JP2017118782A - Electric power conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、力率制御を行う電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device that performs power factor control.
力率制御には、電流の位相シフト量を調整して行う方式や、有効電力に重畳する無効電力量を調整して行う方式がある。後者の無効電力重畳型の力率制御は、構成がシンプルなこともあり、太陽電池のパワーコンディショナ等において広く使用されている(例えば、特許文献1参照)。一般的に、パワーコンディショナの最大定格出力は、定格有効電力で規定されており、パワーコンディショナは定格有効電力の範囲内で電力を出力する。 Power factor control includes a method in which the amount of current phase shift is adjusted, and a method in which the amount of reactive power superimposed on active power is adjusted. The latter reactive power superposition type power factor control has a simple configuration and is widely used in power conditioners of solar cells (see, for example, Patent Document 1). Generally, the maximum rated output of the power conditioner is defined by the rated active power, and the power conditioner outputs power within the range of the rated active power.
一般的な無効電力重畳型の力率制御では、パワーコンディショナ内のインバータを駆動制御する制御回路内において、有効電流指令値に重畳する無効電流指令値を調整することにより力率を制御する。またインバータから出力される電力を定格有効電力以下に抑えるため、インバータの出力電力が定格有効電力を超えると、インバータの前段に設けられたDC−DCコンバータを制御して、インバータに入力される電力を制限する。 In general reactive power superposition type power factor control, a power factor is controlled by adjusting a reactive current command value superimposed on an active current command value in a control circuit that drives and controls an inverter in a power conditioner. In addition, in order to keep the power output from the inverter below the rated active power, when the output power of the inverter exceeds the rated active power, the DC-DC converter provided in the previous stage of the inverter is controlled and the power input to the inverter Limit.
上記構成において力率が1未満の場合、力率が1の場合と比較して出力皮相電力が増加する。皮相電力の増加に伴いインバータに流れる電流も増加するため、インバータの構成部品に対するストレスが増加する。構成部品の寿命や機器信頼性を考慮すると理想的には、最低力率時の最大電流に耐えうる電流耐性設計がなされるべきであるが、当該耐性設計を採用するとコストが増大する。 In the above configuration, when the power factor is less than 1, the output apparent power increases as compared with the case where the power factor is 1. As the apparent power increases, the current flowing through the inverter also increases, increasing the stress on the components of the inverter. Considering the life of components and device reliability, ideally, a current resistance design that can withstand the maximum current at the lowest power factor should be made. However, if the resistance design is adopted, the cost increases.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、コストを抑えつつ、信頼性が高い回路設計を実現できる電力変換装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of such a condition, The objective is to provide the power converter device which can implement | achieve highly reliable circuit design, suppressing cost.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統へ供給するインバータと、前記インバータから出力される有効電力、及び前記インバータから出力される無効電力を制御する制御回路と、を備える電力変換装置であって、前記制御回路は、前記有効電力が所定の有効電力制限値を超えたとき、及び前記皮相電力が所定の皮相電力制限値を超えたとき、の少なくとも一方を満たしたとき、前記インバータの出力電力を、前記有効電力制限値および前記皮相電力制限値以下に抑制するよう制御する。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to an aspect of the present invention includes an inverter that converts DC power output from a DC power source into AC power and supplies the AC power to a system, and is output from the inverter. And a control circuit that controls the reactive power output from the inverter, wherein the control circuit is configured such that the active power exceeds a predetermined active power limit value, and When the apparent power exceeds a predetermined apparent power limit value, the output power of the inverter is controlled to be less than or equal to the active power limit value and the apparent power limit value when at least one of them is satisfied.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。 It should be noted that any combination of the above-described constituent elements and a representation of the present invention converted between a method, an apparatus, a system, and the like are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、コストを抑えつつ、信頼性が高い回路設計を実現できる。 According to the present invention, it is possible to realize a highly reliable circuit design while suppressing cost.
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換装置2の構成を説明するための図である。電力変換装置2は直流電源1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3(以下、単に系統3とする)に供給する。直流電源1は例えば太陽電池または燃料電池であり、その場合、電力変換装置2は太陽電池または燃料電池により発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナとして機能する。また直流電源1は蓄電池であってもよい。その場合、電力変換装置2は双方向パワーコンディショナとして機能する。 FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a power conversion device 2 according to an embodiment of the present invention. The power converter 2 converts the DC power supplied from the DC power source 1 into AC power and supplies the AC power to the commercial power system 3 (hereinafter simply referred to as the system 3). The DC power source 1 is, for example, a solar cell or a fuel cell. In this case, the power conversion device 2 functions as a power conditioner that converts DC power generated by the solar cell or fuel cell into AC power. Further, the DC power source 1 may be a storage battery. In that case, the power converter device 2 functions as a bidirectional power conditioner.
DC−DCコンバータ21は、直流電源1から供給される直流電力をDC−DC変換する。直流電源1が太陽電池の場合、DC−DCコンバータ21は、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を搭載した昇圧チョッパで構成することができる。当該昇圧チョッパは、太陽電池が最大電力点(最適動作点)で発電できるよう制御する。具体的には山登り法に従い電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、太陽電池の出力電力が最大電力点を維持するよう制御する。
The DC-
インバータ22は、DC−DCコンバータ21から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ22は例えば、4つのスイッチング素子(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor))をブリッジ接続したブリッジ回路を含む。当該スイッチング素子のデューティ比を制御することにより、インバータ22の出力を調整することができる。インバータ22の後段にはフィルタ回路(不図示)が設けられ、当該フィルタ回路は、インバータ22から出力される交流電力の高周波成分を減衰させて、インバータ22の出力電圧および出力電流を正弦波に近づける。
The
電力変換装置2は、DC−DCコンバータ21及びインバータ22を駆動制御するため、コンバータ駆動制御部23、インバータ駆動制御部24、出力力率設定部25、出力電流検出部26、系統電圧検出部27、出力測定部28及び出力制限部29を含む。インバータ駆動制御部24は、電力平衡制御部241、有効瞬時電流指令部242、無効電流指令部243、無効瞬時電流指令部244、加算部245、減算部246及び駆動部247を含む。これらの構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The power conversion device 2 controls the drive of the DC-
電力平衡制御部241は、DC−DCコンバータ21の出力電力とインバータ22の入力電力の電力平衡を保つよう、インバータ22から出力されるべき有効電流を規定する有効電流指令値Ipを生成する。この制御により、DC−DCコンバータ21からインバータ22へ入力されるエネルギーと、インバータ22から出力されるエネルギーのバランスを保つことができる。特に太陽電池のように自然環境により発電量が変動する直流電源1を使用している場合、DC−DCコンバータ21の出力電力が変動するため、当該出力電力の変動にインバータ22の入力電力を追従させる必要がある。
The power
有効瞬時電流指令部242は、電力平衡制御部241から入力された有効電流指令値のピーク値Ipをもとに、有効電流指令値の瞬時値Ip・sinωtを算出する。有効瞬時電流指令部242は、算出した有効電流指令値の瞬時値Ip・sinωtを加算部245に出力する。
The effective instantaneous
出力力率設定部25は、力率cosφを無効電流指令部243に設定する。力率cosφは、電力変換装置2の設置時に設計者により設定された固定値を継続して使用してもよいし、また操作部(不図示)から、電力会社などの電力供給者の指示による任意の値を設定可能な構成であってもよい。また電力変換装置2が出力抑制機能を備えている場合、電力変換装置2から系統3に供給される出力電力が設定値を超えると、力率cosφを低下させた進相制御が発動する。
The output power
また、外部の管理システムからネットワークを介して出力抑制指令を受信したとき、力率cosφを低下させてもよい。電力会社などの電力供給者は、電力を安定供給する必要があり、逆潮流電力分も含めた電力系統全体における周波数や電圧を一定範囲に保つ必要がある。系統3に再生可能エネルギーの発電設備が多く接続されている場合、気象条件により発電量が大きく変化する。再生可能エネルギーの発電設備から系統3に供給される電力量が多くなりすぎ、系統3の周波数や系統電圧が基準範囲の上限を超えた又は超えると予測される場合、系統管理システムは再生可能エネルギーの発電設備に出力抑制指令を送信する。当該出力抑制指令を受信した電力変換装置2は、電流指令値を直接制御して出力電力を抑制して系統周波数低下に貢献するとともに、力率cosφを進相制御して系統電圧低下に貢献する。同様に系統3の電圧が下限を下回った又は下回ると予測された場合に、指令に基づいて、力率cosφを遅相制御して系統電圧上昇に貢献してもよい。 Further, when an output suppression command is received from an external management system via a network, the power factor cosφ may be reduced. An electric power supplier such as an electric power company needs to stably supply electric power, and it is necessary to keep the frequency and voltage of the entire electric power system including the reverse power flow within a certain range. When many renewable energy power generation facilities are connected to the grid 3, the amount of power generation varies greatly depending on weather conditions. If the amount of power supplied to the grid 3 from the renewable energy power generation facility becomes too large and the frequency or grid voltage of the grid 3 is predicted to exceed or exceed the upper limit of the reference range, the grid management system will An output suppression command is transmitted to the power generation facility. The power conversion device 2 that has received the output suppression command directly controls the current command value to suppress the output power and contribute to the reduction of the system frequency, and advance the phase control of the power factor cosφ to contribute to the reduction of the system voltage. . Similarly, when the voltage of the grid 3 is predicted to fall below or below the lower limit, the power factor cosφ may be controlled in a slow phase based on the command to contribute to the rise of the grid voltage.
無効電流指令部243は、出力力率設定部25から設定された力率cosφをもとに、有効電流に対する無効電流の比率である無効電流比tanφを生成する。無効電流指令部243は生成した無効電流比tanφと、電力平衡制御部241から入力された有効電流指令値のピーク値Ipをもとに無効電流指令値のピーク値Iqを生成する。無効瞬時電流指令部244は、無効電流指令部243から入力された無効電流指令値のピーク値Iqをもとに、無効電流指令値の瞬時値Iq・cosωtを算出する。無効瞬時電流指令部244は、算出した無効電流指令値の瞬時値Iq・cosωtを加算部245に出力する。
The reactive
加算部245は、有効電流指令値の瞬時値Ip・sinωtと無効電流指令値の瞬時値Iq・cosωtを合算して最終的な電流指令値を生成し、減算部246に出力する。減算部246は当該電流指令値から、出力電流検出部26により検出された出力電流値を減算して、電流偏差を生成する。当該電流偏差に基づく指令値が駆動部247に出力される。駆動部247は当該指令値をもとにインバータ22を駆動する。
The adding
コンバータ駆動制御部23は、DC−DCコンバータ21を駆動制御する。具体的には指令値をもとにPWM信号を生成し、DC−DCコンバータ21に含まれるスイッチング素子の制御端子に供給する。例えば、MPPT制御機能を搭載している場合、MPPT制御により電圧指令値が決定され、当該電圧指令値に基づくPWM信号を生成する。
The converter
出力測定部28は、出力電流検出部26により検出された出力電流と、系統電圧検出部27により検出された系統電圧をもとに電力変換装置2の出力を測定する。以下、本実施の形態の処理を説明する前に、一般的な処理を説明する。
The
出力測定部28は、出力電流検出部26により検出された出力電流の瞬時値と、系統電圧検出部27により検出された系統電圧の瞬時値を掛けて瞬時有効電力値を算出する。出力測定部28は、瞬時有効電力値の単位周期当たりの平均値を算出する。この平均値が電力変換装置2の出力有効電力値P=1/T∫IVdtとなる。出力測定部28は算出した出力有効電力値Pを出力制限部29に出力する。
The
出力制限部29は、出力有効電力値Pが有効電力制限値Plimを超過しているか否か判定する。当該有効電力制限値Plimには、電力変換装置2の定格出力電力値が設定される。また出力抑制が発動する電力閾値が設定されてもよい。出力制限部29は、出力有効電力値Pが有効電力制限値Plimを超過している場合、抑制信号をコンバータ駆動制御部23に出力する。コンバータ駆動制御部23は当該抑制信号を受信すると、PWM信号のデューティ比を低下させて、DC−DCコンバータ21から出力される電力を低下させる。
The
図2は、電力変換装置2の出力電力値と、有効電力制限値の関係を示す図である。力率cosφが1.0以外の場合に有効電力制限値Plimの制限がかかる出力電力値(出力皮相電力値)の大きさは、力率cosφが1.0の場合(出力有効電力値=出力皮相電力値)に当該制限がかかる出力電力値(出力皮相電力値)の大きさと比較して、大きくなる。従って、有効電力制限値を基準にインバータ22内の回路素子の耐性が設計されている場合において、力率cosφが1.0以外に設定されると、当該回路素子に大きなストレスがかかる。
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between the output power value of the power conversion device 2 and the active power limit value. The magnitude of the output power value (output apparent power value) to which the active power limit value Plim is limited when the power factor cos φ is other than 1.0 is as follows. It becomes larger than the magnitude of the output power value (output apparent power value) that is subject to the restriction on the apparent power value). Therefore, when the tolerance of the circuit element in the
図3は、本発明の実施の形態1に係る出力測定部28及び出力制限部29の構成例を示す図である。出力測定部28は出力有効電力算出部281、出力皮相電力算出部282を含む。出力制限部29は有効電力超過判定部291、皮相電力超過判定部292及びOR回路293を含む。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the
出力有効電力算出部281は上述の一般的な出力測定部28の処理内容に対応する。すなわち、出力電流検出部26により検出された出力電流の瞬時値と、系統電圧検出部27により検出された系統電圧の瞬時値をもとに電力変換装置2の出力有効電力値P=1/T∫IVdtを算出する。出力有効電力算出部281は算出した出力有効電力値Pを有効電力超過判定部291に出力する。
The output active
出力皮相電力算出部282は、出力電流検出部26により検出された出力電流の瞬時値を二乗し、二乗した値の単位周期当たりの平均値を算出し、当該平均値の平方根を算出する。また出力皮相電力算出部282は、系統電圧検出部27により検出された系統電圧の瞬時値を二乗し、二乗した値の単位周期当たりの平均値を算出し、当該平均値の平方根を算出する。そして両者の値を掛けて、電力変換装置2の出力皮相電力値S=√1/T∫V2dt・√1/T∫I2dtを算出する。出力皮相電力算出部282は、算出した出力皮相電力値Sを皮相電力超過判定部292に出力する。
The output apparent
有効電力超過判定部291は、出力有効電力算出部281から入力される出力有効電力値Pが有効電力制限値Plimを超過しているか否か判定する。超過している場合はハイレベル信号をOR回路293に出力し、超過していない場合はローレベル信号をOR回路293に出力する。皮相電力超過判定部292は、出力皮相電力算出部282から入力される出力皮相電力値Sが皮相電力制限値Slimを超過しているか否か判定する。超過している場合はハイレベル信号をOR回路293に出力し、超過していない場合はローレベル信号をOR回路293に出力する。
The active power
OR回路293は、有効電力超過判定部291から入力される信号と皮相電力超過判定部292から入力される信号の論理和を演算し、演算結果がハイレベルの場合、コンバータ駆動制御部23に抑制信号を発行する。演算結果がローレベルの場合は抑制信号を発行しない。
The OR
図4は、実施の形態1に係る出力制限部29における超過判定処理の内容をまとめたテーブルを示す図である。図4に示すように電力変換装置2の出力有効電力値P及び出力皮相電力値Sの少なくとも一方が制限値を超過したとき、抑制信号を発行する。
FIG. 4 is a diagram showing a table summarizing the contents of the excess determination process in the
図5は、実施の形態1に係る、電力変換装置2の出力電力値と、有効電力制限値、皮相電力制限値の関係を説明するための図である。図5に示すように皮相電力制限値は同心円状に設定される。電力変換装置2の出力電力値が皮相電力制限値に到達した場合、力率=1の最大出力電力値で動作している場合と比較して、出力有効電力値が低下する。しかしながら、回路素子の電流耐性内での動作を補償することができる。 FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the output power value of the power conversion device 2, the active power limit value, and the apparent power limit value according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the apparent power limit value is set concentrically. When the output power value of the power conversion device 2 reaches the apparent power limit value, the output active power value is reduced as compared with the case of operating at the maximum output power value of power factor = 1. However, the operation within the current tolerance of the circuit element can be compensated.
電力変換装置2の出力電力値が皮相電力制限値に到達していない場合、所望の出力有効電力に対して無効電力を重畳することになるため、有効電力は無駄なくそのまま出力できる。従って力率が低く設定された場合でも、有効電力を絞らずに売電や宅内消費に使用することができる。これに対して位相制御方式では、位相制御により力率=1での所望の出力有効電力の大きさが力率=1以外での皮相電力の大きさとして維持したまま回転されるため、その結果、有効電力が絞られてしまう。この場合、売電量が目減りしたり、宅内消費への給電が減り買電になるケースもある。 When the output power value of the power converter 2 does not reach the apparent power limit value, the reactive power is superimposed on the desired output active power, so that the active power can be output as it is without waste. Therefore, even when the power factor is set low, the power factor can be used for power sale or home consumption without reducing the effective power. On the other hand, in the phase control system, the desired output active power at power factor = 1 is rotated while maintaining the magnitude of the apparent power other than power factor = 1 by phase control. The effective power will be reduced. In this case, there is a case where the amount of power sold is reduced or the power supply to home consumption is reduced to purchase power.
以上説明したように実施の形態1では、出力電力制限の超過判定に有効電力制限値だけでなく皮相電力制限値も使用し、各出力電力値において両者の小さい方の値を電力制限値として使用する。これにより、有効電力制限値に準拠した電流耐性設計の電力変換装置2において、過大な電流ストレスを与えずに無効電力重畳方式の力率制御を実現できる。有効電力制限値に準拠した電流耐性設計であるため、コストの増加を抑制することができる。このように実施の形態1によれば、コストを考慮して設計された最大許容電流内での力率制御を実現しつつ(皮相電力制限)、定格有効電力内での力率制御を実現することができる(有効電力制限)。 As described above, in the first embodiment, not only the effective power limit value but also the apparent power limit value is used to determine whether the output power limit is exceeded, and the smaller value of both is used as the power limit value in each output power value. To do. As a result, the power factor control of the reactive power superimposing method can be realized without applying excessive current stress in the power converter 2 having a current tolerance design compliant with the active power limit value. Since the current resistance design conforms to the effective power limit value, an increase in cost can be suppressed. As described above, according to the first embodiment, the power factor control within the maximum allowable current designed in consideration of the cost is realized (apparent power limitation), and the power factor control within the rated active power is realized. Can (active power limit).
図6は、本発明の実施の形態2に係る出力測定部28及び出力制限部29の構成例を示す図である。出力測定部28は出力有効電力算出部281、出力皮相電力算出部282、出力有効電流算出部283、及び出力皮相電流算出部284を含む。出力制限部29は有効電力超過判定部291、皮相電力超過判定部292、OR回路293、有効電流超過判定部294及び皮相電流超過判定部295を含む。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the
出力有効電力算出部281及び出力皮相電力算出部282の処理内容は図3の説明と同様である。出力有効電流算出部283は、出力有効電力算出部281により算出された出力有効電力値Pを実効電圧値Vrmsで割って、出力有効電流値IP(実効値)を算出する。出力有効電流算出部283は算出した出力有効電流値IPを有効電流超過判定部294に出力する。出力皮相電流算出部284は、出力皮相電力算出部282により算出された出力皮相電力値Sを実効電圧値Vrmsで割って、出力皮相電流値IS(実効値)を算出する。出力皮相電流算出部284は算出した出力皮相電流値ISを皮相電流超過判定部295に出力する。
The processing contents of the output active
有効電力超過判定部291及び皮相電力超過判定部292の処理内容は図3の説明と同様である。有効電流超過判定部294は、出力有効電流算出部283から入力される出力有効電流値IPが有効電流制限値IPlimを超過しているか否か判定する。超過している場合はハイレベル信号をOR回路293に出力し、超過していない場合はローレベル信号をOR回路293に出力する。皮相電流超過判定部295は、出力皮相電流算出部284から入力される出力皮相電流値ISが皮相電流制限値ISlimを超過しているか否か判定する。超過している場合はハイレベル信号をOR回路293に出力し、超過していない場合はローレベル信号をOR回路293に出力する。
The processing contents of the active power
OR回路293は、有効電力超過判定部291から入力される信号、皮相電力超過判定部292から入力される信号、有効電流超過判定部294から入力される信号、及び皮相電流超過判定部295から入力される信号の論理和を演算し、演算結果がハイレベルの場合、コンバータ駆動制御部23に抑制信号を発行する。演算結果がローレベルの場合は抑制信号を発行しない。
The OR
図7は、実施の形態2に係る、電力変換装置2の出力電力値と、有効電力制限値、皮相電力制限値の関係を説明するための図である。系統電圧が公称電圧に対して不足した状態になると、電力変換装置2から系統3へ出力される有効電力を電圧不足前と同じ状態に維持しようとするために出力電流が増加する。これにより有効電力制限値および皮相電力制限値の範囲内で動作している場合でも、回路素子への電流ストレスが想定外に増加する可能性がある。 FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the output power value of the power conversion device 2, the active power limit value, and the apparent power limit value according to the second embodiment. When the system voltage becomes insufficient with respect to the nominal voltage, the output current increases in order to maintain the active power output from the power converter 2 to the system 3 in the same state as before the voltage shortage. Thereby, even when operating within the range of the effective power limit value and the apparent power limit value, the current stress on the circuit element may increase unexpectedly.
そこで実施の形態2では、実施の形態1に係る超過判定に、有効電流値制限値を使用した超過判定と皮相電流制限値を使用した超過判定を追加する。 Therefore, in the second embodiment, an excess determination using the effective current value limit value and an excess determination using the apparent current limit value are added to the excess determination according to the first embodiment.
以上説明したように実施の形態2では、有効電流制限値を使用した超過判定と皮相電流制限値を使用した超過判定を追加することにより、回路素子に許容範囲を超過した電流が流れることを、より確実に防止することができる。 As described above, in the second embodiment, by adding the excess determination using the effective current limit value and the excess determination using the apparent current limit value, the current exceeding the allowable range flows to the circuit element. It can prevent more reliably.
なお上記実施の形態2では、有効電流値制限値を使用した超過判定と皮相電流制限値を使用した超過判定の2つを追加した構成を説明したが、有効電流制限値を使用した超過判定を省略し、皮相電流制限値を使用した超過判定のみを追加した構成を採用してもよい。皮相電流が回路素子に流れる実電流であるため、許容する皮相電流に準拠して電流耐性を設計し、皮相電流制限値を使用した超過判定を行えば、回路素子を電流から確実に保護することができる。 In the second embodiment, the configuration in which the excess determination using the effective current value limit value and the excess determination using the apparent current limit value are added has been described. However, the excess determination using the effective current limit value is performed. A configuration in which only an excess determination using the apparent current limit value is added may be omitted. Since the apparent current is the actual current that flows through the circuit element, if the current tolerance is designed in accordance with the allowable apparent current and an excess judgment is made using the apparent current limit value, the circuit element is surely protected from the current. Can do.
上述したインバータ駆動制御部24の電力平衡制御241の電力平衡応答時間は、システムのハンチング防止などのために前記制御部24によるインバータ22への電流制御242〜247の応答時間に比べて遅く設定されることがある。
The power balance response time of the
図8は、コンバータ駆動制御部23による電力制御が、インバータ駆動制御部24による電流制御より応答が遅い場合における、出力電力の制限処理を説明するための図である。図8を参照して、設定力率が急変した場合を考える。図8に示す例では、時刻t0における設定力率(t0)がcosφt0=1.0で、時刻t1における設定力率(t1)がcosφt1=0.8であり、時刻t0から時刻t1に変化した瞬間に力率が急低下している。
FIG. 8 is a diagram for explaining the output power limiting process when the power control by the converter
力率の急変は、外部通信により力率を急変させる必要がある指令を受けた場合や、電力変換装置2の出力電力に応じて力率を変化させるプリセット特性などにより発生する。図8に示すように時刻t1において、力率変化に応じて無効電力成分が重畳され、出力電力(皮相電力)が皮相電力制限を一度、超過する。その後、出力制限部29及びコンバータ駆動制御部23による出力制限により、出力電力(皮相電力)は皮相電力制限の範囲内に収まる。
The sudden change in the power factor occurs when a command that requires a sudden change in the power factor is received by external communication, a preset characteristic that changes the power factor according to the output power of the power converter 2, and the like. As shown in FIG. 8, at time t1, reactive power components are superimposed according to the power factor change, and the output power (apparent power) once exceeds the apparent power limit. After that, the output power (apparent power) falls within the range of the apparent power limitation due to the output limitation by the
インバータ駆動制御部24の電力平衡制御241の応答時間が、インバータ22への電流制御242〜247における無効電流重畳の応答時間より遅いため、時刻t1−時刻t2の間、インバータ22内で過渡的に皮相電流制限値を超える電流が流れてしまう。以下、このような設定力率急変時における過渡的な制限超過電流を発生させないように、力率急変時の対策を導入する例を説明する。なお急激な力率変更(無効電力変化)を防止することは、系統3の不健全化を防止する効果もある。以下、力率急変を抑制する構成例として3つの実施例を説明する。
Since the response time of the
(実施例1)
図9は、実施例1に係る電力変換装置2の構成を説明するための図である。実施例1に係る電力変換装置2は、図1に示した電力変換装置2の構成に、力率変化制限部251が追加された構成である。力率変化制限部251は、出力力率設定部25と無効電流指令部243の間に設けられる。力率変化制限部251は、出力力率設定部25から設定された力率cosφの単位時間当たりの変化量Δcosφを、所定の力率変化量に収まるよう制御する。力率変化制限部251は、急変制限後の力率cosφ’を無効電流指令部243に設定する。
Example 1
FIG. 9 is a diagram for explaining the configuration of the power conversion device 2 according to the first embodiment. The power conversion device 2 according to the first embodiment has a configuration in which a power factor
図10(a)−(b)は、急変制限前の力率変化と、急変制限後の力率変化の一例を示す図である。図10(a)は、力率変化制限部251がバッファを用いた移動平均処理、またはバッファを用いずにローパスフィルタを用いた平滑化処理により設定力率cosφの変化を、制限前と比較して緩やかにしている例を示している。図10(b)は、力率変化制限部251が、単位時間当たりの力率変化量Δcosφの制限値に対応するステップ幅で、設定力率cosφを変化させる例を示している。
FIGS. 10A to 10B are diagrams illustrating an example of the power factor change before the sudden change restriction and the power factor change after the sudden change restriction. FIG. 10A compares the change in the set power factor cosφ with that before the limit by the moving average process using the buffer by the power factor
図11は、実施例1に係る力率変更処理の流れを示すフローチャートである。図11では説明の簡便のため力率cosφにおける「遅れ」を正、「進み」を負として扱う。また制限値となる力率変化量Δcosφは正の絶対値として扱う。以下、現在の設定力率が−0.8(進み力率)、制限後設定力率(前回の設定力率)が0.8(遅れ力率)、力率変化量Δcosφが0.05の例を考える。 FIG. 11 is a flowchart illustrating the flow of the power factor change process according to the first embodiment. In FIG. 11, “delay” in the power factor cos φ is treated as positive and “advance” is treated as negative for simplicity of explanation. Further, the power factor change amount Δcosφ that becomes the limit value is treated as a positive absolute value. Hereinafter, the current set power factor is -0.8 (advanced power factor), the post-restricted set power factor (previous set power factor) is 0.8 (delayed power factor), and the power factor change amount Δcosφ is 0.05. Consider an example.
図11において力率変化制限部251は、現在の設定力率がゼロ以上であるか否か判定する(S10)。すなわち、現在の設定力率が遅れ力率であるか否か判定する。現在の設定力率がゼロ以上である場合(S10のY)、力率変化制限部251は、1から現在の設定力率を引いて現在の設定力率基準値偏差を算出する(S11)。現在の設定力率がゼロ未満である場合(S10のN)、力率変化制限部251は、−1から現在の設定力率を引いて現在の設定力率基準値偏差を算出する(S12)。本例では、現在の設定力率が−0.8であるため、現在の設定力率基準値偏差は、−1−(−0.8)=−0.2となる。
In FIG. 11, the power factor
次に力率変化制限部251は、制限後設定力率がゼロ以上であるか否か判定する(S13)。すなわち、制限後設定力率が遅れ力率であるか否か判定する。制限後設定力率がゼロ以上である場合(S13のY)、力率変化制限部251は、1から制限後設定力率を引いて制限後設定力率基準値偏差を算出する(S14)。制限後設定力率がゼロ未満である場合(S13のN)、力率変化制限部251は、−1から制限後設定力率を引いて制限後設定力率基準値偏差を算出する(S15)。本例の最初の段階では、制限後設定力率が0.8であるため、制限後設定力率基準値偏差は、1−0.8=0.2となる。
Next, the power factor
次に力率変化制限部251は、現在の設定力率基準値偏差から制限後設定力率基準値偏差を引いて力率変動偏差を算出する(S16)。本例の最初の段階では、−0.2−0.2=−0.4となる。
Next, the power factor
次に力率変化制限部251は、力率変動偏差がΔcosφより大きいか否かを判定する(S17)。大きい場合(S17のY)、力率変化制限部251は、Δcosφを力率変動偏差制限値に設定する(S19)。大きくない場合(S17のN)、力率変化制限部251は、力率変動偏差が−Δcosφより小さいか否かを判定する(S18)。小さい場合(S18のY)、力率変化制限部251は、−Δcosφを力率変動偏差制限値に設定する(S20)。小さくない場合(S18のN)、力率変化制限部251は、力率変動偏差を力率変動偏差制限値に設定する(S21)。本例の最初の段階では、0.4<−0.05の関係になるため、力率変動偏差制限値に−0.05が設定される。
Next, the power factor
次に力率変化制限部251は、制限後設定力率基準値偏差に力率変動偏差制限値を加えた値がゼロ以上であるか否か判定する(S22)。ゼロ以上である場合(S22のY)、力率変化制限部251は、1から当該値を引いて新たな制限後設定力率を算出する(S23)。ゼロ未満である場合(S22のN)、力率変化制限部251は、−1から当該値を引いて新たな制限後設定力率を算出する(S24)。本例の最初の段階では、0.2+(−0.05)≧0の関係になるため、新たな制限後設定力率は、1−0.15=0.85となる。
Next, the power factor
力率変化制限部251は新たな制限後設定力率を無効電流指令部243に設定する(S25)。同時に力率変化制限部251は、新たな制限後設定力率が現在の設定力率に到達したか否か判定する(S26)。到達した場合(S26のY)、本力率変更処理を終了する。到達していない場合(S26のN)、ステップS10に遷移し、処理を継続する。
The power factor
このように力率1を基準とした力率基準値偏差を用いることにより、力率値を、力率1を基準とした連続した線形関係で表すことができる。従って1を交差する力率変更も統一的に処理することができる。上述した移動平均やローパスフィルタを用いる場合も同様に、力率1を基準とした力率基準値偏差を用いることにより、力率値を、力率1を基準とした連続した線形関係で表すことができる。力率基準値偏差に対してフィルタ処理を実行し、フィルタ処理適用後の力率基準値偏差を力率値に変換すればよい。 Thus, by using the power factor reference value deviation based on the power factor 1, the power factor value can be expressed by a continuous linear relationship based on the power factor 1. Therefore, a power factor change that crosses 1 can be processed uniformly. Similarly, when using the moving average or the low-pass filter described above, the power factor reference value deviation based on the power factor 1 is used to represent the power factor value in a continuous linear relationship based on the power factor 1. Can do. A filter process may be performed on the power factor reference value deviation, and the power factor reference value deviation after the filter process may be converted into a power factor value.
(実施例2)
図12は、実施例2に係る電力変換装置2の構成を説明するための図である。実施例2に係る電力変換装置2は、図1に示した電力変換装置2の構成に、無効電流指令値変化制限部248が追加された構成である。無効電流指令値変化制限部248は、無効電流指令部243と無効瞬時電流指令部244の間に設けられる。無効電流指令値変化制限部248は、無効電流指令部243により生成された無効電流指令値のピーク値Ipの単位時間当たりの変化量ΔIpを、所定の無効電流指令値変化量に収まるよう制御する。無効電流指令値変化制限部248は、急変制限後の無効電流指令値のピーク値Ip’を無効瞬時電流指令部244に設定する。
(Example 2)
FIG. 12 is a diagram for explaining the configuration of the power conversion device 2 according to the second embodiment. The power conversion device 2 according to the second embodiment has a configuration in which a reactive current command value
図13(a)−(c)は、急変制限前の無効電流指令値の変化と、急変制限後の無効電流指令値の変化の一例を示す図である。図13(a)−(c)は皮相電流が10Aの状態で、力率cosφが1.0から0.8に変更される例を示している。 FIGS. 13A to 13C are diagrams illustrating an example of a change in the reactive current command value before the sudden change restriction and a change in the reactive current command value after the sudden change restriction. FIGS. 13A to 13C show an example in which the power factor cos φ is changed from 1.0 to 0.8 with an apparent current of 10 A.
図13(a)は、無効電流指令値変化制限部248がバッファを用いた移動平均処理、またはバッファを用いずにローパスフィルタを用いた平滑化処理により無効電流指令値の変化を、制限前と比較して緩やかにしている例を示している。図13(b)は、無効電流指令値変化制限部248が、単位時間当たりの無効電流指令値変化量の制限値に対応するステップ幅で、無効電流指令値を変化させる例を示している。図13(c)は、図13(a)、(b)に示す無効電流指令値の変化時における有効電流指令値の変化を示している。
FIG. 13A shows that the reactive current command value
(実施例3)
図14は、実施例3に係る電力変換装置2の無効電流指令部243の構成を説明するための図である。実施例3に係る無効電流指令部243は、正接変換部243a、無効電流比変化制限部243b及び無効電流指令値生成部2243cを含む。正接変換部243aは、出力力率設定部25から設定された力率cosφを正接変換して、有効電流に対する無効電流の比率を示す無効電流比tanφを生成する。
(Example 3)
FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration of the reactive
無効電流比変化制限部243bは、生成された無効電流比tanφの単位時間当たりの変化量Δtanφを、所定の無効電流比変化量に収まるよう制御する。無効電流比変化制限部243bは、急変制限後の無効電流比tanφ’を無効電流指令値生成部243cに設定する。無効電流指令値生成部243cは、設定された無効電流比tanφ’と、電力平衡制御部241から入力された有効電流指令値のピーク値Ipをもとに無効電流指令値のピーク値Iq=Ip・tanφ’を生成する。生成せれた無効電流指令値のピーク値Iq=Ip・tanφ’は、無効瞬時電流指令部244に出力される。
The reactive current ratio
図15(a)−(b)は、急変制限前の無効電流比変化と、急変制限後の無効電流比変化の一例を示す図である。図15(a)は、無効電流比変化制限部243bがバッファを用いた移動平均処理、またはバッファを用いずにローパスフィルタを用いた平滑化処理により無効電流比tanφの変化を、制限前と比較して緩やかにしている例を示している。図15(b)は、無効電流比変化制限部243bが、単位時間当たりの無効電流比変化量Δtanφの制限値に対応するステップ幅で、無効電流比tanφを変化させる例を示している。
FIGS. 15A and 15B are diagrams illustrating an example of the reactive current ratio change before the sudden change restriction and the reactive current ratio change after the sudden change restriction. FIG. 15A shows that the reactive current ratio
図16は、実施例3に係る力率変更処理の流れを示すフローチャートである。図16では説明の簡便のため力率cosφおよび無効電流比tanφにおける「遅れ」を正、「進み」を負として扱う。また制限値となる無効電流比変化量Δtanφは正の絶対値として扱う。以下、現在の設定力率が−0.8(進み力率)、前回の設定力率が0.8(遅れ力率)、無効電流比変化量Δtanφが0.3の例を考える。 FIG. 16 is a flowchart illustrating the flow of the power factor change process according to the third embodiment. In FIG. 16, “delay” in the power factor cos φ and reactive current ratio tan φ is treated as positive and “advance” is treated as negative for the sake of simplicity. Further, the reactive current ratio change amount Δtanφ that becomes the limit value is treated as a positive absolute value. Hereinafter, an example in which the current set power factor is −0.8 (advanced power factor), the previous set power factor is 0.8 (lag power factor), and the reactive current ratio change amount Δtanφ is 0.3 is considered.
図16において正接変換部243aは、現在の設定力率cosφに対する現在の無効電流比tanφを算出する(S30)。本例では、現在の無効電流比tanφは−0.75である。
In FIG. 16, the
次に無効電流比変化制限部243bは、現在の無効電流比と制限後無効電流比(前回の無効電流比)との差の絶対値がΔtanφより大きいか否か判定する(S31)。大きくない場合(S31のN)、無効電流比変化制限部243bは、現在の無効電流比を制限後無効電流比に設定する(S32)。大きい場合(S31のY)、無効電流比変化制限部243bは、現在の無効電流比が制限後無効電流比より大きいか否か設定する(S33)。大きい場合(S33のY)、無効電流比変化制限部243bは、制限後無効電流比にΔtanφを足した値を、新たな制限後無効電流比に設定する(S34)。大きくない場合(S33のN)、無効電流比変化制限部243bは、制限後無効電流比からΔtanφを引いた値を、新たな制限後無効電流比に設定する(S35)。
Next, the reactive current ratio
本例の最初の段階では、ステップS31における現在の無効電流比−制限後無効電流比は−1.5、ステップS35における新たな制限後無効電流比は−4.5(力率は0.91)となる。 In the first stage of the present example, the current reactive current ratio-restricted reactive current ratio in step S31 is -1.5, and the new limited reactive current ratio in step S35 is -4.5 (power factor is 0.91). )
無効電流比変化制限部243bは、新たな制限後無効電流比を無効電流指令値生成部2243cに設定する(S36)。同時に無効電流比変化制限部243bは、新たな制限後無効電流比に対応する制限後設定力率を算出し(S37)、新たな制限後設定力率が現在の設定力率に到達したか否か判定する(S38)。到達した場合(S38のY)、本力率変更処理を終了する。到達していない場合(S38のN)、ステップ30に遷移し、処理を継続する。
The reactive current ratio
以上説明した実施例1−3に係る力率変更処理によれば、設定力率急変時における過渡的な制限超過電流の発生を抑制することができる。これにより回路素子に過度な電流ストレが加わる事態を回避できる。さらに力率(無効電力)変化を緩やかにすることにより、系統3の不健全化を防止することができる。 According to the power factor change process according to Example 1-3 described above, it is possible to suppress the occurrence of a transient over-limit current when the set power factor suddenly changes. As a result, it is possible to avoid a situation in which excessive current stress is applied to the circuit elements. Further, by making the power factor (reactive power) change moderate, it is possible to prevent the system 3 from becoming unhealthy.
図17は、実施例1−3の個別の効果をまとめたテーブルである。設計容易性は実施例2のフィルタ対象が無効電流指令値Iqであるため、実施例2が最も容易である。実施例1のフィルタ対象は力率cosφであり、実施例3のフィルタ対象は無効電流比tanφであり、両者を比較すると実施例3の方が設計が容易である。 FIG. 17 is a table summarizing the individual effects of Example 1-3. In terms of design easiness, the filter target of the second embodiment is the reactive current command value Iq, so the second embodiment is the easiest. The filter target of the first embodiment is the power factor cosφ, and the filter target of the third embodiment is the reactive current ratio tanφ. Compared with each other, the design of the third embodiment is easier.
図18は、実施例1−3における力率変化時の力率の線形性を説明するための図である。図18(a)が実施例1の力率変化例を示し、図18(b)が実施例2、3の力率変化例を示している。図18(a)に示すように実施例1では、力率変化に線形性(リニアリティ)がある。従って、所望の力率間の変化に対する応答時間が規格などで規定される場合、設計がしやすいメリットがある。例えば、力率が1.0→0.9に変化する場合も、力率が0.9→0.8に変化する場合も、力率偏差が同じであるため応答時間が同じになる。なお実施例1では、注入/引込み無効電力量の変化は非線形となる。 FIG. 18 is a diagram for explaining the linearity of the power factor when the power factor is changed in Example 1-3. 18A shows an example of power factor change in the first embodiment, and FIG. 18B shows an example of power factor change in the second and third embodiments. As shown in FIG. 18A, in the first embodiment, the power factor change has linearity (linearity). Therefore, when the response time with respect to the change between desired power factors is specified by a standard or the like, there is an advantage that the design is easy. For example, when the power factor changes from 1.0 to 0.9 and when the power factor changes from 0.9 to 0.8, the response time is the same because the power factor deviation is the same. In the first embodiment, the change in the injecting / withdrawing reactive energy is non-linear.
図18(b)に示すように実施例2、3では、力率変化が、cos(arctanX)=1/√(1+X2)で表される曲線となる。実施例2、3では無効電流量の変化量(傾斜)に線形性がある。従って、単位時間当たりの無効電力変化量が系統3への影響などから規定される場合、設計がしやすいメリットがある。なお実施例2、3では、力率変化は非線形となる。 As shown in FIG. 18B, in Examples 2 and 3, the power factor change is a curve represented by cos (arctanX) = 1 / √ (1 + X 2 ). In Examples 2 and 3, the amount of change (inclination) of the reactive current amount is linear. Therefore, when the amount of change in reactive power per unit time is defined from the influence on the system 3, etc., there is an advantage that the design is easy. In Examples 2 and 3, the power factor change is non-linear.
図17に戻る。有効電流指令値Ip変化時の力率追従性は、実施例1、3が実施例2より優っている。ここで、有効電力が80%定格で力率、無効電流指令値、無効電流比が制限され、制限後の瞬間的な力率が0.8で、次に有効電力が40%に急変する事例を考える。 Returning to FIG. In the power factor followability when the effective current command value Ip changes, the first and third embodiments are superior to the second embodiment. Here, the active power is rated at 80%, the power factor, reactive current command value, and reactive current ratio are limited, the instantaneous power factor after limiting is 0.8, and then the active power suddenly changes to 40% think of.
実施例1、3では無効電流指令Iq=Ip・tanφ’であるため、無効電流指令値Iqは有効電力指令値Ipに応じて半減する。制限後の無効電流比tanφ’は、制限後の力率cosφ’=0.8相当のまま変化しないため、最終的な電流指令値Ip+Iqにおける設定力率は0.8のままである。つまり有効電力の変化に瞬時に追従して、設定力率を維持するように動作する。従って実施例1、3は、太陽電池などの自然エネルギ電源が独立して1つ存在する場合のパワーコンディショナに適している。このような自然エネルギ電源の場合、有効電力の変化が起こりやすいため、有効電力の変化に対して力率が維持されることが重要である。 In the first and third embodiments, the reactive current command Iq = Ip · tanφ ′, so that the reactive current command value Iq is halved according to the active power command value Ip. Since the reactive current ratio tan φ ′ after the limit remains unchanged corresponding to the power factor cos φ ′ = 0.8 after the limit, the set power factor at the final current command value Ip + Iq remains 0.8. That is, it operates so as to maintain the set power factor by instantaneously following the change in active power. Therefore, Examples 1 and 3 are suitable for a power conditioner when one natural energy power source such as a solar battery is present independently. In the case of such a natural energy power source, the active power is likely to change, so it is important to maintain the power factor with respect to the change in active power.
実施例2では制限後の無効電流指令値Iq’=LPF(Ip・tanφ)であるため、瞬間的にはIp=40%定格、Iq’=60%定格 力率=0.55=Ip/√(Iq’2+Ip2)となってしまう。ただし、適切なフィルタ定数を選択すれば大きな外れは抑制できる。実施例2は設計が最も容易だが、有効電力の変化に対し定力率を維持する精度が相対的に低い。従って実施例2は、自然エネルギ電源の太陽電池と蓄電池等の蓄電池並列電源のパワーコンディショナに適している。蓄電池並列電源の場合、有効電力の変化が起こりにくいため、有効電力の変化に対して力率を維持する要請が低くなる。 In Example 2, since the reactive current command value Iq ′ after restriction is Iq ′ = LPF (Ip · tanφ), instantaneously, Ip = 40% rating, Iq ′ = 60% rating, power factor = 0.55 = Ip / √ (Iq ′ 2 + Ip 2 ). However, a large deviation can be suppressed by selecting an appropriate filter constant. Example 2 is the easiest to design, but the accuracy of maintaining a constant power factor with respect to changes in active power is relatively low. Therefore, Example 2 is suitable for a power conditioner of a storage battery parallel power supply such as a solar battery and a storage battery of a natural energy power supply. In the case of a storage battery parallel power supply, since the change in active power is unlikely to occur, the demand for maintaining the power factor against the change in active power is reduced.
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described based on the embodiments. The embodiments are exemplifications, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are within the scope of the present invention. .
例えば上述の実施の形態では電力変換装置2がDC−DCコンバータ21を備えていたが、直流電源1に出力調整機能が備わっている場合、電力変換装置2のDC−DCコンバータ21を省略し、直流電源1に抑制指令を通知する構成でもよい。
For example, in the above-described embodiment, the power conversion device 2 includes the DC-
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 The embodiment may be specified by the following items.
[項目1]
直流電源(1)から出力される直流電力を交流電力に変換し、当該交流電力を系統(3)へ供給するインバータ(23)と、
前記インバータ(23)から出力される有効電力、及び前記インバータ(23)から出力される無効電力を制御する制御回路(24)と、を備える電力変換装置(2)であって、
前記制御回路(24、29)は、前記有効電力が所定の有効電力制限値を超えたとき、及び皮相電力が所定の皮相電力制限値を超えたとき、の少なくとも一方を満たしたとき、前記インバータ(23)の出力電力を、前記有効電力制限値および前記皮相電力制限値以下に抑制よう制御する、
ことを特徴とする電力変換装置(2)。
これによれば、電流耐性に関するコストを抑えつつ、信頼性が高い回路設計を実現できる。
[項目2]
前記直流電源(1)と前記インバータ(22)の間に介在し前記直流電源(1)から出力される直流電力の電圧を調整して前記インバータ(22)へ供給するDC−DCコンバータ(21)と、を更に備え、
前記制御回路(23、24、29)は、前記DC−DCコンバータ(21)を制御可能に構成され、
前記制御回路(23、24、29)は、前記有効電力が前記所定の有効電力制限値を超えたとき、及び前記皮相電力が前記所定の皮相電力制限値を超えたとき、の少なくとも一方を満たしたとき、前記DC−DCコンバータ(21)から前記インバータ(22)に入力される電力を抑制するよう制御することを特徴とする項目1に記載の電力変換装置(2)。
これによれば、インバータ(22)の出力電力が所定の有効電力制限値または所定の皮相電力制限値の少なくとも一方を超えたとき、DC−DCコンバータ(21)によりインバータ(22)への入力電力を絞ることができる。
[項目3]
前記制御回路(23、24、29)は、前記有効電力が前記所定の有効電力制限値を超えたとき、前記皮相電力が前記所定の皮相電力制限値を超えたとき、及び前記インバータ(22)の出力する皮相電流が所定の皮相電流制限値を超えたとき、の少なくとも1つを満たしたとき、前記インバータ(22)の出力電力を前記有効電力制限値および前記皮相電力制限値以下に抑制し、かつ前記インバータ(22)の出力電流を前記皮相電力制限値以下に抑制するよう制御することを特徴とする項目1または2に記載の電力変換装置(2)。
これによれば、電流耐性に関するコストを抑えつつ、さらに信頼性が高い回路設計を実現できる。
[項目4]
前記制御回路(23、24、29)は、前記インバータ(22)の出力電力の力率を制御可能に構成され、
前記制御回路(23、24、29)は、前記インバータ(22)の出力電力の力率を変更する際に、変更前の力率に応じた無効電流から、変更後の力率に応じた無効電流まで緩やかに変化させることを特徴とする項目1から3のいずれかに記載の電力変換装置(2)。
これによれば、力率急変時に、電力変換装置(2)の出力電力が瞬間的に皮相電力制限値を超えてしまうことを抑制できる。
[項目5]
力率の単位時間当たりの変化量を、所定の力率変化量に制限する力率変化制限部(251)をさらに備えることを特徴とする項目1から4のいずれかに記載の電力変換装置(2)。
これによれば、力率変化時の力率の線形性、及び有効電力変化時の力率の追従性を確保しつつ、電流指令値の変化を緩やかにすることができる。
[項目6]
前記制御回路(23、24、29)は、無効電流の単位時間当たりの変化量を、所定の変化量に制限することを特徴とする項目1から4のいずれかに記載の電力変換装置(2)。
これによれば、比較的容易な設計で電流指令値の変化を緩やかにすることができる。
[項目7]
前記制御回路(23、24、29)は、有効電流に対する無効電流の比率の単位時間当たりの変化量を、所定の比率変化量に制限することを特徴とする項目1から4のいずれかに記載の電力変換装置(2)。
これによれば、有効電力変化時の力率の追従性を確保しつつ、電流指令値の変化を緩やかにすることができる。
[Item 1]
An inverter (23) for converting DC power output from the DC power source (1) into AC power and supplying the AC power to the system (3);
A control circuit (24) for controlling active power output from the inverter (23) and reactive power output from the inverter (23), and a power converter (2) comprising:
When the active power exceeds a predetermined active power limit value and when the apparent power exceeds a predetermined apparent power limit value, the control circuit (24, 29) satisfies the inverter. Controlling the output power of (23) to be less than or equal to the active power limit value and the apparent power limit value;
The power converter device (2) characterized by the above-mentioned.
According to this, it is possible to realize a highly reliable circuit design while suppressing the cost regarding the current resistance.
[Item 2]
A DC-DC converter (21) that is interposed between the DC power source (1) and the inverter (22), adjusts the voltage of DC power output from the DC power source (1), and supplies the voltage to the inverter (22). And further comprising
The control circuit (23, 24, 29) is configured to control the DC-DC converter (21),
The control circuit (23, 24, 29) satisfies at least one of when the active power exceeds the predetermined active power limit value and when the apparent power exceeds the predetermined apparent power limit value. The power converter (2) according to item 1, wherein control is performed so as to suppress power input from the DC-DC converter (21) to the inverter (22).
According to this, when the output power of the inverter (22) exceeds at least one of the predetermined active power limit value and the predetermined apparent power limit value, the input power to the inverter (22) by the DC-DC converter (21). Can be squeezed.
[Item 3]
The control circuit (23, 24, 29) is configured such that the active power exceeds the predetermined active power limit value, the apparent power exceeds the predetermined apparent power limit value, and the inverter (22). When the apparent current output from the inverter exceeds a predetermined apparent current limit value, the output power of the inverter (22) is suppressed below the active power limit value and the apparent power limit value when at least one of them is satisfied. And the power converter device (2) of item 1 or 2 characterized by controlling so that the output current of the said inverter (22) may be suppressed below the said apparent power limit value.
According to this, it is possible to realize a circuit design with higher reliability while suppressing the cost regarding current resistance.
[Item 4]
The control circuit (23, 24, 29) is configured to be able to control the power factor of the output power of the inverter (22),
The control circuit (23, 24, 29), when changing the power factor of the output power of the inverter (22), from the reactive current according to the power factor before the change, the invalidity according to the power factor after the change 4. The power converter (2) according to any one of items 1 to 3, wherein the power converter is gradually changed to a current.
According to this, it is possible to suppress the output power of the power conversion device (2) from instantaneously exceeding the apparent power limit value when the power factor changes suddenly.
[Item 5]
5. The power conversion device according to any one of items 1 to 4, further comprising a power factor change limiting unit (251) that limits a change amount of the power factor per unit time to a predetermined power factor change amount (251). 2).
According to this, the change in the current command value can be moderated while ensuring the linearity of the power factor when the power factor is changed and the followability of the power factor when the active power is changed.
[Item 6]
The said control circuit (23, 24, 29) restrict | limits the variation | change_quantity per unit time of a reactive current to predetermined variation | change_quantity, The power converter device in any one of the items 1 to 4 characterized by the above-mentioned (2). ).
According to this, it is possible to moderate the change in the current command value with a relatively easy design.
[Item 7]
The control circuit (23, 24, 29) limits the amount of change per unit time of the ratio of reactive current to active current to a predetermined ratio change amount, according to any one of items 1 to 4. Power converter (2).
According to this, the change of the current command value can be moderated while ensuring the followability of the power factor when the active power changes.
1 直流電源、 2 電力変換装置、 3 系統、 21 DC−DCコンバータ、 22 インバータ、 23 コンバータ駆動制御部、 24 インバータ駆動制御部、 241 電力平衡制御部、 242 有効瞬時電流指令部、 243 無効電流指令部、 243a 正接変換部、 243b 無効電流比変化制限部、 243c 無効電流指令値生成部2、 244 無効瞬時電流指令部、 245 加算部、 246 減算部、 247 駆動部、 248 無効電流指令値変化制限部、 25 出力力率設定部、 26 出力電流検出部、 27 系統電圧検出部、 28 出力測定部、 281 出力有効電力算出部、 282 出力皮相電力算出部、 283 出力有効電流算出部、 284 出力皮相電流算出部、 29 出力制限部、 291 有効電力超過判定部、 292 皮相電力超過判定部、 293 OR回路、 294 有効電流超過判定部、 295 皮相電流超過判定部、 251 力率変化制限部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply, 2 Power converter device, 3 systems, 21 DC-DC converter, 22 Inverter, 23 Converter drive control part, 24 Inverter drive control part, 241 Power balance control part, 242 Effective instantaneous current command part, 243 Invalid current command Unit, 243a tangent conversion unit, 243b reactive current ratio change limiting unit, 243c reactive current command
Claims (7)
前記インバータから出力される有効電力、及び前記インバータから出力される無効電力を制御する制御回路と、を備える電力変換装置であって、
前記制御回路は、前記有効電力が所定の有効電力制限値を超えたとき、及び皮相電力が所定の皮相電力制限値を超えたとき、の少なくとも一方を満たしたとき、前記インバータの出力電力を、前記有効電力制限値および前記皮相電力制限値以下に抑制するよう制御する、
ことを特徴とする電力変換装置。 An inverter that converts DC power output from the DC power source into AC power and supplies the AC power to the system;
A control circuit that controls active power output from the inverter and reactive power output from the inverter, and a power conversion device comprising:
The control circuit, when the active power exceeds a predetermined active power limit value, and when the apparent power exceeds a predetermined apparent power limit value, when satisfying at least one of the output power of the inverter, Control to suppress below the effective power limit value and the apparent power limit value,
The power converter characterized by the above-mentioned.
前記制御回路は、前記DC−DCコンバータを制御可能に構成され、
前記制御回路は、前記有効電力が前記所定の有効電力制限値を超えたとき、及び前記皮相電力が前記所定の皮相電力制限値を超えたとき、の少なくとも一方を満たしたとき、前記DC−DCコンバータから前記インバータに入力される電力を抑制するよう制御することを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 A DC-DC converter that is interposed between the DC power supply and the inverter and adjusts the voltage of DC power output from the DC power supply and supplies the DC power to the inverter;
The control circuit is configured to control the DC-DC converter,
When the active power exceeds the predetermined active power limit value and when the apparent power exceeds the predetermined apparent power limit value, the control circuit satisfies the DC-DC The power conversion device according to claim 1, wherein control is performed so as to suppress power input from the converter to the inverter.
前記制御回路は、前記インバータの出力電力の力率を変更する際に、変更前の力率に応じた無効電流から、変更後の力率に応じた無効電流まで緩やかに変化させることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の電力変換装置。 The control circuit is configured to be able to control the power factor of the output power of the inverter,
When changing the power factor of the output power of the inverter, the control circuit gradually changes from a reactive current corresponding to the power factor before the change to a reactive current corresponding to the power factor after the change. The power converter according to any one of claims 1 to 3.
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