JP3998587B2

JP3998587B2 - Distributed power system

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Publication number: JP3998587B2
Application number: JP2003032537A
Authority: JP
Inventors: 川竜一森; 口章川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP2004248345A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に対して、系統連系スイッチを介して、負荷が接続され、かつ、充放電可能な直流電源が、電力変換器を介して、負荷に接続された分散型電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８はこの種の従来の分散型電源システムの構成を示すブロック図である。同図において、電力系統１に対して、半導体素子で構成された系統連系スイッチ３を介して、負荷２が接続されている。また、系統連系スイッチ３に対する負荷２の接続端に電力変換器４の交流側が接続され、この電力変換器４の直流側に充放電可能な直流電源５が接続されている。さらに、電力変換器４の交流側には、その出力に含まれる高調波成分を吸収するためのフィルタコンデンサ６が接続されている。
【０００３】
これにより、電力系統１が正常である場合、系統連系スイッチ３は導通しており、電力系統１から負荷２に電力が供給される。また、これと同時に、電力変換器４は、直流電源５の充電、放電動作を行なう。このとき、電力変換器４の出力電流を検出する変換器電流検出器７の電流検出信号に基づいて、電力変換器４の出力電流が所望の値に保たれるように、変換器制御回路８が電力変換器４の出力すべき電圧を決定する。この変換器制御回路８の出力信号は、ゲート制御回路９に加えられ、このゲート制御回路９のＰＷＭ信号により電力変換器４を動作させて、直流電源５を充電または放電する。この状態を、連系運転モードと称する。
【０００４】
一方、電力系統１に電圧低下や停電等の異常が発生したことを検出する系統電圧異常検出器１１が設けられ、系統電圧の異常が発生した場合、系統電圧異常検出器１１の電圧異常信号に従って連系スイッチ制御回路１２が系統連系スイッチ３をオフ状態にする。また、系統電圧異常検出器１１の電圧異常信号に従って変換器制御回路８は、負荷電圧検出器１０の電圧検出信号が所望の値に保たれるような電圧指令値を、電力変換器４に与える。これによつて、直流電源５から、電力変換器４を介して、負荷２に電力が供給される。この状態を、自立運転モードと称する。
【０００５】
この分散型電源システムが連系運転モードにあるとき、電力系統１に異常が発生してから、系統電圧異常検出器１１が電力系統１の異常を検出し、その検出信号により連系スイッチ制御回路１２が系統連系スイッチ３をオフ状態にして、自立運転モードに移行するまでの切換えに要する時間は、負荷２に影響を与えない範囲内に短く抑える必要がある。
【０００６】
この場合、高速に切換えを行なう必要のない用途では、系統連系スイッチ３として、サイリスタ等の自己消弧能力を持たないが、安価で過負荷耐量の大きい半導体素子が用いられる。反対に、高速に切換えを行なう必要がある用途では、系統連系スイッチ３として、ＧＴＯ等に代表される自己消弧能力を持つ半導体素子が用いられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した分散型電源システムが連系運転モードにある場合に、電力系統１の異常を検知し、電力系統１を切り離して自立運転モードに移行させる時、系統連系スイッチ３として、サイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用いた場合、半導体素子の過負荷耐量が大きいことから、自己消弧能力を持つ半導体素子を使用する場合と比較して、小容量の半導体素子で済むことになる。また、この半導体素子そのものも安価であり、半導体素子の導通時の損失も少ないという利点を有している。
【０００８】
しかしながら、系統電圧異常検出器１１が電力系統１の異常を検知した後、系統連系スイッチ３を構成する半導体素子を流れる電流が零にならないと、電力系統１の切り離しができないことから、電力系統１の異常を検知してから自立運転モードに移行するまで、最大で電源周波数の半周期分の時間がかかるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するために系統連系スイッチ３の電流を減少させるように電力変換器４の出力電流や出力電圧を変化させる方法が提案されている。しかしながら、これらの方法においても、電力変換器４と電力系統間にフィルタコンデンサ６が存在する場合には、系統連系スイッチ３の電流を減少させようとしてもフィルタコンデンサ６に電流が流入するために、系統連系スイッチ３の電流が予定どおりには減少しないという問題が発生する。系統連系スイッチ３の電流が減少しないと、自己消弧能力を持たない半導体素子で構成された系統連系スイッチ３はオフ状態にはならず、自立運転モードに移行できない。このため、負荷２への正常な電力の供給が絶たれ、負荷２に重大な損害を与えることになる。
【００１０】
これを回避するには、フィルタコンデンサ６に電流が流入しても、なお系統連系スイッチ３の電流を十分に減少させ得るだけの容量を持った電力変換器４が必要になるため、大型でコストの高い電力変換器が必要となる。
【００１１】
本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、その目的は、系統連系スイッチとして過負荷耐量が大きく安価で導通時の損失の少ない自己消弧能力を持たない半導体素子を用い、且つ、電力変換器と電力系統間にフィルタコンデンサが存在する場合でも、系統連系スイッチとして自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に準じた遮断性能を持たせて電力系統を高速に切り離して速やかに連系運転モードから自立運転モードヘ移行させることが可能な分散型電源システムを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、電力系統の切り離し動作時にも、電力変換器の過電流状態を回避しつつ、高速な切り離し動作を実現することが可能分散型電源システムを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、自己消弧能力を持たない半導体素子により構成され、電力系統からの交流電力を負荷に対して供給又は遮断するための系統連系スイッチと、直流電源からの直流電力を交流電力に変換し、これを前記負荷に出力可能な電力変換器と、前記電力変換器から前記負荷に出力される交流電力に含まれる高調波を低減するためのコンデンサと、前記電力変換器の交流出力を制御する変換器制御回路と、前記変換器制御回路からの制御信号に基づき、前記電力変換器を構成する半導体素子のゲート制御を行うゲート制御回路と、を備え、連系運転モードでは、前記系統連系スイッチが前記電力系統からの交流電力を前記負荷に供給すると共に、前記電力変換器が前記直流電源に対する充放電を行い、この連系運転モードでの運転中に前記電力系統に異常が発生した場合には、前記系統連系スイッチが前記遮断を行った後に、前記電力変換器が交流電力を前記負荷に出力して自立運転モードでの運転を行う、分散型電源システムにおいて、前記電力系統の異常が検出されると直ちに、前記コンデンサの電圧波形が乱れるような前記電力変換器の出力電圧指令を前記変換器制御回路に出力し、これにより前記電力系統のリアクタンス成分及び前記コンデンサのキャパシタンス成分によるＬＣ共振を発生させ、前記系統連系スイッチに前記遮断を高速で行わせる解列補助電圧指令発生回路と、前記電力系統の異常が検出された後にゲートブロック指令を前記ゲート制御回路に出力し、これにより前記解列補助電圧指令発生回路と協働して、前記系統連系スイッチに前記遮断を高速で行わせるゲートブロック制御回路と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記解列補助電圧指令発生回路に代えて、前記コンデンサの電圧波形が乱れるような前記電力変換器の出力電流指令を前記変換器制御回路に出力する解列補助電流指令発生回路、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ゲートブロック制御回路は、前記電力変換器の出力電流検出値を入力しており、この検出値が一定値に達した時点で前記ゲートブロック指令を前記ゲート制御回路に出力するものである、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記ゲートブロック制御回路は、前記電力変換器の各相毎のゲートブロック指令を前記ゲート制御回路に個別に出力する各相ゲートブロック制御回路である、ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る分散型電源システムの参考例の構成を示すブロック図であり、図中、従来装置を示す図８と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この参考例では、系統連系スイッチ３を、例えばサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子で構成している。そして、系統電圧異常検出器１１と変換器制御回路８との間に、解列補助電圧指令発生回路１３を新たに設けた点が図８に示す従来の分散型電源システムと構成を異にし、これ以外は全て図８と同一に構成されている。
【００１９】
ここで、解列補助電圧指令発生回路１３は、系統電圧異常検出器１１が電力系統１の異常を検出して連系スイッチ制御回路１２に伝える電圧異常信号を受けて、フィルタコンデンサ６に印加される電圧波形が乱れるような電力変換器４の出力電圧指令を発生する機能を備えている。変換器制御回路８は、電力系統１に異常が発生すると解列補助電圧指令発生回路１３の出力電圧指令を優先的にゲート制御回路９に供給するように構成されている。
【００２０】
上記のように構成された参考例の動作について、特に、従来装置と構成を異にする部分を中心にしてその動作を説明する。電力系統１に電圧異常が発生すると、系統電圧異常検出器１１がこの電圧異常を検出して、電圧異常信号を連系スイッチ制御回路１２に加えると共に、変換器制御回路８及び解列補助電圧指令発生回路１３に加える。連系スイッチ制御回路１２は電圧異常信号に従って系統連系スイッチ３をオフ状態にするが、異常が検出されてから系統連系スイッチ３がオフ状態になるまで、最大で電源周波数の半周期分の時間がかかる。このとき、解列補助電圧指令発生回路１３は、電圧異常信号に従って即時にフィルタコンデンサの電圧波形が乱れるような電力変換器４の出力電圧指令を出力する。これによって、フィルタコンデンサ６に電力変換器４の出力電流が流入し、電力系統１とフィルタコンデンサ６との間の電圧バランスが崩れ、電力系統１のリアクタンス成分とフィルタコンデンサ６のキャパシタンスとにＬＣ共振による共振電流が流れる。この場合、電力変換器４からフィルタコンデンサ６に流入する電流が大きく、フィルタコンデンサ電圧が大きく変化するほど、共振電流も大きくなる。つまり、解列補助電圧指令発生回路１３は、フィルタコンデンサ６の電圧が大きく変化するように電力変換器４に対する出力電圧指令を出力する。このため、電力系統１の電圧異常の発生時に系統連系スイッチ３に流れている電流よりも大きな共振電流が流れ、系統連系スイッチ３に流れる電流が零になった段階で電力系統１が切り離され、自立運転モードに移行する。
【００２１】
これにより、系統連系スイッチ３をサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子で構成した場合でも、自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に準じた遮断性能を得ることが可能となり、高速に電力系統１を切り離すことができる。
【００２２】
この結果、電力系統１の異常時に高速に電力系統１を切り離さなければならない用途においても、分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用いることができ、システム全体のコストを低減することができる。
【００２３】
なお、上述した参考例では、電力変換器４の交流側に直接フィルタコンデンサ６が接続されているものを対象としたが、フィルタコンデンサ６の代わりに、負荷２と並列に進相コンデンサなどのキャパシタンス成分を含んだ要素が接続されている場合でも、上述したと同様な効果が得られる。
【００２４】
図２は本発明に係る分散型電源システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図であり、図中、参考例を示す図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
ここに示した第１の実施形態は、系統連系スイッチ３に流れる電流を検出する連系スイッチ電流検出器１４が新たに設けられ、その電流検出信号を系統電圧異常検出器１１の電圧異常信号と共に、解列補助電圧指令発生回路１３に加えるようにし、さらに、系統電圧異常検出器１１の電圧異常信号を入力し、ゲート制御回路９にゲートブロック指令を加えるゲートブロック制御回路１５が新たに設けられた点が図１に示す参考例と構成を異にしている。
【００２６】
ここで、解列補助電圧指令発生回路１３は、系統電圧異常検出器１１により電力系統１の電圧異常が検出されると、連系スイッチ電流検出器１４が出力する電流検出信号の極性に基づいて、特定振幅の電圧指令を出力する機能を備えている。また、ゲートブロック制御回路１５は、系統電圧の異常が検出されてから一定時間を経過した時点から系統連系スイッチ３がオフ状態になるまでの期間、ゲートブロック指令を出力する機能を備えている。系統連系スイッチ３がオフ状態になったことの判定は、系統連系スイッチ３の極間電圧の増加や連系スイッチ電流検出器１４の出力が零になることなどから判断でき、図示を省略した遮断判定器の出力信号が、変換器制御回路８やゲートブロック制御回路１５に加えられる。
ゲート制御回路９は、ゲートブロック制御回路１５からゲートブロック指令が出力されると、電力変換器４のゲートを全てゲートブロックする機能も備えている。
【００２７】
上記のように構成された第１の実施形態の動作について、特に、図１と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。系統電圧異常検出器１１が電力系統１の電圧異常を検出し、電圧異常信号が変換器制御回路８に加えられると同時に、解列補助電圧指令発生回路１３及びゲートブロック制御回路１５に加えられると、解列補助電圧指令発生回路１３は、連系スイッチ電流検出器１４の出力に応じて、正または負の一定の電圧指令値を出力する。この電圧指令値の極性は、系統連系スイッチ３の電流が減少する極性とする。また、ゲートブロック制御回路１５は、電力変換器４の出力によって電力系統１のリアクタンス成分とフィルタコンデンサ６のキャパシタンスとにＬＣ共振が発生し、系統連系スイッチ３がオフ状態になると予測される一定期間の後にゲートブロック指令を出力する。この電圧指令値の発生とゲートブロックによって電力系統１のとフィルタコンデンサ６との間で共振が発生し、系統連系スイッチ３に流れる電流が零となるので、電力系統１の切り離しは完了する。電力系統１を切り離した後は、速やかに電力変換器４のゲートブロックを解除し、自立運転モードに移行する。
【００２８】
図３は、系統電圧異常検出器１１の電圧異常信号、系統連系スイッチ３を流れる電流、変換器制御回路８の出力、ゲートブロック制御回路１５の出力、電力変換器４の出力電流の波形の一例を示す図である。
【００２９】
上述したように、第１の実施形態によれば、系統連系スイッチ３の電流が零となる方向に電力変換器４の出力電圧を発生させるため、共振電流による系統連系スイッチ３のオフ状態になるまでの時間が短くなる。フィルタコンデンサ６がない場合又は容量が小さい場合には、系統連系スイッチ３の電流が零となる方向に電力変換器４の出力電圧を変化させると、系統連系スイッチ３の電流を電力変換器４が引き取るような形で系統連系スイッチ３の電流が低下する。しかし、比較的大きなフィルタコンデンサ６が電力系統１と電力変換器４との間に存在した場合に、電力変換器４の出力電圧を急峻且つ大きく変化させるとフィルタコンデンサ６に電力変換器４の出力電流の大部分が流入し、系統連系スイッチ３の電流を電力変換器４が引き取ることができないばかりか、フィルタコンデンサ６に流入する電流により電力変換器４が過電流となる場合がある。本実施形態では、電力変換器４をゲートブロックすることで電力変換器の出力電流を制限でき、電力変換器を過電流から保護することが可能になる。また、系統連系スイッチ３に流れる電流に応じて、解列補助電圧指令発生回路１３が出力する電力変換器４の出力電圧指令の振幅を変えるようにすれば、フィルタコンデンサ６に流入する電流を調整でき、電力変換器が過電流になり難くすることも可能である。さらに、連系スイッチ電流検出器１４の出力を解列補助電圧指令発生回路１３に入力すると共に、ゲートブロック制御回路１５にも入力する構成とし、電力系統１の異常発生の後にゲートブロック制御回路１５がゲートブロック指令を出すまでの時間を、系統連系スイッチ３に流れる電流に応じて変えるようにすれば、フィルタコンデンサ６に流入する電流を調整でき、電力変換器が過電流になり難くすることや共振の度合いが変ることによる系統切り離しの能力の変更が可能となる。
【００３０】
この結果、電力系統１の異常時に高速に電力系統１を切り離さなければならない用途においても、分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用いることができる。また、系統連系スイッチ３の電流を零にするだけの電流を電力変換器４が出力する訳ではないので比較的小容量の電力変換器で実現可能であり、システム全体のコストを低減することができる。
【００３１】
図４は本発明に係る分散型電源システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図であり、第１の実施形態を示す図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。
【００３２】
この第２の実施形態は、図２における解列補助電圧指令発生回路１３の代りに、解列補助電流指令発生回路１６を設け、この解列補助電流指令発生回路１６に連系スイッチ電流検出器１４の出力信号と系統電圧異常検出器１２の出力信号とを加える構成としている。
【００３３】
また、変換器制御回路８は、系統電圧異常検出器１２により電力系統１の異常が検出されると、解列補助電流指令発生回路１６が出力する電流指令値に基づいて、系統連系スイッチ遮断動作時の電流指令値を、系統連系スイッチ３に流れる電流に応じて正または負の固定値とする機能を備えている。
【００３４】
上記のように構成された第２の実施形態の動作について、特に、図２と構成を異にする部分について以下に説明する。系統電圧異常検出器１２が電力系統１の異常を検出すると、電圧異常信号が変換器制御回路８、解列補助電流指令発生回路１６及びゲートブロック制御回路１５に加えられる。これに応じて、解列補助電流指令発生回路１６は、連系スイッチ電流検出器１４の出力極性に応じて、正又は負の一定の電流指令値を出力する。この電流指令値の極性は、系統連系スイッチ３の電流が減少する極性とし、その絶対値は電力変換器が出力し得る最大値にできるだけ近い値とする。この電流指令値による電力変換器４の出力電流の一部がフィルタコンデンサ６に流入し、電力系統１とフィルタコンデンサ６の間で共振を起こさせる。ゲートブロック制御回路１５は、系統電圧の異常が検出されてから一定時間を経過した時点から系統連系スイッチ３がオフ状態になるまでの期間、ゲートブロック信号を出力し、電力変換器４がゲートブロックすることで、共振を助長する。そのときの共振電流により系統連系スイッチ３に流れる電流が零となるので、電力系統１の切り離しは完了する。電力系統１の切り離し後は、速やかに電力変換器４のゲートブロックを解除し、自立運転モードに移行する。
【００３５】
図５は、系統電圧異常検出器１１の電圧異常信号、系統連系スイッチ３を流れる電流、解列補助電流指令発生回路１６の出力、ゲートブロック制御回路１５の出力、電力変換器４の出力電流の波形の一例を示す図である。
【００３６】
上述したように、第２の実施形態では、系統連系スイッチ３の電流が零となる方向に電力変換器４の出力電流指令を発生させるため、共振電流により系統連系スイッチ３がより速くオフ状態となる。フィルタコンデンサ６がない場合又は容量が小さい場合には、系統連系スイッチ３の電流が零となる方向に電力変換器４の出力電流を変化させると、系統連系スイッチ３の電流を電力変換器３が引き取るような形で系統連系スイッチ３の電流が低下する。しかし、比較的大きなフィルタコンデンサが電力系統１と電力変換器４との間に存在すると、電力変換器４の出力電圧を急峻且つ大きく変化させるとフィルタコンデンサ６に電力変換器の出力電流の大部分が流入し、系統連系スイッチ３の電流を電力変換器４が引き取ることができない。本実施形態では、電力系統１とフィルタコンデンサ６との間の共振現象を利用して系統連系スイッチ３に流れる電流を零にしており、これによって迅速に電力系統１の切り離しが可能となる。
【００３７】
かくして、第２の実施形態によれば、電力系統１の異常時に高速に電力系統１を切り離さなければならない用途においても、分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用いることができる。また、系統連系スイッチ３の電流を零にするだけの電流を電力変換器４が出力する訳ではないので比較的小容量の電力変換器で実現可能であり、システム全体のコストを低減することができる。
【００３８】
図６は本発明に係る分散型電源システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図であり、図中、第１の実施形態を示す図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態は、変換器電流検出器７の電流検出信号を変換器制御回路８だけでなくゲートブロック制御回路１５にも加えるようにした点、ゲートブロック制御回路１５は、系統電圧異常検出器１１が検出する電力系統１の電圧異常信号と変換器電流検出器７の電流検出信号とを受けて、ゲート制御回路９にゲートブロック指令を加えるようにした点、ゲートブロック制御回路１５は、系統電圧異常検出器１１により電力系統１の異常が検出された後に、解列補助電圧指令発生回路１３と変換器制御回路８が系統連系スイッチ３の遮断動作に入り、電力変換器４の出力電流がある一定値に達すると、系統連系スイッチ３がオフするまでの期間、ゲートブロック指令を出力する機能を備えた点が図２と構成を異にし、これ以外は図２と同一に構成されている。なお、系統連系スイッチ３がオフ状態になったことの判定は、系統連系スイッチ３の極間電圧の増加や連系スイッチ電流検出器１４の出力が零になることなどから判断でき、図示を省略した遮断判定器の出力信号が、変換器制御回路８やゲートブロック制御回路１５に加えられる。
【００３９】
上記のように構成された第３の実施形態の動作について、特に、図２と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。系統電圧異常検出器１１が電力系統１の異常を検出して、その電圧異常信号が変換器制御回路８に加えられると同時に解列補助電圧指令発生回路１３及びゲートブロック制御回路１５に加えられる。これにより解列補助電圧指令発生回路１３は、連系スイッチ電流検出器１４の出力に応じて、正または負の一定の電圧指令値を出力し、フィルタコンデンサ６の電圧に外乱を与えて共振現象を発生させる。また、ゲートブロック制御回路１５は、電力変換器４の出力電流がフィルタコンデンサ６や系統連系スイッチ３及び負荷２に流れ込むことにより、増加してある一定値に達するとゲート制御回路９にゲートブロック指令を出力する。このゲートブロックのショックにより、電力系統１とフィルタコンデンサ６との間の共振現象は助長され、系統連系スイッチ３に流れる電流が零となり電力系統１の切り離しは完了する。電力系統１の切り離し後は、速やかに電力変換器４のゲートブロックを解除し、自立運転モードに移行する。
【００４０】
電力系統１とフィルタコンデンサ６との間の共振電流が大きくなると、それだけ系統連系スイッチ３の電流を遮断する能力が高まる。この共振電流を大きくするには、電力変換器４の遮断動作によりフィルタコンデンサ６に流入する電流が急峻かつ大きいほど効果的であり、過電流とならない程度の大きな電流値まで電力変換器４の出力電流を流し、そこでゲートブロック制御回路１５のゲートブロック指令により電力変換器４を過電流から保護すると共に、フィルタコンデンサ６の電圧に大きな外乱を与える。
【００４１】
この結果、電力系統１の異常時に高速に電力系統１を切り離さなければならない用途においても、分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用いることができる。また、系統連系スイッチ３の電流を零にするだけの電流を電力変換器４が出力する訳ではないので比較的小容量の電力変換器で実現可能であり、遮断動作時の過電流からも電力変換器を保護することができ、システム全体のコストを低減することができる。
【００４２】
図７は本発明に係る分散型電源システムの第４の本実施形態の構成を示すブロック図であり、図２と同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示した第４の実施形態は、図２に示したゲートブロック制御回路１５に代えて各相ゲートブロック制御回路１７を設け、変換器電流検出器７の電流検出信号を変換器制御回路８だけでなく各相ゲートブロック制御回路１７にも入力する構成とした点が図２と構成を異にし、これ以外は図２と同一に構成されている。
【００４３】
各相ゲートブロック制御回路１７は、系統電圧異常検出器１１により電力系統１の異常が検出された後に解列補助電圧指令発生回路１３と変換器制御回路８とが系統連系スイッチ３の遮断動作に入り、電力変換器４のある相の出力電流がある一定値に達すると、系統連系スイッチ３がオフするまでの期間、対応する相のゲートブロック指令を出力する機能を備えている。系統連系スイッチ３のオフの判定は、系統連系スイッチ３の極間電圧の増加や連系スイッチ電流検出器１４の出力が零になることなどから判断でき、図示されない遮断判定器の出力信号が、変換器制御回路８や各相ゲートブロック制御回路１７に加えられる。ゲート制御回路９は、各相ゲートブロック制御回路１５からある相のゲートブロック指令を出力されると、電力変換器４の対応する相のゲートをゲートブロックする機能も備えている。
【００４４】
上記のように構成された第４の実施形態の動作について、特に、図２と構成を異にする部分を中心にして以下に説明する。系統電圧異常検出器１１が電力系統１の異常を検出して、電圧異常信号が変換器制御回路８に加えられると同時に解列補助電圧指令発生回路１３及び各相ゲートブロック制御回路１７に加えられると、解列補助電圧指令発生回路１３は、連系スイッチ電流検出器１４の出力に応じて、正または負の一定の電圧指令値を出力し、フィルタコンデンサ６の電圧に外乱を与えて共振現象を起こさせる。また、各相ゲートブロック制御回路１７は、電力変換器４のある相の出力電流がフィルタコンデンサ６や系統連系スイッチ３及び負荷２に流れ込むことによって増加してある一定値に達すると対応するゲート制御回路９にゲートブロック指令を出力する。このゲートブロックのショックにより、電力系統１とフィルタコンデンサ６との間の共振現象は助長され、系統連系スイッチ３に流れる電流が零となり電力系統１の切り離しは完了する。電力系統１の切り離し後は、速やかに電力変換器４のゲートブロックを解除し、自立運転モードに移行する。
【００４５】
電力系統１とフィルタコンデンサ６との間の共振電流が大きくなると、それだけ系統連系スイッチ３の電流を遮断する能力が高まる。この共振電流を大きくするには、上記電力変換器４の遮断動作によりフィルタコンデンサ６に流入する電流が急峻かつ大きいほど効果的であり、相毎に過電流とならない程度の大きな電流値まで電力変換器４の出力電流を流し、そこで各相ゲートブロック制御回路１７の各相毎のゲートブロック指令により電力変換器４を過電流から保護すると共に、フィルタコンデンサ６の電圧に大きな外乱を与える。
【００４６】
この結果、電力系統１の異常時に高速に電力系統１を切り離さなければならない用途においても、分散型電源システムの系統連系スイッチ３として、安価で過負荷耐量の大きいサイリスタ等の自己消弧能力を持たない半導体素子を用いることができる。また、系統連系スイッチ３の電流を零にするだけの電流を電力変換器４が出力するわけではないので比較的小容量の電力変換器で実現可能でもあり、遮断動作時の過電流からも電力変換器を保護することができ、システム全体のコストを低減することができる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明によって明らかなように、本発明によれば、系統連系スイッチとして過負荷耐量が大きく安価で導通時の損失の少ない自己消弧能力を持たない半導体素子を用い、且つ、電力変換器と電力系統間にフィルタコンデンサが存在する場合でも、系統連系スイッチとして自己消弧能力を持つ半導体素子を用いた場合に準じた遮断性能を持たせて電力系統を高速に切り離して速やかに連系運転モードから自立運転モードヘ移行させることが可能な分散型電源システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分散型電源システムの参考例の構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る分散型電源システムの第１の実施形態の構成を示すブロック図。
【図３】図２に示す第１の実施形態の動作を説明するための波形図。
【図４】本発明に係る分散型電源システムの第２の実施形態の構成を示すブロック図。
【図５】図４に示す第２の実施形態の動作を説明するための波形図。
【図６】本発明に係る分散型電源システムの第３の実施形態の構成を示すブロック図。
【図７】本発明に係る分散型電源システムの第４の実施形態の構成を示すブロック図。
【図８】従来の分散型電源システムの構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１電力系統
２負荷
３系統連系スイッチ
４電力変換器
５直流電源
６フィルタコンデンサ
７変換器電流検出器
８変換器制御回路
９ゲート制御回路
１０負荷電圧検出器
１１系統電圧異常検出器
１２連系スイッチ制御回路
１３解列補助電圧指令発生回路
１４連系スイッチ電流検出器
１５ゲートブロック制御回路
１６解列補助電流指令発生回路
１７各相ゲートブロック制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distributed power system in which a load is connected to a power system via a grid interconnection switch and a chargeable / dischargeable DC power source is connected to the load via a power converter. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of this type of conventional distributed power supply system. In the figure, a load 2 is connected to a power system 1 via a system interconnection switch 3 made of semiconductor elements. The AC side of the power converter 4 is connected to the connection end of the load 2 with respect to the grid connection switch 3, and a DC power source 5 that can be charged and discharged is connected to the DC side of the power converter 4. Further, a filter capacitor 6 for absorbing harmonic components contained in the output is connected to the AC side of the power converter 4.
[0003]
As a result, when the power system 1 is normal, the grid connection switch 3 is conductive, and power is supplied from the power system 1 to the load 2. At the same time, the power converter 4 performs charging and discharging operations of the DC power source 5. At this time, based on the current detection signal of the converter current detector 7 that detects the output current of the power converter 4, the converter control circuit 8 so that the output current of the power converter 4 is maintained at a desired value. Determines the voltage to be output by the power converter 4. The output signal of the converter control circuit 8 is applied to the gate control circuit 9, and the power converter 4 is operated by the PWM signal of the gate control circuit 9 to charge or discharge the DC power supply 5. This state is referred to as an interconnection operation mode.
[0004]
On the other hand, a system voltage abnormality detector 11 that detects that an abnormality such as a voltage drop or a power failure has occurred in the power system 1 is provided. When a system voltage abnormality occurs, the system voltage abnormality detector 11 follows the voltage abnormality signal. The interconnection switch control circuit 12 turns off the grid interconnection switch 3. Further, according to the voltage abnormality signal of the system voltage abnormality detector 11, the converter control circuit 8 gives the power converter 4 a voltage command value that keeps the voltage detection signal of the load voltage detector 10 at a desired value. . As a result, power is supplied from the DC power source 5 to the load 2 via the power converter 4. This state is referred to as a self-sustained operation mode.
[0005]
When this distributed power supply system is in the interconnection operation mode, after an abnormality occurs in the power system 1, the system voltage abnormality detector 11 detects the abnormality in the power system 1, and the connection switch control circuit is detected based on the detection signal. It is necessary to keep the time required for switching until the system 12 switches off the grid connection switch 3 and shifts to the self-sustaining operation mode within a range that does not affect the load 2.
[0006]
In this case, in an application that does not need to be switched at high speed, a semiconductor element that does not have a self-extinguishing capability such as a thyristor but has a high overload capability is used as the grid interconnection switch 3. On the other hand, in an application that needs to be switched at high speed, a semiconductor element having a self-extinguishing capability represented by GTO or the like is used as the grid interconnection switch 3.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When the above-described distributed power supply system is in the interconnection operation mode, when the abnormality of the power system 1 is detected and the power system 1 is disconnected and shifted to the self-sustaining operation mode, the grid connection switch 3 can be a self-monitoring device such as a thyristor. When a semiconductor element that does not have an arc extinguishing capability is used, the semiconductor element has a large overload capability. Become. In addition, this semiconductor element itself has an advantage that it is inexpensive and has little loss during conduction of the semiconductor element.
[0008]
However, after the system voltage abnormality detector 11 detects an abnormality in the power system 1, the power system 1 cannot be disconnected unless the current flowing through the semiconductor elements constituting the system connection switch 3 becomes zero. There is a problem that it takes a maximum of half a cycle of the power supply frequency from the detection of the abnormality 1 to the transition to the self-sustaining operation mode.
[0009]
In order to solve this problem, a method of changing the output current or output voltage of the power converter 4 so as to reduce the current of the grid interconnection switch 3 has been proposed. However, even in these methods, when the filter capacitor 6 exists between the power converter 4 and the power system, the current flows into the filter capacitor 6 even if the current of the grid connection switch 3 is reduced. This causes a problem that the current of the grid connection switch 3 does not decrease as scheduled. If the current of the grid interconnection switch 3 does not decrease, the grid interconnection switch 3 composed of a semiconductor element that does not have a self-extinguishing capability is not turned off and cannot enter the autonomous operation mode. For this reason, the normal power supply to the load 2 is cut off, and the load 2 is seriously damaged.
[0010]
In order to avoid this, since the power converter 4 having a capacity capable of sufficiently reducing the current of the grid interconnection switch 3 even when a current flows into the filter capacitor 6, a large-sized power converter 4 is required. An expensive power converter is required.
[0011]
The present invention was made in order to solve the above-mentioned problem, and the purpose thereof is to use a semiconductor element that does not have a self-extinguishing capability with a large overload resistance as a grid-connected switch and is low in cost and low in conduction. In addition, even when a filter capacitor exists between the power converter and the power system, the power system can be disconnected at high speed with a shut-off performance equivalent to that when a semiconductor element with self-extinguishing capability is used as a system interconnection switch. An object of the present invention is to provide a distributed power supply system capable of quickly shifting from the grid operation mode to the independent operation mode.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a distributed power supply system capable of realizing a high-speed disconnection operation while avoiding an overcurrent state of a power converter even during a power system disconnection operation.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is constituted by a semiconductor element having no self-extinguishing capability, and is connected to a system link for supplying or cutting off AC power from the power system to a load. A power switch that converts DC power from a system switch and a DC power source into AC power and outputs the AC power to the load, and reduces harmonics contained in AC power output from the power converter to the load And a gate control for performing gate control of a semiconductor element constituting the power converter based on a control signal from the converter control circuit, a capacitor control circuit for controlling an AC output of the power converter, and a control signal from the converter control circuit And in the grid operation mode, the grid interconnection switch supplies AC power from the power grid to the load, and the power converter charges and discharges the DC power source. When an abnormality occurs in the power system during operation in this interconnection operation mode, the power converter outputs AC power to the load after the grid connection switch performs the interruption. In a distributed power supply system that performs operation in a self-sustained operation mode, an output voltage command of the power converter that disturbs the voltage waveform of the capacitor is detected as soon as an abnormality of the power system is detected. Output to the control circuit, thereby generating LC resonance due to the reactance component of the power system and the capacitance component of the capacitor, causing the system interconnection switch to perform the disconnection at high speed, After an abnormal power system is detected, a gate block command is output to the gate control circuit, thereby cooperating with the disconnection auxiliary voltage command generation circuit. , Characterized by comprising a gate block control circuit to perform at high speed the shut-off to the system interconnection switch.
[0015]
According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, in place of the disconnection auxiliary voltage command generation circuit, an output current command of the power converter that disturbs a voltage waveform of the capacitor is controlled by the converter. A disconnection auxiliary current command generation circuit for outputting to a circuit is provided.
[0016]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the gate block control circuit inputs an output current detection value of the power converter, and when the detection value reaches a constant value. The gate block command is output to the gate control circuit.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the invention, the gate block control circuit outputs the gate block command for each phase of the power converter individually to the gate control circuit. It is a circuit.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows a distributed power supply system according to the present invention. Reference example In the figure, the same elements as those in FIG. 8 showing the conventional apparatus are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. this Reference example Then, the grid interconnection switch 3 is constituted by a semiconductor element having no self-extinguishing capability such as a thyristor. And the point that the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 is newly provided between the system voltage abnormality detector 11 and the converter control circuit 8 is different from the conventional distributed power supply system shown in FIG. Except for this, the configuration is the same as in FIG.
[0019]
Here, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 receives the voltage abnormality signal that the system voltage abnormality detector 11 detects the abnormality of the power system 1 and transmits to the interconnection switch control circuit 12 and is applied to the filter capacitor 6. A function of generating an output voltage command of the power converter 4 that disturbs the voltage waveform. The converter control circuit 8 is configured to preferentially supply the output voltage command of the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 to the gate control circuit 9 when an abnormality occurs in the power system 1.
[0020]
Configured as above Reference example In particular, the operation will be described with a focus on the parts different in configuration from the conventional apparatus. When a voltage abnormality occurs in the power system 1, the system voltage abnormality detector 11 detects this voltage abnormality and adds a voltage abnormality signal to the interconnection switch control circuit 12, as well as the converter control circuit 8 and the disconnection auxiliary voltage command. This is added to the generation circuit 13. The interconnection switch control circuit 12 turns off the grid interconnection switch 3 in accordance with the voltage abnormality signal. However, a maximum of a half cycle of the power supply frequency is detected until the grid interconnection switch 3 is turned off after the abnormality is detected. take time. At this time, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 outputs the output voltage command of the power converter 4 so that the voltage waveform of the filter capacitor is immediately disturbed according to the voltage abnormality signal. As a result, the output current of the power converter 4 flows into the filter capacitor 6, the voltage balance between the power system 1 and the filter capacitor 6 is lost, and LC resonance occurs between the reactance component of the power system 1 and the capacitance of the filter capacitor 6. The resonance current due to. In this case, the current flowing from the power converter 4 into the filter capacitor 6 is large, and the resonance current increases as the filter capacitor voltage changes greatly. That is, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 outputs an output voltage command to the power converter 4 so that the voltage of the filter capacitor 6 changes greatly. Therefore, when a voltage abnormality of the power system 1 occurs, a resonance current larger than the current flowing through the grid connection switch 3 flows, and the power system 1 is disconnected when the current flowing through the grid connection switch 3 becomes zero. And shift to the self-sustaining operation mode.
[0021]
As a result, even when the grid connection switch 3 is composed of a semiconductor element that does not have a self-extinguishing capability, such as a thyristor, it is possible to obtain a cutoff performance that is equivalent to the case where a semiconductor element that has a self-extinguishing capability is used. The power system 1 can be disconnected at high speed.
[0022]
As a result, even in applications where the power system 1 must be disconnected at a high speed in the event of an abnormality in the power system 1, the self-extinguishing capability of a thyristor or the like that is inexpensive and has a high overload capability can be used as the system interconnection switch 3 of the distributed power system. It is possible to use a semiconductor element that does not have this, and to reduce the cost of the entire system.
[0023]
As mentioned above Reference example In this example, the filter capacitor 6 is directly connected to the AC side of the power converter 4, but instead of the filter capacitor 6, an element including a capacitance component such as a phase advance capacitor is provided in parallel with the load 2. Even when connected, the same effect as described above can be obtained.
[0024]
FIG. 2 shows a distributed power supply system according to the present invention. First embodiment Is a block diagram showing the configuration of Reference example 1 that are the same as those shown in FIG.
[0025]
Shown here First embodiment Is provided with a new connection switch current detector 14 for detecting a current flowing through the system connection switch 3, and the current detection signal together with the voltage abnormality signal of the system voltage abnormality detector 11 is provided. 1 is further provided with a gate block control circuit 15 for inputting a voltage abnormality signal of the system voltage abnormality detector 11 and applying a gate block command to the gate control circuit 9 as shown in FIG. Reference example The configuration is different.
[0026]
Here, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 System voltage abnormality detector 11 When a voltage abnormality of the power system 1 is detected by the above, a function of outputting a voltage command having a specific amplitude based on the polarity of the current detection signal output from the interconnection switch current detector 14 is provided. In addition, the gate block control circuit 15 has a function of outputting a gate block command during a period from when a certain time has elapsed since the abnormality of the system voltage is detected until the system interconnection switch 3 is turned off. . The determination that the grid connection switch 3 has been turned off can be determined from the increase in the voltage across the grid connection switch 3 or the output of the grid switch current detector 14 becoming zero, and is not shown in the figure. The output signal from the interruption determination device is applied to the converter control circuit 8 and the gate block control circuit 15.
The gate control circuit 9 also has a function of gate-blocking all the gates of the power converter 4 when a gate block command is output from the gate block control circuit 15.
[0027]
Configured as above First embodiment This operation will be described below with a focus on the parts that differ in configuration from FIG. When the system voltage abnormality detector 11 detects a voltage abnormality of the power system 1 and a voltage abnormality signal is applied to the converter control circuit 8, it is also applied to the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 and the gate block control circuit 15. The disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 outputs a positive or negative constant voltage command value according to the output of the interconnection switch current detector 14. The polarity of the voltage command value is a polarity that reduces the current of the grid interconnection switch 3. In addition, the gate block control circuit 15 is expected to generate LC resonance between the reactance component of the power system 1 and the capacitance of the filter capacitor 6 due to the output of the power converter 4, and to predict that the grid connection switch 3 is turned off. Output gate block command after period. The generation of the voltage command value and the gate block cause resonance between the power system 1 and the filter capacitor 6, and the current flowing through the grid connection switch 3 becomes zero, so that the disconnection of the power system 1 is completed. After disconnecting the power system 1, the gate block of the power converter 4 is promptly released and the operation mode is shifted to the self-sustaining operation mode.
[0028]
FIG. 3 shows the waveform of the voltage abnormality signal of the system voltage abnormality detector 11, the current flowing through the system interconnection switch 3, the output of the converter control circuit 8, the output of the gate block control circuit 15, and the output current of the power converter 4. It is a figure which shows an example.
[0029]
As mentioned above, First embodiment Since the output voltage of the power converter 4 is generated in the direction in which the current of the grid connection switch 3 becomes zero, the time until the grid connection switch 3 is turned off by the resonance current is shortened. When the filter capacitor 6 is not present or the capacity is small, the current of the grid connection switch 3 is changed by changing the output voltage of the power converter 4 in such a direction that the current of the grid connection switch 3 becomes zero. Power converter 4 The current of the grid interconnection switch 3 decreases in such a way as to take off. However, when a relatively large filter capacitor 6 exists between the power system 1 and the power converter 4, if the output voltage of the power converter 4 is changed sharply and greatly, the output of the power converter 4 to the filter capacitor 6 is changed. Most of the current flows in, and not only the power converter 4 cannot take the current of the grid connection switch 3 but also the power converter 4 may become an overcurrent due to the current flowing into the filter capacitor 6. In this embodiment, the power converter 4 can be gate-blocked to limit the output current of the power converter, and the power converter can be protected from overcurrent. Further, if the amplitude of the output voltage command of the power converter 4 output from the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 is changed according to the current flowing through the grid connection switch 3, the current flowing into the filter capacitor 6 is changed. It is possible to adjust and make it difficult for the power converter to become overcurrent. Further, the output of the interconnection switch current detector 14 is input to the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 and also to the gate block control circuit 15, and the gate block control circuit 15 is generated after the occurrence of an abnormality in the power system 1. By changing the time until the gate block command is issued according to the current flowing through the grid connection switch 3, the current flowing into the filter capacitor 6 can be adjusted, and the power converter is unlikely to become overcurrent. It is possible to change the ability to disconnect the system by changing the degree of resonance.
[0030]
As a result, even in applications where the power system 1 must be disconnected at a high speed in the event of an abnormality in the power system 1, the self-extinguishing capability of a thyristor or the like that is inexpensive and has a high overload capability can be used as the system interconnection switch 3 of the distributed power system. A semiconductor element that does not have this can be used. Further, since the power converter 4 does not output a current sufficient to make the current of the grid connection switch 3 zero, it can be realized with a relatively small capacity power converter, and the cost of the entire system can be reduced. Can do.
[0031]
FIG. 4 shows a distributed power supply system according to the present invention. Second embodiment Is a block diagram showing the configuration of First embodiment 2 that are the same as those shown in FIG. 2 are marked with the same symbols and descriptions of them will be omitted, and only different parts will be described here.
[0032]
this Second embodiment 2 is provided with a disconnection auxiliary current command generation circuit 16 in place of the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 in FIG. 2, and the output signal and the system of the linkage switch current detector 14 are connected to this disconnection auxiliary current command generation circuit 16. The output signal of the voltage abnormality detector 12 is added.
[0033]
Further, the converter control circuit 8 shuts off the grid connection switch based on the current command value output from the disconnection auxiliary current command generation circuit 16 when the grid voltage abnormality detector 12 detects the malfunction of the power system 1. A function of setting the current command value during operation to a positive or negative fixed value according to the current flowing through the grid interconnection switch 3 is provided.
[0034]
Configured as above Second embodiment In particular, the following description will be made on a part having a configuration different from that in FIG. When the system voltage abnormality detector 12 detects an abnormality in the power system 1, a voltage abnormality signal is applied to the converter control circuit 8, the disconnection auxiliary current command generation circuit 16, and the gate block control circuit 15. In response to this, the disconnection auxiliary current command generation circuit 16 outputs a positive or negative constant current command value according to the output polarity of the interconnection switch current detector 14. The polarity of the current command value is a polarity with which the current of the grid interconnection switch 3 decreases, and the absolute value thereof is a value as close as possible to the maximum value that can be output by the power converter. A part of the output current of the power converter 4 by this current command value flows into the filter capacitor 6 and causes resonance between the power system 1 and the filter capacitor 6. The gate block control circuit 15 outputs a gate block signal during a period from when a certain period of time has elapsed since the abnormality of the system voltage is detected until the system interconnection switch 3 is turned off. Blocking promotes resonance. Since the current flowing through the grid interconnection switch 3 becomes zero due to the resonance current at that time, the disconnection of the power system 1 is completed. After the power system 1 is disconnected, the gate block of the power converter 4 is immediately released and the operation mode is shifted to the self-sustaining operation mode.
[0035]
FIG. 5 shows a voltage abnormality signal of the system voltage abnormality detector 11, a current flowing through the system interconnection switch 3, an output of the disconnection auxiliary current command generation circuit 16, an output of the gate block control circuit 15, and an output current of the power converter 4. It is a figure which shows an example of this waveform.
[0036]
As mentioned above, Second embodiment Then, since the output current command of the power converter 4 is generated in a direction in which the current of the grid connection switch 3 becomes zero, the grid connection switch 3 is turned off faster by the resonance current. When there is no filter capacitor 6 or when the capacity is small, when the output current of the power converter 4 is changed in a direction in which the current of the grid connection switch 3 becomes zero, the current of the grid connection switch 3 is converted to the power converter. The current of the grid interconnection switch 3 is reduced in such a way that 3 is taken. However, if a relatively large filter capacitor is present between the power system 1 and the power converter 4, most of the output current of the power converter is caused to the filter capacitor 6 when the output voltage of the power converter 4 is sharply and greatly changed. Flows in and the power converter 4 cannot take the current of the grid connection switch 3. In the present embodiment, the current flowing through the grid connection switch 3 is made zero by utilizing the resonance phenomenon between the power system 1 and the filter capacitor 6, and thus the power system 1 can be quickly disconnected.
[0037]
Thus, Second embodiment Therefore, even in applications where the power system 1 must be disconnected at a high speed when the power system 1 is abnormal, the self-extinguishing capability of a thyristor or the like that is inexpensive and has a large overload capability can be used as the system interconnection switch 3 of the distributed power system. A semiconductor element that does not have a thickness can be used. Further, since the power converter 4 does not output a current sufficient to make the current of the grid connection switch 3 zero, it can be realized with a relatively small capacity power converter, and the cost of the entire system can be reduced. Can do.
[0038]
FIG. 6 shows a distributed power supply system according to the present invention. Third embodiment Is a block diagram showing the configuration of First embodiment 2 that are the same as those shown in FIG. In this embodiment, the current detection signal of the converter current detector 7 is applied not only to the converter control circuit 8 but also to the gate block control circuit 15. The gate block control circuit 15 is connected to the system voltage abnormality detector 11. The gate block control circuit 15 receives the voltage abnormality signal of the power system 1 and the current detection signal of the converter current detector 7 which are detected by the controller, and adds a gate block command to the gate control circuit 9. After the abnormality of the power system 1 is detected by the abnormality detector 11, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 and the converter control circuit 8 enter the disconnection operation of the system interconnection switch 3, and the output current of the power converter 4 is 2 is different from FIG. 2 in that it has a function of outputting a gate block command until the grid connection switch 3 is turned off when a certain value is reached. It is. The determination that the grid connection switch 3 is turned off can be made from the increase in the voltage between the grid connection switches 3 or the output of the grid switch current detector 14 being zero. The output signal of the interruption determination device in which is omitted is applied to the converter control circuit 8 and the gate block control circuit 15.
[0039]
Configured as above Third embodiment This operation will be described below with a focus on the parts that differ in configuration from FIG. The system voltage abnormality detector 11 detects an abnormality of the power system 1 and the voltage abnormality signal is applied to the converter control circuit 8 and simultaneously to the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 and the gate block control circuit 15. As a result, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 outputs a constant positive or negative voltage command value according to the output of the interconnection switch current detector 14, and disturbs the voltage of the filter capacitor 6 to cause a resonance phenomenon. Is generated. Further, the gate block control circuit 15 causes the gate control circuit 9 to output a gate block when the output current of the power converter 4 reaches a certain fixed value by flowing into the filter capacitor 6, the grid connection switch 3 and the load 2. Output a command. Due to the shock of the gate block, the resonance phenomenon between the power system 1 and the filter capacitor 6 is promoted, the current flowing through the grid connection switch 3 becomes zero, and the disconnection of the power system 1 is completed. After the power system 1 is disconnected, the gate block of the power converter 4 is immediately released and the operation mode is shifted to the self-sustaining operation mode.
[0040]
As the resonance current between the power system 1 and the filter capacitor 6 increases, the ability to cut off the current of the grid connection switch 3 increases accordingly. In order to increase this resonance current, the steep and large current flowing into the filter capacitor 6 due to the cutoff operation of the power converter 4 is more effective, and the output of the power converter 4 is increased to a large current value that does not cause overcurrent. A current is passed therethrough, and the power converter 4 is protected from overcurrent by a gate block command from the gate block control circuit 15, and a large disturbance is applied to the voltage of the filter capacitor 6.
[0041]
As a result, even in applications where the power system 1 must be disconnected at a high speed in the event of an abnormality in the power system 1, the self-extinguishing capability of a thyristor or the like that is inexpensive and has a high overload capability can be used as the system interconnection switch 3 of the distributed power system. A semiconductor element that does not have this can be used. In addition, since the power converter 4 does not output a current sufficient to make the current of the grid connection switch 3 zero, it can be realized with a relatively small capacity power converter, and also from an overcurrent at the time of the shut-off operation. The power converter can be protected, and the cost of the entire system can be reduced.
[0042]
FIG. 7 shows a distributed power supply system according to the present invention. Fourth embodiment FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of FIG. 2, and the same parts as those in FIG. As shown in FIG. Fourth embodiment 2 is provided with each phase gate block control circuit 17 instead of the gate block control circuit 15 shown in FIG. 2, and the current detection signal of the converter current detector 7 is not only the converter control circuit 8 but also each phase gate block control circuit. 17 is different from the configuration in FIG. 2 in that the configuration is also input to FIG. 17, and the other configuration is the same as that in FIG.
[0043]
In each phase gate block control circuit 17, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 and the converter control circuit 8 are operated to shut off the system interconnection switch 3 after the system voltage abnormality detector 11 detects the abnormality of the power system 1. And when the output current of a certain phase of the power converter 4 reaches a certain value, it has a function of outputting a gate block command of the corresponding phase until the grid connection switch 3 is turned off. Whether the grid connection switch 3 is off can be determined from an increase in the voltage between the electrodes of the grid connection switch 3 and the output of the grid switch current detector 14 becoming zero. Is added to the converter control circuit 8 and each phase gate block control circuit 17. The gate control circuit 9 also has a function of gate-blocking the corresponding phase gate of the power converter 4 when a phase-phase gate block command is output from each phase gate block control circuit 15.
[0044]
Configured as above Fourth embodiment This operation will be described below with a focus on the parts that differ in configuration from FIG. The system voltage abnormality detector 11 detects an abnormality in the power system 1 and a voltage abnormality signal is applied to the converter control circuit 8 and simultaneously to the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 and each phase gate block control circuit 17. Then, the disconnection auxiliary voltage command generation circuit 13 outputs a positive or negative constant voltage command value according to the output of the interconnection switch current detector 14, and gives a disturbance to the voltage of the filter capacitor 6 to cause a resonance phenomenon. Wake up. Further, each phase gate block control circuit 17 generates a corresponding gate when an output current of a certain phase of the power converter 4 reaches a certain value increased by flowing into the filter capacitor 6, the grid connection switch 3 and the load 2. A gate block command is output to the control circuit 9. Due to the shock of the gate block, the resonance phenomenon between the power system 1 and the filter capacitor 6 is promoted, the current flowing through the grid connection switch 3 becomes zero, and the disconnection of the power system 1 is completed. After the power system 1 is disconnected, the gate block of the power converter 4 is immediately released and the operation mode is shifted to the self-sustaining operation mode.
[0045]
As the resonance current between the power system 1 and the filter capacitor 6 increases, the ability to cut off the current of the grid connection switch 3 increases accordingly. In order to increase this resonance current, the sharper and larger the current flowing into the filter capacitor 6 due to the cutoff operation of the power converter 4 is, the more effective, and the power conversion to a large current value that does not cause an overcurrent for each phase. The output current of the filter 4 is supplied, and the power converter 4 is protected from overcurrent by a gate block command for each phase of each phase gate block control circuit 17, and a large disturbance is applied to the voltage of the filter capacitor 6.
[0046]
As a result, even in applications where the power system 1 must be disconnected at a high speed in the event of an abnormality in the power system 1, the self-extinguishing capability of a thyristor or the like that is inexpensive and has a high overload capability can be used as the system interconnection switch 3 of the distributed power system. A semiconductor element that does not have this can be used. In addition, since the power converter 4 does not output a current sufficient to make the current of the grid connection switch 3 zero, it can be realized with a relatively small capacity power converter, and also from an overcurrent during a shut-off operation. The power converter can be protected, and the cost of the entire system can be reduced.
[0047]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, as a grid interconnection switch, a semiconductor element that has a high overload capacity, is inexpensive, has a low loss during conduction and does not have a self-extinguishing capability, and a power converter and Even when there is a filter capacitor between the power systems, the power system is disconnected at high speed with a shut-off performance equivalent to the case where a semiconductor element with self-extinguishing capability is used as a system connection switch, so that the power system can be quickly connected. A distributed power supply system capable of shifting from the mode to the self-sustaining operation mode can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a distributed power supply system according to the present invention. Reference example The block diagram which shows the structure of.
FIG. 2 shows a distributed power supply system according to the present invention. First embodiment The block diagram which shows the structure of.
FIG. 3 shows in FIG. First embodiment FIG.
FIG. 4 shows a distributed power supply system according to the present invention. Second embodiment The block diagram which shows the structure of.
FIG. 5 shows in FIG. Second embodiment FIG.
FIG. 6 shows a distributed power supply system according to the present invention. Third embodiment The block diagram which shows the structure of.
FIG. 7 shows a distributed power supply system according to the present invention. Fourth embodiment The block diagram which shows the structure of.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a conventional distributed power supply system.
[Explanation of symbols]
1 Power system
2 Load
3 System interconnection switch
4 Power converter
5 DC power supply
6 Filter capacitor
7 Converter current detector
8 Converter control circuit
9 Gate control circuit
10 Load voltage detector
11 System voltage abnormality detector
12 Interconnection switch control circuit
13 Disconnection auxiliary voltage command generation circuit
14 Linked switch current detector
15 Gate block control circuit
16 Disconnection auxiliary current command generation circuit
17 Each phase gate block control circuit

Claims

A system interconnection switch configured by a semiconductor element having no self-extinguishing capability, for supplying or cutting off AC power from the power system to a load;
A power converter capable of converting DC power from a DC power source into AC power and outputting the power to the load;
A capacitor for reducing harmonics included in AC power output from the power converter to the load;
A converter control circuit for controlling the AC output of the power converter;
Based on a control signal from the converter control circuit, a gate control circuit for performing gate control of a semiconductor element constituting the power converter;
With
In the grid operation mode, the grid interconnection switch supplies AC power from the power system to the load, and the power converter performs charge / discharge on the DC power source,
If an abnormality occurs in the power system during operation in the interconnection operation mode, the power converter outputs AC power to the load and becomes independent after the system interconnection switch performs the interruption. In a distributed power system that operates in operation mode,
As soon as an abnormality of the power system is detected, an output voltage command of the power converter that disturbs the voltage waveform of the capacitor is output to the converter control circuit, whereby the reactance component of the power system and the capacitor A parallel disconnection auxiliary voltage command generation circuit for generating LC resonance due to the capacitance component of
After an abnormality in the power system is detected, a gate block command is output to the gate control circuit, so that the system interconnection switch is shut off at high speed in cooperation with the disconnection auxiliary voltage command generation circuit. Gate block control circuit
A distributed power supply system characterized by comprising:

In place of the disconnection auxiliary voltage command generation circuit, a disconnection auxiliary current command generation circuit that outputs an output current command of the power converter to the converter control circuit such that the voltage waveform of the capacitor is disturbed,
The distributed power supply system according to claim 1, further comprising:

The gate block control circuit inputs an output current detection value of the power converter, and outputs the gate block command to the gate control circuit when the detection value reaches a certain value.
The distributed power supply system according to claim 1 or 2,

The gate block control circuit is a phase gate block control circuit that individually outputs a gate block command for each phase of the power converter to the gate control circuit.
The distributed power supply system according to claim 3.