JP2015144531A - Power converter, loading device, and control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To securely prevent single operation of a distributed power source.SOLUTION: A power converter Y includes: a power conversion part Y11 that converts alternating-current power to direct-current power; and a frequency shift promotion part Y13 that feedback controls an operation frequency of the power conversion part Y11 to a direction promoting a wavelength shift by detecting a system frequency or a deviation of the system frequency.

Description

本発明は、交流電力を直流電力に変換する電力変換器、交流電力の供給を受けて動作する負荷装置、及び、制御方法に関するものである。   The present invention relates to a power converter that converts AC power into DC power, a load device that operates by receiving supply of AC power, and a control method.

従来より、交流電力系統に連系する分散型電源には、交流電力系統の停電時において、自身を交流電力系統から確実に解列させることを目的として、単独運転防止機能が具備されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a distributed power source linked to an AC power system has been provided with an isolated operation prevention function for the purpose of surely disconnecting itself from the AC power system in the event of a power failure in the AC power system.

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、本願出願人による特許文献1を挙げることができる。   As an example of the related art related to the above, Patent Document 1 by the applicant of the present application can be cited.

特許3227480号明細書Japanese Patent No. 3227480

ところで、交流電力の供給を受けて動作する負荷装置(需要家負荷)には、入力電流波形を正弦波形に整える機能(力率改善機能や高調波対応機能など)を備えたものがある。このような負荷装置は、能動的な定電力負荷として働くので、分散型電源の単独運転防止機能を阻害するおそれがある。特に、蓄電池を備えた太陽光発電システムにおける双方向インバータ装置の買電動作(商用交流電力を用いた蓄電池の充電動作)は、負荷としての容量が大きいので、その影響は無視できないと考えられる。   Incidentally, some load devices (customer loads) that operate upon receiving AC power supply have a function (such as a power factor improvement function or a harmonic response function) that adjusts an input current waveform to a sine waveform. Since such a load device works as an active constant power load, there is a possibility that the function for preventing isolated operation of the distributed power source may be hindered. In particular, the power purchase operation (charging operation of the storage battery using commercial AC power) of the bidirectional inverter device in the photovoltaic power generation system provided with the storage battery has a large capacity as a load, and therefore the influence thereof cannot be ignored.

上記の事情を鑑みると、分散型電源の単独運転を確実かつ高速に防止するためには、負荷装置側にも何らかの対策を行うことが望ましいと言える。しかしながら、特許文献1に開示されている従来技術は、あくまで、分散型電源に組み込まれるインバータ装置(例えば、PV[photovoltaic]パネルで生成された直流電力を交流電力に変換して負荷装置に供給する太陽光発電用のパワーコンディショナ)を適用対象とする技術であり、交流電力の供給を受けて動作する負荷装置は、適用対象として何ら考慮されていなかった。   In view of the above circumstances, it can be said that it is desirable to take some measures on the load device side in order to reliably and quickly prevent the independent operation of the distributed power source. However, the prior art disclosed in Patent Document 1 is merely an inverter device (for example, a PV [photovoltaic] panel incorporated in a distributed power source) that converts DC power generated into AC power to be supplied to a load device. This is a technology for which a power conditioner for photovoltaic power generation) is applied, and a load device that operates by receiving supply of AC power is not considered at all.

本発明は、上記の問題点に鑑み、分散型電源の単独運転防止を確実ならしめることが可能な電力変換器、負荷装置、及び、制御方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide a power converter, a load device, and a control method capable of ensuring prevention of isolated operation of a distributed power source.

上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換器は、交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、系統周波数または前記系統周波数の偏差を検出してその周波数シフトを助長する方向へ前記電力変換部の動作周波数をフィードバック制御する周波数シフト助長部と、を有する構成(第1の構成)にするとよい。   In order to achieve the above object, a power converter according to the present invention includes a power converter that converts AC power into DC power, and a direction that detects a system frequency or a deviation of the system frequency and promotes a frequency shift thereof. A configuration (first configuration) having a frequency shift facilitating unit that feedback-controls the operating frequency of the power conversion unit is preferable.

また、上記第1の構成から成る電力変換器において、前記周波数シフト助長部は、前記系統周波数を計測する系統周波数計測部と、前記系統周波数または前記系統周波数の偏差から変化させる力率の量を演算して前記周波数シフトを促す周波数フィードバック部と、前記系統周波数の偏差が微小であるときに前記周波数シフトを促すために力率をステップ状に変化させる力率ステップ変化部と、を含む構成(第2の構成)にするとよい。   Further, in the power converter having the first configuration, the frequency shift facilitating unit includes a system frequency measuring unit that measures the system frequency, and an amount of the power factor that is changed from the system frequency or the deviation of the system frequency. A configuration including a frequency feedback unit that calculates and promotes the frequency shift, and a power factor step change unit that changes the power factor in a stepped manner to promote the frequency shift when the deviation of the system frequency is small ( The second configuration may be used.

また、上記第2の構成から成る電力変換器において、前記周波数フィードバック部は、前記系統周波数の移動平均値を算出する移動平均算出部と、前記移動平均値から前記系統周波数の偏差を算出する周波数偏差算出部と、前記偏差に応じて変化させる力率の量を算出する力率変化量算出部と、を含む構成(第3の構成)にするとよい。   In the power converter having the second configuration, the frequency feedback unit includes a moving average calculation unit that calculates a moving average value of the system frequency, and a frequency that calculates a deviation of the system frequency from the moving average value. A configuration (third configuration) including a deviation calculating unit and a power factor change amount calculating unit that calculates the amount of the power factor to be changed according to the deviation is preferable.

また、上記第2または第3の構成から成る電力変換器において、前記力率ステップ変化部は、基本波電圧を計測する基本波電圧計測回路と、高調波電圧を計測する高調波電圧計測回路と、前記基本波電圧の変化量を算出する基本波電圧算出部と、前記高調波電圧の変化量を算出する高調波電圧算出部と、前記基本波電圧算出部及び前記高調波電圧算出部の出力に応じて力率を変化させる条件が満足されたか否かを判定する力率ステップ変化条件判定部と、前記力率ステップ変化条件判定部の出力に応じて変化させる力率の量を算出するステップ変化量算出部と、を含む構成(第4の構成)にするとよい。   In the power converter having the second or third configuration, the power factor step changing unit includes a fundamental voltage measuring circuit that measures a fundamental voltage, a harmonic voltage measuring circuit that measures a harmonic voltage, and A fundamental voltage calculator that calculates a change amount of the fundamental voltage, a harmonic voltage calculator that calculates a change amount of the harmonic voltage, and outputs of the fundamental voltage calculator and the harmonic voltage calculator A power factor step change condition determining unit that determines whether or not a condition for changing the power factor according to the condition is satisfied, and a step of calculating the amount of the power factor to be changed according to the output of the power factor step change condition determining unit The change amount calculation unit may be included (fourth configuration).

また、本発明に係る負荷装置は、交流電力を直流電力に変換して負荷に出力する電力変換部と、系統周波数または前記系統周波数の偏差を検出して周波数シフトを助長する方向へ前記電力変換部の動作周波数をフィードバック制御する周波数シフト助長部と、を有する構成(第5の構成)とされている。   In addition, the load device according to the present invention includes a power conversion unit that converts AC power into DC power and outputs the power to the load, and the power conversion in a direction that promotes frequency shift by detecting a system frequency or a deviation of the system frequency. And a frequency shift facilitating unit that feedback-controls the operating frequency of the unit (a fifth configuration).

また、本発明に係る電力変換器の制御方法は、系統連系された分散型電源からの交流電力を受ける電力変換器の制御方法であって、系統周波数または前記系統周波数の偏差を検出してその偏差の周波数シフトを助長する方向へ前記電力変換器の動作周波数をフィードバック制御する構成(第6の構成)とされている。   A power converter control method according to the present invention is a power converter control method that receives AC power from a grid-connected distributed power source, and detects a system frequency or a deviation of the system frequency. The configuration is such that the operating frequency of the power converter is feedback-controlled in a direction that promotes the frequency shift of the deviation (sixth configuration).

また、上記第5の構成から成る負荷装置において、前記電力変換部は、その出力波形のゼロクロスポイントに同期した波形制御によって交流電力を直流電力に変換するものであり、前記周波数シフト助長部は、分散型電源の単独運転防止機能を助長するように前記出力波形のゼロクロスポイント及びその近傍の所定区間を歪ませる構成(第7の構成)にするとよい。   Further, in the load device having the fifth configuration, the power conversion unit converts AC power into DC power by waveform control synchronized with a zero cross point of the output waveform, and the frequency shift facilitating unit includes: A configuration (seventh configuration) may be used that distorts the zero cross point of the output waveform and a predetermined section in the vicinity thereof so as to facilitate the function of preventing the isolated operation of the distributed power source.

また、上記第5または第7の構成から成る負荷装置において、前記電力変換部は、入力電流波形を正弦波形に整える機能を具備する構成(第8の構成)にするとよい。   In the load device having the fifth or seventh configuration, the power conversion unit may have a configuration (eighth configuration) having a function of adjusting an input current waveform to a sine waveform.

また、上記第5、第7、または、第8の構成から成る負荷装置において、前記電力変換部は、交流電力を直流電力に変換して前記負荷に出力するAC/DCコンバータである構成(第9の構成)にするとよい。   In the load device having the fifth, seventh, or eighth configuration, the power conversion unit is an AC / DC converter that converts AC power into DC power and outputs the DC power to the load (first). 9).

また、上記第5及び第7〜第9いずれかの構成から成る負荷装置において、前記電力変換部は、交流電力を直流電力に変換して前記負荷に出力する一方で、直流電源または前記負荷から入力される直流電力を交流電力に変換して系統連系させる双方向インバータ部である構成(第10の構成)にするとよい。   In the load device having any one of the fifth and seventh to ninth configurations, the power conversion unit converts AC power into DC power and outputs the DC power to the load. It is good to set it as the structure (10th structure) which is the bidirectional | two-way inverter part which converts the input direct-current power into alternating current power and carries out grid connection.

また、上記第10の構成から成る負荷装置において、前記負荷は蓄電池であり、前記直流電源はPVモジュールである構成(第11の構成)にするとよい。   In the load device having the tenth configuration, the load may be a storage battery, and the DC power source may be a PV module (an eleventh configuration).

また、本発明に係る単独運転防止助長システムは、単独運転防止機能を備えた分散型電源と、上記第1〜第4いずれかの構成から成る電力変換器または上記第5及び第7〜第10いずれかの構成から成る負荷装置と、を有する構成(第12の構成)とされている。   The isolated operation prevention promotion system according to the present invention includes a distributed power source having an isolated operation prevention function, a power converter having any one of the first to fourth configurations, or the fifth and seventh to tenth configurations. And a load device having any one of the configurations (a twelfth configuration).

なお、上記第12の構成から成る単独運転防止助長システムにおいて、前記分散型電源は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して系統連系させる系統連系インバータと、系統周波数の変化から単独運転を検出して前記系統連系インバータを停止させる単独運転防止機能部と、を有する構成(第13の構成)にするとよい。   In the above-described twelfth configuration, the distributed power source includes a grid-connected inverter that converts DC power supplied from a DC power source into AC power and grid-links; It is good to make it the structure (13th structure) which has an independent operation prevention function part which detects an isolated operation from a change and stops the said grid connection inverter.

また、上記第13の構成から成る単独運転防止助長システムにおいて、前記直流電源はPVモジュールである構成(第14の構成)にするとよい。   In the isolated operation prevention promotion system having the thirteenth configuration, the DC power source may be a PV module (fourteenth configuration).

本発明に係る負荷装置であれば、分散型電源の単独運転防止機能を助長することができるので、分散型電源の単独運転防止を確実ならしめることが可能となる。   With the load device according to the present invention, it is possible to promote the function of preventing the independent operation of the distributed power source, and thus it is possible to ensure the prevention of the isolated operation of the distributed power source.

インバータ装置の第1構成例を示すブロック図Block diagram showing a first configuration example of an inverter device 積分データe’の見かけ上の波形パターンを示す図The figure which shows the apparent waveform pattern of integral data e ' 積分データe’を基に作成したインバータ出力の波形パターンを示す図The figure which shows the waveform pattern of the inverter output produced based on the integral data e ' 所定期間αと負荷供給電圧Voの周波数との間の関係を示す図The figure which shows the relationship between the predetermined period (alpha) and the frequency of load supply voltage Vo. インバータ装置の第2構成例を示すブロック図Block diagram showing a second configuration example of the inverter device PWMデータDp’の歪ませ方を説明する図The figure explaining how to distort PWM data Dp ' PWMデータDp’における見かけ上の波形の第1例を示す図The figure which shows the 1st example of the apparent waveform in PWM data Dp ' PWMデータDp’における見かけ上の波形の第2例を示す図The figure which shows the 2nd example of the apparent waveform in PWM data Dp ' PWMデータDp’における見かけ上の波形の第3例を示す図The figure which shows the 3rd example of the apparent waveform in PWM data Dp ' PWMデータDp’における見かけ上の波形の第4例を示す図The figure which shows the 4th example of the apparent waveform in PWM data Dp ' インバータ出力周波数の変動具合の一例を示す図Diagram showing an example of how the inverter output frequency fluctuates インバータ出力周波数の制御に用いる正帰還ループの一例を示す図The figure which shows an example of the positive feedback loop used for control of an inverter output frequency 単独運転検知能力の測定結果を示す図Figure showing the measurement results of islanding detection ability 能動的単独運転方式の全体ブロック図Overall block diagram of active single operation system 系統周波数(周期)計測のアルゴリズムを示す図Diagram showing system frequency (period) measurement algorithm 周波数偏差演算のイメージ図Image of frequency deviation calculation 移動平均値の更新イメージ図Image of moving average update 周波数偏差−無効電力特性を示す図Diagram showing frequency deviation vs. reactive power characteristics ステップ注入発生の第1条件(基本波電圧変動)を説明するための図The figure for demonstrating the 1st conditions (fundamental voltage fluctuation) of step injection generation ステップ注入発生の第2条件(高調波電圧変動)を説明するための図The figure for demonstrating the 2nd conditions (harmonic voltage fluctuation) of step injection generation インバータ装置への適用例を示すブロック図Block diagram showing an example of application to an inverter device 負荷装置への適用例を示すブロック図Block diagram showing an example of application to a load device 双方向インバータ装置への適用例を示すブロック図Block diagram showing an example of application to a bidirectional inverter device

<インバータ装置(第1実施例)>
図1は、インバータ装置の第1構成例を示すブロック図である。本構成例のインバータ装置1は、直流電源2から入力される直流電力を交流電力に変換して負荷3に供給するインバータ主回路4と、負荷3に供給される負荷供給電圧Voを検出する電圧検出器5と、負荷供給電圧Voを基にして出力同期信号Vsを作成するゼロクロス検出回路6と、インバータ主回路4の交流出力(以下、インバータ出力という)の出力電流Ioを検出する電流検出器7と、出力電流IoをA/D変換するA/D変換器8と、出力電流Ioと出力同期信号Vsを基にしてインバータ主回路4をPWM[pulse width modulation]制御するDSP[digital signal processor]9と、負荷3に供給される負荷供給電圧Voの電圧異常を検出する電圧異常検出回路10と、DSP9が出力するPWMデータを基にしてゲートパルス信号Gpを作成するタイマ・カウンタ回路11と、ゲートパルス信号Gpを基にしてインバータ主回路4のスイッチング素子(図示省略)をスイッチング制御するゲート駆動回路12とを備えている。インバータ主回路4と負荷3との間には、リアクトル13とコンデンサ14からなり、インバータ出力の高周波成分を除去するフィルタ15が設けられている。
<Inverter device (first embodiment)>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a first configuration example of an inverter device. The inverter device 1 of this configuration example includes an inverter main circuit 4 that converts DC power input from a DC power supply 2 into AC power and supplies the AC power to the load 3, and a voltage that detects the load supply voltage Vo supplied to the load 3. A detector 5; a zero-crossing detection circuit 6 for generating an output synchronization signal Vs based on the load supply voltage Vo; and a current detector for detecting an output current Io of an AC output (hereinafter referred to as inverter output) of the inverter main circuit 4. 7, an A / D converter 8 for A / D converting the output current Io, and a DSP (digital signal processor) for controlling the inverter main circuit 4 by PWM [pulse width modulation] based on the output current Io and the output synchronization signal Vs. ], The voltage abnormality detection circuit 10 for detecting the voltage abnormality of the load supply voltage Vo supplied to the load 3, and the gate pulse signal Gp based on the PWM data output from the DSP 9. And a gate drive circuit 12 that controls switching of a switching element (not shown) of the inverter main circuit 4 based on the gate pulse signal Gp. Between the inverter main circuit 4 and the load 3, there is provided a filter 15 that includes a reactor 13 and a capacitor 14 and removes a high-frequency component of the inverter output.

負荷3には、インバータ装置1とは別に、商用電力系統16から遮断器17および柱上トランス18を介して交流電力が供給されており、インバータ装置1は、商用電力系統16と連系して運転されている。   Separately from the inverter device 1, AC power is supplied to the load 3 from the commercial power system 16 via the circuit breaker 17 and the pole transformer 18. The inverter device 1 is connected to the commercial power system 16. It is driving.

DSP9は、電流基準波形データWbが格納された電流基準波形メモリ19と、電流基準波形メモリ19から電流基準波形データWbを順次読み出して、出力指令信号Vcと乗算して電流基準信号Icを作成する乗算部20と、出力電流Ioと電流基準信号Icとの誤差を算出して電流誤差信号eを作成する誤差信号作成部21と、出力同期信号Vsの周期を1区間とする電流誤差信号eの波形パターンの積分を行う誤差波形パターン積分回路22と、誤差波形パターン積分回路22から出力される積分データe’をパルス幅変調してPWMデータDpを作成するPWM処理回路23と、PWMデータDpを格納するPWMメモリ24と、負荷供給電圧Voの周波数の算出、負荷供給電圧Voの周波数異常を示す周波数異常信号Feの出力、さらには無積分区間指定信号Bの出力を行うゼロクロス周期検出処理回路25とを備えている。   The DSP 9 sequentially reads out the current reference waveform data Wb from the current reference waveform data 19 and the current reference waveform data Wb from the current reference waveform memory 19, and generates the current reference signal Ic by multiplying it with the output command signal Vc. A multiplier 20, an error signal generator 21 for calculating an error between the output current Io and the current reference signal Ic to generate a current error signal e, and a current error signal e having a period of the output synchronization signal Vs as one section. An error waveform pattern integration circuit 22 that integrates the waveform pattern, a PWM processing circuit 23 that generates PWM data Dp by pulse width modulating the integration data e ′ output from the error waveform pattern integration circuit 22, and PWM data Dp PWM memory 24 to be stored, calculation of frequency of load supply voltage Vo, output of frequency abnormality signal Fe indicating frequency abnormality of load supply voltage Vo, Al to have a zero-crossing cycle detection processing circuit 25 for output of the non-integral interval designation signal B.

次に、インバータ装置1の動作を順を追って説明する。電流検出器7で検出されたインバータ出力の出力電流Ioは、A/D変換器8によってA/D変換されたのち、誤差信号作成部21に入力される。   Next, the operation of the inverter device 1 will be described in order. The output current Io of the inverter output detected by the current detector 7 is A / D converted by the A / D converter 8 and then input to the error signal creation unit 21.

一方、電圧検出器5で検出された負荷供給電圧Voは、ゼロクロス検出回路6に入力される。ゼロクロス検出回路6では入力された負荷供給電圧Voを基にして出力同期信号Vsを作成して、電流基準波形メモリ19に出力する。電流基準波形メモリ19では、格納している電流基準波形データWbを、入力された出力同期信号Vsに同期して読み出して乗算部20に出力する。乗算部20では、入力された電流基準波形データWbと出力指令信号Vcとを乗算して電流基準信号Icを作成して誤差信号作成部21に出力する。   On the other hand, the load supply voltage Vo detected by the voltage detector 5 is input to the zero cross detection circuit 6. The zero cross detection circuit 6 creates an output synchronization signal Vs based on the input load supply voltage Vo and outputs it to the current reference waveform memory 19. The current reference waveform memory 19 reads out the stored current reference waveform data Wb in synchronization with the input output synchronization signal Vs and outputs it to the multiplication unit 20. The multiplier 20 multiplies the input current reference waveform data Wb and the output command signal Vc to generate a current reference signal Ic and outputs it to the error signal generator 21.

出力電流Ioと電流基準信号Icとが入力された誤差信号作成部21では、出力電流Ioと電流基準信号Icとの誤差である電流誤差信号eを作成して、誤差波形パターン積分回路22に出力する。誤差波形パターン積分回路22には、出力同期信号Vsがゼロクロス検出回路6から入力されており、誤差波形パターン積分回路22では、出力同期信号Vsの周期を1区間として電流誤差信号eの波形パターンを積分する。このようにして作成された積分データe’は、次回のサンプリング時の積分演算に使用するために誤差波形パターン積分回路22内に記憶されるとともに、PWM処理回路23に出力される。   The error signal generator 21 to which the output current Io and the current reference signal Ic are input generates a current error signal e that is an error between the output current Io and the current reference signal Ic and outputs the current error signal e to the error waveform pattern integration circuit 22. To do. The error waveform pattern integration circuit 22 receives the output synchronization signal Vs from the zero-cross detection circuit 6, and the error waveform pattern integration circuit 22 sets the waveform pattern of the current error signal e as a period of the output synchronization signal Vs. Integrate. The integration data e ′ thus created is stored in the error waveform pattern integration circuit 22 and is output to the PWM processing circuit 23 for use in integration calculation at the next sampling.

PWM処理回路23では、入力された積分データe’をパルス幅変調してPWMデータDpを作成して、PWMメモリ24に格納する。PWMメモリ24では、ゼロクロス検出回路6から入力される出力同期信号Vsと同期を取りつつ、各サンプリング毎にPWMデータDpをタイマ・カウンタ回路11に出力する。   In the PWM processing circuit 23, the input integration data e ′ is subjected to pulse width modulation to generate PWM data Dp and stored in the PWM memory 24. The PWM memory 24 outputs the PWM data Dp to the timer / counter circuit 11 for each sampling while synchronizing with the output synchronization signal Vs input from the zero cross detection circuit 6.

タイマ・カウンタ回路11では、DSP9において上述した手順で作成されたPWMデータDpを基にしてゲートパルス信号Gpを作成して、ゲート駆動回路12に出力する。ゲート駆動回路12では、入力されるゲートパルス信号Gpを基にしてインバータ主回路4のスイッチング素子(図示省略)をスイッチング制御して、インバータ主回路4を駆動させる。   In the timer / counter circuit 11, the gate pulse signal Gp is created based on the PWM data Dp created in the above-described procedure in the DSP 9, and is output to the gate drive circuit 12. The gate drive circuit 12 drives the inverter main circuit 4 by switching control of switching elements (not shown) of the inverter main circuit 4 based on the input gate pulse signal Gp.

インバータ装置1では、交流電圧系統16の停電等により、単独運転状態になると、次のようにして、単独運転状態を検知して、インバータ出力を停止している。すなわち、インバータ装置1が供給している無効電力と負荷3が要求している無効電力とが一致していない状態でインバータ装置1が単独運転状態になると、負荷供給電圧Vo(単独運転状態ではインバータ出力と等しくなる)の周波数は、定格周波数(50/60Hz)から変動し、これに伴って負荷供給電圧Voの電圧値も変動する。そこで、電圧異常検出回路10によって、負荷供給電圧Voに異常があるか否かを検出し、負荷供給電圧Voに過電圧異常ないし不足電圧異常が生じると、電圧異常信号Veをゲート駆動回路12に出力する。また、ゼロクロス周期検出回路25において、負荷供給電圧Voの周波数を検出し、さらに検出した負荷供給電圧Voの周波数と定格周波数f0を比較して両者の偏差を算出し、算出した偏差が予め決めておいた閾値を超過する場合には、周波数異常信号Feをゲート駆動回路12に出力する。   In the inverter device 1, when the AC voltage system 16 is in a single operation state due to a power failure or the like, the single operation state is detected and the inverter output is stopped as follows. That is, when the inverter device 1 enters the single operation state when the reactive power supplied by the inverter device 1 and the reactive power required by the load 3 do not match, the load supply voltage Vo (inverter in the single operation state) The frequency of the output becomes equal to the rated frequency (50/60 Hz), and accordingly, the voltage value of the load supply voltage Vo also varies. Therefore, the voltage abnormality detection circuit 10 detects whether or not the load supply voltage Vo is abnormal. When an overvoltage abnormality or an undervoltage abnormality occurs in the load supply voltage Vo, a voltage abnormality signal Ve is output to the gate drive circuit 12. To do. Further, the zero cross cycle detection circuit 25 detects the frequency of the load supply voltage Vo, compares the detected frequency of the load supply voltage Vo with the rated frequency f0, calculates the deviation between them, and the calculated deviation is determined in advance. When the set threshold value is exceeded, the frequency abnormality signal Fe is output to the gate drive circuit 12.

ゲート駆動回路12では、電圧異常信号Veないしは周波数異常信号Feが入力されると、インバータ装置1が単独運転状態になったとして、インバータ主回路4のスイッチング制御を停止し、これによってインバータ主回路4はインバータ出力を停止する。   In the gate drive circuit 12, when the voltage abnormality signal Ve or the frequency abnormality signal Fe is input, the switching control of the inverter main circuit 4 is stopped by assuming that the inverter device 1 is in the single operation state, and thereby the inverter main circuit 4 Stops inverter output.

次に、インバータ装置1の特徴となる動作を説明する。インバータ装置1が供給している無効電力と負荷3が要求している無効電力とがほぼ一致する(負荷インピーダンスの力率が1に近い)状態で、インバータ装置1が単独運転状態になると、負荷供給電圧Voの周波数はほとんど変動しなくなる。したがって、電圧異常検出回路10やゼロクロス周期検出処理回路25において、負荷供給電圧Voの異常が検出できなくなる。そこで、インバータ装置1では、誤差波形パターンeの積分データe’に対して、以下に示す歪みを付与することで、負荷インピーダンスの力率に関係なく、単独運転状態の負荷供給電圧Voの周波数に変動を発生させて、インバータ装置1の単独運転状態を確実に検知している。以下、この歪みの付与について詳細に説明する。   Next, an operation that characterizes the inverter device 1 will be described. When the reactive power supplied by the inverter device 1 and the reactive power required by the load 3 substantially match (the power factor of the load impedance is close to 1) and the inverter device 1 enters the single operation state, the load The frequency of the supply voltage Vo hardly fluctuates. Therefore, the abnormality of the load supply voltage Vo cannot be detected in the voltage abnormality detection circuit 10 or the zero cross cycle detection processing circuit 25. Therefore, in the inverter device 1, the following distortion is applied to the integral data e ′ of the error waveform pattern e, so that the frequency of the load supply voltage Vo in the single operation state is obtained regardless of the power factor of the load impedance. Fluctuations are generated to reliably detect the single operation state of the inverter device 1. Hereinafter, the application of the distortion will be described in detail.

ゼロクロス周期検出処理回路25は、誤差波形パターン積分回路22に対して、無積分区間指定信号Bを与えている。無積分区間指定信号Bは、次のような指定を行う信号である。すなわち、無積分区間指定信号Bは、積分データe’においてその波形パターンの所定区間αを指定するとともに、その所定区間αの出力をゼロにする指令信号である。ここで、所定区間αとは、ゼロクロスポイントを期間終点として、波形パターン半周期内に設けられた区間である。   The zero-crossing period detection processing circuit 25 gives a no-integration section designation signal B to the error waveform pattern integration circuit 22. The non-integral section designation signal B is a signal for performing the following designation. That is, the non-integral section designation signal B is a command signal that designates the predetermined section α of the waveform pattern in the integral data e ′ and sets the output of the predetermined section α to zero. Here, the predetermined section α is a section provided in the half cycle of the waveform pattern with the zero cross point as the end point of the period.

無積分区間指定信号Bを受けた誤差波形パターン積分回路22の動作を図2及び図3を参照して説明する。図2は、積分データe’の見かけ上の波形パターンの一例であり、図3は、図2の積分データe’を基にして作成したインバータ出力の波形パターンの一例である。また、図2及び図3は、半周期分のデータであって、図2では定格周波数時のデータ点数を例えば300個としている。   The operation of the error waveform pattern integration circuit 22 that has received the no-integration section designation signal B will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is an example of an apparent waveform pattern of the integration data e ′, and FIG. 3 is an example of an inverter output waveform pattern created based on the integration data e ′ of FIG. 2. 2 and 3 show data for a half cycle. In FIG. 2, the number of data points at the rated frequency is 300, for example.

インバータ出力が定格周波数f0を維持しているのであれば、誤差波形パターン積分回路22で記憶している前回周期の積分データe’の波形パターンは、例えば図2(a)に示すように、周期T0の正弦波波形となる。また、この正弦波波形の積分データe’を基にして作成したインバータ出力の周期波形も、図3(a)に示すように、周期T0の正弦波波形となる。   If the inverter output maintains the rated frequency f0, the waveform pattern of the integration data e ′ of the previous cycle stored in the error waveform pattern integration circuit 22 is, for example, as shown in FIG. It becomes a sine wave waveform of T0. Further, the periodic waveform of the inverter output created based on the integration data e 'of the sine wave waveform is also a sine wave waveform of the period T0 as shown in FIG.

ここで、ゼロクロス周期検出処理回路25から無積分区間指定信号Bが入力された誤差波形パターン積分回路22は、周期T0の積分データe’のうち、無積分区間指定信号Bによって指定された所定区間αの間の積分データをゼロにした図2(b)に示す積分データe’を出力する。この積分データe’における見かけ上の周期は定格周波数f0の周期より短くなっているので、この積分データe’を基にしてインバータ主回路4がインバータ出力を作成すると、そのゼロクロスポイントの検出タイミングが期間αだけ早くなる結果、その周期は図3(b)に示すようにT0より若干短いT1となり、インバータ出力の周波数は若干上昇する。   Here, the error waveform pattern integration circuit 22 to which the non-integral section designation signal B is input from the zero-crossing period detection processing circuit 25 is the predetermined section designated by the non-integration section designation signal B in the integral data e ′ of the period T0. The integral data e ′ shown in FIG. 2B is output in which the integral data during α is zero. Since the apparent cycle in the integral data e ′ is shorter than the cycle of the rated frequency f0, when the inverter main circuit 4 creates an inverter output based on the integral data e ′, the detection timing of the zero cross point is As a result of being accelerated by the period α, the period becomes T1 slightly shorter than T0 as shown in FIG. 3B, and the frequency of the inverter output slightly increases.

さらに、周期T1に対応した周波数を有するインバータ出力が出力されると、誤差波形パターン積分回路22では、周期T1の積分データのうち、無積分区間指定信号Bによって指定された所定区間αの間の積分データをゼロにした図2(c)に示す積分データe’を出力する。この積分データe’における見かけ上の周期はさらに周期T1より短くなっているので、この積分データe’を基にしてインバータ出力を作成すると、そのゼロクロスポイントの検出タイミングが期間αだけさらに早くなる結果、その周期は、図3(c)に示すように、T1よりさらに若干短いT2となり、インバータ出力の周波数はさらに若干上昇する。このようにして、インバータ出力の周波数は徐々に上昇していく。   Further, when an inverter output having a frequency corresponding to the period T1 is output, the error waveform pattern integration circuit 22 outputs a predetermined interval α specified by the non-integration interval specifying signal B in the integration data of the cycle T1. The integration data e ′ shown in FIG. 2C with the integration data set to zero is output. Since the apparent period in the integral data e ′ is further shorter than the period T1, when the inverter output is created based on the integral data e ′, the detection timing of the zero cross point is further advanced by the period α. As shown in FIG. 3C, the period becomes T2, which is slightly shorter than T1, and the frequency of the inverter output further increases slightly. In this way, the frequency of the inverter output gradually increases.

このような周波数の変動は、たとえ負荷インピーダンスの力率がほぼ1であったとしても発生するので、このような周波数変動ないし周波数変動に伴う電圧変化をゼロクロス周期検出処理回路25ないし電圧異常検出回路10によって検出することで、インバータ装置1の単独運転状態は確実に検知される。なお、所定区間αの長さは、負荷供給電圧Voのゼロクロス周期によって調整される。   Such frequency fluctuations occur even if the power factor of the load impedance is approximately 1. Therefore, such frequency fluctuations or voltage changes caused by the frequency fluctuations are detected by the zero cross period detection processing circuit 25 or the voltage abnormality detection circuit. By detecting by 10, the single operation state of the inverter device 1 is reliably detected. Note that the length of the predetermined section α is adjusted by the zero cross period of the load supply voltage Vo.

また、このような周波数の変動は、インバータ装置1が単独運転をしているときにのみ発生し、インバータ装置1が商用電力系統16と連系している場合には、負荷供給電圧Voの周波数が商用電力系統16側で維持されるため生じることはない。   In addition, such a frequency variation occurs only when the inverter device 1 is operating alone, and when the inverter device 1 is linked to the commercial power system 16, the frequency of the load supply voltage Vo. Will not occur because it is maintained on the commercial power system 16 side.

ところで、ゼロクロス周期検出処理回路25では、上記した積分データe’をゼロにする所定区間αの長さを次のように変動させている。すなわち、図4に示すように、単独運転時の負荷供給電圧Voの周波数が定格周波数f0付近にある場合においては、所定区間αの長さを短くする一方、インバータ出力の周波数が定格周波数f0から乖離するにつれて所定区間αを大きくしている。これにより、商用電力系統16との連系が維持されている期間においては、負荷供給電圧Voに生じる歪みを小さくする一方、系統を離脱して単独運転状態になった場合のインバータ出力の周波数の変化を加速させて、単独運転状態の検知をより確実にしている。   By the way, in the zero cross period detection processing circuit 25, the length of the predetermined section α in which the integration data e ′ described above is made zero is varied as follows. That is, as shown in FIG. 4, when the frequency of the load supply voltage Vo during the single operation is in the vicinity of the rated frequency f0, the length of the predetermined section α is shortened while the frequency of the inverter output is changed from the rated frequency f0. The predetermined section α is increased as the distance deviates. As a result, during the period in which the interconnection with the commercial power system 16 is maintained, the distortion generated in the load supply voltage Vo is reduced, while the frequency of the inverter output when the system is disconnected and enters the single operation state. The change is accelerated to ensure the detection of the isolated operation state.

また、ゼロクロス周期検出処理回路25では、同じく図4に示すように、単独運転時の負荷供給電圧Voの周波数が上限値f1になると、上記所定区間αをゼロに戻している。これにより、インバータ装置1の単独運転時、インバータ出力の周波数がf1になると、所定区間αがゼロになって周波数がf1より上昇しなくなるので、これによって周波数発散が抑止される。   Further, in the zero cross cycle detection processing circuit 25, as shown in FIG. 4, when the frequency of the load supply voltage Vo during the single operation reaches the upper limit value f1, the predetermined section α is returned to zero. As a result, when the frequency of the inverter output becomes f1 during the independent operation of the inverter device 1, the predetermined interval α becomes zero and the frequency does not rise above f1, thereby suppressing the frequency divergence.

さらには、ゼロクロス周期検出処理回路25では、負荷供給電圧Voの周波数が商用電力系統16の定格周波数f0から乖離したとき、積分データe’の値を所定の割合で減少させて、インバータ出力を低下させることにより、インバータ装置1の単独運転時において、インバータ出力の周波数変動を促進して単独運転の検知を早めるとと共に、インバータ装置1を安全に停止させている。   Further, in the zero cross cycle detection processing circuit 25, when the frequency of the load supply voltage Vo deviates from the rated frequency f0 of the commercial power system 16, the value of the integral data e ′ is decreased at a predetermined rate, and the inverter output is decreased. As a result, during the independent operation of the inverter device 1, the frequency fluctuation of the inverter output is promoted to accelerate the detection of the independent operation, and the inverter device 1 is safely stopped.

図5は、インバータ装置の第2構成例を示すブロック図である。第2構成例のインバータ装置30は、基本的に、先に説明した第1構成例のインバータ装置1と同様の構成を備えており、同一ないし同様の部分に同一の符号を付し、重複した説明は省略する。   FIG. 5 is a block diagram illustrating a second configuration example of the inverter device. The inverter device 30 of the second configuration example basically includes the same configuration as the inverter device 1 of the first configuration example described above, and the same or similar parts are denoted by the same reference numerals and are duplicated. Description is omitted.

第2構成例のインバータ装置30は、インバータ出力に歪みを与えるゼロクロス周期検出処理回路31の構成に特徴がある。すなわち、ゼロクロス周期検出処理回路31は、PWMメモリ24に対して読み出しアドレス指定信号Cを出力している。第1構成例のゼロクロス周期検出処理回路25は、誤差波形パターン積分回路22に対して無積分区間指定信号Bを出力しており、この点で、両者は異なっている。   The inverter device 30 of the second configuration example is characterized by the configuration of a zero cross cycle detection processing circuit 31 that distorts the inverter output. That is, the zero cross cycle detection processing circuit 31 outputs the read address designation signal C to the PWM memory 24. The zero-crossing period detection processing circuit 25 of the first configuration example outputs a non-integration section designation signal B to the error waveform pattern integration circuit 22, and both are different in this respect.

次に、インバータ装置30の特徴となる動作を説明する。インバータ装置30が供給している無効電力と負荷3が要求している無効電力とがほぼ一致する(負荷インピーダンスの力率が1に近い)状態で、インバータ装置30が単独運転状態になると、負荷供給電圧Voの周波数はほとんど変動しなくなる。従って、電圧異常検出回路10やゼロクロス周期検出処理回路31において、負荷供給電圧Voの異常が検出できなくなる。そこで、インバータ装置30では、PWMメモリ24が出力するPWMデータDp’に対して、以下に示す歪みを付与することにより、負荷インピーダンスの力率に関係なく、単独運転状態の負荷供給電圧Voの周波数に変動を発生させて、インバータ装置30の単独運転状態を確実に検知している。以下、歪みの付与に付いて詳細に説明する。   Next, operations that characterize the inverter device 30 will be described. When the reactive power supplied by the inverter device 30 and the reactive power required by the load 3 substantially match (the power factor of the load impedance is close to 1) and the inverter device 30 enters the single operation state, the load The frequency of the supply voltage Vo hardly fluctuates. Therefore, the abnormality of the load supply voltage Vo cannot be detected in the voltage abnormality detection circuit 10 or the zero cross cycle detection processing circuit 31. Therefore, in the inverter device 30, by applying the following distortion to the PWM data Dp ′ output from the PWM memory 24, the frequency of the load supply voltage Vo in the single operation state regardless of the power factor of the load impedance. Thus, the single operation state of the inverter device 30 is reliably detected. Hereinafter, the application of distortion will be described in detail.

ゼロクロス周期検出処理回路31がPWMメモリ24に対して与える読み出しアドレス指定信号Cは、次のような指定を行う信号である。すなわち、図6に示すように、読み出しアドレス指定信号Cは、PWMメモリ24に対して、PWMデータDpの読み出しに際して、読み出し用のカウンタ(g-count)の増加率(g-rate)をゼロクロス周期毎に変更することで、PWMデータDpに歪みを与えている。   The read address designation signal C given to the PWM memory 24 by the zero cross period detection processing circuit 31 is a signal for performing the following designation. That is, as shown in FIG. 6, the read address designation signal C indicates the increase rate (g-rate) of the read counter (g-count) to the PWM memory 24 when the PWM data Dp is read. By changing each time, the PWM data Dp is distorted.

すなわち、読み出しアドレス指定信号Cは、PWMデータDpの読み出しアドレスをmとし、PWMデータメモリ24から取り出されるPWMデータDpの時間変化をY(n)とすると、
m=int(g-rate×g-count) …(1)
g-count=n mod N …(2)
Y(n)=Dpm …(3)
となるアドレス指定信号である。
That is, in the read address designation signal C, if the read address of the PWM data Dp is m and the time change of the PWM data Dp taken out from the PWM data memory 24 is Y (n),
m = int (g-rate x g-count) (1)
g-count = n mod N (2)
Y (n) = Dpm (3)
Is an address designation signal.

このように設定された読み出しアドレス指定信号Cに基づいてPWMメモリ24から読み出されたPWMデータDp’は、タイマ・カウンタ回路11に入力される。そして、このPWMデータDp’に基づいてタイマ・カウンタ回路11でゲートパルス信号Gp’を作成して、ゲート駆動回路12に出力する。ゲート駆動回路12では、入力されたゲートパルス信号Gp’によってインバータ主回路4をスイッチング制御する。   The PWM data Dp ′ read from the PWM memory 24 based on the read address designation signal C set in this way is input to the timer / counter circuit 11. Based on this PWM data Dp ′, the timer / counter circuit 11 creates a gate pulse signal Gp ′ and outputs it to the gate drive circuit 12. In the gate drive circuit 12, the inverter main circuit 4 is subjected to switching control by the input gate pulse signal Gp '.

ここで、g-rate>1とした場合には、インバータ出力波形には、図7に示すように、ゼロクロスポイントを期間終点する所定期間βが出力ゼロとなる歪みが付与されて、PWMデータDp’での見かけ上の周期T3が定格周波数f0の周期T0より短くなり、このPWMデータDp’を基にしてインバータ出力を作成すると、そのゼロクロスポイントの検出タイミングが期間βだけに早くなる結果、インバータ出力の周波数は定格周波数f0より上昇する。   Here, when g-rate> 1, as shown in FIG. 7, the inverter output waveform is given a distortion in which the predetermined period β that ends the zero crossing point is zero, and the PWM data Dp The apparent period T3 at 'is shorter than the period T0 of the rated frequency f0, and when an inverter output is created based on this PWM data Dp', the detection timing of the zero cross point is advanced only by the period β. The output frequency rises above the rated frequency f0.

一方、g-rate<1とした場合には、インバータ出力波形には、図8に示すように、波高ピークからゼロクロスポイントに至る下降波形経路側に任意のオフセットを出力する歪みが付与されて、PWMデータDp’での見かけ上の周期T4が定格周波数f0の周期T0より長くなり、このPWMデータDp’を基にしてインバータ出力を作成すると、見かけ上の周期T4が長くなる分、そのゼロクロスポイントの検出タイミングが遅くなる結果、インバータ出力の周波数は定格周波数f0より下降する。   On the other hand, when g-rate <1, the inverter output waveform is given distortion to output an arbitrary offset on the descending waveform path side from the peak height to the zero cross point, as shown in FIG. When the apparent period T4 in the PWM data Dp ′ is longer than the period T0 of the rated frequency f0, and the inverter output is created based on this PWM data Dp ′, the apparent period T4 becomes longer and the zero cross point As a result, the inverter output frequency falls below the rated frequency f0.

このような周波数の変動は、たとえ負荷インピーダンスの力率がほぼ1であったとしても発生するので、このような周波数変動ないし周波数変動に伴う電圧変化をゼロクロス周期検出処理回路31ないし電圧異常検出回路10によって検出することで、インバータ装置30の単独運転状態は確実に検知される。   Such frequency fluctuations occur even if the power factor of the load impedance is approximately 1. Therefore, such frequency fluctuations or voltage changes caused by the frequency fluctuations are detected by the zero-cross cycle detection processing circuit 31 or the voltage abnormality detection circuit. By detecting by 10, the single operation state of the inverter device 30 is reliably detected.

インバータ装置30によるインバータ出力波形の歪ませ方は、図7や図8に示した他、図9に示すように、ゼロクロスポイントを含んだその両側の所定期間γが出力レベルゼロとなる歪みをインバータ出力波形に付与してもよい。そうすれば、PWMデータDp’での見かけ上の周期TTは、定格周波数f0の周期T0より短くなる結果、インバータ出力(負荷供給電圧Vo)の周波数は、定格周波数f0から変動する。   Inverter output waveform is distorted by inverter device 30 as shown in FIG. 7 and FIG. 8, as shown in FIG. 9. You may give to an output waveform. Then, the apparent period TT in the PWM data Dp ′ becomes shorter than the period T0 of the rated frequency f0, and as a result, the frequency of the inverter output (load supply voltage Vo) varies from the rated frequency f0.

さらには、図10に示すように、ゼロクロスポイントが両波高ピーク側に任意のオフセットを出力する歪みをインバータ出力波形に付与してもよい。そうすれば、PWMデータDp’での見かけ上の周期T6は、定格周波数f0の周期T0より長くなる結果、インバータ出力の周波数は、定格周波数f0から変動する。   Furthermore, as shown in FIG. 10, distortion that causes the zero cross point to output an arbitrary offset on both peak sides may be added to the inverter output waveform. Then, the apparent period T6 in the PWM data Dp ′ becomes longer than the period T0 of the rated frequency f0, and as a result, the frequency of the inverter output varies from the rated frequency f0.

図9や図10に示したような歪ませ方をインバータ出力波形に付与するためには、読み出しアドレス指定信号Cにおける読み出しアドレスを指定する関数を変更すればよい。なお、図7〜図10において、実線はPWMデータDp’での見かけ上の出力波形を示し、点線は定格周波数f0の出力波形を示している。   In order to give the inverter output waveform the distortion as shown in FIG. 9 or FIG. 10, the function for designating the read address in the read address designating signal C may be changed. 7 to 10, the solid line indicates an apparent output waveform in the PWM data Dp ′, and the dotted line indicates an output waveform at the rated frequency f0.

ところで、インバータ装置30が単独運転している時のインバータ出力の周波数は、インバータ装置30が接続される負荷3の種類によっても影響を受け、負荷3が誘導性負荷である場合には単独運転時のインバータ出力周波数は上昇し、負荷3が容量性負荷である場合には単独運転時のインバータ出力周波数は下降する。そのため、インバータ出力波形に歪みを付与することによる周波数変動と負荷3による周波数変動量とが互いに周波数変動量の絶対値が同等で、かつ、その変動方向が逆である場合などでは、歪みの付与による周波数変動と、負荷3による周波数変動とが互いに相殺し合って、周波数変動が発生しにくい場合がある。   By the way, the frequency of the inverter output when the inverter device 30 is operating alone is also affected by the type of the load 3 to which the inverter device 30 is connected, and when the load 3 is an inductive load, The inverter output frequency increases, and when the load 3 is a capacitive load, the inverter output frequency during single operation decreases. Therefore, in the case where the absolute value of the frequency fluctuation amount is equal to the frequency fluctuation amount due to the distortion applied to the inverter output waveform and the frequency fluctuation amount due to the load 3, and the fluctuation direction is opposite, the distortion is applied. In some cases, the frequency fluctuation due to the load 3 and the frequency fluctuation due to the load 3 cancel each other, making it difficult for the frequency fluctuation to occur.

これに対して、インバータ装置30では、先にも述べたように、読み出し用のカウンタ(g-count)の増加率(g-rate)をどのように設定するかによってインバータ出力周波数を定格周波数f0に対して上昇させることも下降させることもできる。そこで、インバータ装置30では、図11に示すように、インバータ出力周波数が所定の変動幅Δfだけ上昇する第1の歪み(図7参照)を付与する期間M1と、インバータ出力周波数が所定の変動幅Δfだけ下降する第2の歪み(図8参照)を付与する期間M2とを交互に繰り返し設定している。そのため、インバータ出力周波数は上昇と下降とを交互に繰り返し、ある期間M1(M2)において、歪みの付与による周波数変動作用と、負荷3による周波数変動作用とが相殺し合ったとしても、次の期間M2(M1)では、相殺しなくなるので、インバータ出力周波数は確実に変動することになる。したがって、負荷3との電力バランスに関わりなく、確実に、インバータ装置30の単独運転状態が検出されることになる。   On the other hand, in the inverter device 30, as described above, the inverter output frequency is set to the rated frequency f 0 depending on how the increase rate (g-rate) of the reading counter (g-count) is set. Can be raised or lowered. Therefore, in the inverter device 30, as shown in FIG. 11, a period M1 during which the first distortion (see FIG. 7) in which the inverter output frequency rises by a predetermined fluctuation width Δf is applied, and the inverter output frequency has a predetermined fluctuation width. The period M2 for applying the second distortion (see FIG. 8) that decreases by Δf is alternately and repeatedly set. Therefore, the inverter output frequency repeats alternately rising and falling, and even if the frequency fluctuation effect due to the distortion and the frequency fluctuation action due to the load 3 cancel each other in a certain period M1 (M2), the next period Since M2 (M1) does not cancel out, the inverter output frequency fluctuates reliably. Therefore, the independent operation state of the inverter device 30 is reliably detected regardless of the power balance with the load 3.

また、インバータ装置30では、第1の歪みを付与する期間M1と第2の歪みを付与する期間M2との間に、定格周波数f0を維持する歪み無付与期間M3を設けている。これにより、インバータ装置30の通常の運転状態、すなわち、商用電力系統16と連系して定格周波数f0で運転している状態では、負荷供給電圧Voには歪みが発生しにくくなっている。   Further, in the inverter device 30, a non-distortion applying period M3 for maintaining the rated frequency f0 is provided between the period M1 for applying the first distortion and the period M2 for applying the second distortion. As a result, in the normal operating state of the inverter device 30, that is, the state where the inverter device 30 is operating at the rated frequency f0 in conjunction with the commercial power system 16, distortion is less likely to occur in the load supply voltage Vo.

なお、第1、第2の歪みを付与する期間M1、M2としては、例えば、インバータ出力周波数の7周期が適当であり、歪み無付与期間M3としては、インバータ出力周波数の3周期が適当であり、変動幅Δfとしては、例えば、±0.2Hzが適当である。しかしながら、これらの値は一例に過ぎず、各期間M1、M2、M3の変動幅Δfは、他の値であってもよいのは言うまでもない。また、歪み無付与期間M3は、前述した第1構成例のインバータ装置1において設置しても、同様の効果を発揮するのも言うまでもない。   As the periods M1 and M2 for applying the first and second distortions, for example, seven periods of the inverter output frequency are appropriate, and for the distortion-free period M3, three periods of the inverter output frequency are appropriate. As the fluctuation range Δf, for example, ± 0.2 Hz is appropriate. However, these values are merely examples, and it goes without saying that the variation width Δf of each of the periods M1, M2, and M3 may be other values. Needless to say, the distortion-free period M3 exhibits the same effect even if it is installed in the inverter device 1 of the first configuration example described above.

さらには、インバータ装置30では、図12に示す正帰還ループでインバータ出力を制御している。なお、図12において、横軸はゼロクロス周期検出処理回路31で検出する負荷供給電圧Voの出力周波数(インバータ装置30の単独運転時ではインバータ出力の周波数に相当する)Finを示しており、縦軸はPWMデータDp’での見かけ上の周波数Foutを示している。この図から分かるように、インバータ装置30(具体的にはゼロクロス周期検出処理回路31)は、負荷供給電圧Voを、定格周波数f0を挟んた所定周波数期間(例えば、±0.2Hzの期間が適当であるが、この期間に限定されるものでもない)である不感帯Kと、不感帯Kより高い周波数領域である+側異常周波数領域L+と、不感帯Kより低い周波数領域である−側異常周波数領域L−とに区分している。   Further, in the inverter device 30, the inverter output is controlled by the positive feedback loop shown in FIG. In FIG. 12, the horizontal axis represents the output frequency of the load supply voltage Vo detected by the zero cross cycle detection processing circuit 31 (corresponding to the frequency of the inverter output when the inverter device 30 is operated alone), and the vertical axis Indicates an apparent frequency Fout in the PWM data Dp ′. As can be seen from this figure, the inverter device 30 (specifically, the zero-cross cycle detection processing circuit 31) is suitable for the load supply voltage Vo with a predetermined frequency period (for example, a period of ± 0.2 Hz) sandwiching the rated frequency f0. Is not limited to this period), the dead zone K, the + side abnormal frequency region L + which is a frequency region higher than the dead zone K, and the − side abnormal frequency region L which is a frequency region lower than the dead zone K. It is divided into-.

そして、不感帯Kでは、図11に示したように、インバータ出力周波数が上昇する第1の歪み(図7参照)を付与する期間M1と、歪み無付与期間M3と、インバータ出力周波数が下降する第2の歪み(図8参照)を付与する期間M2とが順次交互に設定されるようにしている。また、異常周波数領域L+では、負荷供給電圧Voの周波数Finよりも、この周波数Finを基にして形成されるPWMデータDp’での見かけ上の周波数Foutの方が高くなるような正帰還ループで、PWMデータDp’を作成してインバータ制御を行っている。さらには、異常周波数領域L−では、負荷供給電圧Voの周波数Finよりも、この周波数Finを基にして形成されるPWMデータDp’での見かけ上の周波数Foutの方が低くなるような正帰還ループで、PWMデータDp’を作成してインバータ制御を行っている。このような制御は、負荷供給電圧Voを基にした帰還制御により、読み出しアドレス指定信号Cにより読み出しアドレスを指定する関数を変更すればよい。   In the dead zone K, as shown in FIG. 11, a period M1 during which the first distortion (see FIG. 7) in which the inverter output frequency is increased, a distortion-free period M3, and a period in which the inverter output frequency is decreased. The period M2 for applying the distortion of 2 (see FIG. 8) is set alternately. In the abnormal frequency region L +, a positive feedback loop in which the apparent frequency Fout in the PWM data Dp ′ formed based on the frequency Fin is higher than the frequency Fin of the load supply voltage Vo. , PWM data Dp ′ is generated to perform inverter control. Further, in the abnormal frequency region L−, the positive feedback such that the apparent frequency Fout in the PWM data Dp ′ formed based on the frequency Fin is lower than the frequency Fin of the load supply voltage Vo. In a loop, PWM data Dp ′ is created to perform inverter control. Such control may be performed by changing the function for designating the read address by the read address designation signal C by feedback control based on the load supply voltage Vo.

上述した制御を行うことにより、負荷供給電圧Voの周波数は、インバータ装置30の単独運転時において、急速に周波数変動が起きることになる。すなわち、インバータ装置30は単独運転時において、負荷インピーダンスの力率がほぼ1であり、従来では負荷供給電圧Voが不感帯Kから離脱しない場合であっても、インバータ出力に、まず、第1の歪みと第2の歪みとが付与されることで、負荷供給電圧Voが不感帯Kから離脱して、異常周波数領域L+、L−に移行する。負荷供給電圧Voが異常周波数領域L+、L−に移行すれば、正帰還ループで周波数制御されることにより、周波数変動が加速されることになる。そのため、インバータ装置30が単独運転を始めれば、速やかに、ゼロクロス周期検出処理回路31や電圧異常検出回路10によって検知されることになる。   By performing the above-described control, the frequency of the load supply voltage Vo rapidly changes when the inverter device 30 is operated alone. That is, the inverter device 30 has a power factor of load impedance of approximately 1 during single operation, and even if the load supply voltage Vo does not leave the dead zone K in the prior art, the first distortion is first applied to the inverter output. And the second distortion are applied, the load supply voltage Vo departs from the dead zone K and shifts to the abnormal frequency regions L + and L−. If the load supply voltage Vo shifts to the abnormal frequency regions L + and L−, the frequency fluctuation is accelerated by frequency control in the positive feedback loop. Therefore, if the inverter device 30 starts an independent operation, the zero cross cycle detection processing circuit 31 and the voltage abnormality detection circuit 10 will promptly detect it.

さらに、インバータ装置30では、同じく図12に示すように、負荷供給電圧Voの周波数が、異常周波数領域L+、L−に停留すれば、周波数Finに対する周波数Foutの変化量が大きくなるように、正帰還ループの傾きを変更している。すなわち、ゼロクロス周期検出処理回路31において、周波数Finが異常周波数領域L+、L−にいる期間を測定し、周波数Finが予め設定された期間(例えば、Finの5周期の期間が適当であるが、この期間に限定されるものではない)を超過しない場合には、比較的傾きの小さい正帰還ループP1に基づいて制御を行う一方、周波数Finが予め設定された期間を超過した場合には、比較的傾きの大きい正帰還ループP2に基づいて制御を行う。これにより、異常周波数領域L+、L−に移行した周波数Finの周波数変動をさらに加速することができ、インバータ装置30が単独運転を始めれば、より速やかに、ゼロクロス周期検出処理回路31や電圧異常検出回路10によって検知されることになる。   Further, in the inverter device 30, as shown in FIG. 12, when the frequency of the load supply voltage Vo is stopped in the abnormal frequency regions L + and L−, the change amount of the frequency Fout with respect to the frequency Fin is increased. The slope of the feedback loop is changed. That is, the zero cross period detection processing circuit 31 measures a period in which the frequency Fin is in the abnormal frequency region L +, L−, and a period in which the frequency Fin is set in advance (for example, a period of five cycles of Fin is appropriate. When the frequency Fin exceeds a preset period, the control is performed based on the positive feedback loop P1 having a relatively small slope. Control is performed based on the positive feedback loop P2 having a large target inclination. Thereby, the frequency fluctuation of the frequency Fin shifted to the abnormal frequency regions L + and L− can be further accelerated, and when the inverter device 30 starts the single operation, the zero-cross cycle detection processing circuit 31 and the voltage abnormality detection are detected more quickly. It will be detected by the circuit 10.

また、前述したように、負荷3が誘導性負荷であるか、容量性負荷であるか等により、負荷3側の作用で負荷供給電圧Voの周波数が変動し、負荷3による周波数変動と歪み付与による周波数変動とが相殺することが考えられる。このようになれば、負荷供給電圧Voの周波数の変動速度が遅くなって都合が悪い。しかしながら、図12に示すように、二つの正帰還ループP1、P2を切り替えるようにしているので、比較的傾きの小さい正帰還ループP1の制御において、負荷3による周波数変動と歪み付与による周波数変動とが相殺して周波数の変動速度が遅くなったとしても、比較的傾きの大きい正帰還ループP2に切り替わることで、この相殺関係が解消して、周波数は大きく変動するようになる。   Further, as described above, depending on whether the load 3 is an inductive load or a capacitive load, the frequency of the load supply voltage Vo fluctuates due to the action on the load 3 side. It is conceivable that frequency fluctuations due to If this happens, the fluctuation speed of the frequency of the load supply voltage Vo becomes slow, which is not convenient. However, as shown in FIG. 12, since the two positive feedback loops P1 and P2 are switched, in the control of the positive feedback loop P1 having a relatively small inclination, the frequency fluctuation caused by the load 3 and the frequency fluctuation caused by the distortion are applied. Even if the frequency fluctuates and the frequency fluctuation speed becomes slow, switching to the positive feedback loop P2 having a relatively large inclination cancels this canceling relationship, and the frequency fluctuates greatly.

ところで、インバータ装置30では、PWMメモり24から読み出されるPWMデータDp’に歪みを付与していたが、この他、電流基準波形メモリ19から読み出される電流基準波形データWbに歪みを与えるようにしてもよい。この場合、ゼロクロス周期検出処理回路31から電流基準波形メモり19に対して、上述した読み出しアドレス指定信号Cに相当する読み出しアドレス指定信号を出力すればよい。この読み出しアドレス指定信号は、電流基準波形データWbの読み出しに際して、読み出し用のカウンタ(g-count)の増加率(g-rate)をゼロクロス周期毎に変更することで、電流基準波形データWbに歪みを与えるものであればよい。   By the way, in the inverter device 30, the PWM data Dp ′ read from the PWM memory 24 is distorted. In addition, the current reference waveform data Wb read from the current reference waveform memory 19 is distorted. Also good. In this case, a read address designation signal corresponding to the above-described read address designation signal C may be output from the zero cross cycle detection processing circuit 31 to the current reference waveform memory 19. When the current reference waveform data Wb is read, the read address designation signal is distorted into the current reference waveform data Wb by changing the increase rate (g-rate) of the read counter (g-count) for each zero cross period. Anything that gives

図13には、インバータ定格出力(3kw)に対して負荷電力が平衡もしくは多少の範囲(±300w、±300Varの範囲)で平衡状態が崩れるように設定した上で、商用電力系統16の停電時に、インバータ装置1ないし30がどの程度の時間で単独運転を検知できるかを測定した結果である。この図では、上記した平衡状態をインバータ出力と負荷電力との差によって示しており、縦軸は、有効電力の平衡状態を示している。ここで、軸数値はインバータ出力から負荷電力を差し引いた値を示しており、この軸数値がゼロである場合には有効電力が平衡しており、その他の値の場合には、平衡状態がその数値分だけ崩れていることを示している。一方、横軸は無効電力の平衡状態を示している。測定は図中の(1)から(17)までの各点でそれぞれ行い、インバータ装置1ないし30が単独運転を検知して停止するまでの時間を、各点の横に記載している。   In FIG. 13, the load power is balanced with respect to the inverter rated output (3 kW) or set so that the equilibrium state is broken within a certain range (± 300 w, ± 300 Var range), and then when the commercial power system 16 fails. This is a result of measuring how long the inverter devices 1 to 30 can detect an isolated operation. In this figure, the above-described balanced state is shown by the difference between the inverter output and the load power, and the vertical axis shows the balanced state of active power. Here, the axis value indicates the value obtained by subtracting the load power from the inverter output. When this axis value is zero, the active power is balanced. It shows that it has collapsed by the numerical value. On the other hand, the horizontal axis indicates the reactive power equilibrium state. The measurement is performed at each point from (1) to (17) in the figure, and the time until the inverter devices 1 to 30 are detected and stopped is indicated next to each point.

この図から明らかなように、インバータ装置1ないし30は、負荷平衡状態(負荷インバータの力率が1)、あるいは、平衡状態の近傍(力率が1付近)においても、単独運転を確実に検知できることが分かる。   As is apparent from this figure, the inverter devices 1 to 30 reliably detect an isolated operation even in a load equilibrium state (the power factor of the load inverter is 1) or in the vicinity of the equilibrium state (a power factor is near 1). I understand that I can do it.

<能動的単独運転検出方式(第2実施例)>
これまで説明した分散型電源の単独運転検出方式は、定常的に無効電力を注入するための能動信号となる周波数バイアスを与えて単独運転時に動作周波数の乖離を促し、周波数シフト動作により単独運転検出する方法であるが、複数台の分散型電源が設置された環境においては互いの分散型電源による能動信号同士が干渉して相殺される技術的欠点があった。この欠点を解消するため、集中連系対応可能な単独運転検出方法である能動的単独運転検出方式が最近知られているが、概要は次のとおりである。特徴的な機能として、系統周波数の偏差から注入する無効電力を演算して周波数シフトを促す機能(周波数フィードバック機能)と、分散型電源の出力電力と系統負荷の消費電力が平衡した状態において意図的に周波数変化を発生させる機能(無効電力ステップ注入機能)を備えており、単独運転の高速検出が可能、不要動作がない、他方式との相互干渉がない、能動信号による系統への影響が小さいなどの特長を持つ。このような単独運転検出方式を「能動的単独運転検出方式(ステップ注入付き周波数フィードバック方式)」と呼び、その内容を詳細に説明する。
<Active islanding detection method (second embodiment)>
The distributed power supply isolated operation detection method described so far provides a frequency bias that is an active signal for steadily injecting reactive power to promote the deviation of the operating frequency during isolated operation, and the isolated operation is detected by frequency shift operation. However, in an environment in which a plurality of distributed power sources are installed, there is a technical drawback that active signals from each other's distributed power sources interfere with each other and cancel each other. In order to eliminate this drawback, an active islanding detection method, which is an islanding operation detection method capable of cooperating with a centralized interconnection, has been known recently. The outline is as follows. Characteristic functions include a function (frequency feedback function) that promotes frequency shift by calculating reactive power injected from system frequency deviation, and intentional in a state where the output power of the distributed power source and the power consumption of the system load are balanced. Is equipped with a function to generate frequency changes (reactive power step injection function), capable of high-speed detection of isolated operation, no unnecessary operation, no mutual interference with other systems, and small influence on system by active signal With features such as. Such an isolated operation detection method is referred to as an “active isolated operation detection method (frequency feedback method with step injection)”, and its contents will be described in detail.

図14は、上記の能動的単独運転方式を採用したパワーコンディショナ(以下、PCS[power conditioning system]と呼ぶ)の全体ブロック図である。本構成例のPCS100は、系統周波数計測部110と、周波数フィードバック部(無効電力注入部)120と、無効電力ステップ注入部130と、単独運転検出部140と、電流制御処理部150と、インバータ部160と、を有する。   FIG. 14 is an overall block diagram of a power conditioner (hereinafter referred to as a PCS [power conditioning system]) that employs the above active islanding system. The PCS 100 of this configuration example includes a system frequency measurement unit 110, a frequency feedback unit (reactive power injection unit) 120, a reactive power step injection unit 130, an isolated operation detection unit 140, a current control processing unit 150, and an inverter unit. 160.

系統周波数計測部110は、周波数偏差の演算に用いる系統周波数を計測する制御部であり、周波数検出回路111と、周波数計測処理部112と、位相差計測同期処理部113と、を含む。図15は、系統周波数(周期)計測のアルゴリズムを示す図である。   The system frequency measurement unit 110 is a control unit that measures a system frequency used for calculating a frequency deviation, and includes a frequency detection circuit 111, a frequency measurement processing unit 112, and a phase difference measurement synchronization processing unit 113. FIG. 15 is a diagram showing an algorithm for system frequency (period) measurement.

周波数検出回路111は、系統電圧に同期した方形波信号を生成して周波数計測処理部112に出力する(図15の上段を参照)。周波数検出回路111は、ハードウェア部として実装される。   The frequency detection circuit 111 generates a square wave signal synchronized with the system voltage and outputs the square wave signal to the frequency measurement processing unit 112 (see the upper part of FIG. 15). The frequency detection circuit 111 is implemented as a hardware unit.

周波数計測処理部112は、周波数検出回路111から入力される方形波信号を監視して系統電圧の周期データ(周波数データ)を計測する(図15の中段を参照)。より具体的に述べると、周波数計測処理部112は、方形波信号の立下りエッジから立上りエッジまでをカウントしたときの中間値と、次の立下りエッジから立上りエッジまでをカウントしたときの中間値との差分を周期データ(周波数データ)として取得する。周波数計測処理部112は、系統周波数の計測に十分な分解能(例えば2.5MHz以上(400ns以下)を備えている。周波数計測処理部112は、ソフトウェア部として実装される。   The frequency measurement processing unit 112 monitors the square wave signal input from the frequency detection circuit 111 and measures system voltage period data (frequency data) (see the middle part of FIG. 15). More specifically, the frequency measurement processing unit 112 calculates the intermediate value when counting from the falling edge to the rising edge of the square wave signal and the intermediate value when counting from the next falling edge to the rising edge. Is obtained as period data (frequency data). The frequency measurement processing unit 112 has sufficient resolution (for example, 2.5 MHz or more (400 ns or less)) for measuring the system frequency, and the frequency measurement processing unit 112 is implemented as a software unit.

位相差計測同期処理部113は、周波数計測処理部112で計測された周期データ(周波数データ)を方形波信号の立上りエッジで同期化する(図15の下段を参照)。位相差計測同期処理部113は、ソフトウェア部として実装される。   The phase difference measurement synchronization processing unit 113 synchronizes the period data (frequency data) measured by the frequency measurement processing unit 112 with the rising edge of the square wave signal (see the lower part of FIG. 15). The phase difference measurement synchronization processing unit 113 is implemented as a software unit.

周波数フィードバック部120は、移動平均処理により算出された系統周波数の周波数偏差(周期偏差)から注入する無効電力を演算して周波数シフトを促す制御部であり、第1移動平均算出部121と、第2移動平均算出部122と、周波数偏差算出部123と、無効電力注入量算出部124と、加算部125と、を含む。   The frequency feedback unit 120 is a control unit that calculates the reactive power to be injected from the frequency deviation (periodic deviation) of the system frequency calculated by the moving average process, and promotes the frequency shift. 2 moving average calculation part 122, frequency deviation calculation part 123, reactive power injection amount calculation part 124, and addition part 125 are included.

第1移動平均算出部121は、系統周波数(系統周期)の第1移動平均値(最近周期に相当)を算出する。第1移動平均算出部121は、ソフトウェア部として実装される。   The first moving average calculation unit 121 calculates a first moving average value (corresponding to the latest cycle) of the system frequency (system cycle). The first moving average calculation unit 121 is implemented as a software unit.

第2移動平均算出部122は、系統周波数(系統周期)の第2移動平均値(過去周期に相当)を算出する。第2移動平均算出部122は、ソフトウェア部として実装される。   The 2nd moving average calculation part 122 calculates the 2nd moving average value (equivalent to a past period) of a system | strain frequency (system | strain period). The second moving average calculation unit 122 is implemented as a software unit.

周波数偏差算出部123は、第1移動平均値と第2移動平均値との差分から系統周波数の周波数偏差(周期偏差)を算出する。周波数偏差算出部123は、ソフトウェア部として実装される。   The frequency deviation calculation unit 123 calculates the frequency deviation (period deviation) of the system frequency from the difference between the first moving average value and the second moving average value. The frequency deviation calculation unit 123 is implemented as a software unit.

図16は、周波数偏差演算のイメージ図であり、図17は、移動平均値の更新イメージ図である。周波数偏差の演算に用いられる周期データは、系統電圧の1周期毎に更新される。周波数偏差の演算に用いられる移動平均値は、時間t1毎(例えばt1=5ms)に更新され、周波数偏差の演算自体も時間t1毎に行われる。なお、時間t1は、商用電力系統の周波数(50Hz/60Hz)に依ることなく一律とされている。第1移動平均値(最近周期)としては、最新周期の取得タイミングを終点として時間t2(例えばt2=40ms)分の移動平均値が用いられる。一方、第2移動平均値(過去周期)としては、最新周期の取得タイミングから時間t3(例えばt2=200ms)だけ過去に遡ったタイミングを終点として時間t4(例えばt4=80ms)分の移動平均値が用いられる。   FIG. 16 is an image diagram of frequency deviation calculation, and FIG. 17 is an update image diagram of a moving average value. Period data used for calculating the frequency deviation is updated for each period of the system voltage. The moving average value used for the calculation of the frequency deviation is updated every time t1 (for example, t1 = 5 ms), and the calculation of the frequency deviation itself is also performed every time t1. The time t1 is uniform without depending on the frequency (50 Hz / 60 Hz) of the commercial power system. As the first moving average value (most recent cycle), a moving average value for time t2 (for example, t2 = 40 ms) is used with the acquisition timing of the latest cycle as an end point. On the other hand, as the second moving average value (past cycle), the moving average value for time t4 (for example, t4 = 80 ms) with the timing retroactive from the acquisition timing of the latest cycle by time t3 (for example, t2 = 200 ms) as the end point. Is used.

無効電力注入量算出部124は、周波数偏差算出部123で算出された周波数偏差(周期偏差)に応じて注入する無効電力を算出する。無効電力注入量算出部124は、ソフトウェア部として実装される。   The reactive power injection amount calculation unit 124 calculates reactive power to be injected according to the frequency deviation (periodic deviation) calculated by the frequency deviation calculation unit 123. The reactive power injection amount calculation unit 124 is implemented as a software unit.

図18は、周波数偏差−無効電力特性を示す図である。本図で示したように、無効電力注入量算出部124は、周波数偏差が±f[Hz](例えばf=0.01Hz(±4.0μs@50Hz、±2.8μs@60Hz)を境にして無効電力演算のゲインを変える。なお、注入する無効電力の上下限値は±A[p.u.](例えばA=0.25p.u.)に設定されている。ここで、p.u.[per unit]は、単位法で基準値(定格容量)に対する比を表す際に用いられる記号である。例えば、基準値(定格容量)が4kWである場合、±0.25p.u.=±1kW(無効電力であれば±1Var)となる。   FIG. 18 is a diagram showing frequency deviation-reactive power characteristics. As shown in this figure, the reactive power injection amount calculation unit 124 has a frequency deviation of ± f [Hz] (for example, f = 0.01 Hz (± 4.0 μs @ 50 Hz, ± 2.8 μs @ 60 Hz) as a boundary). The upper and lower limits of the reactive power to be injected are set to ± A [pu] (for example, A = 0.25 pu), where p. [per unit] is a symbol used to express the ratio to the reference value (rated capacity) in the unit method, for example, when the reference value (rated capacity) is 4 kW, ± 0.25 p.u. = ± 1 kW (± 1 Var for reactive power).

加算部125は、無効電力注入量算出部124で算出された無効電力の注入量と、後出のステップ注入量算出部136で算出された無効電力のステップ注入量を足し合わせて、電流制御処理部150に伝達する。加算部125は、ソフトウェア部として実装される。   The addition unit 125 adds the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation unit 124 and the reactive power step injection amount calculated by the step injection amount calculation unit 136 described later, and performs current control processing. Transmitted to the unit 150. The adding unit 125 is implemented as a software unit.

無効電力ステップ注入部130は、分散型電源の単独運転時にPCS100の出力電力と負荷装置の消費電力が平衡して系統周波数の偏差が微小となる条件下において、周波数シフトを促すために無効電力をステップ注入する制御部であり、基本波電圧計測回路131と、高調波電圧計測回路132と、基本波電圧算出部133と、高調波電圧算出部134と、ステップ注入発生条件判定部135と、ステップ注入量算出部136と、を含む。   The reactive power step injection unit 130 generates reactive power to promote a frequency shift under the condition that the output power of the PCS 100 and the power consumption of the load device are balanced and the deviation of the system frequency is small when the distributed power source is operated alone. The step-injection control unit includes a fundamental voltage measurement circuit 131, a harmonic voltage measurement circuit 132, a fundamental voltage calculation unit 133, a harmonic voltage calculation unit 134, a step injection occurrence condition determination unit 135, a step An injection amount calculation unit 136.

基本波電圧計測回路131は、PCS100の出力電流に含まれる基本波成分を基本波電圧として計測する。基本波電圧計測回路131は、ハードウェア部として実装される。   The fundamental wave voltage measurement circuit 131 measures a fundamental wave component included in the output current of the PCS 100 as a fundamental wave voltage. The fundamental wave voltage measurement circuit 131 is implemented as a hardware unit.

高調波電圧計測回路132は、PCS100の出力電流に含まれる高調波成分を高調波電圧として計測する。高調波電圧計測回路132は、ハードウェア部として実装される。   The harmonic voltage measurement circuit 132 measures a harmonic component included in the output current of the PCS 100 as a harmonic voltage. The harmonic voltage measurement circuit 132 is implemented as a hardware unit.

基本波電圧算出部133は、基本波電圧の変化量を算出する。基本波電圧算出部133は、ソフトウェア部として実装される。   The fundamental wave voltage calculation unit 133 calculates the amount of change in the fundamental wave voltage. The fundamental wave voltage calculation unit 133 is implemented as a software unit.

高調波電圧算出部134は、高調波電圧の変化量を算出する。高調波電圧の演算には、二次〜七次以上の高調波が用いられる。また、高調波電圧の演算には、下記の離散フーリエ解析を用いてもよい。高調波電圧算出部134は、ソフトウェア部として実装される。   The harmonic voltage calculation unit 134 calculates the amount of change in the harmonic voltage. For the calculation of the harmonic voltage, second to seventh or higher harmonics are used. Further, the following discrete Fourier analysis may be used for the calculation of the harmonic voltage. The harmonic voltage calculation unit 134 is implemented as a software unit.

Figure 2015144531
Figure 2015144531

なお、上式中の変数について、nはサンプリング点(N個)(n=0,1,2,…,N−1)、f1は基本周波数(f1=1/(NT)=fs/N)、fsはサンプリング周波数、Tはサンプリング間隔(T=1/fs)、kは高調波の時数(k=0,1,2,…,N/2)、A[k]はk次余弦の振幅、B[k]はk次正弦の振幅、Harm[k]はk次高調波電圧(ピーク電圧)をそれぞれ示している。   For the variables in the above equation, n is a sampling point (N) (n = 0, 1, 2,..., N−1), and f1 is a fundamental frequency (f1 = 1 / (NT) = fs / N). , Fs is the sampling frequency, T is the sampling interval (T = 1 / fs), k is the number of harmonic times (k = 0, 1, 2,..., N / 2), and A [k] is the kth cosine. Amplitude, B [k] represents the amplitude of the kth sine, and Harm [k] represents the kth harmonic voltage (peak voltage).

ステップ注入発生条件判定部135は、基本波電圧算出部133及び高調波電圧算出134部の出力に応じてステップ注入発生条件が満足されたか否かを判定する。より具体的に述べると、ステップ注入発生条件判定部135は、周波数偏差が所定の微小範囲内(例えば±0.01Hz以内)であり、かつ、基本波電圧または高調波電圧の変化量が所定の条件を満たしたときに、ステップ注入の必要が生じたと判定する。なお、基本波電圧及び高調波電圧は、単独運転発生時に生じる系統周波数以外の変化要素の一つである。ステップ注入発生条件判定部133は、ソフトウェア部として実装される。   The step injection generation condition determination unit 135 determines whether or not the step injection generation condition is satisfied according to the outputs of the fundamental voltage calculation unit 133 and the harmonic voltage calculation 134 unit. More specifically, the step injection occurrence condition determination unit 135 has a frequency deviation within a predetermined minute range (for example, within ± 0.01 Hz), and a change amount of the fundamental voltage or the harmonic voltage is a predetermined value. When the condition is satisfied, it is determined that the need for step injection has occurred. Note that the fundamental voltage and the harmonic voltage are one of the changing elements other than the system frequency generated when the single operation occurs. Step injection generation condition determination unit 133 is implemented as a software unit.

ここで、周波数偏差が所定の微小範囲であるとは、フィードバック部がこの微小範囲内の周波数偏差に基づき周波数シフトを促した場合に、規定された時間内(例えば200ms)に単独運転であると判定される条件の周波数の変化量に達しないような場合の周波数偏差のことを指す。   Here, the frequency deviation being within a predetermined minute range means that when the feedback unit urges a frequency shift based on the frequency deviation within this minute range, the operation is a single operation within a specified time (for example, 200 ms). This refers to the frequency deviation when the amount of change in the frequency of the condition to be judged is not reached.

図19はステップ注入発生の第1条件(基本波電圧変動)を説明するための図である。本図中において、Miはiサイクル前の基本波電圧を示しており、Mavrは3サイクル前から5サイクル前までの3個の平均値を示している。基本波電圧算出部133では、基本波電圧の変化量(Mk−Mavr)(ただしk=0〜5)が算出され、ステップ注入発生条件判定部135では、各々の変化量がいずれも所定の条件式を満足したときに、基本波電圧の変動が生じたと判定される。   FIG. 19 is a diagram for explaining a first condition (fundamental wave voltage fluctuation) for occurrence of step injection. In the figure, Mi represents a fundamental wave voltage before i cycles, and Mavr represents an average value of three from three cycles before to five cycles. The fundamental wave voltage calculation unit 133 calculates a change amount (Mk−Mavr) (where k = 0 to 5) of the fundamental wave voltage, and the step injection generation condition determination unit 135 determines that each change amount is a predetermined condition. When the expression is satisfied, it is determined that the fluctuation of the fundamental voltage has occurred.

図20はステップ注入発生の第2条件(高調波電圧変動)を説明するための図である。本図中において、Niはiサイクル前の二次〜七次の全高調波電圧実効値THD[total harmonic distortion]を示しており、Navrは3サイクル前から5サイクル前までの3個の平均値を示している。高調波電圧算出部134では、高調波電圧の変化量(Nk−Navr)(ただしk=0〜5)が算出され、ステップ注入発生条件判定部135では、各々の変化量がいずれも所定の条件式を満足したときに、高調波電圧の変動が生じたと判定される。   FIG. 20 is a diagram for explaining the second condition (harmonic voltage fluctuation) for occurrence of step injection. In this figure, Ni indicates the secondary to seventh-order total harmonic voltage effective value THD [total harmonic distortion] before i cycle, and Navr is the average value of three from 3 cycles before to 5 cycles before Is shown. The harmonic voltage calculation unit 134 calculates a change amount (Nk−Navr) of the harmonic voltage (where k = 0 to 5), and the step injection generation condition determination unit 135 determines that each change amount is a predetermined condition. When the expression is satisfied, it is determined that the fluctuation of the harmonic voltage has occurred.

ステップ注入量算出部136は、ステップ注入発生条件判定部135の判定結果に応じて無効電力のステップ注入量を算出する。注入時間は、所定のサイクル数以下(例えば3サイクル以下)とされている。注入量には所定の上限値(例えば0.1p.u.)が定められている。無効電力は、PCS100から見て電流位相を遅らせる方向(周波数を低下させる方向)に注入される。無効電力のステップ注入は、先述の条件が満たされてから系統周波数(周期)の半サイクル以内に行われる。ステップ注入量算出部136は、ソフトウェア部として実装される。   The step injection amount calculation unit 136 calculates the step injection amount of reactive power according to the determination result of the step injection generation condition determination unit 135. The injection time is set to a predetermined number of cycles or less (for example, 3 cycles or less). A predetermined upper limit value (for example, 0.1 p.u.) is determined for the injection amount. The reactive power is injected in the direction of delaying the current phase as viewed from the PCS 100 (the direction of decreasing the frequency). The reactive power step injection is performed within a half cycle of the system frequency (period) after the above-described condition is satisfied. The step injection amount calculation unit 136 is implemented as a software unit.

単独運転検出部140は、系統周波数の変化によって単独運転発生の有無を判定する制御部であり、能動的単独運転検出部141と、受動的単独運転検出部142と、を含む。   The isolated operation detection unit 140 is a control unit that determines whether or not an isolated operation has occurred based on a change in system frequency, and includes an active isolated operation detection unit 141 and a passive isolated operation detection unit 142.

電流制御処理部150は、系統周波数計測部110の出力に基づいて同期処理を行いつつ、適切な無効電力を注入するようにインバータ部160の電流制御を行う。なお、具体的な無効電力の注入手法については、例えば、先出の図1〜図13を参照して説明したようなインバータ部160の電流制御を行えばよい。   The current control processing unit 150 performs current control of the inverter unit 160 so as to inject appropriate reactive power while performing synchronization processing based on the output of the system frequency measurement unit 110. As a specific reactive power injection method, for example, the current control of the inverter unit 160 described with reference to FIGS. 1 to 13 may be performed.

インバータ部160は、直流電源(例えばPVパネル)から供給される直流電力を交流電力に変換して商用電力系統PWに系統連系させる電力変換部である。   The inverter unit 160 is a power conversion unit that converts DC power supplied from a DC power source (for example, a PV panel) into AC power and connects it to the commercial power system PW.

なお、図14では、上記の構成要素をハードウェア部(CPU以外)とソフトウェア部(CPU)に分割した例を示しているが、分割の境界はこれに限定されるものではない。   FIG. 14 shows an example in which the above-described components are divided into a hardware part (other than the CPU) and a software part (CPU), but the division boundary is not limited to this.

このような能動的単独運転検出方式を採用したPCS100であれば、単独運転状態に陥ったPCS100を遅滞なく(例えば単独運転発生から0.2s以内に)高速に停止することが可能となる。   If the PCS 100 adopts such an active islanding detection method, the PCS 100 that has entered the islanding state can be stopped at high speed without delay (for example, within 0.2 s after the occurrence of islanding).

また、PCS100であれば、過去の系統周波数(系統周期)を基準にCPU割り込み時間(目標波形の間隔)を変化させることができるので、系統周波数(周期)が変化しても、歪み量を相対的に低減させることが可能となる。   In addition, with the PCS 100, the CPU interrupt time (target waveform interval) can be changed based on the past system frequency (system cycle), so even if the system frequency (cycle) changes, the distortion amount can be set relative. Can be reduced.

上記の能動的単独運転検出方式により、多数の太陽光発電システムが共通の商用電力系統に連系される場合であっても、各PCSの単独運転検出機能が相互に干渉せず、保安上の要件を満たすことができる環境を構築することができるので、住宅などへの太陽光発電システム導入の円滑な普及促進を図ることが可能となる。   Even if a large number of photovoltaic power generation systems are linked to a common commercial power system by the above active islanding detection method, the islanding operation detection functions of each PCS do not interfere with each other, Since it is possible to construct an environment that can satisfy the requirements, it is possible to smoothly promote the introduction of a photovoltaic power generation system into a house or the like.

<適用例(第3実施例)>
図21は、上記の能動的単独運転検出方式をPCS(インバータ装置)に適用した例を示すブロック図である。本適用例において、需要家Hには、太陽光発電システムXと負荷装置Yが設置されている。太陽光発電システムXは、分散型電源の一例であり、PCSX1とPVパネルX2を有する。
<Application example (third embodiment)>
FIG. 21 is a block diagram showing an example in which the active islanding detection method is applied to a PCS (inverter device). In this application example, the consumer H is provided with a solar power generation system X and a load device Y. The solar power generation system X is an example of a distributed power source, and includes a PCSX1 and a PV panel X2.

PCSX1は、インバータ装置の一例であり、系統連系インバータ部X11を含むほかに、能動的単独運転検出方式を実装するための手段として、単独運転防止機能部X12と単独運転防止助長部X13を含む。   PCSX1 is an example of an inverter device, and includes an isolated operation prevention function unit X12 and an isolated operation prevention promotion unit X13 as means for implementing the active isolated operation detection method in addition to the grid interconnection inverter unit X11. .

系統連系インバータ部X11は、PVパネルX2から供給される直流電力を交流電力に変換して交流電力系統PWに系統連系させる。   The grid interconnection inverter unit X11 converts the DC power supplied from the PV panel X2 into AC power and grid-links it to the AC power system PW.

単独運転防止機能部X12は、系統周波数や系統電圧の変化から単独運転を検出して系統連系インバータX11を停止させる機能ブロックであり、例えば、図14の単独運転検出部140がこれに相当する。   The isolated operation prevention function unit X12 is a functional block that detects isolated operation from changes in the system frequency and system voltage and stops the system interconnection inverter X11. For example, the isolated operation detection unit 140 in FIG. 14 corresponds to this. .

周波数シフト助長部X13は、単独運転防止機能を助長するように系統連系インバータ部X11を制御する機能ブロックである。より具体的に述べると、周波数シフト助長部X13は、系統周波数を検出してその周波数変化を助長する方向へ系統連系インバータ部X11の動作周波数をフィードバック制御する機能ブロックであり、例えば、図14の系統周波数計測部110、周波数フィードバック部(無効電力注入部)120、無効電力ステップ注入部130、及び、電流制御処理部150がこれに相当する。   The frequency shift facilitating part X13 is a functional block that controls the grid interconnection inverter part X11 so as to promote the isolated operation prevention function. More specifically, the frequency shift facilitating unit X13 is a functional block that detects the system frequency and feedback-controls the operating frequency of the system interconnection inverter unit X11 in the direction of promoting the frequency change. For example, FIG. The system frequency measurement unit 110, the frequency feedback unit (reactive power injection unit) 120, the reactive power step injection unit 130, and the current control processing unit 150 correspond to this.

このように、本適用例のPCSX1であれば、単独運転状態に陥ったPCSX1を遅滞なく高速に停止することが可能となる。   Thus, if it is PCSX1 of this application example, it will become possible to stop PCSX1 which fell into the independent operation state at high speed without delay.

図22は、能動的単独運転検出方式を負荷装置に適用した例を示すブロック図である。本適用例においても、需要家Hには、太陽光発電システムXと負荷装置Yが設置されている。ただし、図21と異なり、PCSX1は、系統連系インバータ部X11と単独運転防止機能部X12を含んでいれば足り、周波数シフト助長部X13は必須の構成要素とされていない。   FIG. 22 is a block diagram illustrating an example in which the active islanding detection method is applied to a load device. Also in this application example, the consumer H is provided with the solar power generation system X and the load device Y. However, unlike FIG. 21, it is sufficient for the PCSX1 to include the grid interconnection inverter unit X11 and the isolated operation prevention function unit X12, and the frequency shift facilitating unit X13 is not an essential component.

一方、負荷装置Yは、AC/DCコンバータ部Y11と負荷Y12を含むほかに、能動的単独運転検出方式を実装するための手段として、周波数シフト助長部Y13を含んでいる。   On the other hand, the load device Y includes an AC / DC converter unit Y11 and a load Y12, and also includes a frequency shift facilitating unit Y13 as means for implementing the active islanding detection method.

AC/DCコンバータ部Y11は、交流電力を直流電力に変換して負荷Y12に出力する電力変換部である。なお、負荷装置Yは、負荷Y12を内蔵する構成としてもよいし、負荷Y12が外付けされる構成(負荷装置YがいわゆるACアダプタとして提供される構成)としてもよい。   The AC / DC converter Y11 is a power converter that converts AC power into DC power and outputs the DC power to the load Y12. The load device Y may have a configuration in which the load Y12 is incorporated, or a configuration in which the load Y12 is externally attached (a configuration in which the load device Y is provided as a so-called AC adapter).

周波数シフト助長部Y13は、交流電力系統PWに系統連系された太陽光発電システムXの単独運転防止機能を助長するように、AC/DCコンバータ部Y11を制御する機能ブロックである。より具体的に述べると、周波数シフト助長部Y13は、系統周波数を検出してその周波数シフトを助長する方向へAC/DCコンバータ部Y11の動作周波数をフィードバック制御する機能ブロックであり、基本的には、図14の系統周波数計測部110、周波数フィードバック部(無効電力注入部)120、無効電力ステップ注入部130、及び、電流制御処理部150がこれに相当する。   The frequency shift facilitating unit Y13 is a functional block that controls the AC / DC converter unit Y11 so as to promote the isolated operation prevention function of the photovoltaic power generation system X interconnected to the AC power system PW. More specifically, the frequency shift facilitating unit Y13 is a functional block that detects the system frequency and feedback-controls the operating frequency of the AC / DC converter unit Y11 in the direction of facilitating the frequency shift. The system frequency measurement unit 110, the frequency feedback unit (reactive power injection unit) 120, the reactive power step injection unit 130, and the current control processing unit 150 in FIG. 14 correspond to this.

なお、これまでは、電力供給側における周波数シフト助長機能の説明を行ってきたが、本適用例では、当該周波数シフト助長機能が負荷装置Yに搭載されている。電力供給側で無効電力を注入することと、負荷側で自身の力率を変化させることは、ほぼ同義であると言えるが、見る方向が異なることにより適切な表現が変わってくる。従って、負荷装置Yの周波数シフト助長部Y13について詳細な説明を行う際には、先の説明で用いた文言を一部読み替えることが望ましい。以下、具体的に説明する。   Heretofore, the frequency shift facilitating function on the power supply side has been described, but in the present application example, the frequency shift facilitating function is mounted on the load device Y. Injecting reactive power on the power supply side and changing its power factor on the load side are almost synonymous, but the appropriate expression changes depending on the viewing direction. Therefore, when the frequency shift facilitating portion Y13 of the load device Y is described in detail, it is desirable to partially replace the wording used in the previous description. This will be specifically described below.

先にも述べたように、周波数シフト助長部Y13は、基本的には、図14の系統周波数計測部110、周波数フィードバック部120、無効電力ステップ注入部130、及び、電流制御処理部150を含む。ただし、これらの構成要素のうち、周波数フィードバック部120については、系統周波数または系統周波数の偏差から「無効電力の注入量」を演算して周波数シフトを促す回路ブロックではなく、系統周波数または系統周波数の偏差から「変化させる力率の量」を演算して周波数シフトを促す回路ブロックであると読み替えて理解すればよい。また、無効電力ステップ注入部130についても、系統周波数の偏差が微小であるときに周波数シフトを促すために「無効電力をステップ注入」するのではなく「力率をステップ状に変化」させる「力率ステップ変化部」として理解すればよい。   As described above, the frequency shift facilitating unit Y13 basically includes the system frequency measurement unit 110, the frequency feedback unit 120, the reactive power step injection unit 130, and the current control processing unit 150 of FIG. . However, among these components, the frequency feedback unit 120 is not a circuit block that calculates the “reactive power injection amount” from the system frequency or the deviation of the system frequency and promotes frequency shift, but the system frequency or system frequency. It may be understood that the circuit block is a circuit block that calculates the “amount of power factor to be changed” from the deviation and promotes frequency shift. Also, the reactive power step injection unit 130 does not “step-inject reactive power” but “changes the power factor in steps” in order to promote a frequency shift when the system frequency deviation is small. It may be understood as a “rate step changing section”.

また、周波数フィードバック部120に含まれる無効電力注入量算出部124や、無効電力ステップ注入部130に含まれるステップ注入発生条件判定部135及びステップ注入量算出部136についても、基本的に上記と同様の読み替えを行うことができる。   The reactive power injection amount calculation unit 124 included in the frequency feedback unit 120 and the step injection generation condition determination unit 135 and the step injection amount calculation unit 136 included in the reactive power step injection unit 130 are basically the same as described above. Can be replaced.

より具体的に述べると、無効電力注入量算出部124については、周波数偏差に応じて「無効電力の注入量」を算出するのではなく「変化させる力率の量」を算出する「力率変化量算出部」として読み替えればよい。また、ステップ注入発生条件判定部135については、基本波電圧算出部133及び高調波電圧算出部134の出力に応じて「ステップ注入発生条件」が満足されたか否かを判定するのではなく「力率を変化させる条件」が満足されたか否かを判定する「力率ステップ変化条件判定部」として理解すればよい。また、ステップ注入量算出部136については、上記の条件判定出力に応じて「無効電力のステップ注入量」を算出するのではなく「変化させる力率の量」を算出する「ステップ変化量算出部」として理解すればよい。   More specifically, the reactive power injection amount calculation unit 124 does not calculate the “reactive power injection amount” according to the frequency deviation, but calculates “the power factor change amount”. What is necessary is just to read as "amount calculation part." The step injection generation condition determination unit 135 does not determine whether the “step injection generation condition” is satisfied according to the outputs of the fundamental wave voltage calculation unit 133 and the harmonic voltage calculation unit 134, It may be understood as a “power factor step change condition determination unit” that determines whether or not the “condition for changing the rate” is satisfied. The step injection amount calculation unit 136 calculates a “amount of power factor to be changed” instead of calculating a “step injection amount of reactive power” according to the above condition determination output. ".

このように、単独運転防止機能部X12を備えた太陽光発電システムXと、周波数シフト助長部Y13を備えた負荷装置Yとを組み合わせることにより、需要家Hにおけるシステム全体として、先述の能動的単独運転検出方式が適用された単独運転防止助長システムを構築することが可能となる。   Thus, by combining the photovoltaic power generation system X provided with the isolated operation prevention function unit X12 and the load device Y provided with the frequency shift facilitating unit Y13, the active single system described above as the entire system in the consumer H is obtained. It becomes possible to construct an independent driving prevention promotion system to which the driving detection method is applied.

特に、AC/DC変換部Y11が力率改善機能や高調波対応機能を具備している場合には、負荷装置Yが能動的な定電力負荷として働き、太陽光発電システムXの単独運転防止機能を阻害するおそれがある。このような事情を鑑みると、太陽光発電システムXの単独運転を確実かつ高速に防止するためには、負荷装置Y側にも周波数シフト助長部Y13を設けておくことが望ましいと言える。   In particular, when the AC / DC conversion unit Y11 has a power factor improvement function and a harmonic response function, the load device Y functions as an active constant power load, and the solar power generation system X is prevented from being operated independently. May be disturbed. In view of such circumstances, it can be said that it is desirable to provide the frequency shift facilitating portion Y13 on the load device Y side in order to reliably and rapidly prevent the solar power generation system X from operating independently.

図23は、能動的単独運転検出方式を蓄電対応PCS(双方向インバータ装置)に適用した例を示すブロック図である。本適用例において、需要家H1には、太陽光発電システムXと負荷装置Y1が設置されている。ただし、図21と異なり、PCSX1は、系統連系インバータ部X11と単独運転防止機能部X12を含んでいれば足り、周波数シフト助長部X13は必須の構成要素とされていない。   FIG. 23 is a block diagram showing an example in which the active islanding detection method is applied to a power storage compatible PCS (bidirectional inverter device). In this application example, a consumer power generation system X and a load device Y1 are installed in the consumer H1. However, unlike FIG. 21, it is sufficient for the PCSX1 to include the grid interconnection inverter unit X11 and the isolated operation prevention function unit X12, and the frequency shift facilitating unit X13 is not an essential component.

一方、需要家H2には、蓄電機能を備えた太陽光発電システムZと、負荷装置Y2が設置されている。太陽光発電システムZは、蓄電対応PCSZ1と、PVパネルZ2と、蓄電池Z3とを有する。なお、太陽光発電システムZは、交流電力系統PWへの売電時(PVパネルZ2の発電時)には、交流電力系統PWに系統連系された分散型電源の一つとして機能するが、交流電力系統PWからの買電時(蓄電池Z3の充電時)には、交流電力の供給を受けて動作する負荷装置として振る舞う。   On the other hand, the consumer H2 is provided with a photovoltaic power generation system Z having a power storage function and a load device Y2. The photovoltaic power generation system Z includes a power storage compatible PCSZ1, a PV panel Z2, and a storage battery Z3. The solar power generation system Z functions as one of distributed power sources connected to the AC power system PW when selling power to the AC power system PW (when generating power from the PV panel Z2). When purchasing power from the AC power system PW (when charging the storage battery Z3), it behaves as a load device that operates upon receipt of AC power.

蓄電対応PCSZ1は、双方向インバータ装置の一例であり、双方向インバータ部Z11を含むほかに、能動的単独運転検出方式を実装するための手段として、単独運転防止機能部Z12と周波数シフト助長部Z13を含む。   The power storage-compatible PCSZ1 is an example of a bidirectional inverter device. In addition to the bidirectional inverter unit Z11, an isolated operation prevention function unit Z12 and a frequency shift facilitating unit Z13 are provided as means for implementing an active isolated operation detection method. including.

双方向インバータ部Z11は、交流電力系統PWからの買電時には、交流電力を直流電力に変換して蓄電池Z3に出力する一方、交流電力系統PWへの売電時には、PVパネルZ2または蓄電池Z3から入力される直流電力を交流電力に変換して系統連系させる。   The bidirectional inverter unit Z11 converts AC power into DC power and outputs it to the storage battery Z3 when purchasing power from the AC power system PW, while from the PV panel Z2 or the storage battery Z3 when selling power to the AC power system PW. Input DC power is converted to AC power and connected to the grid.

単独運転防止機能部Z12は、系統周波数や系統電圧の変化から単独運転を検出して双方向インバータZ11を停止させる機能ブロックであり、例えば、図14の単独運転検出部140がこれに相当する。   The isolated operation prevention function unit Z12 is a functional block that detects isolated operation from changes in the system frequency and system voltage and stops the bidirectional inverter Z11. For example, the isolated operation detection unit 140 in FIG. 14 corresponds to this.

周波数シフト助長部Z13は、PCSX1ないし蓄電対応PCSZ1の単独運転防止機能を助長するように双方向インバータ部Z11を制御する機能ブロックである。より具体的に述べると、周波数シフト助長部Z13は、系統周波数を検出してその周波数シフトを助長する方向へ双方向インバータ部Z11の動作周波数をフィードバック制御する機能ブロックであり、例えば、図14の系統周波数計測部110、周波数フィードバック部(無効電力注入部)120、無効電力ステップ注入部130、及び、電流制御処理部150がこれに相当する。なお、周波数シフト助長部Z13の構成や動作を理解する上では、先と同様、図14の説明における「無効電力の注入」を「力率の変化」に読み替えるとよい。   The frequency shift facilitating unit Z13 is a functional block that controls the bidirectional inverter unit Z11 so as to promote the isolated operation preventing function of the PCSX1 or the PCSZ1 that can be stored. More specifically, the frequency shift facilitating unit Z13 is a functional block that detects the system frequency and feedback-controls the operating frequency of the bidirectional inverter unit Z11 in a direction that facilitates the frequency shift. For example, FIG. The system frequency measurement unit 110, the frequency feedback unit (reactive power injection unit) 120, the reactive power step injection unit 130, and the current control processing unit 150 correspond to this. In order to understand the configuration and operation of the frequency shift facilitating unit Z13, “reactive power injection” in the description of FIG. 14 may be read as “change in power factor” as described above.

このように、本適用例の蓄電対応PCSZ1であれば、これが搭載される太陽光発電システムZの単独運転防止だけでなく、共通の交流電力系統PWに系統連系された他の太陽光発電システムXの単独運転防止についても、これを確実ならしめることが可能となる。   Thus, if it is PCSZ1 corresponding to the electrical storage of this application example, not only the independent operation of the solar power generation system Z on which it is mounted, but also other solar power generation systems connected to the common AC power system PW. It is also possible to ensure this with respect to prevention of isolated operation of X.

特に、蓄電対応PCSZ1の買電動作(蓄電池Z3の充電動作)は、負荷としての容量が大きいことを鑑みると、蓄電機能を備えた太陽光発電システムZには、単独運転防止助長部Z13を設けておくことが望ましいと言える。   In particular, in consideration of the large capacity as a load of the power storage operation of the PCSZ1 for storage (charging operation of the storage battery Z3), the solar power generation system Z provided with the storage function is provided with an independent operation prevention assisting unit Z13. It is desirable to keep it.

なお、図21〜図23では、それぞれ、周波数シフト助長機能を備えたPCS、負荷装置、及び、双方向インバータ装置を例に挙げて説明を行ったが、上記の周波数シフト助長機能は、その他の電力変換器(ノートPCに用いられるACアダプタや、蓄電池を充電するパワーコンディショナなど)にも適用することが可能である。   In FIGS. 21 to 23, the PCS, the load device, and the bidirectional inverter device each having a frequency shift facilitating function have been described as examples. However, the frequency shift facilitating function described above is The present invention can also be applied to power converters (AC adapters used for notebook PCs, power conditioners that charge storage batteries, and the like).

<その他の変形例>
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variations>
The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.

本発明は、分散型電源(例えば太陽光発電システム)の単独運転を確実かつ高速に防止するための技術として利用することが可能である。   The present invention can be used as a technique for preventing a single operation of a distributed power source (for example, a photovoltaic power generation system) reliably and at high speed.

1、30 インバータ装置
2 直流電源
3 負荷
4 インバータ主回路
5 電圧検出器
6 ゼロクロス検出回路
7 電流検出器
8 A/D変換器
9 DSP
10 電圧異常検出回路
11 タイマ・カウンタ回路
12 ゲート駆動回路
13 リアクトル
14 コンデンサ
15 フィルタ
16 商用電力系統
17 遮断器
18 柱上トランス
19 電流基準波形メモリ
20 乗算部
21 誤差信号作製部
22 誤差波形パターン積分回路
23 PWM処理回路
24 PWMメモリ
25、31 ゼロクロス周期検出処理回路
100 パワーコンディショナ(PCS)
110 系統周波数計測部
111 周波数検出回路
112 周波数計測処理部
113 位相差計測同期処理部
120 周波数フィードバック部(無効電力注入部)
121 第1移動平均算出部
122 第2移動平均算出部
123 周波数偏差算出部
124 無効電力注入量算出部
125 加算部
130 無効電力ステップ注入部
131 基本波電圧計測回路
132 高調波電圧計測回路
133 基本波電圧算出部
134 高調波電圧算出部
135 ステップ注入発生条件判定部
136 ステップ注入量算出部
140 単独運転検出部
141 能動的単独運転検出部
142 受動的単独運転検出部
150 電流制御処理部
160 インバータ部
PW 交流電力系統
X 太陽光発電システム(分散型電源)
X1 PCS(インバータ装置)
X2 PVパネル
X11 系統連系インバータ部
X12 単独運転防止機能部
X13 周波数シフト助長部
Y、Y1、Y2 負荷装置
Y11 AC/DCコンバータ部(電力変換部)
Y12 負荷
Y13 周波数シフト助長部
Z 太陽光発電システム(ただし買電時には負荷装置として機能)
Z1 蓄電対応PCS(双方向インバータ装置)
Z2 PVパネル
Z3 蓄電池
Z11 双方向インバータ部(電力変換部)
Z12 単独運転防止機能部
Z13 周波数シフト助長部
H、H1、H2 需要家
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 30 Inverter apparatus 2 DC power supply 3 Load 4 Inverter main circuit 5 Voltage detector 6 Zero cross detection circuit 7 Current detector 8 A / D converter 9 DSP
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Voltage abnormality detection circuit 11 Timer / counter circuit 12 Gate drive circuit 13 Reactor 14 Capacitor 15 Filter 16 Commercial power system 17 Circuit breaker 18 Pillar transformer 19 Current reference waveform memory 20 Multiplication part 21 Error signal preparation part 22 Error waveform pattern integration circuit 23 PWM processing circuit 24 PWM memory 25, 31 Zero cross period detection processing circuit 100 Power conditioner (PCS)
110 System Frequency Measurement Unit 111 Frequency Detection Circuit 112 Frequency Measurement Processing Unit 113 Phase Difference Measurement Synchronization Processing Unit 120 Frequency Feedback Unit (Reactive Power Injection Unit)
121 First Moving Average Calculation Unit 122 Second Moving Average Calculation Unit 123 Frequency Deviation Calculation Unit 124 Reactive Power Injection Amount Calculation Unit 125 Addition Unit 130 Reactive Power Step Injection Unit 131 Fundamental Voltage Measurement Circuit 132 Harmonic Voltage Measurement Circuit 133 Fundamental Wave Voltage calculation unit 134 Harmonic voltage calculation unit 135 Step injection generation condition determination unit 136 Step injection amount calculation unit 140 Single operation detection unit 141 Active single operation detection unit 142 Passive single operation detection unit 150 Current control processing unit 160 Inverter unit PW AC power system X Solar power generation system (distributed power supply)
X1 PCS (Inverter device)
X2 PV panel X11 Grid interconnection inverter unit X12 Independent operation prevention function unit X13 Frequency shift facilitating unit Y, Y1, Y2 Load device Y11 AC / DC converter unit (power conversion unit)
Y12 Load Y13 Frequency Shift Assistance Section Z Solar power generation system (but functions as a load device when purchasing power)
Z1 PCS for power storage (bidirectional inverter device)
Z2 PV panel Z3 Storage battery Z11 Bidirectional inverter unit (power conversion unit)
Z12 Isolated operation prevention function part Z13 Frequency shift promotion part H, H1, H2

Claims (6)

交流電力を直流電力に変換する電力変換部と、
系統周波数または前記系統周波数の偏差を検出してその周波数シフトを助長する方向へ前記電力変換部の動作周波数をフィードバック制御する周波数シフト助長部と、
を有することを特徴とする電力変換器。
A power converter that converts AC power to DC power;
A frequency shift facilitating unit that feedback-controls the operating frequency of the power converter in a direction that promotes the frequency shift by detecting a system frequency or deviation of the system frequency; and
A power converter characterized by comprising:
前記周波数シフト助長部は、
前記系統周波数を計測する系統周波数計測部と、
前記系統周波数または前記系統周波数の偏差から変化させる力率の量を演算して前記周波数シフトを促す周波数フィードバック部と、
前記系統周波数の偏差が微小であるときに前記周波数シフトを促すために力率をステップ状に変化させる力率ステップ変化部と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の電力変換器。
The frequency shift facilitator is
A system frequency measurement unit for measuring the system frequency;
A frequency feedback unit that calculates the amount of power factor to be changed from the system frequency or deviation of the system frequency and promotes the frequency shift;
A power factor step changing unit that changes the power factor in a stepwise manner to promote the frequency shift when the deviation of the system frequency is small;
The power converter according to claim 1, comprising:
前記周波数フィードバック部は、
前記系統周波数の移動平均値を算出する移動平均算出部と、
前記移動平均値から前記系統周波数の偏差を算出する周波数偏差算出部と、
前記偏差に応じて変化させる力率の量を算出する力率変化量算出部と、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の電力変換器。
The frequency feedback unit includes:
A moving average calculation unit for calculating a moving average value of the system frequency;
A frequency deviation calculating unit for calculating a deviation of the system frequency from the moving average value;
A power factor change amount calculation unit for calculating a power factor amount to be changed according to the deviation;
The power converter according to claim 2, comprising:
前記力率ステップ変化部は、
基本波電圧を計測する基本波電圧計測回路と、
高調波電圧を計測する高調波電圧計測回路と、
前記基本波電圧の変化量を算出する基本波電圧算出部と、
前記高調波電圧の変化量を算出する高調波電圧算出部と、
前記基本波電圧算出部及び前記高調波電圧算出部の出力に応じて力率を変化させる条件が満足されたか否かを判定する力率ステップ変化条件判定部と、
前記力率ステップ変化条件判定部の出力に応じて変化させる力率の量を算出するステップ変化量算出部と、
を含むことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電力変換器。
The power factor step changing unit is
A fundamental voltage measuring circuit for measuring a fundamental voltage;
A harmonic voltage measuring circuit for measuring the harmonic voltage;
A fundamental voltage calculator that calculates the amount of change in the fundamental voltage;
A harmonic voltage calculator that calculates the amount of change in the harmonic voltage;
A power factor step change condition determination unit that determines whether or not a condition for changing a power factor is satisfied in accordance with outputs of the fundamental voltage calculation unit and the harmonic voltage calculation unit;
A step change amount calculation unit for calculating an amount of a power factor to be changed according to an output of the power factor step change condition determination unit;
The power converter according to claim 2, wherein the power converter is included.
交流電力を直流電力に変換して負荷に出力する電力変換部と、
系統周波数または前記系統周波数の偏差を検出して周波数シフトを助長する方向へ前記電力変換部の動作周波数をフィードバック制御する周波数シフト助長部と、
を有することを特徴とする負荷装置。
A power converter that converts alternating current power into direct current power and outputs it to a load;
A frequency shift facilitating unit that feedback-controls the operating frequency of the power conversion unit in a direction that promotes a frequency shift by detecting a system frequency or deviation of the system frequency; and
A load device comprising:
系統連系された分散型電源からの交流電力を受ける電力変換器の制御方法であって、
系統周波数または前記系統周波数の偏差を検出してその偏差の周波数シフトを助長する方向へ前記電力変換器の動作周波数をフィードバック制御することを特徴とする電力変換器の制御方法。
A method of controlling a power converter that receives AC power from a grid-connected distributed power source,
A method for controlling a power converter, comprising detecting a system frequency or a deviation of the system frequency and feedback-controlling an operating frequency of the power converter in a direction that promotes a frequency shift of the deviation.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019193318A (en) * 2018-04-18 2019-10-31 新電元工業株式会社 Harmonic measuring apparatus and individual operation detecting method using the same, individual operation detecting apparatus and distributed power supply system
JP2020202732A (en) * 2019-06-13 2020-12-17 シャープ株式会社 Inverter device
JP2020202733A (en) * 2019-06-13 2020-12-17 シャープ株式会社 Inverter device
JP2020205713A (en) * 2019-06-18 2020-12-24 シャープ株式会社 Inverter device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009044910A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Omron Corp Method for detecting isolated operation, contrl device, device for detecting isolated operation, and distributed power supply system
JP2011188607A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Seiko Electric Co Ltd Power supply system, power supply method, and control device
WO2013118376A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 パナソニック株式会社 Power supply system and charging/discharging power conditioner used for same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009044910A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Omron Corp Method for detecting isolated operation, contrl device, device for detecting isolated operation, and distributed power supply system
JP2011188607A (en) * 2010-03-08 2011-09-22 Seiko Electric Co Ltd Power supply system, power supply method, and control device
WO2013118376A1 (en) * 2012-02-10 2013-08-15 パナソニック株式会社 Power supply system and charging/discharging power conditioner used for same

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019193318A (en) * 2018-04-18 2019-10-31 新電元工業株式会社 Harmonic measuring apparatus and individual operation detecting method using the same, individual operation detecting apparatus and distributed power supply system
JP7131945B2 (en) 2018-04-18 2022-09-06 新電元工業株式会社 HARMONIC MEASURING DEVICE, ITS ISLANDING OPERATION DETECTION METHOD USING THE SAME, ISLANDING OPERATION DETECTION DEVICE, AND DISTRIBUTED POWER SUPPLY SYSTEM
JP2020202732A (en) * 2019-06-13 2020-12-17 シャープ株式会社 Inverter device
JP2020202733A (en) * 2019-06-13 2020-12-17 シャープ株式会社 Inverter device
JP7503368B2 (en) 2019-06-13 2024-06-20 シャープ株式会社 Inverter Device
JP7503369B2 (en) 2019-06-13 2024-06-20 シャープ株式会社 Inverter Device
JP2020205713A (en) * 2019-06-18 2020-12-24 シャープ株式会社 Inverter device
JP7237747B2 (en) 2019-06-18 2023-03-13 シャープ株式会社 Inverter device

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