JP6342354B2 - Isolated operation detection device, isolated operation detection device control method, and grid-connected inverter - Google Patents
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Description
本発明は、単独運転検出装置、単独運転検出装置の制御方法および系統連系インバータに関する。 The present invention relates to an isolated operation detection device, an isolated operation detection device control method, and a grid-connected inverter.
近年、太陽電池、燃料電池などの分散型電源が電力系統に接続された電力システムが利用されている。このような電力システムでは、分散型電源と電力系統とを接続し、分散型電源が発電した直流電力を交流電力に変換して、電力系統に出力する系統連系インバータが用いられている。 In recent years, a power system in which a distributed power source such as a solar cell or a fuel cell is connected to a power system has been used. In such a power system, a grid-connected inverter that connects a distributed power source and a power system, converts DC power generated by the distributed power source into AC power, and outputs the AC power to the power system is used.
上述したような電力システムでは、事故などにより電力系統における送電が停止されている場合に、系統連系インバータが運転を継続し、局所的に電力を電力系統に供給する状態となることがある。このような状態は単独運転状態と称される。単独運転状態では、系統連系インバータにより電力系統の電力線が充電されることで、事故原因の除去などのための作業時に事故が発生することがある。そのため、系統連系インバータには、単独運転の検出および防止のための機能(単独運転検出装置)を備えることが求められている(非特許文献1参照)。 In the power system as described above, when power transmission in the power system is stopped due to an accident or the like, the grid-connected inverter may continue to operate, and may be in a state of locally supplying power to the power system. Such a state is referred to as an isolated operation state. In the isolated operation state, an accident may occur during work for removing the cause of the accident or the like by charging the power line of the power system by the grid interconnection inverter. Therefore, the grid-connected inverter is required to have a function for detecting and preventing an isolated operation (an isolated operation detecting device) (see Non-Patent Document 1).
単独運転検出装置は、電力系統の電圧(系統電圧)の周波数の変化を検出し、周波数の変化量に比例した無効電力を系統連系インバータに電力系統へ出力させる。そして、無効電力による系統電圧の周波数の変化に基づき、系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを検出する。系統連系インバータが単独運転状態でない場合には、無効電力を出力しても、系統電圧の変化が生じない。 The isolated operation detection device detects a change in the frequency of the voltage (system voltage) of the power system, and causes the grid-connected inverter to output reactive power proportional to the frequency change amount to the power system. And based on the change of the frequency of the system voltage by reactive power, it is detected whether the system interconnection inverter is a single operation state. When the grid interconnection inverter is not in a single operation state, the system voltage does not change even if reactive power is output.
上述したように、単独運転検出装置は、系統電圧の周波数の変化量に比例した無効電力の電力系統への出力により、系統連系インバータの単独運転を検出する。ここで、系統連系インバータの出力と負荷の出力とが釣り合っているなどの、系統電圧の変化が起こりにくい場合には、単独運転の検出が難しい。そこで、非特許文献1においては、単独運転時に発生する高調波電圧の変化を検出して、無効電力をステップ状に出力することで、系統電圧の周波数変化を促進する方法が記載されている。 As described above, the isolated operation detection device detects the isolated operation of the grid-connected inverter by the output of the reactive power to the power system in proportion to the amount of change in the frequency of the system voltage. Here, when the change of the system voltage is difficult to occur, for example, the output of the grid interconnection inverter and the output of the load are balanced, it is difficult to detect the isolated operation. Therefore, Non-Patent Document 1 describes a method of promoting the frequency change of the system voltage by detecting the change of the harmonic voltage generated during the single operation and outputting the reactive power in a stepped manner.
図6は、非特許文献1に記載の方法に対応する単独運転検出装置1aの構成を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the isolated
図6に示す単独運転検出装置1aは、電圧計測部2と、周期偏差演算部3と、無効電力指令部4と、単独運転検出部5と、高調波演算部10aとを有する。
The isolated
電圧計測部2は、系統電圧VGのU相電圧(電圧VGU)を検出し、検出結果を周期偏差演算部3と高調波演算部10aとに出力する。
Voltage measuring unit 2 detects the U-phase voltage of the system voltage V G (voltage V GU), and outputs the detection result as the period deviation calculation unit 3 into a
周期偏差演算部3は、電圧計測部2により計測された電圧VGUの周期と定常状態での周期との偏差(周期偏差)Δtを演算し、演算結果を無効電力指令部4と単独運転検出部5とに出力する。
The period deviation calculating unit 3 calculates a deviation (period deviation) Δt between the period of the voltage V GU measured by the voltage measuring unit 2 and the period in a steady state, and the calculation result is detected as a single operation with the reactive power command unit 4. To the
高調波演算部10aは、電圧計測部2により計測された電圧VGUに基づき、系統電圧VGの基本波電圧値Vfundおよび高調波電圧値Vharmを演算(検出)し、検出した基本波電圧値Vfundおよび高調波電圧値Vharmを無効電力指令部4に出力する。
無効電力指令部4は、周期偏差演算部3から出力された周期偏差Δtと、高調波演算部10aから出力された基本波電圧値Vfundおよび高調波電圧値Vharmとに基づき、周期偏差Δtに比例する無効電力の出力を指示する無効電力指令(q’指令)を生成する。
The reactive power command unit 4 generates a cyclic deviation Δt based on the cyclic deviation Δt output from the cyclic deviation calculation unit 3 and the fundamental voltage value V fund and the harmonic voltage value V harm output from the
単独運転検出部5は、周期偏差演算部3から出力された周期偏差Δtに基づき、系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを判定し、単独運転状態であると判定した場合には、系統連系インバータの単独運転を検出した旨を示す単独運転検出信号を出力する。
The isolated
次に、高調波演算部10aの構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the
高調波演算部10aは、ローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)14と、離散フーリエ変換器(DFT:Discrete Fourier Transform)15と、全高調波電圧演算器16と、基本波電圧演算器17とを有する。
The
LPF14は、電圧計測部2により計測された電圧VGUから不要な高次高調波電圧を除去して、基本波電圧と所望の周波数帯域の高調波電圧との合成電圧をDFT15に出力する。
The
DFT15は、LPF14の出力に対して離散フーリエ変換を行うことで、基本波電圧の正弦波成分(sin(fund))および余弦波成分(cos(fund))と、各次高調波電圧の正弦波成分(sin(2nd),sin(3rd),・・・)および余弦波成分(cos(2nd),cos(3rd),・・・)を演算する。なお、離散フーリエ変換の代わりに、高速フーリエ変換を用いてもよい。
The DFT 15 performs a discrete Fourier transform on the output of the
全高調波電圧演算器16は、DFT15により演算された各次高調波電圧の正弦波成分および余弦波成分に基づき、全高調波電圧の実効値を演算し、高調波電圧値Vharmとして無効電力指令部4に出力する。
The total
基本波電圧演算器17は、DFT15により演算された基本波電圧の正弦波成分および余弦波成分に基づき、基本波電圧の実効値を演算し、基本波電圧値Vfundとして無効電力指令部4に出力する。
The fundamental
単独運転状態の検出を高精度に行うためには、高調波電圧の演算を高精度かつ高速に行う必要がある。 In order to detect the isolated operation state with high accuracy, it is necessary to calculate the harmonic voltage with high accuracy and high speed.
単独運転検出装置1aにおいては、高調波電圧の演算(検出)のために、離散フーリエ変換や高速フーリエ変換が用いられる。離散フーリエ変換や高速フーリエ変換を用いる場合、最小でも系統電圧の1周期に当たる期間が必要となる。また、離散フーリエ変換や高速フーリエ変換を用いる場合、複雑で多くのデータを使用する演算が必要となり、演算に要する時間が長くなる。また、非特許文献1では、所定の次数の高調波までを求めればよいと規定されているが、離散フーリエ変換や高速フーリエ変換を用いる場合、それ以上の次数の不必要な高調波電圧まで含まれてしまうため、精度が悪い。
In the isolated
なお、特許文献1には、計測された系統電圧をdq変換することで基本波電圧および高調波電圧を求める方法が記載されている。しかしながら、この方法でも、高調波電圧の演算に必要な期間は、系統電圧の1周期に当たる期間となっている。さらに、dq変換では、3相の電圧の位相が重なる3の倍数次高調波(3n次高調波)を検出することができない。単独運転状態になった場合、3n次高調波が増加するが、特許文献1に記載されている方法では、3n次高調波を検出することができず、検出精度が悪い。 Patent Document 1 describes a method of obtaining a fundamental voltage and a harmonic voltage by dq conversion of a measured system voltage. However, even in this method, the period necessary for calculating the harmonic voltage is a period corresponding to one cycle of the system voltage. Furthermore, in the dq conversion, it is not possible to detect a multiple third harmonic (3n-order harmonic) in which the phases of the three-phase voltages overlap. In a single operation state, 3n-order harmonics increase, but the method described in Patent Document 1 cannot detect 3n-order harmonics and has poor detection accuracy.
本発明の目的は、上述した課題を解決し、高調波電圧の検出に要する時間の短縮および精度の向上を図ることができる単独運転検出装置、単独運転検出装置の制御方法および系統連系インバータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an isolated operation detecting device, an isolated operation detecting device control method, and a grid interconnection inverter capable of solving the above-described problems and reducing the time required for detecting a harmonic voltage and improving accuracy. It is to provide.
上記課題を解決するため、本発明に係る単独運転検出装置は、分散型電源と電力系統とを接続する系統連系インバータに搭載され、前記系統連系インバータの単独運転を検出する単独運転検出装置であって、前記電力系統の系統電圧を計測する電圧計測部と、前記電圧計測部により計測された系統電圧をdq0変換し、前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換により得られた電圧値の移動平均を演算し、前記移動平均の演算結果と、前記dq0変換により得られた電圧値とに基づき、前記系統電圧の基本波電圧および高調波電圧を演算する高調波演算部と、前記系統電圧の定常状態での周期と前記電圧計測部により計測される系統電圧の周期との偏差を演算する偏差演算部と、前記高調波演算部により演算された基本波電圧と高調波電圧とに基づき、前記偏差に比例する無効電力を前記系統連系インバータに前記電力系統へ出力させる無効電力指令部と、前記偏差に基づき、前記系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを判定する単独運転検出部とを有する。 In order to solve the above problems, an isolated operation detection apparatus according to the present invention is mounted on a grid-connected inverter that connects a distributed power source and a power system, and detects an isolated operation of the grid-connected inverter. The voltage measuring unit for measuring the system voltage of the power system, the system voltage measured by the voltage measuring unit is dq0 converted, and in a moving average section of 1/3 times one period of the system voltage, The moving average of the voltage value obtained by the dq0 conversion is calculated, and the fundamental voltage and the harmonic voltage of the system voltage are calculated based on the moving average calculation result and the voltage value obtained by the dq0 conversion. Calculated by a harmonic calculation unit, a deviation calculation unit for calculating a deviation between a cycle of the system voltage in a steady state and a cycle of the system voltage measured by the voltage measurement unit, and the harmonic calculation unit Based on the main wave voltage and the harmonic voltage, the reactive power command unit that causes the grid-connected inverter to output reactive power proportional to the deviation to the power system, and based on the deviation, the grid-connected inverter operates independently. A single operation detection unit that determines whether or not the vehicle is in a state.
また、本発明に係る単独運転検出装置において、前記高調波演算部は、前記電圧計測部により計測された系統電圧をdq0変換し、前記高調波電圧をd軸電圧とq軸電圧交流値と0軸電圧とに分離し、前記基本波電圧をq軸電圧直流値に分離する電圧成分分離器と、前記電圧成分分離器により分離されたq軸電圧直流値に基づき基本波電圧値を演算する基本波電圧検出器と、前記電圧成分分離器により分離されたd軸電圧とq軸電圧交流値と0軸電圧とに基づき、全高調波電圧値を演算する全高調波電圧検出器と、を有することが好ましい。 In the isolated operation detection device according to the present invention, the harmonic calculation unit converts the system voltage measured by the voltage measurement unit to dq0, and converts the harmonic voltage into a d-axis voltage, a q-axis voltage AC value, and 0. A voltage component separator that separates the fundamental wave voltage into a q-axis voltage direct current value, and a fundamental that calculates a fundamental wave voltage value based on the q-axis voltage direct current value separated by the voltage component separator. A wave voltage detector, and a total harmonic voltage detector that calculates a total harmonic voltage value based on the d-axis voltage, the q-axis voltage AC value, and the zero-axis voltage separated by the voltage component separator. It is preferable.
また、本発明に係る単独運転検出装置において、前記電圧計測部は、前記系統電圧のU相電圧、V相電圧およびW相電圧を計測し、前記電圧成分分離器は、前記電圧計測部により計測されたU相電圧、V相電圧およびW相電圧のうち、基準相の電圧の位相を検出する位相同期回路と、前記位相同期回路により検出された基準相の電圧の位相を用いて前記電圧計測部により計測されたU相電圧、V相電圧およびW相電圧をdq0変換することにより、3n±1次(nは整数)高調波成分を3n次交流成分に変換したd軸電圧と、3n±1次高調波成分を3n次交流成分に変換したq軸電圧交流値と前記基本波電圧を直流成分に変換したq軸電圧直流値とが合成されたq軸電圧と、3n次高調波電圧を3n次交流成分に変換した0軸電圧とを求めるdq0変換器と、前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換器により求められたq軸電圧の移動平均を演算することで、前記q軸電圧を前記q軸電圧直流値と前記q軸電圧交流値とに分離する移動平均演算器と、を有することが好ましい。 In the isolated operation detection device according to the present invention, the voltage measurement unit measures a U-phase voltage, a V-phase voltage, and a W-phase voltage of the system voltage, and the voltage component separator is measured by the voltage measurement unit. Of the U-phase voltage, V-phase voltage and W-phase voltage, the phase synchronization circuit for detecting the phase of the reference phase voltage, and the voltage measurement using the phase of the reference phase voltage detected by the phase synchronization circuit The d-axis voltage obtained by converting the 3n ± 1st-order (n is an integer) harmonic component into the 3n-order AC component by converting the U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage measured by the unit to 3n ± A q-axis voltage obtained by combining a q-axis voltage AC value obtained by converting a first harmonic component into a 3n-order AC component and a q-axis voltage DC value obtained by converting the fundamental wave voltage into a DC component, and a 3n-order harmonic voltage. Obtain 0-axis voltage converted to 3n order AC component The q-axis voltage is converted to the q-axis by calculating the moving average of the q-axis voltage obtained by the dq0 converter in a dq0 converter and a moving average section of 1/3 times one period of the system voltage. It is preferable to have a moving average calculator that separates the voltage DC value into the q-axis voltage AC value.
また、本発明に係る単独運転検出装置において、前記移動平均演算器は、前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換器により求められたq軸電圧の移動平均を演算することで、前記q軸電圧直流値を求める移動平均ローパスフィルタと、前記dq0変換器により求められたq軸電圧から前記移動平均ローパスフィルタにより求められたq軸電圧直流値を減算することで、前記q軸電圧交流値を求める減算器と、を有することが好ましい。 In the isolated operation detection device according to the present invention, the moving average calculator is a moving average of the q-axis voltage obtained by the dq0 converter in a moving average section that is 1/3 times one cycle of the system voltage. By calculating the q-axis voltage DC value, and subtracting the q-axis voltage DC value obtained by the moving average low-pass filter from the q-axis voltage obtained by the dq0 converter. And a subtractor for obtaining the q-axis voltage AC value.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る単独運転検出装置の制御方法は、分散型電源と電力系統とを接続する系統連系インバータに搭載され、前記系統連系インバータの単独運転を検出する単独運転検出装置の制御方法であって、前記電力系統の系統電圧を計測するステップと、前記計測された系統電圧をdq0変換し、前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換により得られた電圧値の移動平均を演算し、前記移動平均の演算結果と、前記dq0変換により得られた電圧値とに基づき、前記系統電圧の基本波電圧および高調波電圧を演算するステップと、前記系統電圧の定常状態での周期と計測される前記系統電圧の周期との偏差を演算するステップと、前記演算された基本波電圧と前記高調波電圧とに基づき、前記偏差に比例する無効電力を前記系統連系インバータに前記電力系統へ出力させるステップと、前記偏差に基づき、前記系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを判定するステップとを含む。 In order to solve the above problems, the control method of the isolated operation detection device according to the present invention is mounted on a grid-connected inverter that connects a distributed power source and a power system, and detects the isolated operation of the grid-connected inverter. A method for controlling an isolated operation detecting apparatus, comprising: measuring a system voltage of the power system; converting the measured system voltage to dq0; and moving average interval of 1/3 of one period of the system voltage Then, the moving average of the voltage value obtained by the dq0 conversion is calculated, and the fundamental voltage and the harmonic voltage of the system voltage are calculated based on the calculation result of the moving average and the voltage value obtained by the dq0 conversion. A step of calculating a deviation between a cycle of the grid voltage in a steady state and a cycle of the grid voltage to be measured, and based on the calculated fundamental wave voltage and the harmonic voltage. A step of causing the grid-connected inverter to output reactive power proportional to the deviation to the power system, and a step of determining whether the grid-connected inverter is in a single operation state based on the deviation. Including.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る系統連系インバータは、分散型電源と電力系統との間に設けられ、前記分散型電源から出力された直流電力を交流電力に変換して、前記電力系統に出力する系統連系インバータであって、上記のいずれか1つの単独運転検出装置を有する。 In order to solve the above problem, a grid-connected inverter according to the present invention is provided between a distributed power source and a power system, and converts DC power output from the distributed power source into AC power, A grid-connected inverter that outputs to the power system, and includes any one of the above-described isolated operation detection devices.
本発明に係る単独運転検出装置、単独運転検出装置の制御方法および系統連系インバータによれば、高調波電圧の検出に要する時間の短縮および精度の向上を図ることができる。 According to the isolated operation detection apparatus, the isolated operation detection apparatus control method, and the grid-connected inverter according to the present invention, it is possible to shorten the time required to detect the harmonic voltage and improve the accuracy.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図1は、本発明の一実施形態に係る単独運転検出装置1の構成を示すブロック図である。本実施形態に係る単独運転検出装置1は、分散型電源と電力系統とを接続し、分散型電源から出力された直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する系統連系インバータに搭載され、系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを検出するものである。なお、図1において、図6と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an isolated operation detection device 1 according to an embodiment of the present invention. The isolated operation detection device 1 according to the present embodiment is mounted on a grid-connected inverter that connects a distributed power source and a power system, converts DC power output from the distributed power source into AC power, and outputs the AC power to the power system. And detecting whether or not the grid-connected inverter is in a single operation state. In FIG. 1, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図1に示す単独運転検出装置1は、図6に示す単独運転検出装置1aと比較して、高調波演算部10aを高調波演算部10に変更した点が異なる。なお、本実施形態においては、電圧計測部2は、系統電圧VGのU相電圧(電圧VGU)、V相電圧(電圧VGV)、W相電圧(電圧VGW)を検出し、検出した電圧VGU,VGV,VGWを高調波演算部10に出力する。
The islanding operation detection apparatus 1 shown in FIG. 1 differs from the islanding
高調波演算部10は、電圧計測部2により計測された電圧VGU,VGV,VGWに基づき、系統電圧VGの基本波電圧値Vfundおよび高調波電圧値Vharmを演算(検出)し、検出した基本波電圧値Vfundおよび高調波電圧値Vharmを無効電力指令部4に出力する。
The
次に、高調波演算部10の構成について、図1および図2を参照して説明する。図2は、高調波演算部10の構成をより詳細に示す図である。
Next, the configuration of the
図1に示すように、高調波演算部10は、電圧成分分離器11と、全高調波電圧検出器12と、基本波電圧検出器13とを有する。
As shown in FIG. 1, the
電圧成分分離器11は、系統電圧VGの基本波電圧成分と高調波電圧成分とを分離し、高調波電圧成分を全高調波電圧検出器12に出力し、基本波電圧成分を基本波電圧検出器13に出力する。
電圧成分分離器11は、dq0変換部111と、移動平均演算器112とを有する。
The
dq0変換部111は、電圧計測部2により計測された電圧VGU,VGV,VGWを、αβ0軸座標系における0軸を中心として位相θだけ回転させたdq0軸座標系におけるd軸電圧Vd、q軸電圧Vqおよび0軸電圧V0に変換するdq0変換を行う。dq0変換部111は、dq0変換により得られたd軸電圧Vdおよび0軸電圧V0を移動平均演算器112に出力する。また、dq0変換部111は、dq0変換により得られたq軸電圧Vqを移動平均演算器112に出力する。
The
図2を参照して、dq0変換部111の構成をより詳細に説明すると、dq0変換部111は、位相同期回路(PLL:Phase Locked Loop)113と、dq0変換器114とを有する。
The configuration of the
PLL113は、電圧VGUが入力され、電圧VGUの位相θを求める。
The
dq0変換器114は、PLL113により求められた位相θを用いて、電圧計測部2により計測された三相電圧(電圧VGU,VGV,VGW)のdq0変換を行い、d軸電圧Vd、q軸電圧Vqおよび0軸電圧V0を求める。dq0変換器114は、dq0変換により得られたd軸電圧Vdおよび0軸電圧V0を移動平均演算器112に出力し、dq0変換により得られたq軸電圧Vqを移動平均演算器112に出力する。
The
図1を再び参照すると、移動平均演算器112は、dq0変換部111から出力されたq軸電圧Vqを直流成分(q軸電圧直流値)VqDCと交流成分(q軸電圧交流値)V’qとに分離し、直流成分VqDCを基本波電圧検出器13に出力し、交流成分V’qを全高調波電圧検出器12に出力する。
Referring back to FIG. 1, the moving
図2を参照して、移動平均演算器112の構成をより詳細に説明すると、移動平均演算器112は、移動平均ローパスフィルタ(LPF)115と、減算器116とを有する。
With reference to FIG. 2, the configuration of the moving
移動平均LPF115は、所定区間でのq軸電圧Vqの移動平均を求める。q軸電圧Vqの移動平均を求めることで、q軸電圧Vqの直流成分VqDCが得られる。移動平均LPF115は、得られたq軸電圧Vqの直流成分VqDCを基本波電圧検出器13および減算器116に出力する。
The moving
減算器116は、dq0変換部111から出力されたq軸電圧Vqから直流成分VqDCを減算する。q軸電圧Vqから直流成分VqDCを減算することで、q軸電圧Vqの交流成分V’qが得られる。減算器116は、得られたq軸電圧Vqの交流成分V’qを全高調波電圧検出器12に出力する。
The
全高調波電圧検出器12は、dq0変換部111から出力されたd軸電圧Vdの二乗平均平方根(RMS:Root Mean Square)を演算し、その演算値に1/√3を乗算し、その乗算値を二乗する。全高調波電圧検出器12は、移動平均演算器112から出力されたq軸電圧Vqの交流成分V’qと、dq0変換部111から出力された0軸電圧V0とについても同様の演算を行う。そして、全高調波電圧検出器12は、d軸電圧Vd、q軸電圧Vqの交流成分V’qおよび0軸電圧V0それぞれの演算値を加算する。さらに、全高調波電圧検出器12は、その加算値の平方根を高調波電圧Vharmとして出力する。
The total
基本波電圧検出器13は、移動平均演算器112から出力されたq軸電圧Vqの直流成分VqDCに1/√3を乗算し、その乗算値を二乗する。さらに、基本波電圧検出器13は、二乗後の値の平方根を基本波電圧Vfundとして出力する。
The
次に、単独運転検出装置1を搭載した系統連系インバータの構成について説明する。 Next, the structure of the grid connection inverter which mounts the independent operation detection apparatus 1 is demonstrated.
図3は、本発明の一実施形態に係る系統連系インバータを含む電力システム60の構成を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a
図3に示す電力システム60は、分散型電源61と、電力系統62と、系統連系インバータ63とを有する。
The
分散型電源61は、例えば、風力発電機やタービン発電機などの、回転機を発電機として交流電力を発電し、整流器などの電力変換器で直流電力に変換して出力する発電装置である。また、分散型電源61は、太陽光発電や燃料電池などの直流電力を出力する発電装置である。
The distributed
電力系統62は、構内電力系統あるいは電力会社の変電所に接続された配電線である。
The
系統連系インバータ63は、分散型電源61と電力系統62とを接続する。系統連系インバータ63は、例えば、複数個の半導体素子を有し、複数個の半導体素子のスイッチングを制御することで、分散型電源61から出力された直流電力を交流電力に変換して、電力系統62に出力する。
The
系統連系インバータ63は、単独運転検出装置1と、DC/AC変換器64と、連系開閉器65と、停止装置66と、インバータ出力制御装置67とを有する。
The
単独運転検出装置1は、系統電圧VGの周波数の変化を検出し、周波数の変化量に比例した無効電力の出力を指示する無効電力指令(q’指令)をインバータ出力制御装置67に出力する。また、単独運転検出装置1は、系統連系インバータ63の単独運転を検出すると、系統連系インバータ63の単独運転を検出した旨を示す単独運転検出信号を停止装置66に出力する。
Independent operation detecting apparatus 1 detects the change in the frequency of the system voltage V G, and outputs reactive power command for instructing the output of the reactive power in proportion to the amount of change in frequency (q 'command) to the inverter
DC/AC変換器64は、インバータ出力制御装置67の制御に従い、分散型電源61が発電した直流電力を交流電力に変換する。DC/AC変換器64は、例えば、複数個の半導体素子を有し、複数個の半導体素子のスイッチングを制御することで、分散型電源61が発電した直流電力を交流電力に変換する。
The DC /
連系開閉器65は、DC/AC変換器64と電力系統62との間に設けられた開閉器である。連系開閉器65が閉状態である場合には、DC/AC変換器64から出力された交流電力が電力系統62に送電される。連系開閉器65が開状態である場合には、DC/AC変換器64と電力系統62とは遮断され、DC/AC変換器64から電力系統62への送電は行われない。
The interconnection switch 65 is a switch provided between the DC /
停止装置66は、単独運転検出装置1から単独運転検出信号が出力されると、連系開閉器65を開状態にする旨を示す開閉器・開指令を連系開閉器65に出力する。また、停止装置66は、単独運転検出装置1から単独運転検出信号が出力されると、DC/AC変換器64の動作を停止する旨を示すゲートブロック指令をインバータ出力制御装置67に出力する。
When the isolated operation detection signal is output from the isolated operation detection device 1, the
インバータ出力制御装置67は、DC/AC変換器64が出力する交流電圧Vinvおよび交流電力IGと、系統電圧VGと、分散型電源61の出力電圧VDCとに基づき、DC/AC変換器64の出力を制御する出力指令を生成し、DC/AC変換器64に出力する。また、インバータ出力制御装置67は、連系開閉器65の開閉を制御する開閉器・開閉指令を連系開閉器65に出力する。また、インバータ出力制御装置67は、単独運転検出装置1から無効電力指令(q’指令)が出力されると、無効電力指令に示される無効電力が出力されるようにDC/AC変換器64の出力を制御する。また、インバータ出力制御装置67は、停止装置66からゲートブロック信号が出力されると、DC/AC変換器64が有する半導体素子のスイッチング動作を停止させることでゲートブロックを行う。
The inverter
次に、本実施形態に係る高調波演算部10による基本波電圧および高調波電圧の検出動作について説明する。
Next, the detection operation of the fundamental voltage and the harmonic voltage by the
PLL113は、電圧計測部2により計測された電圧VGUの位相θを検出する。なお、本実施形態においては、U相を基準相とし、電圧VGUを用いて基準相の電圧の位相を検出しているが、これに限られるものではない。V相やW相を基準相としてもよく、また、基準相の電圧の位相の検出方法も適宜、選択可能である。
The
dq0変換器114は、PLL113により検出された位相θを用いて、電圧計測部2により計測された三相電圧(電圧VGU,VGV,VGW)をdq0変換して、dq0軸座標系におけるd軸電圧Vd、q軸電圧Vqおよび0軸電圧V0を求める。
The
なお、dq0変換は、以下の式(1)を用いて直接的に、あるいは、以下の式(2)および式(3)を用いて、αβ0座標系を介して間接的に行うことができる。
dq0変換により得られた回転座標系(dq0座標系)のdq0軸電圧は、αβ0空間に存在する空間ベクトルと捉えることができる。αβ0空間は、α軸とβ軸とを持つ平面に奥行きとして0軸を加えたものである。したがって、dq0軸電圧は、αβ0空間の0軸を中心に回転するベクトルと考えることができる。 The dq0 axis voltage of the rotating coordinate system (dq0 coordinate system) obtained by the dq0 conversion can be regarded as a space vector existing in the αβ0 space. The αβ0 space is obtained by adding a zero axis as a depth to a plane having an α axis and a β axis. Therefore, the dq0 axis voltage can be considered as a vector rotating around the 0 axis of the αβ0 space.
dq0変換により得られた回転座標系のdq0軸電圧は、基準相であるU相の電圧の位相θを用いてdq0変換を行っているため、三相平衡でオフセットを持たない正弦波であれば、d軸および0軸は常に零となり、q軸は実効値を√3倍した値となる。 Since the dq0 axis voltage of the rotating coordinate system obtained by the dq0 conversion is the dq0 conversion using the phase θ of the U-phase voltage that is the reference phase, if it is a sine wave with three-phase balance and no offset The d-axis and the 0-axis are always zero, and the q-axis is a value obtained by multiplying the effective value by √3.
UVW相に高調波が現れた場合、高調波の次数によりdq0軸電圧の現れ方が異なる。以下では、高調波を2,5,8,11・・・といった3n−1次高調波(nは整数)と、4,7,10,13・・・といった3n+1次高調波と、3,6,9,12・・・といった3n次高調波との3種類に分ける。 When a harmonic appears in the UVW phase, the appearance of the dq0 axis voltage varies depending on the order of the harmonic. In the following, the harmonics are 3n-1 order harmonics (n is an integer) such as 2, 5, 8, 11,..., 3n + 1 order harmonics such as 4, 7, 10, 13,. , 9, 12... And 3n-order harmonics.
3n−1次高調波は、d軸電圧およびq軸電圧に現れる。3n−1次高調波は、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n倍の周波数でαβ平面上を位相θの負の方向に回転するベクトルとして現れる。そのため、d軸電圧およびq軸電圧には、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n次の正弦波交流として現れる。 The 3n-1 order harmonic appears in the d-axis voltage and the q-axis voltage. The 3n-1 first harmonic appears as a vector rotating in the negative direction of the phase θ on the αβ plane at a period 1 / (3n) times the period of the system voltage V G , that is, at a frequency of 3n times. Therefore, the d-axis voltage and the q-axis voltage appear as 1 / (3n) times the cycle of the system voltage V G , that is, as a 3n-order sine wave AC.
3n+1次高調波は、d軸電圧およびq軸電圧に現れる。3n+1次高調波は、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n倍の周波数でαβ平面上を位相θの正の方向に回転するベクトルとして現れる。そのため、d軸電圧およびq軸電圧には、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n次の正弦波交流として現れる。 The 3n + 1 order harmonic appears in the d-axis voltage and the q-axis voltage. The 3n + 1-order harmonic appears as a vector rotating in the positive direction of the phase θ on the αβ plane at a period 1 / (3n) times the period of the system voltage V G , that is, at a frequency of 3n times. Therefore, the d-axis voltage and the q-axis voltage appear as 1 / (3n) times the cycle of the system voltage V G , that is, as a 3n-order sine wave AC.
3n次高調波、1周期が基本波の120°に当たる期間であり、UVW相の位相差と等しいため、全ての相の3n次高調波が重なる。そのため、dq0変換ではオフセットとして変換されるため、0軸に系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n次の正弦波交流として現れる。 The 3n-order harmonic is a period in which one period corresponds to 120 ° of the fundamental wave, and is equal to the phase difference of the UVW phase, so the 3n-order harmonics of all phases overlap. Therefore, since it is converted as an offset in the dq0 conversion, it appears on the 0 axis as a period 1 / (3n) times the period of the system voltage V G , that is, as a 3n-order sine wave AC.
図4は、αβ0空間のうちα軸を横軸、β軸を縦軸としたαβ平面座標上の2,4,5,7次高調波のベクトル軌跡を示す図である。正円はオフセットを持たない三相平衡正弦波のベクトル軌跡を示し、そのベクトル軌跡は基本波周期で1周する。図4においては、三相平衡正弦波のベクトル軌跡に、基本波の1/m倍の大きさのm次高調波を加えたベクトル軌跡を重ねて示している。各高調波は固有のベクトル軌跡を持つ。また、3n次高調波は、奥行き方向である0軸に現れるため、αβ平面座標上では観測することができない。 FIG. 4 is a diagram showing vector trajectories of the second, fourth, fifth, and seventh harmonics on the αβ plane coordinates with the α axis as the horizontal axis and the β axis as the vertical axis in the αβ0 space. The perfect circle shows a vector locus of a three-phase balanced sine wave having no offset, and the vector locus makes one round with the fundamental wave period. In FIG. 4, a vector locus obtained by adding m-order harmonics having a magnitude 1 / m times the fundamental wave is superimposed on the vector locus of a three-phase balanced sine wave. Each harmonic has a unique vector locus. In addition, since the 3n-order harmonic appears on the 0 axis in the depth direction, it cannot be observed on the αβ plane coordinates.
図5は、αβ0空間のうち0軸を横軸、β軸を縦軸とした0β平面座標上の3次および6次高調波のベクトル軌跡を示す図である。図5においては、三相平衡正弦波に基本波の1/m倍の大きさのm次高調波を加えたベクトル軌跡を示している。3n次高調波を持たない場合は、0β平面座標上で0軸方向への大きさを持たず、β軸上を移動する、すなわちαβ座標のみを持つ平面のベクトル軌跡となるが、3n次高調波を持つ場合には、図5に示すように、0軸方向に変化する固有のベクトル軌跡となる。 FIG. 5 is a diagram showing vector trajectories of the third and sixth harmonics on the 0β plane coordinates with the 0 axis as the horizontal axis and the β axis as the vertical axis in the αβ0 space. FIG. 5 shows a vector locus obtained by adding m-order harmonics having a magnitude 1 / m times the fundamental wave to a three-phase balanced sine wave. When there is no 3n-order harmonic, it does not have a size in the 0-axis direction on the 0β plane coordinate and moves on the β-axis, that is, a plane vector locus having only the αβ coordinate. In the case of having a wave, as shown in FIG. 5, it becomes a unique vector locus that changes in the 0-axis direction.
このように、3n±1次高調波は、d軸電圧およびq軸電圧に、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期の正弦波交流として現れる。また、3n次高調波は、0軸電圧V0に、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期正弦波交流として現れる。一方、本実施形態においては、基準相であるU相の電圧VGUの位相θを用いたdq0変換を行っているため、基本波電圧はq軸電圧にのみ、√3倍した実効値の大きさを持つq軸電圧直流値として現れる。すなわち、q軸電圧は、3n±1次高調波電圧に起因する交流電圧(q軸電圧交流値)と基本波電圧に起因する直流電圧(q軸電圧直流値)とが合成されたものである。 In this way, the 3n ± 1st harmonic appears as a sine wave alternating current having a period 1 / (3n) times the period of the system voltage V G in the d-axis voltage and the q-axis voltage. Further, 3n harmonics is 0 in the axial voltage V 0, appears as 1 / (3n) double period sine wave alternating current cycle of the system voltage V G. On the other hand, in the present embodiment, since the dq0 conversion is performed using the phase θ of the U-phase voltage V GU that is the reference phase, the fundamental voltage is only the q-axis voltage, and the effective value is multiplied by √3. It appears as a q-axis voltage DC value having a thickness. That is, the q-axis voltage is a combination of an AC voltage (q-axis voltage AC value) caused by 3n ± 1st harmonic voltage and a DC voltage (q-axis voltage DC value) caused by the fundamental voltage. .
なお、本実施形態においては、U相電圧(電圧VGU)の位相θを用いたdq0変換を行っているため、基本波電圧に起因する直流電圧がq軸に現れているが、基準とする相によっては、基本波電圧に起因する直流電圧がd軸に現れることもある。 In the present embodiment, since dq0 conversion is performed using the phase θ of the U-phase voltage (voltage V GU ), the DC voltage resulting from the fundamental voltage appears on the q-axis, but is used as a reference. Depending on the phase, a DC voltage resulting from the fundamental voltage may appear on the d-axis.
移動平均演算器112(移動平均LPF115)は、系統電圧VGの周期の1/3の区間を移動平均区間として、q軸電圧Vqの移動平均を演算する。 The moving average calculator 112 (moving average LPF 115) calculates a moving average of the q-axis voltage V q with a section of 1/3 of the cycle of the system voltage V G as a moving average section.
上述したように、高調波電圧は、q軸電圧には3n次の正弦波交流の合成として現れるため、q軸電圧は、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期を有する。そのため、移動平均演算器112(移動平均LPF115)の移動平均区間を、系統電圧VGの周期の1/3の区間を設定することで、高調波電圧に起因する交流成分を打ち消し、基本波電圧に起因する直流成分(q軸電圧直流値)を求めることができる。また、移動平均LPF115は、移動平均区間の1/nの周期を持つ交流成分の減衰特性に優れているため、直流成分と3n次交流成分とからなるq軸電圧から直流成分を得るのに適している。
As described above, the harmonic voltage, to appear as a composite of the q-axis voltage 3n following sinusoidal alternating, q-axis voltage has a 1 / (3n) times the period of the cycle of the system voltage V G. Therefore, the moving average section of the moving average calculator 112 (moving average LPF 115), by setting the 1/3 interval of the cycle of the system voltage V G, cancel the AC component due to harmonic voltage, the fundamental wave voltage The direct current component (q-axis voltage direct current value) resulting from can be obtained. In addition, the moving
高調波電圧はすべて1/(3n)周期であるため、移動平均LPF115で得られたq軸電圧直流値VqDCを減算器116においてq軸電圧Vqから減算することにより、q軸電圧交流値V’qを求めることができる。
Since all harmonic voltages have a 1 / (3n) period, the q-axis voltage AC value is obtained by subtracting the q-axis voltage DC value V qDC obtained by the moving
基本波電圧検出器13は、移動平均演算器112により求められたq軸電圧直流値VqDCを1/√3倍した値の絶対値を取ることで、基本波電圧値Vfundを得る。
The fundamental wave voltage detector 13 obtains a fundamental wave voltage value V fund by taking the absolute value of a value obtained by multiplying the q-axis voltage DC value V qDC obtained by the moving
また、高調波電圧検出器12は、d軸電圧Vd、q軸電圧交流値V’qおよび0軸電圧V0の実効値を求める。高調波電圧検出器12は、高調波電圧を変換した3n次の正弦波交流の合成の実効値を算出するため、実効値演算の積分期間を系統電圧VGの周期の1/3の期間とする。
Further, the
高調波電圧検出器12は、算出したd軸電圧Vd、q軸電圧交流値V’qおよび0軸電圧V0の実効値に基づき、以下の式(4)を用いて、全高調波電圧値Vharmの実効値を得る。
このように本実施形態によれば、単独運転検出装置1は、系統電圧VGを計測する電圧計測部2と、電圧計測部2により計測された系統電圧VGから基本波電圧と高調波電圧とを演算する高調波演算部10と、系統電圧VGの定常状態での周期と電圧計測部2により計測される系統電圧VGの周期との偏差を演算する偏差演算部3と、高調波演算部10により演算された基本波電圧と高調波電圧とに基づき、偏差演算部3により演算された偏差に比例する無効電力を系統連系インバータ63に電力系統62へ出力させる無効電力指令部4と、偏差演算部3により演算された偏差に基づき、系統連系インバータ63が単独運転状態であるか否かを判定する単独運転検出部5と、を有する。また、高調波演算部10は、電圧計測部2により計測された系統電圧VGをdq0変換し、系統電圧VGの1周期の1/3倍の移動平均区間で、dq0変換により得られた電圧値の移動平均を演算し、移動平均の演算結果と、dq0変換により得られた電圧値とに基づき、基本波電圧および高調波電圧を演算する。
According to this embodiment, the independent operation detecting apparatus 1 includes a voltage measuring unit 2 that measures a system voltage V G, the fundamental wave voltage and harmonic voltages from the system voltage V G which is measured by the voltage measurement unit 2
電圧計測部2により計測された系統電圧VGをdq0変換することで、系統電圧VGの3n±1次高調波電圧は、d軸電圧およびq軸電圧に、系統電圧VGの周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n次の正弦波交流として現れる。また、系統電圧VGの3n次高調波電圧は、0軸に電力系統62の電圧周期の1/(3n)倍の周期、すなわち3n次の正弦波交流として現れる。
By converting the voltage measuring unit dq0 the system voltage V G which is measured by the 2, 3n ± 1 harmonic voltage of the system voltage V G is the d-axis voltage and the q-axis voltage, the cycle of the system voltage V G 1 / (3n) times the cycle, that is, appears as a 3n-order sine wave alternating current. Further, 3n order higher harmonic wave voltage of the system voltage V G is, 1 / (3n) times the period of the voltage period of the
そして、系統電圧VGの1周期の1/3倍の移動平均区間で、q軸電圧Vqの移動平均を演算することで、q軸電圧Vqの、基本波電圧に起因する直流成分(q軸電圧直流値VqDC)と高調波電圧に起因する交流成分(q軸電圧交流値V’q)とを分離することができる。そして、q軸電圧直流値VqDCに基づき、基本波電圧を求めることができ、また、dq0変換により得られたd軸電圧Vdおよび0軸電圧V0とq軸電圧交流値V’qとに基づき、全高調波電圧を求めることできる。 Then, by calculating a moving average of the q-axis voltage V q in a moving average section that is 1/3 times one cycle of the system voltage V G , a direct current component due to the fundamental wave voltage of the q-axis voltage V q ( The q-axis voltage DC value V qDC ) and the AC component (q-axis voltage AC value V ′ q ) caused by the harmonic voltage can be separated. Based on the q-axis voltage DC value V qDC , the fundamental wave voltage can be obtained, and the d-axis voltage V d and the 0-axis voltage V 0 obtained by the dq0 conversion and the q-axis voltage AC value V ′ q Based on the above, the total harmonic voltage can be obtained.
したがって、系統電圧VGの1周期の1/3倍の期間で基本波電圧および高調波電圧を求めることができるので、高調波電圧の検出に要する時間の短縮を図ることができる。さらに、系統連系インバータ63の単独運転時に増加する3n次高調波電圧も検出することができるので、系統連系インバータ63の単独運転の検出精度の向上を図ることもできる。
Therefore, it is possible to determine the fundamental wave voltage and harmonic voltage 1/3 times the period of one cycle of the system voltage V G, it is possible to shorten the time required for detection of the harmonic voltage. Further, since the 3n-order harmonic voltage that increases during the independent operation of the
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various variations or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, functions included in each block or the like can be rearranged so as not to be logically contradictory, and a plurality of blocks or the like can be combined into one or divided.
1 単独運転検出装置
2 電圧計測部
3 周期偏差演算部
4 無効電力指令部
5 単独運転検出部
10 高調波演算部
11 電圧成分分離器
12 全高調波電圧検出器
13 基本波電圧検出器
60 電力システム
61 分散型電源
62 電力系統
63 系統連系インバータ
64 DC/AC変換器
65 連系開閉器
66 停止装置
67 インバータ出力制御装置
111 dq0変換部
112 移動平均演算器
113 位相同期回路(PLL)
114 dq0変換器
115 移動平均ローパスフィルタ(LPF)
116 減算器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Independent operation detection apparatus 2 Voltage measurement part 3 Period deviation calculation part 4 Reactive
114
116 Subtractor
Claims (6)
前記電力系統の系統電圧を計測する電圧計測部と、
前記電圧計測部により計測された系統電圧をdq0変換し、前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換により得られた電圧値の移動平均を演算し、前記移動平均の演算結果と、前記dq0変換により得られた電圧値とに基づき、前記系統電圧の基本波電圧と高調波電圧とを演算する高調波演算部と、
前記系統電圧の定常状態での周期と前記電圧計測部により計測される系統電圧の周期との偏差を演算する偏差演算部と、
前記高調波演算部により演算された基本波電圧と高調波電圧とに基づき、前記偏差に比例する無効電力を前記系統連系インバータに前記電力系統へ出力させる無効電力指令部と、
前記偏差に基づき、前記系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを判定する単独運転検出部と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。 An independent operation detection device that is mounted on a grid-connected inverter that connects a distributed power source and a power system, and that detects an isolated operation of the grid-connected inverter,
A voltage measuring unit for measuring a system voltage of the power system;
The system voltage measured by the voltage measuring unit is converted to dq0, and the moving average of the voltage value obtained by the dq0 conversion is calculated in a moving average section that is 1/3 times one period of the system voltage, and the moving A harmonic calculation unit that calculates a fundamental voltage and a harmonic voltage of the system voltage based on an average calculation result and a voltage value obtained by the dq0 conversion;
A deviation calculator that calculates a deviation between a cycle of the system voltage in a steady state and a cycle of the system voltage measured by the voltage measurement unit;
Based on the fundamental wave voltage and the harmonic voltage calculated by the harmonic calculation unit, the reactive power command unit that causes the grid-connected inverter to output reactive power proportional to the deviation to the power system,
Based on the deviation, an isolated operation detection unit that determines whether the grid-connected inverter is in an isolated operation state,
An isolated operation detection device comprising:
前記高調波演算部は、
前記電圧計測部により計測された系統電圧をdq0変換し、前記高調波電圧をd軸電圧とq軸電圧交流値と0軸電圧とに分離し、前記基本波電圧をq軸電圧直流値に分離する電圧成分分離器と、
前記電圧成分分離器により分離されたq軸電圧直流値に基づき基本波電圧値を演算する基本波電圧検出器と、
前記電圧成分分離器により分離されたd軸電圧とq軸電圧交流値と0軸電圧とに基づき、全高調波電圧値を演算する全高調波電圧検出器と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。 In the isolated operation detection device according to claim 1,
The harmonic calculation unit is
System voltage measured by the voltage measuring unit is converted to dq0, the harmonic voltage is separated into d-axis voltage, q-axis voltage AC value, and 0-axis voltage, and the fundamental voltage is separated into q-axis voltage DC value. A voltage component separator,
A fundamental voltage detector for calculating a fundamental voltage value based on a q-axis voltage DC value separated by the voltage component separator;
A total harmonic voltage detector that calculates a total harmonic voltage value based on the d-axis voltage, the q-axis voltage AC value, and the zero-axis voltage separated by the voltage component separator;
An isolated operation detection device comprising:
前記電圧計測部は、前記系統電圧のU相電圧、V相電圧およびW相電圧を計測し、
前記電圧成分分離器は、
前記電圧計測部により計測されたU相電圧、V相電圧およびW相電圧のうち、基準相の電圧の位相を検出する位相同期回路と、
前記位相同期回路により検出された前記基準相の電圧の位相を用いて前記電圧計測部により計測されたU相電圧、V相電圧およびW相電圧をdq0変換することにより、3n±1次(nは整数)高調波成分を3n次交流成分に変換したd軸電圧と、3n±1次高調波成分を3n次交流成分に変換したq軸電圧交流値と基本波電圧を直流成分に変換したq軸電圧直流値とが合成されたq軸電圧と、3n次高調波電圧を3n次交流成分に変換した0軸電圧とを求めるdq0変換器と、
前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換器により求められたq軸電圧の移動平均を演算することで、前記q軸電圧を前記q軸電圧直流値と前記q軸電圧交流値とに分離する移動平均演算器と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。 In the isolated operation detection device according to claim 2,
The voltage measuring unit measures a U-phase voltage, a V-phase voltage, and a W-phase voltage of the system voltage,
The voltage component separator is
A phase synchronization circuit for detecting a phase of a reference phase voltage among the U phase voltage, the V phase voltage, and the W phase voltage measured by the voltage measurement unit;
By converting the U-phase voltage, V-phase voltage, and W-phase voltage measured by the voltage measurement unit using the phase of the reference phase voltage detected by the phase synchronization circuit, the 3n ± 1st order (n Is an integer) d-axis voltage obtained by converting a harmonic component into a 3n-order AC component, q-axis voltage AC value obtained by converting a 3n ± 1st-order harmonic component into a 3n-order AC component, and q obtained by converting a fundamental wave voltage into a DC component. A dq0 converter for obtaining a q-axis voltage obtained by combining the axial voltage DC value and a 0-axis voltage obtained by converting a 3n-order harmonic voltage into a 3n-order AC component;
The q-axis voltage is converted into the q-axis voltage DC value and the q-axis voltage by calculating a moving average of the q-axis voltage obtained by the dq0 converter in a moving average section that is 1/3 times one cycle of the system voltage. a moving average calculator that separates the q-axis voltage AC value;
An isolated operation detection device comprising:
前記移動平均演算器は、
前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換器により求められたq軸電圧の移動平均を演算することで、前記q軸電圧直流値を求める移動平均ローパスフィルタと、
前記dq0変換器により求められたq軸電圧から前記移動平均ローパスフィルタにより求められたq軸電圧直流値を減算することで、前記q軸電圧交流値を求める減算器と、
を有することを特徴とする単独運転検出装置。 In the isolated operation detection device according to claim 3,
The moving average calculator is
A moving average low-pass filter for calculating the q-axis voltage DC value by calculating a moving average of the q-axis voltage obtained by the dq0 converter in a moving average section of 1/3 times one cycle of the system voltage; ,
A subtractor for obtaining the q-axis voltage AC value by subtracting the q-axis voltage DC value obtained by the moving average low-pass filter from the q-axis voltage obtained by the dq0 converter;
An isolated operation detection device comprising:
前記電力系統の系統電圧を計測するステップと、
前記計測された系統電圧をdq0変換し、前記系統電圧の1周期の1/3倍の移動平均区間で、前記dq0変換により得られた電圧値の移動平均を演算し、前記移動平均の演算結果と、前記dq0変換により得られた電圧値とに基づき、前記系統電圧の基本波電圧と高調波電圧とを演算するステップと、
前記系統電圧の定常状態での周期と計測される前記系統電圧の周期との偏差を演算するステップと、
前記演算された基本波電圧と前記高調波電圧とに基づき、前記偏差に比例する無効電力を前記系統連系インバータに前記電力系統へ出力させるステップと、
前記偏差に基づき、前記系統連系インバータが単独運転状態であるか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする単独運転検出装置の制御方法。 A control method of an isolated operation detection device that is mounted on a grid-connected inverter that connects a distributed power source and a power system, and detects an isolated operation of the grid-connected inverter,
Measuring the system voltage of the power system;
The measured system voltage is dq0 converted, the moving average of the voltage value obtained by the dq0 conversion is calculated in a moving average section of 1/3 of one period of the system voltage, and the moving average calculation result And calculating a fundamental voltage and a harmonic voltage of the system voltage based on the voltage value obtained by the dq0 conversion;
Calculating a deviation between a cycle of the grid voltage in a steady state and a cycle of the grid voltage to be measured;
Based on the calculated fundamental wave voltage and the harmonic voltage, causing the grid-connected inverter to output reactive power proportional to the deviation to the power system;
Determining whether the grid-connected inverter is in a single operation state based on the deviation; and
A control method for an isolated operation detection device comprising:
請求項1から4のいずれか1項に記載の単独運転検出装置を有することを特徴とする系統連系インバータ。 A grid-connected inverter that is provided between the distributed power source and the power system, converts DC power output from the distributed power source into AC power, and outputs the AC power to the power system,
A grid-connected inverter comprising the isolated operation detection device according to any one of claims 1 to 4.
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