JP2703976B2 - インバータの並列運転制御装置 - Google Patents

インバータの並列運転制御装置

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JP2703976B2 JP1039814A JP3981489A JP2703976B2 JP 2703976 B2 JP2703976 B2 JP 2703976B2 JP 1039814 A JP1039814 A JP 1039814A JP 3981489 A JP3981489 A JP 3981489A JP 2703976 B2 JP2703976 B2 JP 2703976B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は複数台のインバータを商用電源等の共通の周
波数基準信号、あるいは個別に設けられた発振器の出力
信号の一方に同期させて並列運転を行なうインバータの
並列運転制御装置に関する。
(従来の技術) インバータを用いた無停電電源システムでは、その信
頼性を向上させる目的で、複数台のインバータを並列運
転するシステムとすることが多い。また、このような並
列運転インバータの出力と直送商用電源とを切換スイッ
チにて結合し、万一この並列運転インバータにシステム
ダウンが生じた場合、あるいはインバータシステム全体
を保守点検する場合には、この切換スイッチを無瞬断で
直送商用電源へ切換えて負荷へ連続給電するようにして
電源システムとしての信頼性を更に向上させる方式も広
く用いられる。このようなシステムにあっては、各イン
バータの出力位相が互いに一致しているとともに、イン
バータの出力位相は直送商用電源の位相にも一致してい
ることが必要である。
第3図は従来この種のインターバの並列運転制御装置
を示すブロック図である。同図において、1号機と2号
機は添字a,bを付して区別している。1a,1bは直流母線で
あり、これには図示していない交流を直流に変換する整
流器または蓄電池あるいはこれら両者を併用して得られ
る直流電圧が供給されている。2a,2bはこの直流母線の
電圧を交流に変換するインバータ、3a,3bはインバータ
出力を正弦波に波形改善するための交流フィルタ、4a,4
bは各インバータの並列投入あるいは解列を行なうため
のしゃ断器、5は直送商用電源、6,7はインバータと直
送商用電源との切換を無瞬断で行なうための静止形の切
換スイッチ(半導体スイッチ)、8は負荷である。
一方、制御装置は位相差検出器(PHD)111a,111b、ロ
ーパスフィルタ(LPF)112a,112b、電圧制御発振器(VC
O)113a,113bから成るPLL回路11a,11bと、該PLL回路11
a,11bの出力を分周して各インバータのゲートパルスを
発生するリングカウンタ12a,12bと、各インバータが供
給する有効電力の偏差を補正するための信号をPLL回路1
1a,11bのローパスフィルタ112a,112bに与える有効電力
偏差(ΔP)検出回路13a,13bおよび位相補正回路17a,1
7bと、直送商用電源5の異常を検出する直送商用監視回
路15a,15bと、直送商用電源の異常の線にPLL回路11a,11
bの位相基準として直送商用電源5より発振器14a,14bに
切換える位相基準切換スイッチ16a,16bとで構成され
る。
なお、実際にはインバータを並列運転するための制御
としては、無効電力の偏差を補正するための電圧制御も
必要であるが、ここでは省略する。
PLL回路は公知の技術であり、また上述のごとき各イ
ンバータの出力の有効電力偏差をPLL回路に帰還して偏
差を補正する構成の詳細動作については特許第1215332
号「インバータの並列運転装置」に示されている。すな
わち、各インバータの制御回路動作の不揃い、主回路イ
ンピーダンスの不揃い等によって生ずる有効電力の分担
の偏差をローパスフィルタ112a,112bに与えてその偏差
が零となるように電圧制御発振器113a,113bの出力周波
数,つまり位相を自動制御するものである。
ところで、上述した位相補正回路17a,17bのゲインを
kとすると、PLL回路11a,11bに与える位相補正信号は、
k・ΔP(ΔPは有効電力偏差検出回路13a,13bの出
力)となるが、ゲインkはPLL回路11a,11bの位相基準と
して発振器14a,14bが選択された状態でもインバータ2a,
2bの出力位相を一致させる得る値に選定しなければなら
ない。
すなわち、直送商用電源5が位相基準である場合は、
位相補正回路17a,17bによる補正量としては制御回路の
部品特性のばらつき,調整エラー等のわずかなずれ分を
補正すればよいので、kは比較的小さくてもよいが、発
振器14a,14bが位相基準である場合は、各発振器14a,14b
の出力周波数自体が各々一致せず、時々刻々と互いの位
相差が変化するため、位相補正回路17a,17bのゲインk
をかなり高くとって位相補正を充分にする必要がある。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、位相補正回路17a,17bのゲインkを高
くとるとΔP検出回路13a,13bおよび位相補正回路17a,1
7bに含まれるオフセット量e0も増幅されて、k(ΔP+
e0)となるので、直送商用電源5を位相基準とした場合
には、増幅されたオフセット量により、直送商用電源5
に対し位相ずれが大きくなるという問題があった。した
がって、インバータ2a,2bの並列運転そのものには支障
をきたさないが、切換スイッチ6,7によるインバータ2a,
2bの出力と直送商用電源5との無瞬断切換時において、
位相差による横流が発生してしまう。
例えば、位相補正回路17a,17bの出力レベルを、5V/18
0゜とした場合、増幅されたオフセットk・e0が0.1Vあ
ると、3.6゜位相がずれることになる。
本発明は商用電源等の共通の周波数基準信号を位相基
準とした場合でも位相基準に対する大きな位相ずれを生
ずることがなく、また個別に設けられた発振器出力を位
相基準とした場合でも各インバータの出力位相が一致
し、横流が発生することなく安定に動作させることがで
きるインバータの並列運転制御装置を提供することを目
的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は上記の目的を達成するため、並列運転される
複数台のインバータの出力位相を商用電源等の共通の第
1の周波数基準信号の位相、または個別に設けられた発
振器より出力される第2の周波数基準信号の位相の一方
に同期するように制御するフェーズロックループ回路
(PLL回路)を備えたインバータの並列運転制御装置に
おいて、前記第1の周波数基準信号の異常時に前記PLL
回路の位相基準を前記第2の周波数基準信号に切換える
位相基準切換手段と、予め各位相基準にそれぞれ対応す
るゲインが得られるように設定され前記PLL回路に各イ
ンバータの出力相互間の有効電力偏差を補正するための
位相補正信号を与える位相補正回路と、前記位相基準切
換手段の切換状態に応じて前記位相補正回路のゲインが
その時の位相基準に対応するゲインとなるように切換え
るゲイン切換手段とを設けたものである。
(作 用) このような構成のインバータの並列運転制御装置にあ
っては、PLL回路の位相基準が切換えられるとその切換
状態に応じて位相補正回路のゲインがその時の位相基準
に対応するゲインとなるように切換えらえるので、つま
り共通の第1の周波数基準信号を位相基準とする場合は
低目に設定されたゲインに、また個別に設けられた第2
の周波数基準信号を位相基準とする場合には高目に設定
されたゲインとなるように位相補正回路のゲインが切換
えられるので、各位相基準による制御モードにおいて必
要とされる制御特性を満たすことが可能となり、インバ
ータ間の有効電力偏差あるいは横流を抑えることができ
る。
(実施例) 以下本発明の一実施例を第1図を参照して説明する。
第1図において、第3図と同一部品には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ
述べる。即ち、本実施例においては第1図に示すように
各インバーダ2a,2bの出力の有効電力偏差をPLL回路11a,
11bに帰還する帰還回路に、直送商用監視回路15a,15bか
ら位相基準切換スイッチ16a,16bに入力される位相基準
切換信号に応じてゲインが切換られる位相補正回路21a,
21bを設ける構成としたものである。
この位相補正回路21a,21bは第2図にその詳細を示す
ように、演算増幅器210の入力側に抵抗値R1の入力抵抗2
11を接続し、また演算増幅器210の入出力端子間には抵
抗値R2の抵抗212と積分用のコンデンサ215とを直列接続
すると共にこれに並列に抵抗値R3の抵抗213,抵抗値R4の
抵抗214および直送商用電源の出力を位相基準とした場
合のみオンするアナログスイッチ216の直列回路をそれ
ぞれ接続する構成としてある。
次に上記のように構成されたインバータの並列運転制
御装置の作用について述べる。
第2図において、位相補正回路21a,21bの定常ゲイン
kとして、アナログスイッチ216がオフの状態ではk=k
1=R3/R1,アナログスイッチ216がオンの状態ではk=k1
=R3・R4/R1(R3+R4)と低下するようになっている。
例えばk1=10k2となるように定数を選定すれば、直送
商用電源5がPLL回路11a,11bの位相基準である場合の位
相補正回路21a,21bのゲインは、発振器14a,14bが位相基
準である場合に対して1/10になり、位相補正回路21a,21
bの出力に現われるオフセット量も1/10となり、直送商
用電源5に対する位相ずれも大きくなる。
すなわち、ゲインk1とk2を最適な値に選定することに
より直送商用電源5を位相基準とした場合には直送商用
電源5に対する位相ずれを最小にし、発振器14a,14bを
位相基準とした場合には並列制御系全体のゲインを上げ
て各インバータの出力位相が一致するように制御するこ
とができる。
このように本実施例では、PLL回路11a,11bの位相基準
が直送商用電源5の周波数基準信号であるか、個別に設
けられた発振器14a,14bの周波数基準信号であるかによ
って位相補正回路の21a,21bのゲインがアナログスィッ
チ216のオン,オフに応じて変わるので、各モードにお
いて必要とされる制御特性が得られ、インバータ2a,2b
と直送商用電源5との無瞬切換時の位相差により横流が
生ずるという問題を解消することができる。
なお、上記実施例では2台のインバータを並列運転す
る場合の制御について述べたが、インバータの運転台数
としては3台以上であっても前述同様の効果を得ること
ができることは勿論である。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、商用電源等の共通
の周波数基準信号を位相基準とした場合でも位相基準に
対する大きな位相ずれを生ずることがなく、また個別に
設けられた発振器出力を位相基準とした場合でも各イン
バータの出力位相が一致し、横流が発生することなく安
定に動作させることができるインターバの並列運転制御
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
同実施例における位相補正回路の具体例を示す回路構成
図、第3図は従来のインバータの並列運転制御装置の構
成例を示すブロック図である。 1a,1b……直流母線、2a,2b……インバータ、3a,3b……
交流フィルタ、4a,4b……しゃ断器、5……直送商用電
源、6,7……切換スイッチ、8……負荷、11a,11b……PL
L回路、12a,12b……リングカウンタ、13a,13b……ΔP
検出回路、14a,14b……発振器、15a,15b……直送商用監
視回路、16a,16b……位相基準切換スイッチ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】並列運転される複数台のインバータの出力
    位相を商用電源等の共通の第1の周波数基準信号の位
    相、または個別に設けられた発振器より出力される第2
    の周波数基準信号の位相の一方に同期するように制御す
    るフェーズロックループ回路(PLL回路)を備えたイン
    バータの並列運転制御装置において、前記第1の周波数
    基準信号の異常時に前記PLL回路の位相基準を前記第2
    の周波数基準信号に切換える位相基準切換手段と、予め
    各位相基準にそれぞれ対応するゲインが得られるように
    設定され前記PLL回路に各インバータの出力相互間の有
    効電力偏差を補正するための位相補正信号を与える位相
    補正回路と、前記位相基準切換手段の切換状態に応じて
    前記位相補正回路のゲインがその時の位相基準に対応す
    るゲインとなるように切換えるゲイン切換手段とを設け
    たことを特徴とするインバータの並列運転制御装置。
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