JP3824445B2 - Inverter control method and apparatus for parallel operation with generator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自家発電設備などで、負荷に発電機からの出力電力とともに商用系統からの電力をインバータを介して供給する発電機と並列運転を行うインバータの制御方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、コージェネレーションシステムを含む自家発電設備では、発電機の故障時の電力確保や、発電機の運転を効率が良い状態で行うために、商用系統からの電力供給も併用されている。商用系統からの電力供給と、発電機からの電力供給とを並列運転で行うためには、発電機の発電出力を、商用系統から供給される交流電力と振幅、周波数および位相などを合わせる系統連携運転を行う必要がある。
【0003】
図6は、商用系統からの電力供給をインバータを介して行い、発電機とインバータとを並列運転するシステムの概要を示す。このようなシステムは、たとえば1つの工場やビルなどに設けられ、各種設備などの負荷1,2を、並列運転システム3として、自家発電用の発電機4からの出力電力と、インバータ5を介して与えられる商用の電力系統6からの電力とによって稼動させる。なお、発電機4は、できるだけ効率のよい状態で運転させることが望ましく、そのためには定格容量に見合った負荷に対して出力を供給することが望ましい。このため、複数の負荷1,2のうち、発電機4からの電力を供給する対象となる負荷1と、商用の電力系統6からのみ電力を供給する対象とする負荷2とを分けておく。負荷2へは、商用の電力系統6から、遮断器7のみを介して電力が直接与えられる。このような負荷2としては、投入と遮断との繰返し頻度が高いものや、通常はほとんど使用しないものなどが該当する。
【0004】
インバータ5は、コージェネレーションシステムの一環などとして設置される発電機4の発電電圧や周波数に対して同期を取りつつ運転され、負荷容量と発電機定格容量の差分電力を出力するように、制御装置8によって制御される。
【0005】
負荷1に対しては、発電機4の定格容量内の範囲で、発電機4からの出力を供給する。負荷1の容量が発電機4の定格容量を超過する場合には、インバータ5を介して電力系統6からの電力を供給する。負荷1に対して、発電機4からの電力供給とインバータ5を介する電力供給との間の電力分担についての制御は、制御装置8によって行われる。制御装置8が、インバータ5を介して負荷1に供給する電力量が多くなるように制御すると、相対的に発電機4から負荷1に供給される電力は減少する。逆に、制御装置8によって、インバータ5から負荷1に供給する電力が少なくなるように制御すると、相対的に発電機4から負荷1に供給される電力が増加する。このようなインバータ5を用いる並列運転システム3では、発電機4が効率の高い定格容量付近で運転を続けさせ、負荷1の変動分を電力系統6から負荷1に供給する電力量を変化させて吸収し、発電機4の高負荷運転を行うことができる。また、発電機4の出力が負荷1の容量を上回っても、余剰の電力が電力系統6に流れ込む逆潮流を起こさないようにすることができる。
【0006】
すなわち、発電機4から定格容量付近で負荷1に電力を供給している状態で、新たに起動入力スイッチ9を投入して負荷1を追加するときには、発電機4の定格容量を超過する電力量が、インバータ5を介して電力系統6から供給されるようにすることができる。また、運転中の負荷1のうちの一部の負荷を停止すると、負荷容量の減少分は、インバータ5から供給する電力量の減少として調整される。さらに負荷1の容量の減少分が、インバータ5から供給する電力量よりも大きくなるときには、発電機4の出力が低下する。電力系統6との間には、インバータ5が設けられているので、発電機4の出力の過剰分が電力系統6に流れ込む逆潮流は生じない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ビルや工場などで使用される負荷1,2は、白熱電灯や電気炉のヒータなど、起動時からほぼ一定の電力を消費する抵抗性の負荷と、モータなどのリアクタンス性の負荷とが存在する。モータなどのリアクタンス性の負荷では、起動時に多くの電力を必要とし、起動が終了した後の定格動作時には、一般に起動時に比較して小さな電力消費で動作を継続することができる。
【0008】
図7は、発電機4とインバータ5とを並列運転して負荷1に電力を供給している際に、起動入力スイッチ9を操作して新たに負荷を追加して起動するときの、負荷電流瞬時値、インバータ出力瞬時値、および発電機出力電流瞬時値の変化を、(a),(b),(c)でそれぞれ示す。追加の負荷を起動すると、負荷電流値は直ちに増加するけれども、インバータ5の出力電流値は徐々に増加する。したがって追加の負荷を起動した時点では、追加の負荷への電流は発電機4から供給される。
【0009】
インバータ5の出力の変化は、制御時間遅れのために、充分に早くすることはできず、モータの起動時などでの瞬時の電力分担を行う際には問題が生じる。すなわち、発電機4の定格容量付近で負荷1への電力供給を行っている場合に、追加の負荷1を投入すると、瞬時ではあるが発電機4の定格容量以上の負荷1に対して電力供給を行わなければならず、場合によっては発電機4の停止に至ってしまう。
【0010】
図7では、発電機定格容量として60kW、初期の負荷容量として49kW、追加の負荷容量として30kWの条件での実験結果である。負荷がヒータであるので、抵抗性であり、起動時の瞬間的な負荷の増加はほとんど生じない。それでも、インバータ5の出力が増加するまでは、発電機4の出力が定格容量を超えた状態となる。
【0011】
発電機4の停止を避けるためには、負荷1が必要とする電力量に対して、インバータ5において発電機4の定格容量の設定値を小さく設定し、定格容量に対して余裕がある状態で発電機4を運転し、不足分の電力をインバータ5を介して供給するように電力分担を調整する必要がある。発電機4を定格容量に比較して余裕がある状態で常時運転させることは、発電機4としての効率を低下させ、電力系統6からインバータ5を介して負荷1に供給する電力量の割合を大きくしてしまう。インバータ5は、電力系統6から供給される電力を一旦直流に変換し、さらに半導体回路の動作で交流に変換しているので、電力系統6から供給される電力と、インバータ5として出力する電力との間に、変換損失が生じる。このため、発電機4の出力に大きな余裕を持たせることは、発電機4としての効率低下と、インバータ5としての損失増加とを招いてしまう。
【0012】
本発明の目的は、負荷を追加して投入して起動する場合であっても、発電機が過負荷状態とならないように制御することができる発電機と並列運転を行うインバータの制御方法および装置を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発電機の定格容量を超過する電力量が商用電源からインバータを介して供給されるように、発電機と並列運転を行うインバータの制御方法において、
電力供給の対象となる負荷について、起動時に必要となる瞬間的な負荷容量を予め求めておき、
負荷を追加して起動する前に、該負荷について求められている起動時に必要な負荷容量分の電力を発電機から出力できるように、発電機からインバータに負荷移行を行っておくことを特徴とする発電機と並列運転を行うインバータの制御方法である。
【0014】
本発明に従えば、電力供給の対象となる負荷について、起動時に必要となる瞬間的な負荷容量を予め求めておく。負荷を追加して起動する前には、予め求められている起動時に必要な負荷容量分の電力を発電機から出力できるように、発電機からインバータに負荷移行を行っておく。負荷を起動する際、発電機の出力容量には、負荷の起動時に必要な負荷容量分の余裕があるので、発電機を過負荷状態にすることなく、起動時に必要な瞬間的な電力を発電機から供給することができる。
【0015】
また本発明は、前記発電機からインバータへの負荷移行後、前記負荷の起動が完了した後に、インバータ出力のうち発電機定格容量余裕分を発電機に負荷移行させることを特徴とする。
【0016】
本発明に従えば、負荷の追加起動時に、起動に必要な瞬間的な電力が供給可能なように負荷移行を行ってインバータの出力を増加させた後、負荷の起動が完了すると、インバータ出力のうち発電機定格容量余裕分を発電機に負荷移行させるので、負荷の起動完了後には、発電機を定格容量で運転させることができる。発電機が定格容量で運転されるので、発電効率が向上し、インバータでの電力変換効率の低下を最小限に抑えることができる。
【0017】
さらに本発明は、発電機の定格容量を超過する電力量が商用電源からインバータを介して供給されるように、発電機と並列運転を行うインバータの制御装置において、
電力供給の対象となる負荷について、起動指令を入力するための起動信号入力部と、
負荷について、起動時に必要となる瞬間的な負荷容量が予め設定され、起動信号入力部に起動指令が入力される負荷について設定されている負荷容量を認識し、認識された負荷容量を導出する負荷容量認識部と、
電力供給中の負荷容量を検出して演算し、演算結果を導出する負荷容量演算部と、
負荷容量認識部および負荷容量演算部から導出される負荷容量に基づいて、負荷の起動前に発電機からインバータに移行させる負荷としての移行容量を演算して導出する移行容量演算部と、
移行容量演算部から導出される移行容量だけ出力が増加するようにインバータを制御して負荷移行を行い、負荷移行後に、該起動指令が入力された負荷が起動するように制御し、負荷の起動完了後に、インバータ出力のうち発電機定格容量余裕分が発電機に負荷移行してインバータ出力が減少するように制御する負荷移行制御部とを含むことを特徴とする発電機と並列運転を行うインバータの制御装置である。
【0018】
本発明に従えば、電力供給の対象となる負荷については、起動信号入力部に起動指令を入力する。負荷容量認識部は、起動時に必要となる瞬間的な負荷容量が予め設定され、起動信号入力部に起動指令が入力される負荷について設定されている負荷容量を認識し、認識された負荷容量を導出する。負荷容量演算部は、電力供給中の負荷容量を検出して演算し、演算結果を導出する。移行容量演算部は、負荷容量認識部および負荷容量演算部から導出される負荷容量に基づいて、負荷の起動前に発電機からインバータに移行させる移行容量を演算して導出する。負荷移行制御部は、移行容量演算部から導出される移行容量だけ出力が増加するように、インバータを制御して負荷移行を行い、負荷移行後に、起動指令が入力された負荷が起動するように制御し、負荷の起動完了後に、インバータ出力のうち発電機定格容量余裕分が発電機に負荷移行してインバータ出力が減少するように制御する。負荷の起動時だけ、インバータを予め負荷移行して増加させておくので、負荷の起動時に必要となる瞬間的な電力は、発電機から供給することができる。負荷の起動完了後には発電機を定格容量で運転することができるので、発電機を効率よく運転し、インバータでの電力変換に伴う損失を最小限に抑えることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の一形態としてのインバータの制御装置の概略的な構成を示す。本実施形態では、たとえば工場、ビル、あるいは地域などに設けられる各種の負荷11,12のうち、一定の範囲の負荷11に対し、並列運転システム13を構成している発電機14およびインバータ15から電力を供給する。インバータ15は、商用の交流電源である電力系統16から遮断器17を介して供給される電力を整流して一旦直流に変換し、半導体の発振回路で発電機14の発電電圧や周波数に同期した交流電力に変換する。並列運転システム13に接続される負荷12としては、インバータ15を介さずに、電力系統16からの電力を直接供給するように接続されるものもある。このような負荷12は発電機14と並列運転を行うインバータ15の制御対象とはならない。
【0020】
負荷11に対する電力供給は、制御装置18によって制御される。制御装置18は、発電機14の定格容量で発電される電力が負荷11に供給され、発電機14の定格容量を超過する電力量がインバータ15を介して供給されるようにインバータ15を制御する。本実施形態の制御装置18では、負荷11を追加して起動する場合に操作される起動信号入力部である起動入力スイッチ19への入力に基づいて、実際に負荷11を起動する前と後とに、インバータ15の出力を増減させる制御も行う。
【0021】
図2は、図1の制御装置18の構成を示す。図1に示す負荷11に供給する電力は、交流電圧変成器20および交流電流変成器21によって検出される。この電力は、図1の発電機14とインバータ15との並列運転に基づいて供給される。インバータ15の出力は、インバータ出力演算部22から導出される出力信号に従って制御される。インバータ出力演算部22は、発電機定格容量設定部23に手動で設定される発電機定格容量設定値が入力される。インバータ出力演算部22には、交流電圧変成器20および交流電流変成器21の出力に基づいて、負荷容量演算部24が算出する実際に負荷に供給される電力としての負荷容量も入力される。インバータ出力演算部22では、実際の負荷容量に対し、発電機定格容量設定値の不足分を、インバータ15を介して供給するように制御を行う。
【0022】
本実施形態での負荷移行制御では、負荷移行容量演算部25が発電機定格容量設定部23に対し、負荷11の起動前に、発電機定格容量が見かけ上低下することと等価な負荷移行容量の導出を行う。負荷移行容量演算部25での演算は、負荷容量演算部24から導出される現在の負荷容量と、負荷容量認識部26から導出される負荷容量とを比較して算出される。負荷容量認識部26は、予め図1の負荷11として起動の対象となる負荷について、負荷種別毎に起動時の負荷容量が設定されている。起動入力スイッチ19として、いずれかの負荷を起動する負荷起動指令信号が起動信号入力部27に入力されると、負荷容量認識部26は、負荷起動指令信号が入力された負荷種別を表す識別コードなどに基づいて、設定されている負荷容量を認識し、認識された負荷容量を負荷移行容量演算部25に与える。これから起動する負荷に必要な起動時の負荷容量を発電機14から負荷11に供給しようとすると、負荷移行容量演算部25は、発電機14の定格容量を超過する電力量を、負荷移行容量として算出し、発電機定格容量設定部23に設定されている発電機定格容量設定値を減少させる。
【0023】
インバータ出力演算部22は、発電機定格容量設定部23に設定されている発電機の定格容量設定値で発電機14を運転されるようにインバータ15の出力を制御するので、発電機定格容量設定値が下がれば、インバータ15の出力電力を増加させる。インバータ15から負荷11に供給される電力が増加すると、発電機14にとっては負荷11が軽くなり、発電機14から負荷11に供給される電力は減少する。実際に負荷11が起動されるのは、起動信号出力部28から、負荷移行完了認識部29による負荷移行の完了認識に基づいて導出される負荷起動信号に従って行われる。インバータ出力演算部22、発電機定格容量設定部23、起動信号出力部28および負荷移行完了認識部29は、負荷移行制御部30を構成し、負荷11を追加して起動する際のインバータ15と発電機14との間での負荷移行に関連する制御を行う。
【0024】
図3は、本実施形態の制御装置で負荷移行を行う基本的な論理判断手順を示す。ステップa1で、負荷を起動するための起動入力スイッチ19が投入されると、図2の起動信号入力部27に負荷起動指令信号が与えられる。ステップa2では、負荷容量認識部26および負荷移行容量演算部25によって、負荷移行が必要であるか否かが判断される。この判断は、次の式1に従って行われる。
(発電機定格容量)−(発電機出力) < K×(追加の負荷容量) …(1)
【0025】
式1で、Kは負荷種別によって変化する係数である。係数Kは、定常状態に必要となる電力に対し、起動時に必要となる電力の倍数を表す。抵抗性の負荷では、起動時にも特に大きな電力を必要としないので、K=1である。モータのようなリアクタンス性の負荷では、K=3〜4程度となり得る。負荷容量認識部26には、負荷11として起動することができる各負荷について、負荷種別と定格容量とを設定しておくことができる。式1の「発電機定格容量」は、発電機定格容量設定部23に手動で設定される。「発電機出力」は負荷容量演算部24から導出される負荷容量と、インバータ出力演算部22が制御中のインバータ15からの出力との差として、算出することができる。
【0026】
図3のステップa2で、式1の条件が成立すると判断されるときには、ステップa3に移り、新たに負荷11を起動する際に必要となる負荷容量分をインバータ15に負荷移行させる。ステップa3の負荷移行が終了した後、またはステップa2で、負荷移行が必要でないと判断された後、ステップa4で手順を終了する。
【0027】
図4は、本実施形態の制御装置18によってインバータ15を制御して行う負荷移行のロジックを示す。ステップb1から動作を開始し、ステップb2で追加の負荷に対する負荷起動スイッチとして、起動入力スイッチ19のいずれかがON状態に操作される。ステップb3では、起動された負荷に対し、図3のステップa2で説明したように、負荷移行容量の判断ロジックに基づいて、図3のステップa3に示すような負荷移行が行われる。ステップb4では、インバータ15に対する負荷移行の動作が行われる。インバータ15は、出力を急激に変化させると動作が不安定となるので、たとえば500ms程度の時間をかけて、負荷移行を行う。移行完了の確認を一定回数繰返した場合には、Error出力を導出し、システムに備えられているエラー処理ルーチンに移る。ステップb4で、エラーと判断される前に、負荷移行が完了すると、ステップb5で、負荷起動を行う。負荷の起動状態は、ステップb6で確認する。ステップb6の起動完了の確認を一定回数繰返した場合には、Error出力を行い、エラーとして処理する。ステップb6で、エラーとならずに起動完了と判断されるときには、ステップb7で、インバータ15から発電機14への負荷移行を行う。ステップb8では、移行が完了することを確認する。移行完了の確認が一定回数繰返した場合には、Error出力を行い、エラー処理に移る。ステップb8で移行完了と判断された後は、ステップb9で手順を終了する。
【0028】
図5は、図4に示す手順で負荷移行の制御を行う際の発電機出力およびインバータ出力の変化の例を示す。時刻t0で、負荷投入指令が起動入力スイッチ19の操作によって行われると、時刻t1までに、図4のステップb3の負荷移行容量の判断ロジックに従って、負荷移行容量の算出が図2の負荷移行容量演算部25および発電機定格容量設定部23で行われる。図2のインバータ出力演算部22は、時刻t1から時刻t2までに、インバータ15の出力を0からP3まで増加させる制御を行う。インバータ15から負荷11に供給される電力が増加するので、発電機出力はP1からP2まで低下する。すなわち、P1−P2=P3である。時刻t2でインバータ15への負荷移行が完了し、図2に示す負荷移行完了認識部29によって完了が認識されると、起動信号出力部28は、時刻t3から負荷を起動する。負荷起動時には、負荷11に瞬間的に大きな電力が供給され、この電力は主として発電機14から供給される。発電機14は、時刻t3での負荷起動前に、出力が予め低下した状態となっているので、負荷起動時に必要となる電力を供給しても、定格容量であるP0を超えないようにすることができる。
【0029】
時刻t3での負荷起動後に、時刻t4で負荷起動に伴う負荷の増加分が減少し、負荷起動完了と判断される。ただし実際には、実線で示すように、インバータ15の出力が発電機14の出力増加分を打ち消すように、P3から徐々に増加するので、発電機14の出力は対応して低下する。図4のステップb6での起動完了の判断は、このような発電機出力の低下傾向の変化を検出したり、インバータ出力の増加を検出したりして行うことができる。時刻t4での負荷起動完了の確認後に、図4のステップb7に示すインバータから発電機への負荷移行を開始する。負荷移行は、発電機14が定格容量P0で動作するように負荷移行容量としての定格容量の余裕分が算出され、時刻t5で定格容量余裕分だけインバータ15の出力を減少させ、発電機14からの出力を増大させる負荷移行を開始する。時刻t6で、発電機14から定格容量の出力が負荷11に供給されるようになると、負荷移行の手順が完了する。新たに負荷を追加してあるので、時刻t6移行もインバータ15から電力が供給され、発電機14とインバータ15との並列運転が行われる。
【0030】
以上のように、本実施形態では、追加の負荷11を起動する際の電力供給は、発電機14から行うことになる。ただし、負荷11の起動前に、発電機14の容量は、モータなどの負荷11の起動電流相当分は実質的にインバータ15から供給されるように、負荷移行が行われる。負荷の追加後に、再び発電機14への負荷移行を行い、発電機14からの出力は定格容量まで上昇させるので、高い稼動率を得て効率的に発電を行わせることができる。これらのことから、系統連携を行わずに系統連携に類似した効果を得ることが可能となる。
【0031】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、負荷を追加する際には負荷の起動時に必要となる瞬間的な負荷容量をインバータから供給するように予め負荷移行を行っておき、発電機の出力が起動時に必要な負荷容量の余裕を持たせておくので、負荷の起動時に必要な電力を発電機の過負荷状態にすることなく、発電機から供給することができる。瞬間的に大きな電力を供給する必要がある負荷を起動する際にも、発電機は過負荷状態にならないので、発電機動作停止などの事態を避けることができる。
【0032】
また本発明によれば、負荷の起動時にインバータ側へ負荷移行を行っておいて、起動時に必要となる瞬間的な電力を発電機から供給した後、負荷の起動完了後には、インバータから発電機定格容量余裕分を負荷移行させるので、発電機は定格容量で運転されるようになり、効率の向上と、インバータでの損失の低下とを図ることができる。
【0033】
さらに本発明によれば、起動信号入力部で起動指令を入力して起動させる負荷については、予め起動時に必要となる瞬間的な負荷容量が設定され、負荷容量認識部から導出される。現在電力供給中の負荷容量は、負荷容量演算部において、電圧値および電流値を検出して導出され、移行容量演算部では負荷容量認識部および負荷容量演算部から導出される負荷容量に基づいて発電機からインバータに移行させる移行容量を演算して導出し、負荷移行制御部がインバータの移行容量だけ増加するように制御する。負荷移行起動指令が入力された負荷が起動されるので、負荷の起動時に必要となる瞬間的な電力は、発電機から供給することができ、しかも発電機が過負荷状態となることはない。負荷の起動後には、インバータ出力のうち発電機定格容量余裕分が発電機に負荷移行してインバータ出力が減少するように制御するので、発電機を定格容量で運転することができる。負荷の起動時の電力供給のために発電機の出力が低下するようにインバータの出力を増加させる時間は、負荷の起動時の短い時間であり、負荷が起動した後は発電機を定格容量で運転し、発電効率を高めることができる。インバータからは、必要最小限の電力しか供給しないので、変換に伴う損失を最小限度に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の発電機とインバータとの並列運転システムの基本的な概念を示すブロック図である。
【図2】図1のインバータ15および制御装置18の電気的構成を示すブロック図である。
【図3】図1の実施形態で、負荷11を追加して起動するのに行われる基本的な負荷移行容量の判断ロジックを示すフローチャートである。
【図4】図1の実施形態で行われる負荷移行の制御動作を示すフローチャートである。
【図5】図4の制御に伴う発電機出力とインバータ出力との変化を示すタイムチャートである。
【図6】従来からの発電機とインバータとの並列運転システムの概略的な構成を示すブロック図である。
【図7】図6の並列運転システムで、負荷1を追加して起動する際の負荷電流、インバータ出力電流および発電機出力電流の瞬時値の変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
11,12 負荷
13 並列運転システム
14 発電機
15 インバータ
16 電力系統
18 制御装置
19 起動入力スイッチ
20 交流電圧変成器
21 交流電流変成器
22 インバータ出力演算部
23 発電機定格容量設定部
24 負荷容量演算部
25 負荷移行容量演算部
26 負荷容量認識部
27 起動信号入力部
28 起動信号出力部
29 負荷移行完了認識部
30 負荷移行制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method and apparatus for an inverter that performs parallel operation with a generator that supplies power from a commercial system together with output power from a generator to a load via an inverter in a private power generation facility or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a private power generation facility including a cogeneration system, power supply from a commercial system has also been used in order to ensure electric power when a generator fails and to operate the generator in an efficient state. In order to perform power supply from the commercial system and power supply from the generator in parallel operation, the power generation output of the generator is linked to the AC power supplied from the commercial system, and the system linkage matches the amplitude, frequency, phase, etc. It is necessary to drive.
[0003]
FIG. 6 shows an outline of a system in which power is supplied from a commercial system via an inverter and a generator and an inverter are operated in parallel. Such a system is provided in, for example, one factory or building, and
[0004]
The
[0005]
An output from the generator 4 is supplied to the
[0006]
That is, when power is supplied from the generator 4 to the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
[0008]
FIG. 7 shows the load current when the
[0009]
The change in the output of the
[0010]
FIG. 7 shows the experimental results under the conditions of a generator rated capacity of 60 kW, an initial load capacity of 49 kW, and an additional load capacity of 30 kW. Since the load is a heater, it is resistive, and there is almost no instantaneous load increase at startup. Nevertheless, until the output of the
[0011]
In order to avoid the stop of the generator 4, the set value of the rated capacity of the generator 4 is set small in the
[0012]
An object of the present invention is to provide a control method and apparatus for an inverter that performs parallel operation with a generator that can be controlled so that the generator does not enter an overload state even when the load is added and started. Is to provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method for controlling an inverter that performs parallel operation with a generator so that an amount of power exceeding the rated capacity of the generator is supplied from a commercial power source via the inverter.
For the load to be supplied with power, obtain the instantaneous load capacity required at startup in advance,
Before starting by adding a load, the load is transferred from the generator to the inverter so that the power for the load capacity required for the load required for the load can be output from the generator. It is the control method of the inverter which performs parallel operation with the generator to perform.
[0014]
According to the present invention, the instantaneous load capacity required at the start-up is determined in advance for the load to be supplied with power. Before starting with the addition of a load, the load is transferred from the generator to the inverter so that the power for the load capacity required at the time of start-up can be output from the generator. When starting a load, the generator output capacity has a margin for the load capacity required when starting the load, so the instantaneous power required at startup can be generated without overloading the generator. Can be supplied from the machine.
[0015]
In addition, the present invention is characterized in that after the load shift from the generator to the inverter, after the start of the load is completed, the generator rated capacity margin of the inverter output is transferred to the generator.
[0016]
According to the present invention, at the time of additional start-up of the load, after the load shift is performed so that instantaneous power necessary for start-up can be supplied and the output of the inverter is increased, Since the generator rated capacity margin is transferred to the generator, the generator can be operated at the rated capacity after the start of the load is completed. Since the generator is operated at the rated capacity, the power generation efficiency is improved, and a decrease in power conversion efficiency in the inverter can be minimized.
[0017]
Furthermore, the present invention provides a control device for an inverter that performs parallel operation with a generator so that an amount of power exceeding the rated capacity of the generator is supplied from a commercial power source via the inverter.
For a load to be supplied with power, an activation signal input unit for inputting an activation command,
The load that is set for the load for which the start command is input to the start signal input unit, and the recognized load capacity is derived, with the instantaneous load capacity required at the start being set in advance for the load A capacity recognition unit;
A load capacity calculation unit for detecting and calculating a load capacity during power supply and deriving a calculation result;
Based on the load capacity derived from the load capacity recognition unit and the load capacity calculation unit, a transfer capacity calculation unit that calculates and derives a transfer capacity as a load to be transferred from the generator to the inverter before starting the load, and
The inverter is controlled so that the output is increased by the transfer capacity derived from the transfer capacity calculation unit, the load is transferred, and after the load is transferred, the load to which the start command is input is controlled to start. An inverter that performs parallel operation with a generator, comprising: a load transition control unit that controls the inverter output so that an inverter output is reduced by a load transition of the generator rated capacity of the inverter output to the generator after completion. It is a control device.
[0018]
According to the present invention, an activation command is input to the activation signal input unit for a load to be supplied with power. The load capacity recognizing unit recognizes the load capacity that is set for the load for which the start command is input to the start signal input unit, and the recognized load capacity is determined. To derive. The load capacity calculation unit detects and calculates a load capacity during power supply, and derives a calculation result. Based on the load capacity derived from the load capacity recognition unit and the load capacity calculation unit, the transfer capacity calculation unit calculates and derives the transfer capacity to be transferred from the generator to the inverter before starting the load. The load transition control unit controls the inverter to perform load transition so that the output increases by the transition capacity derived from the transition capacity calculation unit, and after the load transition, the load to which the start command is input starts. After the start of the load is completed, control is performed so that the generator rated capacity margin of the inverter output is transferred to the generator and the inverter output decreases. Since the inverter is shifted and increased in advance only at the time of starting the load, the instantaneous power required at the time of starting the load can be supplied from the generator. Since the generator can be operated at the rated capacity after the start of the load is completed, the generator can be operated efficiently and the loss associated with power conversion by the inverter can be minimized.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of an inverter control apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, for example, among the
[0020]
The power supply to the
[0021]
FIG. 2 shows a configuration of the
[0022]
In the load transition control in the present embodiment, the load transition
[0023]
Since the inverter
[0024]
FIG. 3 shows a basic logic determination procedure for performing load transfer in the control device of this embodiment. When the
(Generator rated capacity)-(Generator output) <K x (Additional load capacity) ... (1)
[0025]
In
[0026]
When it is determined in Step a2 of FIG. 3 that the condition of
[0027]
FIG. 4 shows the logic of load transfer performed by controlling the
[0028]
FIG. 5 shows an example of changes in the generator output and the inverter output when the load shift control is performed according to the procedure shown in FIG. When a load input command is issued by operating the
[0029]
After the load activation at time t3, the increase in load accompanying the load activation decreases at time t4, and it is determined that the load activation is completed. However, in practice, as indicated by the solid line, the output of the
[0030]
As described above, in the present embodiment, power supply when starting the
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when a load is added, a load transition is performed in advance so that an instantaneous load capacity necessary for starting the load is supplied from the inverter, and the output of the generator is started. Since the load capacity that is sometimes required is provided, it is possible to supply the power necessary for starting the load from the generator without causing the generator to be overloaded. Even when starting a load that needs to supply a large amount of electric power instantaneously, the generator does not enter an overload state, so that it is possible to avoid a situation such as a generator operation stop.
[0032]
Further, according to the present invention, the load is transferred to the inverter side at the time of starting the load, the instantaneous electric power required at the time of starting is supplied from the generator, and after the start of the load is completed, from the inverter to the generator Since the rated capacity margin is transferred to the load, the generator is operated at the rated capacity, so that the efficiency can be improved and the loss in the inverter can be reduced.
[0033]
Further, according to the present invention, for the load to be activated by inputting the activation command at the activation signal input unit, the instantaneous load capacity required at the time of activation is set in advance and derived from the load capacity recognition unit. The load capacity currently being supplied is derived by detecting the voltage value and current value in the load capacity calculation unit, and the transition capacity calculation unit is based on the load capacity derived from the load capacity recognition unit and the load capacity calculation unit. The transfer capacity to be transferred from the generator to the inverter is calculated and derived, and the load transfer control unit controls so as to increase by the transfer capacity of the inverter. Since the load to which the load transition activation command is input is activated, the instantaneous electric power required when the load is activated can be supplied from the generator, and the generator is not overloaded. After starting the load, the generator rated capacity margin of the inverter output is controlled so that the load shifts to the generator and the inverter output decreases, so that the generator can be operated at the rated capacity. The time to increase the output of the inverter so that the output of the generator is reduced for power supply at the start of the load is a short time at the start of the load. It can be operated and power generation efficiency can be increased. Since only the minimum necessary power is supplied from the inverter, the loss associated with the conversion can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic concept of a parallel operation system of a generator and an inverter according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an electrical configuration of an
FIG. 3 is a flowchart showing basic load transfer capacity determination logic performed to add and start a
FIG. 4 is a flowchart showing a load transfer control operation performed in the embodiment of FIG. 1;
5 is a time chart showing changes in generator output and inverter output accompanying the control of FIG. 4; FIG.
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of a conventional parallel operation system of a generator and an inverter.
7 is a time chart showing changes in instantaneous values of load current, inverter output current, and generator output current when the
[Explanation of symbols]
11, 12
Claims (3)
電力供給の対象となる負荷について、起動時に必要となる瞬間的な負荷容量を予め求めておき、
負荷を追加して起動する前に、該負荷について求められている起動時に必要な負荷容量分の電力を発電機から出力できるように、発電機からインバータに負荷移行を行っておくことを特徴とする発電機と並列運転を行うインバータの制御方法。In the control method of the inverter that operates in parallel with the generator so that the amount of power exceeding the rated capacity of the generator is supplied from the commercial power source via the inverter,
For the load to be supplied with power, obtain the instantaneous load capacity required at startup in advance,
Before starting by adding a load, the load is transferred from the generator to the inverter so that the power for the load capacity required for the load required for the load can be output from the generator. Control method of the inverter that operates in parallel with the generator.
電力供給の対象となる負荷について、起動指令を入力するための起動信号入力部と、
負荷について、起動時に必要となる瞬間的な負荷容量が予め設定され、起動信号入力部に起動指令が入力される負荷について設定されている負荷容量を認識し、認識された負荷容量を導出する負荷容量認識部と、
電力供給中の負荷容量を検出して演算し、演算結果を導出する負荷容量演算部と、
負荷容量認識部および負荷容量演算部から導出される負荷容量に基づいて、負荷の起動前に発電機からインバータに移行させる負荷としての移行容量を演算して導出する移行容量演算部と、
移行容量演算部から導出される移行容量だけ出力が増加するようにインバータを制御して負荷移行を行い、負荷移行後に、該起動指令が入力された負荷が起動するように制御し、負荷の起動完了後に、インバータ出力のうち発電機定格容量余裕分が発電機に負荷移行してインバータ出力が減少するように制御する負荷移行制御部とを含むことを特徴とする発電機と並列運転を行うインバータの制御装置。In the inverter control device that operates in parallel with the generator so that the amount of power exceeding the rated capacity of the generator is supplied from the commercial power supply via the inverter,
For a load to be supplied with power, an activation signal input unit for inputting an activation command,
The load that is set for the load for which the start command is input to the start signal input unit, and the recognized load capacity is derived, with the instantaneous load capacity required at the start being set in advance for the load A capacity recognition unit;
A load capacity calculation unit for detecting and calculating a load capacity during power supply and deriving a calculation result;
Based on the load capacity derived from the load capacity recognition unit and the load capacity calculation unit, a transfer capacity calculation unit that calculates and derives a transfer capacity as a load to be transferred from the generator to the inverter before starting the load, and
The inverter is controlled so that the output is increased by the transfer capacity derived from the transfer capacity calculation unit, the load is transferred, and after the load is transferred, the load to which the start command is input is controlled to start. An inverter that performs parallel operation with a generator, comprising: a load transition control unit that controls the inverter output so that an inverter output is reduced by a load transition of the generator rated capacity of the inverter output to the generator after completion. Control device.
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