JPH03196207A

JPH03196207A - 単独・連系運転用インバータの制御回路

Info

Publication number: JPH03196207A
Application number: JP1337731A
Authority: JP
Inventors: Naoya Eguchi; 直也江口; Yasunori Hatta; 恭典八田
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1991-08-27
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JP2737333B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、燃料電池や太陽電池、蓄電池等を直流電源と
して交流電圧を発生し、この交流電圧を負荷に単独で給
電する単独運転と、電力系統に併入して給電する連系運
転との双方を行なう単独・連系運転用の電圧形インバー
タにおいて、連系運転の直前に行なう系統同期運転のた
めの制御回路に関する。

（従来の技術）上記単独運転及び連系運転を行なう電圧形インバータの
制御回路は、単独運転用として定電圧制御系、連系運転
用として有効電力制御系及び無効電力制御系の各制御系
から構成されている。そして更に、連系運転モードに移
行する際に行なう系統同期運転のために、位相調節器と
電圧（振幅）調節器、あるいはこれらに相当する出力電
圧に関する調節器からなる同期投入制御回路を別に付帯
し・ているのが−船釣である。

ここで、同期投入制御回路は、前述のとおり位相調節器
と電圧（振幅）調節器等から構成されるが。

系統併入後はこれらの調節器の機能を停止させ、有効・
無効電力制御系の有効・無効電力調節器を動作させてい
る。つまり連系運転時には、系統併入の前後で同期投入
制御回路と有効・無効電力制御系とを切り換えて使用す
ることになる。

ここで、第４図は単独運転及び連系運転を行なう電圧形
インバータの制御回路の一般的な構成を示すものである
。同図において、１は自励式の電圧形インバータ、２は
インバータ１の出力用リアクトル、３は連系する電力系
統、４は負荷、５は連系用スイッチ、６は負荷給電用ス
イッチ、７゜８はそれぞれ電圧検出用変圧器（ＰＴ）、
電流検出用変流器（ＣＴ）を示している。

また、単独運転時の定電圧制御用に、電圧検出回路９．
電圧設定器１０及び電圧調節器１１を備えている。一方
、連系運転時の有効・無効電力制御用に、有効電力設定
器１２と有効電力調節器１３．無効電力設定器１４と無
効電力調節器１５が設けられ、更に有効・無効電力検出
器１６が設けられている。なお、１７，１８．１９は単
独・連系各運転モードで前記各制御系を切り換えるため
の切換スイッチ、２０はインバータ１に対する点弧パル
スを与えるパルス発生増幅回路を示している。

上記したものが基本的な構成であるが、実際は連系運転
に移行する際に行なう同期運転のために、第５図に破線
で示す同期投入制御回路２１′が更に設けられている。

この同期投入制御回路２１’は、電力系統３側の電圧を
ＰＴ２２を介して検出する電圧検出回路２３と、この検
出電圧を設定値として併入前のインバータ出力電圧がこ
れに一致するように調節動作する電圧（振幅）調節器２
４と、系統電圧とインバータ出力電圧との位相差を検出
する位相差検出回路２５と１通常は位相差ゼロを設定す
る位相差設定器２６と、位相差を設定値に一致させる位
相調節器２７とから構成されている。

ここで、各調節器２７．２４の出力は、加算器２８．２
９によって有効電力調節器系と無効電力調節器系とにそ
れぞれ加えられる構成となっている。なお、図において
３０は、単独運転と連系運転とでインバータ１の基準出
力周波数を固定の発振器３１の出力周波数と系統電圧の
周波数との間で切り換えるための切換スイッチを示して
いる。

以上の制御システムにおいて、インバータ１の単独運転
時には切換スイッチ１７．１８を開放し、切換スイッチ
１９を投入して電圧制御系を動作させる。

また、電力系統３との連系運転時には、切換スイッチ１
９を開放して切換スイッチ１７．１８を投入することに
より有効・無効電力制御系を動作させるが、ここで系統
併入前は同期投入制御回路２１’を動作させ、併入後に
前記有効・無効電力制御系を活かす操作を行なっている
。

（発明が解決しようとする課題）以上の説明から分かるように、第５図に示す制御回路は
その構成と切り換え操作面においてがなり複雑であった
。また、上記の制御システムでは、単独運転をしていて
連系運転に移行する際に、旦必ず装置を停止してから同
期運転を行ない、その後、系統に併入して連系運転を行
なうことが必要であり、単独運転から連系運転への切り
換えを無瞬断で行なうことが困難であった。

更に、前述のように、同期投入制御回路２１′は系統併
入前に動作させ、併入後はその機能を停止させたうえ有
効・無効電力制御系に切り換えて動作させているが、こ
の切り換えにも問題がある。

以下、この切り換え動作を第６図を用いて説明する。

同図において、３２は電流・電圧変換回路であり。

一般に有効電力調節器１３及び無効電力調節器１５の出
力の電流量（有効電流、無効電流）からインバータ出力
電圧量への変換に対し、線形補償の目的で用いられてい
る。

さて、併入前の同期運転中に、有効電力調節器１３、無
効電力調節器１５は機能を停止しているが。

通常、これらの出力は調節器の飽和を避けるためにゼロ
ホールド回路３３．３４により予めゼロにしておき、併
入後に上記ゼロホールドを解除するようになっている。

一方、同期投入制御回路２１′の電圧調節器２４及び位
相調節器２７については、併入と同時にゼロホールド回
路３５．３６により動作を停止させるが、急激な変化に
よる出力変動を抑制するため、各調節器２４　、２７の
出力側に設けられたソフト停止回路３７．３８により一
旦、併入直前の値に出力を保持し、その後有効・無効電
力制御系に影響を及ぼさない程度の速度でゼロ出力とす
る操作を行なっていた。

以上の点から従来では回路構成や操作の複雑化を招くの
はもとより、同期投入制御回路２１’におけるゆっくり
としたゼロホールド動作により、結果的に、同期から連
系運転までの切り換え完了時間を長く必要とするという
問題を生じていた。

本発明は上記問題点を解決するために提案されたもので
、その目的とするところは、単独運転がら連系運転への
無瞬断切り換えを可能にし、しがも構成が簡単で操作の
煩雑さを解消し得る単独・連系運転用インバータの制御
回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、第１の発明は、単独運転用の
定電圧制御回路を構成する電圧調節器を同期投入制御用
の電圧（振幅）制御に兼用し、その際、当該電圧調節器
に入力される電圧設定値を、単独運転時には固定された
設定値、同期運転時には系統電圧検出値としてこれらを
切り換えるようにしたものである。

また、第２の発明は上記第１の発明の構成に加えて、電
圧（振幅）１１節器、位相調節器、あるいはこれらに相
当する調節器からなる同期投入制御回路の出力に基づき
、連系運転モードで有効・無効電力制御を行なう有効電
力調節器を含む有効電力制御系の出力と、無効電力調節
器を含む無効電力制御系の出力との双方が、併入前に同
期投入制御回路の出力に一致するように調節器の初期値
を演算し、これを前記有効・無効電力調節器に与えてお
いて、系統併入と同時に同期投入制御回路から有効・無
効電力制御系へ制御を切り換えるようにしたものである
。

更に第３の発明は、上記第２の発明における有効・無効
電力調節器の初期値を求める手段として、同期投入制御
回路の出力を設定値とし、有効電力制御系の出力と無効
電力制御系の出力とをそれぞれ検出値としてこれらが一
致するように調節動作する初期値演算調節器を備えたも
のである。

（作用）第１の発明によれば、単独運転時の電圧調節器と同期運
転時の電圧（振幅）調節器を兼用することにより、制御
構成が一部簡略化される。また、従来では単独運転用と
同期運転用の電圧調節器が別個であるために、単独運転
から連系運転への移行に際して装置を必ず一旦停止させ
る必要があったものが１本発明では、同一の電圧調節器
に対する電圧設定値を単独運転用の固定された設定値と
同期運転用の系統電圧検出値との間で切り換えることに
より、単独運転から同期運転、連系運転へと無瞬断に移
行させることができるようになり、システムの運用が幅
広くなる。

また第２の発明によれば、同期投入制御回路の出力に基
づき、同期運転中に停止状態にある有効電力調節器を含
む有効電力制御系と無効電力調節器を含む無効電力制御
系の出力とが、同期投入制御回路の出力に一致するよう
に演算によって有効・無効電力調節器の初期値を求め、
同期運転中にこれらを予め与えておいて系統併入と同時
にスイッチ動作にて同期投入制御回路から有効・無効電
力制御系に制御を切り換えることにより、全くショック
なく瞬時に系統連系運転を開始することができる。

更に第３の発明によれば、前記有効・無効電力調節器の
初期値を求める際に、同期投入制御回路の出力を設定値
とし、有効・無効電力制御系の出力をそれぞれ検出値と
する初期値演算調節器を設け、上記設定値及び検出値が
一致するように初期値演算調節器を機能させることによ
り初期値が自動的にセットされるため、特別な演算回路
等を用いることなく、前記同様に全くショックなく瞬時
に系統連系運転を開始することが可能になる。

（実施例）以下１図に沿って本発明の詳細な説明する。

まず、第１図は第１の発明の実施例を示しており、この
実施例は、従来の技術として示した第５図の制御回路に
おける単独運転用の電圧調節器１１及び電圧設定器１０
と、同期投入制御回路２１’の電圧（振幅）調節器２４
及びその電圧設定値の入力手段とを、第１図に示す同期
投入制御回路２１内の電圧調節器３９．電圧設定器１０
及び切換スイッチ４０等によって兼用したものである。

すなわち、この実施例では、電圧形インバータ１の単独
運転時に使用される定電圧制御回路と連系運転に先立つ
系統併入時に使用される同期投入制御回路２１内の電圧
制御回路とが兼用されている。

そして、電圧形インバータ１の出力電圧設定にあたって
は、単独運転時には電圧設定器１０による固定された設
定値を用い、また、同期運転時にはＰＴ２２及び電圧検
出回路２３を介した系統電圧検出値を設定値として用い
るように切換スイッチ４０が設けられている。その他、
第５図と同一の構成要素には同一の番号を付して詳述を
省略する。なお、この実施例では第５図における切換ス
イッチ１７．１８．１９が不要となる。

この実施例においては、単一の電圧調節器３９により単
独運転用の電圧調節器と同期運転時の電圧（振幅）調節
器とを兼用し、更に切換スイッチ１７゜１８．１９が不
要になるため、制御回路の構成が簡略化される。また、
従来では単独運転と同期運転との電圧調節器が別個であ
るため、単独運転から連系運転への移行に際しては装置
を必ず一旦停止させる必要があったが、この実施例では
、単一の電圧調節器３９への入力電圧設定を、切換スイ
ッチ４０によって単独運転用の固定設定値と同期運転用
の系統電圧検出値との間で切り換えるものであるから、
単独運転から同期運転、更には連系運転へと無瞬断に行
なうことができるようになり、システムの運用が幅広く
なる。

次に、第２図は第２の発明の実施例を示すものである。

この実施例では、併入前の同期運転に当たって、電流・
電圧変換回路３２とパルス発生増幅回路２０との間に設
けられた切換スイッチ４１．４３がオフ、切換スイッチ
４２．４４がオンの状態にあり、同期投入用の電圧（振
幅）調節器３９及び位相調節器２７の出力によりパルス
発生増幅回路２０を介してインバータ１が制御される。

これと同時に、この期間、前記各調節器３９．２７の出
力から初期値演算回路４５により有効電力ＭＡＷＪ器１
３及び無効電力調節器】５の初期値が求められ、これら
の初期値はスイッチ４６．４７を介して各１ｑ節器１３
．１５にセットされる。

ここで初期値演算回路４５は、電流・電圧変換回路３２
のちょうど逆の演算を行なうものであり、もし電流・電
圧変換回路３２が使われないシステムであれば、各１！
！ｌＢ器３９．２７の出力をそのまま有効電力調節器１
３及び無効電力調節器１５の初期値とすればよい。そし
て、系統併入時にはスイッチ４２，４４゜４６．４７を
開放して切換スイッチ４１．４３を投入することにより
、制御を有効・無効電力制御に切り換える０以上の動作
により、全くショックなく瞬時に系統連系運転を開始す
ることができる。

次いで、第３図は第３の発明の実施例を示すものである
。上述した第２の発明の実施例においては、有効電力調
節器１３及び無効電力調節器１５の初期値を初期値演算
回路４５における演算により求めることとしたが、通常
、この演算回路４５は増幅器や加減算器を用いた複雑な
構成であるため、演算動作が手間取り、時として演算誤
差が問題となることがある。

これに対し、第３の発明にかかる実施例では、第３図に
示すように、同期投入用の電圧（振幅）ｒＡ節器３９及
び位相調節器２７の出力を設定値とし、電流・電圧変換
回路３２の出力（有効・無効電力制御系の出力）を検出
値とする初期値演算調節器４８．４９をそれぞれ設け、
切換スイッチ４１．４３がオフの状態で電流・電圧変換
回路３２の出力が電圧（振幅）調節器３９及び位相調節
器２７の出力に一致するように制御することで、自動的
に有効電力調節器１３及び無効電力調節器１５の初期値
を簡易かつ正確に求めるものである。そして、系統併入
時には第２の発明の実施例と同様にスイッチ４２．４４
，４６，４７を開放して切換スイッチ４１．４３を投入
することにより。

瞬時に制御が切り換えられる。またこの時、初期値演算
調節器４８．４９をゼロホールド回路５０．５１により
ゼロ出力にリセットしておけば、次の同期運転開始の際
にこれらの調節器４８．４９が飽和状態から起動するの
を防ぐことができる。

（発明の効果）以上のように第１の発明によれば、電圧調節器等からな
る単独運転用の定電圧制御回路を同期運転用の電圧制御
回路に兼用したことにより、制御回路の構成を簡略化す
ることができ、単独運転から連系運転への移行に際して
は、上記電圧調節器への入力電圧設定を切換スイッチに
より単独運転用の固定設定値と同期運転用の系統電圧検
出値との間で切り換えればよいため、単独運転から同期
運転、更には連系運転へと無瞬断に行なうことができ、
システムの運用が幅広くなるという効果がある。

また、第２の発明によれば、初期値演算回路によって有
効・無効電力調節器の初期値を求め、同期運転中にこれ
らを予め与えておいて系統併入と同時にスイッチ動作に
て同期投入制御回路から有効・無効電力制御系に制御を
切り換えることにより、全くショックなく瞬時に系統連
系運転を開始することができる。

更に第３の発明によれば、同期投入制御回路の出力を設
定値とし、有効・無効電力制御系の出力をそれぞれ検出
値とする初期値演算調節器を設け、上記設定値及び検出
値が一致するように初期値演算調節器を機能させること
により初期値が自動的にセットされるため、特別な演算
回路等を用いることなく、前記同様に全くショックなく
瞬時に系統連系運転を開始することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の実施例を示す回路図、第２図は第
２の発明の実施例を示す回路図、第３図は第３の発明の
実施例を示す回路図、第４図ないし第６図は従来の技術
を説明するためのもので、第４図は単独及び連系運転を
行なうインバータの制御回路の基本的な回路図、第５図
は第４図を更に具体化した回路図、第６図は第５図にお
ける同期投入制御回路等の構成図である。１・・・電圧形インバータ　　３・・・電力系統９．２
３・・・電圧検出回路　　１０・・・電圧設定器１２・
・・有効電力設定器　　　１３・・・有効電力調節器１
４・・・無効電力設定器　　　１５・・・無効電力調節
器１６・・・有効・無効電力検出器２０・・・パルス発生増幅回路２１・・・同期投入制御回路　　２５・・・位相差検出
回路２６・・・位相差設定器　　　　２７・・・位相調
節器３２・・・電流・電圧変換回路３５．３６，５０，５１・・・ゼロホールド回路３９・
・・電圧調節器　　　４０〜４４・・・切換スイッチ４
５・・・初期値演算回路　　　４６．４７・・・スイッ
チ４８．４９・・・初期値演算調節器筒図２７；ａ刀鯉屹雰４０１ワｆ【ヌイシラー３図父、５１：抑もＦ０路第４図０第図フｎ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電圧形インバータにより直流電圧を交流電圧に変
換し、定電圧制御によって負荷に単独で給電する単独運
転と、前記インバータを電力系統に併入して有効電力制
御及び無効電力制御により前起電力系統との間で電力を
授受する連系運転とを行なう単独・連系運転用インバー
タの制御回路において、前記インバータの単独運転に使用される定電圧制御回路
と、前記インバータの連系運転に先立つ系統併入時に使
用される同期投入制御回路内の電圧制御回路とを兼用し
たことを特徴とする単独・連系運転用インバータの制御
回路。
（２）電圧形インバータにより直流電圧を交流電圧に変
換し、定電圧制御によって負荷に単独で給電する単独運
転と、前記インバータを電力系統に併入して有効電力制
御及び無効電力制御により前起電力系統との間で電力を
授受する連系運転とを行なう単独・連系運転用インバー
タの制御回路において、前記インバータの単独運転に使用される定電圧制御回路
と、前記インバータの連系運転に先立つ系統併入時に使
用される同期投入制御回路内の電圧制御回路とを兼用す
ると共に、前記同期投入制御回路の出力に基づき、前記
インバータの連系運転モードにおいて有効・無効電力制
御を行なう有効電力調節器を含む有効電力制御系の出力
と無効電力調節器を含む無効電力制御系の出力との双方
が、前記電力系統への併入前に前記同期投入制御回路の
出力に一致するように演算によって前記有効電力調節器
及び無効電力調節器の初期値を求め、前記インバータの
同期運転中に前記各初期値を与えておいて前記電力系統
への併入と同時に前記同期投入制御回路から前記有効電
力制御系及び無効電力制御系に制御を切り換えることを
特徴とする単独・連系運転用インバータの制御回路。
（３）電圧形インバータにより直流電圧を交流電圧に変
換し、定電圧制御によって負荷に単独で給電する単独運
転と、前記インバータを電力系統に併入して有効電力制
御及び無効電力制御により前起電力系統との間で電力を
授受する連系運転とを行なう単独・連系運転用インバー
タの制御回路において、前記インバータの単独運転に使用される定電圧制御回路
と、前記インバータの連系運転に先立つ系統併入時に使
用される同期投入制御回路内の電圧制御回路とを兼用す
ると共に、前記同期投入制圧制御回路の出力に基づき、
前記インバータの連係運転モードにおいて有効・無効電
力制御を行なう有効電力調節器を含む有効電力制御系の
出力と無効電力調節器を含む無効電力制御系の出力との
双方が、前記電力系統への併入前に前記同期投入制御回
路の出力に一致するように、前記同期投入制御回路の出
力を設定値とし、かつ、前記有効電力制御系の出力と前
記無効電力制御系の出力とをそれぞれ検出値とする初期
値演算調節器を前記インバータの同期運転中に前記設定
値及び検出値を一致させるべく調節動作させて前記有効
電力調節器及び無効電力調節器の初期値を自動的に求め
、前記インバータの同期運転中に前記各初期値を与えて
おいて前記電力系統への併入と同時に前記同期投入制御
回路から前記有効電力制御系及び無効電力制御系に制御
を切り換えることを特徴とする単独・連系運転用インバ
ータの制御回路。