1-column element of matrix G LPF (hereinafter referred to as “(1,1) element”. Other elements are also described in the same manner) and (2,2) element. It shows a transfer function, Fig. (b) shows a transfer function of (1,2) element of the matrix G LPF, FIG. (c) the transfer function of the (2,1) element of the matrix G LPF Is shown. The figure shows the case where the center frequency is the frequency of the fundamental wave of the system voltage (for example, 60 [Hz]) (that is, the center angular frequency ω = 120π [rad / sec]). In this case, “0.1”, “1”, “10”, and “100” are shown.
同図(a),(b)および(c)が示す振幅特性は、いずれも、中心周波数にピークがあり、振幅特性のピークは−6dB(=1/2)である。また、時定数Tが大きくなると、通過帯域が小さくなっている。同図(a)が示す位相特性は、中心周波数で0度になる。つまり、行列GLPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号を位相を変化させることなく通過させる。同図(b)が示す位相特性は、中心周波数で90度になる。つまり、行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号の位相を90度進めて通過させる。一方、同図(c)が示す位相特性は、中心周波数で−90度になる。つまり、行列GLPFの(2,1)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号の位相を90度遅らせて通過させる。以下に、三相/二相変換後の2つの信号に対する伝達関数の行列GLPFに示す処理を、図8を参照して検討する。 The amplitude characteristics shown in FIGS. 4A, 4B, and 5C all have a peak at the center frequency, and the peak of the amplitude characteristic is −6 dB (= 1/2). Further, as the time constant T increases, the pass band decreases. The phase characteristic shown in FIG. 5A is 0 degree at the center frequency. That is, the transfer function of the (1, 1) element and the (2, 2) element of the matrix G LPF passes the signal of the center frequency (center angular frequency) without changing the phase. The phase characteristic shown in FIG. 5B is 90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (1,2) element of the matrix G LPF passes the phase of the signal of the center frequency (center angular frequency) by 90 degrees. On the other hand, the phase characteristic shown in FIG. 4C is −90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G LPF passes the signal of the center frequency (center angular frequency) delayed by 90 degrees. Hereinafter, processing shown in the transfer function matrix G LPF for the two signals after the three-phase / two-phase conversion will be discussed with reference to FIG.
図8は、正相分の信号と逆相分の信号を説明するための図である。同図(a)は正相分の信号を示しており、同図(b)は逆相分の信号を示している。 FIG. 8 is a diagram for explaining the signal for the positive phase and the signal for the negative phase. FIG. 4A shows the signal for the positive phase, and FIG. 4B shows the signal for the reverse phase.
同図(a)において、電圧信号Vu,Vv,Vwに含まれる注入次数間高調波(中心角周波数ω)の正相分信号を破線矢印のベクトルu,v,wで示している。ベクトルu,v,wは互いに120度ずつ向きが異なっており、時計回りの順番で並んで中心角周波数ωで反時計回りの方向に回転している。前記正相分信号を三相/二相変換したα軸信号およびβ軸信号は、実線矢印のベクトルα,βで示される。ベクトルα,βは、時計回りの順番で90度向きが異なっており、中心角周波数ωで反時計回りの方向に回転している。 In FIG. 9A, positive phase signals of harmonics between injection orders (center angular frequency ω) included in the voltage signals Vu, Vv, Vw are indicated by vectors u, v, w of broken line arrows. The vectors u, v, and w have directions different from each other by 120 degrees, and are arranged in a clockwise order and rotated counterclockwise at the central angular frequency ω. The α-axis signal and β-axis signal obtained by converting the positive phase signal into three-phase / two-phase signals are indicated by vectors α and β of solid arrows. The vectors α and β are different in the direction of 90 degrees in the clockwise order, and are rotated in the counterclockwise direction at the central angular frequency ω.
つまり、α軸信号はβ軸信号より90度位相が進んでいる。α軸信号に行列GLPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない(図7(a)参照)。また、β軸信号に行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む(図7(b)参照)。したがって、両者の位相がα軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでα軸信号が再現される。一方、α軸信号に行列GLPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる(図7(c)参照)。また、β軸信号に行列GLPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相がβ軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでβ軸信号が再現される。 That is, the α-axis signal is 90 degrees ahead of the β-axis signal. When the processing shown in the transfer function of the (1, 1) element of the matrix G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change (see FIG. 7A). Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude is halved and the phase advances by 90 degrees (see FIG. 7B). Therefore, since both phases are the same as the α-axis signal, the α-axis signal is reproduced by adding both. On the other hand, when the processing indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees (see FIG. 7C). Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since both phases are the same as the β-axis signal, the β-axis signal is reproduced by adding both.
逆相分は相順が正相分とは逆方向になっている成分である。図8(b)において、電圧信号Vu,Vv,Vwに含まれる注入次数間高調波(中心角周波数ω)の逆相分信号を破線矢印のベクトルu,v,wで示している。ベクトルu,v,wは互いに120度ずつ向きが異なっており、反時計回りの順番で並んで中心角周波数ωで反時計回りの方向に回転している。前記逆相分信号を三相/二相変換したα軸信号およびβ軸信号は、実線矢印のベクトルα,βで示される。ベクトルα,βは、反時計回りの順番で90度向きが異なっており、角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。 The reverse phase component is a component whose phase sequence is opposite to the normal phase component. In FIG. 8B, the reverse phase signal of the harmonics between injection orders (center angular frequency ω) included in the voltage signals Vu, Vv, and Vw is indicated by vectors u, v, and w of broken line arrows. The vectors u, v, and w are different in direction from each other by 120 degrees, and are arranged in the counterclockwise order and rotated in the counterclockwise direction at the central angular frequency ω. An α-axis signal and a β-axis signal obtained by three-phase / two-phase conversion of the antiphase signal are indicated by vectors α and β of solid arrows. The vectors α and β are different in the direction of 90 degrees in the counterclockwise order, and rotate in the counterclockwise direction at the angular frequency ω 0 .
つまり、α軸信号はβ軸信号より90度位相が遅れている。α軸信号に行列GLPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。また、β軸信号に行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。一方、α軸信号にGLPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる。また、β軸信号に行列GLPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。つまり、伝達関数の行列GLPFは、注入次数間高調波の正相分信号を通過させ、逆相分信号を遮断する。また、注入次数間高調波以外の周波数の信号(注入次数間高調波以外の高調波、基本波など)は注入次数間高調波より減衰されるので、伝達関数の行列GLPFに示す処理は、中心周波数の正相分信号を抽出するバンドパスフィルタ処理であることが確認できる。 That is, the α-axis signal is 90 degrees behind the β-axis signal. When the processing indicated by the transfer function of the (1, 1) element of the matrix G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase advances by 90 degrees. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. On the other hand, when the processing indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees. Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. That is, the transfer function matrix G LPF passes the positive phase signal of the harmonics between the injection orders and blocks the negative phase signal. In addition, since signals of frequencies other than the harmonics between injection orders (harmonics other than harmonics between injection orders, fundamental waves, etc.) are attenuated by harmonics between injection orders, the processing shown in the transfer function matrix G LPF is as follows: It can be confirmed that this is a band-pass filter process for extracting the positive phase signal of the center frequency.
伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた場合、上記とは逆に、正相分信号を遮断し、逆相分信号を通過させる。したがって、中心周波数の逆相分信号を抽出する場合には、伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いればよい。 When the (1, 2) element and the (2, 1) element of the transfer function matrix G LPF are interchanged, conversely to the above, the positive phase signal is cut off and the negative phase signal is passed. Therefore, when extracting the antiphase signal of the center frequency, a matrix obtained by exchanging the (1, 2) element and the (2, 1) element of the transfer function matrix G LPF may be used.
図2に戻って、正相分電圧信号抽出部62aは、電圧信号三相/二相変換部61より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入次数間高調波の正相分の信号を抽出するものである。抽出された正相分電圧信号Vαp,Vβpは、正相分系統回路定数算出部65に出力される。正相分電圧信号抽出部62aは、上記(8)式に示す伝達関数の行列GLPFに表される処理を行う。つまり、下記(9)式に示す処理を行っている。中心角周波数ωとして、注入次数間高調波の角周波数があらかじめ設定されている。例えば、注入次数間高調波が2.4次高調波の場合、系統電圧の基本波の角周波数をω0=120π[rad/sec](60[Hz])とすると中心角周波数ω=2.4ω0=288π[rad/sec](144[Hz])が設定されている。また、時定数Tはあらかじめ設計されている。
正相分電圧信号抽出部62aは、回転座標変換および静止座標変換を行うことなく、静止座標系でフィルタリング処理を行っている。正相分電圧信号抽出部62aで行われる処理は、伝達関数の行列GLPFで示されるので、線形時不変の処理である。非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていない線形時不変システムになっているので、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。また、正相分電圧信号Vαp,Vβpは、上記(9)式によって容易に算出される。 The positive phase divided voltage signal extraction unit 62a performs the filtering process in the stationary coordinate system without performing the rotation coordinate conversion and the stationary coordinate conversion. The process performed by the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a is a linear time invariant process because it is represented by a transfer function matrix G LPF . Since the system is a linear time invariant system that does not include the rotating coordinate transformation process and the static coordinate transformation process, which are nonlinear time-varying processes, control system design and system analysis using linear control theory are possible. Further, the positive phase divided voltage signals Vαp and Vβp are easily calculated by the above equation (9).
逆相分電圧信号抽出部62bは、電圧信号三相/二相変換部61より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入次数間高調波の逆相分の信号を抽出するものである。抽出された逆相分電圧信号Vαn,Vβnは、逆相分系統回路定数算出部66に出力される。逆相分電圧信号抽出部62bは、上記(8)式に示す伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列に表される処理を行う。つまり、逆相分信号を抽出するための処理を行っており、下記(10)式に示す処理を行っている。正相分電圧信号抽出部62aと同様に、中心角周波数ωとして、注入次数間高調波の角周波数があらかじめ設定されている。また、時定数Tはあらかじめ設計されている。
逆相分電圧信号抽出部62bは、回転座標変換および静止座標変換を行うことなく、静止座標系でフィルタリング処理を行っている。逆相分電圧信号抽出部62bで行われる処理は、伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列で示されるので、線形時不変の処理である。非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていない線形時不変システムになっているので、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。また、逆相分電圧信号Vαn,Vβnは、上記(10)式によって容易に算出される。 The negative phase divided voltage signal extraction unit 62b performs the filtering process in the stationary coordinate system without performing the rotation coordinate conversion and the stationary coordinate conversion. The processing performed by the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b is represented by a matrix in which the (1,2) element and the (2,1) element of the transfer function matrix G LPF are interchanged. is there. Since the system is a linear time invariant system that does not include the rotating coordinate transformation process and the static coordinate transformation process, which are nonlinear time-varying processes, control system design and system analysis using linear control theory are possible. Further, the negative phase divided voltage signals Vαn and Vβn are easily calculated by the above equation (10).
電流信号三相/二相変換部63は、電流センサ4より入力される3つの電流信号Iu,Iv,Iwを、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換するものである。電流信号三相/二相変換部63は、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、電流信号Iu,Iv,Iwを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβを生成する。 The current signal three-phase / two-phase converter 63 converts the three current signals Iu, Iv, Iw input from the current sensor 4 into an α-axis current signal Iα and a β-axis current signal Iβ. The current signal three-phase / two-phase conversion unit 63 performs a so-called three-phase / two-phase conversion process (αβ conversion process). The current signals Iu, Iv, and Iw are converted into an α-axis component and a β-axis component that are orthogonal to each other. To generate the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ.
電流信号三相/二相変換部63で行われる変換処理は、下記(11)式に示す行列式で表される。
正相分電流信号抽出部64aは、電流信号三相/二相変換部63より入力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから、注入次数間高調波の正相分の信号を抽出するものである。抽出された正相分電流信号Iαp,Iβpは、正相分系統回路定数算出部65に出力される。正相分電流信号抽出部64aは、上記(8)式に示す伝達関数の行列GLPFに表される処理を行う。つまり、下記(12)式に示す処理を行っている。中心角周波数ωとして、注入次数間高調波の角周波数があらかじめ設定されており、時定数Tはあらかじめ設計されている。
逆相分電流信号抽出部64bは、電流信号三相/二相変換部63より入力されるα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから、注入次数間高調波の逆相分の信号を抽出するものである。抽出された逆相分電流信号Iαn,Iβnは、逆相分系統回路定数算出部66に出力される。逆相分電流信号抽出部64bは、上記(8)式に示す伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列に表される処理を行う。つまり、下記(13)式に示す処理を行っている。中心角周波数ωとして、注入次数間高調波の角周波数があらかじめ設定されており、時定数Tはあらかじめ設計されている。
正相分系統回路定数算出部65は、正相分の系統回路定数を算出するものである。本実施形態では、正相分の系統回路定数としてアドミタンスの絶対値を算出している。正相分系統回路定数算出部65は、正相分電圧信号抽出部62aより入力される正相分電圧信号Vαp,Vβpと、正相分電流信号抽出部64aより入力される正相分電流信号Iαp,Iβpとから、下記(14)式によって正相分のアドミタンスの絶対値Ypを算出する。算出された正相分のアドミタンスの絶対値Ypは、単独運転判定部67に出力される。
逆相分系統回路定数算出部66は、逆相分の系統回路定数を算出するものである。本実施形態では、逆相分の系統回路定数としてアドミタンスの絶対値を算出している。逆相分系統回路定数算出部66は、逆相分電圧信号抽出部62bより入力される逆相分電圧信号Vαn,Vβnと、逆相分電流信号抽出部64bより入力される逆相分電流信号Iαn,Iβnとから、下記(15)式によって逆相分のアドミタンスの絶対値Ynを算出する。算出された逆相分のアドミタンスの絶対値Ynは、単独運転判定部67に出力される。
単独運転判定部67は、系統連系インバータシステムAが単独運転状態であるか否かを判定するものである。単独運転判定部67は、判定指示部68から判定の指示信号が入力されたときに判定を行い、単独運転状態であると判定した場合に単独運転検出信号を出力する。単独運転判定部67は、正相分系統回路定数算出部65から入力される正相分のアドミタンスの絶対値Ypがあらかじめ設定された所定値より小さく、かつ、逆相分系統回路定数算出部66が算出した逆相分のアドミタンスの絶対値Ynがあらかじめ設定された所定値より小さくなった場合に、単独運転状態であると判定する。 The isolated operation determination unit 67 determines whether or not the grid interconnection inverter system A is in an isolated operation state. The isolated operation determination unit 67 performs determination when a determination instruction signal is input from the determination instruction unit 68, and outputs an isolated operation detection signal when it is determined that the vehicle is in the isolated operation state. The isolated operation determination unit 67 has a positive phase admittance absolute value Yp input from the normal phase distribution system circuit constant calculation unit 65 smaller than a predetermined value set in advance and a reverse phase distribution system circuit constant calculation unit 66. When the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase calculated by is smaller than a predetermined value set in advance, it is determined that the vehicle is in the single operation state.
正相分系統回路定数算出部65が算出した正相分のアドミタンスの絶対値Ypは、連系点からみた電力系統Bの注入次数間高調波についての正相分のアドミタンスの大きさを示している。また、逆相分系統回路定数算出部66が算出した逆相分のアドミタンスの絶対値Ynは、連系点からみた電力系統Bの注入次数間高調波についての逆相分のアドミタンスの大きさを示している。系統連系インバータシステムAが単独運転状態の場合の連系点からみた電力系統Bのアドミタンスの絶対値は、連系状態と比べて小さくなる。したがって、検出されたアドミタンスの絶対値があらかじめ設定された所定値より小さくなった場合に単独運転状態であると判定できる。また、三相交流の電力系統Bの相間に単相電流を注入することは、大きさの等しい正相と逆相の三相電流を同時に注入することと等価である。本実施形態では、注入次数間高調波の正相分のアドミタンスの絶対値による判定と、逆相分のアドミタンスの絶対値による判定との2重の判定を行うことで、誤検出を防ぐようにしている。 The absolute value Yp of the admittance for the positive phase calculated by the positive phase system circuit constant calculation unit 65 indicates the magnitude of the admittance for the positive phase with respect to the harmonics between the injection orders of the power system B as viewed from the interconnection point. Yes. Also, the absolute value Yn of the admittance for the antiphase component calculated by the antiphase system circuit constant calculation unit 66 represents the magnitude of the admittance for the antiphase component of the harmonics between the injection orders of the power system B viewed from the interconnection point. Show. The absolute value of the admittance of the electric power system B viewed from the connection point when the system connection inverter system A is in the single operation state is smaller than that in the connection state. Therefore, when the detected absolute value of the admittance becomes smaller than a predetermined value set in advance, it can be determined that the vehicle is in the single operation state. Injecting a single-phase current between the phases of the three-phase AC power system B is equivalent to injecting a positive-phase and a reverse-phase three-phase current of the same magnitude at the same time. In the present embodiment, the detection based on the absolute value of the admittance for the positive phase of the harmonics between the injection orders and the determination based on the absolute value of the admittance for the reverse phase are performed to prevent erroneous detection. ing.
なお、単独運転状態の判定の方法は上述したものに限られない。上述した判定方法に加えて、正相分のアドミタンスの絶対値Ypと逆相分のアドミタンスの絶対値Ynとの差に基づく判定を追加してもよい。当該判定は、定常時は正相分のアドミタンスの絶対値Ypと逆相分のアドミタンスの絶対値Ynとがほぼ等しく、系統過渡時は正相分のアドミタンスの絶対値Ypと逆相分のアドミタンスの絶対値Ynとが異なることを利用したものである。また、正相分のアドミタンスの絶対値Ypによる判定または逆相分のアドミタンスの絶対値Ynによる判定のいずれか一方で単独運転と判定された場合に単独運転状態であると判定するようにしてもよいし、正相分のアドミタンスの絶対値Ypによる判定のみで単独運転状態であると判定するようにしてもよい。また、上述した各判定を組み合わせて判定するようにしてもよい。 Note that the method for determining the isolated operation state is not limited to that described above. In addition to the determination method described above, a determination based on the difference between the absolute value Yp of the admittance for the normal phase and the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase may be added. In the determination, the absolute value Yp of the admittance for the positive phase and the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase are substantially equal during normal operation, and the absolute value Yp of the admittance for the positive phase and the admittance of the reverse phase during system transient. The fact that the absolute value Yn is different is used. Further, when it is determined that the single operation is performed by either the determination based on the absolute value Yp of the admittance for the normal phase or the determination based on the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase, it may be determined that the state is the single operation. Alternatively, it may be determined that the vehicle is in the single operation state only by the determination based on the absolute value Yp of the admittance for the positive phase. Moreover, you may make it determine combining each determination mentioned above.
なお、正相分系統回路定数算出部65および逆相分系統回路定数算出部66が算出する系統回路定数はアドミタンスの絶対値に限られず、インピーダンスの絶対値としてもよい。この場合、単独運転判定部67は、算出されたインピーダンスの絶対値があらかじめ設定された所定値より大きくなったか否かで判定するようにすればよい。 The system circuit constants calculated by the normal phase system circuit constant calculation unit 65 and the reverse phase system circuit constant calculation unit 66 are not limited to the absolute value of admittance but may be the absolute value of impedance. In this case, the isolated operation determination unit 67 may determine whether or not the calculated absolute value of the impedance is greater than a predetermined value set in advance.
判定指示部68は、単独運転状態の判定を指示するものであり、周期的に電流注入装置7に電流注入の指示信号を出力して、合わせて、単独運転判定部67に判定の指示信号を出力する。なお、判定指示部68を設けずに、電流注入装置7が周期的に電流注入を行い、これに同期して単独運転判定部67が判定を行うようにしてもよい。また、電流注入装置7を設けずに、インバータ装置2が次数間高調波の単相電流を注入するようにしてもよい。この場合、判定指示部68が周期的にインバータ制御装置3の指令値信号生成部31に電流注入の指示信号を出力して、指令値信号生成部31が次数間高調波を重畳させて指令値信号を生成するようにすればよい。 The determination instruction unit 68 instructs determination of the single operation state, periodically outputs a current injection instruction signal to the current injection device 7, and sends a determination instruction signal to the single operation determination unit 67. Output. Instead of providing the determination instruction unit 68, the current injection device 7 may periodically inject current, and the isolated operation determination unit 67 may perform determination in synchronization therewith. Further, the inverter device 2 may inject a single-phase current of inter-order harmonics without providing the current injection device 7. In this case, the determination instruction unit 68 periodically outputs a current injection instruction signal to the command value signal generation unit 31 of the inverter control device 3, and the command value signal generation unit 31 superimposes the inter-order harmonics to generate the command value. A signal may be generated.
本実施形態において、3つの電圧信号Vu,Vv,Vwが互いに直交するα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換され、3つの電流信号Iu,Iv,Iwが互いに直交するα軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβに変換される。そして、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、注入次数間高調波の正相分電圧信号Vαp,Vβpおよび逆相分電圧信号Vαn,Vβnがそれぞれ抽出され、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから、注入次数間高調波の正相分電流信号Iαp,Iβpおよび逆相分電流信号Iαn,Iβnがそれぞれが抽出される。そして、抽出された信号から正相分のアドミタンスの絶対値Ypおよび逆相分のアドミタンスの絶対値Ynが算出され、これに基づいて単独運転が判定される。伝達関数の行列GLPFまたは伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いて信号処理するだけなので、注入次数間高調波の正相分および逆相分の信号を簡単な処理でそれぞれ抽出することができる。 In the present embodiment, the three voltage signals Vu, Vv, Vw are converted into an α-axis voltage signal Vα and a β-axis voltage signal Vβ orthogonal to each other, and the three current signals Iu, Iv, Iw are orthogonal to each other. It is converted into Iα and β-axis current signal Iβ. Then, from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ, the positive-phase divided voltage signals Vαp and Vβp and the negative-phase divided voltage signals Vαn and Vβn of the harmonics between the injection orders are extracted, respectively, and the α-axis current signals Iα and β From the axial current signal Iβ, positive phase current signals Iαp, Iβp and negative phase current signals Iαn, Iβn of the harmonics between the injection orders are extracted. Then, the absolute value Yp of the admittance for the normal phase and the absolute value Yn of the admittance for the reverse phase are calculated from the extracted signal, and the isolated operation is determined based on this. Since signal processing is simply performed using the matrix of the transfer function G LPF or the matrix in which the (1, 2) and (2, 1) elements of the transfer function matrix G LPF are interchanged, the positive phase component of the harmonics between the injection orders The signals for the opposite phase and the opposite phase can be extracted by simple processing.
なお、本実施形態においては、正相分電圧信号Vαp,Vβpと正相分電流信号Iαp,Iβpとから上記(14)式を用いて正相分のアドミタンスの絶対値Ypを算出する場合について説明したが、これに限られない。例えば、正相分電圧信号Vαp,Vβpおよび正相分電流信号Iαp,Iβpを、二相/三相変換処理(逆αβ変換処理)によって、それぞれ三相の正相分信号に変換し、これらを用いて正相分のアドミタンスの絶対値Ypを算出するようにしてもよい。なお、この場合、上記(1)式に示す三相/二相変換処理の行列、上記(9)式に示す行列、および、二相/三相変換処理の行列の積を算出して、当該積の行列を用いて電圧信号Vu,Vv,Vwから三相の正相分電圧信号を直接算出するようにしてもよい。また、上記(11)式に示す三相/二相変換処理の行列、上記(12)式に示す行列、および、二相/三相変換処理の行列の積を算出して、当該積の行列を用いて電流信号Iu,Iv,Iwから三相の正相分電流信号を直接算出するようにしてもよい。逆相分についても同様である。また、上記第1実施形態において、上記(1)式に示す演算および上記(9)式に示す演算に代えて、各行列の積を算出して、当該積の行列を用いた演算を行うようにしてもよい。電流信号、逆相分についても同様である。 In the present embodiment, the case where the absolute value Yp of the positive phase admittance is calculated from the positive phase divided voltage signals Vαp, Vβp and the positive phase divided current signals Iαp, Iβp using the above equation (14) will be described. However, it is not limited to this. For example, the positive phase divided voltage signals Vαp and Vβp and the positive phase divided current signals Iαp and Iβp are converted into three-phase positive phase signals by two-phase / three-phase conversion processing (reverse αβ conversion processing), respectively. It may be used to calculate the absolute value Yp of the admittance for the positive phase. In this case, the product of the matrix of the three-phase / two-phase conversion process shown in the equation (1), the matrix shown in the equation (9), and the matrix of the two-phase / three-phase conversion process is calculated, A three-phase positive phase voltage signal may be directly calculated from the voltage signals Vu, Vv, Vw using a matrix of products. Further, the product of the matrix of the three-phase / two-phase conversion process shown in the above equation (11), the matrix shown in the above equation (12), and the matrix of the two-phase / three-phase conversion process is calculated, and the matrix of the product The current signals Iu, Iv, and Iw may be used to directly calculate the three-phase positive current signals. The same applies to the reverse phase. Further, in the first embodiment, instead of the calculation shown in the equation (1) and the calculation shown in the equation (9), the product of each matrix is calculated and the calculation using the matrix of the product is performed. It may be. The same applies to the current signal and the reverse phase component.
本実施形態においては、伝達関数の行列の各要素の時定数が同一である場合について説明したが、要素毎に異なる値を用いるようにしてもよい。例えば、α軸成分の速応性を向上させたり、安定性を高めたりするなどの付加特性を与えるように設計することもできる。 In the present embodiment, the case where the time constants of the elements of the transfer function matrix are the same has been described. However, different values may be used for each element. For example, it can be designed to provide additional characteristics such as improving the quick response of the α-axis component and increasing the stability.
本実施形態においては、正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、正相分電流信号抽出部64a、および逆相分電流信号抽出部64bをそれぞれ個別に設計する場合について説明したが、これに限られない。時定数Tを共通にするようにして、いずれか2つ以上を一度に設計するようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a, the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b, the positive phase divided current signal extraction unit 64a, and the negative phase divided current signal extraction unit 64b are individually designed. Although explained, it is not limited to this. Any two or more may be designed at a time so that the time constant T is shared.
上記第1実施形態においては、ローパスフィルタに代わる処理を行って、注入次数間高調波の正相分の信号および逆相分の信号を抽出する場合について説明したが、ハイパスフィルタに代わる処理を行って、これらの信号を抽出するようにしてもよい。以下に、ハイパスフィルタに代わる処理を行う場合を第2実施形態として説明する。 In the first embodiment, the case where the process for replacing the low-pass filter is performed to extract the signal for the positive phase and the signal for the reverse phase of the harmonics between the injection orders has been described. However, the process for replacing the high-pass filter is performed. Thus, these signals may be extracted. Hereinafter, a case where a process replacing the high-pass filter is performed will be described as a second embodiment.
ハイパスフィルタの伝達関数は、時定数をTとすると、F(s)=Ts/(Ts+1)で表される。したがって、図9に示す処理、すなわち、回転座標変換を行ってからハイパスフィルタ処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列GHPFは、上記(7)式を用いて、下記(16)式のように算出される。
図10は、行列GHPFの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。同図(a)は行列GHPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数を示しており、同図(b)は行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数を示しており、同図(c)は行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数を示している。同図は、中心周波数が60Hzの場合のものであり、時定数Tを「0.1」,「1」,「10」,「100」とした場合を示している。 FIG. 10 is a Bode diagram for analyzing a transfer function that is each element of the matrix G HPF . FIG (a) shows a transfer function of (1, 1) element and (2,2) element of the matrix G HPF, FIG (b) the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF FIG. 4C shows the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF . This figure shows the case where the center frequency is 60 Hz, and the time constant T is “0.1”, “1”, “10”, “100”.
同図(a)が示す振幅特性は中心周波数近辺で減衰しており、中心周波数での振幅特性は−6dB(=1/2)である。また、時定数Tが大きくなると、遮断帯域が小さくなっている。同図(b)および(c)が示す振幅特性は、いずれも、中心周波数にピークがあり、振幅特性のピークは−6dB(=1/2)である。また、時定数Tが大きくなると、通過帯域が小さくなっている。また、同図(a)が示す位相特性は、中心周波数で0度になる。つまり、行列GHPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数は、中心周波数の信号を位相を変化させることなく通過させる。同図(b)が示す位相特性は、中心周波数で−90度になる。つまり、行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数は、中心周波数の信号の位相を90度遅らせて通過させる。一方、同図(c)が示す位相特性は、中心周波数で90度になる。つまり、行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数は、中心周波数の信号の位相を90度進めて通過させる。以下に、三相/二相変換後の2つの信号に対する伝達関数の行列GHPFに示す処理を、図8を参照して検討する。 The amplitude characteristic shown in FIG. 6A is attenuated in the vicinity of the center frequency, and the amplitude characteristic at the center frequency is −6 dB (= ½). Further, as the time constant T increases, the cutoff band decreases. The amplitude characteristics shown in FIGS. 5B and 5C both have a peak at the center frequency, and the peak of the amplitude characteristics is −6 dB (= ½). Further, as the time constant T increases, the pass band decreases. Further, the phase characteristic shown in FIG. 5A is 0 degree at the center frequency. That is, the transfer function of the (1, 1) element and the (2, 2) element of the matrix G HPF passes the signal of the center frequency without changing the phase. The phase characteristic shown in FIG. 5B is −90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF passes the signal of the center frequency signal delayed by 90 degrees. On the other hand, the phase characteristic shown in FIG. 4C is 90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF passes the phase of the signal at the center frequency by 90 degrees. The processing shown in the matrix G HPF of the transfer function for the two signals after the three-phase / two-phase conversion will be discussed below with reference to FIG.
図8(a)において、注入次数間高調波(中心角周波数ω)の正相分信号を三相/二相変換したα軸信号(ベクトルα)に行列GHPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない(図10(a)参照)。また、β軸信号(ベクトルβ)に行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる(図10(b)参照)。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。一方、α軸信号に行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む(図10(c)参照)。また、β軸信号に行列GHPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。 In FIG. 8 (a), the α-axis signal (vector α) obtained by three-phase / two-phase conversion of the positive phase signal of the harmonics between injection orders (center angular frequency ω) is converted into the (1, 1) element of the matrix G HPF . When the process indicated by the transfer function is performed, the amplitude is halved and the phase does not change (see FIG. 10A). Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal (vector β), the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees (see FIG. 10B). ). Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. On the other hand, when the process indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is advanced by 90 degrees (see FIG. 10C). Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other.
図8(b)において、注入次数間高調波(中心角周波数ω)の逆相分信号を三相/二相変換したα軸信号(ベクトルα)に行列GHPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。また、β軸信号(ベクトルβ)に行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる。したがって、両者の位相がα軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでα軸信号が再現される。一方、α軸信号に行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む。また、β軸信号に行列GHPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相がβ軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでβ軸信号が再現される。 In FIG. 8 (b), the α-axis signal (vector α) obtained by three-phase / two-phase conversion of the anti-phase component signal of the harmonics between injection orders (center angular frequency ω) is converted into the (1, 1) element of the matrix G HPF . When the process indicated by the transfer function is performed, the amplitude is halved and the phase does not change. Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal (vector β), the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees. Therefore, since both phases are the same as the α-axis signal, the α-axis signal is reproduced by adding both. On the other hand, when the processing indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF is performed on the α-axis signal, the amplitude becomes half and the phase advances by 90 degrees. Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since both phases are the same as the β-axis signal, the β-axis signal is reproduced by adding both.
つまり、伝達関数の行列GHPFは、注入次数間高調波の逆相分信号を通過させ、正相分信号を遮断する。また、注入次数間高調波以外の周波数の信号(注入次数間高調波以外の高調波、基本波など)は、行列GHPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合はそのまま通過し(図10(a)参照)、(1,2)要素および(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合は減衰するので(図10(b)、(c)参照)、ほぼそのまま通過する。したがって、伝達関数の行列GHPFに示す処理は、中心周波数の正相分信号だけを除去するノッチフィルタ処理であることが確認できる。 In other words, the transfer function matrix G HPF passes the anti-phase signal of the harmonics between the injection orders, and blocks the positive signal. In addition, signals of frequencies other than the harmonics between the injection orders (harmonics other than the harmonics between the injection orders, fundamental waves, etc.) are transferred to the transfer functions of the (1,1) and (2,2) elements of the matrix G HPF. When the processing shown in FIG. 10 is performed (see FIG. 10A), the processing shown in the transfer function of the (1,2) element and the (2,1) element is attenuated (FIG. 10 ( b) and (c)), and passes almost as it is. Therefore, it can be confirmed that the process shown in the matrix G HPF of the transfer function is a notch filter process for removing only the positive phase signal of the center frequency.
伝達関数の行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた場合、上記とは逆に、逆相分信号を遮断し、正相分信号を通過させる。したがって、中心周波数の逆相分信号だけを除去する場合には、伝達関数の行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いればよい。 When the (1,2) element and the (2,1) element of the matrix G HPF of the transfer function are interchanged, the reverse phase signal is cut off and the positive phase signal is passed, contrary to the above. Therefore, in order to remove only the antiphase signal of the center frequency, a matrix in which the (1,2) element and the (2,1) element of the transfer function matrix G HPF are exchanged may be used.
第2実施形態に係る単独運転検出装置の内部構成を説明するためのブロック図は、図2に示す第1実施形態に係る単独運転検出装置6のものにおいて、正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、正相分電流信号抽出部64a、および逆相分電流信号抽出部64bを、それぞれ、正相分電圧信号抽出部62a’(後述する図11参照)、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’に変更したものになる(なお、正相分電圧信号抽出部62a’以外は図示しない。)。正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’は、抽出したい成分以外の成分の通過を抑制することで所望の成分を抽出する。 The block diagram for explaining the internal configuration of the isolated operation detection device according to the second embodiment is the same as that of the isolated operation detection device 6 according to the first embodiment shown in FIG. The negative phase divided voltage signal extracting unit 62b, the positive phase divided current signal extracting unit 64a, and the negative phase divided current signal extracting unit 64b are respectively converted into a positive phase divided voltage signal extracting unit 62a ′ (see FIG. 11 described later) and a negative phase. The divided voltage signal extracting unit 62b ′, the positive phase divided current signal extracting unit 64a ′, and the reverse phase divided current signal extracting unit 64b ′ are changed (not shown except for the positive phase divided voltage signal extracting unit 62a ′). .) The positive phase component voltage signal extraction unit 62a ′, the negative phase component voltage signal extraction unit 62b ′, the positive phase component current signal extraction unit 64a ′, and the negative phase component current signal extraction unit 64b ′ pass components other than the components to be extracted. The desired component is extracted by suppressing.
図11は、正相分電圧信号抽出部62a’の内部構成を説明するためのブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram for explaining the internal configuration of the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a '.
同図に示す正相分電圧信号抽出部62a’は、基本波正相分遮断部NF1、基本波逆相分遮断部NF2、注入次数間高調波逆相分遮断部NF3、5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、11次高調波遮断部NF6を備えている。基本波正相分遮断部NF1は、基本波の正相分の信号の通過を抑制するものであり、上記(16)式に示す伝達関数の行列GHPFに表される処理を行う。中心角周波数ωとして、系統電圧の基本波の角周波数ω0=120π[rad/sec](60[Hz])があらかじめ設定されている。 The positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′ shown in the figure includes a fundamental wave positive phase blocking unit NF1, a fundamental wave negative phase blocking unit NF2, an injection order harmonic anti-phase blocking unit NF3, and a fifth harmonic blocking. Part NF4, 7th harmonic cutoff part NF5, and 11th harmonic cutoff part NF6. The fundamental wave positive phase cutoff unit NF1 suppresses the passage of the signal of the fundamental wave in the positive phase, and performs the processing represented by the transfer function matrix G HPF shown in the above equation (16). As the center angular frequency ω, the angular frequency ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz]) of the fundamental wave of the system voltage is set in advance.
基本波逆相分遮断部NF2は、基本波の逆相分の信号の通過を抑制するものであり、上記(16)式に示す伝達関数の行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列に表される処理を行う。中心角周波数ωとして、系統電圧の基本波の角周波数ω0=120π[rad/sec](60[Hz])があらかじめ設定されている。なお、この場合、伝達関数の行列GHPFにおいて、中心角周波数ωとして「−ω0」を設定することと同等となる。 The fundamental wave anti-phase component cut-off unit NF2 suppresses the passage of the signal of the anti-phase component of the fundamental wave. The (1, 2) element of the matrix G HPF of the transfer function shown in the above equation (16) and (2 , 1) Perform processing represented by a matrix with elements replaced. As the center angular frequency ω, the angular frequency ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz]) of the fundamental wave of the system voltage is set in advance. In this case, in the transfer function matrix G HPF , this is equivalent to setting “−ω 0 ” as the central angular frequency ω.
注入次数間高調波逆相分遮断部NF3は、注入次数間高調波の逆相分の信号の通過を抑制するものであり、上記(16)式に示す伝達関数の行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列に表される処理を行う。中心角周波数ωとして、注入次数間高調波の角周波数「2.4ω0」があらかじめ設定されている。なお、この場合、伝達関数の行列GHPFにおいて、中心角周波数ωとして「−2.4ω0」を設定することと同等となる。 The inter-injection-order harmonic anti-phase component blocking unit NF3 suppresses the passage of the anti-phase signal of the inter-injection-order harmonic, and the transfer function matrix G HPF (1, 1, 2) Perform processing represented by a matrix in which elements and (2,1) elements are interchanged. As the central angular frequency ω, the angular frequency “2.4ω 0 ” of the harmonics between the injection orders is set in advance. In this case, in the transfer function matrix G HPF , this is equivalent to setting “−2.4ω 0 ” as the central angular frequency ω.
5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、および11次高調波遮断部NF6は、それぞれ、5次高調波(正相分)、7次高調波(正相分)、11次高調波(正相分)の通過を抑制するものであり、上記(16)式に示す伝達関数の行列GHPFに表される処理を行う。中心角周波数ωとして、それぞれ、5次高調波の角周波数「−5ω0」、7次高調波の角周波数「7ω0」、11次高調波の角周波数「−11ω0」があらかじめ設定されている。 The fifth harmonic cutoff unit NF4, the seventh harmonic cutoff unit NF5, and the eleventh harmonic cutoff unit NF6 are respectively a fifth harmonic (positive phase), a seventh harmonic (positive phase), and an eleventh order. It suppresses the passage of harmonics (positive phase), and performs the processing represented by the transfer function matrix G HPF shown in the above equation (16). Around angular frequency omega, respectively, the angular frequency "-5Omega 0" of the fifth harmonic, the angular frequency "7Omega 0" of the seventh harmonic, the angular frequency "-11Omega 0" of the 11 harmonics is preset Yes.
図12(a)は、正相分電圧信号抽出部62a’の周波数特性を示す図である。基本波正相分遮断部NF1、基本波逆相分遮断部NF2、注入次数間高調波逆相分遮断部NF3、5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、11次高調波遮断部NF6は、それぞれ、基本波の正相分、逆相分、注入次数間高調波の逆相分、5次高調波(正相分)、7次高調波(正相分)、11次高調波(正相分)の通過を抑制する周波数特性を有しているので、正相分電圧信号抽出部62a’全体としての周波数特性は、図12(a)のようになる。同図によると、基本波成分(角周波数「ω0」)、基本波の逆相分(角周波数「−ω0」)、2.4次高調波の逆相分(角周波数「−2.4ω0」)、5次高調波成分(角周波数「−5ω0」)、7次高調波成分(角周波数「7ω0」)、11次高調波成分(角周波数「−11ω0」)が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の正相分)が通過される。したがって、正相分電圧信号抽出部62a’は、2.4次高調波の正相分のみを好適に通過させることができ、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから2.4次高調波の正相分のみを抽出した正相分電圧信号Vαp,Vβpを出力する。 FIG. 12A is a diagram illustrating frequency characteristics of the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′. Basic wave positive phase cutoff unit NF1, Fundamental wave negative phase cutoff unit NF2, Injection order harmonics negative phase cutoff unit NF3, 5th harmonic cutoff unit NF4, 7th harmonic cutoff unit NF5, 11th harmonic The blocking unit NF6 includes the normal phase component of the fundamental wave, the reverse phase component, the anti-phase component of the harmonics between the injection orders, the fifth harmonic component (positive component), the seventh harmonic component (positive component), and the eleventh component, respectively. Since it has a frequency characteristic that suppresses the passage of harmonics (positive phase component), the frequency characteristic of the positive phase component voltage signal extraction unit 62a ′ as a whole is as shown in FIG. According to the figure, the fundamental wave component (angular frequency “ω 0 ”), the anti-phase component of the fundamental wave (angular frequency “−ω 0 ”), and the anti-phase component of the fourth harmonic (angular frequency “−2. 4ω 0 ”), the fifth harmonic component (angular frequency“ −5ω 0 ”), the seventh harmonic component (angular frequency“ 7ω 0 ”), and the eleventh harmonic component (angular frequency“ −11ω 0 ”) are suppressed. The other components (the positive phase component of the 2.4th harmonic) are passed. Therefore, the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′ can suitably pass only the positive phase component of the 2.4th harmonic, and the 2.4th harmonic from the α axis voltage signal Vα and the β axis voltage signal Vβ. The positive phase divided voltage signals Vαp and Vβp obtained by extracting only the positive phase component of the wave are output.
一般的に、電力系統Bに重畳されている高調波は、5次、7次、11次高調波が多いので、本実施形態においては、これらと基本波の正相分および逆相分、注入次数間高調波である2.4次高調波の逆相分を抑制するようにしている。なお、正相分電圧信号抽出部62a’は、抑制する必要がある高調波の次数に応じて設計すればよい。例えば、高調波としては5次高調波のみを抑制したい場合は、7次高調波遮断部NF5および11次高調波遮断部NF6を備えている必要がなく、さらに13次高調波も抑制したい場合には、上記(16)式に示す伝達関数の行列GHPFにおいて、中心角周波数ωとして「13ω0」を設定した13次高調波遮断部をさらに備えるようにすればよい。 In general, since the harmonics superimposed on the power system B are many fifth, seventh, and eleventh harmonics, in this embodiment, the positive and negative phase components of these and the fundamental wave, and injection The reverse phase component of the 2.4th harmonic, which is the interharmonic harmonic, is suppressed. In addition, what is necessary is just to design positive phase divided voltage signal extraction part 62a 'according to the order of the harmonic which needs to be suppressed. For example, when it is desired to suppress only the 5th harmonic as the harmonic, it is not necessary to provide the 7th harmonic cutoff unit NF5 and the 11th harmonic cutoff unit NF6, and further to suppress the 13th harmonic. In the transfer function matrix G HPF shown in the above equation (16), a 13th-order harmonic cutoff unit in which “13ω 0 ” is set as the central angular frequency ω may be further provided.
正相分電圧信号抽出部62a’は、回転座標変換および静止座標変換を行うことなく、静止座標系でフィルタリング処理を行っている。非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていない線形時不変システムになっているので、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。また、正相分電圧信号Vαp,Vβpは、伝達関数の行列式によって容易に算出される。 The positive phase divided voltage signal extraction unit 62a 'performs the filtering process in the stationary coordinate system without performing the rotation coordinate conversion and the stationary coordinate conversion. Since the system is a linear time invariant system that does not include the rotating coordinate transformation process and the static coordinate transformation process, which are nonlinear time-varying processes, control system design and system analysis using linear control theory are possible. Further, the positive phase divided voltage signals Vαp and Vβp are easily calculated by determinants of transfer functions.
逆相分電圧信号抽出部62b’も、正相分電圧信号抽出部62a’(図11参照)と同様に、6つの遮断部を備えている。逆相分電圧信号抽出部62b’においては、注入次数間高調波逆相分遮断部NF3に代えて、注入次数間高調波正相分遮断部NF3’(図示しない)を備えている点が、正相分電圧信号抽出部62a’と異なる。注入次数間高調波正相分遮断部NF3’は、注入次数間高調波の正相分の信号の通過を抑制するものであり、上記(16)式に示す伝達関数の行列GHPFに表される処理を行う。中心角周波数ωとして、注入次数間高調波の角周波数「2.4ω0」があらかじめ設定されている。 Similarly to the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′ (see FIG. 11), the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′ also includes six blocking units. The negative phase component voltage signal extraction unit 62b ′ includes an injection order harmonic positive phase block unit NF3 ′ (not shown) instead of the injection order harmonic reverse phase block unit NF3. Different from the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′. The inter-injection order harmonic positive phase blocking unit NF3 ′ suppresses the passage of the positive phase signal of the inter-injection order harmonic, and is represented by the transfer function matrix G HPF shown in the above equation (16). Process. As the central angular frequency ω, the angular frequency “2.4ω 0 ” of the harmonics between the injection orders is set in advance.
図12(b)は、逆相分電圧信号抽出部62b’の周波数特性を示す図である。基本波正相分遮断部NF1、基本波逆相分遮断部NF2、注入次数間高調波逆相分遮断部NF3’、5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、11次高調波遮断部NF6は、それぞれ、基本波の正相分、逆相分、注入次数間高調波の正相分、5次高調波(正相分)、7次高調波(正相分)、11次高調波(正相分)の通過を抑制する周波数特性を有しているので、正相分電圧信号抽出部62b’全体としての周波数特性は、図12(b)のようになる。同図によると、基本波成分(角周波数「ω0」)、基本波の逆相分(角周波数「−ω0」)、2.4次高調波の正相分(角周波数「2.4ω0」)、5次高調波成分(角周波数「−5ω0」)、7次高調波成分(角周波数「7ω0」)、11次高調波成分(角周波数「−11ω0」)が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の逆相分)が通過される。したがって、逆相分電圧信号抽出部62b’は、2.4次高調波の逆相分のみを好適に通過させることができ、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから2.4次高調波の逆相分のみを抽出した逆相分電圧信号Vαn,Vβnを出力する。 FIG. 12B is a diagram illustrating frequency characteristics of the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′. Basic wave positive phase cutoff unit NF1, fundamental wave negative phase cutoff unit NF2, injection order harmonics negative phase cutoff unit NF3 ', 5th harmonic cutoff unit NF4, 7th harmonic cutoff unit NF5, 11th harmonic The wave cut-off unit NF6 includes the normal phase component of the fundamental wave, the reverse phase component, the positive phase component of the harmonics between the injection orders, the fifth harmonic component (positive phase component), the seventh harmonic component (positive phase component), 11 Since it has a frequency characteristic that suppresses the passage of the second harmonic (positive phase component), the frequency characteristic of the positive phase component voltage signal extraction unit 62b ′ as a whole is as shown in FIG. According to the figure, the fundamental wave component (angular frequency “ω 0 ”), the negative phase component of the fundamental wave (angular frequency “−ω 0 ”), and the positive phase component of the fourth harmonic (angular frequency “2.4ω). 0 ”), the fifth harmonic component (angular frequency“ −5ω 0 ”), the seventh harmonic component (angular frequency“ 7ω 0 ”), and the eleventh harmonic component (angular frequency“ −11ω 0 ”) are suppressed. , And other components (the reverse phase component of the 2.4th harmonic) are passed. Therefore, the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′ can suitably pass only the negative phase component of the 2.4th order harmonic, and the 2.4th order harmonic can be obtained from the α axis voltage signal Vα and the β axis voltage signal Vβ. The negative phase voltage signals Vαn and Vβn obtained by extracting only the negative phase component of the wave are output.
正相分電流信号抽出部64a’は、正相分電圧信号抽出部62a’と同様、基本波正相分遮断部NF1、基本波逆相分遮断部NF2、注入次数間高調波逆相分遮断部NF3、5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、11次高調波遮断部NF6を備えている。正相分電流信号抽出部64a’の周波数特性も図12(a)の特性を示すので、基本波の正相分および逆相分、2.4次高調波の逆相分、5次高調波成分、7次高調波成分、11次高調波成分が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の正相分)が通過される。したがって、2.4次高調波の正相分のみを好適に通過させることができ、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから2.4次高調波の正相分のみを抽出した正相分電流信号Iαp,Iβpを出力する。 Similarly to the positive phase voltage signal extraction unit 62a ′, the positive phase component current signal extraction unit 64a ′ is a fundamental wave positive phase blocking unit NF1, a fundamental wave negative phase blocking unit NF2, and a harmonic phase blocking between injection orders. A part NF3, a fifth harmonic cutoff part NF4, a seventh harmonic cutoff part NF5, and an eleventh harmonic cutoff part NF6. Since the frequency characteristics of the positive phase current signal extraction unit 64a ′ also show the characteristics shown in FIG. 12A, the positive phase component and the negative phase component of the fundamental wave, the negative phase component of the 2.4th harmonic, and the fifth harmonic. The component, the seventh harmonic component, and the eleventh harmonic component are suppressed, and the other components (the positive phase component of the 2.4 harmonic) are passed. Therefore, only the positive phase component of the 2.4th harmonic can be suitably passed, and only the positive phase component of the 2.4th harmonic is extracted from the α-axis current signal Iα and the β-axis current signal Iβ. Divided current signals Iαp and Iβp are output.
逆相分電流信号抽出部64b’は、逆相分電圧信号抽出部62b’と同様、基本波正相分遮断部NF1、基本波逆相分遮断部NF2、注入次数間高調波正相分遮断部NF3’、5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、11次高調波遮断部NF6を備えている。逆相分電流信号抽出部64b’の周波数特性も図12(b)の特性を示すので、基本波の正相分および逆相分、2.4次高調波の正相分、5次高調波成分、7次高調波成分、11次高調波成分が抑制され、その他の成分(2.4次高調波の逆相分)が通過される。したがって、2.4次高調波の逆相分のみを好適に通過させることができき、α軸電流信号Iαおよびβ軸電流信号Iβから2.4次高調波の逆相分のみを抽出した逆相分電流信号Iαn,Iβnを出力する。 The negative-phase component current signal extraction unit 64b ′ is similar to the negative-phase component voltage signal extraction unit 62b ′, and the fundamental wave positive-phase component cutoff unit NF1, the fundamental wave negative-phase component cutoff unit NF2, and the harmonic positive-phase component between injection orders. Part NF3 ′, a fifth harmonic cutoff part NF4, a seventh harmonic cutoff part NF5, and an eleventh harmonic cutoff part NF6. Since the frequency characteristic of the negative phase current signal extraction unit 64b ′ also shows the characteristic shown in FIG. 12B, the positive phase component and negative phase component of the fundamental wave, the positive phase component of the 2.4th harmonic, and the fifth harmonic. The component, the seventh harmonic component, and the eleventh harmonic component are suppressed, and the other components (the reverse phase component of the 2.4 harmonic) are passed. Therefore, only the reverse phase component of the 2.4th harmonic can be suitably passed, and the reverse phase component in which only the reverse phase component of the 2.4th harmonic is extracted from the α axis current signal Iα and the β axis current signal Iβ. The phase divided current signals Iαn and Iβn are output.
逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’も、回転座標変換および静止座標変換を行うことなく、静止座標系でフィルタリング処理を行っている。非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていない線形時不変システムになっているので、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。 The negative phase component voltage signal extraction unit 62b ′, the positive phase component current signal extraction unit 64a ′, and the negative phase component current signal extraction unit 64b ′ also perform the filtering process in the stationary coordinate system without performing the rotation coordinate transformation and the stationary coordinate transformation. It is carried out. Since the system is a linear time invariant system that does not include the rotating coordinate transformation process and the static coordinate transformation process, which are nonlinear time-varying processes, control system design and system analysis using linear control theory are possible.
第2実施形態においても、正相分電圧信号Vαp,Vβp、逆相分電圧信号Vαn,Vβn、正相分電流信号Iαp,Iβp、および逆相分電流信号Iαn,Iβnを、伝達関数の行列式によって、それぞれ容易に抽出することができ、これらを用いて単独運転の判定をすることができる。したがって、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Also in the second embodiment, the positive phase divided voltage signals Vαp and Vβp, the negative phase divided voltage signals Vαn and Vβn, the positive phase divided current signals Iαp and Iβp, and the negative phase divided current signals Iαn and Iβn are represented by determinants of transfer functions. Thus, it is possible to easily extract each of them, and it is possible to determine whether the islanding operation is performed using these. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
なお、第2実施形態においても、第1実施形態の場合と同様に、伝達関数の行列の各要素の時定数に異なる値を用いるようにしてもよいし、時定数Tを共通にするようにして、正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’のうちいずれか2つ以上を一度に設計するようにしてもよい。 In the second embodiment, as in the case of the first embodiment, different values may be used for the time constant of each element of the transfer function matrix, or the time constant T may be shared. The positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′, the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′, the positive phase divided current signal extraction unit 64a ′, and the negative phase divided current signal extraction unit 64b ′. You may make it design at once.
第2実施形態においては、正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’の各遮断部で用いられる中心角周波数ωとして固定値をあらかじめ設定しておく場合について説明したが、これに限られない。信号処理のサンプリング周期が固定サンプリング周期の場合、基本波正相分遮断部NF1、基本波逆相分遮断部NF2、5次高調波遮断部NF4、7次高調波遮断部NF5、11次高調波遮断部NF6においては、系統電圧の基本波の角周波数ω0を周波数検出装置などで検出して、検出された角周波数ω0に基づいて中心角周波数ωを設定するようにしてもよい。なお、注入次数間高調波の角周波数は固定されているので、注入次数間高調波逆相分遮断部NF3および注入次数間高調波正相分遮断部NF3’においては、当該角周波数を固定値として設定すればよい。第1実施形態においても同様に、注入次数間高調波の角周波数を固定値として設定すればよいので、系統電圧の基本波の角周波数ω0を周波数検出装置などで検出する必要はない。 In the second embodiment, each block of the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′, the negative phase divided voltage signal extraction unit 62b ′, the positive phase divided current signal extraction unit 64a ′, and the negative phase divided current signal extraction unit 64b ′. Although the case where a fixed value is set in advance as the central angular frequency ω used in the section has been described, the present invention is not limited to this. When the sampling period of the signal processing is a fixed sampling period, the fundamental wave positive phase cutoff unit NF1, the fundamental wave reverse phase cutoff unit NF2, the fifth harmonic cutoff unit NF4, the seventh harmonic cutoff unit NF5, and the 11th harmonic. In the cutoff unit NF6, the angular frequency ω 0 of the fundamental wave of the system voltage may be detected by a frequency detection device or the like, and the central angular frequency ω may be set based on the detected angular frequency ω 0 . In addition, since the angular frequency of the harmonics between the injection orders is fixed, the angular frequency between the injection order harmonics anti-phase component blocking unit NF3 and the inter-injection order harmonics positive phase component blocking unit NF3 ′ is a fixed value. Can be set as Similarly, in the first embodiment, the angular frequency of the harmonics between the injection orders may be set as a fixed value, so that it is not necessary to detect the angular frequency ω 0 of the fundamental wave of the system voltage with a frequency detection device or the like.
上記第1または第2実施形態においては、ローパスフィルタに代わる処理を用いる正相分電圧信号抽出部62a、逆相分電圧信号抽出部62b、正相分電流信号抽出部64a、および逆相分電流信号抽出部64bを備える場合と、ハイパスフィルタに代わる処理を用いる正相分電圧信号抽出部62a’、逆相分電圧信号抽出部62b’、正相分電流信号抽出部64a’、および逆相分電流信号抽出部64b’を備える場合について説明したが、これに限られない。例えば、正相分電圧信号抽出部62aおよび正相分電流信号抽出部64aを備え、ローパスフィルタに代わる処理を用いて正相分の信号を通過させることで抽出し、逆相分電圧信号抽出部62b’および逆相分電流信号抽出部64b’を備え、ハイパスフィルタに代わる処理を用いて逆相分の信号を抽出するようにしてもよい。また、正相分電圧信号抽出部62aを備えてローパスフィルタに代わる処理を用いて正相分の信号を通過させることで抽出し、逆相分電圧信号抽出部62bを備えてローパスフィルタに代わる処理を用いて逆相分の信号を通過させることで抽出し、正相分電流信号抽出部64a’を備えてハイパスフィルタに代わる処理を用いて正相分の信号を抽出し、逆相分電流信号抽出部64b’を備えてハイパスフィルタに代わる処理を用いて逆相分の信号を抽出するようにしてもよい。 In the first or second embodiment, the positive phase divided voltage signal extracting unit 62a, the negative phase divided voltage signal extracting unit 62b, the positive phase divided current signal extracting unit 64a, and the negative phase divided current that use processing instead of the low-pass filter are used. When the signal extraction unit 64b is provided, the positive phase divided voltage signal extraction unit 62a ′, the negative phase division voltage signal extraction unit 62b ′, the positive phase division current signal extraction unit 64a ′, and the negative phase component, which use processing instead of the high pass filter, are used. Although the case where the current signal extraction unit 64b ′ is provided has been described, the present invention is not limited to this. For example, a positive-phase divided voltage signal extraction unit 62a and a positive-phase divided current signal extraction unit 64a are provided, which are extracted by passing a signal for the positive phase using processing instead of a low-pass filter, and a negative phase divided voltage signal extraction unit. 62b ′ and a negative phase current signal extraction unit 64b ′ may be provided, and a negative phase signal may be extracted using a process in place of the high-pass filter. In addition, a positive phase divided voltage signal extraction unit 62a is provided for extraction by passing a signal for the positive phase using processing instead of the low pass filter, and a reverse phase divided voltage signal extraction unit 62b is provided for processing instead of the low pass filter. Is extracted by passing the signal of the reverse phase using the signal, and the signal of the positive phase is extracted using a process replacing the high-pass filter with the positive phase current signal extraction unit 64a ′. An extraction unit 64b ′ may be provided to extract the signal for the reverse phase using processing in place of the high-pass filter.
上記第1または第2実施形態においては、電力系統Bに2.4次高調波を注入して、検出した電圧信号および電流信号から2.4次高調波成分を抽出する場合について説明したが、これに限られず、2.4次以外の次数間高調波を利用するようにしてもよい。また、次数間高調波でない高調波を利用するようにしてもよい。次数間高調波を利用するようにしたのは、本来電力系統Bにほとんど存在しない高調波を利用することで、注入する電流を小さくしても精度よく抽出することができるからである。したがって、電力系統Bに存在する量が極めて小さい高調波(例えば、10次高調波など)であれば、次数間高調波に代えて利用することができる。利用する高調波の角周波数に応じて、中心角周波数ωを設定することで、所望の高調波の正相分の信号および逆相分の信号を抽出することができる。 In the first or second embodiment, a case has been described in which 2.4-order harmonics are injected into the power system B and 2.4-order harmonic components are extracted from the detected voltage signal and current signal. However, the present invention is not limited to this, and harmonics between orders other than the 2.4 order may be used. Moreover, you may make it utilize the harmonic which is not a harmonic between orders. The reason why inter-order harmonics are used is that, by using harmonics that do not substantially exist in the power system B, it is possible to accurately extract even if the injected current is reduced. Therefore, if the amount existing in the electric power system B is a very small harmonic (for example, the 10th harmonic), it can be used instead of the interharmonic harmonic. By setting the central angular frequency ω according to the angular frequency of the harmonic to be used, it is possible to extract a signal for the positive phase and a signal for the negative phase of the desired harmonic.
上記第1または第2実施形態においては、本発明に係る単独運転検出装置をインバータ制御装置とは別の構成として説明したが、インバータ制御装置に含めて、1つのマイクロコンピュータなどによって実現するようにしてもよい。 In the first or second embodiment, the isolated operation detection device according to the present invention has been described as a configuration different from the inverter control device. However, the single operation detection device is included in the inverter control device and realized by a single microcomputer or the like. May be.
上記第1または第2実施形態においては、本発明に係る単独運転検出装置を系統連系インバータシステムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る単独運転検出装置は、例えば同期発電機などの系統連系機器にも用いることができる。 In the said 1st or 2nd embodiment, although the case where the isolated operation detection apparatus which concerns on this invention was used for the grid connection inverter system was demonstrated, it is not restricted to this. The isolated operation detection device according to the present invention can also be used in a grid interconnection device such as a synchronous generator.
本発明に係る単独運転検出装置、系統連系インバータシステム、および、単独運転検出方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る単独運転検出装置、系統連系インバータシステム、および、単独運転検出方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。 The isolated operation detection device, the grid interconnection inverter system, and the isolated operation detection method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the isolated operation detection device, the grid interconnection inverter system, and the isolated operation detection method according to the present invention can be varied in design in various ways.
A 系統連系インバータシステム
1 直流電源
2 インバータ装置
3 インバータ制御装置
31 指令値信号生成部
32 PWM信号生成部
4 電流センサ
5 電圧センサ
6 単独運転検出装置
61 電圧信号三相/二相変換部(電圧信号変換手段)
62a,62a’ 正相分電圧信号抽出部
62b 逆相分電圧信号抽出部
63 電流信号三相/二相変換部(電流信号変換手段)
64a 正相分電流信号抽出部
64b 逆相分電流信号抽出部
65 正相分系統回路定数算出部
66 逆相分系統回路定数算出部
67 単独運転判定部
68 判定指示部(電流注入指示手段)
7 電流注入装置
8 開閉器
B 電力系統
C 負荷
D 遮断器
A Grid-connected inverter system 1 DC power supply 2 Inverter device 3 Inverter control device 31 Command value signal generator 32 PWM signal generator 4 Current sensor 5 Voltage sensor 6 Independent operation detector 61 Voltage signal three-phase / two-phase converter (voltage Signal conversion means)
62a, 62a 'Positive phase divided voltage signal extraction unit 62b Reverse phase divided voltage signal extraction unit 63 Current signal three-phase / two-phase conversion unit (current signal conversion means)
64a Positive phase current signal extraction unit 64b Reverse phase current signal extraction unit 65 Positive phase system circuit constant calculation unit 66 Reverse phase system circuit constant calculation unit 67 Independent operation determination unit 68 Determination instruction unit (current injection instruction means)
7 Current injection device 8 Switch B Power system C Load D Breaker
Claims (8)
前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる電流注入指示手段と、
検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する電圧信号変換手段と、
検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する電流信号変換手段と、
前記第1の電圧信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電圧信号を抽出する正相分電圧信号抽出手段と、
前記第1の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電圧信号を抽出する逆相分電圧信号抽出手段と、
前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電流信号を抽出する正相分電流信号抽出手段と、
前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電流信号を抽出する逆相分電流信号抽出手段と、
前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する正相分系統回路定数算出手段と、
前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する逆相分系統回路定数算出手段と、
前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する単独運転判定手段と、
を備えており、
前記所定角周波数をω、時定数をTとした場合、
前記第1の伝達関数は、
G1(s)=(T・s+1)/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、
前記第2の伝達関数は、
G2(s)=−T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、
前記第3の伝達関数は、
G3(s)=T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
である、
ことを特徴とする単独運転検出装置。 An isolated operation detection device for detecting isolated operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system,
Current injection instruction means for single-phase injection of harmonic current of a predetermined angular frequency into the power system;
Voltage signal conversion means for converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal;
Current signal conversion means for converting the detected three-phase current signal into a first current signal and a second current signal;
The first voltage signal is signal-processed by a first transfer function, the second voltage signal is signal-processed by a second transfer function, and these are added to extract a first positive-phase voltage signal Then, the first voltage signal is signal-processed by a third transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to obtain a second positive phase divided voltage. Positive phase divided voltage signal extracting means for extracting a signal;
The first voltage signal is signal-processed by the first transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added together to produce a first negative phase voltage signal. And the first voltage signal is signal-processed by the second transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added together to obtain a second inverse. A negative phase divided voltage signal extracting means for extracting a phase divided voltage signal;
The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the second transfer function, and these are added to form a first positive-phase current signal And the first current signal is signal-processed by the third transfer function, the second current signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to obtain a second positive signal. A positive phase current signal extracting means for extracting a phase current signal;
The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to obtain a first negative-phase current signal. Is extracted, and the first current signal is signal-processed by the second transfer function, the second current signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added together to obtain a second inverse. A negative phase current signal extracting means for extracting a phase current signal;
From the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, and from the first positive phase divided current signal and the second positive phase divided current signal, a system circuit constant for the positive phase is obtained. Positive phase distribution system circuit constant calculation means for calculating
From the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, and the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal, a system circuit constant for the negative phase is obtained. A negative phase distribution system circuit constant calculating means for calculating
Isolated operation determination means for determining isolated operation based on changes in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase;
With
When the predetermined angular frequency is ω and the time constant is T,
The first transfer function is:
G 1 (s) = (T · s + 1) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And
The second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And
The third transfer function is
G 3 (s) = T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
Is,
An isolated operation detection device.
前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる電流注入指示手段と、
検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する電圧信号変換手段と、
検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する電流信号変換手段と、
前記第1の電圧信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電圧信号を抽出する正相分電圧信号抽出手段と、
前記第1の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電圧信号を抽出する逆相分電圧信号抽出手段と、
前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電流信号を抽出する正相分電流信号抽出手段と、
前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電流信号を抽出する逆相分電流信号抽出手段と、
前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する正相分系統回路定数算出手段と、
前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する逆相分系統回路定数算出手段と、
前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する単独運転判定手段と、
を備えており、
前記所定角周波数をω、時定数をTとした場合、
前記第1の伝達関数は、
G1(s)=(T2・s2+T・s+T2・ω2)/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、
前記第2の伝達関数は、
G2(s)=−T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、
前記第3の伝達関数は、
G3(s)=T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
である、
ことを特徴とする単独運転検出装置。 An isolated operation detection device for detecting isolated operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system,
Current injection instruction means for single-phase injection of harmonic current of a predetermined angular frequency into the power system;
Voltage signal conversion means for converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal;
Current signal conversion means for converting the detected three-phase current signal into a first current signal and a second current signal;
The first voltage signal is signal-processed by a first transfer function, the second voltage signal is signal-processed by a second transfer function, and these are added to extract a first positive-phase voltage signal Then, the first voltage signal is signal-processed by a third transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to obtain a second positive phase divided voltage. Positive phase divided voltage signal extracting means for extracting a signal;
The first voltage signal is signal-processed by the first transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added together to produce a first negative phase voltage signal. And the first voltage signal is signal-processed by the second transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added together to obtain a second inverse. A negative phase divided voltage signal extracting means for extracting a phase divided voltage signal;
The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the second transfer function, and these are added to form a first positive-phase current signal And the first current signal is signal-processed by the third transfer function, the second current signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to obtain a second positive signal. A positive phase current signal extracting means for extracting a phase current signal;
The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to obtain a first negative-phase current signal. Is extracted, and the first current signal is signal-processed by the second transfer function, the second current signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added together to obtain a second inverse. A negative phase current signal extracting means for extracting a phase current signal;
From the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, and from the first positive phase divided current signal and the second positive phase divided current signal, a system circuit constant for the positive phase is obtained. Positive phase distribution system circuit constant calculation means for calculating
From the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, and the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal, a system circuit constant for the negative phase is obtained. A negative phase distribution system circuit constant calculating means for calculating
Isolated operation determination means for determining isolated operation based on changes in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase;
With
When the predetermined angular frequency is ω and the time constant is T,
The first transfer function is:
G 1 (s) = (T 2 · s 2 + T · s + T 2 · ω 2 ) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And
The second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And
The third transfer function is
G 3 (s) = T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
Is,
An isolated operation detection device.
前記電力系統に所定角周波数の高調波電流を単相注入させる第1の工程と、
検出された三相の電圧信号を第1の電圧信号および第2の電圧信号に変換する第2の工程と、
検出された三相の電流信号を第1の電流信号および第2の電流信号に変換する第3の工程と、
前記第1の電圧信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電圧信号を抽出する第4の工程と、
前記第1の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電圧信号を抽出し、前記第1の電圧信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電圧信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電圧信号を抽出する第5の工程と、
前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の正相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の正相分電流信号を抽出する第6の工程と、
前記第1の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第1の逆相分電流信号を抽出し、前記第1の電流信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の電流信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで第2の逆相分電流信号を抽出する第7の工程と、
前記第1の正相分電圧信号および前記第2の正相分電圧信号と、前記第1の正相分電流信号および前記第2の正相分電流信号とから、正相分の系統回路定数を算出する第8の工程と、
前記第1の逆相分電圧信号および前記第2の逆相分電圧信号と、前記第1の逆相分電流信号および前記第2の逆相分電流信号とから、逆相分の系統回路定数を算出する第9の工程と、
前記正相分の系統回路定数および前記逆相分の系統回路定数の変化に基づいて単独運転を判定する第10の工程と、
を備えており、
前記所定角周波数をω、時定数をTとした場合、
前記第1の伝達関数は、
G1(s)=(T・s+1)/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、
前記第2の伝達関数は、
G2(s)=−T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
であり、
前記第3の伝達関数は、
G3(s)=T・ω/{(T・s+1)2+(T・ω)2}
である、
ことを特徴とする単独運転検出方法。 An isolated operation detection method for detecting isolated operation of a grid-connected inverter system linked to a three-phase AC power system,
A first step of injecting a single-phase harmonic current of a predetermined angular frequency into the power system;
A second step of converting the detected three-phase voltage signal into a first voltage signal and a second voltage signal;
A third step of converting the detected three-phase current signal into a first current signal and a second current signal;
The first voltage signal is signal-processed by a first transfer function, the second voltage signal is signal-processed by a second transfer function, and these are added to extract a first positive-phase voltage signal Then, the first voltage signal is signal-processed by a third transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to obtain a second positive phase divided voltage. A fourth step of extracting a signal;
The first voltage signal is signal-processed by the first transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added together to produce a first negative phase voltage signal. And the first voltage signal is signal-processed by the second transfer function, the second voltage signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added together to obtain a second inverse. A fifth step of extracting a phase divided voltage signal;
The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the second transfer function, and these are added to form a first positive-phase current signal And the first current signal is signal-processed by the third transfer function, the second current signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to obtain a second positive signal. A sixth step of extracting a phase split current signal;
The first current signal is signal-processed by the first transfer function, the second current signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to obtain a first negative-phase current signal. Is extracted, and the first current signal is signal-processed by the second transfer function, the second current signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added together to obtain a second inverse. A seventh step of extracting a phase split current signal;
From the first positive phase divided voltage signal and the second positive phase divided voltage signal, and from the first positive phase divided current signal and the second positive phase divided current signal, a system circuit constant for the positive phase is obtained. An eighth step of calculating
From the first negative phase divided voltage signal and the second negative phase divided voltage signal, and the first negative phase divided current signal and the second negative phase divided current signal, a system circuit constant for the negative phase is obtained. A ninth step of calculating
A tenth step of determining an isolated operation based on a change in the system circuit constant for the positive phase and the system circuit constant for the reverse phase;
With
When the predetermined angular frequency is ω and the time constant is T,
The first transfer function is:
G 1 (s) = (T · s + 1) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And
The second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
And
The third transfer function is
G 3 (s) = T · ω / {(T · s + 1) 2 + (T · ω) 2 }
Is,
An isolated operation detection method characterized by the above.
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