Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6006637B2 - Power conversion control device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6006637B2 - Power conversion control device - Google Patents

Power conversion control device Download PDF

Info

Publication number
JP6006637B2
JP6006637B2 JP2012285915A JP2012285915A JP6006637B2 JP 6006637 B2 JP6006637 B2 JP 6006637B2 JP 2012285915 A JP2012285915 A JP 2012285915A JP 2012285915 A JP2012285915 A JP 2012285915A JP 6006637 B2 JP6006637 B2 JP 6006637B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
voltage
angular velocity
unit
fluctuation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012285915A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014128178A (en
Inventor
祐子 平瀬
祐子 平瀬
桂 高橋
桂 高橋
英治 吉村
英治 吉村
省吾 桂
省吾 桂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Jukogyo KK
Priority to JP2012285915A priority Critical patent/JP6006637B2/en
Publication of JP2014128178A publication Critical patent/JP2014128178A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6006637B2 publication Critical patent/JP6006637B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

本発明は、電力系統と連系して運転する連系運転と、電力系統から独立して運転する自立運転の両方を可能にする単一の制御手法を有する電力変換装置に関する。   The present invention relates to a power conversion apparatus having a single control method that enables both an interconnected operation that operates in conjunction with an electric power system and an independent operation that operates independently from the electric power system.

近年、太陽光発電等の直流発電体を利用した分散型の電力供給システムに関心が高まっている。このようなシステムでは、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置を備えている。電力系統と連系して運転する一般的な電力変換装置は、連系運転機能は有するが、電力系統から独立して自立運転を行うことができない。本件出願人らは最近、発電機相当の特性を有する電力変換器の制御手法を開発し、連系運転時だけでなく、自立運転時でも安定した電力を供給するとともに、連系運転から自立運転への無瞬断での移行を実現することを提案した(例えば、特許文献1を参照)。   In recent years, there has been an increasing interest in distributed power supply systems that use direct current generators such as solar power generation. Such a system includes a power conversion device that converts DC power into AC power. A general power conversion device that operates in conjunction with an electric power system has an interconnection operation function, but cannot perform independent operation independently of the electric power system. The present applicants recently developed a control method for a power converter having characteristics equivalent to a generator, and supplies stable power not only during grid operation but also during stand-alone operation. It has been proposed to realize a non-instantaneous transition to (see, for example, Patent Document 1).

また、特許文献2には、既注入無効電力が負荷無効電力とバランスしたときに予め定めた位相の追加注入無効電力を、一定期間、追加注入する場合において、追加無効電力注入後から上記一定期間よりも短い期間経過後に、系統周波数偏差の符号に基づいて既注入無効電力の位相を判定すること、判定時点での系統周波数偏差の符号からの既注入無効電力の位相が追加注入無効電力の予め定めた位相と逆位相になっているときは、系統周波数偏差の符号に対応した位相の追加注入無効電力を、改めて一定期間、注入すること、および、判定時点での系統周波数偏差の符号からの既注入無効電力の位相が追加注入無効電力の予め定めた位相と同位相であるときは、追加注入無効電力注入後から一定期間経過するまでの残り期間、同じ位相で追加注入無効電力の注入を継続することにより単独運転を検出することが開示されている。   Further, in Patent Document 2, when additional injection reactive power having a predetermined phase when the already injected reactive power balances with the load reactive power is additionally injected for a certain period, the above-mentioned certain period after the additional reactive power injection The phase of the already injected reactive power is determined based on the sign of the system frequency deviation after a shorter period of time, and the phase of the already injected reactive power from the sign of the system frequency deviation at the time of determination is When the phase is opposite to the determined phase, the additional injection reactive power of the phase corresponding to the sign of the system frequency deviation is injected again for a certain period, and the sign of the system frequency deviation at the time of determination When the phase of the pre-injected reactive power is the same as the predetermined phase of the additional reactive power, it is added in the same phase for the remaining period after the additional reactive power is injected. It is disclosed to detect the isolated operation by continuing injection of the incoming reactive power.

特開2007−244068号公報JP 2007-244068 A 特開2011−55678号公報JP 2011-55678 A

ところで、上位系統事故、作業などにより系統が開放された場合に、発電設備系統から解列されない状態で単独運転を継続していると、本来無電圧であるべき系統が充電されることになり、保安面、供給信頼度確保面の問題を生じるため、発電体は単独運転を確実に防止することを求められている。また、発電設備系統の出力と負荷が電力平衡の状態にある場合などには、系統が開放されたことを容易に検出できないため、電力平衡を崩す操作も含めて、可能な限り高速での運転停止を要求されており、発電体が発電機の場合と電力変換器の場合とでその要件が異なる。   By the way, when the system is opened due to an upper system accident, work, etc., if the single operation is continued without being disconnected from the power generation facility system, the system that should be essentially no voltage will be charged, In order to raise security and supply reliability problems, the power generator is required to reliably prevent isolated operation. In addition, when the output of the power generation system and the load are in a state of power balance, it is not easy to detect that the system has been opened. Stopping is required, and the requirements differ depending on whether the generator is a generator or a power converter.

しかし、上記特許文献1において出願人の発明した制御手法を持つ電力変換装置は、電力変換装置でありながら発電機相当の特性を有するため、このような電力変換装置に適した単独運転検出手法は既存しない。つまり、電力系統と連系して運転する一般的な電力変換装置と同様に、電流指令値の位相成分を直接操作する検出手法を採用すると、周波数以外の成分への干渉が大きくなってしまい、単独運転検出後に無瞬断で自立運転へ移行するという、この電力変換装置が本質的に有する特性を損なう。一方、発電機と同様に無効電力を直接操作する検出手法を、仮想的な発電機に採用すると、電力変換器に求められる高速な単独運転検出を満足することができない。   However, since the power conversion device having the control method invented by the applicant in Patent Document 1 has characteristics equivalent to a generator while being a power conversion device, an isolated operation detection method suitable for such a power conversion device is Does not exist. That is, as with a general power conversion device that operates in conjunction with the power system, if a detection method that directly manipulates the phase component of the current command value is employed, interference with components other than the frequency increases. This inherently impairs the characteristic of the power conversion device that shifts to a self-sustained operation without instantaneous interruption after detecting an isolated operation. On the other hand, when a detection method for directly operating reactive power as in the case of a generator is adopted for a virtual generator, high-speed isolated operation detection required for a power converter cannot be satisfied.

従来技術において単独運転検出後に自立運転へ移行するには、システムの切り替えや専用装置の装備が必要であり、単一のシステムで専用装置を設けることなく無瞬断で自立運転へ移行できる従来技術は存在しなかった。   In order to shift to independent operation after detecting isolated operation in the conventional technology, it is necessary to switch the system or equip the dedicated device, and the conventional technology that can shift to independent operation without instantaneous interruption without providing a dedicated device in a single system Did not exist.

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、系統連系中に上位系統事故等により発生した単独運転を高速に検出し、かつ、無瞬断で自立運転へ移行して自立運転の継続を可能にする電力変換制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems.It detects an isolated operation caused by an upper system fault or the like during grid connection at high speed, and shifts to a self-sustained operation without instantaneous interruption. It is an object of the present invention to provide a power conversion control device that enables continuous operation.

上記の課題を解決するために、本発明のある態様に係る電力変換制御装置は、電力系統と系統側遮断器によって接続又は切断されて使用される電力変換装置において、前記系統側遮断器に接続された解列用開閉器に出力線を介して接続され、直流電源部から入力される直流電力を交流電力に変換して前記出力線へ出力する電力変換器を制御する電力変換制御装置であって、有効電力指令に対する前記電力変換器が出力する有効電力の偏差、仮想的な発電機の速度垂下特性、及び前記電力変換器が出力する交流電圧の角速度の所定角速度に対する偏差に基づいて前記仮想的な発電機と前記出力線との内部相差角を算出するガバナモデル部と、無効電力指令に対する前記電力変換器が出力する無効電力の偏差、前記仮想的な発電機の電圧垂下特性、及び前記電力変換器が出力する交流電圧の所定電圧に対する偏差に基づいて前記仮想的な発電機の内部誘起電圧の絶対値を算出するAVRモデル部と、前記ガバナモデル部で算出された内部相差角、前記AVRモデル部で算出された内部誘起電圧の絶対値、前記仮想的な発電機の仮想インピーダンスと実在インピーダンスを合わせた内部インピーダンス、及び前記電力変換器が出力する交流電圧に基づいて前記仮想的な発電機の電機子電流に相当する電流の指令値を算出する発電機モデル部と、前記発電機モデル部で算出された電流指令をPWM信号に変換して前記電力変換器に出力するPWM信号生成部と、前記出力線の電気的変動に基づいて、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が第1所定値以上である場合に単独運転を能動的に検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された単独運転検出部と、を備える。   In order to solve the above problems, a power conversion control device according to an aspect of the present invention is connected to the system-side circuit breaker in a power conversion device used by being connected or disconnected by a power system and a system-side circuit breaker. A power conversion control device that controls a power converter that is connected to the disconnected switch via an output line and converts DC power input from a DC power supply unit to AC power and outputs the AC power to the output line. The virtual power based on the deviation of the active power output from the power converter with respect to the active power command, the virtual generator speed drooping characteristic, and the deviation of the angular speed of the AC voltage output from the power converter from a predetermined angular speed. A governor model unit for calculating an internal phase difference angle between a typical generator and the output line, a deviation of reactive power output by the power converter with respect to a reactive power command, and a voltage drooping characteristic of the virtual generator And an AVR model unit that calculates an absolute value of an internal induced voltage of the virtual generator based on a deviation of an AC voltage output from the power converter with respect to a predetermined voltage, and an internal phase difference angle calculated by the governor model unit , Based on the absolute value of the internal induced voltage calculated by the AVR model unit, the internal impedance of the virtual generator combined with the virtual impedance and the real impedance, and the AC voltage output from the power converter A generator model unit that calculates a command value of a current corresponding to an armature current of a generator, and a PWM signal that converts the current command calculated by the generator model unit into a PWM signal and outputs the PWM signal to the power converter Based on the electrical fluctuations of the generator and the output line, the amount of operation is determined for each control cycle that matches the frequency of the AC voltage transmitted on the output line. Is applied to the internal phase difference angle calculated by the control unit, and when the resulting fluctuation in the angular velocity is equal to or greater than a first predetermined value, the isolated operation is actively detected, and then the disconnecting switch is opened. An isolated operation detection unit configured to shift the power conversion device to the independent operation.

ここで「操作量」とは、能動的な変動量を意味し、「内部相差角に操作量を付与する」とは、内部相差角に能動的な変動量を付与することを意味する。   Here, “operation amount” means an active fluctuation amount, and “giving an operation amount to the internal phase difference angle” means giving an active fluctuation amount to the internal phase difference angle.

上記構成によれば、単独運転検出のための能動操作であっても、発電機相当の特性を有する電力変換装置の電力変換制御装置内における内部相差角に角速度を変化させるための操作量を付与して、電力変換器から出力される交流電圧の角速度の変動を増幅させ、その結果の角速度の変動が所定の値を超えた後に解列用開閉器を開いて電力変換装置を自立運転に移行させるため、単独運転検出後でもこの電力変換装置が本質的に有する無瞬断で自立運転へ移行できるという特性を損なわず、自立運転を継続することができる。しかも、内部相差角に操作量を付与するので、無効電力に操作量を付与する場合に生じる応答遅れを生じないことから、電力変換器に求められる高速な単独運転検出を満足することができる。   According to the above configuration, even for an active operation for detecting an isolated operation, an operation amount for changing an angular velocity to an internal phase difference angle in a power conversion control device of a power conversion device having characteristics equivalent to a generator is provided. Then, the fluctuation of the angular speed of the AC voltage output from the power converter is amplified, and after the fluctuation of the resulting angular speed exceeds a predetermined value, the disconnection switch is opened and the power converter is shifted to the autonomous operation. Therefore, even after the isolated operation is detected, it is possible to continue the independent operation without impairing the characteristic that the power conversion device can essentially shift to the independent operation without instantaneous interruption. In addition, since the operation amount is given to the internal phase difference angle, there is no response delay that occurs when the operation amount is given to the reactive power, so that the high-speed isolated operation detection required for the power converter can be satisfied.

前記単独運転検出部は、前記出力線の電気的変動を検知して電気的変動検知信号を生成し、かつ電気的変動が所定の量以上の場合には受動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された電気的変動検知部と、前記電気的変動検知部から電気的変動検知信号が入力される期間において、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与すると共に、前記電気的変動の有無に関わらず、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に前記出力線上を伝送される交流電圧の角速度の変動に比例した操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が第1所定値以上である場合に能動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された操作量付与部と、を備えてもよい。   The islanding detection unit detects an electrical variation of the output line to generate an electrical variation detection signal, and detects the passive islanding when the electrical variation is a predetermined amount or more, and then An electrical fluctuation detection unit configured to open the disconnection switch and shift the power converter to a self-sustaining operation, and a period in which an electrical fluctuation detection signal is input from the electrical fluctuation detection unit, An operation amount is given to the internal phase difference angle calculated by the governor model unit for each control cycle that matches the frequency of the AC voltage transmitted on the output line, and whether or not there is an electrical fluctuation, Is given to the internal phase difference angle calculated by the governor model unit an operation amount proportional to the fluctuation of the angular velocity of the AC voltage transmitted on the output line for each control cycle that matches the frequency of the AC voltage transmitted. The result When the fluctuation of the angular velocity of the vehicle is greater than or equal to a first predetermined value, an active isolated operation is detected, and then the disconnection switch is opened to shift the power conversion device to the independent operation. May be provided.

前記電気的変動検知部において、電気的変動が所定の態様である場合とは、例えば電気的変動として交流電圧が跳躍的に変化(瞬間的に大きく変動)した場合、高調波の割合が所定値以上となった場合や周波数或いは角速度が瞬間的に大きく変動した場合であってもよい。   In the electrical fluctuation detection unit, the case where the electrical fluctuation is in a predetermined mode means that, for example, when the AC voltage jumps as an electrical fluctuation (instantaneous large fluctuation), the ratio of harmonics is a predetermined value. It may be the case where the above is reached, or the case where the frequency or angular velocity fluctuates greatly.

前記操作量付与部においては、前記角速度の変動に比例した量の符号は、前記角速度の変動が増大する方向に決定する。また、付与した結果の角速度の変動量が前記第1所定値より小さい第2所定値以上であると判定された場合には、前記内部相差角に与える前記角速度を変化させるための操作量が更に大きくなるように構成されてもよい。   In the operation amount giving unit, the sign of the amount proportional to the fluctuation of the angular velocity is determined in a direction in which the fluctuation of the angular velocity increases. In addition, when it is determined that the fluctuation amount of the angular velocity obtained as a result is equal to or greater than a second predetermined value smaller than the first predetermined value, an operation amount for changing the angular velocity applied to the internal phase difference angle is further increased. You may be comprised so that it may become large.

上記構成により、単独運転を検出した後も、好適に自立運転を継続することができる。   With the above configuration, the independent operation can be preferably continued even after the isolated operation is detected.

前記電力変換装置又は前記電力変換制御装置は、前記電力変換器が出力する有効電力を算出或いは計測してこれを前記ガバナモデル部に出力する有効電力検知部と、前記電力変換器が出力する無効電力を算出或いは計測してこれを前記AVRモデル部に出力する無効電力検知部と、前記電力変換器が出力する交流電圧を計測して実効値を算出し、これらを前記AVRモデル部及び前記発電機モデル部に出力する電圧検知部と、前記電力変換器が出力する交流電圧の角速度を算出或いは計測してこれを前記ガバナモデル部に出力する角速度検知部と、を含んでもよい。   The power conversion device or the power conversion control device calculates or measures the active power output from the power converter and outputs the active power to the governor model unit, and the invalidity output from the power converter. A reactive power detection unit that calculates or measures power and outputs it to the AVR model unit; an AC voltage output from the power converter is measured to calculate an effective value; these are calculated as the AVR model unit and the power generation unit A voltage detection unit that outputs to the machine model unit; and an angular velocity detection unit that calculates or measures an angular velocity of the AC voltage output from the power converter and outputs the angular velocity to the governor model unit.

本発明によれば、系統連系中に上位系統事故等により発生した単独運転を高速に検出し、電力変換装置が本質的に有する単独運転検出後に無瞬断で自立運転へ移行する特性を損なうことのない電力変換制御装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, an isolated operation that occurs due to an upper system fault or the like during grid connection is detected at high speed, and the power converter inherently detects an isolated operation and thus loses the characteristic of shifting to an independent operation without instantaneous interruption. It is possible to provide a power conversion control device that does not occur.

本発明の実施の形態1に係る電力変換装置を用いたパワーコンディショナシステムの構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structural example of the power conditioner system using the power converter device which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1の電力変換装置の電力変換制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the power conversion control apparatus of the power converter device of FIG. 図2の電力変換制御装置の具体的な構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the specific structural example of the power conversion control apparatus of FIG. 図1の電力変換装置が連系運転から自立運転に移行する場合の制御の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of control in case the power converter device of FIG. 1 transfers to a self-sustained operation from a grid operation. 図3の電力変換制御装置の単独運転検出処理における電気的変動検知処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the electrical fluctuation detection process in the independent operation detection process of the power conversion control apparatus of FIG. 図3の電力変換制御装置の単独運転検出処理における操作量付与処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the operation amount provision process in the independent operation detection process of the power conversion control apparatus of FIG. 比較例として位相成分の電流指令値に角速度を変化させるための操作量を付与した場合の単独運転検出処理の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the independent operation detection process at the time of providing the operation amount for changing an angular velocity to the electric current command value of a phase component as a comparative example. 内部相差角に角速度を変化させるための操作量を付与した場合の単独運転検出処理の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the independent operation detection process at the time of providing the operation amount for changing an angular velocity to an internal phase difference angle.

本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同じ符号を付して、重複する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Below, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is the same or it corresponds through all the drawings, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係る電力変換装置を用いたパワーコンディショナシステム構成例を示す構成図である。パワーコンディショナシステムは、直流電源と電力変換装置とを備える分散型の電力供給システムであれば特に限定されない。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration example of a power conditioner system using the power conversion device according to the first embodiment of the present invention. The power conditioner system is not particularly limited as long as it is a distributed power supply system including a DC power supply and a power converter.

[構成]
図1に示すように、パワーコンディショナシステム200は、例えば、家庭に設置され、電力会社の変電所母線である電力系統7と、系統側遮断器8(接続部)及び変圧器9を介して接続されている。系統側遮断機8の開閉は、電力系統7の制御システム(図示せず)によって制御される。変圧器9は、例えば柱上に配置された変圧器である。
[Constitution]
As shown in FIG. 1, a power conditioner system 200 is installed in a home, for example, through a power system 7 that is a substation bus of an electric power company, a system-side circuit breaker 8 (connection unit), and a transformer 9. It is connected. Opening and closing of the system side circuit breaker 8 is controlled by a control system (not shown) of the power system 7. The transformer 9 is, for example, a transformer disposed on a pillar.

パワーコンディショナシステム200は、例えば太陽光発電用のソーラーパネルである直流発電体1と、ニッケル水素電池等の二次電池2と、直流発電体1及び二次電池2で構成される直流電源101から入力される直流電力を交流電力に変換して出力線30へ出力する電力変換器3と、電力変換器3の運転を制御する電力変換制御装置4と、解列用開閉器5と、を備えている。電力変換器3及び電力変換制御装置4が電力変換装置100を構成している。   The power conditioner system 200 includes, for example, a DC power source 101 that is a solar panel for solar power generation, a secondary battery 2 such as a nickel metal hydride battery, and a DC power source 101 that includes the DC power generator 1 and the secondary battery 2. A power converter 3 that converts the DC power input from AC into AC power and outputs it to the output line 30; a power conversion control device 4 that controls the operation of the power converter 3; and a disconnecting switch 5. I have. The power converter 3 and the power conversion control device 4 constitute a power conversion device 100.

電力変換器3は、特に限定されないが、例えば、インバータ及び出力フィルタで構成される。電力変換制御装置4は、電力系統7との連系運転中に電力変換器3が電力系統7と切断されて単独運転に移行したことを検出する単独運転移行検出機能を有するとともに解列用開閉器5の開閉を制御する。電力変換制御装置4は、単独運転に移行したことを検出すると解列用開閉器5を開いて電力変換装置100を自立運転に切り替える。このようにして、電力変換装置100は、連系運転時には電力系統7と接続され、単独運転および自立運転時には電力系統7と切断されて使用される。特定負荷6の容量が、電力変換器3の定格容量の範囲に限られる場合、図1に示すように、特定負荷6を出力線30における解列用開閉器5よりインバータ側の部分に接続しておくことで、単独運転検出後も、開閉器5を解列させるという操作のみで電力変換装置100は、特定負荷6への給電を停止することなく自立運転を継続することができる。   Although the power converter 3 is not specifically limited, For example, it is comprised with an inverter and an output filter. The power conversion control device 4 has a single operation transition detection function for detecting that the power converter 3 has been disconnected from the power system 7 and shifted to a single operation during the interconnected operation with the power system 7 and opens and closes for disconnection. The opening and closing of the device 5 is controlled. When the power conversion control device 4 detects the shift to the single operation, the power conversion control device 4 opens the disconnection switch 5 and switches the power conversion device 100 to the independent operation. In this way, the power conversion device 100 is connected to the power system 7 during the interconnected operation, and disconnected from the power system 7 during the independent operation and the independent operation. When the capacity of the specific load 6 is limited to the range of the rated capacity of the power converter 3, the specific load 6 is connected to the inverter side from the disconnecting switch 5 in the output line 30 as shown in FIG. Thus, the power conversion device 100 can continue the independent operation without stopping the power supply to the specific load 6 only by the operation of disconnecting the switch 5 even after the isolated operation is detected.

図2は、電力変換制御装置4の構成を示すブロック図である。図2に示すように、電力変換制御装置4は、発電機モデル21と、ガバナモデル19及びAVRモデル20を含む発電機制御部モデル15と、PWM信号生成部16と、単独運転検出部17とを主に備える。単独運転検出部17は、電気的変動検知部17aと操作量付与部17bとを備える。   FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the power conversion control device 4. As shown in FIG. 2, the power conversion control device 4 includes a generator model 21, a generator control unit model 15 including a governor model 19 and an AVR model 20, a PWM signal generation unit 16, and an isolated operation detection unit 17. Is mainly provided. The isolated operation detection unit 17 includes an electrical fluctuation detection unit 17a and an operation amount providing unit 17b.

電力変換制御装置4は、FPGA(field-programmable gate array)、PLC(programmable logic controller)、マイクロコントローラ等の演算装置で構成され、発電機制御部モデル15、PWM信号生成部16、単独運転検出部17は、上記演算装置において、それに内蔵されるプログラムが実行されることにより実現される機能である。尚、有効電力検知部11、無効電力検知部12、電圧検知部13及び角速度検知部14は、電力変換器3の出力側に接続された図示しない計測装置により計測された出力電流値及び出力電圧値に基づいて、それぞれ電力変換器3が出力する有効電力、無効電力、交流電力の電圧、及びその角速度を計測或いは算出するものである。   The power conversion control device 4 includes arithmetic devices such as a field-programmable gate array (FPGA), a programmable logic controller (PLC), and a microcontroller, and includes a generator control unit model 15, a PWM signal generation unit 16, an isolated operation detection unit. Reference numeral 17 denotes a function realized by executing a program incorporated in the arithmetic device. The active power detection unit 11, the reactive power detection unit 12, the voltage detection unit 13, and the angular velocity detection unit 14 are output current values and output voltages measured by a measurement device (not shown) connected to the output side of the power converter 3. Based on the values, the active power, reactive power, AC power voltage, and angular velocity output from the power converter 3 are measured or calculated.

発電機モデル21は、同期発電機本体をモデル化したものである。発電機制御部モデル15は、同期発電機の機能を所定の演算パラメータを用いてモデル化した制御モデル(演算ブロック)である。発電機制御部モデル15は、同期発電機を制御するガバナ、及びAVR(automatic voltage regulator)をそれぞれモデル化した制御モデルである、ガバナモデル、AVRモデルを含むものであればよい。発電機モデル21及び発電機制御部モデル15として、周知のものを用いることができ、例えばParkモデルを用いることができる。   The generator model 21 is a model of a synchronous generator body. The generator control unit model 15 is a control model (calculation block) in which the function of the synchronous generator is modeled using predetermined calculation parameters. The generator control unit model 15 only needs to include a governor model and an AVR model, which are control models each modeling a governor that controls a synchronous generator and an AVR (automatic voltage regulator). As the generator model 21 and the generator control unit model 15, known ones can be used, for example, a Park model can be used.

本実施の形態では、発電機制御部モデル15は、電力変換制御装置4の制御プログラム中に定義された、発電機のロータ角速度と内部誘起電圧に相当する変数(ω、E)、内部インピーダンスに相当する定数(r、x)、電機子電流の指令値に相当する変数(Iref)、および端子電圧実効値に相当する変数(V)を有し、ロータ角速度に相当する変数(ω)を決めるためのガバナに相当する制御と、内部誘起電圧に相当する変数(E)の絶対値を決めるためのAVRに相当する制御とを論理式で構成して、端子電圧と内部誘起電圧との位相差(内部相差角(Δθ))、端子電圧の絶対値と誘起電圧の絶対値との差、及び内部インピーダンス(r、x)から電機子電流の指令値に相当する変数(Iref)を算出する。上記ガバナ制御とは、速度垂下特性を電力変換器3に持たせるものであり上記AVR制御とは、電圧垂下特性を電力変換器3に持たせるものである。 In the present embodiment, the generator control unit model 15 includes variables (ω, E f ), internal impedances, which are defined in the control program of the power conversion control device 4 and correspond to the rotor angular velocity and internal induced voltage of the generator. to the corresponding constant (r s, x), corresponding to the variable (I ref) to a command value of the armature current, and the terminal voltage effective value to the corresponding variable has a (V g), corresponding to the rotor angular velocity variables ( The control corresponding to the governor for determining ω) and the control corresponding to AVR for determining the absolute value of the variable (E f ) corresponding to the internal induced voltage are constituted by logical expressions, and the terminal voltage and the internal induction are determined. phase difference between the voltage (internal phase angle ([Delta] [theta])), the difference between the absolute value of the induced voltage of the terminal voltage and the internal impedance (r s, x) variable corresponding from the command value of the armature current ( I ref ) is calculated. The governor control gives the power converter 3 a speed drooping characteristic, and the AVR control gives the power converter 3 a voltage drooping characteristic.

この発電機制御部モデル15と発電機モデル21によって計算した電機子電流の指令値に相当する変数Irefを、電流指令値(d軸電流指令値Id_ref及びq軸電流指令値Iq_ref)として電力変換器3(例えばインバータ)を動作させることにより、電力変換器3の出力電流を発電機電機子電流として、また電力変換器3の出力電圧を発電機端子電圧として扱うことが可能となる。そして、ロータ角速度に相当する変数(ω)を変化させると、端子電圧実効値(V)と誘起電圧(E)との位相差Δθが変化して、系統連系運転時は主に有効電力出力が変化し、自立運転時は主に系統周波数が変化する。 The variable I ref corresponding to the armature current command value calculated by the generator control unit model 15 and the generator model 21 is used as a current command value (d-axis current command value I d_ref and q-axis current command value I q_ref ). By operating the power converter 3 (for example, an inverter), it becomes possible to handle the output current of the power converter 3 as a generator armature current and the output voltage of the power converter 3 as a generator terminal voltage. When the variable (ω) corresponding to the rotor angular velocity is changed, the phase difference Δθ between the terminal voltage effective value (V g ) and the induced voltage (E f ) changes, which is mainly effective during grid-connected operation. The power output changes, and the grid frequency changes mainly during independent operation.

また、誘起電圧(E)を増大させると端子電圧実効値(V)の絶対値と誘起電圧(E)の絶対値との差が変化して、系統連系運転時は主に無効電力が変化し、自立運転時は主に系統電圧が変化するという同期発電機の特性を持った挙動を、電力変換装置100で実現することができる。なお、現実の発電機では、上記変数や定数、および特性の他に、過渡特性、制動巻き線の特性、非対称性、非線形性等、上記以外の特性も有するが、それらを含めて同期発電機の特性を持った挙動をインバータ(電力変換器3)で実現したものにおいても、上記の特性を含む限り、本発明の有効性は損なわれるものではないことは明らかである。 In addition, when the induced voltage (E f ) is increased, the difference between the absolute value of the terminal voltage effective value (V g ) and the absolute value of the induced voltage (E f ) changes, which is mainly invalid during grid connection operation. The power conversion device 100 can realize a behavior having the characteristics of a synchronous generator in which the power changes and the system voltage changes mainly during the independent operation. In addition to the variables, constants, and characteristics described above, actual generators have other characteristics such as transient characteristics, braking winding characteristics, asymmetry, and non-linearity. Even if the behavior having the above characteristics is realized by the inverter (power converter 3), it is apparent that the effectiveness of the present invention is not impaired as long as the above characteristics are included.

ガバナモデル部19は、有効電力指令Prefに対する有効電力検知部11で計測或いは算出された有効電力Pの偏差と、上述の速度垂下特性を持たせる制御と、角速度基準値ωref(所定角速度)に対する角速度検知部14で計測或いは算出された角速度ωの偏差と、に基づいて上述の内部相差角Δθを算出する。なお、角速度基準値ωrefは外部から入力されても、あるいはガバナモデル部19の内部に持っていてもよい。 The governor model unit 19 includes a deviation of the active power P measured or calculated by the active power detection unit 11 with respect to the active power command P ref, a control to give the above-mentioned speed drooping characteristics, and an angular speed reference value ω ref (predetermined angular speed). The internal phase difference angle Δθ described above is calculated based on the deviation of the angular velocity ω measured or calculated by the angular velocity detector 14. The angular velocity reference value ω ref may be input from the outside or may be held inside the governor model unit 19.

AVRモデル部20は、無効電力指令Qrefに対する無効電力検知部12で計測或いは算出された無効電力Qの偏差と、上述の電圧垂下特性を持たせる制御と、電圧実効値基準値Vref(所定電圧)に対する電圧検知部13で計測或いは算出された電圧実効値Vとに基づいて上述の誘起電圧(正確には誘起電圧の絶対値)Eの絶対値を算出する。なお、電圧実効値基準値Vrefは外部から入力されても、あるいはAVR20の内部に持っていてもよい。 The AVR model unit 20 includes a deviation of the reactive power Q measured or calculated by the reactive power detection unit 12 with respect to the reactive power command Q ref, a control for giving the above-described voltage drooping characteristic, and a voltage effective value reference value V ref (predetermined The absolute value of the induced voltage (more precisely, the absolute value of the induced voltage) E f is calculated based on the voltage effective value V g measured or calculated by the voltage detector 13 with respect to (voltage). Note that the voltage effective value reference value V ref may be input from the outside or may be held inside the AVR 20.

発電機モデル部21は、ガバナモデル部19で算出された内部相差角Δθ、AVRモデル部20で算出された誘起電圧Eの絶対値、上述の内部インピーダンスr、x、及び電圧検知算出部13で計測及び算出された電圧実効値Vに基づいて上述の電機子電流の指令値Iref(d軸電流指令値Id_ref及びq軸電流指令値Iq_ref)を算出する。 The generator model unit 21 includes the internal phase difference angle Δθ calculated by the governor model unit 19, the absolute value of the induced voltage E f calculated by the AVR model unit 20, the internal impedance r s , x, and the voltage detection calculation unit. The armature current command value I ref (d-axis current command value I d_ref and q-axis current command value I q_ref ) is calculated based on the voltage effective value V g measured and calculated in step 13.

PWM信号生成部16は、発電機モデル部21で算出された電機子電流の指令値Iref(d軸電流指令値Id_ref及びq軸電流指令値Iq_ref)をPWM信号に変換して電力変換器3に出力する。これにより、電力変換器3が電機子電流の指令値Irefに従って電力を出力する。PWM信号生成部16は、例えば、電流制御電圧出力型の電力変換器3を制御する。 The PWM signal generation unit 16 converts the armature current command value I ref (d-axis current command value I d_ref and q-axis current command value I q_ref ) calculated by the generator model unit 21 into a PWM signal to convert power. To the device 3. Thereby, the power converter 3 outputs electric power according to the command value I ref of the armature current. The PWM signal generation unit 16 controls, for example, the current control voltage output type power converter 3.

電気的変動検知部17aは、出力線30の電気的変動が所定の量以上である場合に単独運転を受動的に検出し、その後、前記解列用開閉器5を開くと共に、出力線30の電気的変動が所定の量未満であっても検知すれば、電気的変動検知信号を17bへ出力する。   The electrical fluctuation detection unit 17a passively detects an isolated operation when the electrical fluctuation of the output line 30 is greater than or equal to a predetermined amount, and then opens the disconnect switch 5 and the output line 30. If it is detected even if the electrical fluctuation is less than a predetermined amount, an electrical fluctuation detection signal is output to 17b.

前記操作量付与部17bは、単独運転時における出力線30の電圧の角速度の変動を増幅するような能動操作を行い、付与した結果の角速度の変動が所定の量を超えた場合に単独運転を能動的に検出し、その後、前記解列用開閉器5を開く。   The manipulated variable applying unit 17b performs an active operation that amplifies the fluctuation of the angular velocity of the voltage of the output line 30 during the single operation, and performs the single operation when the resulting change in the angular velocity exceeds a predetermined amount. Active detection is performed, and then the disconnecting switch 5 is opened.

図3は、図2の電力変換制御装置4の具体的な構成例を示すブロック図である。図3に示すように、電力変換器3は、インバータ及び出力フィルタで構成されている。発電機制御部モデル15は、ガバナモデル部19、及びAVRモデル部20を含む。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a specific configuration example of the power conversion control device 4 of FIG. As shown in FIG. 3, the power converter 3 includes an inverter and an output filter. The generator control unit model 15 includes a governor model unit 19 and an AVR model unit 20.

ガバナモデル部19は、外部から入力される有効電力指令Prefに対する有効電力検知部11で計測或いは算出された有効電力Pの偏差を算出し、この偏差に速度垂下特性を持たせる制御を行う。更に、外部から入力される角速度基準値ωrefに対し、角速度検知部14で計測或いは算出された角速度ωを減算して角速度偏差を算出し、これを上記有効電力偏差に速度垂下特性を持たせたものに加算して、仮想発電機のロータ角速度の変分に換算する。そして、このロータ角速度の変分を積分して内部相差角Δθを算出する。角速度基準値ωrefは、例えば周波数60Hzに相当する角速度であり、上記速度垂下特性は、例えば定格有効電力出力時、周波数60Hzの5%に相当する周波数低下を有する。 The governor model unit 19 calculates the deviation of the active power P measured or calculated by the active power detection unit 11 with respect to the active power command P ref input from the outside, and performs control to give this deviation a speed drooping characteristic. Further, the angular velocity deviation is calculated by subtracting the angular velocity ω measured or calculated by the angular velocity detector 14 from the angular velocity reference value ω ref input from the outside, and this is used to give the effective power deviation a velocity drooping characteristic. It is converted into a variation of the rotor angular speed of the virtual generator. Then, the internal phase difference angle Δθ is calculated by integrating the variation of the rotor angular velocity. The angular velocity reference value ω ref is, for example, an angular velocity corresponding to a frequency of 60 Hz, and the velocity drooping characteristic has a frequency drop corresponding to 5% of the frequency 60 Hz, for example, when the rated active power is output.

AVRモデル部20は、外部から入力される無効電力指令Qrefに対する無効電力検知部12で計測或いは算出された無効電力Qの偏差を算出し、この偏差に電圧垂下特性を持たせる制御を行う。更に外部から入力される電圧実効値基準値Vrefに対し、電圧検知部13で計測された電圧実効値Vを減算して電圧偏差を算出し、これを上記無効電力偏差に電圧垂下特性を持たせたものに加算する。そしてこれに、例えばPI制御による電圧維持制御を付与して、仮想発電機の内部誘起電圧Eの絶対値を算出する。電圧実効値基準値Vrefは、例えば202Vであり、上記電圧垂下特性は、例えば定格無効電力出力時、電圧202Vの5%に相当する電圧低下を有する。 The AVR model unit 20 calculates a deviation of the reactive power Q measured or calculated by the reactive power detection unit 12 with respect to the reactive power command Q ref input from the outside, and performs control to give this deviation a voltage drooping characteristic. Further with respect to the effective voltage reference value V ref input from the outside, calculates a voltage deviation by subtracting the effective voltage value V g which is measured by the voltage detection unit 13, the voltage drooping characteristic it to the reactive power deviation Add to what you have. And to this, for example, by applying a voltage maintenance control by PI control, and calculates the absolute value of the internal induced voltage E f of the virtual generator. The voltage effective value reference value V ref is, for example, 202 V, and the voltage drooping characteristic has a voltage drop corresponding to 5% of the voltage 202 V, for example, when the rated reactive power is output.

発電機モデル部21は、ガバナモデル部19で算出された内部相差角Δθ、AVRモデル部20で算出された誘起電圧Eの絶対値、電圧検知部13で計測或いは算出された電圧実効値V、内部インピーダンスr、xに基づいて発電機制御部モデル15の電機子電流指令値に相当する電流指令Irefを算出する。この計算は、例えば、図3のブロック21内に示されているフェーザ図を利用したベクトル演算により行われる。この計算によって算出された電流指令値Id_refと電流指令値Iq_refとがPWM信号生成部16に出力される。 The generator model unit 21 includes an internal phase difference angle Δθ calculated by the governor model unit 19, an absolute value of the induced voltage E f calculated by the AVR model unit 20, and a voltage effective value V measured or calculated by the voltage detection unit 13. A current command I ref corresponding to the armature current command value of the generator control unit model 15 is calculated based on g , the internal impedance r s , and x. This calculation is performed, for example, by a vector operation using a phasor diagram shown in the block 21 of FIG. The current command value I d_ref and the current command value I q_ref calculated by this calculation are output to the PWM signal generation unit 16.

PWM信号生成部16は、発電機モデル部21で算出された電流指令IrefをPWM信号に変換して電力変換器3に出力する。本実施の形態ではPWM信号生成部16には、電流計測部(図示せず)で計測された電力変換器3の電流と発電機モデル部21の出力である電流指令値Irefとが入力される。PWM信号生成部16は、当該出力電流をd−q変換することによりd軸電流Id及びq軸電流Iqを求め、それぞれを加減算器へ出力する。一方の加減算器では発電機モデル部21からの電流指令値Id_refからd軸電流Idが減算され、その値がPI制御ブロックへ出力される。また、他方の加減算器では、発電機モデル部21からの電流指令値Iq_refからq軸電流Iqが減算され、その値がPI制御ブロックへ出力される。各PI制御ブロックからの出力はd−q逆変換されPWM信号生成ブロックに出力される。PWM信号生成ブロックは、PWM処理され電力変換器3の各スイッチング素子を制御するPWM信号を生成してこれを電力変換器3に出力する。 The PWM signal generation unit 16 converts the current command I ref calculated by the generator model unit 21 into a PWM signal and outputs the PWM signal to the power converter 3. In the present embodiment, the PWM signal generation unit 16 receives the current of the power converter 3 measured by a current measurement unit (not shown) and the current command value I ref that is the output of the generator model unit 21. The The PWM signal generator 16 obtains a d-axis current Id and a q-axis current Iq by performing dq conversion on the output current, and outputs them to the adder / subtractor. On the other hand, the adder / subtracter subtracts the d-axis current Id from the current command value I d_ref from the generator model unit 21 and outputs the value to the PI control block. In the other adder / subtracter, the q-axis current Iq is subtracted from the current command value I q_ref from the generator model unit 21 and the value is output to the PI control block. The output from each PI control block is d-q inversely converted and output to the PWM signal generation block. The PWM signal generation block generates a PWM signal that is PWM-processed and controls each switching element of the power converter 3 and outputs the PWM signal to the power converter 3.

角速度検知部14は、電力変換器3が出力する交流電圧の周波数を計測或いは算出して、計測或いは算出した周波数に基づいて、系統位相(角速度)を推定し、推定した角速度をガバナモデル19及び単独運転検出部17に出力する。本実施の形態では、角速度検知部14は、PLL制御論理として電力変換制御装置4(正確にはその制御プログラム)に含まれているが、位相計測器を外付け(ハード)して、電力変換制御装置4の外部に設けてもよい。   The angular velocity detector 14 measures or calculates the frequency of the AC voltage output from the power converter 3, estimates the system phase (angular velocity) based on the measured or calculated frequency, and determines the estimated angular velocity as the governor model 19 and Output to the isolated operation detection unit 17. In the present embodiment, the angular velocity detection unit 14 is included in the power conversion control device 4 (more precisely, its control program) as PLL control logic, but the phase conversion device is externally (hardened) to convert the power. It may be provided outside the control device 4.

電圧検知部13は、電力変換器3が出力する交流電圧を計測する。本実施の形態では、電圧検知部13は、電力変換器3が出力する交流電圧を、電圧計(図示せず)で計測し、これをd−q変換してから系統電圧実効値を算出し、電圧をd−q変換したものと系統電圧実効値をそれぞれ、AVRモデル部20及び発電機モデル21に出力する。   The voltage detector 13 measures the AC voltage output from the power converter 3. In the present embodiment, the voltage detection unit 13 measures the AC voltage output from the power converter 3 with a voltmeter (not shown), d-q converts this, and calculates the system voltage effective value. The voltage d-q converted and the system voltage effective value are output to the AVR model unit 20 and the generator model 21, respectively.

電気的変動検知部17aは、電圧検知算出部13で計測及び算出された電圧実効値Vの変動が所定の量以上である場合に、電気的変動検知信号を17bへ出力する。また、前記電圧実効値V或いは前記電圧実効値Vとは別に、例えば角速度検知部14で計測または算出された角速度或いは周波数等の変動が所定の量以上である場合に単独運転を受動的に検出し、その後、前記解列用開閉器5を開く。 Electrical variation detecting unit 17a, when the fluctuation of the voltage effective value V g which is measured and calculated by the voltage detection calculating unit 13 is a predetermined amount or more, and outputs an electrical variation detection signal to 17b. In addition to the voltage effective value V g or the voltage effective value V g , for example, when the variation in the angular velocity or the frequency measured or calculated by the angular velocity detection unit 14 is a predetermined amount or more, the single operation is passively performed. Then, the disconnecting switch 5 is opened.

操作量付与部17bは、ガバナモデル部19で算出されたロータ角速度に、角速度を変化させるための操作量を付与する。本実施の形態では、電気的変動検知部17aで生成された電気的変動検知信号が入力されている期間において、出力線30の電圧の周波数に一致する制御周期毎に一定の操作量を発電機制御部モデル15のガバナモデル部19により算出した内部相差角Δθに付与し、かつ電気的変動検知信号の有無に関わらず、出力線30の電圧の周波数に一致する制御周期毎に出力線30の電圧の角速度の変動に比例した量を、加算器25において付与する。その結果、角速度の変動が所定の量以上である場合に単独運転を能動的に検出し、その後、前記解列用開閉器5を開く。   The operation amount providing unit 17b provides an operation amount for changing the angular velocity to the rotor angular velocity calculated by the governor model unit 19. In the present embodiment, in a period in which the electrical fluctuation detection signal generated by the electrical fluctuation detector 17a is input, a constant operation amount is generated for each control cycle that matches the frequency of the voltage of the output line 30. It is given to the internal phase difference angle Δθ calculated by the governor model unit 19 of the control unit model 15 and the output line 30 of the output line 30 at every control period that matches the frequency of the voltage of the output line 30 regardless of the presence or absence of the electrical fluctuation detection signal. An amount proportional to the change in the angular velocity of the voltage is given by the adder 25. As a result, when the fluctuation of the angular velocity is greater than or equal to a predetermined amount, the isolated operation is actively detected, and then the disconnecting switch 5 is opened.

なお、操作量付与部17bが角速度を変化させるための操作量を付与する値は、ガバナモデル部19において内部相差角Δθの算出前の値、すなわち仮想的な同期発電機のロータ角速度と系統電圧角速度の差を積分する前の値であっても良い。これによっても、結果的には、内部相差角Δθに角速度を変化させるための操作量が付与されることになるからである。   It should be noted that the value to which the operation amount giving unit 17b gives the operation amount for changing the angular velocity is the value before the calculation of the internal phase difference angle Δθ in the governor model unit 19, that is, the rotor angular velocity and system voltage of the virtual synchronous generator. It may be a value before integrating the difference in angular velocity. This is also because, as a result, an operation amount for changing the angular velocity is given to the internal phase difference angle Δθ.

[動作]
次に以上のように構成された電力変換装置100の動作を説明する。図4は、電力変換装置100が単独運転を検出して自立運転に移行する場合の制御の一例を示すフローチャートである。
[Operation]
Next, the operation of the power conversion apparatus 100 configured as described above will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of control in the case where the power conversion apparatus 100 detects a single operation and shifts to a self-sustained operation.

図1乃至図3を参照すると、電力変換装置100は、図1で示した電力系統7と連系して連系運転を行っているものとする(ステップ1)。この連系運転においては、系統側遮断器8は接続状態にある。電力変換装置100では、電力変換制御装置4の制御により解列用開閉器5が接続状態にある。   Referring to FIG. 1 to FIG. 3, it is assumed that the power conversion apparatus 100 performs a linked operation in linkage with the power system 7 shown in FIG. 1 (step 1). In this interconnection operation, the system side circuit breaker 8 is in a connected state. In the power conversion device 100, the disconnection switch 5 is in a connected state under the control of the power conversion control device 4.

電力変換装置100は、系統連系運転において意図することなく発生した単独運転を検出する(ステップ2)。電力変換制御装置4の電気的変動検知部17aは、出力線30を伝送される交流電力の電圧を監視していて、例えば、当該電圧が跳躍(瞬間的に大きく変化)したことを検知すると電気的変動検知信号を生成して、操作量付与部17bに出力する。また、電気的変動検知部17aは、交流電力の電圧以外にも、例えば、高調波歪率や周波数を監視していて、これら電気的要素のいずれかの変動量が所定の量を超えた場合に、電力変換装置100(電力変換器3)が単独運転に移行したことを受動的に検出する。操作量付与部17bは、電気的変動検知部17aで生成される電気的変動検知信号が入力される期間において、出力線30の交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に一定の操作量を発電機モデル部21に出力される内部相差角Δθに付与し、また電気的変動検知信号の有無に関わらず、出力線30の交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に出力線30の交流電圧の角速度の変動に比例した量を発電機モデル部21に出力される内部相差角Δθに付与する。そして、付与した結果の角速度の変動が所定の量を超えると、操作量付与部17bは、電力変換装置100(電力変換器3)が単独運転に移行したことを能動的に検出する。   The power conversion device 100 detects an isolated operation that has occurred unintentionally in the grid interconnection operation (step 2). The electrical fluctuation detection unit 17a of the power conversion control device 4 monitors the voltage of the AC power transmitted through the output line 30. For example, when it detects that the voltage jumps (changes instantaneously), A dynamic fluctuation detection signal is generated and output to the operation amount assigning unit 17b. In addition to the voltage of the AC power, the electrical fluctuation detection unit 17a monitors, for example, the harmonic distortion factor and frequency, and the fluctuation amount of any of these electrical elements exceeds a predetermined amount. In addition, it is passively detected that the power conversion apparatus 100 (power converter 3) has shifted to the single operation. The manipulated variable providing unit 17b generates a fixed manipulated variable for each control cycle that matches the frequency of the AC voltage of the output line 30 during the period in which the electrical variation detection signal generated by the electrical variation detector 17a is input. It is given to the internal phase difference angle Δθ output to the machine model unit 21 and the AC voltage of the output line 30 is controlled at every control cycle that matches the frequency of the AC voltage of the output line 30 regardless of the presence or absence of the electrical fluctuation detection signal. An amount proportional to the fluctuation of the angular velocity is given to the internal phase difference angle Δθ output to the generator model unit 21. And if the fluctuation | variation of the angular velocity of the result of providing exceeds predetermined amount, the operation amount provision part 17b will detect actively that the power converter device 100 (power converter 3) shifted to independent operation.

ここからは図5及び図6のフローチャートも参照しながら、電力変換装置100の単独運転検出処理について具体的に説明する。電力変換装置100は、電力変換器3の出力線30の電気的変動を監視することにより単独運転を検出する。本実施の形態では、上述したように代数型の仮想発電機が用いられている。   From here, the isolated operation detection process of the power converter 100 will be specifically described with reference to the flowcharts of FIGS. 5 and 6. The power conversion device 100 detects an isolated operation by monitoring electrical fluctuations in the output line 30 of the power converter 3. In this embodiment, as described above, an algebraic virtual generator is used.

図5は、単独運転検出処理における電気的変動検知処理の一例を示すフローチャートである。図5に示すように、電気的変動検知部17aは、例えば、電力変換器3の出力線30における電圧跳躍を検知した場合に、単独運転を受動的に検出、あるいは電力平衡を崩す操作(ステップ操作)の指令となる信号を生成する。すなわち、電気的変動検知部17aは、例えば、電圧検知部13を介して電力変換器3の出力線30の電圧を監視しており(ステップ13)、当該電圧が跳躍(瞬間的に大きく変動)したことによって、当該電圧の変動が第1所定値以上となった場合には、電単独運転を受動的に検出する(ステップ12)。当該電圧の変動が第1所定値未満、かつ当該電圧の変動が第2所定値以上である場合(ステップ14)、電気的変動検知信号を生成し、操作量付与部17bに入力する(ステップ15)。また、当該電圧の変動が第2所定値未満の状態が所定の期間継続している場合(ステップ16)、電気的変動検知信号の出力を停止する(ステップ17)。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of an electrical variation detection process in the isolated operation detection process. As shown in FIG. 5, for example, when detecting a voltage jump in the output line 30 of the power converter 3, the electrical fluctuation detection unit 17 a passively detects an isolated operation or destroys the power balance (step Operation) command signal is generated. That is, for example, the electrical fluctuation detection unit 17a monitors the voltage of the output line 30 of the power converter 3 via the voltage detection unit 13 (step 13), and the voltage jumps (changes momentarily greatly). As a result, when the fluctuation of the voltage exceeds the first predetermined value, the electric islanding operation is passively detected (step 12). When the voltage fluctuation is less than the first predetermined value and the voltage fluctuation is greater than or equal to the second predetermined value (step 14), an electrical fluctuation detection signal is generated and input to the manipulated variable applying unit 17b (step 15). ). Further, when the state where the voltage fluctuation is less than the second predetermined value continues for a predetermined period (step 16), the output of the electrical fluctuation detection signal is stopped (step 17).

さらに電気的変動検知部17aは、例えば、角速度検知部14を介して電力変換器3の出力線30の角速度を監視しており(ステップ11)、当該角速度の変動が所定の量を超えた場合には、単独運転を受動的に検出する(ステップ12)。
操作量付与部17bは、出力線30の電圧の角速度の変動をフィードバックし、単独運転時における当該角速度の変動を増幅するような能動操作を行う。すなわち、操作量付与部17bは、例えば、電力変換装置100の電力変換制御装置4において電力系統7の所定周波数1周期毎に、以下の処理を行う。フィードバックする値は角速度の変動量Δωとしているが周波数の変動量ΔFであってもよい。能動操作を行う対象となるパラメータは、発電機制御部モデル15のガバナモデル部19により算出した内部相差角Δθである。
Further, for example, the electrical fluctuation detection unit 17a monitors the angular velocity of the output line 30 of the power converter 3 via the angular velocity detection unit 14 (step 11), and the fluctuation of the angular velocity exceeds a predetermined amount. In this case, the isolated operation is passively detected (step 12).
The operation amount providing unit 17b feeds back the fluctuation of the angular velocity of the voltage of the output line 30 and performs an active operation that amplifies the fluctuation of the angular velocity during the single operation. That is, the operation amount providing unit 17b performs, for example, the following processing for each cycle of the predetermined frequency of the power system 7 in the power conversion control device 4 of the power conversion device 100. The value to be fed back is the angular velocity variation Δω, but may be the frequency variation ΔF. The parameter to be actively operated is the internal phase difference angle Δθ calculated by the governor model unit 19 of the generator control unit model 15.

図6は、単独運転検出処理における操作量付与処理の一例を示すフローチャートである。図6に示すように、まず、操作量付与部17bは、現周期の角速度ωから一定周期前の角速度ωを減算し、角速度変動量Δωを更新する(ステップ18)。上記一定周期とは、例えば本実施形態の場合、2周期とする。 FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an operation amount providing process in the isolated operation detection process. 6, first, the operation amount adding portion 17b subtracts the predetermined period before the angular velocity omega 2 from the angular velocity omega 1 of the current cycle, to update the angular speed variation [Delta] [omega 1 (step 18). For example, in the case of the present embodiment, the fixed period is two periods.

次に、操作量付与部17bは、Δωの絶対値|Δω|と単独運転検出判定の閾値となる第1所定値Δωdetを比較する(ステップ19)。Δωの絶対値|Δω|が第1所定値Δωdet以上の場合(|Δω|≧Δωdet)、単独運転を検出したと判定し、本制御を終了する(ステップ20)。 Next, the operation amount adding unit 17b, the absolute value of [Delta] [omega 1 | [Delta] [omega 1 | comparing a first predetermined value [Delta] [omega det as the isolated operation detection determining threshold (step 19). The absolute value of [Delta] [omega 1 | [Delta] [omega 1 | often higher than the first predetermined value Δω det (| Δω 1 | ≧ Δω det), determines that it has detected the isolated operation, the control is terminated (step 20).

一方、Δωの絶対値|Δω|が第1所定値Δωdet未満の場合(|Δω|<|Δωdet|)、まず、電気的変動検知部17aで生成される電気的変動検知信号を受け取っているか否かを判定する(ステップ22)。上記電気的変動検知信号を受け取っている場合には、一定のステップ操作量θinj_stepを内部相差角Δθに付与し(ステップ21)、さらに、電気的変動検知信号の有無に関わらず、出力線30の交流電圧の角速度の変動に比例した常時操作量θint_injを内部相差角Δθに付与する(ステップ27)。 On the other hand, the absolute value of [Delta] [omega 1 | [Delta] [omega 1 | case is less than the first predetermined value Δω det (| Δω 1 | < | Δω det |), firstly, an electrical variation detecting signals generated by the electrical variation detecting unit 17a Is determined (step 22). When the electrical fluctuation detection signal is received, a constant step operation amount θ inj_step is given to the internal phase difference angle Δθ (step 21), and the output line 30 is output regardless of the presence or absence of the electrical fluctuation detection signal. A constant manipulated variable θ int_inj proportional to the change in the angular velocity of the AC voltage is applied to the internal phase difference angle Δθ (step 27).

常時操作量θint_injの算出は、以下の手順で行う。比例係数KとKの符号は、電気的変動検知信号を受け取っている場合には、現周期がステップ操作量の付与1回目か否かを判定し(ステップ23)、現周期がステップ操作量の付与1回目だった場合には比例係数KとKの符号を上記一定のステップ操作量θinj_stepと同じにする(ステップ24)。現周期がステップ操作量の付与2回目以降、または、電気的変動検知信号が入力されていない場合には、Δωの傾きが減衰しているか否かを判定し(ステップ28)、Δωの傾きが減衰していた場合にのみ比例係数KとKの符号を反転する(ステップ29)。 The calculation of the constant operation amount θ int_inj is performed according to the following procedure. The signs of the proportional coefficients K 1 and K 2 determine whether or not the current cycle is the first step operation amount giving step when the electrical fluctuation detection signal is received (step 23), and the current cycle is the step operation. When the amount is given for the first time, the signs of the proportional coefficients K 1 and K 2 are made the same as the above-mentioned constant step operation amount θ inj_step (step 24). Applying second and subsequent current cycle step manipulated variable, or, if the electrical variation detecting signal is not input, it is determined whether the slope of [Delta] [omega 1 is attenuated (step 28), the [Delta] [omega 1 Only when the inclination is attenuated, the signs of the proportional coefficients K 1 and K 2 are reversed (step 29).

常時操作量の大小判定に基づいて、|Δω|が段階的閾値となる第2所定値ωKlim未満であれば(ステップ25)、角速度の変化が小さいので、比例係数Kと角速度変動量Δωとを乗算し(ステップ26)、また|Δω|が第2所定値ωKlim以上であれば、角速度の変化が大きいので、比例係数KとKの和(K+K)と角速度変動量Δωとを乗算し(ステップ30)、内部相差角Δθへの常時操作量θint_injとする。 If | Δω 1 | is less than the second predetermined value ω Klim that is a stepwise threshold based on the determination of the magnitude of the constant operation amount (step 25), the change in angular velocity is small, so the proportional coefficient K 1 and the angular velocity fluctuation amount If Δω 1 | is multiplied by Δω 1 (step 26) and if | Δω 1 | is equal to or greater than the second predetermined value ω Klim , the change in angular velocity is large, so the sum of proportional coefficients K 1 and K 2 (K 1 + K 2 ) Is multiplied by the angular velocity fluctuation amount Δω 1 (step 30) to obtain a constant operation amount θ int_inj for the internal phase difference angle Δθ.

以上のように、操作量付与部17bでは、電力変換制御装置4において、内部相差角に角速度を変化させるための操作量を付与することにより、単独運転時における交流電圧の角速度の変動を増幅し、付与した結果の角速度の変動が所定の量を超えた場合には、単独運転を能動的に検出する。   As described above, in the operation amount providing unit 17b, the power conversion control device 4 amplifies the change in the angular velocity of the AC voltage during the independent operation by providing the operation amount for changing the angular velocity to the internal phase difference angle. When the variation in the angular velocity as a result of the application exceeds a predetermined amount, the single operation is actively detected.

ちなみに単独運転時以外は、交流電圧の角速度の変動量が極めて小さく無視できるため、これに比例係数を乗算した操作量を内部相差角Δθへ付与しても、交流電圧の角速度の変動が大きくなっていくことはない。   Incidentally, the amount of change in the angular velocity of the AC voltage is extremely small and can be ignored except during single operation, so even if an operation amount obtained by multiplying this by a proportional coefficient is added to the internal phase difference angle Δθ, the variation in the angular velocity of the AC voltage increases. There is no going.

電力変換制御装置4の単独運転検出部17が単独運転を能動的あるいは受動的に検出した場合には、分散電源側から商用系統側への電力の供給をストップさせるために、解列用開閉器5を解列させる(ステップ3)。単独運転検出部17は解列用開閉器5を開いて電力変換装置100を自立運転に移行させる。   When the single operation detection unit 17 of the power conversion control device 4 detects the single operation actively or passively, in order to stop the supply of power from the distributed power source side to the commercial system side, a disconnection switch 5 is disconnected (step 3). The isolated operation detection unit 17 opens the disconnection switch 5 to shift the power conversion device 100 to the independent operation.

このように、分散電源側では単独運転検出後、電力系統7から解列された後も、自立系統内に接続された特定負荷への給電を止めることなく、自立運転を継続することが可能である(ステップ4)。   As described above, after the isolated operation is detected on the distributed power source side, it is possible to continue the independent operation without stopping the power supply to the specific load connected in the independent system even after being disconnected from the power system 7. Yes (step 4).

本実施の形態の電力変換装置100は、上述のように発電機相当の特性を有するので、系統側が遮断した場合であっても、単独運転検出後に無瞬断で自立運転へ移行する特性を本質的に有するうえに、本実施の形態の単独運転検出部17であれば、操作量付与部17bが内部相差角Δθを操作するので、電力変換器3から出力される交流電力の電圧の角速度の変動のみが増幅され、かつ当該電圧の変動は抑えられ、能動的検出手法で高速に単独運転を検出した後でも、上記電力変換装置の本質的な特性を損ねることなく、無瞬断で自立運転へ移行することが可能になる。   Since the power conversion device 100 according to the present embodiment has characteristics equivalent to a generator as described above, even when the system side is shut off, the power conversion apparatus 100 essentially has characteristics of shifting to independent operation without instantaneous interruption after detection of isolated operation. In addition, in the isolated operation detection unit 17 of the present embodiment, the manipulated variable applying unit 17b operates the internal phase difference angle Δθ, so that the angular velocity of the AC power voltage output from the power converter 3 is reduced. Only the fluctuation is amplified and the fluctuation of the voltage is suppressed, and even after detecting the single operation at high speed by the active detection method, it does not impair the essential characteristics of the above power converter, and it is independent operation without interruption. It becomes possible to shift to.

(検証実験)
本発明者らは、上記単独運転検出処理を実行した場合の効果を検証するために一定の条件下において実験を行った。本実験では、電流位相成分の指令値に角速度を変化させるための操作量を付与する一般的な電力変換制御装置と同様な構成を比較例とし、実施の形態1により得られた実験結果と比較例により得られた実験結果とを比較する。尚、本実験では最も単独運転検出が難しい電力平衡時における能動的検出を検証するため、受動的検出、およびステップ操作量の付与は無効化している。
(Verification experiment)
The present inventors conducted an experiment under certain conditions in order to verify the effect when the above-described islanding detection process is executed. In this experiment, a configuration similar to a general power conversion control device that gives an operation amount for changing the angular velocity to the command value of the current phase component is used as a comparative example, and compared with the experimental result obtained by the first embodiment. The experimental results obtained by the examples are compared. In this experiment, in order to verify active detection at the time of power balance, which is most difficult to detect in isolated operation, passive detection and provision of step operation amount are invalidated.

図7は、比較例として電流位相成分の指令値に角速度を変化させるための操作量Iq_injを付与した場合の単独運転検出処理の実験結果を示すグラフである。 FIG. 7 is a graph showing an experimental result of the isolated operation detection process when the operation amount I q_inj for changing the angular velocity is given to the command value of the current phase component as a comparative example.

図7の上段のグラフは現周期角速度ω1の時間変化を示し、図7の中段のグラフは角速度変動量Δω1の時間変化を示し、図7の下段のグラフは系統電圧実効値Vgの時間変化を示している。それぞれのグラフにおいて時間軸は共通とし、太線は操作量Iq_injを示している。 The upper graph of FIG. 7 shows the time change of the current periodic angular velocity ω1, the middle graph of FIG. 7 shows the time change of the angular velocity fluctuation amount Δω1, and the lower graph of FIG. 7 shows the time change of the system voltage effective value Vg. Show. In each graph, the time axis is common, and the thick line indicates the manipulated variable I q_inj .

図7のグラフに示すように、電流位相成分の指令値に角速度を変化させるための操作量を付与して増幅動作を行った場合の単独運転検出処理では、単独運転検出までの時間が実験開始から0.5秒程度である。また、図7の下段に示すように、実験開始から単独運転検出までの系統電圧実効値Vgは増加傾向にあり、系統電圧は変動が大きくなる兆候を示している。つまり、比較例の単独運転検出処理では、周波数以外の成分への干渉が大きくなってしまい、電力変換装置が本質的に有する単独運転検出後に無瞬断で自立運転へ移行する特性を損ねてしまう。   As shown in the graph of FIG. 7, in the isolated operation detection process in which the operation amount for changing the angular velocity is added to the command value of the current phase component and the amplification operation is performed, the time until the isolated operation is detected starts the experiment. About 0.5 seconds. Further, as shown in the lower part of FIG. 7, the system voltage effective value Vg from the start of the experiment to the detection of the isolated operation tends to increase, and the system voltage shows a sign that the fluctuation becomes large. That is, in the isolated operation detection process of the comparative example, interference with components other than the frequency becomes large, and the power converter inherently has a characteristic of shifting to independent operation without instantaneous interruption after detecting the isolated operation. .

これに対し、図8は、内部相差角Δθに角速度を変化させるための操作量を付与した場合の単独運転検出処理の実験結果を示すグラフである。   On the other hand, FIG. 8 is a graph showing an experimental result of the isolated operation detection process when an operation amount for changing the angular velocity is given to the internal phase difference angle Δθ.

図8の上段のグラフは現周期角速度ω1の時間変化を示し、図8の中段のグラフは角速度変動量Δω1の時間変化を示し、図8の下段のグラフは系統電圧実効値Vgの時間変化を示している。それぞれのグラフにおいて時間軸は共通とし、太線は操作量θint_injを示している。 The upper graph of FIG. 8 shows the time change of the current periodic angular velocity ω1, the middle graph of FIG. 8 shows the time change of the angular velocity fluctuation amount Δω1, and the lower graph of FIG. 8 shows the time change of the system voltage effective value Vg. Show. In each graph, the time axis is common, and the thick line indicates the manipulated variable θ int_inj .

図8のグラフに示すように、内部相差角Δθに角速度を変化させるための操作量を付与して増幅動作を行った場合は、単独運転検出までの時間が実験開始から0.3秒程度であり、比較例と比べて、単独運転検出より高速な単独運転検出が実現できることを示している。更に、図8の下段に示すように、実験開始から単独運転検出までの系統電圧実効値Vgは、図7の下段の比較例と比べてみると、ほぼ一定の値となっている。これにより、系統連系中に上位系統事故等により発生した単独運転を能動的手法で高速に検出した後も、出力電圧の変動を抑制することができるので、無瞬断で自立運転へ移行することが可能となることが実証された。また、この手法であれば他の装置との間で干渉や相殺がなく、さらに上記電力変換装置は発電機相等の特性を有するので、他の発電機又は同様な発電機相当の特性を有する電力変換装置を台数制限なく並列接続してマイクログリッドを拡張することが可能であるという特性を損なうことがない。   As shown in the graph of FIG. 8, when an amplification operation is performed by giving an operation amount for changing the angular velocity to the internal phase difference angle Δθ, the time until the isolated operation is detected is about 0.3 seconds from the start of the experiment. In comparison with the comparative example, it is shown that it is possible to realize an isolated operation detection that is faster than the isolated operation detection. Furthermore, as shown in the lower part of FIG. 8, the effective system voltage value Vg from the start of the experiment to the detection of the isolated operation is almost constant as compared with the comparative example in the lower part of FIG. 7. This makes it possible to suppress fluctuations in the output voltage even after detecting an isolated operation that has occurred due to an upper system fault during grid connection at a high speed using an active method. It has been demonstrated that this is possible. In addition, if this method is used, there is no interference or cancellation with other devices, and the power conversion device has characteristics such as a generator phase. Therefore, power having characteristics equivalent to other generators or similar generators. There is no loss of the characteristic that the microgrid can be expanded by connecting the conversion devices in parallel without limitation.

尚、上記実施の形態においては、電力変換制御装置において受動的単独運転検出及び能動的単独運転検出の双方を行うような構成としたが、受動的な単独運転検出処理(図5のステップ12〜13)を省略してもよい。   In the above embodiment, the power conversion control device is configured to perform both passive islanding detection and active islanding detection. However, passive islanding detection processing (steps 12 to 12 in FIG. 5) is performed. 13) may be omitted.

また、上記実施の形態においては、電力変換制御装置は、発電機モデル21と、ガバナモデル19及びAVRモデル20を含む発電機制御部モデル15とを備える構成としたが、電力変換制御装置が、ガバナ、AVR、及び発電機本体をそれぞれモデル化した制御モデルを備えていれば、このような構成に限定されるものではない。   Moreover, in the said embodiment, although the power conversion control apparatus was set as the structure provided with the generator model 21, and the generator control part model 15 containing the governor model 19 and the AVR model 20, The present invention is not limited to such a configuration as long as a control model in which the governor, the AVR, and the generator main body are modeled is provided.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明は、電力系統と連系して運転する連系運転機能を有する電力変換装置に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a power conversion device having an interconnected operation function that operates in conjunction with an electric power system.

1 直流発電体
2 二次電池
3 電力変換器
4 電力変換制御装置
5 解列用開閉器
6 特定負荷
7 電力系統
8 系統側遮断器
9 変圧器
10 一般負荷
11 有効電力検知部
12 無効電力検知部
13 電圧検知部
14 角速度検知部
15 発電機制御部モデル
16 PWM信号生成部
17 単独運転検出部
17a 電気的変動検知部
17b 操作量付与部
19 ガバナモデル部
20 AVRモデル部
21 発電機モデル部
100 電力変換装置
101 直流電源
200 パワーコンディショナシステム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power generator 2 Secondary battery 3 Power converter 4 Power conversion controller 5 Disconnection switch 6 Specific load 7 Power system 8 System side circuit breaker 9 Transformer 10 General load 11 Active power detection part 12 Reactive power detection part DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Voltage detection part 14 Angular velocity detection part 15 Generator control part model 16 PWM signal generation part 17 Isolated operation detection part 17a Electrical fluctuation detection part 17b Operation amount provision part 19 Governor model part 20 AVR model part 21 Generator model part 100 Electric power Converter 101 DC power supply 200 Power conditioner system

Claims (5)

電力系統と系統側遮断器によって接続又は切断されて使用される電力変換装置において、前記系統側遮断器に接続された解列用開閉器に出力線を介して接続され、直流電源部から入力される直流電力を交流電力に変換して前記出力線へ出力する電力変換器を制御する電力変換制御装置であって、
有効電力指令に対する前記電力変換器が出力する有効電力の偏差、仮想的な発電機の速度垂下特性、及び前記電力変換器が出力する交流電圧の角速度の所定角速度に対する偏差に基づいて前記仮想的な発電機と前記出力線との内部相差角を算出するガバナモデル部と、
無効電力指令に対する前記電力変換器が出力する無効電力の偏差、前記仮想的な発電機の電圧垂下特性、及び前記電力変換器が出力する交流電圧の所定電圧に対する偏差に基づいて前記仮想的な発電機の内部誘起電圧の絶対値を算出するAVRモデル部と、
前記ガバナモデル部で算出された内部相差角、前記AVRモデル部で算出された内部誘起電圧の絶対値、前記仮想的な発電機の内部インピーダンス、及び前記電力変換器が出力する交流電圧に基づいて前記仮想的な発電機の電機子電流に相当する電流の指令値を算出する発電機モデル部と、
前記発電機モデル部で算出された電流指令をPWM信号に変換して前記電力変換器に出力するPWM信号生成部と、
前記出力線の電気的変動に基づいて、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が第1所定値以上である場合に能動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された単独運転検出部と、
を備える、電力変換制御装置。
In the power conversion device used by being connected or disconnected by the power system and the system side circuit breaker, it is connected to the disconnecting switch connected to the system side circuit breaker via the output line and inputted from the DC power supply unit. A power conversion control device that controls a power converter that converts DC power into AC power and outputs the power to the output line,
Based on the deviation of the active power output by the power converter with respect to the active power command, the speed drooping characteristics of the virtual generator, and the deviation of the angular speed of the AC voltage output by the power converter from the predetermined angular speed A governor model unit for calculating an internal phase difference angle between the generator and the output line;
The virtual power generation based on the deviation of the reactive power output from the power converter with respect to the reactive power command, the voltage drooping characteristic of the virtual generator, and the deviation of the AC voltage output from the power converter with respect to a predetermined voltage An AVR model part for calculating the absolute value of the internal induced voltage of the machine,
Based on the internal phase difference angle calculated by the governor model unit, the absolute value of the internal induced voltage calculated by the AVR model unit, the internal impedance of the virtual generator, and the AC voltage output by the power converter. A generator model unit that calculates a command value of a current corresponding to the armature current of the virtual generator;
A PWM signal generation unit that converts the current command calculated by the generator model unit into a PWM signal and outputs the PWM signal to the power converter;
Based on the electrical fluctuation of the output line, an operation amount is given to the internal phase difference angle calculated by the governor model unit for each control period that matches the frequency of the AC voltage transmitted on the output line, and the result Independent operation detection configured to detect an active islanding operation when the fluctuation of the angular velocity of the vehicle is greater than or equal to a first predetermined value, and then open the disconnect switch and shift the power conversion device to an autonomous operation And
A power conversion control device.
前記単独運転検出部は、前記出力線の電気的変動を検知して電気的変動検知信号を生成し、かつ電気的変動が所定の量以上の場合には受動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された電気的変動検知部と、
前記電気的変動検知部から電気的変動検知信号が入力される期間において、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与すると共に、前記電気的変動の有無に関わらず、前記出力線上を伝送される交流電圧の周波数に一致する制御周期毎に前記出力線上を伝送される交流電圧の角速度の変動に比例した操作量を前記ガバナモデル部で算出された前記内部相差角に付与し、その結果の角速度の変動が第1所定値以上である場合に能動的単独運転を検出し、その後、前記解列用開閉器を開いて前記電力変換装置を自立運転に移行させるよう構成された操作量付与部と、を備える、請求項1に記載の電力変換制御装置。
The islanding detection unit detects an electrical variation of the output line to generate an electrical variation detection signal, and detects the passive islanding when the electrical variation is a predetermined amount or more, and then An electrical fluctuation detector configured to open the disconnection switch and shift the power converter to a self-sustaining operation;
In the period in which an electrical fluctuation detection signal is input from the electrical fluctuation detection unit, the internal amount calculated by the governor model unit for the control period corresponding to the frequency of the AC voltage transmitted on the output line. In addition to being given to the phase difference angle, regardless of the presence or absence of the electrical fluctuation, it is proportional to the fluctuation of the angular velocity of the AC voltage transmitted on the output line at every control cycle that matches the frequency of the AC voltage transmitted on the output line. The manipulated variable is given to the internal phase difference angle calculated by the governor model unit, and the active islanding operation is detected when the resulting fluctuation of the angular velocity is equal to or greater than a first predetermined value, and then the disconnection The power conversion control device according to claim 1, further comprising: an operation amount providing unit configured to open a switch to shift the power conversion device to a self-sustained operation.
前記操作量付与部において、前記角速度の変動に比例した操作量の符号は、前記角速度の変動が増大する方向に決定するように構成されている、請求項に記載の電力変換制御装置。 3. The power conversion control device according to claim 2 , wherein the operation amount assigning unit is configured to determine a sign of an operation amount proportional to the fluctuation of the angular velocity in a direction in which the fluctuation of the angular velocity increases. 前記操作量付与部において、付与した結果の角速度の変動が前記第1所定値より小さい第2所定値以上であると判定された場合に前記内部相差角に与える前記角速度を変化させるための操作量がさらに大きくなるように構成されている、請求項またはに記載の電力変換制御装置。 The operation amount for changing the angular velocity to be given to the internal phase difference angle when it is determined that the fluctuation of the angular velocity as a result of the addition is greater than or equal to a second predetermined value smaller than the first predetermined value. There is configured to be larger, the power conversion control apparatus according to claim 2 or 3. 前記電力変換装置又は前記電力変換制御装置は、前記電力変換器が出力する有効電力を計測或いは算出してこれを前記ガバナモデル部に出力する有効電力検知部と、前記電力変換器が出力する無効電力を計測或いは算出してこれを前記AVRモデル部に出力する無効電力検知部と、前記電力変換器が出力する電圧を計測および算出してこれを前記AVRモデル部及び前記発電機モデル部に出力する電圧検知部と、前記電力変換器が出力する交流電圧の角速度を計測或いは算出してこれを前記ガバナモデル部に出力する角速度検知部と、を含む、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電力変換制御装置。   The power conversion device or the power conversion control device measures or calculates the effective power output from the power converter and outputs the active power to the governor model unit, and the invalidity output from the power converter. Reactive power detection unit that measures or calculates power and outputs it to the AVR model unit; and measures and calculates voltage output from the power converter and outputs it to the AVR model unit and generator model unit 5. A voltage detection unit that performs measurement, and an angular velocity detection unit that measures or calculates an angular velocity of an AC voltage output from the power converter and outputs the measured angular velocity to the governor model unit. 6. The power conversion control device described in 1.
JP2012285915A 2012-12-27 2012-12-27 Power conversion control device Active JP6006637B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012285915A JP6006637B2 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Power conversion control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012285915A JP6006637B2 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Power conversion control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014128178A JP2014128178A (en) 2014-07-07
JP6006637B2 true JP6006637B2 (en) 2016-10-12

Family

ID=51407267

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012285915A Active JP6006637B2 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Power conversion control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6006637B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6700102B2 (en) * 2016-05-18 2020-05-27 川重テクノロジー株式会社 Power converter
JP6894821B2 (en) * 2017-10-20 2021-06-30 川崎重工業株式会社 Power system
EP3726686A4 (en) * 2017-12-11 2021-10-06 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation POWER CONVERSION DEVICE
JP7324653B2 (en) * 2019-08-09 2023-08-10 三菱重工エンジン&ターボチャージャ株式会社 Command generation device and command generation method
WO2023275937A1 (en) * 2021-06-28 2023-01-05 三菱電機株式会社 Power conversion device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010213529A (en) * 2009-03-12 2010-09-24 Tokyo Electric Power Co Inc:The Isolated operation detecting method and device thereof
JP5583507B2 (en) * 2010-07-29 2014-09-03 株式会社日立製作所 Method and apparatus for monitoring and controlling smart grid
JP2012196020A (en) * 2011-03-15 2012-10-11 Tokyo Electric Power Co Inc:The Method of detecting stand-alone operation and device for detecting stand-alone operation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014128178A (en) 2014-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5408889B2 (en) Power converter
JP6084863B2 (en) Power converter for grid connection
JP6265826B2 (en) Power converter connected to single-phase system
Shojaeian et al. Damping of low frequency oscillations of multi-machine multi-UPFC power systems, based on adaptive input-output feedback linearization control
JP4680102B2 (en) Power converter
JP6006637B2 (en) Power conversion control device
CN104078993A (en) A VSC-HVDC Additional Damping Control Method Based on Fault Restoration Signal
JP7055998B2 (en) Static VAR compensator and control method of the device
Salimin et al. Simulation analysis of DVR performance for voltage sag mitigation
JP7730744B2 (en) Controller and control method for power converter
Gurugubelli et al. A new hybrid islanding detection technique for microgrid using virtual synchronous machine
Rafiee et al. A new control strategy based on reference values changing for enhancing LVRT capability of DFIG in wind farm
JP7289410B2 (en) Power conversion device and control device
JP6341791B2 (en) Isolated operation detection device, isolated operation detection method, isolated operation detection control device, and distributed power supply device
Im et al. Analysis and compensation of PCC voltage variations caused by wind turbine power fluctuations
JP7139585B2 (en) CONTROL DEVICE, CONTROL METHOD, AND CONTROL PROGRAM FOR POWER CONVERTER
JP5793393B2 (en) Isolated operation detection device, grid-connected inverter system, and isolated operation detection method
JP6345078B2 (en) Control device for isolated operation detection, isolated operation detection device, and isolated operation detection method
Sellami et al. Sliding mode observers-based fault detection and isolation for wind turbine-driven induction generator
JP2011155730A (en) Power supply apparatus
JP2012222868A (en) Controller for electric generator
Liu et al. Research on the effects of grid-forming control on islanding detection effectiveness of distributed energy resources
Meng et al. Fault-tolerant control of DC microgrid based on nonsingular terminal sliding mode
Pradhan et al. Robust adaptive position observer for multimode wind-BES based microgrid interfaced to distribution network
Sahoo Adaptive Fuzzy-Tuned Series Resistor for Fault Ride-Through in DFIG-Based Wind Turbines

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151019

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160607

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160725

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160906

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160909

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6006637

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250