JP2017135826A - Power control apparatus and power control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce production cost by attaining downsizing by simplifying a configuration.SOLUTION: A power control apparatus 60 is configured to control an inverter 20 for system interconnection by which DC power generated by a power generation device 10 is converted into AC power of which the power factor is 1, and interconnected to a system power source 30. The power control apparatus 60 comprises: a system voltage detector 41 which detects a voltage value of the system power source 30; a power limit setter 52 which sets a power limit value Pof power to be interconnected to the system power source 30; and a control computing unit 61 which controls the inverter 20 for system interconnection based on the voltage of the system power source 30 and the voltage limit value P.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、発電装置によって発電された電力を変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御装置及び電力制御方法に関する。   The present invention relates to a power control apparatus and a power control method for controlling a grid interconnection inverter that converts power generated by a power generation apparatus and links it to a grid power supply.

近年、社会全体としての省電力の要請、及び電力利用者の経済性に関する要求が高まっている。そして、これらのことを背景として、太陽光、風力、及び水力等のエネルギーを利用して電力を発電する発電装置の普及が進んでいる。また、このような発電装置を電力会社の系統電源に連系し、発電装置によって発電された電力を系統電源へ供給することがある。   In recent years, demands for power saving as a whole society and demands for the economics of power users are increasing. Then, against these backgrounds, power generation devices that generate power using energy such as sunlight, wind power, and hydropower are spreading. Moreover, such a power generator may be linked to a power source of a power company, and the power generated by the power generator may be supplied to the system power source.

発電装置により発電された電力を系統電源に連系する場合、連系する電力値に制限が設けられている場合がある。この場合、系統連系用インバータから系統電源に出力される電力値が制限値を超えないようにする必要がある。さらに、系統電源の電圧値は変動することがあり、これに伴い系統連系用インバータから出力する電圧値を変動させても、電力値の制限値を超えないように電力を系統電源に供給することが求められる。そのため、系統連系用インバータは、系統電源の電圧値に応じた電流を出力しなければならない。   When the electric power generated by the power generation apparatus is linked to the system power supply, there may be a limitation on the value of the linked power. In this case, it is necessary that the power value output from the grid interconnection inverter to the grid power supply does not exceed the limit value. Furthermore, the voltage value of the grid power supply may fluctuate, and even if the voltage value output from the grid interconnection inverter is varied accordingly, power is supplied to the grid power supply so as not to exceed the power value limit value. Is required. Therefore, the grid interconnection inverter must output a current according to the voltage value of the grid power supply.

図２は、従来の発電システム５の構成例を示すブロック図である。図２に示す発電システム５において、発電装置１０は系統連系用インバータ２０に接続されている。発電装置１０により発電された発電電力は系統連系用インバータ２０に入力され、系統連系用インバータ２０は入力された発電電力を系統電源の電圧及び周波数の交流電力に変換して系統電源３０に出力する。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional power generation system 5. In the power generation system 5 shown in FIG. 2, the power generation device 10 is connected to the grid interconnection inverter 20. The generated power generated by the power generation device 10 is input to the grid interconnection inverter 20, and the grid interconnection inverter 20 converts the input generated power into AC power having the voltage and frequency of the grid power supply to the grid power supply 30. Output.

このような発電システムにおいて、電力検出装置４０は、系統連系用インバータ２０から系統電源３０に出力される交流電力の電力値を検出する。電力検出装置４０は、系統電圧検出器４１、電流検出器４２、及び電力算出器４３を備える。電圧検出器４１によって検出された電圧、及び電流検出器４２によって検出された電流に基づいて電力算出器４３が電力値を算出する。そして、制御演算器５１が、電力算出器４３によって算出された電力値を、電力制限設定器５２によって設定された電力制限値と比較する。そして、制御演算器５１は、電力値が電力制限値より大きい場合には、系統連系用インバータ２０の出力電流を小さくし、電力値が電力制限値未満である場合には、系統連系用インバータ２０の出力電流を大きくするように、系統連系用インバータ２０を制御する。   In such a power generation system, the power detection device 40 detects the power value of the AC power output from the grid interconnection inverter 20 to the grid power supply 30. The power detection device 40 includes a system voltage detector 41, a current detector 42, and a power calculator 43. A power calculator 43 calculates a power value based on the voltage detected by the voltage detector 41 and the current detected by the current detector 42. Then, the control calculator 51 compares the power value calculated by the power calculator 43 with the power limit value set by the power limit setter 52. Then, the control computing unit 51 reduces the output current of the grid interconnection inverter 20 when the power value is larger than the power limit value, and for the grid interconnection when the power value is less than the power limit value. The grid interconnection inverter 20 is controlled so as to increase the output current of the inverter 20.

このように、電力検出装置４０により検出された電力値を電力制限値と比較して電力を制限する方法については、例えば、特許文献１に記載されている。   Thus, a method for limiting the power by comparing the power value detected by the power detection device 40 with the power limit value is described in Patent Document 1, for example.

特開２００５−１９２３１７号公報JP 2005-192317 A

しかしながら、上記の従来技術のような電力検出装置４０により検出された電力値と電力制限値を比較することによる発電電力を制限する方法では、電圧検出器４１と、電流検出器４２と、電力算出器４３とにより構成される電力検出装置４０が必要となり回路構成が複雑になるため、大型化し、生産コストが増加するという問題がある。   However, in the method of limiting the generated power by comparing the power value detected by the power detection device 40 and the power limit value as in the prior art, the voltage detector 41, the current detector 42, and the power calculation As a result, the power detection device 40 constituted by the device 43 is required and the circuit configuration becomes complicated, which increases the size and the production cost.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、簡易な構成とすることにより小型化を図り、生産コストを低減することを可能にする電力制御装置を提供することにある。   An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a power control device that can be reduced in size and reduced in production cost by adopting a simple configuration.

上述した課題を解決すべく、本発明に係る電力制御装置は、発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御装置であって、前記系統電源の電圧値を検出する系統電圧検出器と、前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定する電力制限設定器と、前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御する制御演算器と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a power control apparatus according to the present invention controls a grid interconnection inverter that converts DC power generated by a power generation apparatus into AC power having a power factor of 1 and is linked to a grid power supply. A power control apparatus, a system voltage detector for detecting a voltage value of the system power supply, a power limit setting device for setting a power limit value of power linked to the system power supply, and a voltage value of the system power supply And a control arithmetic unit that controls the grid interconnection inverter based on the power limit value.

また、本発明に係る電力制御装置において、前記制御演算器は、前記系統電源の電圧及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータが出力する電流の制限値である出力電流制限値を算出し、前記出力電流制限値以下の電流を出力するよう系統連系用インバータを制御することを特徴とする。   Further, in the power control apparatus according to the present invention, the control arithmetic unit is an output current limit value that is a limit value of a current output from the grid interconnection inverter based on the voltage of the system power supply and the power limit value. And the grid interconnection inverter is controlled to output a current equal to or less than the output current limit value.

また、本発明に係る電力制御方法は、電力制御装置が、発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御方法であって、前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値を検出するステップと、前記電力制御装置が、前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定するステップと、前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御するステップと、を含むことを特徴とする。   Moreover, the power control method according to the present invention is a power control device that converts DC power generated by the power generation device into AC power having a power factor of 1 to control a grid interconnection inverter linked to a grid power supply. In the control method, the power control device detects a voltage value of the grid power supply, the power control device sets a power limit value of power linked to the grid power supply, and And a step of controlling the grid interconnection inverter based on a voltage value of the grid power source and the power limit value.

本発明によれば、簡易な回路構成とすることにより小型化を図り、生産コストを低減することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size and the production cost by adopting a simple circuit configuration.

本実施形態に係る電力制御システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram showing an example of composition of a power control system concerning this embodiment. 従来技術における電力制御システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the power control system in a prior art. 図１に示す電力制御装置の処理を示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of the power control apparatus shown in FIG.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係る電力制御システム１の構成例を示すブロック図である。図１に示す例では、電力制御システム１は、発電装置１０、系統連系用インバータ２０、系統電源３０、及び電力制御装置６０を備える。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power control system 1 according to the present embodiment. In the example illustrated in FIG. 1, the power control system 1 includes a power generation device 10, a grid interconnection inverter 20, a system power supply 30, and a power control device 60.

発電装置１０は、太陽光、風力、及び水力等のエネルギーを利用して電力を発電する装置であり、系統連系用インバータ２０を介して系統電源３０に連系される。   The power generation device 10 is a device that generates electric power using energy such as sunlight, wind power, and hydropower, and is connected to the system power supply 30 via the system connection inverter 20.

系統連系用インバータ２０は、発電装置１０によって発電された直流電力を系統電源３０に供給する。具体的には、系統連系用インバータ２０は、発電装置１０が発電した電力を、系統電源３０の電圧及び周波数とそれぞれ同一の電圧及び周波数の交流電力に変換し、変換した交流電力を系統電源３０に対して出力する。このとき、系統連系用インバータ２０は、電力制御装置６０に制御されて出力電流制限値ＩLの電流を系統電源３０に対して出力する。出力電流制限値ＩLとは、系統連系用インバータ２０から出力される電力の最大値として規定される電力制限値ＰLを出力するための電流の制限値である。 The grid interconnection inverter 20 supplies the DC power generated by the power generator 10 to the grid power supply 30. Specifically, the grid interconnection inverter 20 converts the power generated by the power generation apparatus 10 into AC power having the same voltage and frequency as the voltage and frequency of the system power supply 30, and converts the converted AC power to the system power supply. 30 is output. In this case, the grid interconnection inverter 20, the current of the output current limiting value I L is controlled to the power control unit 60 and outputs it to system power supply 30. The output current limit value I L is a current limit value for outputting the power limit value P L defined as the maximum value of the power output from the grid interconnection inverter 20.

また、系統連系用インバータ２０は、公知の方法により、出力する交流電力の力率を１にする制御を行う。   Further, the grid interconnection inverter 20 performs control to set the power factor of the output AC power to 1 by a known method.

系統電源３０は、電力会社が保有する商用の配電線網から供給される電源である。   The system power source 30 is a power source supplied from a commercial distribution line network owned by an electric power company.

電力制御装置６０は、系統電圧検出器４１、電力制限設定器５２、及び制御演算器６１を備える。   The power control device 60 includes a system voltage detector 41, a power limit setting device 52, and a control calculator 61.

系統電圧検出器４１は、系統連系用インバータ２０から出力される電圧、すなわち系統電源３０の電圧の値である系統電圧値Ｖを検出する。また、系統電圧検出器４１は、検出した系統電圧値Ｖを制御演算器６１に出力する。   The system voltage detector 41 detects the system voltage value V that is the voltage output from the system interconnection inverter 20, that is, the voltage value of the system power supply 30. In addition, the system voltage detector 41 outputs the detected system voltage value V to the control calculator 61.

電力制限設定器５２は、電力制御装置６０の管理者又は他の装置からの入力に基づいて電力制限値ＰLを設定する。また、電力制限設定器５２は、設定した電力制限値ＰLを制御演算器６１に出力する。 The power limit setting unit 52 sets the power limit value P L based on an input from the administrator of the power control apparatus 60 or another apparatus. Further, the power limit setting unit 52 outputs the set power limit value P L to the control calculator 61.

制御演算器６１は、系統電圧検出器４１によって出力された系統電圧値Ｖ、及び電力制限設定器５２によって設定された電力制限値ＰLに基づいて、系統連系用インバータ２０から出力する電流の制限値である出力電流制限値ＩLを算出する。 Based on the system voltage value V output by the system voltage detector 41 and the power limit value P L set by the power limit setting unit 52, the control calculator 61 calculates the current output from the grid interconnection inverter 20. An output current limit value I L that is a limit value is calculated.

ここで、出力電流制限値ＩLを算出する方法について詳細に説明する。 It will now be described in detail how to calculate the output current limiting value I L.

系統連系用インバータ２０が、発電装置１０から供給された直流電力を、電圧Ｖ、電流Ｉの交流電力に変換し、このときの力率をｐfとした場合、系統連系用インバータ２０から系統電源３０に出力される電力Ｐは式（１）によって表される。 System interconnection inverter 20, the DC power supplied from the generator 10, converts the voltage V, and the AC power of the current I, the power factor in this case when a p f, the system interconnection inverter 20 The electric power P output to the system power supply 30 is represented by Formula (1).

Figure 2017135826
Figure 2017135826

したがって、系統連系用インバータ２０が出力する電力Ｐを電力制限値ＰLに制限する場合の電流である出力電流制限値ＩLは、式（２）によって表される。 Therefore, the output current limit value I L that is a current when the power P output from the grid interconnection inverter 20 is limited to the power limit value P L is expressed by Expression (2).

Figure 2017135826
Figure 2017135826

さらに、上述したように系統連系用インバータ２０は力率ｐfを１に制御するため、出力電流制限値ＩLは式（３）によって表される。 Furthermore, the system interconnection inverter 20 as described above to control the power factor p f to 1, the output current limiting value I L is represented by formula (3).

Figure 2017135826
Figure 2017135826

また、制御演算器６１は、上述したように算出した出力電流制限値ＩL以下の電流を系統連系用インバータ２０が出力するよう制御する。 The control arithmetic unit 61 controls to output the calculated output current limiting value I L or less of the current system interconnection inverter 20 as described above.

続いて、図３を参照して電力制御装置６０の電力制御を行う電力制御方法について説明する。図３は電力制御装置６０の処理を示すフロー図である。初期状態においては、電力制限設定器５２には電力制限値ＰLが設定されている。 Next, a power control method for performing power control of the power control device 60 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing processing of the power control apparatus 60. In the initial state, a power limit value P L is set in the power limit setter 52.

まず、系統電圧検出器４１が系統電源３０の電圧値である系統電圧値Ｖを検出する（ステップＳ１）。ステップＳ１で系統電圧値Ｖを検出すると、系統電圧検出器４１は、系統電圧値Ｖを制御演算器６１に出力する（ステップＳ２）。   First, the system voltage detector 41 detects the system voltage value V which is the voltage value of the system power supply 30 (step S1). When the system voltage value V is detected in step S1, the system voltage detector 41 outputs the system voltage value V to the control calculator 61 (step S2).

ステップＳ２で系統電圧値Ｖが出力されると、制御演算器６１は、系統電圧検出器４１によって出力された系統電圧値Ｖ、及び電力制限設定器５２によって設定された電力制限値ＰLに基づいて出力電流制限値ＩLを算出する（ステップＳ３）。 When the system voltage value V is output in step S <b> 2, the control calculator 61 is based on the system voltage value V output by the system voltage detector 41 and the power limit value P L set by the power limit setter 52. The output current limit value IL is calculated (step S3).

ステップＳ３で出力電流制限値ＩLが算出されると、制御演算器６１は算出した出力電流制限値ＩL以下の電流を出力するよう系統連系用インバータ２０を制御する（ステップＳ４）。 When the output current limiting value I L at step S3 is calculated, the control arithmetic unit 61 controls the system interconnection inverter 20 to output the following current output current limiting value I L calculated (step S4).

以上のように、本実施形態によれば、従来技術で必要であった電流検出器４２と電力算出器４３が不要となる。そのため、系統電源３０との連系に係る回路を簡易な構成とすることができ、電力制御システム１の小型化を図り、生産コストを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, the current detector 42 and the power calculator 43 that are necessary in the prior art are not required. Therefore, a circuit related to interconnection with the system power supply 30 can be simplified, the power control system 1 can be downsized, and the production cost can be reduced.

本発明を図面及び実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロック、に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。   Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each block can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of blocks can be combined into one or divided.

１ 電力制御システム
１０ 発電装置
２０ 系統連系用インバータ
３０ 系統電源
４１ 系統電圧検出器
５２ 電力制限設定器
６０ 電力制御装置
６１ 制御演算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power control system 10 Power generator 20 Inverter 30 for grid connection System power supply 41 System voltage detector 52 Power limit setting device 60 Power control device 61 Control arithmetic unit

Claims (3)

発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御装置であって、
前記系統電源の電圧値を検出する系統電圧検出器と、
前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定する電力制限設定器と、
前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御する制御演算器と、
を備えることを特徴とする電力制御装置。 A power control device for controlling a grid interconnection inverter connected to a grid power source by converting DC power generated by a power generation device into AC power having a power factor of 1,
A system voltage detector for detecting a voltage value of the system power supply;
A power limit setting device for setting a power limit value of power linked to the system power supply;
Based on the voltage value of the system power supply and the power limit value, a control arithmetic unit that controls the grid interconnection inverter;
A power control apparatus comprising: 前記制御演算器は、前記系統電源の電圧及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータが出力する電流の制限値である出力電流制限値を算出し、前記出力電流制限値以下の電流を出力するよう系統連系用インバータを制御することを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。   The control arithmetic unit calculates an output current limit value that is a limit value of a current output from the grid interconnection inverter based on the voltage of the system power supply and the power limit value, and is equal to or less than the output current limit value. The power control apparatus according to claim 1, wherein the grid interconnection inverter is controlled so as to output a current. 電力制御装置が、発電装置によって発電された直流電力を力率１の交流電力に変換して系統電源に連系する系統連系用インバータを制御する電力制御方法であって、
前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値を検出するステップと、
前記電力制御装置が、前記系統電源に連系される電力の電力制限値を設定するステップと、
前記電力制御装置が、前記系統電源の電圧値、及び前記電力制限値に基づいて、前記系統連系用インバータを制御するステップと、
を含むことを特徴とする電力制御方法。 The power control device is a power control method for controlling a grid interconnection inverter connected to a grid power source by converting DC power generated by the power generation device into AC power having a power factor of 1,
The power control device detecting a voltage value of the system power supply; and
The power control device sets a power limit value of power linked to the system power supply; and
The power control device controlling the grid interconnection inverter based on the voltage value of the system power supply and the power limit value;
A power control method comprising:
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