JP2019075838A - Dispersion type power source and controller of the same - Google Patents

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Abstract

To provide a dispersion type power source and a controller of the same which suppress quickly voltage fluctuation of a linkage point due to a reactive power output of a power converter and improve a generation efficiency.SOLUTION: In a dispersion type power source 150 having a DC power supply source 130, a power converter 120, and a controller 100, the controller 100 comprises an averaging processing unit 101 and a subtractor 103 which detect a voltage fluctuation amount ΔV of a linkage point, the averaging processing unit 101 and a sample-and-hold unit 102 which generate a voltage target value from a linkage point voltage, a subtractor 107, a voltage controller 109 and the like which generate a reactive power command Qfrom deviation ΔVbetween the voltage target value and a current linkage point voltage, an absolute value arithmetic unit 104, a comparator 106 and a convergence determination unit 108 which determine convergence of the voltage fluctuation by the voltage fluctuation amount ΔV, and the sample-and-hold unit 102, a progressive reduction controller 114, a changeover unit 115 and the like which output the gradually reduced reactive power command Qwhen the convergence determination unit 108 determines the convergence of the voltage fluctuation of the linkage point.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、太陽光発電システムや風力発電システム等からなる分散型電源の、電力系統との連系点における電圧変動を抑制する技術に関する。   The present invention relates to a technology for suppressing voltage fluctuation at a connection point with an electric power system of a distributed power supply including a solar power generation system, a wind power generation system, and the like.

太陽光発電システムや風力発電システム等の分散型電源は、通常、パワーコンディショナを介して電力系統に連系される。
ここで、分散型電源から出力される有効電力は気象条件等によって変動することが知られており、有効電力の変動は電力系統との連系点の電圧を変動させるため、電力系統の安定化を阻害する原因となる。
Distributed power sources such as a solar power generation system and a wind power generation system are usually interconnected to a power system via a power conditioner.
Here, it is known that the active power output from the distributed power source fluctuates depending on weather conditions etc., and the fluctuation of the active power fluctuates the voltage at the connection point with the power system, so the power system is stabilized. Cause inhibition.

このような連系点における電圧変動を抑制するための従来技術として、例えば、特許文献1や特許文献2に記載されたものが知られている。
まず、特許文献1には、系統電圧の変動成分から所定の大きさ以上の変動成分を抽出し、この変動成分を所定範囲に抑制して無効電力(または無効電流、以下同じ)がその指令に一致するように制御量を算出し、この制御量に従って無効電力を制御するようにした無効電力補償装置が記載されている。
As a prior art for suppressing the voltage fluctuation | variation in such a connection point, what was described in patent document 1 and patent document 2 is known, for example.
First, in Patent Document 1, a fluctuation component of a predetermined size or more is extracted from fluctuation components of the system voltage, and the fluctuation component is suppressed within a predetermined range to reduce reactive power (or reactive current, hereinafter the same) There is described a reactive power compensation device that calculates a control amount so as to match, and controls reactive power according to the control amount.

図11は、特許文献1に記載された無効電力補償装置の制御ブロック図である。
図11において、501は連系点電圧Vが入力されるローパスフィルタ、502はローパスフィルタ501の出力電圧Vを上下限値により制限する可変リミッタ、503は可変リミッタ502の出力電圧Vと連系点電圧Vとから電圧変動量ΔVを算出する減算器、504は許容範囲(不感帯)を超える大きさの電圧変動量ΔVを抽出し、信号ΔVとして出力する変動量抽出部、505は無効電力計測値と設定値との偏差を求める減算器、506は減算器505の出力に所定のゲインを乗じて信号ΔVを出力する演算回路、507は信号ΔV,ΔVの偏差ΔVを求める減算器、508は偏差ΔVがゼロになるように無効電力指令Qref(具体的には、指令Qrefに対応するサイリスタ制御リアクトルの位相制御角指令)を生成するPI(比例積分)調節器等の電圧制御回路である。
FIG. 11 is a control block diagram of the reactive power compensation device described in Patent Document 1. As shown in FIG.
In FIG. 11, reference numeral 501 denotes a low pass filter to which the connection point voltage V r is input, 502 denotes a variable limiter for limiting the output voltage V 0 of the low pass filter 501 by upper and lower limit values, and 503 denotes an output voltage V 1 of the variable limiter 502. subtractor for calculating a voltage variation [Delta] V from the interconnection node voltage V r, 504 is tolerance extracts voltage variation [Delta] V of magnitude greater than the (dead zone), the variation extracting section for outputting a signal [Delta] V 1, 505 Is a subtractor for obtaining the deviation between the reactive power measurement value and the setting value, 506 is an arithmetic circuit which outputs the signal ΔV 2 by multiplying the output of the subtractor 505 by a predetermined gain, and 507 is the deviation ΔV of the signals ΔV 1 and ΔV 2 subtractor for obtaining the F, 508 in the reactive power command Q ref (specifically so that the deviation [Delta] V F becomes zero, the phase control angle of the thyristor controlled reactor, corresponding to the command Q ref PI to generate a decree) (which is a voltage control circuit such as a proportional integral) control.

一方、特許文献2には、分散型電源と電力系統との連系点における電圧変動量,有効電力及び連系点力率を演算し、連系点有効電力と電圧変動量との関係を近似した一次関数の傾きを求め、連系点力率及び前記傾きの増減に応じて設定された力率変動量を連系点力率に加算して前記傾きをほぼゼロにする力率指令を演算し、この力率指令に従って電力変換器を運転するようにした分散型電源の制御装置が記載されている。
この従来技術では、図11に記載したような無効電力補償装置を用いずに、分散型電源を構成する電力変換器の無効電力出力を制御することで連系点の電圧変動を抑制している。
On the other hand, Patent Document 2 calculates the voltage fluctuation amount, the active power and the interconnection point power factor at the interconnection point of the distributed power source and the electric power system, and approximates the relationship between the interconnection point active power and the voltage fluctuation amount. Calculate the slope of the linear function, add the power factor fluctuation amount set according to the interconnection point power factor and the increase or decrease of the inclination to the interconnection point power factor, and calculate the power factor command to make the inclination almost zero A controller of a distributed power supply is described which operates the power converter according to the power factor command.
In this prior art, the voltage fluctuation at the interconnection point is suppressed by controlling the reactive power output of the power converter constituting the distributed power supply without using the reactive power compensation device as shown in FIG. .

特開2008−165499号公報(段落[0037]〜[0042]、図1,図2等)JP 2008-165499 A (paragraphs [0037] to [0042], FIG. 1, FIG. 2 etc.) 特許第5979404号公報(段落[0027]〜[0041]、図4〜図6等)Patent No. 5979404 (Paragraphs [0027] to [0041], FIG. 4 to FIG. 6, etc.)

連系点における電圧変動量が大きい時には、特許文献2に記載されているように、分散型電源内の電力変換器による無効電力出力を用いて十分な変動抑制制御を行うことが望ましい。これに対し、連系点の電圧変動量が許容範囲内にある時は、発電効率の低下を防ぐ観点から、無効電力を極力出力しないように電力変換器を制御することが求められる。   When the voltage fluctuation amount at the interconnection point is large, it is desirable to perform sufficient fluctuation suppression control using reactive power output by the power converter in the distributed power supply as described in Patent Document 2. On the other hand, when the voltage fluctuation amount at the interconnection point is within the allowable range, it is required to control the power converter so as not to output reactive power as much as possible from the viewpoint of preventing a decrease in power generation efficiency.

特許文献1では、電圧変動量が許容範囲内にある場合に無効電力を設定値(例えばゼロ)に戻す方式を採っている。しかしながら、これによると、特許文献1の段落[0040]に記載されているように、電圧変動を十分に抑制できない場合がある。   In Patent Document 1, a method is adopted in which the reactive power is returned to a set value (for example, zero) when the voltage fluctuation amount is within the allowable range. However, according to this, as described in paragraph [0040] of Patent Document 1, the voltage fluctuation may not be sufficiently suppressed.

例えば、図12(a),(b)に示す如く系統電圧V及び連系点電圧Vが時刻Tから低下した場合、連系点電圧Vから高周波成分を除去するローパスフィルタ501(図11を参照)の時定数が短いと、系統電圧Vが低下しているにもかかわらず、図12(c)に実線で示すように電圧変動量ΔVはゼロに戻ってしまう。その結果、図12(d)の無効電力指令Qrefはゼロに制御されるようになり、電圧変動(電圧低下)を十分に抑制することができない。 For example, FIG. 12 (a), the case where the system voltage as shown in (b) V and the interconnection point voltage V r is decreased from the time T 1, the low-pass filter 501 (FIG removing high frequency components from the interconnection point voltage V r When the time constant (see 11) is short, the voltage fluctuation amount ΔV returns to zero as shown by the solid line in FIG. 12C, although the grid voltage V is decreasing. As a result, the reactive power command Qref shown in FIG. 12D is controlled to zero, and the voltage fluctuation (voltage drop) can not be sufficiently suppressed.

上記の問題に対しては、図12(c)に破線で示すようにローパスフィルタ501の時定数を長く設定すれば、系統電圧Vの低下時においても無効電力補償装置の出力を維持して電圧変動を抑制することが可能になる。しかし、この場合には、電圧変動量ΔVが許容範囲(電圧変動閾値)を逸脱する時間が長くなるという問題があった。   To solve the above problem, if the time constant of the low pass filter 501 is set long as shown by the broken line in FIG. 12C, the output of the reactive power compensation device is maintained even when the system voltage V drops. It becomes possible to control fluctuation. However, in this case, there has been a problem that the time during which the voltage fluctuation amount ΔV deviates from the allowable range (voltage fluctuation threshold) becomes long.

そこで、本発明の解決課題は、電力変換器からの無効電力出力によって連系点の電圧変動を迅速に抑制し、しかも発電効率の向上を可能にした分散型電源及びその制御装置を提供することにある。   Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a distributed power supply capable of rapidly suppressing voltage fluctuation at a connection point by reactive power output from a power converter, and capable of improving power generation efficiency, and a control device therefor. It is in.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、
直流電力供給源と、
前記直流電力供給源と電力系統との間に接続された電力変換器と、
前記電力変換器を制御することにより、前記直流電力供給源の直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に供給し、かつ、前記交流電力に含まれる無効電力を制御して当該電力変換器と前記電力系統との連系点における電圧を制御可能な制御装置と、
を備えた分散型電源において、
前記制御装置が、
前記連系点の電圧変動量を検出する手段と、
前記連系点の電圧に基づいて前記連系点の電圧目標値を生成する手段と、
前記電圧目標値と現在の連系点電圧との偏差に基づいて前記電力変換器に対する無効電力指令を生成する指令生成手段と、
前記電圧変動量に基づいて電圧変動の収束を判定する収束判定手段と、
前記収束判定手段により前記連系点の電圧変動が収束したと判定した時に前記無効電力指令を漸減させて出力する漸減制御手段と、
を有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned subject, invention concerning claim 1 is,
A DC power supply source,
A power converter connected between the DC power supply source and a power system;
By controlling the power converter, DC power of the DC power supply source is converted into AC power and supplied to the power system, and reactive power included in the AC power is controlled to control the power converter A controller capable of controlling a voltage at a connection point between the power system and the power system;
Distributed power supply with
The controller
A means for detecting the amount of voltage fluctuation at the connection point;
A means for generating a voltage target value of the interconnection point based on the voltage of the interconnection point;
Command generation means for generating a reactive power command for the power converter based on the deviation between the voltage target value and the current interconnection point voltage;
Convergence determination means for determining convergence of the voltage fluctuation based on the voltage fluctuation amount;
A gradual reduction control means for gradually reducing and outputting the reactive power command when the convergence determination means determines that the voltage fluctuation at the interconnection point has converged;
It is characterized by having.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載した分散型電源において、前記電圧目標値は、前記電圧変動量が閾値を超えた時の連系点電圧の移動平均値をサンプルホールドした値であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the dispersed power source according to the first aspect, the voltage target value is a value obtained by sampling and holding a moving average value of the interconnection point voltage when the voltage fluctuation amount exceeds a threshold. It is characterized by

請求項3に係る発明は、請求項1に記載した分散型電源において、前記電圧目標値は、前記電圧変動量が閾値を超えた時の連系点電圧の長周期成分をサンプルホールドした値であることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the distributed power supply according to claim 1, wherein the voltage target value is a value obtained by sampling and holding a long period component of the interconnection point voltage when the voltage fluctuation amount exceeds a threshold. It is characterized by

請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか1項に記載した分散型電源において、前記収束判定手段は、前記電圧変動量が一定期間にわたって閾値以下である時に電圧変動の収束を判定することを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the dispersed power source according to any one of claims 1 to 3, wherein the convergence determination means converges the voltage fluctuation when the voltage fluctuation amount is equal to or less than a threshold for a predetermined period. It is characterized by judging.

請求項5に係る発明は、請求項4に記載した分散型電源において、前記収束判定手段により電圧変動の収束を判定するまでは、前記指令生成手段が生成した第1の無効電力指令を前記電力変換器に与え、前記収束判定手段により電圧変動の収束を判定した後は、前記漸減制御手段により漸減させた第2の無効電力指令を前記電力変換器に与えることを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the distributed power source according to claim 4, wherein the first reactive power command generated by the command generation unit is the electric power until the convergence determination unit determines the convergence of the voltage fluctuation. The converter is characterized in that after the convergence judgment means judges convergence of the voltage fluctuation, the second reactive power command gradually reduced by the gradual reduction control means is supplied to the power converter.

請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何れか1項に記載した分散型電源において、前記漸減制御手段は、サンプルホールドされた現在の無効電力指令を基準として、前記電圧変動量を閾値以下に維持しながら無効電力指令を漸減することを特徴とする。   The invention according to claim 6 is the distributed power supply according to any one of claims 1 to 5, wherein the gradual reduction control means performs the voltage fluctuation amount on the basis of the current reactive power command sampled and held. The reactive power command is gradually reduced while maintaining the threshold value or less.

請求項7に係る発明は、請求項5に記載した分散型電源において、前記漸減制御手段により第2の無効電力指令を漸減している時に前記収束判定手段が電圧変動の収束を判定しない場合には、前記指令生成手段が、サンプルホールドした現在の無効電力指令を初期値として前記第1の無効電力指令を生成することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the distributed power supply according to claim 5, wherein the convergence determination unit does not determine the convergence of the voltage fluctuation while the second reactive power command is being gradually decreased by the gradual reduction control unit. The command generating means generates the first reactive power command with the current reactive power command sampled and held as an initial value.

請求項8に係る発明は、
直流電力供給源と、前記直流電力供給源と電力系統との間に接続された電力変換器と、を有する分散型電源の制御装置であって、
前記電力変換器を制御することにより、前記直流電力供給源の直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に供給し、かつ、前記交流電力に含まれる無効電力を制御して当該電力変換器と前記電力系統との連系点における電圧を制御可能な制御装置において、
前記連系点の電圧変動量を検出する手段と、
前記連系点の電圧に基づいて前記連系点の電圧目標値を生成する手段と、
前記電圧目標値と現在の連系点電圧との偏差に基づいて前記電力変換器に対する無効電力指令を生成する指令生成手段と、
前記電圧変動量に基づいて電圧変動の収束を判定する収束判定手段と、
前記収束判定手段により前記連系点の電圧変動が収束したと判定した時に前記無効電力指令を漸減させて出力する漸減制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is
A controller of a distributed power supply, comprising: a DC power supply source; and a power converter connected between the DC power supply source and a power system,
By controlling the power converter, DC power of the DC power supply source is converted into AC power and supplied to the power system, and reactive power included in the AC power is controlled to control the power converter A controller capable of controlling a voltage at a connection point between the power system and the power system,
A means for detecting the amount of voltage fluctuation at the connection point;
A means for generating a voltage target value of the interconnection point based on the voltage of the interconnection point;
Command generation means for generating a reactive power command for the power converter based on the deviation between the voltage target value and the current interconnection point voltage;
Convergence determination means for determining convergence of the voltage fluctuation based on the voltage fluctuation amount;
A gradual reduction control means for gradually reducing and outputting the reactive power command when the convergence determination means determines that the voltage fluctuation at the interconnection point has converged;
It is characterized by having.

本発明によれば、電力系統との連系点における電圧偏差を瞬時に低減することが可能である。
また、連系点の電圧変動が収束した後は、系統電圧に閾値以上の変動を与えることなく電力変換器による無効電力出力をゼロに制御可能であるため、分散型電源の発電効率を向上させることができる。
According to the present invention, it is possible to instantaneously reduce the voltage deviation at the connection point with the power system.
In addition, after the voltage fluctuation at the interconnection point converges, the reactive power output by the power converter can be controlled to zero without giving a fluctuation above the threshold to the grid voltage, so the power generation efficiency of the distributed power supply can be improved. be able to.

本発明の実施形態が適用される電力系統の全体構成図である。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power system to which an embodiment of the present invention is applied. 本発明の実施形態に係る制御装置の構成図である。It is a block diagram of a control device concerning an embodiment of the present invention. 図2における漸減制御部の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of the gradual reduction control part in FIG. 本発明の実施形態に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control apparatus which concerns on embodiment of this invention. 請求項2,3に係る発明の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the invention which concerns on Claim 2, 3. 請求項4に係る発明の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the invention which concerns on Claim 4. FIG. 請求項5に係る発明の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the invention which concerns on Claim 5. FIG. 請求項6に係る発明の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the invention which concerns on Claim 6. FIG. 請求項7に係る発明の主要部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the principal part of the invention which concerns on Claim 7. FIG. 本発明の実施形態の効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of embodiment of this invention. 特許文献1に係る従来技術の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the prior art based on patent document 1. FIG. 特許文献1に係る従来技術の問題点を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the problem of the prior art which concerns on patent document 1. FIG.

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図1は、本発明の実施形態が適用される電力系統の全体構成図である。図1において、商用電源等の交流電力系統200には、連系線300を介して負荷400が接続されている。ここで、負荷400は電力系統200との間で交流電力を授受する機能を有しており、広義には発電機も含む。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power system to which an embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, a load 400 is connected to an AC power system 200 such as a commercial power source via an interconnection 300. Here, the load 400 has a function of exchanging AC power with the power system 200, and includes a generator in a broad sense.

一方、150は太陽光発電システムや風力発電システム等の分散型電源である。この分散型電源150は、電圧検出器VT1を介して連系線300上の連系点に接続され、制御装置100、電力変換器120、太陽電池パネル等の直流電力供給源130、及び電圧検出器VT2を備えている。
電力変換器120は、いわゆるパワーコンディショナシステム(PCS)を構成するインバータ等からなる。この電力変換器120は、制御装置100が半導体スイッチング素子のオンオフを制御することにより、直流電力供給源130の直流電力を交流電力に変換して連系点を介し電力系統200に供給する。
Reference numeral 150 denotes a distributed power source such as a solar power generation system or a wind power generation system. The distributed power supply 150 is connected to a connection point on the connection line 300 via the voltage detector VT1, and the control device 100, the power converter 120, a DC power supply source 130 such as a solar cell panel, and voltage detection It has the vessel VT2.
Power converter 120 is formed of an inverter or the like that constitutes a so-called power conditioner system (PCS). The power converter 120 converts the direct current power of the direct current power supply source 130 into alternating current power by the control device 100 controlling on / off of the semiconductor switching element, and supplies the alternating current power to the power system 200 via the interconnection point.

また、制御装置100は、電圧検出器VT1により検出した連系点電圧Vに基づいて、後述する動作により生成した無効電力指令Qrefを電力変換器120に与え、電力変換器120は上記指令Qrefに応じた無効電力を出力する。なお、制御装置100は、電圧検出器VT2により検出した直流電圧Edcが所定の閾値を超えた場合等に電力変換器120を停止させる保護機能も備えているが、これらの機能は本発明と直接関係がないため、ここでは説明を省略する。 Further, the control unit 100, based on the interconnection point voltage V r detected by the voltage detector VT1, given the reactive power command Q ref generated by the operation described below to the power converter 120, power converter 120 is the command Output reactive power according to Q ref . Although control device 100 also has a protective function to stop power converter 120 when direct-current voltage E dc detected by voltage detector VT 2 exceeds a predetermined threshold, etc., these functions are the same as those of the present invention. The description is omitted here because there is no direct relationship.

次に、制御装置100の構成及び動作について説明する。
図2は、制御装置100の構成を示すブロック図である。図2において、連系点電圧Vは、移動平均処理や一次遅れ演算(長周期成分の検出)等を行うローパスフィルタ等の平均化処理部101により電圧Vに変換され、第1のサンプルホールド部102及び減算器103に入力される。
減算器103では、電圧Vと連系点電圧Vとから電圧変動量ΔVを演算し、この電圧変動量ΔVは絶対値演算部104に入力されて絶対値|ΔV|が演算される。
Next, the configuration and operation of the control device 100 will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device 100. As shown in FIG. In FIG. 2, the interconnection point voltage V r is converted into a voltage V 1 by an averaging processing unit 101 such as a low pass filter that performs moving average processing, first-order delay calculation (detection of long period components), etc. The signal is input to the hold unit 102 and the subtractor 103.
The subtracter 103 calculates the voltage variation [Delta] V from the voltage V 1 and the interconnection point voltage V r, the voltage fluctuation [Delta] V is the absolute value is input to the absolute value calculation unit 104 | [Delta] V | is calculated.

絶対値|ΔV|は閾値(例えば、0.02[p.u.](2[%]))105と共に比較部106に入力され、比較部106は、|ΔV|が閾値105より大きい場合に「1」を出力する。
比較部106の出力信号は第1のサンプルホールド部102に入力されており、サンプルホールド部102は、上記出力信号が「1」の時に入力信号Vを一定期間ホールドしつつ電圧目標値Vとして出力すると共に、上記出力信号が「0」の期間では入力信号Vをそのまま電圧目標値Vとして出力する。この電圧目標値Vは減算器107に入力されて現在の連系点電圧Vとの偏差ΔVが演算される。
The absolute value | ΔV | is input to the comparison unit 106 together with the threshold (eg, 0.02 [p.u.] (2 [%]) 105, and the comparison unit 106 determines that | ΔV | Output "1".
The output signal of the comparator 106 is input to the first sample-and-hold unit 102, the sample-and-hold unit 102, the voltage target value V h while the output signal is a period of time holds the input signal V 1 when "1" and outputs as said output signal is outputted as it is as the voltage target value V h of the input signal V 1 was in a period of "0". The voltage target value V h is input to the subtractor 107, and the deviation ΔV h from the current connection point voltage V r is calculated.

また、前記比較部106の出力信号は収束判定部108にも入力されている。この収束判定部10では、入力信号が「0」の状態、例えば、|ΔV|が0.02[p.u.]以下である状態が10秒間継続した場合に連系点の電圧変動が収束したと判定し、出力信号(収束判定信号)を「0」から「1」に反転させる。   The output signal of the comparison unit 106 is also input to the convergence determination unit 108. In this convergence determination unit 10, for example, | ΔV | is 0.02 [p. u. It is determined that the voltage fluctuation at the interconnection point has converged when the following condition continues for 10 seconds, and the output signal (convergence determination signal) is inverted from "0" to "1".

上記の収束判定信号と減算器107から出力される偏差ΔVとは、PI(比例積分)調節器からなる電圧制御部109に入力されている。この電圧制御部109は、請求項における指令生成手段に相当する。
電圧制御部109は、後述する乗算器112の出力を積分器の初期値として取り込み、収束判定信号が「1」の時に積分器をリセットすると共に、偏差ΔVがゼロになるように動作して第1の無効電力指令QrefAを出力する。
The convergence determination signal described above and the deviation ΔV h output from the subtractor 107 are input to a voltage control unit 109 including a PI (proportional integration) regulator. The voltage control unit 109 corresponds to a command generation unit in the claims.
Voltage control unit 109 takes in the output of multiplier 112 described later as an initial value of the integrator, resets the integrator when the convergence determination signal is “1”, and operates so that deviation ΔV h becomes zero. The first reactive power command Q refA is output.

また、収束判定信号は、符号反転部110、第3のサンプルホールド部113、及び切替部115に入力されている。
符号反転部110の出力は、この制御装置100の出力値である無効電力指令Qrefが入力される第2のサンプルホールド部111と乗算器112とに入力されている。第2のサンプルホールド部111は、符号反転部110の出力信号が「1」の時に無効電力指令Qrefを一定期間ホールドして出力し、この無効電力指令Qrefが乗算器112を介して電圧制御部109の積分器初期値となる。なお、符号反転部110の出力信号が「0」の期間には、上記積分器初期値が0となる。
The convergence determination signal is also input to the code inverting unit 110, the third sample and hold unit 113, and the switching unit 115.
The output of the code inverting unit 110 is input to the second sample hold unit 111 and the multiplier 112 to which the reactive power command Q ref which is the output value of the control device 100 is input. The second sample and hold unit 111, the output signal of the sign inversion unit 110 by a predetermined period and holds the reactive power command Q ref when "1" is output, the reactive power command Q ref is a voltage via the multiplier 112 The integrator initial value of the control unit 109 is obtained. Note that the integrator initial value is 0 during a period in which the output signal of the sign inverting unit 110 is “0”.

第3のサンプルホールド部113は、収束判定部108の出力信号が「1」の時に、この制御装置100の出力値である無効電力指令Qrefを一定期間ホールドし、指令Qrefhとして漸減制御部114に出力する。
ここで、図3は漸減制御部114の動作を示しており、時間が経過するにつれてQrefhを0まで漸減させるような第2の無効電力指令QrefBを出力する。
When the output signal of the convergence determination unit 108 is “1”, the third sample and hold unit 113 holds the reactive power command Q ref which is the output value of the control device 100 for a certain period, and gradually decreases the command as the command Q refh. Output to 114.
Here, FIG. 3 shows the operation of the gradual reduction control unit 114, and outputs a second reactive power command Q refB that gradually reduces Q refh to 0 as time passes.

電圧制御部109から出力された第1の無効電力指令QrefAと漸減制御部114から出力された第2の無効電力指令QrefBとは、切替部115の入力側に与えられている。切替部115は、収束判定信号が「0」の時に第1の無効電力指令QrefAを選択し、収束判定信号が「1」の時に第2の無効電力指令QrefBを選択して、これらの何れかを無効電力指令Qrefとして出力する。この無効電力指令Qrefは、図1の電力変換器120に送られ、半導体スイッチング素子の動作により所定の無効電力が連系点に供給されることになる。 The second reactive power command Q refB output from the first reactive power command Q refA a gradual reduction control unit 114 which is output from the voltage control unit 109 are given to the input side of the switching portion 115. The switching unit 115 selects the first reactive power command Q refA when the convergence determination signal is “0”, and selects the second reactive power command Q refB when the convergence determination signal is “1”. One of them is output as a reactive power command Q ref . The reactive power command Qref is sent to the power converter 120 of FIG. 1, and predetermined reactive power is supplied to the interconnection point by the operation of the semiconductor switching element.

次いで、上述した制御装置100の動作を、図4のフローチャートに沿って説明する。
[START]
制御初期では、制御装置100の出力値である無効電力指令Qref=0、収束判定信号は「1」、切替部115は「1」(第2の無効電力指令QrefB)が選択された状態から制御が開始される。
[ステップS10]
制御停止時の割込み処理であり、制御装置100による制御を続ける場合にはステップS11へ進む。
Next, the operation of the control device 100 described above will be described along the flowchart of FIG.
[START]
In the initial state of control, reactive power command Q ref = 0, which is the output value of control device 100, the convergence determination signal is “1”, and switching unit 115 is “1” (second reactive power command Q refB ) Control is started from
[Step S10]
This is an interrupt process at the time of stopping the control, and when the control by the control device 100 is continued, the process proceeds to step S11.

[ステップS11]
漸減制御部114の動作により、無効電力指令Qrefを漸減する。なお、初期状態ではQref(QrefB)=0が出力されたままになる。
[ステップS12]
連系点電圧Vを検出する。
[ステップS13]
平均化処理部101によりVを演算し、減算器103によりVとVとから電圧変動量ΔVを計算する。
[Step S11]
The reactive power command Q ref is gradually reduced by the operation of the gradual reduction control unit 114. In the initial state, Q ref (Q refB ) = 0 remains output.
[Step S12]
The interconnection point voltage V r is detected.
[Step S13]
The averaging processor 101 calculates V 1 , and the subtractor 103 calculates the voltage fluctuation amount ΔV from V 1 and V r .

[ステップS14]
絶対値演算部104によりΔVの絶対値|ΔV|を演算し、その結果を比較部106により閾値105と比較する。前述したように、閾値105には例えば0.02[p.u.](2[%])が設定されている。
|ΔV|が0.02[p.u.]以下であれば比較部106は「0」を出力し、処理はステップS10に戻る。従って、無効電力指令Qref=0の状態が維持される。
また、|ΔV|が0.02[p.u.]を超えた場合には、比較部106が「1」を出力して次のステップS15へ進む。
[Step S14]
The absolute value | ΔV | of ΔV is calculated by the absolute value calculator 104, and the result is compared with the threshold 105 by the comparator 106. As described above, the threshold 105 is, for example, 0.02 [p. u. ] (2 [%]) is set.
Is 0.02 [p. u. If not, the comparison unit 106 outputs “0”, and the process returns to step S10. Therefore, the state of reactive power command Q ref = 0 is maintained.
Further, | ΔV | is 0.02 [p. u. If the comparison result exceeds “1”, the comparison unit 106 outputs “1” and proceeds to the next step S15.

[ステップS15]
比較部106が「1」を出力すると、第1のサンプルホールド部102はその瞬間にサンプリングされたV、言い換えれば連系点電圧Vをホールドし、その値を電圧目標値Vとして出力する。
[ステップS16]
制御停止時の割込み処理であり、制御装置100による制御を続ける場合にはステップS17へ進む。
[Step S15]
When the comparison unit 106 outputs “1”, the first sample hold unit 102 holds V 1 sampled at that moment, in other words, the interconnection point voltage V r, and outputs the value as the voltage target value V h Do.
[Step S16]
This is an interrupt process at the time of stopping the control, and when the control by the control device 100 is continued, the process proceeds to step S17.

[ステップS17]
電圧目標値Vと現在の連系点電圧Vとの偏差ΔVを減算器107により求め、この偏差ΔVを電圧制御部109に入力する。電圧制御部109は、例えばPI調節器の動作により、ΔVがゼロになるように演算を行って第1の無効電力指令QrefAを出力する。
一方、収束判定部108は、入力値(比較部106の出力値)が「0」から「1」に変化した際に、出力値を瞬時に「1」から「0」に反転させる。これにより、切替部115の入力は電圧制御部109側に切り替わるため第1の無効電力指令QrefAが選択され、このQrefAが無効電力指令Qrefとして電力変換器120に出力される。
[Step S17]
The deviation [Delta] V h of the voltage target value V h and the current interconnection point voltage V r calculated by the subtractor 107, and inputs the deviation [Delta] V h to the voltage control unit 109. The voltage control unit 109 performs an operation such that ΔV h becomes zero by, for example, the operation of the PI regulator, and outputs a first reactive power command Q refA .
On the other hand, when the input value (the output value of the comparison unit 106) changes from “0” to “1”, the convergence determination unit 108 instantly inverts the output value from “1” to “0”. Thus, the input of the switching section 115 is selected first reactive power command Q refA for switching to the voltage control unit 109 side, the Q refA is output to the power converter 120 as the reactive power command Q ref.

[ステップS18]
連系点の電圧Vを監視しながら偏差ΔVをゼロにする制御を継続し、その間、無効電力指令Qref(=第1の無効電力指令QrefA)の出力が維持される。
[ステップS19]
ステップS18の動作を継続しつつ、VとVとから電圧変動量ΔVを計算する。
[Step S18]
While monitoring the voltage V r at the connection point, the control to make the deviation ΔV h zero is continued, while the output of the reactive power command Q ref (= the first reactive power command Q refA ) is maintained.
[Step S19]
While continuing the operation of step S18, the voltage fluctuation amount ΔV is calculated from V 1 and V r .

[ステップS20]
電圧変動量ΔVの絶対値|ΔV|が閾値0.02[p.u.]以下になり、収束判定部108により電圧変動が収束したと判定された場合は、ステップS10を経由してステップS11に戻る。収束判定部108による収束判定は、前述したように、例えば、|ΔV|が0.02[p.u.]以下である状態が10秒継続した場合に電圧変動が収束したと判定し、収束判定信号を「0」から「1」に反転させる。
電圧変動が収束していないと判定した場合は、ステップS16に戻り、制御の停止が指示されるか、または、電圧変動が収束するまで、ステップS17以降の制御(偏差ΔVをゼロにする制御)を継続する。
[Step S20]
The absolute value | ΔV | of the voltage fluctuation amount ΔV has a threshold value of 0.02 [p. u. If it is determined that the voltage variation has converged by the convergence determination unit 108, the process returns to step S11 via step S10. As described above, in the convergence determination by the convergence determination unit 108, for example, | ΔV | is 0.02 [p. u. It is determined that the voltage fluctuation has converged when the following condition continues for 10 seconds, and the convergence determination signal is inverted from "0" to "1".
If it is determined that the voltage fluctuation has not converged, the process returns to step S16, and the control from step S17 onward (control to make the deviation ΔV h zero until the stop of the control is instructed or the voltage fluctuation converges) Continue).

なお、ステップS20により電圧変動が収束したと判定し、ステップS10を経由してステップS11に移行すると、図2における第3のサンプルホールド部113が無効電力指令Qrefをサンプルホールドした指令Qrefhを出力し、この指令Qrefhが漸減制御部114に入力される。また、収束判定部108が「1」を出力することにより切替部115の入力は漸減制御部114側に切り替わるため、第2の無効電力指令QrefBが制御装置100の出力値(無効電力指令Qref)となる。
漸減制御部114の動作は、例えば|ΔV|を閾値0.02[p.u.]以内に保ちながら、前述したようにQrefBをQrefhから0まで漸減させるものである。
When it is determined in step S20 that the voltage fluctuation has converged, and the process proceeds to step S11 via step S10, the third sample-and-hold unit 113 in FIG. 2 performs command Q refh obtained by sampling and holding reactive power command Q ref. The command Q refh is output to the gradual reduction control unit 114. Further, since the input of the switching unit 115 is switched to the gradual decrease control unit 114 side by the convergence determination unit 108 outputting “1”, the second reactive power command Q refB is an output value of the control device 100 (reactive power command Q It becomes ref ).
The operation of the gradual decrease control unit 114 is, for example, | ΔV | u. ] While maintaining within, Q refB is gradually reduced from Q refh to 0 as described above.

[END]
自働または手動操作により制御停止指令が発生すると、これをステップS10またはS16により判定して制御を終了する。
[END]
When a control stop command is generated by the automatic operation or the manual operation, this is determined in step S10 or S16, and the control is ended.

図10は、本実施形態の効果を示す動作説明図である。
時刻Tで図10(a)の系統電圧Vが低下すると、図10(c)に示す如く、電圧変動量ΔVは瞬間的に大きくなり、図2の比較部106の出力は瞬間的に「1」になって直ちに「0」に戻る。この比較部106の出力「1」により、第1のサンプルホールド部102は、図10(b)の連系点電圧Vに基づく電圧Vをホールドし、電圧目標値Vとして出力する。
FIG. 10 is an operation explanatory view showing the effect of the present embodiment.
When the system voltage V shown in FIG. 10 (a) at time T 1 is lowered, as shown in FIG. 10 (c), momentarily increases the voltage variation [Delta] V, the output is momentarily in the comparison unit 106 of FIG. 2 " It becomes "1" and returns to "0" immediately. The output "1" of the comparison unit 106, a first sample-and-hold unit 102 holds the voltages V 1 based on the interconnection point voltage V r in FIG. 10 (b), and outputs a voltage target value V h.

時刻T以後、図2の電圧制御部109は連系点電圧Vを電圧目標値Vに一致させるように、図10(d)に示す第1の無効電力指令QrefAを演算して出力する。そして、時刻Tから収束判定時間(例えば10秒)後の時刻Tまでは収束判定部108の出力が「0」であるため、上記の無効電力指令QrefAが切替部115を介し無効電力指令Qrefとして出力される。この結果、図1の電力変換器120による無効電力補償が働き、図10(b)に示すように時刻T〜Tにおける連系点電圧Vの低下はごく僅かな値となる。 Time T 1 after the voltage control unit 109 of FIG. 2 as to match the interconnection point voltage V r to the voltage target value V h, and calculates a first reactive power command Q refA shown in FIG. 10 (d) Output. Then, since the output of the convergence determination unit 108 is “0” from time T 1 to time T 2 after the convergence determination time (for example, 10 seconds), the reactive power command Q refA described above is reactive power via the switching unit 115 It is output as the command Q ref . As a result, work is reactive power compensation with the power converter 120 of FIG. 1, a decrease in interconnection node voltage V r at time T 1 through T 2, as shown in FIG. 10 (b) becomes a negligible value.

時刻Tから収束判定時間を経過した時刻T以後は、収束判定部108による収束判定信号が「1」となる。これにより、第3のサンプルホールド部113によるサンプルホールド値Qrefhを漸減制御部114によって0まで漸減させる第2の無効電力指令QrefBが選択され、これが切替部115を介して無効電力指令Qrefとなる。
このように漸減していく無効電力指令Qrefに従って電力変換器120が無効電力補償を行うことにより、図10(b)の連系点電圧Vは時刻T以後、徐々に低下していき、この連系点電圧Vに応じて平均化処理部101の出力Vも低下していく。このため、図10(c)の電圧変動量ΔVが閾値0.02[p.u.]を超えて増加するようなおそれはない。
Time T 2, thereafter has elapsed the convergence determination period from time T 1, the convergence determination signal by the convergence determination portion 108 is "1". As a result, the second reactive power command Q refB for gradually decreasing the sample hold value Q refh by the third sample and hold unit 113 to 0 by the gradual decrease control unit 114 is selected, and this is selected via the switching unit 115 as the reactive power command Q ref. It becomes.
By the power converter 120 performs reactive power compensation in accordance with this way gradually reduced to continue reactive power command Q ref, interconnection node voltage V r in FIG. 10 (b) time T 2, after, gradually lowered , it decreases also the output V 1 of the averaging unit 101 in accordance with the interconnection point voltage V r. For this reason, the voltage fluctuation amount ΔV in FIG. u. There is no risk of increasing beyond.

上記のように、本実施形態によれば、連系点における電圧変動量ΔVを瞬時に閾値以内に低減すると共に、電圧変動の収束後は電力変換器120による無効電力出力をゼロに制御可能であるため、分散型電源の発電効率を向上させることができる。
なお、本発明に係る分散型電源は請求項1に記載した構成を備えることによって実現可能であるが、請求項2〜7に記載した構成を更に備えればその効果は一層顕著なものとなる。ここで、図5は請求項2,3に係る部分を一点鎖線で囲んであり、図6〜図9の各図は、それぞれ、請求項4〜7に係る部分を一点鎖線で囲んである。これらの各部の構成及び動作は、既に詳細に説明した通りである。また、請求項8に係る制御装置は、前述したごとく、例えば図2の構成によって実現されるものである。
As described above, according to the present embodiment, the voltage fluctuation amount ΔV at the interconnection point can be instantaneously reduced to within the threshold, and after the voltage fluctuation converges, the reactive power output by the power converter 120 can be controlled to zero. Because of this, the power generation efficiency of the distributed power source can be improved.
Although the distributed power supply according to the present invention can be realized by providing the configuration described in claim 1, the effect becomes more remarkable if the configuration described in claims 2 to 7 is further provided. . Here, in FIG. 5, the portions according to claims 2 and 3 are surrounded by alternate long and short dashed lines, and in each of FIGS. 6 to 9, the portions according to claims 4 through 7 are enclosed by alternate long and short dashed lines. The configuration and operation of these parts are as described in detail above. Further, as described above, the control device according to claim 8 is realized by the configuration of FIG. 2, for example.

100:制御装置
101:平均化処理部
102,111,113:サンプルホールド部
103,107:減算器
104:絶対値演算部
105:閾値
106:比較部
108:収束判定部
109:電圧制御部
110:符号反転部
112:乗算器
114:漸減制御部
115:切替部
120:電力変換器
130:直流電力供給源
150:分散型電源
160:連系トランス
200:交流電力系統
300:連系線
400:負荷(発電機を含む)
VT1,VT2:電圧検出器
100: control device 101: averaging processing unit 102, 111, 113: sample and hold unit 103, 107: subtractor 104: absolute value calculation unit 105: threshold 106: comparison unit 108: convergence determination unit 109: voltage control unit 110: Code inversion unit 112: Multiplier 114: Gradual control unit 115: Switching unit 120: Power converter 130: DC power supply source 150: Distributed power supply 160: Interconnection transformer 200: AC power system 300: Interconnection line 400: Load (Including generator)
VT1, VT2: Voltage detector

Claims (8)

直流電力供給源と、
前記直流電力供給源と電力系統との間に接続された電力変換器と、
前記電力変換器を制御することにより、前記直流電力供給源の直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に供給し、かつ、前記交流電力に含まれる無効電力を制御して当該電力変換器と前記電力系統との連系点における電圧を制御可能な制御装置と、
を備えた分散型電源において、
前記制御装置が、
前記連系点の電圧変動量を検出する手段と、
前記連系点の電圧に基づいて前記連系点の電圧目標値を生成する手段と、
前記電圧目標値と現在の連系点電圧との偏差に基づいて前記電力変換器に対する無効電力指令を生成する指令生成手段と、
前記電圧変動量に基づいて電圧変動の収束を判定する収束判定手段と、
前記収束判定手段により前記連系点の電圧変動が収束したと判定した時に前記無効電力指令を漸減させて出力する漸減制御手段と、
を有することを特徴とする分散型電源。
A DC power supply source,
A power converter connected between the DC power supply source and a power system;
By controlling the power converter, DC power of the DC power supply source is converted into AC power and supplied to the power system, and reactive power included in the AC power is controlled to control the power converter A controller capable of controlling a voltage at a connection point between the power system and the power system;
Distributed power supply with
The controller
A means for detecting the amount of voltage fluctuation at the connection point;
A means for generating a voltage target value of the interconnection point based on the voltage of the interconnection point;
Command generation means for generating a reactive power command for the power converter based on the deviation between the voltage target value and the current interconnection point voltage;
Convergence determination means for determining convergence of the voltage fluctuation based on the voltage fluctuation amount;
A gradual reduction control means for gradually reducing and outputting the reactive power command when the convergence determination means determines that the voltage fluctuation at the interconnection point has converged;
Distributed power supply characterized by having.
請求項1に記載した分散型電源において、
前記電圧目標値は、前記電圧変動量が閾値を超えた時の連系点電圧の移動平均値をサンプルホールドした値であることを特徴とする分散型電源。
In the distributed power supply according to claim 1,
The distributed power supply characterized in that the voltage target value is a value obtained by sampling and holding a moving average value of a voltage at a connection point when the voltage fluctuation amount exceeds a threshold.
請求項1に記載した分散型電源において、
前記電圧目標値は、前記電圧変動量が閾値を超えた時の連系点電圧の長周期成分をサンプルホールドした値であることを特徴とする分散型電源。
In the distributed power supply according to claim 1,
The distributed power supply according to claim 1, wherein the voltage target value is a value obtained by sampling and holding a long period component of a voltage at a connection point when the voltage fluctuation amount exceeds a threshold.
請求項1〜3の何れか1項に記載した分散型電源において、
前記収束判定手段は、前記電圧変動量が一定期間にわたって閾値以下である時に電圧変動の収束を判定することを特徴とする分散型電源。
In the distributed power supply according to any one of claims 1 to 3,
The distributed power supply characterized in that the convergence determining means determines the convergence of the voltage fluctuation when the voltage fluctuation amount is equal to or less than a threshold for a predetermined period.
請求項4に記載した分散型電源において、
前記収束判定手段により電圧変動の収束を判定するまでは、前記指令生成手段が生成した第1の無効電力指令を前記電力変換器に与え、
前記収束判定手段により電圧変動の収束を判定した後は、前記漸減制御手段により漸減させた第2の無効電力指令を前記電力変換器に与えることを特徴とする分散型電源。
In the distributed power supply according to claim 4,
The first reactive power command generated by the command generation unit is provided to the power converter until the convergence judgment unit determines that the voltage fluctuation has converged.
A distributed power supply characterized in that the second reactive power command gradually reduced by the gradual reduction control means is given to the power converter after the convergence judgment means determines the convergence of the voltage fluctuation.
請求項1〜5の何れか1項に記載した分散型電源において、
前記漸減制御手段は、サンプルホールドされた現在の無効電力指令を基準として、前記電圧変動量を閾値以下に維持しながら無効電力指令を漸減することを特徴とする分散型電源。
In the distributed power supply according to any one of claims 1 to 5,
The distributed power supply characterized in that the gradual decrease control means gradually reduces the reactive power command while maintaining the voltage fluctuation amount below a threshold value based on the current reactive power command sampled and held.
請求項5に記載した分散型電源において、
前記漸減制御手段により第2の無効電力指令を漸減している時に前記収束判定手段が電圧変動の収束を判定しない場合には、前記指令生成手段が、サンプルホールドした現在の無効電力指令を初期値として前記第1の無効電力指令を生成することを特徴とする分散型電源。
In the distributed power supply according to claim 5,
When the convergence determination means does not determine the convergence of the voltage fluctuation while the second reactive power command is being gradually reduced by the gradual reduction control means, the command generation means performs an initial value on the current reactive power command sampled and held. Generating a first reactive power command as a distributed power supply.
直流電力供給源と、前記直流電力供給源と電力系統との間に接続された電力変換器と、を有する分散型電源の制御装置であって、
前記電力変換器を制御することにより、前記直流電力供給源の直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に供給し、かつ、前記交流電力に含まれる無効電力を制御して当該電力変換器と前記電力系統との連系点における電圧を制御可能な制御装置において、
前記連系点の電圧変動量を検出する手段と、
前記連系点の電圧に基づいて前記連系点の電圧目標値を生成する手段と、
前記電圧目標値と現在の連系点電圧との偏差に基づいて前記電力変換器に対する無効電力指令を生成する指令生成手段と、
前記電圧変動量に基づいて電圧変動の収束を判定する収束判定手段と、
前記収束判定手段により前記連系点の電圧変動が収束したと判定した時に前記無効電力指令を漸減させて出力する漸減制御手段と、
を備えたことを特徴とする、分散型電源の制御装置。
A controller of a distributed power supply, comprising: a DC power supply source; and a power converter connected between the DC power supply source and a power system,
By controlling the power converter, DC power of the DC power supply source is converted into AC power and supplied to the power system, and reactive power included in the AC power is controlled to control the power converter A controller capable of controlling a voltage at a connection point between the power system and the power system,
A means for detecting the amount of voltage fluctuation at the connection point;
A means for generating a voltage target value of the interconnection point based on the voltage of the interconnection point;
Command generation means for generating a reactive power command for the power converter based on the deviation between the voltage target value and the current interconnection point voltage;
Convergence determination means for determining convergence of the voltage fluctuation based on the voltage fluctuation amount;
A gradual reduction control means for gradually reducing and outputting the reactive power command when the convergence determination means determines that the voltage fluctuation at the interconnection point has converged;
A controller of a distributed power supply, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112139468A (en) * 2020-09-30 2020-12-29 东北大学 Method and device for detecting liquid level of strip continuous casting distribution bag

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