JPS59162728A - 自励式電力変換装置の制御方式 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、直流′電源と他の異なる交流電源を接続する
交流連系システムに係り、特に又流連系中に交流電源の
喪失を検出して好適な運転を行うことのできる自励式電
力変換装置の制御方式に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

従来、異なる系統の交流電源を並列運転するには無効電
力のｌ偏差で各交流電源間の電圧差を、有効電力の偏差
で各交流電源間の位相差をそれぞれ制御することが知ら
れている。インバータ装置に代表される直流−又流電力
変換装置と電力系統を連系する場合は電力系統は制御で
きないので、変換装置に自励式電力変換装置（以下電力
変換装置と略す）を用いて有効電力、無効電力を制御す
る方法が採用される。第１図に電力変換装置の制御方式
の従来例を示す。

図中、１は直流電源で、直流電源１の直流出力は電力変
換装置２によシ交流に変換され、変圧器３によシ所定の
電圧に変換され、開閉器４を介して電力系統５へ接続さ
れる。

制御回路１００にあっては電圧基準２１と連系点検出′
亀圧１２とを比較し、その偏差２１ａは誤差増幅器２２
へ印加される。誤差増幅器２２の出力２２ａは電圧制御
回路２３０入力となっている。同様に、有効電力基準３
１と有効電力検出回路３２の出力を比較し、その偏差３
１ａは誤差増幅器３３０入力へ与えられ、誤差増幅器３
３の出力３３ａはフェーズロックルーゾ（ｐｈａｓｅ　
１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ　）いわゆるＰＬＬ１路３４の
１つの入力ロイ”となっている。３５は分Ｊ閉器でＰＬ
Ｌ回路３４の出力周波数を分周し、その、出力はＰＬＬ
回路３４の他の１つの入力′°ノ・”となる。ＰＬＬ回
路３４の他の１つの入力口”には、電力系統検出電圧１
３が位相基準として与えられる。ここでＰＬＬ回路３４
は周知の回路であるが簡単に説明する。第２図はＰＬＬ
回路３４のブロック図の１例であり、　ＰＬＬ１路３４
の構成は位相誤差検出器ＰＨＤ、低域８１波器ＬＰＦ’
、そして電圧制御発振器ＶＣＯから構成される。これ等
各要素の概要を説明すると、位相誤差検出器ＰＨＤは位
相基準信号”口“と位相帰還信号ノ・”との位相差に比
例した信号“二”を発生する。

この位相差に比例した、信号二”が低域ｆ’波器ＬＰＦ
の入力となり、この低域１波器ＬＰＦ’で高調波成分を
除去すると共に、位相誤差を増幅する。

そして電圧制御発振器ＶＣＯは低域Ｐ波器ＬＰＦの出力
”ホ”に比例した周波数を出力し、この電圧制御発振器
ＶＣＯの出力６へ”は、分周器３５へ接続される。分周
器３５の段数をＮとすれば、電圧制御発振器ＶＣＯの発
振周波数は位相基準信号′口“のＮ倍となる。ここでＮ
は電力変換装置緻２のインバータ回路の相数により、任
意の整数に選ばれる。分周器３５の出力は位相誤差検出
器ＰＨ１）の位相帰還信号“ハ”となっているので、′
１攬圧制御発振器ＶＣＯの共振周波数は位相基準信号”
口“と位相帰還信号“ハ”との位相が一致するように自
動制御でれる。ここでＰＬＬ回路３４の１つの入力°゛
イ”の働きは、低域ｎＪ波器ＬＰＦへ信号を与えること
により位相基準信号パ口”と位相帰還信号”ハ”との位
相差を任意に設定可能となる。

再び第１図に戻り、その動作の説明を行うと、ＰＩ、Ｌ
回路３４の位相基準信号″口”として（ｌ−１，電力系
統５の電圧位相が印加されているのでＰＬＬ回路３４の
出力周波数は電力系統５の周波数と同期し、又、電力変
換装置２の電圧位相もｆｉｊ、力系統５の電圧位相と同
期している。

一方、同期検出回路４２は連系点検出電圧１２の電圧位
相と電力系統５の電圧位相を比較検出し、両者の電圧位
相が一致していれは同期検出信号４２ｇを出力する。こ
の同期検出信号４２ａは開閉器４の投入時の条件とし１
与えらすし、開閉器操作回路４）の入力となる。電圧検
出器４３は′電力系統５の電圧を検出する回路で所定の
範囲内で出力信号４３ｍを出力する。この出力信号４３
ｈと同期検出信号４２ａが確立すると開閉器操作回路４
ノは開閉器４を閉とする操作信号４１ａを出力し、スイ
ッチ３６を開とする操作信号４Ｊｂを出力する。開閉器
４が開の状態では連系点検出電圧１２が電圧基準２ノに
等しくなるよう自動制御され、負荷６には一定の′電圧
が印加きれる。ここで負荷６は電力変換装置２の出力容
量以下のものとする。また誤差増幅器３３の入出力はス
イッチ３６で短絡式れており、有効電力の偏圧３３ｍに
よる電力変換装置２の゛１ルカ系統５との電圧位相を制
御する有効電力制御回路は形成されていない。

次に開閉器４を閉の状態にすると、同時にスイッチ３６
が開き、誤差増幅器３３の入出力の短絡が解除され、′
ｔに力賀換装置２の有効′１に力が、有効成力基準３１
と等しくなるよう電力変換装置ａ−２の電圧位相が自動
制御される。

〔背景技術の問題点」 この交流連系中においては、電力系統５が′電源喪失す
ると電力系統５に接続される負荷と負荷６の゛電力料が
電力変換装置２の出力容量よりも犬なる場合は保鏝回路
の動作により開閉器４を開放とすることができるが、小
なる場合は、電力変換装置２により電力系統５への接続
線が課電されるため、電圧検出器４３では電力系統５の
電源喪失を検出することができず電力変換装置２はあた
かも電力系統５との変流連系の状態で運転を継続する。

しかしこの場合、電力変換装置２は電力系統５に接続さ
れる負荷と負荷６で決定される電力のみしか供給しない
ため有効電力基準３１と有効電力検出回路３２の出力に
は差を生じ、誤差増幅器３３の出力３３ｍは飽和してし
まい、制御不能となる。このため、電力系統５が回復し
ても、ＰＬＬ回路３４の動作遅れ等から、電力変換装置
２と′電力系統５はすぐには同期運転の状態にはならず
、両者の電圧は位相差を生じることにする。又、有効電
力制御系が制御不能となった場合、例えは、有効電力検
出回路３２の開放事故が発生すると有効電力制御系の帰
還回路がなくなるため、誤差増幅器３３の出力３３ｍが
飽和し制御不能となり、電力変換装置２と電力系統ｉの
両者の電圧は位相差を生じる。すなわち、電力系統５が
電源喪失しても又、電力変換装置２の有効電力制御系が
制御不良となっても、電力変換装置２と電力系統５の間
で有効電力の急激なやりとりを生じ電力変換装置２は運
転不能となる欠点を生じる。

〔発明の目的〕

本発明の目的はこの点にかんがみ、変流連系システムに
おける電力系統５の電源喪失、あるいは電力変換装置２
の有効電力制御系の不良かを判定することができ、その
後、電力変換装置２と電力系統５にとって最適な運転方
式に切９換えることができる自励式電力変換装置の制御
方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、この目的を達成するために、自励式電力変換
装置の電力制御系の誤差増幅器の出力を検出し、この検
出値が所定値を越えた場合に連系用しゃ断器を開放し、
その後交流電源の電圧の有無によシ前配電力制御系の異
常か或は前記交流電源の長欠かを判断し得るようにした
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第３図に示す一実施例によって説明する
。第３図で第１図と同符号のものは同一機能のものであ
る。第３図で、第１図と異なる点は第１図の開閉器操作
回路４ノの入力信号としての同期検出信号４２ｇと電力
系統５の電圧検出器４３の出力信号４３ａのほかに有効
電力制御系の誤差増幅器３３の出力信号３３ａのレベル
を検出する検出回路５ノの出力信号５１ｍが入力信号と
して与えられている点である。

すなわち、第３図において、開閉器４の開放時は、スイ
ッチ３６により、誤差増幅器３３の入出力は短絡されて
いるためその出力３３ａは近似的に零となる。従って検
出回路５ノは動作しない。この出力信号５１“ａは開閉
器４の投入可能な条件の１つとして開閉器操作回路４ノ
に与えられる。開閉器４の他の投入条件である同期検出
信号４２ｈと出力信号４８ｔｈは第１図の従来方式と同
様に与えられる。この３つの投入条件が確立すると開閉
器４の投入が可能となり。

開閉器操作回路４１の操作信号４１ｈにより開閉器４が
投入され、操作信号４１ｂによりスイッチ３６が開放と
なり有効電力制御系が動作し、連系点の有効電力検出回
路３２の出力が有効電力基準３１に等しくなるよう自動
制御される。

この有効電力制御系が正常に動作していれば誤差増幅器
３３の出力３３ａは検出回路５１の検出レベルの設定値
以内であｐｌその出力信号５１ａは、常に開閉器４の投
入条件として開閉器操作回路４１に与えられている。し
かし、万一有効電力検出回路３２の短絡事故等有効電力
制御系が不良となると、誤差増幅器３３の出力３３ｇは
飼料することしこなり、制御不能となる。

父、同様に電力系統５が電源喪失をすると′電力変換装
置２は負荷６で決定される電力の乎し刀・供給しないた
め、有効電力基準３１と有効電力検出回路３２の出力に
は差を生じ、誤差増幅器３３の出力３３ｍは飽和してし
まい、制御不能となる。この出力３３ｇが飽和する以ｆ
ｉｉＪに、検出回路５１で所定の範囲を越えたことを検
出してこの出力信号５７ｍを開閉器操作回路４ノに与え
、開閉器４を開放動作させる。開閉器４が開放すると電
力変換装置２と電力系統５が切離されるため電圧検出器
４３によυ電力系統検出電圧１３の有無が判断でき、電
力系統検出′電圧１３が検出されれば、有効電力制御系
の不良と判断し、開閉器操作回路４ノに図示されない投
入禁止指令を与え、開閉器４０投入を禁示する。

この時は電力変換装置２が停止するまでは負荷６に′電
力を供給することが可能である。又、電力系統検出電圧
１３が検出されなけれは、電力系統５の電源喪失である
と判断することができる。この時は開閉器４を開放のま
まとし、電力変換装置２は負荷６のみに電力を供給する
電力系統５との連系待機状態とし、電力系統５の電源が
回復したら開閉器４の初期の投入時同様開閉器操作回路
４１の３つの入力条件が確立したら開閉器４を投入する
ことにより、再び電力変換装置２による所定の有効電力
制御を行うことができる。

本実施例では電力変換装置２の定格容量に比較し一１電
力系統５の容量が同程度ないし２〜３倍程度の場合に適
する連系点の定電圧制御方式で説明したが、連系点の無
効電力制御を行う制御方式を採用した電力変換装置でも
有効電力制御機能を有していれば同様の効果が得られる
はかりか、この場合、第３図の有効電力制御系の誤差増
幅器３３の出力信号３３ａのレベル検出による制御異常
検出の代わシに無効電力制御系の誤差増幅器の出力信号
のレベル検出でも同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、交流連系システム
における電力制御系の異常発生が電力制御系の不良かあ
るいは電力系統の電源喪失によるものかが判定すること
ができ、引き続き、電力変換装置を最適な運転方式とす
ることによって運転を継続することができる。特に電力
系統の電源喪失の場合、電源回復時における電圧位相の
相違による電力変換装置の事故発生を未然に防ぎ、安定
した交流連系運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流連系システムの制御方式を示すブロ
ック図、８ｇ２図は第１図のＰＬＩ、回路の具体的な回
路構成図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図
である。 １・・・直流電源、２・・・自励式電力変換装置、３・
・・変圧器、４・・・開閉器、５・・・電力系統、６・
・・負荷、ノド・・出力電流、１２・・・連系点検出電
圧、１３・・・電力系統検出電圧、２１・・・電圧基準
、２１ａ・・・偏差、２２・・・誤差増幅器、２２ら・
・・出力、２３・・・電圧制御回路、３１・・・有効′
成力基準、３１ｈ・・・偏差、３２・・・有効電力検出
回路、３３・・・誤差増幅器、３３ｍ・・・出力、３４
・・・ＰＬＩ、回路、３５・・・分周器、３６・・・ス
イッチ、４ノ・・・開閉器操作回路、４１　ｍ　＋　４
　ｌ　ｂ・・・操作信号、４２・・・同期検出信号、４
２ｍ・・・同期検出信号、４３・・・電圧検出器、４３
１Ｌ・・・出力信号、５１・・・検出回路、５１ｈ・・
・出力信号。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源の出力を交流に変換する自励式電力変換装置と
   他の又流電源が開閉器を介して接続され、該自励式電力
   変換装置により交流電源との有効分あるいは無効分の電
   力を制御する交流連系システムにおいて、該自励式電力
   変換装置の、電力制御系の誤差増幅器出力が所定値を越
   えたことによシ該開閉器を開放動作させて該交流電源が
   あれば該自励式電力変換装置の制御異常と判断し、該開
   閉器の再投入を禁止し、該交流電源が喪失していれば該
   交流電源の回復後、再び該開閉器を同期投入し、所定の
   電力制御を行うようにしたことを特徴とする自励式電力
   変換装置の制御方式。