JPS5999969A - 系統連系運転を行なうインバ−タの電流制御方式 - Google Patents

系統連系運転を行なうインバ−タの電流制御方式

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JPS5999969A
JPS5999969A JP57207582A JP20758282A JPS5999969A JP S5999969 A JPS5999969 A JP S5999969A JP 57207582 A JP57207582 A JP 57207582A JP 20758282 A JP20758282 A JP 20758282A JP S5999969 A JPS5999969 A JP S5999969A
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JP
Japan
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current
inverter
voltage
power
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP57207582A
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English (en)
Inventor
Naoya Eguchi
直也 江口
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5999969A publication Critical patent/JPS5999969A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

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】 この発明は、インバータを電力系統に接続して系統連系
運転を行なうインバータの電流制御方式に関する。一般
に、かかるシステムにおいては電力系統の変動や外乱等
に対して電流制御系が速やかに応答し、安定な運転が保
たれることが望ましい。
このようなシステムにおけるインバータの出力Tlil
副流を行なう場合において、該出力電流を交流量として
制御するためには、複雑な演算回路を用いて制御回路を
構成する必要がある。これに対して、電流制御がその大
きさのみでよい場合、例えば電流制御ループが他の制御
ループのマイナーループを構成しているような場合には
、電流を交流的に取り扱わず、これを整流して平均値に
より電流の大きさを制御するだけで所期の目的を達成す
ることが可能であり、このような場合には、L記の如き
回路の複雑化を回避することができる。しかし、かかる
場合において、電流の位相が変化すると制御ループが正
帰還となり、安定な制御ができなくなるというおそれが
あった。このような問題は、特にインバータ115力を
零近傍で制御する場合や横流が生じ易い他のインバータ
の系統併入時に多発する。これは、検出’1trtの位
相を無視して大きさのみの直流■レベルで電流制御ルー
プを構成していることに起因する。
この発明はかかる点に鑑みてなされたもので、上述の如
き電流制御系における不安定な動作を回避し得る、簡単
かつ確実な制御方式を提供することを目的とする。
上記の目的は、この発明によれば、系統連系運転を行な
うインバータの出力面■と系統電圧との位相関係を検出
し、特に該出力電圧が系統電圧に対して連れの関係にあ
るときは電流検出絶対値に負の極性を付与して電流指令
を増やす方向に制御することにより、電流制御ループに
正帰還がか\らないようにして達成される。
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1A図はこの発明による系統連系インバータシステム
の主回路を示す構成図、第xBffflは同じくその制
御回路を示す構成図、第2図は第1A図の等価回路図、
第3図はインバータ出力電圧、電流および系統電圧を示
すベクトル図である。第1A図において、1は直流電源
、2はチョッパ、3は平滑用リアクトル、4は平滑用コ
ンデンサ、5は自励インバータ、6はトランス、7はA
Cリアクトル、8はACコンタクタ、9は電力系統、l
lは電圧検出器(PT)、12は電流検出器(CT)、
13は電力演算器、14はダイオード整流器、15は極
性検出器である。また、第1B図において、23は有効
電力0つ調節器、24は無効電力(Q調節器、25は電
流調節器(ACR)、26は電圧調#1器(AVR)、
27は反転増幅器27t、7−1−ログスイッチ272
,272およびノット回路273からなる極性付与回路
である。
直流電源1からの直流電圧はチョッパ2により電圧調整
され、リアクトル3およびコンデンサ4からなる平滑回
路を介して電圧形自励インバータ5へ供給される。イン
バータ5では位相制御が行なわれ、ここで生じた交流電
圧はトランス6、リアクトル7、コンタクタ8を介して
電力系統9へ与えられる。電圧検出器11および電流検
出器12により検DIされた電圧vtrt流iは整流器
14にてそれぞれ整流される( H、lit )一方、
電力演算器13へ与えられて有効雷、力Pおよび無効電
力Qが演算され、それぞれ第1B図の制御回路の各部へ
与えられる。制御回路は、第1B図に示されるように、
有効電力#fj器(P調#器)23および無効電力調節
器(Q調節器)24からなるメイン制御ループを備えて
いる。また、P制御ループに対しては電流調節器25を
主体とする電流制御ループが、またQ制御ループに対し
ては電圧調節器26による電圧制御ループがそれぞれ付
加され、制御性を向上させる構成となっている。そして
、P制御ループはインバータ5の出力電圧位相ψ0の制
御信号を出力する一方、Q制御ループは直流電圧、つま
りインバータの出力電圧波高値の制御信号αを出力し)
これによりインバータの出力有効電力Pおよび無効電力
Qの制御を行なう。
第2図は第1A図および第1B図からなるシステムの等
価ブロックモデルを示すものである。な5− お1同図において、30はインバータモデル、31は系
統モデル、32は系統リアクタンスである。
また、第3図は該モデルを基にしたインバータ出力電圧
間、出力電流(r)および系統電圧(Vs )のベクト
ル図を示すものである。ここで、第3図(a)は無効電
力が零、すなわち系統電圧vsとインバー電圧vsに対
して直角となるようにされている場合である。つまり、
系統にパワーを供給するためには、インバータの出力電
圧■は系統電圧■sに対して必ず進みの位相関係になく
てはならず、このため電圧VはVsに対してψ0だけ進
み位相で、その波高値はIVIとなっており、これらの
量は、前述の如きPM御ループ、Q#御ループによって
それぞれ制御される。なお、「・」が付された記号等は
ベクトル量であることを示すものである。
第3図(b)は、インバータ出力電圧■の大きさIVI
は一定に保ったま一1位相ψ0を同図(a)の場合から
Δψだけ進み(+)と遅れ(−)の方向にそれぞれ移動
させた場合のベクトル図である。同図(b)6− からも明らかなように、位相ψ0と電流の大きさIII
とは、 ψ0:増(進み方向)←+III増 ψ0;増灯0;減向)←−trt減 ・−・・・・(1) なる関係にあることがわかる。したがって、インバータ
と系統間に流れる電流値IIIを制御するためには、−
1−、記(1)式の関係を満たすように位相ψ0を演算
、出力する電流制御ループを組めばよいことになる。な
お、これが従来の電流制御ループに相当するものである
。ところが、第3図(C)の如くインバータ出力電圧V
が系統電圧■sに対して遅れ位相となる場合があり、こ
の場合の90と1月との関係は、 ψ0 ;増(進み方向)←k 1目減 ψ0 ;減(遅れ方向)4−+ 111増・・・・・・
(2) となり、上記(1)式とは逆の関係になる。このため、
同図(b)の如き関係となる場合だけに着目して制御ル
ープを構成し、これにより同図(C)のような場合の制
御を行なおうとすると1本来ならば電流の大きさIII
を絞るべきところを逆に大きくする、つまり正帰還が掛
かつて制御系が不安定となり、場合によっては機器の損
傷を招くというおそれがある。そのため、この発明では
以下に述べる如き極性付与回路を設けることにより1.
F述のような不都合を回避する。
すなわち、極性付与回路27は第1B図に示される如く
、反転増幅器271、アナログスイッチ272.272
およびノット回路273等から構成され、該スイッチ2
72,272にはそれぞれ第1A図の整流器14からの
検出電流litおよび極性検出器15からの検出信号S
が導入される。
該極性検出器15は直流電流平均値の方向(パワーの方
向)を検出するもので、例えばフィルタ、コンパレータ
等により構成され、直流電流の方向に応じてハイクDレ
ベル、ローσaレベルの信号を出力する。つまり、イン
バータ5が系統9に対してパワーを供給している状態で
は、電源1の極性によって決まる実線矢印方向(第1A
図参照)の電流が流れるのに対し、系統9からインバー
タ5にパワーが供給されるときは、上記とは逆に第1A
図の点線矢印で示す方向に電流が流れることから、その
極性を判別するものであるC2そして、該検出信号Sが
「正」のときはインバータ出力電圧Vは系統電圧■5に
対して進み、また「負」のときは遅れ、の如く1対1に
対応しているので1この信! 号Sを用いてアナログスイッチ272,272をオン、
オフさせて電流titをとり出すようにする。すなわち
、電圧VがVsに対して進みのときは、スイッチ272
を介してlilをそのま〜出力する一方、電圧VがV、
に対して遅れのときには、スイッチ272および反転増
幅器271を介して111を反転させて出力する。ただ
し、インバータの出カバワーが零または微少な場合には
検出信号Sの極性が定まらず、電流制御系が開ループに
なってしまうことが予想されるが、このような場合には
例えば不感帯を設け、この領域では検出電流titを零
にするような回路を付加することとする。なお、検出信
号Sについて2に記実施例では直流′電流一つ− の方向から求めるようにしたが、このようにするかわり
に第1A図の電力演算器13により求められる有効電力
Pの正、負の極性から求めるようにしても良く、また実
際にインバータ出力電圧と電流の位相を検出するように
1.でもよいものである、、また、こうして得られる極
性付与IH回路27からのH1力は、第1B図における
P調節器23の出力を電流指令値とする電流調節器25
0入力に重畳されて電流制御が行なわわる0 第4図は上記極性付与回路の他の実施例を示すブソツク
図である。すなわち、第1B図では電流検出値1 i 
lをアナログスイッチ272.272により■、■のい
ずれかのループに切り換えるようにしたが、この実施例
では電流検出値1目と検出信号Sとを乗算器40にて乗
算して得るようにしており、これによって上記と同様の
極性付与回路を構成するものである。
以上のように、この発明によれば、系統連系運転を行な
うインバータシステムにおいて、インバータ出力電圧と
系統用1圧との位II関係を考慮して=10− 電流制御を行なうようにしたから、上記位相関係がどの
ような状態にあっても電流制御系に正帰還が掛かるよう
な不都合は解消され、したがって制御性能の向上を簡単
な手段で実現しうる利点を有するものである。
なお、この発明は、」−述の如き系統連糸運転を行なう
インバータシステムばかりでなく、電動機をカ行9回生
モードで駆動するシステムにも適用することができる。
また、系統連糸運転するシステムにおいて、実施例では
、特に発電モードで運転する場合について説明したが、
発電、受電の両モードで運転するシステム(例えば、蓄
電池を用いたエネルギー貯蔵システム)に対しても同様
にして適用することができる。なお、主回路のインバー
タとしては自励式、他励式を問わず適用可能であり、ま
た、実施例の如きチョッパとインバータとの組み合わせ
方式等にも関係なく適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1A図はこの発明の実施例を示す系統連系インバータ
システムの主回路構成図、第1B図は同じくその制御回
路構成図、第2図は第1A図の等価回路図、第3図はイ
ンバータ出力電圧、電流お5 よび系統電圧を示すベクトル図、第4図は11図におけ
る極性付与回路の他の実施例を示すブロック図である。 符号説明 1・・・・・・W流電源、2・・・・・・チョッパ、3
・・・・・・平滑用リアクトル、4・・・・・・平滑用
コンデンサ、5・・・・・・自励インバータ、6・・・
・・・トランス、7・・・・・・ACリアクトル、8・
・・・・・A(”コンタクタ、9・・・・・・電力系統
、11・・・・・・電圧検出器(PT)、12・・・・
・・電流検出器(CT)、13・・・・・・電力演算器
、14・・・・・・ダイオード整流器、15・・・・・
・極性検出器、21・・・・・・有効電力0設定器、2
2・・・・・・無効電力Q設定器、23・・・・・・有
効電力調m器、24・・・・・・無効電力1Ili節器
、25・・・・・・1!流調節器(AC4)、26・・
・・・・電圧調節器(AVR)、27・・・・・・極性
付与回路、271・・・・・・反転増幅器、272,2
72・・・・・・アナログスイッチ、273・・・・・
・ノット回路、30・・・・・・インバータモデル、3
1・・・・・・系統モデル、32・・・・・・系統リア
クトル、40・−・・・・掛算器代理人 弁理士 並 
木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎    清 13− 第1A図 第1B図 7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 電力系統に接続されて系統連系運転を行なうインバータ
    の出力電流の大きさを検出する電流検出手段と、該検出
    電流の大きさにもとづいてインバータの電流制御を行な
    う電流制御系とを有してなる系統連系運転を行なうイン
    バータの電流制御方式において、前記系統電圧に対する
    インバータ出力電圧の位相関係を判別し該位相関係にも
    とづいて前記検出電流に所定の極性を付与する極性付与
    手段を設け、該手段からの出力にもとづいて前記電流制
    御系に与える電流指令値を補正することにより電流制御
    系に正帰還が掛からないようにすることを特徴とする系
    統連系運転を行なうインバータの電流制御方式。
JP57207582A 1982-11-29 1982-11-29 系統連系運転を行なうインバ−タの電流制御方式 Pending JPS5999969A (ja)

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JP57207582A JPS5999969A (ja) 1982-11-29 1982-11-29 系統連系運転を行なうインバ−タの電流制御方式

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JPS5999969A true JPS5999969A (ja) 1984-06-08

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ID=16542138

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JP57207582A Pending JPS5999969A (ja) 1982-11-29 1982-11-29 系統連系運転を行なうインバ−タの電流制御方式

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255176A (en) * 1990-07-20 1993-10-19 Fuji Electronic Co., Ltd. Control circuit for an inverter operable in an individual mode and an interconnection mode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255176A (en) * 1990-07-20 1993-10-19 Fuji Electronic Co., Ltd. Control circuit for an inverter operable in an individual mode and an interconnection mode

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