JP7365123B2 - 複合発電電源設備におけるドループ特性制御 - Google Patents
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Description
本発明は、自立運転における複合発電電源システムに関する。
特許文献１には、系統連系または自立運転を行う複数の発電機を備える分散電源システムが開示されている。特許文献１によれば、分散電源システムは、自立運転時に、１台の発電機がアイソクロナス特性で回転数制御を行い、残りの発電機がドループ特性にて回転数制御を行う。
ところで、蓄電装置や再生可能エネルギー発電装置などの直流電源装置とインバータ（パワーコンディショナ）の組み合わせを、自立運転する交流発電機が設けられた母線に接続する電力供給システムが知られている。交流発電機は、ドループ特性で回転数制御を行う。しかしながら、交流発電機を有する電力供給システムを自立運転させる場合、負荷の変動に伴い、母線電圧の周波数の変動が生じやすい。そのため、交流発電機の電圧周波数の変動が生じたときに、インバータが連携状態から解列しやすい。
本発明の目的は、交流発電機と直流電源装置とを備える電力供給システムにおいて、負荷の変動による直流電源装置の解列の発生を抑制することができるインバータ、インバータの制御装置、インバータの制御方法、およびプログラムを提供することにある。
本発明の第１の態様によれば、インバータの制御装置は、自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータを制御する制御装置であって、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値と、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値とを決定する目標決定部と、決定した前記電圧周波数の目標値および前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行う変調制御部とを備える。
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係るインバータの制御装置において、前記目標決定部は、電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関係を示す有効電力ドループ関数と、決定した前記電圧周波数の目標値とに基づいて、前記有効電力の目標値を決定するものであってよい。
本発明の第３の態様によれば、第２の態様に係るインバータの制御装置において、前記有効電力ドループ関数の電圧周波数に対する有効電力の変化量が前記交流発電機の有効電力ドループ特性と一致するものであってよい。
本発明の第４の態様によれば、第１から第３の何れかの態様に係るインバータの制御装置において、前記目標決定部は、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する無効電力の目標値を決定し、前記変調制御部は、決定した前記電圧周波数の目標値、前記有効電力の目標値、および前記無効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行うものであってよい。
本発明の第５の態様によれば、第４の態様に係るインバータの制御装置において、前記目標決定部は、電圧値に対して無効電力が単調減少する関係を示す無効電力ドループ関数と、決定した前記母線の電圧値とに基づいて、前記無効電力の目標値を決定するものであってよい。
本発明の第６の態様によれば、第５の態様に係るインバータの制御装置において、前記無効電力ドループ関数の電圧値の切片および無効電力の切片が前記交流発電機の無効電力ドループ特性の電圧値の切片および無効電力の切片以下であり、前記無効電力ドループ関数の電圧値に対する無効電力の変化量が前記交流発電機の無効電力ドループ特性と一致するものであってよい。
本発明の第７の態様によれば、インバータは、自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータであって、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値と、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値とを決定する目標決定部と、決定した前記電圧周波数の目標値および前記有効電力の目標値に基づいてパルス幅変調制御を行う変調制御部とを備える。
本発明の第８の態様によれば、インバータの制御方法は、自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータの制御方法であって、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値と、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値とを決定するステップと、決定した前記電圧周波数の目標値および前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行うステップとを備える。
本発明の第９の態様によれば、プログラムは、自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータのコンピュータに、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値と、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値とを決定するステップと、決定した前記電圧周波数の目標値および前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行うステップとを実行させる。
上記態様のうち少なくとも１つの態様によれば、インバータは、交流発電機と直流電源装置とを備える電力供給システムにおいて、負荷の変動による直流電源装置の解列の発生を抑制することができる。
〈第１の実施形態〉
図１は、第１の実施形態に係る電力供給システムの構成を示す概略ブロック図である。
図１は、第１の実施形態に係る電力供給システムの構成を示す概略ブロック図である。
《電力供給システムの構成》
第１の実施形態に係る電力供給システム１は、エンジン発電機１０、太陽光発電機２０、蓄電装置３０、および電力制御装置４０を備える。電力供給システム１は、自立運転により負荷Ｌに電力を供給する。すなわち、電力供給システム１は、いわゆるマイクログリッドシステム、またはオフグリッドシステムである。エンジン発電機１０、太陽光発電機２０および蓄電装置３０は、母線に接続され、母線を介して負荷Ｌに電力を供給する。
第１の実施形態に係る電力供給システム１は、エンジン発電機１０、太陽光発電機２０、蓄電装置３０、および電力制御装置４０を備える。電力供給システム１は、自立運転により負荷Ｌに電力を供給する。すなわち、電力供給システム１は、いわゆるマイクログリッドシステム、またはオフグリッドシステムである。エンジン発電機１０、太陽光発電機２０および蓄電装置３０は、母線に接続され、母線を介して負荷Ｌに電力を供給する。
エンジン発電機１０は、エンジン１１、発電機１２、ガバナ１３、ＡＶＲ１４（Automatic Voltage Regulator：自動電圧調整器）を備える。エンジン発電機１０は、エンジン１１の回転によって発電機１２を駆動することで、交流電力を発生させる交流発電機である。
ガバナ１３は、Ｈｚ－ｋＷドループ特性（有効電力ドループ特性）によりエンジン１１の回転数を制御する。エンジン発電機１０のＨｚ－ｋＷドループ特性は、例えば、定格出力および定格周波数に係るプロットと、ゼロ出力および定格出力から負荷遮断したときに無負荷状態で整定する整定周波数に係るプロットとを結ぶ一次関数の傾きによって表される。すなわち、Ｈｚ－ｋＷドループ特性は、周波数が増加するほど出力が減少する特性である。なお、他の実施形態においては、ガバナ特性がＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御によって実現されてもよい。ＡＶＲ１４は、Ｖ－ｋｂａｒドループ特性（無効電力ドループ特性）により発電機１２の界磁巻線に供給する電流を制御することで、発電機１２の端子電圧を調整する。Ｖ－ｋｂａｒドループ特性は、電圧が増加するほど無効電力が減少する特性である。なお、他の実施形態においては、エンジン発電機１０に代えて他の交流発電機を用いてもよい。
ガバナ１３は、Ｈｚ－ｋＷドループ特性（有効電力ドループ特性）によりエンジン１１の回転数を制御する。エンジン発電機１０のＨｚ－ｋＷドループ特性は、例えば、定格出力および定格周波数に係るプロットと、ゼロ出力および定格出力から負荷遮断したときに無負荷状態で整定する整定周波数に係るプロットとを結ぶ一次関数の傾きによって表される。すなわち、Ｈｚ－ｋＷドループ特性は、周波数が増加するほど出力が減少する特性である。なお、他の実施形態においては、ガバナ特性がＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御によって実現されてもよい。ＡＶＲ１４は、Ｖ－ｋｂａｒドループ特性（無効電力ドループ特性）により発電機１２の界磁巻線に供給する電流を制御することで、発電機１２の端子電圧を調整する。Ｖ－ｋｂａｒドループ特性は、電圧が増加するほど無効電力が減少する特性である。なお、他の実施形態においては、エンジン発電機１０に代えて他の交流発電機を用いてもよい。
太陽光発電機２０は、太陽電池２１と、インバータ２２とを備える。太陽電池２１は、太陽光を直流電力に変換する直流電源装置である。インバータ２２は、太陽電池２１が生成する直流電力を交流電力に変換する。インバータ２２は、例えば電流制御型インバータである。なお、インバータ２２と太陽電池２１とは必ずしも一対一に設けられなくてよい。例えば、１つのインバータ２２に複数の太陽電池２１が接続されてもよい。なお、他の実施形態においては、太陽電池２１に代えて、例えば、風力発電機などの他の再生可能エネルギー発電機を用いてもよい。
蓄電装置３０は、二次電池３１と、インバータ３２とを備える。インバータ３２は、電力制御装置４０からの指令に基づいて二次電池３１が出力する直流電力を、交流電力に変換して母線に供給する。またインバータ３２は、電力制御装置４０からの指令に基づいて母線に流れる交流電力の一部を直流電力に変換して二次電池３１を充電する。二次電池３１としては、例えばリチウムイオン二次電池を用いることができる。なお、インバータ３２と二次電池３１とは必ずしも一対一に設けられなくてよい。例えば、１つのインバータ３２に複数の二次電池３１が接続されてもよい。
電力制御装置４０は、母線の電力値を監視し、エンジン発電機１０に発電電力指令を出力し、蓄電装置３０に充放電指令を出力する。例えば、電力制御装置４０は、昼間など、太陽光発電機２０による発電電力が所定の閾値以上である場合に、エンジン発電機１０に発電電力を低下させ、または停止させる発電電力指令を出力する。また電力制御装置４０は、夜間や悪天候時など、太陽光発電機２０による発電電力が所定の閾値未満となる場合に、エンジン発電機１０に発電電力を増加させる発電電力指令を出力する。
また例えば、電力制御装置４０は、太陽光発電機２０による発電電力の変動に基づいて、当該変動を平滑化するための充放電指令をインバータ３２に出力する。また、電力制御装置４０は、母線に供給されている電力値の総和と負荷Ｌによる需要電力値とを比較し、電力差に基づいて充放電指令をインバータ３２に出力する。
また例えば、電力制御装置４０は、太陽光発電機２０による発電電力の変動に基づいて、当該変動を平滑化するための充放電指令をインバータ３２に出力する。また、電力制御装置４０は、母線に供給されている電力値の総和と負荷Ｌによる需要電力値とを比較し、電力差に基づいて充放電指令をインバータ３２に出力する。
《蓄電装置のインバータ》
図２は、第１の実施形態に係る蓄電装置のインバータの構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態に係るインバータ３２は、インバータ本体３２１、電流計３２２、電圧計３２３、制御装置３２４を備える。電流計３２２は、インバータ本体３２１の出力端の電流を計測する。電圧計３２３は、母線電圧を計測する。制御装置３２４は、電流計３２２および電圧計３２３の計測値に基づいてインバータ本体３２１を制御する。
図２は、第１の実施形態に係る蓄電装置のインバータの構成を示す概略ブロック図である。
第１の実施形態に係るインバータ３２は、インバータ本体３２１、電流計３２２、電圧計３２３、制御装置３２４を備える。電流計３２２は、インバータ本体３２１の出力端の電流を計測する。電圧計３２３は、母線電圧を計測する。制御装置３２４は、電流計３２２および電圧計３２３の計測値に基づいてインバータ本体３２１を制御する。
制御装置３２４は、制御関数記憶部３２４１、計測値取得部３２４２、目標周波数決定部３２４３、目標有効電力決定部３２４４、目標無効電力決定部３２４５、変調制御部３２４６、指令受付部３２４７を備える。
制御関数記憶部３２４１は、母線電圧と母線電圧周波数との関係を示す目標周波数関数Ｆ１と、母線電圧周波数と有効電力との関係を示す有効電力ドループ関数Ｆ２と、母線電圧と無効電力との関係を示す無効電力ドループ関数Ｆ３とを記憶する。目標周波数関数Ｆ１は、母線電圧に対して母線電圧周波数が単調増加する関数である。なお、本実施形態において、「単調増加」とは、一方の値が増加したときに、常に他方の値が増加し、または変化しないこと（単調非減少）をいう。同様に、「単調減少」とは、一方の値が増加したときに、常に他方の値が減少し、または変化しないこと（単調非増加）をいう。目標周波数関数Ｆ１は、母線電圧の変化に対するエンジン発電機１０が出力する母線電圧周波数の変化を表す関数である。有効電力ドループ関数Ｆ２は、母線電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関数である。有効電力ドループ関数Ｆ２の傾き（母線電圧周波数に対する有効電力の変化量）は、エンジン発電機１０のガバナ１３のＨｚ－ｋＷドループ特性に係る傾きと等しい。無効電力ドループ関数Ｆ３は、母線電圧に対して無効電力が単調減少する関数である。無効電力ドループ関数Ｆ３の傾き（母線電圧に対する無効電力の変化量）は、エンジン発電機１０のＡＶＲ１４のＶ－ｋｂａｒドループ特性に係る傾きと等しい。他方、無効電力ドループ関数Ｆ３の母線電圧の切片および無効電力の切片は、エンジン発電機１０のＡＶＲ１４のＶ－ｋｂａｒドループ特性に係る母線電圧の切片および無効電力の切片以下である。すなわち、無効電力ドループ関数Ｆ３によって算出される無効電力は、常にＡＶＲ１４のＶ－ｋｂａｒドループ特性によってエンジン発電機１０が出力する無効電力以下となる。なお、本明細書において、「等しい」、「一致している」とは、必ずしも完全一致している必要はなく、実質的に一致している範囲を含む。
計測値取得部３２４２は、電流計３２２および電圧計３２３の計測値を取得する。
目標周波数決定部３２４３は、制御関数記憶部３２４１が記憶する目標周波数関数Ｆ１に母線電圧の計測値を代入することで、電圧周波数の目標値を決定する。
目標有効電力決定部３２４４は、制御関数記憶部３２４１が記憶する有効電力ドループ関数Ｆ２に、目標周波数決定部３２４３が決定した電圧周波数の目標値を代入することで、有効電力の目標値を決定する。
目標無効電力決定部３２４５は、制御関数記憶部３２４１が記憶する無効電力ドループ関数Ｆ３に、母線電圧の計測値を代入することで、無効電力の目標値を決定する。
目標周波数決定部３２４３は、制御関数記憶部３２４１が記憶する目標周波数関数Ｆ１に母線電圧の計測値を代入することで、電圧周波数の目標値を決定する。
目標有効電力決定部３２４４は、制御関数記憶部３２４１が記憶する有効電力ドループ関数Ｆ２に、目標周波数決定部３２４３が決定した電圧周波数の目標値を代入することで、有効電力の目標値を決定する。
目標無効電力決定部３２４５は、制御関数記憶部３２４１が記憶する無効電力ドループ関数Ｆ３に、母線電圧の計測値を代入することで、無効電力の目標値を決定する。
変調制御部３２４６は、目標周波数決定部３２４３が決定した電圧周波数の目標値、目標有効電力決定部３２４４が決定した有効電力の目標値、および目標無効電力決定部３２４５が決定した無効電力の目標値に基づいて、インバータ本体３２１をパルス幅変調制御する。具体的には、変調制御部３２４６は、母線の電圧周波数を検出する図示しないＰＬＬ回路で検出した電圧周波数と位相に基づいてパルス幅変調制御のモジュレーションおよびデューティ比を決定する。変調制御部３２４６は、決定したパルス幅変調制御のモジュレーション、デューティ比、および出力電圧周波数に基づいて、インバータ本体３２１の図示しないスイッチング素子のオンオフを制御する。
指令受付部３２４７は、電力制御装置４０から電力指令を受け付け、電力指令に基づいて制御関数記憶部３２４１が記憶する有効電力ドループ関数Ｆ２および無効電力ドループ関数Ｆ３を更新する。具体的には、指令受付部３２４７は、蓄電装置３０に出力させる有効電力および無効電力の最大値を示す電力指令を受け付ける。当該電力指令は、エンジン発電機１０および太陽光発電機２０の発電容量に基づいて生成される。指令受付部３２４７は、有効電力ドループ関数Ｆ２の傾きを変えずに、有効電力軸の切片の値が、電力指令が示す有効電力の最大値となるように、有効電力ドループ関数Ｆ２を更新する。また、指令受付部３２４７は、無効電力ドループ関数Ｆ３の傾きを変えずに、無効電力軸の切片の値が、電力指令が示す無効電力の最大値となるように、無効電力ドループ関数Ｆ３を更新する。
《インバータの動作》
図３は、第１の実施形態に係る蓄電装置のインバータの動作を示すフローチャートである。
制御装置３２４の計測値取得部３２４２は、電流計３２２から母線電流の計測値を取得し、電圧計３２３から母線電圧の計測値を取得する（ステップＳ１）。目標周波数決定部３２４３は、ステップＳ１で取得した母線電圧の計測値を、制御関数記憶部３２４１が記憶する目標周波数関数Ｆ１に代入することで、電圧周波数の目標値を決定する（ステップＳ２）。つまり、目標周波数決定部３２４３は、負荷Ｌの増大により母線電圧が低下した場合、目標周波数を低下させる。他方、目標周波数決定部３２４３は、負荷Ｌの減少により母線電圧が増加した場合、目標周波数を増加させる。これにより、インバータ３２が出力する電圧周波数は、エンジン発電機１０が出力する電圧周波数と同様に変化する。すなわち、エンジン発電機１０は、負荷Ｌの増大に伴って発電電力をが増加し、発電電圧が低下し、電圧周波数が低下するが、目標周波数決定部３２４３も、母線電圧が低下したときに目標周波数を低下させることで、エンジン発電機１０と同様の電圧周波数の変化を実現することができる。
図３は、第１の実施形態に係る蓄電装置のインバータの動作を示すフローチャートである。
制御装置３２４の計測値取得部３２４２は、電流計３２２から母線電流の計測値を取得し、電圧計３２３から母線電圧の計測値を取得する（ステップＳ１）。目標周波数決定部３２４３は、ステップＳ１で取得した母線電圧の計測値を、制御関数記憶部３２４１が記憶する目標周波数関数Ｆ１に代入することで、電圧周波数の目標値を決定する（ステップＳ２）。つまり、目標周波数決定部３２４３は、負荷Ｌの増大により母線電圧が低下した場合、目標周波数を低下させる。他方、目標周波数決定部３２４３は、負荷Ｌの減少により母線電圧が増加した場合、目標周波数を増加させる。これにより、インバータ３２が出力する電圧周波数は、エンジン発電機１０が出力する電圧周波数と同様に変化する。すなわち、エンジン発電機１０は、負荷Ｌの増大に伴って発電電力をが増加し、発電電圧が低下し、電圧周波数が低下するが、目標周波数決定部３２４３も、母線電圧が低下したときに目標周波数を低下させることで、エンジン発電機１０と同様の電圧周波数の変化を実現することができる。
次に、目標有効電力決定部３２４４は、ステップＳ２で決定した電圧周波数の目標値を、制御関数記憶部３２４１が記憶する有効電力ドループ関数Ｆ２に代入することで、有効電力の目標値を決定する（ステップＳ３）。有効電力ドループ関数Ｆ２は、エンジン発電機１０のドループ特性と同じ傾きを有する。そのため、ステップＳ３で有効電力ドループ関数Ｆ２によって電圧周波数の目標値から有効電力の目標値を決定することで、インバータ３２は、エンジン発電機１０のドループ特性に合わせて有効電力を出力することができる。これにより、有効電力をエンジン発電機１０と蓄電装置３０とで分担させることができる。
また目標無効電力決定部３２４５は、ステップＳ１で取得した母線電圧の計測値を制御関数記憶部３２４１が記憶する無効電力ドループ関数Ｆ３に代入することで、無効電力の目標値を決定する（ステップＳ４）。無効電力ドループ関数Ｆ３の母線電圧の切片および無効電力の切片は、エンジン発電機１０のＡＶＲ１４のＶ－ｋｂａｒドループ特性に係る母線電圧の切片および無効電力の切片以下である。すなわち、無効電力ドループ関数Ｆ３によって算出される無効電力は、常にＡＶＲ１４のＶ－ｋｂａｒドループ特性によってエンジン発電機１０が出力する無効電力以下となる。これにより、無効電力をエンジン発電機１０と蓄電装置３０とで分担させつつ、力率がインバータ３２より低いエンジン発電機１０に相対的に多くの無効電力を分担させることができる。
変調制御部３２４６は、ステップＳ３で決定した有効電力の目標値およびステップＳ４で決定した無効電力の目標値に基づいて、パルス幅変調制御のモジュレーションおよびデューティ比を決定する（ステップＳ５）。また変調制御部３２４６は、母線の電圧周波数を検出する図示しないＰＬＬ回路で検出した電圧周波数と位相に基づいてパルス幅変調制御の周波数を決定する（ステップＳ６）。変調制御部３２４６は、決定したパルス幅変調制御のモジュレーション、デューティ比、および周波数に基づいて、インバータ本体３２１の図示しないスイッチング素子のオンオフを制御する（ステップＳ７）。これにより、インバータ３２は、ステップＳ２で決定した電圧周波数の目標値、ステップＳ３で決定した有効電力の目標値、およびステップＳ４で決定した無効電力の目標値で、電力を出力することができる。
《作用・効果》
このように、第１の実施形態に係る制御装置３２４は、母線の電圧値に基づいて、電圧周波数の目標値および有効電力の目標値を決定する。このとき、母線電圧が高いほど電圧周波数の目標値は高くなり、有効電力の目標値は低くなる。これにより、ドループ特性によって動作するエンジン発電機１０の変動に対して遅滞なく蓄電装置３０の電圧周波数および有効電力を変化させることができる。したがって、制御装置３２４によれば、交流発電機であるエンジン発電機１０と直流電源装置である蓄電装置３０とを備える電力供給システム１において、負荷Ｌの変動をエンジン発電機１０と蓄電装置３０とのそれぞれに負担させることができる。
このように、第１の実施形態に係る制御装置３２４は、母線の電圧値に基づいて、電圧周波数の目標値および有効電力の目標値を決定する。このとき、母線電圧が高いほど電圧周波数の目標値は高くなり、有効電力の目標値は低くなる。これにより、ドループ特性によって動作するエンジン発電機１０の変動に対して遅滞なく蓄電装置３０の電圧周波数および有効電力を変化させることができる。したがって、制御装置３２４によれば、交流発電機であるエンジン発電機１０と直流電源装置である蓄電装置３０とを備える電力供給システム１において、負荷Ｌの変動をエンジン発電機１０と蓄電装置３０とのそれぞれに負担させることができる。
また、第１の実施形態に係る制御装置３２４は、電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関係を示す有効電力ドループ関数Ｆ２に基づいて、有効電力の目標値を決定する。有効電力ドループ関数Ｆ２の電圧周波数に対する有効電力の変化量は、エンジン発電機１０の有効電力ドループ特性と一致する。これにより、制御装置３２４は、エンジン発電機１０のドループ特性に合わせてインバータ３２が出力する有効電力を変化させることができる。
なお、他の実施形態においては、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置３２４の有効電力ドループ関数Ｆ２の電圧周波数に対する有効電力の変化量は、エンジン発電機１０の有効電力ドループ特性と一致しなくてよい。また、他の実施形態に係る制御装置３２４は、有効電力ドループ関数Ｆ２に代えて、母線電圧に対して有効電力が単調減少する関係を示す関数を用いて、母線電圧の計測値から有効電力を決定してもよい。
なお、他の実施形態においては、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置３２４の有効電力ドループ関数Ｆ２の電圧周波数に対する有効電力の変化量は、エンジン発電機１０の有効電力ドループ特性と一致しなくてよい。また、他の実施形態に係る制御装置３２４は、有効電力ドループ関数Ｆ２に代えて、母線電圧に対して有効電力が単調減少する関係を示す関数を用いて、母線電圧の計測値から有効電力を決定してもよい。
また、第１の実施形態に係る制御装置３２４は、母線電圧に基づいて無効電力の目標値を決定する。これにより、インバータ３２は、負荷Ｌの変動に伴って生じる無効電力をエンジン発電機１０と蓄電装置３０とのそれぞれに負担させることができる。また、第１の実施形態に係る制御装置３２４は、電圧値に対して無効電力が単調減少する関係を示す無効電力ドループ関数Ｆ３に基づいて無効電力の目標値を決定する。無効電力ドループ関数Ｆ３の電圧値の切片および無効電力の切片は、エンジン発電機１０の無効電力ドループ特性の電圧値の切片および無効電力の切片以下である。これにより、制御装置３２４は、無効電力をエンジン発電機１０と蓄電装置３０とで分担させつつ、力率がインバータ３２より低いエンジン発電機１０に相対的に多くの無効電力を分担させることができる。なお、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置３２４は、無効電力をインバータ３２に負担させず、有効電力のみを負担させるように制御してもよい。
〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
第１の実施形態では、蓄電装置３０のインバータ３２が上記の制御を行うが、他の実施形態においては、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、太陽光発電機２０のインバータ２２が同様の制御を行ってもよい。また、他の実施形態においては、複数のインバータ３２のうち、一部のインバータ３２について、上述の制御を行い、他のインバータ３２については通常の制御を行うようにしてもよい。
〈コンピュータ構成〉
図４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の制御装置３２４は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した制御関数記憶部３２４１に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ９０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ９１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
図４は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ９０は、プロセッサ９１、メインメモリ９２、ストレージ９３、インタフェース９４を備える。
上述の制御装置３２４は、コンピュータ９０に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ９３に記憶されている。プロセッサ９１は、プログラムをストレージ９３から読み出してメインメモリ９２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ９１は、プログラムに従って、上述した制御関数記憶部３２４１に対応する記憶領域をメインメモリ９２に確保する。
プログラムは、コンピュータ９０に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ９０は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Programmable Logic Device）などのカスタムＬＳＩ（Large Scale Integrated Circuit）を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ(Programmable Array Logic)、ＧＡＬ(Generic Array Logic)、ＣＰＬＤ(Complex Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）が挙げられる。この場合、プロセッサ９１によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
ストレージ９３の例としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read Only Memory）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ９３は、コンピュータ９０のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース９４または通信回線を介してコンピュータ９０に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ９０に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９０が当該プログラムをメインメモリ９２に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも１つの実施形態において、ストレージ９３は、一時的でない有形の記憶媒体である。
また、当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、当該プログラムは、前述した機能をストレージ９３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
１ 電力供給システム
１０ エンジン発電機
１１ エンジン
１２ 発電機
１３ ガバナ
１４ ＡＶＲ
２０ 太陽光発電機
２１ 太陽電池
２２ インバータ
３０ 蓄電装置
３１ 二次電池
３２ インバータ
３２１ インバータ本体
３２２ 電流計
３２３ 電圧計
３２４ 制御装置
３２４１ 制御関数記憶部
３２４２ 計測値取得部
３２４３ 目標周波数決定部
３２４４ 目標有効電力決定部
３２４５ 目標無効電力決定部
３２４６ 変調制御部
３２４７ 指令受付部
４０ 電力制御装置
Ｌ 負荷
１０ エンジン発電機
１１ エンジン
１２ 発電機
１３ ガバナ
１４ ＡＶＲ
２０ 太陽光発電機
２１ 太陽電池
２２ インバータ
３０ 蓄電装置
３１ 二次電池
３２ インバータ
３２１ インバータ本体
３２２ 電流計
３２３ 電圧計
３２４ 制御装置
３２４１ 制御関数記憶部
３２４２ 計測値取得部
３２４３ 目標周波数決定部
３２４４ 目標有効電力決定部
３２４５ 目標無効電力決定部
３２４６ 変調制御部
３２４７ 指令受付部
４０ 電力制御装置
Ｌ 負荷
Claims (8)
- 自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータを制御する制御装置であって、
前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値を決定する目標決定部と、
決定した前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行う変調制御部と
を備え、
前記目標決定部は、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値を決定し、電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関係を示す有効電力ドループ関数と、決定した前記電圧周波数の目標値とに基づいて、前記有効電力の目標値を決定する
インバータの制御装置。 - 前記有効電力ドループ関数の電圧周波数に対する有効電力の変化量が前記交流発電機の有効電力ドループ特性と一致する
請求項１に記載のインバータの制御装置。 - 前記目標決定部は、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する無効電力の目標値を決定し、
前記変調制御部は、決定した前記有効電力の目標値および前記無効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行う
請求項１または請求項２に記載のインバータの制御装置。 - 前記目標決定部は、電圧値に対して無効電力が単調減少する関係を示す無効電力ドループ関数と、決定した前記母線の電圧値とに基づいて、前記無効電力の目標値を決定する
請求項３に記載のインバータの制御装置。 - 自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータを制御する制御装置であって、
前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値を決定する目標決定部と、
決定した前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行う変調制御部と
を備え、
前記目標決定部は、前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する無効電力の目標値を決定し、
前記変調制御部は、決定した前記有効電力の目標値および前記無効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行い、
前記目標決定部は、電圧値に対して無効電力が単調減少する関係を示す無効電力ドループ関数と、決定した前記母線の電圧値とに基づいて、前記無効電力の目標値を決定し、
前記無効電力ドループ関数の電圧値の切片および無効電力の切片が前記交流発電機の無効電力ドループ特性の電圧値の切片および無効電力の切片以下であり、
前記無効電力ドループ関数の電圧値に対する無効電力の変化量が前記交流発電機の無効電力ドループ特性と一致する
インバータの制御装置。 - 自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータであって、
前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値と、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値とを決定する目標決定部と、
決定した前記電圧周波数の目標値および前記有効電力の目標値に基づいてパルス幅変調制御を行う変調制御部と
を備え、
前記目標決定部は、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値を決定し、電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関係を示す有効電力ドループ関数と、決定した前記電圧周波数の目標値とに基づいて、前記有効電力の目標値を決定する
インバータ。 - 自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータの制御方法であって、
前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値を決定するステップと、
決定した前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行うステップと
を備え、
前記有効電力の目標値を決定するステップでは、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値を決定し、電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関係を示す有効電力ドループ関数と、決定した前記電圧周波数の目標値とに基づいて、前記有効電力の目標値を決定する
インバータの制御方法。 - 自立運転によって電力を供給する交流発電機と同じ母線に接続された、直流電源装置のインバータのコンピュータに、
前記母線の電圧値に基づいて、前記電圧値に対して単調減少する有効電力の目標値を決定するステップと、
決定した前記有効電力の目標値に基づいて、前記インバータのパルス幅変調制御を行うステップと
を実行させ、
前記有効電力の目標値を決定するステップでは、前記電圧値に対して単調増加する電圧周波数の目標値を決定し、電圧周波数に対して有効電力が単調減少する関係を示す有効電力ドループ関数と、決定した前記電圧周波数の目標値とに基づいて、前記有効電力の目標値を決定する
プログラム。
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| JP2019017467A JP7365123B2 (ja) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 複合発電電源設備におけるドループ特性制御 |
| PCT/JP2019/033894 WO2020158028A1 (ja) | 2019-02-01 | 2019-08-29 | 複合発電電源設備におけるドループ特性制御 |
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|---|---|---|---|
| JP2019017467A JP7365123B2 (ja) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | 複合発電電源設備におけるドループ特性制御 |
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|---|---|
| JP2020127272A JP2020127272A (ja) | 2020-08-20 |
| JP7365123B2 true JP7365123B2 (ja) | 2023-10-19 |
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| WO2012081174A1 (ja) | 2010-12-15 | 2012-06-21 | 川崎重工業株式会社 | 自立電源系統調整装置および自立電源系統の調整方法 |
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| JP5408889B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2014-02-05 | 川崎重工業株式会社 | 電力変換装置 |
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-
2019
- 2019-02-01 JP JP2019017467A patent/JP7365123B2/ja active Active
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| WO2016185660A1 (ja) | 2015-05-20 | 2016-11-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 分散電源システム、および、分散電源システムの制御方法 |
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|---|---|
| WO2020158028A1 (ja) | 2020-08-06 |
| JP2020127272A (ja) | 2020-08-20 |
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