JPWO2017006400A1 - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

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Abstract

電力変換装置の制御装置５は、インバータ２ａ〜２ｄの合計電流指令値Ｉｒに基づいて、インバータ２ａ〜２ｄのそれぞれの電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを生成し、生成した電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄに基づいて、インバータ２ａ〜２ｄをそれぞれ制御し、インバータ２ａ〜２ｄのそれぞれの直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄ又は交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄの少なくとも１つの電流を検出し、インバータ２ａ〜２ｄ毎に、検出した電流が、インバータ２ａ〜２ｄを保護するための保護動作をする電流よりも低い予め設定される電流制限値を超えるとき、電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する。

Description

本発明は、電力変換装置の制御装置に関する。
一般に、分散型電源には、電力変換装置（インバータ）が用いられる。また、インバータの異常を検出するために、インバータの入力電流を検出することが知られている。例えば、太陽電池と、インバータ及び系統連系保護装置を有する太陽光パワーコンディショナと、商用電源からなり、インバータの入力電流値がインバータの定格入力電流値よりも大きくなった場合には異常を検出してインバータを停止させる太陽光発電システムが開示されている（特許文献１参照）。
しかしながら、複数の電力変換装置を制御する場合、全ての電力変換装置の出力電力の合計が定格電力より少なくても、１つの電力変換装置が過電流により保護停止することがある。これは、電力変換装置間で入力電流又は出力電流がアンバランスになることがあるためである。
特開２００３−２８４３５５号公報
本発明の目的は、電力変換装置間で入力電流又は出力電流がアンバランスになることにより、一部の電力変換装置が不要に保護停止することを抑制する電力変換装置の制御装置を提供することにある。
本発明の観点に従った電力変換装置の制御装置は、複数の電力変換回路の合計の出力電流に対する指令値である合計電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路のそれぞれの出力電流に対する指令値である複数の個別電流指令値を生成する個別電流指令値生成手段と、前記個別電流指令値生成手段により生成された前記複数の個別電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路をそれぞれ制御する複数の制御手段と、前記複数の電力変換回路のそれぞれの入力電流又は出力電流の少なくとも１つの電流を検出する複数の電流検出手段と、前記複数の電力変換回路毎に設けられ、前記電流検出手段により検出される前記電流が、前記電力変換回路を保護するための保護動作をする電流よりも低い予め設定される電流制限値を超えるとき、前記個別電流指令値を抑制する複数の出力電流抑制手段とを備える。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る分散型電源システムの構成を示す構成図である。 図２は、第１の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。 図３は、第１の実施形態に係る第１の制御部の構成を示す構成図である。 図４は、第１の実施形態に係る第１のインバータの直流電流の推移を示すグラフ図である。 図５は、本発明の第２の実施形態に係る分散型電源システムの構成を示す構成図である。 図６は、第２の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。 図７は、第２の実施形態に係る第１の制御部の構成を示す構成図である。 図８は、本発明の第３の実施形態に係る分散型電源システムの構成を示す構成図である。 図９は、第３の実施形態に係る制御装置の構成を示す構成図である。 図１０は、第３の実施形態に係る第１の制御部の構成を示す構成図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る分散型電源システム１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
分散型電源システム１０は、直流電源１、４つのインバータ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、４つの交流フィルタ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、４つの連系リアクトル４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、制御装置５、４つの直流電流検出器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ、及び４つの直流過電流リレー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備える。分散型電源システム１０は、負荷である電力系統１１に交流電力を供給する。例えば、分散型電源システム１０は、太陽光発電システムである。
直流電源１は、直流電力を４つのインバータ２ａ〜２ｄに供給する分散型電源である。例えば、直流電源１は、太陽電池である。なお、直流電源１は、直流電力を出力するものであれば、どのようなものでもよい。また、直流電源１は、複数の電源で構成されてもよい。
４つのインバータ２ａ〜２ｄは、直流側及び交流側がそれぞれ並列に接続される。インバータ２ａ〜２ｄの直流側（入力側）は、直流電源１に接続される。インバータ２ａ〜２ｄの交流側（出力側）は、交流フィルタ３ａ〜３ｄ及び連系リアクトル４ａ〜４ｄを介して、電力系統１１に接続される。インバータ２ａ〜２ｄは、直流電源１から供給される直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路（インバータ回路）が実装された電力変換装置である。インバータ２ａ〜２ｄは、変換した三相交流電力を電力系統１１に供給する。例えば、分散型電源システム１０が太陽光発電システムである場合、インバータ２ａ〜２ｄは、ＰＣＳ(power conditioning system)である。
交流フィルタ３ａ〜３ｄは、それぞれインバータ２ａ〜２ｄの交流側に接続される。交流フィルタ３ａ〜３ｄは、リアクトル３１及びコンデンサ３２を備える。交流フィルタ３ａ〜３ｄは、インバータ２ａ〜２ｄから出力される高調波を抑制する。なお、交流フィルタ３ａ〜３ｄは、無くてもよい。
連系リアクトル４ａ〜４ｄは、交流フィルタ３ａ〜３ｄの交流側に接続される。連系リアクトル４ａ〜４ｄの交流側は、電力系統１１に接続される。なお、連系リアクトル４ａ〜４ｄは、無くてもよいし、代わりに連系トランスを設けてもよい。
直流電流検出器６ａ〜６ｄは、それぞれインバータ２ａ〜２ｄの直流側に設けられる。直流電流検出器６ａ〜６ｄは、それぞれインバータ２ａ〜２ｄに入力される直流電流（入力電流）Ｉｉａ，Ｉｉｂ，Ｉｉｃ，Ｉｉｄを検出する。直流電流検出器６ａ〜６ｄは、検出した直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄを直流過電流リレー７ａ〜７ｄ及び制御装置５に出力する。
直流過電流リレー７ａ〜７ｄは、直流電流検出器６ａ〜６ｄにより検出される直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄに基づいて、それぞれインバータ２ａ〜２ｄに入力される直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄの過電流を検出する。直流過電流リレー７ａ〜７ｄは、それぞれ直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが予め設定された整定値（直流電流の閾値）を超えると、過電流を検出する。直流過電流リレー７ａ〜７ｄは、それぞれ過電流を検出すると、対応するインバータ２ａ〜２ｄの保護動作を行う。直流過電流リレー７ａ〜７ｄは、保護動作として、過電流を検出したインバータ２ａ〜２ｄを停止させてもよいし、過電流を検出した主回路に設けられた遮断器を開放させてもよい。なお、直流過電流リレー７ａ〜７ｄは、制御装置５の機能として実現してもよいし、各インバータ２ａ〜２ｄに実装されてもよいし、独立して設けられていてもよい。
制御装置５は、全てのインバータ２ａ〜２ｄのそれぞれから出力される交流電流（出力電流）Ｉｏａ，Ｉｏｂ，Ｉｏｃ，Ｉｏｄの合計の交流電流（即ち、電力系統１１に出力される電流）に対する指令値である合計電流指令値Ｉｒ及び直流電流検出器６ａ〜６ｄにより検出される直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄに基づいて、インバータ２ａ〜２ｄを一括制御する。合計電流指令値Ｉｒは、上位制御系から入力されてもよいし、制御装置５の内部で演算してもよいし、予め設定されていてもよい。
図２は、本実施形態に係る制御装置５の構成を示す構成図である。
制御装置５は、４つの制御部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、直流電流制限値設定部５２、及び電流指令値分配部５３を備える。
電流指令値分配部５３には、合計電流指令値Ｉｒが入力される。電流指令値分配部５３は、合計電流指令値Ｉｒに基づいて、各インバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに対する個別の電流指令値Ｉｒａ，Ｉｒｂ，Ｉｒｃ，Ｉｒｄを生成する。電流指令値分配部５３は、生成した電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄをそれぞれ制御部５１ａ〜５１ｄに出力する。なお、電流指令値分配部５３は、合計電流指令値Ｉｒの増減に合わせて個別の電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄが増減するのであれば、電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄをどのように決定してもよい。例えば、電流指令値分配部５３は、予め決められた各インバータ２ａ〜２ｄが負担する割合に応じて、各電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを演算して決定してもよいし、インバータ２ａ〜２ｄの数で等分して、全ての電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを同じ値にしてもよい。
直流電流制限値設定部５２には、直流電流制限値Ｉｈが予め設定される。直流電流制限値Ｉｈは、直流過電流リレー７ａ〜７ｄに設定される整定値よりも少し低い値であり、インバータ２ａ〜２ｄの定格直流電流よりも高い値である。インバータ２ａ〜２ｄの定格直流電流を１［ｐ．ｕ．］(per unit)として、直流過電流リレー７ａ〜７ｄの整定値Ｉｉｓが１．２０［ｐ．ｕ．］に設定されている場合、直流電流制限値Ｉｈは、例えば、１．１９［ｐ．ｕ．］に設定される。直流電流制限値設定部５２は、設定された直流電流制限値Ｉｈを各制御部５１ａ〜５１ｄに出力する。
４つの制御部５１ａ〜５１ｄは、それぞれ４つのインバータ２ａ〜２ｄに対応して設けられる。第１の制御部５１ａは、第１のインバータ２ａを制御する。第２の制御部５１ｂは、第２のインバータ２ｂを制御する。第３の制御部５１ｃは、第３のインバータ２ｃを制御する。第４の制御部５１ｄは、第４のインバータ２ｄを制御する。各制御部５１ａ〜５１ｄは、それぞれゲート信号Ｇｔａ，Ｇｔｂ，Ｇｔｃ，Ｇｔｄを出力して、インバータ２ａ〜２ｄをパルス幅変調(PWM, pulse width modulation)制御する。
各制御部５１ａ〜５１ｄには、制御対象のインバータ２ａ〜２ｄに入力され、直流電流検出器６ａ〜６ｄにより検出される直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄ、電流指令値分配部５３により生成される制御対象のインバータ２ａ〜２ｄの電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄ、及び直流電流制限値設定部５２に設定される直流電流制限値Ｉｈが入力される。通常時は、各制御部５１ａ〜５１ｄは、個別に入力された電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄに追従するように、インバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄを制御する。直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが直流過電流リレー７ａ〜７ｄを動作させる大きさ（整定値）に近づくと、制御部５１ａ〜５１ｄは、直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄを直流電流制限値Ｉｈに制限するように、電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する。
図３は、本実施形態に係る第１の制御部５１ａの構成を示す構成図である。なお、第２から第４の制御部５１ｂ〜５１ｄは、第１の制御部５１ａと同様に構成されているため、説明を省略する。
第１の制御部５１ａは、抑制量演算部５１１、電流制御部５１２、及びＰＷＭ制御部５１３を備える。
抑制量演算部５１１には、第１のインバータ２ａの直流電流Ｉｉａ及び直流電流制限値Ｉｈが入力される。抑制量演算部５１１は、直流電流Ｉｉａ及び直流電流制限値Ｉｈに基づいて、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａを抑制する抑制量Ｉｓを演算する。直流電流Ｉｉａが直流電流制限値Ｉｈを超えていない場合、抑制量演算部５１１は、抑制量Ｉｓをゼロにする。このとき、制御部５１ａは、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａを抑制しない。直流電流Ｉｉａが直流電流制限値Ｉｈを超えている場合、抑制量演算部５１１は、直流電流Ｉｉａと直流電流制限値Ｉｈとの差に応じて大きくなるように、予め決められた演算式に基づいて抑制量Ｉｓを演算する。抑制量演算部５１１は、演算した抑制量Ｉｓを電流制御部５１２に出力する。
電流制御部５１２には、電流指令値Ｉｒａ及び抑制量演算部５１１により演算された抑制量Ｉｓが入力される。電流制御部５１２は、電流指令値Ｉｒａ及び抑制量Ｉｓに基づいて、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａを制御する。抑制量Ｉｓがゼロの場合、電流制御部５１２は、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａが電流指令値Ｉｒａに追従するように、電圧指令値Ｖｒを演算する。電圧指令値Ｖｒは、インバータ２ａの出力電圧を制御するための値である。抑制量Ｉｓがゼロでない場合、電流制御部５１２は、第１のインバータ２ａに入力される直流電流Ｉｉａが抑制量Ｉｓに応じて抑制されるように、電圧指令値Ｖｒを演算する。電流制御部５１２は、演算した電圧指令値ＶｒをＰＷＭ制御部５１３に出力する。
ＰＷＭ制御部５１３は、電流制御部５１２により演算された電圧指令値Ｖｒに基づいて、第１のインバータ２ａの出力電圧を制御するゲート信号Ｇｔａを生成する。ＰＷＭ制御部５１３は、生成したゲート信号Ｇｔａを第１のインバータ２ａの電力変換回路を構成するスイッチング素子に出力することで、第１のインバータ２ａの出力電力Ｉｏａを制御する。
図４を参照して、本実施形態に係る制御部５１ａによる第１のインバータ２ａの直流電流Ｉｉａの制御方法について説明する。図４は、第１のインバータ２ａの直流電流Ｉｉａの推移を示すグラフ図である。図４に示す整定値Ｉｉｓは、直流過電流リレー７ａが動作する整定値である。
時刻ｔ１よりも前は、インバータ２ａの直流電流Ｉｉａが直流電流制限値Ｉｈよりも小さい。このとき、制御部５１ａは、インバータ２ａの交流電流Ｉｏａを抑制せずに、電流指令値Ｉｒａに追従させるように制御する。
時刻ｔ１に、インバータ２ａの直流電流Ｉｉａが直流電流制限値Ｉｈよりも大きくなる。その後も電流指令値Ｉｒａが下がらなければ、制御部５１ａは、直流電流Ｉｉａの上昇を抑えて、直流電流Ｉｉａが直流電流制限値Ｉｈ近傍まで下がるように制御を開始する。制御部５１ａは、直流電流Ｉｉａと直流電流制限値Ｉｈとの差に応じて電流指令値Ｉｒａを下げることで、インバータ２ａの交流電流Ｉｏａを抑制する。
時刻ｔ２になると、インバータ２ａの交流電流Ｉｏａが抑制されることで、直流電流Ｉｉａは直流電流制限値Ｉｈ近傍で安定する。このため、電流指令値Ｉｒａが下がらなくても、直流電流Ｉｉａが整定値Ｉｉｓに達することはない。これにより、直流過電流リレー７ａの動作が抑制される。
次に、制御装置５の制御による分散型電源システム１０の動作について説明する。
初めに、前提条件について説明する。
４つのインバータ２ａ〜２ｄの仕様は全て同じであるが、個体差があるものとする。全てのインバータ２ａ〜２ｄは、直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄと交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄをそれぞれの定格電流を基準としてｐｕ値に換算すると、常に同じになるものとする。即ち、インバータ２ａ〜２ｄは、１．０［ｐ．ｕ．］の直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが入力されると、１．０［ｐ．ｕ．］の交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄが出力される。直流過電流リレー７ａ〜７ｄの整定値は、定格直流電流の１．２倍の１．２［ｐ．ｕ．］に設定されているものとする。直流電流制限値Ｉｈは、１．１９［ｐ．ｕ．］に設定されているものとする。
ここで、１つのインバータ２ａ〜２ｄの定格交流電流の４倍の４［ｐ．ｕ．］の電流を分散型電源システム１０から出力させることについて考える。このとき、合計電流指令値Ｉｒは、分散型電源システム１０から４［ｐ．ｕ．］を出力させるように設定される。４つのインバータ２ａ〜２ｄからそれぞれ１［ｐ．ｕ．］の電流を出力させれば、合計４［ｐ．ｕ．］の電流が分散型電源システム１０から出力される。そこで、制御装置５は、各インバータ２ａ〜２ｄから１［ｐ．ｕ．］を出力させるように電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを設定し、４つのインバータ２ａ〜２ｄを一括制御する。
このとき、各インバータ２ａ〜２ｄの電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄが同じ値であっても、個体差により、インバータ２ａ〜２ｄに同じ直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが入力されるとは限らない。
ここでは、第１のインバータ２ａに１．１９［ｐ．ｕ．］の電流Ｉｉａが入力され、第２〜第４のインバータ２ｂ〜２ｄには、それぞれ０．８［ｐ．ｕ．］の電流Ｉｉｂ〜Ｉｉｄが入力されたものとする。このとき、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａは、１．１９［ｐ．ｕ．］になり、第２〜第４のインバータ２ｂ〜２ｄの交流電流Ｉｏｂ〜Ｉｏｄは、それぞれ０．８［ｐ．ｕ．］となる。従って、４つのインバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄの合計は、３．５９［ｐ．ｕ．］となる。
４つのインバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄの合計は、４［ｐ．ｕ．］に満たないため、合計電流指令値Ｉｒをさらに上げる必要がある。合計電流指令値Ｉｒを上げると、それに応じて、各インバータ２ａ〜２ｄの電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄはそれぞれ増加する。ここで、第１のインバータ２ａの直流電流Ｉｉａは、１．１９［ｐ．ｕ．］であり、直流電流制限値Ｉｈに達している。従って、合計電流指令値Ｉｒを上げても、第１のインバータ２ａの電流指令値Ｉｒａに抑制が掛かるため、直流電流Ｉｉａはほとんど上昇しない。よって、合計電流指令値Ｉｒを上げても、直流過電流リレー７ａは動作しない。
一方、第２〜第４のインバータ２ｂ〜２ｄの直流電流Ｉｉｂ〜Ｉｉｄは、０．８［ｐ．ｕ．］であり、各交流電流Ｉｏｂ〜Ｉｏｄを増加させる余裕がある。従って、合計電流指令値Ｉｒを上げると、上げた量に伴い、第２〜第４のインバータ２ｂ〜２ｄの電流指令値Ｉｒｂ〜Ｉｒｄが増加する。
この結果、分散型電源システム１０から所望の電流が出力されるまで、合計電流指令値Ｉｒを上げても、一部のインバータ２ａ〜２ｄの直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄにより、直流過電流リレー７ａ〜７ｄが動作するということはない。これにより、一部の直流過電流リレー７ａ〜７ｄの動作により、分散型電源システム１０が停止することを避けることができる。
本実施形態によれば、インバータ２ａ〜２ｄ毎に、直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄに基づいて、個別の電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する抑制量Ｉｓを決定することで、一部のインバータ２ａ〜２ｄの直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが過電流になることを抑制することができる。これにより、一部の直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄの過電流により、分散型電源システム１０が保護動作により停止することを抑制することができる。
また、一部の直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが過電流になることを抑制するため、合計電流指令値Ｉｒを上げ続けた場合、各インバータ２ａ〜２ｄの直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが直流過電流リレー７ａ〜７ｄを動作させない上限値まで均等に上昇する。これにより、全てのインバータ２ａ〜２ｄの出力電力を直流過電流リレー７ａ〜７ｄを動作させない最大値まで引き上げることができる。
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る分散型電源システム１０Ａの構成を示す構成図である。
分散型電源システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る分散型電源システム１０において、制御装置５を制御装置５Ａに代え、４つの直流電流検出器６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄをそれぞれ４つの交流電流検出器８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに代え、４つの直流過電流リレー７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを４つの交流過電流リレー９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
交流電流検出器８ａ〜８ｄは、それぞれインバータ２ａ〜２ｄの交流側に設けられる。交流電流検出器８ａ〜８ｄは、それぞれインバータ２ａ〜２ｄから出力される交流電流（出力電流）Ｉｏａ，Ｉｏｂ，Ｉｏｃ，Ｉｏｄを検出する。交流電流検出器８ａ〜８ｄは、検出した交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄを制御装置５Ａ及び交流過電流リレー９ａ〜９ｄに出力する。
交流過電流リレー９ａ〜９ｄは、交流電流検出器８ａ〜８ｄにより検出される交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、それぞれインバータ２ａ〜２ｄから出力される交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄの過電流を検出する。交流過電流リレー９ａ〜９ｄは、それぞれ交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄが予め設定された整定値（交流電流の閾値）を超えると、過電流を検出する。交流過電流リレー９ａ〜９ｄは、それぞれ過電流を検出すると、対応するインバータ２ａ〜２ｄの保護動作を行う。その他の点は、第１の実施形態に係る直流過電流リレー７ａ〜７ｄと同様である。
制御装置５Ａは、合計電流指令値Ｉｒ及び交流電流検出器８ａ〜８ｄにより検出される交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、インバータ２ａ〜２ｄを一括制御する。なお、制御装置５Ａは、第１の実施形態に係る制御装置５と同様に構成されているため、主に異なる部分について説明する。
図６は、本実施形態に係る制御装置５Ａの構成を示す構成図である。
制御装置５Ａは、４つの制御部５１ａＡ，５１ｂＡ，５１ｃＡ，５１ｄＡ、交流電流制限値設定部５２Ａ、及び第１の実施形態に係る電流指令値分配部５３を備える。
交流電流制限値設定部５２Ａには、交流電流制限値ＩｈＡが予め設定される。交流電流制限値ＩｈＡは、交流過電流リレー９ａ〜９ｄに設定される整定値よりも少し低い値であり、インバータ２ａ〜２ｄの定格交流電流よりも高い値である。インバータ２ａ〜２ｄの定格交流電流を１［ｐ．ｕ．］として、交流過電流リレー９ａ〜９ｄの整定値が１．２０［ｐ．ｕ．］に設定されている場合、交流電流制限値ＩｈＡは、例えば、１．１９［ｐ．ｕ．］に設定される。交流電流制限値設定部５２Ａは、設定された交流電流制限値ＩｈＡを各制御部５１ａＡ〜５１ｄＡに出力する。
各制御部５１ａＡ〜５１ｄＡには、制御対象のインバータ２ａ〜２ｄから出力され、交流電流検出器８ａ〜８ｄにより検出される交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄ、電流指令値分配部５３により生成される制御対象のインバータ２ａ〜２ｄの電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄ、及び交流電流制限値設定部５２Ａに設定される交流電流制限値ＩｈＡが入力される。通常時は、各制御部５１ａＡ〜５１ｄＡは、個別に入力された電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄに追従するように、インバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄを制御する。交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄが交流過電流リレー９ａ〜９ｄを動作させる大きさ（整定値）に近づくと、制御部５１ａＡ〜５１ｄＡは、交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄを交流電流制限値ＩｈＡに制限するように、電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する。その他の点は、制御部５１ａＡ〜５１ｄＡは、それぞれ第１の実施形態に係る制御部５１ａ〜５１ｄと同様である。
図７は、本実施形態に係る第１の制御部５１ａＡの構成を示す構成図である。なお、第２から第４の制御部５１ｂＡ〜５１ｄＡは、第１の制御部５１ａＡと同様に構成されているため、説明を省略する。
第１の制御部５１ａＡは、図３に示す第１の実施形態に係る制御部５１ａにおいて、抑制量演算部５１１を抑制量演算部５１１Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態に係る第１の制御部５１ａと同様である。
抑制量演算部５１１Ａには、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａ及び交流電流制限値ＩｈＡが入力される。抑制量演算部５１１Ａは、交流電流Ｉｏａ及び交流電流制限値ＩｈＡに基づいて、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａを抑制する抑制量ＩｓＡを演算する。交流電流Ｉｏａが交流電流制限値ＩｈＡを超えていない場合、抑制量演算部５１１Ａは、抑制量ＩｓＡをゼロにする。このとき、制御部５１ａＡは、第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａを抑制しない。交流電流Ｉｏａが交流電流制限値ＩｈＡを超えている場合、抑制量演算部５１１Ａは、交流電流Ｉｏａと交流電流制限値ＩｈＡとの差に応じて大きくなるように、予め決められた演算式に基づいて抑制量ＩｓＡを演算する。抑制量演算部５１１Ａは、演算した抑制量ＩｓＡを電流制御部５１２に出力する。その他の点は、抑制量演算部５１１Ａは、第１の実施形態に係る抑制量演算部５１１と同様である。
電流制御部５１２及びＰＷＭ制御部５１３は、第１の実施形態と同様に、電流指令値Ｉｒａ及び抑制量ＩｓＡに基づいて、ゲート信号Ｇｔａを生成する。
このようにして、各制御部５１ａＡ〜５１ｄＡは、それぞれインバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄが交流過電流リレー９ａ〜９ｄの整定値を超えないように、第１の実施形態と同様に、交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄを制御する。
本実施形態によれば、インバータ２ａ〜２ｄ毎に、交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、個別の電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する抑制量ＩｓＡを決定することで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態に係る分散型電源システム１０Ｂの構成を示す構成図である。
分散型電源システム１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る分散型電源システム１０において、制御装置５を制御装置５Ｂに代え、図５に示す第２の実施形態に係る４つの交流電流検出器８ａ〜８ｄ及び４つの交流過電流リレー９ａ〜９ｄを追加したものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
制御装置５Ｂは、合計電流指令値Ｉｒ、直流電流検出器６ａ〜６ｄにより検出される直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄ、及び交流電流検出器８ａ〜８ｄにより検出される交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、インバータ２ａ〜２ｄを一括制御する。なお、制御装置５Ｂは、第１の実施形態に係る制御装置５と同様に構成されているため、主に異なる部分について説明する。
図９は、本実施形態に係る制御装置５Ｂの構成を示す構成図である。
制御装置５Ｂは、４つの制御部５１ａＢ，５１ｂＢ，５１ｃＢ，５１ｄＢ、第１の実施形態に係る直流電流制限値設定部５２、第２の実施形態に係る交流電流制限値設定部５２Ａ、及び第１の実施形態に係る電流指令値分配部５３を備える。
各制御部５１ａＢ〜５１ｄＢには、制御対象のインバータ２ａ〜２ｄに入力され、直流電流検出器６ａ〜６ｄにより検出される直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄ、制御対象のインバータ２ａ〜２ｄから出力され、交流電流検出器８ａ〜８ｄにより検出される交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄ、電流指令値分配部５３により生成される制御対象のインバータ２ａ〜２ｄの電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄ、直流電流制限値設定部５２に設定される直流電流制限値Ｉｈ、及び交流電流制限値設定部５２Ａに設定される交流電流制限値ＩｈＡが入力される。通常時は、各制御部５１ａＢ〜５１ｄＢは、個別に入力された電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄに追従するように、インバータ２ａ〜２ｄの交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄを制御する。直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄが直流過電流リレー７ａ〜７ｄを動作させる大きさ（整定値）に近づくか又は交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄが交流過電流リレー９ａ〜９ｄを動作させる大きさ（整定値）に近づくと、制御部５１ａＢ〜５１ｄＢは、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様に、電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する。その他の点は、制御部５１ａＢ〜５１ｄＢは、それぞれ第１の実施形態に係る制御部５１ａ〜５１ｄと同様である。
図１０は、本実施形態に係る第１の制御部５１ａＢの構成を示す構成図である。なお、第２から第４の制御部５１ｂＢ〜５１ｄＢは、第１の制御部５１ａＢと同様に構成されているため、説明を省略する。
第１の制御部５１ａＢは、図３に示す第１の実施形態に係る制御部５１ａにおいて、図７に示す第２の実施形態に係る抑制量演算部５１１Ａ、及び比較部５１４を追加したものである。その他の点は、第１の制御部５１ａＢは、第１の実施形態に係る制御部５１ａと同様である。
比較部５１４には、第１の抑制量演算部５１１により演算される第１の抑制量Ｉｓ及び第２の抑制量演算部５１１Ａにより演算される第２の抑制量ＩｓＡが入力される。比較部５１４は、第１の抑制量Ｉｓと第２の抑制量ＩｓＡを比較して大きい方を、第３の抑制量ＩｓＢとして、電流制御部５１２に出力する。
ここで、直流電流と交流電流では、単純に大小の比較はできない。そこで、直流電流と交流電流で比較できるように、直流電流Ｉｉａ、直流電流制限値Ｉｈ、交流電流Ｉｏａ、交流電流制限値ＩｈＡ、電流指令値Ｉｒａ、第１の電流抑制量Ｉｓ、及び第２の電流抑制量ＩｓＡは、それぞれインバータの定格電流を１［ｐ．ｕ］としたときの割合で規格化されているものとする。また、比較部５１４には、任意の電流に対して、規格化された値を求める演算方法が予め設定されているものとする。なお、交流電流の規格化された値は、実効値、瞬時値、平均値、又はピーク値などのいずれの値に基づいて、求められてもよい。
第１の抑制量Ｉｓは、第１の実施形態と同様に、直流電流制限値Ｉｈ及び第１のインバータ２ａの直流電流Ｉｉａに基づいて、直流過電流リレー７ａの動作を抑制するように演算される値である。第２の抑制量ＩｓＡは、第２の実施形態と同様に、交流電流制限値ＩｈＡ及び第１のインバータ２ａの交流電流Ｉｏａに基づいて、交流過電流リレー９ａ〜９ｄの動作を抑制するように演算される値である。
電流制御部５１２及びＰＷＭ制御部５１３は、第１の実施形態と同様に、電流指令値Ｉｒａ及び第３の抑制量ＩｓＢに基づいて、ゲート信号Ｇｔａを生成する。
本実施形態によれば、インバータ２ａ〜２ｄ毎に、直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄ及び交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、個別の電流指令値Ｉｒａ〜Ｉｒｄを抑制する抑制量ＩｓＢを決定することで、第１の実施形態による作用効果に、第２の実施形態による作用効果を加えた作用効果を得ることができる。
なお、各実施形態では、直流電力を三相交流電力に変換するインバータ２ａ〜２ｄを用いて説明したが、電力変換するものであればどのようなものでもよい。例えば、直流電力を単相交流電力またはその他の交流電力に変換するインバータでもよいし、交流電力を直流電力に変換するコンバータでもよいし、直流電力を直流電力に変換するコンバータでもよいし、交流電力を交流電力に変換するコンバータでもよい。また、分散型電源システムに限らず、どのようなシステムでもよい。また、負荷は、このシステムから電力が供給されるのであれば、電力系統に限らず、どのようなものでもよい。さらに、これらのシステムの形態に合わせて、直流電源１を交流電源又は交流電力を出力する機器などに適宜変更することができる。
各実施形態では、４つのインバータ２ａ〜２ｄの構成について説明したが、インバータの数は、２以上であればいくつでもよい。インバータ２ａ〜２ｄの容量などの仕様は、全て同じでもよいし、全て異なってもよい。
各実施形態では、直流電流制限値Ｉｈ又は交流電流制限値ＩｈＡを全てのインバータ２ａ〜２ｄで共通に用いるようにしたが、各インバータ２ａ〜２ｄに個別に設けてもよい。
第１及び第３の実施形態では、検出した直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄに基づいて、直流過電流リレー７ａ〜７ｂの動作を抑制するように抑制量Ｉｓを演算したが、交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、直流過電流リレー７ａ〜７ｂの動作を抑制するように抑制量を演算してもよい。同様に、第２及び第３の実施形態では、検出した交流電流Ｉｏａ〜Ｉｏｄに基づいて、交流過電流リレー９ａ〜９ｄの動作を抑制するように抑制量ＩｓＡを演算したが、直流電流Ｉｉａ〜Ｉｉｄに基づいて、交流過電流リレー９ａ〜９ｄの動作を抑制するように抑制量を演算してもよい。これらの構成は、各インバータ２ａ〜２ｄの電力変換率等の仕様データ又は運転データ等を考慮して、直流電流制限値又は交流電流制限値を予め設定することで各実施形態と同様に構成することができる。
各実施形態では、インバータ２ａ〜２ｄを保護する手段として、直流過電流リレー７ａ〜７ｂ又は交流過電流リレー９ａ〜９ｄを用いたが、これに限らない。過電流リレーに限らず、どのような種類のリレーでもよいし、リレーに限らず、ブレーカー又はヒューズなどでもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (8)

  1. 複数の電力変換回路の合計の出力電流に対する指令値である合計電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路のそれぞれの出力電流に対する指令値である複数の個別電流指令値を生成する個別電流指令値生成手段と、
    前記個別電流指令値生成手段により生成された前記複数の個別電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路をそれぞれ制御する複数の制御手段と、
    前記複数の電力変換回路のそれぞれの入力電流又は出力電流の少なくとも１つの電流を検出する複数の電流検出手段と、
    前記複数の電力変換回路毎に設けられ、前記電流検出手段により検出される前記電流が、前記電力変換回路を保護するための保護動作をする電流よりも低い予め設定される電流制限値を超えるとき、前記個別電流指令値を抑制する複数の出力電流抑制手段と
    を備えることを特徴とする電力変換装置の制御装置。
  2. 前記複数の出力電流抑制手段は、それぞれ前記電流検出手段により検出される前記電流と前記電流制限値との差に基づいて、前記個別電流指令値を抑制する抑制量を決定すること
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
  3. 前記複数の電力変換回路は、直流電力を交流電力に変換し、
    前記複数の電流検出手段は、それぞれ前記複数の電力変換回路に入力される直流電流を検出すること
    を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
  4. 前記複数の電力変換回路のそれぞれの直流側に設けられる複数の直流過電流リレーを備え、
    前記保護動作は、前記複数の直流過電流リレーの動作であること
    を特徴とする請求項３に記載の電力変換装置の制御装置。
  5. 前記複数の電力変換回路は、直流電力を交流電力に変換し、
    前記複数の電流検出手段は、それぞれ前記複数の電力変換回路から出力される交流電流を検出すること
    を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
  6. 前記複数の電力変換回路のそれぞれの交流側に設けられる複数の交流過電流リレーを備え、
    前記保護動作は、前記複数の交流過電流リレーの動作であること
    を特徴とする請求項５に記載の電力変換装置の制御装置。
  7. 複数の電力変換回路と、
    前記複数の電力変換回路の合計の出力電流に対する指令値である合計電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路のそれぞれの出力電流に対する指令値である複数の個別電流指令値を生成する個別電流指令値生成手段と、
    前記個別電流指令値生成手段により生成された前記複数の個別電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路をそれぞれ制御する複数の制御手段と、
    前記複数の電力変換回路のそれぞれの入力電流又は出力電流の少なくとも１つの電流を検出する複数の電流検出手段と、
    前記複数の電力変換回路毎に設けられ、前記電流検出手段により検出される前記電流が、前記電力変換回路を保護するための保護動作をする電流よりも低い予め設定される電流制限値を超えるとき、前記個別電流指令値を抑制する複数の出力電流抑制手段と
    を備えることを特徴とする電力変換装置。
  8. 複数の電力変換回路の合計の出力電流に対する指令値である合計電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路のそれぞれの出力電流に対する指令値である複数の個別電流指令値を生成し、
    生成した前記複数の個別電流指令値に基づいて、前記複数の電力変換回路をそれぞれ制御し、
    前記複数の電力変換回路のそれぞれの入力電流又は出力電流の少なくとも１つの電流を検出し、
    前記複数の電力変換回路毎に、検出した前記電流が、前記電力変換回路を保護するための保護動作をする電流よりも低い予め設定される電流制限値を超えるとき、前記個別電流指令値を抑制すること
    を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
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