JP5600016B2 - Automatic synchronous parallel device - Google Patents
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Description
本発明は、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置の電圧振幅、周波数及び位相を調節する自動同期並列装置に関する。 The present invention relates to an automatic synchronous parallel device that adjusts the voltage amplitude, frequency, and phase of a single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation.
インバータを電力系統に並列する際の突入電流を抑える技術が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。特許文献1には、電力系統の電圧よりも位相が90度進んだ電流でインバータのフィルタコンデンサを充電し、フィルタコンデンサの電圧が電力系統と同じとなった後にインバータを電力系統に並列する技術が記載される。
A technique for suppressing an inrush current when an inverter is paralleled to a power system is known (see, for example, Patent Document 1).
一方、電力系統や発電機等の単相電圧源と並列し、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置も知られている(例えば、特許文献2を参照。)。特許文献2には、外部単相交流電圧源の位相と所定の位相差をもつ単相交流電圧を発生させ、発生させた単相交流電圧の振幅、周波数、及び位相を調整して外部単相交流電圧源と連系運転する単相電圧型交直変換装置が記載される。 On the other hand, a single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation in parallel with a single-phase voltage source such as a power system or a generator is also known (see, for example, Patent Document 2). In Patent Document 2, a single-phase AC voltage having a predetermined phase difference from the phase of an external single-phase AC voltage source is generated, and the amplitude, frequency, and phase of the generated single-phase AC voltage are adjusted to obtain an external single-phase voltage. A single-phase voltage type AC / DC converter that is linked to an AC voltage source is described.
自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置は、電力系統や発電機等の単相電圧源側から見て電圧源となるように制御されている。自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置をこの外部単相交流電圧源と並列する場合、突入電流を抑制するため、常に変動する単相電圧源の周波数と電圧振幅に単相電圧型交直変換装置の出力を追従させる必要がある。ところが、特許文献1の技術は、インバータを電流源となるように制御するため、電圧源となるように制御される単相電圧型交直変換装置には適用することができない。このように、常に変動する単相電圧源の周波数と電圧振幅に、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置の出力を追従させ、突入電流を抑制して自動的に同期並列する技術が存在しないという課題があった。
A single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation is controlled to be a voltage source when viewed from a single-phase voltage source side such as a power system or a generator. When a single-phase voltage-type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation is paralleled with this external single-phase AC voltage source, the single-phase voltage-type AC / DC converter is connected to the constantly changing frequency and voltage amplitude of the single-phase voltage source to suppress inrush current. It is necessary to follow the output of the converter. However, since the technique of
前記課題を解決するために、本発明は、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置を外部単相交流電圧源に並列する際に、電圧の大きさと周波数及び位相を自動的に調節することによって突入電流を抑制できる自動同期並列装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above problems, the present invention automatically adjusts the magnitude, frequency, and phase of a voltage when a single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation is paralleled to an external single-phase AC voltage source. It aims at providing the automatic synchronous parallel apparatus which can suppress an inrush current by this.
上記目的を達成するために、本発明に係る自動同期並列装置は、外部単相交流電圧源と単相電圧型交直変換装置との周波数差に関する値、及び外部単相交流電圧源の電圧実効値に関する値を検出し、電圧実効値が外部単相交流電圧源の電圧実効値に近づくように、且つ周波数が外部単相交流電圧源の周波数から任意値ずれるように単相電圧型交直変換装置を制御することとした。 In order to achieve the above object, an automatic synchronous parallel device according to the present invention includes a value relating to a frequency difference between an external single-phase AC voltage source and a single-phase voltage type AC / DC converter, and an effective voltage value of the external single-phase AC voltage source. A single-phase voltage type AC / DC converter so that the effective voltage value approaches the effective voltage value of the external single-phase AC voltage source, and the frequency deviates from the frequency of the external single-phase AC voltage source by an arbitrary value. I decided to control it.
具体的には、本発明に係る自動同期並列装置は、出力する単相交流電圧波形の振幅を調整する1軸電圧指令値及び周波数を調整する2軸電圧指令値に基づいて自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置が並列しようとする外部単相交流電圧源と前記単相電圧型交直変換装置との周波数差に関する値、及び前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に関する値を検出する同期検定回路と、前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧実効値を前記同期検定回路が検出した前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に近づける前記1軸電圧指令値を生成して前記単相電圧型交直変換装置に入力する電圧振幅指令値生成回路と、前記同期検定回路が検出した前記周波数差に関する値を用いて、前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧周波数を前記外部単相交流電圧源の周波数から任意周波数値ずらした周波数とする前記2軸電圧指令値を生成して前記単相電圧型交直変換装置に入力する周波数指令値生成回路と、を備える。 Specifically, the automatic synchronous parallel device according to the present invention performs autonomous parallel operation based on a uniaxial voltage command value for adjusting the amplitude of the output single-phase AC voltage waveform and a biaxial voltage command value for adjusting the frequency. A value relating to a frequency difference between the external single-phase AC voltage source to be paralleled by the single-phase voltage AC / DC converter and the single-phase voltage AC / DC converter, and a value relating to a voltage effective value of the external single-phase AC voltage source are detected. And the uniaxial voltage command value that brings the effective single-phase AC voltage value of the single-phase voltage type AC / DC converter close to the effective voltage value of the external single-phase AC voltage source detected by the synchronous verification circuit. Then, using the voltage amplitude command value generation circuit that is input to the single-phase voltage type AC / DC converter and the value relating to the frequency difference detected by the synchronization verification circuit, the single-phase AC voltage of the single-phase voltage type AC / DC converter is obtained. Frequency to the outside Comprising a frequency command value generating circuit for inputting phase AC voltage source to generate the two-axis voltage command value to the frequency shifted any frequency value from frequency to the single-phase voltage-AC-DC conversion device.
同期検定回路が検出した外部単相交流電圧源と単相電圧型交直変換装置との周波数差に関する値及び外部単相交流電圧源の電圧実効値を基に、電圧指令値生成回路が1軸電圧指令値を生成し、周波数指令値生成回路が2軸電圧指令値を生成する。これらの指令値で単相電圧型交直変換装置の出力を外部単相交流電圧源の電圧波形に一致させることができる。 The voltage command value generation circuit generates a uniaxial voltage based on the value related to the frequency difference between the external single-phase AC voltage source and the single-phase voltage AC / DC converter detected by the synchronization verification circuit and the effective voltage value of the external single-phase AC voltage source. A command value is generated, and a frequency command value generation circuit generates a biaxial voltage command value. With these command values, the output of the single-phase voltage type AC / DC converter can be matched with the voltage waveform of the external single-phase AC voltage source.
従って、本発明に係る自動同期並列装置は、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置を外部単相交流電圧源に並列する際に、電圧の大きさと周波数及び位相を自動的に調節することによって突入電流を抑制できる。 Therefore, the automatic synchronous parallel device according to the present invention automatically adjusts the magnitude, frequency, and phase of the voltage when the single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation is paralleled to the external single-phase AC voltage source. Thus, inrush current can be suppressed.
本発明に係る自動同期並列装置の前記電圧振幅指令値生成回路は、前記同期検定回路が検出した前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に関する値から前記単相電圧型交直変換装置が出力する単相交流電圧波形の電圧実効値に関する値を減ずる電圧系減算器と、前記電圧系減算器が減算した値を積分する電圧系積分器と、前記外部単相交流電圧源との自動並列制御開始前における前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧初期値と前記電圧系積分器が積分した値とを加算して前記1軸電圧指令値を生成する電圧系加算器と、を有することを特徴とする。 The voltage amplitude command value generation circuit of the automatic synchronous parallel device according to the present invention outputs the single-phase voltage type AC / DC converter from a value relating to a voltage effective value of the external single-phase AC voltage source detected by the synchronous verification circuit. Automatic parallel control of the voltage system subtractor that subtracts the value related to the voltage effective value of the single-phase AC voltage waveform, the voltage system integrator that integrates the value subtracted by the voltage system subtractor, and the external single-phase AC voltage source is started. A voltage system adder that generates the uniaxial voltage command value by adding a single-phase AC voltage initial value of the previous single-phase voltage type AC / DC converter and a value integrated by the voltage system integrator; It is characterized by.
本発明に係る自動同期並列装置の前記周波数指令値生成回路は、前記同期検定回路が検出した前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に関する値に前記任意周波数値を乗算した値に、前記同期検定回路が検出した前記周波数差に関する値を加算する周波数系演算器と、前記周波数系演算器が演算した値を積分する周波数系積分器と、前記外部単相交流電圧源との自動並列制御開始前における前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧の初期周波数と前記周波数系積分器が積分した値とを加算して前記2軸電圧指令値を生成する周波数系加算器と、を有することを特徴とする。 The frequency command value generation circuit of the automatic synchronous parallel device according to the present invention includes a value obtained by multiplying a value related to a voltage effective value of the external single-phase AC voltage source detected by the synchronization test circuit by the arbitrary frequency value. Automatic parallel control of a frequency system calculator for adding a value related to the frequency difference detected by the test circuit, a frequency system integrator for integrating the value calculated by the frequency system calculator, and the external single-phase AC voltage source is started. A frequency system adder that adds the initial frequency of the single-phase AC voltage of the single-phase voltage type AC / DC converter before and a value integrated by the frequency system integrator to generate the biaxial voltage command value; It is characterized by that.
本発明に係る自動同期並列装置の前記電圧実効値に関する値は、電圧実効値の2乗値であることが好ましい。 The value related to the effective voltage value of the automatic synchronous parallel device according to the present invention is preferably a square value of the effective voltage value.
本発明に係る自動同期並列装置の前記同期検定回路は、前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧波形の電圧実効値及び周波数がそれぞれ前記外部単相交流電圧源の電圧実効値及び周波数を中心とする所定の規定範囲内にあるときに、前記単相電圧型交直変換装置と前記外部単相交流電圧源とを並列させることを特徴とする。 In the synchronous verification circuit of the automatic synchronous parallel device according to the present invention, the voltage effective value and frequency of the single-phase AC voltage waveform of the single-phase voltage type AC / DC converter are respectively the voltage effective value and frequency of the external single-phase AC voltage source. The single-phase voltage type AC / DC converter and the external single-phase AC voltage source are arranged in parallel when they are within a predetermined prescribed range centering on.
単相電圧型交直変換装置を外部単相交流電圧源に並列させる条件の幅に制限を持たせることによってオーバーシューティングを回避することができる。 Overshooting can be avoided by limiting the range of conditions for paralleling the single-phase voltage type AC / DC converter to the external single-phase AC voltage source.
本発明は、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置を外部単相交流電圧源に並列する際に、電圧の大きさと周波数及び位相を自動的に調節することによって突入電流を抑制できる自動同期並列装置を提供することができる。 The present invention automatically controls the inrush current by automatically adjusting the voltage magnitude, frequency, and phase when a single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation is paralleled to an external single-phase AC voltage source. A synchronous parallel device can be provided.
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.
図1は、本実施形態の自動同期並列装置17を説明するブロック図である。図1には、自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置11、これが並列する外部単相交流電圧源12、及び単相電圧型交直変換装置11と外部単相交流電圧源12との並列及び解列を行う連系用開閉器15も記載している。外部単相交流電圧源12は、例えば、電力系統や発電機である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating the automatic synchronous parallel device 17 of the present embodiment. FIG. 1 shows a single-phase voltage type AC /
単相電圧型交直変換装置11は、特許文献2に記載される自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置である。無負荷単独運転をしている単相電圧型交直変換装置11の出力端子電圧V1(t)は次式で表せる。
ここで、θiは、インバータの2軸電圧指令値V2 *が大きくなれば進み、小さくなれば遅れる。Viは、1軸電圧指令値V1 *が大きくなれば大きくなり、小さくなれば小さくなる。即ち、V1(t)は、V1 *及びV2 *によって振幅、周波数及び位相を独立して変化させることができる。 Here, θ i advances when the biaxial voltage command value V 2 * of the inverter increases, and delays when it decreases. V i is 1-axis voltage command value V 1 * is increased the larger the smaller the smaller. That is, V 1 (t) can be independently changed in amplitude, frequency, and phase by V 1 * and V 2 * .
単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させるために、自動同期並列装置17を用いて以下の手順を行う。
[1]自動同期並列装置17は、1軸電圧指令値V1 *(t)を制御して、単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧波形の実効値Vi(t)を外部単相交流電圧源12の電圧実効値Vsに合わせる。
[2]自動同期並列装置17は、2軸電圧指令値V2 *(t)を制御して、単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧角周波数dθi(t)/dtを外部単相交流電圧源12の角周波数ωsよりΔω0ずらした値ωs+Δω0に合わせる。Δω0≠0rad/sである。Δω0=0rad/sとすると、自動同期並列装置17は単相電圧型交直変換装置11の位相を外部単相交流電圧源12に合致させることができない。Δω0は、外部単相交流電圧源12がインバータの場合は正、整流器の場合には負とし、例えば、Δω0=0.3rad/s(0.0478Hz)とする。
[3]単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧実効値Vi(t)が外部単相交流電圧源12の電圧実効値Vsを中心とする所定の規定範囲ΔVs内(Vs+ΔVs)にあり、且つωs(t)−θi(t)が±Δθiの範囲にあり、その状態が所定時間Tdetect継続したならば、自動同期並列装置17は、開閉器15の投入を指令する。ΔVs、Δθi、Tdetectの値については後述する。
In order to parallelize the single-phase voltage type AC /
[1] The automatic synchronous parallel device 17 controls the uniaxial voltage command value V 1 * (t) and outputs the effective value V i (t) of the single-phase AC voltage waveform of the single-phase voltage type AC /
[2] The automatic synchronous parallel device 17 controls the biaxial voltage command value V 2 * (t) to set the single-phase AC voltage angular frequency dθi (t) / dt of the single-phase voltage type AC /
[3] The single-phase AC voltage effective value V i (t) of the single-phase voltage type AC /
上術のように単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させるために、自動同期並列装置17は次のように構成される。自動同期並列装置17は、同期検定回路130、電圧振幅指令値生成回路180、及び周波数指令値生成回路190を備える。同期検定回路130は、出力する単相交流電圧波形の振幅を調整する1軸電圧指令値V1 *及び周波数を調整する2軸電圧指令値V2 *に基づいて自律並行運転を行う単相電圧型交直変換装置11が並列する外部単相交流電圧源12と単相電圧型交直変換装置11との周波数差に関する値[(ωs−ω)Vs又は(ωs−ω)Vs 2]、及び外部単相交流電圧源12の電圧実効値に関する値[Vs又はVs 2]を検出する。電圧振幅指令値生成回路180は、単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧実効値Viを同期検定回路130が検出した外部単相交流電圧源12の電圧実効値Vsに近づける1軸電圧指令値V1 *を生成して単相電圧型交直変換装置11に入力する。周波数指令値生成回路190は、同期検定回路130が検出した周波数差に関する値を用いて、単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧周波数を外部単相交流電圧源12の周波数から任意周波数値Δω0ずらした周波数とする2軸電圧指令値V2 *を生成して単相電圧型交直変換装置11に入力する。
In order to parallelize the single-phase voltage type AC /
同期検定回路130は、外部単相交流電圧源12と単相電圧型交直変換装置11との周波数差に関する値[(ωs−ω)Vs又は(ωs−ω)Vs 2]、及び外部単相交流電圧源12の電圧実効値に関する値[Vs又はVs 2]を検出できるものであればよい。図2は、同期検定回路130の一例を説明するブロック図である。
The
図2は、同期検定回路130を説明する図である。同期検定回路130は、規準角周波数ωcoと、外部単相交流電圧源12の検定対象電圧波形を検出するサンプラー133と、サンプラー133が検出した前記検定対象電圧波形から(m−1/2)π/ωco(mは自然数)時間を遅らせた遅延電圧波形を作成する遅延回路134と、サンプラー133が検出した前記検定対象外部電圧波形、遅延回路134が作成した前記遅延電圧波形、及び与えられた単相電圧型交直変換装置11の検定元角周波数ω、から前記検定対象外部電圧波形の検定対象角周波数ωsと検定元角周波数ωとの差分を角周波数とする周波数差余弦信号及び周波数差正弦信号を計算する演算部135と、を備える。
FIG. 2 is a diagram for explaining the
本実施形態では、同期検定回路130が規準角周波数ωcoを備えているが、検定元の単相電圧型交直変換装置11から受けてもよい。
In this embodiment, the
また、検定対象となる外部単相交流電圧源12の検定対象電圧波形V2(t)は次式で表すことができる。
サンプラー133は、この検定対象外部電圧波形V2(t)をサンプリングする。ここで、検定対象電圧波形V2(t)をサンプリングしたサンプル波形をV2(nTs)と表す。Tsはサンプル周期であり、nはサンプル番号である。
Further, the verification target voltage waveform V 2 (t) of the external single-phase
The
遅延回路134は、規準角周波数ωcoが入力され、サンプル波形V2(nTs)から(m−1/2)π/ωco(mは自然数)周期で遅らせた遅延電圧波形V2 #(nTs)を作成する。
The
遅延電圧波形V2 #(nTs)の遅れ量を、(m−1/2)π/ωcoと表すことができる。本実施形態では、m=1の場合(1/4周期遅らせた場合)を説明する。この場合、遅延電圧波形V2 #(nTs)は次式となる。
演算部135は、単相電圧型交直変換装置11から検定元角周波数ωが入力される。演算部135は、サンプル波形V2(nTs)、遅延電圧波形V2 #(nTs)が入力され、検定元角周波数ωと外部単相交流電圧源12の検定対象角周波数ωsとの差を角周波数とする周波数差余弦信号V3(nTs)及び周波数差正弦信号V4(nTs)を演算する。
The
具体的には、演算部135は、数5のようにサンプル波形V2(nTs)及び遅延電圧波形V2 #(nTs)を回転座標変換を行い周波数差余弦信号V3(nTs)及び周波数差正弦信号V4(nTs)を演算する。
演算部135が演算すると、周波数差余弦信号V3(nTs)及び周波数差正弦信号V4(nTs)に(ωs+ω)の周波数の高周波成分が含まれる。そこで、演算部135は、高周波成分を除去するローパスフィルタ(152A、152B)をさらに備える。ローパスフィルタ(152A、152B)で高周波成分を除去した周波数差余弦信号及び周波数差正弦信号をそれぞれVU3(nTs)及びVU4(nTs)と記す。
同期検定回路130は、検出部136をさらに備える。検出部136は、演算部135が出力する周波数差余弦信号VU3(nTs)及び周波数差正弦信号VU4(nTs)を利用して、検定対象外部電圧波形V2(t)の電圧実効値、検定対象外部電圧波形V2(t)の検定対象角周波数ωsと検定元角周波数ωとの周波数差、及び検定対象外部電圧波形V2(t)と検定元電圧波形V1(t)との位相差を検出することができる。
The
具体的には、検出部136は、電圧実効値、周波数差、及び位相差をそれぞれ数7を計算する回路161、数8を計算する回路162、及び数9を計算する回路163で検出する。
次に、単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させるための手順[1]について説明する。手順[1]は電圧振幅指令値生成回路180が実施する。電圧振幅指令値生成回路180は、同期検定回路130が検出した外部単相交流電圧源12の電圧実効値に関する値[Vs又はVs 2]から単相電圧型交直変換装置11が出力する単相交流電圧実効値に関する値[Vi又はVi 2]を減ずる電圧系減算器181と、電圧系減算器181が減算した値を積分する電圧系積分器182と、外部単相交流電圧源12との自動並列制御開始直前における単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧波形の初期電圧値V1 *(0)と電圧系積分器182が積分した値とを加算して1軸電圧指令値V1 *(t)を生成する電圧系加算器183と、を有する。
Next, the procedure [1] for paralleling the single-phase voltage type AC /
次式のようにVU3 2(t)+VU4 2(t)はほぼVs 2に等しい。
数10から数11は次のように近似できる。
数14の両辺を微分すると、Viに関する次の微分方程式を得る。
続いて、単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させるための手順[2]について説明する。手順[2]は周波数指令値生成回路190が実施する。周波数指令値生成回路190は、同期検定回路130が検出した外部単相交流電圧源12の電圧実効値に関する値[Vs又はVs 2]に任意周波数値Δω0を乗算した値に、同期検定回路130が検出した周波数差に関する値[(ωs−ω)Vs又は(ωs−ω)Vs 2]を加算する周波数系演算器191と、周波数系演算器191が演算した値を積分する周波数系積分器192と、外部単相交流電圧源12との自動並列制御開始直前における単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧波形の初期周波数V2 *(0)と周波数系積分器192が積分した値とを加算して2軸電圧指令値V2 *(t)を生成する周波数系加算器193と、を有する。
Next, the procedure [2] for paralleling the single-phase voltage type AC /
ここで、次式のように近似できる。
数22の両辺を微分すると次式が得られる。
さらに、単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させるための手順[3]について説明する。同期検定回路130は、単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧波形の電圧実効値Vi及び周波数ωiがそれぞれ外部単相交流電圧源12の電圧実効値Vs及び周波数ωsを中心とする所定の規定範囲内にあるときに、連系用開閉器15を閉じて単相電圧型交直変換装置11と外部単相交流電圧源12とを並列させる。
Further, the procedure [3] for paralleling the single-phase voltage type AC /
図3は、自動同期並列装置17が行う単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させるためのロジックを説明する図である。連系用開閉器15が開状態(ステップS02)のときに並列指令(ステップS01)されたとする。自動同期並列装置17はV1 *閉ループ及びV2 *閉ループを開始する(ステップS03、S04)。自動同期並列装置17は次の4つの条件を確認する。|Vs−Vi(t)|≦ΔVsとなっていること(ステップS05)。ここで、ΔVsは許容振幅差を表し、例えば、Vsの5%程度とする。|ωs+Δω−ωi(t)|≦Δωとなっていること(ステップS06)。ここで、Δωは角周波数の許容差を表し、例えば、ωsの1%程度とする。同期検定回路130が計算するVU3(t)が0より大きいこと(ステップS07)。同期検定回路130が計算するVU4(t)が|VU4(t)|≦Vs・|sinΔθi|となっていること(ステップS08)。ここで、Δθiは許容位相差を表し、例えば、5度程度とする。自動同期並列装置17は上記4条件が時間Tdetectの間続いていることを確認した後(ステップS09)、連系用開閉器15を閉とする指令を出す(ステップS10)。連系用開閉器15は該指令を受けて閉とする(ステップS11)。この後、自動同期並列装置17はV1 *閉ループ及びV2 *閉ループを終了する(ステップS12、S13)。
FIG. 3 is a diagram illustrating logic for paralleling the single-phase voltage type AC /
なお、ステップS07はcos(ωst−θi(t))>0と同等である。これは、ステップS08の条件で180°ずれた位相で並列される可能を排除するための条件である。 Note that step S07 is equivalent to cos (ω s t−θ i (t))> 0. This is a condition for eliminating the possibility of being paralleled with a phase shifted by 180 ° under the condition of step S08.
図4は、自動同期並列装置17が行う単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12から解列させるためのロジックを説明する図である。連系用開閉器15が閉状態(ステップS22)のときに解列指令(ステップS21)されたとする。自動同期並列装置17は、連系用開閉器15を開とする指令を出す(ステップS23)。連系用開閉器15は該指令を受けて開とする。
FIG. 4 is a diagram illustrating logic for disconnecting the single-phase voltage type AC /
(実施例1)
図5は、自動同期並列装置17が単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させる際における、1軸電圧指令値、2軸電圧指令値、及び単相電圧型交直変換装置11の単相電圧波形をシミュレートした結果である。
Example 1
FIG. 5 shows a one-axis voltage command value, a two-axis voltage command value, and a single-phase voltage type AC / DC when the automatic synchronous parallel device 17 parallels the single-phase voltage type AC /
単相電圧型交直変換装置11は並列前に200V、50Hzで運転しているものとする。外部単相交流電圧源12は、220V、54Hzで運転しているものとする。時刻80msで図3の連系指令(ステップS01)を行った。その後、電圧波形指令値は200Vから徐々に上昇し、240V(出力電圧220Vに相当)で一定になっている。これに伴い、単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧振幅値は外部単相交流電圧源12の交流電圧波形の振幅値に近づいている。また、2軸電圧指令値も0Vから徐々に上昇し、41.3Vで一定になっている。この電圧は単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧波形の周波数54.05Hzに相当する。
The single-phase voltage type | mold AC /
図5のように、単相電圧型交直変換装置11の出力電圧の大きさ及び周波数は、徐々に外部単相交流電圧源12の電圧及び周波数に近づき、ほぼ150ms後にこれらが一致している。すなわち、約150msで単相電圧型交直変換装置11の単相交流電圧波形は、外部単相交流電圧源12の電圧波形と同期がとれたことになる。
As shown in FIG. 5, the magnitude and frequency of the output voltage of the single-phase voltage type AC /
(実施例2)
自動同期並列装置17が単相電圧型交直変換装置11を外部単相交流電圧源12に並列させる実験を行った。単相電圧型交直変換装置11は並列前に200V、50Hzで運転している。外部単相交流電圧源12は、240V、60Hzで運転している。図6はこの実験において、単相電圧型交直変換装置11の単相電圧波形、外部単相交流電圧源12の電圧波形、及び単相電圧型交直変換装置11の出力電流を並列前後で測定した結果である。図6(a)は並列前の波形であり、図6(b)は並列直前及び直後の波形である。
(Example 2)
An experiment was conducted in which the automatic synchronous parallel device 17 paralleled the single-phase voltage type AC /
図6(a)のように、並列前は単相電圧型交直変換装置11の単相電圧波形と外部単相交流電圧源12の電圧波形がずれている。並列指令で単相電圧型交直変換装置11の単相電圧波形、外部単相交流電圧源12の電圧波形との同期をとり並列させた後は、並列前は単相電圧型交直変換装置11の単相電圧波形と外部単相交流電圧源12の電圧波形とは一致している。なお、並列後単相電圧型交直変換装置11の出力電流に歪が生じているが、これは外部単相交流電圧源12の入力側に設置した200V変圧器に240Vを印加したことによる過励磁のためである。
As shown in FIG. 6A, the single-phase voltage waveform of the single-phase voltage type AC /
このように、自動同期並列装置17は、電圧源となるように制御される単相電圧型交直変換装置を外部単相交流電圧源に並列させることができる。 Thus, the automatic synchronous parallel device 17 can parallel the single-phase voltage type AC / DC converter controlled to be a voltage source in parallel with the external single-phase AC voltage source.
11:単相電圧型交直変換装置
12:外部単相交流電圧源
15:連系用開閉器
17:自動同期並列装置
120:上位指令ベクトル
130:同期検定回路
133:サンプラー
134:遅延回路
135:演算部
136:検出部
151:回転座標変換回路
152A、152B:ローパスフィルタ
153:周波数差余弦信号出力端
154:周波数差正弦信号出力端
161、162、163:回路
180:電圧振幅指令値生成回路
181:電圧系減算器
182:電圧系積分器
183:電圧系加算器
190:周波数指令値生成回路
191:周波数系演算器
192:周波数系積分器
193:周波数系加算器
11: Single-phase voltage type AC / DC converter 12: External single-phase AC voltage source 15: Linkage switch 17: Automatic synchronous parallel device 120: High-order command vector 130: Synchronization test circuit 133: Sampler 134: Delay circuit 135: Calculation Unit 136: detection unit 151: rotating coordinate conversion circuits 152A, 152B: low-pass filter 153: frequency difference cosine signal output terminal 154: frequency difference sine
Claims (5)
前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧実効値を前記同期検定回路が検出した前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に近づける前記1軸電圧指令値を生成して前記単相電圧型交直変換装置に入力する電圧振幅指令値生成回路と、
前記同期検定回路が検出した前記周波数差に関する値を用いて、前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧周波数を前記外部単相交流電圧源の周波数から任意周波数値ずらした周波数とする前記2軸電圧指令値を生成して前記単相電圧型交直変換装置に入力する周波数指令値生成回路と、
を備える自動同期並列装置。 External single phase that is targeted for parallel operation by a single-phase voltage type AC / DC converter that performs autonomous parallel operation based on a single-axis voltage command value that adjusts the amplitude of the output single-phase AC voltage waveform and a two-axis voltage command value that adjusts the frequency A synchronous verification circuit that detects a value related to a frequency difference between the AC voltage source and the single-phase voltage type AC / DC converter, and a value related to a voltage effective value of the single-phase AC voltage source;
The single-phase voltage command value is generated to approximate the effective value of the single-phase AC voltage of the single-phase voltage type AC / DC converter to the effective value of the voltage of the external single-phase AC voltage source detected by the synchronous verification circuit, and the single-phase voltage is generated. Voltage amplitude command value generation circuit to be input to the type AC / DC converter,
Using the value related to the frequency difference detected by the synchronization verification circuit, the single-phase AC voltage frequency of the single-phase voltage type AC / DC converter is a frequency shifted by an arbitrary frequency value from the frequency of the external single-phase AC voltage source. A frequency command value generation circuit for generating a biaxial voltage command value and inputting it to the single-phase voltage type AC / DC converter;
An automatic synchronous parallel device.
前記同期検定回路が検出した前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に関する値から前記単相電圧型交直変換装置が出力する単相交流電圧波形の電圧実効値に関する値を減ずる電圧系減算器と、
前記電圧系減算器が減算した値を積分する電圧系積分器と、
前記外部単相交流電圧源との自動並列制御開始前における前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧初期値と前記電圧系積分器が積分した値とを加算して前記1軸電圧指令値を生成する電圧系加算器と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の自動同期並列装置。 The voltage amplitude command value generation circuit includes:
A voltage system subtractor that subtracts a value related to a voltage effective value of a single-phase AC voltage waveform output by the single-phase voltage type AC / DC converter from a value related to a voltage effective value of the external single-phase AC voltage source detected by the synchronization verification circuit; ,
A voltage system integrator for integrating the value subtracted by the voltage system subtractor;
The single-axis voltage command is obtained by adding the initial value of the single-phase AC voltage of the single-phase voltage type AC / DC converter before the start of automatic parallel control with the external single-phase AC voltage source and the value integrated by the voltage system integrator. A voltage adder that generates a value;
The automatic synchronous parallel device according to claim 1, comprising:
前記同期検定回路が検出した前記外部単相交流電圧源の電圧実効値に関する値に前記任意周波数値を乗算した値に、前記同期検定回路が検出した前記周波数差に関する値を加算する周波数系演算器と、
前記周波数系演算器が演算した値を積分する周波数系積分器と、
前記外部単相交流電圧源との自動並列制御開始前における前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧の初期周波数と前記周波数系積分器が積分した値とを加算して前記2軸電圧指令値を生成する周波数系加算器と、
を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の自動同期並列装置。 The frequency command value generation circuit includes:
Frequency system computing unit for adding a value related to the frequency difference detected by the synchronization verification circuit to a value obtained by multiplying the value related to the voltage effective value of the external single-phase AC voltage source detected by the synchronization verification circuit by the arbitrary frequency value When,
A frequency system integrator that integrates a value calculated by the frequency system calculator;
The biaxial voltage is obtained by adding the initial frequency of the single-phase AC voltage of the single-phase voltage type AC / DC converter before the start of automatic parallel control with the external single-phase AC voltage source and the value integrated by the frequency integrator. A frequency adder for generating a command value;
The automatic synchronous parallel device according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記単相電圧型交直変換装置の単相交流電圧波形の電圧実効値及び周波数がそれぞれ前記単相交流電圧源の電圧実効値及び周波数を中心とする所定の規定範囲内にあるときに、前記単相電圧型交直変換装置と前記外部単相交流電圧源とを並列させることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の自動同期並列装置。 The synchronization verification circuit includes:
When the voltage effective value and frequency of the single-phase AC voltage waveform of the single-phase voltage type AC / DC converter are within a predetermined specified range centered on the voltage effective value and frequency of the single-phase AC voltage source, respectively, 5. The automatic synchronous parallel device according to claim 1, wherein a phase voltage type AC / DC converter and the external single-phase AC voltage source are paralleled. 6.
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