JPH0753036B2 - 交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装置 - Google Patents
交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装置Info
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- JPH0753036B2 JPH0753036B2 JP60191337A JP19133785A JPH0753036B2 JP H0753036 B2 JPH0753036 B2 JP H0753036B2 JP 60191337 A JP60191337 A JP 60191337A JP 19133785 A JP19133785 A JP 19133785A JP H0753036 B2 JPH0753036 B2 JP H0753036B2
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- power supply
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
- H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
- H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
- H02J9/062—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for AC powered loads
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無停電々源装置、太陽光発電システム、燃料電
池発電システム、あるいは２次電池エネルギー蓄積シス
テムやアクティブフイルター及び高力率コンバータ等に
おいて、交流出力変換装置を商用電源と並列運転しつつ
電力の供給、あるいはエネルギーの蓄積を行うための交
流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装置に関す
るものである。
池発電システム、あるいは２次電池エネルギー蓄積シス
テムやアクティブフイルター及び高力率コンバータ等に
おいて、交流出力変換装置を商用電源と並列運転しつつ
電力の供給、あるいはエネルギーの蓄積を行うための交
流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装置に関す
るものである。
従来のこの種装置として第５図に示すものがあつた。
図において１はインバータで、商用電源２と商用母線３
を通して並列運転しつつ負荷４へ電力を供給している。
インバータ１はインバータ本体100、出力トランス101、
フイルタ用リアクトル102、フイルタ用コンデンサ103を
主要構成要素として、直流電源５の電力を交流に変換
し、出力開閉器104を通して商用母線３へ接続されてい
る。
を通して並列運転しつつ負荷４へ電力を供給している。
インバータ１はインバータ本体100、出力トランス101、
フイルタ用リアクトル102、フイルタ用コンデンサ103を
主要構成要素として、直流電源５の電力を交流に変換
し、出力開閉器104を通して商用母線３へ接続されてい
る。
次に動作について説明する。まず、インバータ１と商用
電源２とが並列運転するためには、インバータ１の出力
電流I1からCT106によつて検出信号I10を得る。次に移相
器108より、直交する２つの電圧ベクトルEAとEBを作
り、その電圧ベクトルをそれぞれＱ検出回路109及びＰ
検出回路110に与えて、出力電流I1、検出信号I10から無
効電力対応成分Ｑと有効電力対応成分Ｐを得る。インバ
ータ１は電圧設定回路111と電圧帰還回路112の信号にも
とづいて、電圧制御回路113が、PWM回路114を介して、
インバータ本体100のパルス巾変調を行ない、内部発生
電圧を制御している。
電源２とが並列運転するためには、インバータ１の出力
電流I1からCT106によつて検出信号I10を得る。次に移相
器108より、直交する２つの電圧ベクトルEAとEBを作
り、その電圧ベクトルをそれぞれＱ検出回路109及びＰ
検出回路110に与えて、出力電流I1、検出信号I10から無
効電力対応成分Ｑと有効電力対応成分Ｐを得る。インバ
ータ１は電圧設定回路111と電圧帰還回路112の信号にも
とづいて、電圧制御回路113が、PWM回路114を介して、
インバータ本体100のパルス巾変調を行ない、内部発生
電圧を制御している。
一方、前記無効電流対応成分Ｑと出力すべき無効電力の
設定値QRとの差を引算回路117で求め、それはＱ制御回
路116により増巾されて電圧制御回路113へ補助信号的に
与え、インバータ本体100の内部発生電圧を数％程度調
節することにより、無効電力対応成分Ｑが無効電力の設
定値QRに一致するように動作している。
設定値QRとの差を引算回路117で求め、それはＱ制御回
路116により増巾されて電圧制御回路113へ補助信号的に
与え、インバータ本体100の内部発生電圧を数％程度調
節することにより、無効電力対応成分Ｑが無効電力の設
定値QRに一致するように動作している。
一方、インバータ１はΔ検出回路124により商用母線
３とインバータ内部発生電圧の位相差Δを検出し、そ
の位相差を零にすべくPLLアンプ115が基準発振器105の
周波数を調整し、商用電源２と同期している。一方前述
の有効電力対応成分Ｐと出力すべき有効電力PRとの差が
引算回路119により求められ、その結果はＰ制御回路118
により増巾されPLLアンプ115に補助信号的に与えられ、
インバータ１と商用電源２の間の位相差を微調整するこ
とによつて、インバータ１の出力有効電力Ｐが設定値に
一致するように制御する。
３とインバータ内部発生電圧の位相差Δを検出し、そ
の位相差を零にすべくPLLアンプ115が基準発振器105の
周波数を調整し、商用電源２と同期している。一方前述
の有効電力対応成分Ｐと出力すべき有効電力PRとの差が
引算回路119により求められ、その結果はＰ制御回路118
により増巾されPLLアンプ115に補助信号的に与えられ、
インバータ１と商用電源２の間の位相差を微調整するこ
とによつて、インバータ１の出力有効電力Ｐが設定値に
一致するように制御する。
以上のようにして、インバータ１は商用電源２と並列運
転しつつ、任意の有効電力、無効電力を分担し安定な運
転を実現するようにしている。
転しつつ、任意の有効電力、無効電力を分担し安定な運
転を実現するようにしている。
〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装
置は以上のように構成されていたので並列運転時の試験
調整が大変困難である等の問題点があつた。例えば、こ
のような並列運転方式を適用したインバータシステム
が、予定通り正常に運転されるか否かを試験，点検する
場合にはインバータ１を商用母線３に接続し、実際に運
転してみるしか方法はない。しかし衆知の通り、一般の
インバータは過電流耐量が150％程度しかないため、第
５図のシステムを実際に運転しながら制御回路の異常の
有無を調査したり、制御の応答性を調節したりすること
は非常に困難である。
置は以上のように構成されていたので並列運転時の試験
調整が大変困難である等の問題点があつた。例えば、こ
のような並列運転方式を適用したインバータシステム
が、予定通り正常に運転されるか否かを試験，点検する
場合にはインバータ１を商用母線３に接続し、実際に運
転してみるしか方法はない。しかし衆知の通り、一般の
インバータは過電流耐量が150％程度しかないため、第
５図のシステムを実際に運転しながら制御回路の異常の
有無を調査したり、制御の応答性を調節したりすること
は非常に困難である。
よつて、実際には第５図の制御回路のそれぞれの要素を
それぞれ完全に試験調整し、また要素間の配線の誤りな
ども皆無であることを確認したのち始めて第５図のシス
テム全体の運転試験を行つている。このように充分慎重
な確認をして並列運転を行なつても、予想外の不良によ
り過大な横流が流れ、インバータが転流失敗して損傷を
受けることが少くない。このことは故障（特に再現性の
悪い時に発生する接触不良などの故障）が生じたときの
調査や定期点検などの作業が非常に困難であることを意
味する。
それぞれ完全に試験調整し、また要素間の配線の誤りな
ども皆無であることを確認したのち始めて第５図のシス
テム全体の運転試験を行つている。このように充分慎重
な確認をして並列運転を行なつても、予想外の不良によ
り過大な横流が流れ、インバータが転流失敗して損傷を
受けることが少くない。このことは故障（特に再現性の
悪い時に発生する接触不良などの故障）が生じたときの
調査や定期点検などの作業が非常に困難であることを意
味する。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、実際に主回路を商用電源に対して並列運転する
ことなしにインピーダンス要素を通して接続することに
より並列運転制御の試験調整を可能とし、試験調整や保
守点検を容易とする交流出力変換装置と商用電源との並
列運転制御装置を提供することを目的とする。
もので、実際に主回路を商用電源に対して並列運転する
ことなしにインピーダンス要素を通して接続することに
より並列運転制御の試験調整を可能とし、試験調整や保
守点検を容易とする交流出力変換装置と商用電源との並
列運転制御装置を提供することを目的とする。
従来の交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装
置はインバータの並列運転制御の動作試験を行う場合
に、インバータの出力を実際に商用電源に接続するしか
方法がなかつたが、本発明ではインバータの内部発生電
圧を代表する少くとも１つの相のインバータポールの出
力端子と商用電源間にインバータの出力トランスと出力
リアクトルの和のインピーダンスをシミユレートしたイ
ンピーダンス要素を接続する。
置はインバータの並列運転制御の動作試験を行う場合
に、インバータの出力を実際に商用電源に接続するしか
方法がなかつたが、本発明ではインバータの内部発生電
圧を代表する少くとも１つの相のインバータポールの出
力端子と商用電源間にインバータの出力トランスと出力
リアクトルの和のインピーダンスをシミユレートしたイ
ンピーダンス要素を接続する。
この発明におけるインピーダンス要素に流れる電流は主
回路電流を模疑するもので、インバータの出力を商用電
源に接続する如何に拘らず、インバータの内部発生電圧
とその位相によつて決まる主回路電流を模疑する電流が
該インピーダンス要素に流れるので、その電流を制御す
ることによつて、インバータの主回路電流を所定の値に
制御することができる。さらに主回路を並列にすること
なく、制御回路だけで並列運転制御動作の確認を行う。
回路電流を模疑するもので、インバータの出力を商用電
源に接続する如何に拘らず、インバータの内部発生電圧
とその位相によつて決まる主回路電流を模疑する電流が
該インピーダンス要素に流れるので、その電流を制御す
ることによつて、インバータの主回路電流を所定の値に
制御することができる。さらに主回路を並列にすること
なく、制御回路だけで並列運転制御動作の確認を行う。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第５図と同一の部分は同一の符号をもつて図示した
第１図において、インバータ100を構成するポールの出
力端子にトランス120を接続し、その２次側をリアクト
ル121、スイツチ122を通して商用母線３へ接続してい
る。トランス120は、インバータ100の容量が数十KVA程
度のものであつても、数百VA程度の小さなものでも良
い。
中、第５図と同一の部分は同一の符号をもつて図示した
第１図において、インバータ100を構成するポールの出
力端子にトランス120を接続し、その２次側をリアクト
ル121、スイツチ122を通して商用母線３へ接続してい
る。トランス120は、インバータ100の容量が数十KVA程
度のものであつても、数百VA程度の小さなものでも良
い。
次に動作について説明する。まず、インバータ１の定格
電流に対して、リアクトル121の対応する電流値を1Aと
すると、インバータ１が定格出力の運転状態のときに、
リアクトル121の電流が1Aとなるように、リアクトル121
のインピーダンスを設定する。そして、出力トランス10
1とフイルタ用リアクトル102の合成インピーダンスに対
して、トランス120とリアクトル121の合成インピーダン
スのインピーダンス角も出来るだけ近似させる。また、
フイルタ用コンデンサ103に対応して、インピーダンス
比で縮小したコンデンサ126を設ける。このようにする
ことにより、CT123の検出信号I30は主回路の出力電流I1
を模疑するものとなる。
電流に対して、リアクトル121の対応する電流値を1Aと
すると、インバータ１が定格出力の運転状態のときに、
リアクトル121の電流が1Aとなるように、リアクトル121
のインピーダンスを設定する。そして、出力トランス10
1とフイルタ用リアクトル102の合成インピーダンスに対
して、トランス120とリアクトル121の合成インピーダン
スのインピーダンス角も出来るだけ近似させる。また、
フイルタ用コンデンサ103に対応して、インピーダンス
比で縮小したコンデンサ126を設ける。このようにする
ことにより、CT123の検出信号I30は主回路の出力電流I1
を模疑するものとなる。
なお、実際にはインバータ１がフイルタ用コンデンサ10
3を持たず、商用母線３側へ設ける場合もあるが、この
ときは、コンデンサ126も不要である。
3を持たず、商用母線３側へ設ける場合もあるが、この
ときは、コンデンサ126も不要である。
以上のような構成により、出力開閉器104を開いた状態
で、スイツチ122だけを閉じることによつて、インバー
タ１の出力電流を模疑する信号が得られ、並列運転の模
疑試験を行ない、制御回路の試験，調整を行なうことが
できる。
で、スイツチ122だけを閉じることによつて、インバー
タ１の出力電流を模疑する信号が得られ、並列運転の模
疑試験を行ない、制御回路の試験，調整を行なうことが
できる。
また、第２図に本発明の他の実施例を示す。簡単のため
第１図と同一の制御回路は省略し、主回路部のみを示し
ている。ここでは、U,V,W相の変換ポール134,135,136の
うち変換ポール134と135の間にトランス120を接続し、
U,V相間を代表として取出している。第１図と同様の部
分は説明を省略するが、ここではCT123をコンデンサ126
より反負荷側に設けている。またインピーダンス要素12
1Aとして、インダクタンスではなく、抵抗を設けてい
る。まず、CT123の場所については、主回路のフイルタ
用コンデンサ103は、負荷４と並列であるため、負荷４
の一部と見なすことにより、フイルタ用コンデンサ103
の後の電流I1でなく、前の電流I0を制御しても並列運転
は可能なためである。このように考えると、コンデンサ
126は必ずしも必要でなくなる。
第１図と同一の制御回路は省略し、主回路部のみを示し
ている。ここでは、U,V,W相の変換ポール134,135,136の
うち変換ポール134と135の間にトランス120を接続し、
U,V相間を代表として取出している。第１図と同様の部
分は説明を省略するが、ここではCT123をコンデンサ126
より反負荷側に設けている。またインピーダンス要素12
1Aとして、インダクタンスではなく、抵抗を設けてい
る。まず、CT123の場所については、主回路のフイルタ
用コンデンサ103は、負荷４と並列であるため、負荷４
の一部と見なすことにより、フイルタ用コンデンサ103
の後の電流I1でなく、前の電流I0を制御しても並列運転
は可能なためである。このように考えると、コンデンサ
126は必ずしも必要でなくなる。
次にインピーダンス要素121Aを抵抗にしてもよい理由を
第３図により説明する。図において、インバータが有効
電力を出力しているとき、その内部起電力EIは商用母線
電圧ESより進んだ位相関係にあり、そのベクトル差電圧
ΔＥにより、第３図の電流I0が流れる。フイルタ用リア
クトル102と出力トランス101の合成インピーダンスが
略、純リアクタンスとすれば、ベクトル差電圧ΔＥに対
し、I0は90°遅れとなる。インピーダンス要素121Aを抵
抗とし、トランス120のリーケイジインピーダンスのＸ
成分も充分小さいとすると、電流IRはI0より90°進む。
そこで、第１図に示すＱ検出回路109、Ｐ検出回路110の
夫々の検出を行なう場合に必要なインバータの出力電圧
にもとづく直交電圧成分EAとEBを移相器108で作る場
合、第２図の場合は第１図に対して90°進んだEA，EBを
作ることにより、他の部分は第１図と同一の方式を適用
することができる。
第３図により説明する。図において、インバータが有効
電力を出力しているとき、その内部起電力EIは商用母線
電圧ESより進んだ位相関係にあり、そのベクトル差電圧
ΔＥにより、第３図の電流I0が流れる。フイルタ用リア
クトル102と出力トランス101の合成インピーダンスが
略、純リアクタンスとすれば、ベクトル差電圧ΔＥに対
し、I0は90°遅れとなる。インピーダンス要素121Aを抵
抗とし、トランス120のリーケイジインピーダンスのＸ
成分も充分小さいとすると、電流IRはI0より90°進む。
そこで、第１図に示すＱ検出回路109、Ｐ検出回路110の
夫々の検出を行なう場合に必要なインバータの出力電圧
にもとづく直交電圧成分EAとEBを移相器108で作る場
合、第２図の場合は第１図に対して90°進んだEA，EBを
作ることにより、他の部分は第１図と同一の方式を適用
することができる。
上記の例では、インバータの主回路は３相であるが、模
疑出力電流検出回路は単相である。これは通常の場合、
インバータは３相を別個に制御せず、一括制御するの
で、負荷制御は代表とする１相について行なえばよいた
めである。なお３相全てについて、第２図に示す回路を
設ければ、より速応性に優れた負荷バランスを行うこと
も可能である。
疑出力電流検出回路は単相である。これは通常の場合、
インバータは３相を別個に制御せず、一括制御するの
で、負荷制御は代表とする１相について行なえばよいた
めである。なお３相全てについて、第２図に示す回路を
設ければ、より速応性に優れた負荷バランスを行うこと
も可能である。
次に第４図にインバータ１の出力トランス101、フイル
タ用リアクトル102、フイルタ用コンデンサ103と本発明
のインピーダンス要素121Aの接続関係について、他の実
施例を示す。
タ用リアクトル102、フイルタ用コンデンサ103と本発明
のインピーダンス要素121Aの接続関係について、他の実
施例を示す。
第４図ａの方式は商用母線３が高圧で、トランス101に
より昇圧したのち第２の出力開閉器140を通して商用母
線３へ並列されている。このような場合フイルタ用コン
デンサ103も高圧側へ開閉器141を通して設置されること
が多い。この例で、試験調整を行うには、開閉器104を
開き、スイツチ122、出力開閉器140は閉じて、出力トラ
ンス101を商用から逆充電された状態で、並列運転制御
系の試験を行うことができる。
より昇圧したのち第２の出力開閉器140を通して商用母
線３へ並列されている。このような場合フイルタ用コン
デンサ103も高圧側へ開閉器141を通して設置されること
が多い。この例で、試験調整を行うには、開閉器104を
開き、スイツチ122、出力開閉器140は閉じて、出力トラ
ンス101を商用から逆充電された状態で、並列運転制御
系の試験を行うことができる。
次に第４図ｂの方式では、インピーダンス要素122Aをイ
ンバータの出力トランス101でなく、同一母線に接続さ
れた他の変圧器120に接続し、出力開閉器104,140を開い
て出力トランス101を無励磁の状態で、制御回路の試験
を可能としている。トランス120としては他の所内負荷
と共用することもできるし、専用のPTを設けても良い。
ンバータの出力トランス101でなく、同一母線に接続さ
れた他の変圧器120に接続し、出力開閉器104,140を開い
て出力トランス101を無励磁の状態で、制御回路の試験
を可能としている。トランス120としては他の所内負荷
と共用することもできるし、専用のPTを設けても良い。
なお、上記説明では、定電圧定周波・正弦波出力の電圧
形インバータを例に説明したが、本発明の原理は、電流
形インバータやサイクロコンバータなど、他の形式の変
換装置にも全く同様に適用しうるし、また商用電源との
間の電力の向きが逆の高力率コンバータ及電力のやり取
りの平均値が零であるアクテイブフイルターにも適用し
うることはいうまでもない。
形インバータを例に説明したが、本発明の原理は、電流
形インバータやサイクロコンバータなど、他の形式の変
換装置にも全く同様に適用しうるし、また商用電源との
間の電力の向きが逆の高力率コンバータ及電力のやり取
りの平均値が零であるアクテイブフイルターにも適用し
うることはいうまでもない。
以上のようにこの発明によれば主回路を商用母線に並列
接続することなく主回路を商用母線に並列したとき流れ
るであろう電流と等価な電流信号を制御回路に与えるこ
とができるので、完全に調整されていない制御回路を容
易に試験，調整，あるいは故障原因の調査などができる
利点を有する。また、第５図ｂに示すように主トランス
やフイルターがない状態でもインバータだけで調整がで
きるという効果がある。
接続することなく主回路を商用母線に並列したとき流れ
るであろう電流と等価な電流信号を制御回路に与えるこ
とができるので、完全に調整されていない制御回路を容
易に試験，調整，あるいは故障原因の調査などができる
利点を有する。また、第５図ｂに示すように主トランス
やフイルターがない状態でもインバータだけで調整がで
きるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すシステム構成ブロツク
図、第２図は本発明の他の実施例を示す要部の回路図、
第３図は第２図の原理を説明するためのベクトル図、第
４図は本発明の他の適用例を示す系統図、第５図は従来
の並列運転制御装置のシステム構成ブロツク図である。 図において、１はインバータ、２は商用電源、３は商用
母線、４は負荷、５は直流電源、100はインバータ本
体、101は出力トランス、102はフイルタ用リアクトル、
103はフイルタ用コンデンサ、104は出力開閉器、120は
トランス、121はリアクトル、122はスイツチ、123はC
T、134〜136はインバータ100を構成する変換ポール、12
6はコンデンサである。
図、第２図は本発明の他の実施例を示す要部の回路図、
第３図は第２図の原理を説明するためのベクトル図、第
４図は本発明の他の適用例を示す系統図、第５図は従来
の並列運転制御装置のシステム構成ブロツク図である。 図において、１はインバータ、２は商用電源、３は商用
母線、４は負荷、５は直流電源、100はインバータ本
体、101は出力トランス、102はフイルタ用リアクトル、
103はフイルタ用コンデンサ、104は出力開閉器、120は
トランス、121はリアクトル、122はスイツチ、123はC
T、134〜136はインバータ100を構成する変換ポール、12
6はコンデンサである。
Claims (4)
- 【請求項１】可変制御電圧および可変制御周波数を行う
交流出力変換装置に出力開閉器が設けられ、商用電源に
対して並列に接続して運転する交流出力変換装置と商用
電源との並列運転制御装置において、前記交流出力変換
装置の内部発生電圧を代表する少なくとも１つの相の出
力端子と、前記商用電源との間に、交流出力変換装置の
主回路の出力インピーダンスに対して並列関係となるよ
うにインピーダンス要素を設け、該インピーダンス要素
に流れる電流が所定の値となるように、前記交流出力変
換装置の電圧と周波数とを制御するようにしたことを特
徴とする交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御
装置。 - 【請求項２】前記インピーダンス要素として、絶縁トラ
ンスとリアクトルとを用い内部発生電圧の代表値と商用
電圧値とを合わせるとともに、主回路の出力インピーダ
ンスに対して前記絶縁トランスとリアクトルの和のイン
ピーダンス角を合わせるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の交流出力変換装置と商用電源
との並列運転制御装置。 - 【請求項３】前記インピーダンス要素に流れる電流を主
として電圧により変化する成分と、主として位相により
変化する成分とに分解し、それぞれの成分が所定の値に
なるように制御するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の交流出力変換装置と商用電源との
並列運転制御装置。 - 【請求項４】前記インピーダンス要素をインバータの出
力が接続される商用母線に対し直接接続せず、他の変圧
器を介して接続するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の交流出力変換装置と商用電源との
並列運転制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60191337A JPH0753036B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装置 |
| US06/901,273 US4703193A (en) | 1985-08-30 | 1986-08-28 | Apparatus for controlling the parallel operation of an A-C output converter for a commercial power source including a circuit for simulating output current for test purposes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60191337A JPH0753036B2 (ja) | 1985-08-30 | 1985-08-30 | 交流出力変換装置と商用電源との並列運転制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6253180A JPS6253180A (ja) | 1987-03-07 |
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