JP7459405B1 - Power Conversion Equipment - Google Patents
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Abstract
電力変換装置(50)は、電力変換器(20)と制御装置(10)とを備える。制御装置(10)は、電力系統(30)における交流電圧および交流電流に基づいて同期発電機の特性を模擬することにより、電力変換器(20)に対する第1電圧指令値を生成し、第1電圧指令値に基づいて電力変換器(20)の第1電流指令値を生成し、電力系統(30)において事故が検出されていない場合、電力変換器(20)の電流容量に従う第1電流範囲よりもリミット値に従う第2電流範囲が小さくなるようにリミット値を設定し、第1電流指令値を第2電流範囲内に制限して第2電流指令値を生成し、第2電流指令値に基づいて第2電圧指令値を生成し、第2電圧指令値に基づいて電力変換器(20)に対する制御信号を生成する。The power conversion device (50) includes a power converter (20) and a control device (10). The control device (10) generates a first voltage command value for the power converter (20) by simulating characteristics of a synchronous generator based on an AC voltage and an AC current in a power system (30), generates a first current command value for the power converter (20) based on the first voltage command value, sets a limit value such that a second current range according to the limit value is smaller than a first current range according to a current capacity of the power converter (20) when no fault is detected in the power system (30), limits the first current command value within the second current range to generate a second current command value, generates a second voltage command value based on the second current command value, and generates a control signal for the power converter (20) based on the second voltage command value.
Description
本開示は、電力変換装置に関する。 The present disclosure relates to a power conversion device.
近年、電力系統に対して、太陽光発電設備等の再生可能エネルギーを用いた多くの分散型電源が導入されている。これに伴い、発電機脱落などの事故時に、単位時間あたりの周波数変化の大きさを示す周波数変化率(RoCoF:Rate of Change of Frequency)の増加が課題となっている。周波数安定化装置では、太陽光発電パネルおよび蓄電池等の電源から出力される有効電力を電力変換器により制御して、電力系統に擬似的な慣性力を与えることで電力系統の安定化を行なう。 In recent years, many distributed power sources using renewable energy such as solar power generation facilities have been introduced into power systems. Along with this, an increase in the rate of change of frequency (RoCoF), which indicates the magnitude of frequency change per unit time, has become a problem in the event of an accident such as a generator falling off. A frequency stabilization device stabilizes a power system by controlling active power output from a power source such as a solar power generation panel and a storage battery using a power converter and applying a pseudo inertial force to the power system.
例えば、特開2019-176584号公報(特許文献1)は、分散電源の制御装置を開示している。この制御装置は、分散電源を電力系統に連系させる電力変換装置に対して、仮想慣性を設定するものであって、分散電源の仕様および動作状態に基づいて仮想慣性値を算出し、算出される仮想慣性値と、系統運用者から要求される要求慣性値とのいずれか一方に基づいて、電力変換装置に仮想慣性を設定する。 For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-176584 (Patent Document 1) discloses a control device for a distributed power source. This control device sets virtual inertia for a power conversion device that connects distributed power sources to the power grid, and calculates the virtual inertia value based on the specifications and operating status of the distributed power sources. The virtual inertia is set in the power conversion device based on either the virtual inertia value given by the power converter or the requested inertia value requested by the system operator.
上記のような電力変換装置では、通常運転時においては、有効電力を上限まで出力可能とする運用がなされている。しかしながら、この場合、電力変換装置は、系統事故時(例えば、発電機の脱落時)に電力系統に対する有効電力出力を増大しようとしてもその余力がない。したがって、電力変換装置は、電力系統に対して慣性力を与えることができず、系統周波数を安定化させることができない。 The power conversion device as described above is operated so that it can output active power up to the upper limit during normal operation. However, in this case, the power converter does not have the capacity to increase the active power output to the power grid in the event of a grid failure (for example, when a generator falls off). Therefore, the power converter cannot apply inertial force to the power grid and cannot stabilize the grid frequency.
本開示のある局面における目的は、通常時に有効電力を電力系統に融通しつつ、電力系統の事故時に慣性力を与えることが可能な電力変換装置を提供することである。 An object of an aspect of the present disclosure is to provide a power conversion device that can provide inertial force in the event of an accident in the power system while accommodating active power to the power system during normal times.
ある実施の形態に従う電力変換装置は、直流回路と電力系統との間で電力変換を行なう電力変換器と、電力変換器を制御する制御装置とを備える。制御装置は、電力系統における交流電圧および交流電流に基づいて同期発電機の特性を模擬することにより、電力変換器に対する第1電圧指令値を生成する発電機模擬部と、発電機模擬部により生成された第1電圧指令値に基づいて、電力変換器の第1電流指令値を生成する電流指令生成部と、電力系統において事故が検出されていない場合、電力変換器の電流容量に従う第1電流範囲よりもリミット値に従う第2電流範囲が小さくなるようにリミット値を設定する設定部と、第1電流指令値を第2電流範囲内に制限して第2電流指令値を生成するリミッタと、第2電流指令値に基づいて、第2電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、第2電圧指令値に基づいて、電力変換器に対する制御信号を生成する信号生成部とを含む。 A power conversion device according to an embodiment includes a power converter that performs power conversion between a DC circuit and a power system, and a control device that controls the power converter. The control device includes a generator simulation unit that generates a first voltage command value for the power converter by simulating characteristics of the synchronous generator based on AC voltage and AC current in the power system, and a generator simulation unit that generates a first voltage command value for the power converter. a current command generation unit that generates a first current command value for the power converter based on the first voltage command value that has been determined; a setting unit that sets a limit value such that a second current range according to the limit value is smaller than the range; a limiter that limits the first current command value to within a second current range to generate a second current command value; It includes a voltage command generation section that generates a second voltage command value based on the second current command value, and a signal generation section that generates a control signal for the power converter based on the second voltage command value.
他の実施の形態に従う電力変換装置は、直流回路と電力系統との間で電力変換を行なう電力変換器と、電力変換器を制御する制御装置とを備える。制御装置は、電力系統における交流電圧および交流電流に基づいて同期発電機の特性を模擬することにより、電力変換器に対する第1電圧指令値を生成する発電機模擬部と、発電機模擬部により生成された第1電圧指令値に基づいて電力変換器の第1電流指令値を生成する電流指令生成部と、第1電流指令値を電力変換器の電流容量に従う電流範囲内に制限して第2電流指令値を生成するリミッタと、第2電流指令値に基づいて、第2電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、第2電圧指令値に基づいて、電力変換器に対する制御信号を生成する信号生成部とを含む。電力系統において事故が検出されていない場合、発電機模擬部は、電力変換器の電流容量に基づいて算出される第1有効電力よりも小さい第2有効電力に基づいて、第1電圧指令値の位相を生成する。 A power conversion device according to another embodiment includes a power converter that performs power conversion between a DC circuit and a power system, and a control device that controls the power converter. The control device includes a generator simulation unit that generates a first voltage command value for the power converter by simulating characteristics of the synchronous generator based on AC voltage and AC current in the power system, and a generator simulation unit that generates a first voltage command value for the power converter. a current command generation unit that generates a first current command value for the power converter based on the first voltage command value that has been determined; a limiter that generates a current command value; a voltage command generator that generates a second voltage command value based on the second current command value; and a voltage command generator that generates a control signal for the power converter based on the second voltage command value. and a signal generation section. If no fault is detected in the power system, the generator simulation unit calculates the first voltage command value based on the second active power that is smaller than the first active power calculated based on the current capacity of the power converter. Generate phase.
本開示に係る電力変換装置によれば、通常時に有効電力を電力系統に融通しつつ、電力系統の事故時に慣性力を与えることが可能となる。 According to the power conversion device according to the present disclosure, it is possible to provide inertia force in the event of an accident in the power system while accommodating active power to the power system during normal times.
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。 The present embodiment will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts are given the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed descriptions thereof will not be repeated.
実施の形態1.
<全体構成>
図1は、電力変換システムの全体構成の一例を説明するための図である。電力変換システム1000は、電力系統30と、変圧器34と、直流回路40と、電力変換装置50と、電流検出器91と、電圧検出器93とを含む。電力変換装置50は、制御装置10と、電力変換器20とを含む。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram for explaining an example of the overall configuration of a power conversion system.
電力変換器20は、直流回路40と電力系統30との間で電力変換を行なう電力変換器である。具体的には、電力変換器20は、変圧器34を介して電力系統30に接続されており、直流回路40からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力を電力系統30に出力する。
The
電力変換器20は、例えば、2レベル変換器、3レベル変換器、あるいはモジュラーマルチレベル変換器等の自励式変換器である。自励式変換器は、自己消弧型の素子を用いた変換器であり、出力電圧の大きさと位相を自由に制御できる。また、自励式変換器は、電力系統の電源がなくても、交流と直流の電力交換を行なうことができる。電力系統30は、例えば、三相の交流系統である。直流回路40は、例えば、太陽電池、風力発電機等の再生可能エネルギー電源、蓄電要素、直流送電系統、他の電力変換器の直流端子等である。
電流検出器91は、電力系統30と電力変換器20との連系点32における三相の交流電流を検出する。具体的には、電流検出器91は、連系点32と変圧器34との間に流れるU相の交流電流Isysu、V相の交流電流Isysv、およびW相の交流電流Isyswを検出する。交流電流Isysu,Isysv,Isysw(以下、「交流電流Isys」とも総称する。)は、制御装置10へ入力される。
電圧検出器93は、電力系統30の連系点32における三相の交流電圧を検出する。具体的には、電圧検出器93は、連系点32のU相の交流電圧Vsysu、V相の交流電圧Vsysv、およびW相の交流電圧Vsyswを検出する。交流電圧Vsysu,Vsysv,Vsysw(以下、「交流電圧Vsys」とも総称する。)は、制御装置10へ入力される。
Voltage detector 93 detects three-phase AC voltage at
制御装置10は、電力変換器20の動作を制御する装置である。具体的には、制御装置10は、主な機能構成として、指令生成部100と、信号生成部200とを含む。指令生成部100および信号生成部200の各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、制御装置10の内部メモリに格納されるプログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)であってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはこれらを組み合わせたもの等で構成される。The
指令生成部100は、主に、同期発電機の特性を模擬する機能を有しており、電力変換器20から出力される電圧の位相θ(すなわち、電圧指令値の位相)と、当該電圧の振幅(すなわち、電圧指令値の振幅)Vとを生成する。位相θは、電力変換器20の制御に用いられる基準となる位相である。指令生成部100の詳細については後述する。
The
信号生成部200は、指令生成部100により生成された電圧指令値(すなわち、振幅Vおよび位相θ)に基づいて、電力変換器20に対する制御信号を生成し、電力変換器20に出力する。具体的には、信号生成部200は、三相電圧生成部202と、PWM制御部204とを含む。The
三相電圧生成部202は、位相θおよび振幅Vに基づいて、2相/3相変換により三相の正弦波電圧Vu*,Vv*,Vw*を生成する。
The three-phase
PWM制御部204は、三相の正弦波電圧Vu*,Vv*,Vw*のそれぞれに対してパルス幅変調を行ない、PWM信号としての制御信号を生成する。PWM制御部204は、当該制御信号を電力変換器20に出力する。典型的には、制御信号は、電力変換器20に含まれる各スイッチング素子のオンおよびオフを制御するためのゲート制御信号である。
The
上記のような電力変換装置50は、同期発電機の特性を模擬する機能を有しており、系統周波数を安定化させるために電力系統30に出力する有効電力を調整する。ここで、電力系統30に事故が発生していない通常時において、電力変換装置50が、ハードウェア性能より定まる上限値まで有効電力を出力可能に構成されている場合、図2に示すような問題が生じる。
The
図2は、電力変換器から出力される有効電力の時間変化の一例を示す図である。図2の横軸は時間であり、縦軸は電力変換器20の出力有効電力である。電力変換器20から電力系統30に有効電力が出力される方向を正方向とし、電力系統30から電力変換器20に有効電力が入力(すなわち、吸収)される方向を負方向とする。また、図2の例では、直流回路40は、電力変換器20に電力を供給する再生可能エネルギー電源で構成されているものとする。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a temporal change in active power output from a power converter. The horizontal axis in FIG. 2 is time, and the vertical axis is the output active power of the
図2中の“上限値”は、電力変換器20のハードウェア性能より定まる電流容量(すなわち、許容電流)の正極性の上限値から規定される有効電力上限値を示す。図2中の“下限値”は、電力変換器20の電流容量の負極性の上限値(すなわち、電流容量の下限値)から規定される有効電力下限値を示す。
The "upper limit" in Fig. 2 indicates the active power upper limit defined by the upper positive limit of the current capacity (i.e., the allowable current) determined by the hardware performance of the
図2を参照して、電力変換器20は、通常時において、有効電力を上限値で出力し続けている。系統事故が発生(例えば、電力系統30内の発電機が脱落)して系統周波数が低下した場合、電力変換器20は、系統周波数を増大させるために電力系統30に対する有効電力出力を増大しようとするが、ハードウェア性能の限界により有効電力を増大できない。すなわち、電力系統30に対して擬似慣性力を付与できず、系統周波数を規定値に維持することができない。したがって、電力変換装置50は、系統周波数低下時において有効電力出力を増大できるように構成されていることが好ましい。
Referring to FIG. 2,
また、系統事故が発生(例えば、電力系統30内の負荷が脱落)して系統周波数が増大した場合、電力変換器20は、系統周波数を低下させるために電力系統30に対する有効電力出力を低減する。ただし、図2の例では、直流回路40としての再生可能エネルギー電源は有効電力を吸収できない。そのため、電力変換装置50による有効電力出力の下限値についても適切に設定しておく必要がある。
Further, when a grid fault occurs (for example, a load in the
本実施の形態に従う電力変換装置50は、系統周波数低下時において電力系統30に対する有効電力出力を増大して慣性力を付与できるように構成される。その具体的な構成については後述する。The
<ハードウェア構成>
図3は、制御装置のハードウェア構成例を示す図である。図3には、コンピュータによって制御装置10を構成する例が示される。
<Hardware configuration>
FIG. 3 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the control device. FIG. 3 shows an example in which the
図3を参照して、制御装置10は、1つ以上の入力変換器70と、1つ以上のサンプルホールド回路71と、マルチプレクサ72と、A/D変換器73と、1つ以上のCPU(Central Processing Unit)74と、RAM(Random Access Memory)75と、ROM(Read Only Memory)76と、1つ以上の入出力インターフェイス77と、補助記憶装置78とを含む。制御装置10は、構成要素間を相互に接続するバス79を含む。
Referring to FIG. 3,
入力変換器70は、入力チャンネルごとに補助変成器を有する。各補助変成器は、図1の電流検出器91および電圧検出器93による検出信号を、後続する信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。The
サンプルホールド回路71は、入力変換器70ごとに設けられる。サンプルホールド回路71は、対応の入力変換器70から受けた電気量を表す信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。
A
マルチプレクサ72は、複数のサンプルホールド回路71に保持された信号を順次選択する。A/D変換器73は、マルチプレクサ72によって選択された信号をデジタル値に変換する。なお、複数のA/D変換器73を設けることによって、複数の入力チャンネルの検出信号に対して並列的にA/D変換を実行するようにしてもよい。
The
CPU74は、制御装置10の全体を制御し、プログラムに従って演算処理を実行する。揮発性メモリとしてのRAM75及び不揮発性メモリとしてのROM76は、CPU74の主記憶として用いられる。ROM76は、プログラム及び信号処理用の設定値などを収納する。補助記憶装置78は、ROM76に比べて大容量の不揮発性メモリであり、プログラム及び電気量検出値のデータなどを格納する。
The CPU 74 controls the
入出力インターフェイス77は、CPU74及び外部装置の間で通信する際のインターフェイス回路である。
The input/
なお、図3の例とは異なり、制御装置10の少なくとも一部をFPGAおよび、ASIC等の回路を用いて構成することも可能である。
Note that, unlike the example of FIG. 3, it is also possible to configure at least a part of the
<指令生成部>
図4は、実施の形態1に従う指令生成部の機能構成例を示すブロック図である。図4を参照して、指令生成部100は、発電機模擬部110と、事故検出部120と、設定部130と、電流指令生成部140と、電流リミッタ142と、電圧指令生成部144と、座標変換部150と、交流電力算出部152と、電圧振幅生成部160とを含む。なお、図4では、直流回路40が再生可能エネルギー電源で構成されているものとする。
<Command generation unit>
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the command generation section according to the first embodiment. Referring to FIG. 4,
座標変換部150は、位相θを用いて交流電流Isysu,Isysv,Isyswを3相/2相変換して、d軸電流Idおよびq軸電流Iqを算出する。また、座標変換部150は、位相θを用いて交流電圧Vsysu,Vsysv,Vsyswを3相/2相変換して、d軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqを算出する。
The coordinate
交流電力算出部152は、電流検出器91により検出された交流電流Isysと、電圧検出器93により検出された交流電圧Vsysとに基づいて、連系点32における有効電力Pおよび無効電力Qを算出する。The AC
電圧振幅生成部160は、d軸電圧Vd、q軸電圧Vq、無効電力Q、および無効電力指令値Qrefに基づいて、電圧指令値の振幅Vrefを生成する。振幅Vrefは、電力変換器20の出力電圧の振幅指令値に相当する。The voltage
図5は、電圧振幅生成部の構成例を示すブロック図である。図5を参照して、電圧振幅生成部160は、正相電圧算出部161と、減算器162,163と、電圧調整部164と、座標変換部165,167と、加算器166とを含む。
Figure 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the voltage amplitude generation unit. Referring to Figure 5, the voltage
正相電圧算出部161は、d軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqに基づいて、正相電圧Vposを算出する。減算器162は、無効電力指令値Qrefと無効電力Qとの偏差ΔQ(=Qref-Q)を算出する。減算器162は、系統電圧指令値Vacrefと正相電圧Vposとの偏差ΔVpos(=Vacref-Vpos)を算出する。
Positive-sequence
電圧調整部164は、自動無効電力調整モードまたは自動電圧調整モードのいずれかを選択し、選択したモードに基づいて、電圧振幅調整量ΔVacrefを生成する。具体的には、電圧調整部164は、自動無効電力調整モードを選択した場合、偏差ΔQを規定値以下(例えば、0)にするためのフィードバック制御により電圧振幅調整量ΔVacrefを生成する。電圧調整部164は、自動電圧調整モードを選択した場合、偏差ΔVposを規定値以下(例えば、0)にするためのフィードバック制御により電圧振幅調整量ΔVacrefを生成する。電圧調整部164は、PI制御器、一次遅れ要素等で構成される。
座標変換部165は、規定電圧指令値のd軸成分(すなわち、規定d軸電圧指令値Vdx)およびq軸成分(すなわち、規定q軸電圧指令値Vqx)を、振幅|Vx|および位相φvに変換する。規定d軸電圧指令値Vdxおよび規定q軸電圧指令値Vqxは、系統運用者等により予め設定される値である。加算器166は、振幅|Vx|と電圧振幅調整量ΔVacrefとを加算する。座標変換部167は、振幅|Vx|および電圧振幅調整量ΔVacrefの加算値および位相φvを、dq軸変換して、d軸電圧振幅Vdref(すなわち、振幅Vrefのd軸成分)およびq軸電圧振幅Vqref(すなわち、振幅Vrefのq軸成分)を生成する。The coordinate
再び、図4を参照して、発電機模擬部110は、電力系統30における交流電圧Vsysおよび交流電流Isysに基づいて同期発電機の特性を模擬することにより、電力変換器20に対する電圧指令値V1*を生成する。具体的には、発電機模擬部110は、減算器111と、積分器112と、加算器113と、積分器114と、電圧指令生成部115とを含む。
Referring again to FIG. 4,
減算器111は、有効電力Pと有効電力指令値Prefとの差分ΔP(=Pref-P)を積分器112に出力する。有効電力指令値Prefは有効電力Pの目標値であり、系統運用者により定められる。
The
積分器112は、減算器111の出力値である差分ΔPを時間積分することにより角周波数偏差Δωを出力する。これにより、電力変換器20の制御において同期発電機が有する制動力が模擬される。積分器112の“M”は、同期発電機の慣性定数である。角周波数偏差Δωは、仮想同期発電機における回転子の角周波数と基準角周波数ω0との差分に相当する。基準角周波数ω0は、電力系統30における電力の基準周波数(例えば、50Hzまたは60Hz)の角周波数である。
The
加算器113は、角周波数偏差Δωと基準角周波数ω0とを加算して角周波数ω(=Δω+ω0)を出力する。積分器114は、角周波数ωを時間積分することにより位相θを算出する。電圧指令生成部115は、振幅Vrefと位相θに基づく電圧指令値V1*を生成する。
The
事故検出部120は、角周波数偏差Δωに基づいて、電力系統30の事故を検出する。例えば、事故検出部120は、角周波数偏差Δωが整定値以上である場合には電力系統30に事故が発生したと判断し(すなわち、系統事故を検出し)、角周波数偏差Δωが整定値未満である場合には電力系統30に事故が発生していないと判断する。事故検出部120は、検出結果に応じた信号Trを出力する。例えば、信号Trの値は、系統事故が検出された場合には“1”を示し、系統事故が検出されていない場合には“0”を示す。
The
ただし、上記検出方式は一例であり、その他の公知の検出方式であってもよい。例えば、事故検出部120は、有効電力指令値Prefと有効電力Pとの差分、あるいは発電機模擬部110内の他の信号に基づいて電力系統30の事故を検出してもよい。また、事故検出部120は、連系点32における交流電圧Vsysの周波数変動結果に基づいて、電力系統30の事故を検出してもよい。
However, the above detection method is an example, and other known detection methods may be used. For example, the
設定部130は、電流リミッタ142のリミット値を設定する。具体的には、設定部130は、選択器131と、電流演算部132と、減算器133とを含む。
The
選択器131は、系統事故が検出されていない場合(すなわち、信号Trの値が“0”の場合)には“Pmar”を電流演算部132に出力し、系統事故が検出された場合(すなわち、信号Trの値が“1”の場合)には“0”を電流演算部132に出力する。Pmarは、電力変換器20から電力系統30に出力される有効電力のマージン(以下、「電力マージン」とも称する。)を示す。電力マージンPmarは、系統運用者により予め定められる値である。
The
電流演算部132は、系統事故が検出されていない場合、電力マージンPmarの有効電力出力に必要な電流マージンImarを算出する。ここで、電力変換器20の電流容量の上限値(すなわち、正極性の上限値)を“電流容量Ica”と記載する。減算器133は、電力変換器20の電流容量Ica(ただし、Ica>0)から電流マージンImarを減算した減算値(すなわち、Ica-Imar)を電流リミッタ142のリミット値の上限値を示す上限リミット値Imaxに設定する。When no grid fault is detected, the
一方、電流演算部132は、系統事故が検出された場合、“0”を減算器133に出力する。減算器133は、電力変換器20の電流容量Icaを電流リミッタ142の上限リミット値Imaxに設定する。
On the other hand, the
なお、直流回路40としての再生可能エネルギー電源は有効電力を吸収できないため、設定部130は、電流リミッタ142のリミット値の下限値を示す下限リミット値Iminをゼロに設定する。
Note that since the renewable energy power source as the
上記のように、設定部130は、電力系統30において事故が検出されていない場合、電流容量の上限値(すなわち、Ica)から電流マージンImarを減算した値を上限リミット値Imaxとして設定し、下限リミット値Iminを“0”に設定する。この場合、電流容量Icaよりも上限リミット値Imaxが小さいため、電流容量に従う電流範囲R1よりもリミット値に従う電流範囲R2の方が小さくなる。
As described above, when no fault is detected in the
また、設定部130は、電力系統30において事故が検出された場合、上限リミット値Imaxを“Ica”に設定し、下限リミット値Iminを“0”に設定する。この場合、この場合、電流容量Icaと上限リミット値maxとが同一となる。
Furthermore, when an accident is detected in the
図6は、事故検出部および設定部の処理の一例を示すフローチャートである。図6を参照して、事故検出部120は、電力系統30において事故が検出されたか否かを判断する(ステップS10)。事故が検出された場合(ステップS10においてYES)、設定部130は、電力変換器20の電流容量Icaを上限リミット値Imaxとして設定する(ステップS12)。この場合、電力マージンPmarは考慮されない。一方、事故が検出されていない場合(ステップS10においてNO)、設定部130は、電流容量Icaに電力マージンPmarを反映した値(すなわち、Ica-Imar)を上限リミット値Imaxとして設定する(ステップS14)。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of processing by the accident detection section and the setting section. Referring to FIG. 6,
再び、図4を参照して、電流指令生成部140は、発電機模擬部110により生成された電圧指令値V1*に基づいて、電力変換器20の電流指令値I1*を生成する。ここで、連系点32における交流電圧Vsysと、電力変換器20の出力電圧Viと、電力変換器20の出力電流Iと、変圧器34の漏れリアクタンスXとの関係は、以下の式(1)で表わされる。4 again, the current
I=(Vsys-Vi)/X …(1)
したがって、電流指令値I1*は式(1)を用いて、“(Vsys-V1*)/X”と算出される。
I=(Vsys-Vi)/X...(1)
Therefore, the current command value I1* is calculated as "(Vsys-V1*)/X" using equation (1).
電流リミッタ142は、電流指令値I1*を電流範囲R2内に制限して電流指令値I2*を生成する。具体的には、電流リミッタ142は、電流指令値I1*を下限リミット値Imin以上かつ上限リミット値Imax以下に制限した値を電流指令値I2*として出力する。例えば、系統事故が検出されていない場合(すなわち、下限リミット値Iminが“0”、上限リミット値Imaxが“Ica-Imar”に設定されている場合)、電流指令値I2*は0以上かつ“Ica-Imar”以下に制限される。
電圧指令生成部144は、電流指令値I2*に基づいて電力変換器20の電圧指令値V2*を生成する。具体的には、電圧指令生成部144は、式(1)を用いて、電流指令値I2*を変換することにより電圧指令値V2*(具体的には、V2*=Vsys-(X×I2*))を生成する。なお、電圧指令値V2*は、図1の指令生成部100から出力される位相θおよび振幅Vを有する電圧指令値に対応する。そのため、図1の信号生成部200は、指令生成部100により生成された電圧指令値V2*に基づいて、電力変換器20に対する制御信号を生成し、電力変換器20に出力する。
Voltage
上記の指令生成部100の構成によると、電力変換器20から出力される有効電力の時間変化は図7のように示される。
According to the above-mentioned configuration of the
図7は、実施の形態1に従う電力変換器から出力される有効電力の時間変化の一例を示す図である。図7の横軸は時間であり、縦軸は電力変換器20の出力有効電力である。電力変換器20から電力系統30に有効電力が出力される方向を正方向とし、電力系統30から電力変換器20に有効電力が吸収される方向を負方向とする。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a temporal change in active power output from the power converter according to the first embodiment. The horizontal axis in FIG. 7 is time, and the vertical axis is the output active power of the
図7を参照して、電力変換器20は、電力系統30の事故発生前においては、通常時の上限値に対応する有効電力(すなわち、電流“Ica-Imar”に対応する有効電力)を出力している。
Referring to FIG. 7, before the occurrence of an accident in the
系統事故が発生(例えば、電力系統30内の発電機が脱落)して系統周波数が低下した場合、電力変換器20は、系統周波数を増大させるために電力系統30に対して出力する有効電力をPmarだけ増大して、事故時の上限値に対応する有効電力(すなわち、電流“Ica”に対応する有効電力)を出力する。これにより、電力系統30に対して擬似慣性力を付与することができ、系統周波数の安定化を実現できる。
When a system fault occurs (for example, a generator in the
一方、系統事故が発生(例えば、電力系統30内の負荷が脱落)して系統周波数が増大した場合、電力変換器20は、系統周波数を低下させるために電力系統30に対する有効電力を低減して、下限値の有効電力(すなわち、電流“0”に対応する有効電力)を出力する。すなわち、電力変換器20は、有効電力出力をゼロとする。これにより、電力変換器20の有効電力出力の下限値も適切に制御される。
On the other hand, if a grid fault occurs (for example, a load in the
<変形例>
上述した実施の形態1では、直流回路40が再生可能エネルギー電源で構成されている例について説明したが、実施の形態1の変形例では、直流回路40が、電力変換器20との間で電力の授受が可能な電源(例えば、蓄電要素)で構成されている例について説明する。蓄電要素は、有効電力の供給および吸収が可能な点で、再生可能エネルギー電源と異なる。例えば、蓄電要素は、例えば、電気二重層コンデンサ、あるいはリチウムイオン電池等の蓄電池を含む蓄電装置である。
<Modified example>
In the first embodiment described above, an example in which the
なお、以下の説明では、直流回路40が蓄電要素である場合について説明するが、直流回路40は、例えば、直流送電網等を含む直流電力系統、または他の電力変換装置の直流端子であってもよい。後者の場合、2台の電力変換器を連結することによって定格周波数などが異なる交流電力系統間を接続するためのBTB(Back To Back)システムが構成される。
In addition, in the following description, a case will be explained in which the
図8は、実施の形態1の変形例に従う設定部の構成の一例を説明するための図である。図8を参照して、設定部130Aは、図4の設定部130に極性反転部134を追加した構成を有する。
FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the configuration of a setting section according to a modification of the first embodiment. Referring to FIG. 8, a
系統事故が検出されていない場合、減算器133は、電力変換器20の電流容量Ica(ただし、Ica>0)から電流マージンImarを減算した減算値(すなわち、Ica-Imar)を電流リミッタ142の上限リミット値Imaxに設定する。また、減算器133は、当該減算値を極性反転部134に出力する。極性反転部134は、当該減算値の極性を反転した値(すなわち、-Ica+Imar)を電流リミッタ142の下限リミット値Iminに設定する。
If a grid fault has not been detected, the
系統事故が検出された場合、減算器133は、電力変換器20の電流容量Icaを電流リミッタ142の上限リミット値Imaxに設定する。また、減算器133は、電流容量Icaを極性反転部134に出力する。極性反転部134は、電流容量Icaの極性を反転した値(すなわち、-Ica)を電流リミッタ142の下限リミット値Iminに設定する。
When a system fault is detected, the
上記より、設定部130Aは、系統事故が検出されていない場合、電流容量の上限値(すなわち、Ica)から電流マージンImarを減算した値を上限リミット値Imaxとして設定し、電流容量の下限値(すなわち、-Ica)に電流マージンImarを加算した値を下限リミット値Iminとして設定する。From the above, when no system fault is detected, the
一方、設定部130Aは、系統事故が検出された場合、電流容量の上限値(すなわち、Ica)を上限リミット値Imaxとして設定し、電流容量の下限値(すなわち、-Ica)を下限リミット値Iminとして設定する。
On the other hand, when a system fault is detected, the
図9は、実施の形態1の変形例に従う設定部の構成の他の例を説明するための図である。図9を参照して、設定部130Bは、図4の設定部130に、選択器135、電流演算部136、減算器137および極性反転部138を追加した構成を有する。
Figure 9 is a diagram for explaining another example of the configuration of the setting unit according to the modified example of
電流リミッタ142の上限リミット値Imaxの設定方式は、図4または図8で説明したものと同様である。
The setting method of the upper limit value Imax of the
選択器135は、系統事故が検出されていない場合(すなわち、信号Trの値が“0”の場合)には“Pmar2”を電流演算部132に出力し、系統事故が検出された場合(すなわち、信号Trの値が“1”の場合)には“0”を電流演算部132に出力する。Pmar2は、電力変換器20から直流回路40に出力される(例えば、蓄電要素に吸収される)有効電力のマージンを示す。電力マージンPmar2は、系統運用者により予め定められる値である。典型的には、電力マージンPmar2は、電力変換器20から電力系統30に出力される有効電力の電力マージンPmarとは異なる値である。
The
電流演算部136は、系統事故が検出されていない場合、電力マージンPmar2の有効電力出力に必要な電流マージンImar2を算出する。減算器137は、電力変換器20の電流容量Icaから電流マージンImar2を減算した減算値(すなわち、Ica-Imar2)を極性反転部138に出力する。極性反転部138は、当該減算値の極性を反転した値(すなわち、-Ica+Imar2)を電流リミッタ142の下限リミット値Iminに設定する。
The
一方、電流演算部136は、系統事故が検出された場合、“0”を減算器137に出力する。減算器137は、電流容量Icaを極性反転部138に出力する。極性反転部138は、電流容量Icaの極性を反転した値(すなわち、-Ica)を電流リミッタ142の下限リミット値Iminに設定する。On the other hand, when a system fault is detected, the
上記より、設定部130Bは、系統事故が検出されていない場合、電流容量の上限値(すなわち、Ica)から電流マージンImarを減算した値を上限リミット値Imaxとして設定し、電流容量の下限値(すなわち、-Ica)に電流マージンImar2を加算した値を下限リミット値Iminとして設定する。
From the above, when a system fault is not detected, the
一方、設定部130Bは、系統事故が検出された場合、電流容量の上限値(すなわち、Ica)を上限リミット値Imaxとして設定し、電流容量の下限値(すなわち、-Ica)を下限リミット値Iminとして設定する。
On the other hand, when a system fault is detected, the
上記のように、系統事故が検出されていない場合、設定部130A,130Bの設定方式によると、上限リミット値Imaxが電流容量の上限値(すなわち、Ica)よりも小さく、下限リミット値Iminが電流容量の下限値(すなわち、-Ica)よりも大きい。したがって、電力変換器20の電流容量に従う電流範囲R1よりもリミット値(すなわち、上限リミット値Imaxおよび下限リミット値Imin)に従う電流範囲R2の方が小さくなる。
As described above, when a system fault is not detected, according to the setting method of the
上記の変形例の構成によると、電力変換器20から出力される有効電力の時間変化は図10または図11のように示される。
According to the configuration of the above-described modification, the time change in the active power output from the
図10は、実施の形態1の変形例に従う電力変換器から出力される有効電力の時間変化の一例を示す図である。図10の横軸は時間であり、縦軸は電力変換器20の出力有効電力である。電力変換器20から電力系統30に有効電力が出力される方向を正方向とし、電力系統30から電力変換器20に有効電力が吸収される方向を負方向とする。これは、以下の図11でも同様である。図10の例では、電力変換器20は、通常運転時に有効電力を電力系統30へ送電している。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a temporal change in active power output from a power converter according to a modification of the first embodiment. The horizontal axis in FIG. 10 is time, and the vertical axis is the output active power of the
図10を参照して、電力変換器20は、電力系統30の事故発生前においては、通常時の上限値に対応する有効電力(すなわち、電流“Ica-Imar”に対応する有効電力)を出力している。
Referring to Figure 10, before an accident occurs in the
系統事故が発生して系統周波数が低下した場合、電力変換器20は、系統周波数を増大させるために電力系統30に対して出力する有効電力を増大して、事故時の上限値に対応する有効電力(すなわち、電流“Ica”に対応する有効電力)を出力する。一方、系統事故が発生して系統周波数が増大した場合、電力変換器20は、系統周波数を低下させるために電力系統30に対する有効電力を低減し、事故時の下限値に対応する有効電力(すなわち、電流“-Ica”に対応する有効電力)を蓄電要素に吸収させる。
When a grid fault occurs and the grid frequency drops, the
図11は、実施の形態1の変形例に従う電力変換器から出力される有効電力の時間変化の他の例を示す図である。図11の例では、電力変換器20は、通常運転時に有効電力を電力系統30から受電している。
FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the temporal change in the active power output from the power converter according to the modification of the first embodiment. In the example of FIG. 11, the
図11を参照して、電力変換器20は、電力系統30の事故発生前においては、通常時の下限値に対応する有効電力(すなわち、電流“-Ica+Imar”に対応する有効電力)を吸収している。
Referring to FIG. 11, before an accident occurs in
系統事故が発生して系統周波数が低下した場合、電力変換器20は、系統周波数を増大させるために電力系統30に対して出力する有効電力を増大して、事故時の上限値に対応する有効電力(すなわち、電流“Ica”に対応する有効電力)を出力する。一方、系統事故が発生して系統周波数が増大した場合、電力変換器20は、系統周波数を低下させるために電力系統30からの有効電力(すなわち、電流“-Ica”に対応する有効電力)を蓄電要素に吸収させる。
When a grid fault occurs and the grid frequency drops, the
上記より、変形例によると、電力変換器20は、系統周波数が低下した場合には電力系統30に対して有効電力を出力し、系統周波数が増大した場合には電力系統30からの有効電力を吸収することにより、系統周波数の安定化を実現できる。
From the above, according to the modified example, the
<利点>
実施の形態1によると、有効電力の出力のみが可能で吸収ができない電源(例えば、再生可能エネルギー電源)により直流回路40が構成される場合、電力変換装置50の通常運転時には電力系統30に有効電力を融通しつつ、電力系統30の事故時等で慣性力が要求される際には適切な有効電力を出力することで擬似的な慣性力を付与できる。
<Advantages>
According to the first embodiment, when the
また、有効電力の出力および吸収の双方が可能な電源(例えば、蓄電要素、直流送電系統、他の電力変換器の直流端子等)により直流回路40が構成される場合、通常運転時に有効電力を電力系統30へ送電する運転をしている場合と、有効電力を電力系統30から受電する運転をしている場合のいずれにおいても、慣性力付与のための有効電力マージンを確保できる。これにより、電力変換装置50の通常運転時には電力系統30に有効電力を融通しつつ、電力系統30の事故時等で慣性力が要求される際には適切な有効電力を出力または吸収することで擬似的な慣性力を付与できる。
In addition, when the
実施の形態2.
実施の形態1では、電流リミッタ142のリミット値を適切に設定することにより、有効電力マージンを確保する構成について説明した。実施の形態2では、発電機模擬部が、有効電力マージンを反映させた電圧指令値V1*を出力する構成について説明する。
Embodiment 2.
In the first embodiment, a configuration has been described in which the active power margin is ensured by appropriately setting the limit value of the
図12は、実施の形態2に従う指令生成部の構成例を示すブロック図である。図12を参照して、指令生成部100Aは、発電機模擬部110Aと、事故検出部120と、電流指令生成部140と、電流リミッタ142と、電圧指令生成部144と、座標変換部150と、交流電力算出部152と、電圧振幅生成部160とを含む。図4と同様の構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。なお、図12では、直流回路40が再生可能エネルギー電源で構成されているものとする。
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of a command generation section according to the second embodiment. Referring to FIG. 12, the
発電機模擬部110Aは、減算器111と、積分器112と、加算器113と、積分器114Aと、電圧指令生成部115と、位相演算部116と、リミット設定部117とを含む。減算器111、積分器112および加算器113の機能構成は、図4の構成と同様である。
The
位相演算部116は、有効電力のマージン(例えば、Pmar)を考慮した有効電力PmarSに基づいて位相θmarSを生成する。例えば、有効電力PmarSは、有効電力上限値(例えば、Pref)から電力マージンPmarを減算した値である。ここで、有効電力PmarSと、交流電圧Vsysと、電力変換器20の出力電圧Viと、位相θmarSと、変圧器34の漏れリアクタンスXとの関係は、以下の式(2)で表わされる。
The
PmarS={Vsys×Vi×sin(θmarS)}/X …(2)
したがって、位相θmarSは式(2)を用いて算出される。
PmarS={Vsys×Vi×sin(θmarS)}/X…(2)
Therefore, the phase θmarS is calculated using equation (2).
系統事故が検出された場合(すなわち、信号Trの値が“1”の場合)には、リミット設定部117は、積分器114Aの上限リミット値を+∞に設定し、下限リミット値を-∞に設定する。すなわち、リミット設定部117は、積分器114Aの出力値を制限しない。
When a system fault is detected (that is, when the value of the signal Tr is "1"), the
一方、系統事故が検出されていない場合(すなわち、信号Trの値が“0”の場合)には、リミット設定部117は、上限リミット値および下限リミット値の両方を位相θmarSに設定する。すなわち、リミット設定部117は、積分器114Aの出力値を“θmarS”に制限する。
On the other hand, when a system fault is not detected (that is, when the value of the signal Tr is "0"), the
リミット設定部117により上限リミット値および下限リミット値が制限されていない場合(すなわち、系統事故が検出された場合)には、積分器114Aは、角周波数ωを時間積分した値を位相θとして出力する。一方、リミット設定部117により上限リミット値および下限リミット値が“θmarS”に制限されている場合(すなわち、系統事故が検出されていない場合)には、積分器114Aは、上記時間積分の結果によらず、“θmarS”を位相θとして出力する。When the upper limit value and the lower limit value are not limited by the limit setting unit 117 (i.e., when a system fault is detected), the
電圧指令生成部115は、振幅Vrefと位相θに基づく電圧指令値V1*を生成する。具体的には、系統事故が検出されていない場合には、電圧指令生成部115は、有効電力PmarSに基づいて算出される位相θmarを電圧指令値V1*の位相θとして設定する。系統事故が検出された場合には、電圧指令生成部115は、角周波数ωを時間積分した値を電圧指令値V1*の位相θとして設定する。The voltage
電流指令生成部140、電流リミッタ142および電圧指令生成部144の機能構成は、図4で説明したものと同様である。ただし、電流リミッタ142の上限リミット値Imaxは電流容量Icaに固定され、下限リミット値Iminはゼロに固定されている。
The functional configurations of current
図13は、実施の形態2の変形例に従う指令生成部の構成例を示すブロック図である。図13を参照して、指令生成部100Bは、指令生成部100Aの発電機模擬部110Aを発電機模擬部110Bに置き換えた構成に相当する。図12と同様の構成についてはその詳細な説明は繰り返さない。なお、図13では、直流回路40が再生可能エネルギー電源で構成されているものとする。
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of a command generation section according to a modification of the second embodiment. Referring to FIG. 13, command generating section 100B corresponds to a configuration in which
発電機模擬部110Bは、減算器111A,111Bと、積分器112と、加算器113と、積分器114と、電圧指令生成部115と、選択器118とを含む。積分器112、加算器113、積分器114および電圧指令生成部115の機能構成は、図4で説明した当該機能構成と同様である。
選択器118は、系統事故が検出されていない場合(すなわち、信号Trの値が“0”の場合)には“Pmar”を減算器111Aに出力し、電力系統30において事故が検出された場合(すなわち、信号Trの値が“1”の場合)には“0”を減算器111Aに出力する。
The
減算器111Aは、系統事故が検出されていない場合(すなわち、信号Trの値が“0”の場合)には有効電力指令値Prefと電力マージンPmarとの差分ΔP1(すなわち、ΔP1=Pref-Pmar)を減算器111Bに出力する。When no system fault is detected (i.e., when the value of signal Tr is "0"),
図14は、有効電力指令値と電力マージンとの関係を説明するための図である。図14を参照して、有効電力指令値Prefは、電力変換器20のハードウェア性能より定まる電流容量の正極性の上限値から規定される有効電力上限値に対応する。
FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the active power command value and the power margin. Referring to FIG. 14, the active power command value Pref corresponds to the active power upper limit value defined from the upper limit value of the positive polarity of the current capacity determined by the hardware performance of the
有効電力PmarSは、通常時の有効電力の上限値に対応する。例えば、有効電力PmarSは、実施の形態1で説明した電流“Ica-Imar”に対応する有効電力に相当する。このことから、差分ΔP1は、有効電力PmarSに相当することが理解される。 The active power PmarS corresponds to the upper limit value of the active power during normal times. For example, the active power PmarS corresponds to the active power corresponding to the current "Ica-Imar" described in the first embodiment. From this, it is understood that the difference ΔP1 corresponds to the active power PmarS.
再び、図13を参照して、系統事故が検出されていない場合、減算器111Bは、有効電力PmarS(すなわち、差分ΔP1)と有効電力Pとの差分ΔP2(すなわち、ΔP2=PmarS-P)を積分器112に出力する。積分器112は、差分ΔP2を時間積分することにより角周波数偏差Δωを出力する。積分器114は、角周波数偏差Δωと基準角周波数ω0との加算値である角周波数ωを時間積分することにより位相θを算出する。電圧指令生成部115は、振幅Vrefと位相θに基づく電圧指令値V1*を生成する。このように、電圧指令生成部115は、有効電力PmarSと有効電力Pとの差分に基づいて算出される位相を電圧指令値V1*の位相θとして設定する。
Referring again to FIG. 13, if no grid fault is detected, the
なお、系統事故が検出された場合における位相θの生成方式は、図12で説明したものと同様である。 Note that the method for generating the phase θ when a system fault is detected is the same as that described with reference to FIG. 12.
上記のように、発電機模擬部110Aは、系統事故が検出されていない場合、電力変換器20の電流容量に基づいて算出される有効電力(例えば、有効電力指令値Pref)よりも小さい有効電力(例えば、PmarS)に基づいて、電圧指令値V1*の位相を生成する。これにより、有効電力マージンが考慮された電圧指令値V1*を出力することができる。
As described above, when a system fault is not detected, the
<利点>
実施の形態2によると実施の形態1と同様の利点を有する。
<Advantages>
The second embodiment has the same advantages as the first embodiment.
その他の実施の形態.
上述の実施の形態として例示した構成は、本開示の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
Other embodiments.
The configuration exemplified as the embodiment described above is an example of the configuration of the present disclosure, and it is possible to combine it with another known technology, or omit some parts without departing from the gist of the present disclosure. , it is also possible to change the configuration. Further, in the embodiment described above, the processes and configurations described in other embodiments may be appropriately adopted and implemented.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.
10 制御装置、20 電力変換器、30 電力系統、32 連系点、34 変圧器、40 直流回路、50 電力変換装置、70 入力変換器、71 サンプルホールド回路、72 マルチプレクサ、73 A/D変換器、74 CPU、75 RAM、76 ROM、77 入出力インターフェイス、78 補助記憶装置、79 バス、91 電流検出器、93 電圧検出器、100,100A,100B 指令生成部、110,110A,110B 発電機模擬部、112,114,114A 積分器、115,144 電圧指令生成部、116 位相演算部、117 リミット設定部、118,131,135 選択器、120 事故検出部、130,130A,130B 設定部、132,136 電流演算部、134,138 極性反転部、140 電流指令生成部、142 電流リミッタ、150,165,167 座標変換部、152 交流電力算出部、160 電圧振幅生成部、161 正相電圧算出部、164 電圧調整部、200 信号生成部、202 三相電圧生成部、204 PWM制御部、1000 電力変換システム。 10 control device, 20 power converter, 30 power system, 32 interconnection point, 34 transformer, 40 DC circuit, 50 power converter, 70 input converter, 71 sample hold circuit, 72 multiplexer, 73 A/D converter , 74 CPU, 75 RAM, 76 ROM, 77 input/output interface, 78 auxiliary storage device, 79 bus, 91 current detector, 93 voltage detector, 100, 100A, 100B command generation unit, 110, 110A, 110B generator simulation Section, 112, 114, 114A Integrator, 115, 144 Voltage command generation section, 116 Phase calculation section, 117 Limit setting section, 118, 131, 135 Selector, 120 Accident detection section, 130, 130A, 130B Setting section, 132 , 136 current calculation unit, 134, 138 polarity inversion unit, 140 current command generation unit, 142 current limiter, 150, 165, 167 coordinate conversion unit, 152 AC power calculation unit, 160 voltage amplitude generation unit, 161 positive sequence voltage calculation unit , 164 voltage adjustment section, 200 signal generation section, 202 three-phase voltage generation section, 204 PWM control section, 1000 power conversion system.
Claims (10)
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電力系統における交流電圧および交流電流に基づいて同期発電機の特性を模擬することにより、前記電力変換器に対する第1電圧指令値を生成する発電機模擬部と、
前記発電機模擬部により生成された前記第1電圧指令値に基づいて、前記電力変換器の第1電流指令値を生成する電流指令生成部と、
前記電力系統において事故が検出されていない場合、前記電力変換器の電流容量に従う第1電流範囲よりもリミット値に従う第2電流範囲が小さくなるように前記リミット値を設定する設定部と、
前記第1電流指令値を前記第2電流範囲内に制限して第2電流指令値を生成するリミッタと、
前記第2電流指令値に基づいて、第2電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、
前記第2電圧指令値に基づいて、前記電力変換器に対する制御信号を生成する信号生成部とを含む、電力変換装置。 A power converter that converts power between a DC circuit and a power system;
and a control device that controls the power converter,
The control device includes:
a generator simulator that generates a first voltage command value for the power converter by simulating characteristics of a synchronous generator based on alternating current voltage and alternating current in the power system;
a current command generation unit that generates a first current command value for the power converter based on the first voltage command value generated by the generator simulation unit;
a setting unit that sets the limit value so that, when no fault is detected in the power system, a second current range according to the limit value is smaller than a first current range according to the current capacity of the power converter;
a limiter that limits the first current command value to within the second current range to generate a second current command value;
a voltage command generation unit that generates a second voltage command value based on the second current command value;
A power converter device comprising: a signal generation unit that generates a control signal for the power converter based on the second voltage command value.
前記電力系統において事故が検出されていない場合、前記設定部は、前記電流容量の上限値からマージンを減算した値を前記リミット値の上限値として設定し、前記電流容量の下限値に前記マージンを加算した値を前記リミット値の下限値として設定する、請求項1に記載の電力変換装置。 The DC circuit includes a power source that can transfer power to and from the power converter,
If no fault has been detected in the power system, the setting unit sets a value obtained by subtracting a margin from the upper limit value of the current capacity as the upper limit value, and sets the margin to the lower limit value of the current capacity. The power conversion device according to claim 1, wherein the added value is set as the lower limit value of the limit value.
前記電力系統において事故が検出されていない場合、前記設定部は、前記電流容量の上限値から第1マージンを減算した値を前記リミット値の上限値として設定し、前記電流容量の下限値に第2マージンを加算した値を前記リミット値の下限値として設定する、請求項2に記載の電力変換装置。 the DC circuit includes a power source capable of transmitting and receiving power to and from the power converter,
3. The power conversion device according to claim 2, wherein when no fault is detected in the power system, the setting unit sets a value obtained by subtracting a first margin from the upper limit value of the current capacity as the upper limit value of the limit value, and sets a value obtained by adding a second margin to the lower limit value of the current capacity as the lower limit value of the limit value.
前記電力系統において事故が検出されていない場合、前記設定部は、前記電流容量の上限値からマージンを減算した値を前記リミット値の上限値として設定し、前記リミット値の下限値をゼロに設定する、請求項1に記載の電力変換装置。 The DC circuit includes a renewable energy power source that supplies power to the power converter,
If no accident has been detected in the power system, the setting unit sets a value obtained by subtracting a margin from the upper limit value of the current capacity as the upper limit value, and sets the lower limit value to zero. The power conversion device according to claim 1.
前記制御装置は、前記第1角周波数に基づいて前記電力系統における事故を検出する事故検出部をさらに含む、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置。 The generator simulator calculates a first angular frequency by time-integrating the difference between the active power calculated based on the AC voltage and the AC current and the target value of the active power,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the control device further includes an accident detection unit that detects an accident in the power system based on the first angular frequency.
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記電力系統における交流電圧および交流電流に基づいて同期発電機の特性を模擬することにより、前記電力変換器に対する第1電圧指令値を生成する発電機模擬部と、
前記発電機模擬部により生成された前記第1電圧指令値に基づいて前記電力変換器の第1電流指令値を生成する電流指令生成部と、
前記第1電流指令値を前記電力変換器の電流容量に従う電流範囲内に制限して第2電流指令値を生成するリミッタと、
前記第2電流指令値に基づいて、第2電圧指令値を生成する電圧指令生成部と、
前記第2電圧指令値に基づいて、前記電力変換器に対する制御信号を生成する信号生成部とを含み、
前記電力系統において事故が検出されていない場合、前記発電機模擬部は、前記電力変換器の電流容量に基づいて算出される第1有効電力よりも小さい第2有効電力に基づいて、前記第1電圧指令値の位相を生成する、電力変換装置。 A power converter that converts power between a DC circuit and a power system;
and a control device that controls the power converter,
The control device includes:
a generator simulator that generates a first voltage command value for the power converter by simulating characteristics of a synchronous generator based on alternating current voltage and alternating current in the power system;
a current command generation unit that generates a first current command value for the power converter based on the first voltage command value generated by the generator simulation unit;
a limiter that generates a second current command value by limiting the first current command value within a current range according to the current capacity of the power converter;
a voltage command generation unit that generates a second voltage command value based on the second current command value;
a signal generation unit that generates a control signal for the power converter based on the second voltage command value,
When an accident is not detected in the power system, the generator simulator calculates the first active power based on a second active power that is smaller than the first active power calculated based on the current capacity of the power converter. A power conversion device that generates the phase of the voltage command value.
前記第1有効電力と規定有効電力との差分を前記第2有効電力として算出し、
前記交流電圧および前記交流電流に基づいて算出される有効電力と前記第2有効電力との差分を時間積分することにより第1角周波数を算出し、
前記第1角周波数を時間積分することにより第1位相を算出し、
前記第1位相を前記第1電圧指令値の位相として設定する、請求項7に記載の電力変換装置。 When no accident is detected in the power system, the generator simulation unit
Calculating the difference between the first active power and the specified active power as the second active power,
calculating a first angular frequency by time-integrating the difference between the active power calculated based on the alternating voltage and the alternating current and the second active power;
calculating a first phase by time-integrating the first angular frequency;
The power conversion device according to claim 7, wherein the first phase is set as a phase of the first voltage command value.
前記交流電圧および前記交流電流に基づいて算出される有効電力と前記第1有効電力との差分を時間積分することにより第2角周波数を算出し、
前記第2角周波数を時間積分することにより第2位相を算出し、
前記第2位相を前記第1電圧指令値の位相として設定する、請求項7~請求項9のいずれか1項に記載の電力変換装置。 When an accident is detected in the power system, the generator simulation unit
calculating a second angular frequency by time-integrating the difference between the active power calculated based on the alternating voltage and the alternating current and the first active power;
calculating a second phase by time-integrating the second angular frequency;
The power conversion device according to claim 7, wherein the second phase is set as the phase of the first voltage command value.
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