JP2015180123A - Controller, power converter, power supply system, program, and control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、電力変換装置、電源システム、プログラム、および制御方法に関する。 The present invention relates to a control device, a power conversion device, a power supply system, a program, and a control method.
特許文献1には、系統電源の周波数偏差に応じて系統電源側に供給する無効電力を変化させ、無効電力の周波数変動に基づいてパワーコンディショナの単独運転を検出する単独運転検出装置が開示されている。特許文献2には、無効電力を増加させることで、配電系統との連系点の電圧の上昇を抑制する分散電源連系システムが開示されている。
特許文献1 特開2008−54366号公報
特許文献2 特開2010−166759号公報
Patent Document 1 discloses an isolated operation detection device that changes the reactive power supplied to the system power supply side according to the frequency deviation of the system power supply and detects the isolated operation of the power conditioner based on the frequency fluctuation of the reactive power. ing. Patent Document 2 discloses a distributed power supply interconnection system that suppresses an increase in voltage at an interconnection point with a distribution system by increasing reactive power.
Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-54366 Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-166759
単独運転検出のための無効電力制御と電圧上昇抑制のための無効電力制御とが干渉することで、単独運転検出の精度が低下する可能性がある。 Interference between the reactive power control for detecting the isolated operation and the reactive power control for suppressing the voltage rise may reduce the accuracy of the isolated operation detection.
本発明の一態様に係る制御装置は、交流電源の周波数偏差に応じて、交流電源と連系する電力変換部が出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第1無効電力の変化量を導出する第1無効電力変化量導出部と、電力変換部と交流電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために電力変換部から出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する第2無効電力変化量導出部と、第2無効電力の変化量によって第1無効電力の変化量が干渉される場合、電力変換部による電力の出力を停止させる電力出力制御部とを備える。 In the control device according to one aspect of the present invention, a change in the first reactive power, which is a phase reactive power or a phase reactive power to be output by the power conversion unit linked to the AC power supply, according to the frequency deviation of the AC power supply. A first reactive power change amount deriving unit for deriving an amount, and a second reactive power that is a phase reactive power to be output from the power conversion unit in order to suppress an increase in voltage at a connection point between the power conversion unit and the AC power source A second reactive power variation deriving unit for deriving a power variation, and a power output for stopping output of power by the power conversion unit when the first reactive power variation is interfered by the second reactive power variation And a control unit.
上記制御装置において、電力出力制御部は、第1無効電力の変化量が、第1無効電力が増加する方向に変化する進相無効電力の変化量で、かつ第2無効電力の変化量が負の値である場合、電力変換部による電力の出力を停止させてよい。 In the control device, the power output control unit is configured such that the amount of change in the first reactive power is the amount of change in the fast reactive power that changes in the direction in which the first reactive power increases, and the amount of change in the second reactive power is negative. If it is the value of, power output by the power conversion unit may be stopped.
上記制御装置において、電力出力制御部は、第1無効電力が遅相無効電力で、かつ第2無効電力の変化量が正の値である場合、電力変換部による電力の出力を停止させてよい。 In the control device, the power output control unit may stop the output of the power by the power conversion unit when the first reactive power is the lagging reactive power and the change amount of the second reactive power is a positive value. .
本発明の一態様に係る電力変換装置は、上記制御装置と、直流電源からの直流を交流に変換して交流電源と連系する電力変換部とを備える。 The power converter device which concerns on 1 aspect of this invention is provided with the said control apparatus and the power converter part which converts the direct current from direct-current power supply into alternating current, and is connected with alternating current power supply.
本発明の一態様に係る電源システムは、上記電力変換装置と、直流電源とを備える。 The power supply system which concerns on 1 aspect of this invention is provided with the said power converter device and DC power supply.
本発明の一態様に係るプログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。 The program which concerns on 1 aspect of this invention is a program for functioning a computer as said control apparatus.
本発明の一態様に係る制御方法は、交流電源の周波数偏差に応じて、交流電源と連系する電力変換部が出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第1無効電力の変化量を導出する段階と、電力変換部と交流電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために電力変換部から出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する段階と、第2無効電力の変化量によって第1無効電力の変化量が干渉される場合、電力変換部による電力の出力を停止させる段階とを含む。 A control method according to an aspect of the present invention provides a change in first reactive power that is a phase reactive power or a phase reactive power to be output by a power conversion unit linked to an AC power supply, in accordance with a frequency deviation of the AC power supply. A step of deriving an amount, and deriving a change amount of a second reactive power that is a phase reactive power to be output from the power conversion unit in order to suppress an increase in voltage at a connection point between the power conversion unit and the AC power source And a step of stopping output of power by the power converter when the change amount of the first reactive power interferes with the change amount of the second reactive power.
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The summary of the invention does not enumerate all the features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係る電源システム全体のシステム構成の一例を示す図である。電源システムは、太陽電池アレイ200、およびパワーコンディショナ10を備える。パワーコンディショナ10は、電力変換装置の一例である。太陽電池アレイ200は、直列または並列に接続された複数の太陽電池モジュールを有する。太陽電池アレイ200は、直流電源の一例である。太陽電池アレイ200は、単一の太陽電池、太陽電池を直列および並列に接続した太陽電池モジュールなどでもよい。直流電源として、太陽電池アレイ200以外の分散型電源を用いてもよい。分散型電源は、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムでもよい。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of the entire power supply system according to the present embodiment. The power supply system includes a
パワーコンディショナ10は、太陽電池アレイ200からの直流電圧を交流電圧に変換して系統電源300と連系する。系統電源300は、交流電源の一例であり、例えば、単相3線式電源でよい。系統電源300は、三相電源でもよい。
The
パワーコンディショナ10は、制御装置100および電力変換部101を備える。電力変換部101は、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を系統電源300から出力される交流電圧である系統交流電圧に位相同期した交流電圧に変換して出力する。制御装置100は、電力変換部101を制御する。電力変換部101は、コンデンサC1、昇圧回路20、コンデンサC2、インバータ30、フィルタ回路40およびリレー50を備える。
The
コンデンサC1の一端は、太陽電池アレイ200の正極に電気的に接続される。コンデンサC1の他端は、太陽電池アレイ200の負極に電気的に接続される。コンデンサC1は、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路の一例である。言い換えれば、コンデンサC1は、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を平滑化する平滑化フィルタの一例である。
One end of the capacitor C1 is electrically connected to the positive electrode of the
昇圧回路20は、コンデンサC1によりノイズが低減された直流電圧を昇圧して出力する。昇圧回路20は、非絶縁型の昇圧回路の一例である。昇圧回路20は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路20は、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型の昇圧回路により構成してもよい。
The
コンデンサC2は、昇圧回路20から出力される直流電圧を平滑化する。言い換えれば、コンデンサC2は、昇圧回路20から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減する。
Capacitor C2 smoothes the DC voltage output from
インバータ30は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路20から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源300側に出力する。インバータ30は、太陽電池アレイ200からの電力を系統電源300からの電力と連系させる。
The
インバータ30は、例えば、ブリッジ接続された4つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジPWMインバータにより構成してもよい。4つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。4つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。
The
フィルタ回路40は、インバータ30から出力された交流電圧に含まれるノイズを低減する。フィルタ回路40は、一対のコイルLおよびコンデンサC3を含む。一対のコイルLのそれぞれの一端は、インバータ30の出力端に接続される。一対のコイルLのそれぞれの他端は、コンデンサC3の一端および他端に接続される。
The
リレー50は、フィルタ回路40より系統電源300側に設けられる。リレー50は、インバータ30と系統電源300との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー50がオンすることで、パワーコンディショナ10と系統電源300とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ10と系統電源300とが電気的に遮断される。
The
パワーコンディショナ10は、出力端子52、および出力端子54をさらに備える。出力端子52および出力端子54は、電力変換部101と系統電源300との連系点の一例である。
The
パワーコンディショナ10は、電圧センサ60、62、64、電流センサ70、72および74をさらに備える。電圧センサ60は、太陽電池アレイ200の両端の電位差に対応する電圧V1を検知する。電圧センサ62は、昇圧回路20の出力側の両端の電位差に対応する電圧V2を検知する。電圧センサ64は、連系点の電圧として、出力端子52と出力端子54との間の電位差に対応する電圧V3を検知する。
The
電流センサ70は、太陽電池アレイ200から出力され、昇圧回路20の入力側に流れる電流I1を検知する。電流センサ72は、昇圧回路20から出力される電流I2を検知する。電流センサ74は、インバータ30から出力される電流I3を検知する。
The current sensor 70 detects a current I1 output from the
制御装置100は、電圧V1,V2,V3および電流I1,I2,I3などに基づいて昇圧回路20の昇圧動作およびインバータ30の直流交流変換動作を制御する。制御装置100は、太陽電池アレイ200から最大電力が得られるように、電圧センサ60,62,64により検知される電圧、並びに電流センサ70,72,74により検知される電流に基づいて、昇圧回路20、およびインバータ30のスイッチング動作を制御して、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源300側に出力する。
以上のように構成されたパワーコンディショナ10は、系統電源300が停止した場合には、リレー50をオフして、パワーコンディショナ10と系統電源300とを電気的に遮断しなければならない。また、パワーコンディショナ10は、パワーコンディショナ10と系統電源300との連系点の電圧が上限電圧以上にならないように、パワーコンディショナ10が出力する電圧を制御しなければならない。
In the
制御装置100は、インバータ30から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ30から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源300側に進相無効電力または遅相無効電力である所望の無効電力を供給する。制御装置100は、連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動を検知することで、系統電源300が停止している、つまりパワーコンディショナ10が単独運転していることを検知する。
The
また、制御装置100は、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧以上になった場合に、インバータ30から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ30から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源300側に供給している進相無効電力を増加させる。進相無効電力を増加させることで、系統電源300側から流入する電流が遅れ電流となり、配電線路インピーダンスの作用によりパワーコンディショナ10と系統電源300との連系点の電圧が低下する。これに伴い、制御装置100は、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧より小さくなるように制御できる。
In addition, when the voltage output from the
ここで、制御装置100は、系統電源300の周波数偏差の大きさに応じた無効電力を系統電源300側に供給して、パワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動に基づいて単独運転を検出することがある。系統電源300の周波数偏差が大きくなるほど、系統電源300側に供給される無効電力の変動が増大する。系統電源300が停止している場合、パワーコンディショナ10の出力電圧の周波数偏差は大きくなる。また、無効電力の変化が大きいほど、系統電源300が停止しているときの無効電力の周波数変動は検知しやすくなる。
Here, the
しかし、制御装置100が、単独運転を検出すべく系統電源300側に供給する無効電力を変化させようとしている間に、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧以上になったことに対応して、無効電力を増大させようとする場合がある。この場合、増大させようとした無効電力により、周波数変動に基づく無効電力の変化がキャンセルされ、パワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動が検知されにくくなる可能性がある。
However, this corresponds to the case where the voltage output from the
そこで、本実施形態に係る制御装置100は、電圧上昇の抑制制御のために導出された無効電力の変化量により、単独運転の検出のために導出された無効電力の変化量が干渉される場合、電圧上昇の抑制のために導出された無効電力の変化量によって単独運転の検出のための無効電力の変化量が干渉される場合、電力変換部101による電力の出力を停止させる。制御装置100は、電圧上昇の抑制制御のために導出された無効電力の変化量により、単独運転の検出のために導出された無効電力の変化量が干渉される場合、リレー50をオフして、パワーコンディショナ10と系統電源300とを電気的に遮断する。また、制御装置100は、インバータ30のスイッチング動作を停止させる。
Therefore, in the
制御装置100は、周波数変動に基づく無効電力の変化がキャンセルされ、パワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動が検知されにくくなる可能性がある場合、事前に電力変換部101による電力の出力を停止させる。したがって、電圧上昇の抑制制御のために導出された無効電力の変化量により、単独運転の検出のために導出された無効電力の変化量が干渉されることで、パワーコンディショナ10が単独運転を検出できずに、電力変換部101による電力の出力を停止できないことを防止できる。よって、単独運転検出のための無効電力制御と電圧上昇抑制のための無効電力制御とが干渉することで、単独運転検出の精度が低下することによる悪影響を抑制できる。
When the change in the reactive power based on the frequency variation is canceled and the frequency variation in the output voltage of the
図2は、本実施形態に係る制御装置100の機能ブロックの一例を示す。制御装置100は、周波数計測部102、移動平均値導出部104、周波数偏差導出部106、第1無効電力変化量導出部108、単独運転検出部110、第2無効電力変化量導出部112、出力電圧取得部114、目標無効電力導出部116、目標有効電力導出部118、リレー制御部120、PWM制御部130、および電力出力制御部140を備える。なお、制御装置100は、モジュール化することで、パワーコンディショナ10の外部に設けられてもよい。この場合、制御装置100は、パワーコンディショナ10に設けられた制御部と通信し、パワーコンディショナ10に設けられた制御部に対してパワーコンディショナ10の出力を制御するための制御信号を出力してもよい。
FIG. 2 shows an example of functional blocks of the
周波数計測部102は、電圧センサ64を介して系統電源300の電圧を取得し、取得した電圧から系統電源300の周波数を示す系統周波数を計測する。周波数計測部102は、例えば、電圧センサ64から検出される電圧信号の立ち下がりと立ち上がりの中間値と、次の立ち下がりと立ち上がりの中間値との時間差を一周期として計測する。系統電源300の系統周期が50Hz(1系統周期が20m秒)である場合、系統周期の計測周期は、系統周期の1/3以下、例えば、5m秒でもよい。
The
移動平均値導出部104は、周波数計測部102により計測された系統周期に基づいて、予め定められた移動平均時間分の系統周期の移動平均値を順次導出する。移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば20m秒よりも長く、かつ単独運転状態になってから単独運転状態が検出されるまでに許容されている時間以下でもよい。移動平均時間は、例えば100m秒よりも短い時間でもよく、移動平均時間は、例えば40m秒でもよい。
The moving average
周波数偏差導出部106は、移動平均値導出部104により導出された最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値、例えば、移動平均値導出部104が最新の移動平均値を導出するのに用いた最新の系統周期の終点から予め定められた時間(例えば200m秒)前に移動平均値導出部104により導出された過去の移動平均値との差分を周波数偏差として導出する。周波数偏差導出部106は、系統周期の計測周期と同一の周期ごと、例えば5m秒ごとに周波数偏差を導出してもよい。
The frequency
第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差に基づき今回の無効電力q1を導出し、前回の無効電力q1と今回の無効電力q1との差分を示す無効電力q1の変化量Δq1を導出する。第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差に比例して無効電力q1が多くなるように、無効電力q1の変化量Δq1を導出してよい。第1無効電力変化量導出部108は、例えば、図3に示すような無効電力q1−周波数偏差特性を参照して、周波数偏差に対応する今回の無効電力q1を導出することで、変化量Δq1を導出してもよい。
The first reactive power change
第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差が正の場合には、パワーコンディショナ10に系統周波数に対して位相が進んでいる電流を出力させる進相無効電力である今回の無効電力q1を導出する。一方、第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差が負の場合には、パワーコンディショナ10に系統周波数に対して位相が遅れている電流を出力させる遅相無効電力である今回の無効電力q1を導出する。なお、第1無効電力変化量導出部108が導出する変化量Δq1は、単位時間あたりの無効電力q1の変化量、つまり時間軸をX軸、無効電力q1の変化量をY軸とした場合の傾きを示してもよい。第1無効電力変化量導出部108が導出する変化量Δq1は、無効電力q1を変化させる速度を示してもよい。
The first reactive power change
単独運転検出部110は、連系点における電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動に基づいて、系統電源300と連系するパワーコンディショナ10の単独運転を検出する。単独運転検出部110は、系統電源300が正常に動作している場合には、無効電力の変動に基づく電圧の周波数変動を検出しない。一方、系統電源300が停止している場合など異常が発生している場合には、単独運転検出部110は、無効電力の変動に基づく電圧の周波数変動を検出することで、パワーコンディショナ10の単独運転を検出する。
The isolated
リレー制御部120は、単独運転検出部110がパワーコンディショナ10の単独運転を検出した場合に、リレー50をオフして、パワーコンディショナ10と系統電源300との間を電気的に遮断する。
When the isolated
出力電圧取得部114は、電圧センサ64により検出される連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧である電圧V3を検知する。第2無効電力変化量導出部112は、検知された電圧V3が、予め定められた上限電圧Vth以上か否かを判定する。第2無効電力変化量導出部112は、検知された電圧V3が上限電圧Vth以上の場合には、系統電源300側に供給すべき進相無効電力を増加させてパワーコンディショナ10の出力電圧の上昇を抑制すべく、今回の無効電力q2を導出し、前回の無効電力q2と今回の無効電力q2との差分を示す無効電力q2の変化量Δq2を導出する。なお、第2無効電力変化量導出部112が導出する変化量Δq2は、単位時間あたりの無効電力q2の変化量、つまり時間軸をX軸、無効電力q2の変化量をY軸とした場合の傾きを示してもよい。第2無効電力変化量導出部112が導出する変化量Δq2は、無効電力q2を変化させる速度を示してもよい。
The output
目標無効電力導出部116は、前回の目標無効電力Qc、第1無効電力変化量導出部108により導出された無効電力q1の変化量Δq1、および第2無効電力変化量導出部112により導出された無効電力q2の変化量Δq2を用いて、今回の目標無効電力Qtを導出する。目標無効電力導出部116は、前回の目標無効電力Qc、変化量Δq1および変化量Δq2を加算することで、今回の目標無効電力Qtを導出してもよい。目標無効電力導出部116は、導出された今回の目標無効電力QtをPWM制御部130に提供する。なお、目標無効電力導出部116は、無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δq2の代わりに、前回および今回の無効電力q1と前回および今回の無効電力q2とを第1無効電力変化量導出部108および第2無効電力変化量導出部112から取得し、前回および今回の無効電力q1と前回および今回の無効電力q2とを用いて今回の目標無効電力Qtを導出してもよい。
The target reactive
目標有効電力導出部118は、パワーコンディショナ10から出力すべき目標有効電力Pを導出する。目標有効電力導出部118は、例えば、パワーコンディショナ10から最大または極大となる出力が得られるように、目標有効電力Pを導出する。目標有効電力導出部118は、導出された目標有効電力PをPWM制御部130に提供する。
The target active
PWM制御部130は、目標有効電力Pに基づいて太陽電池アレイ200から最大または極大の有効電力が得られるようにインバータ30をPWM制御する。また、PWM制御部130は、目標無効電力導出部116から提供される今回の目標無効電力Qtに基づいて、インバータ30から出力される電流の位相と電圧の位相との間の位相差を調整することで、系統電源300側に供給する無効電力を制御する。
The
電力出力制御部140は、第2無効電力変化量導出部112によって導出された第2無効電力の変化量によって第1無効電力変化量導出部108によって導出された第1無効電力の変化量が干渉される場合、リレー制御部120に対してリレー50をオフすることを指示する。電力出力制御部140が、リレー制御部120に対してリレー50をオフすることを指示することにより、リレー制御部120が、リレー50をオフする。これにより、パワーコンディショナ10と系統電源300との間が電気的に遮断される。よって、電圧上昇の抑制制御のために導出された無効電力の変化量により、単独運転の検出のために導出された無効電力の変化量が干渉されることで、パワーコンディショナ10が単独運転を検出できずに、電力変換部101による電力の出力を停止できないことを防止できる。
The power
図4は、制御装置100により実行される電圧上昇の抑制制御の手順の一例を示すフローチャートである。制御装置100は、図4に示す手順を定期的に実行する。出力電圧取得部114が電圧センサ64を介して連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧である電圧V3を取得する(S100)。第2無効電力変化量導出部112は、電圧V3が上限電圧、例えば107V以上か否かを判定する(S102)。電圧V3が上限電圧以上の場合、第2無効電力変化量導出部112は、力率が下限閾値、例えば0.85より大きいかどうかどうかを判定する。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a procedure of voltage rise suppression control executed by the
力率が下限閾値より大きい場合には、第2無効電力変化量導出部112は、進相無効電力が増加するように、無効電力q2の変化量Δq2を導出する(S106)。一方、力率が下限閾値以下の場合には、有効電力を減少させるように、目標有効電力導出部118が目標有効電力Pを導出する(S108)。
When the power factor is larger than the lower limit threshold, the second reactive power
電圧V3が上限電圧より小さい場合、目標有効電力導出部118は、現在の有効電力が抑制されているか否かを判定する(S110)。つまり、目標有効電力導出部118は、例えば、現在の有効電力が最大または極大であるか否かを判定する。最大または極大ではない場合には、目標有効電力導出部118は、有効電力が最大または極大になるように目標有効電力Pを導出する(S112)。
When the voltage V3 is smaller than the upper limit voltage, the target active
現在の有効電力が抑制されていない場合、つまり目標有効電力導出部118が、現在の有効電力が最大または極大であると判定した場合、第2無効電力変化量導出部112は、現在の無効電力q2が0か否かを判定する(S114)。無効電力q2が0ではない場合、第2無効電力変化量導出部112は、進相無効電力である無効電力q2が減少するように、無効電力q2の変化量Δq2を導出する(S116)。
When the current active power is not suppressed, that is, when the target active
制御装置100は、以上の処理を繰り返すことで、連系点の電圧が上限電圧より大きくならないようにパワーコンディショナ10の出力を制御している。
The
図5は、図4に示すフローチャートに沿って制御装置100が電圧上昇の抑制制御を実行した場合の電圧V3、力率、無効電力q2、および有効電力Pの時間変化の様子の一例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a time change state of the voltage V3, the power factor, the reactive power q2, and the active power P when the
区間1において、連系点の電圧の上昇に伴い電圧V3が上昇し、有効電力Pも上昇していく。区間1において、力率は1であり、無効電力q2はゼロである。電圧V3が上限電圧に達した時点で、区間2に移行し、区間2において、力率が下限閾値である0.85になるまで、進相無効電力である無効電力q2が増加していく。力率が0.85に達した時点で、区間3に移行する。電圧V3がまだ上限電圧を超えている場合には、区間3において、有効電力Pが減少していく。電圧V3が上限電圧より小さくなった時点で、区間4に移行する。区間4において、有効電力Pは、最大または極大となるまで増加する。有効電力Pの抑制がなくなった時点で、区間5に移行し、区間5において、進相無効電力q2が減少していき、力率が1に戻る。 In section 1, the voltage V3 rises as the voltage at the interconnection point rises, and the active power P also rises. In section 1, the power factor is 1 and reactive power q2 is zero. When the voltage V3 reaches the upper limit voltage, the process shifts to section 2, and in section 2, the reactive power q2 that is the fast reactive power increases until the power factor reaches 0.85 that is the lower limit threshold. When the power factor reaches 0.85, the section 3 is entered. When the voltage V3 still exceeds the upper limit voltage, the active power P decreases in the section 3. When the voltage V3 becomes smaller than the upper limit voltage, the process proceeds to the section 4. In section 4, the active power P increases until it reaches a maximum or a maximum. When the active power P is no longer suppressed, the process proceeds to the section 5, and in the section 5, the phase advance reactive power q <b> 2 decreases and the power factor returns to 1.
以上の処理の過程において、第1無効電力変化量導出部108が、系統電源300の周波数偏差に応じて、進相無効電力または遅相無効電力である無効電力q1の変化量Δq1を導出する場合がある。例えば、区間2において、第1無効電力変化量導出部108が、無効電力q1の変化量Δq1として遅延無効電力の変化量Δq1を導出した場合、第2無効電力変化量導出部112によって導出される無効電力q2は、進相無効電力であるので、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉してしまう。
When the first reactive power change
上記のような無効電力q1の変化量Δq1、無効電力q2の変化量Δq2および前回の目標無効電力Qcを用いて、例えば式:Qt=Qc+Δq1+Δq2により、目標無効電力導出部116が、今回の目標無効電力Qtを導出する場合、無効電力q2の変化量Δq2により無効電力q1の変化量Δq1が干渉されてしまう可能性がある。無効電力q2の変化量Δq2により無効電力q1の変化量Δq1が干渉されると、パワーコンディショナ10が単独運転している場合でも、単独運転検出部110は、パワーコンディショナ10が出力する無効電力により系統電源300の周波数変動を検出できない可能性がある。
Using the amount of change Δq1 of reactive power q1, the amount of change Δq2 of reactive power q2, and the previous target reactive power Qc, for example, the target reactive
区間3および区間5に示すように、進相無効電力である無効電力q2が減少する方向に変化している場合に、第1無効電力変化量導出部108が、系統電源300の周波数偏差に応じて、無効電力q1の変化量Δq1として進相無効電力の変化量Δq1を導出した場合にも、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉してしまう。
As shown in section 3 and section 5, when reactive power q2, which is the fast reactive power, is changing in a decreasing direction, first reactive power change
なお、区間2および区間4に示すように、進相無効電力である無効電力q2が増加する方向に変化している場合に、第1無効電力変化量導出部108が、無効電力q1の変化量Δq1として進相無効電力の変化量を導出した場合には、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉しない。また、区間3および区間5に示すように、進相無効電力である無効電力q2が減少する方向に変化している場合に、第1無効電力変化量導出部108が、無効電力q1の変化量Δq1として遅相無効電力の変化量を導出した場合にも、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉しない。
As shown in section 2 and section 4, when reactive power q2, which is the fast reactive power, changes in the increasing direction, first reactive power change
以上の通り、無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δq2の値によっては、無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δq2から導出される目標無効電力Qtに基づきパワーコンディショナ10が出力する無効電力によって、正常にパワーコンディショナ10の単独運転が検出されない場合がある。
As described above, the power based on the target reactive power Qt derived from the reactive power q1 variation Δq1 and the reactive power q2 variation Δq2 depending on the values of the reactive power q1 variation Δq1 and the reactive power q2 variation Δq2. Due to the reactive power output by the
そこで、本実施形態に係る制御装置100によれば、第2無効電力変化量導出部112によって導出された第2無効電力の変化量によって第1無効電力変化量導出部108によって導出された第1無効電力の変化量が干渉される場合、電力出力制御部140が、リレー制御部120を介してリレー50をオフして、電力変換部101による電力の出力を停止させる。これにより、正常にパワーコンディショナ10の単独運転が検出されないことで、パワーコンディショナ10が電力の出力を停止しなければならないにもかかわらず、パワーコンディショナ10が電力の出力を継続してしまうことを防止できる。
Therefore, according to the
図6は、電力出力制御部140により実行されるパワーコンディショナの停止処理に関する処理手順の一例を示すフローチャートである。電力出力制御部140は、図6に示す処理手順を、第1無効電力変化量導出部108および第2無効電力変化量導出部112が無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δq2を導出する毎に実行してよい。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure related to a power conditioner stop process executed by the power
電力出力制御部140は、第1無効電力変化量導出部108により単独運転検出のために導出された無効電力q1の変化量Δq1および第2無効電力変化量導出部112により電圧上昇抑制のために導出された無効電力q2の変化量Δq2を取得する(S200)。
The power
電力出力制御部140は、無効電力q1の変化量Δq1がゼロか否かを判定する(S202)。無効電力q1の変化量Δq1がゼロであれば、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉しないので、電力出力制御部140は、処理を終了する。
The power
無効電力q1の変化量Δq1がゼロでない場合、電力出力制御部140は、無効電力q2の変化量Δq2がゼロか否かを判定する(S204)。無効電力q2の変化量Δq2がゼロであれば、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉しないので、電力出力制御部140は、処理を終了する。
When the change amount Δq1 of the reactive power q1 is not zero, the power
無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δq2がともにゼロでない場合、電力出力制御部140は、無効電力q1が進相無効電力か否かを判定する(S206)。無効電力q1が進相無効電力ではない場合、つまり、無効電力q1が遅相無効電力である場合、電力出力制御部140は、無効電力q2の変化量Δq2がゼロより小さいか否かを判定する(S208)。電力出力制御部140は、無効電力q2の変化量Δq2が負の値か否か、つまり、電力出力制御部140は、無効電力q2の変化量Δq2が、無効電力q2が減少する方向に変化する値であるか否かを判定する。
When both the amount of change Δq1 in reactive power q1 and the amount of change Δq2 in reactive power q2 are not zero, power
無効電力q2の変化量Δq2がゼロより小さくなければ、電力出力制御部140は、リレー制御部120を介してリレー50をオフして、電力変換部101と系統電源300との間を電気的に遮断させ、電力変換部101から電力が出力されることを停止させる(S210)。無効電力q1が遅相無効電力で、かつ無効電力q2の変化量Δq2が正の値であれば、つまり、無効電力q2の変化量Δq2が、無効電力q2が増加する方向に変化する値であれば、電力出力制御部140は、リレー制御部120を介してリレー50をオフして、電力変換部101と系統電源300との間を電気的に遮断させ、電力変換部101から電力が出力されることを停止させる。
If change amount Δq2 of reactive power q2 is not smaller than zero, power
無効電力q1が遅相無効電力で、かつ無効電力q2の変化量Δq2がゼロより小さければ、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉しないので、電力出力制御部140は、処理を終了する。 If reactive power q1 is lagging reactive power and change amount Δq2 of reactive power q2 is smaller than zero, change amount Δq1 of reactive power q1 and change amount Δq2 of reactive power q2 do not interfere with each other. Ends the process.
無効電力q1が進相無効電力の場合、電力出力制御部140は、無効電力q2の変化量Δq2がゼロより小さいか否かを判定する(S212)。無効電力q2の変化量Δq2がゼロより小さい場合、無効電力q2の変化量Δq2がゼロより小さくなければ、電力出力制御部140は、リレー制御部120を介してリレー50をオフして、電力変換部101と系統電源300との間を電気的に遮断させ、電力変換部101から電力が出力されることを停止させる(S210)。無効電力q1が進相無効電力で、かつ無効電力q2の変化量Δq2が負の値を示す場合、電力出力制御部140は、電力変換部101から電力が出力されることを停止させる。
When the reactive power q1 is the fast reactive power, the power
無効電力q1が進相無効電力で、かつ無効電力q2の変化量Δq2がゼロより大きければ、無効電力q1の変化量Δq1と無効電力q2の変化量Δq2とは干渉しないので、電力出力制御部140は、処理を終了する。 If reactive power q1 is a fast reactive power and reactive power q2 variation Δq2 is greater than zero, reactive power q1 variation Δq1 and reactive power q2 variation Δq2 do not interfere with each other. Ends the process.
以上の通り、本実施形態に係る電源システムによれば、電圧上昇の抑制制御のために導出された無効電力q2の変化量Δq2により、単独運転の検出のために導出された無効電力q1の変化量Δq1が干渉される場合、電力出力制御部140が、電力変換部101から電力が出力されることを停止させる。周波数変動に基づく無効電力の変化がキャンセルされ、パワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動が検知されにくくなる可能性がある場合、事前に電力変換部101による電力の出力を停止させる。
As described above, according to the power supply system according to the present embodiment, the change in the reactive power q1 derived for the detection of the isolated operation by the amount of change Δq2 in the reactive power q2 derived for the suppression control of the voltage rise. When the amount Δq <b> 1 is interfered, the power
したがって、電圧上昇の抑制制御のために導出された無効電力の変化量により、単独運転の検出のために導出された無効電力の変化量が干渉されることで、パワーコンディショナ10が単独運転を検出できずに、電力変換部101による電力の出力を停止できないことを防止できる。よって、単独運転検出のための無効電力制御と電圧上昇抑制のための無効電力制御とが干渉することで、単独運転検出の精度が低下することによる悪影響を抑制できる。
Therefore, the change amount of the reactive power derived for the detection of the isolated operation is interfered with the change amount of the reactive power derived for the suppression control of the voltage rise, so that the
なお、本実施形態に係る制御装置100が備える各部は、パワーコンディショナ10の昇圧動作、直流交流変換動作、単独運転検出制御、および電圧上昇抑制制御に関する各種処理を行う、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにパワーコンディショナ10の昇圧動作、直流交流変換動作、単独運転検出制御、および電圧上昇抑制制御に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御装置100が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御装置100を構成してもよい。
In addition, each part with which the
図7は、本実施形態に係る制御装置100のハードウェア構成の一例を示す図である。本実施形態に係る制御装置100は、ホストコントローラ902により相互に接続されるCPU904、RAM906を有するCPU周辺部と、入出力コントローラ908によりホストコントローラ902に接続されるROM910、および通信インターフェイス912を備える。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the
ホストコントローラ902は、RAM906と、高い転送レートでRAM906をアクセスするCPU904とを接続する。CPU904は、ROM910およびRAM906に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部を制御する。入出力コントローラ908は、ホストコントローラ902と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス912と、ROM910とを接続する。
The
通信インターフェイス912は、電圧センサ60,62,64および電流センサ70,72,74などと通信する。ROM910は、制御装置100内のCPU904が使用するプログラムおよびデータを格納する。また、ROM910は、制御装置100が起動時に実行するブート・プログラム、制御装置100のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。
The communication interface 912 communicates with the
RAM906を介してROM910に提供されるプログラムは、CD−ROM、またはUSBメモリ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、RAM906を介して制御装置100内のROM910にインストールされ、CPU904において実行される。
A program provided to the
制御装置100にインストールされて実行されるプログラムは、CPU904等に働きかけて、制御装置100を、図1から図6にかけて説明した周波数計測部102、移動平均値導出部104、周波数偏差導出部106、第1無効電力変化量導出部108、単独運転検出部110、第2無効電力変化量導出部112、出力電圧取得部114、目標無効電力導出部116、目標有効電力導出部118、リレー制御部120、PWM制御部130、および電力出力制御部140として機能させる。
A program that is installed and executed in the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 パワーコンディショナ
20 昇圧回路
30 インバータ
40 フィルタ回路
50 リレー
52,54 出力端子
60,62,64 電圧センサ
70,72,74 電流センサ
72 電流センサ
74 電流センサ
100 制御装置
101 電力変換部
102 周波数計測部
104 移動平均値導出部
106 周波数偏差導出部
108 第1無効電力変化量導出部
110 単独運転検出部
112 第2無効電力変化量導出部
114 出力電圧取得部
116 目標無効電力導出部
118 目標有効電力導出部
120 リレー制御部
130 PWM制御部
140 電力出力制御部
200 太陽電池アレイ
300 系統電源
902 ホストコントローラ
904 CPU
906 RAM
908 入出力コントローラ
910 ROM
912 通信インターフェイス
DESCRIPTION OF
906 RAM
908 I /
912 Communication interface
Claims (7)
前記電力変換部と前記交流電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために前記電力変換部から出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する第2無効電力変化量導出部と、
前記第2無効電力の変化量によって前記第1無効電力の変化量が干渉される場合、前記電力変換部による電力の出力を停止させる電力出力制御部と
を備える制御装置。 A first reactive power change amount for deriving a change amount of the first reactive power which is a fast reactive power or a slow reactive power to be output by the power conversion unit linked to the AC power supply according to a frequency deviation of the AC power supply. A derivation unit;
Second reactive power for deriving the amount of change in second reactive power, which is a fast reactive power to be output from the power converter, in order to suppress an increase in voltage at the connection point between the power converter and the AC power supply A variation derivation unit;
A control apparatus comprising: a power output control unit that stops output of power by the power conversion unit when the change amount of the first reactive power interferes with the change amount of the second reactive power.
直流電源からの直流を交流に変換して前記交流電源と連系する前記電力変換部と
を備える電力変換装置。 A control device according to any one of claims 1 to 3,
A power conversion apparatus comprising: the power conversion unit that converts a direct current from a direct current power source into an alternating current and links the alternating current power source.
前記直流電源と
を備える電源システム。 The power conversion device according to claim 4,
A power supply system comprising the DC power supply.
前記電力変換部と前記交流電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために前記電力変換部から出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する段階と、
前記第2無効電力の変化量によって前記第1無効電力の変化量が干渉される場合、前記電力変換部による電力の出力を停止させる段階と
を含む制御方法。 Deriving the amount of change in the first reactive power that is the fast reactive power or the slow reactive power to be output by the power conversion unit linked to the alternating current power supply according to the frequency deviation of the alternating current power supply;
Deriving the amount of change in the second reactive power, which is a fast reactive power to be output from the power conversion unit, in order to suppress an increase in voltage at the connection point between the power conversion unit and the AC power source;
And a step of stopping the output of power by the power converter when the change amount of the first reactive power interferes with the change amount of the second reactive power.
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