JP6658949B1 - Uninterruptible power supply system and control method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】電力系統の異常時において過電流を抑制しつつ、電力変換器の起動を速やかに行う。【解決手段】電力系統１０の正常時に電力系統１０から負荷３０に給電し、電力系統１０の異常時に電力系統１０から負荷３０への給電を遮断するとともに、エネルギー貯蔵部４から負荷３０に給電する常時商用給電方式の無停電電源システム１００であって、電力系統１０から負荷３０への給電を遮断する遮断器２と、遮断器２よりも負荷側に接続され、エネルギー貯蔵部４のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器５と、電力変換器５を制御する電力変換器制御部９３とを備え、電力変換器制御部９３は、電力系統１０の異常検出後に電力変換器５を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替える。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly start up a power converter while suppressing an overcurrent when an abnormality occurs in a power system. SOLUTION: The power system 10 supplies power to the load 30 when the power system 10 is normal, the power supply from the power system 10 to the load 30 is cut off when the power system 10 is abnormal, and the energy storage unit 4 supplies power to the load 30. An uninterruptible power supply system 100 of a constant commercial power supply system, which is connected to a circuit breaker 2 that cuts off power supply from a power system 10 to a load 30 and a load side of the circuit breaker 2, and exchanges energy in an energy storage unit 4 with an alternating current. The power converter 5 which converts into electric power and the power converter control part 93 which controls the power converter 5 are provided, and the power converter control part 93 carries out current feedback control of the power converter 5 after the abnormality detection of the power grid 10. Then, the operation is switched to the voltage feedback control. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、常時商用給電方式の無停電電源システム及びその制御方法に関するものである。 The present invention relates to an uninterruptible power supply system of a continuous commercial power supply system and a control method thereof.
常時商用給電方式の無停電電源システムは、特許文献１に示すように、電力系統から負荷への給電を遮断する遮断器と、当該遮断器よりも負荷側に接続されてエネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器とを備えている。 As shown in Patent Literature 1, an uninterruptible power supply system of a continuous commercial power supply method includes a circuit breaker that cuts off power supply from a power system to a load, and is connected to a load side of the circuit breaker to store energy in an energy storage unit. A power converter that converts the power into AC power.
この無停電電源システムでは、電力系統の正常時に遮断器を介して当該電力系統から負荷に給電し、電力変換器は停止されている。一方、電力系統の短絡事故時に遮断器を開放して電力系統から負荷への給電を遮断すると同時に、電力変換器を電圧フィードバック制御により起動して、エネルギー貯蔵部から負荷に給電する。 In this uninterruptible power supply system, when the power system is normal, power is supplied from the power system to the load via the circuit breaker, and the power converter is stopped. On the other hand, when a short circuit occurs in the power system, the circuit breaker is opened to cut off power supply from the power system to the load, and at the same time, the power converter is activated by voltage feedback control to supply power from the energy storage unit to the load.
しかしながら、遮断器により完全に遮断される前に電力変換器を電圧フィードバック制御で起動すると、電力系統の事故点に向って過電流が流れて、電力変換器の出力電圧が低下してしまう。その結果、電力変換器の電圧フィードバック制御に偏差が生じ、当該偏差が作用して電圧出力が数サイクル乱れてしまう。 However, if the power converter is started by the voltage feedback control before being completely cut off by the circuit breaker, an overcurrent flows toward the fault point of the power system, and the output voltage of the power converter decreases. As a result, a deviation occurs in the voltage feedback control of the power converter, and the deviation acts to disturb the voltage output for several cycles.
この過電流に対処するものとして、特許文献２に示すように、電力変換器の出力電流を検出して、過電流を検出すると一時的に電圧フィードバック制御を停止して、電圧オープンループ制御で電力変換器を制御することにより、出力電圧が乱れる期間を短縮している。 As a countermeasure against this overcurrent, as shown in Patent Document 2, the output current of the power converter is detected, and when the overcurrent is detected, the voltage feedback control is temporarily stopped, and the power is controlled by the voltage open loop control. By controlling the converter, the period during which the output voltage is disturbed is reduced.
ところが、電力系統の短絡事故中に電力変換器を電圧制御で動作させるためには、様々な事故条件を想定して過電流に対応すべく余裕を持って装置全体の電流耐量を大きく設計する必要がある。その結果、その分の余計なコストがかかってしまう。 However, in order to operate the power converter under voltage control during a short-circuit fault in the power system, it is necessary to design a large current withstand capacity for the entire device with a margin to cope with overcurrent, assuming various fault conditions. There is. As a result, extra costs are incurred.
現状では過電流を防止するためには、遮断器が事故点を解列するまで電力変換器を一定期間待機させる必要がある。また、遮断器の解列を待って電力変換器を遮断するものでは、通信遅れ等によって電力変換器の起動が遅れてしまう。 At present, in order to prevent overcurrent, it is necessary to make the power converter wait for a certain period of time until the breaker disconnects the fault point. Further, when the power converter is shut off after the breaker is disconnected, the activation of the power converter is delayed due to communication delay or the like.
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、電力系統の異常時において過電流を抑制しつつ電力変換器の起動を速やかに行うことをその主たる課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its main object to quickly start up a power converter while suppressing overcurrent when an abnormality occurs in a power system.
すなわち本発明に係る無停電電源システムは、電力系統の正常時に当該電力系統から負荷に給電し、前記電力系統の異常時に前記電力系統から前記負荷への給電を遮断するとともに、エネルギー貯蔵部から前記負荷に給電する常時商用給電方式の無停電電源システムであって、前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、前記遮断器よりも前記負荷側に接続されて、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器と、前記電力変換器を制御する電力変換器制御部とを備え、前記電力変換器制御部は、前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替えることを特徴とする。 That is, the uninterruptible power supply system according to the present invention supplies power to the load from the power system when the power system is normal, and cuts off power supply to the load from the power system when the power system is abnormal. An uninterruptible power supply system of a continuous commercial power supply system for supplying power to a load, wherein the energy storage unit is connected to the load side of the circuit breaker for interrupting power supply from the power system to the load, and A power converter that converts the energy of the power into AC power, and a power converter control unit that controls the power converter, wherein the power converter control unit controls the power converter to output a current after detecting an abnormality in the power system. It is characterized by starting by feedback control and then switching to voltage feedback control.
また、本発明に係る無停電電源システムの制御方法は、電力系統の正常時に当該電力系統から負荷に給電し、前記電力系統の異常時に前記電力系統から前記負荷への給電を遮断するとともに、エネルギー貯蔵部から前記負荷に給電する常時商用給電方式の無停電電源システムの制御方法であって、前記無停電電源システムは、前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、前記遮断器よりも前記負荷側に接続されて、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器とを備えたものであり、前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替えることを特徴とする。 Further, the control method of the uninterruptible power supply system according to the present invention is to supply power to the load from the power system when the power system is normal, and to cut off power supply from the power system to the load when the power system is abnormal. A control method of an uninterruptible power supply system of a continuous commercial power supply method for supplying power from a storage unit to the load, wherein the uninterruptible power supply system includes a circuit breaker that cuts off power supply from the power system to the load, And a power converter that is connected to the load side and converts the energy of the energy storage unit into AC power.The power converter is activated by current feedback control after detecting an abnormality in the power system. After that, the operation is switched to voltage feedback control.
このような本発明であれば、電力系統の異常検出後に電力変換器を電流フィードバック制御により起動しているので、電力系統が短絡事故等の異常中であっても過電流を防止しながら装置を起動させることができ、装置全体の電流耐量を抑制することができる。また、遮断器が事故点を解列するのを待つことなく電力変換器を起動させているので、遮断器による解列時には電力変換器が起動された状態であり、電圧異常の補償動作を速やかに行うことができる。 According to the present invention, since the power converter is started by the current feedback control after the detection of the abnormality of the power system, the device can be controlled while preventing the overcurrent even during the abnormality of the power system such as a short circuit accident. It can be started, and the current withstand capability of the entire device can be suppressed. In addition, since the power converter is activated without waiting for the breaker to disconnect the fault point, the power converter is activated when the circuit breaker is disconnected, and the voltage abnormality compensation operation can be performed quickly. Can be done.
本発明に係る無停電電源システムは、前記負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部を更に備えている。この構成において、前記変換器制御部は、前記負荷電流検出部により得られた前記電力系統の異常検出前の負荷電流を指令値として前記電流フィードバック制御を開始することが望ましい。ここで、電力変換器制御部による電流指令値を異常検出前の負荷電流と同じにすることが最も望ましいが、電流指令値を異常検出前の負荷電流未満としても良い。一方で、電流指令値を異常検出前の負荷電流よりも大きくした場合、遮断器開放時に過電圧となる可能性がある。
この構成であれば、電流フィードバック制御から電圧フィードバック制御に切り替えた際の電圧変動を抑制することができる。
The uninterruptible power supply system according to the present invention further includes a load current detection unit that detects a load current flowing through the load. In this configuration, it is preferable that the converter control unit starts the current feedback control using a load current before the abnormality detection of the power system obtained by the load current detection unit as a command value. Here, it is most preferable that the current command value by the power converter control unit is the same as the load current before abnormality detection, but the current command value may be less than the load current before abnormality detection. On the other hand, if the current command value is set to be larger than the load current before abnormality detection, an overvoltage may occur when the circuit breaker opens.
With this configuration, it is possible to suppress the voltage fluctuation when switching from the current feedback control to the voltage feedback control.
電流制御の立ち上がりを高速にするためには、前記電力変換器制御部は、前記電力変換器を前記電流フィードバック制御とともに電流フィードフォワード制御により起動することが望ましい。 In order to speed up the rise of the current control, it is preferable that the power converter control unit starts the power converter by current feedforward control together with the current feedback control.
本発明の無停電電源システムは、前記電力変換器から出力される変換器電圧を検出する変換器電圧検出部を更に備えている。この構成において、前記電力変換器制御部は、前記変換器電圧検出部により得られた変換器電圧を用いて前記遮断器の開放を判断し、前記電流フィードバック制御から前記電圧フィードバック制御に切り替えることが望ましい。
この構成であれば、遮断器が開放したタイミングに合わせて電圧フィードバック制御に切り替えることができ、補償動作を速やかに行うことができる。
The uninterruptible power supply system of the present invention further includes a converter voltage detection unit that detects a converter voltage output from the power converter. In this configuration, the power converter control unit determines that the circuit breaker is open using the converter voltage obtained by the converter voltage detection unit, and switches from the current feedback control to the voltage feedback control. desirable.
With this configuration, it is possible to switch to the voltage feedback control at the timing when the circuit breaker is opened, and the compensation operation can be performed quickly.
その他、遮断器が開放したタイミングに合わせて電圧フィードバック制御に切り替えるためには、前記電流フィードバック制御から前記電圧フィードバック制御に切り替える態様としては、前記電力変換器制御部は、前記遮断器が開放されたことを示す遮断器開放信号を取得したとき、又は、前記電力系統の異常検出信号を取得してから所定時間が経過したときが考えられる。 In addition, in order to switch to the voltage feedback control in accordance with the timing at which the circuit breaker is opened, as a mode for switching from the current feedback control to the voltage feedback control, the power converter control unit includes the circuit breaker opened. It is considered that a breaker opening signal indicating that the power system has been acquired or a predetermined time has elapsed after the acquisition of the abnormality detection signal of the power system.
このように構成した本発明によれば、電力系統の異常時において過電流を抑制しつつ変換器の起動を速やかに行うことができる。 According to the present invention configured as described above, it is possible to quickly start the converter while suppressing an overcurrent when the power system is abnormal.
以下に、本発明に係る無停電電源システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of an uninterruptible power supply system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態の無停電電源システム１００は、図１に示すように、電力系統１０と負荷３０との間に設けられた常時商用給電方式のものである。この無停電電源システム１００は、電力系統１０の正常時に電力系統１０から負荷３０に給電し、電力系統１０の短絡事故等により生じる電圧異常時に電力系統１０から負荷３０への給電を遮断するとともに、エネルギー貯蔵部４から負荷３０に給電する。 As shown in FIG. 1, the uninterruptible power supply system 100 according to the present embodiment is of a continuous commercial power supply type provided between the power system 10 and the load 30. The uninterruptible power supply system 100 supplies power from the power system 10 to the load 30 when the power system 10 is normal, and cuts off power supply from the power system 10 to the load 30 when a voltage abnormality occurs due to a short circuit accident or the like of the power system 10. Power is supplied from the energy storage unit 4 to the load 30.
具体的に無停電電源システム１００は、電力系統１０から負荷３０への給電を遮断する遮断器２と、電力系統１０の系統電圧を検出する系統電圧検出部３と、エネルギー貯蔵部４と、遮断器２よりも負荷側に接続された電力変換器５と、負荷３０に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部６と、電力変換器５から出力される変換器電流を検出する変換器電流検出部７と、電力変換器５から出力される変換器電圧を検出する変換器電圧検出部８と、遮断器２及び電力変換器５を制御する制御装置９とを備えている。 Specifically, the uninterruptible power supply system 100 includes a circuit breaker 2 that cuts off power supply from the power system 10 to the load 30, a system voltage detection unit 3 that detects a system voltage of the power system 10, an energy storage unit 4, A power converter 5 connected to the load side of the converter 2, a load current detection unit 6 for detecting a load current flowing through the load 30, and a converter current detection for detecting a converter current output from the power converter 5. The power supply includes a unit 7, a converter voltage detector 8 for detecting a converter voltage output from the power converter 5, and a control device 9 for controlling the circuit breaker 2 and the power converter 5.
遮断器２は、電力系統１０から電力に給電するための電力線Ｌ１に設けられている。この遮断器２は、例えば半導体スイッチ、又は、半導体スイッチと機械式スイッチとを組み合わせたハイブリッドスイッチなどの高速切り替えが可能な切替スイッチを用いることができる。例えば半導体スイッチを用いた場合には、遮断時間を２ｍ秒以下にすることができ、ゼロ点関係なく遮断することができる。また、ハイブリッドスイッチを用いた場合には、遮断時間を２ｍ秒以下にすることができ、ゼロ点関係なく遮断できるだけでなく、通電損失をゼロにすることができる。なお、この遮断器２は、制御装置９により開閉制御される。 Circuit breaker 2 is provided on power line L1 for supplying power from power system 10. As the circuit breaker 2, a changeover switch capable of high-speed switching such as a semiconductor switch or a hybrid switch combining a semiconductor switch and a mechanical switch can be used. For example, when a semiconductor switch is used, the cutoff time can be set to 2 ms or less, and the cutoff can be performed regardless of the zero point. When a hybrid switch is used, the cutoff time can be reduced to 2 msec or less, so that not only the cutoff can be performed regardless of the zero point, but also the conduction loss can be reduced to zero. The circuit breaker 2 is controlled to open and close by the control device 9.
系統電圧検出部３は、電力線Ｌ１において遮断器２よりも系統側の電圧を、計器用変圧器３１を介して検出するものである。系統電圧検出部３により得られた系統電圧（以下、検出電圧ともいう。）は制御装置９に入力されて遮断器２及び電力変換器５等の制御に用いられる。 The system voltage detection unit 3 detects a voltage on the system side of the power line L1 relative to the circuit breaker 2 via the instrument transformer 31. The system voltage (hereinafter, also referred to as a detection voltage) obtained by the system voltage detection unit 3 is input to the control device 9 and used for controlling the circuit breaker 2, the power converter 5, and the like.
エネルギー貯蔵部４は、例えば二次電池等の蓄電池、フライホイール、燃料電池、電気二重層キャパシタ、揚水発電方式のもの、圧縮空気貯蔵方式のもの、超電導電力貯蔵方式のもの等のエネルギー貯蔵装置である。エネルギー貯蔵装置のエネルギーは、電力変換器５により交流電力に変換されて、負荷３０に給電される。なお、電力変換器５は、半導体スイッチング素子を用いて構成されたものであり、制御装置９により制御される。 The energy storage unit 4 is an energy storage device such as a storage battery such as a secondary battery, a flywheel, a fuel cell, an electric double layer capacitor, a pumped water power generation system, a compressed air storage system, and a superconductive power storage system. is there. The energy of the energy storage device is converted into AC power by the power converter 5 and supplied to the load 30. The power converter 5 is configured using a semiconductor switching element, and is controlled by the control device 9.
負荷電流検出部６は、電力線Ｌ１において電力変換器５の接続点Ｘよりも負荷側に接続されており、負荷３０に流れる負荷電流を計器用変流器６１を介して検出するものである。負荷電流検出部６により得られた負荷電流は制御装置９に入力されて電力変換器５の制御に用いられる。 The load current detector 6 is connected to the load side of the power line L1 with respect to the connection point X of the power converter 5, and detects the load current flowing through the load 30 via the current transformer 61 for the instrument. The load current obtained by the load current detector 6 is input to the control device 9 and used for controlling the power converter 5.
変換器電流検出部７は、電力変換器５から電力線Ｌ１の接続点Ｘの間に接続されており、電力変換器５から出力されて接続点Ｘに流れる変換器電流を計器用変流器７１を介して検出するものである。変換器電流検出部７により得られた変換器電流は制御装置９に入力されて電力変換器５の制御に用いられる。 The converter current detector 7 is connected between the connection point X of the power converter 5 and the power line L1 and converts the converter current output from the power converter 5 and flowing to the connection point X into a current transformer 71 for an instrument. Is to be detected via The converter current obtained by the converter current detector 7 is input to the control device 9 and used for controlling the power converter 5.
変換器電圧検出部８は、電力変換器５から電力線Ｌ１の接続点の間に接続されて、電力変換器５から出力される変換器電圧を計器用変圧器８１を介して検出するものである。変換器電圧検出部８により得られた変換器電圧は制御装置９に入力され電力変換器５の制御に用いられる。 The converter voltage detection unit 8 is connected between the connection point of the power converter 5 and the power line L <b> 1, and detects the converter voltage output from the power converter 5 via the instrument transformer 81. . The converter voltage obtained by the converter voltage detector 8 is input to the control device 9 and used for controlling the power converter 5.
制御装置９は、系統電圧検出部３の検出電圧を用いて電力系統１０の電圧異常を検出して遮断器２及び電力変換器５等を制御するものである。 The control device 9 detects a voltage abnormality of the power system 10 using the detected voltage of the system voltage detection unit 3 and controls the circuit breaker 2, the power converter 5, and the like.
具体的に制御装置９は、系統電圧検出部３の検出電圧により電力系統１０の電圧異常を検出する異常検出部９１と、異常検出部９１の検出結果に基づいて遮断器２を遮断する遮断器制御部９２と、電力系統１０の電圧異常時に電力変換器５を動作させる電力変換器制御部９３とを備えている。 Specifically, the control device 9 includes an abnormality detection unit 91 that detects a voltage abnormality of the power system 10 based on a detection voltage of the system voltage detection unit 3 and a circuit breaker that shuts off the circuit breaker 2 based on a detection result of the abnormality detection unit 91. The control unit includes a control unit 92 and a power converter control unit 93 that operates the power converter 5 when a voltage abnormality occurs in the power system 10.
以下、無停電電源システム１００の動作とともに各部９１〜９３の機能について図２を参照して説明する。 Hereinafter, the operation of the uninterruptible power supply system 100 and the functions of the units 91 to 93 will be described with reference to FIG.
（１）電力系統１０の正常時
系統電圧検出部３は系統電圧を常時検出しており、その検出電圧を異常検出部９１に入力している。異常検出部９１は、系統電圧検出部３の検出電圧と予め定められた整定値とを比較する。なお、本実施形態の前記整定値は、瞬低を検出するための電圧値である。
(1) When the power system 10 is normal The system voltage detector 3 constantly detects the system voltage, and inputs the detected voltage to the abnormality detector 91. The abnormality detection section 91 compares the detection voltage of the system voltage detection section 3 with a predetermined set value. The set value in the present embodiment is a voltage value for detecting a sag.
電力系統１０が正常の場合には、前記検出電圧は整定値以上であり、遮断器２は閉じた状態となる。これにより、電力系統１０から負荷３０に交流電力が供給される（図２（ａ））。 When the power system 10 is normal, the detected voltage is equal to or higher than the set value, and the circuit breaker 2 is in a closed state. As a result, AC power is supplied from the power system 10 to the load 30 (FIG. 2A).
なお、電力系統１０の正常時には電力変換器制御部９３は電力変換器５を起動させず、電力変換器５は停止状態である。 When the power system 10 is normal, the power converter control unit 93 does not activate the power converter 5 and the power converter 5 is in a stopped state.
（２）電力系統１０の異常時
電力系統１０が異常の場合には、前記検出電圧は整定値未満となる。このとき、異常検出部９１は、系統電圧が異常であることを示す異常検出信号を遮断器制御部９２に出力する。異常検出信号が入力された遮断器制御部９２は、遮断器２を遮断するための遮断制御信号を出力して遮断器２を遮断する。これにより、電力系統１０から負荷３０への交流電力の供給が遮断される（図２（ｂ）、（ｃ））。
(2) When the power system 10 is abnormal When the power system 10 is abnormal, the detected voltage becomes lower than the set value. At this time, abnormality detection section 91 outputs an abnormality detection signal indicating that the system voltage is abnormal to circuit breaker control section 92. The circuit breaker control unit 92 to which the abnormality detection signal has been input outputs a circuit break control signal for breaking the circuit breaker 2 and breaks the circuit breaker 2. As a result, the supply of AC power from the power system 10 to the load 30 is shut off (FIGS. 2B and 2C).
また、異常検出部９１は、異常検出信号を電力変換器制御部９３に出力する。異常検出信号が入力された電力変換器制御部９３は、電力変換器５に起動制御信号を出力して、電力変換器５を起動させる（図２（ｃ））。 Further, abnormality detection section 91 outputs an abnormality detection signal to power converter control section 93. The power converter control unit 93 to which the abnormality detection signal has been input outputs an activation control signal to the power converter 5 to activate the power converter 5 (FIG. 2C).
＜電力変換器制御部９３の具体的な構成＞
次に、電力変換器制御部９３の具体的な構成について図３を参照して説明する。
<Specific Configuration of Power Converter Control Unit 93>
Next, a specific configuration of the power converter control unit 93 will be described with reference to FIG.
電力変換器制御部９３は、負荷電流検出部６により負荷電流を監視している。 The power converter control unit 93 monitors the load current using the load current detection unit 6.
異常検出部９１により系統電圧の異常が検出されると、電力変換器制御部９３は、当該異常発生直前（例えば１００ｍｓ）の負荷電流を電流指令値（目標値）として電流フィードバック制御で電力変換器５を起動する。 When an abnormality of the system voltage is detected by the abnormality detecting unit 91, the power converter control unit 93 sets the load current immediately before the occurrence of the abnormality (for example, 100 ms) as a current command value (target value) by a current feedback control and a power converter. 5 is started.
具体的に電力変換器制御部９３は、負荷電流検出部６により検出された負荷電流を所定時間（例えば１００ｍｓ）遅らせる遅延部９３ａと、当該遅延部９３ａにより遅延された負荷電流及び異常検出信号を取得して、異常検出信号を取得したタイミングの遅延された負荷電流（遅延信号）を保持する保持部９３ｂと、変換器電流検出部７により検出された変換器電流が前記電流指令値となるように電流フィードバック制御を行う電流フィードバック制御部９３ｃと、当該電流フィードバック制御部９３ｃにより得られた電圧振幅指令値（フィードバック指令値）及び異常検出直前の位相と同期した基準位相指令値を掛け合わせて変換器電圧出力指令値を算出する積算部９３ｄとを有している。 Specifically, the power converter control unit 93 outputs a delay unit 93a that delays the load current detected by the load current detection unit 6 for a predetermined time (for example, 100 ms), and a load current and an abnormality detection signal that are delayed by the delay unit 93a. The holding unit 93b that holds the acquired load current (delay signal) at the timing when the acquired abnormality detection signal is acquired, and the converter current detected by the converter current detection unit 7 becomes the current command value. A current feedback control unit 93c for performing current feedback control, and a voltage amplitude command value (feedback command value) obtained by the current feedback control unit 93c and a reference phase command value synchronized with a phase immediately before abnormality detection. And an integrator 93d for calculating a unit voltage output command value.
なお、前記基準位相指令値は、変換器電圧検出部８により検出された変換器電圧の位相を検出する位相保持部９３ｅと、当該位相保持部９３ｅにより検出された位相から基準電圧を生成する基準電圧生成部９３ｆとから生成される。 The reference phase command value includes a phase holding unit 93e for detecting the phase of the converter voltage detected by the converter voltage detecting unit 8, and a reference for generating a reference voltage from the phase detected by the phase holding unit 93e. It is generated from the voltage generation unit 93f.
電圧異常検出直後から上記の電流フィードバック制御により電力変換器５を動作させた後に、遮断器２が開放されると、電力変換器５から電力系統に流れていた事故電流が負荷に向かって流れ込む（図２（ｂ）→（ｃ））。このとき、電力変換器５の変換器電圧が上昇する。電力変換器５の変換器電圧が所定値を超えると遮断器２が開放されたとして電圧フィードバック制御に切り替わる。 When the circuit breaker 2 is opened after the power converter 5 is operated by the current feedback control immediately after the detection of the voltage abnormality, the fault current flowing from the power converter 5 to the power system flows toward the load ( (FIG. 2 (b) → (c)). At this time, the converter voltage of the power converter 5 increases. When the converter voltage of the power converter 5 exceeds a predetermined value, the circuit breaker 2 is opened and switching to the voltage feedback control is performed.
具体的に電力変換器制御部９３は、変換器電圧検出部８により検出された変換器電圧が所定値を超えた場合にそのことを示す判定信号を出力する判定部９３ｇと、当該判定部９３ｇからの判定信号を取得して、電流フィードバック制御から電圧フィードバック制御に切り替える切替部９３ｈと、変換器電圧検出部８により検出された変換器電圧が電圧指令値となるように電圧フィードバック制御を行う電圧フィードバック制御部９３ｉと、を有している。当該切替部９３ｈは、積算部９３ｄに出力する電圧振幅指令値を、電流フィードバック制御部９３ｃの信号から電圧フィードバック制御部９３ｉの信号に切り替える。 Specifically, when the converter voltage detected by the converter voltage detection unit 8 exceeds a predetermined value, the power converter control unit 93 outputs a determination signal indicating that, and a determination unit 93g. From the current feedback control to the voltage feedback control, and a voltage for performing the voltage feedback control such that the converter voltage detected by the converter voltage detector 8 becomes the voltage command value. And a feedback control unit 93i. The switching unit 93h switches the voltage amplitude command value output to the integrating unit 93d from the signal of the current feedback control unit 93c to the signal of the voltage feedback control unit 93i.
本実施形態では、電圧フィードバック制御における初期指令値として、切り替える直前の電流フィードバック制御部９３ｃにより生成された電圧振幅指令値を用いている。この切り替える直前の電流フィードバック制御部９３ｃにより生成された電圧振幅指令値は、判定部９３ｇからの判定信号を取得した保持部９３ｊにより生成されるものであり、当該判定信号を取得した時点での電圧振幅指令値である。そして、電圧フィードバック制御部９３ｉにより得られた電圧振幅指令値と基準位相指令値とが積算部９３ｄにより掛け合わされて変換器電圧出力指令値が算出される。 In the present embodiment, a voltage amplitude command value generated by the current feedback control unit 93c immediately before switching is used as an initial command value in the voltage feedback control. The voltage amplitude command value generated by the current feedback control unit 93c immediately before the switching is generated by the holding unit 93j that has obtained the determination signal from the determination unit 93g, and the voltage at the time when the determination signal is obtained. This is the amplitude command value. Then, the voltage amplitude command value obtained by the voltage feedback control unit 93i and the reference phase command value are multiplied by the integrating unit 93d to calculate the converter voltage output command value.
その他、本実施形態では、切替部９３ｈによる電流フィードバック制御から電圧フィードバック制御への切り替えは、遮断器開放信号を取得したとき、又は、異常検出信号を取得した時点から時限部９３ｋにより生成される所定時間経過したことを示す時限信号を取得したときに行っている。前記判定信号、遮断開放信号及び時限信号は、論理和演算部９３ｌにより論理和演算されて切替部９３ｈに入力される。 In addition, in the present embodiment, the switching from the current feedback control to the voltage feedback control by the switching unit 93h is performed when the breaker open signal is acquired or when the abnormality detection signal is acquired, the predetermined time generated by the timed unit 93k. This is performed when a time signal indicating that time has elapsed is acquired. The judgment signal, the cutoff / opening signal, and the time signal are subjected to a logical sum operation by a logical sum operation unit 93l and input to the switching unit 93h.
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態の無停電電源システム１００によれば、電力系統１０の異常検出直後に電力変換器５を電流フィードバック制御により起動しているので、電力系統１０が短絡事故等の電圧異常中であっても過電流を防止しながら電力変換器５を起動させることができ、装置全体の電流耐量を抑制することができる。電力変換器５の電流フィードバック制御の実施時間は１サイクル未満である。
<Effect of this embodiment>
According to the uninterruptible power supply system 100 of the present embodiment configured as described above, since the power converter 5 is activated by the current feedback control immediately after the detection of the abnormality of the power system 10, the power system 10 is activated by a voltage such as a short circuit accident. Even during an abnormality, the power converter 5 can be started while preventing overcurrent, and the current withstand capability of the entire device can be suppressed. The implementation time of the current feedback control of the power converter 5 is less than one cycle.
また、遮断器２が事故点を解列するのを待つことなく電力変換器５を起動させているので、遮断器２による解列時（遮断完了時）には電力変換器５が起動された状態であり、電圧異常の補償動作を速やかに行うことができる。 In addition, since the power converter 5 is activated without waiting for the circuit breaker 2 to disconnect the fault point, the power converter 5 is activated when the circuit breaker 2 is disconnected (when the interruption is completed). In this state, the voltage abnormality compensation operation can be performed quickly.
さらに電力変換器制御部９３は、電力系統１０の異常検出前の負荷電流を電流指令値として電流フィードバック制御を開始するので、遮断器２が開放された際の負荷電圧の振動を抑制することができる。 Further, since the power converter control unit 93 starts the current feedback control using the load current before the abnormality detection of the power system 10 as the current command value, it is possible to suppress the oscillation of the load voltage when the circuit breaker 2 is opened. it can.
その上電力変換器制御部９３は、変換器電圧検出部８により得られた変換器電圧を用いて遮断器２の開放を判断し、電流フィードバック制御から電圧フィードバック制御に切り替えているので、遮断器２が開放したタイミングに合わせて電圧フィードバック制御に切り替えることができ、補償動作を速やかに行うことができる。 In addition, the power converter control unit 93 determines that the circuit breaker 2 is open using the converter voltage obtained by the converter voltage detection unit 8 and switches from current feedback control to voltage feedback control. 2 can be switched to the voltage feedback control at the timing of opening, and the compensation operation can be performed promptly.
図４に本実施形態の無停電電源システム１００によるシミュレーション結果を示す。
事故検出トリガである異常検出信号を取得したタイミングで電力変換器５を電流フィードバック制御で起動させて、変換器電圧の変動により制御切替トリガを生成して電圧フィードバック制御に切り替えているので、遮断器２の動作に関わらず、電力変換器５を制御して補償動作を行うことができている。
FIG. 4 shows a simulation result by the uninterruptible power supply system 100 of the present embodiment.
Since the power converter 5 is started by the current feedback control at the timing when the abnormality detection signal which is the accident detection trigger is obtained, and the control switching trigger is generated by the change of the converter voltage to switch to the voltage feedback control. Regardless of the operation of 2, the power converter 5 can be controlled to perform the compensation operation.
＜変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Modified embodiment>
Note that the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、前記実施形態の電力変換器制御部９３は、図５に示すように、電流フィードバック制御部に加えて電流フィードフォワード制御部９３ｍを有していても良い。この電流フィードフォワード制御部９３ｍは、前記保持部９３ｂにより保持された遅延信号を電流指令値として電圧振幅指令値（フィードフォワード指令値）を算出する。このフィードフォワード指令値は、電流フィードバック制御部９３ｃのフィードバック指令値と加算されて積算部９３ｄに入力される。 For example, as shown in FIG. 5, the power converter control unit 93 of the embodiment may include a current feedforward control unit 93m in addition to the current feedback control unit. The current feedforward control unit 93m calculates a voltage amplitude command value (feedforward command value) using the delay signal held by the holding unit 93b as a current command value. This feedforward command value is added to the feedback command value of the current feedback control unit 93c and input to the integrating unit 93d.
また、前記実施形態の電圧フィードバック制御部９３ｉは、切り替える直前の電流フィードバック制御部９３ｃにより生成された電圧振幅指令値を初期指令値としているが、図６に示すように、電流フィードバック制御部９３ｃの電圧振幅指令値を用いずに、電圧目標値を設定するようにしても良い。 In addition, the voltage feedback control unit 93i of the embodiment uses the voltage amplitude command value generated by the current feedback control unit 93c immediately before switching as the initial command value. However, as shown in FIG. The voltage target value may be set without using the voltage amplitude command value.
さらに、電力線Ｌ１において電力変換器５の接続点Ｘよりも負荷側に負荷電圧検出部を設けて、負荷３０に印加される負荷電圧を検出しても良い。この場合、電力変換器制御部９３は、負荷電圧を用いて遮断器２の開放を判断し、電流フィードバック制御から電圧フィードバック制御に切り替えるようにしても良い。 Further, a load voltage detector may be provided on the power line L1 on the load side of the connection point X of the power converter 5 to detect the load voltage applied to the load 30. In this case, the power converter control unit 93 may determine that the circuit breaker 2 is open using the load voltage, and switch from the current feedback control to the voltage feedback control.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the gist thereof.
１００・・・無停電電源システム
１０ ・・・電力系統
３０ ・・・負荷
２ ・・・遮断器
３ ・・・系統電圧検出部
４ ・・・エネルギー貯蔵部
５ ・・・電力変換器
６ ・・・負荷電流検出部
７ ・・・変換器電流検出部
８ ・・・変換器電圧検出部
９１ ・・・異常検出部
９２ ・・・遮断器制御部
９３ ・・・電力変換器制御部
100 Uninterruptible power supply system 10 Power system 30 Load 2 Circuit breaker 3 System voltage detection unit 4 Energy storage unit 5 Power converter 6 Load current detector 7 Converter current detector 8 Converter voltage detector 91 Abnormality detector 92 Circuit breaker controller 93 Power converter controller
Claims (7)
前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、
前記遮断器よりも前記負荷側に接続されて、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部とを備え、
前記電力変換器制御部は、前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替えるものであり、前記負荷電流検出部により得られた前記電力系統の異常検出前の負荷電流を指令値として前記電流フィードバック制御を開始する、無停電電源システム。 When the power system is normal, the power system supplies power to the load, and when the power system is abnormal, power supply to the load is cut off from the power system and power is supplied from the energy storage unit to the load. A power system,
A circuit breaker for interrupting power supply from the power system to the load;
A power converter connected to the load side of the circuit breaker and converting the energy of the energy storage unit into AC power;
A power converter control unit that controls the power converter ,
A load current detection unit that detects a load current flowing through the load ,
The power converter controller, the start by the current feedback control of the power converter after the abnormality detection of the electric power system, then, a switch shall the voltage feedback control, the power obtained by the load current detection unit An uninterruptible power supply system that starts the current feedback control using a load current before detection of a system abnormality as a command value .
前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、
前記遮断器よりも前記負荷側に接続されて、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御部とを備え、
前記電力変換器制御部は、前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御とともに電流フィードフォワード制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替える、無停電電源システム。 When the power system is normal, the power system supplies power to the load, and when the power system is abnormal, power supply to the load is cut off from the power system and power is supplied from the energy storage unit to the load. A power system,
A circuit breaker for interrupting power supply from the power system to the load;
A power converter connected to the load side of the circuit breaker and converting the energy of the energy storage unit into AC power;
A power converter control unit that controls the power converter,
The uninterruptible power supply system, wherein the power converter control unit starts the power converter by current feedforward control together with current feedback control after detecting an abnormality in the power system , and thereafter switches to voltage feedback control .
前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、
前記遮断器よりも前記負荷側に接続されて、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器と、
前記電力変換器を制御する電力変換器制御部と、
前記電力変換器から出力される変換器電圧を検出する変換器電圧検出部とを備え、
前記電力変換器制御部は、前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替えるものであり、前記変換器電圧検出部により得られた変換器電圧を用いて前記遮断器の開放を判断し、前記電流フィードバック制御から前記電圧フィードバック制御に切り替える、無停電電源システム。 When the power system is normal, the power system supplies power to the load, and when the power system is abnormal, power supply to the load is cut off from the power system and power is supplied from the energy storage unit to the load. A power system,
A circuit breaker for interrupting power supply from the power system to the load;
A power converter connected to the load side of the circuit breaker and converting the energy of the energy storage unit into AC power;
A power converter control unit that controls the power converter,
A converter voltage detection unit that detects a converter voltage output from the power converter ,
The power converter control unit activates the power converter by current feedback control after detecting an abnormality in the power system, and then switches to voltage feedback control, and the converter obtained by the converter voltage detection unit. An uninterruptible power supply system that determines opening of the circuit breaker using voltage and switches from the current feedback control to the voltage feedback control.
前記無停電電源システムは、前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、前記遮断器よりも前記負荷側に接続され、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器と、前記負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出部とを備えたものであり、
前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替え、前記負荷電流検出部により得られた前記電力系統の異常検出前の負荷電流を指令値として前記電流フィードバック制御を開始する、無停電電源システムの制御方法。 When the power system is normal, the power system supplies power to the load, and when the power system is abnormal, power supply to the load is cut off from the power system and power is supplied from the energy storage unit to the load. A method of controlling a power supply system,
The uninterruptible power supply system includes a circuit breaker that cuts off power supply from the power system to the load, and a power converter that is connected to the load side of the circuit breaker and converts energy in the energy storage unit into AC power. And a load current detection unit for detecting a load current flowing through the load ,
After detecting the power system abnormality, the power converter is started by current feedback control, and then switched to voltage feedback control, and the load current before the power system abnormality detection obtained by the load current detection unit is set as a command value. A control method for an uninterruptible power supply system, wherein the current feedback control is started .
前記無停電電源システムは、前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、前記遮断器よりも前記負荷側に接続され、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器とを備えたものであり、 The uninterruptible power supply system includes a circuit breaker that cuts off power supply from the power system to the load, and a power converter that is connected to the load side of the circuit breaker and converts energy in the energy storage unit into AC power. And with
前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御とともに電流フィードフォワード制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替える、無停電電源システムの制御方法。 A control method for an uninterruptible power supply system, comprising: starting the power converter by current feedforward control together with current feedback control after detecting an abnormality in the power system, and thereafter switching to voltage feedback control.
前記無停電電源システムは、前記電力系統から前記負荷への給電を遮断する遮断器と、前記遮断器よりも前記負荷側に接続され、前記エネルギー貯蔵部のエネルギーを交流電力に変換する電力変換器と、前記電力変換器から出力される変換器電圧を検出する変換器電圧検出部とを備えたものであり、 The uninterruptible power supply system includes a circuit breaker that cuts off power supply from the power system to the load, and a power converter that is connected to the load side of the circuit breaker and converts energy in the energy storage unit into AC power. And a converter voltage detection unit that detects a converter voltage output from the power converter,
前記電力系統の異常検出後に前記電力変換器を電流フィードバック制御により起動し、その後、電圧フィードバック制御に切り替えるとともに、前記変換器電圧検出部により得られた変換器電圧を用いて前記遮断器の開放を判断し、前記電流フィードバック制御から前記電圧フィードバック制御に切り替える、無停電電源システムの制御方法。 After detecting the abnormality of the power system, the power converter is started by current feedback control, and thereafter, is switched to voltage feedback control, and the breaker is opened using the converter voltage obtained by the converter voltage detection unit. A control method for an uninterruptible power supply system, which determines and switches from the current feedback control to the voltage feedback control.
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