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JP6684679B2 - Control device for power converter for distributed power supply, distributed power supply system having the control device, and control method for power converter for distributed power supply - Google Patents
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JP6684679B2 - Control device for power converter for distributed power supply, distributed power supply system having the control device, and control method for power converter for distributed power supply - Google Patents

Control device for power converter for distributed power supply, distributed power supply system having the control device, and control method for power converter for distributed power supply Download PDF

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

本開示は、分散電源を電力系統に連系させるための電力変換器を制御するための制御装置および制御方法と関係し、さらにそのような制御装置を有する分散電源システムとも関係する。   The present disclosure relates to a control device and a control method for controlling a power converter for connecting a distributed power supply to a power system, and further relates to a distributed power supply system including such a control device.

例えば、再生可能エネルギー発電システムが電力系統と連系しているような場合、気象条件などによって発電出力が大きく変動し、当該電力系統の安定性に影響を及ぼしかねない。そこで、分散電源システムを構成する複数の発電システムの各々は、当該電力系統の系統電圧や系統周波数を所定の定格電圧や定格周波数の近傍範囲に維持するために、当該電力系統に出力する有効電力と無効電力を適切に制御することがある。   For example, when the renewable energy power generation system is connected to the power grid, the power generation output may greatly change due to weather conditions and the stability of the power grid may be affected. Therefore, each of the plurality of power generation systems constituting the distributed power supply system outputs the active power output to the power system in order to maintain the system voltage or the system frequency of the power system in the vicinity of the predetermined rated voltage or rated frequency. And reactive power may be properly controlled.

例えば、特許文献1および特許文献2記載の発明は、風力発電装置と連系する電力系統の系統周波数が低下した際に有効電力の出力量を増加させることで、系統周波数を上昇させ電力系統の安定化を図るために以下の工夫を行っている。特許文献1は、仮想発電機による系統周波数の制御の動特性を模擬することで、系統周波数の変動に応じて可変する仮想発電機の発電出力を推定し、当該推定の結果に基づいて風力発電機による発電出力を調整する技術を開示している。また、特許文献2は、風力発電機の回転数が所定の回転数以上であれば、風力発電機と電力系統を連系させているインバータ装置を制御することによって、風車ロータの負荷トルクを増大させ、風車ロータの慣性エネルギーの一部を発電出力に変換する技術を開示している。   For example, the inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 increase the output amount of active power when the grid frequency of the power system interconnected with the wind turbine generator decreases, thereby increasing the grid frequency and The following measures have been taken to stabilize it. Patent Document 1 estimates the power generation output of a virtual generator that varies according to the fluctuation of the system frequency by simulating the dynamic characteristics of control of the system frequency by the virtual generator, and wind power generation based on the result of the estimation. Disclosed is a technique for adjusting the power output of the machine. Further, in Patent Document 2, if the rotation speed of the wind power generator is equal to or higher than a predetermined rotation speed, the load torque of the wind turbine rotor is increased by controlling the inverter device that connects the wind power generator and the power system. Then, the technique of converting a part of the inertia energy of the wind turbine rotor into a power generation output is disclosed.

また、特許文献3記載の発明では、電力系統の電圧が低下した際には、系統電圧を上昇させるために、発電機と電力系統の連系箇所に設けた変圧器の2次側電圧を調整するなどして発電機から電力系統へ供給される無効電力を増加させる制御が行われる。   In addition, in the invention described in Patent Document 3, in order to raise the system voltage when the voltage of the power system drops, the secondary side voltage of the transformer provided at the interconnection point between the generator and the power system is adjusted. By doing so, control is performed to increase the reactive power supplied from the generator to the power system.

特開2014−057492号公報JP, 2014-057492, A 国際公開2011/016278号公報International Publication No. 2011/016278 国際公開2014/021152号公報International Publication 2014/021152

しかしながら、近年の分散電源システムでは、発電機を電力系統に連系する電力変換器によって当該電力系統に出力される電力が制御されるのが主流である一方で、このような分散電源システムに特許文献1〜3記載の電力制御を適用しようとすると以下の問題が生じる。   However, in the recent distributed power supply system, while it is mainstream that the power output to the power grid is controlled by the power converter that connects the generator to the power grid, while patents are applied to such distributed power supply system. The following problems occur when the power control described in Documents 1 to 3 is applied.

上述した電力変換器は、例えばパワー半導体素子により構成される双方向インバータ回路等として実現されるが、当該電力変換器に過大な電力を出力させると、過大な電流によって回路内部の素子が過熱して動作不良となったり焼損したりする。そのため、双方向インバータ回路により実現される電力変換器では、設備仕様の一部としてインバータ容量が規定されており、当該インバータ容量は、電力変換器から電力系統に出力可能な皮相電力の上限に対応する。   The power converter described above is realized, for example, as a bidirectional inverter circuit composed of power semiconductor elements. However, when excessive power is output to the power converter, an excessive current causes the elements inside the circuit to overheat. Malfunction or burn out. Therefore, in a power converter realized by a bidirectional inverter circuit, the inverter capacity is specified as part of the equipment specifications, and the inverter capacity corresponds to the upper limit of apparent power that can be output from the power converter to the power system. To do.

言い換えると、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力から求まる皮相電力が電力変換器の容量を超えないようにしながら、発電システムにより電力変換器を介して電力系統に出力される有効電力と無効電力を制御しなくてはならない。そのため、特許文献1〜3記載の電力制御方式に従って電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力が上述したインバータ容量に対して過大であると、過大な電流により電力変換器内部の素子が過熱して動作不良となったり焼損したりする。   In other words, the apparent power obtained from the active power and the reactive power output from the power converter to the power grid does not exceed the capacity of the power converter, and is output to the power grid via the power converter by the power generation system. Active and reactive power must be controlled. Therefore, if the active power and the reactive power output from the power converter to the power system according to the power control methods described in Patent Documents 1 to 3 are excessive with respect to the above-described inverter capacity, an excessive current causes the internal power converter The element may overheat, resulting in malfunction or burning.

以上より、本発明に係る少なくとも一実施形態では、電力変換器の限られた容量の範囲内で、電力系統内の周波数変動や電圧変動を抑制するように電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を適切に制御することが可能な制御装置および制御方法を得ることを目的とする。   As described above, in at least one embodiment according to the present invention, within the limited capacity range of the power converter, the power converter outputs to the power system so as to suppress frequency fluctuations and voltage fluctuations in the power system. An object of the present invention is to obtain a control device and a control method capable of appropriately controlling active power and reactive power.

(1)本発明に係る幾つかの一実施形態に従い、分散電源からの電力を電力系統に整合させるための電力変換器を制御する制御装置は、
前記分散電源から前記電力系統に供給される有効電力を調節するように前記電力変換器を制御するための有効電力制御部と、
前記分散電源から前記電力系統に供給される無効電力を調節するように前記電力変換器を制御するための無効電力制御部と、
前記電力系統の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に基づいて、
第1有効電力指令値を前記有効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第1有効電力指令値に相当する前記有効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大無効電力以下の第1無効電力指令値を前記無効電力制御部に与える第1制御モードと、
第2無効電力指令値を前記無効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第2無効電力指令値に相当する前記無効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大有効電力以下の第2有効電力指令値を前記有効電力制御部に与える第2制御モードと、
を含む複数のモード間で制御モードを切り替えるように構成された制御モード切替部と、
を備えることを特徴とする。
(1) According to some embodiments of the present invention, a control device for controlling a power converter for matching power from a distributed power source with a power system includes:
An active power control unit for controlling the power converter to adjust active power supplied from the distributed power supply to the power system;
A reactive power control unit for controlling the power converter to adjust the reactive power supplied from the distributed power supply to the power system,
Based on at least one of the system voltage or system frequency of the power system,
The maximum reactive power that can be output by the power converter when the first active power command value is given to the active power control unit and the power converter outputs the active power corresponding to the first active power command value. A first control mode in which the following first reactive power command value is given to the reactive power control unit,
The second active power command value is given to the reactive power control unit, and the maximum active power that can be output by the power converter when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value. A second control mode in which the following second active power command value is given to the active power control unit,
A control mode switching unit configured to switch the control mode between a plurality of modes including,
It is characterized by including.

上記(1)の構成によれば、第1制御モードでは、電力変換器が第1有効電力指令値に相当する有効電力を電力変換器から出力したときに電力変換器が出力可能な最大無効電力以下となるような第1無効電力指令値を決定する。また第2制御モードでは、電力変換器が第2無効電力指令値に相当する無効電力を電力変換器から出力したときに電力変換器が出力可能な最大有効電力以下となるような第2有効電力指令値を決定する。   According to the configuration of (1) above, in the first control mode, the maximum reactive power that can be output by the power converter when the power converter outputs active power corresponding to the first active power command value from the power converter. The following first reactive power command value is determined. Further, in the second control mode, the second active power that is equal to or less than the maximum active power that can be output by the power converter when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value from the power converter. Determine the command value.

従って、第1制御モードと第2制御モードのいずれにおいても、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力が電力変換器の容量に対して過大とならないように、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を制御することができる。その上で、上記(1)の構成に係る制御装置は、電力系統の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に応じて、第1制御モードと第2制御モードとを含む複数のモード間で制御モードを切り替えて実行することができる。以上より、上記(1)の構成によれば、電力変換器の限られた容量の範囲内で電力系統内の周波数変動と電圧変動を可能な限り抑制するように、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を適切に制御することができる。   Therefore, in both the first control mode and the second control mode, the active power and the reactive power output from the power converter to the power system are prevented from exceeding the capacity of the power converter from the power converter. It is possible to control active power and reactive power output to the power grid. In addition, the control device according to the configuration of (1) above has a control mode between a plurality of modes including a first control mode and a second control mode according to at least one of the system voltage or the system frequency of the power system. Can be switched and executed. From the above, according to the configuration of the above (1), the power converter is changed to the power system so as to suppress the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system as much as possible within the limited capacity range of the power converter. The output active power and reactive power can be controlled appropriately.

(2)例示的な一実施形態では、上記(1)の構成において、前記制御モード切替部は、前記電力系統の系統電圧が第1規定範囲内であるか、または、前記電力系統の系統周波数が第2規定範囲内であるか否かに応じて、前記制御モードを切り替えるように構成された、ことを特徴とする。   (2) In one exemplary embodiment, in the configuration of (1), the control mode switching unit has a system voltage of the power system within a first specified range or a system frequency of the power system. Is configured to switch the control mode depending on whether or not is within the second specified range.

発電システムと連系する電力系統には電圧変動により定格電圧からの電圧偏差が許容される最大範囲と周波数変動により定格周波数からの周波数偏差が許容される最大範囲とが系統連系規定として規定されていることがある。この場合、電力系統の系統電圧が第1規定範囲内であれば、電圧変動は許容可能であり、電力系統の系統周波数が第2規定範囲内であれば、周波数変動は許容可能である。   The maximum range in which the voltage deviation from the rated voltage is allowed due to voltage fluctuations and the maximum range in which the frequency deviation from the rated frequency is allowed due to frequency fluctuations are stipulated as grid interconnection rules for the power system connected to the power generation system. Sometimes. In this case, if the system voltage of the power system is within the first specified range, the voltage fluctuation is acceptable, and if the system frequency of the power system is within the second specified range, the frequency fluctuation is acceptable.

従って、上記(2)の構成によれば、電力系統内の周波数変動と電圧変動のいずれが許容可能でないかに応じて、電力変換器の限られた容量の範囲内で、許容可能でない方の変動を抑制するように電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を制御することができる。以上より、上記(2)の構成によれば、系統擾乱の原因に応じて電力系統内の周波数変動や電圧変動を抑制することを目的として、電力変換器の限られた容量の範囲内で、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を一層適切に制御することができる。   Therefore, according to the configuration of the above (2), depending on which of the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system is unacceptable, the unacceptable one within the limited capacity range of the power converter. Active power and reactive power output from the power converter to the power system can be controlled so as to suppress fluctuations. From the above, according to the configuration of the above (2), in order to suppress frequency fluctuations and voltage fluctuations in the power system depending on the cause of system disturbance, within the limited capacity of the power converter, The active power and the reactive power output from the power converter to the power system can be controlled more appropriately.

(3)例示的な一実施形態では、上記(2)の構成において、前記制御モード切替部は、
前記系統電圧が前記第1規定範囲を逸脱したとき、前記制御装置を前記第2制御モードにて作動させ、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱したとき、前記制御装置を前記第1制御モードにて作動させるように構成されたことを特徴とする。
(3) In an exemplary embodiment, in the configuration of (2) above, the control mode switching unit is
When the system voltage deviates from the first specified range, the controller is operated in the second control mode, and when the system frequency deviates from the second specified range, the controller is controlled by the first control. It is characterized in that it is configured to operate in a mode.

上記(3)の構成によれば、電力系統の電圧変動と周波数変動のうち、電圧変動が許容範囲を逸脱した場合に、上記(1)に規定する第2制御モードに切り替え、周波数変動が許容範囲を逸脱した場合に、上記(1)に規定する第1制御モードに切り替えることが可能となる。その場合、第1制御モードは、電力変換器の限られた容量の中で有効電力を優先的に電力系統に出力させる電力制御に対応するから周波数変動の抑制に効果的である。他方、第2制御モードは、電力変換器の限られた容量の中で無効電力を優先的に電力系統に出力させる電力制御に対応するから電圧変動の抑制に効果的である。   According to the configuration of (3), when the voltage fluctuation out of the allowable range of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the power system, the second control mode defined in (1) above is switched to and the frequency fluctuation is allowed. When it deviates from the range, it becomes possible to switch to the first control mode defined in the above (1). In this case, the first control mode is effective in suppressing frequency fluctuation because it corresponds to power control in which active power is preferentially output to the power system within the limited capacity of the power converter. On the other hand, the second control mode is effective in suppressing voltage fluctuation because it corresponds to power control in which reactive power is preferentially output to the power system within the limited capacity of the power converter.

つまり、上記(3)の構成によれば、電力系統内の周波数変動や電圧変動に応じて電力変換器の限られた容量の中で有効電力と無効電力のいずれか一方を優先的に電力系統に出力させることで、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を適切に制御することができる。以上より、上記(3)の構成によれば、電力系統内の周波数変動と電圧変動のいずれが許容可能でないかに応じて、電力変換器の限られた容量の範囲内で、許容可能でない方の変動を抑制するように電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を一層適切に制御することができる。   That is, according to the configuration of (3) above, either the active power or the reactive power is preferentially prioritized in the power system within the limited capacity of the power converter according to the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system. Output to the electric power system, the active power and the reactive power output from the power converter can be appropriately controlled. From the above, according to the configuration of the above (3), depending on which of the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system is unacceptable, the one which is not allowable within the limited capacity of the power converter. It is possible to more appropriately control the active power and the reactive power output from the power converter to the power system so as to suppress the fluctuation of

(4)例示的な一実施形態では、上記(2)または(3)の構成において、前記制御モード切替部は、前記系統電圧が第1規定範囲を逸脱しており、且つ、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱しているとき、前記系統電圧の前記第1規定範囲からの逸脱比および前記系統周波数の前記第2規定範囲からの逸脱比の大小関係に基づいて、前記第1制御モードと前記第2制御モードの何れか一方を選択するように構成されたことを特徴とする。
なお、本明細書において、「逸脱比」とは、規定範囲(第1規定範囲又は第2規定範囲)の大きさに対する前記規定範囲からの逸脱量の比を意味する。
(4) In one exemplary embodiment, in the configuration of (2) or (3), the control mode switching unit has the system voltage deviating from a first specified range, and the system frequency is When deviating from the second specified range, the first control is performed based on the magnitude relationship between the deviation ratio of the system voltage from the first specified range and the deviation ratio of the system frequency from the second specified range. It is characterized in that it is configured to select either one of the mode and the second control mode.
In the present specification, the “deviation ratio” means the ratio of the deviation amount from the specified range to the size of the specified range (the first specified range or the second specified range).

上記(4)の構成では、電力系統の電圧変動と周波数変動の両者が共に許容可能でない場合に、系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱の程度において、系統電圧および系統周波数のいずれが著しいかに応じて、第1制御モードと第2制御モードの何れか一方を選択することができる。つまり、系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱の程度において、系統電圧および系統周波数のいずれが著しいかに応じて、電力変換器の限られた容量の中で有効電力と無効電力のいずれを優先的に電力系統に出力させるかを選択することができる。   In the configuration of (4) above, when both the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the power system are unacceptable, either the system voltage or the system frequency is significant in the degree of deviation from the allowable range defined by the system interconnection regulation. Either the first control mode or the second control mode can be selected depending on whether or not. That is, depending on whether the system voltage or the system frequency is significant at the extent of deviation from the allowable range defined by the system interconnection regulation, either the active power or the reactive power is selected within the limited capacity of the power converter. It is possible to select whether to preferentially output to the power system.

以上より、上記(4)の構成によれば、電力系統内の周波数変動および電圧変動のうち影響がより著しい方の変動を抑制するように、電力変換器の限られた容量の範囲内で、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を一層適切に制御することができる。   From the above, according to the configuration of the above (4), within the limited capacity range of the power converter, in order to suppress the fluctuation of the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system, whichever is more significant, The active power and the reactive power output from the power converter to the power system can be controlled more appropriately.

(5)例示的な一実施形態では、上記(2)〜(4)の構成において、前記制御モード切替部は、前記系統電圧が第1規定範囲を逸脱しており、且つ、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱しているとき、前記系統電圧の前記第1規定範囲からの逸脱比および前記系統周波数の前記第2規定範囲からの逸脱比に基づいて決定される比率に応じて前記電力変換器の前記容量を有効電力用の第1容量と無効電力用の第2容量とに按分し、前記有効電力を前記第1容量の範囲内に制限し、前記無効電力を前記第2容量の範囲内に制限するように構成されている。   (5) In one exemplary embodiment, in the configuration of (2) to (4), the control mode switching unit has the system voltage deviating from a first specified range, and the system frequency is When deviating from the second prescribed range, the deviation is determined according to a deviation ratio of the system voltage from the first specified range and a deviation ratio of the system frequency from the second specified range. The capacity of the power converter is proportionally divided into a first capacity for active power and a second capacity for reactive power, the active power is limited within the range of the first capacity, and the reactive power is controlled by the second capacity. Is configured to limit within the range of.

上記(5)の構成では、電力系統の電圧変動および周波数変動について系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱比を評価し、電圧変動および周波数変動のそれぞれについて評価した2つの逸脱比の相対比率を求めている。その上で、上記(5)の構成では、電力変換器から電力系統に最大限出力可能な有効電力の出力量と無効電力の出力量の間における相対比率を上述した逸脱比の相対比率に従って設定している。   In the above configuration (5), the deviation ratio of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the power system from the allowable range defined by the grid interconnection regulation is evaluated, and the relative ratio of the two deviation ratios evaluated for the voltage fluctuation and the frequency fluctuation, respectively. Are seeking. In addition, in the configuration of (5) above, the relative ratio between the output amount of active power and the output amount of reactive power that can be output from the power converter to the power system to the maximum extent is set according to the relative ratio of the deviation ratio described above. is doing.

以上から、上記(5)の構成によれば、電力系統の電圧変動および周波数変動の両者が系統連系規定により定まる許容範囲から逸脱している場合に、以下のようにして電力変換器から電力系統へと出力される有効電力と無効電力の出力量を制御することができる。すなわち、上記(5)の構成によれば、電圧変動および周波数変動のそれぞれが電力系統の系統擾乱に寄与する寄与率に応じて電圧変動および周波数変動をそれぞれ可能な限り抑制するための有効電力と無効電力の出力量を適切に制御することができる。   From the above, according to the configuration of the above (5), when both the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the power system deviate from the permissible range determined by the grid interconnection regulation, the power is converted from the power converter as follows. It is possible to control the output amount of active power and reactive power output to the grid. That is, according to the configuration of the above (5), the effective power for suppressing the voltage fluctuation and the frequency fluctuation as much as possible according to the contribution rate of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation contributing to the system disturbance of the power system, respectively. The output amount of reactive power can be controlled appropriately.

(6)例示的な一実施形態では、上記(1)〜(5)の構成において、前記第1制御モードにおける前記最大無効電力、及び、前記第2制御モードにおける前記最大有効電力を算出するためのリミット処理部をさらに備え、
前記リミット処理部は、
前記第1制御モードにおける前記制御装置の作動時、前記電力変換器が前記第1有効電力指令値に相当する前記有効電力を出力したときに前記電力変換器における皮相電力が該電力変換器の容量と一致する値に前記最大無効電力を設定し、
前記第2制御モードにおける前記制御装置の作動時、前記電力変換器が前記第2無効電力指令値に相当する前記無効電力を出力したときに前記電力変換器における前記皮相電力が前記容量と一致する値に前記最大有効電力を設定する
ように構成されたことを特徴とする。
(6) In an exemplary embodiment, in the configurations of (1) to (5), the maximum reactive power in the first control mode and the maximum active power in the second control mode are calculated. Further equipped with a limit processing unit of
The limit processing unit,
When the control device operates in the first control mode, the apparent power in the power converter is the capacity of the power converter when the power converter outputs the active power corresponding to the first active power command value. Set the maximum reactive power to a value that matches
During operation of the control device in the second control mode, the apparent power in the power converter matches the capacity when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value. It is configured to set the maximum active power to a value.

上記(6)の構成によれば、第1制御モードおよび第2制御モードにおいて、上述した皮相電力が電力変換器の容量と一致する値となるように上述した最大無効電力および最大有効電力をそれぞれ設定することで、系統の安定化を図るための有効電力及び無効電力の制御を行いながら、電力変換器の過負荷を確実に防止することができる。   According to the configuration of (6) above, in the first control mode and the second control mode, the above-mentioned maximum reactive power and maximum active power are respectively set so that the apparent power described above has a value that matches the capacity of the power converter. By setting, it is possible to reliably prevent overload of the power converter while controlling active power and reactive power for stabilizing the system.

(7)例示的な一実施形態では、上記(6)の構成において、前記分散電源は、各々が風力発電機を備えた一つ以上の風力発電ユニットを含み、
各々の前記風力発電ユニットから風速を示す風速情報を受け取り、少なくとも前記風速情報に基づいて前記風速に応じた最適運転点にて前記風力発電機を制御するための第1制御信号を出力するMPPT(Maximum Power Point Trackinh)制御部と、
前記電力系統の系統周波数を一定に維持するための第2制御信号を出力するガバナ制御部と、
前記第1制御信号と前記第2制御信号を加算して得られる制御信号に基づいて前記第1有効電力指令値を決定し、前記リミット処理部に出力する加算器と、
をさらに備えることを特徴とする。
(7) In one exemplary embodiment, in the configuration of (6), the distributed power source includes one or more wind power generation units each including a wind power generator,
MPPT that receives wind speed information indicating the wind speed from each of the wind power generation units and outputs a first control signal for controlling the wind power generator at an optimum operating point according to the wind speed based on at least the wind speed information. Maximum Power Point Tracking controller),
A governor control unit that outputs a second control signal for maintaining a system frequency of the power system constant;
An adder that determines the first active power command value based on a control signal obtained by adding the first control signal and the second control signal and outputs the first active power command value to the limit processing unit;
Is further provided.

上記(7)の構成では、MPPT制御部は、風速情報に基づいて風速に応じた最適運転点にて風力発電機を制御するための第1制御信号を出力する。ここで、MPPT制御においては、風速に応じた最適運転点とは、所与の風速の下で風力発電機が出力する有効電力が最大となるように風力発電機を運転するための運転点である。従って、MPPT制御部は、風速情報に基づいて風力発電機からの有効電力が最大となるように風力発電機を制御するための第1制御信号を出力可能である。   In the configuration of (7), the MPPT control unit outputs the first control signal for controlling the wind power generator at the optimum operating point according to the wind speed based on the wind speed information. Here, in MPPT control, the optimum operating point according to the wind speed is the operating point for operating the wind power generator so that the active power output by the wind power generator is maximized under a given wind speed. is there. Therefore, the MPPT control unit can output the first control signal for controlling the wind power generator based on the wind speed information so that the active power from the wind power generator is maximized.

また、上記(7)の構成では、ガバナ制御部は、電力系統の系統周波数を一定に維持するための第2制御信号を出力する。ここで、ガバナ制御においては、電力系統の系統周波数が変動するのに応じて、系統周波数を一定に維持するように発電機の回転数またはトルクが適切に制御される。従って、ガバナ制御部は、電力系統の系統周波数が変動するのに応じて、系統周波数を一定に維持するように発電機の回転数またはトルクを制御するための第2制御信号を出力可能である。   Further, in the above configuration (7), the governor control unit outputs the second control signal for maintaining the system frequency of the power system constant. Here, in the governor control, the number of revolutions or the torque of the generator is appropriately controlled so as to maintain the grid frequency constant in response to the fluctuation of the grid frequency of the power grid. Therefore, the governor control unit can output the second control signal for controlling the rotation speed or the torque of the generator so as to maintain the grid frequency constant in response to the fluctuation of the grid frequency of the power grid. .

以上より、上記(7)の構成では、風速情報に基づいて風力発電機からの有効電力が最大となるように風力発電機を制御するための第1制御信号と系統周波数を一定に維持するように発電機の回転数またはトルクを制御するための第2制御信号を加算した制御信号に基づいて第1有効電力指令値を決定している。その結果、上記(7)の構成では、第1制御モード選択時において、電力系統の系統周波数を安定化させるのに最適な量の有効電力を電力系統へ出力するように電力変換器を制御することができる。   As described above, in the above configuration (7), the first control signal for controlling the wind power generator and the system frequency are controlled to be constant so that the active power from the wind power generator is maximized based on the wind speed information. The first active power command value is determined based on the control signal obtained by adding the second control signal for controlling the rotation speed or torque of the generator. As a result, in the above configuration (7), when the first control mode is selected, the power converter is controlled so as to output to the power system an amount of active power that is optimum for stabilizing the system frequency of the power system. be able to.

(8)例示的な一実施形態では、上記(6)または(7)の構成において、前記分散電源は、各々が風力発電機を備えた一つ以上の風力発電ユニットを含み、
前記風力発電機の発電端電圧を一定に維持するための前記第2無効電力指令値を決定し、前記リミット処理部に出力するAVR制御部、
をさらに備えることを特徴とする。
(8) In one exemplary embodiment, in the configuration of (6) or (7), the distributed power source includes one or more wind power generation units each including a wind power generator,
An AVR control unit that determines the second reactive power command value for maintaining the power generation end voltage of the wind power generator constant and outputs the second reactive power command value to the limit processing unit;
Is further provided.

上記(8)の構成によれば、AVR制御部は、風力発電機の発電端電圧を一定に維持するための第2無効電力指令値を決定し、リミット処理部に出力する。従って、上記(8)の構成によれば、第2制御モード選択時において、電力系統の系統電圧を安定化させるのに最適な量の無効電力を電力系統へ出力するように電力変換器を制御することができる。   According to the above configuration (8), the AVR control unit determines the second reactive power command value for maintaining the power generation end voltage of the wind power generator constant, and outputs it to the limit processing unit. Therefore, according to the configuration of the above (8), when the second control mode is selected, the power converter is controlled so as to output the reactive power of the optimum amount for stabilizing the grid voltage of the power grid to the power grid. can do.

また、上記(6)または(7)の構成おいて、第1無効電力指令値は、電力系統の系統電圧を一定に維持するような値とすることが望ましい。その一方で、風力発電機の発電端電圧は、電力系統の系統電圧よりも電源供給側業者にとって測定が容易であり、系統電圧の測定データを電力系統側から受信するための追加の設備や取り決めも不要である。   Further, in the above configuration (6) or (7), it is desirable that the first reactive power command value be a value that maintains the system voltage of the power system constant. On the other hand, the generator end voltage of the wind power generator is easier for power supply side operators to measure than the grid voltage of the power grid, and additional equipment and arrangements for receiving grid voltage measurement data from the grid Is also unnecessary.

そこで、上記(8)の構成では、発電端電圧に基づいて電力変換器から電力系統に出力すべき無効電力の制御を行っている。なお、発電端電圧に基づいて無効電力の制御を行った場合、発電端電圧が一定値に収束してから一定の応答遅延が経過しなければ電力系統の系統電圧の収束が始まらないが、この応答遅延は充分に小さいので、実用上は問題とはならない。従って、上記(8)の構成によれば、電力系統の系統電圧よりも電源供給側業者にとって測定が容易な発電端電圧に基づいて、電力変換器の容量の範囲内となるように、有効電力と無効電力の出力量を実用上問題とならない精度で制御することができる。   Therefore, in the above configuration (8), the reactive power to be output from the power converter to the power system is controlled based on the power generation end voltage. When reactive power is controlled based on the voltage at the generator end, the convergence of the system voltage of the power system does not start unless a certain response delay elapses after the voltage at the generator end converges to a constant value. Since the response delay is sufficiently small, there is no problem in practical use. Therefore, according to the configuration of the above (8), the active power is adjusted so as to be within the capacity range of the power converter based on the power generation end voltage which is easier for the power supply supplier to measure than the system voltage of the power system. And, the output amount of the reactive power can be controlled with an accuracy that does not pose a problem in practical use.

(9)例示的な一実施形態では、上記(1)〜(8)の構成において、前記分散電源は、各々が風力発電機を備えた風力発電ユニットを複数含み、複数の前記風力発電ユニットを、少なくとも、1以上の第1ユニットと、前記第1ユニット以外で前記第1ユニットよりも風速が低い1以上の第2ユニットと、に分類するためのユニット分類部をさらに備え、
前記制御モード切替部は、
前記第1ユニットについて、前記電力系統の系統電圧が第1規定範囲内であるとき主制御モードとしての前記第1制御モードにて前記電力変換器の制御を行う一方で、前記系統電圧が前記第1規定範囲を逸脱したときに副制御モードとしての前記第2制御モードにて前記電力変換器の制御を行うとともに、
前記第2ユニットについて、前記電力系統の系統周波数が第2規定範囲内であるとき主制御モードとしての前記第2制御モードにて前記電力変換器の制御を行う一方で、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱したときに副制御モードとしての前記第1制御モードにて前記電力変換器の制御を行う
ように構成されることを特徴とする。
(9) In one exemplary embodiment, in the configurations of (1) to (8), the distributed power source includes a plurality of wind power generation units each including a wind power generator, and the plurality of wind power generation units are provided. , At least one first unit and one or more second unit other than the first unit and having a wind speed lower than that of the first unit, further comprising a unit classification unit,
The control mode switching unit,
For the first unit, when the system voltage of the power system is within a first specified range, the power converter is controlled in the first control mode as a main control mode, while the system voltage is the first control mode. When the power converter deviates from the specified range, the power converter is controlled in the second control mode as the sub-control mode,
Regarding the second unit, when the system frequency of the power system is within the second specified range, the power converter is controlled in the second control mode as the main control mode, while the system frequency is the first control mode. It is characterized in that it is configured to control the power converter in the first control mode as a sub-control mode when it deviates from the two specified ranges.

上記(1)〜(8)の構成では、分散電源が複数の風力発電ユニットにより構成されている場合であっても、電力系統の系統電圧および系統周波数の少なくとも一方が不安定であるか否かに応じて、全ての風力発電ユニットにおいて一律な制御モード切り替えが行われる。例えば、系統周波数が不安定ならば全ての風力発電ユニットが第1制御モードに切り替わり、系統電圧が不安定ならば全ての風力発電ユニットが第2制御モードに切り替わるようなことが起きる。   In the above configurations (1) to (8), whether or not at least one of the system voltage and the system frequency of the power system is unstable, even when the distributed power source is composed of a plurality of wind power generation units. According to the above, uniform control mode switching is performed in all wind power generation units. For example, if the grid frequency is unstable, all wind power generation units will switch to the first control mode, and if the grid voltage is unstable, all wind power generation units will switch to the second control mode.

しかしながら、複数の風力発電ユニットの各々について風速が異なる場合、風速が高い風力発電ユニットでは発電機の回転数や出力を高く維持できるので、そのような風力発電ユニットからの有効電力の出力量を無効電力よりも優先して積極的に増やすべきである。そこで、上記(9)の構成では、風速が相対的に高い第1ユニットについては、第1制御モードを主制御モードとし、系統電圧安定時には有効電力を優先的に出力させるようにしている。逆に、風速が相対的に低い第2ユニットでは発電機の回転数が低く、発電出力として抽出可能な風力エネルギーが乏しいので、第2ユニットから多くの有効電力を得ることは期待できない。そこで、上記(9)の構成では、第2ユニットについては、電力系統の電圧変動が起きたときに備え、第2制御モードを主制御モードとし、系統周波数安定時は無効電力を優先的に出力させるようにしている。   However, when the wind speed is different for each of the multiple wind power generation units, the wind power generation unit with a high wind speed can maintain the rotation speed and output of the generator high, so that the amount of active power output from such a wind power generation unit is invalidated. Power should be given priority over electricity and should be increased aggressively. Therefore, in the above configuration (9), the first control mode is set to the main control mode for the first unit having a relatively high wind speed, and active power is preferentially output when the system voltage is stable. On the contrary, in the second unit where the wind speed is relatively low, the number of revolutions of the generator is low, and the wind energy that can be extracted as the power generation output is scarce, so that it is not possible to expect much active power to be obtained from the second unit. Therefore, in the above configuration (9), for the second unit, the second control mode is set to the main control mode in preparation for a voltage fluctuation in the power system, and reactive power is preferentially output when the system frequency is stable. I am trying to let you.

以上より、上記(9)の構成によれば、個々の風力発電ユニットについては電力変換器の容量の範囲内で電力の出力制御を行いながら、分散電源内の風速分布に応じて、相対的に風速が大きい第1ユニットから成るユニット集合からは可能な限り多くの有効電力を取り出すことができる。また、上記(9)の構成によれば、相対的に風速が小さい第2ユニットから成るユニット集合からは多くの有効電力を得ることが期待できない分、系統電圧の安定化のために無効電力を積極的に出力させるようにすることができる。   As described above, according to the configuration of (9), the output control of electric power is performed for each wind power generation unit within the range of the capacity of the power converter, and the wind power generation units relatively move according to the wind speed distribution in the distributed power source. As much active power as possible can be extracted from the unit set including the first unit having a high wind speed. Further, according to the configuration of (9), since it is not possible to expect a large amount of active power from the unit set including the second unit having a relatively low wind speed, reactive power is stabilized for system voltage stabilization. The output can be positively made.

(10)例示的な一実施形態では、上記(9)の構成において、前記第1規定範囲からの前記系統電圧の逸脱比と、前記第1規定範囲からの前記系統電圧の逸脱比との大小関係に基づいて、前記第1ユニットのユニット割当て数と、前記第2ユニットのユニット割当て数とを調節するための割当て数決定部をさらに備えることを特徴とする。   (10) In an exemplary embodiment, in the configuration of (9), the deviation ratio of the system voltage from the first specified range and the deviation ratio of the system voltage from the first specified range are large or small. It is characterized by further comprising an allocation number determining unit for adjusting the unit allocation number of the first unit and the unit allocation number of the second unit based on the relationship.

上記(10)の構成では、電力系統の電圧変動および周波数変動について系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱比を評価し、電圧変動および周波数変動のそれぞれについて評価した2つの逸脱比の相対比率を求めるようにしてもよい。そのようにすることで、上記(10)の構成では、系統安定時に有効電力を優先的に出力する第1ユニットのユニット割当て数と系統安定時に無効電力を優先的に出力する第2ユニットのユニット割当て数との間における相対比率を上述した逸脱比の相対比率に従って設定している。   In the configuration of the above (10), the deviation ratio from the allowable range defined by the grid interconnection regulation is evaluated for the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the power system, and the relative ratio of the two deviation ratios evaluated for the voltage fluctuation and the frequency fluctuation, respectively. May be requested. By doing so, in the configuration of (10), the unit allocation number of the first unit that preferentially outputs active power when the system is stable and the unit of the second unit that preferentially outputs reactive power when the system is stable. The relative ratio with the assigned number is set according to the relative ratio of the deviation ratio described above.

以上から、上記(10)の構成によれば、電圧変動および周波数変動をそれぞれ可能な限り抑制するために、電圧変動および周波数変動のそれぞれが電力系統の系統擾乱に寄与する寄与率に応じて第1ユニットのユニット割当て数と第2ユニットのユニット割当て数との間における相対比率を適切に調整することができる。従って、上記(10)の構成によれば、複数の風力発電ユニットを含む分散電源全体において、系統電圧変動と系統周波数変動が系統擾乱に寄与する寄与率を考慮して、これらの変動を抑制するのに必要充分な有効電力と無効電力を出力することが可能となる。   From the above, according to the configuration of the above (10), in order to suppress the voltage fluctuation and the frequency fluctuation as much as possible, the voltage fluctuation and the frequency fluctuation respectively correspond to the contribution ratio to the system disturbance of the power system. The relative ratio between the unit allocation number of one unit and the unit allocation number of the second unit can be appropriately adjusted. Therefore, according to the configuration of the above (10), in the entire distributed power supply including the plurality of wind power generation units, the fluctuations of the system voltage and the system frequency are suppressed in consideration of the contribution rate to the system disturbance. It is possible to output the necessary and sufficient active power and reactive power.

(11)例示的な一実施形態では、上記(10)の構成において、前記割当て数決定部は、
前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比に応じて前記第1ユニットの暫定台数を決定し、前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比に応じて前記第2ユニットの暫定台数を決定し、
前記第1ユニットの暫定台数と前記第2ユニットの暫定台数の合計が前記複数の風力発電ユニットの総数以下である場合には、前記第2ユニットの暫定台数を前記第2ユニットの前記ユニット割当て数に設定し、前記複数の風力発電ユニットの前記総数から前記第2ユニットの前記暫定台数を差し引いた台数を前記第1ユニットの前記ユニット割当て数に設定する
ように構成されたことを特徴とする。
(11) In an exemplary embodiment, in the configuration of (10), the allocation number determination unit is
The provisional number of the first units is determined according to the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, and the provisional number of the second units is determined according to the deviation ratio of the system voltage from the second specified range. Decide
When the total of the provisional number of the first unit and the provisional number of the second unit is less than or equal to the total number of the plurality of wind power generation units, the provisional number of the second unit is assigned to the unit allocation number of the second unit. Is set, and the number obtained by subtracting the provisional number of the second unit from the total number of the plurality of wind power generation units is set as the unit allocation number of the first unit.

上記(9)および(10)の構成において、系統安定時に有効電力を優先的に出力する第1ユニットは、電力系統の周波数安定化に寄与し、系統安定時に無効電力を優先的に出力する第2ユニットは、電力系統の電圧安定化に寄与する。そこで、上記(11)の構成では、系統電圧と系統周波数の異常の程度に応じて第1ユニットと第2ユニットの暫定台数をそれぞれ決定し、第2ユニットの暫定台数を除いた残りの風力発電ユニットの台数の全てを第1ユニットのユニット割当て数に設定する。その結果、上記(11)の構成によれば、主制御モードにて有効電力を優先的に出力する第1ユニットのユニット割当て数を可能な限り多くとることで、可能な限り多くの有効電力を電力系統に供給しながら、第2ユニットを必要台数分だけ確保することができる。   In the configurations (9) and (10), the first unit that preferentially outputs active power when the grid is stable contributes to frequency stabilization of the power grid, and outputs the reactive power preferentially when the grid is stable. The two units contribute to voltage stabilization of the power system. Therefore, in the above configuration (11), the provisional numbers of the first unit and the second unit are respectively determined according to the abnormalities of the system voltage and the system frequency, and the remaining wind power generation except the provisional number of the second unit is performed. All of the number of units is set to the unit allocation number of the first unit. As a result, according to the configuration of (11), by allocating as many units as possible to the first unit that preferentially outputs active power in the main control mode, as much active power as possible is obtained. It is possible to secure the required number of the second units while supplying the power to the power system.

(12)例示的な一実施形態では、上記(9)の構成において、前記割当て数決定部は、
前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比に応じて前記第1ユニットの暫定台数を決定し、前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比に応じて前記第2ユニットの暫定台数を決定し、
前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比が前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比より大きい場合、前記第2ユニットの暫定台数を前記第2ユニットのユニット割当て数に設定し、前記複数の風力発電ユニットの前記総数から前記第2ユニットの前記暫定台数を差し引いた台数を前記第1ユニットの前記ユニット割当て数に設定し、
前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比が前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比以下であるなら、前記第1ユニットの暫定台数を前記第1ユニットのユニット割当て数に設定し、前記複数の風力発電ユニットの前記総数から前記第1ユニットの前記暫定台数を差し引いた台数を前記第2ユニットの前記ユニット割当て数に設定する、
ことを特徴とする。
(12) In an exemplary embodiment, in the configuration of (9), the allocation number determination unit is
The provisional number of the first units is determined according to the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, and the provisional number of the second units is determined according to the deviation ratio of the system voltage from the second specified range. Decide
When the deviation ratio of the system voltage from the second specified range is larger than the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, the provisional number of the second units is set to the unit allocation number of the second unit. , A number obtained by subtracting the provisional number of the second unit from the total number of the plurality of wind power generation units is set as the unit allocation number of the first unit,
If the deviation ratio of the system voltage from the second specified range is less than or equal to the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, the provisional number of the first units is set to the unit allocation number of the first unit. Then, the number obtained by subtracting the provisional number of the first unit from the total number of the plurality of wind power generation units is set as the unit allocation number of the second unit,
It is characterized by

上記(12)の構成では、系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱の程度において、系統電圧および系統周波数のいずれが著しいかに応じて、第1ユニットと第2ユニットのユニット割当て数を以下のように決定する。すなわち、系統周波数の逸脱の程度の方が大きければ、複数の風力発電ユニットの総数のうち、電力系統の周波数安定化に寄与する第1ユニットのユニット割当て数を優先的に確保し、残った風力発電ユニットの台数を第2ユニットのユニット割当て数とする。逆に、系統電圧の逸脱の程度の方が大きければ、複数の風力発電ユニットの総数のうち、電力系統の電圧安定化に寄与する第2ユニットのユニット割当て数を優先的に確保し、残った風力発電ユニットの台数を第1ユニットのユニット割当て数とする。以上より、上記(12)の構成によれば、電力系統内の周波数変動および電圧変動のうち影響がより著しい方の変動を抑制するように、第1ユニットのユニット割当て数と第2ユニットのユニット割当て数を適切に調整することができる。   In the configuration of (12) above, the number of unit allocations of the first unit and the second unit is set to the following depending on which of the system voltage and the system frequency is significant in the degree of deviation from the allowable range defined by the system interconnection regulation. To decide. That is, if the deviation of the system frequency is larger, the unit allocation number of the first unit that contributes to frequency stabilization of the power system is preferentially secured among the total number of the wind power generation units, and the remaining wind power The number of power generation units is the unit allocation number of the second unit. On the contrary, if the degree of deviation of the system voltage is greater, the number of assigned units of the second unit that contributes to the voltage stabilization of the power system out of the total number of the plurality of wind power generation units is preferentially secured and remains. The number of wind power generation units is the unit allocation number of the first unit. As described above, according to the configuration of (12) above, the number of assigned units of the first unit and the units of the second unit are controlled so as to suppress the fluctuation of the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system, whichever is more affected. The number of allocations can be adjusted appropriately.

(13)本発明に幾つかの実施形態に係る分散電源システムは、分散電源と、前記分散電源からの電力を電力系統に整合させるための電力変換器と、前記電力変換器を制御するための上記(1)〜(12)の何れかに記載の制御装置と、を備えることを特徴とする。   (13) A distributed power supply system according to some embodiments of the present invention includes a distributed power supply, a power converter for matching the power from the distributed power supply with a power system, and a power converter for controlling the power converter. The control device according to any one of (1) to (12) above is provided.

上記(13)の分散電源システムが備える制御装置は、上記(1)〜(12)で述べたように、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力が電力変換器の容量に対して過大とならないように、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を制御することができる。以上より、上記(13)の構成によれば、電力系統内の周波数変動と電圧変動を可能な限り抑制することを目的として、系統連系箇所に設けた電力変換器の限られた容量の範囲内で、分散電源から電力系統に出力される有効電力と無効電力を適切に制御可能な分散電源システムを実現することができる。   As described in (1) to (12) above, the control device included in the distributed power supply system of (13) described above has active power and reactive power output from the power converter to the power system as the capacity of the power converter. On the other hand, the active power and the reactive power output from the power converter to the power system can be controlled so as not to be excessive. As described above, according to the configuration of (13), the range of the limited capacity of the power converter provided at the grid interconnection point is limited in order to suppress the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system as much as possible. It is possible to realize a distributed power supply system capable of appropriately controlling active power and reactive power output from the distributed power supply to the power system.

(14)本発明に幾つかの実施形態に従って、分散電源からの電力を電力系統に整合させるための電力変換器の制御方法は、
前記分散電源から前記電力系統に供給される有効電力を調節するように前記電力変換器を制御するステップと、
前記分散電源から前記電力系統に供給される無効電力を調節するように前記電力変換器を制御するステップと、
前記電力系統の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に基づいて、前記電力変換器の制御モードを切り替えるステップと、を備え、
前記電力変換器の前記制御モードは、
第1有効電力指令値を前記有効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第1有効電力指令値に相当する前記有効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大無効電力以下の第1無効電力指令値を前記無効電力制御部に与える第1制御モードと、
第2無効電力指令値を前記無効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第2無効電力指令値に相当する前記無効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大有効電力以下の第2有効電力指令値を前記有効電力制御部に与える第2制御モードと、
を含む複数のモード間で切り替えられる
ことを特徴とする。
(14) According to some embodiments of the present invention, a method of controlling a power converter for matching power from a distributed power source to a power system includes:
Controlling the power converter to regulate active power supplied from the distributed power source to the power grid;
Controlling the power converter to regulate reactive power supplied from the distributed power source to the power grid;
Switching the control mode of the power converter based on at least one of a system voltage or a system frequency of the power system,
The control mode of the power converter is
The maximum reactive power that can be output by the power converter when the first active power command value is given to the active power control unit and the power converter outputs the active power corresponding to the first active power command value. A first control mode in which the following first reactive power command value is given to the reactive power control unit,
The second active power command value is given to the reactive power control unit, and the maximum active power that can be output by the power converter when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value. A second control mode in which the following second active power command value is given to the active power control unit,
It is characterized in that it can be switched between a plurality of modes including.

上記(14)の方法において、第1制御モードでは、電力変換器が第1有効電力指令値に相当する有効電力を電力変換器から出力したときに電力変換器が出力可能な最大無効電力以下となるような第1無効電力指令値を決定する。また第2制御モードでは、電力変換器が第2無効電力指令値に相当する無効電力を電力変換器から出力したときに電力変換器が出力可能な最大有効電力以下となるような第2有効電力指令値を決定する。   In the method of (14), in the first control mode, when the power converter outputs active power corresponding to the first active power command value from the power converter, the maximum reactive power that can be output by the power converter is less than or equal to the maximum reactive power. A first reactive power command value that satisfies the above is determined. Further, in the second control mode, the second active power that is equal to or less than the maximum active power that can be output by the power converter when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value from the power converter. Determine the command value.

従って、第1制御モードと第2制御モードのいずれにおいても、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力が電力変換器の容量に対して過大とならないように、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を制御することができる。その上で、上記(14)の方法によれば、電力系統の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に応じて、第1制御モードと第2制御モードとを含む複数のモード間で制御モードを切り替えて実行することができる。以上より、上記(14)の方法によれば、例えば、電力系統内の周波数変動と電圧変動のいずれがより大きいかに応じて、これらの変動を抑制することを目的として、電力変換器の限られた容量の範囲内で、電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を適切に制御することができる。   Therefore, in both the first control mode and the second control mode, the active power and the reactive power output from the power converter to the power system are prevented from exceeding the capacity of the power converter from the power converter. It is possible to control active power and reactive power output to the power grid. Moreover, according to the method of (14), the control mode is switched between a plurality of modes including the first control mode and the second control mode according to at least one of the system voltage and the system frequency of the power system. Can be executed. From the above, according to the method of (14), for example, depending on which of the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system is larger, the limit of the power converter is limited in order to suppress these fluctuations. The active power and the reactive power output from the power converter to the power system can be appropriately controlled within the range of the determined capacity.

以上より、本発明の幾つかの実施形態によれば、電力変換器の限られた容量の範囲内で、電力系統内の周波数変動や電圧変動を抑制するように電力変換器から電力系統に出力される有効電力と無効電力を適切に制御することが可能な制御装置および制御方法を得ることができる。   From the above, according to some embodiments of the present invention, within the limited capacity range of the power converter, output from the power converter to the power system so as to suppress frequency fluctuations and voltage fluctuations in the power system. It is possible to obtain a control device and a control method capable of appropriately controlling the effective power and the reactive power that are generated.

幾つかの実施形態に係る風力発電ユニットの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the wind power generation unit which concerns on some embodiment. 風力発電ユニット内におけるリミット処理部の働きを説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement of the limit process part in a wind power generation unit. 電力変換器の容量と有効電力および無効電力と間における関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the capacity of a power converter, active power, and reactive power. リミット処理部による電力指令値の調整処理の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the adjustment process of the electric power command value by a limit process part. 系統電圧の変動に基づく第1制御モードと第2制御モードとの間の切替えを示す図である。It is a figure which shows switching between the 1st control mode based on the fluctuation | variation of system voltage, and a 2nd control mode. 発電端電圧の変動に応じて第1制御モードと第2制御モードとの間を制御モード切替部が切り替える動作を説明するためのフローチャートである。6 is a flowchart for explaining an operation of a control mode switching unit switching between a first control mode and a second control mode according to a change in a power generation end voltage. 系統周波数の変動に応じて第1制御モードと第2制御モードとの間を制御モード切替部が切り替える動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which a control mode switching part switches between a 1st control mode and a 2nd control mode according to the fluctuation | variation of system frequency. 系統周波数と発電端電圧の両者に応じて第1制御モードと第2制御モードとの間を制御モード切替部が切り替える動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the operation | movement which a control mode switching part switches between a 1st control mode and a 2nd control mode according to both a system frequency and a power generation terminal voltage. 複数の風力発電ユニットを含む例示的な分散電源を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an exemplary distributed power supply including a plurality of wind power generation units. 風力発電ユニットのパワーカーブに基づく主制御モードと副制御モードとの切り替えを示す図である。It is a figure which shows switching of the main control mode and sub-control mode based on the power curve of a wind power generation unit. 分散電源を構成する複数の風力発電ユニットを統括制御するための中央制御装置の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the central control device for carrying out integrated control of the some wind power generation unit which comprises a distributed power supply. 分散電源を構成する複数の風力発電ユニットを風況に応じて第1ユニットと第2ユニットに分類する手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a procedure which classifies a plurality of wind power generation units which constitute a distributed power generation into a 1st unit and a 2nd unit according to wind conditions. 系統電圧および系統周波数の変動幅と第1ユニットおよび第2ユニットの暫定台数との間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the fluctuation range of system voltage and system frequency, and the provisional number of 1st units and 2nd units.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, and the like of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention thereto, but are merely illustrative examples. Absent.
For example, expressions such as "identical", "equal", and "homogeneous" that indicate that they are in the same state are not limited to strict equality, but also include tolerances or differences in the degree to which the same function is obtained. It also represents the existing state. On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one element are not exclusive expressions excluding the existence of other elements.

以下、最初に、幾つかの実施形態に従って分散電源用電力変換器を制御するための制御装置の構成と共に、当該制御装置を構成要素として含む風力発電ユニットの構成について図1を参照して説明する。続いて、当該制御装置を構成する各部の機能と電力制御動作について図2〜図7を参照しながら説明する。続いて、図1に示す風力発電ユニットを複数台含んで構成される分散電源システムの構成について図8および図9を参照しながら説明し、当該分散電源システムにおいて分散電源用電力変換器を制御するための制御動作について10乃至図12を参照して説明する。   Hereinafter, first, a configuration of a control device for controlling a power converter for a distributed power supply according to some embodiments and a configuration of a wind power generation unit including the control device as a component will be described with reference to FIG. 1. . Next, the function and power control operation of each unit constituting the control device will be described with reference to FIGS. 2 to 7. Subsequently, a configuration of a distributed power supply system including a plurality of wind power generation units shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 8 and 9, and a distributed power supply power converter is controlled in the distributed power supply system. The control operation for this will be described with reference to FIGS.

図1は、本発明の幾つかの実施形態に係る風力発電ユニット1と制御装置100を示し、風力発電ユニット1は、風力発電機10と、連系回路部20と、を備えている。連系回路部20は、風力発電機10の発電端電圧を測定する電圧測定器110と、風力発電機10を電力系統40と系統連系させるための電力変換器120と、変圧器21と、を備えている。電力変換器120は、変圧器21を介して電力系統40と電気的に結合されている。また、電圧測定器110は、風力発電機10の発電端電圧を、風力発電ユニット1と電力系統40との間の系統連系点において測定し、電圧測定値を表す信号を以下において後述するAVR制御部150と制御モード切替部210に対して供給する。   FIG. 1 shows a wind turbine generator unit 1 and a control device 100 according to some embodiments of the present invention. The wind turbine generator unit 1 includes a wind turbine generator 10 and an interconnection circuit section 20. The interconnection circuit unit 20 includes a voltage measuring device 110 for measuring the power generation end voltage of the wind power generator 10, a power converter 120 for connecting the wind power generator 10 to the power system 40, and a transformer 21. Is equipped with. The power converter 120 is electrically coupled to the power system 40 via the transformer 21. Further, the voltage measuring device 110 measures the power generation end voltage of the wind power generator 10 at a grid interconnection point between the wind power generation unit 1 and the power grid 40, and a signal representing the voltage measurement value is described later in AVR. It is supplied to the control unit 150 and the control mode switching unit 210.

図1に示す制御装置100は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力の出力量を制御するために、制御線を介して電力変換器120に接続される。例示的な一実施形態では、電力変換器120は、双方向インバータとして構成されてもよく、当該双方向インバータは、AC/DCコンバータ部と、DC電圧調整部と、DC/ACインバータ部と、から構成されていてもよい。当該双方向インバータにおいてAC/DCコンバータ部は、風力発電機10からの交流電力を直流に変換し、DC電圧調整部は、AC/DCコンバータ部からの直流の電圧を調整し、DC/ACインバータ部は、DC電圧調整部からの直流を交流に変換する。その際、当該双方向インバータに入力される電圧制御信号に従って、DC電圧調整部からDC/ACインバータ部に出力される直流電圧が目標電圧Vrefと一致するように制御されてもよい。また、当該双方向インバータに入力されるPWM制御信号に従って、DC/ACインバータ部から電力系統40に出力される交流の周波数が目標周波数ωrefと一致するように制御されてもよい。 The control device 100 shown in FIG. 1 is connected to the power converter 120 via a control line in order to control the output amount of active power and reactive power output from the power converter 120 to the power grid 40. In one exemplary embodiment, the power converter 120 may be configured as a bidirectional inverter, which includes an AC / DC converter section, a DC voltage adjustment section, a DC / AC inverter section, and It may be composed of In the bidirectional inverter, the AC / DC converter unit converts the AC power from the wind power generator 10 into DC, and the DC voltage adjustment unit adjusts the DC voltage from the AC / DC converter unit, and the DC / AC inverter. The unit converts direct current from the DC voltage adjusting unit into alternating current. At that time, according to the voltage control signal input to the bidirectional inverter, the DC voltage output from the DC voltage adjustment unit to the DC / AC inverter unit may be controlled to match the target voltage V ref . Further, according to the PWM control signal input to the bidirectional inverter, the frequency of the alternating current output from the DC / AC inverter unit to the power system 40 may be controlled to match the target frequency ω ref .

一方、本発明の幾つかの実施形態に係る制御装置100は、風力発電機10を含む分散電源からの電力を電力系統40に整合させるための電力変換器120を制御するための制御装置である。制御装置100は、電力制御部130、リミット処理部140、AVR制御部150、MPPT制御部160、ガバナ制御部170、加算器190および制御モード切替部210を構成要素として含む。以下において後述するように、複数の風力発電ユニット1が電力系統40と連系している場合には、制御装置100は、複数の風力発電ユニット1の各々について個別に設けられていてもよい。その場合、単一の中央制御装置が複数の風力発電ユニット1とは別個に設けられ、当該中央制御装置が複数の風力発電ユニット1によって共有されるようにしてもよい。その場合、複数の風力発電ユニット1の内部にそれぞれ設けられた制御装置100の挙動が当該中央制御装置により一括して制御される。   On the other hand, the control device 100 according to some embodiments of the present invention is a control device for controlling the power converter 120 for matching the power from the distributed power source including the wind power generator 10 with the power system 40. . Control device 100 includes power control unit 130, limit processing unit 140, AVR control unit 150, MPPT control unit 160, governor control unit 170, adder 190, and control mode switching unit 210 as constituent elements. As described below, when the plurality of wind power generation units 1 are connected to the power system 40, the control device 100 may be provided individually for each of the plurality of wind power generation units 1. In that case, a single central control device may be provided separately from the plurality of wind power generation units 1, and the central control device may be shared by the plurality of wind power generation units 1. In that case, the behaviors of the control devices 100 provided inside the plurality of wind power generation units 1 are collectively controlled by the central control device.

再び図1を参照すると、電力制御部130は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力の出力量がそれぞれ有効電力指令値Prefと無効電力指令値Qrefに一致するように、電力変換器120を制御する。具体的には、電力制御部130は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力の出力量が所望の出力量となるように電力変換器120から電力系統40に出力される交流の電圧と周波数を制御する。例えば、電力変換器120が上述した双方向インバータである場合、電力制御部130は、以下のような電力制御動作を行う。 Referring to FIG. 1 again, in the power control unit 130, the output amounts of active power and reactive power output from the power converter 120 to the power grid 40 match the active power command value P ref and the reactive power command value Q ref , respectively. The power converter 120 is controlled so that. Specifically, the power control unit 130 outputs from the power converter 120 to the power system 40 so that the output amount of active power and reactive power output from the power converter 120 to the power system 40 becomes a desired output amount. Controls the voltage and frequency of the alternating current that is applied. For example, when the power converter 120 is the above-described bidirectional inverter, the power control unit 130 performs the following power control operation.

すなわち、電力制御部130は、電力変換器120から電力系統40に出力される無効電力の出力量が所望の出力量となるように、電力制御部130からDC電圧調整部に電圧制御信号を与え、DC電圧調整部からDC/ACインバータ部に出力される直流電圧を制御する。また、電力制御部130は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力の出力量が所望の出力量となるように、電力制御部130からDC/ACインバータ部にPWM制御信号を与え、DC/ACインバータ部から電力系統40に出力される交流の周波数を制御する。   That is, the power control unit 130 gives a voltage control signal from the power control unit 130 to the DC voltage adjustment unit so that the output amount of the reactive power output from the power converter 120 to the power system 40 becomes a desired output amount. , Controls the DC voltage output from the DC voltage adjustment unit to the DC / AC inverter unit. Further, the power control unit 130 outputs a PWM control signal from the power control unit 130 to the DC / AC inverter unit so that the output amount of active power output from the power converter 120 to the power system 40 becomes a desired output amount. The frequency of the alternating current output from the DC / AC inverter unit to the power system 40 is controlled.

上記機能を実現するため、電力制御部130は、風力発電機10を含む分散電源から電力系統40に供給される有効電力を調節するように電力変換器120を制御するための有効電力制御部131と、風力発電機10を含む分散電源から電力系統40に供給される無効電力を調節するように電力変換器120を制御するための無効電力制御部132と、を含む。   In order to realize the above function, the power control unit 130 controls the power converter 120 so as to adjust the active power supplied from the distributed power source including the wind power generator 10 to the power system 40. And a reactive power control unit 132 for controlling the power converter 120 so as to adjust the reactive power supplied from the distributed power source including the wind power generator 10 to the power system 40.

有効電力制御部131は、MPPT制御部160、ガバナ制御部170および加算器190により生成され、リミット処理部140により調整された有効電力指令値Prefを受け取る。そして、有効電力制御部131は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力が有効電力指令値Prefに一致するように電力変換器120を制御する。無効電力制御部132は、AVR制御部150により生成され、リミット処理部140によって調整された無効電力指令値Qrefを受け取る。そして、無効電力制御部132は、電力変換器120から電力系統40に出力される無効電力が無効電力指令値Qrefに一致するように電力変換器120を制御する。つまり、有効電力指令値Prefおよび無効電力指令値Qrefを受け取った電力制御部130は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力がそれぞれ有効電力指令値Prefおよび無効電力指令値Qrefに一致するように電力変換器120を制御する。 The active power control unit 131 receives the active power command value P ref generated by the MPPT control unit 160, the governor control unit 170, and the adder 190 and adjusted by the limit processing unit 140. Then, the active power control unit 131 controls the power converter 120 so that the active power output from the power converter 120 to the power grid 40 matches the active power command value P ref . The reactive power control unit 132 receives the reactive power command value Q ref generated by the AVR control unit 150 and adjusted by the limit processing unit 140. Then, the reactive power control unit 132 controls the power converter 120 so that the reactive power output from the power converter 120 to the power grid 40 matches the reactive power command value Q ref . That is, the power control unit 130, which has received the active power command value P ref and the reactive power command value Q ref , outputs the active power command value P ref and the active power output from the power converter 120 to the power grid 40, respectively. The power converter 120 is controlled so as to match the reactive power command value Q ref .

次に、AVR制御部150、MPPT制御部160、ガバナ制御部170および加算器190の機能と動作について詳しく説明する。MPPT制御部160は、各々の風力発電ユニット1から風速を示す風速情報wdを受け取り、少なくとも風速情報wdに基づいて風速に応じた最適運転点にて風力発電機10を制御するための第1制御信号を出力する。風速情報wdは、各々の風力発電ユニット1に作用する風速を示す任意の情報であってもよく、例えば、各々の風力発電ユニット1に設けられた風速情報センサ180により測定された風速測定値や、付図示の回転数計によって計測された風力発電機10の風車ロータの回転数等を用いることができる。MPPT制御部160は、風速情報センサ180から風速情報wdを常時受信してもよい。ここで、MPPT制御部160が行うMPPT制御においては、風速に応じた最適運転点とは、所与の風速の下で風力発電機10が出力する有効電力が最大となるように風力発電機10を運転するための運転点である。従って、MPPT制御部160は、風速情報に基づいて風力発電機10からの有効電力が最大となるように風力発電機10を制御するための第1制御信号を出力可能である。   Next, the functions and operations of the AVR control unit 150, MPPT control unit 160, governor control unit 170, and adder 190 will be described in detail. The MPPT control unit 160 receives the wind speed information wd indicating the wind speed from each wind power generation unit 1, and at least controls the wind power generator 10 at the optimum operating point according to the wind speed based on the wind speed information wd. Output a signal. The wind speed information wd may be any information indicating the wind speed acting on each wind power generation unit 1, and for example, the wind speed measurement value measured by the wind speed information sensor 180 provided in each wind power generation unit 1 or The number of revolutions of the wind turbine rotor of the wind power generator 10 measured by the illustrated revolution counter can be used. The MPPT controller 160 may always receive the wind speed information wd from the wind speed information sensor 180. Here, in the MPPT control performed by the MPPT control unit 160, the optimum operating point according to the wind speed is that the wind power generator 10 maximizes the active power output by the wind power generator 10 under a given wind speed. Is the driving point for driving. Therefore, the MPPT control unit 160 can output the first control signal for controlling the wind power generator 10 so that the active power from the wind power generator 10 is maximized based on the wind speed information.

ガバナ制御部170は、電力系統40の系統周波数を一定に維持するための第2制御信号を出力する。ここで、ガバナ制御部170が行うガバナ制御においては、電力系統の系統周波数が変動するのに応じて、系統周波数を一定に維持するために必要な第1制御信号の補正量を決定し、第2制御信号として出力する。すなわち、ガバナ制御部170は、電力系統の系統周波数が変動するのに応じて、系統周波数を一定に維持するように発電機の回転数またはトルクを制御するための第2制御信号を出力可能である。また、加算器190は、第1制御信号と第2制御信号を加算して得られる制御信号に基づいて第1有効電力指令値P1refを決定し、リミット処理部140に出力する。 The governor control unit 170 outputs a second control signal for maintaining the grid frequency of the power grid 40 constant. Here, in the governor control performed by the governor control unit 170, the correction amount of the first control signal required to maintain the grid frequency constant is determined in accordance with the fluctuation of the grid frequency of the power grid. 2 Output as a control signal. That is, the governor control unit 170 can output the second control signal for controlling the rotation speed or the torque of the generator so as to maintain the grid frequency constant in response to the fluctuation of the grid frequency of the power grid. is there. Further, the adder 190 determines the first active power command value P1 ref based on the control signal obtained by adding the first control signal and the second control signal, and outputs the first active power command value P1 ref to the limit processing unit 140.

以上より、図1に示す制御装置100の構成では、風速情報wdに基づいて風力発電機10からの有効電力が最大となるように風力発電機10を制御するための第1制御信号と系統周波数を一定に維持するための第2制御信号を加算した制御信号に基づいて第1有効電力指令値P1refを決定している。その結果、上記構成では、第1制御モード選択時において、電力系統40の系統周波数を安定化させるのに最適な量の有効電力を電力系統40へ出力するように電力変換器120を制御することができる。 As described above, in the configuration of the control device 100 shown in FIG. 1, the first control signal and the system frequency for controlling the wind power generator 10 so that the active power from the wind power generator 10 becomes maximum based on the wind speed information wd. The first active power command value P1 ref is determined on the basis of the control signal obtained by adding the second control signal for maintaining constant. As a result, in the above configuration, when the first control mode is selected, the power converter 120 is controlled so as to output to the power system 40 the amount of active power that is optimum for stabilizing the system frequency of the power system 40. You can

また、AVR制御部150は、風力発電機10の発電端電圧を一定に維持するための第2無効電力指令値Q2refを決定し、リミット処理部140に出力する。従って、上記構成によれば、第2制御モードm2の選択時において、電力系統40の系統電圧を安定化させるのに最適な量の無効電力を電力系統40へ出力するように電力変換器120を制御することができる。また、上記構成おいて、第1無効電力指令値Q1refは、電力系統40の系統電圧を一定に維持するような値とすることが望ましい。 Further, the AVR control unit 150 determines the second reactive power command value Q2 ref for maintaining the power generation end voltage of the wind power generator 10 constant, and outputs it to the limit processing unit 140. Therefore, according to the above configuration, when the second control mode m2 is selected, the power converter 120 is configured to output the reactive power of the optimum amount for stabilizing the grid voltage of the power grid 40 to the power grid 40. Can be controlled. Further, in the above configuration, it is desirable that the first reactive power command value Q1 ref be a value that maintains the system voltage of the power system 40 constant.

その一方で、風力発電機10の発電端電圧は、電力系統40の系統電圧よりも電源供給側業者にとって測定が容易であり、系統電圧の測定データを電力系統40側から受信するための追加の設備や取り決めも不要である。そこで、AVR制御部150では、発電端電圧に基づいて電力変換器120から電力系統40に出力すべき無効電力の制御を行っている。なお、発電端電圧に基づいて無効電力の制御を行った場合、発電端電圧が一定値に収束してから一定の応答遅延が経過しなければ電力系統40の系統電圧の収束が始まらないが、この応答遅延は充分に小さいので、実用上は問題とはならない。従って、上記構成によれば、電力系統40の系統電圧よりも電源供給側業者にとって測定が容易な発電端電圧に基づいて、電力変換器120の容量の範囲内となるように、有効電力と無効電力の出力量を実用上問題とならない精度で制御することができる。   On the other hand, the power generation end voltage of the wind power generator 10 is easier for a power supply supplier to measure than the grid voltage of the power grid 40, and an additional voltage for receiving grid voltage measurement data from the power grid 40 side. No equipment or arrangements are required. Therefore, the AVR control unit 150 controls the reactive power to be output from the power converter 120 to the power system 40 based on the power generation end voltage. When the reactive power is controlled based on the power generation end voltage, the convergence of the system voltage of the power system 40 does not start unless a certain response delay elapses after the power generation end voltage converges to a constant value. Since this response delay is sufficiently small, there is no problem in practical use. Therefore, according to the above configuration, the active power and the reactive power are set to be within the range of the capacity of the power converter 120 based on the power generation end voltage which is easier for the power supply supplier to measure than the system voltage of the power system 40. It is possible to control the amount of electric power output with an accuracy that does not pose a practical problem.

リミット処理部140による上述した働きにより、有効電力制御部131および無効電力制御部132にそれぞれ出力される有効電力指令値Prefおよび無効電力指令値Qrefは以下のようにして決定される。まず、リミット処理部140は、MPPT制御部160、ガバナ制御部170および加算器190により生成された有効電力指令値P0refを受け取る。具体的には、MPPT制御部160が出力する第1制御信号とガバナ制御部170が出力する第2制御信号を加算器190により加算することで有効電力指令値P0refが生成され、リミット処理部140に出力される。また、リミット処理部140は、AVR制御部150により生成された無効電力指令値Q0refを受け取る。続いて、リミット処理部140は、図3および図4を用いて後述する原理に従って、電力制御部130に与える有効電力指令値P0refおよび無効電力指令値Q0refが所定の上限値以下となるように有効電力指令値P0refおよび無効電力指令値Q0refを調整する。その際、リミット処理部140は、電力変換器120から電力系統40へと出力される有効電力と無効電力が電力変換器120の容量の範囲内に収まるように、有効電力指令値P0refおよび無効電力指令値Q0refを調整し、所定の上限値以下となるようにする。なお、以下の説明において、リミット処理部140による事前調整がされる前の有効電力指令値と無効電力指令値をそれぞれP0refおよびQ0refと表記し、リミット処理部140による事前調整がされた後の有効電力指令値と無効電力指令値をそれぞれPrefおよびQrefと表記することとする。 Due to the above-described operation of the limit processing unit 140, the active power command value P ref and the reactive power command value Q ref output to the active power control unit 131 and the reactive power control unit 132, respectively, are determined as follows. First, the limit processing unit 140 receives the active power command value P0 ref generated by the MPPT control unit 160, the governor control unit 170, and the adder 190. Specifically, the active power command value P0 ref is generated by adding the first control signal output by the MPPT control unit 160 and the second control signal output by the governor control unit 170 by the adder 190, and the limit processing unit is generated. It is output to 140. The limit processing unit 140 also receives the reactive power command value Q0 ref generated by the AVR control unit 150. Subsequently, the limit processing unit 140 causes the active power command value P0 ref and the reactive power command value Q0 ref to be given to the power control unit 130 to be equal to or less than a predetermined upper limit value according to the principle described later with reference to FIGS. 3 and 4. Then, the active power command value P0 ref and the reactive power command value Q0 ref are adjusted. At that time, the limit processing unit 140 sets the active power command value P0 ref and the reactive power so that the active power and the reactive power output from the power converter 120 to the power system 40 fall within the range of the capacity of the power converter 120. The power command value Q0 ref is adjusted so as to be equal to or less than the predetermined upper limit value. In the following description, the active power command value and the reactive power command value before the pre-adjustment by the limit processing unit 140 are expressed as P0 ref and Q0 ref , respectively, and after the pre-adjustment by the limit processing unit 140 is performed. The active power command value and the reactive power command value of are referred to as P ref and Q ref , respectively.

このように、図1および図2に示す実施形態では、有効電力指令値P0refおよび無効電力指令値Q0refをリミット処理部140によって事前に調整した上で、有効電力制御部131および無効電力制御部132にそれぞれ出力している。それにより、リミット処理部140による事前調整がされていない有効電力指令値Prefおよび無効電力指令値Qrefを有効電力制御部131および無効電力制御部132にそれぞれ出力した場合に、以下のような危険性を回避することができる。すなわち、電力変換器120の容量を超過した電力を電力系統40に出力するように電力制御部130から電力変換器120に指示してしまう結果、電力変換器120を過負荷状態にする危険性を回避することができる。 As described above, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the active power command value P0 ref and the reactive power command value Q0 ref are adjusted in advance by the limit processing unit 140, and then the active power control unit 131 and the reactive power control unit are controlled. It outputs to each part 132. Accordingly, when the active power command value P ref and the reactive power command value Q ref that have not been adjusted in advance by the limit processing unit 140 are output to the active power control unit 131 and the reactive power control unit 132, respectively, The danger can be avoided. That is, as a result of instructing the power converter 120 to output power that exceeds the capacity of the power converter 120 to the power grid 40, there is a risk that the power converter 120 will be overloaded. It can be avoided.

より具体的には、リミット処理部140は、第1制御モードm1または第2制御モードm2のいずれで動作中であるかに応じて、以下のようにして有効電力指令値Pprefおよび無効電力指令値Qprefを修正し、所定の上限値以下となるようにする。すなわち、リミット処理部140が第1制御モードm1で動作中の場合には、リミット処理部140は、有効電力指令値Prefを有効電力制御部131に与える。この場合、図2に示すように、有効電力指令値Prefは、MPPT制御部160およびガバナ制御部170からの信号を加算器190により合計することにより出力された有効電力指令値P0refを後述するPrated以下となるように調整した値に等しい。同時に、第1制御モードm1で動作中のリミット処理部140は、電力変換器120が有効電力指令値Prefに相当する有効電力を出力したときに電力変換器120が出力可能な最大無効電力Qlimを求める。その上で、図2に示すように、リミット処理部140は、最大無効電力Qlim以下となるように無効電力指令値Qrefを決定し、無効電力制御部132に与える。以上のように、第1制御モードm1は、電力変換器120の限られた容量の中で有効電力を優先的に電力系統40に出力させる電力制御に対応する。 More specifically, limit processing unit 140 performs active power command value Pp ref and reactive power command in the following manner depending on whether it is operating in first control mode m1 or second control mode m2. The value Qp ref is modified so as to be equal to or less than the predetermined upper limit value. That is, when the limit processing unit 140 is operating in the first control mode m1, the limit processing unit 140 gives the active power command value P ref to the active power control unit 131. In this case, as shown in FIG. 2, the active power command value P ref is the active power command value P 0 ref output by summing the signals from the MPPT control unit 160 and the governor control unit 170 by the adder 190, which will be described later. It is equal to the value adjusted to be equal to or less than P rated . At the same time, the limit processing unit 140 operating in the first control mode m1 outputs the maximum reactive power Q that can be output by the power converter 120 when the power converter 120 outputs active power corresponding to the active power command value P ref. Find lim . Then, as shown in FIG. 2, limit processing unit 140 determines reactive power command value Q ref so as to be equal to or less than maximum reactive power Q lim , and gives it to reactive power control unit 132. As described above, the first control mode m1 corresponds to power control in which active power is preferentially output to the power grid 40 within the limited capacity of the power converter 120.

他方、リミット処理部140が第2制御モードm2で動作中の場合には、リミット処理部140は、無効電力指令値Qrefを無効電力制御部132に与える。この場合、図2に示すように、無効電力指令値Qrefは、AVR制御部150により出力された無効電力指令値Q0refを後述するQrated以下となるように調整した値に等しい。同時に、第2制御モードm2で動作中のリミット処理部140は、電力変換器120が無効電力指令値Qrefに相当する無効電力を出力したときに電力変換器120が出力可能な最大有効電力Plimを求める。その上で、図2に示すように、リミット処理部140は、最大有効電力Plim以下となるように有効電力指令値Prefを決定し、有効電力制御部131に与える。つまり、第2制御モードm2は、電力変換器120の限られた容量の中で無効電力を優先的に電力系統40に出力させる電力制御に対応する。 On the other hand, when the limit processing unit 140 is operating in the second control mode m2, the limit processing unit 140 gives the reactive power command value Q ref to the reactive power control unit 132. In this case, as shown in FIG. 2, the reactive power command value Q ref is equal to a value obtained by adjusting the reactive power command value Q0 ref output by the AVR control unit 150 so as to be equal to or less than Q rated described later. At the same time, the limit processing unit 140 operating in the second control mode m2 outputs the maximum active power P that can be output by the power converter 120 when the power converter 120 outputs the reactive power corresponding to the reactive power command value Q ref. Find lim . Then, as shown in FIG. 2, the limit processing unit 140 determines the active power command value P ref so as to be the maximum active power P lim or less, and gives it to the active power control unit 131. That is, the second control mode m2 corresponds to power control in which the reactive power is preferentially output to the power grid 40 within the limited capacity of the power converter 120.

次に、リミット処理部140が上述した最大有効電力Plimおよび最大無効電力Qlimを決定するための具体的手法について、図3を用いてさらに詳しく説明する。図3は、有効電力Pおよび無効電力Qと電力変換器120の容量との間の関係を表し、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pの大きさが横軸に対応し、電力変換器120から電力系統40に出力される無効電力Qが縦軸に対応する。つまり、図3に示す2次元座標の座標位置(p,q)は、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pおよび無効電力Qがそれぞれpおよびqに等しい状態を表している。 Next, a specific method for the limit processing unit 140 to determine the maximum active power P lim and the maximum reactive power Q lim described above will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 shows the relationship between the active power P and the reactive power Q and the capacity of the power converter 120, and the magnitude of the active power P output from the power converter 120 to the power grid 40 corresponds to the horizontal axis. , The reactive power Q output from the power converter 120 to the power grid 40 corresponds to the vertical axis. That is, the coordinate position (p, q) of the two-dimensional coordinates shown in FIG. 3 represents a state in which the active power P and the reactive power Q output from the power converter 120 to the power system 40 are equal to p and q, respectively. .

このように、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pおよび無効電力Qに対応する座標位置(p,q)で表すと、電力変換器120の容量は、図3に示す円で表される。具体的には、座標位置(p,q)が、図3に示す円内に位置していれば、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pおよび無効電力Qは、電力変換器120の容量の範囲内に収まっている。言い換えると、図3に示す円は、電力変換器120から電力系統40に最大限出力可能な皮相電力Sの大きさを表しており、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pおよび無効電力Qと、この皮相電力Sとの間には以下の関係が成り立つ。   In this way, when represented by the coordinate position (p, q) corresponding to the active power P and the reactive power Q output from the power converter 120 to the power system 40, the capacity of the power converter 120 is the circle shown in FIG. It is represented by. Specifically, if the coordinate position (p, q) is located within the circle shown in FIG. 3, the active power P and the reactive power Q output from the power converter 120 to the power grid 40 are the power conversion values. It is within the capacity of the container 120. In other words, the circle shown in FIG. 3 represents the maximum apparent power S that can be output from the power converter 120 to the power system 40, and the effective power P output from the power converter 120 to the power system 40. And the following relationship is established between the reactive power Q and the apparent power S.

Figure 0006684679
ただし、上記の式(1)において、θは電力変換器120から電力系統40に出力される電力の力率を表す。つまり、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pおよび無効電力Qは、電力変換器120の容量の範囲内に収まるためには、電力変換器120から電力系統40に最大限出力可能な皮相電力Sの大きさをSratedとするならば、以下の関係な成り立つ必要がある。
Figure 0006684679
Figure 0006684679
However, in the above formula (1), θ represents the power factor of the power output from the power converter 120 to the power system 40. That is, in order for the active power P and the reactive power Q output from the power converter 120 to the power system 40 to be within the capacity range of the power converter 120, the maximum output from the power converter 120 to the power system 40. If the possible magnitude of the apparent power S is S rated , the following relations need to hold.
Figure 0006684679

従って、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力Pおよび無効電力Qと電力変換器120の容量との間の図3に示す関係に基づくならば、リミット処理部140は、以下のようにして第1制御モードm1における最大無効電力Qlimを算出することが可能である。すなわち、第1制御モードm1における制御装置100の作動時、電力変換器120が有効電力指令値Prefに相当する有効電力を出力したときに電力変換器120における皮相電力Sが電力変換器120の容量と一致する値に最大無効電力Qlimを設定する。また、有効電力Pおよび無効電力Qと電力変換器120の容量との間の図3に示す関係に基づき、リミット処理部140は、以下のようにして第2制御モードm2における最大有効電力Plimを算出する。すなわち、第2制御モードm2における制御装置100の作動時、電力変換器120が無効電力指令値Qrefに相当する無効電力を出力したときに電力変換器120における皮相電力Sが電力変換器120の容量と一致する値に最大有効電力Plimを設定する。 Therefore, based on the relationship shown in FIG. 3 between the active power P and the reactive power Q output from the power converter 120 to the power system 40 and the capacity of the power converter 120, the limit processing unit 140 calculates In this way, the maximum reactive power Q lim in the first control mode m1 can be calculated. That is, when the control device 100 is operating in the first control mode m1, when the power converter 120 outputs active power corresponding to the active power command value P ref , the apparent power S in the power converter 120 is the apparent power S of the power converter 120. The maximum reactive power Q lim is set to a value that matches the capacity. Further, based on the relationship between the active power P and the reactive power Q and the capacity of the power converter 120 shown in FIG. 3, the limit processing unit 140 causes the maximum active power P lim in the second control mode m2 as follows. To calculate. That is, when the control device 100 is operating in the second control mode m2, the apparent power S in the power converter 120 is the apparent power S of the power converter 120 when the power converter 120 outputs the reactive power corresponding to the reactive power command value Q ref . The maximum active power P lim is set to a value that matches the capacity.

次に、第1制御モードm1で動作中のリミット処理部140が、電力変換器120の限られた容量の中で有効電力を無効電力よりも優先的に電力系統40に出力させる際の電力制御動作のより詳しい具体例について図4(A)を参照しながら説明する。以下において後述するように、図4(A)に示す実施形態では、リミット処理部140は、電力変換器120の限られた容量の中で有効電力を無効電力よりも優先的に電力系統40に出力させるように有効電力指令値P0refと無効電力指令値Q0refの値を調整する。 Next, the power control when the limit processing unit 140 operating in the first control mode m1 outputs the active power to the power grid 40 with priority over the reactive power in the limited capacity of the power converter 120. A more detailed specific example of the operation will be described with reference to FIG. As will be described below, in the embodiment shown in FIG. 4A, the limit processing unit 140 preferentially transfers active power to the power grid 40 over reactive power in the limited capacity of the power converter 120. The values of the active power command value P0 ref and the reactive power command value Q0 ref are adjusted so as to output.

第1制御モードm1において、MPPT制御部160が出力する第1制御信号とガバナ制御部170が出力する第2制御信号を加算器190により加算することで有効電力指令値P0refが生成される。そして、この有効電力指令値P0refは、加算器190からリミット処理部140に出力される。すると、第1制御モードm1で動作中のリミット処理部140は、有効電力指令値P0refの値が0≦P0ref≦Pratedの数値範囲内に収まるか否かを判定する。ここで、Pratedとは、図3に示す円の最右部と横軸の交点に対応し、電力変換器120から無効電力を全く出力しなかった場合に電力変換器120から最大限出力可能な有効電力の上限値である。その結果、P0ref>Pratedとなる場合には、Pratedと等しくなるように有効電力指令値P0refの値を調整して有効電力指令値Prefとする。続いて、リミット処理部140は、有効電力指令値Prefの値を第1有効電力指令値Prefとして有効電力制御部131に出力する。 In the first control mode m1, the adder 190 adds the first control signal output by the MPPT control unit 160 and the second control signal output by the governor control unit 170 to generate the active power command value P0 ref . Then, the active power command value P0 ref is output from the adder 190 to the limit processing unit 140. Then, the limit processing unit 140 operating in the first control mode m1 determines whether or not the value of the active power command value P0 ref falls within the numerical range of 0 ≦ P0 ref ≦ P rated . Here, P rated corresponds to the intersection of the rightmost part of the circle shown in FIG. 3 and the horizontal axis, and the maximum output is possible from the power converter 120 when no reactive power is output from the power converter 120. It is the upper limit of effective power. As a result, when P0 ref > P rated , the value of the active power command value P0 ref is adjusted to be equal to P rated to obtain the active power command value P ref . Subsequently, the limiting processor 140 outputs the active power control unit 131 the value of the active power command value P ref as a first active power command value P ref.

続いて、リミット処理部140は、電力変換器120の限られた容量の中で有効電力を電力系統40に出力した結果、電力変換器120に残存している容量の範囲内で無効電力を電力系統40に出力させるように、無効電力指令値Q0refの値を調整する。具体的には、リミット処理部140は、電力変換器120が第1有効電力指令値P1refに相当する有効電力を出力したときに電力変換器120が出力可能な最大無効電力Qlimを求める。例えば、リミット処理部140は、電力変換器120が第1有効電力指令値P1refに相当する有効電力を出力したときに電力変換器120における皮相電力Sが電力変換器120の容量と一致する値に最大無効電力Qlimを設定する。この場合、最大無効電力Qlimの値は、以下の数式で求めることができる。

Figure 0006684679
Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the active power to the power system 40 in the limited capacity of the power converter 120, and as a result, the reactive power is supplied within the range of the capacity remaining in the power converter 120. The value of the reactive power command value Q0 ref is adjusted so that it is output to the grid 40. Specifically, the limit processing unit 140 obtains the maximum reactive power Q lim that the power converter 120 can output when the power converter 120 outputs active power corresponding to the first active power command value P1 ref . For example, the limit processing unit 140 has a value at which the apparent power S in the power converter 120 matches the capacity of the power converter 120 when the power converter 120 outputs active power corresponding to the first active power command value P1 ref. Set the maximum reactive power Q lim to. In this case, the value of the maximum reactive power Q lim can be calculated by the following formula.
Figure 0006684679

その上で、リミット処理部140は、AVR制御部150から受け取った無効電力指令値Q0refを最大無効電力Qlim以下となるように調整することによって、第1無効電力指令値Qrefを決定する。続いて、リミット処理部140は、このようにして決定した無効電力指令値Qrefを第1無効電力指令値Q1refとして無効電力制御部132に出力する。 Then, the limit processing unit 140 determines the first reactive power command value Q ref by adjusting the reactive power command value Q 0 ref received from the AVR control unit 150 to be equal to or less than the maximum reactive power Q lim. . Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the reactive power command value Q ref thus determined to the reactive power control unit 132 as the first reactive power command value Q1 ref .

他方、第2制御モードm2において、AVR制御部150が生成した無効電力指令値Q0refは、AVR制御部150からリミット処理部140に出力される。すると、第2制御モードm2で動作中のリミット処理部140は、無効電力指令値Q0refの値が−Qrated≦Q0ref≦Qratedの数値範囲内に収まるか否かを判定する。ここでの、Qratedとは、電力変換器120から最大限出力可能な皮相電力Sratedに等しく、図3に示す円の最上部と縦軸の交点に対応する。つまり、ここでのQratedとは、電力変換器120から有効電力を全く出力しなかった場合に電力変換器120から最大限出力可能な無効電力の上限値である。その結果、無効電力指令値Q0refの絶対値(無効電力の変動振幅)がSratedよりも大きくなる場合には、無効電力指令値Q0refの絶対値がSrated以下となるように無効電力指令値Q0refの値を調整して無効電力指令値Qrefとする。続いて、リミット処理部140は、無効電力指令値Qrefを第2無効電力指令値Q2refとして無効電力制御部132に出力する。 On the other hand, in the second control mode m2, the reactive power command value Q0 ref generated by the AVR control unit 150 is output from the AVR control unit 150 to the limit processing unit 140. Then, the limit processing unit 140 operating in the second control mode m2 determines whether or not the value of the reactive power command value Q0 ref falls within the numerical range of −Q rated ≦ Q0 ref ≦ Q rated . Here, Q rated is equal to the apparent power S rated that can be maximally output from the power converter 120, and corresponds to the intersection of the uppermost part of the circle and the vertical axis shown in FIG. 3. That is, here, Q rated is the upper limit value of the reactive power that can be output to the maximum from the power converter 120 when the active power is not output from the power converter 120 at all. As a result, when the absolute value of the reactive power command value Q0 ref (the variation amplitude of the reactive power) becomes larger than S rated , the reactive power command is set so that the absolute value of the reactive power command value Q0 ref becomes S rated or less. The value of the value Q0 ref is adjusted to be the reactive power command value Q ref . Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the reactive power command value Q ref to the reactive power control unit 132 as the second reactive power command value Q2 ref .

続いて、リミット処理部140は、電力変換器120の限られた容量の中で無効電力を電力系統40に出力した結果、電力変換器120に残存している容量の範囲内で有効電力を電力系統40に出力させるように、有効電力指令値P0refの値を調整する。具体的には、リミット処理部140は、電力変換器120が第2無効電力指令値Q2refに相当する無効電力を出力したときに電力変換器120が出力可能な最大有効電力Plimを求める。例えば、リミット処理部140は、電力変換器120が第2無効電力指令値Q2refに相当する無効電力を出力したときに電力変換器120における皮相電力Sが電力変換器120の容量と一致する値に最大有効電力Plimを設定する。この場合、最大有効電力Plimの値は、以下の数式で求めることができる。

Figure 0006684679
Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the reactive power to the power system 40 in the limited capacity of the power converter 120, and as a result, the active power is converted into the active power within the range of the capacity remaining in the power converter 120. The value of the active power command value P0 ref is adjusted so that it is output to the system 40. Specifically, the limit processing unit 140 obtains the maximum active power P lim that the power converter 120 can output when the power converter 120 outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value Q2 ref . For example, the limit processing unit 140 sets a value at which the apparent power S in the power converter 120 matches the capacity of the power converter 120 when the power converter 120 outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value Q2 ref. The maximum active power P lim is set to. In this case, the value of the maximum active power P lim can be calculated by the following formula.
Figure 0006684679

その上で、リミット処理部140は、加算器190から受け取った有効電力指令値P0refを最大有効電力Plim以下となるように調整することによって、有効電力指令値Prefを決定する。続いて、リミット処理部140は、このようにして決定した有効電力指令値Prefを第2有効電力指令値P2refとして有効電力制御部131に出力する。 Then, the limit processing unit 140 determines the active power command value P ref by adjusting the active power command value P 0 ref received from the adder 190 to be equal to or less than the maximum active power P lim . Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the active power command value P ref thus determined to the active power control unit 131 as the second active power command value P2 ref .

再び図1を参照すると、制御装置100が備える制御モード切替部210は、リミット処理部140において実行中の制御モードを電力系統の状況に応じて切り替える役割を有する。つまり、リミット処理部140は、制御モード切替部210の指示に従って、上述した第1制御モードm1と第2制御モードm2を含む複数のモード間で動作を切り替える。より具体的には、制御モード切替部210は、電力系統40の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に基づいて、リミット処理部140が実行中の制御モードを上述した第1制御モードm1と第2制御モードm2を含む複数のモード間で切り替えるように、リミット処理部140に対してモード切替指示を与える。   Referring again to FIG. 1, the control mode switching unit 210 included in the control device 100 has a role of switching the control mode being executed in the limit processing unit 140 according to the status of the power system. That is, the limit processing unit 140 switches the operation between a plurality of modes including the above-described first control mode m1 and second control mode m2 according to the instruction of the control mode switching unit 210. More specifically, the control mode switching unit 210, based on at least one of the system voltage and the system frequency of the power system 40, the first control mode m1 and the second control mode m1 described above as the control mode being executed by the limit processing unit 140. A mode switching instruction is given to the limit processing unit 140 so as to switch between a plurality of modes including the control mode m2.

以上より、第1制御モードm1と第2制御モードm2のいずれにおいても、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力が電力変換器120の容量に対して過大とならないように、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力を制御することができる。その上で、制御装置100は、電力系統40の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に応じて、第1制御モードm1と第2制御モードm2とを含む複数のモード間で制御モードを切り替えて実行することができる。その場合、第1制御モードm1は、電力変換器120の限られた容量の中で有効電力を優先的に電力系統40に出力させる電力制御に対応するから周波数変動の抑制に効果的である。他方、第2制御モードm2は、電力変換器120の限られた容量の中で無効電力を優先的に電力系統40に出力させる電力制御に対応するから電圧変動の抑制に効果的である。従って、上記構成によれば、電力変換器120の限られた容量の範囲内で電力系統40内の周波数変動と電圧変動を可能な限り抑制するように、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力を適切に制御することができる。   As described above, in both the first control mode m1 and the second control mode m2, the active power and the reactive power output from the power converter 120 to the power system 40 do not become excessive with respect to the capacity of the power converter 120. In addition, active power and reactive power output from the power converter 120 to the power grid 40 can be controlled. Then, the control device 100 switches the control mode between a plurality of modes including the first control mode m1 and the second control mode m2 and executes the control mode according to at least one of the system voltage or the system frequency of the power system 40. can do. In that case, the first control mode m1 is effective in suppressing frequency fluctuations because it corresponds to power control in which active power is preferentially output to the power grid 40 within the limited capacity of the power converter 120. On the other hand, the second control mode m2 is effective in suppressing voltage fluctuation because it corresponds to power control in which reactive power is preferentially output to the power grid 40 within the limited capacity of the power converter 120. Therefore, according to the above configuration, the power converter 120 outputs to the power system 40 so as to suppress the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system 40 as much as possible within the limited capacity range of the power converter 120. It is possible to properly control the active power and the reactive power that are generated.

次に、図5〜図7を参照しながら、制御モード切替部210による制御モードの切り替えと、第1制御モードm1および第2制御モードm2におけるリミット処理部140の動作に関する詳細な実施形態について説明する。そのような実施形態について説明する際の前提として、図1に示すような発電システムと連系する電力系統40には、系統連系規定が定められていることがある。当該系統連系規定では、電圧変動により定格電圧からの電圧偏差が許容される最大範囲と周波数変動により定格周波数からの周波数偏差が許容される最大範囲とがとして規定されている。この場合、電力系統40の系統電圧が第1規定範囲内であれば、電圧変動は許容可能であり、電力系統の系統周波数が第2規定範囲内であれば、周波数変動は許容可能である。   Next, with reference to FIGS. 5 to 7, detailed embodiments regarding switching of control modes by the control mode switching unit 210 and operations of the limit processing unit 140 in the first control mode m1 and the second control mode m2 will be described. To do. As a premise for describing such an embodiment, a grid interconnection rule may be set for the power grid 40 that is interconnected with the power generation system as shown in FIG. 1. In the system interconnection regulation, the maximum range in which the voltage deviation from the rated voltage is allowed due to the voltage fluctuation and the maximum range in which the frequency deviation from the rated frequency is allowed due to the frequency fluctuation are defined as. In this case, if the system voltage of the power system 40 is within the first specified range, the voltage fluctuation is acceptable, and if the system frequency of the power system is within the second specified range, the frequency fluctuation is acceptable.

そこで、例示的な一実施形態では、制御装置100において、制御モード切替部210は、電力系統40の系統電圧が第1規定範囲内であるか、または、電力系統40の系統周波数が第2規定範囲内であるか否かに応じて、上述した制御モードを切り替えるように構成される。従って、この実施形態によれば、電力系統40内の周波数変動と電圧変動のいずれが許容可能でないかに応じて、電力変換器120の限られた容量の範囲内で、許容可能でない方の変動を抑制するように電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力を制御することができる。以上より、この実施形態によれば、系統擾乱の原因に応じて電力系統40内の周波数変動や電圧変動を抑制することを目的として、電力変換器120の限られた容量の範囲内で、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力を一層適切に制御することができる。   Therefore, in an exemplary embodiment, in the control device 100, the control mode switching unit 210 determines whether the grid voltage of the power grid 40 is within the first specified range or the grid frequency of the power grid 40 is the second specified range. It is configured to switch the above-mentioned control mode depending on whether or not it is within the range. Therefore, according to this embodiment, depending on whether the frequency variation or the voltage variation in the power system 40 is unacceptable, within the limited capacity of the power converter 120, the unacceptable variation. The active power and the reactive power output from the power converter 120 to the power system 40 can be controlled so as to suppress the power consumption. As described above, according to this embodiment, in order to suppress the frequency fluctuations and the voltage fluctuations in the power system 40 depending on the cause of the system disturbance, the electric power is reduced within the limited capacity of the power converter 120. The active power and the reactive power output from the converter 120 to the power system 40 can be controlled more appropriately.

また、例示的な一実施形態では、制御モード切替部210は、系統電圧が第1規定範囲を逸脱したとき、制御装置100を第2制御モードm2にて作動させ、系統周波数が第2規定範囲を逸脱したとき、制御装置100を第1制御モードm1にて作動させるように構成されている。その結果、この実施形態によれば、電力系統40の電圧変動と周波数変動のうち、電圧変動が許容範囲を逸脱した場合に、制御モード切替部210は、第1制御モードm1に切り替え、周波数変動が許容範囲を逸脱した場合に、第2制御モードm2に切り替えることが可能となる。   Further, in an exemplary embodiment, the control mode switching unit 210 operates the control device 100 in the second control mode m2 when the system voltage deviates from the first specified range, and the system frequency becomes the second specified range. When deviating from the above, the control device 100 is configured to operate in the first control mode m1. As a result, according to this embodiment, of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the electric power system 40, when the voltage fluctuation deviates from the allowable range, the control mode switching unit 210 switches to the first control mode m1 and the frequency fluctuation. Is deviated from the allowable range, it is possible to switch to the second control mode m2.

次に、図5〜図7を参照しながら、制御モード切替部210による制御モードの切り替え動作から、切り替えられた制御モードに応じたリミット処理部140による電力指令値決定動作のまで流れを説明する。図5は、電力系統40内における電圧変動が許容範囲を逸脱したか否かを制御モード切替部210が判定するための具体的手法の一例を示す。図5に示すように、制御モード切替部210は、風力発電機10の発電端電圧を時刻tから現時点までのT秒間の期間にわたって監視し、T秒間の期間に含まれる複数の時刻で計測された発電端電圧の瞬時値について標準偏差Vsdを算出する。この標準偏差Vsdは、電力系統40の系統連系規定で定める定格電圧が発電端電圧の平均値に一致すると仮定して算出され、図5に示すT秒間の期間における風力発電機10の発電端電圧の変動幅の大きさを表している。従って、標準偏差Vsdの値に応じた電圧変動が所定の許容範囲を逸脱していれば、発電端電圧の変動で系統電圧の変動を近似することにより、電力系統40内において系統電圧が第1規定範囲を逸脱したと判断しても実用上差し支えない。何故なら、発電端電圧の変動が電力系統40の系統電圧の変動に反映されるまでには一定の応答遅延が経過しなければならないが、この応答遅延は実用上問題にならない程度に小さいからである。 Next, the flow from the control mode switching operation by the control mode switching unit 210 to the power command value determination operation by the limit processing unit 140 according to the switched control mode will be described with reference to FIGS. 5 to 7. . FIG. 5 shows an example of a specific method for the control mode switching unit 210 to determine whether or not the voltage fluctuation in the power system 40 has deviated from the allowable range. 5, the control mode switching unit 210 monitors over a period of T seconds the generator end voltage of the wind power generator 10 from the time t p to the present time, measured at a plurality of time included in the period of T seconds The standard deviation V sd is calculated for the instantaneous value of the generated power generation end voltage. The standard deviation V sd is calculated on the assumption that the rated voltage defined by the grid interconnection regulation of the power system 40 matches the average value of the power generation end voltage, and the power generation of the wind power generator 10 in the period of T seconds shown in FIG. It represents the magnitude of the fluctuation range of the end voltage. Therefore, if the voltage fluctuation according to the value of the standard deviation V sd deviates from the predetermined allowable range, the fluctuation of the system voltage is approximated by the fluctuation of the power generation end voltage, so that the system voltage within the power system 40 1 There is no problem in practical use even if it is judged that it has deviated from the specified range. This is because a certain response delay has to elapse before the fluctuation of the power generation end voltage is reflected in the fluctuation of the system voltage of the power system 40, but this response delay is so small that it does not pose a practical problem. is there.

電力系統40内における周波数変動が許容範囲を逸脱したか否かを制御モード切替部210が判定するための具体的手法もまた、図5に示す実施形態と同様の考え方に沿って実現することができる。すなわち、制御モード切替部210は、電力系統40の系統周波数を過去から現時点までの所定期間にわたって監視し、当該所定期間における複数の時刻で計測された瞬時電圧の標準偏差ωsdを算出する。この標準偏差ωsdは、電力系統40の系統連系規定で定める定格周波数が系統周波数の平均値に一致すると仮定して算出され、上記所定期間における系統周波数の変動幅の大きさを表している。従って、標準偏差ωsdの値に応じた周波数変動が所定の許容範囲を逸脱していれば、電力系統40内において系統周波数が第2規定範囲を逸脱したと判断することが可能である。 A specific method for the control mode switching unit 210 to determine whether or not the frequency fluctuation in the power system 40 has deviated from the permissible range can also be realized according to the same concept as that of the embodiment shown in FIG. it can. That is, the control mode switching unit 210 monitors the grid frequency of the power grid 40 over a predetermined period from the past to the present time, and calculates the standard deviation ω sd of the instantaneous voltage measured at a plurality of times in the predetermined period. This standard deviation ω sd is calculated on the assumption that the rated frequency defined in the grid interconnection regulation of the power system 40 matches the average value of the grid frequencies, and represents the magnitude of the fluctuation range of the grid frequencies in the above-mentioned predetermined period. . Therefore, if the frequency variation according to the value of the standard deviation ω sd deviates from the predetermined allowable range, it can be determined that the system frequency in the power system 40 deviates from the second specified range.

図6は、系統電圧が第1規定範囲を逸脱したとき、リミット処理部140を第2制御モードm2にて作動させ、それ以外の場合には、リミット処理部140を第1制御モードm1にて作動させる場合の動作の流れを示すフローチャートである。図6のフローチャートはステップS501から開始し、制御モード切替部210は、図5に示すT秒間の期間に含まれる複数の時刻において風力発電機10の発電端電圧の瞬時値を計測し、これら複数の発電端電圧の瞬時値について標準偏差Vsdを算出する。続いて、処理はステップS502に進み、制御モード切替部210は、標準偏差Vsdが所定の閾値Vsd_ref以下であるか否かを判定する。ステップS502において、Vsd≦Vsd_refであるならば、系統電圧が第1規定範囲内であるとみなし、ステップS503に進み、リミット処理部140を第1制御モードm1で動作開始させる。逆に、ステップS502において、Vsd>Vsd_refであるならば、系統電圧が第1規定範囲を逸脱したとみなして、ステップS506に進み、リミット処理部140を第2制御モードm2で動作開始させる。 In FIG. 6, when the system voltage deviates from the first specified range, the limit processing unit 140 is operated in the second control mode m2. In other cases, the limit processing unit 140 is operated in the first control mode m1. It is a flow chart which shows the flow of the operation when operating. The flowchart of FIG. 6 starts from step S501, and the control mode switching unit 210 measures the instantaneous value of the power generation end voltage of the wind power generator 10 at a plurality of times included in the period of T seconds shown in FIG. The standard deviation V sd is calculated for the instantaneous value of the power generation end voltage of. Subsequently, the process proceeds to step S502, and the control mode switching unit 210 determines whether the standard deviation V sd is less than or equal to a predetermined threshold V sd_ref . If V sd ≤V sd_ref in step S502, it is considered that the system voltage is within the first specified range, the process proceeds to step S503, and the limit processing unit 140 is started to operate in the first control mode m1. On the contrary, if V sd > V sd_ref in step S502, it is considered that the system voltage has deviated from the first specified range, the process proceeds to step S506, and the limit processing unit 140 is started to operate in the second control mode m2. .

ステップS504において、第1制御モードm1で動作中のリミット処理部140は、加算器190から受け取った第1有効電力指令値P1refの値が0≦P1ref≦Pratedの数値範囲内に収まるか否かを判定する。その結果、P1ref>Pratedとなる場合には、P1ref=Pratedとなるように第1有効電力指令値P1refの値を修正する。つまり、リミット処理部140は、有効電力制御部131に出力する有効電力指令値Prefを第1有効電力指令値P1refから以下の式に従って決定する。

Figure 0006684679
続いて、リミット処理部140は、第1有効電力指令値P1refの値を有効電力指令値Prefとして有効電力制御部131に出力する。 In step S504, the limit processing unit 140 operating in the first control mode m1 determines whether the value of the first active power command value P1 ref received from the adder 190 falls within the numerical range of 0 ≦ P1 ref ≦ P rated . Determine whether or not. As a result, when P1 ref > P rated , the value of the first active power command value P1 ref is corrected so that P1 ref = P rated . That is, the limit processing unit 140 determines the active power command value P ref output to the active power control unit 131 from the first active power command value P1 ref according to the following formula.
Figure 0006684679
Then, the limit processing unit 140 outputs the value of the first active power command value P1 ref to the active power control unit 131 as the active power command value P ref .

続いて、図6のフローチャートの実行はステップS504に進む。ステップS504では、リミット処理部140は、電力変換器120が第1有効電力指令値P1refに相当する有効電力を出力したときに電力変換器120における皮相電力Sが電力変換器120の容量と一致する値に最大無効電力Qlimを設定する。この場合、最大無効電力Qlimの値は、以下の数式で求めることができる。

Figure 0006684679
Subsequently, the execution of the flowchart in FIG. 6 proceeds to step S504. In step S504, the limit processing unit 140 causes the apparent power S in the power converter 120 to match the capacity of the power converter 120 when the power converter 120 outputs active power corresponding to the first active power command value P1 ref. The maximum reactive power Q lim is set to the value to be set. In this case, the value of the maximum reactive power Q lim can be calculated by the following formula.
Figure 0006684679

続いて、図6のフローチャートの実行はステップS505に進む。ステップS505では、リミット処理部140は、AVR制御部150から受け取った無効電力指令値Qrefを最大無効電力Qlim以下となるように調整することによって、第1無効電力指令値Q1refを決定する。続いて、リミット処理部140は、このようにして決定した第1無効電力指令値Q1refを無効電力指令値Qrefとして無効電力制御部132に出力する。つまり、リミット処理部140は、無効電力制御部132に出力する第1無効電力指令値Q1refを最大無効電力Qlimから以下の式に従って決定する。

Figure 0006684679
Then, the execution of the flowchart of FIG. 6 proceeds to step S505. In step S505, the limit processing unit 140 determines the first reactive power command value Q1 ref by adjusting the reactive power command value Q ref received from the AVR control unit 150 to be equal to or less than the maximum reactive power Q lim. . Then, the limit processing unit 140 outputs the first reactive power command value Q1 ref thus determined to the reactive power control unit 132 as the reactive power command value Q ref . That is, the limit processing unit 140 determines the first reactive power command value Q1 ref to be output to the reactive power control unit 132 from the maximum reactive power Q lim according to the following formula.
Figure 0006684679

一方、図6のフローチャートの実行がステップS502からステップS506に進んだ場合、第2制御モードm2で動作開始したリミット処理部140は、AVR制御部150が生成した無効電力指令値Qrefを、AVR制御部150から第2無効電力指令値Q2refとして受け取る。その上で、リミット処理部140は、第2無効電力指令値Q2refの値が−Qrated≦Q2ref≦Qratedの数値範囲内に収まるか否かを判定する。その結果、第2無効電力指令値Q2refの絶対値(無効電力の変動振幅)がSratedよりも大きくなる場合には、第2無効電力指令値Q2refの絶対値がSrated以下となるように第2無効電力指令値Q2refの値を修正する。つまり、リミット処理部140は、無効電力制御部132に出力する無効電力指令値Qrefを第2無効電力指令値Q2refから以下の式に従って決定する。

Figure 0006684679
続いて、リミット処理部140は、第2無効電力指令値Q2refを上記のように調整した値を無効電力指令値Qrefとして無効電力制御部132に出力する。 On the other hand, when execution of the flowchart of FIG. 6 proceeds from step S502 to step S506, the limit processing unit 140 that has started operation in the second control mode m2 sets the reactive power command value Q ref generated by the AVR control unit 150 to AVR. Received as the second reactive power command value Q2 ref from the control unit 150. Then, the limit processing unit 140 determines whether or not the value of the second reactive power command value Q2 ref falls within the numerical range of −Q rated ≦ Q2 ref ≦ Q rated . As a result, when the absolute value of the second reactive power command value Q2 ref (the fluctuation amplitude of the reactive power) becomes larger than S rated , the absolute value of the second reactive power command value Q2 ref becomes equal to or lower than S rated. Then, the value of the second reactive power command value Q2 ref is corrected. That is, the limit processing unit 140 determines the reactive power command value Q ref output to the reactive power control unit 132 from the second reactive power command value Q2 ref according to the following formula.
Figure 0006684679
Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the value obtained by adjusting the second reactive power command value Q2 ref as described above to the reactive power control unit 132 as the reactive power command value Q ref .

続いて、図6のフローチャートの実行はステップS507に進む。ステップS507では、リミット処理部140は、電力変換器120が第2無効電力指令値Q2refに相当する無効電力を出力したときに電力変換器120における皮相電力Sが電力変換器120の容量と一致する値に最大有効電力Plimを設定する。この場合、最大有効電力Plimの値は、以下の数式で求めることができる。

Figure 0006684679
Then, the execution of the flowchart of FIG. 6 proceeds to step S507. In step S507, the limit processing unit 140 causes the apparent power S in the power converter 120 to match the capacity of the power converter 120 when the power converter 120 outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value Q2 ref. The maximum active power P lim is set to the value to be set. In this case, the value of the maximum active power P lim can be calculated by the following formula.
Figure 0006684679

続いて、図6のフローチャートの実行はステップS507に進む。ステップS507では、リミット処理部140は、加算器190から受け取った有効電力指令値Prefを最大有効電力Plim以下となるように調整することによって、第2有効電力指令値P2refを決定する。続いて、リミット処理部140は、このようにして決定した第2有効電力指令値P2refを有効電力指令値Prefとして有効電力制御部131に出力する。リミット処理部140は、有効電力制御部131に出力する第2有効電力指令値P2refを最大有効電力Plimから以下の式に従って決定する。

Figure 0006684679
Then, the execution of the flowchart of FIG. 6 proceeds to step S507. In step S507, the limit processing unit 140 determines the second active power command value P2 ref by adjusting the active power command value P ref received from the adder 190 to be equal to or less than the maximum active power P lim . Subsequently, the limit processing unit 140 outputs the second active power command value P2 ref thus determined to the active power control unit 131 as the active power command value P ref . The limit processing unit 140 determines the second active power command value P2 ref output to the active power control unit 131 from the maximum active power P lim according to the following formula.
Figure 0006684679

図7は、系統周波数が第2規定範囲を逸脱したとき、リミット処理部140を第1制御モードm2にて作動させ、それ以外の場合はリミット処理部140を第2制御モードm2にて作動させる場合の動作の流れを示すフローチャートである。図7のフローチャートはステップS601から開始し、制御モード切替部210は、図5に示すT秒間の期間に含まれる複数の時刻において系統周波数の瞬時値を計測し、これら複数の瞬時値について標準偏差fsdを算出する。続いて、処理はステップS602に進み、制御モード切替部210は、標準偏差fsdが所定の閾値fsd_ref以下であるか否かを判定する。ステップS602において、fsd≦fsd_refであるならば、系統周波数が第2規定範囲内であるとみなし、ステップS603に進み、リミット処理部140を第2制御モードm2で動作開始させる。逆に、ステップS602において、fsd>fsd_refであるならば、系統周波数が第2規定範囲を逸脱したとみなして、ステップS606に進み、リミット処理部140を第1制御モードm1で動作開始させる。 In FIG. 7, when the system frequency deviates from the second specified range, the limit processing unit 140 is operated in the first control mode m2, and in other cases, the limit processing unit 140 is operated in the second control mode m2. It is a flow chart which shows a flow of operation in a case. The flowchart of FIG. 7 starts from step S601, and the control mode switching unit 210 measures the instantaneous values of the system frequency at a plurality of times included in the period of T seconds shown in FIG. Calculate f sd . Subsequently, the process proceeds to step S602, and the control mode switching unit 210 determines whether the standard deviation f sd is less than or equal to a predetermined threshold value f sd_ref . If f sd ≤f sd_ref in step S602, it is considered that the system frequency is within the second specified range, the process proceeds to step S603, and the limit processing unit 140 is started to operate in the second control mode m2. On the contrary, if f sd > f sd_ref in step S602, it is considered that the system frequency has deviated from the second specified range, the process proceeds to step S606, and the limit processing unit 140 starts operating in the first control mode m1. .

続いて、図7のフローチャートの実行がステップS603に進むと、リミット処理部140は、第2制御モードm2の下で電力指令値を決定するために、図6のステップS506〜S508と同様の処理動作を実行する。他方、図7のフローチャートの実行がステップS606に進むと、リミット処理部140は、第1制御モードm1の下で電力指令値を決定するために、図6のステップS503〜S505と同様の処理動作を実行する。   Subsequently, when the execution of the flowchart of FIG. 7 proceeds to step S603, the limit processing unit 140 performs the same processing as steps S506 to S508 of FIG. 6 in order to determine the power command value under the second control mode m2. Perform an action. On the other hand, when the execution of the flowchart of FIG. 7 proceeds to step S606, the limit processing unit 140 performs the same processing operation as steps S503 to S505 of FIG. 6 in order to determine the power command value under the first control mode m1. To execute.

ところで、図6および図7を参照しながら上述した実施形態では、電力系統40の状態として系統電圧および系統周波数のいずれか一方のみを制御モード切替部210が監視し、いずれか一方が許容範囲を逸脱しているか否かに応じて制御モードの切り替えを行っている。これに対し、図8を用いて後述する実施形態では、制御モード切替部210が系統電圧および系統周波数の両者を同時に監視し、系統電圧および系統周波数の両者が同時に許容範囲を逸脱する可能性も考慮に入れて制御モードの切り替えを行うようにしている。その結果、図8に示す実施形態では、系統電圧Vが第1規定範囲を逸脱しており、且つ、系統周波数fが第2規定範囲を逸脱しているような場合でも状況に応じた適切な制御モードに切り替えることが可能となる。   By the way, in the embodiment described above with reference to FIG. 6 and FIG. 7, the control mode switching unit 210 monitors only one of the system voltage and the system frequency as the state of the power system 40, and one of them is within the allowable range. The control mode is switched according to whether or not there is a deviation. On the other hand, in the embodiment described later with reference to FIG. 8, the control mode switching unit 210 may monitor both the system voltage and the system frequency at the same time, and both the system voltage and the system frequency may deviate from the allowable range at the same time. The control mode is switched taking this into consideration. As a result, in the embodiment shown in FIG. 8, even when the system voltage V deviates from the first specified range and the system frequency f deviates from the second specified range, it is appropriate according to the situation. It becomes possible to switch to the control mode.

以下、図8のフローチャートに沿って系統電圧変動および系統周波数変動の両者を同時に考慮しながら制御モード切替部210が制御モードを切り替える動作の流れについて説明する。図8のフローチャートはステップS701から開始し、制御モード切替部210は、図7に示すステップS601と同様の方法で、系統周波数の変動幅に対応する系統周波数の標準偏差fsdを算出する。続いて、処理はステップS702に進み、制御モード切替部210は、図6に示すステップS501と同様の方法で、系統電圧の変動幅を近似する発電端電圧の標準偏差Vsdを算出する。 Hereinafter, the flow of the operation in which the control mode switching unit 210 switches the control mode while simultaneously considering both the system voltage fluctuation and the system frequency fluctuation will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 8 starts from step S701, and the control mode switching unit 210 calculates the standard deviation f sd of the system frequency corresponding to the fluctuation range of the system frequency by the same method as in step S601 shown in FIG. Subsequently, the process proceeds to step S702, and the control mode switching unit 210 calculates the standard deviation V sd of the power generation end voltage that approximates the fluctuation range of the system voltage by the same method as in step S501 shown in FIG.

続いて、制御モード切替部210は、図6に示すステップS502と同様にして、標準偏差Vsdを所定の閾値Vsd_refと比較する。さらに、制御モード切替部210は、図7に示すステップS602と同様にして、標準偏差fsdを所定の閾値fsd_refと比較する。その上で、制御モード切替部210は、上述した比較の結果に応じて、第1制御モードm1と第2制御モードm2との間で制御モード切替を行う。例えば、ステップS703において、Vsd≦Vsd_refかつfsd≦fsd_refであると制御モード切替部210が判定したならば、系統電圧と系統周波数が共に許容範囲を逸脱していないケースに該当する。従って、制御モード切替部210は、制御モードを第1制御モードm1または第2制御モードm2のいずれに切り替えてもよい(図8のステップS704)。 Subsequently, the control mode switching unit 210 compares the standard deviation V sd with a predetermined threshold V sd_ref , as in step S502 shown in FIG. Further, the control mode switching unit 210 compares the standard deviation f sd with a predetermined threshold value f sd_ref as in step S602 shown in FIG. 7. Then, the control mode switching unit 210 switches the control mode between the first control mode m1 and the second control mode m2 according to the result of the above-described comparison. For example, if the control mode switching unit 210 determines in step S703 that V sd ≤V sd_ref and f sd ≤f sd_ref , both the system voltage and the system frequency fall within the allowable range. Therefore, the control mode switching unit 210 may switch the control mode to either the first control mode m1 or the second control mode m2 (step S704 in FIG. 8).

また、ステップS705において、Vsd>Vsd_refかつfsd≦fsd_refであると制御モード切替部210が判定したならば、系統電圧のみが許容範囲を逸脱したケースに該当するので、制御モード切替部210は制御モードを第2制御モードm2に切り替える(図8のステップS706)。また、ステップS707において、Vsd≦Vsd_refかつfsd>fsd_refであると制御モード切替部210が判定したならば、系統周波数のみが許容範囲を逸脱したケースに該当するので、制御モード切替部210は制御モードを第1制御モードm1に切り替える(図8のステップS708)。 If the control mode switching unit 210 determines in step S705 that V sd > V sd_ref and f sd ≦ f sd_ref , only the system voltage falls outside the allowable range. 210 switches the control mode to the second control mode m2 (step S706 in FIG. 8). If the control mode switching unit 210 determines in step S707 that V sd ≤V sd_ref and f sd > f sd_ref , only the system frequency falls outside the allowable range. 210 switches the control mode to the first control mode m1 (step S708 in FIG. 8).

また、上述した比較の結果、制御モード切替部210が、Vsd>Vsd_refかつfsd>fsd_refであると判定した場合には、処理はステップS709に進み、系統電圧Vが第1規定範囲を逸脱しており、且つ、系統周波数fが第2規定範囲を逸脱している場合の処理を実行する。具体的には、S709において、系統電圧Vについて第1規定範囲の大きさに対する第1規定範囲からの逸脱量の比を系統電圧Vの逸脱比Vsd_puとして算出する。また、S709において、系統周波数fについて第2規定範囲の大きさに対する第2規定範囲からの逸脱量の比を系統周波数fの逸脱比fsd_puとして算出する。 When the control mode switching unit 210 determines that V sd > V sd_ref and f sd > f sd_ref as a result of the above-described comparison, the process proceeds to step S709, and the system voltage V is in the first specified range. And the system frequency f deviates from the second specified range. Specifically, in S709, the ratio of the deviation amount from the first specified range to the size of the first specified range for the system voltage V is calculated as the deviation ratio V sd_pu of the system voltage V. Further, in S709, the ratio of the deviation amount from the second specified range to the size of the second specified range for the system frequency f is calculated as the deviation ratio f sd_pu of the system frequency f.

続いて、処理はステップS710に進み、制御モード切替部210は、系統電圧Vの逸脱比Vsd_puと系統周波数fの逸脱比fsd_puを比較して、Vsd_pu>Vsd_puとなるか否かを判定する。そして、Vsd_p>Vsd_pとなるならば、制御モード切替部210は制御モードを第2制御モードm2に切り替え(図8のステップS711)、Vsd_pu≦Vsd_puとなるならば、制御モード切替部210は制御モードを第1制御モードm1に切り替える(図8のステップS712)。 Subsequently, the process proceeds to step S710, the control mode switching unit 210 compares the deviation ratio f Sd_pu deviation ratio V Sd_pu and system frequency f of the system voltage V, and whether the V sd_pu> V sd_pu judge. And if the V sd_p> V sd_p, control mode switching unit 210 switches the control mode to the second control mode m2 (step S711 in FIG. 8), if the V sd_puV sd_pu, control mode switching unit 210 switches the control mode to the first control mode m1 (step S712 in FIG. 8).

つまり、図8に示すステップS709〜S712では、系統電圧Vおよび系統周波数fのそれぞれについて、規定範囲(第1規定範囲又は第2規定範囲)の大きさに対する規定範囲からの逸脱量の比を逸脱比とするならば、以下のようにして制御モードの切り替えを行っている。すなわち、制御モード切替部210は、系統電圧Vの第1規定範囲からの逸脱比Vsd_puおよび系統周波数fの第2規定範囲からの逸脱比fsd_puの大小関係に基づいて、第1制御モードm1と第2制御モードm2の何れか一方を選択している。 That is, in steps S709 to S712 shown in FIG. 8, the ratio of the deviation amount from the specified range to the size of the specified range (first specified range or second specified range) is deviated for each of the system voltage V and the system frequency f. If it is a ratio, the control mode is switched as follows. That is, the control mode switching unit 210, based on the deviation ratio f Sd_pu magnitude of the second prescribed range of the deviation ratio V Sd_pu and system frequency f from the first defined range of the system voltage V, the first control mode m1 And one of the second control modes m2 is selected.

図8を用いて上述した実施形態では、電力系統40の電圧変動と周波数変動の両者が共に許容可能でない場合に、系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱の程度において、系統電圧Vおよび系統周波数fのいずれが著しいかに応じて、第1制御モードm1と第2制御モードm2の何れか一方を選択することができる。つまり、系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱の程度において、系統電圧Vおよび系統周波数fのいずれが著しいかに応じて、電力変換器120の限られた容量の中で有効電力と無効電力のいずれを優先的に電力系統40に出力させるかを選択することができる。以上より、上記構成によれば、電力系統40内の周波数変動および電圧変動のうち影響がより著しい方の変動を抑制するように、電力変換器120の限られた容量の範囲内で、電力変換器120から電力系統40に出力される有効電力と無効電力を一層適切に制御することができる。   In the embodiment described above with reference to FIG. 8, when both the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the electric power system 40 are not acceptable, the system voltage V and the system voltage are set to the extent of deviation from the allowable range defined by the system interconnection regulation. Either the first control mode m1 or the second control mode m2 can be selected depending on which of the frequencies f is significant. That is, depending on which of the system voltage V and the system frequency f is significant in the degree of deviation from the allowable range defined by the system interconnection regulation, the active power and the reactive power are limited within the limited capacity of the power converter 120. It is possible to select which of these is preferentially output to the power system 40. As described above, according to the above configuration, the power conversion is performed within the limited capacity of the power converter 120 so as to suppress the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system 40, whichever is more affected. The active power and the reactive power output from the device 120 to the power system 40 can be controlled more appropriately.

また、図8に示す実施形態において、系統電圧Vが第1規定範囲を逸脱しており、且つ、系統周波数fが第2規定範囲を逸脱していると判断されたことにより、処理がステップS709に進んだ場合、図8に示すステップS710〜S712の代わりに以下の処理手順を実行するようにしてもよい。すなわち、制御モード切替部210は、まず最初に、系統電圧Vの第1規定範囲からの逸脱比Vsd_puおよび系統周波数の第2規定範囲からの逸脱比fsd_puに基づいて決定される比率Vsd_pu/fsd_puを算出する。続いて、制御モード切替部210は、比率Vsd_pu/fsd_puに応じて電力変換器120の容量を有効電力用の第1容量と無効電力用の第2容量とに按分し、有効電力を第1容量の範囲内に制限し、無効電力を前記第2容量の範囲内に制限する。 Further, in the embodiment shown in FIG. 8, it is determined that the system voltage V deviates from the first specified range and the system frequency f deviates from the second specified range, so that the process is step S709. When proceeding to step S <b> 710, the following processing procedure may be executed instead of steps S <b> 710 to S <b> 712 shown in FIG. 8. That is, the control mode switching unit 210 first determines the ratio V sd_pu determined based on the deviation ratio V sd_pu of the system voltage V from the first specified range and the deviation ratio f sd_pu of the system frequency from the second specified range. Calculate / f sd_pu . Subsequently, the control mode switching unit 210 proportionally divides the capacity of the power converter 120 into a first capacity for active power and a second capacity for reactive power according to the ratio V sd_pu / f sd_pu , and determines the active power as the first value. It is limited within the range of one capacity, and the reactive power is limited within the range of the second capacity.

つまり、この実施形態では、電力系統40の電圧変動および周波数変動について系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱比Vsd_puおよびfsd_puを評価し、電圧変動および周波数変動のそれぞれについて評価した2つの逸脱比の相対比率Vsd_pu/fsd_puを求めている。その上で、上記構成では、電力変換器120から電力系統40に最大限出力可能な有効電力の出力量と無効電力の出力量の間における相対比率を上述した逸脱比の相対比率Vsd_pu/fsd_puに従って設定している。以上から、上記構成によれば、電力系統40の電圧変動および周波数変動の両者が系統連系規定により定まる許容範囲から逸脱している場合に、以下のようにして電力変換器120から電力系統40へと出力される有効電力と無効電力の出力量を制御することができる。すなわち、上記構成によれば、電圧変動および周波数変動のそれぞれが電力系統40の系統擾乱に寄与する寄与率に応じて電圧変動および周波数変動をそれぞれ可能な限り抑制するための有効電力と無効電力の出力量を適切に制御することができる。 That is, in this embodiment, the deviation ratios V sd_pu and f sd_pu from the allowable range defined by the grid interconnection regulation for the voltage fluctuations and the frequency fluctuations of the power system 40 are evaluated, and the voltage fluctuations and the frequency fluctuations are respectively evaluated. The relative ratio V sd_pu / f sd_pu of the deviation ratio is obtained. Moreover, in the above configuration, the relative ratio between the output amount of active power and the output amount of reactive power that can be output to the power system 40 from the power converter 120 to the maximum is the relative ratio V sd_pu / f of the deviation ratio described above. It is set according to sd_pu . From the above, according to the above configuration, when both the voltage fluctuation and the frequency fluctuation of the power system 40 deviate from the allowable range determined by the system interconnection regulation, the power converter 120 changes the power system 40 as follows. It is possible to control the output amount of active power and reactive power output to the. That is, according to the above configuration, the active power and the reactive power for respectively suppressing the voltage fluctuation and the frequency fluctuation as much as possible according to the contribution rate of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation contributing to the system disturbance of the power system 40. The output amount can be controlled appropriately.

次に、図9〜図13を参照しながら、本発明のさらに別の実施形態に従って、分散電源用の電力変換器を制御する制御装置200について説明する。図9〜図13に示す実施形態に係る分散電源は、各々が風力発電機10(10a〜10N)と電力変換器120(120a〜120N)を備えた風力発電ユニット1(1a〜1N)を複数(N台)含む。各々の風力発電ユニット1(1a〜1N)の構成は、図9および図10に示す制御装置200と協働する点を除いて図1に示した構成と同様である。一例においては、図9〜図13に示す実施形態に係る分散電源は、所定の地理的エリア内の複数の異なる場所にそれぞれ設置された複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)から成るウィンドファームであってもよい。その場合、当該ウィンドファーム内における風速の分布に応じて、複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々において観測される風速は異なる。そこで、図9〜図13に示す実施形態では、複数の風力発電ユニット1a〜1Nの間での風速の違いを考慮して各々の風力発電ユニット1(1a〜1N)での制御モードを切り替えるようにしてもよい。   Next, referring to FIGS. 9 to 13, a control device 200 for controlling a power converter for a distributed power source will be described according to still another embodiment of the present invention. The distributed power source according to the embodiment shown in FIGS. 9 to 13 includes a plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N) each including a wind power generator 10 (10a to 10N) and a power converter 120 (120a to 120N). Including (N units). The configuration of each wind power generation unit 1 (1a to 1N) is the same as the configuration shown in FIG. 1 except that it cooperates with the control device 200 shown in FIGS. 9 and 10. In one example, the distributed power source according to the embodiment illustrated in FIGS. 9 to 13 is a wind farm including a plurality of wind power generation units 1 (1 a to 1 N) installed at a plurality of different locations in a predetermined geographical area. May be In that case, the wind speed observed in each of the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N) differs depending on the distribution of the wind speed in the wind farm. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, the control mode of each wind power generation unit 1 (1a to 1N) is switched in consideration of the difference in wind speed among the plurality of wind power generation units 1a to 1N. You may

図9を参照すると、制御装置100(100a〜100N)は、複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々について個別に設けられていてもよい。その場合、単一の中央制御装置200が複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)とは別個に設けられ、中央制御装置200が複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)によって共有されるようにしてもよい。その場合、複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)の内部にそれぞれ設けられた制御装置100(100a〜100N)の挙動が中央制御装置200により一括して制御される。   Referring to FIG. 9, the control device 100 (100a to 100N) may be individually provided for each of the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N). In that case, a single central control device 200 is provided separately from the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N), and the central control device 200 is shared by the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N). You may In that case, the behavior of the control devices 100 (100a to 100N) provided inside the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N) is collectively controlled by the central control device 200.

中央制御装置200は、制御信号線CLを介して風力発電ユニット1(1a〜1N)から各種の計測信号を受信する。例えば、各々の風力発電ユニット1(1a〜1N)が備える風速情報センサ180(図1を参照)により計測された風速情報は、各々の風力発電ユニット1(1a〜1N)から送信され、中央制御装置200によって受信される。これにより、中央制御装置200は、複数の風力発電ユニット1a〜1Nの間での風速の違いを把握することが可能となる。また、中央制御装置200は、制御信号線CLを介して風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々に個別に設けられた制御装置100(100a〜100N)に指令信号を送信する。例えば、中央制御装置200は、複数の風力発電ユニット1a〜1Nがそれぞれ備える制御装置100a〜100Nに対して各々の風力発電ユニット1(1a〜1N)の挙動パターンを規定する指令信号を送信するようにしてもよい。   The central control device 200 receives various measurement signals from the wind turbine generator units 1 (1a to 1N) via the control signal line CL. For example, the wind speed information measured by the wind speed information sensor 180 (see FIG. 1) included in each wind power generation unit 1 (1a to 1N) is transmitted from each wind power generation unit 1 (1a to 1N), and the central control is performed. Received by device 200. Thereby, the central control device 200 can grasp the difference in the wind speed among the plurality of wind power generation units 1a to 1N. Further, the central control device 200 transmits a command signal via the control signal line CL to the control devices 100 (100a to 100N) individually provided in each of the wind power generation units 1 (1a to 1N). For example, the central control device 200 transmits a command signal that defines the behavior pattern of each wind power generation unit 1 (1a to 1N) to the control devices 100a to 100N included in each of the plurality of wind power generation units 1a to 1N. You may

複数の風力発電ユニット1a〜1Nがそれぞれ備える電力変換器120a〜120Nは、電力線PL1を介して変圧器300と接続され、さらに変圧器300を介して電力系統40と接続されている。また、制御装置200は、計測線PL2を介して電力線PL1から系統電圧と系統周波数を計測するように構成されている。   The power converters 120a to 120N included in the plurality of wind power generation units 1a to 1N are connected to the transformer 300 via the power line PL1 and further connected to the power system 40 via the transformer 300. The control device 200 is also configured to measure the system voltage and the system frequency from the power line PL1 via the measurement line PL2.

また、図10は、風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々に固有のパワーカーブを示しており、風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々が風速に応じて出力可能な有効電力の変化を表す。図10に示すパワーカーブにおいて、横軸は風速に対応し、縦軸は風速に応じて各々の風力発電ユニット1(1a〜1N)から出力可能な有効電力に対応する。図10に示すパワーカーブにおいて、横軸上には特定の閾値θが設定されており、閾値θはユニット分類部240によって調整することが可能である。また、図10に示されるパワーカーブにおいて、風速が閾値θよりも大きい領域52は、風力発電ユニット1(1a〜1N)が受ける風力エネルギーが相対的に大きな作動領域(高風速領域)に対応し、風速が閾値θよりも小さい領域51は、風力発電ユニット1(1a〜1N)が受ける風力エネルギーが相対的に小さな作動領域(低風速領域)に対応する。   FIG. 10 shows a power curve unique to each wind power generation unit 1 (1a to 1N), and changes in active power that each of the wind power generation unit 1 (1a to 1N) can output according to the wind speed. Represents In the power curve shown in FIG. 10, the horizontal axis corresponds to the wind speed, and the vertical axis corresponds to the active power that can be output from each wind power generation unit 1 (1a to 1N) according to the wind speed. In the power curve shown in FIG. 10, a specific threshold value θ is set on the horizontal axis, and the threshold value θ can be adjusted by the unit classification unit 240. Further, in the power curve shown in FIG. 10, the region 52 in which the wind speed is higher than the threshold value θ corresponds to the operation region (high wind speed region) in which the wind energy received by the wind power generation unit 1 (1a to 1N) is relatively large. The region 51 where the wind speed is smaller than the threshold value θ corresponds to an operating region (low wind speed region) in which the wind energy received by the wind power generation unit 1 (1a to 1N) is relatively small.

そこで、中央制御装置200は、風力発電ユニット1が作動領域52または作動領域51のいずれにおいて運転中であるか(すなわち、風力発電機の運転点が作動領域52または作動領域51のいずれの中にあるか)に応じて風力発電ユニット1を以下のような第1ユニットU1と第2ユニットU2に分類する。第1ユニットU1は、系統電圧安定時には主制御モードとしての第1制御モードm1にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う一方で、系統電圧不安定時に副制御モードとしての第2制御モードm2にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う。また、第2ユニットU2は、系統周波数安定時に主制御モードとしての第2制御モードm2にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う一方で、系統周波数不安定時に副制御モードとしての第1制御モードm1にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う。   Therefore, the central control device 200 determines whether the wind power generation unit 1 is operating in the operating region 52 or the operating region 51 (that is, whether the operating point of the wind power generator is in the operating region 52 or the operating region 51). The wind power generation unit 1 is classified into a first unit U1 and a second unit U2 as follows according to whether or not there is. The first unit U1 controls the power converters 120 (120a to 120N) in the first control mode m1 as the main control mode when the grid voltage is stable, and the second unit U2 as the sub-control mode when the grid voltage is unstable. The power converter 120 (120a to 120N) is controlled in the control mode m2. The second unit U2 controls the power converters 120 (120a to 120N) in the second control mode m2 as the main control mode when the grid frequency is stable, while it controls the power converter 120 (120a to 120N) as the sub-control mode when the grid frequency is unstable. The power converter 120 (120a to 120N) is controlled in the first control mode m1.

続いて、図11を参照しながら、中央制御装置200の内部構成について説明する。図11には、制御装置200の内部構成の他に、図9に示す制御装置100(100a〜100N)の一部の構成が示されている。中央制御装置200は、後述する系統状態計算部230、割当て数決定部220及びユニット分類部240をさらに備える。また、図11に示す装置構成において、制御モード切替部210(210a〜210N)、リミット処理部140(140a〜140N)および電力制御部130(130a〜130N)は、制御装置100(100a〜100N)の一部である。なお、制御装置100(100a〜100N)は、複数(N台)の風力発電ユニット1a〜1Nの各々について個別に設けられている。ここで、電力制御部130(130a〜130N)は、風力発電ユニット1a〜1Nがそれぞれ備える電力変換器120a〜120Nに対して、電力系統40に出力すべき電力を指令する電力指令値を、制御信号線CL(図8)を介して送信する。   Subsequently, an internal configuration of the central control device 200 will be described with reference to FIG. 11 shows a part of the configuration of the control device 100 (100a to 100N) shown in FIG. 9 in addition to the internal configuration of the control device 200. The central controller 200 further includes a system state calculation unit 230, an allocation number determination unit 220, and a unit classification unit 240, which will be described later. Further, in the device configuration shown in FIG. 11, the control mode switching unit 210 (210a to 210N), the limit processing unit 140 (140a to 140N), and the power control unit 130 (130a to 130N) are the control device 100 (100a to 100N). Is part of. The control device 100 (100a to 100N) is provided individually for each of the plurality (N units) of wind power generation units 1a to 1N. Here, the power control unit 130 (130a to 130N) controls the power command value that commands the power to be output to the power grid 40 to the power converters 120a to 120N included in the wind power generation units 1a to 1N, respectively. It is transmitted via the signal line CL (FIG. 8).

系統状態計算部230は、系統電圧の逸脱比Vsd_puと系統周波数の逸脱比fsd_puを算出するように構成されている。ユニット分類部240は、複数の風力発電ユニット1a〜1Nを、少なくとも、1以上の第1ユニットU1と、第1ユニットU1以外で第1ユニットU1よりも風速が低い1以上の第2ユニットU2と、に分類するように構成されている。また、割当て数決定部220は、第1規定範囲からの系統電圧の逸脱比Vsd_puと、第2規定範囲からの系統周波数の逸脱比fsd_puとの大小関係に基づいて、第1ユニットU1のユニット割当て数と、第2ユニットU2のユニット割当て数とを調節するように構成されている。また、図11を用いて後述するように、割当て数決定部220は、暫定台数決定部221、222およびユニット割当て数調整部223を含んで構成される。 The system state calculation unit 230 is configured to calculate the system voltage deviation ratio V sd_pu and the system frequency deviation ratio f sd_pu . The unit classification unit 240 includes a plurality of wind power generation units 1a to 1N, at least one or more first units U1, and one or more second units U2 other than the first unit U1 and having a lower wind speed than the first unit U1. It is configured to be classified into ,. Further, the allocation number determination unit 220 determines whether the deviation ratio V sd_pu of the system voltage from the first specified range and the deviation ratio f sd_pu of the system frequency from the second specified range are large or small. It is configured to adjust the unit allocation number and the unit allocation number of the second unit U2. Further, as will be described later with reference to FIG. 11, the allocation number determination unit 220 is configured to include provisional number determination units 221, 222 and a unit allocation number adjustment unit 223.

図11に示す制御装置200において、ユニット分類部240は、複数の風力発電ユニット1a〜1Nから風速情報をそれぞれ受信する。また、ユニット分類部240は、割当て数決定部220から第1ユニットU1のユニット割当て数と第2ユニットU2のユニット割当て数とを受信する。その上で、ユニット分類部240は、受信した風速情報に基づいて複数の風力発電ユニット1a〜1Nを第1ユニットU1と第2ユニットU2に分類して分類結果を生成する。その際、ユニット分類部240は、第1ユニットU1の台数が割当て数決定部220から受信した第1ユニットU1のユニット割当て数と等しくなるようにユニット分類を行う。同様に、ユニット分類部240は、第2ユニットU2の台数が割当て数決定部220から受信した第2ユニットU2のユニット割当て数に等しくなるようにユニット分類を行う。   In the control device 200 shown in FIG. 11, the unit classification unit 240 receives wind speed information from each of the plurality of wind power generation units 1a to 1N. The unit classification unit 240 also receives the unit allocation number of the first unit U1 and the unit allocation number of the second unit U2 from the allocation number determination unit 220. Then, the unit classification unit 240 classifies the plurality of wind power generation units 1a to 1N into the first unit U1 and the second unit U2 based on the received wind speed information to generate a classification result. At that time, the unit classification unit 240 classifies the units such that the number of the first units U1 becomes equal to the unit allocation number of the first unit U1 received from the allocation number determination unit 220. Similarly, the unit classification unit 240 classifies the units such that the number of the second units U2 becomes equal to the unit allocation number of the second unit U2 received from the allocation number determination unit 220.

続いて、ユニット分類部240から当該分類結果を受け取った制御モード切替部210(210a〜210N)は、当該分類結果に応じて、リミット処理部140a〜140Nのそれぞれに対して、以下の制御モード切替動作を実行する。まず、第1ユニットU1について、電力系統40の系統電圧Vが第1規定範囲内であるとき主制御モードとしての第1制御モードm1にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う一方で、系統電圧Vが第1規定範囲を逸脱したときに副制御モードとしての第2制御モードm2にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う。また、第2ユニットU2について、電力系統40の系統周波数fが第2規定範囲内であるとき主制御モードとしての第2制御モードm2にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う一方で、系統周波数fが第2規定範囲を逸脱したときに副制御モードとしての第1制御モードm1にて電力変換器120(120a〜120N)の制御を行う。   Subsequently, the control mode switching unit 210 (210a to 210N) that has received the classification result from the unit classification unit 240 performs the following control mode switching for each of the limit processing units 140a to 140N according to the classification result. Perform an action. First, for the first unit U1, while the system voltage V of the power system 40 is within the first specified range, the power converter 120 (120a to 120N) is controlled in the first control mode m1 as the main control mode. Then, when the system voltage V deviates from the first specified range, the power converter 120 (120a to 120N) is controlled in the second control mode m2 as the sub control mode. Further, for the second unit U2, when the system frequency f of the power system 40 is within the second specified range, the power converter 120 (120a to 120N) is controlled in the second control mode m2 as the main control mode. Then, when the system frequency f deviates from the second specified range, the power converter 120 (120a to 120N) is controlled in the first control mode m1 as the sub-control mode.

次に、図10を参照しながら、ユニット分類部240が複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)を第1ユニットU1と第2ユニットU2に分類する具体的手法について説明する。ユニット分類部240は、作動領域52において運転中の(すなわち、風力発電機の運転点が作動領域52の中にある)風力発電ユニット1を第1ユニットU1に分類する。逆に、ユニット分類部240は、作動領域51において運転中の(すなわち、風力発電機の運転点が作動領域51の中にある)風力発電ユニット1を第2ユニットU2に分類する。その際、ユニット分類部240は、作動領域51と作動領域52の境界位置に対応する風速の閾値θを調整することによって第1ユニットU1に分類されるユニット数と第2ユニットU2に分類されるユニット数とを調整する。具体的には、ユニット分類部240は、割当て数決定部220から受信したユニット割当て数に従って、以下のようにして閾値θの値を調整する。すなわち、ユニット分類部240は、第1ユニットU1に分類されるユニット数が、割当て数決定部220から受信した第1ユニットU1のユニット割当て数と等しくなり、第2ユニットU1に分類されるユニット数が、割当て数決定部220から受信した第2ユニットU2のユニット割当て数と等しくなるように閾値θの値を調整する。   Next, a specific method in which the unit classification unit 240 classifies the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N) into the first unit U1 and the second unit U2 will be described with reference to FIG. 10. The unit classification unit 240 classifies the wind power generation unit 1 that is operating in the operating region 52 (that is, the operating point of the wind power generator is in the operating region 52) into the first unit U1. On the contrary, the unit classification | category part 240 classifies the wind power generation unit 1 which is driving in the operation area 51 (namely, the operating point of a wind power generator exists in the operation area 51) into the 2nd unit U2. At that time, the unit classification unit 240 adjusts the threshold value θ of the wind speed corresponding to the boundary position between the operation region 51 and the operation region 52 to classify into the number of units classified into the first unit U1 and the second unit U2. Adjust the number of units and. Specifically, the unit classification unit 240 adjusts the value of the threshold θ according to the unit allocation number received from the allocation number determination unit 220 as follows. That is, in the unit classification unit 240, the number of units classified into the first unit U1 becomes equal to the unit allocation number of the first unit U1 received from the allocation number determination unit 220, and the number of units classified into the second unit U1. Adjusts the value of the threshold value θ to be equal to the unit allocation number of the second unit U2 received from the allocation number determining unit 220.

次に、図12および図13を参照しながら、複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々を第1ユニットU1と第2ユニットU2に分類するために制御装置200内において実行される処理手順について説明する。図11のフローチャートは、制御装置200内において複数の風力発電ユニット1(1a〜1N)の各々を第1ユニットU1と第2ユニットU2に分類するために系統状態計算部230、割当て数決定部220及びユニット分類部240によって実行される処理の流れを示す。   Next, with reference to FIG. 12 and FIG. 13, a process executed in the control device 200 for classifying each of the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N) into the first unit U1 and the second unit U2. The procedure will be described. The flowchart of FIG. 11 illustrates a system state calculation unit 230 and an allocation number determination unit 220 for classifying each of the plurality of wind power generation units 1 (1a to 1N) into a first unit U1 and a second unit U2 in the control device 200. 3 shows a flow of processing executed by the unit classification unit 240.

図12のフローチャートは、ステップS1101から開始し、系統周波数fを受信した系統状態計算部230は、図7のステップS601と同様にして系統周波数fの標準偏差fsdを求めると共に、図8のステップS709と同様にして系統周波数fの第2規定範囲からの逸脱比fsd_puを求める。続いて、処理はステップS1102に進み、系統電圧Vを受信した系統状態計算部230は、図6のステップS501と同様にして系統電圧Vの標準偏差Vsdを求めると共に、図8のステップS709と同様にして系統電圧Vの第1規定範囲からの逸脱比Vsd_puを求める。 The flowchart of FIG. 12 starts from step S1101, and the grid state calculation unit 230 that has received the grid frequency f obtains the standard deviation f sd of the grid frequency f in the same manner as step S601 of FIG. Similar to S709, the deviation ratio f sd_pu of the system frequency f from the second specified range is calculated. Subsequently, the process proceeds to step S1102, and the system state calculation unit 230 that has received the system voltage V obtains the standard deviation V sd of the system voltage V in the same manner as step S501 of FIG. 6, and at the same time as step S709 of FIG. Similarly, the deviation ratio V sd_pu of the system voltage V from the first specified range is obtained.

続いて、処理はステップS1103に進み、割当て数決定部220内の暫定台数決定部221は、系統周波数fの第1規定範囲からの逸脱比fsd_puに応じて第1ユニットU1の暫定台数N1_orgを決定する。また、割当て数決定部220内の暫定台数決定部222は、系統電圧Vの第2規定範囲からの逸脱比Vsd_puに応じて第2ユニットU2の暫定台数N_orgを決定する。その際、割当て数決定部220内の暫定台数決定部221は、図13(A)に示す関係に基づいて逸脱比fsd_puから第1ユニットU1の暫定台数N1_orgを算出する。また、割当て数決定部220内の暫定台数決定部222は、図13(B)に示す関係に基づいて逸脱比Vsd_puから第2ユニットU2の暫定台数N2_orgを算出する。 Then, processing proceeds to a step S1103, the provisional number determination unit 221 of the allocation number determining unit 220, the provisional number N 1_Org of the first unit U1 in response to the deviation ratio f Sd_pu from the first specified range of system frequency f To decide. Further, tentative number determining unit 222 of the allocation number determining section 220 determines the provisional volume N 2 _Org of the second unit U2 according to deviation ratio V Sd_pu from the second prescribed range of the system voltage V. At that time, the provisional number determination unit 221 of the allocation number determining unit 220 calculates the provisional number N 1_Org of the first unit U1 from the deviation ratio f Sd_pu based on the relationship shown in FIG. 13 (A). Further, tentative number determining unit 222 of the allocation number determining unit 220 calculates the provisional number N 2_Org of the second unit U2 from the deviation ratio V Sd_pu based on the relationship shown in FIG. 13 (B).

続いて、処理はステップS1104に進み、割当て数決定部220内のユニット割当て数調整部223は、第1ユニットU1の暫定台数N1_orgと第2ユニットU2の暫定台数N2_orgの合計が風力発電ユニット1(1a〜1N)の総数(N台)以下であるか否かを判定する。そして、第1ユニットU1の暫定台数N1_orgと第2ユニットU2の暫定台数N2_orgの合計がN台以下であればユニット割当て数調整部223の処理はステップS1108に進み、N台より大きければ処理はステップS1105に進む。ステップS1105では、系統電圧Vの第2規定範囲からの逸脱比Vsd_puが系統周波数fの第1規定範囲からの逸脱比fsd_puより大きいか否かがユニット割当て数調整部223により判定される。 Subsequently, the process proceeds to step S1104, and the unit allocation number adjustment unit 223 in the allocation number determination unit 220 determines that the total of the provisional number N1_org of the first unit U1 and the provisional number N2_org of the second unit U2 is the wind power generation unit. It is determined whether or not the total number of 1 (1a to 1N) (N units) or less. If the total of the provisional number N1_org of the first unit U1 and the provisional number N2_org of the second unit U2 is N or less, the process of the unit allocation number adjusting unit 223 proceeds to step S1108, and if it is larger than N, the process is performed. Advances to step S1105. In step S1105, the unit allocation number adjustment unit 223 determines whether or not the deviation ratio V sd_pu of the system voltage V from the second specified range is larger than the deviation ratio f sd_pu of the system frequency f from the first specified range.

逸脱比Vsd_puが逸脱比fsd_puより大きい場合、ユニット割当て数調整部223の処理はステップS1106に進み、ユニット割当て数調整部223は、第2ユニットU2の暫定台数N2_orgを第2ユニットU2のユニット割当て数に設定する。また、ユニット割当て数調整部223は、風力発電ユニット1(1a〜1N)の総数(N台)から第2ユニットU2の暫定台数N2_orgを差し引いた台数を第1ユニットU1のユニット割当て数に設定する。逆に、逸脱比Vsd_puが逸脱比fsd_pu以下である場合、ユニット割当て数調整部223の処理はステップS1107に進み、ユニット割当て数調整部223は、第1ユニットU1の暫定台数N1_orgを第1ユニットU1のユニット割当て数に設定する。また、ユニット割当て数調整部223は、風力発電ユニット1(1a〜1N)の総数(N台)から第1ユニットU1の暫定台数N1_orgを差し引いた台数を第2ユニットU2のユニット割当て数に設定する。 When the deviation ratio V sd_pu is larger than the deviation ratio f sd_pu , the process of the unit allocation number adjusting unit 223 proceeds to step S1106, and the unit allocation number adjusting unit 223 sets the provisional number N 2 —org of the second unit U2 to the second unit U2. Set to the unit allocation number. In addition, the unit allocation number adjustment unit 223 sets the number obtained by subtracting the provisional number N2_org of the second unit U2 from the total number (N units) of the wind power generation units 1 (1a to 1N) as the unit allocation number of the first unit U1. To do. On the contrary, when the deviation ratio V sd_pu is less than or equal to the deviation ratio f sd_pu , the process of the unit allocation number adjusting unit 223 proceeds to step S1107, and the unit allocation number adjusting unit 223 sets the provisional number N 1_org of the first unit U1 to the first Set to the unit allocation number of 1 unit U1. In addition, the unit allocation number adjustment unit 223 sets the number obtained by subtracting the provisional number N1_org of the first unit U1 from the total number (N units) of the wind power generation units 1 (1a to 1N) as the unit allocation number of the second unit U2. To do.

他方、ステップS1104からステップS1108に進んだ場合には、ユニット割当て数調整部223は、第2ユニットU2の暫定台数N2_orgを第2ユニットU2のユニット割当て数に設定し、風力発電ユニット1(1a〜1N)の総数(N台)から第2ユニットU2の暫定台数N2_orgを差し引いた台数を第1ユニットU1のユニット割当て数に設定する。 On the other hand, when the process proceeds from step S1104 to step S1108, the unit allocation number adjustment unit 223 sets the provisional number N2_org of the second unit U2 to the unit allocation number of the second unit U2, and the wind power generation unit 1 (1a ~ 1N) (N units) minus the provisional number N2_org of the second unit U2 is set as the unit allocation number of the first unit U1.

以上のようにして第1ユニットU1のユニット割当て数と第2ユニットU2のユニット割当て数が割当て数決定部220により決定されると、処理はステップS1109に進み、第1ユニットU1のユニット割当て数と第2ユニットU2のユニット割当て数がユニット分類部240に出力される。ステップS1109では、ユニット分類部240は、第1ユニットU1に分類されるユニット数が、割当て数決定部220から受信した第1ユニットU1のユニット割当て数と等しくなり、第2ユニットU1に分類されるユニット数が、割当て数決定部220から受信した第2ユニットU2のユニット割当て数と等しくなるように図10に示す閾値θの値を調整する。その上で、ユニット分類部240は、図10の作動領域52において運転中の(すなわち、風力発電機の運転点が作動領域52の中にある)風力発電ユニット1を第1ユニットU1に分類する。逆に、ユニット分類部240は、図10の作動領域51において運転中の(すなわち、風力発電機の運転点が作動領域51の中にある)風力発電ユニット1を第2ユニットU2に分類する。   When the number of unit allocations of the first unit U1 and the number of unit allocations of the second unit U2 are determined by the number-of-allocations determining unit 220 as described above, the process proceeds to step S1109 and the number of unit allocations of the first unit U1 is determined. The unit allocation number of the second unit U2 is output to the unit classification unit 240. In step S1109, the unit classification unit 240 makes the number of units classified into the first unit U1 equal to the unit allocation number of the first unit U1 received from the allocation number determination unit 220, and classifies into the second unit U1. The value of the threshold value θ shown in FIG. 10 is adjusted so that the number of units becomes equal to the unit allocation number of the second unit U2 received from the allocation number determination unit 220. Then, the unit classification unit 240 classifies the wind power generation unit 1 that is operating in the operation region 52 of FIG. 10 (that is, the operating point of the wind power generator is in the operation region 52) into the first unit U1. . Conversely, the unit classification unit 240 classifies the wind power generation unit 1 that is operating in the operating region 51 of FIG. 10 (that is, the operating point of the wind power generator is in the operating region 51) into the second unit U2.

以上のように、図1〜図8に示す実施形態では、分散電源が複数(N台)の風力発電ユニット1(1a〜1N)により構成されている場合であっても、電力系統40の系統電圧Vおよび系統周波数fの少なくとも一方が不安定であるか否かに応じて、全ての風力発電ユニット1a〜1Nにおいて一律な制御モード切り替えが行われる。例えば、系統周波数fが不安定ならば全ての風力発電ユニット1a〜1Nが第1制御モードm1に切り替わり、系統電圧Vが不安定ならば全ての風力発電ユニット1a〜1Nが第2制御モードm2に切り替わるようなことが起きる。   As described above, in the embodiment shown in FIGS. 1 to 8, even when the distributed power sources are configured by a plurality (N) of wind power generation units 1 (1a to 1N), the grid of the power grid 40 is provided. Uniform control mode switching is performed in all the wind power generation units 1a to 1N depending on whether or not at least one of the voltage V and the grid frequency f is unstable. For example, if the grid frequency f is unstable, all the wind turbine generator units 1a to 1N are switched to the first control mode m1, and if the grid voltage V is unstable, all the wind turbine generator units 1a to 1N are switched to the second control mode m2. Something like switching happens.

しかしながら、複数の風力発電ユニット1a〜1Nの各々について風速が異なる場合、風速が高い風力発電ユニットでは発電機の回転数や出力を高く維持できるので、そのような風力発電ユニットからの有効電力の出力量を無効電力よりも優先して積極的に増やすべきである。そこで、図9〜図13に示す実施形態では、風速が相対的に高い第1ユニットU1については、第1制御モードm1を主制御モードとし、系統電圧安定時には有効電力を優先的に出力させるようにしている。逆に、風速が相対的に低い第2ユニットU2では発電機の回転数が低く、発電出力として抽出可能な風力エネルギーが乏しいので、第2ユニットU2から多くの有効電力を得ることは期待できない。そこで、図9〜図13に示す実施形態では、第2ユニットU2については、電力系統40の電圧変動が起きたときに備え、第2制御モードm2を主制御モードとし、系統周波数安定時は無効電力を優先的に出力させるようにしている。   However, when the wind speeds of the plurality of wind power generation units 1a to 1N are different, since the rotation speed and the output of the generator can be maintained high in the wind power generation unit having a high wind speed, the output of active power from such a wind power generation unit. Competence should be prioritized over reactive power and actively increased. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, for the first unit U1 having a relatively high wind speed, the first control mode m1 is set as the main control mode, and active power is preferentially output when the grid voltage is stable. I have to. On the contrary, in the second unit U2 having a relatively low wind speed, since the rotation speed of the generator is low and the wind energy that can be extracted as the power generation output is scarce, it is not possible to expect to obtain a large amount of active power from the second unit U2. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, for the second unit U2, the second control mode m2 is set as the main control mode in preparation for a voltage fluctuation of the power system 40, and is disabled when the system frequency is stable. Power is output preferentially.

以上より、図9〜図13に示す実施形態によれば、個々の風力発電ユニット1については電力変換器120の容量の範囲内で電力の出力制御を行いながら、分散電源内の風速分布に応じて、相対的に風速が大きい第1ユニットU1から成るユニット集合からは可能な限り多くの有効電力を取り出すことができる。また、図9〜図13に示す実施形態によれば、相対的に風速が小さい第2ユニットU2から成るユニット集合からは多くの有効電力を得ることが期待できない分、系統電圧の安定化のために無効電力を積極的に出力させるようにすることができる。   As described above, according to the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, the output control of the electric power is performed within the range of the capacity of the electric power converter 120 for each wind power generation unit 1, and the wind speed distribution according to the wind speed distribution in the distributed power source is performed. Thus, as much active power as possible can be extracted from the unit set including the first unit U1 having a relatively high wind speed. Further, according to the embodiments shown in FIGS. 9 to 13, since it is not possible to expect a large amount of active power to be obtained from the unit set including the second unit U2 having a relatively low wind speed, the system voltage is stabilized. It is possible to positively output the reactive power.

また、系統安定時に有効電力を優先的に出力する第1ユニットU1は、電力系統40の周波数安定化に寄与し、系統安定時に無効電力を優先的に出力する第2ユニットU2は、電力系統40の電圧安定化に寄与する。そこで、図9〜図13に示す実施形態では、系統電圧Vと系統周波数fの異常の程度に応じて第1ユニットU1と第2ユニットU2の暫定台数N1_orgおよびN2_orgをそれぞれ決定し、第2ユニットの暫定台数N2_orgを除いた残りの風力発電ユニットの台数の全てを第1ユニットのユニット割当て数に設定する。その結果、図9〜図13に示す実施形態によれば、主制御モードにて有効電力を優先的に出力する第1ユニットU1のユニット割当て数を可能な限り多くとることで、可能な限り多くの有効電力を電力系統40に供給しながら、第2ユニットU2を必要台数分だけ確保することができる。 The first unit U1 that preferentially outputs active power when the grid is stable contributes to frequency stabilization of the power grid 40, and the second unit U2 that preferentially outputs reactive power when the grid is stable is the power grid 40. Contributes to the voltage stabilization of. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, the provisional numbers N 1 — org and N 2 — org of the first unit U1 and the second unit U2 are determined according to the degree of abnormality of the system voltage V and the system frequency f, respectively. All the remaining numbers of wind power generation units except the provisional number N 2 — org of 2 units are set to the unit allocation number of the first unit. As a result, according to the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, by allocating as many units as possible to the first unit U1 that preferentially outputs active power in the main control mode, as many as possible. It is possible to secure the required number of the second units U2 while supplying the effective power of the above to the power system 40.

また、図9〜図13に示す実施形態では、系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱の程度において、系統電圧および系統周波数のいずれが著しいかに応じて、第1ユニットU1と第2ユニットU2のユニット割当て数を以下のように決定する。すなわち、系統周波数fの逸脱の程度の方が大きければ、複数の風力発電ユニット1a〜1Nの総数(N台)のうち、電力系統40の周波数安定化に寄与する第1ユニットU1のユニット割当て数を優先的に確保し、残った風力発電ユニットの台数を第2ユニットU2のユニット割当て数とする。逆に、系統電圧Vの逸脱の程度の方が大きければ、複数の風力発電ユニット1a〜1Nの総数(N台)のうち、電力系統40の電圧安定化に寄与する第2ユニットU2のユニット割当て数を優先的に確保し、残った風力発電ユニットの台数を第1ユニットU1のユニット割当て数とする。以上より、1a〜1Nによれば、電力系統40内の周波数変動および電圧変動のうち影響がより著しい方の変動を抑制するように、第1ユニットU1のユニット割当て数と第2ユニットU2のユニット割当て数を適切に調整することができる。   Further, in the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, the first unit U1 and the second unit U1 are selected depending on whether the system voltage or the system frequency is significant in the degree of deviation from the allowable range defined by the system interconnection regulation. The unit allocation number of U2 is determined as follows. That is, if the deviation of the system frequency f is greater, the number of unit allocations of the first unit U1 that contributes to frequency stabilization of the power system 40 among the total number (N units) of the plurality of wind power generation units 1a to 1N. Is preferentially secured, and the number of remaining wind power generation units is set as the unit allocation number of the second unit U2. On the contrary, if the deviation of the system voltage V is larger, the unit allocation of the second unit U2, which contributes to the voltage stabilization of the power system 40, out of the total number (N units) of the plurality of wind power generation units 1a to 1N. The number of remaining wind power generation units is set as the unit allocation number of the first unit U1. From the above, according to 1a to 1N, the number of unit allocations of the first unit U1 and the unit of the second unit U2 are controlled so as to suppress the fluctuation of the frequency fluctuation and the voltage fluctuation in the power system 40, whichever is more significant. The number of allocations can be adjusted appropriately.

図9〜図13に示す実施形態では、一変形例として、電力系統40の電圧変動および周波数変動について系統連系規定が定める許容範囲からの逸脱比Vsd_puおよびfsd_puを評価し、電圧変動および周波数変動のそれぞれについて評価した2つの逸脱比の相対比率Vsd_pu/fsd_puを求めるようにしてもよい。その上で、この変形例では、系統安定時に有効電力を優先的に出力する第1ユニットU1のユニット割当て数と系統安定時に無効電力を優先的に出力する第2ユニットU2のユニット割当て数との間における相対比率を上述した逸脱比の相対比率Vsd_pu/fsd_puに従って設定するようにしてもよい。 In the embodiment shown in FIGS. 9 to 13, as a modification, the deviation ratios V sd_pu and f sd_pu from the allowable range defined by the grid interconnection regulation for the voltage fluctuations and the frequency fluctuations of the power system 40 are evaluated, and the voltage fluctuations and You may make it obtain | require the relative ratio Vsd_pu / fsd_pu of two deviation ratios evaluated about each of frequency fluctuations. Moreover, in this modification, the number of unit allocations of the first unit U1 that preferentially outputs active power when the system is stable and the number of unit allocations of the second unit U2 that preferentially outputs reactive power when the system is stable. the relative proportions between may be set in accordance with relative proportions V sd_pu / f sd_pu deviation ratio described above.

この変形例によれば、電圧変動および周波数変動をそれぞれ可能な限り抑制するために、電圧変動および周波数変動のそれぞれが電力系統40の系統擾乱に寄与する寄与率に応じて第1ユニットU1のユニット割当て数と第2ユニットU2のユニット割当て数との間における相対比率を適切に調整することができる。従って、この変形例によれば、複数の風力発電ユニット1a〜1Nを含む分散電源全体において、系統電圧変動と系統周波数変動が系統擾乱に寄与する寄与率を考慮して、これらの変動を抑制するのに必要充分な有効電力と無効電力を出力することが可能となる。   According to this modification, in order to suppress the voltage fluctuation and the frequency fluctuation as much as possible, the unit of the first unit U1 is in accordance with the contribution ratio of each of the voltage fluctuation and the frequency fluctuation contributing to the system disturbance of the power system 40. The relative ratio between the allocation number and the unit allocation number of the second unit U2 can be appropriately adjusted. Therefore, according to this modified example, in the entire distributed power supply including the plurality of wind power generation units 1a to 1N, the fluctuations of the system voltage and the system frequency are suppressed in consideration of the contribution rate to the system disturbance. It is possible to output the necessary and sufficient active power and reactive power.

1(1a〜1N) 風力発電ユニット
10 風力発電機
20 連系回路部
21,300 変圧器
40 電力系統
51,52 作動領域
100,200 制御装置
110 電圧測定器
120(120a〜120N) 電力変換器
130(130a〜130N) 電力制御部
131 有効電力制御部
132 無効電力制御部
140(140a〜140N) リミット処理部
150 AVR制御部
160 MPPT制御部
170 ガバナ制御部
180 風速情報センサ
190 加算器
210(210a〜210N) 制御モード切替部
220 割当て数決定部
221 暫定台数決定部
223 割当て数調整部
230 系統状態計算部
240 ユニット分類部
CL 制御信号線
P 有効電力
P1ref 第1有効電力指令値
P2ref 第2有効電力指令値
Plim 最大有効電力
Pref 有効電力指令値
Q 無効電力
Q1ref 第1無効電力指令値
Q2ref 第2無効電力指令値
Qlim 最大無効電力
Qref 無効電力指令値
1 (1a-1N) Wind power generator unit 10 Wind power generator 20 Interconnection circuit part 21,300 Transformer 40 Power system 51,52 Operating area 100,200 Control device 110 Voltage measuring device 120 (120a-120N) Power converter 130 (130a to 130N) Power control unit 131 Active power control unit 132 Reactive power control unit 140 (140a to 140N) Limit processing unit 150 AVR control unit 160 MPPT control unit 170 Governor control unit 180 Wind speed information sensor 190 Adder 210 (210a to 210N) 210N) Control mode switching unit 220 Allocation number determination unit 221 Provisional number determination unit 223 Allocation number adjustment unit 230 System state calculation unit 240 Unit classification unit CL Control signal line P Active power P1ref First active power command value P2ref Second active power command Value Plim Maximum active power Pref Yes Power command value Q reactive power Q1ref first reactive power command value Q2ref second reactive power command value Qlim maximum reactive power Qref reactive power command value

Claims (14)

分散電源からの電力を電力系統に整合させるための電力変換器の制御装置であって、
前記分散電源から前記電力系統に供給される有効電力を調節するように前記電力変換器を制御するための有効電力制御部と、
前記分散電源から前記電力系統に供給される無効電力を調節するように前記電力変換器を制御するための無効電力制御部と、を備え、
前記制御装置による前記電力変換器の制御モードは、
第1有効電力指令値を前記有効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第1有効電力指令値に相当する前記有効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大無効電力以下の第1無効電力指令値を前記無効電力制御部に与える第1制御モードと、
第2無効電力指令値を前記無効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第2無効電力指令値に相当する前記無効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大有効電力以下の第2有効電力指令値を前記有効電力制御部に与える第2制御モードと、
を含み、
前記電力系統の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に基づいて、前記第1制御モードと前記第2制御モードとの間で制御モードを切り替えるように構成された制御モード切替部
を備える分散電源用電力変換器の制御装置。
A controller of a power converter for matching power from a distributed power source with a power system,
An active power control unit for controlling the power converter to adjust active power supplied from the distributed power supply to the power system;
A reactive power control unit for controlling the power converter to adjust the reactive power supplied from the distributed power source to the power system ,
The control mode of the power converter by the control device is
The maximum reactive power that can be output by the power converter when the first active power command value is given to the active power control unit and the power converter outputs the active power corresponding to the first active power command value. A first control mode in which the following first reactive power command value is given to the reactive power control unit,
The second active power command value is given to the reactive power control unit, and the maximum active power that can be output by the power converter when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value. A second control mode in which the following second active power command value is given to the active power control unit,
Only including,
Electric power for a distributed power source including a control mode switching unit configured to switch a control mode between the first control mode and the second control mode based on at least one of a system voltage and a system frequency of the power system. Converter control unit.
前記制御モード切替部は、前記電力系統の系統電圧が第1規定範囲内であるか、または、前記電力系統の系統周波数が第2規定範囲内であるか否かに応じて、前記制御モードを切り替えるように構成された、
ことを特徴とする請求項1記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The control mode switching unit sets the control mode according to whether the system voltage of the power system is within a first specified range or whether the system frequency of the power system is within a second specified range. Configured to switch,
The control device for a power converter for a distributed power source according to claim 1, wherein
前記制御モード切替部は、
前記系統電圧が前記第1規定範囲を逸脱したとき、前記制御装置を前記第1制御モードにて作動させ、
前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱したとき、前記制御装置を前記第2制御モードにて作動させる
ように構成されたことを特徴とする請求項2に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The control mode switching unit,
When the system voltage deviates from the first specified range, the controller is operated in the first control mode,
The power converter for a distributed power source according to claim 2, wherein the control device is configured to operate in the second control mode when the system frequency deviates from the second specified range. Control device.
前記制御モード切替部は、前記系統電圧が第1規定範囲を逸脱しており、且つ、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱しているとき、前記系統電圧の前記第1規定範囲からの逸脱比および前記系統周波数の前記第2規定範囲からの逸脱比の大小関係に基づいて、前記第1制御モードと前記第2制御モードの何れか一方を選択するように構成されたことを特徴とする請求項2又は3に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。   When the system voltage deviates from the first specified range and the system frequency deviates from the second specified range, the control mode switching unit outputs the system voltage from the first specified range. One of the first control mode and the second control mode is selected based on a magnitude relationship between a deviation ratio and a deviation ratio of the system frequency from the second specified range. The control device of the power converter for distributed power supplies according to claim 2 or 3. 前記制御モード切替部は、前記系統電圧が第1規定範囲を逸脱しており、且つ、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱しているとき、前記系統電圧の前記第1規定範囲からの逸脱比および前記系統周波数の前記第2規定範囲からの逸脱比に基づいて決定される比率に応じて前記電力変換器の容量を有効電力用の第1容量と無効電力用の第2容量とに按分し、前記有効電力を前記第1容量の範囲内に制限し、前記無効電力を前記第2容量の範囲内に制限するように構成された請求項2乃至請求項4の何れか一項に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。 When the system voltage deviates from the first specified range and the system frequency deviates from the second specified range, the control mode switching unit outputs the system voltage from the first specified range. deviation ratio and a second capacitance for the first capacitor and the reactive power for the second effective power capacity of the power converter in accordance with the ratio which is determined based on a deviation ratio of the prescribed range of the system frequency and 5. The method according to claim 2, wherein the active power is limited within the range of the first capacity, and the reactive power is limited within the range of the second capacity. A control device for a power converter for a distributed power supply according to. 前記第1制御モードにおける前記最大無効電力、及び、前記第2制御モードにおける前記最大有効電力を算出するためのリミット処理部をさらに備え、
前記リミット処理部は、
前記第1制御モードにおける前記制御装置の作動時、前記電力変換器が前記第1有効電力指令値に相当する前記有効電力を出力したときに前記電力変換器における皮相電力が該電力変換器の容量と一致する値に前記最大無効電力を設定し、
前記第2制御モードにおける前記制御装置の作動時、前記電力変換器が前記第2無効電力指令値に相当する前記無効電力を出力したときに前記電力変換器における前記皮相電力が前記容量と一致する値に前記最大有効電力を設定する
ように構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
Further comprising a limit processing unit for calculating the maximum reactive power in the first control mode and the maximum active power in the second control mode,
The limit processing unit,
When the control device operates in the first control mode, the apparent power in the power converter is the capacity of the power converter when the power converter outputs the active power corresponding to the first active power command value. Set the maximum reactive power to a value that matches
During operation of the control device in the second control mode, the apparent power in the power converter matches the capacity when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value. The control device for the power converter for distributed power supply according to claim 1, wherein the controller is configured to set the maximum active power to a value.
前記分散電源は、各々が風力発電機を備えた一つ以上の風力発電ユニットを含み、
各々の前記風力発電ユニットから風速を示す風速情報を受け取り、少なくとも前記風速情報に基づいて前記風速に応じた最適運転点にて前記風力発電機を制御するための第1制御信号を出力するMPPT制御部と、
前記電力系統の系統周波数を一定に維持するための第2制御信号を出力するガバナ制御部と、
前記第1制御信号と前記第2制御信号を加算して得られる制御信号に基づいて前記第1有効電力指令値を決定し、前記リミット処理部に出力する加算器と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項6記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The distributed power source includes one or more wind power generation units, each equipped with a wind power generator,
MPPT control for receiving wind speed information indicating wind speed from each of the wind power generation units and outputting a first control signal for controlling the wind power generator at an optimum operating point according to the wind speed based on at least the wind speed information Department,
A governor control unit that outputs a second control signal for maintaining a system frequency of the power system constant;
An adder that determines the first active power command value based on a control signal obtained by adding the first control signal and the second control signal and outputs the first active power command value to the limit processing unit;
The control device for the power converter for distributed power supply according to claim 6, further comprising:
前記分散電源は、各々が風力発電機を備えた一つ以上の風力発電ユニットを含み、
前記風力発電機の発電端電圧を一定に維持するための前記第2無効電力指令値を決定し、前記リミット処理部に出力するAVR制御部、
をさらに備えることを特徴とする、請求項6または請求項7に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The distributed power source includes one or more wind power generation units, each equipped with a wind power generator,
An AVR control unit that determines the second reactive power command value for maintaining the power generation end voltage of the wind power generator constant and outputs the second reactive power command value to the limit processing unit;
The control device for the power converter for distributed power supply according to claim 6 or 7, further comprising:
前記分散電源は、各々が風力発電機を備えた風力発電ユニットを複数含み、
複数の前記風力発電ユニットを、少なくとも、1以上の第1ユニットと、前記第1ユニット以外で前記第1ユニットよりも風速が低い1以上の第2ユニットと、に分類するためのユニット分類部をさらに備え、
前記制御モード切替部は、
前記第1ユニットについて、前記電力系統の系統電圧が第1規定範囲内であるとき主制御モードとしての前記第1制御モードにて前記電力変換器の制御を行う一方で、前記系統電圧が前記第1規定範囲を逸脱したときに副制御モードとしての前記第2制御モードにて前記電力変換器の制御を行うとともに、
前記第2ユニットについて、前記電力系統の系統周波数が第2規定範囲内であるとき主制御モードとしての前記第2制御モードにて前記電力変換器の制御を行う一方で、前記系統周波数が前記第2規定範囲を逸脱したときに副制御モードとしての前記第1制御モードにて前記電力変換器の制御を行う
ように構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項8の何れか一項に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The distributed power source includes a plurality of wind power generation units each including a wind power generator,
A unit classification unit for classifying the plurality of wind power generation units into at least one or more first unit and one or more second unit other than the first unit and having a wind speed lower than that of the first unit. Further preparation,
The control mode switching unit,
For the first unit, when the system voltage of the power system is within a first specified range, the power converter is controlled in the first control mode as a main control mode, while the system voltage is the first control mode. When the power converter deviates from the specified range, the power converter is controlled in the second control mode as the sub-control mode,
Regarding the second unit, when the system frequency of the power system is within the second specified range, the power converter is controlled in the second control mode as the main control mode, while the system frequency is the first control mode. 9. The power converter is configured to be controlled in the first control mode as a sub-control mode when the power consumption deviates from the 2 specified range. A control device for a power converter for a distributed power supply according to.
前記第1規定範囲からの前記系統電圧の逸脱比と、前記第1規定範囲からの前記系統電圧の逸脱比との大小関係に基づいて、前記第1ユニットのユニット割当て数と、前記第2ユニットのユニット割当て数とを調節するための割当て数決定部をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。   Based on the magnitude relationship between the deviation ratio of the system voltage from the first specified range and the deviation ratio of the system voltage from the first specified range, the unit allocation number of the first unit and the second unit. 10. The controller for the power converter for distributed power supply according to claim 9, further comprising an allocation number determination unit for adjusting the unit allocation number of the power converter. 前記割当て数決定部は、
前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比に応じて前記第1ユニットの暫定台数を決定し、前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比に応じて前記第2ユニットの暫定台数を決定し、
前記第1ユニットの暫定台数と前記第2ユニットの暫定台数の合計が前記複数の風力発電ユニットの総数以下である場合には、前記第2ユニットの暫定台数を前記第2ユニットの前記ユニット割当て数に設定し、前記複数の風力発電ユニットの前記総数から前記第2ユニットの前記暫定台数を差し引いた台数を前記第1ユニットの前記ユニット割当て数に設定する
ように構成されたことを特徴とする、請求項10に記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The allocation number determination unit,
The provisional number of the first units is determined according to the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, and the provisional number of the second units is determined according to the deviation ratio of the system voltage from the second specified range. Decide
When the total of the provisional number of the first unit and the provisional number of the second unit is less than or equal to the total number of the plurality of wind power generation units, the provisional number of the second unit is assigned to the unit allocation number of the second unit. And the number of wind power generation units subtracted from the provisional number of the second unit from the total number of the plurality of wind power generation units is set to the unit allocation number of the first unit, The control device of the power converter for distributed power supplies according to claim 10.
前記割当て数決定部は、
前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比に応じて前記第1ユニットの暫定台数を決定し、前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比に応じて前記第2ユニットの暫定台数を決定し、
前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比が前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比より大きい場合、前記第2ユニットの暫定台数を前記第2ユニットのユニット割当て数に設定し、前記複数の風力発電ユニットの前記総数から前記第2ユニットの前記暫定台数を差し引いた台数を前記第1ユニットの前記ユニット割当て数に設定し、
前記系統電圧の前記第2規定範囲からの逸脱比が前記系統周波数の前記第1規定範囲からの逸脱比以下であるなら、前記第1ユニットの暫定台数を前記第1ユニットのユニット割当て数に設定し、前記複数の風力発電ユニットの前記総数から前記第1ユニットの前記暫定台数を差し引いた台数を前記第2ユニットの前記ユニット割当て数に設定する、
ことを特徴とする、請求項10記載の分散電源用電力変換器の制御装置。
The allocation number determination unit,
The provisional number of the first units is determined according to the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, and the provisional number of the second units is determined according to the deviation ratio of the system voltage from the second specified range. Decide
When the deviation ratio of the system voltage from the second specified range is larger than the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, the provisional number of the second units is set to the unit allocation number of the second unit. , A number obtained by subtracting the provisional number of the second unit from the total number of the plurality of wind power generation units is set as the unit allocation number of the first unit,
If the deviation ratio of the system voltage from the second specified range is less than or equal to the deviation ratio of the system frequency from the first specified range, the provisional number of the first units is set to the unit allocation number of the first unit. Then, the number obtained by subtracting the provisional number of the first unit from the total number of the plurality of wind power generation units is set as the unit allocation number of the second unit,
The control device for a power converter for a distributed power supply according to claim 10 , characterized in that.
分散電源と、
前記分散電源からの電力を電力系統に整合させるための電力変換器と、
前記電力変換器を制御するための請求項1乃至12の何れか一項に記載の制御装置と、
を備える分散電源システム。
Distributed power,
A power converter for matching the power from the distributed power supply to a power system,
The control device according to any one of claims 1 to 12 for controlling the power converter,
Distributed power supply system.
分散電源からの電力を電力系統に整合させるための電力変換器の制御方法であって、
前記分散電源から前記電力系統に供給される有効電力を調節するように前記電力変換器を制御するステップと、
前記分散電源から前記電力系統に供給される無効電力を調節するように前記電力変換器を制御するステップと
備え、
前記電力変換器の制御モードは、
前記電力変換器の制御装置の有効電力制御部に第1有効電力指令値を与えるとともに、前記電力変換器が前記第1有効電力指令値に相当する前記有効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大無効電力以下の第1無効電力指令値を前記制御装置の無効電力制御部に与える第1制御モードと、
第2無効電力指令値を前記無効電力制御部に与えるとともに、前記電力変換器が前記第2無効電力指令値に相当する前記無効電力を出力したときに前記電力変換器が出力可能な最大有効電力以下の第2有効電力指令値を前記有効電力制御部に与える第2制御モードと、
を含み、
前記電力系統の系統電圧又は系統周波数の少なくとも一方に基づいて、前記第1制御モードと前記第2制御モードとの間で前記電力変換器の前記制御モードを切り替えるステップを備える
ことを特徴とする分散電源用電力変換器の制御方法。
A method for controlling a power converter for matching power from a distributed power source to a power system,
Controlling the power converter to regulate active power supplied from the distributed power source to the power grid;
Controlling the power converter to regulate reactive power supplied from the distributed power source to the power grid ;
Equipped with a,
Control mode of the power converter,
The power converter with obtaining given a first active power command value to the active power control unit of the control apparatus of the power converter, when the power converter has output the effective power corresponding to the first active power command value A first control mode in which a first reactive power command value that is equal to or less than the maximum reactive power that can be output by the controller is given to the reactive power control unit of the control device ,
The second active power command value is given to the reactive power control unit, and the maximum active power that can be output by the power converter when the power converter outputs the reactive power corresponding to the second reactive power command value. A second control mode in which the following second active power command value is given to the active power control unit,
Only including,
Switching the control mode of the power converter between the first control mode and the second control mode based on at least one of a system voltage or a system frequency of the power system. A method of controlling a power converter for a distributed power supply, which is characterized.
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