JP2014128178A - 電力変換制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電力変換制御装置4は、発電機モデル部21と、ガバナモデル19及びAVRモデル20を含む発電機制御部モデル15と、PWM信号生成部16と、単独運転検出部17とを備える。単独運転検出部17は、出力線30の電気的変動に基づいて、出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量をガバナモデル部19で算出された内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が所定値以上である場合に能動的単独運転を検出し、その後、解列用開閉器を開いて電力変換装置100を自立運転に移行させる。
【選択図】図2
Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置を用いたパワーコンディショナシステム構成例を示す構成図である。パワーコンディショナシステムは、直流電源と電力変換装置とを備える分散型の電力供給システムであれば特に限定されない。
図1に示すように、パワーコンディショナシステム200は、例えば、家庭に設置され、電力会社の変電所母線である電力系統7と、系統側遮断器8(接続部)及び変圧器9を介して接続されている。系統側遮断機8の開閉は、電力系統7の制御システム(図示せず)によって制御される。変圧器9は、例えば柱上に配置された変圧器である。
次に以上のように構成された電力変換装置100の動作を説明する。図4は、電力変換装置100が単独運転を検出して自立運転に移行する場合の制御の一例を示すフローチャートである。
操作量付与部17bは、出力線30の電圧の角速度の変動をフィードバックし、単独運転時における当該角速度の変動を増幅するような能動操作を行う。すなわち、操作量付与部17bは、例えば、電力変換装置100の電力変換制御装置4において電力系統7の所定周波数1周期毎に、以下の処理を行う。フィードバックする値は角速度の変動量Δωとしているが周波数の変動量ΔFであってもよい。能動操作を行う対象となるパラメータは、発電機制御部モデル15のガバナモデル部19により算出した内部相差角Δθである。
本発明者らは、上記単独運転検出処理を実行した場合の効果を検証するために一定の条件下において実験を行った。本実験では、電流位相成分の指令値に角速度を変化させるための操作量を付与する一般的な電力変換制御装置と同様な構成を比較例とし、実施の形態1により得られた実験結果と比較例により得られた実験結果とを比較する。尚、本実験では最も単独運転検出が難しい電力平衡時における能動的検出を検証するため、受動的検出、およびステップ操作量の付与は無効化している。
2 二次電池
3 電力変換器
4 電力変換制御装置
5 解列用開閉器
6 特定負荷
7 電力系統
8 系統側遮断器
9 変圧器
10 一般負荷
11 有効電力検知部
12 無効電力検知部
13 電圧検知部
14 角速度検知部
15 発電機制御部モデル
16 PWM信号生成部
17 単独運転検出部
17a 電気的変動検知部
17b 操作量付与部
19 ガバナモデル部
20 AVRモデル部
21 発電機モデル部
100 電力変換装置
101 直流電源
200 パワーコンディショナシステム
Claims (5)
- 電力系統と系統側遮断器によって接続又は切断されて使用される電力変換装置において、前記系統側遮断器に接続された解列用開閉器に出力線を介して接続され、直流電源部から入力される直流電力を交流電力に変換して前記出力線へ出力する電力変換器を制御する電力変換制御装置であって、
有効電力指令に対する前記電力変換器が出力する有効電力の偏差、仮想的な発電機の速度垂下特性、及び前記電力変換器が出力する交流電圧の角速度の所定角速度に対する偏差に基づいて前記仮想的な発電機と前記出力線との内部相差角を算出するガバナモデル部と、
無効電力指令に対する前記電力変換器が出力する無効電力の偏差、前記仮想的な発電機の電圧垂下特性、及び前記電力変換器が出力する交流電圧の所定電圧に対する偏差に基づいて前記仮想的な発電機の内部誘起電圧の絶対値を算出するAVRモデル部と、
前記ガバナモデル部で算出された内部相差角、前記AVRモデル部で算出された内部誘起電圧の絶対値、前記仮想的な発電機の内部インピーダンス、及び前記電力変換器が出力する交流電圧に基づいて前記仮想的な発電機の電機子電流に相当する電流の指令値を算出する発電機モデル部と、
前記発電機モデル部で算出された電流指令をPWM信号に変換して前記電力変換器に出力するPWM信号生成部と、
前記出力線の電気的変動に基づいて、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が第1所定値以上である場合に能動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された単独運転検出部と、
を備える、電力変換制御装置。 - 前記単独運転検出部は、前記出力線の電気的変動を検知して電気的変動検知信号を生成し、かつ電気的変動が所定の量以上の場合には受動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された電気的変動検知部と、
前記電気的変動検知部から電気的変動検知信号が入力される期間において、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与すると共に、前記電気的変動の有無に関わらず、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に前記出力線上を伝送される交流電圧の角速度の変動に比例した操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が第1所定値以上である場合に能動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された操作量付与部と、を備える、請求項1に記載の電力変換制御装置。 - 前記操作量付与部において、前記角速度の変動に比例した操作量の符号は、前記角速度の変動が増大する方向に決定するように構成されている、請求項1または2に記載の電力変換制御装置。
- 前記操作量付与部において、付与した結果の角速度の変動が前記第1所定値より小さい第2所定値以上であると判定された場合に前記内部相差角に与える前記角速度を変化させるための操作量がさらに大きくなるように構成されている、請求項1または2に記載の電力変換制御装置。
- 前記電力変換装置又は前記電力変換制御装置は、前記電力変換器が出力する有効電力を計測或いは算出してこれを前記ガバナモデル部に出力する有効電力検知部と、前記電力変換器が出力する無効電力を計測或いは算出してこれを前記AVRモデル部に出力する無効電力検知部と、前記電力変換器が出力する電圧を計測および算出してこれを前記AVRモデル部及び前記発電機モデル部に出力する電圧検知部と、前記電力変換器が出力する交流電圧の角速度を計測或いは算出してこれを前記ガバナモデル部に出力する角速度検知部と、を含む、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電力変換制御装置。
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