JP6142064B1 - Power converter for grid connection - Google Patents

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Abstract

【課題】系統連系用電力変換装置において、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立させる。【解決手段】無効電流のフィードバック制御に用いる第2PI制御器の遅延時間と収束時間を、いずれも、力率一定のフィードバック制御(力率一定制御)に用いる第1PI制御器の遅延時間と収束時間より短い時間に設定した。すなわち、無効電流制御回路のフィードバック制御処理の応答性を、力率一定制御回路のフィードバック制御処理の応答性よりも速いようにした。これにより、単独運転状態の発生時に、力率一定制御回路から力率一定制御のための新たな無効電力制御値が出力される前に、無効電流制御回路が、無効電力注入量を反映した無効電流を出力するためのフィードバック制御を完了できる可能性が高くなる。従って、無効電流のフィードバック制御処理と、力率一定制御処理との干渉を低下させ、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立できる。【選択図】図11In a grid interconnection power converter, power factor constant control and accurate isolated operation detection are compatible. The delay time and convergence time of a second PI controller used for reactive current feedback control are both the delay time and convergence time of the first PI controller used for feedback control with constant power factor (constant power factor control). A shorter time was set. That is, the responsiveness of the feedback control process of the reactive current control circuit is made faster than the responsiveness of the feedback control process of the constant power factor control circuit. As a result, the reactive current control circuit reflects the reactive power injection amount before the new reactive power control value for constant power factor control is output from the constant power factor control circuit when an isolated operation occurs. There is a high possibility that feedback control for outputting current can be completed. Accordingly, the interference between the reactive current feedback control process and the constant power factor control process is reduced, and both the constant power factor control and the accurate isolated operation detection can be achieved. [Selection] Figure 11

Description

本発明は、分散型電源に適用する系統連系用電力変換装置に関する。   The present invention relates to a grid interconnection power conversion device applied to a distributed power source.

近年、太陽電池からの自然エネルギーを活用するために、太陽光発電システムと電力貯蔵装置を組み合わせた蓄電ハイブリッド発電システムが、世界中に普及している。このような蓄電ハイブリッド発電システムの分野において、商用系統と連系する機能と、停電時に自立系統に給電する機能の二つの機能を一台の電力変換装置に搭載する要望が高まっている。   In recent years, in order to utilize natural energy from a solar cell, a power storage hybrid power generation system combining a solar power generation system and a power storage device has been spread all over the world. In the field of such an electric storage hybrid power generation system, there is an increasing demand for mounting one function in a single power conversion device, that is, a function linked to a commercial system and a function of supplying power to a self-sustained system in the event of a power failure.

今後、蓄電ハイブリッド発電システムの導入拡大により、配電線の電圧管理が難しくなると予想される。一般的には、電力会社側が、タップ制御機器(SVR(Step Voltage Regulator))や、無効電力補償装置(STATCOM(STATic synchronous COMpensator))などを用いて、配電線の適正電圧を維持する。しかし、近年は、蓄電ハイブリッド発電システム側から直近の配電線の電圧管理を行うために、蓄電ハイブリッド発電システムが、系統連系運転時に、出力電力の力率を一定に制御する機能(以下、「力率一定制御の機能」と略す)を有することが要求されるようになってきている。   In the future, it is expected that voltage management of distribution lines will become difficult due to the expansion of the introduction of energy storage hybrid power generation systems. In general, the power company side uses a tap control device (SVR (Step Voltage Regulator)), a reactive power compensator (STATCOM (STATic synchronous COMPensator)), and the like to maintain an appropriate voltage of the distribution line. However, in recent years, in order to perform voltage management of the nearest distribution line from the storage hybrid power generation system side, the storage hybrid power generation system has a function of controlling the power factor of output power to be constant during grid connection operation (hereinafter referred to as “ The power factor constant control function is abbreviated to be required.

また、蓄電ハイブリッド発電システムやパワーコンディショナ等の系統連系用電力変換装置には、停電あるいは系統事故時に、系統から解列する機能(単独運転防止機能)が必要となる。すなわち、停電時や系統事故時に発生する電圧変化や周波数変化を検出して系統連系を停止し、危険な単独運転状態となることを防ぐ機能である。単独運転の検出方式には、受動的単独運転検出方式と、能動的単独運転検出方式とがある。JEM(日本電機工業会規格)1498では、「ステップ注入付周波数フィードバック方式」が、標準形能動的単独運転検出方式として定められている。   In addition, a grid interconnection power conversion device such as a power storage hybrid power generation system or a power conditioner requires a function of disconnecting from the grid (an independent operation prevention function) in the event of a power failure or grid fault. That is, it is a function that detects a voltage change or a frequency change that occurs at the time of a power failure or a system failure, stops the grid connection, and prevents a dangerous single operation state. The islanding operation detection method includes a passive islanding detection method and an active islanding detection method. In JEM (Japan Electrical Manufacturers' Association Standard) 1498, “frequency feedback method with step injection” is defined as a standard type active isolated operation detection method.

上記の「ステップ注入付周波数フィードバック方式」の電力変換装置は、商用系統周波数の変動を検出すると、その変動を助長する方向の無効電力注入量を算出する周波数フィードバック無効電力注入量算出部(又は「周波数フィードバック部」)と、単独運転発生時に商用系統周波数の変動が微小であった場合でも、商用電力系統における基本波電圧及び高調波電圧の少なくとも一方が変動したときに、商用系統周波数が低下する方向に変動を引き起こすためにステップ注入される遅相無効電力注入量を算出する無効電力ステップ注入量算出部(又は「ステップ注入部」)とを備えている。   When the power converter of the above-described “frequency injection method with step injection” detects a fluctuation in the commercial system frequency, a frequency feedback reactive power injection amount calculation unit (or “ Frequency feedback section ”) and even if the fluctuation of the commercial system frequency is very small at the time of isolated operation, the commercial system frequency decreases when at least one of the fundamental voltage and the harmonic voltage in the commercial power system changes. A reactive power step injection amount calculation unit (or “step injection unit”) that calculates a delayed reactive power injection amount that is step-injected in order to cause a change in direction.

上記の無効電力ステップ注入量算出部を有する周波数フィードバック方式の電力変換装置において、特許文献1に記載されたように、第1無効電力変化量導出部(上記の周波数フィードバック無効電力注入量算出部に相当)が単独運転検出のために導出した、商用系統電源の周波数偏差(すなわち、商用系統周波数の変動の大きさ)に応じた無効電力の変化量が、電圧上昇の抑制のために導出された無効電力の変化量によって干渉される場合、電力変換部からの電力の出力を停止させるようにしたものが知られている。   In the frequency feedback type power converter having the reactive power step injection amount calculation unit, as described in Patent Document 1, a first reactive power change amount deriving unit (the frequency feedback reactive power injection amount calculation unit includes Equivalent) derived for the isolated operation detection, the amount of change in reactive power according to the frequency deviation of the commercial grid power supply (that is, the magnitude of the fluctuation of the commercial grid frequency) was derived to suppress the voltage rise. In the case where interference is caused by the amount of change in reactive power, there is known one that stops output of power from the power converter.

また、上記の周波数フィードバック方式の電力変換装置において、特許文献2に記載されたように、第1無効電力変化量導出部(上記の周波数フィードバック無効電力注入量算出部に相当)が単独運転検出のために導出した、商用系統電源の周波数偏差に応じた無効電力の変化量Δq1が、電圧上昇の抑制のために導出された無効電力の変化量Δq2によって干渉される場合、位相差変化部を作動させて、電力変換部から出力される電圧と電流との位相差を、電圧上昇の抑制のために導出された無効電力の変化量Δq2に対応する位相差を相殺する方向に変化させることにより、単独運転検出の精度の低下を防ぐようにしたものが知られている。   Further, in the above-described frequency feedback power converter, as described in Patent Document 2, the first reactive power change amount deriving unit (corresponding to the above-described frequency feedback reactive power injection amount calculating unit) is configured to detect isolated operation. If the reactive power variation Δq1 derived for the frequency deviation of the commercial power supply is interfered by the reactive power variation Δq2 derived for suppressing the voltage rise, the phase difference changing unit is activated. By changing the phase difference between the voltage and the current output from the power conversion unit in a direction that cancels out the phase difference corresponding to the reactive power variation Δq2 derived for suppressing the voltage rise, What is known to prevent a decrease in the accuracy of isolated operation detection is known.

特開2015−180123号公報JP-A-2015-180123 特開2015−180122号公報JP, 2015-180122, A

しかしながら、上記のような周波数フィードバック方式の電力変換装置に、上記の力率一定制御の機能を持たせた場合には、力率一定制御のために出力される無効電力と、単独運転検出のために注入される無効電力とが干渉してしまう可能性がある。具体的に言うと、単独運転を検出するために、周波数フィードバック無効電力注入量算出部により算出された注入量の無効電力が、力率一定制御のために出力された無効電力によりキャンセルされて、速やかに単独運転状態を検出することができない可能性がある。   However, when the power feedback device of the frequency feedback method as described above is provided with the function of constant power factor control, the reactive power output for power factor constant control and the isolated operation detection There is a possibility that the reactive power injected into the antenna interferes. Specifically, in order to detect isolated operation, the reactive power of the injection amount calculated by the frequency feedback reactive power injection amount calculation unit is canceled by the reactive power output for power factor constant control, There is a possibility that the isolated operation state cannot be detected promptly.

また、上記特許文献1に記載された発明を応用して、力率一定制御のために出力される無効電力と、周波数フィードバック無効電力注入量算出部により算出される注入量の無効電力とが干渉する場合に、電力変換部からの電力の出力を停止させるようにした場合には、力率一定制御と単独運転検出とを両立させることはできない。   Further, by applying the invention described in Patent Document 1, the reactive power output for power factor constant control interferes with the reactive power of the injection amount calculated by the frequency feedback reactive power injection amount calculation unit. In this case, when the output of power from the power converter is stopped, it is impossible to achieve both power factor constant control and single operation detection.

また、上記特許文献2に記載された発明を応用して、力率一定制御のために出力される無効電力と、周波数フィードバック無効電力注入量算出部により算出される注入量の無効電力とが干渉する場合に、電力変換部から出力される電圧と電流との位相差を、力率一定制御のために導出された無効電力の変化量に対応する位相差を相殺する方向に変化させることにより、単独運転検出の精度の低下を防ぐようにした場合には、次の問題がある。すなわち、太陽電池を系統連系するための電力変換装置では、日射急変等に起因する入力電力急変によって、有効電力と無効電力は常に変動しているので、電力変換部から出力される電力の消費等により、電力変換部から出力される電圧と電流との位相差を変化させることだけで、力率一定制御のために導出された量の無効電力の変化を確実に相殺することは、極めて難しい。また、この特許文献2では、商用系統電源の周波数偏差に応じた無効電力の変化量Δq1が、他の目的(電圧上昇の抑制)のために導出された無効電力の変化量Δq2によって干渉されない場合(例えば、進相無効電力である無効電力q2が、増加する方向に変化している場合に、第1無効電力変化量導出部(周波数フィードバック無効電力注入量算出部)が、無効電力の変化量Δq1として、進相無効電力の変化量を導出した場合)には、上記の相殺処理を行わないので、他の目的のために導出された無効電力の変化量Δq2の影響により、正確な単独運転検出を行うことができない。従って、上記特許文献2に記載された発明を応用した場合にも、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立させることは難しい。   Further, by applying the invention described in Patent Document 2, the reactive power output for power factor constant control interferes with the reactive power of the injection amount calculated by the frequency feedback reactive power injection amount calculation unit. By changing the phase difference between the voltage and current output from the power conversion unit in a direction that cancels out the phase difference corresponding to the amount of change in reactive power derived for power factor constant control, There are the following problems when the accuracy of isolated operation detection is prevented from being lowered. In other words, in a power conversion device for grid connection of solar cells, active power and reactive power constantly fluctuate due to a sudden change in input power caused by a sudden change in solar radiation, etc. Thus, it is extremely difficult to reliably cancel the amount of reactive power derived for constant power factor control only by changing the phase difference between the voltage and current output from the power converter. . In Patent Document 2, the reactive power change Δq1 corresponding to the frequency deviation of the commercial power supply is not interfered by the reactive power change Δq2 derived for other purposes (suppression of voltage rise). (For example, when the reactive power q2 that is the fast reactive power is changing in the increasing direction, the first reactive power change amount deriving unit (frequency feedback reactive power injection amount calculating unit) In the case where the amount of change in the fast reactive power is derived as Δq1, the above-described canceling process is not performed. Therefore, an accurate isolated operation is caused by the influence of the reactive power variation Δq2 derived for other purposes. Detection cannot be performed. Therefore, even when the invention described in Patent Document 2 is applied, it is difficult to achieve both power factor constant control and accurate isolated operation detection.

本発明は、上記課題を解決するものであり、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立させることが可能な系統連系用電力変換装置を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a grid interconnection power conversion device capable of achieving both power factor constant control and accurate isolated operation detection.

上記課題を解決するために、本発明の第1の態様による系統連系用電力変換装置は、分散型電源を商用電力系統に連系するための系統連系用電力変換装置であって、商用系統電圧の周波数である商用系統周波数を計測する商用系統周波数計測手段と、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動に応じた無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出手段と、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率指令値と力率フィードバック値との偏差に基づいて第1補正値を生成する第1PI制御器を含み、この第1補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率が前記力率指令値に収束するようにフィードバック制御するための、無効電力制御値を生成して出力する力率一定制御手段と、前記力率一定制御手段から出力された無効電力制御値と前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量とに基づいて算出された無効電流指令値と、前記系統連系用電力変換装置から出力された無効電流のフィードバック値とが入力されて、前記無効電流指令値と前記無効電流のフィードバック値との偏差に基づいて第2補正値を生成する第2PI制御器を含み、この第2補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置から出力される無効電流の振幅が、前記無効電流指令値に収束するようにフィードバック制御する無効電流制御手段と、前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの前記商用系統周波数に基づいて、前記系統連系用電力変換装置が単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出手段と、前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が、0のときは、前記力率一定制御手段からの出力値である無効電力制御値を更新し、前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が、0でないときは、前記無効電力制御値を更新しないように切り替える切替手段とを備え、前記無効電力注入量算出手段は、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動量に応じた、この商用系統周波数の変動を助長する方向の無効電力注入量を算出する周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を含ものである。 In order to solve the above problems, a grid interconnection power converter according to the first aspect of the present invention is a grid interconnection power converter for linking a distributed power source to a commercial power grid, Commercial system frequency measuring means for measuring the commercial system frequency, which is the frequency of the system voltage, and reactive power injection amount calculating means for calculating the reactive power injection quantity according to the fluctuation of the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means And a first PI controller that generates a first correction value based on a deviation between the power factor command value and the power factor feedback value of the output power from the grid interconnection power converter, and the first correction value Based on the power factor constant control means for generating and outputting the reactive power control value for feedback control so that the power factor of the output power from the grid interconnection power converter converges on the power factor command value And before Reactive current command value calculated based on the reactive power control value output from the constant power factor control means and the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation means, and the grid interconnection power converter And a second PI controller that receives the feedback value of the reactive current output from the input terminal and generates a second correction value based on a deviation between the reactive current command value and the feedback value of the reactive current. Based on the correction value, reactive current control means for performing feedback control so that the amplitude of the reactive current output from the grid interconnection power converter converges to the reactive current command value, and the reactive power injection invalidity on the basis of the commercial power system frequency, the independent operation detecting means for the system interconnection electric power conversion device detects whether the islanding state, the reactive power when the power is injected When the reactive power injection amount calculated by the input amount calculating means is 0, the reactive power control value, which is an output value from the constant power factor control means, is updated and calculated by the reactive power injection amount calculating means. Switching means for switching so that the reactive power control value is not updated when the reactive power injection amount is not 0, and the reactive power injection amount calculating means is a commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means corresponding to the amount of change, the frequency feedback reactive power injection amount calculating means for calculating the reactive power injection quantity in the direction to promote the variation of the grid frequency is including ones.

この系統連系用電力変換装置において、単独運転検出機能として、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を用いた能動的単独運転検出機能と、受動的単独運転検出機能の両方を備えていてもよい。   The grid interconnection power converter may include both an active islanding detection function using the frequency feedback reactive power injection amount calculating means and a passive islanding detection function as the islanding operation detection function. .

この系統連系用電力変換装置において、前記第1PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第1応答時間と、前記第2PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第2応答時間とを、能動的単独運転検出に要する時間の上限値である能動的単独運転検出時限と、受動的単独運転検出に要する時間の上限値である受動的単独運転検出時限とに基づいて設定することが望ましい。
また、本発明の第2の態様による系統連系用電力変換装置は、分散型電源を商用電力系統に連系するための系統連系用電力変換装置であって、商用系統電圧の周波数である商用系統周波数を計測する商用系統周波数計測手段と、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動に応じた無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出手段と、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率指令値と力率フィードバック値との偏差に基づいて第1補正値を生成する第1PI制御器を含み、この第1補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率が前記力率指令値に収束するようにフィードバック制御するための、無効電力制御値を生成して出力する力率一定制御手段と、前記力率一定制御手段から出力された無効電力制御値と前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量とに基づいて算出された無効電流指令値と、前記系統連系用電力変換装置から出力された無効電流のフィードバック値とが入力されて、前記無効電流指令値と前記無効電流のフィードバック値との偏差に基づいて第2補正値を生成する第2PI制御器を含み、この第2補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置から出力される無効電流の振幅が、前記無効電流指令値に収束するようにフィードバック制御する無効電流制御手段と、前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの前記商用系統周波数に基づいて、前記系統連系用電力変換装置が単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出手段とを備え、前記無効電力注入量算出手段は、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動量に応じた、この商用系統周波数の変動を助長する方向の無効電力注入量を算出する周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を含み、単独運転検出機能として、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を用いた能動的単独運転検出機能と、受動的単独運転検出機能の両方を備え、前記第2PI制御器の遅延時間と収束時間を、いずれも、前記第1PI制御器の遅延時間と収束時間より短い時間に設定し、前記第1PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第1応答時間と、前記第2PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第2応答時間とを、能動的単独運転検出に要する時間の上限値である能動的単独運転検出時限と、受動的単独運転検出に要する時間の上限値である受動的単独運転検出時限とに基づいて設定したものである。
この系統連系用電力変換装置において、前記無効電力注入量算出手段は、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段に加えて、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数に変動がなく、商用電力系統における基本波電圧及び高調波電圧の少なくとも一方が変動したときに、前記商用系統周波数が低下する方向に変動を引き起こすためにステップ注入される遅相無効電力注入量を算出する無効電力ステップ注入量算出手段を含むことが望ましい。
In this grid interconnection power converter, the first response time, which is the total time of the delay time and the convergence time of the first PI controller, and the total time of the delay time and the convergence time of the second PI controller The second response time is based on an active islanding detection time limit that is an upper limit value of time required for active islanding detection and a passive islanding detection time limit that is an upper limit value of time required for passive islanding detection. It is desirable to set them.
The grid interconnection power conversion device according to the second aspect of the present invention is a grid interconnection power conversion device for linking a distributed power source to a commercial power grid, and has a frequency of a commercial grid voltage. Commercial system frequency measuring means for measuring commercial system frequency, reactive power injection amount calculating means for calculating reactive power injection amount according to fluctuations in commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means, and the grid interconnection A first PI controller that generates a first correction value based on a deviation between the power factor command value and the power factor feedback value of the output power from the power converter for power use, and based on the first correction value, Power factor constant control means for generating and outputting a reactive power control value for feedback control so that the power factor of the output power from the system power converter converges to the power factor command value, and the power factor constant Control means Reactive current command value calculated based on the output reactive power control value and the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculating means, and the reactive current output from the grid interconnection power converter And a second PI controller that generates a second correction value based on a deviation between the reactive current command value and the reactive current feedback value, and based on the second correction value, When reactive current control means for performing feedback control so that the reactive current amplitude output from the grid interconnection power converter converges to the reactive current command value, and when reactive power of the reactive power injection amount is injected An independent operation detecting means for detecting whether or not the grid interconnection power converter is in an isolated operation state based on the commercial system frequency of the reactive power injection amount calculating means The frequency feedback reactive power injection amount calculating means for calculating the reactive power injection amount in the direction of promoting the fluctuation of the commercial system frequency according to the fluctuation amount of the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means, As an isolated operation detection function, it has both an active isolated operation detection function using the frequency feedback reactive power injection amount calculation means and a passive isolated operation detection function, the delay time and convergence time of the second PI controller, Both are set to a time shorter than the delay time and the convergence time of the first PI controller, the first response time which is the total time of the delay time and the convergence time of the first PI controller, and the second PI controller The second response time, which is the sum of the delay time and the convergence time, is set to the active islanding detection time limit, which is the upper limit of the time required for active islanding detection, and the passive unit time. This is set based on a passive islanding detection time limit, which is an upper limit value of the time required for islanding operation detection.
In this grid interconnection power converter, the reactive power injection amount calculating means has no fluctuation in the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means in addition to the frequency feedback reactive power injection amount calculating means, Reactive power step for calculating a slow reactive power injection amount that is step-injected in order to cause a fluctuation in a direction in which the commercial system frequency decreases when at least one of a fundamental voltage and a harmonic voltage in the commercial power system changes. It is desirable to include injection amount calculation means.

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電流と無効電流の振幅を、出力制限指令値に基づいて制限する電流制限手段をさらに備え、前記電流制限手段は、前記無効電力注入量の大きさに係らず、前記出力制限指令値と前記系統連系用電力変換装置の定格皮相電力とに基づいて、前記有効電流の振幅を制限することにより、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電力を制限することが望ましい。   The grid interconnection power converter further includes current limiting means for limiting the amplitudes of the effective current and the reactive current output from the grid interconnection power converter based on an output limit command value. The means limits the active current amplitude based on the output restriction command value and the rated apparent power of the grid interconnection power converter regardless of the reactive power injection amount, It is desirable to limit the active power output from the grid interconnection power converter.

この系統連系用電力変換装置において、前記電流制限手段は、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電力が、前記出力制限指令値と前記定格皮相電力とを乗じた値になるように、前記有効電流の振幅を制限し、前記出力制限指令値は、0から前記力率指令値までの値であることが望ましい。   In this grid interconnection power converter, the current limiting means is configured so that the active power output from the grid interconnection power converter is a value obtained by multiplying the output limit command value and the rated apparent power. Further, it is desirable that the amplitude of the effective current is limited, and the output limit command value is a value from 0 to the power factor command value.

この系統連系用電力変換装置において、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段は、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動量が、所定の閾値以下の場合、前記無効電力注入量を0にすることが望ましい。   In this grid interconnection power converter, the frequency feedback reactive power injection amount calculating means is configured to inject the reactive power when the fluctuation amount of the commercial grid frequency measured by the commercial grid frequency measuring means is equal to or less than a predetermined threshold. It is desirable that the amount be zero.

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置から出力される無効電力の大きさを、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電力の大きさに応じて変更することにより、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率を一定にすることが望ましい。   In this grid interconnection power converter, the magnitude of reactive power output from the grid interconnection power converter is changed according to the magnitude of active power output from the grid interconnection power converter Thus, it is desirable to make the power factor of the output power from the grid interconnection power converter constant.

本発明の第1の態様による系統連系用電力変換装置によれば、切替手段を備え、この切替手段を用いて、無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が、0のときは、力率一定制御手段からの出力値である無効電力制御値を更新し、無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が、0でないときは、無効電力制御値を更新しないようにした。これにより、無効電力注入量算出手段からの無効電力が発生する場合(無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が0でない場合)には、力率一定制御手段のフィードバック制御機能を一時的に停止させて、力率一定制御のフィードバック制御のために出力される無効電力が、単独運転検出のために注入される無効電力に及ぼす影響を低減させることができる。従って、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立させることができる。 The grid interconnection power converter according to the first aspect of the present invention includes the switching unit, and when the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculating unit is 0 using the switching unit. Updates the reactive power control value, which is the output value from the constant power factor control means, and does not update the reactive power control value when the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation means is not zero. I made it. Thus, when reactive power is generated from the reactive power injection amount calculating means (when the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculating means is not 0), the feedback control function of the power factor constant control means is set. It is possible to temporarily stop and reduce the influence of the reactive power output for feedback control of constant power factor control on the reactive power injected for islanding operation detection. Therefore, it is possible to achieve both power factor constant control and accurate isolated operation detection.

本発明の一実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム(系統連系用電力変換装置)の概略のシステム構成図。1 is a schematic system configuration diagram of a power storage hybrid power generation system (system interconnection power conversion device) according to an embodiment of the present invention. 上記蓄電ハイブリッド発電システムの制御回路の概略ブロック図。The schematic block diagram of the control circuit of the said electrical storage hybrid electric power generation system. 上記制御回路における力率一定制御回路の制御ブロック図。The control block diagram of the constant power factor control circuit in the said control circuit. 図2中の商用系統周波数計測回路における処理の説明図。Explanatory drawing of the process in the commercial system frequency measurement circuit in FIG. 上記蓄電ハイブリッド発電システムの出力制限における、力率指令値と出力制限の指令値との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the power factor command value and the command value of output restriction | limiting in the output restriction | limiting of the said electrical storage hybrid electric power generation system. 上記制御回路における無効電流指令値の更新タイミングの説明図。Explanatory drawing of the update timing of the reactive current command value in the said control circuit. (a)は、図2中の周波数フィードバック無効電力注入回路が使用する周波数偏差・無効電力特性の説明図、(b)は、図2中の無効電力ステップ注入回路における処理の説明図。(A) is explanatory drawing of the frequency deviation and reactive power characteristic which the frequency feedback reactive power injection circuit in FIG. 2 uses, (b) is explanatory drawing of the process in the reactive power step injection circuit in FIG. 上記蓄電ハイブリッド発電システムにおける単独運転状態の判定方法の説明図。Explanatory drawing of the determination method of the independent operation state in the said electrical storage hybrid electric power generation system. 上記制御回路における双方向DC/DCコンバータ用の充放電電力制御ブロック図。The charge / discharge electric power control block diagram for bidirectional | two-way DC / DC converters in the said control circuit. 上記蓄電ハイブリッド発電システムで夜間に充放電電力制御を行う際における、充放電電力指令値と、有効電力と、無効電力と、皮相電力と、能動的単独運転検出をするための動作との対応関係を示す図。Correspondence relationship between charge / discharge power command value, active power, reactive power, apparent power, and operation for active isolated operation detection when performing charge / discharge power control at night in the above-mentioned storage hybrid power generation system FIG. (a)は、上記蓄電ハイブリッド発電システムにおけるPI制御器のパラメータの設計方法の説明図、(b)は、上記PI制御器におけるパラメータの設定値を示す図。(A) is explanatory drawing of the design method of the parameter of PI controller in the said electrical storage hybrid electric power generation system, (b) is a figure which shows the setting value of the parameter in the said PI controller. (a)は、上記蓄電ハイブリッド発電システムにおける、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすための工夫の有効性を確認するために能動的単独運転検出試験を行ったポイントを表すグラフ、(b)は、同単独運転検出試験を行った実験システムにおけるパラメータの設定値を示す表。(A) represents the point where the active islanding detection test was performed in order to confirm the effectiveness of the device for reducing the interference between the power factor constant control process and the islanding operation detection process in the electricity storage hybrid power generation system. A graph and (b) are tables showing parameter setting values in the experimental system in which the islanding operation detection test was performed. 図12(a)中のポイント1における単独運転検出試験の実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result of the independent driving | operation detection test in the point 1 in Fig.12 (a). 図12(a)中のポイント2における単独運転検出試験の実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result of the independent operation detection test in the point 2 in Fig.12 (a). 図12(a)中のポイント3における単独運転検出試験の実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result of the independent operation detection test in the point 3 in Fig.12 (a). 図12(a)中のポイント4における単独運転検出試験の実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result of the independent driving | operation detection test in the point 4 in Fig.12 (a). 図12(a)中のポイント5における単独運転検出試験の実験結果を示すグラフ。The graph which shows the experimental result of the independent driving | operation detection test in the point 5 in Fig.12 (a).

以下、本発明を具体化した実施形態による系統連系用電力変換装置について、図面を参照して説明する。本実施形態では、請求項における系統連系用電力変換装置が、蓄電ハイブリッド発電システムである場合の例について、説明する。図1は、本実施形態による蓄電ハイブリッド発電システム1の概略のシステム構成を示す。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a grid interconnection power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment demonstrates the example in case the power converter device for grid connection in a claim is an electrical storage hybrid electric power generation system. FIG. 1 shows a schematic system configuration of a power storage hybrid power generation system 1 according to the present embodiment.

蓄電ハイブリッド発電システム1は、いわゆるパワーコンディショナを、分散型電源である太陽電池2、及び太陽電池2から出力された電力を貯える蓄電池3と組み合わせたものであり、太陽電池2を商用電力系統9に連系させることが可能である。   The power storage hybrid power generation system 1 is a combination of a so-called power conditioner with a solar battery 2 that is a distributed power source and a storage battery 3 that stores power output from the solar battery 2. It is possible to link to

蓄電ハイブリッド発電システム1は、太陽電池2と、太陽電池2で発電された直流電力を最適な出力電力に変換するために、太陽電池2から出力された直流電力の電圧を変換するDC/DC(Direct Current to Direct Current)コンバータ4aと、蓄電池3に対する充放電を行うための双方向DC/DCコンバータ4bと、これらのDC/DCコンバータ4a,4bからの直流出力電力を交流電力に変換するDC/AC(Direct Current to Alternating Current)インバータ5(以下、「インバータ5」と略す)とを備えている。また、蓄電ハイブリッド発電システム1は、直流バス電圧平滑化用の電解コンデンサCdc、LCフィルタ6、制御回路7a、制御回路7b、及び系統連系用リレーSGridも備えている。 The storage hybrid power generation system 1 is a DC / DC (converting voltage of DC power output from the solar battery 2 in order to convert the solar battery 2 and DC power generated by the solar battery 2 into optimum output power. Direct Current to Direct Current) converter 4a, bidirectional DC / DC converter 4b for charging / discharging storage battery 3, and DC / DC for converting DC output power from these DC / DC converters 4a and 4b into AC power. An AC (Direct Current to Alternating Current) inverter 5 (hereinafter abbreviated as “inverter 5”) is provided. The power storage hybrid power generation system 1 also includes an electrolytic capacitor C dc for smoothing a DC bus voltage, an LC filter 6, a control circuit 7a, a control circuit 7b, and a grid interconnection relay S Grid .

本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1では、インバータ5、及び双方向DC/DCコンバータ4bの主要部が、三相インバータ用IPM(Intelligent Power Module)8により構成されている。三相インバータ用IPM8は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)から構成されるスイッチング素子SW1〜SW6の駆動回路や、自己保護機能を組み込んだ電力用半導体素子である。本実施形態では、三相インバータ用のIPM8における6つのスイッチング素子S1〜S6のうち、スイッチング素子S1〜S4を、インバータ5のスイッチング素子として用い、スイッチング素子S5、S6を、双方向DC/DCコンバータ4bのスイッチング素子として用いている。図1に示すように、三相インバータ用IPM8における3相の出力ラインのうち、u相とw相の出力ラインは、単相2線の商用系統9と接続され、v相の出力ラインは、蓄電池3と接続されている。   In the power storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the main parts of the inverter 5 and the bidirectional DC / DC converter 4b are configured by an IPM (Intelligent Power Module) 8 for a three-phase inverter. The IPM 8 for a three-phase inverter is a power semiconductor element incorporating a drive circuit for switching elements SW1 to SW6 composed of an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) and a self-protection function. In the present embodiment, among the six switching elements S1 to S6 in the IPM 8 for the three-phase inverter, the switching elements S1 to S4 are used as the switching elements of the inverter 5, and the switching elements S5 and S6 are used as the bidirectional DC / DC converter. It is used as a switching element of 4b. As shown in FIG. 1, among the three-phase output lines in the IPM 8 for a three-phase inverter, the u-phase and w-phase output lines are connected to a single-phase two-wire commercial system 9, and the v-phase output line is It is connected to the storage battery 3.

双方向DC/DCコンバータ4bには、上記の三相インバータ用IPM8に内蔵された、スイッチング素子S5、S6や、これらの駆動回路に加えて、DCリアクトルLBATが含まれる。図1中のRBATは、DCリアクトルLBATの内部抵抗である。また、上記の電解コンデンサCdcは、双方向DC/DCコンバータ4bにおけるDC/DC変換に必要なコンデンサの役割も果たす。 The bidirectional DC / DC converter 4b includes switching elements S5 and S6 built in the IPM 8 for three-phase inverter and a DC reactor L BAT in addition to these drive circuits. R BAT in FIG. 1 is an internal resistance of the DC reactor L BAT . The electrolytic capacitor C dc also serves as a capacitor necessary for DC / DC conversion in the bidirectional DC / DC converter 4b.

DC/DCコンバータ4aは、制御回路7bによる制御に基づいて、太陽電池2の最大電力点追従制御(以下、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御という)を行い、太陽電池2からの出力電力が最大(最適)になるように、太陽電池2からの入力電圧を調整する。具体的には、DC/DCコンバータ4aは、制御回路7bによる制御に基づき、太陽電池2が最大出力電力を出せるように、所定の入力電圧まで昇降圧の動作をして、最大電力点追従制御を行う。なお、DC/DCコンバータ4aにおけるスイッチング素子SPVは、IGBTから構成され、制御回路7bより送られるPWM(Pulse Width Modulation)信号でスイッチングされる。 The DC / DC converter 4a performs maximum power point tracking control (hereinafter referred to as MPPT (Maximum Power Point Tracking) control) of the solar cell 2 based on the control by the control circuit 7b, and the output power from the solar cell 2 is maximum. The input voltage from the solar cell 2 is adjusted so as to be (optimal). Specifically, the DC / DC converter 4a performs the step-up / step-down operation up to a predetermined input voltage so that the solar cell 2 can output the maximum output power based on the control by the control circuit 7b, and the maximum power point tracking control. I do. The switching element S PV in DC / DC converter 4a is constituted by IGBT, it is switched PWM (Pulse Width Modulation) signal sent from the control circuit 7b.

インバータ5は、DC/DCコンバータ4aと双方向DC/DCコンバータ4bの少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換する。インバータ5におけるスイッチング素子S1〜S4は、蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7aから送られるPWM信号でスイッチングされる。   The inverter 5 converts DC power based on power input from at least one of the DC / DC converter 4a and the bidirectional DC / DC converter 4b into AC power. Switching elements S1 to S4 in inverter 5 are switched by a PWM signal sent from control circuit 7a of power storage hybrid power generation system 1.

LCフィルタ6は、各電源ラインに直列に接続された2つのACリアクトルLinvと、電源ライン間に接続されたコンデンサCinvとから構成され、インバータ5から出力される交流電圧から、高調波成分(主に、PWM信号のキャリア周波数)を除去する。図中におけるRinvとRとは、それぞれ、各ACリアクトルLinvの内部抵抗と各コンデンサCinvの内部抵抗とを示す。また、図1中のiは、コンデンサCinvに流れる電流(コンデンサ通過電流)を示す。 The LC filter 6 includes two AC reactors L inv connected in series to each power supply line and a capacitor C inv connected between the power supply lines. From the AC voltage output from the inverter 5, harmonic components are generated. (Mainly, the carrier frequency of the PWM signal) is removed. R inv and R c in the figure indicate the internal resistance of each AC reactor L inv and the internal resistance of each capacitor C inv , respectively. Further, i c in FIG. 1 indicates a current flowing through the capacitor C inv (capacitor passing current).

制御回路7a、7bは、いわゆるマイコンを用いて構成されている。制御回路7aは、主に、上記の双方向DC/DCコンバータ4bとインバータ5とを制御し、制御回路7bは、上記のDC/DCコンバータ4aを制御する。図1に示すように、制御回路7aの入力信号(の測定箇所)は、直流バス電圧Vdc、インバータ5の出力電流iinv、家庭内の交流負荷ZLoadに流れる負荷電流iload、商用系統電圧euw、インバータ5の出力電圧einv、蓄電池3の充放電電流IBAT、蓄電池3の電圧VBAT、太陽電池2の出力電圧VPV、及び太陽電池2の出力電流IPVである。そして、図1の制御回路7aの出力信号は、系統連系用リレーSGridの制御用の出力信号、インバータ5のスイッチング素子S1〜S4の制御用の出力信号、及び双方向DC/DCコンバータ4bのスイッチング素子S5、S6の制御用の出力信号である。また、制御回路7bの入力信号(の測定箇所)は、直流バス電圧Vdc、太陽電池2の出力電圧VPV、及び太陽電池2の出力電流IPVであり、制御回路7bの出力信号は、DC/DCコンバータ4aのスイッチング素子SPVの制御用の出力信号である。 The control circuits 7a and 7b are configured using so-called microcomputers. The control circuit 7a mainly controls the bidirectional DC / DC converter 4b and the inverter 5, and the control circuit 7b controls the DC / DC converter 4a. As shown in FIG. 1, an input signal (measurement point) of the control circuit 7a includes a DC bus voltage V dc , an output current i inv of the inverter 5, a load current i load flowing through an AC load Z Load in the home, a commercial system The voltage e uw , the output voltage e inv of the inverter 5, the charge / discharge current I BAT of the storage battery 3, the voltage V BAT of the storage battery 3, the output voltage V PV of the solar battery 2, and the output current I PV of the solar battery 2. The output signal of the control circuit 7a in FIG. 1 includes an output signal for controlling the grid interconnection relay S Grid , an output signal for controlling the switching elements S1 to S4 of the inverter 5, and a bidirectional DC / DC converter 4b. Output signals for controlling the switching elements S5 and S6. The input signals (measurement points) of the control circuit 7b are the DC bus voltage V dc , the output voltage V PV of the solar cell 2, and the output current I PV of the solar cell 2, and the output signal of the control circuit 7b is which is an output signal for controlling the switching element S PV of the DC / DC converter 4a.

系統連系用リレーSGridは、蓄電ハイブリッド発電システム1の商用電力系統9への連系状態と解列状態とを切り替えるためのスイッチである。 The grid connection relay S Grid is a switch for switching between a connected state and a disconnected state to the commercial power system 9 of the power storage hybrid power generation system 1.

商用電力系統9は、商用系統電源10と、系統インピーダンスとを含んでいる。図1中のRGridとLGridとは、系統インピーダンスの抵抗と誘導性リアクタンスとを示す。また、図1において、ispは、蓄電ハイブリッド発電システム1の出力電流を示し、iGridは、蓄電ハイブリッド発電システム1の逆潮流電流を示し、Zloadは、商用電力系統側に接続している家庭内の交流負荷を示す。 The commercial power system 9 includes a commercial system power supply 10 and a system impedance. R Grid and L Grid in FIG. 1 indicate system impedance resistance and inductive reactance. In FIG. 1, i sp indicates the output current of the power storage hybrid power generation system 1, i Grid indicates the reverse power flow current of the power storage hybrid power generation system 1, and Z load is connected to the commercial power system side. Indicates the AC load in the home.

図2は、蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7aの制御ブロック図である。図2中の制御ブロックは、主に、力率一定制御ブロックA、直流バス電圧一定制御ブロックB(直流バス電圧Vdcの値が一定になるようにするための制御ブロック)、無効電流制御ブロックC、インバータ出力電流制御ブロックD、及び単独運転検出制御ブロックEから構成されている。図2中の各回路は、マイコンが有する基本的な機能ブロックを用いて作成した回路である。 FIG. 2 is a control block diagram of the control circuit 7a of the electricity storage hybrid power generation system 1. The control blocks in FIG. 2 mainly include a power factor constant control block A, a DC bus voltage constant control block B (a control block for making the value of the DC bus voltage V dc constant), and a reactive current control block. C, an inverter output current control block D, and an isolated operation detection control block E. Each circuit in FIG. 2 is a circuit created using basic functional blocks of a microcomputer.

図2に示すように、制御回路7aは、加え合わせ点の一種である出力電流推定回路11、商用系統電圧euwのPLL(Phase Locked Loop)同期回路であるPLL12、出力電流ispのPLL同期回路であるPLL13、力率フィードバック値生成回路14、力率一定制御回路15、直流バス電圧一定制御回路16、有効電流リミッタ17、有効成分生成回路18、無効成分生成回路19、出力電流制御回路20、インバータ5用のPWM出力制御回路21(図では、PWMと略す)、商用系統周波数計測回路22、単独運転検出回路23、周波数フィードバック無効電力注入回路24、無効電力ステップ注入回路25、無効電流フィードバック値生成回路26、乗算器27、乗算器28、無効電流制御回路29、無効電流リミッタ30、及び乗算器35を備えている。上記の力率一定制御回路15は、第1PI制御器41を含んでおり、無効電流制御回路29は、第2PI制御器32を含んでいる。また、上記の単独運転検出回路23は、受動的単独運転検出機能を実現するための受動的単独運転検出回路31を含んでいる。 As shown in FIG. 2, the control circuit 7 a includes an output current estimation circuit 11 that is a kind of addition point, a PLL v 12 that is a PLL (Phase Locked Loop) synchronization circuit of the commercial system voltage e uw , and an output current i sp . PLL i 13, which is a PLL synchronization circuit, power factor feedback value generation circuit 14, constant power factor control circuit 15, DC bus voltage constant control circuit 16, active current limiter 17, effective component generation circuit 18, invalid component generation circuit 19, output Current control circuit 20, PWM output control circuit 21 for inverter 5 (abbreviated as PWM in the figure), commercial system frequency measurement circuit 22, isolated operation detection circuit 23, frequency feedback reactive power injection circuit 24, reactive power step injection circuit 25 , Reactive current feedback value generation circuit 26, multiplier 27, multiplier 28, reactive current control circuit 29 And a reactive current limiter 30 and a multiplier 35. The power factor constant control circuit 15 includes a first PI controller 41, and the reactive current control circuit 29 includes a second PI controller 32. In addition, the islanding detection circuit 23 includes a passive islanding detection circuit 31 for realizing a passive islanding detection function.

図2に示されるFactiveが、1に設定されると、制御回路7aは、JEM(日本電機工業会規格)1498により定められた標準形能動的単独運転検出方式である「ステップ注入付周波数フィードバック方式」に基づき、能動的単独運転検出を行い、Factiveが、0に設定されると、制御回路7aは、「ステップ注入付周波数フィードバック方式」による能動的単独運転検出機能をマスクして、受動的単独運転検出方式による単独運転検出を行う。以下の説明では、Factiveが、1に設定された場合の処理を中心に、説明する。 When F active shown in FIG. 2 is set to 1, the control circuit 7a is a standard type active isolated operation detection method defined by JEM (Japan Electrical Manufacturers' Association) 1498 “frequency feedback with step injection”. Based on the “method”, the active islanding detection is performed, and when F active is set to 0, the control circuit 7a masks the active islanding detection function based on the “frequency feedback method with step injection” and passively Single operation detection by the automatic single operation detection method. In the following description, the processing when F active is set to 1 will be mainly described.

上記の商用系統周波数計測回路22、力率一定制御回路15、無効電流制御回路29、単独運転検出回路23、周波数フィードバック無効電力注入回路24、第1PI制御器41、第2PI制御器32、無効電力ステップ注入回路25は、それぞれ、請求項における商用系統周波数計測手段、力率一定制御手段、無効電流制御手段、単独運転検出手段、周波数フィードバック無効電力注入量算出手段、第1PI制御器、第2PI制御器、無効電力ステップ注入量算出手段に相当する。また、有効電流リミッタ17及び無効電流リミッタ30は、請求項における電流制限手段に相当する。   Commercial system frequency measurement circuit 22, power factor constant control circuit 15, reactive current control circuit 29, isolated operation detection circuit 23, frequency feedback reactive power injection circuit 24, first PI controller 41, second PI controller 32, reactive power The step injection circuit 25 includes a commercial system frequency measurement unit, a power factor constant control unit, a reactive current control unit, an isolated operation detection unit, a frequency feedback reactive power injection amount calculation unit, a first PI controller, and a second PI control, respectively. This corresponds to a reactive power step injection amount calculation means. The effective current limiter 17 and the reactive current limiter 30 correspond to current limiting means in the claims.

上記の力率一定制御ブロックAは、出力電流推定回路11と、PLL12と、PLL13と、力率フィードバック値生成回路14と、力率一定制御回路15とを備えている。直流バス電圧一定制御ブロックBは、直流バス電圧一定制御回路16を備えている。無効電流制御ブロックCは、無効電流制御回路29を備えている。インバータ出力電流制御ブロックDは、有効成分生成回路18と、無効成分生成回路19と、出力電流制御回路20と、PWM出力制御回路21とを備えている。単独運転検出制御ブロックEは、商用系統周波数計測回路22と、単独運転検出回路23と、周波数フィードバック無効電力注入回路24と、無効電力ステップ注入回路25とを備えている。 The power factor constant control block A includes an output current estimation circuit 11, a PLL v 12, a PLL i 13, a power factor feedback value generation circuit 14, and a power factor constant control circuit 15. The DC bus voltage constant control block B includes a DC bus voltage constant control circuit 16. The reactive current control block C includes a reactive current control circuit 29. The inverter output current control block D includes an effective component generation circuit 18, an invalid component generation circuit 19, an output current control circuit 20, and a PWM output control circuit 21. The isolated operation detection control block E includes a commercial system frequency measurement circuit 22, an isolated operation detection circuit 23, a frequency feedback reactive power injection circuit 24, and a reactive power step injection circuit 25.

まず、上記の力率一定制御ブロックAに含まれる回路について、説明する。上記の出力電流推定回路11は、インバータ出力電流iinvの計測値から、下記の式(1)によって算出されたコンデンサ通過電流iの値を減算することにより、蓄電ハイブリッド発電システム1から商用系統電源9に出力される出力電流ispの値を算出する。なお、式(1)中のiは、図1中のコンデンサCinvを流れるコンデンサ電流(コンデンサ通過電流)を表し、式(1)中のCinvは、コンデンサCinvの静電容量を示す。
First, the circuits included in the power factor constant control block A will be described. The output current estimation circuit 11 subtracts the value of the capacitor passing current ic calculated by the following equation (1) from the measured value of the inverter output current i inv , thereby causing the commercial hybrid system 1 to The value of the output current isp output to the power supply 9 is calculated. Incidentally, i c in the formula (1) represents a capacitor current flowing through the capacitor C inv in FIG. 1 (a capacitor passing current), C inv in the formula (1) shows the capacitance of the capacitor C inv .

PLL12は、商用系統電圧euwのPLL同期回路であり、交流電圧信号である商用系統電圧euwの測定値に基づき、商用系統電圧euwの位相角θuwと運転周波数fPLLとを算出して、出力する。また、PLL13は、出力電流ispのPLL同期回路であり、出力電流推定回路11で推定された出力電流ispの値が入力されて、この出力電流ispの推定値に基づいて、出力電流ispの位相角θspを算出して、出力する。 PLL v 12 is a PLL synchronization circuit of the commercial power system voltage e uw, based on the measured value of the commercial power system voltage e uw is an AC voltage signal, the and phase angle theta uw commercial system voltage e uw and operating frequency f PLL Calculate and output. Also, PLL i 13 is a PLL synchronization circuit of the output current i sp, the value of the estimated output current i sp is inputted with the output current estimation circuit 11, based on the estimated value of the output current i sp, and calculates the phase angle theta sp output current i sp, and outputs.

力率フィードバック値生成回路14は、PLL12及びPLL13から出力された位相角θuw及びθspより得られる、商用系統電圧euwと出力電流ispとの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて生成したcos(Δφ)の値を、力率フィードバック値PFとして、力率一定制御回路15に出力する。 Power factor feedback value generating circuit 14 is obtained from the PLL v 12 and the phase angle theta uw output from PLL i 13 and theta sp, the phase difference Δφ between the commercial system voltage e uw and output current i spuw - The value of cos (Δφ) generated based on θ sp ) is output to the power factor constant control circuit 15 as the power factor feedback value PF.

力率一定制御回路15は、図3に示すように、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電力の力率指令値PFと力率フィードバック値PFとの偏差に基づいて補正値を生成する第1PI制御器41を含んでおり、この補正値に基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電力の力率(運転力率)が力率指令値PFに収束するようにフィードバック制御するための、無効電力制御値PFoutを生成して出力する。 As shown in FIG. 3, the constant power factor control circuit 15 generates a correction value based on the deviation between the power factor command value PF * of the output power from the power storage hybrid power generation system 1 and the power factor feedback value PF. The controller 41 is included, and based on this correction value, feedback control is performed so that the power factor (driving power factor) of the output power from the power storage hybrid power generation system 1 converges to the power factor command value PF * . Reactive power control value PF out is generated and output.

より詳細に説明すると、力率一定制御回路15は、図3に示すように、上記の第1PI制御器41に加えて、加え合わせ点SP5及びSP6と、リミッタ42と、無効電力制御値算出回路43と、乗算器44と、スイッチSPF(請求項における「切替手段」)とを備えている。 More specifically, as shown in FIG. 3, the constant power factor control circuit 15 includes addition points SP5 and SP6, a limiter 42, a reactive power control value calculation circuit, in addition to the first PI controller 41 described above. 43, a multiplier 44, and a switch S PF (“switching means” in the claims).

加え合わせ点SP5では、上記の力率指令値PFと力率フィードバック値(運転力率のフィードバック値)PFとの偏差が算出される。第1PI制御器41は、上記の偏差に応じた補正値(請求項における「第1補正値」)を生成する。加え合わせ点SP6では、上記の第1PI制御器41で生成された補正値と、力率指令値PFとが加算されて、これらの値の合計値が出力される。リミッタ42は、これらの合計値の値を、0〜1の範囲に制限して、力率目標値PF realとして、出力する。無効電力制御値算出回路43は、上記の力率目標値PF realに基づいて、下記の式(2)により、無効電力制御値PFoutの絶対値を算出する。乗算器44は、図3に示されるように、無効電力制御値算出回路43からの出力値に、“+1”又は“−1”を乗算することにより、無効電力制御値PFoutを生成する。
In addition point SP5, the deviation of said power factor command value PF * and power factor feedback value (driving power factor feedback value) PF is calculated. The first PI controller 41 generates a correction value (“first correction value” in the claims) according to the deviation. At the addition point SP6, the correction value generated by the first PI controller 41 and the power factor command value PF * are added, and the total value of these values is output. The limiter 42 limits the value of the total value to a range of 0 to 1 and outputs it as a power factor target value PF * real . The reactive power control value calculation circuit 43 calculates the absolute value of the reactive power control value PF out by the following equation (2) based on the power factor target value PF * real . As shown in FIG. 3, the multiplier 44 multiplies the output value from the reactive power control value calculation circuit 43 by “+1” or “−1” to generate a reactive power control value PF out .

無効電力制御値PFoutの符号が正(+)であれば、遅れ無効電力であり、負(−)であれば、進み無効電力である。上記のスイッチSPFを用いた無効電力制御値PFoutの更新の切り替え処理については、後で詳述する。なお、運転力率が1の場合は、力率指令値PF=1であり、この力率指令値PF=1の値を、図3に示される力率一定制御回路15(力率一定制御ブロック)に入力すると、力率一定制御回路15から出力される無効電力制御値PFoutの値は、0になる。 If the sign of the reactive power control value PF out is positive (+), it is delayed reactive power, and if it is negative (−), it is advanced reactive power. The switching process for updating the reactive power control value PF out using the switch S PF will be described in detail later. When the driving power factor is 1, the power factor command value PF * = 1, and this power factor command value PF * = 1 is set to a constant power factor control circuit 15 (constant power factor) shown in FIG. When input to the control block), the value of the reactive power control value PF out output from the constant power factor control circuit 15 becomes zero.

次に、直流バス電圧一定制御ブロックBに含まれる直流バス電圧一定制御回路16について、説明する。直流バス電圧一定制御回路16は、直流バス電圧Vdcの値が一定になるように制御する回路である。直流バス電圧一定制御回路16は、直流バス電圧Vdcのフィードバック値と、直流バス電圧Vdcの指令値である直流バス電圧指令値V dcとの差分に基づいて、インバータ5からの有効成分の出力電流の制御目標値である有効電流指令値I を算出する。より具体的に言うと、直流バス電圧一定制御回路16は、直流バス電圧Vdcのフィードバック値が、直流バス電圧指令値V dcに収束するようにPID演算を行い、その演算値を有効電流指令値I として、有効電流リミッタ17に出力する。 Next, the DC bus voltage constant control circuit 16 included in the DC bus voltage constant control block B will be described. The DC bus voltage constant control circuit 16 is a circuit that controls the DC bus voltage V dc to be constant. DC bus voltage constant control circuit 16, based on the difference between the feedback value of the DC bus voltage V dc, the DC bus voltage command value V * dc is a command value of the DC bus voltage V dc, the active ingredient from the inverter 5 The effective current command value I * p , which is the control target value of the output current, is calculated. More specifically, the DC bus voltage constant control circuit 16, a feedback value of the DC bus voltage V dc is, performs the PID control operation so as to converge to the DC bus voltage command value V * dc, active current and the calculated value The command value I * p is output to the active current limiter 17.

次に、単独運転検出制御ブロックEに含まれる、商用系統周波数計測回路22と、単独運転検出回路23と、周波数フィードバック無効電力注入回路24と、無効電力ステップ注入回路25について、説明する。   Next, the commercial system frequency measurement circuit 22, the isolated operation detection circuit 23, the frequency feedback reactive power injection circuit 24, and the reactive power step injection circuit 25 included in the isolated operation detection control block E will be described.

商用系統周波数計測回路22は、交流電圧信号を二値化する二値化回路で構成されたゼロクロス検出回路を備えている。商用系統周波数計測回路22は、図4(a)に示すように、破線で示される商用系統電圧euwの信号波形を、電圧値ゼロを閾値にして二値化回路で二値化することにより、商用系統周波数と同じ周波数のデューティ比50%の方形波(図中に実線で示す)を生成する。そして、商用系統周波数計測回路22は、上記の方形波の立ち下りエッジと立ち上がりエッジとの中間値と、次の立ち下りエッジと立ち上がりエッジとの中間値との時間差を、2.5MHzのサンプリング周波数(0.4μsの精度)でカウントすることにより、商用系統電圧euwに対応する商用系統周波数fgridを計測する。なお、上記のサンプリング周波数(2.5MHz)は、例示であり、この値に限定されることはない。 The commercial system frequency measurement circuit 22 includes a zero cross detection circuit configured by a binarization circuit that binarizes an AC voltage signal. As shown in FIG. 4A, the commercial system frequency measuring circuit 22 binarizes the signal waveform of the commercial system voltage euw indicated by a broken line with a binarization circuit with a voltage value of zero as a threshold value. Then, a square wave (indicated by a solid line in the figure) having a duty ratio of 50% and the same frequency as the commercial system frequency is generated. Then, the commercial frequency measurement circuit 22 calculates the time difference between the intermediate value between the falling edge and the rising edge of the square wave and the intermediate value between the next falling edge and the rising edge as a sampling frequency of 2.5 MHz. By counting with (accuracy of 0.4 μs), the commercial system frequency f grid corresponding to the commercial system voltage e uw is measured. The above sampling frequency (2.5 MHz) is an example, and is not limited to this value.

次に、図2に戻って、単独運転検出制御ブロックEに含まれる、周波数フィードバック無効電力注入回路24と無効電力ステップ注入回路25について、説明する。詳細については後述するが、周波数フィードバック無効電力注入回路24は、商用系統周波数計測回路22により計測された商用系統周波数fgridの変動量(周波数偏差Δfgrid)に応じた、この商用系統周波数の変動を助長する方向の無効電力注入量Kfvarを算出して、出力する。また、無効電力ステップ注入回路25は、商用系統周波数計測回路22により計測された商用系統周波数fgridに変動がなく、商用電力系統9における基本波電圧及び高調波電圧の少なくとも一方が変動したときに、商用系統周波数fgridが低下する方向に変動を引き起こすためにステップ注入される遅相無効電力注入量Kstepを算出して、出力する。なお、本明細書において、「商用系統周波数fgridに変動がない」状態には、商用系統周波数fgridに全く変動がない状態に加えて、商用系統周波数fgridの変動が小さい状態、つまり、周波数偏差Δfgridが低感帯領域(周波数偏差Δfgridの絶対値が閾値fstop以下の領域(図7(a)参照))にある状態が含まれる。また、以下の説明において、周波数フィードバック無効電力注入回路24と無効電力ステップ注入回路25とを、まとめて、無効電力注入量算出回路34と総称することがある。この無効電力注入量算出回路34は、請求項における無効電力注入量算出手段に相当する。 Next, returning to FIG. 2, the frequency feedback reactive power injection circuit 24 and the reactive power step injection circuit 25 included in the isolated operation detection control block E will be described. Although details will be described later, the frequency feedback reactive power injection circuit 24 varies the commercial system frequency according to the commercial system frequency f grid fluctuation amount (frequency deviation Δf grid ) measured by the commercial system frequency measurement circuit 22. The reactive power injection amount K fvar in the direction that promotes is calculated and output. Further, the reactive power step injection circuit 25 has no fluctuation in the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement circuit 22, and at least one of the fundamental voltage and the harmonic voltage in the commercial power system 9 fluctuates. Then, the lagging reactive power injection amount K step that is step-injected in order to cause fluctuation in the direction in which the commercial system frequency f grid decreases is calculated and output. In the present specification, the state "no change in the grid frequency f grid", in addition to the state without any variation in the grid frequency f grid, the state variation is small the grid frequency f grid, i.e., This includes a state in which the frequency deviation Δf grid is in the low-sensitive zone region (a region where the absolute value of the frequency deviation Δf grid is equal to or less than the threshold value f stop (see FIG. 7A)). In the following description, the frequency feedback reactive power injection circuit 24 and the reactive power step injection circuit 25 may be collectively referred to as a reactive power injection amount calculation circuit 34. The reactive power injection amount calculation circuit 34 corresponds to the reactive power injection amount calculation means in the claims.

単独運転検出回路23には、PLL12で求められた、商用系統電圧euwの運転周波数fPLLと、商用系統周波数計測回路22で計測された商用系統周波数fgridと、高調波電圧実効値THDとが、入力される。Factiveが、1に設定された場合には、単独運転検出回路23は、上記の無効電力注入量算出回路34で算出された無効電力注入量の無効電力が注入されたときの商用系統周波数fgrid、運転周波数fPLLに基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1が単独運転状態であるか否かを検出する。すなわち、単独運転検出回路23は、ステップ注入付周波数フィードバック方式に基づき、能動的単独運転検出を行う。 In the isolated operation detection circuit 23, the operation frequency f PLL of the commercial system voltage e uw obtained by PLL v 12, the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement circuit 22, and the harmonic voltage effective value THD V is input. When F active is set to 1, the islanding operation detection circuit 23 uses the commercial grid frequency f when the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34 is injected. Based on the grid and the operating frequency f PLL , it is detected whether or not the power storage hybrid power generation system 1 is in a single operation state. That is, the isolated operation detection circuit 23 performs active isolated operation detection based on a frequency feedback method with step injection.

activeが、0に設定された場合には、単独運転検出回路23は、商用系統周波数fgrid、運転周波数fPLL、及び高調波電圧実効値THDに基づき、受動的単独運転検出回路31を用いて、受動的単独運転検出方式による単独運転検出を行う。このように設計する理由は、受動的単独運転検出方式では、単独運転状態の発生時に、無効電力の注入動作をしないため、能動的単独運転検出方式(ステップ注入付周波数フィードバック方式)と比べて、商用系統周波数fgridおよび運転周波数fPLLの変動を捉えることが難しい。但し、蓄電ハイブリッド発電システム1が商用電力系統9と連系しているときには、高調波電圧実効値THDが、商用系統電圧の総合歪率から決定されるのに対して、蓄電ハイブリッド発電システム1が単独運転状態になると、高調波電圧実効値THDは、出力電流ispの総合歪率から決定される。従って、受動的単独運転検出方式では、単独運転状態を正確に検出するには、高調波電圧実効値THDの変化を監視し、この高調波電圧実効値THDの変化を考慮して、単独運転検出を行う必要がある。このため、上記のように、単独運転検出回路23は、商用系統周波数fgrid及び運転周波数fPLLだけではなく、高調波電圧実効値THDに基づいて、受動的単独運転検出方式による単独運転検出を行うのである。 If the F active is set to 0, the isolated operation detecting circuit 23, the commercial power system frequency f grid, the operating frequency f PLL, and based on the harmonic voltage effective value THD V, the passive islanding detection circuit 31 It is used to detect islanding by a passive islanding detection method. The reason for designing in this way is that the passive islanding detection method does not inject reactive power when the islanding state occurs, so compared to the active islanding detection method (frequency feedback method with step injection), It is difficult to capture fluctuations in the commercial system frequency f grid and the operating frequency f PLL . However, when the power storage hybrid power generation system 1 is linked to the commercial power grid 9, the harmonic voltage effective value THD V is determined from the total distortion of the commercial power grid voltage, whereas the power storage hybrid power generation system 1 Is in a single operation state, the harmonic voltage effective value THD V is determined from the total distortion of the output current i sp . Therefore, in the passive islanding detection method, in order to accurately detect the islanding state, the change in the harmonic voltage effective value THD V is monitored, and the change in the harmonic voltage effective value THD V is taken into consideration. It is necessary to detect operation. Therefore, as described above, the independent operation detecting circuit 23 is not only a commercial power system frequency f grid and the operating frequency f PLL, based on the harmonic voltage effective value THD V, islanding detection by passive islanding detection method Is done.

上記のように、本蓄電ハイブリッド発電システム1は、無効電力注入量算出回路34と単独運転検出回路23を用いた能動的単独運転検出機能と、受動的単独運転検出回路31を用いた受動的単独運転検出機能の両方を備えている。   As described above, the power storage hybrid power generation system 1 includes an active islanding detection function using the reactive power injection amount calculation circuit 34 and the islanding operation detection circuit 23, and a passive islanding using the passive islanding detection circuit 31. Both driving detection functions are provided.

次に、無効電流制御ブロックCに含まれる無効電流制御回路29について、説明する。無効電流制御回路29には、力率一定制御回路15から出力された無効電力制御値PFoutと無効電力注入量算出回路34により算出された総合無効電力注入量Kとに基づいて算出された無効電流指令値I と、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力された無効電流のフィードバック値Iとが入力される。より詳細に説明すると、上記の無効電流指令値I は、以下のようにして、生成される。まず、加え合わせ点SP3において、周波数フィードバック無効電力注入回路24により算出された無効電力注入量Kfvarと、無効電力ステップ注入回路25により算出された遅相無効電力注入量Kstepとの合計値を求める。図中の乗算器35は、Factiveが、1に設定されている場合(能動的単独運転検出のとき)には、上記の無効電力注入量の合計値(Kfvar+Kstep)を、そのまま総合無効電力注入量Kとして出力し、Factiveが、0に設定されている場合(受動的単独運転検出のとき)には、上記の無効電力注入量の合計値(Kfvar+Kstep)をマスクして、総合無効電力注入量Kを0にする働きをする。 Next, the reactive current control circuit 29 included in the reactive current control block C will be described. The reactive current control circuit 29 is calculated based on the reactive power control value PF out output from the constant power factor control circuit 15 and the total reactive power injection amount K Q calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34. The reactive current command value I * q and the reactive current feedback value Iq output from the power storage hybrid power generation system 1 are input. More specifically, the reactive current command value I * q is generated as follows. First, at the addition point SP3, the total value of the reactive power injection amount K fvar calculated by the frequency feedback reactive power injection circuit 24 and the delayed reactive power injection amount K step calculated by the reactive power step injection circuit 25 is calculated. Ask. When the F active is set to 1 (when active islanding operation is detected), the multiplier 35 in the figure performs the total value of the reactive power injection amount (K fvar + K step ) as it is. When the reactive power injection amount K Q is output and F active is set to 0 (when passive islanding operation is detected), the total value of the reactive power injection amount (K fvar + K step ) is masked. Thus, the total reactive power injection amount KQ is set to zero.

なお、本実施形態の無効電力注入量算出回路34では、ステップ無効電力注入の動作を発生する場合(無効電力ステップ注入回路25により算出された遅相無効電力注入量Kstepが0ではない場合)には、周波数フィードバック無効電力注入の動作を行わない(周波数フィードバック無効電力注入回路24により算出される無効電力注入量Kfvarが0になる)ように設計されている。 The reactive power injection amount calculation circuit 34 of the present embodiment generates a step reactive power injection operation (when the delayed reactive power injection amount K step calculated by the reactive power step injection circuit 25 is not 0). Is designed so that the operation of frequency feedback reactive power injection is not performed (the reactive power injection amount K fvar calculated by the frequency feedback reactive power injection circuit 24 becomes 0).

上記の力率一定制御回路15から出力された無効電力制御値PFoutと、上記の総合無効電力注入量Kとは、加え合わせ点SP4(図2参照)において加算される。乗算器28は、加え合わせ点SP4から入力された、無効電力制御値PFoutと無効電力注入量Kとの合計値を、有効電流の波高値2Puw/Euw.maxと乗算して、その乗算結果を、無効電流指令値I として、無効電流制御回路29に出力する。ここで、Puwは、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電力を示し、Euw.maxは、商用系統電圧euwの最大値(振幅)を示す。上記の有効電力Puwと商用系統電圧euwの最大値Euw.maxとは、それぞれ、下記の式(3)〜(5)により算出される。
The reactive power control value PF out output from the constant power factor control circuit 15 and the total reactive power injection amount K Q are added at an addition point SP4 (see FIG. 2). The multiplier 28 calculates the total value of the reactive power control value PF out and the reactive power injection amount K Q input from the addition point SP4, as a peak value 2P uw / E uw. Multiply by max and output the multiplication result to the reactive current control circuit 29 as the reactive current command value I * q . Here, P uw indicates active power output from the power storage hybrid power generation system 1, and E uw. max indicates the maximum value (amplitude) of the commercial system voltage e uw . Additional active power P uw and the maximum value E uw commercial system voltage e uw. “max” is calculated by the following equations (3) to (5), respectively.

また、上記の無効電流制御回路29への入力値のうち、無効電流のフィードバック値Iは、以下のようにして、生成される。まず、図2に示されるように、無効電流フィードバック値生成回路26が、上記の商用系統電圧euwと出力電流ispとの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、tan(Δφ)の値を生成する。そして、乗算器27が、無効電流フィードバック値生成回路26から出力されたtan(Δφ)の値と、有効電流の波高値2Puw/Euw.maxとを乗算して、乗算した値を、無効電流のフィードバック値Iとして、無効電流制御回路29に出力する。なお、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される無効電力Quwと皮相電力Suwとは、それぞれ、下記の式(6)、(7)により算出される。また、太陽電池2からの出力電力PPVは、下記の式(8)により算出される。
Of the input values to the reactive current control circuit 29, the reactive current feedback value Iq is generated as follows. First, as shown in FIG. 2, the reactive current feedback value generation circuit 26 determines the tan (Δφ based on the phase difference Δφ (θ uw −θ sp ) between the commercial system voltage e uw and the output current i sp. ) Value. Then, the multiplier 27 calculates the value of tan (Δφ) output from the reactive current feedback value generation circuit 26 and the peak value 2P uw / E uw. Multiply by max and output the multiplied value to the reactive current control circuit 29 as the reactive current feedback value Iq . The reactive power Q uw and the apparent power S uw output from the storage hybrid power generation system 1 are calculated by the following equations (6) and (7), respectively. Further, the output power P PV from the solar battery 2 is calculated by the following equation (8).

上記の無効電流指令値I と無効電流のフィードバック値Iとは、無効電流制御回路29の第2PI制御器32に入力される。第2PI制御器32は、上記の無効電流指令値I と無効電流のフィードバック値Iとの偏差に基づいて、補正値を生成する。無効電流制御回路29は、第2PI制御器32が生成した上記の補正値に基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される無効電流の振幅(最大値)が、無効電流指令値I に収束するように、フィードバック制御する。また、無効電流指令値I と無効電流のフィードバック値Iを、有効電流の波高値2Puw/Euw.maxに応じた値に設計する理由は、後述する出力抑制制御を行う際に、出力制限の指令値(下記式(10)のI P.lim)を変化させても、運転力率を一定にすることができるようにするためである。ここで、出力制限の指令値を変化させても、商用系統電圧euwの最大値(振幅)Euw.maxは、変化しないので、上記のように、無効電流指令値I と無効電流のフィードバック値Iの大きさを、有効電流の波高値2Puw/Euw.maxに応じた値にすることにより、出力制限の指令値を変化させた場合でも、出力制限された有効電力Puwの大きさに応じて無効電力Quwの大きさを変更して、運転力率を一定にすることができる。なお、上記式(6)からも、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される無効電力Quwの大きさが、有効電力Puwの大きさに応じて変化することが分かる。 The reactive current command value I * q and the reactive current feedback value Iq are input to the second PI controller 32 of the reactive current control circuit 29. The second PI controller 32 generates a correction value based on the deviation between the reactive current command value I * q and the reactive current feedback value Iq . The reactive current control circuit 29 determines that the reactive current amplitude (maximum value) output from the power storage hybrid power generation system 1 is the reactive current command value I * q based on the correction value generated by the second PI controller 32. Feedback control is performed so as to converge. Further, the reactive current command value I * q and the reactive current feedback value Iq are converted into the effective current peak value 2P uw / E uw. The reason for designing to a value corresponding to max is that the driving power factor is kept constant even when the output restriction command value (I * P.lim in the following equation (10)) is changed when performing output suppression control described later. This is so that it can be made. Here, also by changing the command value of the output limit, the maximum value of the commercial system voltage e uw (amplitude) E uw. Since max does not change, as described above, the reactive current command value I * q and the reactive current feedback value Iq are set to the effective current peak value 2P uw / E uw. Even when the command value for output restriction is changed by setting the value according to max , the magnitude of the reactive power Q uw is changed according to the magnitude of the active power P uw whose output is restricted, and the driving force The rate can be made constant. In addition, also from said Formula (6), it turns out that the magnitude | size of the reactive power Quw output from the electrical storage hybrid electric power generation system 1 changes according to the magnitude | size of the active power Puw .

次に、有効電流リミッタ17と無効電流リミッタ30とについて、説明する。有効電流リミッタ17及び無効電流リミッタ30は、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電流と無効電流の振幅を、出力制限の指令値(以下、「出力制限指令値」という)I P.limに基づいて算出したリミッタ値(IP.lim、IQ.lim)を用いて、制限する。すなわち、蓄電ハイブリッド発電システム1の運転力率を変更する場合に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電力が、定格出力電力(定格皮相電力)を超えないようにするために、有効電流リミッタ17及び無効電流リミッタ30は、有効分の出力電流指令値Iuw.p、及び無効分の出力電流指令値Iuw.qを、それぞれの出力電流指令値のリミッタ値IP.lim、IQ.limによって抑制(制限)する。有効電流リミッタ17から有効成分生成回路18への出力値である有効分の出力電流指令値Iuw.pは、有効電流指令値I の絶対値が、有効分の出力電流指令値のリミッタ値IP.limよりも小さいときは、有効電流指令値I であり、有効電流指令値I が、有効分の出力電流指令値のリミッタ値(上限値)IP.lim以上のときは、IP.limであり、有効電流指令値I が、有効分の出力電流指令値のリミッタ値(下限値)(−IP.lim)以下のときは、(−IP.lim)である。無効分の出力電流指令値Iuw.qの抑制(制限)についても、上記の有効分の出力電流指令値Iuw.pの場合と同様である。 Next, the effective current limiter 17 and the reactive current limiter 30 will be described. The active current limiter 17 and the reactive current limiter 30 determine the amplitudes of the effective current and the reactive current output from the power storage hybrid power generation system 1 as output command values (hereinafter referred to as “output limit command values”) I * P. Limiting is performed using limiter values (I P.lim , I Q.lim ) calculated based on lim . That is, when the operating power factor of the storage hybrid power generation system 1 is changed, the active current limiter 17 and the output power from the storage hybrid power generation system 1 do not exceed the rated output power (rated apparent power). The reactive current limiter 30 is configured to output an effective output current command value I uw. p , and the output current command value I uw. q is the limiter value IP of each output current command value . lim , IQ . Suppress (restrict) by lim . An effective output current command value I uw. That is an output value from the effective current limiter 17 to the effective component generation circuit 18 . p is an absolute value of the effective current command value I * p , the limiter value I P. When it is smaller than lim , it is the effective current command value I * p , and the active current command value I * p is the limiter value (upper limit value) IP of the output current command value for the effective portion . If it is equal to or greater than lim, then IP . When the effective current command value I * p is equal to or smaller than the limit value (lower limit value) (−I P.lim ) of the effective output current command value, it is (−I P.lim ). Invalid output current command value I uw. Also for the suppression (limitation) of q , the output current command value I uw. The same as in the case of p .

下記の式(9)、(10)は、上記の有効分の出力電流指令値のリミッタ値IP.limと、無効分の出力電流指令値のリミッタ値IQ.limとの定義式である。
The following formulas (9) and (10) are expressed by the limiter value IP of the effective output current command value . lim and the limiter value I Q. It is a defining expression with lim .

上記式(9)、(10)において、Sratedは、蓄電ハイブリッド発電システム1の定格皮相電力であり、Eratedは、商用電力系統9の公称電圧である。また、I P.limは、出力制限指令値である。式(10)に示すように、無効分の出力電流指令値のリミッタ値IQ.limは、上記の定格皮相電力Srated、及び商用電力系統9の公称電圧Eratedに加えて、出力制限指令値I P.lim、(蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電力の)力率指令値PF、及び周波数フィードバック無効電力注入量Kfvarの上限値Kflimに基づいて算出される。 In the above formulas (9) and (10), S rated is the rated apparent power of the power storage hybrid power generation system 1, and E rated is the nominal voltage of the commercial power system 9. In addition, I * P. lim is an output restriction command value. As shown in the equation (10), the limiter value I Q. In addition to the above-described rated apparent power S rated and the nominal voltage E rated of the commercial power system 9, lim is the output limit command value I * P. lim , the power factor command value PF * (of the output power from the storage hybrid power generation system 1), and the upper limit value K flim of the frequency feedback reactive power injection amount K fvar .

なお、本実施形態では、ステップ注入の動作を発生する場合(無効電力ステップ注入回路25により算出された遅相無効電力注入量Kstepが0ではない場合)には、周波数フィードバック注入の動作を行わない(周波数フィードバック無効電力注入回路24により算出される無効電力注入量Kfvarが0になる)ように設計されている。ここで、ステップ注入において注入される遅相無効電力注入量Kstepの最大値(0.1p.u.(per unit))は、周波数フィードバック注入において注入される無効電力注入量Kfvarの最大値(0.25p.u.)よりも小さいので、周波数フィードバック無効電力注入量Kfvarの上限値Kflimは、総合無効電力注入量K(K=Kfvar+Kstep)の上限値でもある。このため、上記式(10)に示すように、無効分の出力電流指令値のリミッタ値IQ.limは、上記の上限値Kflimを考慮して定義されている。 In the present embodiment, when the step injection operation is generated (when the delayed reactive power injection amount K step calculated by the reactive power step injection circuit 25 is not 0), the frequency feedback injection operation is performed. The reactive power injection amount K fvar calculated by the frequency feedback reactive power injection circuit 24 is designed to be zero. Here, the maximum value (0.1 p.u. (per unit)) of the retarded reactive power injection amount K step injected in the step injection is the maximum value of the reactive power injection amount K fvar injected in the frequency feedback injection. Since it is smaller than (0.25 p.u.), the upper limit value K flim of the frequency feedback reactive power injection amount K fvar is also the upper limit value of the total reactive power injection amount K Q (K Q = K fvar + K step ). Therefore, as shown in the above equation (10), the limiter value I Q. lim is defined in consideration of the upper limit K flim described above.

次に、図5を参照して、本蓄電ハイブリッド発電システム1における出力制限について説明する。本蓄電ハイブリッド発電システム1における出力制限は、図5に示されるように、運転力率の指令値である力率指令値PFが1の場合と、1でない場合に分けて考えた方が分かり易い。すなわち、力率指令値PFを1に設定する場合は、上記の出力制限指令値I P.limの設定値は、0から1(0%から100%の出力)の範囲で設定可能であると考える。また、力率指令値PFを1以下の値に設定して、(運転)力率の一定制御を行う場合は、力率指令値PFの設定値は、運転力率の下限値PFminまで設定することができるが、出力制限指令値I P.limの設定値は、0から力率指令値PFの範囲で設定可能であると考える。このように設計した理由は、力率の一定制御を行う際に、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電力が、設計した定格皮相電力を超えないように、有効電力Puwを抑制するためである。 Next, with reference to FIG. 5, output limitation in the power storage hybrid power generation system 1 will be described. As shown in FIG. 5, it is understood that the output limitation in the electricity storage hybrid power generation system 1 is considered separately when the power factor command value PF * which is the command value of the driving power factor is 1 and when it is not 1. easy. That is, when the power factor command value PF * is set to 1, the output limit command value I * P. It is considered that the setting value of lim can be set in the range of 0 to 1 (output of 0% to 100%). When the power factor command value PF * is set to a value of 1 or less and the constant control of the (operation) power factor is performed, the set value of the power factor command value PF * is the lower limit value PF min of the driving power factor. Output limit command value I * P. It is considered that the set value of lim can be set in the range of 0 to the power factor command value PF * . The reason for designing in this way is to suppress the effective power P uw so that the output power from the storage hybrid power generation system 1 does not exceed the designed rated apparent power when performing constant power factor control. .

出力制限指令値I P.limの設定範囲を図5に示すように設計したことと、有効分と無効分の出力電流指令値のリミッタ値IP.lim、IQ.limを式(9)及び(10)に示すように定義したことにより、力率の一定制御を行う際に、(無効電力注入に起因する無効電力を無視すると、)蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力(皮相)電力が、設計した蓄電ハイブリッド発電システム1の定格皮相電力を超えないように制御(抑制)することができる。 Output limit command value I * P. and it was designed setting range of lim, as shown in FIG. 5, the limiter value I P. output current command value for the active component and reactive component lim , IQ . By defining lim as shown in equations (9) and (10), when performing constant power factor control (ignoring reactive power due to reactive power injection), The output (apparent) power can be controlled (suppressed) so as not to exceed the rated apparent power of the designed power storage hybrid power generation system 1.

例えば、力率指令値PFが1で、定格皮相電力Sratedを出力する場合における、有効電力Puw及び皮相電力Suwと、出力制限指令値I P.lim及び総合無効電力注入量Kとの関係を、式(11)及び(12)に示す。式(11)及び(12)に示すように、本蓄電ハイブリッド発電システム1では、無効電力注入動作(総合無効電力注入量K)を発生しても、無効電力の増加による有効電力Puwの低減現象を回避することができ、有効分の出力電力に影響がないように設計した。なお、本蓄電ハイブリッド発電システム1では、力率指令値PFが1以外の場合においても、上記の式(9)に示されるように、有効電流リミッタ17が、総合無効電力注入量Kの大きさに関わらず、出力制限指令値I P.limと、蓄電ハイブリッド発電システム1の定格皮相電力Sratedと、商用電力系統9の公称電圧Eratedとに基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電流の振幅を制限することにより、有効電力Puwを制限するようにした。これにより、無効電力の注入動作を発生しても、無効電力の増加による有効電力Puwの低減現象を回避することができ、有効分の出力電力に影響が生じないようにすることができる。
For example, when the power factor command value PF * is 1 and the rated apparent power S rated is output, the active power P uw and the apparent power S uw and the output limit command value I * P. The relationship between lim and the total reactive power injection amount K Q is shown in equations (11) and (12). As shown in the equations (11) and (12), in this power storage hybrid power generation system 1, even if the reactive power injection operation (total reactive power injection amount K Q ) occurs, the active power P uw due to the increase in reactive power It was designed so that the reduction phenomenon can be avoided and the effective output power is not affected. In this power storage hybrid power generation system 1, even when the power factor command value PF * is other than 1, as shown in the above equation (9), the active current limiter 17 has the total reactive power injection amount K Q. Regardless of the size, the output limit command value I * P. By limiting the amplitude of the effective current output from the storage hybrid power generation system 1 based on the lim , the rated apparent power S rated of the storage hybrid power generation system 1 and the nominal voltage E rated of the commercial power system 9 The power P uw is limited. As a result, even if a reactive power injection operation occurs, it is possible to avoid a reduction in the active power P uw due to an increase in the reactive power, and it is possible to prevent the output power from being affected.

また、本蓄電ハイブリッド発電システム1では、有効電流リミッタ17が、上記式(11)に示すように、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電力Puwが、出力制限指令値I P.limと定格皮相電力Sratedとを乗じた値になるように、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電流の振幅を制限し、図5に示すように、出力制限指令値I P.limを、0から力率指令値PFまでの値に設定した。これにより、無効電力の注入動作の発生の有無に関わらず、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電力Puwの上限値が、力率指令値PFと定格皮相電力Sratedとを乗じた値を超えないようにすることができる。 Further, in the electricity storage hybrid power generation system 1, the effective current limiter 17 indicates that the effective power P uw output from the electricity storage hybrid power generation system 1 is the output restriction command value I * P. As a value obtained by multiplying the lim and rated apparent power S rated, limiting the amplitude of the effective current outputted from the power storage hybrid power generation system 1, as shown in FIG. 5, the output limit command value I * P. lim was set to a value from 0 to the power factor command value PF * . Thereby, the upper limit value of the active power P uw output from the power storage hybrid power generation system 1 is multiplied by the power factor command value PF * and the rated apparent power S rated regardless of whether or not the reactive power injection operation occurs. The value can not be exceeded.

上記のJEM1498の規格では、周波数フィードバック部(周波数フィードバック無効電力注入回路24)による無効電力注入量Kfvarの上限値Kflimは、0.25p.u.と定められている。従って、無効電力注入動作が生じた場合に、√(1+0.25)≒1.03より、瞬時皮相電力は、最大で瞬時有効電力の約1.03倍に相当する。なお、無効電力注入動作により、電力系統に不安定な要素を与える場合には、周波数フィードバック注入量の上限値Kflimを下げる必要があるが、無効電力注入量の上限値を減らすことにより、単独運転検出に要する時間が延びる可能性がある。 In the above JEM 1498 standard, the upper limit value K flim of the reactive power injection amount K fvar by the frequency feedback unit (frequency feedback reactive power injection circuit 24) is 0.25 p. u. It is stipulated. Therefore, when a reactive power injection operation occurs, from √ (1 + 0.25 2 ) ≈1.03, the instantaneous apparent power corresponds to about 1.03 times the instantaneous active power at maximum. In addition, when an unstable element is given to the power system by the reactive power injection operation, it is necessary to lower the upper limit value K flim of the frequency feedback injection amount, but by reducing the upper limit value of the reactive power injection amount, There is a possibility that the time required for driving detection may be extended.

次に、インバータ出力電流制御ブロックDに含まれる、有効成分生成回路18と、無効成分生成回路19と、出力電流制御回路20と、PWM出力制御回路21とについて、説明する。有効成分生成回路18は、有効電流リミッタ17から出力された有効分の出力電流指令値Iuw.pと、PLL12から出力された商用系統電圧euwの位相角θuwの正弦値sin(θuw)とを乗算して、有効成分の電流指令値の瞬時値を生成する。無効成分生成回路19は、無効電流リミッタ30から出力された無効分の出力電流指令値Iuw.qと、PLL12から出力された商用系統電圧euwの位相角θuwの余弦値cos(θuw)とを乗算して、無効成分の電流指令値の瞬時値を生成する。 Next, the effective component generation circuit 18, the invalid component generation circuit 19, the output current control circuit 20, and the PWM output control circuit 21 included in the inverter output current control block D will be described. The effective component generation circuit 18 outputs an effective output current command value I uw. The instantaneous value of the current command value of the active component is generated by multiplying p by the sine value sin (θ uw ) of the phase angle θ uw of the commercial system voltage e uw output from the PLL v 12. The reactive component generation circuit 19 outputs an invalid output current command value I uw. q is multiplied by the cosine value cos (θ uw ) of the phase angle θ uw of the commercial system voltage e uw output from the PLL v 12 to generate an instantaneous value of the current command value of the invalid component.

有効成分生成回路18からの出力値と無効成分生成回路19からの出力値とは、加え合わせ点SP2で加算されて、インバータ5の出力電流指令値i invとなる。この出力電流指令値i invは、出力電流制御回路20に送られる。出力電流制御回路20は、インバータ5からの出力電流iinvのフィードバック値が、出力電流指令値i invに追従するように、不図示のPI制御器等を用いてフィードバック制御を行い、インバータ5の出力デューティ比Dを算出する。このデューティ比Dは、PWM出力制御回路21に入力される。PWM出力制御回路21は、入力された出力デューティ比Dに基づいて、この出力デューティ比Dに対応するパルス幅のPWM信号を生成する。これらのPWM信号に基づいて、インバータ5の各スイッチSW1,SW2,SW3,SW4のオン・オフが制御される。 The output value from the effective component generation circuit 18 and the output value from the invalid component generation circuit 19 are added at the addition point SP2, and become the output current command value i * inv of the inverter 5. This output current command value i * inv is sent to the output current control circuit 20. The output current control circuit 20 performs feedback control using an unillustrated PI controller or the like so that the feedback value of the output current i inv from the inverter 5 follows the output current command value i * inv. The output duty ratio D is calculated. This duty ratio D is input to the PWM output control circuit 21. Based on the input output duty ratio D, the PWM output control circuit 21 generates a PWM signal having a pulse width corresponding to the output duty ratio D. On / off of each switch SW1, SW2, SW3, SW4 of the inverter 5 is controlled based on these PWM signals.

次に、図6を参照して、上記の無効電流指令値I を更新するタイミングについて説明する。本蓄電ハイブリッド発電システム1では、無効電流指令値I の更新時期を、出力電流ispの半周期毎であって、その絶対値|isp|が最大値isp.maxを示す時期、又は最大値を示す時期の前後の所定の範囲内の時期に限定している。すなわち、無効電流指令値I を、図6に示すように、|isp|≧(isp.max−Δlq.cst)の範囲内の時期tupに更新する。具体的には、無効電流指令値I を、|isp|≧0.95isp.maxの範囲内の時期に更新することが望ましい。 Next, timing for updating the reactive current command value I * q will be described with reference to FIG. In this power storage hybrid power generation system 1, the reactive current command value I * q is updated every half cycle of the output current isp , and the absolute value | isp | is the maximum value isp. It is limited to a time within a predetermined range before and after the time indicating max or the time indicating the maximum value. That is, the reactive current command value I * q is updated at a timing t up within a range of | i sp | ≧ (i sp.max −Δl q.cst ) as shown in FIG. Specifically, the reactive current command value I * q is set to | i sp | ≧ 0.95 i sp. It is desirable to update at a time within the range of max .

上記のように、無効電流指令値I の更新時期を、出力電流ispの半周期毎(つまり、商用系統周波数の半周期毎)に設計した理由は、以下の通りである。すなわち、本実施形態では、上記の式(3)及び(4)に示されるように、有効電力Puwや商用系統電圧euwの最大値(振幅)Euw.maxを更新するタイミングが、商用系統周波数の半周期毎に設定されている。このため、有効電流の波高値2Puw/Euw.maxに基づいて生成される無効電流のフィードバック値Iの更新タイミングも、商用系統周波数の半周期毎である。そこで、無効電流指令値I を更新するタイミングも、無効電流のフィードバック値Iの更新タイミングと同様にするために、無効電流指令値I を出力電流ispの半周期毎に更新するようにしたのである。このように、無効電流指令値I を出力電流ispの半周期毎に更新するようにしたことにより、力率一定制御の応答性を向上させることができる。 As described above, the reason why the update time of the reactive current command value I * q is designed every half cycle of the output current isp (that is, every half cycle of the commercial system frequency) is as follows. That is, in this embodiment, as shown in the above formula (3) and (4), active power P uw and commercial system voltage e maximum value of uw (amplitude) E uw. The timing for updating max is set for each half cycle of the commercial system frequency. For this reason, the peak value 2P uw / E uw. The update timing of the reactive current feedback value Iq generated based on max is also every half cycle of the commercial system frequency. Therefore, the timing of updating the reactive current command value I * q also to the same manner as the update timing of the feedback value I q reactive current, a reactive current command value I * q for each half cycle of the output current i sp update I tried to do that. As described above, the reactive current command value I * q is updated every half cycle of the output current isp , whereby the responsiveness of the constant power factor control can be improved.

また、上記のように、無効電流指令値I の更新時期を、その絶対値|isp|が最大値isp.maxを示す時期又はそれに近い時期にしたことにより、無効電力制御の安定性と、インバータ5からの出力電流iinvの安定性を向上させることができる。この理由について、以下に説明する。 In addition, as described above, the update time of the reactive current command value I * q, the absolute value | i sp | maximum value i sp. By setting the time indicating max or a time close thereto, the stability of reactive power control and the stability of the output current i inv from the inverter 5 can be improved. The reason for this will be described below.

一般に、出力電流ispの振幅は商用系統周波数に基づいてサインカーブを描いて変動するのであるが、サインカーブのゼロクロス点、つまり出力電流の絶対値|isp|が最小値を示す時期に、無効電流指令値I が更新されると、出力電流指令値i invに含まれる無効成分(無効分の出力電流指令値Iuw.qとCOS(θuw)との積で算出される値)の影響が大きくなるタイミングで出力電流指令値i invが大きく変化する。その結果、出力電流iinvのオーバーシュートやアンダーシュートが発生し易く、出力電流iinvの安定性が損なわれるおそれがある。 In general, the amplitude of the output current i sp fluctuates by drawing a sine curve based on the commercial grid frequency. However, when the zero cross point of the sine curve, that is, when the absolute value | i sp | of the output current shows a minimum value, When the reactive current command value I * q is updated, the reactive current command value I * inv is calculated as the product of the reactive component (the reactive current output value command value I uw.q and COS (θ uw ) included in the output current command value i * inv. The output current command value i * inv changes greatly at the timing when the influence of (value) increases. As a result, the output current i inv overshoot or undershoot tends to occur, and there is a possibility that the stability of the output current i inv is impaired.

しかし、商用系統周波数の半周期毎であって、逆潮流電流の絶対値|isp|が最大値を示す時期又はそれに近い時期に無効電流目標値が更新されると、出力電流指令値i invに含まれる無効成分(無効分の出力電流指令値Iuw.qとCOS(θuw)との積で算出される値)の影響が小さくなるタイミングで出力電流iinvが制御されるため、無効電力制御の安定性と、インバータ5からの出力電流iinvの安定性を向上させることができる。 However, the grid an every half cycle of the frequency, the absolute value of the reverse flow current | i sp | When reactive current target value at a time near term or in the maximum value is updated, the output current command value i * Since the output current i inv is controlled at a timing when the influence of the invalid component (value calculated by the product of the invalid output current command value I uw.q and COS (θ uw )) included in inv becomes small The stability of reactive power control and the stability of the output current i inv from the inverter 5 can be improved.

次に、上記の無効電力注入量算出回路34について、補足説明する。まず、上記の周波数フィードバック無効電力注入回路24は、商用系統周波数計測回路22で計測された商用系統周波数fgridに応じて無効電力注入量を算出する回路で、ある時点の周波数偏差Δfgridに応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力特性(図7(a)参照)に基づいて、無効電力注入量Kfvarを算出する。 Next, the reactive power injection amount calculation circuit 34 will be supplementarily described. First, the above-described frequency feedback reactive power injection circuit 24 is a circuit that calculates the reactive power injection amount according to the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement circuit 22, and according to the frequency deviation Δf grid at a certain point in time. Then, the reactive power injection amount K fvar is calculated based on the frequency deviation / reactive power characteristic (see FIG. 7A) in which the reactive power injection amount is determined so that the subsequent frequency deviation gradually increases.

周波数フィードバック無効電力注入回路24は、上記の周波数偏差Δfgridを、以下のようにして算出する。商用系統周波数計測回路22から周波数フィードバック無効電力注入回路24に入力される商用系統周波数fgridは、1周期毎に更新される。このため、周波数フィードバック無効電力注入回路24は、入力された商用系統周波数fgridに基づいて求めた周期データ(商用系統電圧euwの交流信号の周期を表すデータ)を、図4(c)に示すように、1周期毎に更新する。そして、周波数フィードバック無効電力注入回路24は、図4(c)に示すように、5ms間隔で直近の40ms間の周期データの移動平均を算出して、制御回路7a内の不図示の記憶回路に記憶する。そして、図4(b)に示すように、直近の移動平均算出時から200ms前の80ms分の周期データの移動平均から、直近の40ms間の周期データの移動平均を減算することによって、周波数偏差(周期データの偏差量)Δfgridを算出する。 The frequency feedback reactive power injection circuit 24 calculates the frequency deviation Δf grid as follows. The commercial system frequency f grid inputted from the commercial system frequency measuring circuit 22 to the frequency feedback reactive power injection circuit 24 is updated every cycle. For this reason, the frequency feedback reactive power injection circuit 24 shows the cycle data (data representing the cycle of the AC signal of the commercial grid voltage e uw ) obtained based on the input commercial grid frequency f grid in FIG. As shown, it is updated every cycle. Then, as shown in FIG. 4C, the frequency feedback reactive power injection circuit 24 calculates a moving average of periodic data for the latest 40 ms at intervals of 5 ms, and stores it in a memory circuit (not shown) in the control circuit 7a. Remember. Then, as shown in FIG. 4B, the frequency deviation is obtained by subtracting the moving average of the period data for the latest 40 ms from the moving average of the period of 80 ms 200 ms before the latest moving average calculation time. (Deviation amount of period data) Δf grid is calculated.

図7(a)は、上記の周波数フィードバック無効電力注入回路24が使用する周波数偏差・無効電力特性を示す。周波数フィードバック無効電力注入回路24は、この周波数偏差・無効電力特性に基づいて、無効電力注入量Kfvarを算出し、上記の周波数偏差Δfgridを算出してから商用系統周波数fgridの半サイクル以内に、上記の算出した無効電力注入量Kfvarを注入する。 FIG. 7A shows the frequency deviation / reactive power characteristics used by the frequency feedback reactive power injection circuit 24 described above. The frequency feedback reactive power injection circuit 24 calculates the reactive power injection amount K fvar based on the frequency deviation / reactive power characteristics, calculates the above frequency deviation Δf grid, and is within a half cycle of the commercial system frequency f grid. Then, the calculated reactive power injection amount K fvar is injected.

本実施形態では、周波数フィードバック無効電力注入回路24による周波数フィードバック注入動作と上記の力率一定制御との干渉の程度を下げるために、図7(a)に示すように、周波数偏差・無効電力特性に、閾値fstopを設けて、周波数偏差Δfgridの絶対値が閾値fstop以下の場合には、周波数フィードバック注入動作をしないように設計した。より具体的に言うと、本実施形態では、周波数偏差・無効電力特性における低感帯領域(周波数偏差Δfgridの絶対値が閾値fstop以下の領域)の1段目ゲインを0に設定した。これにより、周波数偏差Δfgridが微小な値である場合には、周波数フィードバック注入動作をしないようすることができるので、力率一定制御の安定性を向上させることができると共に、上位系統の安定化を図ることができる。なお、本実施形態では、無効電力注入量Kfvarの最大値Kflimは、±0.25p.u.に設定されている。 In the present embodiment, in order to reduce the degree of interference between the frequency feedback injection operation by the frequency feedback reactive power injection circuit 24 and the above power factor constant control, as shown in FIG. In addition, a threshold value f stop is provided, and when the absolute value of the frequency deviation Δf grid is equal to or smaller than the threshold value f stop , the frequency feedback injection operation is not performed. More specifically, in the present embodiment, the first-stage gain in the low sensitivity band region (the region where the absolute value of the frequency deviation Δf grid is equal to or less than the threshold f stop ) in the frequency deviation / reactive power characteristic is set to zero. As a result, when the frequency deviation Δf grid is a minute value, the frequency feedback injection operation can be prevented, so that the stability of the power factor constant control can be improved and the upper system is stabilized. Can be achieved. In the present embodiment, the maximum value K flim of the reactive power injected amount K fvar is, ± 0.25P. u. Is set to

次に、上記の無効電力ステップ注入回路25について、補足説明する。無効電力ステップ注入回路25は、ある時点における商用系統周波数fgridに変動がなく、商用電力系統9における基本波電圧Euw及び高調波電圧THDの少なくとも一方が変動したときに、商用系統周波数fgridが低下する方向に変動を引き起こすためにステップ注入される一定量の遅相無効電力注入量Kstepを算出して、出力する。なお、本明細書において、「商用系統周波数fgridに変動がない」状態には、商用系統周波数fgridに全く変動がない状態に加えて、商用系統周波数fgridの変動が小さい状態、つまり、周波数偏差Δfgridが図7(a)の低感帯領域にある状態が含まれる。 Next, the reactive power step injection circuit 25 will be supplementarily described. The reactive power step injection circuit 25 has no fluctuation in the commercial grid frequency f grid at a certain point in time, and when at least one of the fundamental voltage E uw and the harmonic voltage THD V in the commercial power grid 9 varies, the commercial grid frequency f A constant amount of slow reactive power injection amount K step that is step-injected in order to cause fluctuation in the direction in which the grid decreases is calculated and output. In the present specification, the state "no change in the grid frequency f grid", in addition to the state without any variation in the grid frequency f grid, the state variation is small the grid frequency f grid, i.e., A state in which the frequency deviation Δf grid is in the low-sensitive zone region of FIG. 7A is included.

図7(b)に示すように、無効電力ステップ注入回路25は、周波数偏差Δfgridが、図7(a)における低感帯領域であるときに、高調波電圧変動が以下の全ての条件式を満たすと判断すると、それから半サイクル以内に、3サイクル以下の時間で、上限を0.1p.u.とする無効電力を、蓄電ハイブリッド発電システム1から見て電流位相を遅らせる方向、つまり商用系統周波数fgridが低下する方向に、注入する。 As shown in FIG. 7 (b), the reactive power step injection circuit 25 has all the following conditional expressions for the harmonic voltage fluctuation when the frequency deviation Δf grid is the low-sensitive band region in FIG. 7 (a). If it is determined that the upper limit is satisfied, the upper limit is set to 0.1 p. u. Is injected in a direction in which the current phase is delayed as viewed from the power storage hybrid power generation system 1, that is, in a direction in which the commercial system frequency f grid is lowered.

THD(z)−THDavr(z)>2V
THD(z−1)−THDavr(z)>2V
THD(z−2)−THDavr(z)>−0.5V
│THD(z−3)−THDavr(z)│<0.5V
│THD(z−4)−THDavr(z)│<0.5V
│THD(z−5)−THDavr(z)│<0.5V
THD v (z) −THD avr (z)> 2V
THD v (z-1) −THD avr (z)> 2V
THD v (z-2) −THD avr (z)> − 0.5 V
│THD v (z-3) -THD avr (z) │ <0.5V
│THD v (z-4) -THD avr (z) │ <0.5V
│THD v (z-5) -THD avr (z) │ <0.5V

下記の式(13)〜(19)に示すように、本実施形態では高調波電圧実効値THDとして2次から7次までの総合高調波電圧実効値が好ましい態様として採用されているが、さらに高次の高調波が含められていてもよい。尚、以下の説明では、総合高調波電圧実効値を、単に高調波電圧実効値と記載する。また、下記の式(13)〜(19)において、TADCは、A/Dコンバータのサンプリング時間、nは高調波の次数を示す。
As shown in the following formulas (13) to (19), in this embodiment, the total harmonic voltage effective value from the second order to the seventh order is adopted as a preferable aspect as the harmonic voltage effective value THD v . Furthermore, higher harmonics may be included. In the following description, the total harmonic voltage effective value is simply referred to as a harmonic voltage effective value. In the following formulas (13) to (19), T ADC is the sampling time of the A / D converter, and n is the harmonic order.

また、無効電力ステップ注入回路25は、周波数偏差Δfgridが、図7(a)における低感帯領域であるときに、基本波電圧変動が以下の全ての条件式を満たすと判断すると、それから半サイクル以内に、3サイクル以下の時間で、上限を0.1p.u.とする無効電力を蓄電ハイブリッド発電システム1から見て電流位相を遅らせる方向、つまり商用系統周波数fgridが低下する方向に、注入する。 Further, when the reactive power step injection circuit 25 determines that the fundamental voltage fluctuation satisfies all the following conditional expressions when the frequency deviation Δf grid is in the low-sensitive band region in FIG. Within 3 cycles, the upper limit is 0.1 p. u. The reactive power to be injected is injected in the direction in which the current phase is delayed as viewed from the power storage hybrid power generation system 1, that is, in the direction in which the commercial system frequency fgrid decreases.

uw.rms(z)−Euw.rms.avr(z)>2.5V
uw.rms(z−1)−Euw.rms.avr(z)>2.5V
uw.rms(z−2)−Euw.rms.avr(z)>−0.5V
│Euw.rms(z−3)−Euw.rms.avr(z)│<0.5V
│Euw.rms(z−4)−Euw.rms.avr(z)│<0.5V
│Euw.rms(z−5)−Euw.rms.avr(z)│<0.5V
E uw. rms (z) -E u. rms. avr (z)> 2.5V
E uw. rms (z-1) -E u. rms. avr (z)> 2.5V
E uw. rms (z-2) -E u. rms. avr (z)> − 0.5V
│E u . rms (z-3) -E u. rms. avr (z) | <0.5V
│E u . rms (z-4) -E u. rms. avr (z) | <0.5V
│E u . rms (z-5) -E u. rms. avr (z) | <0.5V

次に、上記の単独運転検出回路23の動作について、補足説明する。一般的に、商用系統電圧euwが正常(202±10V)である場合に、商用系統周波数fgridが急変すると、蓄電ハイブリッド発電システム1が単独運転状態であると正しく検出できる。ところが、落雷等によって電力設備に故障が生じ、送配電網の電圧が瞬間的に低下するような現象が発生した場合に、商用系統電圧euwの低下及び位相のずれ(急変)に起因して、商用系統周波数fgridが急変したときには、この周波数の大きな変動に起因して、蓄電ハイブリッド発電システム1が単独運転状態であると不要検出する虞がある。 Next, a supplementary explanation will be given of the operation of the above-described isolated operation detection circuit 23. In general, when the commercial grid voltage euw is normal (202 ± 10 V), if the commercial grid frequency f grid changes suddenly, it can be correctly detected that the power storage hybrid power generation system 1 is in the single operation state. However, when a phenomenon occurs in which the power equipment fails due to a lightning strike and the voltage of the power transmission and distribution network drops momentarily, it is caused by a drop in the commercial system voltage euw and a phase shift (rapid change). When the commercial system frequency f grid changes suddenly, there is a risk that unnecessary detection is made that the power storage hybrid power generation system 1 is in the single operation state due to a large fluctuation in this frequency.

しかし、瞬低等に起因して位相が急変した場合には、その急変時に商用系統周波数fgridが瞬間的に変動するが、その前後では安定しているのに対して、単独運転時には周波数の変動が増大する傾向になる。従って、本蓄電ハイブリッド発電システム1では、図8に示すように、単独運転検出回路23が、PLL12で求められた運転周波数fPLL、及び商用系統周波数計測回路22で計測された商用系統周波数fgridの双方が、連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に、単独運転状態と判断するようにした。これにより、単独運転検出回路23が、不要検出を回避して、蓄電ハイブリッド発電システム1の単独運転状態を正確に検出することができる。 However, when the phase suddenly changes due to a momentary drop or the like, the commercial system frequency fgrid fluctuates instantaneously at the time of the sudden change, but is stable before and after that, whereas it is stable before and after the single operation. Fluctuation tends to increase. Therefore, in this power storage hybrid power generation system 1, as shown in FIG. 8, the isolated operation detection circuit 23 has the operation frequency f PLL obtained by PLL v 12 and the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measurement circuit 22. When both f grids change in one direction in a plurality of continuous system cycles, it is determined that the state is an isolated operation. Thereby, the isolated operation detection circuit 23 can avoid the unnecessary detection and accurately detect the isolated operation state of the power storage hybrid power generation system 1.

また、本蓄電ハイブリッド発電システム1の制御回路7aは、図2に示す制御ブロック以外に、双方向DC/DCコンバータ4b用の充放電電力制御ブロックを有している。この充放電電力制御ブロックには、図9に示すように、双方向DC/DCコンバータ4bによる充放電動作を制御する充放電電力制御回路51と、双方向DC/DCコンバータ4b用のPWM出力制御回路52とが、含まれている。充放電電力制御回路51は、入力された充放電電力指令値P BATと、充放電電力PBATと、直流バス電圧Vdcの測定値(フィードバック値)とに基づいて、双方向DC/DCコンバータ4b用の出力デューティ比dBATを算出する。このデューティ比dBATは、PWM出力制御回路52に入力される。PWM出力制御回路52は、入力された出力デューティ比dBATに基づいて、この出力デューティ比dBATに対応するパルス幅のPWM信号を生成する。これらのPWM信号に基づいて、双方向DC/DCコンバータ4bの各スイッチSW5、SW6のオン・オフが制御される。図9に示されるように、上記の充放電電力指令値P BATは、正であれば、放電電力指令値であり、負であれば、充電電力指令値であると定義した。 Further, the control circuit 7a of the power storage hybrid power generation system 1 has a charge / discharge power control block for the bidirectional DC / DC converter 4b in addition to the control block shown in FIG. As shown in FIG. 9, the charge / discharge power control block includes a charge / discharge power control circuit 51 for controlling the charge / discharge operation by the bidirectional DC / DC converter 4b, and PWM output control for the bidirectional DC / DC converter 4b. A circuit 52 is included. The charge / discharge power control circuit 51 performs bidirectional DC / DC based on the input charge / discharge power command value P * BAT , charge / discharge power PBAT, and the measured value (feedback value) of the DC bus voltage Vdc. An output duty ratio d BAT for the converter 4b is calculated. This duty ratio d BAT is input to the PWM output control circuit 52. The PWM output control circuit 52 generates a PWM signal having a pulse width corresponding to the output duty ratio d BAT based on the input output duty ratio d BAT . On / off of each switch SW5, SW6 of the bidirectional DC / DC converter 4b is controlled based on these PWM signals. As shown in FIG. 9, the charge / discharge power command value P * BAT is defined as a discharge power command value if positive, and a charge power command value if negative.

次に、本蓄電ハイブリッド発電システム1における充放電電力制御と力率一定制御との関係について、説明する。一般的に、太陽電池と電力貯蔵装置(図1中の蓄電池3に相当)とを組み合わせた蓄電ハイブリッド発電システムにおいて、電力貯蔵装置の役割は、(1)昼間に、太陽光発電により発電した余剰電力、又はインバータからの出力が抑制された電力(例えば、本実施形態において、出力制限指令値I P.lim≠1の時に、インバータ5からの出力が抑制された電力)を吸収すること、(2)吸収した電力を夜間に家庭内の負荷に供給すること、及び(3)停電予告の時間の前に、強制的に満充電まで定格充電電流による充電を行い、停電時に自立運転に移行した時に、自立負荷に電力を供給することである。 Next, the relationship between charge / discharge power control and power factor constant control in the power storage hybrid power generation system 1 will be described. In general, in a power storage hybrid power generation system that combines a solar cell and a power storage device (corresponding to storage battery 3 in FIG. 1), the role of the power storage device is as follows: (1) Surplus generated by solar power generation in the daytime Absorbing power, or power whose output from the inverter is suppressed (for example, in this embodiment, power whose output from the inverter 5 is suppressed when the output limit command value I * P.lim ≠ 1), (2) Supplying absorbed power to household loads at night, and (3) Charging with the rated charging current until full charge forcibly before power failure notice time, and shifting to independent operation at the time of power failure Is to supply power to a self-supporting load.

図10は、本蓄電ハイブリッド発電システム1で、夜間に充放電電力制御を行う際における、充放電電力指令値P BATと、有効電力Puwと、無効電力Quwと、皮相電力Suwと、能動的単独運転検出をするための動作との対応関係を示す。図10では、無効電力Quwが、正であれば、遅れ電力であり、負であれば、進み電力であると定義している。また、有効電力Puwが、正であれば、放電動作を行い、負であれば、充電動作を行うと定義している。なお、図中におけるPFは、上記図3における力率フィードバック値(運転力率のフィードバック値)であり、実質的に運転力率と等しい。ここで、力率一定制御を行う際に、無効電力注入動作を発生すると、運転力率が一瞬低下すると考える。例えば、図10に示されるように、無効電力注入動作が発生して、K・Puwの無効電力が注入されると、運転力率が、(R1/Suw)から、(R1/Suw´)に、一瞬だけ、低下すると考える。また、本蓄電ハイブリッド発電システム1における力率一定制御には、定格電力を出力する場合に、図10に示されるように、夜間における充放電電力制御時にも、皮相電力Suwが、図10に示す定格皮相電力を超えないように制御を行うことができるという特徴を有する。なお、定格電力を出力する場合に、無効電力注入動作が発生したときには、図10に示されるように、上記のK・Puwの無効電力に起因して、瞬時皮相電力Suw´が、一瞬だけ、定格皮相電力を超える。 FIG. 10 shows the charge / discharge power command value P * BAT , active power P uw , reactive power Q uw , and apparent power S uw when charge / discharge power control is performed at night in the power storage hybrid power generation system 1. The correspondence relationship with the operation for detecting active islanding is shown. In FIG. 10, if the reactive power Q uw is positive, it is defined as delayed power, and if it is negative, it is defined as advanced power. Further, it is defined that the discharging operation is performed if the active power P uw is positive, and the charging operation is performed if it is negative. In addition, PF in a figure is a power factor feedback value (feedback value of a driving power factor) in the said FIG. 3, and is substantially equal to a driving power factor. Here, when the reactive power injection operation is generated during the power factor constant control, it is considered that the driving power factor is momentarily reduced. For example, as shown in FIG. 10, when a reactive power injection operation occurs and reactive power of K Q · P uw is injected, the driving power factor is changed from (R1 / S uw ) to (R1 / S u I think it will drop for a moment in uw '). Further, in the power factor constant control in the power storage hybrid power generation system 1, when the rated power is output, as shown in FIG. 10, the apparent power Suw is also shown in FIG. 10 during charge / discharge power control at night. It has the characteristic that control can be performed so as not to exceed the rated apparent power shown. When the reactive power injection operation occurs when the rated power is output, as shown in FIG. 10, the instantaneous apparent power S uw ′ is caused by the reactive power of K Q · P uw as described above. Exceeds the rated apparent power for a moment.

次に、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1に採用されている、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすための工夫について説明する。この工夫の一つ目は、無効電力注入量算出回路34からの無効電力が発生する(無効電力注入量算出回路34から商用系統電源10に無効電力を注入する)場合、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新しないことである。より具体的に言うと、図3に示すように、力率一定制御回路15に、無効電力制御値PFoutの更新の有無を切り替えるためのスイッチSPFを設ける。そして、下記の式(20)及び(21)に示すように、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量(無効電力注入量Kfvarと遅相無効電力注入量Kstep)の和が、0のときは、スイッチSPFを1に切り替えて、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新し、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量の和が、0でないときは、スイッチSPFを0に切り替えて、無効電力制御値PFoutを更新しないようにした。ここで、「無効電力制御値PFoutを更新しない」とは、力率一定制御回路15から、無効電力制御値PFoutとして、直近の出力値と同じ値を出力することを意味する。
Next, the device for reducing the interference between the power factor constant control process and the isolated operation detection process, which is employed in the power storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, will be described. The first of the devices is that when reactive power is generated from the reactive power injection amount calculation circuit 34 (reactive power is injected from the reactive power injection amount calculation circuit 34 to the commercial power supply 10), the constant power factor control circuit 15 The reactive power control value PF out , which is an output value from, is not updated. More Specifically, as shown in FIG. 3, the power factor constant control circuit 15, a switch S PF for switching the presence or absence of the updating of the reactive power control value PF out. Then, as shown in the following equations (20) and (21), the reactive power injection amount (reactive power injection amount K fvar and slow phase reactive power injection amount K step ) calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34 is calculated. When the sum is 0, the switch S PF is switched to 1 to update the reactive power control value PF out that is an output value from the constant power factor control circuit 15, and is calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34. When the sum of the reactive power injection amounts is not 0, the switch SPF is switched to 0 so that the reactive power control value PF out is not updated. Here, “not updating the reactive power control value PF out ” means that the constant power factor control circuit 15 outputs the same value as the latest output value as the reactive power control value PF out .

上記のように、無効電力注入量算出回路34からの無効電力が発生する場合、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新しないようにした理由は、以下の通りである。すなわち、無効電力注入量算出回路34による単独運転検出のための無効電力注入処理と、力率一定制御回路15によるフィードバック制御処理とが同時に行われると、単独運転検出のために無効電力注入量算出回路34により無効電力が注入された場合でも、この注入された無効電力が、力率一定制御のフィードバック制御のために出力された無効電力によりキャンセルされて、単独運転を検出することができなくなる可能性がある。そこで、無効電力注入量算出回路34からの無効電力が発生する場合、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新しないようにすることにより、力率一定制御回路15のフィードバック制御機能を一時的に停止させて、力率一定制御のフィードバック制御のために出力される無効電力が、単独運転検出のために注入される無効電力に及ぼす影響を低減させるようにしたのである。 As described above, when reactive power from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is generated, the reason why the reactive power control value PF out that is the output value from the constant power factor control circuit 15 is not updated is as follows. Street. That is, when the reactive power injection process for detecting the isolated operation by the reactive power injection amount calculating circuit 34 and the feedback control process by the constant power factor control circuit 15 are performed simultaneously, the reactive power injection amount is calculated for detecting the isolated operation. Even when reactive power is injected by the circuit 34, the injected reactive power may be canceled by the reactive power output for feedback control with constant power factor control, making it impossible to detect isolated operation. There is sex. Therefore, when reactive power from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is generated, the reactive power control value PF out which is the output value from the constant power factor control circuit 15 is not updated, thereby maintaining the constant power factor control circuit. The feedback control function of 15 is temporarily stopped to reduce the influence of reactive power output for feedback control of constant power factor control on reactive power injected for islanding operation detection. It is.

上記の力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすための工夫の二つ目は、無効電流制御回路29と力率一定制御回路15の応答性に差を設けたことである。この応答性の差を設けるために、本実施形態では、各国の系統連系規定で定められた能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveとを考慮した、第1PI制御器41と第2PI制御器32の応答時間(遅延時間+収束時間)の設計方法を採用している。この設計方法では、下記の式(22)〜(29)を用いて、第1PI制御器41と第2PI制御器32の遅延時間と収束時間とを設計する。この設計方法では、単独運転検出時限(単独運転検出に要する時間の上限値)を、能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveとに分けている。そして、下記の式(22)、(27)では、これらの単独運転検出時限Tactive、Tpassiveには、各国の系統連系規定で定められた検出時限の値が設定される。第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1は、下記の式(22)、(23)に基づいて決定される。式(22)に示すように、第1PI制御器41の遅延時間TD1を、能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveとのうちの最大値のa倍に設定する。また、式(23)に示すように、第1PI制御器41の収束時間TI1を、遅延時間TD1のb倍に設定する。また、式(26)に示すように、第2PI制御器32の遅延時間TD2を、商用系統周期TGridの半分に設定し、式(27)に示すように、第2PI制御器32の収束時間TI2を、能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveとのうちの最小値のc倍に設定する。
A second idea for reducing the interference between the constant power factor control process and the isolated operation detection process is to provide a difference in the responsiveness between the reactive current control circuit 29 and the constant power factor control circuit 15. In order to provide this difference in responsiveness, in the present embodiment, the first PI control that takes into account the active islanding detection time limit T active and the passive islanding detection time limit T passive stipulated in the grid connection regulations of each country. The design method of the response time (delay time + convergence time) of the controller 41 and the second PI controller 32 is adopted. In this design method, the delay times and convergence times of the first PI controller 41 and the second PI controller 32 are designed using the following equations (22) to (29). In this design method, the isolated operation detection time period (the upper limit value of the time required for isolated operation detection) is divided into an active isolated operation detection time period T active and a passive isolated operation detection time period T passive . In the following formulas (22) and (27), the values of the detection time periods defined in the grid connection regulations of each country are set in these isolated operation detection time periods T active and T passive . The delay time T D1 and the convergence time T I1 of the first PI controller 41 are determined based on the following equations (22) and (23). As shown in Expression (22), the delay time T D1 of the first PI controller 41 is set to a times the maximum value of the active islanding detection time limit T active and the passive islanding detection time limit T passive. . Further, as shown in Expression (23), the convergence time T I1 of the first PI controller 41 is set to b times the delay time T D1 . Further, as shown in Expression (26), the delay time T D2 of the second PI controller 32 is set to half of the commercial system cycle T Grid , and as shown in Expression (27), the convergence of the second PI controller 32 is set. The time T I2 is set to c times the minimum value of the active islanding detection time limit T active and the passive islanding detection time limit T passive .

上記のように設定することにより、検出時限(能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassive)の最大値に基づき、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の応答時間(遅延時間TD1+収束時間TI1)を設計し、検出時限(能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassive)の最小値に基づき、無効電流制御回路29の第2PI制御器32の応答時間(遅延時間TD2+収束時間TI2)を設計する。このとき、式(22)、(23)、(27)における係数a,b,cの値を調整することにより、式(29)に示すように、無効電流制御回路29の第2PI制御器32の応答時間(遅延時間TD2+収束時間TI2)は、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の応答時間(遅延時間TD1+収束時間TI1)よりかなり小さくなる。これにより、単独運転状態が発生した場合に、力率一定制御回路15から、力率一定のフィードバック制御のための新たな無効電力制御値PFoutが出力される前に、無効電流制御回路29が、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量を反映した無効電流を、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力するためのフィードバック制御を完了することができる可能性が極めて高くなる。このため、単独運転検出回路23が、力率一定のフィードバック制御のために出力される無効電力制御値PFoutの影響を受けずに、単独運転状態であるか否かを検出することができる可能性が高くなるので、単独運転状態を発生したときに、能動的単独運転検出時限Tactive内に、確実に単独運転状態を検出することができる。 By setting as described above, the response of the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15 based on the maximum value of the detection time period (active islanding detection time limit T active and passive islanding operation detection time period T passive ). The time (delay time T D1 + convergence time T I1 ) is designed, and based on the minimum value of the detection time period (active islanding detection time limit T active and passive islanding operation detection time period T passive ), the reactive current control circuit 29 The response time (delay time T D2 + convergence time T I2 ) of the 2PI controller 32 is designed. At this time, by adjusting the values of the coefficients a, b, and c in the equations (22), (23), and (27), the second PI controller 32 of the reactive current control circuit 29 is obtained as shown in the equation (29). The response time (delay time T D2 + convergence time T I2 ) is considerably shorter than the response time (delay time T D1 + convergence time T I1 ) of the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15. As a result, when a single operation state occurs, before the reactive power control value PF out is output from the power factor constant control circuit 15 for a new reactive power control value PF out for feedback control with a constant power factor, the reactive current control circuit 29 The possibility that the feedback control for outputting the reactive current reflecting the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34 from the power storage hybrid power generation system 1 can be completed is extremely high. Therefore, it is possible for the isolated operation detection circuit 23 to detect whether or not it is in the isolated operation state without being affected by the reactive power control value PF out output for feedback control with a constant power factor. Therefore, the isolated operation state can be reliably detected within the active isolated operation detection time limit T active when the isolated operation state is generated.

また、上記の能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveの設定パターンは、各国の系統連系規定によって相違し、3つの検出時限の設定パターン(Tactive >Tpassive、Tactive <Tpassive、Tactive =Tpassive)が存在する。但し、上記の式(29)により、これらの3つの検出時限の設定パターンのいずれに設定しても、力率一定制御回路15(第1PI制御器41)の応答性を、無効電流制御回路29(第2PI制御器32)の応答性よりも、確実に遅いように設計できる。 In addition, the setting patterns of the active islanding detection time limit T active and the passive islanding detection time limit T passive are different depending on the grid connection regulations of each country, and the three detection time period setting patterns (T active > T passive , Tactive < Tpassive , Tactive = Tpassive ) exists. However, the responsiveness of the constant power factor control circuit 15 (first PI controller 41) is set to the reactive current control circuit 29 regardless of any of these three detection time limit setting patterns according to the above equation (29). It can be designed to be surely slower than the responsiveness of the (second PI controller 32).

なお、能動的単独運転検出時限Tactive=受動的単独運転検出時限Tpassiveの場合は、Tactive及びTpassiveを、Tislandとおくと(Tisland=Tactive=Tpassiveとすると)、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1、及び無効電流制御回路29の第2PI制御器32の遅延時間TD2と収束時間TI2は、下記の式(30)〜(33)に示すように定義される。この場合、式(29)の条件を満たすために、下記の式(30)、(31)、(33)における係数a,b,cの値を調整する必要がある。
In the case of active islanding detection time limit T active = passive islanding operation detection time period T passive , if T active and T passive are set to T island (T island = T active = T passive ), power factor The delay time T D1 and convergence time T I1 of the first PI controller 41 of the constant control circuit 15 and the delay time T D2 and convergence time T I2 of the second PI controller 32 of the reactive current control circuit 29 are expressed by the following equation (30 ) To (33). In this case, in order to satisfy the condition of the expression (29), it is necessary to adjust the values of the coefficients a, b, and c in the following expressions (30), (31), and (33).

また、日本では、単相系統連系用の太陽光発電システムにおける単独運転検出時限は、下記のように定められている。
(1)能動的単独運転検出時限Tactive(図2中のFactive=1の時):0.2秒以内
(2)受動的単独運転検出時限Tpassive(図2中のFactive=0の時):0.5秒以内
Moreover, in Japan, the isolated operation detection time limit in the solar power generation system for single-phase grid connection is determined as follows.
(1) Active islanding detection time limit T active (when F active = 1 in FIG. 2): within 0.2 seconds (2) Passive islanding operation detection time limit T passive (F active = 0 in FIG. 2) :) Within 0.5 seconds

上記の2種類の単独運転検出時限を考慮すると、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすためには、日本では、力率一定制御回路15の応答時間を、上記の2種類の単独運転検出時限のうちの長い方の検出時間(受動的単独運転検出時限)の上限値である0.5秒以上に設計する必要がある。また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1は、上記のように、標準形能動的単独運転検出方式として定められている「ステップ注入付周波数フィードバック方式」を採用しているので、日本では、上記(1)の基準に沿って、0.2秒以内に単独運転を検出するために、上記の無効電力注入量(Kfvar、Kstep)を注入するための処理を行う無効電流制御回路29の応答時間を、0.2秒以下に設計する必要がある。本実施形態では、力率一定制御回路15と無効電流制御回路29は、いずれも、PI制御器(上記の第1PI制御器41と第2PI制御器32)を用いている。 Considering the above two types of isolated operation detection time limits, in order to reduce the interference between the constant power factor control process and the isolated operation detection process, in Japan, the response time of the constant power factor control circuit 15 is set to the above two types. It is necessary to design for 0.5 second or more, which is the upper limit value of the longer detection time (passive islanding detection time limit) of the islanding operation detection time. Further, as described above, the power storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment employs the “frequency feedback method with step injection” defined as the standard active isolated operation detection method. The reactive current control circuit 29 performs processing for injecting the reactive power injection amount (K fvar , K step ) in order to detect isolated operation within 0.2 seconds in accordance with the criterion of (1). It is necessary to design the response time to 0.2 seconds or less. In the present embodiment, both the constant power factor control circuit 15 and the reactive current control circuit 29 use PI controllers (the first PI controller 41 and the second PI controller 32 described above).

本実施形態では、ジーグラ・ニコルスのステップ応答法に基づいて、PI制御器のパラメータを設計した。ジーグラ・ニコルスのステップ応答法では、図11(a)に示すように、PI制御器の遅延時間がTD、目標値までの収束時間がTI、目標値がKである。また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1における上記の各パラメータの設定値を、図11(b)の表に示す。この表に示すように、力率一定制御回路15の第1PI制御器41については、遅延時間TD1は0.5秒(a=1)、収束時間TI1は1秒(b=2)で設計した。それに対して、無効電流制御回路29の第2PI制御器32については、遅延時間TD2は0.01秒(商用系統周波数50Hzの場合における商用系統周期TGridの半周期)、収束時間TI2は0.1秒(c=0.5)で設計した。 In this embodiment, the parameters of the PI controller are designed based on the Ziegler-Nichols step response method. In the step response method of Ziegler-Nichols, as shown in FIG. 11A, the delay time of the PI controller is T D, the convergence time to the target value is T I, and the target value is K. Moreover, the setting value of each said parameter in the electrical storage hybrid electric power generation system 1 of this embodiment is shown in the table | surface of FIG.11 (b). As shown in this table, for the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15, the delay time T D1 is 0.5 seconds (a = 1), and the convergence time T I1 is 1 second (b = 2). Designed. On the other hand, for the second PI controller 32 of the reactive current control circuit 29, the delay time T D2 is 0.01 seconds (a half cycle of the commercial system cycle T Grid at a commercial system frequency of 50 Hz), and the convergence time T I2 is Designed in 0.1 second (c = 0.5).

ここで、無効電流制御回路29の第2PI制御器32の遅延時間TD2を0.01秒に設計した理由は、図2、及び式(3)〜(5)等に示されるように、無効電流の制御(無効電流指令値I や無効電流のフィードバック値Iの更新)は、商用系統周期TGridの半サイクル毎(商用系統周波数が50Hzの場合、0.01秒毎)に行われるからである。また、無効電流制御回路29の第2PI制御器32の収束時間TI2を0.1秒で設計した理由は、二つある。一つ目の理由は、単独運転状態になると、0.1秒後に、目標値の通りの無効電力注入量が注入できるようにするためである。そして、二つ目の理由は、(ステップ注入付周波数フィードバック方式を用いた)単独運転検出時間を、0.1秒程度にするためである。なお、第1PI制御器41と第2PI制御器32の比例ゲインKおよび時定数Tは、下記の式(34)及び(35)に基づいて決定される。
Here, the reason for designing the delay time T D2 of the 2PI controller 32 of the reactive current control circuit 29 to 0.01 seconds, as shown in FIG. 2, and (3) to (5) or the like, disabled Current control (update of reactive current command value I * q and reactive current feedback value Iq ) is performed every half cycle of commercial system cycle T Grid (every 0.01 seconds when commercial system frequency is 50 Hz). Because it is. Also, the reason for designing the convergence time T I2 of the 2PI controller 32 of the reactive current control circuit 29 in 0.1 seconds, are two. The first reason is that the reactive power injection amount according to the target value can be injected after 0.1 second in the single operation state. The second reason is that the isolated operation detection time (using the frequency feedback method with step injection) is set to about 0.1 seconds. Incidentally, the first 1PI controller 41 proportional gain K p and the time constant T i of the 2PI controller 32 is determined based on equation (34) and (35) below.

上記のような第1PI制御器41と第2PI制御器32の設計方法には、以下の利点がある。
(1)無効電流制御回路29と力率一定制御回路15の応答時間に差を設けたことにより、理論上、単独運転検出処理と力率一定制御処理との干渉を減らすことができる。
(2)力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1を、日本における受動的単独運転検出時限の上限値である0.5秒以上(正確に言うと、0.5秒)に設計したことにより、力率一定制御処理(力率一定制御のフィードバック制御のために出力される無効電力)が単独運転検出処理に及ぼす影響を減らすことができる。
(3)上記の(1)(2)より、力率一定制御と単独運転検出とを両立させることができる。これにより、蓄電ハイブリッド発電システム1の運転力率の精度を高く維持しつつ、正確な単独運転検出を行うことができる。
The design method of the first PI controller 41 and the second PI controller 32 as described above has the following advantages.
(1) By providing a difference in response time between the reactive current control circuit 29 and the constant power factor control circuit 15, it is theoretically possible to reduce interference between the isolated operation detection process and the constant power factor control process.
(2) the delay time T D1 of the 1PI controller 41 of the power factor constant control circuit 15, a passive islanding operation upper limit value of the detection time period is more than 0.5 seconds in Japan (to be precise, 0.5 sec ) Can reduce the influence of the constant power factor control process (reactive power output for feedback control of the constant power factor control) on the isolated operation detection process.
(3) From (1) and (2) above, it is possible to achieve both power factor constant control and single operation detection. As a result, it is possible to perform accurate isolated operation detection while maintaining high accuracy of the driving power factor of the power storage hybrid power generation system 1.

次に、上記の(1)の利点について、詳述する。本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1では、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉の程度を減らすために、図11(b)に示すように、無効電流制御回路29の第2PI制御器32の遅延時間TD2と収束時間TI2を、いずれも、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1よりも短い時間に設定した。言い換えると、無効電流制御回路29のフィードバック制御処理の応答性を、力率一定制御回路15のフィードバック制御処理の応答性よりも速いように設定した。これにより、単独運転状態が発生した場合に、力率一定制御回路15から、力率一定のフィードバック制御のための新たな無効電力制御値PFoutが出力される前に、無効電流制御回路29が、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量を反映した無効電流を、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力するためのフィードバック制御を完了することができる可能性が極めて高くなる。このため、単独運転検出回路23が、力率一定のフィードバック制御のために出力される無効電力制御値PFoutの影響を受けずに、単独運転状態であるか否かを検出することができる可能性が高くなる。 Next, the advantage (1) will be described in detail. In the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the second PI control of the reactive current control circuit 29 is performed as shown in FIG. 11B in order to reduce the degree of interference between the constant power factor control process and the isolated operation detection process. Both the delay time T D2 and the convergence time T I2 of the device 32 are set to be shorter than the delay time T D1 and the convergence time T I1 of the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15. In other words, the responsiveness of the feedback control process of the reactive current control circuit 29 is set to be faster than the responsiveness of the feedback control process of the constant power factor control circuit 15. As a result, when a single operation state occurs, before the reactive power control value PF out is output from the power factor constant control circuit 15 for a new reactive power control value PF out for feedback control with a constant power factor, the reactive current control circuit 29 The possibility that the feedback control for outputting the reactive current reflecting the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34 from the power storage hybrid power generation system 1 can be completed is extremely high. Therefore, it is possible for the isolated operation detection circuit 23 to detect whether or not it is in the isolated operation state without being affected by the reactive power control value PF out output for feedback control with a constant power factor. Increases nature.

次に、上記の(2)の利点について、詳述する。本蓄電ハイブリッド発電システム1では、Factiveが0に設定された場合には、受動的単独運転検出方式による単独運転検出を行うが、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1を、日本における受動的単独運転検出時限の上限値である0.5秒に設計したことにより、力率一定制御処理(力率一定制御のフィードバック制御のために出力される無効電力)が、能動的単独運転検出処理だけではなく、受動的単独運転検出処理に及ぼす影響を減らすことができる。 Next, the advantage (2) will be described in detail. In this power storage hybrid power generation system 1, when F active is set to 0, the single operation detection by the passive single operation detection method is performed, but the delay time T of the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15 is detected. By designing D1 to be 0.5 seconds, which is the upper limit of the passive islanding detection time limit in Japan, constant power factor control processing (reactive power output for feedback control of constant power factor control) In addition to the active islanding detection process, the influence on the passive islanding detection process can be reduced.

上記のように、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすために二つの工夫を行った。すなわち、(a)無効電力注入量算出回路34からの無効電力が発生する場合、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新しないという工夫、及び(b)無効電流制御回路29と力率一定制御回路15の応答性に差を設けるという工夫である。 As described above, according to the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, two devices have been devised to reduce interference between the constant power factor control process and the isolated operation detection process. In other words, (a) when reactive power is generated from the reactive power injection amount calculation circuit 34, a device that does not update the reactive power control value PF out that is an output value from the constant power factor control circuit 15, and (b) invalidity A contrivance is to provide a difference in response between the current control circuit 29 and the constant power factor control circuit 15.

上記の力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすための工夫(設計方法)の有効性を確認するために、上記の「ステップ注入付周波数フィードバック方式」による能動的単独運転検出機能を用いた単独運転検出試験を、図12(a)に示す代表的な5つのポイント(ポイント1〜5)において実施した。図12(a)において、PGridとQGridとは、受電点の逆潮流電力における有効電力と無効電力とを示す。また、図中の各ポイントのx座標とy座標の値は、上記の逆潮流電力の有効電力と無効電力を、定格皮相電力Sratedに対する比で表した値である。また、図12(b)は、この単独運転検出試験を行った実験システムにおけるパラメータの設定値を示す。 In order to confirm the effectiveness of the contrivance (design method) for reducing the interference between the power factor constant control process and the islanding detection process, an active islanding detection function using the above-mentioned “frequency feedback method with step injection” The isolated operation detection test using was carried out at five representative points (points 1 to 5) shown in FIG. In FIG. 12A, P Grid and Q Grid indicate active power and reactive power in the reverse flow power at the power receiving point. In addition, the x-coordinate and y-coordinate values of each point in the figure are values representing the active power and reactive power of the reverse flow power as a ratio to the rated apparent power S rated . Moreover, FIG.12 (b) shows the setting value of the parameter in the experimental system which performed this isolated operation detection test.

この単独運転検出試験では、図12(a)に示すように、単独運転検出試験の中で最も厳しい条件である(PGrid,QGrid)=(0,0)のポイント1の周辺のポイントについて、実験を行った。ここで、(PGrid,QGrid)=(0,0)のポイント1が、単独運転検出試験の中で最も厳しい条件である理由について、説明する。一般に、分散型電源と商用系統電源との間にある受電点に有効電力や無効電力が流れていた状態で単独運転に移行すると、蓄電ハイブリッド発電システム等の電力変換装置からの出力と系統負荷(交流負荷)との間で有効電力や無効電力が不平衡となり、商用系統周波数や商用系統電圧が変化するので、容易に単独運転状態になったことを検出できる。これに対して、電力変換装置からの出力と系統負荷(交流負荷)の消費電力とが、有効電力についても、無効電力についても、完全に平衡しており、受電点に有効電力や無効電力が流れていない状態(図12(a)中の(PGrid,QGrid)=(0,0)のポイント1に相当)で単独運転に移行した場合には、商用系統周波数や商用系統電圧が変化しないので、単独運転状態になったことを検出することが難しいのである。 In this isolated operation detection test, as shown in FIG. 12A, the points around point 1 of (P Grid , Q Grid ) = (0, 0), which is the most severe condition in the isolated operation detection test, are shown. The experiment was conducted. Here, the reason why the point 1 of (P Grid , Q Grid ) = (0, 0) is the most severe condition in the isolated operation detection test will be described. In general, when active power or reactive power is flowing at a power receiving point between a distributed power source and a commercial power source, when the system shifts to a single operation, the output from the power conversion device such as a storage hybrid power generation system and the system load ( Since the active power and reactive power are unbalanced with respect to the AC load) and the commercial system frequency and the commercial system voltage change, it can be easily detected that the system is in the single operation state. On the other hand, the output from the power converter and the power consumption of the system load (AC load) are perfectly balanced both in terms of active power and reactive power. When shifting to a single operation in a state of not flowing (corresponding to point 1 of (P Grid , Q Grid ) = (0, 0) in FIG. 12A), the commercial system frequency and the commercial system voltage change. Because it does not, it is difficult to detect that the single operation state has been entered.

次に、図12(a)に示される各ポイントにおける単独運転検出試験の実験結果について、最も厳しい条件である(PGrid,QGrid)=(0,0)のポイント1の実験結果から説明する。図13は、ポイント1の実験結果を示す。この実験では、図13に示すように、単独運転状態になってから約4サイクル後に、無効電力注入量算出回路34からの無効電力の注入が開始され、その後も、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispのピーク付近で、無効電力の注入が行われることを確認した。そして、図13に示すように、単独運転状態になってから約116.2ms後に、単独運転検出回路23が単独運転状態を検出して、蓄電ハイブリッド発電システム1が運転を停止することを確認した。この実験結果より、単独運転状態になってから約0.1秒後に、目標値の通りの量の無効電力が注入できることを確認することができた。また、単独運転検出(に要する)時間は、0.1秒程度であることを確認することができた。これらの実験結果は、図11(b)に示す各PI制御器(第1PI制御器41と第2PI制御器32)のパラメータ設計に妥当性があることを示している。 Next, the experimental result of the isolated operation detection test at each point shown in FIG. 12A will be described from the experimental result of point 1 of (P Grid , Q Grid ) = (0, 0) which is the most severe condition. . FIG. 13 shows the experimental results of point 1. In this experiment, as shown in FIG. 13, the reactive power injection from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is started about four cycles after the single operation state, and after that, It was confirmed that reactive power was injected near the peak of the output current isp . Then, as shown in FIG. 13, about 116.2 ms after entering the single operation state, the single operation detection circuit 23 detected the single operation state, and it was confirmed that the storage hybrid power generation system 1 stopped the operation. . From this experimental result, it was confirmed that about 0.1 second after entering the single operation state, it was possible to inject the reactive power as much as the target value. In addition, it was confirmed that the time required for the isolated operation detection was about 0.1 seconds. These experimental results show that the parameter design of each PI controller (the first PI controller 41 and the second PI controller 32) shown in FIG. 11B is valid.

図14は、図12(a)中のポイント2における単独運転検出試験の実験結果を示す。この実験では、蓄電ハイブリッド発電システム1が、単独運転状態になる前に、力率一定制御 (力率指令値0.8(進み位相))を行い、単独運転状態になってから約2サイクル後に、無効電力の注入が行われ、単独運転状態になってから約52.2ms後に、単独運転検出回路23が単独運転状態を検出して、蓄電ハイブリッド発電システム1が運転を停止することを確認した。   FIG. 14 shows the experimental results of the isolated operation detection test at point 2 in FIG. In this experiment, power factor constant control (power factor command value 0.8 (advance phase)) is performed before the power storage hybrid power generation system 1 enters the single operation state. Then, about 52.2 ms after the reactive power was injected and the single operation state was entered, the single operation detection circuit 23 detected the single operation state, and it was confirmed that the storage hybrid power generation system 1 stopped the operation. .

図15は、図12(a)中のポイント3における単独運転検出試験の実験結果を示す。この実験では、図15に示すように、単独運転状態になってから約1.5サイクル後に、無効電力注入量算出回路34からの無効電力の注入が開始され、その後も、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispのピーク付近で、無効電力の注入が行われることを確認した。そして、単独運転状態になってから約50.4ms後に、単独運転検出回路23が単独運転状態を検出して、蓄電ハイブリッド発電システム1が運転を停止することを確認した。 FIG. 15 shows the experimental results of the isolated operation detection test at point 3 in FIG. In this experiment, as shown in FIG. 15, the reactive power injection from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is started about 1.5 cycles after the single operation state, and thereafter, the electric storage hybrid power generation system 1 It was confirmed that reactive power injection was performed in the vicinity of the peak of the output current isp from. Then, about 50.4 ms after entering the single operation state, it was confirmed that the single operation detection circuit 23 detected the single operation state and the power storage hybrid power generation system 1 stopped operating.

図16は、図12(a)中のポイント4における単独運転検出試験の実験結果を示す。この実験では、図16に示すように、単独運転状態になってから約2サイクル後に、無効電力注入量算出回路34からの無効電力の注入が開始され、その後も、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispのピーク付近で、無効電力の注入が行われることを確認した。そして、単独運転状態になってから約55ms後に、単独運転検出回路23が単独運転状態を検出して、蓄電ハイブリッド発電システム1が運転を停止することを確認した。 FIG. 16 shows the experimental results of the isolated operation detection test at point 4 in FIG. In this experiment, as shown in FIG. 16, the reactive power injection from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is started approximately two cycles after the single operation state, and thereafter, from the power storage hybrid power generation system 1. It was confirmed that reactive power was injected near the peak of the output current isp . Then, about 55 ms after entering the single operation state, the single operation detection circuit 23 detected the single operation state, and it was confirmed that the power storage hybrid power generation system 1 stopped operating.

図17は、図12(a)中のポイント5における単独運転検出試験の実験結果を示す。この実験では、図17に示すように、単独運転状態になってから約1サイクル後に、無効電力注入量算出回路34からの無効電力の注入が開始され、その後も、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispのピーク付近で、無効電力の注入が行われることを確認した。そして、単独運転状態になってから約48ms後に、単独運転検出回路23が単独運転状態を検出して、蓄電ハイブリッド発電システム1が運転を停止することを確認した。 FIG. 17 shows the experimental results of the isolated operation detection test at point 5 in FIG. In this experiment, as shown in FIG. 17, the reactive power injection from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is started approximately one cycle after the single operation state, and thereafter, the storage hybrid power generation system 1 It was confirmed that reactive power was injected near the peak of the output current isp . Then, about 48 ms after entering the single operation state, the single operation detection circuit 23 detected the single operation state, and it was confirmed that the electric storage hybrid power generation system 1 stopped the operation.

上記の図12〜17に示される実験結果を要約すると、以下の通りである。
(1)全ての実験において、単独運転状態になってから0.2秒以内に、単独運転状態を検出して、蓄電ハイブリッド発電システム1が運転を停止することを確認した。
(2)全ての実験において、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispのピーク付近で、無効電力の注入が開始されることを確認した。
(3)(PGrid,QGrid)=(0,0)のポイント1における単独運転検出試験の実験結果から、各PI制御器のパラメータ設計の妥当性を確認することができた。
The experimental results shown in FIGS. 12 to 17 are summarized as follows.
(1) In all the experiments, the isolated operation state was detected within 0.2 seconds after entering the isolated operation state, and it was confirmed that the electricity storage hybrid power generation system 1 stopped the operation.
(2) In all experiments, it was confirmed that reactive power injection started near the peak of the output current isp from the storage hybrid power generation system 1.
(3) The validity of the parameter design of each PI controller could be confirmed from the experimental results of the isolated operation detection test at point 1 of (P Grid , Q Grid ) = (0, 0).

上記のように、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、無効電流の(振幅の)フィードバック制御に用いる第2PI制御器32の遅延時間TD2と収束時間TI2を、いずれも、力率一定制御に用いる第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1より短い時間に設定した。すなわち、無効電流制御回路29のフィードバック制御処理の応答性を、力率一定制御回路15のフィードバック制御処理の応答性よりも速いように設定した。これにより、単独運転状態が発生した場合に、力率一定制御回路15から、力率一定のフィードバック制御のための新たな無効電力制御値PFoutが出力される前に、無効電流制御回路29が、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量を反映した無効電流を、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力するためのフィードバック制御を完了することができる可能性が極めて高くなる。このため、単独運転検出回路23が、力率一定のフィードバック制御のために出力される無効電力制御値PFoutの影響を受けずに、単独運転状態であるか否かを検出することができる可能性が高くなる。従って、上記のように、無効電流制御回路29のフィードバック制御処理の応答性を、力率一定制御回路15のフィードバック制御処理の応答性よりも速いように設定することで、無効電流のフィードバック制御処理と、力率一定制御処理との干渉の程度を低下させて、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立させることができる。 As described above, according to the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the delay time T D2 and the convergence time T I2 of the second PI controller 32 used for the reactive current (amplitude) feedback control are both The first PI controller 41 used for constant rate control was set to a time shorter than the delay time T D1 and the convergence time T I1 . That is, the responsiveness of the feedback control process of the reactive current control circuit 29 is set to be faster than the responsiveness of the feedback control process of the constant power factor control circuit 15. As a result, when a single operation state occurs, before the reactive power control value PF out is output from the power factor constant control circuit 15 for a new reactive power control value PF out for feedback control with a constant power factor, the reactive current control circuit 29 The possibility that the feedback control for outputting the reactive current reflecting the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34 from the power storage hybrid power generation system 1 can be completed is extremely high. Therefore, it is possible for the isolated operation detection circuit 23 to detect whether or not it is in the isolated operation state without being affected by the reactive power control value PF out output for feedback control with a constant power factor. Increases nature. Accordingly, the reactive current feedback control process of the reactive current control circuit 29 is set to be faster than the response of the feedback control process of the constant power factor control circuit 15 as described above. In addition, the degree of interference with the power factor constant control process can be reduced to achieve both power factor constant control and accurate single operation detection.

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、力率一定制御回路15にスイッチSPFを設け、このスイッチSPFを用いて、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量の和が、0のときは、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新し、無効電力注入量算出回路34により算出された無効電力注入量の和が、0でないときは、無効電力制御値PFoutを更新しないようにした。これにより、無効電力注入量算出回路34からの無効電力が発生する場合、力率一定制御回路15のフィードバック制御機能を一時的に停止させて、力率一定制御のフィードバック制御のために出力される無効電力が、単独運転検出のために注入される無効電力に及ぼす影響を低減させることができる。 Further, according to the power storage hybrid power generation system 1 of this embodiment, the switch S PF provided to the power factor constant control circuit 15, by using the switch S PF, reactive power injected calculated by the reactive power injection amount calculating circuit 34 When the sum of the amounts is 0, the reactive power control value PF out which is an output value from the constant power factor control circuit 15 is updated, and the sum of the reactive power injection amounts calculated by the reactive power injection amount calculation circuit 34 is updated. When it is not 0, the reactive power control value PF out is not updated. Thereby, when reactive power is generated from the reactive power injection amount calculation circuit 34, the feedback control function of the constant power factor control circuit 15 is temporarily stopped and output for feedback control of the constant power factor control. The influence of reactive power on the reactive power injected for islanding detection can be reduced.

さらにまた、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1との合計時間(請求項における「第1応答時間」)と、無効電流制御回路29の第2PI制御器32の遅延時間TD2と収束時間TI2との合計時間(請求項における「第2応答時間」)とを、能動的単独運転検出に要する時間の上限値である能動的単独運転検出時限Tactiveと、受動的単独運転検出に要する時間の上限値である受動的単独運転検出時限Tpassiveとに基づいて設定した。無効電流制御回路29の第2PI制御器32の遅延時間TD2と収束時間TI2との合計時間を、能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveとに基づいて設定したことにより、各国の系統連系規定で定められた能動的単独運転検出時限と受動的単独運転検出時限の要件を容易に満たすことができる。また、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1との合計時間を、能動的単独運転検出時限Tactiveと受動的単独運転検出時限Tpassiveとに基づいて設定したことにより、力率一定制御処理(力率一定制御のフィードバック制御のために出力される無効電力)が、能動的単独運転検出処理に及ぼす影響だけではなく、受動的単独運転検出処理に及ぼす影響も減らすことができる。 Furthermore, according to the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the total time of the delay time T D1 and the convergence time T I1 of the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15 (“first response in claims”) Time ”) and the total time of delay time T D2 and convergence time T I2 of second PI controller 32 of reactive current control circuit 29 (“ second response time ”in the claims) are used for active islanding detection. It was set based on an active islanding detection time limit T active which is an upper limit value of the time required and a passive islanding detection time limit T passive which is an upper limit value of the time required for passive islanding detection. The total time of the delay time T D2 and convergence time T I2 of the 2PI controller 32 of the reactive current control circuit 29, and set based on the active islanding detection time period T active and passive islanding detection time period T passive Thus, the requirements for the active islanding detection time limit and the passive islanding detection time limit stipulated in the grid interconnection regulations of each country can be easily satisfied. The total time of the delay time T D1 and the convergence time T I1 of the first PI controller 41 of the constant power factor control circuit 15 is based on the active islanding detection time limit T active and the passive islanding detection time limit T passive. The power factor constant control process (reactive power output for feedback control of constant power factor control) is not only affected by the active islanding detection process, but also by the passive islanding detection process. The effect can also be reduced.

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、有効電流リミッタ17が、総合無効電力注入量Kの大きさに関わらず、出力制限指令値I P.limと、蓄電ハイブリッド発電システム1の定格皮相電力Sratedとに基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電流の振幅を制限することにより、有効電力Puwを制限するようにした。これにより、無効電力の注入動作を発生しても、無効電力の増加による有効電力Puwの低減現象を回避することができ、有効分の出力電力に影響が生じないようにすることができる。 Further, according to the power storage hybrid power generation system 1 of this embodiment, the active current limiter 17, regardless of the size of the total reactive power injection quantity K Q, output limit command value I * P. The effective power P uw is limited by limiting the amplitude of the effective current output from the power storage hybrid power generation system 1 based on lim and the rated apparent power S rated of the power storage hybrid power generation system 1. As a result, even if a reactive power injection operation occurs, it is possible to avoid a reduction in the active power P uw due to an increase in the reactive power, and it is possible to prevent the output power from being affected.

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、有効電流リミッタ17は、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電力Puwが、出力制限指令値I P.limと定格皮相電力Sratedとを乗じた値になるように、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電流の振幅を制限し、出力制限指令値I P.limを、0から力率指令値PFまでの値に設定した。これにより、無効電力の注入動作の発生の有無に関わらず、蓄電ハイブリッド発電システム1から出力される有効電力Puwの上限値が、力率指令値PFと定格皮相電力Sratedとを乗じた値を超えないようにすることができる。 Moreover, according to the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the active current limiter 17 is configured so that the active power P uw output from the electricity storage hybrid power generation system 1 is the output restriction command value I * P. The effective current amplitude output from the power storage hybrid power generation system 1 is limited so as to be a value obtained by multiplying the lim by the rated apparent power S rated and the output limit command value I * P. lim was set to a value from 0 to the power factor command value PF * . Thereby, the upper limit value of the active power P uw output from the power storage hybrid power generation system 1 is multiplied by the power factor command value PF * and the rated apparent power S rated regardless of whether or not the reactive power injection operation occurs. The value can not be exceeded.

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム1によれば、周波数フィードバック無効電力注入回路24は、周波数偏差Δfgridの絶対値(商用系統周波数計測回路22により計測された商用系統周波数fgridの変動量)が、閾値fstop以下の場合、無効電力注入量Kfvarを0にするようにした。これにより、周波数偏差Δfgridが微小な値である場合には、周波数フィードバック注入動作をしないようすることができるので、周波数フィードバック注入動作と力率一定制御との干渉の程度を下げて、力率一定制御の安定性を向上させることができると共に、上位系統の安定化を図ることができる。 Further, according to the electricity storage hybrid power generation system 1 of the present embodiment, the frequency feedback reactive power injection circuit 24 has the absolute value of the frequency deviation Δf grid (the fluctuation amount of the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement circuit 22). ) Is less than or equal to the threshold f stop , the reactive power injection amount K fvar is set to zero. As a result, when the frequency deviation Δf grid is a minute value, the frequency feedback injection operation can be prevented, so that the degree of interference between the frequency feedback injection operation and the constant power factor control is reduced, and the power factor is reduced. The stability of constant control can be improved and the host system can be stabilized.

変形例:
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。次に、本発明の変形例について説明する。
Variations:
In addition, this invention is not restricted to the structure of said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the meaning of invention. Next, a modified example of the present invention will be described.

変形例1:
上記の実施形態では、本発明の系統連系用電力変換装置が、パワーコンディショナを、分散型電源である太陽電池、及び蓄電池と組み合わせた、蓄電ハイブリッド発電システム1である場合の例について説明した。けれども、本発明の適用対象となる系統連系用電力変換装置は、これに限られず、例えば、分散型電源として、風力発電装置や燃料電池を備えた蓄電ハイブリッド発電システムであってもよいし、太陽電池、風力発電装置、燃料電池等の分散型電源を、単相又は三相の商用電力系統に連系するためのパワーコンディショナであってもよい。
Modification 1:
In the above embodiment, an example in which the grid interconnection power conversion device of the present invention is a power storage hybrid power generation system 1 in which a power conditioner is combined with a solar battery that is a distributed power source and a storage battery has been described. . However, the grid interconnection power conversion device to which the present invention is applied is not limited thereto, and may be, for example, a power storage hybrid power generation system including a wind power generation device or a fuel cell as a distributed power source, A power conditioner for connecting a distributed power source such as a solar cell, a wind power generator, or a fuel cell to a single-phase or three-phase commercial power system may be used.

変形例2:
上記の実施形態では、本発明の系統連系用電力変換装置(蓄電ハイブリッド発電システム)が、ステップ注入付周波数フィードバック方式を用いた能動的単独運転検出機能と、受動的単独運転検出機能の両方を備えている場合の例を示したが、必ずしも、受動的単独運転検出機能を備えている必要はない。
Modification 2:
In the above embodiment, the grid interconnection power conversion device (storage hybrid power generation system) of the present invention has both an active islanding detection function using a frequency feedback method with step injection and a passive islanding detection function. Although the example in the case of having provided was shown, it does not necessarily need to be provided with the passive islanding detection function.

変形例3:
上記の実施形態では、力率一定制御回路15の第1PI制御器41の遅延時間TD1を、0.5秒以上(正確に言うと、0.5秒)に設計したが、必ずしも、このようにする必要はなく、力率一定制御回路15の応答時間(第1PI制御器41の遅延時間TD1と収束時間TI1の合計時間)を、受動的単独運転検出時限の上限値である0.5秒以上に設計した場合でも、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らす効果を得ることができる。
Modification 3:
In the above embodiment, the delay time T D1 of the 1PI controller 41 of the power factor constant control circuit 15, or 0.5 seconds (to be precise, 0.5 seconds) has been designed, necessarily, such It is not necessary to set the response time of the power factor constant control circuit 15 (the total time of the delay time T D1 and the convergence time T I1 of the first PI controller 41) as an upper limit value of the passive islanding detection time limit of 0. Even when designed for 5 seconds or more, it is possible to obtain an effect of reducing interference between the constant power factor control process and the isolated operation detection process.

変形例4:
上記の実施形態では、力率一定制御処理と単独運転検出処理との干渉を減らすために、2つの工夫((a)無効電力注入量算出回路34からの無効電力が発生する場合、力率一定制御回路15からの出力値である無効電力制御値PFoutを更新しないという工夫と、(b)無効電流制御回路29と力率一定制御回路15の応答性に差を設けるという工夫)を行った。けれども、本発明の系統連系用電力変換装置は、必ずしも、これらの2つの工夫を両方とも採用したものである必要はなく、例えば、上記の(a)の工夫を採用せず、上記の(b)の工夫(無効電流制御回路29と力率一定制御回路15の応答性に差を設けるという工夫)のみを採用したものであってもよい。
Modification 4:
In the above embodiment, in order to reduce the interference between the power factor constant control process and the islanding operation detection process, when the reactive power from the reactive power injection amount calculation circuit 34 is generated ((a), the power factor is constant). And a device that does not update the reactive power control value PF out that is an output value from the control circuit 15 and (b) a device that provides a difference in the responsiveness between the reactive current control circuit 29 and the constant power factor control circuit 15). . However, the grid-connected power converter of the present invention does not necessarily have to employ both of these two devices. For example, the above-described device (a) is not used and the above ( Only the device of b) (device that provides a difference in response between the reactive current control circuit 29 and the constant power factor control circuit 15) may be employed.

変形例5:
上記の実施形態では、単独運転検出回路23が、PLL12で求められた運転周波数fPLL、及び商用系統周波数計測回路22で計測された商用系統周波数fgridの双方が、連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に、単独運転状態と判断するようにした場合の例を示した。けれども、上記のように、PLL12で求められた運転周波数fPLL、及び商用系統周波数計測回路22で計測された商用系統周波数fgridの両方に基づいて、単独運転状態の判定を行うのではなく、上記の運転周波数fPLLと商用系統周波数fgridのいずれか片方の値のみを、単独運転状態の判定に用いてもよい。例えば、PLL12で求められた運転周波数fPLLが、連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に、単独運転状態と判断してもよい。
Modification 5:
In the above embodiment, the isolated operation detection circuit 23 has a plurality of systems in which both the operation frequency f PLL obtained by the PLL v 12 and the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement circuit 22 are continuous. In the case of changing in one direction with the cycle, an example in which it is determined that the state is an independent operation state is shown. However, as described above, the determination of the single operation state is not made based on both the operation frequency f PLL obtained by the PLL v 12 and the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement circuit 22. Instead, only one value of the operating frequency f PLL and the commercial system frequency f grid may be used for the determination of the single operation state. For example, the operation frequency f PLL which is determined by the PLL v 12 is the case where changes in one direction by a plurality of system cycles continuous, it may be determined that the islanding state.

変形例6:
上記の実施形態では、インバータ出力電流iinvの計測値から、上記の式(1)によって算出されたコンデンサ通過電流iの値を減算することにより、蓄電ハイブリッド発電システム1からの出力電流ispの値を算出したが、出力電流ispの値を、必ずしも上記のような計算で求める必要はなく、測定で求めてもよい。
Modification 6:
In the above embodiment, the output current i sp from the storage hybrid power generation system 1 is subtracted from the measured value of the inverter output current i inv by the value of the capacitor passing current ic calculated by the above equation (1). However, it is not always necessary to obtain the value of the output current i sp by the above calculation, and it may be obtained by measurement.

変形例7
上記の実施形態では、本発明の系統連系用電力変換装置(蓄電ハイブリッド発電システム)が、ステップ注入付周波数フィードバック方式を用いた能動的単独運転検出処理において、周波数フィードバック無効電力注入回路24と無効電力ステップ注入回路25の両方が無効電力の算出と注入を行う場合の例を示したが、能動的単独運転検出処理において、無効電力ステップ注入回路25の注入動作をマスクして(Kstep=0にして)、周波数フィードバック無効電力注入回路24のみが無効電力の算出と注入を行うようにしても、力率一定制御と正確な単独運転検出とを両立させることができる。
Modification 7
In the above embodiment, the grid interconnection power conversion device (storage hybrid power generation system) of the present invention is ineffective with the frequency feedback reactive power injection circuit 24 in the active islanding detection process using the frequency feedback method with step injection. Although an example in which both the power step injection circuit 25 calculates and injects reactive power has been shown, in the active islanding detection process, the injection operation of the reactive power step injection circuit 25 is masked (K step = 0). Even if only the frequency feedback reactive power injection circuit 24 calculates and injects reactive power, it is possible to achieve both power factor constant control and accurate isolated operation detection.

変形例8:
上記の実施形態では、制御回路7a、7bが、いわゆるマイコンを用いて構成されている場合の例を示したが、制御回路7a、7bは、これに限られず、例えば、システムLSIであってもよい。
Modification 8:
In the above embodiment, an example in which the control circuits 7a and 7b are configured using so-called microcomputers has been described. However, the control circuits 7a and 7b are not limited thereto, and may be, for example, a system LSI. Good.

1 蓄電ハイブリッド発電システム(系統連系用電力変換装置)
2 太陽電池(分散型電源)
9 商用電力系統
15 力率一定制御回路(力率一定制御手段)
17 有効電流リミッタ(電流制限手段)
22 商用系統周波数計測回路(商用系統周波数計測手段)
23 単独運転検出回路(単独運転検出手段)
24 周波数フィードバック無効電力注入回路(周波数フィードバック無効電力注入量算出手段)
25 無効電力ステップ注入回路(無効電力ステップ注入量算出手段)
29 無効電流制御回路(無効電流制御手段)
30 無効電流リミッタ(電流制限手段)
32 第2PI制御器
34 無効電力注入量算出回路(無効電力注入量算出手段)
41 第1PI制御器
無効電流のフィードバック値
P.lim 出力制限指令値
無効電流指令値
fvar 無効電力注入量
step 遅相無効電力注入量
PF 力率フィードバック値
PFout 無効電力制御値
PF 力率指令値
uw 有効電力
PF スイッチ(切替手段)
rated 定格皮相電力
1 Storage hybrid power generation system (power conversion device for grid connection)
2 Solar cell (distributed power supply)
9 Commercial power system 15 Power factor constant control circuit (Power factor constant control means)
17 Effective current limiter (current limiting means)
22 Commercial system frequency measurement circuit (commercial system frequency measurement means)
23. Single operation detection circuit (Single operation detection means)
24 Frequency feedback reactive power injection circuit (frequency feedback reactive power injection amount calculation means)
25 Reactive power step injection circuit (reactive power step injection amount calculation means)
29 Reactive current control circuit (Reactive current control means)
30 Reactive current limiter (current limiting means)
32 Second PI controller 34 Reactive power injection amount calculation circuit (Reactive power injection amount calculation means)
41 First PI Controller I q Reactive Current Feedback Value I * P. lim output limit command value I * q reactive current command value K fvar reactive power injection amount K step slow phase reactive power injection amount PF power factor feedback value PF out reactive power control value PF * power factor command value P uw active power S PF switch (Switching means)
S rated rated apparent power

Claims (9)

分散型電源を商用電力系統に連系するための系統連系用電力変換装置であって、
商用系統電圧の周波数である商用系統周波数を計測する商用系統周波数計測手段と、
前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動に応じた無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出手段と、
前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率指令値と力率フィードバック値との偏差に基づいて第1補正値を生成する第1PI制御器を含み、この第1補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率が前記力率指令値に収束するようにフィードバック制御するための、無効電力制御値を生成して出力する力率一定制御手段と、
前記力率一定制御手段から出力された無効電力制御値と前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量とに基づいて算出された無効電流指令値と、前記系統連系用電力変換装置から出力された無効電流のフィードバック値とが入力されて、前記無効電流指令値と前記無効電流のフィードバック値との偏差に基づいて第2補正値を生成する第2PI制御器を含み、この第2補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置から出力される無効電流の振幅が、前記無効電流指令値に収束するようにフィードバック制御する無効電流制御手段と、
前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの前記商用系統周波数に基づいて、前記系統連系用電力変換装置が単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出手段と
前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が、0のときは、前記力率一定制御手段からの出力値である無効電力制御値を更新し、前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量が、0でないときは、前記無効電力制御値を更新しないように切り替える切替手段とを備え、
前記無効電力注入量算出手段は、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動量に応じた、この商用系統周波数の変動を助長する方向の無効電力注入量を算出する周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を含ことを特徴とする系統連系用電力変換装置。
A grid interconnection power converter for linking a distributed power source to a commercial power grid,
Commercial system frequency measurement means for measuring a commercial system frequency, which is a frequency of the commercial system voltage,
Reactive power injection amount calculating means for calculating a reactive power injection amount according to fluctuations in the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means;
A first PI controller that generates a first correction value based on a deviation between a power factor command value and a power factor feedback value of the output power from the grid interconnection power converter, and based on the first correction value; Power factor constant control means for generating and outputting a reactive power control value for feedback control so that the power factor of the output power from the grid interconnection power converter converges to the power factor command value;
Reactive current command value calculated based on the reactive power control value output from the constant power factor control means and the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation means, and the grid interconnection power conversion A second PI controller that receives a feedback value of the reactive current output from the device and generates a second correction value based on a deviation between the reactive current command value and the reactive current feedback value. 2 reactive current control means for performing feedback control so that the amplitude of the reactive current output from the grid interconnection power converter converges on the reactive current command value based on the two correction values;
Based on the commercial grid frequency when the reactive power of the reactive power injection amount is injected, an isolated operation detecting means for detecting whether the grid interconnection power converter is in an isolated operation state ,
When the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculating means is 0, the reactive power control value that is an output value from the constant power factor control means is updated, and the reactive power injection amount calculating means A switching means for switching so as not to update the reactive power control value when the calculated reactive power injection amount is not 0 ,
The reactive power injection amount calculating means calculates a reactive power injection amount in a direction that promotes the fluctuation of the commercial grid frequency according to the fluctuation quantity of the commercial grid frequency measured by the commercial grid frequency measuring means. power converter for system interconnection, characterized in including that the power injection amount calculating means.
単独運転検出機能として、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を用いた能動的単独運転検出機能と、受動的単独運転検出機能の両方を備えることを特徴とする請求項1に記載の系統連系用電力変換装置。 2. The grid interconnection according to claim 1 , comprising both an active islanding detection function using the frequency feedback reactive power injection amount calculating means and a passive islanding detection function as the islanding operation detection function. Power converter. 前記第1PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第1応答時間と、前記第2PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第2応答時間とを、能動的単独運転検出に要する時間の上限値である能動的単独運転検出時限と、受動的単独運転検出に要する時間の上限値である受動的単独運転検出時限とに基づいて設定したことを特徴とする請求項2に記載の系統連系用電力変換装置。 A first response time that is a total time of a delay time and a convergence time of the first PI controller, and a second response time that is a total time of the delay time and the convergence time of the second PI controller are active independently. claims, characterized the active islanding detection timing is the upper limit of the time required for the operation detecting, that set on the basis of the passive islanding detection timing is the upper limit of the time required for passive islanding detection The power converter for grid connection according to 2 . 分散型電源を商用電力系統に連系するための系統連系用電力変換装置であって、A grid interconnection power converter for linking a distributed power source to a commercial power grid,
商用系統電圧の周波数である商用系統周波数を計測する商用系統周波数計測手段と、  Commercial system frequency measurement means for measuring a commercial system frequency, which is a frequency of the commercial system voltage,
前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動に応じた無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出手段と、  Reactive power injection amount calculating means for calculating a reactive power injection amount according to fluctuations in the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means;
前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率指令値と力率フィードバック値との偏差に基づいて第1補正値を生成する第1PI制御器を含み、この第1補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率が前記力率指令値に収束するようにフィードバック制御するための、無効電力制御値を生成して出力する力率一定制御手段と、  A first PI controller that generates a first correction value based on a deviation between a power factor command value and a power factor feedback value of the output power from the grid interconnection power converter, and based on the first correction value; Power factor constant control means for generating and outputting a reactive power control value for feedback control so that the power factor of the output power from the grid interconnection power converter converges to the power factor command value;
前記力率一定制御手段から出力された無効電力制御値と前記無効電力注入量算出手段により算出された無効電力注入量とに基づいて算出された無効電流指令値と、前記系統連系用電力変換装置から出力された無効電流のフィードバック値とが入力されて、前記無効電流指令値と前記無効電流のフィードバック値との偏差に基づいて第2補正値を生成する第2PI制御器を含み、この第2補正値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置から出力される無効電流の振幅が、前記無効電流指令値に収束するようにフィードバック制御する無効電流制御手段と、  Reactive current command value calculated based on the reactive power control value output from the constant power factor control means and the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation means, and the grid interconnection power conversion A second PI controller that receives a feedback value of the reactive current output from the device and generates a second correction value based on a deviation between the reactive current command value and the reactive current feedback value. 2 reactive current control means for performing feedback control so that the amplitude of the reactive current output from the grid interconnection power converter converges on the reactive current command value based on the two correction values;
前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの前記商用系統周波数に基づいて、前記系統連系用電力変換装置が単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出手段とを備え、  Based on the commercial grid frequency when the reactive power of the reactive power injection amount is injected, it comprises an isolated operation detecting means for detecting whether the grid interconnection power converter is in an isolated operation state,
前記無効電力注入量算出手段は、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動量に応じた、この商用系統周波数の変動を助長する方向の無効電力注入量を算出する周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を含み、  The reactive power injection amount calculating means calculates a reactive power injection amount in a direction that promotes the fluctuation of the commercial grid frequency according to the fluctuation quantity of the commercial grid frequency measured by the commercial grid frequency measuring means. Including power injection amount calculation means,
単独運転検出機能として、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段を用いた能動的単独運転検出機能と、受動的単独運転検出機能の両方を備え、  As an isolated operation detection function, it has both an active isolated operation detection function using the frequency feedback reactive power injection amount calculation means and a passive isolated operation detection function,
前記第2PI制御器の遅延時間と収束時間を、いずれも、前記第1PI制御器の遅延時間と収束時間より短い時間に設定し、  The delay time and convergence time of the second PI controller are both set to a time shorter than the delay time and convergence time of the first PI controller,
前記第1PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第1応答時間と、前記第2PI制御器の遅延時間と収束時間との合計時間である第2応答時間とを、能動的単独運転検出に要する時間の上限値である能動的単独運転検出時限と、受動的単独運転検出に要する時間の上限値である受動的単独運転検出時限とに基づいて設定したことを特徴とする系統連系用電力変換装置。  A first response time that is a total time of a delay time and a convergence time of the first PI controller, and a second response time that is a total time of the delay time and the convergence time of the second PI controller are active independently. It is set based on the active islanding detection time limit, which is the upper limit of the time required for operation detection, and the passive islanding detection time limit, which is the upper limit of the time required for passive islanding detection. System power converter.
前記無効電力注入量算出手段は、前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段に加えて、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数に変動がなく、商用電力系統における基本波電圧及び高調波電圧の少なくとも一方が変動したときに、前記商用系統周波数が低下する方向に変動を引き起こすためにステップ注入される遅相無効電力注入量を算出する無効電力ステップ注入量算出手段を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の系統連系用電力変換装置。 In addition to the frequency feedback reactive power injection amount calculation means, the reactive power injection amount calculation means has no fluctuation in the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measurement means, and the fundamental voltage and harmonics in the commercial power system Reactive power step injection amount calculating means for calculating a slow phase reactive power injection amount that is step-injected in order to cause a fluctuation in a direction in which the commercial system frequency decreases when at least one of the voltages fluctuates. The grid connection power converter according to any one of claims 1 to 4 . 前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電流と無効電流の振幅を、出力制限指令値に基づいて制限する電流制限手段をさらに備え、
前記電流制限手段は、前記無効電力注入量の大きさに関わらず、前記出力制限指令値と前記系統連系用電力変換装置の定格皮相電力とに基づいて、前記有効電流の振幅を制限することにより、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電力を制限することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の系統連系用電力変換装置。
Further comprising current limiting means for limiting the amplitude of the active current and reactive current output from the grid interconnection power converter based on the output limit command value;
The current limiting means limits the amplitude of the active current based on the output limit command value and the rated apparent power of the grid interconnection power converter regardless of the reactive power injection amount. The active power output from the grid interconnection power converter is limited by the grid interconnection power converter according to any one of claims 1 to 5.
前記電流制限手段は、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電力が、前記出力制限指令値と前記定格皮相電力とを乗じた値になるように、前記有効電流の振幅を制限し、
前記出力制限指令値は、0から前記力率指令値までの値であることを特徴とする請求項6に記載の系統連系用電力変換装置。
The current limiting means limits the amplitude of the active current so that the active power output from the grid interconnection power converter is a value obtained by multiplying the output limit command value and the rated apparent power. ,
The grid connection power converter according to claim 6, wherein the output restriction command value is a value from 0 to the power factor command value.
前記周波数フィードバック無効電力注入量算出手段は、前記商用系統周波数計測手段により計測された商用系統周波数の変動量が、所定の閾値以下の場合、前記無効電力注入量を0にするようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の系統連系用電力変換装置。 The frequency feedback reactive power injection amount calculating means sets the reactive power injection amount to 0 when the fluctuation amount of the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring means is equal to or less than a predetermined threshold. The grid connection power converter according to any one of claims 1 to 7 , wherein the power converter is connected to the grid. 前記系統連系用電力変換装置から出力される無効電力の大きさを、前記系統連系用電力変換装置から出力される有効電力の大きさに応じて変更することにより、前記系統連系用電力変換装置からの出力電力の力率を一定にするようにしたことを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の系統連系用電力変換装置。 By changing the magnitude of reactive power output from the grid interconnection power converter according to the magnitude of active power output from the grid interconnection power converter, the grid interconnection power The power converter for grid interconnection according to any one of claims 1 to 8 , wherein a power factor of output power from the converter is made constant.
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