JP4562399B2 - 系統連系インバータの連系保護機能確認装置 - Google Patents
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Description
本発明は、系統に連系される系統連系インバータの連系保護機能が、正常に働くかを確認するための試験装置に係り、特に、持ち運びに便利であり、操作の容易な系統連系インバータの連系保護機能確認装置に関するものである。
本出願人は先に、系統連系インバータの単独運転検出方法について特開２００３−２０９９３１号の「系統連系インバータの単独運転検出装置及びその制御方法」にて提案している（特許文献１）。
そして、特に連系保護機能確認の煩雑な系統連系インバータの単独運転検出機能を確認するために、従来は下記に記述するような方法で行っていた。
そして、特に連系保護機能確認の煩雑な系統連系インバータの単独運転検出機能を確認するために、従来は下記に記述するような方法で行っていた。
従来の系統連系インバータの単独運転検出機能を確認するための装置を、図３の従来の系統連系インバータの単独運転検出機能を確認するための試験接続図を参照して詳述する。
図３において、２０は系統連系インバータ、２１は系統電源、２２は系統スイッチ、２３は一般負荷、２４は連系スイッチ、１２は直流コンデンサー、１３はＰＷＭ変換器、１５はフイルター、２５は連系インバータ制御回路、２６は検出トランス、２７は外部直流電源である。
連系インバータ制御回路２５は、検出トランス２６により検出される系統電圧Ｖｓを入力して、ＰＷＭ変換器１３にゲート信号Ｇを出力する。
系統連系インバータ２０は、外部直流電源２７よりエネルギーを入力し、直流コンデンサー１２を経て連系インバータ制御回路２５により制御されるＰＷＭ変換器１３により直流を交流に変換して、フイルター１５、連系スイッチ２４を経て系統スイッチ２２の出力側に接続される。
系統スイッチ２２の入力側は系統電源１に接続される。系統スイッチ２２の出力側には、連系スイッチ２４と並列にリアクトル、コンデンサー、抵抗等で構成される一般負荷２３が接続される。
図３において、２０は系統連系インバータ、２１は系統電源、２２は系統スイッチ、２３は一般負荷、２４は連系スイッチ、１２は直流コンデンサー、１３はＰＷＭ変換器、１５はフイルター、２５は連系インバータ制御回路、２６は検出トランス、２７は外部直流電源である。
連系インバータ制御回路２５は、検出トランス２６により検出される系統電圧Ｖｓを入力して、ＰＷＭ変換器１３にゲート信号Ｇを出力する。
系統連系インバータ２０は、外部直流電源２７よりエネルギーを入力し、直流コンデンサー１２を経て連系インバータ制御回路２５により制御されるＰＷＭ変換器１３により直流を交流に変換して、フイルター１５、連系スイッチ２４を経て系統スイッチ２２の出力側に接続される。
系統スイッチ２２の入力側は系統電源１に接続される。系統スイッチ２２の出力側には、連系スイッチ２４と並列にリアクトル、コンデンサー、抵抗等で構成される一般負荷２３が接続される。
このように接続される系統連系インバータ２０は、直流出力を発生する外部直流電源２７よりエネルギーを得て、交流を系統に出力する。
系統連系インバータ２０の単独運転検出機能を確認する時に、条件の厳しい状態は、一般負荷２３の消費電力が系統連系インバータ２０から供給されているとき、すなわち系統スイッチ２２から流れ出る図３に示す電流Ｉｓが零のときであり、この状態では系統スイッチ２２の遮断により系統連系インバータ２０の出力電圧・電流が変化し難いためである。
従って、単独運転検出機能を確認するときは、外部直流電源２７の出力を調整して、系統スイッチ２２から流れ出る図３に示す電流Ｉｓを零にし、系統スイッチ２２を遮断したときに系統連系インバータが単独運転検出機能により連系スイッチ２４を遮断できるかの確認を行う。
特開２００３−２０９９３１号（図１）
系統連系インバータ２０の単独運転検出機能を確認する時に、条件の厳しい状態は、一般負荷２３の消費電力が系統連系インバータ２０から供給されているとき、すなわち系統スイッチ２２から流れ出る図３に示す電流Ｉｓが零のときであり、この状態では系統スイッチ２２の遮断により系統連系インバータ２０の出力電圧・電流が変化し難いためである。
従って、単独運転検出機能を確認するときは、外部直流電源２７の出力を調整して、系統スイッチ２２から流れ出る図３に示す電流Ｉｓを零にし、系統スイッチ２２を遮断したときに系統連系インバータが単独運転検出機能により連系スイッチ２４を遮断できるかの確認を行う。
このように構成される系統連系インバータの単独運転検出機能を確認する試験回路においては、エネルギー源としての外部直流電源２７が必要なために、試験回路を簡便に構成し難く、しかも外部直流電源２７を借用する費用等が発生するので、安価に構成することが難しかった。
また僻地に設置される風力発電設備に接続される系統連系インバータ２０の場合には、外部直流電源２７を風力発電設備に頼っても、風のエネルギーが気まぐれであるために、図３に示す電流Ｉｓを零とする状態を実現することが困難であるという問題があった。
また僻地に設置される風力発電設備に接続される系統連系インバータ２０の場合には、外部直流電源２７を風力発電設備に頼っても、風のエネルギーが気まぐれであるために、図３に示す電流Ｉｓを零とする状態を実現することが困難であるという問題があった。
従って、前述の課題を解決するために、本発明の系統連系インバータの連系保護機能確認装置は、図３に示す容量の大きな一般負荷２３、連系インバータ２０のＰＷＭ変換器１３および外部直流電源２７を用いず、連系スイッチ２４を動作させることなく、連系インバータ制御回路２５の連系保護機能を確認する装置である。
具体的には、小容量の直流電源、ＰＷＭ変換器、フイルター、および機能確認装置制御回路により構成し、そのＰＷＭ変換器を制御する機能確認装置制御回路は、連系インバータ制御回路２５の電流指令と、系統電源状態および一般負荷状態を模擬した定数より構成したシミュレーションソフトにより求める系統電圧Ｖｓを出力することを主な特徴とする。
具体的には、小容量の直流電源、ＰＷＭ変換器、フイルター、および機能確認装置制御回路により構成し、そのＰＷＭ変換器を制御する機能確認装置制御回路は、連系インバータ制御回路２５の電流指令と、系統電源状態および一般負荷状態を模擬した定数より構成したシミュレーションソフトにより求める系統電圧Ｖｓを出力することを主な特徴とする。
本発明の系統連系インバータの連系保護機能確認装置においては、系統電源状態および一般負荷状態をソフトにより変更できるので、系統連係インバータの連系保護機能の確認を簡便に行うことができる。
又、この系統連系インバータの連系保護機能確認装置の各構成部品は、容量の小さな主回路部品および制御回路部品で構成できるので、携帯が可能であり、実用上おおいに有用である。
又、この系統連系インバータの連系保護機能確認装置の各構成部品は、容量の小さな主回路部品および制御回路部品で構成できるので、携帯が可能であり、実用上おおいに有用である。
本発明の系統連系インバータの連系保護機能確認装置は、機能確認装置制御回路から連系インバータ制御回路２５へ連系インバータの発電量指令を出力し、連系インバータ制御回路２５から機能確認装置制御回路へ電流指令を出力し、系統および負荷を模擬したシミュレーションソフトにより系統電圧Ｖｓを演算し、その系統電圧ＶｓをＰＷＭ変換器が出力して、検出トランス２６により検出することにより、連系インバータ制御回路２５が能動単独運転検出することを最良の形態とするものである。
図1は、本発明の１実施例であり、図３に示す検出トランス２６と連系インバータ制御回路２５に本発明の系統連系インバータの連系保護機能確認装置を接続した機能確認試験回路図である。
同図において、１０は系統連系インバータの連系保護機能確認装置、１１は直流電源、１２は直流コンデンサー、１３はＰＷＭ変換器、１４は機能確認装置制御回路、１５はフイルターであり、構成部品１１〜１５により系統連系インバータの保護機能確認装置１０を構成する。
同図において、１０は系統連系インバータの連系保護機能確認装置、１１は直流電源、１２は直流コンデンサー、１３はＰＷＭ変換器、１４は機能確認装置制御回路、１５はフイルターであり、構成部品１１〜１５により系統連系インバータの保護機能確認装置１０を構成する。
図２は、系統連系インバータの連系保護機能確認装置１０に組み込まれるシミュレーションソフトのシミュレーション動作を説明するための図である。
同図において、１は仮想系統電源、２は仮想系統インピーダンス、３は仮想系統スイッチ、４は仮想一般負荷、５は仮想電流指令であり、仮想部品１〜５はシミュレーションソフトにより実現される。また、仮想部品１、３、４は、図３の実際の構成部品２１、２２、２３と類似の部品を表す。
以下、図１および図２について説明する。
同図において、１は仮想系統電源、２は仮想系統インピーダンス、３は仮想系統スイッチ、４は仮想一般負荷、５は仮想電流指令であり、仮想部品１〜５はシミュレーションソフトにより実現される。また、仮想部品１、３、４は、図３の実際の構成部品２１、２２、２３と類似の部品を表す。
以下、図１および図２について説明する。
連系保護機能確認装置１０は、後述する方法により系統電圧Ｖｓを検出トランス２６に出力する。機能確認装置制御回路１４は、連系インバータ制御回路２５に連系インバータの発電量指令P＊を出力する。連系インバータ制御回路２５は、この発電量指令Ｐ＊と検出トランス２６が入力する系統電圧Ｖｓに基づき、連系インバータが出力すべき電流指令I＊を機能確認装置制御回路１４に出力する。
機能確認装置制御回路１４には、コンソール等により仮想系統電源１の電圧、周波数値、仮想系統インピーダンス２の値、仮想一般負荷４の値を予め入力する。さらに、連系インバータが出力すべき電流指令I＊を入力して、シミュレーションソフトにより系統電圧Ｖｓ、系統電流Ｉｓ等を時々刻々演算する。ここで、図２の仮想電流指令５は、図１の電流指令I＊に基づいて仮想電流指令I＊を生成する。この演算された系統電圧Ｖｓに基づくゲート信号Ｇにより、ＰＷＭ変換器１３は実際の系統電圧Ｖｓを出力する。
図２の動作を詳述する。以下では、初期には仮想系統スイッチ３は閉じているとする。先ず、仮想系統電源１の電圧値を可変して、系統電圧Ｖｓの電圧値を可変することにより、連系インバータを容量の大きな外部直流電源や一般負荷に接続することなく、また、連系スイッチ２４を動作させずに、連系インバータ制御回路２５の系統電源の過電圧、不足電圧保護機能を確認できる。さらに、仮想系統電源１の周波数値を可変して、系統電圧Ｖｓの周波数値を可変することにより、連系インバータを容量の大きな外部直流電源や一般負荷に接続することなく、また、連系スイッチ２４を動作させずに、連系インバータ制御回路２５の系統電源の過周波数、不足周波数保護機能を確認できる。
次に、連系インバータ制御回路２５の単独運転検出機能の確認方法を説明する。正常状態において、仮想系統スイッチ３を仮想的にＯＦＦすると、残りの仮想一般負荷４および電流指令５とにより構成される別のシミュレーションソフトにより、系統電圧Ｖｓが演算される。この仮想系統遮断により系統電圧Ｖｓが変化するために、連系インバータ制御回路２５が単独運転を検出できる。
この時、図２の電流Ｉｓが零になるようにシミュレーション定数を可変すれば、図３の電流Ｉｓが零の時と同じ状態を再現でき、検出が厳しい条件でも、連系インバータを容量の大きな外部直流電源や一般負荷に接続することなく、また、連系スイッチ２４を動作させずに連系インバータ制御回路２５の単独運転検出機能を確認できる。
以上、本発明の実施例では、仮想一般負荷４を接続する場合で説明したが、仮想一般負荷４と並列に、他の分散電源を模擬した仮想分散電源を接続したシミュレーションソフトを構築することより、他の分散電源の単独運転検出機能との相互干渉も考慮した連系保護機能確認装置１０を構成できる。
１ 仮想系統電源
２ 仮想系統インピーダンス
３ 仮想系統スイッチ
４ 仮想一般負荷
５ 仮想電流指令
１０ 連系保護機能確認装置
１１ 直流電源
１２ 直流コンデンサー
１３ ＰＷＭ変換器
１４ 機能確認装置制御回路
１５ フイルター
２０ 系統連系インバータ
２１ 系統電源
２２ 系統スイッチ
２３ 一般負荷
２４ 仮想連系スイッチ
２５ 連系インバータ制御回路
２６ 検出トランス
２７ 外部直流電源
２ 仮想系統インピーダンス
３ 仮想系統スイッチ
４ 仮想一般負荷
５ 仮想電流指令
１０ 連系保護機能確認装置
１１ 直流電源
１２ 直流コンデンサー
１３ ＰＷＭ変換器
１４ 機能確認装置制御回路
１５ フイルター
２０ 系統連系インバータ
２１ 系統電源
２２ 系統スイッチ
２３ 一般負荷
２４ 仮想連系スイッチ
２５ 連系インバータ制御回路
２６ 検出トランス
２７ 外部直流電源
Claims (1)
- 系統連系インバータの連系保護機能確認装置において、直流電源とＰＷＭ変換器とフイルターと機能確認装置制御回路により構成し、該機能確認装置制御回路は、前記系統連系インバータの制御回路へ前記系統連系インバータの発電量指令を出力するとともに前記系統連系インバータの制御回路から電流指令を入力し、該電流指令と予め設定する負荷および系統の値より系統電圧値を演算し、該系統電圧値を指令値として前記ＰＷＭ変換器により前記系統連系インバータの制御回路に前記系統電圧を出力することを特徴とする系統連系インバータの連系保護機能確認装置。
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