JP6160193B2 - Control device, power conditioner, distributed power supply system, program, and control method - Google Patents
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Description
本発明は、制御装置、パワーコンディショナ、分散型電源システム、プログラム、および制御方法に関する。 The present invention relates to a control device, a power conditioner, a distributed power supply system, a program, and a control method.
特許文献1には、系統電源の周波数偏差に応じて系統電源側に供給する無効電力を変化させ、無効電力の周波数変動に基づいてパワーコンディショナの単独運転を検出する単独運転検出装置が開示されている。特許文献2には、無効電力を増加させることで、配電系統との連系点の電圧の上昇を抑制する分散電源連系システムが開示されている。 Patent Document 1 discloses an isolated operation detection device that changes the reactive power supplied to the system power supply side according to the frequency deviation of the system power supply and detects the isolated operation of the power conditioner based on the frequency fluctuation of the reactive power. ing. Patent Document 2 discloses a distributed power supply interconnection system that suppresses an increase in voltage at an interconnection point with a distribution system by increasing reactive power.
特許文献1 特開2008−54366号公報
特許文献2 特開2010−166759号公報
Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-54366 Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2010-166759
電圧の上昇を抑制すべく無効電力を増加させた後に、系統電源の周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく無効電力をさらに増加させる場合がある。このような場合、皮相電力が大きくなり、パワーコンディショナが備える回路等の負担が大きくなる可能性がある。 In some cases, the reactive power is further increased to change the reactive power in accordance with the frequency deviation of the system power supply after increasing the reactive power to suppress the voltage rise. In such a case, the apparent power is increased, and there is a possibility that the burden on the circuit provided in the power conditioner is increased.
本発明の一態様に係る制御装置は、系統電源の系統周期の最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、系統電源と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第1無効電力の変化量を導出する第1無効電力変化量導出部と、パワーコンディショナと系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する第2無効電力変化量導出部と、第1無効電力の変化量および第2無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する制御部とを備え、制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御する。 The control device according to one aspect of the present invention is connected to the system power supply according to a frequency deviation indicating a difference between the latest moving average value of the system cycle of the system power supply and a past moving average value from the latest moving average value. A first reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the first reactive power which is a fast phase reactive power or a slow phase reactive power to be output by the power conditioner to be connected, and interconnection of the power conditioner and the system power source A second reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the second reactive power that is the fast reactive power to be output by the power conditioner in order to suppress an increase in the voltage at the point; and a change amount of the first reactive power And a control unit that controls the output of the power conditioner based on at least one of the amount of change in the second reactive power, and the control unit is configured when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage. First When changing the direction of increasing phase lead reactive power power conditioner is output based on the amount of change in reactive power, so as to reduce the active power power conditioner is outputted, and controls the output of the power conditioner.
上記制御装置において、制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力および有効電力に対応する皮相電力を進相無効電力を増加させる前よりも小さくすべく、有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。 In the above control device, when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage, the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power. The output of the power conditioner may be controlled so as to decrease the active power so that the apparent power corresponding to the active power is made smaller than before increasing the fast reactive power.
制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力を増加させた後の電圧の大きさに関わらず、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。 When the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage, the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power. Regardless of the magnitude of the voltage, the output of the power conditioner may be controlled to reduce the active power.
制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させるときに、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。 When the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage, the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power so as to decrease the active power. The output of the signal may be controlled.
制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、第1無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナの出力を制御する前に、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。 When the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage, the control unit increases the phase reactive power based on the amount of change in the second reactive power, based on the amount of change in the first reactive power. Prior to controlling the output of the power conditioner, the output of the power conditioner may be controlled to reduce the active power.
制御部は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナの出力を制御して、パワーコンディショナの出力を停止させてもよい。 The control unit, when changing the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner to increase the phase reactive power output by the power conditioner based on the amount of change of the second reactive power when the voltage corresponding to the output voltage is equal to or higher than the upper limit voltage, The output of the inverter may be stopped by controlling the output of the inverter.
本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、分散型電源からの電力を系統電源からの電力と連系させるインバータと、上記制御装置とを備え、制御部は、インバータの直流交流変換動作を制御することで、パワーコンディショナの出力を制御する。 The power conditioner which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the inverter which connects the electric power from a distributed power supply with the electric power from a system power supply, and the said control apparatus, A control part controls the direct current alternating current conversion operation | movement of an inverter. By doing so, the output of the inverter is controlled.
本発明の一態様に係る分散型電源システムは、上記パワーコンディショナと、前記分散型電源とを備える。 The distributed power supply system which concerns on 1 aspect of this invention is equipped with the said power conditioner and the said distributed power supply.
本発明の一態様に係るプログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムである。 The program which concerns on 1 aspect of this invention is a program for functioning a computer as said control apparatus.
本発明の一態様に係る制御方法は、系統電源の系統周期の最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、系統電源と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第1無効電力の変化量を導出する段階と、パワーコンディショナと系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する段階と、第1無効電力の変化量および第2無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する段階とを含み、制御する段階は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御する。 The control method according to one aspect of the present invention includes a system power supply connected to a system power supply according to a frequency deviation indicating a difference between the latest moving average value of the system cycle of the system power supply and a past moving average value from the latest moving average value. Deriving the amount of change in the first reactive power that is the fast-phase reactive power or the slow-phase reactive power that should be output by the power conditioner, and suppressing the voltage rise at the connection point between the power conditioner and the system power supply To derive the amount of change of the second reactive power that is the phase reactive power to be output by the power conditioner, and based on at least one of the amount of change of the first reactive power and the amount of change of the second reactive power And controlling the output of the power conditioner, and the controlling step includes power control based on the amount of change in the second reactive power when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage. If conditioners alters the direction of increasing phase lead reactive power to be output so as to reduce the active power power conditioner is outputted, and controls the output of the power conditioner.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態に係る太陽電池システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。太陽電池システムは、太陽電池アレイ200と、パワーコンディショナ10とを備える。太陽電池アレイ200は、直列または並列に接続された複数の太陽電池モジュールを有する。太陽電池アレイ200は、分散型電源の一例である。分散型電源として、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムなどが用いられてよい。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing an example of the overall configuration of the solar cell system according to the present embodiment. The solar cell system includes a
パワーコンディショナ10は、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源300側に出力する。パワーコンディショナ10は、コンデンサC1、昇圧回路20、コンデンサC2、インバータ40、コイルL2、コンデンサC3、リレー50、供給電源60、および制御装置100を備える。なお、制御装置100は、モジュール化することで、パワーコンディショナ10の外部に設けられてもよい。この場合、制御装置100は、パワーコンディショナ10に設けられた制御部と通信し、パワーコンディショナ10に設けられた制御部に対してパワーコンディショナ10の出力を制御するための制御信号を出力してもよい。
The
コンデンサC1の一端および他端は、太陽電池アレイ200の正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路20は、コイルL1、スイッチTrおよびダイオードD1を有する。昇圧回路20は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路20は、太陽電池アレイ200からの電圧を昇圧する。
One end and the other end of the capacitor C <b> 1 are electrically connected to the positive terminal and the negative terminal of the
スイッチTrは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)でよい。コイルL1の一端は、コンデンサC1の一端に接続され、コイルL1の他端は、スイッチTrのコレクタに接続される。スイッチTrのコレクタは、ダイオードD1のアノードに接続され、スイッチTrのエミッタは、コンデンサC1の他端に接続される。コイルL1は、スイッチTrがオン期間中に太陽電池アレイ200からの電力に基づくエネルギーを蓄積し、スイッチTrがオフ期間中に蓄積されたエネルギーを放出する。これにより、昇圧回路20は、太陽電池アレイ200からの直流電圧を昇圧する。ダイオードD1は、コイルL1からの出力を整流する。また、ダイオードD1は、昇圧された直流電圧が昇圧回路20の出力側から入力側に流れることを防止する。
The switch Tr may be, for example, an insulated gate bipolar transistor (IGBT). One end of the coil L1 is connected to one end of the capacitor C1, and the other end of the coil L1 is connected to the collector of the switch Tr. The collector of the switch Tr is connected to the anode of the diode D1, and the emitter of the switch Tr is connected to the other end of the capacitor C1. The coil L1 accumulates energy based on the electric power from the
なお、昇圧回路20は、上記の構成には限定されず、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型昇圧回路により構成してもよい。
Note that the
コンデンサC2は、昇圧回路20から出力される直流電圧を平滑化する。インバータ40は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路20から出力された直流電圧を交流電圧に変換、系統電源300または負荷310に出力する。インバータ40は、太陽電池アレイ200からの電力を系統電源300からの電力と連系させる。インバータ40は、例えば、ブリッジ接続された4つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジPWMインバータにより構成してもよい。4つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。4つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。
Capacitor C2 smoothes the DC voltage output from
インバータ40と系統電源300との間には、コイルL2およびコンデンサC3が設けられる。コイルL2およびコンデンサC3は、インバータ40から出力された交流電圧からノイズを除去する。また、コンデンサC3と系統電源300との間には、リレー50が設けられる。リレー50は、インバータ40と系統電源300または負荷310との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー50がオンすることで、パワーコンディショナ10と系統電源300または負荷310とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ10と系統電源300または負荷310とが電気的に遮断される。
A coil L2 and a capacitor C3 are provided between the
供給電源60は、例えば、電源ICチップにより構成される。供給電源60は、昇圧回路20の出力側に接続され、昇圧回路20から取り出される直流電圧から、制御装置100に供給する予め定められた電圧を示す電力を生成し、生成された電力を制御装置100に供給する。供給電源60は、昇圧回路20のスイッチTrがオフ状態において、昇圧回路20からの出力電圧が、基準電圧に達すると起動する。起動後、供給電源60は、昇圧回路20から出力される電力を利用して制御装置100が駆動するための駆動電力を生成し、制御装置100に供給する。なお、供給電源60は、系統電源300からの電力を直接利用して、制御装置100に供給する電力を生成してもよい。
The
パワーコンディショナ10は、電圧センサ12、16および22、電流センサ14および18をさらに備える。電圧センサ12は、太陽電池アレイ200の両端の電位差に対応する電圧V1を検知する。電圧センサ16は、昇圧回路20の出力側の両端の電位差に対応する電圧V2を検知する。電圧センサ22は、パワーコンディショナ10の両出力端の電位差に対応する電圧V3を検知する。電流センサ14は、太陽電池アレイ200から出力され、昇圧回路20の入力側に流れる電流I1を検知する。電流センサ18は、昇圧回路20から出力される電流I2を検知する。
The
制御装置100は、太陽電池アレイ200から最大電力が得られるように、電圧センサ12、16および22により検知される電圧、並びに電流センサ14および18に検知される電流に基づいて、昇圧回路20、およびインバータ40のスイッチング動作を制御して、太陽電池アレイ200から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源300側に出力する。
Based on the voltage detected by the
以上のように構成されたパワーコンディショナ10は、系統電源300が停止した場合には、リレー50をオフして、パワーコンディショナ10と系統電源300とを電気的に遮断しなければならない。また、パワーコンディショナ10は、パワーコンディショナ10と系統電源300との連系点の電圧が上限電圧以上にならないように、パワーコンディショナ10が出力する電圧を制御しなければならない。
In the
制御装置100は、インバータ40から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ40から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源300側に進相無効電力または遅相無効電力である所望の無効電力を供給する。制御装置100は、連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動を検知することで、系統電源300が停止している、つまりパワーコンディショナ10が単独運転していることを検知する。
The
また、制御装置100は、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧以上になった場合に、インバータ40から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ40から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源300側に供給している進相無効電力を増加させる。進相無効電力を増加させることで、系統電源300側から流入する電流が遅れ電流となり、配電線路インピーダンスの作用によりパワーコンディショナ10と系統電源300との連系点の電圧が低下する。これに伴い、制御装置100は、パワーコンディショナ10から出力される電圧が上限電圧より小さくなるように制御できる。
In addition, when the voltage output from the
ここで、制御装置100は、電圧上昇抑制を目的として進相無効電力を増加させた後に、周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく、さらに進相無効電力を増加させようとする場合がある。例えば、図2に示すように、制御装置100が、有効電力Pを維持しつつ、周波数偏差に応じて無効電力Qを無効電力Q'まで増加させようとする。この場合、制御装置100は、皮相電力Wを皮相電力W'まで増加させる。皮相電力Wが増加すると、インバータ40から出力される電流が過剰となり、パワーコンディショナ10が備えるコイルL2またはコンデンサC3などの素子に悪影響を与える可能性がある。
Here, after increasing the phase reactive power for the purpose of suppressing the voltage rise, the
そこで、制御装置100は、電圧上昇抑制のために進相無効電力を増加させる場合に、進相無効電力の増加に対応して有効電力を減少させるように、インバータ40から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ40から出力される電流の振幅を調整する。制御装置100は、電圧上昇抑制のための進相無効電力の増加と同時に有効電力を減少させてもよい。制御装置100は、電圧上昇抑制のための進相無効電力の増加の直後に有効電力を減少させてもよい。
Therefore, when the phase advance reactive power is increased to suppress the voltage rise, the
例えば、図3に示すように、制御装置100が、有効電力Pおよび無効電力Qの状態で、電圧上昇抑制のための無効電力を無効電力Q'まで増加させようとする。この場合に、制御装置100は、無効電力の増加と並行して、有効電力を有効電力P'まで減少させてもよい。これにより、制御装置100が、周波数偏差に応じて無効電力を変化させるべく、有効電力P'を維持しつつ、無効電力を無効電力Q"まで増加させようとした場合、有効電力Pを維持した状態で無効電力を増加させようとした場合に比べて、皮相電力の増加を抑制できる。これにより、インバータ40から出力される電流が過剰となることで、パワーコンディショナ10が備えるコイルL2またはコンデンサC3などの素子に悪影響を与えることを抑制できる。
For example, as shown in FIG. 3, the
図4は、本実施形態に係る制御装置100の機能ブロックの一例を示す。制御装置100は、周波数計測部102、移動平均値導出部104、周波数偏差導出部106、第1無効電力変化量導出部第1無効電力変化量導出部108、単独運転検出部110、第2無効電力変化量導出部112、出力電圧取得部114、目標無効電力導出部116、リレー制御部120、およびPWM制御部130を備える。
FIG. 4 shows an example of functional blocks of the
周波数計測部102は、電圧センサ22を介して系統電源300の電圧を取得し、取得した電圧から系統電源300の周波数を示す系統周波数を計測する。周波数計測部102は、例えば、電圧センサ22から検出される電圧信号の立ち下がりと立ち上がりの中間値と、次の立ち下がりと立ち上がりの中間値との時間差を一周期として計測する。系統電源300の系統周期が50Hz(1系統周期が20m秒)である場合、系統周期の計測周期は、系統周期の1/3以下、例えば、5m秒でもよい。
The
移動平均値導出部104は、周波数計測部102により計測された系統周期に基づいて、予め定められた移動平均時間分の系統周期の移動平均値を順次導出する。移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば20m秒よりも長く、かつ単独運転状態になってから単独運転状態が検出されるまでに許容されている時間以下でもよい。移動平均時間は、例えば100m秒よりも短い時間でもよく、移動平均時間は、例えば40m秒でもよい。
The moving average
周波数偏差導出部106は、移動平均値導出部104により導出された最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値、例えば、移動平均値導出部104が最新の移動平均値を導出するのに用いた最新の系統周期の終点から予め定められた時間(例えば200m秒)前に移動平均値導出部104により導出された過去の移動平均値との差分を周波数偏差として導出する。周波数偏差導出部106は、系統周期の計測周期と同一の周期ごと、例えば5m秒ごとに周波数偏差を導出してもよい。
The frequency
第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差に基づき今回の無効電力q1を導出し、前回の無効電力q1と今回の無効電力q1との差分を示す無効電力q1の変化量Δq1を導出する。第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差に比例して無効電力q1が多くなるように、無効電力q1の変化量Δq1を導出してよい。第1無効電力変化量導出部108は、例えば、図5に示すような無効電力q1−周波数偏差特性を参照して、周波数偏差に対応する無効電力q1を導出することで、変化量Δq1を導出してもよい。第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差が正の場合には、パワーコンディショナ10に系統周波数に対して位相が進んでいる電流を出力させる進相無効電力である今回の無効電力q1を導出する。一方、第1無効電力変化量導出部108は、系統電源300の周波数偏差が負の場合には、パワーコンディショナ10に系統周波数に対して位相が遅れている電流を出力させる遅相無効電力である今回の無効電力q1を導出する。
The first reactive power change
単独運転検出部110は、連系点における電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧の周波数変動に基づいて、系統電源300と連系するパワーコンディショナ10の単独運転を検出する。単独運転検出部110は、系統電源300が正常に動作している場合には、無効電力の変動に基づく電圧の周波数変動を検出しない。一方、系統電源300が停止している場合など異常が発生している場合には、単独運転検出部110は、無効電力の変動に基づく電圧の周波数変動を検出することで、パワーコンディショナ10の単独運転を検出する。
The isolated
リレー制御部120は、単独運転検出部110がパワーコンディショナ10の単独運転を検出した場合に、リレー50をオフして、パワーコンディショナ10と系統電源300または負荷310との間を電気的に遮断する。
The
出力電圧取得部114は、電圧センサ22により検出される連系点の電圧に対応するパワーコンディショナ10の出力電圧である電圧V3を検知する。第2無効電力変化量導出部112は、検知された電圧V3が、予め定められた上限電圧Vth以上か否かを判定する。第2無効電力変化量導出部112は、検知された電圧V3が上限電圧Vth以上の場合には、系統電源300側に供給すべき無効電力を増加させてパワーコンディショナ10の出力電圧の上昇を抑制すべく、今回の無効電力q2を導出し、前回の無効電力q2と今回の無効電力q2との差分を示す無効電力q2の変化量Δq2を導出する。
The output voltage acquisition unit 114 detects the voltage V <b> 3 that is the output voltage of the
目標無効電力導出部116は、前回の目標無効電力Qcと、第1無効電力変化量導出部108により導出された無効電力q1の変化量Δq1と、第2無効電力変化量導出部112により導出された無効電力q2の変化量Δq2とを加算することで、今回の目標無効電力Qtを導出する。目標無効電力導出部116は、導出された目標無効電力QtをPWM制御部130に提供する。
The target reactive
PWM制御部130は、太陽電池アレイ200から最大または極大の有効電力が得られるようにインバータ40をPWM制御する。PWM制御部130は、無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δd2の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御する制御部として機能する。PWM制御部130は、無効電力q1の変化量Δq1および無効電力q2の変化量Δd2の少なくとも一方を用いて目標無効電力導出部116により導出された目標無効電力Qtに基づいて、インバータ40から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ40から出力される電流の振幅を調整することで、系統電源300側に供給する無効電力を制御する。
The
PWM制御部130は、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量Δq2に基づいてパワーコンディショナ10が出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナ10が出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナ10の出力を制御してもよい。
The
PWM制御部130は、パワーコンディショナ10の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量Δq2に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力および有効電力に対応する皮相電力を進相無効電力を増加させる前よりも小さくすべく、有効電力を減少させるように、パワーコンディショナ10の出力を制御してもよい。
When the voltage corresponding to the output voltage of the
PWM制御部130は、パワーコンディショナ10の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量Δq2に基づいて進相無効電力を増加させる場合、進相無効電力を増加させた後の電圧の大きさに関わらず、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナ10の出力を制御してもよい。
When the voltage corresponding to the output voltage of the
PWM制御部130は、パワーコンディショナ10の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量に基づいて進相無効電力を増加させるときに、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナ10の出力を制御してもよい。
When the voltage corresponding to the output voltage of the
PWM制御部130は、パワーコンディショナ10の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量に基づいて進相無効電力を増加させる場合、無効電力q1の変化量Δq1に基づいてパワーコンディショナ10の出力を制御する前に、有効電力を減少させるべく、パワーコンディショナの出力を制御してもよい。
When the voltage corresponding to the output voltage of the
PWM制御部130は、パワーコンディショナ10の出力電圧に対応する電圧が上限電圧Vth以上の場合にパワーコンディショナ10の出力電圧の上昇を抑制すべく進相無効電力である無効電力q2を増加させることに対応して、系統電源300に供給する有効電力Pを減少させてもよい。PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2を増加させることに対応して、現在の有効電力Pから予め定められた割合、または量だけ、有効電力Pを減少させてもよい。
When the voltage corresponding to the output voltage of the
PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2を増加させることに対応して、無効電力Qおよび有効電力Pに対応する皮相電力Wが、無効電力Qを増加させる前よりも小さくなるように、有効電力Pを減少させてもよい。PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2を増加させて無効電力Qを増加させるときに、有効電力Pを減少させてもよい。
In response to increasing the reactive power q2 when the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, the
ここで、PWM制御部130は、パワーコンディショナ10の出力電圧の上昇を抑制すべく、無効電力q2を増加させたにも関わらず、パワーコンディショナ10の出力電圧の上昇の抑制が不十分な場合に、有効電力Pを減少させる場合がある。このような場合、PWM制御部130が、有効電力Pを減少させる前に、系統電源300の周波数偏差に応じて無効電力Qを変化させるべく無効電力q1を増加させる可能性がある。その結果、無効電力q1の増加に伴い、皮相電力が増加し、パワーコンディショナ10が備えるコイルL2またはコンデンサC3などの素子に悪影響を与える可能性がある。
Here, although the
そこで、PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2を増加させることに対応して、無効電力Qを増加させた後の電圧V3の大きさに関わらず、有効電力Pを事前に減少させてもよい。また、PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2を増加させる場合、系統電源300の周波数偏差に応じて無効電力q1を増加させて無効電力Qを変化させる前に、有効電力Pを事前に減少させてもよい。
Therefore, the
また、PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量Δq2に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナ10の出力を制御して、パワーコンディショナ10の出力を停止させてもよい。PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量Δq2に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、有効電力Pをゼロにしてもよい。なお、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合に無効電力q2の変化量Δq2に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、PWM制御部130が、リレー制御部120にリレー50をオフさせるためのオフ制御信号を出力して、リレー制御部120が、オフ制御信号に応じて、リレー50をオフすることでパワーコンディショナ10と系統電源300または負荷310とを電気的に遮断させてもよい。
When the voltage V3 is equal to or higher than the upper limit voltage Vth, the
図6は、制御装置100が電圧上昇抑制を行う手順の一例を示すフローチャートである。制御装置100は、当該手順を定期的に実行する。出力電圧取得部114は、電圧センサ22を介してパワーコンディショナ10から出力される電圧V3を取得する(S100)。第2無効電力変化量導出部112は、電圧V3が上限電圧Vth以上か否かを判定する(S102)。電圧V3が上限電圧Vth以上の場合には、第2無効電力変化量導出部112は、パワーコンディショナ10の出力電圧の上昇を抑制すべく、無効電力q2の変化量Δq2を導出する。PWM制御部130は、無効電力q2の変化量Δq2を含む目標無効電力Qtを出力する指示を目標無効電力導出部116から受けて、パワーコンディショナ10から出力する進相無効電力を増加させるとともに、パワーコンディショナ10から出力する有効電力を減少させる(S104)。PWM制御部130は、電圧V3が上限電圧Vth以上の場合には、力率が下限閾値以上、例えば0.85以上の場合でも、パワーコンディショナ10から出力する進相無効電力を増加させることに加えて、パワーコンディショナ10から出力する有効電力を減少させる。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of a procedure in which the
電圧V3が上限電圧よりも小さければ、PWM制御部130は、有効電力が現在抑制されているかどうかを判定する(S106)。有効電力が抑制されていれば、PWM制御部130は、有効電力が最大または極大となるようにパワーコンディショナ10から出力する有効電力を増加させる(S108)。一方、有効電力が抑制されていなければ、PWM制御部130は、進相無効電力である無効電力q2がゼロか否かを判定する(S110)。無効電力q2がゼロでなければ、第2無効電力変化量導出部112は、無効電力q2を減少させるべく、変化量Δq2を導出する。PWM制御部130は、進相無効電力である無効電力q2がゼロになるようにパワーコンディショナ10から出力する無効電力を減少させる(S112)。
If voltage V3 is smaller than the upper limit voltage,
以上の通り、本実施形態に制御装置100によれば、電圧上昇抑制のために進相無効電力を増加させる場合に、進相無効電力の増加とともに有効電力を減少させる。これにより、制御装置100が電圧上昇抑制のために進相無効電力を増加させた後に、系統電源300の周波数偏差に応じて無効電力を変化させる場合に、インバータ40から出力される電流が過剰となることで、パワーコンディショナ10が備えるコイルL2またはコンデンサC3などの素子に悪影響を与えることを抑制できる。
As described above, according to the
なお、本実施形態に係る制御装置100が備える各部は、パワーコンディショナ10の有効電力および無効電力の制御に関する各種処理を行う、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにパワーコンディショナ10の有効電力および無効電力の制御に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御装置100が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御装置100を構成してもよい。
In addition, each part with which the
コンピュータはCPU、ROM、RAM、EEPROM(登録商標)等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてROMに格納された処理プログラムをCPUが読み出して順次実行することで、制御装置100として機能する。
The computer has various memories such as a CPU, ROM, RAM, and EEPROM (registered trademark), a communication bus, and an interface. The CPU reads and sequentially executes a processing program stored in the ROM as firmware in advance, and thereby the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
10 パワーコンディショナ
20 昇圧回路
40 インバータ
50 リレー
60 供給電源
100 制御装置
102 周波数計測部
104 移動平均値導出部
106 周波数偏差導出部
108 第1無効電力変化量導出部
110 単独運転検出部
112 第2無効電力変化量導出部
114 出力電圧取得部
116 目標無効電力導出部
120 リレー制御部
130 PWM制御部
200 太陽電池アレイ
300 系統電源
310 負荷
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記パワーコンディショナと前記系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために前記パワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する第2無効電力変化量導出部と、
前記第1無効電力の変化量および前記第2無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、前記パワーコンディショナの出力を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に前記第2無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、前記第1無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナの出力を制御する前に、前記パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、前記パワーコンディショナの出力を制御する、
制御装置。 The power conditioner linked to the system power supply should output according to the frequency deviation indicating the difference between the latest moving average value of the system power supply system cycle and the previous moving average value from the latest moving average value. A first reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the first reactive power that is a fast phase reactive power or a slow phase reactive power;
Second reactive power for deriving an amount of change in second reactive power that is a fast reactive power to be output by the power conditioner in order to suppress an increase in voltage at a connection point between the power conditioner and the system power supply A variation derivation unit;
A control unit that controls an output of the power conditioner based on at least one of a change amount of the first reactive power and a change amount of the second reactive power;
The control unit increases the phase reactive power output by the power conditioner based on the amount of change in the second reactive power when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage. In the case of changing, before controlling the output of the power conditioner based on the amount of change in the first reactive power, the output of the power conditioner is controlled so as to reduce the active power output by the power conditioner. To
Control device.
請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の制御装置と
を備え、
前記制御部は、前記インバータの直流交流変換動作を制御することで、前記パワーコンディショナの出力を制御する、パワーコンディショナ。 An inverter interconnecting power from a distributed power source with power from the system power source;
A control device according to any one of claims 1 to 5 ,
The said control part is a power conditioner which controls the output of the said power conditioner by controlling the direct current | flow alternating current conversion operation | movement of the said inverter.
前記分散型電源と
を備える分散型電源システム。 A power conditioner according to claim 6 ;
A distributed power supply system comprising the distributed power supply.
前記パワーコンディショナと前記系統電源との連系点の電圧の上昇を抑制するために前記パワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する段階と、
前記第1無効電力の変化量および前記第2無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、前記パワーコンディショナの出力を制御する段階と
を含み、
前記制御する段階は、前記パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に前記第2無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、前記第1無効電力の変化量に基づいて前記パワーコンディショナの出力を制御する前に、前記パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、前記パワーコンディショナの出力を制御する、制御方法。 The power conditioner linked to the system power supply should output according to the frequency deviation indicating the difference between the latest moving average value of the system power supply system cycle and the previous moving average value from the latest moving average value. Deriving the amount of change in the first reactive power that is the fast phase reactive power or the slow phase reactive power;
Deriving an amount of change in second reactive power that is a phase reactive power to be output by the power conditioner in order to suppress an increase in voltage at an interconnection point between the power conditioner and the system power supply;
Controlling the output of the power conditioner based on at least one of a change amount of the first reactive power and a change amount of the second reactive power,
The controlling step increases the phase reactive power output from the power conditioner based on the amount of change in the second reactive power when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage. In order to reduce the active power output by the power conditioner before the output of the power conditioner is controlled based on the amount of change in the first reactive power, the output of the power conditioner is Control method to control.
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