JPS61106031A - 電力変換装置の起動方法 - 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］ 本発明に太陽電池などの直流電源を電源としてチョッパ
とインバータで構成される電力変換装置を介して電力系
統に接続し、所定の電力を供給する発電システムにおけ
る電力変換装置の起動方法に関するものである。

［発明の技術的背景とその問題点コ 従来、異なる系統の交流電源を並列運転するには、無効
電力の偏差で各交流１１ｔ免間の電圧差を、有効電力の
偏差で各交流電源間の位相差をそね、それ制御すること
が知られている。太陽電池などの直流電源を交流に変換
する電力変換装置と電力系統を連系する場合は、′ＦＪ
Ｌ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Ｃ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ている。このような電
力変換装置の出力電圧の制御方法は大きく２つに分類す
るこ−とができる。一つは％電力変換装置に直流′電圧
を可変するチョッパを用いないで、インバータのみでパ
ルス幅制御を行い出力電圧を制御する方　　□法である
。この方法にインバータのパルス幅を変化させるため、
パルス幅の変化に対する出力市、圧の１ｔｉＪ調波成分
が変動しその結果、交流出力イ則の高調波除去用フィル
タ回路をパルス幅の制御範囲での高−波最大値で設計し
なければならず、フィルタ容素の塘犬を招いてし捷う欠
点を有している。

特に太ＩｖＪ電池などの直流電、圧の変動範囲が大きい
′火源を直流電源とした場合は、その分パルス幅の制御
甑１囲が大きくなり、フィルタの設計をより国論にさせ
ている。また発電システムが大型化すると、スイッチン
グ素子にも速いスイッチング動作を行なえるトランジス
タが用いることかできなくなり、サイリスタあるいはタ
ーンオフサイリスタなどの大容量のスイッチング素子を
使用することになるが、これらのスイッチング素子はス
イッチング周波数を高くすることができないためその分
高調波成分を抑えることができないという欠点を有して
いる。

上記の欠点を防止するためインバータの直流入力にチョ
ッパを設けて、チョッパで出力電圧制御を行い、インバ
ータは出力電圧の高調波成分が低減されるようパルス幅
を所定値ζ：固定した制御を行うことで高調波成分を低
減させる方法が考えられる。また、電力変換装置の出力
電圧の大きさをチョッパで、出力電圧の位相をインバー
タで単独に制御できるため制御回路をロ６単に構成でき
る利点も１雇えている。

さて次に、このチョッパとインバータで構成される電力
変換装置の起動方法を以下に説明する。

まず電力変換装置のインバータ入力にｎ　電圧を平滑化
するための電解コンデンサを備えているので、補助光電
回路で直流ち、圧を所定の電圧値に徐々に立ち上げた後
に、チョッパ回路を運転させる様なソフトスタート方法
により、電力変換装置を起動する。しかして、出力電圧
制御がｐｙｒ定の動作に遅した後、電力変換装置と電力
系統の電圧位相が同期している条件で電力変換装置と電
力系統の間に設けられた開閉器を閉とし、連系運転した
後、所定の無効電力、有効電力の制御をするように運転
される。この起動時のタイムチャートを第５図に示す。

図中Ｔ１が電力変換装置の出力妬“圧Ｖ徐々に立ち上げ
るソフトスタート時間である。

このソフトスタート時、インバータ（−はすでにゲート
信号が与えられており、インバータの出力に電力系統と
の出土整合を取る変圧器の電圧印加時の突入電流を抑え
る機能を持たせている。図中Ｔ２は、電力変換装置の出
力電圧の大きさと位相を電力系統に一欽させる友めの時
間である。

さてこのような起動方法を持つ電力変換装置のユψ−糸
運転において系統側に短絡、地絡などの事故が発生した
場合について考える。電力系統に事故が％生ずると電力
変換装置は過電流時の保護のためインバータのゲートを
高速にブロックすると同時に自閉器を開放しなければな
らない。電力系統の事故は一般に一時的な物が多く、再
閉路しゃ断器等の採用により直ちに復電した場合には、
電力変換装置にも起動指令が与えられる。しかしこの時
インバータのゲートをブロックした時には、インバータ
の入力に存在するコンデンサのために、インバータの直
流電圧は残っているので前記の起動方法を用いれば直流
電圧を抵抗などにより放電させた後にソフトスタートに
て電圧を徐々に宜ち上げなければ変圧器の突入電流を抑
えることができない。すなわち電力系統の一時的な事故
ｃ二対して、電力変換装置に再起動指令が与えられても
。

通常の起動時間（Ｔ１＋Ｔ２）に加えて、コンデンサ電
圧の放電に要する時間だけ余分に必要になるという欠点
があった。

［発明の目的コ 本発明の目的はこの点にがんが、み、電力系統と連系運
転される間流連系システムにおいて、電力系統の一時的
な手故に対しても、直流電圧の放電時間を待つことなし
に、電力系統と連系する時間の短縮を行い、無効電力、
有効電力の制御応答を改善することができる電力変換装
置の起動方法？提供することにある。

［発明の観要］ 本発明は太陽電池などの直流電源を電源として、チョッ
パとインバータで構成される宵、力ｆ換装め゛を介して
電力系統に接続し、所定の屯力奢供給する発電システム
において、電力系統側の異常を検出した際には、チョッ
パ、インバータ共に停止させると同時に開閉器を開放し
て電力変換装置を保霞り１、その後電力系統の故障が解
徐された時点で前記インバータをパルス幅最小値で起動
させ徐々にパルス幅を広けるソフトスタートを行い、し
かる後定常運転時の所定値に固定したパルス幅に達した
時点でチョッパを運転し定電圧制御回路を動作させ、再
び開シ・１器を閉として電力系統と接続し連糸運転を行
なわせるようにしたことを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下本発明を第１図に示す一実施例によって説明する。

第１図においてｌは太陽電池、２は直流開閉器、３はチ
ョッパ、４はインバータ、５に変圧器、６は電力変換装
置と電力系統を連系さぜるだめの開閉器、７１１を電力
系統である。制御回路１００にあっては、無効電力基準
２１と電力系統７に供給する無効電力検出器２２の出力
を比較し、その偏差に誤差増幅益田で増幅されチョッパ
ゲート制會１１回路２４に与えられて電力変換装置の出
力電圧の大きさを制御する電圧制御回路を構成する。ま
た有効電力基準３１と電力系統７に供給する有効電力検
出器３２の出力を比較して、その偏差ｉｌ−を誤差増幅
器３３で増幅されフェーズロックループ　（ｐｈａｓｅ
ｌｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ　）と呼ばれるＰＬＬ回路３４
の１つの入力となる。ＰＬＬ回路３４には他の１つの入
力には電力系統検出電圧３５が位相基準として与えられ
ており、ＰＬＬ回路３４の出力は位相基準に対して誤差
増幅器３３の出力信号により任意の位相差を得ることが
できる。ＰＬＬ回路３４の出力は、インバータ制御回路
３６％更にインバータゲート回路３７に与えられて電力
変換装置の出力電圧の位相を制御する位相制御回路を構
成する。またインバータ制御回路３６には電力変換装置
起動時のパルス幅制御を行うために必要なソフトスター
ト指令器３８からの信号を入力する。

ここで、インバータ制御回路３６の一実２”Ｑ　’＃ｊ
ｉを第２図に、その動作波形を第３図に示す。第１のカ
ウンタ３６３は発振器３６２のクロック信号をカウント
して、毎回ＰＬＬ回路３４の出力信号３６ａでリセット
されるカウンタでその出力信号１ｄ　３６３ａの如く動
作する。また第２のカウンタ３６５げＰＬＬ回路３４の
出力信号３６ａを分周器３６４で分周したクロック（ｇ
号をカウントして、ソフトスタート指令器３８の出力係
号３６ｂにて動作するカウンタで、その出力信号Ｑゴ３
６５ａの如く動作する。また第２のカウンタ３６５　ｆ
ｌ　、カウント値が所定の値に達したらフリップフロッ
プ回路３６７をリセットするための信号を出力するよう
構成している０３６６は比較器であり＠２のカウンタ３
６５の出力信号３６５ａが第１のカウンタ３６３の出力
係号３６３ａより大きい場合に１１１を出力するように
構成すればその出力動作波形は、第３図３６６３になる
。３６１は分配回路であり通冨運転では固定されたパル
スを生成しているが、ソフトスタート時、すなわち、フ
リップフロップ回路３６７がセットされている場合は、
第３図３６０の如く固定パルスより斜線部の幅だけ刻み
が入った波形が出力される。すなわちインバータ制御回
路３６に、電力変換装置の起動に際しては、ソフトスタ
ート指令器３８より信号が出力されて第２のカウンタ３
６５をリセットすると同時に、フリップフロップ回路３
６７をセットし、インバータ４をパルス幅制御する。こ
の時第２のカウンタ３６５　Ｕ　、カウント値が最小な
ので、比較器３６６の出力係号３６６ａげ最小のパルス
幅となり、従って電力変換装置の出力電圧の大きさも最
小の値にて起動がかかる。次に、電力変換装置の出力電
圧の大きさは、分周器３６４で決定される時間にて徐々
に大きくなり、第２のカウンタ３６５のカウント値が所
定の値に達すると、フリップフロップ回路３６７をリセ
ットすることにより比較器３６６の出力信号３６６ａを
ブロックしてインバータ４は分配回路３６１で決定さｔ
Ｌる固定したパルス幅で運転されることになる。

次にタイムチャート第４図を用いて電力系統検出電圧時
の電力変換装置の動作を説明する。電力変換装置ｉｌｌ
電力系統側に異常が発生すると、チョッパ、インバータ
共にゲートブロックすると同時に、開閉器６を開放して
電力変換装置の保＆を行う。

この時直苑開閉器２に閉のままとしておきチョッパ出力
電圧を充電された状態の１１にすることができる。この
状態で、故障が解徐されると蜀；力変換装置に起動指令
がソフトスタート指令器に与えられて、インバータ制御
回路３６による立ち上げが行なわれる。

従って電力変換装置の交流出力電圧は第４図に示めされ
る様に、最小値から徐々に大きくなっていくので変圧器
５の突入電流を防止するのに効果的である。インバータ
制御回路３６による立ち上げが終了するとチョッパが運
転され電圧制御系が動作して、更に電力系統の電圧の大
きさと位相が一致した吊により開閉器６が閉となる連系
運転に入り、無効電力、有効電力を制御することになる
。

また、上記実施例ではインバータ制御回路３ｂは、カウ
ンタと、比較器を用いた回路で説明したが、これに限定
する訳ではない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば電力系統側に一時的異常
が発生し次場合でも、コンデンサ電圧を放電きせること
なく電力変換装置を再起動させることが可能なので、シ
ステムの起動指令から所定の電力制＃までの応答時間を
改善することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック（メ１゜第２
図と第３図は、第１図のインバータ制御回路の具体的な
回路構成図とその動作波形図、第４図は本発明による電
力変換装置の再起動を説明するための動作彼形図、第５
図にチョッパとインバータで構成される従来の電力変換
装置の起動を説明するための動作波形図でおる。 １・・・太陽電池　　　　２・・・直流開閉器３・・・
チョッパ　　　　４・・・インバータ５・・・変圧器　
　　　　６・・・開閉器７・・・電力系統　　　　２１
・・・無効電力基準２２・・・無効電力検出器　２３．
３３・・・誤差増＠器２４・・・チョッパゲート制御回
路 ３１・・・有効電力基準　　３２・・・有効電力検出器
あ・・・ＰＬＬ回路　　　３５・・・電力系統検出電圧
３６・・・インバータ制御回路 ３７・・・インバータゲート回路 あ・・・ソフトスタ゛−ト指令器　１００・・・制御回
路３６１・・・分配回路　　　３６２・・・発振器３６
３、３６５・・・カウンタ　　３６４・・・分周器３６
６・・・比較器　　３６７・・・フワツプフロツプ回路
３６３ａ　、　３６５ａ・・・カウンタ出力信号３６６
ａ・・比較器出力信号 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第１図 第３図 、３６Ｃ 第４図 瀝」たｐ車　　投Ｙ車綱シ余

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統と連系される太陽電池等の直流電源を電源とし
   てチョッパとインバータで構成される電力変換装置にお
   いて、電力系統側の異常を検出した際にチョッパ、イン
   バータ共に停止させると同時に連系用しや断器を開放し
   、その後電力系統の異常が解徐された時点で前記インバ
   ータをパルス幅最小値で起動させ、徐々にパルス幅を広
   げるソフトスタートを行ない、しかる後定常運転時のパ
   ルス幅制御に達した時点で前記チョッパを運転し再び前
   記連系用しや断器を閉として電力系統と連系運転を行な
   わせるようにしたことを特徴とする電力変換装置の起動
   方法。