JP2018148674A - Power conversion apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電ハイブリッド発電システムに適用可能な電力変換装置に関する。 The present invention relates to a power conversion device applicable to a power storage hybrid power generation system.
近年、太陽電池からの自然エネルギーを活用するために、太陽光発電システムと電力貯蔵装置を組み合わせた蓄電ハイブリッド発電システムが、世界中に普及している。このような蓄電ハイブリッド発電システムの分野において、商用電力系統と連系する機能と、停電時に自立系統に給電する機能の二つの機能を一台の装置に搭載する要望が高まっている。 In recent years, in order to utilize natural energy from a solar cell, a power storage hybrid power generation system combining a solar power generation system and a power storage device has been spread all over the world. In the field of such an electric storage hybrid power generation system, there is an increasing demand for mounting two functions, that is, a function linked to a commercial power system and a function of supplying power to a self-sustained system in the event of a power failure.
上記の蓄電ハイブリッド発電システムは、太陽電池から発電した直流電力を最適な出力電力に変換するための最大電力点追従制御(以下、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御という)を行い、太陽電池からの出力電力が最大(最適)になるように、太陽電池からの入力電圧を調整する。つまり、蓄電ハイブリッド発電システムは、太陽電池からの入力電圧を所定の電圧まで昇降圧して、直流出力電圧(直流バス電圧Vdc)をある一定の範囲内で上下させるDC/DCコンバータと、太陽電池からの自然エネルギーを活用するために、太陽電池から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置に対して、指示電力の通りに充放電電力制御を行う双方向DC/DCコンバータと、これらのDC/DCコンバータから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータとを備えている。 The power storage hybrid power generation system performs maximum power point tracking control (hereinafter referred to as MPPT (Maximum Power Point Tracking) control) for converting the DC power generated from the solar battery into the optimum output power. The input voltage from the solar cell is adjusted so that the output power becomes maximum (optimum). That is, the storage hybrid power generation system includes a DC / DC converter that raises and lowers the DC output voltage (DC bus voltage V dc ) within a certain range by stepping up and down the input voltage from the solar battery to a predetermined voltage, and the solar battery. A power storage device that stores the power output from the solar cell, and a bidirectional DC / DC converter that performs charge / discharge power control according to the command power for the power storage device And an inverter for converting DC power output from these DC / DC converters into AC power.
上記のインバータは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のスイッチング素子を備えており、これらのスイッチング素子は、蓄電ハイブリッド発電システムの制御部から送られるPWM(Pulse Width Modulation)信号でスイッチングされる。このPWM信号のキャリアを除去するために、上記の蓄電ハイブリッド発電システムは、インバータと商用電力系統との間に、高周波成分除去用のLCフィルタを備えている。 The inverter includes a switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and these switching elements are switched by a PWM (Pulse Width Modulation) signal sent from a control unit of the power storage hybrid power generation system. In order to remove the carrier of the PWM signal, the above-mentioned storage hybrid power generation system includes an LC filter for removing a high frequency component between the inverter and the commercial power system.
上記の蓄電ハイブリッド発電システムでは、装置の起動時に、インバータが商用電力系統に接続されると、上記のLCフィルタのコンデンサ(インバータの出力側に設けられたコンデンサ)に印加される電圧が、0Vから商用系統電圧に急増するため、上記のコンデンサに突入電流が流れてしまう。このため、系統連系用リレーに流れる電流が急増して、系統連系用リレーの接点が溶着する可能性があり、蓄電ハイブリッド発電システム内の他の回路素子(例えば、インバータのスイッチング素子)を破壊する可能性もあると考える。 In the above storage hybrid power generation system, when the inverter is connected to the commercial power system at the time of starting the device, the voltage applied to the capacitor of the LC filter (the capacitor provided on the output side of the inverter) is from 0V. Since it rapidly increases to the commercial system voltage, an inrush current flows through the capacitor. For this reason, there is a possibility that the current flowing through the grid interconnection relay will rapidly increase, and the contacts of the grid interconnection relay may be welded, and other circuit elements in the power storage hybrid power generation system (for example, switching elements of the inverter) I think there is a possibility of destruction.
そこで、上記のインバータの出力側のコンデンサへの突入電流を抑制して、系統連系用リレーに流れる電流の急増を防ぐために、特許文献1に記載されたように、スイッチと抵抗の並列回路で構成される突入電流防止回路を、上記のコンデンサに直列に接続すると共に、この突入電流防止回路内のスイッチの故障を検出するようにした電力変換装置が知られている。
Therefore, in order to suppress the inrush current to the capacitor on the output side of the inverter and prevent a sudden increase in the current flowing through the grid interconnection relay, as described in
また、自立運転機能のみを有する電力変換装置がある。この電力変換装置は、例えば、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換して、変換後の交流電力を自立負荷に供給するパワーコンディショナである。この種の電力変換装置でも、装置の起動時に、自立負荷の種類によっては、出力電流が急増する場合がある。例えば、自立負荷の抵抗値が小さい場合には、装置の起動時に、出力電流が急増する可能性がある。その場合には、自立系統用リレーに流れる電流が急増して、自立系統用リレーの接点が溶着する可能性があり、電力変換装置内の他の回路素子(例えば、インバータのスイッチング素子)を破壊する可能性もある。 There is also a power conversion device having only a self-sustaining operation function. This power converter is, for example, a power conditioner that converts DC power from a solar cell into AC power and supplies the converted AC power to a self-supporting load. Even in this type of power conversion device, when the device is started up, the output current may increase rapidly depending on the type of self-supporting load. For example, when the resistance value of the self-supporting load is small, there is a possibility that the output current rapidly increases when the apparatus is started. In that case, the current flowing through the relay for the autonomous system may increase rapidly, and the contact of the relay for the autonomous system may be welded, destroying other circuit elements (for example, switching elements of the inverter) in the power converter. There is also a possibility to do.
この種の電力変換装置において、特許文献2に記載されたように、自立系統用リレー(第2開閉器16)に開状態にするための制御信号を出力した上で、インバータ(電力変換部13)からテスト用電圧V3を出力して、この時に、自立側電圧検出部で検出される自立運転用端子の電圧値に基づいて、自立系統用リレーの接点の溶着(第2開閉器16の内部端子間の溶着)を検出するようにしたものが知られている。
In this type of power conversion device, as described in
さらにまた、この種の電力変換装置において、特許文献3に記載されたように、専用の電流検出センサを追加することなく、コンデンサへの印加電圧の変化率に基づいて、電力変換部のスイッチング素子の導通故障又は制御異常により上下アームが同時にオンした場合における、電源短絡状態を検出するようにしたものが知られている。
Furthermore, in this type of power conversion device, as described in
また、電力変換装置の分野において、特許文献4に記載されたように、系統連系用リレー(系統連系用スイッチ)の異常状態を検出するために、系統連系用リレーに解列制御指示した状態において、インバータと商用電力系統との間に設けられたLCフィルタ回路のコンデンサに流れる電流と、商用系統電圧とを検出し、上記のコンデンサに流れる電流と商用系統電圧との位相差が略90°あった場合に、コンデンサに無効電流が流れていると判断して、系統連系用リレーが溶着している状態であると判定するものが知られている。
Also, in the field of power conversion devices, as described in
しかしながら、上記特許文献1に記載されたような従来の電力変換装置では、スイッチと抵抗の並列回路等で構成される突入電流防止回路を新たに追加する必要があるため、電力変換装置の製造コストが高くなってしまう。また、上記特許文献2に記載された電力変換装置では、自立系統用リレーの溶着を検知することはできても、自立系統用リレーの断線を検知することはできないし、上記の装置起動時における、自立系統用リレーに流れる電流の急増を防ぐこともできない。さらにまた、上記特許文献3に記載された電力変換装置では、スイッチング素子(系統連系用リレーや自立系統用リレーに相当)の短絡状態の検出を行うことはできても、スイッチング素子の断線を検知することはできないし、上記の装置起動時における、外部接続用のスイッチ(系統連系用リレーや自立系統用リレー)に流れる電流の急増を防ぐこともできない。また、特許文献3に記載されたスイッチング素子の短絡状態を検知する技術を、系統連系用リレーや自立系統用リレーの溶着状態の検知に適用することは可能だが、特許文献3に記載されたように、入力側のコンデンサへの印加電圧の変化率に基づいて、スイッチング素子(系統連系用リレーや自立系統用リレー)の短絡状態(溶着状態)を検知する方法では、短絡状態検出用の閾値となる、コンデンサへの印加電圧(以下、「コンデンサ電圧」という)の変化率の設定値が大きい場合には、短絡状態になった瞬間に、電力変換部(インバータ)のスイッチング素子が、過電流により破壊されてしまう可能性が高い。逆に、上記の閾値となるコンデンサ電圧の変化率の設定値を小さくすると、ノイズ等により誤検出してしまう可能性が高くなる。また、上記特許文献4に記載された電力変換装置では、系統連系用リレーの溶着等の異常状態の検出を行うことはできるが、上記の装置起動時における、系統連系用リレーに流れる電流の急増を防ぐことはできない。
However, in the conventional power conversion device as described in
本発明は、上記課題を解決するものであり、突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時に、インバータの出力側に設けられた外部接続用のスイッチ(系統連系用スイッチや自立系統用スイッチ)に流れる電流の急増を防ぐことができ、しかも、装置の起動時に、系統連系運転又は自立運転を開始する前に、上記の外部接続用のスイッチ(系統連系用スイッチや自立系統用スイッチ)の断線と溶着を確認することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problem, and without an inrush current prevention circuit, an external connection switch (for a grid interconnection switch or a self-sustained system) provided on the output side of an inverter at the time of startup of the device. This prevents a sudden increase in the current flowing through the switch, and before starting system interconnection operation or autonomous operation at the time of startup of the device, the above external connection switch (for system interconnection switch or autonomous system) An object of the present invention is to provide a power converter capable of confirming disconnection and welding of a switch.
上記課題を解決するために、本発明の第一の態様による電力変換装置は、分散型電源を商用電力系統に連系するための電力変換装置であって、分散型電源を商用電力系統に連系するための電力変換装置であって、前記分散型電源と前記分散型電源から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置との少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換するインバータと、前記インバータと前記商用電力系統との間に接続されたコンデンサと、前記商用電力系統の電圧である商用系統電圧の振幅を検出する商用電圧振幅検出手段と、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、前記商用電圧振幅検出手段で検出された商用系統電圧の振幅と所定範囲内の振幅差を有する系統連系運転前振幅に合わせる振幅調整手段と、前記分散型電源の前記商用電力系統への連系状態と解列状態とを切り替えるための一対の系統連系用スイッチと、前記系統連系用スイッチを切り替えた時における、前記電力変換装置からの出力値の変化量に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線と溶着を検知する断線溶着検知手段と、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、前記振幅調整手段によって、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記系統連系運転前振幅に合わせた後、前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、前記電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御する起動制御手段とを備える。 In order to solve the above problems, a power conversion device according to a first aspect of the present invention is a power conversion device for connecting a distributed power source to a commercial power system, and connects the distributed power source to the commercial power system. A power conversion device for connecting to a power source, wherein direct current power based on power input from at least one of the distributed power source and a power storage device that stores power output from the distributed power source is converted into alternating current power From the inverter, the capacitor connected between the inverter and the commercial power system, the commercial voltage amplitude detecting means for detecting the amplitude of the commercial system voltage that is the voltage of the commercial power system, and the power converter The amplitude of the output voltage is increased stepwise from a predetermined value so that the amplitude before the grid connection operation has an amplitude difference within a predetermined range from the amplitude of the commercial system voltage detected by the commercial voltage amplitude detecting means. An amplitude adjusting means for switching, a pair of grid connection switches for switching between a connected state and a disconnected state of the distributed power source to the commercial power system, and when switching the grid connection switch Based on the amount of change in the output value from the power converter, the disconnection welding detection means for detecting disconnection and welding of the grid connection switch, and when performing grid connection operation at the start of the device, After adjusting the amplitude of the output voltage from the power converter by the amplitude adjusting means to the amplitude before the grid interconnection operation, the disconnection and welding detection means detects the disconnection and welding of the grid interconnection switch. The power conversion device is connected to the commercial power system, and is provided with a start control means for controlling to start the grid interconnection operation.
この電力変換装置において、前記電力変換装置からの出力電圧の実効値と出力電流の実効値との積である皮相電力の変化量を検出する皮相電力変化量検出手段をさらに備え、前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知に用いられる、前記電力変換装置からの出力値の変化量は、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量であることが望ましい。 The power conversion device further includes an apparent power change amount detecting unit that detects a change amount of the apparent power that is a product of an effective value of the output voltage and an effective value of the output current from the power conversion device, and the disconnection welding detection The amount of change in the output value from the power converter used for detecting disconnection and welding of the grid connection switch by the means is the amount of change in the apparent power detected by the apparent power change amount detecting means. desirable.
この電力変換装置において、前記断線溶着検知手段は、前記系統連系用スイッチを前記解列状態から前記連系状態に切り替えた時における、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線を検知し、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方の系統連系用スイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態から、片方の系統連系用スイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態に切り替えた時における、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量に基づいて、前記一対の系統連系用スイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方の系統連系用スイッチの溶着を検知することが望ましい。 In this power conversion device, the disconnection welding detection means is a change amount of the apparent power detected by the apparent power change amount detection means when the grid connection switch is switched from the disconnected state to the connected state. From the state in which the disconnection of the grid interconnection switch is detected and both of the grid interconnection switches are not connected to the commercial power system from the pair of grid interconnection switches, Based on the change amount of the apparent power detected by the apparent power change amount detection means when only the connection switch is connected to the commercial power system, the pair of grid connection switches It is desirable to detect the welding of the grid connection switch that is not connected to the commercial power system.
この電力変換装置において、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段と、前記電力変換装置からの出力電流の振幅の瞬時値を検出する出力電流振幅瞬時値検出手段とをさらに備え、前記皮相電力変化量検出手段は、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値と、前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することが望ましい。 In this power conversion device, output voltage amplitude instantaneous value detecting means for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output voltage from the power conversion device, and output current amplitude for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output current from the power conversion device An instantaneous value detecting means, wherein the apparent power change amount detecting means is an instantaneous value of the amplitude of the output voltage detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means, and an output detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means. It is desirable to calculate the change amount of the apparent power based on the instantaneous value of the amplitude of the current.
この電力変換装置において、前記皮相電力変化量検出手段は、前記断線溶着検知手段により、前記系統連系用スイッチの断線を検知する時には、前記系統連系用スイッチを前記解列状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第1の瞬時電圧振幅差と、前記系統連系用スイッチを前記解列状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第1の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出し、前記断線溶着検知手段により、前記一対の系統連系用スイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方の系統連系用スイッチの溶着を検知する時には、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第2の瞬時電圧振幅差と、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第2の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することが望ましい。 In this power converter, when the apparent power change amount detecting means detects the disconnection of the grid interconnection switch by the disconnection welding detection means, the output of the grid interconnection switch is set to the disconnected state and the output The average value of the amplitude value of the output voltage for a predetermined number of times detected by the voltage amplitude instantaneous value detecting means and the output detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means with the grid interconnection switch in the connected state A first instantaneous voltage amplitude difference that is an absolute value of a voltage amplitude difference from an instantaneous value of the amplitude of the voltage, and a predetermined value detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with the system interconnection switch in the disconnected state. The average value of the instantaneous value of the output current amplitude for the number of times and the instantaneous value of the amplitude of the output current detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with the grid interconnection switch in the connected state Based on the first instantaneous current amplitude difference, which is the absolute value of the current amplitude difference, the amount of change in the apparent power is calculated, and among the pair of grid interconnection switches, the commercial power is detected by the disconnection welding detection means. When detecting welding of the grid connection switch that is not connected to the power system, the output voltage in a state where both switches of the pair of grid connection switches are not connected to the commercial power system. The output voltage amplitude instantaneous value detecting means detects the average value of the instantaneous value of the output voltage amplitude for a predetermined number of times detected by the amplitude instantaneous value detecting means and only one switch connected to the commercial power system. The second instantaneous voltage amplitude difference, which is the absolute value of the voltage amplitude difference from the instantaneous value of the output voltage amplitude, and both of the pair of grid interconnection switches are connected to the commercial power system. The output current amplitude instantaneous value is averaged for a predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means in the absence of the output current amplitude, and the output current amplitude instantaneous value in a state where only one switch is connected to the commercial power system. It is desirable to calculate the change amount of the apparent power based on the second instantaneous current amplitude difference that is an absolute value of the current amplitude difference from the instantaneous value of the amplitude of the output current detected by the value detecting means.
この電力変換装置において、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段は、前記電力変換装置からの出力電圧のノイズ除去用の第1のローパスフィルタを備え、前記出力電流振幅瞬時値検出手段は、前記電力変換装置からの出力電流のノイズ除去用の第2のローパスフィルタを備え、前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知時には、前記第1のローパスフィルタと前記第2のローパスフィルタの遮断周波数が、商用系統周波数に設定されることが望ましい。 In this power converter, the output voltage amplitude instantaneous value detecting means includes a first low-pass filter for removing noise of the output voltage from the power converter, and the output current amplitude instantaneous value detecting means includes the power conversion. A second low-pass filter for removing noise from the output current from the apparatus, and when detecting disconnection and welding of the grid interconnection switch by the disconnection welding detection means, the first low-pass filter and the second low-pass filter It is desirable that the cutoff frequency of the filter is set to the commercial system frequency.
この電力変換装置において、前記インバータからの出力電流値を検出する出力電流値検出手段と、前記コンデンサに流れる電流の値であるコンデンサ通過電流値を推定する通過電流値推定手段と、前記出力電流値検出手段によって検出された、前記インバータからの出力電流値と、前記通過電流値推定手段によって推定されたコンデンサ通過電流値とに基づいて、前記電力変換装置からの出力電流値を算出する装置出力電流値算出手段とをさらに備え、前記断線溶着検知手段は、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記装置出力電流値算出手段により算出された出力電流値に基づいて、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチの溶着を検知することが望ましい。 In this power conversion device, output current value detecting means for detecting an output current value from the inverter, passing current value estimating means for estimating a capacitor passing current value that is a value of a current flowing through the capacitor, and the output current value A device output current for calculating an output current value from the power converter based on an output current value from the inverter detected by a detecting unit and a capacitor passing current value estimated by the passing current value estimating unit Further comprising a value calculation means, wherein the disconnection welding detection means is calculated by the device output current value calculation means in a state where both of the pair of grid interconnection switches are not connected to the commercial power system. It is desirable to detect welding of both switches of the pair of grid interconnection switches based on the output current value
本発明の第二の態様による電力変換装置は、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換して、変換後の交流電力を自立負荷に供給するための電力変換装置であって、前記分散型電源と前記分散型電源から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置との少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換するインバータと、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、0から段階的に増加させて、自立運転時の電圧である自立系統電圧の振幅の指令値に合わせる自立運転時振幅調整手段と、前記自立負荷と前記電力変換装置との接続状態と非接続状態とを切り替えるための一対の自立系統用スイッチと、前記自立系統用スイッチを切り替えた時における、前記電力変換装置からの出力値の変化量に基づいて、前記自立系統用スイッチの断線と溶着を検知する自立系統用スイッチ断線溶着検知手段と、装置の起動時に、自立運転を行うときは、前記自立運転時振幅調整手段によって、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記自立系統電圧の振幅の指令値に合わせた後、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段による前記自立系統用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、前記電力変換装置を前記自立負荷に接続して、自立運転を開始するように制御する起動制御手段とを備える。 A power conversion device according to a second aspect of the present invention is a power conversion device for converting DC power from a distributed power source into AC power and supplying the converted AC power to a self-supporting load, An inverter that converts DC power based on power input from at least one of a power source and a power storage device that stores power output from the distributed power source, and an output voltage from the power converter. Amplitude is increased stepwise from 0, and the amplitude adjustment means at the time of independent operation that matches the command value of the amplitude of the autonomous system voltage, which is the voltage at the time of autonomous operation, and the connection state between the autonomous load and the power converter Based on the amount of change in the output value from the power converter when the switch for the independent system and the switch for the independent system are switched for switching between the disconnected state and the independent system When a self-sustained operation is performed at the time of startup of the stand-alone system switch disconnection / welding detecting means for detecting disconnection and welding of the switch, the amplitude of the output voltage from the power converter is adjusted by the self-sustaining operation amplitude adjusting means. Then, after adjusting to the command value of the amplitude of the stand-alone system voltage, the stand-alone system switch disconnection and welding detection means detects the disconnection and welding of the stand-alone system switch, and then the power converter is connected to the stand-alone load. And an activation control means for controlling to start and operate independently.
この電力変換装置において、前記電力変換装置からの出力電圧の実効値と出力電流の実効値との積である皮相電力の変化量を検出する皮相電力変化量検出手段をさらに備え、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段による前記自立系統用スイッチの断線と溶着の検知に用いられる、前記電力変換装置からの出力値の変化量は、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量であることが望ましい。 In this power conversion device, the power conversion device further comprises an apparent power change amount detecting means for detecting a change amount of the apparent power, which is a product of an effective value of the output voltage from the power conversion device and an effective value of the output current, The amount of change in the output value from the power converter used for detection of disconnection and welding of the switch for the independent system by the switch disconnection welding detection means is the amount of change in the apparent power detected by the apparent power change amount detection means. It is desirable to be.
この電力変換装置において、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段は、前記自立系統用スイッチを前記非接続状態から前記接続状態に切り替えた時における、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量に基づいて、前記自立系統用スイッチの断線を検知し、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方の自立系統用スイッチを前記自立負荷に接続させていない状態から、片方の自立系統用スイッチだけを前記自立負荷に接続させた状態に切り替えた時における、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量に基づいて、前記一対の自立系統用スイッチのうち、前記自立負荷に接続させていない方の自立系統用スイッチの溶着を検知することが望ましい。 In this power conversion device, the switch disconnection welding detecting means for the independent power system detects the apparent power detected by the apparent power change amount detecting means when the switch for the independent power system is switched from the disconnected state to the connected state. Based on the amount of change, the disconnection of the switch for the independent system is detected, and from the state in which both of the switches for the independent system are not connected to the independent load, the switch for one of the independent systems Based on the change amount of the apparent power detected by the apparent power change amount detecting means when the switch is switched to the state where only the switch is connected to the self-supporting load, among the pair of independent power system switches, It is desirable to detect the welding of the switch for the independent system that is not connected.
この電力変換装置において、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段と、前記電力変換装置からの出力電流の振幅の瞬時値を検出する出力電流振幅瞬時値検出手段とをさらに備え、前記皮相電力変化量検出手段は、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値と、前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することが望ましい。 In this power conversion device, output voltage amplitude instantaneous value detecting means for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output voltage from the power conversion device, and output current amplitude for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output current from the power conversion device An instantaneous value detecting means, wherein the apparent power change amount detecting means is an instantaneous value of the amplitude of the output voltage detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means, and an output detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means. It is desirable to calculate the change amount of the apparent power based on the instantaneous value of the amplitude of the current.
この電力変換装置において、前記皮相電力変化量検出手段は、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段により、前記自立系統用スイッチの断線を検知する時には、前記自立系統用スイッチを前記非接続状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記自立系統用スイッチを前記接続状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第3の瞬時電圧振幅差と、前記自立系統用スイッチを前記非接続状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、前記自立系統用スイッチを前記接続状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第3の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出し、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段により、前記一対の自立系統用スイッチのうち、前記自立負荷に接続させていない方の自立系統用スイッチの溶着を検知する時には、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチを前記自立負荷に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記自立負荷に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第4の瞬時電圧振幅差と、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチを前記自立負荷に接続させていない状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記自立負荷に接続させた状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第4の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することが望ましい。 In this power converter, when the apparent power change detection means detects the disconnection of the switch for the independent system by the disconnection welding detection means for the independent system, the switch for the independent system is set to the disconnected state. The average value of the instantaneous value of the output voltage amplitude for a predetermined number of times detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means, and the output detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means with the independent system switch in the connected state The third instantaneous voltage amplitude difference, which is an absolute value of the voltage amplitude difference from the instantaneous value of the voltage amplitude, and the predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with the independent system switch in the disconnected state. Output value detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with the switch for the independent system in the connected state. Based on the third instantaneous current amplitude difference that is the absolute value of the current amplitude difference from the instantaneous value of the current amplitude, the amount of change in the apparent power is calculated, and the switch disconnection welding detection means for the independent system, When detecting welding of a switch for a self-supporting system that is not connected to the self-supporting load among a pair of self-supporting system switches, both switches of the pair of self-supporting system switches are connected to the self-supporting load. In the state where the output voltage amplitude instantaneous value is detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means, the output voltage amplitude instantaneous value is averaged for a predetermined number of times and only one switch is connected to the self-supporting load. A fourth instantaneous voltage amplitude difference that is an absolute value of a voltage amplitude difference from an instantaneous value of the amplitude of the output voltage detected by the value detecting means, and both switches of the pair of independent system switches The state where the instantaneous value of the output current amplitude for the predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means is not connected to the self-supporting load, and only one switch is connected to the self-supporting load. The amount of change in the apparent power is calculated based on the fourth instantaneous current amplitude difference that is the absolute value of the current amplitude difference from the instantaneous value of the output current amplitude detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means. It is desirable.
この電力変換装置において、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段は、前記電力変換装置からの出力電圧のノイズ除去用の第1のローパスフィルタを備え、前記出力電流振幅瞬時値検出手段は、前記電力変換装置からの出力電流のノイズ除去用の第2のローパスフィルタを備え、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段による前記自立系統用スイッチの断線と溶着の検知時には、前記第1のローパスフィルタと前記第2のローパスフィルタの遮断周波数が、自立運転時における前記電力変換装置からの出力電圧と出力電流の周波数である自立系統周波数に設定されることが望ましい。
In this power converter, the output voltage amplitude instantaneous value detecting means includes a first low-pass filter for removing noise of the output voltage from the power converter, and the output current amplitude instantaneous value detecting means includes the power conversion. A second low-pass filter for removing noise from the output current from the apparatus, and when detecting the disconnection and welding of the switch for the independent system by the disconnection welding detection unit for the independent system, the first low-pass filter and the second low-pass filter It is desirable that the cutoff frequency of the low-
この電力変換装置において、前記インバータと前記自立負荷との間に接続されたコンデンサと、前記インバータからの出力電流値を検出する出力電流値検出手段と、前記コンデンサに流れる電流の値であるコンデンサ通過電流値を推定する通過電流値推定手段と、前記出力電流値検出手段によって検出された、前記インバータからの出力電流値と、前記通過電流値推定手段によって推定されたコンデンサ通過電流値とに基づいて、前記電力変換装置からの出力電流値を算出する装置出力電流値算出手段とをさらに備え、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段は、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチを前記自立負荷に接続させていない状態で前記装置出力電流値算出手段により算出された出力電流値に基づいて、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチの溶着を検知することが望ましい。 In this power conversion device, a capacitor connected between the inverter and the self-supporting load, an output current value detecting means for detecting an output current value from the inverter, and a capacitor passing that is a value of a current flowing through the capacitor Based on the passing current value estimating means for estimating the current value, the output current value from the inverter detected by the output current value detecting means, and the capacitor passing current value estimated by the passing current value estimating means And a device output current value calculating means for calculating an output current value from the power converter, wherein the independent system switch disconnection welding detecting means includes both switches of the pair of independent system switches. Based on the output current value calculated by the device output current value calculation means without being connected to the self-supporting load, Of switch the autonomous system, it is desirable to detect the welding of both switches.
この電力変換装置において、前記商用系統電圧の位相角を検出する商用電圧位相角検出手段と、前記電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用電圧位相角検出手段によって検出された商用系統電圧の位相角に合わせる位相角調整手段とをさらに備え、前記起動制御手段は、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、前記位相角調整手段によって、前記電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用系統電圧の位相角に合わせてから、前記電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御することが望ましい。 In this power conversion device, a commercial voltage phase angle detection means for detecting a phase angle of the commercial system voltage, and a commercial system in which the phase angle of the output voltage from the power conversion device is detected by the commercial voltage phase angle detection means. A phase angle adjusting means for adjusting to the phase angle of the voltage, and when the start control means performs grid connection operation at the time of starting the apparatus, the output voltage from the power converter by the phase angle adjusting means. It is desirable to control so that the grid connection operation is started after the power converter is connected to the commercial power system after the phase angle of the power system is matched with the phase angle of the commercial system voltage.
この電力変換装置において、前記起動制御手段は、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、系統連系運転に移行する前に自立運転制御を行い、この自立運転制御時に、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記振幅調整手段により、前記系統連系運転前振幅に合わせてもよい。 In this power conversion device, when starting the device, the start control means performs a self-sustained operation control before shifting to the grid-connected operation when performing the grid-connected operation. The amplitude of the output voltage from the apparatus may be adjusted to the amplitude before the grid interconnection operation by the amplitude adjusting means.
この電力変換装置において、前記振幅調整手段は、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、自立運転時に前記電力変換装置から出力される自立系統電圧の振幅、又は0から、段階的に増加させて、前記系統連系運転前振幅に合わせることが望ましい。 In this power converter, the amplitude adjusting means increases the amplitude of the output voltage from the power converter in a stepwise manner from the amplitude of the self-sustained system voltage output from the power converter during self-sustained operation or 0. Therefore, it is desirable to match the amplitude before the grid interconnection operation.
本発明の第一の態様による電力変換装置によれば、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、電力変換装置からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、商用系統電圧の振幅と所定範囲内の振幅差を有する系統連系運転前振幅に合わせてから、電力変換装置を商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、この装置を商用電力系統に接続した時に、インバータと商用電力系統との間に設けられたコンデンサに印加される電圧の増加分を、上記の所定範囲内の振幅差にすることができるので、装置の起動時に、インバータと商用電力系統との間に設けられたコンデンサに印加される電圧が、0Vから商用系統電圧に急増することを防ぐことができる。従って、上記の所定範囲内の振幅差を、商用系統電圧の振幅と比較して十分に小さな値に設定することにより、突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時に系統連系運転を行うときにおける、インバータと商用電力系統との間に設けられた(インバータの出力側に設けられた)コンデンサへの突入電流を抑制して、系統連系用スイッチ(インバータの出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)に流れる電流の急増を防ぐことができる。 According to the power conversion device of the first aspect of the present invention, when performing grid connection operation at the time of starting the device, the amplitude of the output voltage from the power conversion device is increased stepwise from a predetermined value. Then, after matching the amplitude of the commercial grid voltage with the amplitude before grid interconnection operation having an amplitude difference within a predetermined range, the power converter is connected to the commercial power grid and the grid interconnection operation is started. As a result, when this device is connected to the commercial power system, the increase in voltage applied to the capacitor provided between the inverter and the commercial power system can be made an amplitude difference within the above predetermined range. Therefore, it is possible to prevent the voltage applied to the capacitor provided between the inverter and the commercial power system from suddenly increasing from 0 V to the commercial system voltage when the apparatus is started. Therefore, by setting the amplitude difference within the predetermined range to a sufficiently small value compared with the amplitude of the commercial system voltage, the grid interconnection operation is performed at the time of starting the apparatus without providing an inrush current prevention circuit. Suppresses the inrush current to the capacitor (provided on the output side of the inverter) provided between the inverter and the commercial power system, and the grid interconnection switch (externally provided on the output side of the inverter) A sudden increase in current flowing in the connection switch) can be prevented.
また、本発明の第一の態様による電力変換装置によれば、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、系統連系用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、電力変換装置を商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、装置の起動時に、系統連系運転を開始する前に、系統連系用スイッチ(インバータの出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)の断線と溶着を確認することができる。 Moreover, according to the power converter device by the 1st aspect of this invention, when starting a system interconnection operation at the time of starting of an apparatus, after detecting disconnection and welding of the switch for system connection, a power converter device Was connected to the commercial power system, and grid-connected operation was started. Thereby, at the time of starting of the apparatus, before starting the grid connection operation, it is possible to confirm the disconnection and welding of the grid connection switch (external connection switch provided on the output side of the inverter).
本発明の第二の態様による電力変換装置によれば、装置の起動時に、自立運転を行うときは、電力変換装置からの出力電圧の振幅を、0から段階的に増加させて、自立運転時の電圧である自立系統電圧の振幅の指令値に合わせてから、電力変換装置を自立負荷に接続して、自立運転を開始するようにした。これにより、装置の起動時に自立運転を行うときにおける、自立系統用スイッチ(インバータの出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)に流れる電流の急増を防ぐことができる。 According to the power conversion device of the second aspect of the present invention, when performing independent operation at the time of startup of the device, the amplitude of the output voltage from the power conversion device is increased stepwise from 0 to The power converter is connected to a self-supporting load and the self-sustaining operation is started after matching the command value of the amplitude of the self-supporting system voltage, which is the voltage of the power source. As a result, it is possible to prevent a sudden increase in the current flowing through the switch for the independent system (the switch for external connection provided on the output side of the inverter) when the autonomous operation is performed when the apparatus is activated.
また、本発明の第二の態様による電力変換装置によれば、装置の起動時に、自立運転を行うときは、自立系統用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、電力変換装置を自立負荷に接続して、自立運転を開始するようにした。これにより、装置の起動時に、自立運転を開始する前に、自立系統用スイッチ(インバータの出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)の断線と溶着を確認することができる。 Moreover, according to the power converter device by the 2nd aspect of this invention, when starting an independent operation at the time of starting of an apparatus, after detecting disconnection and welding of the switch for independent systems, a power converter device is made into an independent load. Connected to to start independent operation. Thereby, at the time of starting of an apparatus, before starting a self-sustained operation, disconnection and welding of a switch for a self-support system (external connection switch provided on the output side of the inverter) can be confirmed.
以下、本発明を具体化した実施形態による電力変換装置について、図面を参照して説明する。本実施形態では、請求項における電力変換装置が、蓄電ハイブリッド発電システムである場合の例について、説明する。すなわち、本実施形態による蓄電ハイブリッド発電システムは、分散型電源を商用電力系統に連系するための電力変換装置でもあり、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換して、変換後の交流電力を自立負荷に供給するための電力変換装置でもある。図1は、本実施形態による蓄電ハイブリッド発電システム1の構成を示す。
Hereinafter, a power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment demonstrates the example in case the power converter device in a claim is an electrical storage hybrid electric power generation system. That is, the power storage hybrid power generation system according to the present embodiment is also a power conversion device for connecting the distributed power source to the commercial power system, and converts the DC power from the distributed power source into AC power, and converts the AC after conversion. It is also a power converter for supplying power to a self-supporting load. FIG. 1 shows a configuration of a power storage hybrid
蓄電ハイブリッド発電システム1は、いわゆるパワーコンディショナを、分散型電源である太陽電池2a、及び太陽電池2aから出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置2bと組み合わせたものであり、太陽電池2aを商用電力系統3に連系させることが可能である。この蓄電ハイブリッド発電システム1は、停電時における自立運転機能を備えている。蓄電ハイブリッド発電システム1の起動には、系統連系運転モードによる起動と、自立運転モードによる起動とがある。蓄電ハイブリッド発電システム1は、太陽電池2aで発電された直流電力を最適な出力電力に変換するためのDC/DCコンバータ4aと、自然エネルギーを最大限に活用するために、電力貯蔵装置2bに対して指示電力の通りに充放電できる双方向DC/DCコンバータ4bと、これらのDC/DCコンバータ4a,4bからの直流出力電力(すなわち、太陽電池2aと電力貯蔵装置2bの少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力)を交流電力に変換するDC/ACインバータ5(以下、「インバータ5」と略す)を備えている。また、蓄電ハイブリッド発電システム1は、直流バス電圧平滑化用の電解コンデンサCdc、LCフィルタ6、制御回路7、系統連系用リレーSu、Sw(請求項における系統連系用スイッチ)、及び自立系統用リレーSstd.u、Sstd.w(請求項における自立系統用スイッチ)も備えている。
The power storage hybrid
DC/DCコンバータ4aは、太陽電池2aの最大電力点追従制御(以下、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御という)を行い、太陽電池からの出力電力が最大(最適)になるように、太陽電池からの入力電圧を調整する。つまり、DC/DCコンバータ4aは、太陽電池からの入力電圧を所定の電圧まで昇降圧して、直流出力電圧(直流バス電圧Vdc)をある一定の範囲内で上下させる。双方向DC/DCコンバータ4bは、自然エネルギーを最大限に活用するための電力貯蔵装置2bに指示電力の通りに充放電電力制御を行う。つまり、双方向DC/DCコンバータ4bは、太陽電池2aから供給された電力のうちの余剰電力の量や、買電電力量などの情報に基づき、電力貯蔵装置2bに対して充放電電力制御を行う。その後、蓄電ハイブリッド発電システム1は、インバータ5を用いて、DC/DCコンバータ4aと双方向DC/DCコンバータ4bからの直流出力電力を、交流電力に変換する。なお、蓄電ハイブリッド発電システム1では、自立運転制御時には、DC/DCコンバータ4aが、常に最大電力点追従制御を行って、太陽電池からの出力(発電)電力が常に最大になるようにし、電力貯蔵装置2bが、双方向DC/DCコンバータ4bを介して、直流バス電圧Vdcの一定制御を行う。
The DC /
インバータ5は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)から構成されるスイッチング素子SW1〜SW4を備えており、これらのスイッチング素子は、蓄電ハイブリッド発電システムの制御回路7から送られるPWM(Pulse Width Modulation)信号でスイッチングされる。
The
LCフィルタ6は、各電源ラインに直列に接続された2つのリアクトルLfと、電源ライン間に接続されたコンデンサCfとから構成され、インバータ5から出力される交流電圧から、高調波成分(主に、PWM信号のキャリア周波数)を除去する。図中におけるRfとRcとは、それぞれ、リアクトルLfの内部抵抗とコンデンサCfの内部抵抗とを示す。LCフィルタ6におけるコンデンサCfが、請求項における「前記インバータと前記商用電力系統との間に接続されたコンデンサ」、及び「前記インバータと前記自立負荷との間に接続されたコンデンサ」に相当する。
制御回路7は、いわゆるマイコンを用いて構成されており、商用電圧振幅検出回路11、振幅調整回路12、起動制御回路13、PLL(Phase Locked Loop)回路(同期回路)14、位相角調整回路15、断線溶着検知回路16、装置出力電圧振幅検出回路17、出力電圧振幅瞬時値検出回路18、出力電流振幅瞬時値検出回路19、皮相電力変化量検出回路20、出力電流値検出回路21、通過電流値推定回路22、装置出力電流値算出回路23、自立系統用リレー断線溶着検知回路24、自立運転時振幅調整回路25、出力電圧値検出回路26等の回路を含んでいる。これらの回路11〜26は、マイコンが有する基本的な機能ブロックを用いて作成した回路である。
The
上記の商用電圧振幅検出回路11、振幅調整回路12、起動制御回路13、位相角調整回路15、断線溶着検知回路16、出力電圧振幅瞬時値検出回路18、出力電流振幅瞬時値検出回路19、皮相電力変化量検出回路20、出力電流値検出回路21、通過電流値推定回路22、装置出力電流値算出回路23、自立系統用リレー断線溶着検知回路24、自立運転時振幅調整回路25は、それぞれ、請求項における商用電圧振幅検出手段、振幅調整手段、起動制御手段、位相角調整手段、断線溶着検知手段、出力電圧振幅瞬時値検出手段、出力電流振幅瞬時値検出手段、皮相電力変化量検出手段、出力電流値検出手段、通過電流値推定手段、装置出力電流値算出手段、自立系統用スイッチ断線溶着検知手段、自立運転時振幅調整手段に相当する。また、図4(a)(b)の説明で詳述するが、PLL回路14は、自立系統電圧の位相角検出用のPLL回路14aと、商用系統電圧の位相角検出用のPLL回路14b(請求項における商用電圧位相角検出手段)とを含んでいる。
Commercial voltage
商用電圧振幅検出回路11は、商用系統電圧euwの振幅を検出する。振幅調整回路12は、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、本来の自立運転時に蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される自立系統電圧esdの振幅(後述する自立系統電圧esdの最大値(振幅)の指令値E* cst(図3参照)に相当する大きさの振幅)から段階的に増加させて、商用電圧振幅検出回路11で検出された商用系統電圧euwの振幅と所定の振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅に合わせる。なお、本実施形態では、上記の振幅差ΔEを10Vに設定した。起動制御回路13は、装置の起動時に、系統連系運転を行うとき(系統連系運転モードによる起動時)は、振幅調整回路12によって、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、上記の系統連系運転前振幅(商用系統電圧euwの振幅よりも10V小さい振幅)に合わせた後、断線溶着検知回路16による系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着の検知を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3に接続し、スムーズに系統連系運転制御に移行する(系統連系運転を開始する)ように制御する。また、起動制御回路13は、装置の起動時に、自立運転を行うとき(自立運転モードによる起動時)は、自立運転時振幅調整回路25によって、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、図3の説明で後述する自立系統電圧esdの最大値(振幅)の指令値E* cstに合わせた後、自立系統用リレー断線溶着検知回路24による自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着の検知を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム1を自立負荷Rloadに接続して、自立運転を開始するように制御する。
The commercial voltage
PLL回路14は、基準となる入力信号に同期した信号を出力するための回路であり、主に、商用系統電圧euwの位相角θuwに同期した電圧信号を生成するために用いられる。このPLL回路14は、後述する商用系統電圧euwの位相角θuwや、装置起動時における蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の位相角の検出にも、用いられる。位相角調整回路15は、蓄電ハイブリッド発電システム1の起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の位相角を、PLL回路14によって検出された商用系統電圧euwの位相角に合わせる。断線溶着検知回路16は、系統連系用リレーSu及びSwの断線と溶着を検知する回路である。断線溶着検知回路16は、系統連系用リレーSu、Swを解列状態から連系状態に切り替えた時における、皮相電力変化量検出回路20により検出した皮相電力の変化量に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線を検知し、一対の系統連系用リレーSu、Swのうち、両方の系統連系用リレーSu、Swを商用電力系統3に接続させていない状態から、片方の系統連系用リレーだけを商用電力系統3に接続させた状態に切り替えた時における、皮相電力変化量検出回路20により検出した皮相電力の変化量に基づいて、一対の系統連系用リレーSu、Swのうち、商用電力系統3に接続させていない方の系統連系用リレーの溶着を検知する。すなわち、断線溶着検知回路16は、系統連系用リレーSu、Swを切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力値(皮相電力)の変化量に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を検知する。この断線溶着検知回路16が行う検知処理については、後で詳述する。
The
装置出力電圧振幅検出回路17は、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の実効値に基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅を検出する。出力電圧振幅瞬時値検出回路18は、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅の瞬時値を検出する。出力電流振幅瞬時値検出回路19は、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispの振幅の瞬時値を検出する。皮相電力変化量検出回路20は、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の実効値と出力電流ispの実効値との積である皮相電力の変化量を検出する。出力電流値検出回路21は、インバータ5からの出力電流iinvの値を検出する。通過電流値推定回路22は、コンデンサCfに流れる電流(コンデンサ通過電流)icの値(コンデンサ通過電流値)を推定する。装置出力電流値算出回路23は、出力電流値検出回路21によって検出された、インバータ5からの出力電流(以下、「インバータ出力電流」と略す)iinvの値と、通過電流値推定回路22によって推定されたコンデンサ通過電流icの値とに基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流(蓄電ハイブリッド発電システム1から商用電力系統3への逆潮流電流)ispの値を算出する。出力電圧値検出回路26は、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される自立系統電圧esdの値を検出する。
The device output voltage
系統連系用リレーSu及びSwは、太陽電池2aを含む蓄電ハイブリッド発電システム1の商用電力系統3への連系状態と解列状態とを切り替えるための一対のスイッチである。また、図1中のRloadは、蓄電ハイブリッド発電システム1の自立運転時に、蓄電ハイブリッド発電システム1から電力が供給される特定の負荷装置(以下、自立負荷という)を示す。自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wは、上記の自立負荷Rloadと蓄電ハイブリッド発電システム1との接続状態と非接続状態とを切り替えるための一対のスイッチである。以下の説明において、自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wがオンになって、自立負荷Rloadと蓄電ハイブリッド発電システム1とが接続されている状態を、「接続状態」と言い、自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wがオフになって、自立負荷Rloadと蓄電ハイブリッド発電システム1とが接続されていない状態を、「非接続状態」と言う。
The grid interconnection relays Su and Sw are a pair of switches for switching between an interconnection state and a disconnection state to the
自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wを上記の非接続状態から接続状態に切り替えた時における、皮相電力変化量検出回路20により検出した皮相電力の変化量に基づいて、自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wの少なくとも一方の断線を検知し、一対の自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wのうち、両方の自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wを自立負荷Rloadに接続させていない状態から、片方の自立系統用リレーSstd.u又はSstd.wだけを自立負荷Rloadに接続させた状態に切り替えた時における、皮相電力変化量検出回路20により検出した皮相電力の変化量に基づいて、一対の自立系統用リレーSstd.u及びSstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーSstd.w又はSstd.uの溶着を検知する。すなわち、自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wを切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力値(皮相電力)の変化量に基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着を検知する。また、自立運転時振幅調整回路25は、自立運転モードによる起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅を、0から段階的に増加させて、自立運転時の電圧である自立系統電圧の振幅の指令値E* cst(図3参照)に合わせる。
The independent-system relay disconnection
図2は、蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7によるインバータ5の制御の概略を示すブロック図である。図2には、系統連系運転制御部と、自立運転制御部が示されている。蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7は、スイッチSGridが0の位置で系統連系運転制御を行い、スイッチSGridが1の位置で自立運転制御を行う。また、系統連系運転時において、有効成分および無効成分の出力電流制御を行い、自立運転時において、交流出力電圧の一定制御を行う。
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of control of the
また、図2に示すように、系統連系運転制御部は、有効成分生成部31、無効成分生成部32、インバータ出力電流制御部33、及びPWM制御部34を含む。有効成分生成部31は、有効成分の出力電流指令値I* Pと、PLL回路14から出力された商用系統電圧euwの位相角θuwの正弦値sin(θuw)とを乗算して、有効成分の電流指令値の瞬時値を生成する。無効成分生成部32は、無効成分の出力電流指令値I* qと、PLL回路14から出力された商用系統電圧euwの位相角θuwの余弦値cos(θuw)とを乗算して、無効成分の電流指令値の瞬時値を生成する。なお、図2においてPLL回路14に入力される自立系統周波数fsdは、従来のPLL回路に必要である基本波周波数に相当する。また、商用系統周波数fuwは、PLL回路14から求める。つまり、実際の商用系統周波数と自立系統周波数は異なっても、PLL回路14を用いることにより、正しい商用系統周波数fuwを検出することができる。
As shown in FIG. 2, the grid interconnection operation control unit includes an active component generation unit 31, an ineffective component generation unit 32, an inverter output current control unit 33, and a
有効成分生成部31からの出力値と無効成分生成部32からの出力値とは、加え合わせ点SP1で加算されて、インバータ5の出力電流指令値i* invとなる。この出力電流指令値i* invと、インバータ5からのフィードバック値としての出力電流iinvとは、インバータ出力電流制御部33に送られる。インバータ出力電流制御部33は、インバータ5からの出力電流iinvの値が、出力電流指令値i* invに追従するように、フィードバック制御を行い、系統連系運転時のデューティ比daを算出する。このデューティ比daは、PWM制御部34に入力される。PWM制御部34は、入力されたデューティ比daに基づいて、このデューティ比daに対応するパルス幅のPWM信号を生成する。これらのPWM信号に基づいて、インバータ5の各スイッチSW1,SW2,SW3,SW4(図1参照)のオン・オフが制御される。
The output value from the effective component generation unit 31 and the output value from the invalid component generation unit 32 are added at the addition point SP1, and become the output current command value i * inv of the
また、図2において、スイッチSGridが1の位置で、自立運転制御を行う。自立運転制御部は、交流出力電圧制御部35、交流出力電流制御部36、及びPWM制御部34で構成されている。
In FIG. 2, the independent operation control is performed when the switch S Grid is 1. The independent operation control unit includes an AC output
交流出力電圧制御部35には、自立系統電圧指令値e* sdと、フィードバック値としての自立系統電圧esdとが入力され、交流出力電圧を一定にするための交流出力電流指令値i* invを算出する。その後、この交流出力電流指令値i* invと、フィードバック値としての出力電流iinvとが、交流出力電流制御部36に入力され、交流出力電流制御部36は、これらに基づいて、自立運転時のデューティ比dbを算出する。
The AC output
PWM制御部34は、交流出力電流制御部36で算出されたデューティ比dbに基づいて、このデューティ比dbに対応するパルス幅のPWM信号を生成する。これらのPWM信号に基づいて、インバータ5の各スイッチSW1,SW2,SW3,SW4のオン・オフが制御される。これにより、自立運転時に、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される自立系統電圧esdが、ほぼ、自立系統電圧指令値e* sdに維持される。なお、図2におけるEnableとDisableは、制御回路7からPWM制御部34に送られるPWM信号の出力の許可信号と禁止信号である。
本蓄電ハイブリッド発電システム1は、系統連系運転モードによる起動時(装置の起動時に系統連系運転を行うとき)に、インバータ5の出力側のコンデンサCfへの突入電流を抑制するために、系統連系運転に移行する前に、自立運転制御を行う。そして、この自立運転制御時に、振幅調整回路12によって、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、上記の系統連系運転前振幅(商用系統電圧euwの振幅Euw.max−振幅差ΔE)に合わせると共に、位相角調整回路15によって、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の位相角を、商用系統電圧euwの位相角θuwに合わせてから、上記図2に示される系統連系運転制御に移行するという起動制御方法を採用している。
This power storage hybrid power system 1 (when performing system interconnection operation at startup of the device) at startup by system interconnection operation mode, in order to suppress the inrush current to the output side of the capacitor C f of the
図3は、上記の系統連系運転モードによる起動時の自立運転制御時、及び自立運転モードによる起動時に、制御回路7(主に、振幅調整回路12、位相角調整回路15、及び自立運転時振幅調整回路25)によって行われる、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅と位相角の調整制御ブロックである。蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7は、スイッチSsdが1の位置のときには、自立系統電圧esdの最大値Esd.max(振幅)と位相角とを、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstと位相角θsdとに合わせる制御を行う。本明細書において、上記の「本来の自立系統電圧esd」とは、停電時において、図1に示す自立負荷Rloadに交流電力を供給するための自立運転(本来の自立運転)を行っている時の自立系統電圧esdを意味する。また、制御回路7は、スイッチSsdが0の位置のときには、自立系統電圧esdの振幅(最大値)Esd.maxと位相角とを、上記の系統連系運転前振幅(商用系統電圧euwの振幅(最大値)Euw.max−振幅差ΔE)と商用系統電圧euwの位相角θuwとに合わせる制御を行う。
FIG. 3 shows the control circuit 7 (mainly the
図3において、Euw.maxが、商用系統電圧euwの最大値(振幅)、Esd.maxが、自立系統電圧esdの最大値(振幅)、E* sd.max(k−1)が、k次のサンプリング周期の一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値、θsdが、本来の(通常の自立運転時における)自立系統電圧esdの位相角、θuwが商用系統電圧euwの位相角である。なお、(k)はk次サンプリング周期の値、すなわち現在値の意味である。(k−1)は現在値から一つ前のサンプリングした値である。また、本実施形態のサンプリング周期はスイッチング周波数の逆数である。 In FIG. 3, E uw. max is the maximum value (amplitude) of the commercial grid voltage e uw , E sd. max is the maximum value (amplitude) of the self-supporting system voltage esd , E * sd. max (k−1) is the command value of the maximum value of the autonomous system voltage immediately before the k-th sampling period, and θ sd is the phase angle of the original autonomous system voltage esd (during normal autonomous operation). , Θ uw is the phase angle of the commercial system voltage e uw . Note that (k) means the value of the kth-order sampling period, that is, the current value. (K-1) is a value sampled immediately before the current value. Further, the sampling period of this embodiment is the reciprocal of the switching frequency.
蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7(主に、自立運転時振幅調整回路25)は、スイッチSsdが1の位置のときには、加え合わせ点SP2において、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstから、その時点における自立系統電圧esdの最大値Esd.maxを減算して、これらの値の差分値を求める。比例制御部37は、上記の差分値に対して、比例ゲインKpを乗算して、加え合わせ点SP3に出力する。ここで、比例ゲインKpには、1よりも遥かに少ない正の値(例えば、0.01)が用いられる。この比例制御部37からの出力値は、加え合わせ点SP3において、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)と加算されて、現在の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k)として、乗算器38に送られる。乗算器38は、加え合わせ点SP3から送られた値と、図4(a)のPLL回路14aで求めた自立系統電圧esdの位相角θsdに対応する正弦値sin(θsd)とを乗算して、自立系統電圧指令値e* sdを算出する。
When the switch S sd is in the 1 position, the control circuit 7 (mainly, the self-sustained operation amplitude adjusting circuit 25) of the power storage hybrid
上記のように、比例ゲインKpとして、1よりも遥かに少ない正の値(例えば、0.01)を採用したことにより、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)を段階的に増加させていくことで、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxを、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstに追従させることができる。 As described above, the proportional gain K p, much less positive than 1 (e.g., 0.01) by employing the command value of the maximum value of the previous self system voltage E * sd. max (k-1) that will gradually increasing the maximum value of the free-standing system voltage e sd (amplitude) E sd. max, and can follow the command value E * cst maximum value of the original free-standing system voltage e sd.
蓄電ハイブリッド発電システム1の起動直後の自立運転時には、上記の自立系統電圧esdの最大値Esd.maxの初期値、及び一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)の初期値は、0に設定される。このように、Esd.maxとE* sd.max(k−1)の初期値を0に設定した上で、上記のように、自立系統電圧の最大値(振幅)Esd.maxを、本来の自立系統電圧esdの振幅の指令値E* cstに徐々に合わせる方法を採用したことにより、装置の起動時に、ソフトスタートの効果を得ることができる。また、自立負荷に電力供給する際に、負荷急変により自立系統電圧の振幅値を逸脱しないように、自立系統電圧指令値e* sdの振幅値を調整できる効果があると考える。
During autonomous operation immediately after activation of the power storage
蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7は、系統連系運転モードによる起動直後の自立運転時に、上記のように、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxと位相角とを、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstと位相角θsdとに合わせた後、スイッチSsdを0の位置に切り替えて、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxと位相角とを、上記の系統連系運転前振幅(商用系統電圧euwの最大値(振幅)Euw.max−ΔE)と商用系統電圧euwの位相角θuwとに合わせる。すなわち、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、商用系統電圧euwの振幅Euw.maxと所定の振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅に合わせると共に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の位相角を、商用系統電圧euwの位相角θuwに合わせる。
Power
次に、上記の蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に合わせる処理について、詳述する。蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7(主に、振幅調整回路12)は、スイッチSsdが0の位置のときには、加え合わせ点SP2において、上記の系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)から、その時点における自立系統電圧esdの最大値Esd.maxを減算して、これらの値の差分値を求める。比例制御部37は、上記の差分値に対して、比例ゲインKpを乗算して、加え合わせ点SP3に出力する。ここで、上記のスイッチSsdが1の位置の時と同様に、比例ゲインKpには、1よりも遥かに少ない正の値(例えば、0.01)が用いられる。
Next, a process for adjusting the amplitude of the output voltage from the above-described electric storage hybrid
この比例制御部37からの出力値は、加え合わせ点SP3において、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)と加算されて、現在の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k)として、乗算器38に送られる。乗算器38は、加え合わせ点SP3から送られた現在の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k)と、商用系統電圧euwの位相角θuwの正弦値sin(θuw)とを乗算して、自立系統電圧指令値e* sdを算出する。上記のように、比例ゲインKpとして、1よりも遥かに少ない正の値を採用したことにより、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)を段階的に増加させていくことで、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の最大値(振幅)Esd.maxを、商用系統電圧の振幅Euw.maxと振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に徐々に追従させることができる。
The output value from the proportional control unit 37 is the command value E * sd. Of the maximum value of the previous independent system voltage at the addition point SP3 . The command value E * sd. of the maximum value of the current self-sustained system voltage is added to max (k−1) . It is sent to the
スイッチSsdが、1の位置から0の位置に切り替えられた直後には、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の最大値(振幅)Esd.max、及び一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)は、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstと略同じ値になっている。 Immediately after the switch S sd is switched from the 1 position to the 0 position, the maximum value (amplitude) of the output voltage from the power storage hybrid power generation system 1 E sd. max , and the command value E * sd. max (k-1) is adapted to substantially the same value as the instruction value E * cst maximum value of the original free-standing system voltage e sd.
上記のように、スイッチSsdが、1の位置から0の位置に切り替えられた後に、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される電圧の最大値(振幅)Esd.maxを、系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に徐々に合わせる方法を採用したことにより、系統連系運転モードによる装置の起動時に、スイッチSsdが、1の位置から0の位置に切り替えられた後にも、ソフトスタートの効果を得ることができる。
As described above, the maximum value (amplitude) E sd. Of the voltage output from the power storage hybrid
上記の自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxの算出式は、スイッチSsdが0の位置のときには、下記の式(1)、及び式(2)であり、スイッチSsdが1の位置のときには、下記の式(3)、及び式(4)である。また、商用系統電圧euwの最大値(振幅)Euw.maxの算出式は、下記の式(5)である。これらの式において、Tuwは、商用系統電圧euwの周期である。また、fuwは、商用系統電圧euwの周波数(商用系統周波数)である。Tsdは、本来の自立系統電圧esdの周期である。また、fsdは、本来の自立系統電圧esdの周波数(自立系統周波数)である。
また、上記図3に示される制御で用いられる、本来の自立系統電圧esdの位相角θsdと、商用系統電圧euwの位相角θuwには、それぞれ、図4(a)に示される自立系統電圧用のPLL回路14aと商用系統電圧用のPLL回路14bで求めた値が用いられる。図4(a)において、fsdは、上記の本来の自立系統電圧esdの周波数(自立系統周波数)を示す。 Also used in the control shown in FIG. 3, and phase angle theta sd of the original free-standing system voltage e sd, the phase angle theta uw commercial system voltage e uw, respectively, shown in Fig. 4 (a) Values obtained by the PLL circuit 14a for the independent system voltage and the PLL circuit 14b for the commercial system voltage are used. In FIG. 4A, f sd represents the frequency of the original self-supporting system voltage esd (self-supporting system frequency).
ここで、図4(b)を参照して、上記自立系統電圧用のPLL回路14aと商用系統電圧用のPLL回路14bの制御ブロックについて、説明する。PLL回路14aとPLL回路14bとは、入力電圧einの種類は異なるが、同様な制御を行うので、図4(b)の説明では、これらのPLL回路14a、14bをまとめて、PLL回路14として説明する。図4(b)において、入力電圧einは、商用系統電圧euw、又は本来の自立系統電圧esdを示す。図中のEin.maxとθoは、入力電圧einが商用系統電圧euwのときには、Euw.maxとθuwとを示し、入力電圧einが本来の自立系統電圧esdのときには、Esd.maxとθsdとを示す。
Here, with reference to FIG. 4B, control blocks of the PLL circuit 14a for the independent power system voltage and the PLL circuit 14b for the commercial system voltage will be described. Although the PLL circuit 14a and the PLL circuit 14b perform the same control although the types of the input voltage e in are different, in the description of FIG. 4B, these PLL circuits 14a and 14b are collectively referred to as the
PLL回路14は、除算器41、乗算器42、ループコントローラ(ループフィルタ)43、積分器44、帰還信号生成器45、及び周波数算出器46を備えている。除算器41は、PLL回路14への入力電圧einと、制御回路7が求めた入力電圧einの最大値(振幅)Ein.maxとに基づいて、入力電圧einの位相角θinの正弦値sin(θin)を算出する。この正弦値sin(θin)は、乗算器42において、帰還信号生成器45から出力された帰還信号電圧値cos(θo)と乗算されて、ループコントローラ43に入力される。ループコントローラ43は、入力値に基づいて、入力電圧einと帰還信号電圧との角周波数の差に比例した調整値を出力する。加え合わせ点SP4では、(スイッチSsdが1の位置の時の)本来の自立系統電圧esdの角周波数ωsd(=2πfsd)から、上記の調整値が減算されて、調整後の角周波数ωoが求められる。積分器44は、上記の調整後の角周波数ωoを積分し、入力電圧einの位相角θ0を算出する。なお、PLL回路14からの出力周波数f0は、周波数算出器46を用いて、角周波数ωoから算出する。
The
上記のようなPLL回路14を用いることにより、起動時の自立運転制御時に、自立系統電圧esdの振幅Esd.maxが、初期値の0のときでも、本来の自立系統電圧esdの角周波数ωsdに基づいて、本来の自立系統電圧esdの周波数fsdに応じた位相角θ0を求めることができる。また、上記のように、基本周波数を、商用系統電圧euwの周波数fuwとは異なる、本来の自立系統電圧esdの周波数fsdに設定していても、系統連系運転時には、ループコントローラ43の働きにより、問題なく、商用系統電圧euwの位相角θuwを求めることができる。
By using the
仮に、本来の自立系統電圧esdの周波数fsdが、50Hzに設定され、商用系統電圧euwの周波数fuwが、60Hzの場合であっても、上記のPLL回路14で商用系統電圧euwの位相角θuwを求めることにより、系統連系運転モードによる起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される電圧の位相角を、商用系統電圧euwの位相角θuwに維持することができる。
If the frequency f sd of the original free-standing system voltage e sd is set to 50 Hz, the grid frequency f uw voltage e uw is, even for 60 Hz, the grid voltage e uw in the
系統連系運転モードによる起動時に、上記図3に示される制御方法で、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅と位相を調整するようにしたことにより、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstと商用系統電圧euwの最大値(振幅)Euw.maxとが異なる場合や、本来の自立系統電圧esdの位相角θsdと商用系統電圧euwの位相角θuwとが異なる場合でも、蓄電ハイブリッド発電システム1をスムーズに起動させることができる。ここで、「スムーズに起動させることができる」とは、起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の最大値 (振幅)Esd.maxが急増するのを避けることができることを意味する。
At startup by system interconnection operation mode, the control method shown in FIG. 3, by which to adjust the amplitude and phase of the output voltage from the power storage
例えば、商用系統電圧euwの実効値と周波数が、200Vと60Hzであって、通常の自立運転時における(本来の)自立系統電圧esdの実効値と周波数が、100Vと50Hzの場合であっても、上記図3に示される制御方法で、系統連系運転モードによる起動時の自立運転制御を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3に接続して、系統連系運転を開始するように制御することにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の最大値(振幅)を急増させることなく、蓄電ハイブリッド発電システム1をスムーズに商用電力系統3に連系することができる。
For example, the effective value and frequency of the commercial system voltage e uw are 200 V and 60 Hz, and the effective value and frequency of the (original) independent system voltage esd during normal autonomous operation are 100 V and 50 Hz. However, after the autonomous operation control at the time of start-up in the grid interconnection operation mode is performed by the control method shown in FIG. 3, the power storage hybrid
次に、図5のフローチャートを参照して、本蓄電ハイブリッド発電システム1における、系統連系運転モードの起動時の制御の流れについて、説明する。系統連系運転モードの起動時には、蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7(主に、起動制御回路13)は、商用電力系統3と連系する前に、まず、スイッチSGridを1の位置、スイッチSsdを1の位置、系統連系用リレーSu、Swをオフ、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wをオフに切り替えて、自立運転制御を行う(S1)。なお、請求項における「自立運転制御」とは、上記のように、起動時に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wをオフにした状態で、図2に示される自立運転制御部によって行われる制御を意味する。自立運転制御の開始から所定時間が経過して(S2でYES)、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の最大値(振幅)が、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstにまで達すると、制御回路7は、スイッチSsdを0の位置に切り替えて、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅、位相及び周波数を、商用系統電圧euwの振幅、位相及び周波数に合わせる(S3)。ただし、上記のように、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅については、商用系統電圧euwの振幅Euw.max自体ではなく、商用系統電圧の振幅Euw.maxと振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に合わせる。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 5, the flow of control at the start of the grid interconnection operation mode in the power storage hybrid
次に、蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7(主に、起動制御回路13と断線溶着検知回路16)は、図6に示すような、系統連系用リレーSu、Swのオン・オフの切り替えと、PWM制御部34に出力するEnable信号とDisable信号との切り替えを行って、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着とを検知する(図5のS4)。
Next, (mainly activation control circuit 13 and the disconnection welding detection circuit 16) electrical storage hybrid
具体的には、図6において、(1)の期間には、制御回路7(の断線溶着検知回路16)は、系統連系用リレーSu、Swを、いずれも、オフにした状態で、両方の系統連系用リレーSu、Swが溶着しているか否かを検知する。また、(2)の期間には、制御回路7(の断線溶着検知回路16)は、系統連系用リレーSuのみをオンに切り替えて、系統連系用リレーSwをオフにしたままの状態で、系統連系用リレーSwが溶着しているか否かを検知する。また、(2)の期間の終了から所定期間Tdlyが経過すると、制御回路7(の断線溶着検知回路16)は、(3)の期間において、系統連系用リレーSuをオフに、系統連系用リレーSwをオンにして、系統連系用リレーSuが溶着しているか否かを検知する。そして、(3)の期間の終了から所定期間Tdlyが経過すると、制御回路7(の断線溶着検知回路16)は、(4)の期間において、系統連系用リレーSu、Swのいずれかが断線しているか否かを検知する。なお、上記S3において、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、商用系統電圧euwの振幅Euw.max自体ではなく、商用系統電圧の振幅Euw.maxと振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に合わせた理由は、この振幅差ΔEを、上記(2)〜(4)の期間の断線溶着検知処理に利用するためである。
Specifically, in FIG. 6, in the period (1), the control circuit 7 (the disconnection welding detection circuit 16) keeps the grid interconnection relays S u and S w off. , Whether or not both grid interconnection relays S u and S w are welded is detected. Further, (2) During the period, the control circuit 7 (disconnection welding detection circuit 16) is switched on only relay S u for system interconnection, which remains off the relay S w for system interconnection In the state, it is detected whether or not the grid interconnection relay Sw is welded. Further, when the lapse of a predetermined time period T dly from the end of the period (2), the control circuit 7 (disconnection welding detection circuit 16) in the period of (3), turns off the relay S u for system interconnection, system The interconnection relay Sw is turned on, and it is detected whether or not the grid interconnection relay Su is welded. Then, (3) When the predetermined time period T dly has elapsed from the end of the period, the control circuit 7 (disconnection welding detection circuit 16), (4) in the period, the system interconnection relay S u, any S w It is detected whether or not is disconnected. In the above S3, the amplitude of the output voltage from the power storage
次に、上記の系統連系用リレーSu、Swの溶着・断線の具体的な検知方法について、説明する。まず、図6中の(1)の期間に行われる溶着判定の方法について説明する。図6中の(1)の期間に入ると、制御回路7は、図6に示すように、PWM制御部34からのPWM信号の出力を禁止し、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続させていない状態)で、装置出力電流値算出回路23により算出された出力電流ispの値に基づいて、両方の系統連系用リレーSu、Swが溶着しているか否かを検知する。より詳細に説明すると、まず、制御回路7(の通過電流値推定回路22)は、PWM制御部34からのPWM信号を出力していない状態で、出力電圧値検出回路26によって検出された自立系統電圧esdの値に基づいて、下記の式(6)により、コンデンサCfに流れる電流(コンデンサ通過電流)icの値を推定(算出)する。次に、制御回路7(の装置出力電流値算出回路23)が、下記の式(7)により、出力電流値検出回路21によって検出されたインバータ出力電流iinvの値と、式(6)によって算出されたコンデンサ通過電流icの値とに基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispの値を算出する。制御回路7(主に、断線溶着検知回路16)は、式(7)により求めた出力電流ispの絶対値|isp|が、下記の式(8)により求めた閾値Ichk以上であれば、系統連系用リレーSu、Swの両方に溶着状態が発生していると判定する。
上記の閾値Ichkの算出式(8)における分子(2πfuwCfEuw.max(=ωuwCfEuw.max))は、系統連系用リレーSu、Swの両方がオンしたときに、コンデンサCfに流れる電流(コンデンサ通過電流)icの最大値を示す。なお,式(8)及び(9)におけるaは、検出レベル用の閾値Ichkの設定係数である。また、上記の式(6)は、RC直列回路の伝達関数として、制御工学の分野で既知であるので、説明を省略する。 The numerator (2πf uw C f E u.max (= ω uw C f E u.max )) in the calculation formula (8) for the above threshold I chk indicates that both of the grid interconnection relays S u and S w are on. The maximum value of the current flowing through the capacitor C f (capacitor passing current) ic is shown. In Expressions (8) and (9), a is a setting coefficient for the threshold I chk for the detection level. Moreover, since said Formula (6) is known in the field of control engineering as a transfer function of RC series circuit, description is abbreviate | omitted.
上記のように、式(7)により求めた出力電流ispの絶対値|isp|が、式(8)により求めた閾値Ichk以上であれば、系統連系用リレーSu、Swの両方に溶着状態が発生していると判定する理由は、以下の通りである。すなわち、図6に示すように、PWM制御部34からのPWM信号の出力を禁止し、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態では、両方の系統連系用リレーSu、Swが溶着していなければ、インバータ出力電流iinv、コンデンサ通過電流ic、及び出力電流ispは、流れない(0Aになる)が、両方の系統連系用リレーSu、Swが溶着している場合には、式(6)における自立系統電圧esdが、交流電圧である商用系統電圧euwと等しくなって、コンデンサ通過電流icが流れるので、式(7)により求めた出力電流ispの絶対値|isp|が、式(8)により求めた閾値Ichk以上になるからである。
As described above, if the absolute value | i sp | of the output current i sp obtained by the equation (7) is equal to or greater than the threshold value I chk obtained by the equation (8), the grid interconnection relays S u and S w The reason why it is determined that a welded state has occurred in both is as follows. That is, as shown in FIG. 6, in the state where the output of the PWM signal from the
次に、図6中の(2)及び(3)の期間における溶着判定の方法について説明する。これらの期間における溶着判定には、皮相電力変化量検出回路20を用いて算出された皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvが用いられる。この皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvの算出には、出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出された、自立系統電圧esd(蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧)の最大値(振幅)の瞬時値である瞬時自立系統電圧最大値Emaxと、出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出された、出力電流ispの最大値(振幅)の瞬時値である瞬時出力電流最大値Imaxとが、用いられる。なお、出力電圧振幅瞬時値検出回路18への入力電圧である自立系統電圧esd(図7参照)は、本来の自立運転を行っている時の自立系統電圧esd(スイッチSsdが1の位置のときの自立系統電圧esdに相当)ではなく、商用電力系統への連系直前の(上記図5中のS3の調整処理の終了後の)自立系統電圧esdである。
Next, the welding determination method in the periods (2) and (3) in FIG. 6 will be described. For the welding determination in these periods, the apparent power variation (apparent power difference) ΔS inv calculated using the apparent power
図7を参照して、上記の出力電圧振幅瞬時値検出回路18の制御ブロックについて説明する。出力電圧振幅瞬時値検出回路18は、LPF(Low Pass Filter)51(第1のローパスフィルタ)と、APF(All Pass Filter)52と、二乗和平方根算出器53とを備えている。LPF51は、入力された自立系統電圧esd(蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧)からのノイズ除去用のディジタル・ローパスフィルタである。このLPF51の遮断周波数fcは、系統連系運転モードによる起動時(断線溶着検知回路16による系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着の検知時)には、商用系統電圧euwの周波数(商用系統周波数)fuwに設定されている。このように、遮断周波数fcを、商用系統周波数fuwに設定した理由は、片方の系統連系用リレーが溶着している場合には、もう片方の系統連系用リレーがオンした瞬間に、自立系統電圧esdは商用系統電圧euwと等しくなるが、この場合に、仮に商用系統電圧euwの総合歪率が高くても、遮断周波数fcを商用系統周波数fuwに設定しておけば、自立系統電圧esd(=商用系統電圧euw)から基本周波数成分以上の高調波成分(ノイズ)を除去することができるので、瞬時自立系統電圧最大値Emaxを正確に求めることができるからである。なお、後述する自立運転モードによる起動時(自立系統用リレー断線溶着検知回路24による自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着の検知時)には、LPF51の遮断周波数fcは、自立運転時における蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(スイッチSsdが1の位置のときの自立系統電圧esd)と出力電流ispの周波数である自立系統周波数fsdに設定される。
The control block of the output voltage amplitude instantaneous
上記のLPF51からの出力値である交流電圧は、α相の瞬時交流電圧eαとして、二乗和平方根算出器53とAPF52に入力される。APF52は、交流入力信号の位相角度を調整するためのフィルタであり、LPF51から入力されたα相の瞬時交流電圧eαについて、その電圧の大きさを保持し、位相を(π/2)遅延させて、β相の瞬時交流電圧eβとして出力する。つまり、ここでは、APF52は、α相の瞬時交流電圧eαからβ相の瞬時交流電圧eβを求めるために、用いられている。二乗和平方根算出器53は、LPF51から入力されたα相の瞬時交流電圧eαと、APF52から入力されたβ相の瞬時交流電圧eβとの二乗和の平方根の値(√(eα 2+eβ 2))を計算して、この計算結果を、瞬時自立系統電圧最大値Emaxとして出力する。LPF51は、請求項における第1のローパスフィルタに相当する。
The AC voltage that is an output value from the
次に、図8を参照して、上記の出力電流振幅瞬時値検出回路19の制御ブロックについて説明する。出力電流振幅瞬時値検出回路19は、LPF(Low Pass Filter)61(第2のローパスフィルタ)と、APF(All Pass Filter)62と、二乗和平方根算出器63とを備えている。LPF61は、入力された出力電流isp(蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流)からのノイズ除去用のディジタル・ローパスフィルタである。このLPF61の遮断周波数fcは、上記の出力電圧振幅瞬時値検出回路18のLPF51の遮断周波数fcと同様に、系統連系運転モードによる起動時には、商用系統周波数fuwに設定される。このLPF61の遮断周波数fcを商用系統周波数fuwに設定した理由も、出力電圧振幅瞬時値検出回路18のLPF51の遮断周波数fcを商用系統周波数fuwに設定した理由と同じであり、出力電流ispから基本周波数(商用系統周波数)成分以上の高調波成分(ノイズ)を除去して、瞬時出力電流最大値Imaxを正確に求めるためである。なお、自立運転モードによる起動時には、LPF61の遮断周波数fcは、上記の出力電圧振幅瞬時値検出回路18のLPF51の遮断周波数fcと同様に、自立系統周波数fsdに設定される。
Next, the control block of the output current amplitude instantaneous
上記のLPF61からの出力値である交流電流は、α相の瞬時交流電流iαとして、二乗和平方根算出器63とAPF62に入力される。APF62は、交流入力信号の位相角度を調整するためのフィルタであり、LPF61から入力されたα相の瞬時交流電流iαについて、その電流の大きさを保持し、位相を(π/2)遅延させて、β相の瞬時交流電流iβとして出力する。つまり、ここでは、APF62は、α相の瞬時交流電流iαからβ相の瞬時交流電流iβを求めるために、用いられている。二乗和平方根算出器63は、LPF61から入力されたα相の瞬時交流電流iαと、APF62から入力されたβ相の瞬時交流電流iβとの二乗和の平方根の値(√(iα 2+iβ 2))を計算して、この計算結果を、瞬時出力電流最大値Imaxとして出力する。LPF61は、請求項における第2のローパスフィルタに相当する。
The alternating current that is an output value from the
図6中の(2)及び(3)の期間における溶着判定では、断線溶着検知回路16は、まず、皮相電力変化量検出回路20を用いて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)から、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態(商用電力系統3に接続した状態)に切り替えた時における、皮相電力の変化量を検出する。この検出において、皮相電力変化量検出回路20は、まず、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態(商用電力系統3に接続した状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔV(請求項における「第2の瞬時電圧振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、下記の式(10)及び(12)に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、図6中の(2)及び(3)の期間において、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVを算出する。
In the welding determination in the periods (2) and (3) in FIG. 6, the disconnection welding detection circuit 16 first uses the apparent power
次に、皮相電力変化量検出回路20は、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態(商用電力系統3に接続した状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔI(請求項における「第2の瞬時電流振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、下記の式(11)及び(13)に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、図6中の(2)及び(3)の期間において、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIを求める。
Next, the apparent power
そして、皮相電力変化量検出回路20は、上記のΔVとΔIとに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態から、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態に切り替えた時における、皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvを求める(算出する)。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、下記の式(14)に示すように、上記のΔVとΔIとの積を2で割って、皮相電力の変化量ΔSinvを求める。ここで、ΔVとΔIとの積を2で割ったものを、皮相電力の変化量ΔSinvとしている理由は、皮相電力が、電圧の実効値と電力の実効値の積であり、電圧の実効値と電流の実効値は、それぞれ、電圧の振幅の(1/√2)と電流の振幅の(1/√2)だからである。
The apparent power
断線溶着検知回路16は、式(14)により算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのうち、商用電力系統3に接続させていない方のリレーの溶着の判定(検知)を行う。具体的には、断線溶着検知回路16は、下記の式(15)に示すように、上記の皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvが、閾値d・ΔSrated(ただし、dは、比例定数)以上である時に、系統連系用リレーSu、Swのうち、商用電力系統3に接続させていない方のリレーが溶着していると検知する。ここで、ΔSratedは、蓄電ハイブリッド発電システム1の定格皮相電力を示す。
Disconnection welding detection circuit 16, based on the change amount [Delta] S inv apparent power calculated by the equation (14), the relay S u for system interconnection, of the S w, relay which is not to be connected to a
より詳細に言うと、図6中の(2)の期間における溶着判定では、断線溶着検知回路16は、上記の皮相電力の変化量ΔSinvが、閾値d・ΔSrated以上である時に、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない方のリレーSwが、溶着していると検知する。また、図6中の(3)の期間における溶着判定では、断線溶着検知回路16は、上記の皮相電力の変化量ΔSinvが、閾値d・ΔSrated以上である時に、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない方のリレーSuが、溶着していると検知する。上記(2)及び(3)の期間における溶着判定において、断線溶着検知回路16が、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない方のリレーが溶着していると判定した場合は、制御回路7は、蓄電ハイブリッド発電システム1の運転を停止する。
図6中の(4)の期間における断線判定では、断線溶着検知回路16は、上記図5中のS3の調整処理の終了後に、まず、皮相電力変化量検出回路20を用いて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(解列状態)から、系統連系用リレーSu、Swの両方をオンにした状態(連系状態)に切り替えた時における、皮相電力の変化量を検出する。この検出において、皮相電力変化量検出回路20は、まず、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swの両方をオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔV(請求項における「第1の瞬時電圧振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記の式(10)及び(12)に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、図6中の(4)の期間において、系統連系用リレーSu、Swの両方をオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVを算出する。
In the disconnection determination in the period (4) in FIG. 6, the disconnection welding detection circuit 16 first uses the apparent power
次に、皮相電力変化量検出回路20は、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(解列状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swの両方をオンにした状態(連系状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔI(請求項における「第1の瞬時電流振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記の式(11)及び(13)に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、図6中の(4)の期間において、系統連系用リレーSu、Swの両方をオンにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIを求める。
Next, the apparent power
そして、皮相電力変化量検出回路20は、上記のΔVとΔIとに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(解列状態)から、系統連系用リレーSu、Swの両方をオンにした状態(連系状態)に切り替えた時における、皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvを求める(算出する)。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記のΔVとΔIを用いて、上記の式(14)により、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
The apparent power
断線溶着検知回路16は、式(14)により算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのいずれかが断線しているか否かを検知する。具体的には、断線溶着検知回路16は、上記の式(16)に示すように、上記の皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvが、閾値d・ΔSrated(ただし、dは、比例定数)未満である時に、系統連系用リレーSu、Swのうち、少なくともいずれかが断線していると検知する。 Disconnection welding detection circuit 16, based on the change amount [Delta] S inv apparent power calculated by the equation (14), for detecting whether the system interconnection relay S u, either S w is broken. Specifically, as shown in the above equation (16), the disconnection welding detection circuit 16 has a change amount of the apparent power (a difference in apparent power) ΔS inv as a threshold value d · ΔS rated (where d is , It is detected that at least one of the grid interconnection relays S u and S w is disconnected.
断線溶着検知回路16が上記の系統連系用リレーSu、Swの断線を検知した場合には(図5のS4でNO)、制御回路7は、蓄電ハイブリッド発電システム1の運転を停止する(図5のS5)。なお、上記の式(10)及び(11)において、kは、k次(k回目)のサンプリング周期を示す。また、式(10)において、Emax(k−n)は、k次(k回目)のサンプリング周期のn回前のサンプリング周期における瞬時自立系統電圧最大値Emaxを示し、式(11)において、Imax(k−n)は、k次(k回目)のサンプリング周期のn回前のサンプリング周期における瞬時出力電流最大値Imaxを示す。本実施形態では、式(10)及び(11)におけるbを、インバータ5のスイッチング周波数の0.5倍の値に設定し、cを、インバータ5のスイッチング周波数に設定した。従って、式(10)により算出される(c−b+1)回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgは、k次(k回目)のサンプリング周期の値を現在値とした場合における、0.5秒前から1秒前までの0.5秒間の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値に相当し、式(11)により算出される(c−b+1)回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgは、k次(k回目)のサンプリング周期の値を現在値とした場合における、0.5秒前から1秒前までの0.5秒間の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値に相当する。
When the disconnection welding detection circuit 16 detects disconnection of the grid interconnection relays S u and S w (NO in S4 in FIG. 5), the
図5のS4の検知処理で、系統連系用リレーSu、Swの溶着又は断線を検知しなかった場合は(S4でYES)、制御回路7(主に、起動制御回路13)は、スイッチSGridを0の位置に、系統連系用リレーSu、Swをオンにして、自立運転から系統連系運転に切り替え(S6)、図2の上部に示される系統連系運転時の制御を行う。 When the welding or disconnection of the grid interconnection relays S u and S w is not detected in the detection process of S4 in FIG. 5 (YES in S4), the control circuit 7 (mainly the startup control circuit 13) The switch S Grid is set to the 0 position and the grid connection relays S u and S w are turned on to switch from the independent operation to the grid connection operation (S6). Take control.
上記図6中の(2)〜(4)の断線・溶着の検知処理をまとめると、制御回路7(の断線溶着検知回路16)は、系統連系用リレーSu、Swを解列状態から連系状態に切り替えた時における、皮相電力変化量検出回路20により検出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線を検知し、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)状態から、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした(商用電力系統3に接続させた)状態に切り替えた時における、皮相電力変化量検出回路20により検出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない(商用電力系統3に接続させていない)方の系統連系用リレーの溶着を検知する。
To summarize the process of detecting disconnection or welding in FIG. 6 (2) to (4), the control circuit 7 (disconnection welding detection circuit 16), the solution of the relay S u, S w for system interconnection column state observed when switching to interconnection state from, based on the apparent power variation [Delta] S inv detected by apparent power
本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1では、系統連系運転制御に移行する直前の蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅である系統連系運転前振幅と、商用系統電圧euwの振幅Esd.maxとの間に、意図的に、振幅差ΔEを設けた。そして、この振幅差ΔEを小さな値に設定した場合でも、系統連系用リレーSu、Swが解列状態から連系状態になった瞬間(系統連系用リレーSu、Swのうちの片方が溶着している状態で、もう片方の系統連系用リレーを商用電力系統3に接続させた状態に切り替えた瞬間も含む)に、出力電流ispの振幅(最大値)は、大きく変化するので、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の実効値と出力電流ispの実効値との積である皮相電力の変化量ΔSinvも大きく変化する。従って、系統連系用リレーSu、Swを解列状態から連系状態に切り替えた時における皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線を検知し、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態から、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態に切り替えた時における皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない方の系統連系用リレーの溶着を検知することにより、これらの断線・溶着の検知を確実に行うことができる。
In the power storage hybrid
ここで、系統連系用リレーの溶着を検知する技術は、上記特許文献4にも記載されているが、特許文献4に記載された技術では、LCフィルタ回路のコンデンサに流れる電流と商用系統電圧との位相差に基づいて、系統連系用リレーが溶着しているか否かを検出するので、商用系統電圧の歪み率が高い場合には、系統連系用リレーの溶着を正確に判定することが難しい。つまり、特許文献4に記載された溶着判定方法を採用した電力変換装置は、商用系統電圧の歪み率が高い場所に設置された場合には、系統連系用リレーの溶着検知において、誤検知する可能性が高い。
Here, the technique for detecting the welding of the grid interconnection relay is also described in
上記の特許文献4に記載された技術と異なり、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1では、図6中の(2)〜(4)の断線・溶着の検知処理において、入力された自立系統電圧esdから商用系統周波数fuw以上の高調波成分を除去するように設定されたLPF51を備える出力電圧振幅瞬時値検出回路18によって検出された瞬時自立系統電圧最大値Emaxと、入力された出力電流ispから商用系統周波数fuw以上の高調波成分を除去するように設定されたLPF61を備える出力電流振幅瞬時値検出回路19によって検出された瞬時出力電流最大値Imaxとを用いて、皮相電力の変化量ΔSinvを求める(算出する)ようにした。これにより、商用系統電圧が歪んでも、皮相電力の変化量ΔSinvを正確に検知することができるので、この皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方の系統連系用リレーの溶着や、系統連系用リレーSu、Swのうちの少なくともいずれかの断線を、正確に検知することができる。
Unlike the technique described in
しかも、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1における図6中の(2)〜(4)の断線・溶着の検知処理では、上記のように、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の実効値と出力電流ispの実効値との積である皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線や溶着を検知するようにした。これにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の変化量のみに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線や溶着を検知する場合や、出力電流ispの変化量のみに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線や溶着を検知する場合と比べて、商用系統電圧が歪んだ場合でも、系統連系用リレーSu、Swの断線や溶着を確実に検知することができる。
Moreover, in the disconnection / welding detection process of (2) to (4) in FIG. 6 in the electricity storage hybrid
次に、図9のフローチャートを参照して、本蓄電ハイブリッド発電システム1における、自立運転モードの起動時の制御の流れについて、説明する。自立運転モードの起動時には、蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7(主に、起動制御回路13)は、自立負荷Rloadに電力供給する前に、まず、スイッチSGridを1の位置、スイッチSsdを1の位置、系統連系用リレーSu、Swをオフ、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wをオフにして、自立運転制御を行い、自立運転時振幅調整回路25によって、自立系統電圧esdの最大値Esd.max(振幅)を、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstに合わせる制御を行うことにより、インバータ5からの出力電圧の一定制御を行う(S11)。自立運転制御の開始から所定時間が経過して(S12でYES)、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の最大値(振幅)が、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstにまで達すると、制御回路7(主に、起動制御回路13と自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、図10に示すような、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのオン・オフの切り替えと、PWM制御部34に出力するEnable信号とDisable信号との切り替えを行って、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着とを検知する(図9のS13)。
Next, with reference to the flowchart of FIG. 9, the flow of control at the start of the self-sustaining operation mode in the power storage hybrid
具体的には、図10において、(1)の期間には、制御回路7(の自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wを、いずれも、オフにした状態で、両方の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wが溶着しているか否かを検知する。また、(2)の期間には、制御回路7(の自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、自立系統用リレーSstd.uのみをオンに切り替えて、自立系統用リレーSstd.wをオフにしたままの状態で、自立系統用リレーSstd.wが溶着しているか否かを検知する。また、(2)の期間の終了から所定期間Tdlyが経過すると、制御回路7(の自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、(3)の期間において、自立系統用リレーSstd.uをオフに、自立系統用リレーSstd.wをオンにして、自立系統用リレーSstd.uが溶着しているか否かを検知する。すなわち、上記(2)及び(3)の期間では、制御回路7(の自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーが溶着しているか否かを検知する。そして、(3)の期間の終了から所定期間Tdlyが経過すると、制御回路7(の自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、(4)の期間において、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのいずれかが断線しているか否かを検知する。 Specifically, in FIG. 10, during the period of (1), the control circuit 7 (the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) is operated by the independent system relay S std. u , S std. the w, both in a state of being turned off, both free-standing system for the relay S std. u , S std. Whether w is welded or not is detected. Further, during the period (2), the control circuit 7 (the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) is operated by the independent system relay S std. Only u is turned on, and the relay S std. In the state where w is turned off, the relay Sstd. Whether w is welded or not is detected. When the predetermined period T dly elapses from the end of the period (2), the control circuit 7 (the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) performs the independent system relay S std. u is turned off, and the relay Sstd. w is turned on and the relay Sstd. It is detected whether u is welded or not. That is, during the periods (2) and (3), the control circuit 7 (the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) is operated by the independent system relay S std. u , S std. In w , it is detected whether or not the relay for the independent system that is not connected to the independent load R load is welded. Then, when a predetermined period T dly has elapsed from the end of the period (3), the control circuit 7 (the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) performs the independent system relay S std. u , S std. It is detected whether any of w is disconnected.
次に、上記の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着・断線の具体的な検知方法について、説明する。まず、図10中の(1)の期間に行われる溶着判定の方法について説明する。図10中の(1)の期間に入ると、制御回路7(の自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、図10に示すように、PWM制御部34からのPWM信号の出力を許可し、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で、装置出力電流値算出回路23により算出された出力電流ispの値に基づいて、両方の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wが溶着しているか否かを検知する。
Next, the above-described independent system relay S std. u , S std. A specific method for detecting w welding / disconnection will be described. First, the welding determination method performed during the period (1) in FIG. 10 will be described. In the period (1) in FIG. 10, the control circuit 7 (the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) permits the output of the PWM signal from the
より詳細に説明すると、まず、制御回路7(の通過電流値推定回路22)は、PWM制御部34からのPWM信号を出力している状態で、出力電圧値検出回路26によって検出された自立系統電圧esdの値に基づいて、上記の式(6)により、コンデンサCfに流れる電流(コンデンサ通過電流)icの値を推定(算出)する。次に、制御回路7(の装置出力電流値算出回路23)が、上記の式(7)により、出力電流値検出回路21によって検出されたインバータ出力電流iinvの値と、式(6)によって算出されたコンデンサ通過電流icの値とに基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispの値を算出する。図6中の(1)の期間に行われる溶着検知時と異なり、図10中の(1)の期間に行われる溶着検知時には、PWM制御部34からのPWM信号が出力されているので、インバータ出力電流iinv及びコンデンサ通過電流icの値は、0にはならないが、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方がオフになっているので、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方が溶着していなければ、出力電流ispの値は0になるはずである。従って、制御回路7(主に、自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、式(7)により求めた出力電流ispの絶対値|isp|が、下記の式(18)により求めた閾値Ichk.std以上であるか否かに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方に溶着状態が発生しているか否かを判定することができる。
More specifically, first, the control circuit 7 (the passing current value estimation circuit 22) is a self-supporting system detected by the output voltage value detection circuit 26 in a state where the PWM signal is output from the
具体的には、制御回路7(主に、自立系統用リレー断線溶着検知回路24)は、式(18)に示すように、本来の自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstを基準にして、上記の閾値Ichk.stdを算出して、出力電流ispの絶対値|isp|が、式(18)及び(19)により求めた閾値Ichk.std以上である場合に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方に溶着状態が発生していると判定する。
上記の閾値Ichk.stdの算出式(18)における分子(2πfsdCfE* cst(=ωsdCfE* cst))は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方がオンしたときに、コンデンサCfに流れる電流(コンデンサ通過電流)icの最大値を示す。なお,式(18)及び(19)におけるxは、検出レベル用の閾値Ichk.stdの設定係数である。 The threshold value I chk. molecules in calculation formula (18) std (2πf sd C f E * cst (= ω sd C f E * cst)) is self-supporting system relay S std. u , S std. When both w is turned on, indicating the maximum value of the current (capacitor passing current) i c flowing to the capacitor C f. In the equations (18) and (19), x is a threshold I chk. This is a setting coefficient for std .
次に、図10中の(2)及び(3)の期間における溶着判定の方法について説明する。(2)及び(3)の期間における溶着判定では、自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、まず、皮相電力変化量検出回路20を用いて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)から、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態(自立負荷Rloadに接続させた状態)に切り替えた時における、皮相電力の変化量を検出する。
Next, the welding determination method in the periods (2) and (3) in FIG. 10 will be described. In the welding determination in the periods (2) and (3), the independent system relay disconnection
上記の検出において、皮相電力変化量検出回路20は、まず、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態(自立負荷Rloadに接続させた状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔV(請求項における「第4の瞬時電圧振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記の式(10)及び(12)に基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、図10中の(2)及び(3)の期間において、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVを算出する。
In the above detection, the apparent power change
次に、皮相電力変化量検出回路20は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態(自立負荷Rloadに接続させた状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔI(請求項における「第4の瞬時電流振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記の式(11)及び(13)に基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、図10中の(2)及び(3)の期間において、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIを求める。
Next, the apparent power
そして、皮相電力変化量検出回路20は、上記のΔVとΔIとに基づき、上記の式(14)を用いて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態から、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態に切り替えた時における、皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvを求める(算出する)。
Then, the apparent power change
自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、式(14)により算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーの溶着の判定(検知)を行う。具体的には、図10中の(2)の期間における溶着判定では、自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、上記の式(15)に示すように、上記の皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvが、閾値d・ΔSrated(ただし、dは、比例定数)以上である時に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、オンにしていない方のリレーSstd.wが、溶着していると検知する。また、図10中の(3)の期間における溶着判定では、自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、上記の皮相電力の変化量ΔSinvが、閾値d・ΔSrated以上である時に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、オンにしていない方のリレーSstd.uが、溶着していると検知する。上記(2)及び(3)の期間における溶着判定において、自立系統用リレー断線溶着検知回路24が、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、オンにしていない方のリレーが溶着していると判定した場合は、制御回路7は、蓄電ハイブリッド発電システム1の運転を停止する。
Based on the apparent power change ΔS inv calculated by the equation (14), the independent power system relay disconnection
図10中の(4)の期間における断線判定では、自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、まず、皮相電力変化量検出回路20を用いて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadと蓄電ハイブリッド発電システム1とが接続されていない状態(以下、「非接続状態」という))から、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(自立負荷Rloadと蓄電ハイブリッド発電システム1とが接続されている状態(以下、「接続状態」という))に切り替えた時における、皮相電力の変化量を検出する。
In the disconnection determination in the period (4) in FIG. 10, the independent system relay disconnection
上記の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wを非接続状態から接続状態に切り替えた時における、皮相電力の変化量の検出において、皮相電力変化量検出回路20は、まず、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔV(請求項における「第3の瞬時電圧振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記の式(10)及び(12)に基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、図10中の(4)の期間において、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVを算出する。
The self-sustained system relay S std. u , S std. In detecting the amount of change in the apparent power when w is switched from the disconnected state to the connected state, the apparent power change
次に、皮相電力変化量検出回路20は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔI(請求項における「第3の瞬時電流振幅差」)を求める。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記の式(11)及び(13)に基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去の(c−b+1)回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、図10中の(4)の期間において、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIを求める。
Next, the apparent power
そして、皮相電力変化量検出回路20は、上記のΔVとΔIとに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)から、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)に切り替えた時における、皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvを求める(算出する)。具体的には、皮相電力変化量検出回路20は、上記のΔVとΔIを用いて、上記の式(14)により、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
Then, the apparent power
自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、式(14)により算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのいずれかが断線しているか否かを検知する。具体的には、自立系統用リレー断線溶着検知回路24は、上記の式(16)に示すように、上記の皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvが、閾値d・ΔSrated(ただし、dは、比例定数)未満である時に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、少なくともいずれかが断線していると検知する。
Based on the apparent power change ΔS inv calculated by the equation (14), the independent power system relay disconnection
自立系統用リレー断線溶着検知回路24が上記の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線を検知した場合には(図9のS13でNO)、制御回路7は、蓄電ハイブリッド発電システム1の運転を停止する(図9のS14)。
The independent-system relay disconnection
上記図10中の(2)〜(4)の期間における溶着・断線の判定処理では、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wを切り替えた時における、皮相電力の変化量(皮相電力の差)ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着・断線を判定するようにしたので、自立負荷Rloadの容量や接続状態に関わらず、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着・断線を確実に判定することができる。 In the welding / disconnection determination process in the period (2) to (4) in FIG. 10, the independent system relay S std. u , S std. Based on the amount of change in the apparent power (the difference in apparent power) ΔS inv when w is switched, the relay S std. u , S std. Since the welding / disconnection of w is determined, the independent system relay S std. is independent of the capacity and connection state of the independent load R load . u , S std. It is possible to reliably determine the welding / disconnection of w .
本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1において、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着・断線を確実に判定することができる理由について、詳述する。本蓄電ハイブリッド発電システム1における図10中の(2)〜(4)の断線・溶着の検知処理では、上記のように、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の実効値と出力電流ispの実効値との積である皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を検知するようにした。これにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の変化量のみに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を検知する場合や、出力電流ispの変化量のみに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を検知する場合と比べて、自立系統電圧esdや出力電流ispが歪んだ場合でも、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を確実に検知することができる。
In the power storage hybrid
また、本蓄電ハイブリッド発電システム1では、図10中の(2)〜(4)の期間における溶着・断線の検知処理において、入力された自立系統電圧esdから基本周波数(自立系統周波数fsd)以上の高調波成分を除去するように設定されたLPF51を備える出力電圧振幅瞬時値検出回路18によって検出された瞬時自立系統電圧最大値Emaxと、入力された出力電流ispから自立系統周波数fsd以上の高調波成分を除去するように設定されたLPF61を備える出力電流振幅瞬時値検出回路19によって検出された瞬時出力電流最大値Imaxとを用いて、皮相電力の変化量ΔSinvを求める(算出する)ようにした。これにより、自立系統電圧esdや出力電流ispが歪んだ場合でも、皮相電力の変化量ΔSinvを正確に検知することができるので、この皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方の自立系統用リレーの溶着や、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの少なくともいずれかの断線を、より正確に検知することができる。
Further, in the power storage hybrid
上記図9のS13の検知処理で、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着又は断線を検知しなかった場合は(S13でYES)、制御回路7(主に、起動制御回路13)は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wをオンにして、蓄電ハイブリッド発電システム1を自立負荷Rloadに接続し、本来の自立運転(自立負荷Rloadに交流電力を供給するための自立運転)を開始する。
In the detection process of S13 of FIG . u , S std. If the welding or disconnection of w has not been detected (YES in S13), the control circuit 7 (mainly the startup control circuit 13) is switched to the independent system relay Sstd. u , S std. w is turned on, the power storage hybrid
上記の本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1の起動時の制御方法には、5つの特徴がある。1つ目の特徴は、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3と連系する前に、自立運転制御を行うことである。起動直後に、商用電力系統3と連系すると、起動時において、いきなり商用系統電圧euwがコンデンサCfに印加されて、コンデンサCfへの印加電圧が急増するので、コンデンサCfに突入電流が流れるおそれがある。これに対して、商用電力系統3と連系する前に、上記図3に示されるように、スイッチSsdを1の位置にセットして、ソフトスタートで自立運転制御を行うと、コンデンサCfへの印加電圧が徐々に増加するので、商用電力系統3と連系する際に、コンデンサCfに突入電流が流れるおそれをなくすことができる。
There are five characteristics in the control method at the start-up of the electricity storage hybrid
2つ目の特徴は、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3と連系する前に、図3に示されるスイッチSsdを0の位置にセットして、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅(自立系統電圧esdの振幅)を、徐々に、商用系統電圧euwの振幅Euw.maxと振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅に合わせるフィードバック制御を行うことである。3つ目の特徴は、系統連系運転の開始前、又は本来の自立運転の開始前に、コンデンサCfに流れる電流(コンデンサ通過電流)icの値を推定し、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispのレベルを捉えて、系統連系用リレーSu、Swの両方の溶着状態の検知、又は自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方の溶着状態の検知を行うことである。4つ目の特徴は、系統連系運転の開始前、又は本来の自立運転の開始前に、系統連系用リレーSu、Sw又は自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのオン・オフを切り替えた時における皮相電力の変化状態(皮相電力の変化量ΔSinv)を捉えて、系統連系用リレーSu、Sw又は自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの不良(断線・溶着)の有無を確認することである。
The second feature is that the switch S sd shown in FIG. 3 is set to the 0 position before the power storage hybrid
本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、上記のような起動時の制御方法を採用することにより、従来のような突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時に系統連系運転を行うときにおける、インバータ5と商用電力系統3との間に設けられたコンデンサCfへの突入電流を抑制して、系統連系用リレーSu、Swに流れる電流の急増を防ぐことができる。また、本蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、装置の起動時に自立運転を行うときにおける、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wに流れる電流の急増を防ぐことができる。さらにまた、本蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、系統連系運転モードの起動時には、商用電力系統3と連系する前に、系統連系用リレーSu、Swの断線状態と溶着状態を確実に検知することができ、自立運転モードの起動時には、自立負荷Rloadとの接続前に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線状態と溶着状態を確実に検知することができる。また、本蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、上記図6の(2)〜(4)及び図10の(2)〜(4)の期間における断線・溶着の検知処理において、入力された自立系統電圧esdから基本周波数(商用系統周波数fuw又は自立系統周波数fsd)以上の高調波成分を除去するように設定されたLPF51を用いて検出した瞬時自立系統電圧最大値Emaxと、入力された出力電流ispから基本周波数(商用系統周波数fuw又は自立系統周波数fsd)以上の高調波成分を除去するように設定されたLPF61を用いて検出された瞬時出力電流最大値Imaxとを用いて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出し、この皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、上記の断線・溶着の検知を行うようにした。これにより、系統連系運転モードの起動時に、商用系統電圧euが歪んでいる場合でも、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を正確に検知することができ、また、自立運転モードの起動時に、自立系統電圧esdが歪んでいる場合でも、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着を正確に検知することができる。
According to the power storage hybrid
上記の系統連系運転モードの起動時の制御方法の効果を確認するために、系統連系用リレーSuを溶着させた上で、交流模擬電源を用いて、蓄電ハイブリッド発電システム1の起動時の実験検証を行った。なお、この起動時の実験は、上記の系統連系運転モードの起動時の制御方法を採用した場合における、コンデンサCfへの突入電流の抑制効果と、系統連系用リレーSu、Swの溶着の確認効果とを、一度に確認するためのものである。
In order to confirm the effect of the control method at the start of the grid interconnection operation mode, the grid interconnection relay Su is welded and the AC hybrid power source is used to start up the power storage hybrid
図11は、実験上のパラメータの設定値を示す。図11中のTdは、デッドタイム(インバータ5の各スイッチング素子SW1〜SW4における上アームと下アーム(例えば、スイッチング素子SW1とスイッチング素子SW3)を両方ともオフにする時間)を示す。また、図11中のスイッチング周波数は、インバータ5の各スイッチング素子SW1〜SW4のスイッチング周波数を示し、THDvは、商用系統電圧に見立てた交流模擬電源電圧euwの総合歪み率である。
FIG. 11 shows experimental parameter settings. Td in FIG. 11 indicates a dead time (time for turning off both the upper arm and the lower arm (for example, the switching element SW1 and the switching element SW3) in each of the switching elements SW1 to SW4 of the inverter 5). The switching frequency in Figure 11 shows the switching frequency of the switching elements SW1~SW4 of the
この実験では、上記の式(10)〜(14)を用いて算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づく溶着検知方法が、商用系統電圧euwが歪んだ場合でも、有効であることを確認するために、図11に示す商用系統電圧(実際には、交流模擬電源電圧)euwの総合歪み率THDvを、25.6%に設定して、片方の系統連系用リレーSuの溶着検知の実験検証を行った。図12は、片方の系統連系用リレーSuを溶着させた状態で、この実験(図6中の(3)の溶着検知の実験)を行った時の、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される電圧(自立系統電圧)esd、商用系統電圧euw、及び出力電流ispの波形を示す。図12において、自立系統電圧esdを、一点鎖線で示し、商用系統電圧euwを、実線で示している。また、図12において、出力電流ispを、破線で示している。図12中のグラフの右の方の部分(系統連系用リレーSuをオフにし、系統連系用リレーSwをオンにした後の部分)では、自立系統電圧esdの波形と商用系統電圧euwの波形は、ほぼ重なっている。なお、図12において、縦軸は、電圧(V)と電流(A)を示し、横軸は、時間t(秒)を示す。この実験において、系統連系用リレーSuをオフにし、系統連系用リレーSwをオンにした瞬間に、上記の式(10)〜(15)に示す検出方法により、系統連系用リレーSuの溶着を検知することができた。
In this experiment, it was confirmed that the welding detection method based on the apparent power change ΔS inv calculated using the above equations (10) to (14) is effective even when the commercial system voltage e uw is distorted. In order to achieve this, the total distortion rate THD v of the commercial grid voltage (actually an AC simulated power supply voltage) e uw shown in FIG. 11 is set to 25.6%, and one of the grid interconnection relays Su Experimental verification of welding detection was performed. FIG. 12 shows the output from the electric storage hybrid
この実験では、図12に示されるように、系統連系用リレーSuをオフにし、系統連系用リレーSwをオンにした瞬間に、出力電流(逆潮流電流)ispが、スパイク状の突入電流となった。ここで、出力電流ispがスパイク状の突入電流になった理由は、上記の(スイッチSsdが0の位置のときにおける)自立系統電圧esdと商用系統電圧euwとの振幅差ΔE(10V)を設けため、系統連系用リレーSuをオフにし、系統連系用リレーSwをオンにした瞬間に、コンデンサCfに、上記の振幅差ΔEに起因する電流が流れてしまい、その結果、瞬時突入電流が流れてしまうからである。ただし、振幅差ΔEは、上記のように小さい値(10V)に設定されているため、図12に示されるように、発生する瞬時突入電流は、24Aまでの値である。このレベルの瞬時突入電流が発生しても、インバータ5のスイッチング素子SW1〜SW4の最大許容電流を超えないので、インバータ5を含む蓄電ハイブリッド発電システム1全体が、正常に動作する。
In this experiment, as shown in FIG. 12, at the moment when the grid connection relay Su is turned off and the grid connection relay Sw is turned on, the output current (reverse flow current) i sp is spiked. Inrush current. Here, the reason why the output current i sp has become a spike-like inrush current is that the amplitude difference ΔE between the self-sustained system voltage e sd and the commercial system voltage e uw (when the switch S sd is in the 0 position). 10V), the current due to the amplitude difference ΔE flows to the capacitor C f at the moment when the grid connection relay Su is turned off and the grid connection relay Sw is turned on. As a result, an instantaneous inrush current flows. However, since the amplitude difference ΔE is set to a small value (10 V) as described above, the instantaneous inrush current that is generated is a value up to 24 A, as shown in FIG. Even if an instantaneous inrush current of this level occurs, the maximum allowable current of the switching elements SW1 to SW4 of the
上記の実験の結果、上記の式(10)〜(14)を用いて算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づく溶着検知によって、商用系統電圧euwが歪んでいる場合でも、系統連系用リレーSuの溶着を正確に検知することができることを確認することができた。また、本蓄電ハイブリッド発電システム1では、図3に示される制御方法で、起動時に蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅と位相を調整するので、通常の(図5のS4で系統連系用リレーSu、Swの溶着又は断線を検知しなかった場合の)系統連系運転モードの起動時において、系統連系運転に切り替える時(系統連系用リレーSu、Swをオンにする瞬間)にも、上記の実験において系統連系用リレーSu、Swを切り替えた瞬間と同様に、コンデンサCfに流れる電流を、振幅差ΔEに起因する電流のみに抑えることができる。従って、上記の実験では、本蓄電ハイブリッド発電システム1が、通常の系統連系運転モードの起動時において、系統連系運転に切り替える時(系統連系用リレーSu、Swをオンにする瞬間)にも、コンデンサCfへの突入電流を抑制することができることを確認することができた。
As a result of the above experiment, even when the commercial grid voltage e uw is distorted by the welding detection based on the apparent power change ΔS inv calculated using the above formulas (10) to (14), We were able to confirm that it is possible to accurately detect the welding of the relay S u. Further, in the power storage hybrid
また、上記の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着の検知方法の有効性を確認するために、自立系統用リレーSstd.uを溶着させた上で、蓄電ハイブリッド発電システム1の自立運転モードの起動時における、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着確認の実験検証を行った。図13は、この実験の結果を示す。この図13は、図12と異なり、片方のリレー(自立系統用リレーSsd.u)を溶着させた状態で、もう一方のリレー(自立系統用リレーSsd.w)をオンにする前の波形を含まず、片方のリレー(自立系統用リレーSsd.u)を溶着させた状態で、もう一方のリレー(自立系統用リレーSsd.w)をオンにした後の波形のみを示す。自立負荷Rloadが、非線形負荷(この実験では、非線形負荷として整流器を用いた)を含む場合は、図13に示されるように、自立系統電圧esd(蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧)は、相当歪む。また、この場合には、図13に示されるように、出力電流ispも正弦波の状態にはならないため、出力電流ispの変化を捉えて、自立系統用リレーSsd.uの溶着を検知することは、難しい。 In addition, the above-mentioned independent system relay S std. u , S std. In order to confirm the effectiveness of the welding detection method for w, a relay for a self-sustained system S std. u is welded, and the autonomous system relay S std. u , S std. Experiment verification of welding confirmation of w was performed. FIG. 13 shows the results of this experiment. Unlike FIG. 12, FIG. 13 shows the waveform before turning on the other relay (self-sustaining system relay Ssd.w) with one relay (self-sustaining system relay Ssd.u) welded. Only the waveform after turning on the other relay (self-sustaining system relay Ssd.w) with one relay (self-sustaining system relay Ssd.u) welded is shown. When the self-supporting load R load includes a non-linear load (in this experiment, a rectifier is used as the non-linear load), as shown in FIG. 13, the self-supporting system voltage e sd (output voltage from the storage hybrid power generation system 1) Is considerably distorted. In this case, as shown in FIG. 13, since the output current i sp does not become a sine wave state, the change of the output current i sp is detected and the relay Ssd. It is difficult to detect u welding.
しかしながら、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1における、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線・溶着の検知方法によれば、自立系統電圧esd及び出力電流ispが歪んでいる場合でも、皮相電力の変化を捉えることで、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着を正確に検知することができる。ここで、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1における自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線・溶着の検知方法により正確な検知をすることができる理由には、この断線・溶着の検知方法において、断線・溶着の判定に用いられる皮相電力の変化量ΔSinvが、LPF51、61を用いて高調波成分を除去した自立系統電圧esd及び出力電流ispに基づいて算出されるという理由も含まれる。
However, in the power storage hybrid
上記の実験の結果、上記の式(10)〜(14)を用いて算出した皮相電力の変化量ΔSinvに基づく溶着検知によって、自立系統電圧esd及び出力電流ispが歪んでいる場合でも、自立系統用リレーSstd.uの溶着を正確に検知することができることを確認することができた。 As a result of the above experiment, even when the independent system voltage esd and the output current isp are distorted by the welding detection based on the apparent power change ΔS inv calculated using the equations (10) to (14), , Relay for stand-alone system S std. It was confirmed that the welding of u can be accurately detected.
上記のように、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、装置の起動時に系統連系運転を行うとき(系統連系運転モードによる装置の起動時)には、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、商用系統電圧euwの振幅Euw.maxと所定範囲内の振幅差ΔEを有する系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に合わせてから、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、この装置を商用電力系統3に接続した時に、インバータ5と商用電力系統3との間に設けられた(インバータ5の出力側に設けられた)コンデンサCfに印加される電圧の増加分を、上記の振幅差ΔEにすることができるので、装置の起動時に、インバータ5と商用電力系統3との間に設けられたコンデンサCfに印加される電圧が、0Vから商用系統電圧euwに急増することを防ぐことができる。従って、上記の振幅差ΔEを、商用系統電圧euwと比較して十分に小さな値(本実施形態では、10V)に設定することにより、突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時に系統連系運転を行う時における、インバータ5と商用電力系統3との間に設けられたコンデンサCfへの突入電流を抑制して、系統連系用リレーSu、Swに流れる電流の急増を防ぐことができる。
As described above, according to the electricity storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、装置の起動時に系統連系運転を行うとき(系統連系運転モードによる装置の起動時)には、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着の検知を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、装置の起動時に、系統連系運転を開始する前に、系統連系用リレーSu、Sw(インバータ5の出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)の断線と溶着を確認することができる。
Moreover, according to the electricity storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、系統連系用リレーSu、Swを切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム1からの皮相電力の変化量に基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を検知するようにした。これにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の変化量のみに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を検知する場合や、出力電流ispの変化量のみに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を検知する場合と比べて、系統連系用リレーSu、Swの断線や溶着を確実に検知することができる。
Moreover, according to the electrical storage hybrid
さらに、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、制御回路7(の断線溶着検知回路16)が、系統連系用リレーSu、Swを解列状態から連系状態に切り替えた時における皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線を検知し、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)状態から、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした(商用電力系統3に接続させた)状態に切り替えた時における皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない(商用電力系統3に接続させていない)方の系統連系用リレーの溶着を検知するようにした。ここで、系統連系用リレーSu、Swが解列状態から連系状態(片方の系統連系用リレーが溶着している状態で、もう片方の系統連系用リレーを商用電力系統3に接続させた状態も含む)になった瞬間に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispの振幅は、大きく変化するので、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の実効値と出力電流ispの実効値との積である皮相電力の変化量ΔSinvも大きく変化する。従って、上記のように系統連系用リレーSu、Swを切り替えた時における皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線の検知と、系統連系用リレーSu、Swのうち、オンにしていない方の系統連系用リレーの溶着の検知を行うことにより、商用系統電圧が歪んだ場合でも、これらの系統連系用リレーSu、Swの断線や溶着の検知を正確に行うことができる。
When Furthermore, according to the power storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、皮相電力変化量検出回路20は、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅の瞬時値である瞬時自立系統電圧最大値Emaxと、出力電流ispの振幅の瞬時値である瞬時出力電流最大値Imaxとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出するようにした。これにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の実効値に基づいて算出した出力電圧の振幅Esd.maxと、出力電流ispの実効値に基づいて算出した出力電流ispの振幅Isp.max(下記の式(22)参照)とに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する場合と比べて、皮相電力の変化量ΔSinvの算出に要する時間を短縮することができる。
In addition, according to the electricity storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、所定回数分(過去の(c−b+1)回分)の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgとを用いて、電圧振幅差の絶対値ΔVと電流振幅差の絶対値ΔIとを算出し、これらのΔVとΔIとに基づいて皮相電力の変化量ΔSinvを算出するようにした。これにより、瞬時自立系統電圧最大値Emax及び瞬時出力電流最大値Imaxだけを用いて、電圧振幅差の絶対値ΔVと電流振幅差の絶対値ΔIとを算出した場合と比べて、正確な皮相電力の変化量ΔSinvを算出することができるので、系統連系用リレーSu、Swや自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの不良(断線と溶着)を誤検知する確率を減らすことができる。
In addition, according to the electricity storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、出力電圧振幅瞬時値検出回路18は、自立系統電圧esd(蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧)からのノイズ除去用のLPF51を備え、出力電流振幅瞬時値検出回路19は、出力電流ispからのノイズ除去用のLPF61を備えるようにした上で、LPF51とLPF61の遮断周波数fcを、系統連系運転モードによる起動時(断線溶着検知回路16による系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着の検知時)には、商用系統周波数fuwに設定し、自立運転モードによる起動時(自立系統用リレー断線溶着検知回路24による自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着の検知時)には、自立系統周波数fsdに設定するようにした。これにより、系統連系運転モードによる起動時には、商用系統電圧が歪んでも、皮相電力の変化量ΔSinvを正確に検知することができるので、この皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方の系統連系用リレーの溶着や、系統連系用リレーSu、Swのうちの少なくともいずれかの断線を、正確に検知することができる。また、自立運転モードによる起動時には、自立系統電圧esdや出力電流ispが歪んだ場合でも、皮相電力の変化量ΔSinvを正確に検知することができるので、この皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方の自立系統用リレーの溶着や、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの少なくともいずれかの断線を、正確に検知することができる。
Further, according to the power storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続させていない状態)で、装置出力電流値算出回路23により算出された出力電流ispの値に基づいて、両方の系統連系用リレーSu、Swが溶着しているか否かを検知するようにした。これにより、出力電流ispの値を直接検出する必要がなく、しかも、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態では、両方の系統連系用リレーSu、Swが溶着している場合と、系統連系用リレーSu、Swの少なくとも一方が溶着していない場合とでは、出力電流ispの差が大きくなるので、両方の系統連系用リレーSu、Swの溶着を確実に検知することができる。
Further, according to the power storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、装置の起動時に、自立運転を行うとき(自立運転モードによる起動時)には、自立運転時振幅調整回路25によって、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を、0から段階的に増加させて、自立運転時の電圧である自立系統電圧esdの振幅の指令値E* cstに合わせてから、蓄電ハイブリッド発電システム1を自立負荷Rloadに接続して、自立運転を開始するようにした。これにより、装置の起動時に自立運転を行うとき(自立運転モードによる起動時)における、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.w(インバータ5の出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)に流れる電流の急増を防ぐことができる。
Further, according to the electricity storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、装置の起動時に、自立運転を行うとき(自立運転モードによる起動時)には、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着の検知を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム1を自立負荷Rloadに接続して、自立運転を開始するようにした。これにより、装置の起動時に、自立運転を開始する前に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.w(インバータ5の出力側に設けられた外部接続用のスイッチ)の断線と溶着を確認することができる。
Further, according to the electricity storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、自立運転モードによる起動時に、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)から、両方をオンにした状態(接続状態)に切り替えた時における皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線を検知し、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)から、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態(自立負荷Rloadに接続させた状態)に切り替えた時における、皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーの溶着を検知するようにした。これにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の変化量のみに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を検知する場合や、出力電流ispの変化量のみに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を検知する場合と比べて、自立系統電圧esdや出力電流ispが歪んだ場合でも、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線や溶着を確実に検知することができる。 In addition, according to the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the autonomous system relay S std. u , S std. Based on the amount of change ΔS inv in the apparent power when the state is switched from a state in which both of w are turned off (non-connected state) to a state in which both are turned on (connected state) S std. u , S std. The disconnection of w is detected, and the relay S std. u , S std. From the state where both of w are turned off (the state where the load is not connected to the self-supporting load R load ), the self-sustained system relay S std. u , S std. Based on the amount of change ΔS inv in the apparent power when switching to a state in which only one of w is turned on (a state where it is connected to the self-supporting load R load ), the relay S std. u , S std. Among the w, it was to detect the welding of the self-supporting system for the relay of the person that has not been connected to the self-load R load. As a result, the self-sustained system relay S std. Is based only on the amount of change in the output voltage (self- supported system voltage e sd ) from the power storage hybrid power generation system 1 . u , S std. When detecting disconnection or welding of w , or based only on the amount of change in the output current i sp , the independent system relay S std. u , S std. As compared with the case where disconnection or welding of w is detected, even when the independent system voltage esd and the output current isp are distorted, the independent system relay S std. u , S std. Disconnection and welding of w can be reliably detected.
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、自立系統用リレー断線溶着検知回路24が、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で、装置出力電流値算出回路23により算出された出力電流ispの値に基づいて、両方の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wが溶着しているか否かを検知するようにした。これにより、出力電流ispの値を直接検出する必要がなく、しかも、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)では、両方の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wが溶着している場合と、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの少なくとも一方が溶着していない場合とでは、出力電流ispの差が大きくなるので、両方の自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの溶着を確実に検知することができる。
In addition, according to the electric storage hybrid
また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、制御回路7(の起動制御回路13)が、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、位相角調整回路15によって、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(スイッチSsdが0の時の自立系統電圧esd)の位相角を、商用系統電圧euwの位相角θuwに合わせてから、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3に接続して、系統連系運転を開始するように制御する。これにより、上記の蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(スイッチSsdが0の時の自立系統電圧esd)について、上記の商用系統電圧euwの振幅Euw.maxに合わせた振幅調整をするだけではなく、商用系統電圧euwの位相角θuwに合わせた位相角度の調整も行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム1を商用電力系統3に接続して、系統連系運転を開始することができる。従って、蓄電ハイブリッド発電システム1が商用電力系統3と連系する際に、インバータ5と商用電力系統3との間に設けられたコンデンサCfに印加される電圧の変動をさらに抑えることができるので、コンデンサCfへの突入電流をさらに抑制して、系統連系用リレーSu、Swに流れる電流の急増を防ぐことができる。
Further, according to the electricity storage hybrid
変形例:
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。次に、本発明の変形例について説明する。
Variation:
In addition, this invention is not restricted to the structure of said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the meaning of invention. Next, a modified example of the present invention will be described.
変形例1:
上記の実施形態では、図3に示される蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅の調整制御において、スイッチSsdを1の位置にセットして、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxを、自立系統電圧esdの最大値の指令値E* cstに合わせてから、スイッチSsdを0の位置に切り替えて、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxを、系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に合わせるようにした。けれども、図5に示される起動時の制御において、S1の自立運転処理を行わず、図14に示されるように、装置の起動直後に、スイッチSsdを0の位置にセットして、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.maxを、0から徐々に増加させて、上記の系統連系運転前振幅(Euw.max−ΔE)に合わせるようにしてもよい(図14のS21)。この場合、図3に示される振幅の調整制御において、スイッチSsdを0の位置にセットした時に、自立系統電圧esdの最大値(振幅)Esd.max、及び一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値E* sd.max(k−1)の初期値は、0にセットされる。
Modification 1:
In the above embodiment, in the adjustment control of the amplitude of the output voltage (self-supporting system voltage e sd ) from the power storage hybrid
上記図14に示される制御を行った場合も、図5に示される制御を行った場合と同様に、装置の起動時にソフトスタートの効果を得ることができる。 When the control shown in FIG. 14 is performed, the effect of soft start can be obtained when the apparatus is started, as in the case where the control shown in FIG. 5 is performed.
なお、図14におけるS22、S23、及びS24のステップは、それぞれ、図5におけるS4、S5、及びS6のステップに相当する。 Note that steps S22, S23, and S24 in FIG. 14 correspond to steps S4, S5, and S6 in FIG. 5, respectively.
変形例2:
上記の実施形態では、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を検知するために、制御回路7は、装置の起動後に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧(自立系統電圧esd)の振幅Esd.maxと、商用電圧振幅検出回路11で検出された商用系統電圧euwの振幅Euw.maxとの振幅差が、所定の値(ΔE=10V)になるように、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電圧の振幅を調整したが、制御回路(振幅調整回路)は、装置の起動後に、上記の振幅差が、所定範囲内の値(例えば、5Vから15Vまでの範囲内の値)になるように、蓄電ハイブリッド発電システムからの出力電圧の振幅を調整してもよい。この構成においても、LCフィルタを構成するコンデンサへの突入電流を抑制することができる。
Modification 2:
In the above embodiment, in order to detect disconnection and welding of the grid interconnection relays S u and S w , the
変形例3:
上記の実施形態では、請求項における「コンデンサ」が、LCフィルタ6を構成するコンデンサCfである場合の例を示したが、請求項における「コンデンサ」は、これに限られず、インバータと商用電力系統との間に接続されたコンデンサ、又はインバータと自立負荷との間に接続されたコンデンサであればよい。
Modification 3:
In the above-described embodiment, an example in which the “capacitor” in the claims is the capacitor C f constituting the
変形例4:
上記の実施形態では、本発明の電力変換装置が、太陽光発電用の蓄電ハイブリッド発電システム1である場合の例について説明した。けれども、本発明の適用対象となる電力変換装置は、これに限られず、風力発電装置等の多種多様な分散型電源用のDC/DCコンバータと、電力貯蔵装置用の双方向DC/DCコンバータとを備えた、他の種類の蓄電ハイブリッド発電システムにも適用することができる。また、本発明の適用対象となる電力変換装置は、必ずしも、分散型電源及び電力貯蔵装置を備えたものに限られず、外付けの分散型電源及び電力貯蔵装置と接続して、蓄電ハイブリッド発電システムを構成するものであってもよい。
Modification 4:
In said embodiment, the example in case the power converter device of this invention is the electrical storage hybrid electric
変形例5:
上記の実施形態では、式(10)〜(14)に示すように、瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの差(電圧振幅差)の絶対値ΔVと、瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの差(電流振幅差)の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出した。けれども、皮相電力の変化量ΔSinvの算出方法は、これに限られず、例えば、上記の式(1)〜(4)、及び下記の式(20)〜(22)に示すように、瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと直近の自立系統電圧esdの最大値Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVや、瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと直近の出力電流ispの最大値Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出してもよい。但し、この場合、系統連系用リレーや自立系統用リレーの断線・溶着を判定するまでの時間は、最短で、自立系統電圧esdの波形の半周期(半サイクル)の期間である。
In the above embodiment, as shown in equation (10) to (14), the difference (the voltage amplitude difference between the average value E avg and last instantaneous self system voltage maximum value E max of the instantaneous self system voltage maximum value E max the absolute value ΔV of), based on the absolute value ΔI of the difference between the average value I avg and the most recent instantaneous output current maximum value I max of the instantaneous output current maximum value I max (current amplitude difference) changes in the apparent power The quantity ΔS inv was calculated. However, the calculation method of the apparent power change amount ΔS inv is not limited to this. For example, as shown in the above formulas (1) to (4) and the following formulas (20) to (22), maximum value E sd of the mean value E avg and last autonomous system voltage e sd of the system voltage maximum value E max. the absolute value of the voltage amplitude difference between the max [Delta] V and the maximum value I sp of the average value I avg and the nearest output current i sp instantaneous output current maximum value I max. The apparent power change amount ΔS inv may be calculated based on the absolute value ΔI of the current amplitude difference from max . However, in this case, the time required to determine the disconnection / welding of the grid interconnection relay or the self-sustaining system relay is the shortest and is a half cycle (half cycle) of the waveform of the self-sustaining system voltage esd .
次に、図15を参照して、変形例5における断線・溶着検知方法の例について説明する。図15は、変形例5及び変形例6における概略のシステム構成の例を示す。この図15は、制御回路7が、出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxを検出する装置出力電流振幅検出回路70を備えている点以外は、図1と同じである。この例では、系統連系運転モードの起動時における(断線溶着検知回路16による)系統連系用リレーSu、Swの断線の検知時には、皮相電力変化量検出回路20は、系統連系用リレーSu、Swを解列状態にして出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swを連系状態にして装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、系統連系用リレーSu、Swを解列状態にして出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swを連系状態にして装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出(検出)する。
Next, with reference to FIG. 15, an example of a disconnection / welding detection method according to
また、断線溶着検知回路16により、系統連系用リレーSu、Swのうち、商用電力系統3に接続させていない方のリレーの溶着を検知する時には、皮相電力変化量検出回路20は、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態(商用電力系統3に接続した状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出(検出)する。
Further, the disconnection welding detection circuit 16, the system interconnection relay S u, of S w, when detecting the welding towards the relay that has not been connected to a
また、自立運転モードの起動時における(自立系統用リレー断線溶着検知回路24による)自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線検知時には、皮相電力変化量検出回路20は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
In addition, the independent system relay S std. (By the independent system relay disconnection welding detection circuit 24) at the start of the independent operation mode . u , S std. When the disconnection of w is detected, the apparent power change
また、自立系統用リレー断線溶着検知回路24により、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーの溶着を検知する時には、皮相電力変化量検出回路20は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態(自立負荷Rloadに接続させた状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
Further, the independent system relay Sstd. u , S std. w , when detecting the welding of the relay for the independent system that is not connected to the independent load R load , the apparent power change
変形例6:
上記の実施形態では、式(10)に示す瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgを用いて、電圧振幅差の絶対値ΔVを算出し、式(11)に示す瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgを用いて、電流振幅差の絶対値ΔIを算出した。けれども、電圧振幅差の絶対値ΔV、及び電流振幅差の絶対値ΔIの算出方法は、これに限られず、例えば、下記の式(23)に示す自立系統電圧esdの最大値Esd.maxの平均値Eavgを用いて、電圧振幅差の絶対値ΔVを算出し、下記の式(24)に示す出力電流ispの最大値Isp.maxの平均値Iavgを用いて、電流振幅差の絶対値ΔIを算出してもよい。式(23)により算出される平均値Eavgは、z次(z回目)のサンプリング周期のeサイクル前からfサイクル前までの間の自立系統電圧の最大値Esd.maxの平均値である。従って、例えば、商用系統周波数が50Hzの場合、f=100、e=50に設定すると、Eavgは、z次(z回目)のサンプリング周期(半サイクル)の値を現在値とした場合における、0.5秒前から1秒前までの0.5秒間の自立系統電圧の最大値Esd.maxの平均値に相当する。この点は、式(24)により算出される平均値Iavgについても同様である。
Modification 6:
In the above embodiment, the absolute value ΔV of the voltage amplitude difference is calculated using the average value E avg of the maximum instantaneous self-sustained system voltage value E max shown in Equation (10), and the maximum instantaneous output current shown in Equation (11) is calculated. The absolute value ΔI of the current amplitude difference was calculated using the average value I avg of the value I max . However, the absolute value [Delta] V, and a method of calculating the absolute value ΔI of the current amplitude difference of the voltage amplitude difference is a limited without it, for example, the maximum value E sd autonomous system voltage e sd shown in the following equation (23). using the average value E avg of max, calculating the absolute value ΔV of the voltage amplitude difference, the maximum value I sp of the output current i sp shown in the following equation (24). The absolute value ΔI of the current amplitude difference may be calculated using the average value I avg of max . The average value E avg calculated by the equation (23) is the maximum value E sd. It is the average value of max . Therefore, for example, when the commercial system frequency is 50 Hz and E = 50 is set to f = 100 and e = 50, E avg is obtained when the z-th (z-th) sampling period (half cycle) value is the current value. The maximum value E sd. Of the self-sustained system voltage for 0.5 seconds from 0.5 seconds before to 1 second before . It corresponds to the average value of max . The same applies to the average value I avg calculated by the equation (24).
そして、電圧振幅差の絶対値ΔVの算出は、式(23)により求めた平均値Eavgを、上記の式(12)に代入して、自立系統電圧の最大値Esd.maxの平均値Eavgと直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの差の絶対値を求める方法で行ってもよいし、式(23)により求めた平均値Eavgを、上記の式(20)に代入して、自立系統電圧の最大値Esd.maxの平均値Eavgと直近の自立系統電圧の最大値Esd.maxとの差の絶対値を求める方法で行ってもよい。また、電流振幅差の絶対値ΔIの算出は、式(24)により求めた平均値Iavgを、上記の式(13)に代入して、出力電流ispの最大値Isp.maxの平均値Iavgと直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの差の絶対値を求める方法で行ってもよいし、式(24)により求めた平均値Iavgを、上記の式(21)に代入して、出力電流ispの最大値Isp.maxの平均値Iavgと直近の出力電流ispの最大値Isp.maxとの差の絶対値を求める方法で行ってもよい。なお、式(23)におけるzは、式(3)を用いて、装置出力電圧振幅検出回路17により、自立系統電圧esdの波形の半周期(半サイクル)毎に算出された、自立系統電圧esdの最大値Esd.maxのサンプリング値である。また、式(24)におけるzは、式(22)を用いて、装置出力電流振幅検出回路70により、出力電流ispの波形の半周期(半サイクル)毎に算出された、出力電流ispの最大値Isp.maxのサンプリング値である。
より詳細に言うと、この変形例6では、系統連系運転モードの起動時における系統連系用リレーSu、Swの断線・溶着の検知時には、以下のいずれかの皮相電力の変化量ΔSinvの算出方法を用いる。 More specifically, in this sixth modification, at the time of detecting disconnection / welding of the grid interconnection relays S u and S w at the start of the grid interconnection operation mode, any one of the following changes ΔS of the apparent power: The inv calculation method is used.
一つ目の算出方法では、皮相電力変化量検出回路20は、(断線溶着検知回路16による)系統連系用リレーSu、Swの断線検知時には、系統連系用リレーSu、Swを解列状態にして装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swを連系状態にして出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、(直近の)瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、系統連系用リレーSu、Swを解列状態にして装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swを連系状態にして出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、(直近の)瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。また、断線溶着検知回路16により、系統連系用リレーSu、Swのうち、商用電力系統3に接続させていない方のリレーの溶着を検知する時には、皮相電力変化量検出回路20は、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態(商用電力系統3に接続した状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、(直近の)瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、(直近の)瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
The first one of the calculation methods, apparent power variation detecting circuit 20 (disconnection by welding detection circuit 16) system interconnection relay S u, S w at the time of disconnection detection, relay S u for system interconnection, S w Are disconnected and detected by the device output voltage
また、二つ目の算出方法では、皮相電力変化量検出回路20は、(断線溶着検知回路16による)系統連系用リレーSu、Swの断線検知時には、系統連系用リレーSu、Swを解列状態にして装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swを連系状態にして装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、系統連系用リレーSu、Swを解列状態にして装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swを連系状態にして装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。また、断線溶着検知回路16により、系統連系用リレーSu、Swのうち、商用電力系統3に接続させていない方のリレーの溶着を検知する時には、皮相電力変化量検出回路20は、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態(商用電力系統3に接続していない状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態(商用電力系統3に接続した状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、系統連系用リレーSu、Swの両方をオフにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、系統連系用リレーSu、Swのうちの片方だけをオンにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
Further, in the second calculation method, the apparent power
また、変形例6では、自立運転モードの起動時における自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線・溶着の検知時には、以下のいずれかの皮相電力の変化量ΔSinvの算出方法を用いる。 Further, in the modified example 6, the autonomous system relay S std. u , S std. At the time of detecting the disconnection / welding of w , one of the following calculation methods of the apparent power change ΔS inv is used.
一つ目の算出方法では、皮相電力変化量検出回路20は、(自立系統用リレー断線溶着検知回路24による)自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線検知時には、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、(直近の)瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、(直近の)瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。また、自立系統用リレー断線溶着検知回路24により、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーの溶着を検知する時には、皮相電力変化量検出回路20は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態(自立負荷Rloadに接続させた状態)で出力電圧振幅瞬時値検出回路18により検出した、(直近の)瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態で出力電流振幅瞬時値検出回路19により検出した、(直近の)瞬時出力電流最大値Imaxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
In the first calculation method, the apparent power change
また、二つ目の算出方法では、皮相電力変化量検出回路20は、(自立系統用リレー断線溶着検知回路24による)自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線検知時には、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(非接続状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態(接続状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオンにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。また、自立系統用リレー断線溶着検知回路24により、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうち、自立負荷Rloadに接続させていない方の自立系統用リレーの溶着を検知する時には、皮相電力変化量検出回路20は、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態(自立負荷Rloadに接続させていない状態)で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、過去複数回分の出力電圧の振幅Esd.maxの平均値Eavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態で装置出力電圧振幅検出回路17により検出した、(直近の)出力電圧の振幅Esd.maxとの電圧振幅差の絶対値ΔVと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの両方をオフにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、過去複数回分の出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxの平均値Iavgと、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wのうちの片方だけをオンにした状態で装置出力電流振幅検出回路70により検出した、(直近の)出力電流ispの最大値(振幅)Isp.maxとの電流振幅差の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出する。
In addition, in the second calculation method, the apparent power
変形例7:
上記の実施形態では、式(10)〜(14)に示すように、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Emaxの平均値Eavgと直近の瞬時自立系統電圧最大値Emaxとの差(電圧振幅差)の絶対値ΔVと、過去複数回分の瞬時出力電流最大値Imaxの平均値Iavgと直近の瞬時出力電流最大値Imaxとの差(電流振幅差)の絶対値ΔIとに基づいて、皮相電力の変化量ΔSinvを算出した。けれども、図16に示すように、制御回路7が、皮相電力の瞬時値(以下、「瞬時皮相電力」という)を検出する皮相電力瞬時値検出回路80を有するようにして、皮相電力変化量検出回路20が、皮相電力瞬時値検出回路80により検出した過去複数回分の瞬時皮相電力の平均値Savgと、皮相電力瞬時値検出回路80により検出した直近の瞬時皮相電力Suwとの差の絶対値を算出することにより、皮相電力の変化量ΔSinvを求めてもよい。具体的には、皮相電力瞬時値検出回路80が、図7に示されるLPF51とAPF52から出力されたαβ相の瞬時交流電圧eα、eβと、図8に示されるLPF61とAPF62から出力されたαβ相の瞬時交流電流iα、iβとを用いて、下記の式(25)、(26)、及び(27)により、瞬時有効電力Puw、瞬時無効電力Quw、及び瞬時皮相電力Suw を求める。そして、皮相電力変化量検出回路20が、式(28)を用いて、皮相電力瞬時値検出回路80により検出した過去の(c−b+1)回分の瞬時皮相電力の平均値Savgを算出し、式(29)を用いて、この瞬時皮相電力の平均値Savgと、皮相電力瞬時値検出回路80により検出した直近の瞬時皮相電力Suwとの差の絶対値を算出することにより、皮相電力の変化量ΔSinvを求める。
In the above-described embodiment, as shown in the equations (10) to (14), the difference between the average value E avg of the maximum instantaneous autonomous system voltage value E max for the past multiple times and the most recent instantaneous autonomous system voltage maximum value E max the absolute value ΔV (voltage amplitude difference), and the absolute value ΔI of the difference between the average value I avg and the most recent instantaneous output current maximum value I max of the instantaneous output current maximum value I max of the past plurality of times (current amplitude difference) Based on the above, the change amount ΔS inv of the apparent power was calculated. However, as shown in FIG. 16, the
変形例8:
上記の実施形態では、出力電圧振幅瞬時値検出回路18及び出力電流振幅瞬時値検出回路19におけるディジタル・ローパスフィルタ(LPF51及びLPF61)の遮断周波数fcを、商用系統周波数fuw又は自立系統周波数fsdに設定したが、LPF51及びLPF61の遮断周波数fcを、スイッチングノイズ除去の面も考慮した値に設定してもよい。例えば、LPF51及びLPF61の遮断周波数fcを、スイッチング周波数の10分の1以下の値に設定してもよい。
Modification 8:
In the above embodiment, the cutoff frequency f c of the digital low-pass filter (
変形例9:
上記の実施形態では、図7に示す出力電圧振幅瞬時値検出回路18における全ての回路をディジタル回路で構成して、ディジタルフィルタ(LPF51及びAPF52)からの出力値と、マイコンの割り込み処理のプログラムの演算結果(二乗和平方根算出器53による計算結果)から、瞬時自立系統電圧最大値Emaxを求めたが、出力電圧振幅瞬時値検出回路18を構成するディジタル回路(LPF51、APF52、及びピーク値検出回路(本実施形態の二乗和平方根算出器53))の少なくとも一部をアナログ回路で置き換えて、アナログ回路の出力から瞬時自立系統電圧最大値Emaxを求めてもよい。また、図8に示す出力電流振幅瞬時値検出回路19についても、この回路を構成する全てのディジタル回路(LPF61、APF62、及びピーク値検出回路(本実施形態の二乗和平方根算出器63))の少なくとも一部をアナログ回路で置き換えて、アナログ回路の出力から瞬時出力電流最大値Imaxを求めてもよい。
Modification 9:
In the above embodiment, all the circuits in the output voltage amplitude instantaneous
変形例10:
上記の実施形態では、系統連系運転モードによる起動と自立運転モードによる起動とを有し、系統連系運転モードによる起動時には、系統連系用リレーの断線溶着検知を行い、自立運転モードによる起動時には、自立系統用リレーの断線溶着の検知を行う蓄電ハイブリッド発電システムについて説明したが、本発明は、これに限られず、系統連系運転モードのみを有する電力変換装置に本発明を適用して、起動時の系統連系用リレーの断線溶着検知を行ってもよいし、自立運転モードのみを有する電力変換装置に本発明を適用して、起動時の自立系統用リレーの断線溶着検知を行ってもよい。
Modification 10:
In the above-described embodiment, there is a start in the grid connection operation mode and a start in the stand-alone operation mode. At the start in the grid connection operation mode, the disconnection welding of the grid connection relay is detected and the start in the stand-alone operation mode. Sometimes, the electric storage hybrid power generation system that detects the disconnection welding of the relay for the independent power system has been described, but the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to a power conversion device having only the grid connection operation mode. Disconnection welding detection of the grid interconnection relay at the time of start-up may be performed, or the present invention is applied to a power conversion device having only the independent operation mode to detect the disconnection welding of the relay for the stand-alone system at start-up. Also good.
変形例11:
上記の実施形態では、制御回路7が、いわゆるマイコンを用いて構成されている場合の例を示したが、制御回路7は、これに限られず、例えば、システムLSIであってもよい。
Modification 11:
In the above-described embodiment, an example in which the
変形例12:
上記の実施形態では、図6中の(2)〜(4)の期間における断線・溶着検知処理において、断線溶着検知回路16が、系統連系用リレーSu、Swを切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、系統連系用リレーSu、Swの断線と溶着を検知し、図10中の(2)〜(4)の期間における断線・溶着検知処理において、自立系統用リレー断線溶着検知回路24が、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wを切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される皮相電力の変化量ΔSinvに基づいて、自立系統用リレーSstd.u、Sstd.wの断線と溶着を検知するようにした。けれども、本発明は、これに限られず、例えば、断線溶着検知回路や自立系統用リレー断線溶着検知回路が、系統連系用リレーや自立系統用リレーを切り替えた時における、(蓄電ハイブリッド発電システムから出力される)電圧、電流、有効電力、無効電力等の変化量に基づいて、系統連系用リレーや自立系統用リレーの断線と溶着を検知するようにしてもよい。
Modification 12:
In the above embodiments, the disconnection and the welding detection process during a period in FIG. 6 (2) to (4), disconnection welding detection circuit 16, observed when switching the relay S u, S w for system interconnection, based on the apparent power variation [Delta] S inv output from the power storage hybrid
1 蓄電ハイブリッド発電システム(電力変換装置)
2a 太陽電池(分散型電源)
2b 電力貯蔵装置
3 商用電力系統
5 インバータ
11 商用電圧振幅検出回路(商用電圧振幅検出手段)
12 振幅調整回路(振幅調整手段)
13 起動制御回路(起動制御手段)
14b PLL回路(商用電圧位相角検出手段)
15 位相角調整回路(位相角調整手段)
16 断線溶着検知回路(断線溶着検知手段)
18 出力電圧振幅瞬時値検出回路(出力電圧振幅瞬時値検出手段)
19 出力電流振幅瞬時値検出回路(出力電流振幅瞬時値検出手段)
20 皮相電力変化量検出回路(皮相電力変化量検出手段)
21 出力電流値検出回路(出力電流値検出手段)
22 通過電流値推定回路(通過電流値推定手段)
23 装置出力電流値算出回路(装置出力電流値算出手段)
24 自立系統用リレー断線溶着検知回路(自立系統用スイッチ断線溶着検知手段)
25 自立運転時振幅調整回路(自立運転時振幅調整手段)
51 LPF(第1のローパスフィルタ)
61 LPF(第2のローパスフィルタ)
Cf コンデンサ
Euw.max−ΔE 系統連系運転前振幅
Rload 自立負荷
Sstd.u、Sstd.w 自立系統用リレー(自立系統用スイッチ)
Su、Sw 系統連系用リレー(系統連系用スイッチ)
ΔE 振幅差
ΔI 電流振幅差の絶対値
ΔSinv 皮相電力の変化量
ΔV 電圧振幅差の絶対値
1 Power storage hybrid power generation system (power converter)
2a Solar cell (distributed power supply)
2b
12 Amplitude adjustment circuit (amplitude adjustment means)
13 Start control circuit (start control means)
14b PLL circuit (commercial voltage phase angle detection means)
15 Phase angle adjustment circuit (phase angle adjustment means)
16 Disconnection welding detection circuit (disconnection welding detection means)
18 Output voltage amplitude instantaneous value detection circuit (output voltage amplitude instantaneous value detection means)
19 Output current amplitude instantaneous value detection circuit (output current amplitude instantaneous value detection means)
20 Apparent power change detection circuit (Apparent power change detection means)
21 Output current value detection circuit (output current value detection means)
22 Passing current value estimation circuit (passing current value estimation means)
23 Device output current value calculation circuit (device output current value calculation means)
24 Relay disconnection welding detection circuit for autonomous system (switch disconnection welding detection means for autonomous system)
25 Amplitude adjustment circuit during independent operation (Amplitude adjustment means during independent operation)
51 LPF (first low-pass filter)
61 LPF (second low-pass filter)
C f capacitor E u. max −ΔE Amplitude R load independent load S std. u , S std. w Relay for independent system (switch for independent system)
S u , S w Grid connection relay (Switch for grid connection)
ΔE Amplitude difference ΔI Absolute value of current amplitude difference ΔS Inv Apparent power change ΔV Absolute value of voltage amplitude difference
Claims (17)
前記分散型電源と前記分散型電源から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置との少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換するインバータと、
前記インバータと前記商用電力系統との間に接続されたコンデンサと、
前記商用電力系統の電圧である商用系統電圧の振幅を検出する商用電圧振幅検出手段と、
前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、前記商用電圧振幅検出手段で検出された商用系統電圧の振幅と所定範囲内の振幅差を有する系統連系運転前振幅に合わせる振幅調整手段と、
前記分散型電源の前記商用電力系統への連系状態と解列状態とを切り替えるための一対の系統連系用スイッチと、
前記系統連系用スイッチを切り替えた時における、前記電力変換装置からの出力値の変化量に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線と溶着を検知する断線溶着検知手段と、
装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、前記振幅調整手段によって、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記系統連系運転前振幅に合わせた後、前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、前記電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御する起動制御手段とを備える電力変換装置。 A power converter for connecting a distributed power source to a commercial power system,
An inverter that converts DC power based on power input from at least one of the distributed power source and a power storage device that stores power output from the distributed power source into AC power;
A capacitor connected between the inverter and the commercial power system;
Commercial voltage amplitude detection means for detecting the amplitude of the commercial grid voltage, which is the voltage of the commercial power grid;
Grid interconnection having an amplitude difference within a predetermined range from the amplitude of the commercial grid voltage detected by the commercial voltage amplitude detection means by gradually increasing the amplitude of the output voltage from the power converter from a predetermined value Amplitude adjustment means to match the amplitude before operation,
A pair of grid connection switches for switching between a connected state and a disconnected state of the distributed power source to the commercial power system;
Based on the amount of change in the output value from the power converter when the grid connection switch is switched, a disconnection welding detection means for detecting disconnection and welding of the grid connection switch,
When grid connection operation is performed at the time of start-up of the apparatus, the amplitude adjustment unit adjusts the amplitude of the output voltage from the power converter to the amplitude before the grid connection operation, and then the disconnection welding detection unit Power conversion comprising: an activation control unit configured to connect the power conversion device to the commercial power system and perform control so as to start a grid interconnection operation after detecting disconnection and welding of the grid interconnection switch apparatus.
前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知に用いられる、前記電力変換装置からの出力値の変化量は、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量であることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 Apparent power change amount detecting means for detecting a change amount of the apparent power that is a product of the effective value of the output voltage and the effective value of the output current from the power converter,
The amount of change in the output value from the power converter used for detecting disconnection and welding of the grid interconnection switch by the disconnection welding detection means is the amount of change in the apparent power detected by the apparent power change amount detection means. The power conversion device according to claim 1, wherein:
前記電力変換装置からの出力電流の振幅の瞬時値を検出する出力電流振幅瞬時値検出手段とをさらに備え、
前記皮相電力変化量検出手段は、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値と、前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の電力変換装置。 Output voltage amplitude instantaneous value detecting means for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output voltage from the power converter;
An output current amplitude instantaneous value detecting means for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output current from the power converter,
The apparent power change amount detecting means is based on the instantaneous value of the output voltage amplitude detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means and the instantaneous value of the output current amplitude detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means. The power converter according to claim 2, wherein the change amount of the apparent power is calculated.
前記断線溶着検知手段により、前記系統連系用スイッチの断線を検知する時には、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第1の瞬時電圧振幅差と、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第1の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出し、
前記断線溶着検知手段により、前記一対の系統連系用スイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方の系統連系用スイッチの溶着を検知する時には、
前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第2の瞬時電圧振幅差と、
前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第2の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することを特徴とする請求項4に記載の電力変換装置。 The apparent power change amount detecting means is
When detecting disconnection of the system interconnection switch by the disconnection welding detection means,
An average value of the instantaneous value of the amplitude of the output voltage for a predetermined number of times detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means with the grid interconnection switch in the disconnected state, and the grid interconnection switch with the interconnection A first instantaneous voltage amplitude difference that is an absolute value of a voltage amplitude difference from the instantaneous value of the amplitude of the output voltage detected by the output voltage amplitude instantaneous value detection means in a state;
An average value of an instantaneous value of the output current amplitude for a predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with the grid interconnection switch in the disconnected state, and the grid interconnection switch with the interconnection Based on the first instantaneous current amplitude difference that is the absolute value of the current amplitude difference from the instantaneous value of the amplitude of the output current detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means in the state, the change amount of the apparent power is calculated. Calculate
When detecting the welding of the grid connection switch that is not connected to the commercial power system among the pair of grid connection switches by the disconnection welding detection means,
Among the pair of grid interconnection switches, the average of the instantaneous values of the amplitudes of the output voltage for a predetermined number of times detected by the output voltage amplitude instantaneous value detection means in a state where both switches are not connected to the commercial power system A second instantaneous value that is the absolute value of the voltage amplitude difference between the value and the instantaneous value of the output voltage amplitude detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means in a state where only one switch is connected to the commercial power system. Voltage amplitude difference,
Among the pair of grid interconnection switches, the average of the instantaneous values of the amplitudes of the output currents for a predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detection means in a state where both switches are not connected to the commercial power system A second instantaneous value that is an absolute value of a current amplitude difference between the value and an instantaneous value of the output current amplitude detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means in a state where only one switch is connected to the commercial power system. The power converter according to claim 4, wherein a change amount of the apparent power is calculated based on a current amplitude difference.
前記出力電流振幅瞬時値検出手段は、前記電力変換装置からの出力電流のノイズ除去用の第2のローパスフィルタを備え、
前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知時には、前記第1のローパスフィルタと前記第2のローパスフィルタの遮断周波数が、商用系統周波数に設定されることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の電力変換装置。 The output voltage amplitude instantaneous value detecting means includes a first low-pass filter for removing noise from the output voltage from the power converter,
The output current amplitude instantaneous value detecting means includes a second low-pass filter for removing noise of the output current from the power converter,
The cutoff frequency of the first low-pass filter and the second low-pass filter is set to a commercial system frequency when the disconnection and welding of the grid interconnection switch is detected by the disconnection and welding detection means. The power conversion device according to claim 4 or 5.
前記コンデンサに流れる電流の値であるコンデンサ通過電流値を推定する通過電流値推定手段と、
前記出力電流値検出手段によって検出された、前記インバータからの出力電流値と、前記通過電流値推定手段によって推定されたコンデンサ通過電流値とに基づいて、前記電力変換装置からの出力電流値を算出する装置出力電流値算出手段とをさらに備え、
前記断線溶着検知手段は、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記装置出力電流値算出手段により算出された出力電流値に基づいて、前記一対の系統連系用スイッチのうち、両方のスイッチの溶着を検知することを特徴とする請求項1乃至請求項6の少なくともいずれか一項に記載の電力変換装置。 Output current value detecting means for detecting an output current value from the inverter;
A passing current value estimating means for estimating a capacitor passing current value which is a value of a current flowing through the capacitor;
Based on the output current value from the inverter detected by the output current value detection means and the capacitor passing current value estimated by the passing current value estimation means, the output current value from the power converter is calculated. A device output current value calculating means for
The disconnection welding detection means is based on the output current value calculated by the device output current value calculation means in a state where both of the pair of grid connection switches are not connected to the commercial power system. The power conversion device according to claim 1, wherein welding of both switches of the pair of grid interconnection switches is detected.
前記分散型電源と前記分散型電源から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置との少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換するインバータと、
前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、0から段階的に増加させて、自立運転時の電圧である自立系統電圧の振幅の指令値に合わせる自立運転時振幅調整手段と、
前記自立負荷と前記電力変換装置との接続状態と非接続状態とを切り替えるための一対の自立系統用スイッチと、
前記自立系統用スイッチを切り替えた時における、前記電力変換装置からの出力値の変化量に基づいて、前記自立系統用スイッチの断線と溶着を検知する自立系統用スイッチ断線溶着検知手段と、
装置の起動時に、自立運転を行うときは、前記自立運転時振幅調整手段によって、前記電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記自立系統電圧の振幅の指令値に合わせた後、前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段による前記自立系統用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、前記電力変換装置を前記自立負荷に接続して、自立運転を開始するように制御する起動制御手段とを備える電力変換装置。 A power converter for converting DC power from a distributed power source into AC power and supplying the converted AC power to a self-supporting load,
An inverter that converts DC power based on power input from at least one of the distributed power source and a power storage device that stores power output from the distributed power source into AC power;
Amplitude adjustment means during stand-alone operation in which the amplitude of the output voltage from the power converter is increased stepwise from 0 to match the command value of the amplitude of the stand-alone system voltage that is the voltage during stand-alone operation;
A pair of independent system switches for switching between a connected state and a disconnected state of the self-supporting load and the power converter;
Based on the amount of change in the output value from the power converter when the switch for the independent system is switched, a switch disconnection detection means for detecting disconnection and welding of the switch for the independent system,
When autonomous operation is performed at the time of startup of the device, the amplitude of the output voltage from the power conversion device is adjusted to the command value of the amplitude of the autonomous system voltage by the amplitude adjustment means during autonomous operation, and then the autonomous system An activation control means for controlling the power converter to connect to the self-supporting load and to start the self-sustaining operation after detecting the disconnection and welding of the switch for the self-supporting system by the switch disconnection welding detection means. A power converter provided.
前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段による前記自立系統用スイッチの断線と溶着の検知に用いられる、前記電力変換装置からの出力値の変化量は、前記皮相電力変化量検出手段により検出した皮相電力の変化量であることを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。 Apparent power change amount detecting means for detecting a change amount of the apparent power that is a product of the effective value of the output voltage and the effective value of the output current from the power converter,
The amount of change in the output value from the power converter used for detecting the disconnection and welding of the switch for the independent system by the switch disconnection welding detection unit for the independent system is the apparent power detected by the apparent power change detection unit. The power conversion device according to claim 8, wherein the power conversion device is an amount of change.
前記電力変換装置からの出力電流の振幅の瞬時値を検出する出力電流振幅瞬時値検出手段とをさらに備え、
前記皮相電力変化量検出手段は、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値と、前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の電力変換装置。 Output voltage amplitude instantaneous value detecting means for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output voltage from the power converter;
An output current amplitude instantaneous value detecting means for detecting an instantaneous value of the amplitude of the output current from the power converter,
The apparent power change amount detecting means is based on the instantaneous value of the output voltage amplitude detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means and the instantaneous value of the output current amplitude detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means. The power converter according to claim 9 or 10, wherein the change amount of the apparent power is calculated.
前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段により、前記自立系統用スイッチの断線を検知する時には、
前記自立系統用スイッチを前記非接続状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記自立系統用スイッチを前記接続状態にして前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第3の瞬時電圧振幅差と、
前記自立系統用スイッチを前記非接続状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、前記自立系統用スイッチを前記接続状態にして前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第3の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出し、
前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段により、前記一対の自立系統用スイッチのうち、前記自立負荷に接続させていない方の自立系統用スイッチの溶着を検知する時には、
前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチを前記自立負荷に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記自立負荷に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との電圧振幅差の絶対値である第4の瞬時電圧振幅差と、
前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチを前記自立負荷に接続させていない状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電流の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記自立負荷に接続させた状態で前記出力電流振幅瞬時値検出手段により検出した出力電流の振幅の瞬時値との電流振幅差の絶対値である第4の瞬時電流振幅差とに基づいて、前記皮相電力の変化量を算出することを特徴とする請求項11に記載の電力変換装置。 The apparent power change amount detecting means is
By detecting the disconnection of the switch for the self-supporting system by the switch disconnection welding detection means for the self-supporting system,
An average value of the instantaneous value of the amplitude of the output voltage for a predetermined number of times detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means with the independent system switch in the disconnected state and the independent system switch in the connected state A third instantaneous voltage amplitude difference which is an absolute value of a voltage amplitude difference from an instantaneous value of the amplitude of the output voltage detected by the output voltage amplitude instantaneous value detection means;
An average value of the instantaneous value of the output current amplitude for a predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with the independent system switch in the disconnected state, and the independent system switch in the connected state. Based on the third instantaneous current amplitude difference that is the absolute value of the current amplitude difference from the instantaneous value of the amplitude of the output current detected by the output current amplitude instantaneous value detection means, the change amount of the apparent power is calculated,
When detecting the welding of the switch for the self-supporting system that is not connected to the self-supporting load among the pair of switches for the self-supporting system by the switch disconnection welding detection means for the self-supporting system,
Among the pair of independent power system switches, the average value of the instantaneous values of the output voltage amplitude for a predetermined number of times detected by the output voltage amplitude instantaneous value detection means in a state where both switches are not connected to the independent load; The fourth instantaneous voltage amplitude difference which is the absolute value of the voltage amplitude difference from the instantaneous value of the output voltage amplitude detected by the output voltage amplitude instantaneous value detecting means with only one switch connected to the self-supporting load. When,
Among the pair of independent power system switches, the average value of the instantaneous values of the amplitudes of the output current for a predetermined number of times detected by the output current amplitude instantaneous value detection means in a state where both switches are not connected to the self-supporting load; The fourth instantaneous current amplitude difference which is the absolute value of the current amplitude difference from the instantaneous value of the output current amplitude detected by the output current amplitude instantaneous value detecting means with only one switch connected to the self-supporting load The power conversion device according to claim 11, wherein a change amount of the apparent power is calculated based on
前記出力電流振幅瞬時値検出手段は、前記電力変換装置からの出力電流のノイズ除去用の第2のローパスフィルタを備え、
前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段による前記自立系統用スイッチの断線と溶着の検知時には、前記第1のローパスフィルタと前記第2のローパスフィルタの遮断周波数が、自立運転時における前記電力変換装置からの出力電圧と出力電流の周波数である自立系統周波数に設定されることを特徴とする請求項11又は請求項12に記載の電力変換装置。 The output voltage amplitude instantaneous value detecting means includes a first low-pass filter for removing noise from the output voltage from the power converter,
The output current amplitude instantaneous value detecting means includes a second low-pass filter for removing noise of the output current from the power converter,
At the time of detecting disconnection and welding of the switch for the independent system by the disconnection welding detection unit for the independent system, the cutoff frequency of the first low-pass filter and the second low-pass filter is determined from the power conversion device during the independent operation. The power conversion device according to claim 11, wherein the power conversion device is set to a self-supporting system frequency that is a frequency of the output voltage and the output current.
前記インバータからの出力電流値を検出する出力電流値検出手段と、
前記コンデンサに流れる電流の値であるコンデンサ通過電流値を推定する通過電流値推定手段と、
前記出力電流値検出手段によって検出された、前記インバータからの出力電流値と、前記通過電流値推定手段によって推定されたコンデンサ通過電流値とに基づいて、前記電力変換装置からの出力電流値を算出する装置出力電流値算出手段とをさらに備え、
前記自立系統用スイッチ断線溶着検知手段は、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチを前記自立負荷に接続させていない状態で前記装置出力電流値算出手段により算出された出力電流値に基づいて、前記一対の自立系統用スイッチのうち、両方のスイッチの溶着を検知することを特徴とする請求項8乃至請求項13の少なくともいずれか一項に記載の電力変換装置。 A capacitor connected between the inverter and the self-supporting load;
Output current value detecting means for detecting an output current value from the inverter;
A passing current value estimating means for estimating a capacitor passing current value which is a value of a current flowing through the capacitor;
Based on the output current value from the inverter detected by the output current value detection means and the capacitor passing current value estimated by the passing current value estimation means, the output current value from the power converter is calculated. A device output current value calculating means for
The self-standing system switch disconnection welding detecting means is configured to output the current value calculated by the device output current value calculating means in a state where both of the pair of self-supporting system switches are not connected to the self-supporting load. 14. The power conversion device according to claim 8, wherein welding of both of the pair of independent system switches is detected based on the switch. 14.
前記電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用電圧位相角検出手段によって検出された商用系統電圧の位相角に合わせる位相角調整手段とをさらに備え、
前記起動制御手段は、装置の起動時に、系統連系運転を行うときは、前記位相角調整手段によって、前記電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用系統電圧の位相角に合わせてから、前記電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御することを特徴とする請求項1乃至請求項7の少なくともいずれか一項に記載の電力変換装置。 Commercial voltage phase angle detection means for detecting the phase angle of the commercial grid voltage;
Phase angle adjusting means for adjusting the phase angle of the output voltage from the power converter to the phase angle of the commercial system voltage detected by the commercial voltage phase angle detecting means,
When starting up the apparatus, the start control means adjusts the phase angle of the output voltage from the power converter to the phase angle of the commercial system voltage by the phase angle adjusting means when performing grid connection operation. The power conversion device according to claim 1, wherein the power conversion device is connected to the commercial power system and controlled to start grid connection operation. apparatus.
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