JP7490166B1 - Control device and control method - Google Patents
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Abstract
蓄電池からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータを制御する制御装置であって、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御するVSG制御部と、無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御するQv制御部と、を備え、前記Qv制御部は、前記差分が小さくなるように制御するQv制御系の周波数帯域と、前記VSG制御部によって制御されるVSG制御系の周波数帯域との関係に応じて、交流電圧の振幅の制御量を決定する。A control device that controls an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage, comprising a VSG control unit that controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force, and a Qv control unit that controls the amplitude of the AC voltage so that the difference between a command value and an actual measured value of reactive power is reduced, and the Qv control unit determines a control amount for the amplitude of the AC voltage in accordance with the relationship between the frequency band of a Qv control system that controls so as to reduce the difference, and the frequency band of the VSG control system controlled by the VSG control unit.
Description
本開示は、電源に設けられるインバータを制御する制御装置、及び制御方法に関する。 The present disclosure relates to a control device and a control method for controlling an inverter provided in a power source.
電源から負荷に交流電力を供給する電力系統では、需給状況に関わらず、出力する電圧と周波数とが維持されるように制御される。電力系統において再生可能エネルギー電源からの交流電力の導入量が、同期発電機に比べて増加すると、需給バランスが急変しやすくなり、電力系統の安定度が低下する傾向にある。この対策として、仮想同期発電機(VSG:Virtual Synchronous Generator)制御と呼ばれる技術が知られている(例えば、特許文献1)。VSG制御では、電源に設けられるインバータに、同期発電機が持つ慣性力を疑似的に持たせることによって電力系統を安定化させる。In a power system that supplies AC power from a power source to a load, the output voltage and frequency are controlled to be maintained regardless of the supply and demand situation. When the amount of AC power introduced into the power system from renewable energy sources increases compared to synchronous generators, the supply and demand balance is more likely to change suddenly, and the stability of the power system tends to decrease. As a countermeasure to this, a technology called virtual synchronous generator (VSG) control is known (for example, Patent Document 1). In VSG control, the power system is stabilized by giving an inverter installed in the power source a pseudo inertial force that a synchronous generator has.
しかしながら、複数の分散電源から構成される電源系統においては、各分散電源の間を循環する無効電力Qを抑制するためにQv制御が行われることが多い。Qv制御では、インバータから出力される無効電力Qが指令値に近づくように、インバータから出力させる交流電圧の振幅Vvが制御される。一方、VSG制御では、インバータから出力される有効電力Pが指令値に近づくように、インバータから出力させる交流電圧の周波数fvが制御される。ここで、周波数fvと振幅Vvと皮相電力S(有効電力Pの二乗と無効電力Qの二乗を加算した加算値の平方根に相当する電力)とは密接な関係があり、周波数fvと振幅Vvのいずれか一方が操作されると、有効電力Pと無効電力Qの双方に影響する。このため、VSG制御とQv制御とが干渉してインバータを適切に制御することが困難となるおそれがあった。However, in a power supply system consisting of multiple distributed power sources, Qv control is often performed to suppress the reactive power Q circulating between each of the distributed power sources. In Qv control, the amplitude Vv of the AC voltage output from the inverter is controlled so that the reactive power Q output from the inverter approaches a command value. On the other hand, in VSG control, the frequency fv of the AC voltage output from the inverter is controlled so that the active power P output from the inverter approaches a command value. Here, there is a close relationship between the frequency fv, the amplitude Vv, and the apparent power S (power equivalent to the square root of the sum of the square of the active power P and the square of the reactive power Q), and when either the frequency fv or the amplitude Vv is manipulated, it affects both the active power P and the reactive power Q. For this reason, there was a risk that the VSG control and the Qv control would interfere with each other, making it difficult to properly control the inverter.
本開示は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、VSG制御とQv制御の両方を実施する場合であっても、インバータを適切に制御することができる制御装置、及び制御方法を提供することにある。The present disclosure has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a control device and control method that can appropriately control an inverter even when both VSG control and Qv control are implemented.
上記問題を解決するために、本開示の一態様は、蓄電池からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータを制御する制御装置であって、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御するVSG制御部と、無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御するQv制御部と、を備え、前記Qv制御部は、前記差分が小さくなるように制御するQv制御系の周波数帯域と、前記VSG制御部によって制御されるVSG制御系の周波数帯域との関係に応じて、交流電圧の振幅の制御量を決定する。In order to solve the above problems, one aspect of the present disclosure is a control device that controls an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage, and includes a VSG control unit that controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force, and a Qv control unit that controls the amplitude of the AC voltage so that the difference between a command value and an actual measured value of reactive power is reduced, and the Qv control unit determines the control amount of the amplitude of the AC voltage depending on the relationship between the frequency band of a Qv control system that controls to reduce the difference and the frequency band of the VSG control system controlled by the VSG control unit.
上記問題を解決するために、本開示の一態様は、蓄電池からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータを制御する制御装置が行う制御方法であって、VSG制御部が、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御し、Qv制御部が、無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御し、前記Qv制御部は、前記差分が小さくなるように制御するQv制御系の周波数帯域と、前記VSG制御部によって制御されるVSG制御系の周波数帯域との関係に応じて、交流電圧の振幅の制御量を決定する。In order to solve the above problems, one aspect of the present disclosure is a control method performed by a control device that controls an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage, in which a VSG control unit controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force, a Qv control unit controls the amplitude of the AC voltage so that the difference between a command value and an actual measured value in reactive power is reduced, and the Qv control unit determines the control amount of the amplitude of the AC voltage depending on the relationship between the frequency band of a Qv control system that controls to reduce the difference and the frequency band of a VSG control system controlled by the VSG control unit.
本開示によれば、VSG制御とQv制御の両方を実施する場合であっても、インバータを適切に制御することができる。 According to the present disclosure, the inverter can be appropriately controlled even when both VSG control and Qv control are implemented.
以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings. Note that the scope of the present disclosure is not limited to the following embodiment, and may be modified as desired within the scope of the technical concept of the present disclosure.
<第1の実施形態>
図1は、実施の形態1におけるマイクログリッドの構成例を示す図である。図1に示すように、マイクログリッド1は、発電設備2と、複数の受配電設備4と、複数の蓄電池5と、送配電網6と、蓄電池制御システム10と、を備えている。マイクログリッド1内の構成要素は、送配電網6によって、互いに接続されている。
First Embodiment
Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a microgrid in
発電設備2は、例えば、風力発電所、太陽電池、水力発電所、等である。これら以外の種類の発電設備2を用いてもよい。また、複数の種類の発電設備2が組み合わせて用いられてもよい。The
マイクログリッド1は、電力の需給状況に応じて、複数の蓄電池5を充電および放電させるように構成されている。例えば、電力の需要が小さい状況では、発電設備2が生成した電力を用いて、複数の蓄電池5を充電する。また、電力の需要が大きい状況では、発電設備2が生成した電力と、複数の蓄電池5の電力と、を合成して、電力系統に出力する。あるいは、合成された電力を、マイクログリッド1内の負荷に供給してもよい。本実施形態では、マイクログリッド1は独立して電力を生成および消費する自立電力系統を構成する。The
なお、マイクログリッド1は、送配電網6を介して負荷を含む電力系統に接続されていてもよい。この場合、マイクログリッド1と電力系統との間には、不図示の開閉器が設けられてもよい。開閉器は、閉状態と開状態との間で切り替え可能である。開閉器が開状態のときマイクログリッド1と電力系統とが切断され、マイクログリッド1は自立電力系統を構成する。開閉器が閉状態のとき、マイクログリッド1と電力系統3とが接続される。The
各蓄電池5は、例えば、リチウムイオン電池、NAS電池、レドックスフロー電池、等であってもよい。その他の種類の蓄電池5を用いてもよい。Each
蓄電池制御システム10は、統合コントローラ11と、複数のPCS(Power Conditioning System)12と、を備える。The
統合コントローラ11は、複数のPCS12を管理する。統合コントローラ11は、蓄電池制御システム10を制御する。統合コントローラ11は、例えば、CEMS(Community Energy Management System)、AEMS(Aria Energy Management System)、BEMS(Building and Energy Management System)等のいずれとして構成されてもよい。統合コントローラ11は、演算部、通信部等を有している。演算部は、CPU等であり、上記した統合コントローラ11の機能を実現するための演算を行う。通信部は、各PCS12と、無線または有線による通信を行う。例えば、通信部は、演算部によって生成された指令値、例えば、後述する有効電力Pの指令値Pref、及び無効電力Qの指令値Qrefを各PCS12に伝達する。The integrated
PCS12は、蓄電池5の充放電を制御するインバータINVを内蔵した分散電源として構成される。PCS12は、インバータINVを制御する制御装置C、及び、統合コントローラ11と通信する通信装置Tを有する。本実施形態では、各PCS12は、統合コントローラ11から通知される指令値、例えば、後述する有効電力Pの指令値Pref、及び無効電力Qの指令値Qrefに応じたGFL(Grid following)制御を行い、PCS12に対応する蓄電池5を電圧源として機能させる。
PCS12 is configured as a distributed power source incorporating an inverter INV that controls the charging and discharging of the
図2は、第1の実施形態に係る制御装置Cが行う制御を説明するための図である。図2には、制御装置Cが制御するインバータINVと、このインバータINVと、線路インピーダンスLを介して接続される接続先である負荷または他のインバータINVなどが模式的に示されている。以下の説明では、接続先である負荷または他のインバータINVなどのことを、単に、「接続先」と記載する場合がある。 Figure 2 is a diagram for explaining the control performed by the control device C according to the first embodiment. Figure 2 shows a schematic diagram of an inverter INV controlled by the control device C, and a load or other inverter INV, which is a destination connected to this inverter INV via a line impedance L. In the following description, the load or other inverter INV, which is a destination, may be referred to simply as a "destination."
図2に示すように、インバータINVから出力される交流電力の出力電圧v1と、線路インピーダンスLと、線路インピーダンスLを流れる電流iと、接続先から出力される交流電力の出力電圧v2との関係式は以下の式(1)となる。As shown in Figure 2, the relationship between the output voltage v1 of the AC power output from the inverter INV, the line impedance L, the current i flowing through the line impedance L, and the output voltage v2 of the AC power output from the connection destination is given by the following equation (1).
但し、fvはインバータINVから出力される交流電圧の周波数である。foは接続先から出力される交流電圧の周波数である。θoは、有効電力Pと無効電力Qとの位相差である。 where fv is the frequency of the AC voltage output from the inverter INV. fo is the frequency of the AC voltage output from the connection destination. θo is the phase difference between the active power P and the reactive power Q.
また、本実施形態では、出力電力とは、電力潮流を意味することがある。すなわち、インバータINVが、接続先としての負荷または他のインバータINV或いは送電網Eから受電する電力を、負の出力電力とし、接続先としての負荷または他のインバータINV或いは送電網Eに供給する出力電力と一元的に取り扱うことがある。In addition, in this embodiment, the output power may refer to a power flow. That is, the power received by the inverter INV from a load, another inverter INV, or the power grid E as a connected destination may be treated as negative output power, and may be treated as the output power supplied to the load, another inverter INV, or the power grid E as a connected destination.
式(1)において、周波数fvと周波数foとの差分をΔfとすると、(1)式の関係は、以下の式(2-1)となる。式(2-1)を電流iについて解くと、以下の式(2-2)から式(2-4)となる。In equation (1), if the difference between frequency fv and frequency fo is Δf, the relationship in equation (1) becomes the following equation (2-1). Solving equation (2-1) for current i gives the following equations (2-2) to (2-4).
式(2-4)を用いると、インバータINVから出力される皮相電力Sは、以下の式(3-1)のようになる。ここで、Pは、インバータINVから出力される有効電力である。Qは、インバータINVから出力される無効電力である。式(3-1)から、有効電力Pは、式(3-2)のように表現することができる。また、式(3-2)から、無効電力Qは、式(3-3)のように表現することができる。 Using equation (2-4), the apparent power S output from the inverter INV is given by the following equation (3-1). Here, P is the active power output from the inverter INV. Q is the reactive power output from the inverter INV. From equation (3-1), the active power P can be expressed as in equation (3-2). Furthermore, from equation (3-2), the reactive power Q can be expressed as in equation (3-3).
VSG制御では、インバータINVから出力する交流電圧の周波数fvを調整することによって、PCS12に、同期発電機が持つ慣性力を疑似的に持たせることによって電力系統を安定化させる。VSG制御によって、周波数fvが変動すると、接続先における振幅Vo、周波数fo及び位相差θoとの関係に応じて、有効電力Pと無効電力Qが発生する。また、接続先としての他のインバータINVが、VSG制御を備えるインバータINVである場合も同様に、有効電力Pと無効電力Qが発生する。
In VSG control, the frequency fv of the AC voltage output from the inverter INV is adjusted to give the
無効電力Qが発生した場合において、Qv制御によって、インバータINVから出力する交流電圧の振幅Vvを調整すると、無効電力Qの出力を抑制することができる。 When reactive power Q occurs, the output of reactive power Q can be suppressed by adjusting the amplitude Vv of the AC voltage output from the inverter INV through Qv control.
しかし、式(3-2)に示すように、有効電力Pは、インバータINVから出力される交流電圧の振幅Vvと周波数fvとの両方をパラメータとして含む。また、式(3-3)に示すように、無効電力Qは、インバータINVから出力される交流電圧の振幅Vvと周波数fvとの両方をパラメータとして含む。However, as shown in equation (3-2), the active power P includes as parameters both the amplitude Vv and the frequency fv of the AC voltage output from the inverter INV. Also, as shown in equation (3-3), the reactive power Q includes as parameters both the amplitude Vv and the frequency fv of the AC voltage output from the inverter INV.
このため、VSG制御によって、有効電力Pが指令値Prefに近づくように、周波数fvを変動させる動作が行われると、周波数fvの変動に伴って無効電力Qが変動してしまう。一方、Qv制御によって、無効電力Qが指令値Qrefに近づくように振幅Vvを変動させる動作が行われると、振幅Vvの変動に伴って有効電力Pが変動してしまう。このようにして、VSG制御とQv制御との間で制御干渉が発生するおそれがある。 For this reason, when VSG control varies the frequency fv so that the active power P approaches the command value Pref, the reactive power Q varies with the variation in frequency fv. On the other hand, when Qv control varies the amplitude Vv so that the reactive power Q approaches the command value Qref, the active power P varies with the variation in amplitude Vv. In this way, there is a risk of control interference occurring between VSG control and Qv control.
このような制御干渉が発生する事態を回避するための対策として、Qv制御による振幅Vvの制御量を小さくする制御を行うことが考えられる。この場合、例えば、振幅の変動量に、比較的小さなゲイン、例えば、0.3等といった、0(ゼロ)より大きく1未満である実数に相当するゲイン(利得)を乗算して、振幅Vvの変動が抑制されるように制御する。しかし、Qv制御による振幅Vvのゲインを下げて小さくしてしまうと、無効電力Qを抑制する効果が小さくなってしまう。無効電力Qを抑制する効果が小さい場合、特に、VSG制御を行うインバータINVが複数ある蓄電池制御システム10において、インバータINVの間で無効電力Qを循環させてしまい、無駄な電力損失を発生させてしまうことになる。
As a measure to avoid such a situation where control interference occurs, it is possible to perform control to reduce the control amount of the amplitude Vv by the Qv control. In this case, for example, the amount of fluctuation in the amplitude is multiplied by a relatively small gain, for example, a gain (gain) equivalent to a real number greater than 0 (zero) and less than 1, such as 0.3, to control so that the fluctuation of the amplitude Vv is suppressed. However, if the gain of the amplitude Vv by the Qv control is lowered and made small, the effect of suppressing the reactive power Q becomes small. When the effect of suppressing the reactive power Q is small, particularly in a
このような課題に対し、本実施形態では、VSG制御が、発電量の変動や負荷変動に伴う出力電力の急激な変化を抑制するものであることに着目し、対策を行うこととした。具体的に、本実施形態では、VSG制御における制御対象となる比較的高い周波数帯域において、Qv制御による振幅Vvの変動が発生し難くなるようにした。In response to such problems, the present embodiment takes measures by focusing on the fact that VSG control suppresses sudden changes in output power due to fluctuations in power generation and load fluctuations. Specifically, in the present embodiment, the amplitude Vv is less likely to fluctuate due to Qv control in the relatively high frequency band that is the subject of control in VSG control.
より具体的に、本実施形態では、Qv制御において、VSG制御と干渉し易い高い周波数帯域に適用する高帯域用ゲインと、VSG制御と干渉し難い低域の周波数帯域に適用する低帯域用ゲインの2つを設けるようにした。例えば、高帯域用ゲインは、低帯域用ゲインと比較して小さい値に設定される。More specifically, in this embodiment, in Qv control, two gains are provided: a high-band gain that is applied to a high frequency band that is likely to interfere with VSG control, and a low-band gain that is applied to a low frequency band that is unlikely to interfere with VSG control. For example, the high-band gain is set to a smaller value than the low-band gain.
これにより、Qv制御において、VSG制御と干渉し易い高い周波数帯域では高帯域用ゲインを適用することによって振幅Vvの変動を抑えることが可能となる。一方、Qv制御において、VSG制御と干渉し難い低い周波数帯域では低帯域用ゲインを適用することによって、無効電力Qを抑制することが可能となる。したがって、制御干渉の回避と、無効電力Qの循環による無駄な電力発生の抑制と、を両立させることが可能となる。 As a result, in Qv control, it is possible to suppress fluctuations in amplitude Vv by applying a high-band gain in high frequency bands that are prone to interference with VSG control. On the other hand, in Qv control, it is possible to suppress reactive power Q by applying a low-band gain in low frequency bands that are unlikely to interfere with VSG control. Therefore, it is possible to achieve both avoidance of control interference and suppression of wasteful power generation due to circulation of reactive power Q.
図3は、第1の実施形態に係る制御装置Cが行う制御を説明するための図である。図3に示す「制御対象」とは、図2における接続先に相当し、インバータINVを制御するインバータ制御器、インバータINV、インバータ出力フィルタ、及び、インバータINVを介して接続される電力系統である。ここでのインバータ制御器は、インバータINVにインバータINVが出力する交流電圧の振幅及び周波数を設定する装置である。また、インバータINVを介して接続される電力系統として、例えば、接続先としての他のPCS12、他のPCS12までの間にある配線及び負荷などである。このようなインバータINVを介して接続される電力系統との関係に応じて、制御装置Cは、インバータINVから出力させる交流電圧の振幅Vv及び周波数fvを制御する。
Figure 3 is a diagram for explaining the control performed by the control device C according to the first embodiment. The "controlled object" shown in Figure 3 corresponds to the connection destination in Figure 2, and is the inverter controller that controls the inverter INV, the inverter INV, the inverter output filter, and the power system connected via the inverter INV. The inverter controller here is a device that sets the amplitude and frequency of the AC voltage output by the inverter INV to the inverter INV. In addition, the power system connected via the inverter INV is, for example, another
図3に示すように、制御装置Cは、例えば、制御ブロックB11、B12、B13、ゼロ次ホールド(Zero Order Hold)ZOH、加算器、および減算器を備える。As shown in FIG. 3, the control device C includes, for example, control blocks B11, B12, B13, a zero order hold ZOH, an adder, and a subtractor.
制御装置Cには、統合コントローラ11から通知された有効電力Pと無効電力Qとのそれぞれの指令値である指令値Pref及び指令値Qrefが入力される。また、制御装置Cには、インバータINVからの有効電力Pと無効電力Qとのそれぞれの測定値である実測値Pmeasureおよび実測値Qmeasureが入力される。実測値Qmeasureおよび実測値Pmeasureは、例えば電力供給対象となる電力線に取り付けられた計測機によって計測される。
The control device C receives as input the command value Pref and the command value Qref, which are the command values for the active power P and the reactive power Q, respectively, notified by the
制御装置Cは、減算器により、無効電力Qの偏差dQを演算する。偏差dQは、指令値Qrefと実測値Qmeasureとの差分である。制御装置Cは、減算器によって、指令値Qrefから、実測値Qmeasureをゼロ次ホールドZOHした信号値を減算して得られる差分値を偏差dQとして、制御ブロックB11に出力する。The control device C uses a subtractor to calculate the deviation dQ of the reactive power Q. The deviation dQ is the difference between the command value Qref and the actual measured value Qmeasure. The control device C uses a subtractor to subtract the signal value obtained by performing a zero-order hold ZOH on the actual measured value Qmeasure from the command value Qref, and outputs the resultant difference value as the deviation dQ to the control block B11.
制御ブロックB11はQv制御を行う。制御ブロックB11は「Qv制御部」の一例である。この図の例では、制御ブロックB11は「2段ゲイン」と記載されている。また、「Qv制御部」に対応する制御ブロックB11から制御対象までの出力/入力の伝達関数で表現可能な閉ループ系制御系を、「Qv制御系」と記載する場合がある。 Control block B11 performs Qv control. Control block B11 is an example of a "Qv control unit." In the example shown in this figure, control block B11 is described as "two-stage gain." In addition, a closed-loop control system that can be expressed by the transfer function of the output/input from control block B11, which corresponds to the "Qv control unit," to the controlled object may be described as a "Qv control system."
制御ブロックB11は、偏差dQがゼロに近づくように、振幅偏差を演算する。制御ブロックBは、例えばPI制御などのフィードバック制御を行うことによって、偏差dQがゼロに近づく振幅偏差を演算する。ここでの振幅偏差は、インバータINVが制御対象に出力する交流電圧の振幅Vvと定格電圧Vmとの差分である。 The control block B11 calculates the amplitude deviation so that the deviation dQ approaches zero. The control block B calculates the amplitude deviation so that the deviation dQ approaches zero by performing feedback control such as PI control. The amplitude deviation here is the difference between the amplitude Vv of the AC voltage output by the inverter INV to the controlled object and the rated voltage Vm.
ここで、制御ブロックB11がQv制御を行う際に、振幅偏差に適用するゲインついて、図4から図7を用いて説明する。図4から図7は、第1の実施形態に係るQv制御を説明するための図である。Here, the gain applied to the amplitude deviation when the control block B11 performs Qv control will be explained using Figures 4 to 7. Figures 4 to 7 are diagrams for explaining the Qv control according to the first embodiment.
図4には、Qv制御に適用されるゲインの周波数特性L1~L3が模式的に示されている。図4の横軸は周波数Fであり、縦軸はゲインGainである。周波数特性L1は、従来のQv制御において振幅偏差に適用されるゲインの周波数特性の一例である。周波数特性L2は、本実施形態において振幅偏差に適用されるゲインの周波数特性である。周波数特性L3は、従来のQv制御において振幅偏差に適用されるゲインの周波数特性の他の例である。 Figure 4 shows a schematic diagram of frequency characteristics L1 to L3 of the gain applied to Qv control. The horizontal axis of Figure 4 is frequency F, and the vertical axis is gain Gain. Frequency characteristic L1 is an example of the frequency characteristic of the gain applied to the amplitude deviation in conventional Qv control. Frequency characteristic L2 is the frequency characteristic of the gain applied to the amplitude deviation in this embodiment. Frequency characteristic L3 is another example of the frequency characteristic of the gain applied to the amplitude deviation in conventional Qv control.
周波数特性L1は、Qv制御において振幅偏差に適用されるゲインとして、周波数帯域に依らない一律の値であって、比較的大きなゲインが設定され、無効電力Qが抑制されるように動作される場合の特性を示している。この場合、高い周波数帯域において、Qv制御による制御とVSG制御とが干渉し、インバータINVが適切に制御することが困難となる。 The frequency characteristic L1 shows the characteristics when a relatively large gain is set as a uniform value independent of the frequency band as the gain applied to the amplitude deviation in Qv control, and the reactive power Q is suppressed. In this case, in the high frequency band, the control by Qv control and the VSG control interfere with each other, making it difficult for the inverter INV to be appropriately controlled.
周波数特性L3は、Qv制御において振幅偏差に適用されるゲインとして、周波数帯域に依らない一律の値であって、比較的小さなゲインが設定され、無効電力Qがほとんど抑制されないような動作がなされる場合の特性を示している。この場合、Qv制御による制御とVSG制御との干渉を抑制することができるが、無効電力Qを抑制することができないため、無駄な電力が消費されてしまう。 The frequency characteristic L3 shows the characteristics when a relatively small gain is set as a uniform value independent of the frequency band as the gain applied to the amplitude deviation in Qv control, and the operation is performed such that the reactive power Q is hardly suppressed. In this case, the interference between the control by Qv control and the VSG control can be suppressed, but the reactive power Q cannot be suppressed, so that unnecessary power is consumed.
これに対し、周波数特性L2は、VSG制御と干渉し易い高い周波数帯域では、比較的小さなゲインである高帯域用ゲインを適用する動作がなされる。これによって振幅Vvの変動を抑えることが可能となる。一方、VSG制御と干渉し難い低い周波数帯域では、比較的大きなゲインである低帯域用ゲインを適用する動作がなされる。これによって、無効電力Qを抑制することが可能となる。したがって、制御干渉の回避と、無駄な電力発生の抑制と、を両立させることが可能となる。 In contrast, in the high frequency band that is prone to interference with VSG control, the frequency characteristic L2 operates by applying a relatively small high band gain. This makes it possible to suppress fluctuations in the amplitude Vv. On the other hand, in the low frequency band that is unlikely to interfere with VSG control, the frequency characteristic L2 operates by applying a relatively large low band gain. This makes it possible to suppress reactive power Q. Therefore, it is possible to achieve both avoidance of control interference and suppression of unnecessary power generation.
図5には、制御ブロックB11の構成の例を示すブロック図が示されている。図5に示すように、制御ブロックB11は、例えば、分子と分母がN次系の関数で表現できる。ここでNは任意の自然数である。この図の例では、制御ブロックB11が1次系の関数で構成される場合を例示して説明する。 Figure 5 shows a block diagram illustrating an example of the configuration of control block B11. As shown in Figure 5, control block B11 can be expressed, for example, with the numerator and denominator being functions of an Nth order system, where N is any natural number. In the example shown in this figure, a case will be described in which control block B11 is configured with a first order function.
制御ブロックB11は、例えば、乗算器と、第1周波数特性調整器と、第2周波数特性調整器とを備える。乗算器は、Kを乗算する乗算器である。ここでのKは、振幅偏差の利得である。第1周波数特性調整器は、伝達関数{1/(1+sTa)}を作用させる周波数特性調整器である。第2周波数特性調整器は、伝達関数(1+sTb)を作用させる周波数特性調整器である。TaおよびTbは時定数である。sはラプラス演算子である。 The control block B11 includes, for example, a multiplier, a first frequency characteristic adjuster, and a second frequency characteristic adjuster. The multiplier is a multiplier that multiplies by K, where K is the gain of the amplitude deviation. The first frequency characteristic adjuster is a frequency characteristic adjuster that applies a transfer function {1/(1+sTa)}. The second frequency characteristic adjuster is a frequency characteristic adjuster that applies a transfer function (1+sTb). Ta and Tb are time constants. s is a Laplace operator.
制御ブロックB11は、偏差dQに、振幅偏差の利得Kを乗算した乗算値に、伝達関数{1/(1+sTa)}および伝達関数(1+sTb)を作用させた値を、振幅偏差として出力する。これにより、制御ブロックB11は、偏差dQに、伝達関数{K・(1+sTb)/(1+sTa)}を作用させた値を、振幅偏差として出力することができる。The control block B11 multiplies the deviation dQ by the gain K of the amplitude deviation, and outputs the product obtained by applying the transfer function {1/(1+sTa)} and the transfer function (1+sTb) to the product as the amplitude deviation. This allows the control block B11 to output the value obtained by applying the transfer function {K·(1+sTb)/(1+sTa)} to the deviation dQ as the amplitude deviation.
ここで、低帯域用ゲインを、高帯域用ゲインより大きくする場合は、時定数Tbを、時定数Taより小さくする必要がある。Here, if the low-band gain is to be made larger than the high-band gain, the time constant Tb must be made smaller than the time constant Ta.
また、時定数TaとTbは、Qv制御系以外の制御系特性、すなわち、VSG制御及び制御ブロックB13によるガバナ(調速器)制御に影響が出ない程度に大きな時定数が設定されることが望ましい。 In addition, it is desirable to set the time constants Ta and Tb to be large enough so as not to affect the characteristics of control systems other than the Qv control system, i.e., VSG control and governor control by control block B13.
例えば、本実施形態のQv制御を行うための制御パラメータである、時定数TaとTb、および振幅偏差の利得Kを決定する方法として、第1段階から第3段階の順に3つの段階を経ての制御パラメータを決定することが考えられる。第1段階では時定数Tbを決定する。第2段階では低い周波数帯域においてゲインを収束させた場合の収束値に係る振幅偏差の利得Kに対応する低帯域用ゲインを決定する。第3段階では高い周波数帯域において安定性に係る高帯域用ゲインに対応させる(K・Tb/Ta)を決定する。時定数Taは、第3段階において間接的に決定される。For example, a method of determining the time constants Ta and Tb and the gain K of the amplitude deviation, which are the control parameters for performing the Qv control of this embodiment, can be considered to determine the control parameters through three stages, from the first stage to the third stage. In the first stage, the time constant Tb is determined. In the second stage, a low-band gain is determined, which corresponds to the gain K of the amplitude deviation related to the convergence value when the gain is converged in the low frequency band. In the third stage, (K·Tb/Ta) is determined, which corresponds to the high-band gain related to stability in the high frequency band. The time constant Ta is indirectly determined in the third stage.
図6には、本実施形態のQv制御において振幅偏差に適用されるゲインの周波数特性であるゲイン特性が示されている。図6の横軸は角周波数ωであり、縦軸はゲインGである。図6において、実線は本実施形態のQv制御(2段ゲイン)の周波数特性を示す。破線は、振幅偏差の利得Kの周波数特性を示す。一点鎖線は、第1周波数特性調整器に対応する伝達関数{1/(1+sTa)}の周波数特性を示す。二点鎖線は、第2周波数特性調整器に対応する伝達関数(1+sTb)の周波数特性を示す。 Figure 6 shows the gain characteristic, which is the frequency characteristic of the gain applied to the amplitude deviation in the Qv control of this embodiment. The horizontal axis of Figure 6 is the angular frequency ω, and the vertical axis is the gain G. In Figure 6, the solid line shows the frequency characteristic of the Qv control (two-stage gain) of this embodiment. The dashed line shows the frequency characteristic of the gain K of the amplitude deviation. The dashed line shows the frequency characteristic of the transfer function {1/(1+sTa)} corresponding to the first frequency characteristic adjuster. The two-dot chain line shows the frequency characteristic of the transfer function (1+sTb) corresponding to the second frequency characteristic adjuster.
図6の例において、制御パラメータとしての振幅偏差の利得Kは、「2」である。これは、増幅前より約6[dB]相当増幅することを意味する。また、時定数Taは、0.1[sec]である。これは、伝達関数{1/(1+sTa)}の周波数特性においてゲインGが3[dB]程度減衰するカットオフ周波数に対応する時定数である。また、時定数Tbは、0.01[sec]である。これは、伝達関数(1+sTb)の周波数特性においてゲインGが3[dB]程度増加する周波数に対応する時定数である。 In the example of Figure 6, the gain K of the amplitude deviation as a control parameter is "2". This means that it is amplified by approximately 6 [dB] from before amplification. Furthermore, the time constant Ta is 0.1 [sec]. This is the time constant corresponding to the cutoff frequency at which the gain G attenuates by approximately 3 [dB] in the frequency characteristic of the transfer function {1/(1+sTa)}. Furthermore, the time constant Tb is 0.01 [sec]. This is the time constant corresponding to the frequency at which the gain G increases by approximately 3 [dB] in the frequency characteristic of the transfer function (1+sTb).
伝達関数と周波数特性との関係は、伝達関数におけるラプラス演算子sを、正弦波に対応する複素数jωに置換することによって求めることができる。具体的には、式(4-1)に示すように、伝達関数{K・(1+sTb)/(1+sTa)}におけるラプラス演算子sを複素数jωに置換した伝達関数{K・(1+jωTb)/(1+jωTa)}において、式(4-2)に示すように角周波数ωを0に近づけた場合の極限値が、低帯域用ゲインに相当する。この図の例では、低帯域用ゲインは、振幅偏差の利得Kである。また、式(4-3)に示すように、伝達関数{K・(1+jωTb)/(1+jωTa)}において、角周波数ωを無限大∞に近づけた場合の極限値が、高帯域用ゲインに相当する。この図の例では、高帯域用ゲインは、(K・Tb/Ta)である。すなわち、この図の例におけるゲイン特性では、低い周波数帯域において低帯域用ゲインである振幅偏差の利得Kとなり、高い周波数帯域において高帯域用ゲインである(K・Tb/Ta)となる。この図の例では、低帯域用ゲインと、高帯域用ゲインとのゲイン差は、約20[dB]である。The relationship between the transfer function and the frequency characteristic can be obtained by replacing the Laplace operator s in the transfer function with the complex number jω corresponding to a sine wave. Specifically, as shown in formula (4-1), in the transfer function {K · (1 + sTb) / (1 + sTa)} in which the Laplace operator s in the transfer function {K · (1 + jωTb) / (1 + jωTa)} is replaced with the complex number jω, the limit value when the angular frequency ω approaches 0 as shown in formula (4-2) corresponds to the low-band gain. In the example of this figure, the low-band gain is the gain K of the amplitude deviation. Also, as shown in formula (4-3), in the transfer function {K · (1 + jωTb) / (1 + jωTa)}, the limit value when the angular frequency ω approaches infinity ∞ corresponds to the high-band gain. In the example of this figure, the high-band gain is (K · Tb / Ta). That is, in the gain characteristic shown in the example of this figure, the gain of the amplitude deviation is K, which is a low-band gain, in the low frequency band, and is (K·Tb/Ta), which is a high-band gain, in the high frequency band. In the example of this figure, the gain difference between the low-band gain and the high-band gain is about 20 dB.
図7には、本実施形態のQv制御において振幅偏差に適用されるゲインの位相特性が示されている。図7には、図6に示すゲイン特性を有する伝達関数の位相特性が示されている。図7の横軸は角周波数ωであり、縦軸は位相∠Gである。図7において、実線は本実施形態のQv制御(2段ゲイン)の位相特性を示す。破線は、振幅偏差の利得Kの位相特性を示す。一点鎖線は、第1積分器に対応する伝達関数{1/(1+sTa)}の位相特性を示す。二点鎖線は、第2積分器に対応する伝達関数(1+sTb)の位相特性を示す。図7の例において、本実施形態のQv制御(2段ゲイン)は、最大で50[deg.]程度の遅れが発生する。以上の通り、制御パラメータは、制御ブロックB11に加え、ゼロ次ホールドZOHや制御対象の伝達関数で表現されるQv制御系が不安定にならないように設定する必要がある。Qv制御系の安定性の判別方法として、ナイキストの安定判別法など一般的な制御理論を用いることができる。7 shows the phase characteristic of the gain applied to the amplitude deviation in the Qv control of this embodiment. FIG. 7 shows the phase characteristic of the transfer function having the gain characteristic shown in FIG. 6. The horizontal axis of FIG. 7 is the angular frequency ω, and the vertical axis is the phase ∠G. In FIG. 7, the solid line shows the phase characteristic of the Qv control (two-stage gain) of this embodiment. The dashed line shows the phase characteristic of the gain K of the amplitude deviation. The dashed line shows the phase characteristic of the transfer function {1/(1+sTa)} corresponding to the first integrator. The dashed line shows the phase characteristic of the transfer function (1+sTb) corresponding to the second integrator. In the example of FIG. 7, the Qv control (two-stage gain) of this embodiment causes a delay of up to about 50 [deg.]. As described above, the control parameters must be set so that the Qv control system expressed by the zero-order hold ZOH and the transfer function of the controlled object does not become unstable, in addition to the control block B11. As a method for determining the stability of the Qv control system, general control theories such as Nyquist's stability determination method can be used.
図3の説明に戻り、制御装置Cにおいて、制御ブロックB11によって演算された振幅偏差をゼロ次ホールドZOHし、ゼロ次ホールドZOHした振幅偏差に、定格電圧Vmを加算し、その加算値を、振幅Vvとして出力する。Returning to the explanation of Figure 3, in the control device C, the amplitude deviation calculated by the control block B11 is subjected to a zero-order hold ZOH, the rated voltage Vm is added to the amplitude deviation subjected to the zero-order hold ZOH, and the added value is output as the amplitude Vv.
また、図3の下部に示すように、制御装置Cは、有効電力Pに基づく周波数fvの制御を行う。制御装置Cは、減算器により、有効電力Pの指令値Prefから調速器出力値を減算した減算器出力差分値を演算し、演算した減算器出力差分値を、制御ブロックB12に対して出力する。ここでの調速器出力値は、制御ブロックB13からの出力値である。制御ブロックB13は、同期発電機における回転速度を一定に保つためのガバナ(調速器)を模した制御を行う機能ブロックである。 As shown in the lower part of Figure 3, the control device C controls the frequency fv based on the active power P. The control device C uses a subtractor to calculate a subtractor output difference value by subtracting the governor output value from the command value Pref of the active power P, and outputs the calculated subtractor output difference value to the control block B12. The governor output value here is the output value from the control block B13. The control block B13 is a functional block that performs control simulating a governor (governor) for keeping the rotational speed of a synchronous generator constant.
制御ブロックB12は、VSG制御を行う。制御ブロックB12は「VSG制御部」の一例である。また、「VSG制御部」に対応する制御ブロックB12から制御対象までの出力/入力の伝達関数で表現可能な閉ループ系制御系を、「VSG制御系」と記載する場合がある。制御ブロックB12は、有効電力Pの偏差dPを演算する。偏差dPは、減算器出力差分値と、実測値Pmeasureとの差分である。制御ブロックB12は、減算器によって、減算器出力差分値から、実測値Pmeasureをゼロ次ホールドZOHした信号値を減算して得られる差分値を偏差dPとする。 Control block B12 performs VSG control. Control block B12 is an example of a "VSG control unit." A closed-loop control system that can be expressed by a transfer function of output/input from control block B12, which corresponds to the "VSG control unit," to the controlled object may be referred to as a "VSG control system." Control block B12 calculates a deviation dP of active power P. The deviation dP is the difference between the subtractor output difference value and the actual measurement value Pmeasure. Control block B12 uses the subtractor to subtract the signal value obtained by performing zero-order hold ZOH on the actual measurement value Pmeasure from the subtractor output difference value, and sets the resulting difference value as the deviation dP.
制御ブロックB12は、偏差dPに基づいて周波数偏差dfを演算する。制御ブロックB12は、偏差dfを演算する際に、疑似的に同期発電機が有する慣性力を持たせるために、制動パラメータDおよび慣性パラメータMに対応させた伝達関数を作用させる。具体的に、制御ブロックB12は、偏差dPを制動パラメータDで除算し、その除算値に、伝達関数{1/(1+sM/D)}を作用させた値を、周波数偏差dfとして出力する。制御ブロックB12は、周波数偏差dfをゼロ次ホールドZOHした信号値に、定格周波数fnを加算した加算値を、周波数fvとして出力する。また、制御ブロックB12は、周波数偏差dfを制御ブロックB13に出力する。The control block B12 calculates the frequency deviation df based on the deviation dP. When calculating the deviation df, the control block B12 applies a transfer function corresponding to the braking parameter D and the inertia parameter M to simulate the inertial force of a synchronous generator. Specifically, the control block B12 divides the deviation dP by the braking parameter D, applies the transfer function {1/(1+sM/D)} to the divided value, and outputs the result as the frequency deviation df. The control block B12 outputs the sum of the signal value obtained by performing zero-order hold ZOH on the frequency deviation df and the rated frequency fn as the frequency fv. The control block B12 also outputs the frequency deviation df to the control block B13.
制御ブロックB13は、ガバナ(調速器)のような振る舞いを疑似的に行う。制御ブロックB13は、周波数偏差dfに、伝達関数{K/(1+sT)}を作用して調速器出力値を算出する。Tは、調速器時定数を示す。調速器時定数Tは、積分時間に相当する時定数である。ここでのKは、調速器の利得を示す。制御ブロックB13は、算出した調速器出力値をフィードバックする。 Control block B13 simulates governor-like behavior. Control block B13 applies transfer function {K/(1+sT)} to frequency deviation df to calculate the governor output value. T indicates the governor time constant. Governor time constant T is a time constant equivalent to integral time. Here, K indicates the governor gain. Control block B13 feeds back the calculated governor output value.
以上説明したように、第1の実施形態に係る制御装置Cは、蓄電池5からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータINVを制御する制御装置である。制御装置Cは、制御ブロックB12(VSG制御部)と、制御ブロックB11(Qv制御部)とを備える。制御ブロックB12(VSG制御部)は、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御する。制御ブロックB11(Qv制御部)は、無効電力Qにおける指令値Qrefと実測値Qmeasureとの差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御する。制御ブロックB11(Qv制御部)は、無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように制御するQv制御系の周波数帯域と、VSG制御部によって制御されるVSG制御系の周波数帯域との関係に応じて、交流電圧の振幅の制御量、例えば、振幅偏差に乗算するゲインの値、を決定する。これにより、第1の実施形態に係る制御装置Cは、VSG制御によって制御される周波数帯域と、制御されない周波数帯域とで、Qv制御によって振幅Vvを変動させる変動量を変えることできる。例えば、VSG制御系において制御される周波数帯域において振幅Vvを変動させる変動量を小さくして制御干渉を回避し、VSG制御系において制御されない周波数帯域において振幅Vvを変動させる変動量を大きくして無効電力Qの発生を抑制することが可能である。したがって、VSG制御とQv制御の両方を実施する場合であっても、インバータを適切に制御することができる。As described above, the control device C according to the first embodiment is a control device that controls the inverter INV that converts the DC voltage from the
また、第1の実施形態に係る制御装置Cでは、制御ブロックB11(Qv制御部)は、高帯域用ゲイン(第1ゲイン)と低帯域用ゲイン(第2ゲイン)とを備える。高帯域用ゲイン(第1ゲイン)は、Qv制御系と、VSG制御系の干渉緩和を目的としたゲインである。低帯域用ゲイン(第2ゲイン)は、差分の定常偏差低減を目的としたゲインである。差分は、無効電力Qにおける指令値Qrefと実測値Qmeasureとの差分である。高帯域用ゲイン(第1ゲイン)は、低帯域用ゲイン(第2ゲイン)より小さい値である。これにより、第1の実施形態に係る制御装置Cは、周波数帯域に応じたゲインの調整、つまり2段ゲインを実現させることができる。VSG制御における制御対象となる周波数帯域(比較的高い周波数帯域)において、Qv制御による振幅Vvの変動が発生し難くなるようにしてVSG制御と干渉しないように制御することができる。また、VSG制御における制御対象とならない周波数帯域(比較的低い周波数帯域)において、Qv制御による振幅Vvを変動させて、無効電力Qの循環による無駄な電力発生が抑制されるように制御することができる。 In addition, in the control device C according to the first embodiment, the control block B11 (Qv control unit) has a high-band gain (first gain) and a low-band gain (second gain). The high-band gain (first gain) is a gain intended to mitigate interference between the Qv control system and the VSG control system. The low-band gain (second gain) is a gain intended to reduce the steady-state deviation of the difference. The difference is the difference between the command value Qref and the actual measured value Qmeasure in the reactive power Q. The high-band gain (first gain) is a value smaller than the low-band gain (second gain). This allows the control device C according to the first embodiment to achieve gain adjustment according to the frequency band, that is, a two-stage gain. In the frequency band (relatively high frequency band) to be controlled in the VSG control, it is possible to control so that the amplitude Vv is less likely to fluctuate due to the Qv control and does not interfere with the VSG control. In addition, in a frequency band (a relatively low frequency band) that is not subject to control in VSG control, the amplitude Vv by Qv control can be varied so as to suppress the generation of wasteful power due to the circulation of reactive power Q.
また、第1の実施形態に係る制御装置Cでは、制御ブロックB11(Qv制御部)は、無効電力Qにおける指令値Qrefと実測値Qmeasureとの差分が小さくなるように振幅偏差量を演算する。制御ブロックB11(Qv制御部)は、演算した振幅偏差量に、伝達関数{K・(1+sTb)/(1+sTa)}を作用させることによって、振幅偏差量に、Qv制御系の周波数帯域に応じたゲインである、高帯域用ゲイン(第1ゲイン)又は低帯域用ゲイン(第2ゲイン)を乗算させた制御量を、振幅Vvを変動させる変動量として演算する。伝達関数{K・(1+sTb)/(1+sTa)}は、VSG制御部系の周波数帯域において増幅量が小さくなるように、時定数Ta、Tbが設定された関数である。これにより、第1の実施形態に係る制御装置Cでは、振幅偏差量に対応する信号に、VSG制御において制御対象とする周波数帯域の信号を遮断するフィルタを通過させることによって、2段ゲインを実現させることができ、VSG制御における制御対象となる周波数帯域(比較的高い周波数帯域)において、VSG制御と干渉しないように、VSG制御における制御対象とならない周波数帯域(比較的低い周波数帯域)において無効電力Qの循環を抑制が発生し難くなるように制御することができる。In addition, in the control device C according to the first embodiment, the control block B11 (Qv control unit) calculates the amplitude deviation amount so that the difference between the command value Qref and the measured value Qmeasure in the reactive power Q is reduced. The control block B11 (Qv control unit) applies the transfer function {K·(1+sTb)/(1+sTa)} to the calculated amplitude deviation amount, thereby calculating a control amount obtained by multiplying the amplitude deviation amount by a high-band gain (first gain) or a low-band gain (second gain), which is a gain corresponding to the frequency band of the Qv control system, as a fluctuation amount for fluctuating the amplitude Vv. The transfer function {K·(1+sTb)/(1+sTa)} is a function in which the time constants Ta and Tb are set so that the amplification amount is reduced in the frequency band of the VSG control unit system. As a result, in the control device C of the first embodiment, a two-stage gain can be realized by passing the signal corresponding to the amplitude deviation amount through a filter that blocks signals in the frequency band that is the subject of control in the VSG control, and it is possible to control the circulation of reactive power Q so that suppression is less likely to occur in the frequency band that is the subject of control in the VSG control (relatively high frequency band) so as not to interfere with the VSG control, and in the frequency band that is the subject of control in the VSG control (relatively low frequency band).
<第2の実施形態>
ここで、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、無効電力Qの指令値Qrefが、統合コントローラ11から通知されない点において、上述した実施形態と相違する。
Second Embodiment
Here, a second embodiment will be described. This embodiment differs from the above-described embodiment in that the command value Qref of the reactive power Q is not notified from the integrated
例えば、Qrefの指令値が0(ゼロ)に固定され、かつ、制御対象である他のPCS12、配線、負荷等の電力系統によって要求される無効電力Qの電力量がQa(実測値Qmeasure)であると仮定する。この場合、Qv制御によって演算される振幅Vvは、常に定格電圧Vmより大きい振幅値となる。For example, assume that the command value of Qref is fixed at 0 (zero) and the amount of reactive power Q required by the power system such as
ここで、蓄電池制御システム10において、上記と同様のQv制御を備えるPCS12が存在する場合、複数のPCS12において、それぞれが定格電圧Vmより大きい振幅Vvを出力するように制御が行われる。これにより各PCS12において出力される交流電圧の振幅Vvが変化し、振幅Vvが変化する度に各PCS12で測定される無効電力Qの実測値Qmeasureが変化し、実測値Qmeasureが変化する度に他のPCS12が演算する振幅Vvが連動して変化する。このような変化の連鎖によっては、蓄電池制御システム10が適切に制御されない可能性が高いから、回避できた方がよい。変化の連鎖を回避するために、例えば、ゲインを下げて小さくし、Qv制御による振幅Vvの変動量を小さくするような対策をすることが考えられる。しかしながらこの場合、負荷端電圧のばらつきが大きくなる。Here, in the
このような課題に対し、本実施形態では、制御装置Cが、無効電力Qの指令値Qrefを演算するようにした。制御装置Cは、予め、制御対象の電力系統から要求される無効電力Qa(実測値Qmeasure)を指令値Qrefに設定し、振幅Vvを演算する。To address this issue, in this embodiment, the control device C calculates a command value Qref for the reactive power Q. The control device C sets the reactive power Qa (actual measured value Qmeasure) required by the power system to be controlled in advance as the command value Qref, and calculates the amplitude Vv.
蓄電池制御システム10において、上記と同様のQv制御を備えるPCS12が存在する場合、複数のPCS12において、それぞれが定格電圧Vmに限りなく近い振幅Vvを出力するように制御が行われる。これにより各PCS12において出力される交流電力における振幅Vvの変動量が抑えられ、変化の連鎖が抑制される。例えば、ゲインを下げて小さくし、Qv制御による振幅Vvの変動量を小さくするような対応をした場合でも、負荷端電圧のばらつきを改善することができる。In the
本実施形態では、各PCS12においてVSG制御が行われ、各PCS12から出力される交流電圧の周波数の差分Δfが0(ゼロ)に近づいていく理想状態に徐々に収束することに着目し、対策を行うこととした。具体的に、本実施形態では、各PCS12から出力される交流電圧の周波数の差分Δfが0(ゼロ)となったと仮定して、無効電力Qが抑制されるように、指令値Qrefを演算するようにした。このように指令値Qrefを演算することによって、各PCS12においてVSG制御による制御が収束した理想状態となったときに、無効電力Qが効果的に抑制されるように予め準備することができる。In this embodiment, VSG control is performed in each
以下、本実施形態のマイクログリッド1について指令値Qrefを演算する構成を、図8~図9を用いて説明する。以下では上述した実施形態と異なる構成について主に説明し、上述した実施形態と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
Below, the configuration for calculating the command value Qref for the
図8は、第2の実施形態に係るマイクログリッドの構成例を示す図である。図8に示すように、マイクログリッド1は、統合コントローラ11aを備える。統合コントローラ11aは、各PCS12に対し、有効電力Pの指令値Prefを通知するが、無効電力Qの指令値Qrefについては通知しない。
Figure 8 is a diagram showing an example of the configuration of a microgrid according to the second embodiment. As shown in Figure 8, the
図9は、第2の実施形態に係るマイクログリッドの構成例を示す図である。図9に示すように、制御装置Cは、制御ブロックB14(無効電力指令設定部)を備える。制御ブロックB14(無効電力指令設定部)は、有効電力Pおよび無効電力Qのそれぞれの実測値である実測値Pmeasure、および実測値Qmeasureに基づいて、無効電力Qの指令値Qrefを演算する。以下、制御ブロックB14(無効電力指令設定部)が、無効電力Qの指令値Qrefを演算する方法について説明する。 Figure 9 is a diagram showing an example of the configuration of a microgrid according to the second embodiment. As shown in Figure 9, the control device C includes a control block B14 (reactive power command setting unit). The control block B14 (reactive power command setting unit) calculates a command value Qref for reactive power Q based on the actual measured value Pmeasure and the actual measured value Qmeasure, which are the actual measured values of active power P and reactive power Q, respectively. Below, a method in which the control block B14 (reactive power command setting unit) calculates the command value Qref for reactive power Q will be described.
まず、制御ブロックB14は、式(5-1)に示すように、周波数fvと周波数foとの差分Δfが0(ゼロ)であるとして、有効電力Pを式(5-2)、および無効電力Qを式(5-3)に示すようにそれぞれ演算する。式(5-2)は、式(3-2)における差分Δfに0(ゼロ)を代入することにより算出することができる。式(5-3)は、式(3-3)における差分Δfに、0(ゼロ)を代入することにより算出することができる。 First, control block B14 assumes that the difference Δf between frequency fv and frequency fo is 0 (zero) as shown in equation (5-1), and calculates active power P as shown in equation (5-2) and reactive power Q as shown in equation (5-3). Equation (5-2) can be calculated by substituting 0 (zero) for the difference Δf in equation (3-2). Equation (5-3) can be calculated by substituting 0 (zero) for the difference Δf in equation (3-3).
次に、制御ブロックB14は、式(5-2)及び式(5-3)を用いて、有効電力と無効電力との位相差θoを推定する。例えば、制御ブロックB14は、式(5-2)及び式(5-3)を用いて、式(5-4)に示すように皮相電力Sを、複素数を用いたベクトル表現で表す。式(5-4)を、振幅Voについて解くことによって式(5-5)及び式(5-6)に示すような振幅Voのベクトル表現を算出する。そして、式(5-6)を用いて、振幅Voのスカラー値を、式(5-7)のように求めることができる。また、式(5-6)を用いて、位相差θoのスカラー値を、式(5-8)のように求めることができる。Next, the control block B14 estimates the phase difference θo between the active power and the reactive power using equations (5-2) and (5-3). For example, the control block B14 expresses the apparent power S in a vector expression using complex numbers as shown in equation (5-4) using equations (5-2) and (5-3). By solving equation (5-4) for the amplitude Vo, the vector expression of the amplitude Vo is calculated as shown in equations (5-5) and (5-6). Then, the scalar value of the amplitude Vo can be obtained using equation (5-6) as shown in equation (5-7). Furthermore, the scalar value of the phase difference θo can be obtained using equation (5-6) as shown in equation (5-8).
振幅Voが計測器などを用いて測定可能である場合、制御ブロックB14は、振幅Voの測定値に基づいて線路インピーダンスLを推定する。また、振幅Voが、規定の範囲内となるように、定格電圧Vmを調整するようにしてもよい。制御ブロックB14は、式(5-7)に示す位相差θoに線路インピーダンスLを代入した値に基づいて、差分Δfが0(ゼロ)に近づくにつれ無効電力Qが抑制されるような指令値Qrefを演算する。 When the amplitude Vo can be measured using a measuring instrument, the control block B14 estimates the line impedance L based on the measured value of the amplitude Vo. The rated voltage Vm may also be adjusted so that the amplitude Vo falls within a specified range. The control block B14 calculates a command value Qref based on the value obtained by substituting the line impedance L for the phase difference θo shown in equation (5-7) such that the reactive power Q is suppressed as the difference Δf approaches 0 (zero).
振幅Voが測定できない場合、制御ブロックB14は、予め設定した値、或いは代表値な度を用いて、線路インピーダンスLを設定する。制御ブロックB14は、式(5-7)に示す位相差θoに線路インピーダンスLを代入した値に基づいて、無効電力Qの指令値Qrefを演算する。 If the amplitude Vo cannot be measured, the control block B14 sets the line impedance L using a preset value or a representative value. The control block B14 calculates the command value Qref of the reactive power Q based on the value obtained by substituting the line impedance L for the phase difference θo shown in equation (5-7).
制御ブロックB14は、位相差θoの推定値に、ローパスフィルタをかけることによって、ノイズに相当する周波数変化成分を除去した値を、位相差θoとして無効電力Qの指令値Qrefを演算するようにしてもよい。The control block B14 may apply a low-pass filter to the estimated value of the phase difference θo to remove frequency change components corresponding to noise, and use the resulting value as the phase difference θo to calculate the command value Qref of the reactive power Q.
以上説明したように、第2の実施形態に係る制御装置Cでは、制御ブロックB14(無効電力指令設定部)をさらに備える。制御ブロックB14(無効電力指令設定部)は、実測値Pmeasureおよび実測値Qmeasureを用いて、無効電力Qの指令値Qrefを演算する。制御ブロックB14(無効電力指令設定部)は、接続先として電力系統、例えば他のPCS12、他のPCS12までの間にある配線及び負荷など接続先である電力系統、例えば他のPCS12、配線、負荷などとの周波数の差分Δfがゼロであると仮定して、指令値Qrefを演算する。これにより、第2の実施形態に係る制御装置Cでは、各PCS12から出力される交流電圧の周波数の差分Δfが0(ゼロ)に近づく理想状態に徐々に近づいていくにつれ、無効電力Qが抑制されるような指令値Qrefを算出し、算出した指令値Qrefに基づく振幅Vvを出力することができる。したがって、無効電力Qが抑制されるように振幅を制御することができる。As described above, the control device C according to the second embodiment further includes a control block B14 (reactive power command setting unit). The control block B14 (reactive power command setting unit) calculates the command value Qref of the reactive power Q using the actual measurement value Pmeasure and the actual measurement value Qmeasure. The control block B14 (reactive power command setting unit) calculates the command value Qref on the assumption that the frequency difference Δf between the power system as the connection destination, for example, the other PCS12, the wiring and the load between the other PCS12, and the power system as the connection destination, for example, the other PCS12, the wiring, the load, etc., is zero. As a result, in the control device C according to the second embodiment, as the frequency difference Δf of the AC voltage output from each PCS12 gradually approaches the ideal state approaching 0 (zero), it is possible to calculate a command value Qref such that the reactive power Q is suppressed, and to output the amplitude Vv based on the calculated command value Qref. Therefore, it is possible to control the amplitude so that the reactive power Q is suppressed.
また、第2の実施形態において、制御ブロックB14(無効電力指令設定部)は、接続先である電力系統との連結点における振幅Voに基づいて連結点までの線路インピーダンスLを演算し、演算した線路インピーダンスLに基づいて位相差θoを演算し、位相差θoに基づいて指令値Qrefを演算する。これにより、第2の実施形態に係る制御装置Cでは、上述した効果と同様の効果を奏する。In the second embodiment, the control block B14 (reactive power command setting unit) calculates the line impedance L to the connection point based on the amplitude Vo at the connection point with the power grid to which it is connected, calculates the phase difference θo based on the calculated line impedance L, and calculates the command value Qref based on the phase difference θo. As a result, the control device C according to the second embodiment has the same effects as those described above.
<第2の実施形態の変形例1>
ここで、第2の実施形態の変形例1について説明する。本変形例では、Qv制御において周波数帯域に応じたゲイン設定を行わず、従来の通り、周波数帯域に依らない一律のゲインを設定する。
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Here, a first modified example of the second embodiment will be described. In this modified example, the gain is not set according to the frequency band in the Qv control, but a uniform gain is set independent of the frequency band as in the conventional case.
図10は、第2の実施形態に係る制御装置Cが行う制御を説明するための図である。図10に示すように、本変形例において、制御ブロックB11は、従来のQv制御を行う。本変形例の制御ブロックB11は、無効電力Qにおける指令値Qrefと実測値Qmeasureとの差分である偏差dQを0(ゼロ)に近づけるように振幅偏差を演算し、演算した振幅偏差を、その振幅偏差における時系列変化に対応する周波数が高いか低いかに関わらず、一律の利得Gを乗算した値を出力する。 Figure 10 is a diagram for explaining the control performed by the control device C according to the second embodiment. As shown in Figure 10, in this modified example, the control block B11 performs conventional Qv control. The control block B11 of this modified example calculates an amplitude deviation so that the deviation dQ, which is the difference between the command value Qref and the actual measured value Qmeasure in the reactive power Q, approaches 0 (zero), and outputs a value obtained by multiplying the calculated amplitude deviation by a uniform gain G regardless of whether the frequency corresponding to the time series change in the amplitude deviation is high or low.
本変形例では、前段にある制御ブロックB14において演算された、実測値Qmeasureに近い指令値Qrefが制御ブロックB11に入力される。このため、偏差dQが0(ゼロ)に近い値となり、振幅偏差が大きな値とはならない。このため、従来のようなQv制御、つまり周波数帯域に依らずに一律の利得Gで増幅するQv制御を行っても、VSG制御との制御干渉を抑制することができる。しかも、VSG制御によって差分Δfが0(ゼロ)に近づいた理想状態において無効電力Qが抑制されるように指令値Qrefが演算される。このため、VSG制御が収束した理想状態において無効電力Qが抑制されることになり、VSG制御との制御干渉を抑制しつつ、無効電力Qを抑制して無駄な電力消費を抑えることができる。In this modified example, a command value Qref close to the actual measurement value Qmeasure calculated in the control block B14 in the previous stage is input to the control block B11. Therefore, the deviation dQ becomes close to 0 (zero), and the amplitude deviation does not become a large value. Therefore, even if a conventional Qv control, that is, a Qv control that amplifies with a uniform gain G regardless of the frequency band, is performed, it is possible to suppress control interference with the VSG control. Moreover, the command value Qref is calculated so that the reactive power Q is suppressed in the ideal state in which the difference Δf approaches 0 (zero) by the VSG control. Therefore, the reactive power Q is suppressed in the ideal state in which the VSG control has converged, and it is possible to suppress the reactive power Q and suppress wasteful power consumption while suppressing control interference with the VSG control.
以上説明したように、第2の実施形態の変形例1に係る制御装置Cは、制御ブロックB12(VSG制御部)と、制御ブロックB11(Qv制御部)と、制御ブロックB14(無効電力指令設定部)を備える。制御ブロックB12(VSG制御部)は、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御する。制御ブロックB11(Qv制御部)は、無効電力Qにおける指令値Qrefと実測値Qmeasureとの差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御する。制御ブロックB14(無効電力指令設定部)は、無効電力Qの指令値Qrefを演算する。制御ブロックB14(無効電力指令設定部)は、有効電力Pの実測値Pmeasureおよび無効電力Qの実測値Qmeasureを用いて、インバータINVを介して接続する接続先の電力系統との連結点においてΔfが0(ゼロ)であると仮定した場合における無効電力Qの指令値Qrefを演算する。ここでのΔfは、インバータINVから出力された交流電圧の周波数fvと、接続点における交流電圧の周波数foとの差分である。つまり、インバータINVの出力した交流電圧の周波数fvと連結点における交流電圧の周波数foとが同じ周波数であり、蓄電池制御システム10において周波数が安定した理想状態にあると仮定して指令値Qrefを演算する。これにより、第2の実施形態の変形例1に係る制御装置Cでは、VSG制御により蓄電池制御システム10において周波数が安定した理想状態に制御されることを想定し、理想状態において無効電力Qが抑制されるようにQv制御を行う。これによってVSG制御との制御干渉を抑制しつつ、無効電力Qを抑制して無駄な電力消費を抑えることができる。As described above, the control device C according to the first modified example of the second embodiment includes a control block B12 (VSG control unit), a control block B11 (Qv control unit), and a control block B14 (reactive power command setting unit). The control block B12 (VSG control unit) controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force. The control block B11 (Qv control unit) controls the amplitude of the AC voltage so that the difference between the command value Qref and the actual measurement value Qmeasure in the reactive power Q is small. The control block B14 (reactive power command setting unit) calculates the command value Qref of the reactive power Q. The control block B14 (reactive power command setting unit) uses the actual measurement value Pmeasure of the active power P and the actual measurement value Qmeasure of the reactive power Q to calculate the command value Qref of the reactive power Q assuming that Δf is 0 (zero) at the connection point with the power system of the connection destination connected via the inverter INV. Here, Δf is the difference between the frequency fv of the AC voltage output from the inverter INV and the frequency fo of the AC voltage at the connection point. In other words, the command value Qref is calculated on the assumption that the frequency fv of the AC voltage output from the inverter INV and the frequency fo of the AC voltage at the connection point are the same frequency, and the frequency is in a stable ideal state in the
<第2の実施形態の変形例2>
ここで、第2の実施形態の変形例2について説明する。本変形例では、統合コントローラ11を備えない点において、上述した実施形態と相違する。
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Here, a second modification of the second embodiment will be described. This modification differs from the above-described embodiment in that the
図11は、第2の実施形態の変形例2に係るマイクログリッドの構成例を示す図である。図11に示すように、蓄電池制御システム10は、1つのPCS12と、蓄電池5とを備える。制御装置Cは、蓄電池5を含む蓄電池制御システム10の電力供給能力に応じて予め定められた有効電力Pに対応する指令値Prefに基づき、制御ブロックB12(VSG制御部)によってVSG制御を行う。また、制御装置Cは、第2の実施形態と同様に、制御ブロックB14(無効電力指令設定部)により無効電力Qの指令値Qrefを演算し、演算した指令値Qrefに基づいて制御ブロックB11(Qv制御部)によりQv制御を行う。
Figure 11 is a diagram showing an example of the configuration of a microgrid according to the second modification of the second embodiment. As shown in Figure 11, the
制御ブロックB11(Qv制御部)によるQv制御は、2段ゲインによるQv制御が行われてもよいし、従来の通り、周波数帯域に依らない一律のゲインを設定する。ここでの2段ゲインによるQv制御とは、周波数帯域に応じて、高い周波数帯域においては高帯域用ゲインを適用し、低い周波数帯域においては低帯域用ゲインを適用するQv制御である。The Qv control by the control block B11 (Qv control unit) may be performed using two-stage gain, or a uniform gain that is independent of the frequency band may be set as in the past. The Qv control using two-stage gain here refers to Qv control that applies a high-band gain to the high frequency band and a low-band gain to the low frequency band depending on the frequency band.
<実施形態のバリエーション>
上述した実施形態では、蓄電池制御システム10が複数のPCS12を備える構成を例示して説明した。この蓄電池制御システム10が備える複数のPCS12のうち、少なくとも1つのPCS12において、VSG制御と、2段ゲインによるQv制御が行われる制御装置Cが設けられていればよい。蓄電池制御システム10が備える複数のPCS12のうち、他のPCS12においては、VSG制御が実施されるものであってもよいし、実施されないものであってもよい。また、他のPCS12においては、Qv制御が実施されるものであってもよいし、実施されないものであってもよい。Qv制御が実施される場合において2段ゲインによるQv制御が行われてもよいし、従来の通り、周波数帯域に依らない一律のゲインを設定してもよい。
<Variations of the embodiment>
In the above-described embodiment, the
<制御装置Cとインバータ制御器との関係について>
上記では、制御装置Cが、制御対象としてのインバータINV制御器に、インバータINVが出力する交流電圧の振幅及び周波数を出力する制御する構成を例に説明したが、これに限定されない。制御装置Cの一部または全部が、インバータINV制御器であってもよい。制御装置Cとインバータ制御器との関係について、図12及び図13を用いて説明する。図12及び図13は、制御装置Cとインバータ制御器との関係を説明するための図である。
<Relationship between the control device C and the inverter controller>
In the above, the control device C controls the amplitude and frequency of the AC voltage output by the inverter INV to the inverter INV controller as the controlled object, but the present invention is not limited to this. A part or the whole of the control device C may be the inverter INV controller. The relationship between the control device C and the inverter controller will be described with reference to Figs. 12 and 13. Figs. 12 and 13 are diagrams for explaining the relationship between the control device C and the inverter controller.
図12には、第1の実施形態に係る制御装置Cとインバータ制御器との関係が示されている。図12には、図3の制御装置C及び制御対象において、インバータ制御器として取り得る構成の範囲を、符号INVC1~INVC3のそれぞれで示す。 Figure 12 shows the relationship between the control device C and the inverter controller in the first embodiment. In Figure 12, the range of configurations that can be taken as an inverter controller in the control device C and the controlled object in Figure 3 are shown by the symbols INVC1 to INVC3, respectively.
インバータ制御器が、符号INVC1にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、インバータ制御器は、第1の実施形態に係る制御装置Cが有する機能と、インバータINVにインバータINVが出力する交流電圧の振幅及び周波数を設定する機能とを有する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC1, the inverter controller has the functions of the control device C of the first embodiment and the function of setting the amplitude and frequency of the AC voltage output by the inverter INV to the inverter INV.
インバータ制御器が、符号INVC2にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、制御装置Cは、Qv制御については制御ブロックB11によって演算された振幅偏差をゼロ次ホールドZOHした信号値を出力し、VSG制御については制御ブロックB12によって演算された周波数偏差dfをゼロ次ホールドZOHした信号値を出力する装置である。インバータ制御器は、制御装置Cからゼロ次ホールドZOHされた振幅偏差を取得し、取得した振幅偏差に定格電圧Vmを加算した加算値を、インバータINVが出力する交流電圧の振幅VvとしてインバータINVに設定する。また、インバータ制御器は、制御装置Cからゼロ次ホールドZOHされた周波数偏差dfを取得し、取得した周波数偏差dfに定格周波数fnを加算した加算値を、インバータINVが出力する交流電圧の周波数fvとしてインバータINVに設定する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC2, the control device C is a device that outputs a signal value obtained by performing zero-order hold ZOH on the amplitude deviation calculated by the control block B11 for Qv control, and outputs a signal value obtained by performing zero-order hold ZOH on the frequency deviation df calculated by the control block B12 for VSG control. The inverter controller acquires the amplitude deviation that has been zero-order hold ZOHed from the control device C, and sets the sum of the acquired amplitude deviation and the rated voltage Vm to the inverter INV as the amplitude Vv of the AC voltage output by the inverter INV. The inverter controller also acquires the frequency deviation df that has been zero-order hold ZOHed from the control device C, and sets the sum of the acquired frequency deviation df and the rated frequency fn to the inverter INV as the frequency fv of the AC voltage output by the inverter INV.
インバータ制御器が、符号INVC3にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、制御装置Cは、第1の実施形態に係る制御装置Cが有する機能を有し、インバータINVが出力する交流電圧の振幅Vvとの周波数fvを示す信号値を、インバータ制御器に出力する。インバータ制御器は、制御装置Cから振幅Vvとの周波数fvを示す信号値を取得し、取得した信号値をインバータINVが出力する交流電圧の周波数fvとしてインバータINVに設定する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC3, the control device C has the functions of the control device C according to the first embodiment, and outputs a signal value indicating the frequency fv of the amplitude Vv of the AC voltage output by the inverter INV to the inverter controller. The inverter controller acquires a signal value indicating the frequency fv of the amplitude Vv from the control device C, and sets the acquired signal value in the inverter INV as the frequency fv of the AC voltage output by the inverter INV.
図13には、第2の実施形態に係る制御装置Cとインバータ制御器との関係が示されている。図13には、図9の制御装置C及び制御対象において、インバータ制御器として取り得る構成の範囲を、符号INVC4~INVC7のそれぞれで示す。 Figure 13 shows the relationship between the control device C and the inverter controller according to the second embodiment. In Figure 13, the range of configurations that can be taken as an inverter controller for the control device C and controlled object in Figure 9 are indicated by the symbols INVC4 to INVC7, respectively.
インバータ制御器が、符号INVC4にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、インバータ制御器は、第2の実施形態に係る制御装置Cが有する機能と、インバータINVにインバータINVが出力する交流電圧の振幅及び周波数を設定する機能とを有する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC4, the inverter controller has the function of the control device C of the second embodiment and the function of setting the amplitude and frequency of the AC voltage output by the inverter INV to the inverter INV.
なお、図13には、符号INVC4で囲まれた範囲に、有効電力Pの指令値Prefの入力が含まれているが、これはインバータ制御器が指令値Prefを生成したり入力したりする機能と有していることを示していない。インバータ制御器が、符号INVC4にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、指令値Prefは、インバータ制御器の外部から入力されることを想定している。例えば、統合コントローラ11から、インバータ制御器に対して、指令値Prefが入力される。
In addition, in Figure 13, the range enclosed by the symbol INVC4 includes the input of the command value Pref for active power P, but this does not indicate that the inverter controller has the function of generating and inputting the command value Pref. When the inverter controller is a device that includes the components in the range indicated by the symbol INVC4, it is assumed that the command value Pref is input from outside the inverter controller. For example, the command value Pref is input to the inverter controller from the integrated
インバータ制御器が、符号INVC5にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、インバータ制御器は、第2の実施形態に係る制御装置Cから、制御ブロックB14が有する機能を除いたもの、すなわち、第1の実施形態に係る制御装置Cが有する機能を備える。これは、図12の符号INVC1にて示す範囲の構成要素を備える装置であるケースと同様であるため、その説明を省略する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the reference symbol INVC5, the inverter controller has the functions of the control device C according to the second embodiment minus the functions of the control block B14, i.e., the functions of the control device C according to the first embodiment. This is similar to the case where the device has components within the range indicated by the reference symbol INVC1 in Figure 12, so a description thereof will be omitted.
インバータ制御器が、符号INVC6にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、インバータ制御器は、図12の符号INVC2にて示す範囲の構成要素を備える装置であるケースと同様であるため、その説明を省略する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC6, the inverter controller is the same as the case where the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC2 in Figure 12, and therefore the description thereof is omitted.
インバータ制御器が、符号INVC7にて示す範囲の構成要素を備える装置である場合、インバータ制御器は、図12の符号INVC3にて示す範囲の構成要素を備える装置であるケースと同様であるため、その説明を省略する。 When the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC7, the inverter controller is the same as the case where the inverter controller is a device having components within the range indicated by the symbol INVC3 in Figure 12, and therefore the description thereof is omitted.
なお、上述した制御装置Cは内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。 The control device C described above has an internal computer system. The process steps of the above-mentioned processing are stored in the form of a program on a computer-readable recording medium, and the computer reads and executes this program to perform the above-mentioned processing. Here, computer-readable recording medium refers to a magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM, DVD-ROM, semiconductor memory, etc. Also, the computer program may be distributed to a computer via a communication line, and the computer that receives the distribution may execute the program.
1…マイクログリッド、2…発電設備、4…受配電設備、5…蓄電池、10…蓄電池制御システム、11…統合コントローラ、12…PCS、C…制御装置、INV…インバータ、B11…制御ブロック(Qv制御部)、B12…制御ブロック(VSG制御部)、B14…制御ブロック(無効電力指令設定部) 1...Microgrid, 2...Power generation equipment, 4...Power distribution equipment, 5...Storage battery, 10...Battery control system, 11...Integrated controller, 12...PCS, C...Control device, INV...Inverter, B11...Control block (Qv control unit), B12...Control block (VSG control unit), B14...Control block (reactive power command setting unit)
Claims (8)
交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御するVSG制御部と、
無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御するQv制御部と、
を備え、
前記Qv制御部は、前記差分が小さくなるように制御するQv制御系の周波数帯域と、前記VSG制御部によって制御されるVSG制御系の周波数帯域との関係に応じて、交流電圧の振幅の制御量を決定する、
制御装置。 A control device for controlling an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage,
a VSG control unit that controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force;
A Qv control unit that controls the amplitude of the AC voltage so that a difference between a command value and an actual measured value of reactive power becomes small;
Equipped with
The Qv control unit determines a control amount of the amplitude of the AC voltage according to a relationship between a frequency band of a Qv control system that controls so as to reduce the difference and a frequency band of a VSG control system that is controlled by the VSG control unit.
Control device.
前記第1ゲインが、前記第2ゲインより小さい値である、
請求項1に記載の制御装置。 The Qv control unit includes a first gain which is a high-band gain intended to reduce interference between the Qv control system and the VSG control system, and a second gain which is a low-band gain intended to reduce a steady-state deviation of the difference,
The first gain is smaller than the second gain.
The control device according to claim 1 .
前記伝達関数は、前記VSG制御系の周波数帯域において増幅量が小さくなるように時定数が設定された関数である、
請求項2に記載の制御装置。 The Qv control unit calculates an amplitude deviation amount that reduces the difference, and calculates the control amount by multiplying the amplitude deviation amount by a gain corresponding to a frequency band of the Qv control system by applying a transfer function to the amplitude deviation amount.
The transfer function is a function having a time constant set so that the amount of amplification is small in the frequency band of the VSG control system.
The control device according to claim 2.
請求項1に記載の制御装置。 and a reactive power command setting unit that uses an actual measured value of active power and an actual measured value of reactive power to calculate a command value of reactive power on the assumption that a frequency of an AC voltage output from the inverter at a connection point with a destination power system connected via the inverter is the same as a frequency of an AC voltage at the connection point.
The control device according to claim 1 .
請求項4に記載の制御装置。 the reactive power command setting unit calculates a line impedance to the node based on an amplitude at the node, calculates a phase difference between active power and reactive power based on the calculated line impedance, and calculates a command value for reactive power based on the calculated phase difference;
The control device according to claim 4.
交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御するVSG制御部と、
無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御するQv制御部と、
有効電力の実測値および無効電力の実測値を用いて、前記インバータを介して接続する接続先の電力系統との連結点において、前記インバータから出力された交流電圧の周波数と、前記連結点における交流電圧の周波数とが同じ周波数であると仮定した場合における無効電力の指令値を演算する無効電力指令設定部と、
を備える制御装置。 A control device for controlling an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage,
a VSG control unit that controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force;
A Qv control unit that controls the amplitude of the AC voltage so that a difference between a command value and an actual measured value of reactive power becomes small;
a reactive power command setting unit that uses an actual measurement value of active power and an actual measurement value of reactive power to calculate a command value of reactive power on the assumption that a frequency of an AC voltage output from the inverter at a node with a destination power grid connected via the inverter is the same as a frequency of an AC voltage at the node;
A control device comprising:
VSG制御部が、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御し、
Qv制御部が、無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御し、
前記Qv制御部は、前記差分が小さくなるように制御するQv制御系の周波数帯域と、前記VSG制御部によって制御されるVSG制御系の周波数帯域との関係に応じて、交流電圧の振幅の制御量を決定する、
制御方法。 A control method performed by a control device that controls an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage,
The VSG control unit controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force,
The Qv control unit controls the amplitude of the AC voltage so that a difference between a command value and an actual measured value of the reactive power becomes small,
The Qv control unit determines a control amount of the amplitude of the AC voltage according to a relationship between a frequency band of a Qv control system that controls so as to reduce the difference and a frequency band of a VSG control system that is controlled by the VSG control unit.
Control methods.
VSG制御部が、交流電圧の周波数が仮想的な慣性力を持つように制御し、
Qv制御部が、無効電力における指令値と実測値との差分が小さくなるように交流電圧の振幅を制御し、
無効電力指令設定部が、有効電力の実測値および無効電力の実測値を用いて、前記インバータを介して接続する接続先の電力系統との連結点において、前記インバータから出力された交流電圧の周波数と、前記連結点における交流電圧の周波数とが同じ周波数であると仮定した場合における無効電力の指令値を演算する、
制御方法。 A control method performed by a control device that controls an inverter that converts a DC voltage from a storage battery into an AC voltage,
The VSG control unit controls the frequency of the AC voltage so that it has a virtual inertial force,
The Qv control unit controls the amplitude of the AC voltage so that a difference between a command value and an actual measured value of the reactive power becomes small,
a reactive power command setting unit, using an actual measurement value of active power and an actual measurement value of reactive power, calculates a command value of reactive power on the assumption that a frequency of an AC voltage output from the inverter at a connection point with a destination power system connected via the inverter is the same as a frequency of an AC voltage at the connection point;
Control methods.
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