JP6598738B2 - Power converter - Google Patents
Power converter Download PDFInfo
- Publication number
- JP6598738B2 JP6598738B2 JP2016132950A JP2016132950A JP6598738B2 JP 6598738 B2 JP6598738 B2 JP 6598738B2 JP 2016132950 A JP2016132950 A JP 2016132950A JP 2016132950 A JP2016132950 A JP 2016132950A JP 6598738 B2 JP6598738 B2 JP 6598738B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- converter
- command value
- output power
- input
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000872 buffer Substances 0.000 claims description 47
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 19
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
- Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
この発明は、太陽光発電などの発電装置や蓄電池などの蓄電装置からの電力により、電力系統からの潮流電力を制御する電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device that controls power flow from a power system using power from a power generation device such as solar power generation or a power storage device such as a storage battery.
従来技術として、電力系統から電力を受電する受電設備と、この受電設備から並列に接続された負荷群毎に設けられ、交流を直流に変換し、電力を蓄電し、蓄電された電力を交流に変換して放電する複数の電源装置と、前記電力系統から受電される電力を計測する受電電力計測器と、この計測された受電電力と設定された電源系統から受電する電力の上限値とから前記複数の電源装置の放電電流指令値を生成する機能を備えた分散電源システムが提案されている(例えば、下記の特許文献1参照)。 As a prior art, a power receiving facility that receives power from the power system and a load group connected in parallel from the power receiving facility are provided for converting alternating current into direct current, storing power, and storing the stored power into alternating current. From the plurality of power supply devices that convert and discharge, the received power measuring instrument that measures the power received from the power system, and the measured received power and the upper limit value of the power received from the set power system A distributed power supply system having a function of generating discharge current command values for a plurality of power supply devices has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).
蓄電装置、太陽光発電等の発電装置を入力とする電力変換装置においては、一般的に、先行文献1に記載されているような、蓄電装置、発電装置等からの電力を制御するために、DC/DCコンバータなどの電力変換器を接続し、DC/DCコンバータの出力に直流コンデンサなどの電力バッファ用素子を設け、この電力バッファ用素子を介して電力系統への出力電力を制御するためのDC/ACインバータなどの変換器を接続する構成が採用されている。そして、このような電力変換装置では、蓄電装置や発電装置等の電力によって、電力系統から需要家負荷(以下、単に負荷という)への電力供給(買電電力)を制御するために用いられる。 In a power conversion device that uses a power generation device such as a power storage device or solar power generation as an input, generally, in order to control the power from the power storage device, the power generation device, or the like, as described in the prior document 1, A power converter such as a DC / DC converter is connected, a power buffer element such as a direct current capacitor is provided at the output of the DC / DC converter, and the output power to the power system is controlled via the power buffer element. A configuration in which a converter such as a DC / AC inverter is connected is employed. And in such a power converter device, it is used in order to control the electric power supply (purchased electric power) from a power grid to a consumer load (henceforth only load) with electric power, such as an electrical storage device or a power generator.
ここで、このような電力系統から負荷への買電電力を制御する電力変換装置では、蓄電装置と発電装置とを組み合わせた、いわゆるダブル発電を行う際には、蓄電装置からの電力を電力系統に売電しないように制御する要求や、蓄電装置の電力により発電装置の電力系統への売電電力が増加しないように制御する要求がある。 Here, in such a power conversion device that controls the purchased power from the power system to the load, when performing so-called double power generation in which the power storage device and the power generation device are combined, the power from the power storage device is supplied to the power system. There is a request to control so as not to sell power, and a request to control so that the power sold to the power system of the power generation device is not increased by the power of the power storage device.
また、このような制御を行う場合において、電力変換装置の内部損失は、その取扱い電力により変化するため、考慮しない場合が多い。このため、従来の電力変換装置においては、先行文献1に示されるように、買電電力や負荷電力を検出して、買電電力や、蓄電装置や発電装置から負荷への供給電力が制御目標値となるように、蓄電装置に接続されたDC/DCコンバータの出力電力を制御する。 Further, when such control is performed, the internal loss of the power converter varies depending on the power handled, and is often not considered. For this reason, in the conventional power converter, as shown in the prior art document 1, the purchased power or the load power is detected, and the purchased power or the power supplied from the power storage device or the power generator to the load is controlled. The output power of the DC / DC converter connected to the power storage device is controlled so as to be a value.
このような制御を実施すると、上記のDC/DCコンバータと電力系統や負荷に接続されたDC/ACインバータとの間に介在される直流コンデンサなどの電力バッファ用素子の状態(すなわち、電圧や電流)が変化するので、DC/ACインバータは、DC/DCコンバータの出力電力を制御する結果として生じる電力バッファ用素子の状態変化を検出して、その状態変化を抑制するように負荷への出力電力を制御する。 When such control is performed, the state of a power buffer element such as a DC capacitor interposed between the DC / DC converter and a DC / AC inverter connected to a power system or a load (that is, voltage or current). ) Changes, the DC / AC inverter detects the state change of the power buffer element that occurs as a result of controlling the output power of the DC / DC converter, and the output power to the load so as to suppress the state change. To control.
このように、DC/DCコンバータの出力電力を制御する結果として発生する電力バッファ用素子の状態変化は、DC/DCコンバータの出力電力の変化に対して時間遅れが発生し易い。また、DC/ACインバータは、蓄電装置の出力に対して時間遅れを伴った電力バッファ用素子の状態変化を検出して制御を行うため、電力変換装置全体の制御の高速化の妨げとなるという課題があった。 As described above, the state change of the power buffer element generated as a result of controlling the output power of the DC / DC converter is likely to cause a time delay with respect to the change of the output power of the DC / DC converter. Moreover, since the DC / AC inverter detects and controls the state change of the power buffer element with a time delay with respect to the output of the power storage device, it impedes the speeding up of the overall control of the power conversion device. There was a problem.
また、このように電力変換装置の買電電力や負荷への電力供給の制御の高速化が困難である場合には、買電電力や負荷電力の変化に対して電力変換装置の制御が十分追いつかず、買電電力や電力変換装置から負荷への供給電力の制御目標値からのずれ量が大きくなり、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを招く恐れがあった。 In addition, when it is difficult to speed up the control of the power purchased by the power converter and the power supply to the load, the control of the power converter can sufficiently catch up with changes in the purchased power or the load power. However, the amount of deviation from the control target value of the purchased power or the power supplied from the power conversion device to the load is increased, and there is a possibility that the utilization rate of the stored power or the generated power is reduced.
この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電力系統からの買電電力や負荷への電力供給の制御を高速に行うことができ、また、蓄電装置や発電装置による買電電力や、負荷への供給電力の制御目標値からのずれ量を低減して、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can control the purchased power from the power system and the power supply to the load at a high speed. An object of the present invention is to provide a power converter that can reduce the amount of deviation of the power supplied to the load from the control target value and suppress a decrease in the utilization rate of the stored power or generated power.
第1の発明に係る電力変換装置は、入力電源からの入力電力を制御する第1変換器と、電力系統や需要家負荷への供給電力を制御する第2変換器と、上記第1変換器と上記第2変換器との間に接続される電力バッファ用素子と、上記電力系統から上記需要家負荷への買電電力が予め設定された目標値となるように上記第1変換器と上記第2変換器の入出力電力を制御する電力制御部とを備え、
上記電力制御部は、上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第1変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、上記入力電力制御部で作成された上記入力電力指令値を入力して、この入力電力指令値に基づいて上記第2変換器の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、上記第1変換器の出力電力と上記第2変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第2変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第2変換器に対して与える加算部と、を含むことを特徴としている。
A power converter according to a first aspect of the present invention includes a first converter that controls input power from an input power source, a second converter that controls power supplied to a power system and a consumer load, and the first converter. And a power buffer element connected between the first converter and the second converter, and the first converter and the power converter so that the purchased power from the power system to the consumer load becomes a preset target value. A power control unit for controlling input / output power of the second converter,
The power control unit includes a power information detection unit that directly or indirectly detects information on purchased power supplied from the power system to the customer load, and purchased power detected by the power information detection unit. Input power control that compares the purchased power command value that is the control target value and creates an input power command value for controlling the input power from the input power supply to the first converter according to the difference between the two And the input power command value created by the input power control unit, and based on the input power command value, a reference output power command value that serves as a reference for the control target of the output power of the second converter A reference output power command value generation unit for generating the power buffer, a detection value indicating a state change of the power buffer element due to a power difference between the output power of the first converter and the output power of the second converter, and the power State of buffer element An output power control unit that compares a state reference command value as a reference for change and generates an output power command value for output power control for the second converter according to a difference between the two, and the output power control unit An adding unit that adds the reference output power command value generated by the reference output power command value generation unit to the output power command value generated in step S3 and gives the added value to the second converter; It is characterized by including.
また、第2の発明に係る電力変換装置は、入力電源からの入力電力を制御する第1変換器と、電力系統および需要家負荷への供給電力を制御する第2変換器と、上記第1変換器と上記第2変換器との間に接続される電力バッファ用素子と、上記電力系統から上記需要家負荷への買電電力が予め設定された目標値となるように上記第1変換器と上記第2変換器の入出力電力を制御する電力制御部とを備え、
上記電力制御部は、上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第1変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、上記第1変換器の出力電力を検出し、その検出した出力電力とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、上記第1変換器の出力電力と上記第2変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第2変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第2変換器に対して与える加算部と、を含むことを特徴とする。
Moreover, the power converter device which concerns on 2nd invention is the 1st converter which controls the input power from an input power supply, the 2nd converter which controls the electric power supplied to a power system and a consumer load, The said 1st A power buffer element connected between the converter and the second converter, and the first converter so that the purchased power from the power system to the consumer load becomes a preset target value. And a power control unit for controlling input / output power of the second converter,
The power control unit includes a power information detection unit that directly or indirectly detects information on purchased power supplied from the power system to the customer load, and purchased power detected by the power information detection unit. Input power control that compares the purchased power command value that is the control target value and creates an input power command value for controlling the input power from the input power supply to the first converter according to the difference between the two A reference output power command value generation unit that detects the output power of the first converter and generates a reference output power command value that is substantially equal to the detected output power, and the output power of the first converter And a detection value indicating a state change of the power buffer element due to a power difference between the output power of the second converter and a state reference command value serving as a reference for the state change of the power buffer element. Depending on the difference between the two An output power control unit that generates an output power command value for output power control with respect to the second converter, and the reference output power command value generation unit that generates the output power command value generated by the output power control unit. And an adding unit that adds the reference output power command value and gives the added value to the second converter.
この発明の電力変換装置によれば、基準出力電力指令値生成部を設け、この基準出力電力指令値生成部に対して、第1変換器に対する入力電力を制御する入力電力指令値を、第2変換器の出力電圧制御を行う上での基準値として与えて基準出力電力指令値を生成する、あるいは第1変換器の出力電力を検出してこの出力電力とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を生成することで、複数の変換器間の電力差分を予め共有化することが可能になる。このため、電力変換装置の買電電力や負荷への電力供給の制御を高速に行うことができ、蓄電装置や発電装置による買電電力や電力変換装置から負荷への供給電力の制御目標値からのずれ量を低減し、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを抑制することが可能となる。 According to the power converter of the present invention, the reference output power command value generation unit is provided, and the input power command value for controlling the input power to the first converter is set to the second reference output power command value generation unit. A reference output power command value is generated by giving it as a reference value for controlling the output voltage of the converter, or a reference output power command value having a value substantially equal to this output power by detecting the output power of the first converter By generating the power difference, it becomes possible to share the power difference between the plurality of converters in advance. For this reason, it is possible to control the purchased power of the power conversion device and the power supply to the load at high speed, from the control target value of the purchased power by the power storage device and the power generation device and the power supplied from the power conversion device to the load. It is possible to reduce the amount of deviation of the power and suppress a decrease in the utilization rate of the stored power and generated power.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による電力変換装置の全体のシステム構成を示す機能ブロック図である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a functional block diagram showing an overall system configuration of a power conversion apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
この実施の形態1の電力変換装置10は、太陽光発電などの発電装置や蓄電池などの蓄電装置からなる入力電源3からの入力電力を制御する第1変換器1と、電力系統4や負荷5への供給電力を制御する第2変換器2と、第1変換器1と第2変換器2との間に接続されて第1および第2変換器1、2間の電力差分を緩和するための直流コンデンサなどの電力バッファ用素子6と、買電電力や負荷電力を検出して各々が制御目標値となるように第1変換器1と第2変換器2の電力制御を行う電力制御部7とを備えている。
The power conversion device 10 according to the first embodiment includes a first converter 1 that controls input power from an
本実施の形態では、第1変換器1は単一のDC/DCコンバータで構成され、また、第2変換器2は単一のDC/ACインバータで構成されている。しかしながら、この発明はこのような構成のものに限らず、例えば第1変換器1は、複数のDC/DCコンバータを並列接続した構成や、DC/DCコンバータとDC/ACインバータとを組み合わせて並列接続した構成のものであってもよく、また、第2変換器2は、複数のDC/ACインバータを並列接続した構成としたものであってもよい。
In the present embodiment, the first converter 1 is composed of a single DC / DC converter, and the
上記の電力制御部7は、電力情報検出部7a、入力電力制御部7b、基準出力電力指令値生成部7c、出力電力制御部7d、および加算部7eを備えている。
The power control unit 7 includes a power
ここに、電力情報検出部7aは、電力系統4から負荷5に供給される電力(以下、買電電力という)の情報を直接または間接的に検出して、電力系統4からの買電電力を算出する。すなわち、電力系統4から負荷5に供給される買電電力情報P1を直接検出する場合のほか、負荷5に供給される電力(以下、負荷電力という)の負荷電力情報P2と第2変換器2の出力電力情報P3とに基づいて間接的に買電電力を算出してもよく、あるいは負荷電力情報P2に基づいて間接的に買電電力を算出してもよい。
Here, the power
入力電力制御部7bは、電力情報検出部7aにより検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて第1変換器1に対する入力電源3からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する。
The input
基準出力電力指令値生成部7cは、入力電力制御部7bから第1変換器1へ与えられる上記入力電力指令値を入力して、第2変換器2の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する。なお、この場合の基準出力電力指令値は、入力電力制御部7bから出力される入力電力指令値とほぼ等しい値である。
The reference output power command value generation unit 7c receives the input power command value given to the first converter 1 from the input
出力電力制御部7dは、第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力との電力差分による電力バッファ用素子6の状態変化の検出値を、電力バッファ用素子6の状態変化の基準となる状態基準指令値と比較し、その両者の差分に応じて第2変換器2に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する。
The output
なお、この実施の形態1では、電力バッファ用素子6の状態変化の検出値として、電圧変化の検出値を用いており、そのため、電力バッファ用素子6の状態変化の基準となる状態基準指令値も素子電圧指令値としている。しかし、電力バッファ用素子6の状態変化の検出値としては、このような電圧変化の検出値に限らず、電力バッファ用素子の電流、あるいは電力など、第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力との電力差分による電力バッファ用素子6の状態変化を検出する値であればどのような検出値を用いてもよい。
In the first embodiment, the detected value of the voltage change is used as the detected value of the state change of the
加算部7eは、出力電力制御部7dで生成された出力電力指令値に基準出力電力指令値生成部7cで生成された基準出力電力指令値を加算し、この加算した値を最終的に第2変換器2に対して出力電力制御用の指令値として与える。
The adding
ここで、入力電源3が蓄電装置を含む場合の電力変換装置10に求められる要求について説明する。
図2は電力変換装置10の各部の電力量と、制約事項の説明図である。
Here, the request | requirement requested | required of the power converter device 10 in case the
FIG. 2 is an explanatory diagram of the amount of power of each part of the power conversion apparatus 10 and restrictions.
入力電源3を構成する太陽光発電などの発電装置3aまたは蓄電池などの蓄電装置3bの電力は、ピークカットまたはピークシフトなどを目的として、電力系統4から負荷5への電力供給(買電電力)を制御するために用いられる場合がある。このような場合、蓄電装置3bからの電力を電力系統4へ向けて放電し、負荷5に供給することにより買電電力量を調整する。ここで、例えば蓄電装置3bを運用する場合には、理想的には、(負荷電力)−(買電電力指令値)=(電力変換装置の出力電力)、とすることにより、買電電力指令値に従った買電電力量を実現することができる。
The power of the power generation device 3a such as solar power generation or the
ところが、蓄電装置3bを利用して買電電力を制御する電力変換装置10においては、蓄電装置3bからの電力を電力系統4に売電しないように制御する要求がある。この要求への対応として、買電電力や負荷電力を検出して、電力変換装置10の出力電力が負荷電力を超えないよう、電力変換装置10の出力電力を抑制する方法がある。
However, in the power conversion device 10 that controls the purchased power by using the
しかしながら、この方法では、図2に示すように、発電装置3aと蓄電装置3bとを組合せて動作させる、いわゆるダブル発電を行う際には、電力変換装置10の出力電力が負荷電力を超えないよう抑制するため、発電装置3aの余剰電力を電力系統4に売電することができず、発電電力を捨てざるを得なくなり、発電装置3aの利用効率が下がるという課題がある。このため、買電電力の制御は、買電電力や負荷電力を検出し、蓄電装置3bからの入力電力が負荷電力を超えないよう制御されることが一般的である。
However, in this method, as shown in FIG. 2, when so-called double power generation is performed in which the power generation device 3a and the
次に、この発明の実施の形態1による電力変換装置10の動作について、負荷電力の変動時の例を用いて説明する。 Next, the operation of the power conversion device 10 according to the first embodiment of the present invention will be described using an example when the load power varies.
まず、この発明の理解を促すために、電力制御部7において、基準出力電力指令値生成部7cを設けない場合の動作について説明する。
図3は電力変換装置10の電力制御部7において、基準出力電力指令値生成部7cを設けない構成とした場合に、負荷電力が変動した際の各部の電力変化状態を示すタイムチャートである。
First, in order to facilitate understanding of the present invention, the operation in the case where the reference output power command value generation unit 7c is not provided in the power control unit 7 will be described.
FIG. 3 is a time chart showing the power change state of each part when the load power fluctuates when the power control unit 7 of the power conversion apparatus 10 is configured not to include the reference output power command value generation unit 7c.
図3(b)に示すように、負荷電力変動前の定常状態における第1変換器1の出力電力が負荷電力とほぼ等しく、買電電力が買電電力指令値とほぼ等しい状態から負荷電力がステップ状に急峻に増加したものとする(時刻t0)。そして、負荷電力が増加すると、買電電力が買電電力指令値よりも大きくなる。 As shown in FIG. 3B, the output power of the first converter 1 in the steady state before the load power fluctuation is substantially equal to the load power, and the load power is changed from the state where the purchased power is substantially equal to the purchased power command value. It is assumed that it increases steeply in a step shape (time t0). When the load power increases, the purchased power becomes larger than the purchased power command value.
電力制御部7の電力情報検出部7aは、電力変換装置10の出力電力情報P3、負荷電力情報P2、または買電電力情報P1を検出して、各情報に基づき電力系統4からの買電電力を算出する。入力電力制御部7bは、電力情報検出部7aで算出された上記買電電力を予め設定されている買電電力指令値と比較する。そして、買電電力と買電電力指令値との差を埋めるように、入力電源3から第1変換器1に入力される入力電力を制御するための入力電力指令値を増加する。
The power
なお、この場合、上記した入力電源3が発電装置3aに加えて蓄電装置3bを含む場合の要求から、入力電力制御部7bから出力される入力電力指令値は、蓄電装置3bからの入力電力が負荷電力を超えることのない範囲で与えられる。
In this case, the input power command value output from the input
入力電力制御部7bからの入力電力指令値を受けた第1変換器1は、入力電源3からの入力電力が入力電力指令値に等しくなるよう、図3(c)に示すように、入力電力が増加するように動作する(時刻t0)。
Upon receiving the input power command value from the input
第1変換器1が入力電源3からの入力電力を増加させた場合(時刻t0以降)でも、第2変換器2の出力電力は、しばらくの間(時刻t0〜t1の期間)、負荷電力増加前の出力電力の状態のままである。すなわち、第2変換器2は、負荷電力とほぼ等しい電力を出力している。したがって、時刻t0で第1変換器1が入力電力を増加させると、第1変換器1の出力は第2変換器2の出力よりも大きくなるので、第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力の差分が電力バッファ用素子6に供給され、その結果として、図3(a)に示すように、電力バッファ用素子6の電圧が上昇する。
Even when the first converter 1 increases the input power from the input power source 3 (after time t0), the output power of the
出力電力制御部7dは、電力バッファ用素子6の状態変化である素子電圧の変化を検出し、その検出した素子電圧とその制御目標値となる素子電圧指令値とを比較し、検出した電力バッファ用素子6の素子電圧が素子電圧指令値と一致するように出力電力指令値を生成し、これを第2変換器2に与える。
The output
第2変換器2は、この出力電力指令値と一致するように、その出力電力を制御するので、図3(d)に示すように、第2変換器2の出力電力が増加される(時刻t1)。そして、負荷電力の増加量とほぼ等しい量の第1変換器1の入力電力を第2変換器2が出力するようになると、買電電力と買電電力指令値とがほぼ一致する(時刻t2)。
Since the
このように、電力バッファ用素子6の電圧の増加量は、第1変換器1の出力電力に比例するため、電力バッファ用素子6の電圧の増加量に応じて、第2変換器2の出力電力を増加させることにより、第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力とを一致させることができる。すなわち、負荷電力の変動時に、負荷電力の増加量とほぼ等しい量の第1変換器1の入力電力を第2変換器2が出力することにより、買電電力と買電電力指令値とをほぼ一致させることが可能となる(時刻t2以降)。
As described above, since the increase amount of the voltage of the
以上説明したように、電力制御部7に基準出力電力指令値生成部7cを設けない構成とした場合には、入力電源3からの入力電力を第1変換器1で制御し、これに応じて間接的に第2変換器2の出力電力を制御することにより、買電電力を制御することになる。
As described above, when the power control unit 7 is not provided with the reference output power command value generation unit 7c, the input power from the
ここで、電力バッファ用素子6としては、通常、直流コンデンサが用いられる。直流コンデンサは、その流入電力の変化に比例して電圧が上昇するが、その直流コンデンサの電圧上昇は、流入電力の変化に対して時間遅れを伴う。このため、上記のように電力変換装置10を制御する場合、入力電源3からの入力電力の変化による第1変換器1の出力電力の変化に対して、電力バッファ用素子6の電圧変化が時間的に遅延し、そのため、第2変換器2の出力電力の変化も入力電源3からの入力電力の変化に対して遅延する。
Here, a DC capacitor is usually used as the
その結果、負荷電力の変動時に、買電電力が買電電力指令値から乗離する時間(図3の時刻t0〜t2の期間)が長くなる。買電電力が買電電力指令値から乗離した場合には、電力系統4から負荷電力を供給するが、そうすると、この供給電力により蓄電電力や発電電力の利用率が低下することとなる。 As a result, when the load power fluctuates, the time (the period from time t0 to t2 in FIG. 3) that the purchased power gets on and off the purchased power command value becomes longer. When the purchased power is separated from the purchased power command value, the load power is supplied from the power system 4. Then, the utilization rate of the stored power and the generated power is reduced by this supplied power.
そこで、この発明の実施の形態1では、上記の不具合を解消するため、電力制御部7に基準出力電力指令値生成部7cを設けた構成としている。 Therefore, in the first embodiment of the present invention, the power control unit 7 is provided with the reference output power command value generation unit 7c in order to solve the above problems.
図4は電力変換装置10の電力制御部7において、基準出力電力指令値生成部7cを設けた構成とした場合に、負荷電力が変動した際の各部の電力変化状態を示すタイムチャートである。 FIG. 4 is a time chart showing the power change state of each unit when the load power fluctuates when the power control unit 7 of the power conversion apparatus 10 is configured to include the reference output power command value generation unit 7c.
図4(b)に示すように、負荷変動前の定常状態における第1変換器1の出力電力が負荷電力とほぼ等しく、買電電力が買電電力指令値とほぼ等しい状態から、時刻t5の時点で負荷電力がステップ状に急峻に増加したとする(時刻t5)。 As shown in FIG. 4B, from the state where the output power of the first converter 1 in the steady state before the load change is approximately equal to the load power and the purchased power is substantially equal to the purchased power command value, the time t5 is reached. It is assumed that the load power suddenly increases stepwise at the time (time t5).
この場合、買電電力が買電電力指令値よりも大きくなるので、入力電力制御部7bは、買電電力と買電電力指令値との差を埋めるように、入力電源3から第1変換器1に入力される入力電力が入力電力指令値に等しくなるよう、図4(c)に示すように、入力電源3からの入力電力を制御するための入力電力指令値を増加する。
In this case, since the purchased power becomes larger than the purchased power command value, the input
また、入力電力制御部7bからの入力電力指令値は、同時に基準出力電力指令値生成部7cにも与えられる。基準出力電力指令値生成部7cは、この第1変換器1に与える入力電力指令値とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を第2変換器2の出力電力を制御する際の基準値として生成する。
Further, the input power command value from the input
また、出力電力制御部7dは、第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力との電力差分による電力バッファ用素子6の状態変化である素子電圧の変化(状態変化検出値)を検出し、その検出した素子電圧とその制御目標値となる素子電圧指令値(状態基準指令値)とを比較し、検出した電力バッファ用素子6の素子電圧が素子電圧指令値と一致するようにその差分に応じた出力電力指令値を生成する。
The output
そして、加算部7eは、この出力電力制御部7dで生成された出力電力指令値に対して基準出力電力指令値生成部7cで生成された基準出力電力指令値を加算し、この加算した値を最終的に第2変換器2に対して出力電力制御用の指令値として与える。
Then, the adding
第2変換器2は、この出力電力指令値と一致するように、その出力電力を制御するので、図4(d)に示すように、第2変換器2の出力電力が増加される(時刻t6)。そして、負荷電力の増加量とほぼ等しい量の第1変換器1の入力電力を第2変換器2が出力するようになると、買電電力と買電電力指令値とがほぼ一致する(時刻t7)。
Since the
この制御により、第2変換器2の出力電力と第1変換器1の出力電力とは、ほぼ同様な速度で変化し、かつほぼ同等な値となる。このため、電力バッファ用素子6には、上記したように第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力との差分が流入するが、両者の電圧差が小さいため、図4(a)に示すように、電力バッファ用素子6の電圧変化は極めて小さい。
By this control, the output power of the
すなわち、変換器損失や制御誤差による第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力とは微小な誤差を持つため、その差分により電力バッファ用素子6の電圧は少しだけ変化するが、その電圧変化は極めて小さいので、買電電力が買電電力指令値から乖離する時間(図4の時刻t5〜t7の期間)が短くなる。したがって、電力バッファ用素子6の状態変化の時間的な遅延の影響を受けることがなく、第2変換器2の出力電力を高速に第1変換器1の入力電力の変化に追従させることが可能となる。
That is, since the output power of the first converter 1 and the output power of the
以上のように、この発明の実施の形態1による電力変換装置10は、基準出力電力指令値生成部7cを設けて、第1変換器1の出力電力制御用の入力電力指令値とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を出力電力指令値に上乗せして第2変換器2に対して与えることにより、上記した基準出力電力指令値生成部7cを設けない場合に比べて、入力電源3からの入力電力の変化による第1変換器1の出力電力の変化に対して、ほぼ同等な速度で第2変換器2の出力電力を変化させることが可能となる。
As described above, the power conversion device 10 according to the first embodiment of the present invention includes the reference output power command value generation unit 7c and is substantially equal to the input power command value for output power control of the first converter 1. The reference output power command value is added to the output power command value and given to the
その結果、電力バッファ用素子6の状態変化を介して制御する電力が小さくなり、電力バッファ用素子6に流入する電力による電力バッファ用素子6の状態変化の時間的な遅延の影響を受けることが極めて小さくなり、第2変換器2の出力電力を第1変換器1の出力電力に高速に追従させることができる。
As a result, the power to be controlled via the state change of the
これにより、負荷電力の変化時に、第1変換器1に与えた入力電力指令値の変化に対する第2変換器2の出力電力の制御の遅延によって、買電電力が買電電力指令値から乖離する時間(図4の時刻t5〜t7)を短縮できるので、蓄電電力や発電電力の利用率を向上することが可能となる。
Thus, when the load power changes, the purchased power deviates from the purchased power command value due to the delay in the control of the output power of the
なお、電力情報検出部7aで検出する情報は、前述した各情報に限らず、例えば、発電装置が電力変換装置10の出力端や、電力バッファ用素子6を介して接続された構成の場合には、発電情報を検出してもよい。また、電力変換装置10の出力電力情報は、第2変換器2に与える出力電力指令値によって代用させてもよい。
The information detected by the power
実施の形態2.
図5は、この発明の実施の形態2による電力変換装置の全体のシステム構成を示す機能ブロック図であり、実施の形態1(図1)の構成と対応もしくは相当する構成部分については同じ参照符号を付して詳しい説明は省略する。
FIG. 5 is a functional block diagram showing the overall system configuration of the power conversion apparatus according to
この実施の形態2では、電力制御部7の構成が、実施の形態1の場合と若干相違する。すなわち、この実施の形態2では、電力制御部7において、第1変換器1の出力電力(図5の第1変換器出力電力情報P4)を検出し、その検出出力を基準出力電力指令値生成部7cへ入力し、基準出力電力指令値生成部7cがこの第1変換器1の出力電力に基づいて、第2変換器2の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する構成としている。
In the second embodiment, the configuration of the power control unit 7 is slightly different from that in the first embodiment. That is, in the second embodiment, the power control unit 7 detects the output power of the first converter 1 (first converter output power information P4 in FIG. 5), and generates the reference output power command value generation. The reference output power command value generation unit 7c generates a reference output power command value serving as a reference for the control target of the output power of the
実施の形態1のように、基準出力電力指令値生成部7cに入力電力制御部7bからの入力電力指令値を与える場合、第1変換器1の出力は、その入力電力指令値に対して、第1変換器1の損失や制御誤差などによる差分が生じる。その差分は負荷変動直後には第1変換器1の出力電力と第2変換器2の出力電力との差分として発生する。この差分は電力バッファ用素子6に流入して出力電力制御部7dにより補正されることになるが、電力バッファ用素子6の状態変化(電圧変化)の時間的遅延の影響を受けるため、買電電力と買電電力指令値との一時的な乖離量が増加することになり、蓄電電力や発電電力の利用率向上の妨げとなる。
As in Embodiment 1, when the input power command value from the input
これに対して、この実施の形態2による電力変換装置では、基準出力電力指令値生成部7cへの入力情報として、第1変換器1の出力電力を検出し、その検出した出力電力に基づいて基準出力電力指令値生成部7cで第2変換器2の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成するので、第1変換器1の損失などによる誤差の影響を受けることがなくなる。
On the other hand, in the power conversion device according to the second embodiment, the output power of the first converter 1 is detected as input information to the reference output power command value generation unit 7c, and based on the detected output power. Since the reference output power command value generation unit 7c generates a reference output power command value that serves as a reference for the control target of the output power of the
以上のように、この発明の実施の形態2による電力変換装置においては、基準出力電力指令値生成部7cへの入力情報を、第1変換器1の出力電力としているので、実施の形態1のように第1変換器1の入力電力指令値に基づいて基準出力電力指令値生成部7cが基準出力電力指令値を生成する場合に比べて、第1変換器1と第2変換器2の出力電力の誤差を軽減することができる。すなわち、買電電力が買電電力指令値から乖離する量を更に少なくできるので、蓄電電力や発電電力の利用率を向上することが可能となる。
その他の作用、効果については実施の形態1の場合と同様である。
As described above, in the power conversion device according to the second embodiment of the present invention, the input information to the reference output power command value generation unit 7c is the output power of the first converter 1, so that As compared with the case where the reference output power command value generation unit 7c generates the reference output power command value based on the input power command value of the first converter 1, the outputs of the first converter 1 and the
Other operations and effects are the same as those in the first embodiment.
なお、この発明は、上記の実施の形態1、2の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、各実施の形態1、2の構成の一部を変更したり、その構成を省略することができ、また、各実施の形態1、2の構成を適宜組み合わせることが可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the first and second embodiments described above, and a part of the configuration of each of the first and second embodiments is changed without departing from the spirit of the present invention. Or the configuration thereof can be omitted, and the configurations of the first and second embodiments can be appropriately combined.
1 第1変換器、2 第2変換器、3 入力電源、3a 発電装置、3b 蓄電装置、4 電力系統、5 負荷(需要家負荷)、6 電力バッファ用素子、7 電力制御部、
7a 電力情報検出部、7b 入力電力制御部、7c 基準出力電力指令値生成部、
7d 出力電力制御部、7e 加算部、10 電力変換装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st converter, 2 2nd converter, 3 input power supply, 3a electric power generating apparatus, 3b electrical storage apparatus, 4 electric power system, 5 load (customer load), 6 element for electric power buffers, 7 electric power control part,
7a power information detection unit, 7b input power control unit, 7c reference output power command value generation unit,
7d Output power controller, 7e adder, 10 power converter.
Claims (4)
上記電力制御部は、
上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、
上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第1変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、
上記入力電力制御部で作成された上記入力電力指令値を入力して、この入力電力指令値に基づいて上記第2変換器の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、
上記第1変換器の出力電力と上記第2変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第2変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、
上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第2変換器に対して与える加算部と、
を含むことを特徴とする電力変換装置。 A first converter that controls input power from an input power source, a second converter that controls power supplied to a power system and a consumer load, and a connection between the first converter and the second converter And the input / output power of the first converter and the second converter are controlled so that the purchased power from the power system to the consumer load becomes a preset target value. A power control unit,
The power control unit
A power information detection unit that directly or indirectly detects information of purchased power supplied from the power system to the customer load;
The purchased power detected by the power information detection unit is compared with the purchased power command value that is the control target value, and the input power from the input power supply to the first converter is controlled according to the difference between the two. An input power control unit for creating an input power command value for
The input power command value created by the input power control unit is input, and a reference output power command value serving as a reference for a control target of the output power of the second converter is generated based on the input power command value. A reference output power command value generation unit;
A detection value indicating a state change of the power buffer element due to a power difference between the output power of the first converter and the output power of the second converter, and a state reference serving as a reference for the state change of the power buffer element An output power control unit that compares a command value and generates an output power command value for output power control for the second converter according to a difference between the two,
The reference output power command value generated by the reference output power command value generation unit is added to the output power command value generated by the output power control unit, and the added value is added to the second converter. An adder to give,
The power converter device characterized by including.
上記電力制御部は、
上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、
上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第1変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、
上記第1変換器の出力電力を検出し、その検出した出力電力とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、
上記第1変換器の出力電力と上記第2変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第2変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、
上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第2変換器に対して与える加算部と、
を含むことを特徴とする電力変換装置。 A first converter that controls input power from an input power source, a second converter that controls power supplied to a power system and a consumer load, and a connection between the first converter and the second converter And the input / output power of the first converter and the second converter are controlled so that the purchased power from the power system to the consumer load becomes a preset target value. A power control unit,
The power control unit
A power information detection unit that directly or indirectly detects information of purchased power supplied from the power system to the customer load;
The purchased power detected by the power information detection unit is compared with the purchased power command value that is the control target value, and the input power from the input power supply to the first converter is controlled according to the difference between the two. An input power control unit for creating an input power command value for
A reference output power command value generation unit that detects the output power of the first converter and generates a reference output power command value having a value substantially equal to the detected output power;
A detection value indicating a state change of the power buffer element due to a power difference between the output power of the first converter and the output power of the second converter, and a state reference serving as a reference for the state change of the power buffer element An output power control unit that compares a command value and generates an output power command value for output power control for the second converter according to a difference between the two,
The reference output power command value generated by the reference output power command value generation unit is added to the output power command value generated by the output power control unit, and the added value is added to the second converter. An adder to give,
The power converter device characterized by including.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016132950A JP6598738B2 (en) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016132950A JP6598738B2 (en) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | Power converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018007453A JP2018007453A (en) | 2018-01-11 |
JP6598738B2 true JP6598738B2 (en) | 2019-10-30 |
Family
ID=60946584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016132950A Active JP6598738B2 (en) | 2016-07-05 | 2016-07-05 | Power converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6598738B2 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002369406A (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-20 | Hitachi Ltd | System-interconnected power system |
JP2003009537A (en) * | 2001-06-27 | 2003-01-10 | Hitachi Ltd | Power converter |
US8018748B2 (en) * | 2007-11-14 | 2011-09-13 | General Electric Company | Method and system to convert direct current (DC) to alternating current (AC) using a photovoltaic inverter |
KR101797270B1 (en) * | 2014-04-16 | 2017-11-13 | 엘에스산전 주식회사 | Control sequence module of grid tied inverter system |
JP2016116404A (en) * | 2014-12-17 | 2016-06-23 | 株式会社高砂製作所 | Output power control method for ac power supply device, and ac power supply device |
-
2016
- 2016-07-05 JP JP2016132950A patent/JP6598738B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018007453A (en) | 2018-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6323635B1 (en) | Parallel power supply | |
JP6471936B2 (en) | Power converter and control method of power converter | |
JP6701922B2 (en) | Storage controller | |
JP7006792B2 (en) | Inverter device test device | |
JP2011015493A (en) | Distributed power supply device | |
RU2664591C1 (en) | Method of electric power control and electric power control device | |
JP6281742B2 (en) | Inverter system | |
JP2010161845A (en) | Control device of uninterruptible power supply device | |
JP6598738B2 (en) | Power converter | |
JP2005160188A (en) | Voltage controller for distributed power supply | |
JP6456195B2 (en) | Power fluctuation suppression device | |
JP6392708B2 (en) | Self-excited power converter | |
JP6245467B2 (en) | Power converter for wind power generation | |
JP4569552B2 (en) | Instantaneous voltage drop compensation device | |
JP2008306831A (en) | Harmonic current compensation apparatus | |
JP2014135878A (en) | Controller of three-phase converter and electric power conversion system using the same | |
JP2019161868A (en) | Power supply system and control method for power supply system | |
JP2012121531A (en) | Device and method for controlling inverter for ac feeding | |
JP5987980B2 (en) | Phase control type DC-DC converter and control method thereof | |
JP5781905B2 (en) | Power adjustment amount derivation device | |
JP5020010B2 (en) | Generator power factor control device | |
JP4633441B2 (en) | Generator excitation control device | |
JP4869217B2 (en) | Excitation control device and excitation control method | |
JP2007295766A (en) | Pulse power supply | |
JP2004015897A (en) | Method of controlling output of pwm rectifier and output control device thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190903 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191001 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6598738 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |