JPH0956170A - 系統連系用インバータの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 交流系統との連系が途絶えた場合にも、イン
バータ単独にて負荷に安定的に電力を供給し続けること
のできる系統連系用インバータの制御装置を提供する。 【解決手段】 電流基準補正演算回路130 は負荷に供給
すべき有効電圧及び無効電圧の各基準値に対する差にそ
れぞれ対応する有効電流基準補正値Ｉ_qd及び無効電流基
準補正値Ｉ_gdを出力する。周波数補正演算回路160 は負
荷に供給される電圧の周波数の定格周波数に対する差に
対応する無効電流基準補正値Ｉ_Fdを演算する。電流基準
加算回路110 は有効電流基準Ｉ_qcに有効電流基準補正値
Ｉ_qdを加算して補正し、無効電流基準Ｉ_dcに無効電流基
準補正値Ｉ_gd、Ｉ_Fdを加算して補正する。そして、電流
制御回路105 は電流基準加算回路110 から出力される補
正有効電流基準Ｉ_qm及び補正無効電流基準Ｉ_dmに基づい
てインバータの出力電圧基準を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流系統と負荷と
の間に設けられた連系遮断器の負荷側に接続されたイン
バータを制御して交流系統と電力を授受したり、負荷に
電力を供給したりする系統連系用インバータの制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池や二次電池等の直流電源や、交
流を変換して出力する整流器等の直流電源と交流系統と
の間で電力の授受を行ったり、直流電源から負荷に電力
を供給する目的で系統連系用インバータが用いられる。
図１０はこの系統連系用インバータに対する従来の制御
装置の構成を示すブロック図である。図１０において、
インバータ主回路１は三相ブリッジ接続された可制御整
流素子GU，GV，GW，GX，GY，GZと、これら可制御整流素
子にそれぞれ逆並列接続された整流素子DU，DV，DW，D
X，DY，DZとで構成されている。このインバータ主回路
１の直流側端子に直流コンデンサ２が接続されると共
に、直流電圧源４が接続されている。また、インバータ
主回路１の交流側端子に変圧器３の一次側が接続されて
いる。この場合、インバータ主回路１、直流コンデンサ
２及び変圧器３が電圧型自励式インバータ（以下、単に
インバータとも言う）10を構成している。一方、交流系
統６と負荷７との間に連系遮断器５が接続され、この連
系遮断器５の負荷側に変圧器３の二次側、すなわち、イ
ンバータ10の交流側が接続されている。

【０００３】そして、インバータ制御装置100 はインバ
ータ10を制御するためのもので、電流基準発生器101 、
位相検出器103 、電流検出器104 、電流制御回路105 及
びゲート制御回路106 によって構成されている。ここ
で、電流基準発生器101 はインバータ10が出力すべき電
流の有効電流基準Ｉ_qc及び無効電流基準Ｉ_dcを出力し、
位相検出器103 は連系遮断器５の負荷側にて、交流系統
６の三相系統電圧Ｖ_R ，Ｖ_S ，Ｖ_T の位相θを検出す
る。また、電流検出器104 は、ホールＣＴ201,202,203
によって検出されるインバータ出力交流電流ｉ_R ，
ｉ_S ，ｉ_T から有効電流成分Ｉ_q 及び無効電流成分Ｉ_d
を検出する。そして、電流制御回路105 は電流検出器10
4 からの有効電流成分Ｉ_q 及び無効電流成分Ｉ_d がそれ
ぞれ電流基準発生器101 からの有効電流基準Ｉ_qc及び無
効電流基準Ｉ_dcに等しくなるように、インバータ主回路
１の三相の出力電圧を決定するインバータ出力電圧基準
Ｖ_RC，Ｖ_SC，Ｖ_TCを算出する。これらの出力電圧基準Ｖ
_RC，Ｖ_SC，Ｖ_TCの算出では、交流系統６の三相系統電圧
Ｖ_R ，Ｖ_S ，Ｖ_T の位相に対してインバータ出力電圧位
相を決定するため、位相検出器103 で検出される系統電
圧位相θを使用する。電流制御回路105 はインバータ出
力電圧基準Ｖ_RC，Ｖ_SC，Ｖ_TCと電流制御回路105 の内部
で作る三角波搬送信号とを比較して、インバータ主回路
１を構成する可制御整流素子GU，GV，GW，GX，GY，GZの
通電期間を決定するゲート信号を出力する。

【０００４】なお、図１０に示した「系統連系用インバ
ータとその制御装置」の詳しい動作については、文献：
Shun-ichi Hirose et al“Application of a digital i
nstantaneous current control for static induction
thyristor converters in the utility line”PCIM Pro
ceeding,pp343-349,Dec.8,1988 in Japan に記載されて
いる。また、電流制御回路105 の動作は、文献：電気学
会 半導体電力変換方式調査専門委員会編「半導体電力
変換回路」第108 頁乃至第112 頁、社団法人 電気学会
1987年３月31日にＰＷＭ制御として記載されている。
さらに、位相検出器103 については、特公昭60-37711号
公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の系統連
系用インバータの制御装置にあっては、交流系統６に故
障が発生して連系遮断器５が開いた場合、インバータ10
は交流系統６と電力の授受ができなくなると同時に、交
流系統６の系統電圧位相が検出できないため、電流制御
回路105 による有効電流成分Ｉ_q 及び無効電流成分Ｉ_d
をそれぞれ有効電流基準Ｉ_qc及び無効電流基準Ｉ_dcに等
しくすることができず、電圧型自励式インバータ10の出
力電圧の周波数と振幅が増加又は減少して負荷７に適正
な電力を供給することができなくなり、結局、インバー
タ10の運転を停止せざるを得ないという問題があった。

【０００６】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、インバータが交流系統と連系して電力の
授受を行っている際に交流系統との連系が途絶えた場合
にも、インバータ単独にて負荷に安定的に電力を供給し
続けることのできる系統連系用インバータの制御装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、図４及び図５を参
照して、本発明を原理と併せて説明する。なお、図４は
図１０を単線結線図で表現したもので、インバータが連
系運転から単独運転に切り替わった時の主回路諸量の動
きを説明するための図であり、図５はインバータが連系
運転から単独運転に切り替わった時点で負荷電圧の変化
を説明するためのベクトル図である。

【０００８】図４においては、インバータ10の出力する
インバータ出力電流をＩ_c 、負荷７に流れる電流、すな
わち、負荷電流をＩ_s 、連系遮断器５を介して交流系統
６に流れるいわゆる系統点電流をＩ_g とし、負荷７は発
生する負荷電圧をＶ_s 、交流系統６の系統電圧をＶ_g 、
変圧器３のインピーダンス、すなわち、連系インピーダ
ンスをＺ、負荷７のインピーダンスをＺ_L で示してい
る。また、説明の簡単化のために交流系統６は無限大母
線としている。いま、インバータ10はインバータ制御装
置100 の電流基準に等しいインバータ出力電流Ｉ_c を出
力しているものとする。

【０００９】先ず、連系遮断器５が閉じてインバータ10
を交流系統６と連系運転している場合について考える。
交流系統６はインバータ10と授受する電流の如何に関わ
らず系統電圧Ｖ_g は定格電圧振幅と定格周波数を維持し
ている。負荷７及びインバータ10は連系遮断器５を介し
て交流系統６に接続されるので、負荷電圧Ｖ_s は系統電
圧Ｖ_g と同じ定格電圧振幅と定格周波数を有している。
ここで、連系インピーダンスＺがリアクタンス成分Ｘの
みとすると下記(1) 式が得られる。 Ｚ＝ｊＸ …(1) 負荷インピータンスＺ_L は次式で表される。 Ｚ_L ＝Ｒ_L ＋ｊＸ_L …(2) 連系運転時、インバータ出力電圧Ｖ_c と負荷電圧Ｖ_s と
の関係は次式で表される。 Ｖ_c ＝Ｖ_s ＋ｊＸ・Ｉ_c …(3) 連系遮断器５は閉じているから負荷電圧Ｖ_s は系統電圧
Ｖ_g に等しく、次式の関係が成立する。 Ｖ_s ＝Ｖ_g ＝Ｚ_L ・Ｉ_s …(4) また、インバータ出力電流Ｉ_c と負荷電流Ｉ_s と系統電
流Ｉ_g の間に次式の関係が成立する。 Ｉ_c ＝Ｉ_s ＋Ｉ_g …(5) (3),(4).(5) 式からインバータ出力電圧Ｖ_c と負荷電流
Ｉ_s との間に次式の関係が成立する。 Ｖ_c ＝Ｖ_s ＋ｊＸ・Ｉ_c ＝Ｚ_L ・Ｉ_s ＋ｊＸ・（Ｉ_s ＋Ｉ_g ） ＝（Ｚ_L ＋ｊＸ）・Ｉ_s ＋ｊＸ・Ｉ_g …(6) 次に、連系運転状態から、連系遮断器５が開いてインバ
ータが単独で負荷７に電力を供給する単独運転に移行す
る場合を考える。単独運転時、負荷電圧Ｖ_s とインバー
タ出力電流Ｉ_c とは次式の関係になる。 Ｖ_s ＝Ｚ_L ・Ｉ_c …(7) 電流制御基準が変化しないものとすれば、インバータ出
力電流Ｉ_c は(5) 式と同じ電流が流れる。単独運転時の
インバータ出力電圧Ｖ_s1に対して(6) 式と同じように負
荷電流Ｉ_s を流すものとすれば、これらの間に次式の関
係が成立する。 Ｖ_s1＝Ｖ_s ＋ｊＸ・Ｉ_c ＝Ｚ_L ・Ｉ_c ＋ｊＸＩ_c ・ ＝（Ｚ_L ＋ｊＸ）・Ｉ_s ＋（Ｚ_L ＋ｊＸ）・Ｉ_g ＝（Ｚ_L ＋ｊＸ）・Ｉ_s ＋ΔＶ …(8) ただし、ΔＶ＝（Ｚ_L ＋ｊＸ）・Ｉ_g である。すなわ
ち、ΔＶ＝０であれば、インバータは負荷に定格電圧を
供給できることになる。これは、インバータが交流系統
と連系して負荷に給電する運転、すなわち、連系運転を
行っている際に、突然、連系遮断器５が開いて、インバ
ータ単独で負荷に給電する運転、すなわち、単独運転に
移行しても、インバータ出力電流Ｉ_c を負荷が必要とす
る電流Ｉ_s に等しくできれば、インバータの運転を継続
できることを示している。これは、連系時に、交流系統
と授受していた電流Ｉ_g を零にすることに等しい。

【００１０】上記の現象を図５のベクトル図を参照して
さらに説明する。図５では、直交するｄ−ｑ座標系上に
ベクトルを描いており、ｑ軸に系統電圧Ｖ_g を置いてい
る。連系運転時には系統電圧Ｖ_g と負荷電圧Ｖ_s は等し
くｑ軸上にあるが、単独運転に移行すると連系時に交流
系統６に流れていた電流Ｉ_g がインピーダンスがＺ_L の
負荷７に流れるため、負荷電圧Ｖ_s は負荷のインピーダ
ンスＺ_L に応じてＶ_s1に変化する。次に、インバータ10
はＶ_s1に対して、電流基準Ｉ_c を流そうとするため、さ
らに負荷電圧を変化させる。これは、インバータ10が連
系運転から単独運転に切り替わると、インバータ制御装
置100 で電流基準値を変更しない限り、負荷電圧の振幅
と周波数が変化することを示している。すなわち、連系
時に交流系統６に流れていた電流Ｉ_g と負荷インピーダ
ンスＺ_L により変化する電圧成分のうちｄ軸成分は周波
数を変化させ、ｑ軸成分は振幅を変化させることを示し
ている。ΔＶをｄ−ｑ軸成分に分解しｄ軸電圧成分ΔＶ
_d とｑ軸成分ΔＶ_q とすると、ｄ軸系統電流成分Ｉ_gdと
ｑ軸系統電流成分Ｉ_gqの関係は次式のとおりである。

【００１１】

【数１】 負荷に定格電圧が印加された場合に対し、負荷電圧Ｖ_s
はΔＶだけ位相と振幅が変化する。インバータ制御は単
独運転となっても連系運転と同様に、電流制御により負
荷電圧Ｖ_s の位相を検出して制御を行う場合、単独運転
ではｄ軸電圧成分ΔＶ_d による位相変化に対して、位相
変化した位置にｑ軸を持ってくるように動作する。この
ためｄ軸電圧成分ΔＶ_d の変化は位相の時間的変化、す
なわち、周波数変化となって現れる。ｑ軸電圧成分ΔＶ
_q は振幅変化となって現れる。

【００１２】以上のことから、インバータ10が連系運転
から単独運転へ移行した時点で、インバータ出力電圧と
交流系統電圧との偏差にて(9) 式に基づく演算により、
インバータに指示された電流基準を補正することによ
り、インバータ出力電圧を交流系統電圧の定格振幅と定
格周波数に等しくなるように制御でき、インバータの単
独運転を行わせることができることが分かる。

【００１３】ここで、(9) 式の前提条件を考える。図５
のベクトル図は系統電圧Ｖ_g の位相に対してｄ−ｑ座標
を設定することを前提としている。これにより、連系運
転時の負荷電圧Ｖ_s をｑ軸上に固定してベクトルを考
え、連系遮断器５が開放されてインバータが単独運転に
移行した後、負荷電圧Ｖ_s は位相が時間的に変化、すな
わち、周波数が変化することにより、Ｖ_s1に移動するこ
とが説明できる。これは、ｄ−ｑ座標は系統電圧Ｖ_g の
位相検出を前提としたまま、インバータ単独運転時の負
荷電圧Ｖ_s の動作を説明している。因みに、インバータ
単独運転時も交流電圧の位相検出を負荷電圧Ｖ_s にて行
う場合、上記説明の前提条件が崩れ、負荷電圧Ｖ_s は常
にｑ軸上に現れる。

【００１４】すなわち、図５をもとに考えてきた(9) 式
は負荷電圧Ｖ_s の位相の時間変化である周波数が系統電
圧Ｖ_g の周波数に等しいことを前提にして成り立ってい
る。インバータ単独運転時も交流電圧の位相検出を負荷
電圧Ｖ_s にて行う場合、系統電圧Ｖ_g の周波数と負荷電
圧Ｖ_s の周波数を等しくすることでこの前提条件が維持
できる。これは(9) 式による電流基準の補正に加えて負
荷電圧Ｖ_s の周波数を系統電圧Ｖ_g の周波数に等しくす
る補正が必要であることを示している。この補正は、単
独運転時の負荷電圧Ｖ_s の周波数変化はインバータ出力
電圧のｄ軸成分として現れることから、系統電圧Ｖ_g の
周波数と負荷電圧Ｖ_s の周波数の偏差ΔＦでインバータ
出力電圧のｄ軸成分を補正すればよいことになる。この
補正を(9) 式に加えたものが(10)式である。

【００１５】

【数２】 周波数偏差ΔＦは系統電圧Ｖ_g の周波数と負荷電圧Ｖ_s
の周波数の偏差と説明したが、連系遮断器５が開放され
た状態では、負荷電圧Ｖ_s は系統電圧Ｖ_g の公称定格に
等しければよいので、必ずしも系統電圧Ｖ_g の周波数を
検出する必要はなく、系統電圧Ｖ_g の公称定格周波数に
相当する固定値と負荷電圧Ｖ_s の周波数の偏差を用いる
ことができる。(10)式によれば、負荷電圧Ｖ_s の位相を
常時検出する場合にも、インバータの単独運転が可能と
なる。そこで、本発明は上記(10)式に従って、有効電圧
基準に対する有効電圧成分の差ΔＶ_q 及び無効電圧基準
に対する無効電圧成分の差ΔＶ_d にそれぞれ対応する有
効電流基準補正値Ｉ_gq及び無効電流基準補正値Ｉ_gdを出
力する電流基準補正演算手段と、負荷に供給される電圧
の周波数と交流系統の周波数との差ΔＦに対応する無効
電流基準補正値Ｉ_Fdを演算する周波数補正演算手段と、
有効電流基準に電流基準補正演算手段及び周波数補正演
算手段の各有効電流基準補正値を加算して補正し、無効
電流基準に電流基準補正演算手段の無効電流基準補正値
を加算して補正する加算手段とを設け、補正された有効
電流基準Ｉ_qm及び無効電流基準Ｉ_dmに基づいてインバー
タの出力電圧基準を求めるようにする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の
第１の実施の形態の構成を示すブロック図である。図
中、図10と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要
素を示している。そして、図10の構成要素に対して新た
に電流基準加算回路110 、電圧検出器120 、電流基準補
正演算回路130 、電圧基準発生回路140 周波数検出器15
0 及び周波数補正演算回路160 が付加されている。

【００１７】このうち、電圧検出器120 は連系遮断器５
の負荷側（インバータ10側）の交流電圧、すなわち、負
荷電圧Ｖ_s の有効電圧成分Ｖ_sq及び無効電圧成分Ｖ_sdを
検出する。電圧基準発生回路140 は固定電圧基準発生器
141 で構成されている。固定電圧基準発生器141 は交流
系統６の公称定格電圧に相当する固定有効電圧基準Ｖ_fq
及び固定無効電圧基準Ｖ_fdを発生し、それぞれ電圧基準
発生回路140 の有効電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ_rd
として出力する。電流基準補正演算回路130 は電圧検出
器120 の有効電圧成分Ｖ_sq及び無効電圧成分Ｖ_sdと、電
圧基準発生回路140 の有効電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基
準Ｖ_rdとを入力し、有効電流基準補正値Ｉ_gq及び無効電
流基準補正値Ｉ_gdを出力する。周波数検出器150 は連系
遮断器５の負荷側交流電圧の周波数Ｆを検出し、周波数
補正演算回路160 はこの周波数Ｆと公称定格周波数との
偏差を算出し、この偏差に対応して電流基準を補正する
無効電流基準補正値Ｉ_Fdを出力する。電流基準加算回路
110 は加算器111 ，112 を備え、加算器111 は電流基準
発生器101 から出力される有効電流基準Ｉ_qcに電流基準
補正演算回路130 から出力される有効電流基準補正値Ｉ
_gqを加算して補正有効電流基準Ｉ_qmとして電流制御回路
105 に加え、加算器112 は電流基準発生器101 から出力
される無効電流基準Ｉ_dcに電流基準補正演算回路130 か
ら出力される無効電流基準補正値Ｉ_gd及び周波数補正演
算回路160 から出力される無効電流基準補正値Ｉ_Fdを加
算して補正無効電流基準Ｉ_dmとして電流制御回路105 に
加えるものである。

【００１８】図２は電流基準補正演算回路130 の詳細な
構成を示すブロック図である。これは、電圧基準発生回
路140 から出力される無効電圧基準Ｖ_rdから電圧検出器
120で検出される無効電圧成分Ｖ_sdを減算して無効電圧
偏差ΔＶ_d を出力する無効電圧偏差演算回路1311と、抵
抗器Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ 、コンデンサＣ及び演算増幅器Ａ
でなる誤差増幅回路1312と、電圧基準発生回路140 から
出力される有効電圧基準Ｖ_rqから電圧検出器120 で検出
される有効電圧成分Ｖ_sqを減算して有効電圧偏差ΔＶ_q
を出力する有効電圧偏差演算回路1321と、抵抗器Ｒ₁ ，
Ｒ₂ ，Ｒ₃ 、コンデンサＣ及び演算増幅器Ａでなる誤差
増幅回路1322とを備えている。そして、誤差増幅回路13
12の出力を無効電流基準補正値Ｉ_gdとし、誤差増幅回路
1322の出力を有効電流基準補正値Ｉ_gqとしている。

【００１９】図３は周波数補正演算回路160 の詳細な構
成を示すブロック図である。これは周波数基準Ｆ_ref を
設定する周波数基準設定器1610と、この周波数基準Ｆ
_ref から周波数検出器150 で検出された周波数Ｆを減算
して周波数偏差ΔＦを出力する周波数偏差演算回路1611
と、抵抗器Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ 、コンデンサＣ及び演算増
幅器Ａでなる誤差増幅回路1612とを備えている。そし
て、誤差増幅回路1612の出力を無効電流基準補正値Ｉ_Fd
としている。

【００２０】上記のように構成された第１の実施の形態
の動作について、特に、従来装置と構成を異にする部分
を中心にして以下に説明する。連系遮断器５が閉じてイ
ンバータ10が交流系統６と連係している時、電圧検出器
120 は交流系統６の有効電圧成分Ｖ_sq及び無効電圧成分
Ｖ_sdを検出する。電圧基準発生回路140 は固定電圧基準
発生器141 の固定有効電圧基準Ｖ_fq及び固定無効電圧基
準Ｖ_fdをそれぞれ有効電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ
_rdとして出力する。このとき、固定電圧基準発生器141
は交流系統６の交流電圧の有効電圧と無効電圧に等しい
固定有効電圧基準Ｖ_fq及び固定無効電圧基準Ｖ_fdを出力
しているので、有効電圧成分Ｖ_sqと有効電圧基準Ｖ_rqと
は等しく、また、無効電圧成分Ｖ_sdと無効電圧基準Ｖ_rd
とは等しくなる。従って、電流基準補正演算回路130 か
ら出力される無効電流基準補正値Ｉ_gd及び有効電流基準
補正値Ｉ_gqはいずれも零である。

【００２１】また、負荷電圧Ｖ_s は交流系統６の交流電
圧に等しいため、周波数検出器150は交流系統６の交流
電圧の周波数を検出している。これにより図３の周波数
補正演算回路160 の入力である周波数Ｆと周波数基準設
定器1610の周波数基準Ｆ_refとは等しくなっており、周
波数偏差演算回路1611が出力する周波数偏差ΔＦは零と
なり、誤差増幅回路1612が出力する無効電流基準補正値
Ｉ_Fdも零となる。これにより、電流基準加算回路110 で
算出される補正有効電流基準Ｉ_qm及び補正無効電流基準
Ｉ_dmはそれぞれ有効電流基準Ｉ_qc及び無効電流基準Ｉ_dc
に等しくなるため、インバータ10は電流基準発生器101
からの有効電流基準Ｉ_qc及び無効電流基準Ｉ_dcどおりに
有効電流及び無効電流を交流系統６及び負荷７に供給す
る。

【００２２】次に、連係運転状態から連系遮断器５が開
き、インバータ10が単独で負荷７に電力を供給する単独
運転状態になった時は、電圧検出器120 で検出された有
効電圧成分Ｖ_sqは交流系統６の公称電圧の有効電圧基準
Ｖ_rqと異なり、また、電圧検出器120 で検出された無効
電圧成分Ｖ_sdは交流系統６の公称電圧の無効電圧基準Ｖ
_rdと異なる。このため、図２に示した電流基準補正演算
回路130 では、加算器1311から無効電圧偏差ΔＶ_d が出
力されて誤差増幅回路1312に加えられ、加算器1321から
有効電圧偏差ΔＶ_q が出力されて誤差増幅回路1322に加
えられる。これにより誤差増幅回路1312から無効電流基
準補正値Ｉ_gdが出力されて加算器112 に加えられ、誤差
増幅回路1322から有効電流基準補正値Ｉ_gqが出力されて
加算器111 に加えらる。

【００２３】また、この時、交流系統６の系統電圧Ｖ_g
の周波数と負荷電圧Ｖ_s の周波数が異なるため、図３に
示す周波数Ｆと周波数基準Ｆ_ref とに偏差が生じ、誤差
増幅器1612を介して無効電流基準補正値Ｉ_Fdが出力さ
れ、この無効電流基準補正値Ｉ_Fdが加算器112 に加えら
れる。そこで、電流基準加算回路110 においては、加算
器112 が電流基準発生器101が出力する無効電流基準Ｉ
_dcと電流基準補正演算回路130 から出力された無効電流
基準補正値Ｉ_gdと周波数補正演算回路160 から出力され
た無効電流基準補正値Ｉ_Fdとを加算して補正無効電流基
準Ｉ_dmを出力し、加算器111 が電流基準発生器101 が出
力する有効電流基準Ｉ_qcと電流基準補正演算回路130 か
ら出力された有効電流基準補正値Ｉ_gqとを加算して補正
有効電流基準Ｉ_qmを出力する。そして、電流制御回路10
5 は補正無効電流基準Ｉ_dmが電流検出器104 で検出され
た無効電流成分Ｉ_d に等しく、かつ、補正有効電流基準
Ｉ_qmが電流検出器104で検出された有効電流成分Ｉ_q に
等しくなるように、インバータ主回路１の三相出力電圧
を決定する出力電圧基準Ｖ_RC、Ｖ_SC、Ｖ_TCを算出する。

【００２４】かくして、第１の実施の形態によれば、連
系遮断器５が閉じてインバータ10が連系運転している時
には、インバータ10は電流基準発生器101 からの有効電
流基準Ｉ_qcと無効電流基準Ｉ_dcに従って有効電流及び無
効電流を制御し、連系運転状態から連系遮断器５を開
き、インバータ10が単独で負荷７に電力を供給する単独
運転状態になった時には、(10)式に基づき、加算器112
で電流基準発生器101 から出力される無効電流基準Ｉ_dc
と電流基準補正演算回路130 から出力される無効電流基
準補正値Ｉ_gdと周波数補正演算回路160 から出力される
無効電流基準補正値Ｉ_Fdとを加算して補正無効電流基準
Ｉ_dmを求めると共に、加算器111 で電流基準発生器101
から出力される有効電流基準Ｉ_qcと電流基準補正演算回
路130 から出力される有効電流基準補正値Ｉ_gqとを加算
して補正有効電流基準Ｉ_qmを求め、これらの補正電流基
準どおりにインバータ10の出力電流を制御することによ
って、連系遮断器５が閉じた状態でインバータと交流系
統とが連系して運転している状態から、連系遮断器５が
開いてインバータが単独運転状態に移行しても、インバ
ータの運転を停止することなく、負荷７に電力を供給し
続けることができる。

【００２５】図６は本発明の第２の実施の形態を示すブ
ロック図であり、特に、図２と構成を異にする電流基準
補正演算回路130 を示したものである。図中、図２と同
一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
ここでは、無効電圧偏差演算回路1311と誤差増幅回路13
12との間に、逆直列に接続された２個のツェナーダイオ
ードＺＤ₁ と抵抗器Ｒ₄ でなる不感帯1313を付加し、有
効電圧偏差演算回路1321と誤差増幅回路1322との間に、
逆直列に接続された２個のツェナーダイオードＺＤ₁ と
抵抗器Ｒ₄ でなる不感帯1323を付加した構成になってい
る。従って、無効電圧偏差ΔＶ_d と有効電圧偏差ΔＶ_q
がそれぞれ不感帯1313、1323で設定される不感帯域内に
納まる場合には、各不感帯の出力はそれぞれ零となり、
電流基準補正演算回路130 の出力である無効電流基準補
正値Ｉ_gd及び有効電流基準補正値Ｉ_gqはいずれも零とな
る。この作用により、インバータ10が交流系統と連系し
ている状態で、交流系統に故障等が発生し、有効電圧及
び無効電圧が変動しても、有効電圧成分Ｖ_sqと有効電圧
基準Ｖ_rqとの偏差ΔＶ_q 及び無効電圧成分Ｖ_sdと無効電
圧基準Ｖ_rdとの偏差ΔＶ_d がそれぞれ不感帯領域に入っ
ていれば、加算回路110 から出力される補正有効電流基
準Ｉ_qmは有効電流基準Ｉ_qcに等しくなり、補正無効電流
基準Ｉ_dmは無効電流基準Ｉ_dcに等しくなる。

【００２６】一方、連系遮断器５が開き、インバータが
単独運転に移行した場合には、無効電圧成分Ｖ_sdと無効
電圧基準Ｖ_rdとの間に不感帯1313の不感帯領域を超える
偏差ΔＶ_d が生じ、また、有効電圧成分Ｖ_sqと有効電圧
基準Ｖ_rqとの間にも不感帯1323の不感帯領域を超える偏
差ΔＶ_q が生じるため、電流基準補正演算回路130 の出
力である無効電流基準補正値Ｉ_gd及び有効電流基準補正
値Ｉ_gqはいずれも零ではなくなる。そして、電流基準加
算回路110 から出力される補正有効電流基準Ｉ_qmは有効
電流基準Ｉ_qcを有効電流基準補正値Ｉ_gqで補正した値と
なり、補正無効電流基準Ｉ_dmは無効電流基準Ｉ_dcを無効
電流基準補正値Ｉ_gdで補正した値となる。これにより、
インバータ10はその出力電圧を制御して、単独運転時に
負荷電圧Ｖ_s の無効電圧成分及び有効電圧成分をそれぞ
れ無効電圧基準Ｖ_rd有効電圧基準Ｖ_rqの近傍に制御する
ことができる。この場合、不感帯の影響により負荷電圧
Ｖ_s の無効電圧及び有効電圧は無効電圧基準Ｖ_rdと有効
電圧基準Ｖ_rqに一致しないが、不感帯の範囲を調整する
ことにより無効電圧基準Ｖ_rdと有効電圧基準Ｖ_rqの近傍
に制御できる。

【００２７】かくして、第２の実施の形態によれば、イ
ンバータが連系運転している時に交流系統６の電圧が変
動しても有効、無効電流どおりに有効電流と無効電流を
出力することができ、連系遮断器５が開いてインバータ
が単独運転に移行した場合にも、負荷電圧Ｖ_s の振幅を
所定の範囲内に維持して安定に運転を継続することがで
きる。

【００２８】図７は本発明の第３の実施の形態の構成を
示すブロック図であり、特に、図３と構成を異にする周
波数補正演算回路160 を示したものである。図中、図３
と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。これは、周波数偏差演算回路1611と誤差増幅回路16
12との間に、逆直列に接続された２個のツェナーダイオ
ードＺＤ₁ と抵抗器Ｒ₄ でなる不感帯1613を付加した構
成になっている。

【００２９】ここで、周波数偏差ΔＦが不感帯1613の不
感帯領域に納まる場合には、不感帯1613の出力は零とな
り、周波数補正演算回路160 から出力される無効電流基
準補正値Ｉ_Fdは零となる。

【００３０】この作用により、インバータ10が交流系統
６と連系している状態で、交流系統６に故障等が発生
し、周波数が変動しても、周波数Ｆと周波数基準Ｆ_ref
との周波数偏差ΔＦが不感帯に入っていれば、電流基準
加算回路110 から出力される補正有効電流基準Ｉ_qmは有
効電流基準Ｉ_qcに等しくなり、補正無効電流基準Ｉ_dmは
無効電流基準Ｉ_dcに等しくなる。

【００３１】一方、連系遮断器５が開き、インバータが
単独運転に移行した場合には、周波数Ｆと周波数基準Ｆ
_ref には不感帯1613の不感帯域を超える偏差が生じるた
め、周波数補正演算回路160 の出力である無効電流基準
補正値Ｉ_Fdは零ではなくなる。そして、電流基準加算回
路110 から出力される補正無効電流基準Ｉ_dmは無効電流
基準Ｉ_dcを周波数補正値Ｉ_Fdで補正した値となる。

【００３２】これにより、インバータ10は、単独運転時
にインバータ出力電圧の周波数を周波数基準Ｆ_ref の近
傍の周波数に制御することができる。この場合、不感帯
の影響によりインバータ出力電圧の周波数は周波数基準
Ｆ_ref には一致しないが、不感帯の範囲を調整すること
により周波数基準のＦ_ref の近傍に制御できる。

【００３３】かくして、本発明の第３の実施の形態によ
れば、インバータが連系運転している時に交流系統６の
周波数が変動しても電流基準どおりに有効電流と無効電
流とを出力でき、連系遮断器５が開いてインバータ単独
運転に移行した場合にも負荷電圧Ｖ_s の周波数を所定の
範囲内に維持して安定な運転を継続することができる。

【００３４】図８は本発明の第４の実施の形態の構成を
示すブロック図である。これは、電圧基準発生回路140
が交流系統６の電圧を検出する系統電圧検出器142 で構
成された点が図１と構成を異にしている。ここで、系統
電圧検出器142 は連系遮断器５の交流系統６側の系統電
圧Ｖ_g の有効電圧成分Ｖ_gq及び無効電圧成分Ｖ_gdをそれ
ぞれ有効電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ_rdとして出力
するものである。

【００３５】この構成によれば、インバータ10の連系運
転時に系統電圧Ｖ_g の周波数と振幅が変動しても、有効
電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ_rdは有効電圧成分Ｖ_gq
及び無効電圧成分Ｖ_gdに一致しているため、電流基準補
正演算回路130 が出力する有効電流補正値Ｉ_gq及び無効
電流補正値Ｉ_gdはそれぞれ零となり、連系運転時に系統
電圧Ｖ_g が変動してもインバータ10は電流基準発生器10
1 からの有効電流基準Ｉ_qcと無効電流基準Ｉ_qcどおりの
有効電流及び無効電流を出力できる効果がある。

【００３６】図９は本発明の第５の実施の形態の構成を
示すブロック図である。これは、図１に示した実施の形
態と比較して、電圧基準発生回路140 の構成が異なって
いる。電圧基準発生回路140 は前述した固定電圧基準発
生器141 及び系統電圧検出器142 と、さらに、これらの
出力を切り替えて有効電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ
_rdとする切換スイッチ143 とで構成されている。

【００３７】通常、切換スイッチ143 は固定電圧基準発
生器141 からの有効電圧基準Ｖ_fq及び無効電圧基準Ｖ_fd
を選択し、有効電圧基準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ_rdとし
て電流基準補正演算回路130 に加える。そして、インバ
ータ10を単独運転から連系運転に移行させる際に、連系
遮断器５を閉じる前に切換スイッチ143 を系統電圧検出
器142 側に切り替えて、系統電圧Ｖ_g の有効電圧成分Ｖ
_gq及び無効電圧成分Ｖ_gdを選択してそれぞれ有効電圧基
準Ｖ_rq及び無効電圧基準Ｖ_rdとして電流基準補正演算回
路130 に加える。

【００３８】この第５の実施の形態によれば、インバー
タ単独運転時に負荷電圧Ｖ_s と系統電圧Ｖ_g とで、位相
と振幅が異なっていた場合でも、切換スイッチ143 に系
統電圧検出器142 からの有効電圧成分Ｖ_gq及び無効電圧
成分Ｖ_gdを選択させることにより、負荷電圧Ｖ_s を系統
電圧Ｖ_g に一致させることができ、連系遮断器５を開放
状態から投入状態に移行させても、インバータの出力過
電圧を生じさせることなくインバータを単独運転から連
系運転に移行させることができる。

【００３９】ところで、図２に示した電流基準補正演算
回路130 及び図３に示した周波数補正演算回路160 を、
それぞれアナログ演算を行う電子回路で構成したが、こ
れらの機能をマイクロコンピュータに持たせてソフトウ
ェアで実現することもできる。この場合、電流検出器10
4 及び電流制御回路105 が当初からマイクロコンピュー
タのソフトウェアで実現されておれば、電流基準加算回
路110 、電流基準補正演算回路130 及び周波数補正演算
回路160 の機能をソフトウェアとして追加することによ
り、本発明の機能を容易に従来装置に組込むことができ
るという利点がある。

【００４０】さらにまた、図６及び図７に示した偏差演
算回路1311，1321、不感帯1313，1323、誤差増幅回路13
12，1322をもソフトウェアで実現することができる。

【００４１】なお、上記実施の形態ではインバータの出
力電流ｉ_R ，ｉ_S ，ｉ_T を検出するためのホールＣＴ20
1,202,203 を変圧器３のインバータ側に設けたが、この
代わりに、変圧器３の負荷側に設けても上述したと同様
の電流検出ができる。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、系統連系用インバータが連系遮断器の開
放により単独運転に移行する場合、連系遮断器の開放信
号等の特別な信号のやりとりがなくとも、インバータの
運転を停止することなく連系運転状態から単独運転状態
に移行し、負荷に適切な電力の供給ができるため、系統
連系用のインバータを用いた発電システムの信頼性を高
め、その適用範囲を拡げることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図２】図１に示した実施の形態の主要素の詳細な構成
を示すブロック図。

【図３】図１に示した実施の形態の主要素の詳細な構成
を示すブロック図。

【図４】本発明の原理を説明するために、対象とする電
力系統を単線結線図で表現した説明図。

【図５】本発明の原理を説明するために、対象とする電
力系統の電圧と電流との関係を示すベクトル図。

【図６】本発明の第２の実施の形態の主要素の詳細な構
成を示すブロック図。

【図７】本発明の第３の実施の形態の主要素の詳細な構
成を示すブロック図。

【図８】本発明の第４の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図９】本発明の第５の実施の形態の構成を示すブロッ
ク図。

【図１０】従来の系統連系用インバータの制御装置の構
成を示すブロック図。

【符号の説明】

１ インバータ主回路 ２ 直流コンデンサ ３ 変圧器 ４ 直流電圧源 ５ 連系遮断器 ６ 交流系統 ７ 負荷 １０ 電圧型自励式インバータ １００ インバータ制御装置 １０１ 電流基準発生器 １０３ 位相検出器 １０４ 電流検出器 １０５ 電流制御回路 １０６ ゲート制御回路 １１０ 電流基準加算回路 １２０ 電圧検出器 １３０ 電流基準補正演算回路 １４０ 電圧基準発生回路 １５０ 周波数検出器 １６０ 周波数補正演算回路

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交流系統と負荷との間に設けられた連系遮
   断器の負荷側に接続されたインバータを制御して交流系
   統と電力を授受したり、負荷に電力を供給したりするに
   当たり、前記インバータが出力すべき有効電流基準及び
   無効電流基準を設定すると共に、前記インバータが出力
   する有効電流成分及び無効電流成分、並びに負荷に供給
   される交流電圧の位相を検出し、前記有効電流成分を前
   記有効電流基準に等しくすると共に、前記無効電流成分
   を前記無効電流基準に等しくするための前記インバータ
   の出力電圧基準を、前記交流電圧の位相に従って生成す
   る系統連系用インバータの制御装置において、 負荷に供給すべき有効電圧基準及び無効電圧基準を発生
   する電圧基準発生手段と、負荷に供給される交流電圧の
   有効電圧成分及び無効電圧成分を検出する電圧検出手段
   と、前記有効電圧基準に対する前記有効電圧成分の差及
   び前記無効電圧基準に対する前記無効電圧成分の差にそ
   れぞれ対応する有効電流基準補正値及び無効電流基準補
   正値を出力する電流基準補正演算手段と、負荷に供給さ
   れる電圧の周波数を検出する周波数検出手段と、交流系
   統の定格周波数に対する検出された前記周波数の差に対
   応する無効電流基準補正値を演算する周波数補正演算手
   段と、前記有効電流基準に前記電流基準補正演算手段の
   有効電流基準補正値を加算して補正し、前記無効電流基
   準に前記電流基準補正演算手段及び周波数補正演算手段
   の各無効電流基準補正値を加算して補正する加算手段と
   を備え、前記加算手段から出力される補正有効電流基準
   及び補正無効電流基準に基づいて前記インバータの出力
   電圧基準を求めることを特徴とする系統連系用インバー
   タの制御装置。
2. 【請求項２】前記電流基準補正演算手段は、前記有効電
   圧基準に対する前記有効電圧成分の差、及び前記無効電
   圧基準に対する前記無効電圧成分の差をそれぞれ増幅手
   段によって増幅して有効電流基準補正値及び無効電流基
   準補正値として出力することを特徴とする請求項１に記
   載の系統連系用インバータの制御装置。
3. 【請求項３】前記電流基準補正演算手段は、前記有効電
   圧基準に対する前記有効電圧成分の差、及び前記無効電
   圧基準に対する前記無効電圧成分の差がそれぞれ基準レ
   ベルを超えた場合にのみ、この差をそれぞれ増幅手段に
   よって増幅して有効電流基準補正値及び無効電流基準補
   正値として出力することを特徴とする請求項２に記載の
   系統連系用インバータの制御装置。
4. 【請求項４】前記電圧基準発生手段は、有効電圧基準及
   び無効電圧基準を定格交流電圧に相当する固定値とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の系統連系用インバー
   タの制御装置。
5. 【請求項５】前記電圧基準発生手段は、前記連系遮断器
   から見て交流系統側の電圧の有効電圧成分と無効電圧成
   分とを検出してそれぞれ有効電圧基準及び無効電圧基準
   とすることを特徴とする請求項１に記載の系統連系用イ
   ンバータの制御装置。
6. 【請求項６】前記電圧基準発生手段は、前記連系遮断器
   から見て交流系統側の電圧の有効電圧成分と無効電圧成
   分とを検出する系統電圧検出手段と、定格交流電圧に相
   当する有効電圧成分及び無効電圧成分をそれぞれ固定有
   効電圧基準と固定無効電圧基準として出力する固定電圧
   基準発生手段とを備え、通常時は前記固定電圧基準発生
   手段の出力を電圧基準とし、インバータを単独運転から
   連系運転に切り替える前に前記系統電圧検出手段の出力
   を電圧基準とするように切り替えることを特徴とする請
   求項１に記載の系統連系用インバータの制御装置。
7. 【請求項７】前記周波数補正演算手段は、交流系統の定
   格周波数に対する検出された前記周波数の差を増幅手段
   によって増幅して出力することを特徴とする請求項１に
   記載の系統連系用インバータの制御装置。
8. 【請求項８】前記周波数補正演算手段は、 交流系統の周波数に対する検出された前記周波数の差が
   基準レベルを超えた場合にのみ、この差を増幅手段によ
   って増幅して出力することを特徴とする請求項７に記載
   の系統連系用インバータの制御装置。