JP5109484B2 - Power generation system - Google Patents
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Description
本発明は、第1の電力源、第1の電力変換手段、直流電圧部、第2の電力変換手段、第2の電力源が順次接続され、かつ、前記直流電圧部に直流負荷が接続されたシステムであって、第1の電力源と第2の電力源との間で電力を授受するようにした発電システムに関するものである。 In the present invention, a first power source, a first power conversion unit, a DC voltage unit, a second power conversion unit, and a second power source are sequentially connected, and a DC load is connected to the DC voltage unit. The present invention relates to a power generation system in which power is exchanged between a first power source and a second power source.
図5は、第1の従来技術を示す構成図であり、特許文献1に背景技術(図12)として記載された発電システムである。
図5において、三相交流発電機100は図示されてない外力により機械動力を得て、この機械動力を電力に変換する。この発電電力はコンバータ200によって所定の直流電力に変換され、直流電圧部300に供給される。直流電圧部300の直流端子P,Nには、直流負荷500が接続されている。
また、直流電源400は、発電機100が駆動源から機械動力を得られない場合や機械動力を低減したい場合に、直流電圧部300に直流電力を供給するためのものである。
FIG. 5 is a configuration diagram showing the first prior art, which is a power generation system described in Patent Document 1 as background art (FIG. 12).
In FIG. 5, the three-
The
次に、図6は、前記コンバータ200、直流電圧部300及び直流電源400の具体例を示したものであり、同じく特許文献1に背景技術(図13)として記載されている。ここでは、図5における直流負荷500は図示を省略してある。
Next, FIG. 6 shows specific examples of the
図6に示すように、コンバータ200は、フルブリッジ接続された半導体スイッチング素子201と平滑コンデンサ202と制御回路203とを備えている。また、直流電源400は、交流電源(電力系統)から供給される交流電力を、フルブリッジ接続されたダイオード401からなるダイオード整流器により直流電力に変換するように構成されている。
図6の回路では、直流電源400がダイオード整流器によって構成されているので、当然のことながら、直流電圧部300から交流電源への電力供給、すなわち系統連系は不可能である。
As shown in FIG. 6, the
In the circuit of FIG. 6, since the
更に、図7は第2の従来技術を示す構成図である。この従来技術は、交流電源(電力系統)に接続されたインバータ600、直流電圧部300及びコンバータ200から構成されている。ここでは、コンバータ200内の制御回路の図示を省略してある。なお、インバータ600は、フルブリッジ接続された半導体スイッチング素子601から構成されている。
FIG. 7 is a block diagram showing the second prior art. This prior art includes an
この従来技術によれば、電力系統からインバータ600を介して直流電圧部300側に電力を供給することも、逆に、直流電圧部300からインバータ600を介して電力系統へ電力を供給することも可能であるため、系統連系が可能な発電システムを実現することができる。
According to this prior art, power can be supplied from the power system to the
図7に示した第2の従来技術によれば、系統連系は可能であるものの、直流電圧部300にインバータ600及びコンバータ200のみが接続されることを前提としており、図5の第1の従来技術のように、直流電圧部300に更に別の直流負荷500が接続されることを想定していない。
従って、第2の従来技術において、直流電圧部300に直流負荷500を接続する場合、コンバータ200に接続される三相交流発電機(図示せず)の発電量や直流負荷電力、及び、インバータ600を介して系統側へ送る電力をバランスさせる制御方法には最適化の余地が大きく、その実現は必ずしも容易ではない。
According to the second prior art shown in FIG. 7, grid connection is possible, but it is assumed that only the
Therefore, in the second prior art, when the
そこで、本発明の解決課題は、第1,第2の電力源、第1,第2の電力変換手段、直流電圧部及び直流負荷を備えた発電システムにおいて、第1,第2の電力源の間で電力を良好に授受可能とした発電システムを提供することにある。
また、本発明の他の解決課題は、直流電圧部の直流電圧を一定に保って第1,第2の電力変化手段の動作を安定させた発電システムを提供することにある。
Therefore, the problem to be solved by the present invention is that in the power generation system including the first and second power sources, the first and second power conversion means, the DC voltage unit, and the DC load, the first and second power sources It is to provide a power generation system that can transmit and receive electric power between them.
Another object of the present invention is to provide a power generation system in which the DC voltage of the DC voltage unit is kept constant and the operations of the first and second power changing means are stabilized.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発電システムは、第1の電力源と、直流電圧を有する直流電圧部と、第2の電力源と、第1の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第1の電力変換手段と、第2の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第2の電力変換手段と、前記直流電圧部に接続される直流負荷と、を備えた発電システムにおいて、
前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第1の電力変換手段によって第1の電力源の電力または電流を調整すると共に、
第2の電力変換手段は、第2の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力の指令値または電流の指令値、あるいは、第2の電力源の電力の指令値または電流の指令値に従って動作することにより、第2の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整し、
第1の電力源から第1の電力変換手段を介して前記直流電圧部に送るべき直流電流の実際値以上で上限値以下の電流値と、前記直流電圧部から前記直流負荷に流出している電流の実際値以上で上限値以下の電流値と、の差分を、前記直流電圧部から第2の電力変換手段に流出する電流の上限値として設定するものである。
In order to solve the above problem, a power generation system according to claim 1 includes a first power source, a DC voltage unit having a DC voltage, a second power source, a first power source, and the DC voltage unit. A first power conversion means for adjusting power exchanged between the second power source, a second power conversion means for adjusting power exchanged between the second power source and the DC voltage section, and the DC voltage section. In a power generation system provided with a connected DC load,
While adjusting the power or current of the first power source by the first power conversion means so that the DC voltage of the DC voltage unit becomes a constant value on average ,
The second power converter means a command value or a command value of power exchanged between the second power converter and the DC voltage unit, or a command value or current of power of the second power source. By operating according to the command value, the power transferred between the second power conversion means and the DC voltage unit is adjusted,
A current value that is greater than or equal to the actual value of the DC current to be sent to the DC voltage unit from the first power source via the first power conversion means and less than or equal to the upper limit value, and flows from the DC voltage unit to the DC load. The difference between the current value that is greater than the actual value and less than or equal to the upper limit value is set as the upper limit value of the current that flows from the DC voltage unit to the second power conversion means .
請求項2に係る発電システムは、請求項1に記載した発電システムにおいて、
第2の電力変換手段は、逆並列ダイオードを有する半導体スイッチング素子を用いて構成されたブリッジ形の電力変換手段であり、前記直流電圧部から第2の電力源への送電が不要な場合には、前記半導体スイッチング素子の全てをオフ状態にして第2の電力変換手段をダイオードブリッジとして動作させるものである。
Power generation system according to claim 2, Oite power generation system according to claim 1,
The second power conversion means is a bridge-type power conversion means configured using a semiconductor switching element having an anti-parallel diode, and when power transmission from the DC voltage unit to the second power source is unnecessary. a shall operate the second power conversion means in the oFF state all of said semiconductor switching element as a diode bridge.
請求項3に係る発電システムは、第1の電力源と、直流電圧を有する直流電圧部と、第2の電力源と、第1の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第1の電力変換手段と、第2の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第2の電力変換手段と、前記直流電圧部に接続される直流負荷と、を備えた発電システムにおいて、
前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第2の電力変換手段によって第2の電力源の電力または電流を調整すると共に、第2の電力変換手段は、逆並列ダイオードを有する半導体スイッチング素子を用いて構成されたブリッジ形の電力変換手段であり、
前記直流電圧部から第2の電力源への送電が不要な場合には、前記半導体スイッチング素子の全てをオフ状態にするのと実質的に同時に、前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第2の電力変換手段による調整動作から第1の電力変換手段による調整動作に切り換えるものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a power generation system comprising: a first power source; a DC voltage unit having a DC voltage; a second power source; and power transferred between the first power source and the DC voltage unit. A first power conversion means for adjusting; a second power conversion means for adjusting power exchanged between a second power source and the DC voltage unit; a DC load connected to the DC voltage unit; In a power generation system with
The second power conversion unit adjusts the power or current of the second power source so that the DC voltage of the DC voltage unit becomes a constant value on average, and the second power conversion unit includes an anti-parallel diode. A bridge-type power conversion means configured using a semiconductor switching element having
When power transmission from the DC voltage unit to the second power source is unnecessary, the DC voltage of the DC voltage unit is averagely constant at substantially the same time as turning off all of the semiconductor switching elements. as a value, which is shall switch from adjusting operation by the second power conversion means to control operation by the first power conversion means.
請求項4に係る発電システムは、請求項3に記載した発電システムにおいて、第1の電力変換手段は、第1の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力の指令値または電流の指令値、あるいは、第1の電力源の電力の指令値または電流の指令値に従って動作し、第1の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整するものである。
A power generation system according to a fourth aspect is the power generation system according to the third aspect, wherein the first power conversion means is a command value or current of power exchanged between the first power conversion means and the DC voltage unit. the command value, or operates in accordance with a command value of the command value or the current of the first power source power, Ru der adjusts the power to be transferred between the first power conversion means and the DC voltage part .
請求項5に係る発電システムは、請求項3または4に記載した発電システムにおいて、第2の電力変換手段を構成する全ての半導体スイッチング素子のオフ状態を解除して動作を開始する際に、前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第1の電力変換手段による調整動作から第2の電力変換手段による調整動作に切り換えるものである。
Power generation system according to claim 5, when starting the operation to release the off state of all the semiconductor switching elements constituting Oite power generation system of
請求項6に係る発電システムは、請求項1〜5の何れか1項に記載した発電システムにおいて、前記直流電圧部の電圧を調整している第1または第2の電力変換手段の直流電力または直流電流の指令値に、他方の電力変換手段の直流電力または直流電流の指令値、検出値あるいは推定値に係数を乗じた値を加算するものである。
Power generation system according to claim 6, Oite power generation system according to any one of claims 1 to 5, the DC of the first or second power conversion unit operable to adjust a voltage of the DC voltage part the command value of the electric power or direct current command value of the DC power or direct current of the other power conversion means, a shall be added the value obtained by multiplying a coefficient to the detected value or the estimated value.
請求項7に係る発電システムは、請求項1〜6の何れか1項に記載した発電システムにおいて、第1の電力源及び第2の電力源が、交流電力源であることを特徴とする。
Power generation system according to claim 7, in the power generation system according to any one of claims 1 to 6, you wherein the first power source and the second power source is an AC power source .
本発明によれば、第1の電力変換手段と第2の電力変換手段との間に存在する直流電圧部の電圧を一定に保ち、交流発電機等からなる第1の電力源と交流電力系統等からなる第2の電力源との間で電力を良好に授受可能とした発電システムを実現することができる。 According to the present invention, the voltage of the DC voltage unit existing between the first power conversion unit and the second power conversion unit is kept constant, and the first power source and the AC power system including an AC generator are provided. Thus, it is possible to realize a power generation system capable of satisfactorily exchanging electric power with a second power source composed of the like.
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に係る主回路構成図である。この回路は、第1の電力源として三相交流発電機100を、第2の電力源として三相交流電力系統を備えると共に、第1の電力変換手段としてコンバータ200を、第2の電力変換手段としてインバータ600を備え、コンバータ200とインバータ600との間の直流電圧部300に直流負荷500を接続したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a main circuit configuration diagram according to an embodiment of the present invention. This circuit includes a three-
図1において、コンバータ200は半導体スイッチング素子201及び平滑コンデンサ202を備え、コンバータ200の交流側は三相交流発電機100に接続されている。また、半導体スイッチング素子601からなるインバータ600の交流側は、三相交流電力系統に接続されている。
In FIG. 1, a
図2は、前記コンバータ200及びインバータ600の制御回路を示すブロック図であり、制御回路の第1実施形態に相当する。なお、この実施形態は請求項1に相当する。
この制御回路では、直流電圧部300(平滑コンデンサ202)の直流電圧Edcが電圧指令値Edc *に一致するように、コンバータ200によって三相交流発電機100の電力(具体的にはコンバータ200の直流電流Idc1)を調整する。
FIG. 2 is a block diagram showing a control circuit of the
In this control circuit, the
図2の制御回路において、701は直流電圧Edcを検出する電圧検出手段、702は電圧指令値Edc *と電圧検出値Edcとの偏差を求める加減算手段、703は上記電圧偏差がゼロになるように調節動作を行って電流指令値Idc1 *を出力するPI調節器等の電圧調節手段、704は電流指令値Idc1 *を上限値Idc1max以下に制限するためのリミッタ、705はコンバータ200から直流電圧部300に流入する直流電流Idc1を検出する電流検出手段、706はリミッタ704の出力と電流検出値Idc1との偏差を求める加減算手段、707は上記電流偏差がゼロになるように調節動作を行って直流電圧指令値を出力するPI調節器等の電流調節手段、708は直流電圧指令値をコンバータ200の半導体スイッチング素子に対する駆動パルスに変換する電圧指令パルス変換手段である。
In the control circuit of FIG. 2,
一方、インバータ600は、直流電圧部300との間で直流電流Idc2を授受する。直流負荷500は、その要求電力に応じて直流電圧部300との間で直流電流(負荷電流)IdcLを授受する。これらの電流Idc2,IdcLは、何れも正負の値をとり得る。ここで、712は直流電流IdcLを検出する電流検出手段である。
On the other hand, inverter 600 exchanges DC current I dc2 with
更に、電流指令値Idc2 *がリミッタ709を介してインバータ600側の制御手段710に入力されている。上記リミッタ709は、電流指令値Idc2 *を上限値Idc2max以下に制限する機能を有する。制御手段710には、電流検出手段711からの電流検出値Idc2も入力されている。
制御手段710は、上記電流検出値Idc2がリミッタ709から出力される電流指令値Idc2 *に一致するように、インバータ600の半導体スイッチング素子に対する駆動パルスを生成する。
Further, the current command value I dc2 * is input to the control means 710 on the
Control means 710 generates a drive pulse for the semiconductor switching element of
いま、直流電圧部300の直流電圧Edcを一定とした場合、キルヒホッフの電流則により、コンバータ200が直流電圧部300との間で授受する直流電流Idc1は数式1のようになる。
[数式1]
Idc1=Idc2+IdcL
Now, assuming that the DC voltage E dc of the
[Formula 1]
I dc1 = I dc2 + I dcL
このため、図2のように加減算手段702,706、電圧調節手段703、電流調節手段707等からなる制御系を構成すると、Idc1の値は、Edcの値が一定となるように自動的に数式1に従って決まる。 For this reason, when a control system composed of addition / subtraction means 702, 706, voltage adjustment means 703, current adjustment means 707 and the like is configured as shown in FIG. 2, the value of I dc1 is automatically set so that the value of E dc becomes constant. Is determined according to Equation 1.
この実施形態において、制御手段710には、インバータ600の直流電流(入力電流)指令値Idc2 *以外に、インバータ600の交流電流(出力電流)指令値、または入出力電力の指令値を与えても良い。これによって、Idc2を直接的または間接的に決定することができる。
In this embodiment, in addition to the DC current (input current) command value I dc2 * of the
本実施形態の利点は、直流負荷500に必要な直流電力を供給しながら、系統に送る電力をインバータ600によって所定の値に制御できることである。
しかし、その反面、発電機100の発電量が結果として決まるため、この発電量が発電機100の能力を超えてしまう場合が考えられる。これを防止するため、図2では、コンバータ200側の電流指令値Idc1 *を上限値Idc1max以下に制限するリミッタ704を設けている。
The advantage of this embodiment is that the power sent to the system can be controlled to a predetermined value by the
However, on the other hand, since the power generation amount of the
なお、リミッタ704は、発電機100の発電量が許容値を超えない場合でも、様々な理由で動作させる必要が生じる。
リミッタ704を動作させると、前述した数式1により規定されるIdc1が供給できなくなるため、結果的にEdcを一定に保つことができなくなる。この場合、コンバータ200及びインバータ600の動作が不安定になるおそれがある。従って、コンバータ200及びインバータ600の不安定動作を回避するために、例えば、インバータ600の運転を調整して直流電圧部300との間に流れる電流Idc2を変化させることにより数式1を満足させる、等の対策が必要となる。
The
When the
制御手段710に、指令値としてインバータ600の直流電力の指令値を与える場合には、前記リミッタ709に、直流電力の上限値を与えれば良い。あるいは、制御手段710に与える指令値に応じて、インバータ600が交流電力系統との間で授受する交流電流の上限値や交流電力の上限値を与えても良い。
In the case where the command value of the DC power of the
請求項1に記載するように、図2におけるリミッタ709の上限値Idc2maxは、コンバータ200が直流電圧部300と授受する直流電流の実際値Idc1以上であって上限値Idc1max以下の値Idc1aと、直流電圧部300から直流負荷500に流出する電流の実際値IdcL以上であって上限値以下の値IdcLaとの差分(Idc1a−IdcLa)に設定される。
ここで、Idc1a,IdcLaは、設定値や実測値の何れを使って求めても良く、また、別の物理量を使って換算しても良い。更に、コンバータ200の効率を考慮して、発電機100の交流電流の検出値からIdc1を推定しても良い。
As described in claim 1, the upper limit value I Dc2max of the
Here, I dc1a and I dcLa may be obtained using any of the set value and the actual measurement value, or may be converted using another physical quantity. Further, in consideration of the efficiency of
上記のように上限値Idc2maxを設定すれば、インバータ600が直流電圧部300との間で授受する直流電流Idc2が、直流電圧Edcを一定に維持するために必要な数式1を満足する値となり、システムを安定に動作させることが可能となる。
When upper limit value I dc2max is set as described above, DC current I dc2 that inverter 600 exchanges with
すなわち、前述した数式1より、以下の数式2が成り立つ。
[数式2]
Idc2=Idc1−IdcL
また、上述した条件から、数式3〜数式5が成り立つ。
[数式3]
Idc1≦Idc1a≦Idc1max
[数式4]
IdcL≦Idc1a≦IdcLmax
[数式5]
Idc2max=Idc1a−IdcLa
That is, the following Expression 2 is established from Expression 1 described above.
[Formula 2]
I dc2 = I dc1 -I dcL
Moreover, Formula 3-Formula 5 are formed from the conditions mentioned above.
[Formula 3]
I dc1 ≦ I dc1a ≦ I dc1max
[Formula 4]
I dcL ≦ I dc1a ≦ I dcLmax
[Formula 5]
I dc2max = I dc1a -I dcLa
Idc2はIdc2max以下に制限されるので、数式6が成り立つ。
[数式6]
Idc2≦Idc2max
数式3〜数式5から数式7が、数式6,7から数式8が、それぞれ成り立つ。
[数式7]
Idc2max≦Idc1max−IdcL
[数式8]
Idc2≦Idc1max−IdcL
Since I dc2 is limited to I dc2max or less, Expression 6 is established.
[Formula 6]
I dc2 ≦ I dc2max
[Formula 7]
I dc2max ≦ I dc1max −I dcL
[Formula 8]
I dc2 ≦ I dc1max −I dcL
すなわち、数式3〜6を満たせば数式8を満足することができる。更に、数式2で規定されるIdc2は常に数式8を満たすことから、数式3〜6を満たせば数式2つまり数式1が常に満たされ、結果としてEdcが一定に保たれることが分かる。
That is, if
なお、この実施形態において直流負荷500の実際値を用いる場合には、電流検出手段712により検出した直流負荷電流IdcLを用いればよい。
コンバータ200及びインバータ600は、通常、電力源側に電流検出手段を備えているので、その電流検出値を利用してIdc1,Idc2を換算することができる。
In this embodiment, when the actual value of the
Since
次に、図3は制御回路の第2実施形態を示すブロック図であり、図2に記載した各構成要素と同一のものには同一の番号を付してある。この第2実施形態は請求項4に相当するものである。
この実施形態では、直流電圧部300の直流電圧Edcが電圧指令値Edc *に一致するように、インバータ600によって交流電力系統の電力(具体的にはインバータ600の直流電流Idc2)を調整する。
Next, FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the control circuit. The same reference numerals are given to the same components as those shown in FIG. This second embodiment corresponds to claim 4 .
In this embodiment, the power of the AC power system (specifically, the DC current I dc2 of the inverter 600) is adjusted by the
図3において、電圧検出手段701により検出した直流電圧Edcが加減算手段702に入力され、電圧指令値Edc *と直流電圧Edcとの偏差が求められる。電圧調節手段703は、前記電圧偏差をゼロにするような電流指令値Idc2 *を出力する。前記電流指令値Idc2 *はリミッタ704により上限値Idc2max以下に制限され、電流検出値Idc2と共に加減算手段706に入力される。
In FIG. 3, the DC voltage E dc detected by the voltage detection means 701 is input to the addition / subtraction means 702, and the deviation between the voltage command value E dc * and the DC voltage E dc is obtained. The voltage adjusting means 703 outputs a current command value I dc2 * that makes the voltage deviation zero. The current command value I dc2 * is limited to an upper limit value I dc2max or less by a
加減算手段706では電流指令値Idc2 *と電流検出値Idc2との偏差が求められ、電流調節手段707では、上記電流偏差をゼロにするような直流電圧指令値を出力する。電圧指令パルス変換手段708では、上記電圧指令値をインバータ600の半導体スイッチング素子に対する駆動パルスに変換し、この駆動パルスによってインバータ600を駆動する。
The addition / subtraction means 706 calculates the deviation between the current command value I dc2 * and the current detection value I dc2, and the current adjustment means 707 outputs a DC voltage command value that makes the current deviation zero. In the voltage command pulse conversion means 708, the voltage command value is converted into a drive pulse for the semiconductor switching element of the
コンバータ200側では、電流指令値Idc1 *がリミッタ709を介して制御手段710に入力されている。上記リミッタ709は、電流指令値Idc1 *を上限値Idc1max以下に制限する機能を有する。制御手段710には、電流検出手段705からの電流検出値Idc1も入力されている。
制御手段710は、電流検出値Idc1がリミッタ709から出力される電流指令値Idc1 *に一致するように、コンバータ200の半導体スイッチング素子に対する駆動パルスを生成する。
On the
Control means 710 generates a drive pulse for the semiconductor switching element of
この第2実施形態において、コンバータ200は、直流電圧部300との間で直流電流Idc1を授受する。一方、直流負荷500は、その要求電力に応じて直流電圧部300との間で直流電流(負荷電流)IdcLを授受する。これらの電流Idc2,IdcLは、何れも正負の値をとり得る。
また、第1実施形態と同様に、直流電圧部300の直流電圧Edcを一定とすると、前記数式1が成り立つ。
このため、図3のように加減算手段702,706、電圧調節手段703、電流調節手段707等からなる制御系を構成すると、Idc2の値は、Edcの値が一定となるように自動的に数式1に従って決まることになる。
In the second embodiment,
Similarly to the first embodiment, when the DC voltage E dc of the
For this reason, when a control system composed of addition / subtraction means 702, 706, voltage adjustment means 703, current adjustment means 707 and the like is configured as shown in FIG. 3, the value of I dc2 is automatically set so that the value of E dc becomes constant. Is determined according to Equation 1.
図3に係る第2実施形態の利点は、直流負荷500に必要な直流電力を供給しつつ、発電機100の発電量を所定値に抑えることができる点にある。また、電力系統の容量は、一般に図3に示すようなローカルな発電機100の容量よりも大きいため、インバータ600の容量に配慮すれば、電圧Edcを一定値に保つための電流Idc2を常時維持することができる。
The advantage of the second embodiment according to FIG. 3 is that the power generation amount of the
図3において、コンバータ200の制御手段710には、コンバータ200の直流電流(出力電流)指令値Idc1 *以外に、コンバータ200の交流電流(入力電流)指令値、または入出力電力の指令値を与えても良い。これによって、Idc1を直接的または間接的に決定することができる。
図3におけるリミッタ709の上限値Idc1maxは、発電機100の容量を考慮して定めれば良く、図2の構成におけるIdc2maxの設定について説明したような条件は不要である。
In FIG. 3, in addition to the direct current (output current) command value I dc1 * of the
The upper limit value I dc1max of the
従って、まず発電機100の発電量を決め、それが成り立つようにインバータ600と系統との間で授受される電力をほぼ自由に決めるようにすれば、発電機100をその能力の範囲内で運転しながら、直流負荷500に供給されない余剰電力を、インバータ600を介して系統に送るシステムを簡便に実現することができる。
Therefore, if the power generation amount of the
なお、前述した図1において、インバータ600内の半導体スイッチング素子601を全てオフ状態にすると、このインバータ600は実質的にダイオードブリッジとなり、特許文献1の図13と同様の構成となる。従って、電力系統への電力供給が不要な場合には、特許文献1の図13と同様に、ダイオードブリッジから供給される直流電力と発電機100からコンバータ200を介して供給される直流電力との何れか一方を直流負荷500に供給することができる。この着想は、請求項2に相当する。
In FIG. 1 described above, when all the
特に、制御回路が図2の如く構成されている場合、直流電圧部300の電圧Edcは元もとコンバータ200によって一定に制御されている。このため、半導体スイッチング素子601を全てオフ状態にしてインバータ600の運転を停止させても直流電圧部300の電圧Edcは一定に維持されるので、何ら支障はない。
In particular, when the control circuit is configured as shown in FIG. 2, voltage E dc of
一方、図3に示すようにインバータ600によって直流電圧部300の電圧Edcを制御している場合にも、前述のようにインバータ600をダイオードブリッジとして動作させることができる。
但し、この場合には直流電圧部300の電圧制御を継続するために、インバータ600の半導体スイッチング素子601を全てオフ状態にするのと実質的に同時に、図2に示す制御系に切り換える。すなわち、コンバータ200によって直流電圧部300の電圧制御を行うようにすれば良い。これは、制御系をソフトウェア、ハードウェア、あるいはその両者によって行う何れの場合にも容易に実現可能である。この着想は、請求項3に相当する。
On the other hand, also when the voltage E dc of the
However, in this case, in order to continue the voltage control of the
そして、インバータ600をダイオードブリッジとして動作させている状態から、再びインバータ600の半導体スイッチング素子601をオンオフさせて本来のインバータ運転を行う場合、その運転切り換えとほぼ同時に、直流電圧部300の制御系を図3の制御系に切り換えることにより、装置を再び良好な系統連系状態にすることができる。この着想は、請求項5に相当する。
Then, when the original inverter operation is performed by turning on and off the
なお、上述の切り換えの際には、図3の電圧指令値Edc *を、通常動作時の指令値としても良いし、あるいは直流電圧検出値Edcと等しくしてその後に電圧指令値Edc *を通常動作時の指令値まで変化させても良い。後者の場合には、制御系切り換え時の直流電圧Edcの変動を抑制し、動作を一層安定にすることができる。 In the above switching, the voltage command value E dc * in FIG. 3 may be set as a command value during normal operation, or the voltage command value E dc is made equal to the DC voltage detection value E dc after that. * May be changed to the command value during normal operation. In the latter case, fluctuations in the DC voltage E dc at the time of switching the control system can be suppressed, and the operation can be further stabilized.
次に、図4は制御回路の第3実施形態を示すブロック図である。本実施形態は請求項6に相当するものである。
この第3実施形態では、コンバータ200側の電流指令値Idc1 *に係数713を乗じ、その結果をインバータ600側の電流指令値Idc2 *に加算している。なお、コンバータ200の直流電力の指令値に係数713を乗じてインバータ600の直流電力の指令値に加算しても良い。
図4における他の構成は図3と同様であるため、説明を省略する。
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a third embodiment of the control circuit. This embodiment corresponds to the sixth aspect.
In the third embodiment, the current command value I dc1 * on the
The other configurations in FIG. 4 are the same as those in FIG.
本実施形態の基本となる図3の構成では、直流電圧部300の直流電圧の偏差を電圧調節手段703に与えて電流指令値Idc2 *を得ている。つまり、直流電圧分の変動が生じることが動作の前提となっている。
例えば、コンバータ200の電流指令値Idc1 *や電力指令値を急増させると、これに従って実際の直流出力電力が急増する。その結果、直流電圧部300の電圧Edcが上昇し、これによってインバータ600側の電流指令値Idc2 *が変化することになる。
In the configuration of FIG. 3 which is the basis of the present embodiment, the current command value I dc2 * is obtained by giving the deviation of the DC voltage of the
For example, when the current command value I dc1 * of the
これに対して、図4に示した第3実施形態によれば、コンバータ200の電流指令値Idc1 *または電力指令値を急増させると、インバータ600側の電流指令値Idc2 *も同様に急増するため、直流電圧部300への流入、流出電力のバランスが保たれるように作用し、直流電圧部300の電圧の変動を抑制することができる。従って、装置の動作が更に安定化される。これは、いわゆる電力のフィードフォワード制御とみなすことができる。
On the other hand, according to the third embodiment shown in FIG. 4, when the current command value I dc1 * or the power command value of the
なお、図4の実施形態は、図3のようにインバータ600によって直流電圧Edcを調整する場合を基本としているが、図2のようにコンバータ200によって直流電圧Edcを調整する場合には、インバータ600側の直流電流指令値Idc2 *または直流電力指令値をコンバータ200側の直流電流指令値Idc1 *または直流電力指令値に加算する構成とすれば良い。
更に、上記の説明では直流電流または直流電力の指令値を加算しているが、直流電流または直流電力の検出値や推定値を加算しても良い。
Incidentally, the embodiment of FIG. 4, when it is a base of the case of adjusting the DC voltage E dc by the
Further, in the above description, a direct current or direct current command value is added, but a detected value or an estimated value of direct current or direct current may be added.
なお、上記各実施形態として記載した具体的な回路構成は、本発明の権利範囲を何ら限定するものではない。例えば、特許文献1に示すように、第1の電力変換手段の直流母線にダイオードを挿入しても良いし、あるいは、第1,第2の電力変換手段として、周知の多レベルインバータを用いても良い。 The specific circuit configuration described as each of the above embodiments does not limit the scope of the right of the present invention. For example, as shown in Patent Document 1, a diode may be inserted into the DC bus of the first power conversion unit, or a known multilevel inverter may be used as the first and second power conversion units. Also good.
また、上記各実施形態では、制御回路において、コンバータ200、インバータ600のそれぞれ直流側の電流を検出して制御に用いているが、これらの電力変換手段は通常、電力源側に電流検出器を有しているため、その交流電流検出値を用いて同様な制御を実現できることは自明である。
従って、本発明は、上記のような電力源側の電流検出値に基づく制御回路を用いる場合も含むものである。
Further, in each of the above embodiments, the control circuit detects the current on the DC side of each of the
Therefore, the present invention includes the case where the control circuit based on the current detection value on the power source side as described above is used.
100:三相交流発電機
200:コンバータ
201:半導体スイッチング素子
202:平滑コンデンサ
300:直流電圧部
500:直流負荷
600:インバータ
601:半導体スイッチング素子
701:電圧検出手段
702,706:加減算手段
703:電圧調節手段
704,709:リミッタ
705,711,712:電流検出手段
707:電流調節手段
708:電圧指令パルス変換手段
710:制御手段
713:係数
P,N:直流端子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Three-phase alternating current generator 200: Converter 201: Semiconductor switching element 202: Smoothing capacitor 300: DC voltage part 500: DC load 600: Inverter 601: Semiconductor switching element 701: Voltage detection means 702, 706: Addition / subtraction means 703: Voltage Adjustment means 704, 709:
Claims (7)
直流電圧を有する直流電圧部と、
第2の電力源と、
第1の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第1の電力変換手段と、
第2の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第2の電力変換手段と、
前記直流電圧部に接続される直流負荷と、を備えた発電システムにおいて、
前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第1の電力変換手段によって第1の電力源の電力または電流を調整すると共に、
第2の電力変換手段は、
第2の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力の指令値または電流の指令値、あるいは、第2の電力源の電力の指令値または電流の指令値に従って動作することにより、第2の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整し、
第1の電力源から第1の電力変換手段を介して前記直流電圧部に送るべき直流電流の実際値以上で上限値以下の電流値と、前記直流電圧部から前記直流負荷に流出している電流の実際値以上で上限値以下の電流値と、の差分を、前記直流電圧部から第2の電力変換手段に流出する電流の上限値として設定することを特徴とする発電システム。 A first power source;
A DC voltage section having a DC voltage;
A second power source;
First power conversion means for adjusting the power transferred between the first power source and the DC voltage unit;
Second power conversion means for adjusting the power exchanged between the second power source and the DC voltage unit;
In a power generation system comprising a DC load connected to the DC voltage unit,
While adjusting the power or current of the first power source by the first power conversion means so that the DC voltage of the DC voltage unit becomes a constant value on average ,
The second power conversion means is
By operating according to the command value of power or the command value of current exchanged between the second power conversion means and the DC voltage unit, or the command value of power of the second power source or the command value of current, Adjusting the power exchanged between the second power conversion means and the DC voltage unit,
A current value that is greater than or equal to the actual value of the DC current to be sent to the DC voltage unit from the first power source via the first power conversion means and less than or equal to the upper limit value, and flows from the DC voltage unit to the DC load. A power generation system , wherein a difference between an actual current value and a current value that is not more than an upper limit value is set as an upper limit value of a current that flows from the DC voltage unit to the second power conversion means .
第2の電力変換手段は、逆並列ダイオードを有する半導体スイッチング素子を用いて構成されたブリッジ形の電力変換手段であり、
前記直流電圧部から第2の電力源への送電が不要な場合には、前記半導体スイッチング素子の全てをオフ状態にして第2の電力変換手段をダイオードブリッジとして動作させることを特徴とする発電システム。 The power generation system according to claim 1,
The second power conversion means is a bridge-type power conversion means configured using a semiconductor switching element having an antiparallel diode,
Wherein when transmission is not required from the DC voltage section to the second power source, the generator characterized by Rukoto operating the second power conversion means in the OFF state all of said semiconductor switching element as a diode bridge system.
直流電圧を有する直流電圧部と、
第2の電力源と、
第1の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第1の電力変換手段と、
第2の電力源と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整する第2の電力変換手段と、
前記直流電圧部に接続される直流負荷と、を備えた発電システムにおいて、
前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第2の電力変換手段によって第2の電力源の電力または電流を調整すると共に、
第2の電力変換手段は、逆並列ダイオードを有する半導体スイッチング素子を用いて構成されたブリッジ形の電力変換手段であり、
前記直流電圧部から第2の電力源への送電が不要な場合には、前記半導体スイッチング素子の全てをオフ状態にするのと実質的に同時に、前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第2の電力変換手段による調整動作から第1の電力変換手段による調整動作に切り換えることを特徴とする発電システム。 A first power source;
A DC voltage section having a DC voltage;
A second power source;
First power conversion means for adjusting the power transferred between the first power source and the DC voltage unit;
Second power conversion means for adjusting the power exchanged between the second power source and the DC voltage unit;
In a power generation system comprising a DC load connected to the DC voltage unit,
While adjusting the power or current of the second power source by the second power conversion means so that the DC voltage of the DC voltage unit becomes a constant value on average,
The second power conversion means is a bridge-type power conversion means configured using a semiconductor switching element having an antiparallel diode,
When power transmission from the DC voltage unit to the second power source is unnecessary, the DC voltage of the DC voltage unit is averagely constant at substantially the same time as turning off all of the semiconductor switching elements. as a value, the power generation system according to claim Rukoto switching from the adjustment operation by the second power conversion means to control operation by the first power conversion means.
第1の電力変換手段は、
第1の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力の指令値または電流の指令値、あるいは、第1の電力源の電力の指令値または電流の指令値に従って動作し、第1の電力変換手段と前記直流電圧部との間で授受する電力を調整することを特徴とする発電システム。 In the power generation system according to claim 3,
The first power conversion means
The first power conversion means and the direct-current voltage unit operate according to a command value of power or a command value of current, or a command value of power of the first power source or a command value of current, and A power generation system that adjusts power exchanged between the power conversion means and the DC voltage unit .
第2の電力変換手段を構成する全ての半導体スイッチング素子のオフ状態を解除して動作を開始する際に、
前記直流電圧部の直流電圧が平均的に一定値になるように、第1の電力変換手段による調整動作から第2の電力変換手段による調整動作に切り換えることを特徴とする発電システム。 The power generation system according to claim 3 or 4,
When releasing the OFF state of all the semiconductor switching elements constituting the second power conversion means and starting the operation,
Power system DC voltage of the DC voltage portion such as the average becomes a constant value, and wherein the Rukoto switching from the adjustment operation by the first power conversion means to control operation by the second power conversion means.
前記直流電圧部の電圧を調整している第1または第2の電力変換手段の直流電力または直流電流の指令値に、他方の電力変換手段の直流電力または直流電流の指令値、検出値あるいは推定値に係数を乗じた値を加算することを特徴とする発電システム。 In the electric power generation system given in any 1 paragraph of Claims 1-5,
The direct current power or direct current command value of the first or second power conversion means adjusting the voltage of the direct current voltage section is added to the direct current power or direct current command value, detection value or estimation of the other power conversion means. power generation system characterized that you add the value obtained by multiplying a coefficient value.
第1の電力源及び第2の電力源が、交流電力源であることを特徴とする発電システム。
In the electric power generation system given in any 1 paragraph of Claims 1-6 ,
Power generation system first power source and the second power source, characterized by AC power source der Rukoto.
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