JP6796809B2 - Power converter, power conversion system - Google Patents
Power converter, power conversion system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6796809B2 JP6796809B2 JP2018568001A JP2018568001A JP6796809B2 JP 6796809 B2 JP6796809 B2 JP 6796809B2 JP 2018568001 A JP2018568001 A JP 2018568001A JP 2018568001 A JP2018568001 A JP 2018568001A JP 6796809 B2 JP6796809 B2 JP 6796809B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- power conversion
- command value
- phase
- voltage
- 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
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
本発明は、並列接続して負荷に交流電力を供給する電力変換装置、電力変換システムに関する。 The present invention relates to a power conversion device and a power conversion system that are connected in parallel to supply AC power to a load.
並列接続された複数の電力変換装置から交流電力を負荷に供給する方法として、予め設定された垂下特性により出力電圧、周波数を制御するドループ制御が利用されることがある(例えば、特許文献1参照)。従来のドループ制御を利用した並列運転では、自機の出電力に基づき位相制御を行うため、各電力変換装置の起動タイミングが異なる場合、複数の電力変換装置の出力電圧間に位相差が発生していた。 As a method of supplying AC power to a load from a plurality of power converters connected in parallel, droop control that controls the output voltage and frequency according to preset drooping characteristics may be used (see, for example, Patent Document 1). ). In parallel operation using conventional droop control, phase control is performed based on the power output of the own unit. Therefore, if the start timing of each power converter is different, a phase difference will occur between the output voltages of multiple power converters. Was there.
例えば、系統連系運転中に商用電力系統(以下、単に系統という)が停電した場合、複数の電力変換装置は一旦、動作を停止する。その後、所定期間の経過またはユーザからの自立運転の開始操作がなされたとき、複数の電力変換装置は電力供給を再開する。その際、各電力変換装置が停電を検出するタイミングのずれ、または複数の電力変換装置に対するユーザの操作タイミングのずれにより、各電力変換装置の自立運転の起動タイミングが異なってくる。 For example, if a commercial power system (hereinafter, simply referred to as a system) loses power during grid interconnection operation, the plurality of power conversion devices temporarily stop operating. After that, when the predetermined period elapses or the user performs an operation to start the independent operation, the plurality of power conversion devices restart the power supply. At that time, the start timing of the independent operation of each power conversion device differs due to the difference in the timing at which each power conversion device detects a power failure or the difference in the operation timing of the user with respect to the plurality of power conversion devices.
複数の電力変換装置の出力電圧間の位相差が大きくなると、並列運転開始時に過電流が流れ、エラー停止するおそれがある。例えば、2つの電力変換装置の出力電圧間の位相差が180°に近い場合、2つの電力変換装置に過電流が流れる。 If the phase difference between the output voltages of a plurality of power converters becomes large, an overcurrent may flow at the start of parallel operation, resulting in an error stop. For example, when the phase difference between the output voltages of the two power converters is close to 180 °, an overcurrent flows through the two power converters.
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、並列運転開始時に過電流が流れることを抑制することができる電力変換装置、電力変換システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a power conversion device and a power conversion system capable of suppressing an overcurrent from flowing at the start of parallel operation.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電力変換装置は、並列接続されている他の電力変換装置とともに共通の負荷に交流電力を供給する電力変換装置であって、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、本電力変換装置の出力電力、ドループ制御用の基準電圧、ドループ制御用の基準周波数をもとに交流電圧指令値を生成する交流電圧指令値生成部と、前記交流電圧指令値生成部により生成された交流電圧指令値に、前記電力変換部の出力電圧が一致するように前記電力変換部を制御する制御部と、前記他の電力変換装置の出力端子と接続された本電力変換装置の出力端子の検出電圧の周波数と位相を検出する周波数/位相検出部と、前記交流電圧指令値生成部は、前記電力変換部から前記負荷への電力供給を開始する前、前記周波数/位相検出部により検出された周波数と位相をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定する。 In order to solve the above problems, the power conversion device of a certain aspect of the present invention is a power conversion device that supplies AC power to a common load together with other power conversion devices connected in parallel, and is supplied from a DC power supply. An AC voltage command that generates an AC voltage command value based on the power converter that converts the DC power to be converted to AC power, the output power of this power converter, the reference voltage for droop control, and the reference frequency for droop control. A control unit that controls the power conversion unit so that the output voltage of the power conversion unit matches the value generation unit and the AC voltage command value generated by the AC voltage command value generation unit, and the other power conversion unit. The frequency / phase detection unit that detects the frequency and phase of the detection voltage of the output terminal of the power conversion device connected to the output terminal of the device, and the AC voltage command value generation unit are from the power conversion unit to the load. Before starting the power supply, the phase of the AC voltage command value is determined based on the frequency and phase detected by the frequency / phase detection unit.
本発明によれば、複数の電力変換装置の並列運転開始時に過電流が流れることを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the flow of an overcurrent at the start of parallel operation of a plurality of power conversion devices.
図1は、本発明の実施の形態に係る電力変換システム2sの構成を示す図である。電力変換システム2sは、並列接続された複数の電力変換装置2を備える。複数の電力変換装置2の出力経路は1つに結合され、配電線を介して商用電力系統(以下、単に系統4とする)に接続される。当該配電線には負荷3が接続される。図1では、第1電力変換装置2aと第2電力変換装置2bの2つが並列接続された例を示している。一般的に配電線は、単相2線式、単相3線式、又は三相3線式で構成される。従って本来は、図1の第1電力変換装置2a、第2電力変換装置2b、及び系統4間の配線はそれぞれ2線または3線で描かれるべきであるが、図面を簡略化するため1線で描いている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
第1電力変換装置2aは、第1直流電源1aから供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。同様に第2電力変換装置2bは、第2直流電源1bから供給される直流電力を交流電力に変換して出力する。第1直流電源1a及び第2直流電源1bには、蓄電池(例えば、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池)、キャパシタ(例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)、太陽電池、燃料電池などを使用することができる。第1直流電源1a及び第2直流電源1bに、同じ種類の直流電源を使用してもよいし、それぞれ異なる種類の直流電源を使用してもよい。
The first
第1電力変換装置2aは、第1インバータ装置21a、第1制御装置22a、第1インダクタLa、第1フィルタ電流センサCT1a、第1コンデンサCa、第1リレーRYa、第1出力電流センサCT2a、及び第1出力電圧センサVTaを備える。第1インダクタLa及び第1コンデンサCaは出力フィルタを構成する。
The first
第1インバータ装置21aは、第1直流電源1aから供給される直流電力を交流電力に変換して出力フィルタに出力する。なお第1直流電源1aが蓄電池の場合、第1インバータ装置21aには双方向インバータ装置が用いられる。蓄電池を充電する場合、第1インバータ装置21aは、系統4から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池を充電する。
The
なお第1直流電源1aと第1インバータ装置21aとの間に、DC−DCコンバータが設けられてもよい。例えば第1直流電源1aが太陽電池の場合、当該DC−DCコンバータは、MPPT(Maximum Power Point Tracking)制御を実行する。また第1直流電源1aが蓄電池の場合、第1直流電源1aと第1インバータ装置21aとの間に、双方向DC−DCコンバータが設けられてもよい。当該双方向DC−DCコンバータは、蓄電池の定電流(CC)充電/放電、または定電圧(CV)充電/放電を行う。
A DC-DC converter may be provided between the first DC power supply 1a and the
第1インバータ装置21a及び上記DC−DCコンバータはそれぞれ、例えば、4つ又は6つのスイッチング素子をブリッジ接続したブリッジ回路を含む。当該スイッチング素子のデューティ比を制御することにより、第1インバータ装置21a及び上記DC−DCコンバータのそれぞれの入出力を調整することができる。スイッチング素子には例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)又はMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)を使用することができる。
The
上記出力フィルタは、第1インバータ装置21aから出力される交流電力の高調波成分を減衰させて、第1インバータ装置21aの出力電圧および出力電流を正弦波に近づける。第1フィルタ電流センサCT1aは、当該出力フィルタに流れる電流ILを検出して第1制御装置22aに出力する。
The output filter attenuates the harmonic component of the AC power output from the
上記出力フィルタと、第1電力変換装置2aの出力端子Taとの間に、第1リレーRYaが挿入される。第1出力電流センサCT2aは、第1電力変換装置2aの出力電流Ioを検出して第1制御装置22aに出力する。第1出力電圧センサVTaは、第1電力変換装置2aの出力電圧Voを検出して第1制御装置22aに出力する。
The first relay RYa is inserted between the output filter and the output terminal Ta of the first
第1制御装置22aは、第1インバータ装置21a、第1リレーRYaなどを制御する。第1制御装置22aの構成は、ハードウェア資源とソフトウェア資源の協働、またはハードウェア資源のみにより実現できる。ハードウェア資源としてアナログ素子、マイクロコンピュータ、DSP、ROM、RAM、FPGA、その他のLSIを利用できる。ソフトウェア資源としてファームウェア等のプログラムを利用できる。
The
第2電力変換装置2bは、第2インバータ装置21b、第2制御装置22b、第2インダクタLb、第2フィルタ電流センサCT1b、第2コンデンサCb、第2リレーRYb、第2出力電流センサCT2b、及び第2出力電圧センサVTbを備える。第2インダクタLb及び第2コンデンサCbは出力フィルタを構成する。第2電力変換装置2bの構成は、第1電力変換装置2aの構成と同様であるため説明を省略する。
The second
図2は、制御装置22の構成例を示す図である。制御装置22は、ドループ制御部221、駆動制御部222、PWM信号生成部223、駆動回路224、及び運転モード管理部225を備える。ドループ制御部221は、有効/無効電力算出部221a、第1乗算部221b、第1減算部221c、第2乗算部221d、第1加算部221e、周波数/位相検出部221f、位相決定部221g、及び交流電圧指令値生成部221hを含む。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the control device 22. The control device 22 includes a
運転モード管理部225は、電力変換装置2の運転モードを管理し、現在の運転モードを駆動制御部222及び位相決定部221gに通知する。運転モード管理部225は、系統4が正常なとき系統連系モードを選択する。系統連系モードでは運転モード管理部225は、リレーRYを閉状態(オン状態)に制御する。運転モード管理部225は、系統4が停電しているとき自立運転モードを選択する。運転モード管理部225は、出力電圧センサVTにより検出された電圧Voが、所定の時間、所定の電圧値未満になったとき、系統4が停電したと判定する。運転モード管理部225は、系統4の停電を検出すると、リレーRYを閉状態(オン状態)から開状態(オフ状態)に制御する。この状態は待機モードである。
The operation
待機モードから自立運転モードへの切替には、自動で起動する設定と手動で起動する設定がある。自動で起動する設定の場合、運転モード管理部225は、系統4の停電を検出してリレーRYを開状態(オフ状態)に制御してから、設定された時間が経過すると、リレーRYを閉状態(オン状態)に制御する。手動で起動する設定の場合、運転モード管理部225は、ユーザによりなされた自立運転モードの起動操作に基づく操作信号を受信すると、リレーRYを閉状態(オン状態)に制御する。
Switching from the standby mode to the independent operation mode has a setting to start automatically and a setting to start manually. In the case of the setting to start automatically, the operation
駆動制御部222は系統連系モードのとき、インバータ装置21の入力電圧Vdcをもとに電流指令値を生成する。なお直流電源1とインバータ装置21の間にDC−DCコンバータが設けられる場合は、DC−DCコンバータとインバータ装置21間の直流バス電圧Vdcをもとに電流指令値を生成する。
The
より具体的には駆動制御部222は、直流電源1またはDC−DCコンバータの出力電力と、インバータ装置21の入力電力が平衡を保つように、インバータ装置21の出力電流指令値を生成する。入力電圧Vdcは、直流電源1またはDC−DCコンバータの出力電力が、インバータ装置21の入力電力より高いとき上昇し、低いとき低下する。駆動制御部222は、検出された入力電圧Vdcが設定電圧より高いとき、インバータ装置21の出力電力を上昇させるための電流指令値を生成し、検出された入力電圧Vdcが設定電圧より低いとき、インバータ装置21の出力電力を低下させるための電流指令値を生成する。駆動制御部222は、生成した電流指令値と、フィルタ電流センサCT1により検出された電流ILとの偏差をもとに、インバータ装置21内のスイッチング素子のデューティ比で規定された電流指令値I*を生成する。駆動制御部222は、生成した電流指令値I*をPWM信号生成部223に出力する。More specifically, the
PWM信号生成部223はコンパレータを含む。当該コンパレータは、電流指令値I*と搬送波(三角波)を比較し、その比較結果に応じたPWM信号を生成する。当該コンパレータは、生成したPWM信号を駆動回路224に出力する。駆動回路224は、PWM信号生成部223から入力されたPWM信号に基づく駆動信号を、インバータ装置21内のスイッチング素子のゲート端子に供給する。The PWM
駆動制御部222は自立運転モードのとき、ドループ制御部221から供給される交流電圧指令値Esinθと、出力電圧センサVTにより検出された電圧Voとの偏差をもとに、インバータ装置21内のスイッチング素子のデューティ比で規定された電圧指令値V*を生成する。駆動制御部222は、生成した電圧指令値V*をPWM信号生成部223に出力する。PWM信号生成部223のコンパレータは、電圧指令値V*と搬送波を比較し、その比較結果に応じたPWM信号を生成する。当該コンパレータは、生成したPWM信号を駆動回路224に出力する。駆動回路224は、PWM信号生成部223から入力されたPWM信号に基づく駆動信号を、インバータ装置21内のスイッチング素子のゲート端子に供給する。自立運転モードでは、系統4により電圧が規定されないため、電力変換装置2により電圧を規定する必要がある。When the
ドループ制御部221の有効/無効電力算出部221aは、出力電流センサCT2により検出された電流Io、出力電圧センサVTにより検出された電圧Voをもとに、自己の電力変換装置2の出力有効電力P、出力無効電力Qを算出する。出力有効電力P、出力無効電力Qは下記(式1)、(式2)により算出できる。
The active / reactive
P=Vo×Io×cosθ ・・・(式1)
Q=Vo×Io×sinθ ・・・(式2)P = Vo × Io × cos θ ・ ・ ・ (Equation 1)
Q = Vo × Io × sinθ ・ ・ ・ (Equation 2)
交流電圧指令値生成部221hは、有効電力P、無効電力Q、ドループ制御用の基準電圧E*、ドループ制御用の基準角周波数ω*をもとに、交流電圧指令値Esinθを生成する。Eは電圧、θ(=ωt)は位相である。The AC voltage command
図3(a)、(b)は、ドループ制御で使用する垂下特性を示す図である。図3(a)は周波数ドループの垂下特性を、図3(b)は電圧ドループの垂下特性をそれぞれ示す。ドループ制御では、電力変換装置2の出力電圧Eは下記(式3)により算出され、電力変換装置2の出力電圧Eの角周波数ωは下記(式4)により算出される。 3 (a) and 3 (b) are diagrams showing the drooping characteristics used in the droop control. FIG. 3A shows the drooping characteristic of the frequency droop, and FIG. 3B shows the drooping characteristic of the voltage droop. In the droop control, the output voltage E of the power conversion device 2 is calculated by the following (Equation 3), and the angular frequency ω of the output voltage E of the power conversion device 2 is calculated by the following (Equation 4).
E=E*−nP ・・・(式3)
ω=ω*+mQ ・・・(式4)E = E * -nP ... (Equation 3)
ω = ω * + mQ ・ ・ ・ (Equation 4)
基準電圧E*は無負荷時の出力電圧、基準角周波数ω*は無負荷時の公称周波数である。例えば、基準電圧E*が200V、基準角周波数ω*が314rad/s(≒周波数50Hz)に設定される。係数nは電圧ドループ係数、係数mは周波数ドループ係数である。係数n、係数mは電力変換装置2の出力インピーダンス、または定格出力により決定される。The reference voltage E * is the output voltage when there is no load, and the reference angular frequency ω * is the nominal frequency when there is no load. For example, the reference voltage E * is set to 200 V, and the reference angular frequency ω * is set to 314 rad / s (≈ frequency 50 Hz). The coefficient n is a voltage droop coefficient, and the coefficient m is a frequency droop coefficient. The coefficient n and the coefficient m are determined by the output impedance of the power conversion device 2 or the rated output.
図2に戻る。第1乗算部221bは、有効/無効電力算出部221aにより算出された有効電力Pに電圧ドループ係数nを乗算し、得られた電圧値を第1減算部221cに出力する。第1減算部221cは基準電圧E*の値から、第1乗算部221bにより算出された電圧値を減算し、得られた電圧値Eを交流電圧指令値生成部221hに出力する。Return to FIG. The
第2乗算部221dは、有効/無効電力算出部221aにより算出された無効電力Qに周波数ドループ係数mを乗算し、得られた角周波数を第1加算部221eに出力する。第1加算部221eは基準角周波数ω*に、第2乗算部221dにより算出された角周波数を加算し、得られた角周波数ωを位相決定部221gに出力する。The
周波数/位相検出部221fは、出力電圧センサVTにより検出された電圧Voの周波数Fpと位相θdを検出し、検出した周波数Fpと位相θpを位相決定部221gに出力する。周波数/位相検出部221fは例えば、検出された電圧Voのゼロクロス点の位置を検出することにより、周波数と位相を検出することができる。
The frequency /
位相決定部221gは原則的に、第2乗算部221dから入力される角周波数ωに基づく位相θ(=ωt)を交流電圧指令値生成部221hに出力する。例外的に、周波数/位相検出部221fから入力される周波数Fpと位相θpに基づく位相θを交流電圧指令値生成部221hに出力する。
In principle, the
図1に示したように2台の電力変換装置2が系統4に対して並列接続されている構成において、系統4が停電した場合、2台の電力変換装置2はそれぞれ独立に停電を検出するため、停電の検出タイミングがずれる場合がある。待機モードから自立運転モードが自動で起動する設定の場合、停電の検出タイミングがずれていると、自立運転モードの起動タイミングもずれる。また待機モードから自立運転モードが手動で起動する設定の場合、ユーザが2台の電力変換装置2の操作ボタンを押下するタイミングがずれると、自立運転モードの起動タイミングもずれる。
As shown in FIG. 1, in a configuration in which two power conversion devices 2 are connected in parallel to the
ドループ制御は、自己の電力変換装置2の出力有効電力P、出力無効電力Qをもとに、基準電圧E*、基準角周波数ω*に基づく基準交流電圧波形の電圧と角周波数を調整するものである。系統4の停電後にリレーRYが開状態に制御された状態では、自己の電力変換装置2の出力電力が検出されないため、基本的に、基準交流電圧波形がそのまま電圧指令値として使用される。Droop control adjusts the voltage and angular frequency of the reference AC voltage waveform based on the reference voltage E * and the reference angle frequency ω * based on the output active power P and output reactive power Q of the own power converter 2. Is. In the state where the relay RY is controlled to the open state after the power failure of the
しかしながら、2台の電力変換装置2の自立運転モードの起動タイミングが異なる場合、2台の電力変換装置2の出力電圧間に位相差が発生する。この位相差が大きい場合、過電流が発生し、エラー停止になる。また過電流によるストレスで電子部品に不具合が発生する場合もある。 However, when the start timings of the independent operation modes of the two power conversion devices 2 are different, a phase difference occurs between the output voltages of the two power conversion devices 2. If this phase difference is large, an overcurrent will occur, resulting in an error stop. In addition, stress due to overcurrent may cause problems in electronic components.
そこで、系統4の停電後にリレーRYが開状態に制御された状態(即ち、電力変換装置2と負荷3が非導通の状態)では、自己の電力変換装置2の出力端子Tの電圧Voの周波数Fpと位相θpをもとに、交流電圧波形の位相θを決定する。なお、自己の電力変換装置2の出力端子Tの電圧Voが実質的にゼロの場合は、自己の電力変換装置2が自立運転モードを最初に開始する電力変換装置2であることを意味するため、基準電圧E*、基準角周波数ω*に基づく基準交流電圧波形を電圧指令値として使用する。Therefore, in the state where the relay RY is controlled to be open after the power failure of the system 4 (that is, the power conversion device 2 and the load 3 are non-conducting), the frequency of the voltage Vo of the output terminal T of the own power conversion device 2 The phase θ of the AC voltage waveform is determined based on Fp and the phase θp. When the voltage Vo of the output terminal T of the own power conversion device 2 is substantially zero, it means that the own power conversion device 2 is the power conversion device 2 that first starts the self-sustaining operation mode. , The reference AC voltage waveform based on the reference voltage E * and the reference angle frequency ω * is used as the voltage command value.
自己の電力変換装置2の出力端子Tの電圧Voが実質的にゼロ以外の場合は、自己の電力変換装置2が自立運転モードを2番目以降に開始する電力変換装置2であることを意味するため、自己の電力変換装置2の出力端子Tの電圧Voの周波数Fpと位相θpをもとに、交流電圧波形の位相θを決定する。即ち、検出された電圧Voの位相θpに同期した交流電圧波形を電圧指令値として使用する。 When the voltage Vo of the output terminal T of the own power conversion device 2 is substantially other than zero, it means that the own power conversion device 2 is the power conversion device 2 that starts the self-sustaining operation mode from the second time onward. Therefore, the phase θ of the AC voltage waveform is determined based on the frequency Fp and the phase θp of the voltage Vo of the output terminal T of the own power conversion device 2. That is, the AC voltage waveform synchronized with the phase θp of the detected voltage Vo is used as the voltage command value.
図3において、位相決定部221gは、運転モード管理部225から待機モードが指示されている場合、周波数/位相検出部221fから入力される周波数Fpと位相θpに基づく位相θを交流電圧指令値生成部221hに出力する。位相決定部221gは、運転モード管理部225から自立運転モードが指示されている場合、第2乗算部221dから入力される角周波数ωに基づく位相θを交流電圧指令値生成部221hに出力する。
In FIG. 3, when the standby mode is instructed by the operation
自立運転モードが起動するタイミングで、位相決定部221gは、他の電力変換装置2の出力電圧Voに基づく位相θを、自己の電力変換装置2の出力電力に基づく周波数ドループ制御に基づく位相θに対するオフセット値として引き継ぐ。周波数ドループ制御では、下記(式5)により位相θが算出される。換算係数k(=360°/サンプリング周波数)は、周波数を角度に換算するための係数である。θ(前回値)の初期値には、切替直前の、他の電力変換装置2の出力電圧Voに基づく位相θが設定される。
At the timing when the self-sustaining operation mode is activated, the
θ(今回値)=θ(前回値)+ω×k ・・・(式5) θ (current value) = θ (previous value) + ω × k ・ ・ ・ (Equation 5)
図4は、2台の電力変換装置2の自立運転モードの起動時における電圧波形を示す図である。1台目の電力変換装置2は、他の電力変換装置2の出力電圧Voに同期することなく、当初からドループ制御で交流電圧を生成している。比較例では、2台目の電力変換装置2も、1台目の電力変換装置2と同様に、当初からドループ制御で交流電圧を生成している。比較例では、1台目の電力変換装置2の出力電圧Voと同期していないため、自立運転モードを起動した際(並列運転を開始した際)、電圧位相差により過電流が発生する。 FIG. 4 is a diagram showing voltage waveforms of the two power conversion devices 2 at the time of starting the independent operation mode. The first power conversion device 2 generates an AC voltage by droop control from the beginning without synchronizing with the output voltage Vo of the other power conversion device 2. In the comparative example, the second power conversion device 2 also generates an AC voltage by droop control from the beginning, like the first power conversion device 2. In the comparative example, since it is not synchronized with the output voltage Vo of the first power conversion device 2, an overcurrent occurs due to the voltage phase difference when the independent operation mode is started (when the parallel operation is started).
実施例では、2台目の電力変換装置2は、自立運転モードの開始前は、1台目の電力変換装置2の出力電圧Voに位相が同期した交流電圧を生成し、自立運転モードの開始後はドループ制御で交流電圧を生成している。実施例では、並列運転開始時の位相が1台目の電力変換装置2の出力電圧Voの位相と一致するため、並列運転開始時に過電流が発生しない。 In the embodiment, the second power conversion device 2 generates an AC voltage whose phase is synchronized with the output voltage Vo of the first power conversion device 2 before the start of the self-sustaining operation mode, and starts the self-sustaining operation mode. After that, AC voltage is generated by droop control. In the embodiment, since the phase at the start of the parallel operation matches the phase of the output voltage Vo of the first power conversion device 2, no overcurrent occurs at the start of the parallel operation.
以上説明したように本実施の形態によれば、自立運転モードにおける並列運転開始前において、他の電力変換装置2の出力電圧の位相に、自己の電力変換装置2の出力電圧の位相を同期させることにより、他の電力変換装置2と電圧位相を同期させた状態でドループ制御を開始することができる。これにより、並列運転開始時において電圧位相差に起因する過電流が発生することがなくなり、安定して並列運転を行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, before the start of parallel operation in the self-sustaining operation mode, the phase of the output voltage of the own power conversion device 2 is synchronized with the phase of the output voltage of the other power conversion device 2. As a result, the droop control can be started in a state where the voltage phase is synchronized with the other power conversion device 2. As a result, an overcurrent due to the voltage phase difference is not generated at the start of parallel operation, and stable parallel operation can be performed.
また第1電力変換装置2aと第2電力変換装置2b間を通信線で接続して同期信号のやりとりを行わなくても、自立運転モードにおける並列運転開始時の位相を同期させることができる。従って配線を簡素化することができる。
Further, even if the first
また第1電力変換装置2aと第2電力変換装置2b間を仮に通信線で接続した場合でも、第1電力変換装置2aと第2電力変換装置2b間の距離が離れている場合、通信遅延による同期ずれが発生し得る。この点、本実施の形態によれば通信遅延による誤差を考慮する必要がない。
Even if the first
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. Embodiments are examples, and it is understood by those skilled in the art that various modifications are possible for each of these components and combinations of each processing process, and that such modifications are also within the scope of the present invention. ..
上述の実施の形態では、2台の電力変換装置2を並列運転する場合を例に説明したが、3台以上の電力変換装置2を並列運転する場合にも、2台目以降の電力変換装置2について、上記の位相切替制御を適用することができる。 In the above-described embodiment, the case where two power conversion devices 2 are operated in parallel has been described as an example, but even when three or more power conversion devices 2 are operated in parallel, the second and subsequent power conversion devices The above phase switching control can be applied to 2.
また電力変換システム2sは、系統連系モードを持たない、再生可能エネルギーをもとに発電する直流電源(太陽電池など)を備えた分散型電源システムであってもよい。この場合、本分散型電源システムの起動時は常に、上記の位相切替制御が発動する。
Further, the
なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。 In addition, the embodiment may be specified by the following items.
[項目1]
並列接続されている他の電力変換装置(2a)とともに共通の負荷(3)に交流電力を供給する電力変換装置(2b)であって、
直流電源(1b)から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部(21b)と、
本電力変換装置(2b)の出力電力、ドループ制御用の基準電圧、ドループ制御用の基準周波数をもとに交流電圧指令値を生成する交流電圧指令値生成部(221h)と、
前記交流電圧指令値生成部(221h)により生成された交流電圧指令値に、前記電力変換部(21b)の出力電圧が一致するように前記電力変換部(21b)を制御する制御部(222)と、
前記他の電力変換装置(2a)の出力端子(Ta)と接続された本電力変換装置(2b)の出力端子(Tb)の検出電圧の周波数と位相を検出する周波数/位相検出部(221f)と、
前記交流電圧指令値生成部(221h)は、前記電力変換部(21b)から前記負荷(3)への電力供給を開始する前、前記周波数/位相検出部(221h)により検出された周波数と位相をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定することを特徴とする電力変換装置(2b)。
これによれば、並列運転開始時に過電流が流れることを抑制することができる。
[項目2]
前記交流電圧指令値生成部(221h)は、前記電力変換部(21b)から前記負荷(3)への電力供給を開始した後、前記電力変換部(21b)からの出力電力と前記ドループ制御用の基準周波数をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定し、
前記交流電圧指令値生成部(221h)は、前記電力変換部(21b)から前記負荷(3)への電力供給を開始する際、前記周波数/位相検出部(211f)により検出された位相を引き継ぐことを特徴とする項目1に記載の電力変換装置(2b)。
これによれば、並列運転開始時に、他の電力変換装置(2a)と位相が同期した交流電圧を出力することができる。
[項目3]
本電力変換装置(2b)は、前記他の電力変換装置(2a)および前記負荷(3)とともに電力系統(4)とも接続されており、
本電力変換装置(2b)は、
前記電力変換部(21b)と、前記検出電圧の検出点との間に挿入されたスイッチ(RYb)と、
前記電力系統(4)の停電を検出すると前記スイッチ(RYb)をターンオフし、ユーザによる自立運転モードの起動操作がなされると、又は前記停電を検出してから所定時間が経過すると前記スイッチ(RYb)をターンオンするモード管理部(225)と、をさらに備え、
前記交流電圧指令値生成部(221h)は、前記スイッチ(RYb)がターンオンするタイミングに同期して、前記周波数/位相検出部(221f)により検出された周波数と位相をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定する処理から、前記電力変換部(21b)からの出力電力と前記ドループ制御用の基準周波数をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定する処理に切り替えることを特徴とする項目1または2に記載の電力変換装置(2b)。
これによれば、自立運転モードにおける並列運転開始時に過電流が流れることを抑制することができる。
[項目4]
項目1から3のいずれかに記載の電力変換装置(2)が複数並列に接続されたことを特徴とする電力変換システム(2s)。
これによれば、並列運転開始時に過電流が流れることを抑制されたシステムを構築することができる。[Item 1]
A power conversion device (2b) that supplies AC power to a common load (3) together with other power conversion devices (2a) connected in parallel.
A power conversion unit (21b) that converts DC power supplied from a DC power supply (1b) into AC power, and
An AC voltage command value generator (221h) that generates an AC voltage command value based on the output power of the power converter (2b), a reference voltage for droop control, and a reference frequency for droop control.
A control unit (222) that controls the power conversion unit (21b) so that the output voltage of the power conversion unit (21b) matches the AC voltage command value generated by the AC voltage command value generation unit (221h). When,
Frequency / phase detection unit (221f) that detects the frequency and phase of the detection voltage of the output terminal (Tb) of this power conversion device (2b) connected to the output terminal (Ta) of the other power conversion device (2a). When,
The AC voltage command value generation unit (221h) has a frequency and a phase detected by the frequency / phase detection unit (221h) before starting power supply from the power conversion unit (21b) to the load (3). The power conversion device (2b), characterized in that the phase of the AC voltage command value is determined based on the above.
According to this, it is possible to suppress the flow of overcurrent at the start of parallel operation.
[Item 2]
The AC voltage command value generation unit (221h) starts supplying power from the power conversion unit (21b) to the load (3), and then outputs power from the power conversion unit (21b) and controls the droop. Determine the phase of the AC voltage command value based on the reference frequency of
The AC voltage command value generation unit (221h) takes over the phase detected by the frequency / phase detection unit (211f) when starting power supply from the power conversion unit (21b) to the load (3). The power conversion device (2b) according to item 1, wherein the power conversion device (2b) is characterized in that.
According to this, at the start of parallel operation, it is possible to output an AC voltage whose phase is synchronized with that of the other power converter (2a).
[Item 3]
The power conversion device (2b) is also connected to the power system (4) together with the other power conversion device (2a) and the load (3).
This power converter (2b)
A switch (RYb) inserted between the power conversion unit (21b) and the detection point of the detection voltage, and
When the power failure of the power system (4) is detected, the switch (RYb) is turned off, and when the user activates the independent operation mode, or when a predetermined time elapses after the power failure is detected, the switch (RYb) ) Is further provided with a mode management unit (225) to turn on.
The AC voltage command value generation unit (221h) synchronizes with the timing at which the switch (RYb) turns on, and the AC voltage command is based on the frequency and phase detected by the frequency / phase detection unit (221f). The process of determining the phase of the value is switched to the process of determining the phase of the AC voltage command value based on the output power from the power conversion unit (21b) and the reference frequency for the droop control. The power converter (2b) according to item 1 or 2.
According to this, it is possible to suppress the flow of overcurrent at the start of parallel operation in the self-sustaining operation mode.
[Item 4]
A power conversion system (2s), wherein a plurality of power conversion devices (2) according to any one of items 1 to 3 are connected in parallel.
According to this, it is possible to construct a system in which an overcurrent is suppressed from flowing at the start of parallel operation.
1a 第1直流電源、 La 第1インダクタ、 Ca 第1コンデンサ、 CT1a 第1フィルタ電流センサ、 RYa 第1リレー、 VTa 第1出力電圧センサ、 1b 第2直流電源、 CT1b 第2フィルタ電流センサ、 2s 電力変換システム、 2a 第1電力変換装置、 CT2a 第1出力電流センサ、 2b 第2電力変換装置、 Lb 第2インダクタ、 Cb 第2コンデンサ、 CT2b 第2出力電流センサ、 RYb 第2リレー、 VTb 第2出力電圧センサ、 3 負荷、 4 系統、 21a 第1インバータ装置、 21b 第2インバータ装置、 22a 第1制御装置、 22b 第2制御装置、 221 ドループ制御部、 221a 有効/無効電力算出部、 221b 第1乗算部、 221c 第1減算部、 221d 第2乗算部、 221e 第1加算部、 221f 周波数/位相検出部、 221g 位相決定部、 221h 交流電圧指令値生成部、 222 駆動制御部、 223 PWM信号生成部、 224 駆動回路、 225 運転モード管理部。 1a 1st DC power supply, La 1st inverter, Ca 1st capacitor, CT1a 1st filter current sensor, RYa 1st relay, VTa 1st output voltage sensor, 1b 2nd DC power supply, CT1b 2nd filter current sensor, 2s power Conversion system, 2a 1st power converter, CT2a 1st output current sensor, 2b 2nd power converter, Lb 2nd inverter, Cb 2nd capacitor, CT2b 2nd output current sensor, RYb 2nd relay, VTb 2nd output Voltage sensor, 3 loads, 4 systems, 21a 1st inverter device, 21b 2nd inverter device, 22a 1st control device, 22b 2nd control device, 221 droop control unit, 221a effective / invalid power calculation unit, 221b 1st multiplication Unit, 221c 1st subtraction unit, 221d 2nd multiplication unit, 221e 1st addition unit, 221f frequency / phase detection unit, 221g phase determination unit, 221h AC voltage command value generation unit, 222 drive control unit, 223 PWM signal generation unit , 224 drive circuit, 225 operation mode management unit.
本発明は、複数の電力変換装置が並列接続された電力変換システムに利用可能である。 The present invention can be used in a power conversion system in which a plurality of power conversion devices are connected in parallel.
Claims (4)
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
本電力変換装置の出力電力、ドループ制御用の基準電圧、ドループ制御用の基準周波数をもとに交流電圧指令値を生成する交流電圧指令値生成部と、
前記交流電圧指令値生成部により生成された交流電圧指令値に、前記電力変換部の出力電圧が一致するように前記電力変換部を制御する制御部と、
前記他の電力変換装置の出力端子と接続された本電力変換装置の出力端子の検出電圧の周波数と位相を検出する周波数/位相検出部と、を備え、
前記交流電圧指令値生成部は、前記電力変換部から前記負荷への電力供給を開始する前、前記周波数/位相検出部により検出された周波数と位相をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定し、
前記交流電圧指令値生成部は、前記電力変換部から前記負荷への電力供給を開始する際、前記周波数/位相検出部により検出された位相を引き継ぐことを特徴とする電力変換装置。 A power converter that supplies AC power to a common load along with other power converters connected in parallel.
A power converter that converts DC power supplied from a DC power supply into AC power,
An AC voltage command value generator that generates an AC voltage command value based on the output power of this power converter, a reference voltage for droop control, and a reference frequency for droop control.
A control unit that controls the power conversion unit so that the output voltage of the power conversion unit matches the AC voltage command value generated by the AC voltage command value generation unit.
It is provided with a frequency / phase detection unit for detecting the frequency and phase of the detection voltage of the output terminal of this power conversion device connected to the output terminal of the other power conversion device .
The AC voltage command value generation unit determines the phase of the AC voltage command value based on the frequency and phase detected by the frequency / phase detection unit before starting power supply from the power conversion unit to the load. Decide and
The AC voltage command value generation unit is a power conversion device that takes over the phase detected by the frequency / phase detection unit when starting power supply from the power conversion unit to the load .
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換する電力変換部と、
本電力変換装置の出力電力、ドループ制御用の基準電圧、ドループ制御用の基準周波数をもとに交流電圧指令値を生成する交流電圧指令値生成部と、
前記交流電圧指令値生成部により生成された交流電圧指令値に、前記電力変換部の出力電圧が一致するように前記電力変換部を制御する制御部と、
前記他の電力変換装置の出力端子と接続された本電力変換装置の出力端子の検出電圧の周波数と位相を検出する周波数/位相検出部と、を備え、
前記交流電圧指令値生成部は、前記電力変換部から前記負荷への電力供給を開始する前、前記周波数/位相検出部により検出された周波数と位相をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定し、
本電力変換装置は、前記他の電力変換装置および前記負荷とともに電力系統とも接続されており、
本電力変換装置は、
前記電力変換部と、前記検出電圧の検出点との間に挿入されたリレーと、
前記電力系統の停電を検出すると前記リレーをターンオフし、ユーザによる自立運転モードの起動操作がなされると、又は前記停電を検出してから所定時間が経過すると前記リレーをターンオンするモード管理部と、をさらに備え、
前記交流電圧指令値生成部は、前記リレーがターンオンするタイミングに同期して、前記周波数/位相検出部により検出された周波数と位相をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定する処理から、前記電力変換部からの出力電力と前記ドループ制御用の基準周波数をもとに前記交流電圧指令値の位相を決定する処理に切り替えることを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。 A power converter that supplies AC power to a common load along with other power converters connected in parallel.
A power converter that converts DC power supplied from a DC power supply into AC power,
An AC voltage command value generator that generates an AC voltage command value based on the output power of this power converter, a reference voltage for droop control, and a reference frequency for droop control.
A control unit that controls the power conversion unit so that the output voltage of the power conversion unit matches the AC voltage command value generated by the AC voltage command value generation unit.
It is provided with a frequency / phase detection unit for detecting the frequency and phase of the detection voltage of the output terminal of this power conversion device connected to the output terminal of the other power conversion device.
The AC voltage command value generation unit determines the phase of the AC voltage command value based on the frequency and phase detected by the frequency / phase detection unit before starting power supply from the power conversion unit to the load. Decide and
This power conversion device is connected to the power system together with the other power conversion device and the load.
This power converter is
A relay inserted between the power conversion unit and the detection point of the detection voltage,
Said turning off the relay and detects the power failure of the power system, the start operation of the isolated operation mode by the user is made, or the power outage from detecting that the predetermined time has elapsed to turn on the relay mode management unit, With more
The AC voltage command value generation unit determines the phase of the AC voltage command value based on the frequency and phase detected by the frequency / phase detection unit in synchronization with the timing at which the relay turns on. The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein the process is switched to a process of determining the phase of the AC voltage command value based on the output power from the power conversion unit and the reference frequency for droop control.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017025356 | 2017-02-14 | ||
JP2017025356 | 2017-02-14 | ||
PCT/JP2017/043088 WO2018150680A1 (en) | 2017-02-14 | 2017-11-30 | Power conversion device and power conversion system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2018150680A1 JPWO2018150680A1 (en) | 2019-11-07 |
JP6796809B2 true JP6796809B2 (en) | 2020-12-09 |
Family
ID=63169318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018568001A Active JP6796809B2 (en) | 2017-02-14 | 2017-11-30 | Power converter, power conversion system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6796809B2 (en) |
WO (1) | WO2018150680A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7038327B2 (en) * | 2018-10-22 | 2022-03-18 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Power converter |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105634309B (en) * | 2014-11-06 | 2018-06-22 | 台达电子工业股份有限公司 | A kind of control method and control device for inversion system |
JP6011739B1 (en) * | 2016-04-28 | 2016-10-19 | 富士電機株式会社 | Control device and power conversion system |
-
2017
- 2017-11-30 JP JP2018568001A patent/JP6796809B2/en active Active
- 2017-11-30 WO PCT/JP2017/043088 patent/WO2018150680A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2018150680A1 (en) | 2019-11-07 |
WO2018150680A1 (en) | 2018-08-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10033292B2 (en) | Power conditioning unit with voltage converters | |
US7031176B2 (en) | Inverter | |
US9362781B2 (en) | Uninterruptible power supply system with fast transfer for undervoltage source line failures | |
EP2899606B1 (en) | Power conditioner, and method for controlling same | |
JP6771164B2 (en) | Power converter, power conversion system | |
JP2008022625A (en) | Ac-dc converter | |
CN110168852B (en) | Three-wire multiphase UPS with bypass | |
JP2009219263A (en) | Single-phase voltage type ac-dc converter | |
US11394295B2 (en) | Power supply apparatus | |
JP6928912B2 (en) | Power converter, power conversion system | |
JP6796809B2 (en) | Power converter, power conversion system | |
CN101534070A (en) | Single-phase full bridge boost converter systems and methods | |
TWI505597B (en) | Micro-grid operation system with smart energy management | |
JP2013116024A (en) | Power storage device | |
Gonzatti et al. | Implementation of a grid-forming converter based on modified synchronous reference frame | |
JP2009247185A (en) | System-cooperative inverter and its self-sustaining operation method | |
JP2568271B2 (en) | DC uninterruptible power supply | |
KR101506010B1 (en) | Control device for direct current terminal unbalanced voltage of uninterruptible power supply | |
JP2013201816A (en) | Power storage device | |
US11336200B2 (en) | Power conversion apparatus | |
JPH07108092B2 (en) | AC power supply | |
Rizi et al. | A Novel Power Flow Controller for Behind the Meter Demand Response | |
TWI795978B (en) | Uninterruptible power device with path forced turn-off function and method of path forced turn-off the same | |
US11616388B1 (en) | Uninterruptible power apparatus with function of forced disconnection path and method of forcing disconnection path thereof | |
WO2022185614A1 (en) | Inverter, parallel inverter system, and method for controlling inverter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190718 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200901 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200916 |
|
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: 20201013 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201030 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6796809 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |