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 PDFInfo
- Publication number
- JP6684679B2 JP6684679B2 JP2016152020A JP2016152020A JP6684679B2 JP 6684679 B2 JP6684679 B2 JP 6684679B2 JP 2016152020 A JP2016152020 A JP 2016152020A JP 2016152020 A JP2016152020 A JP 2016152020A JP 6684679 B2 JP6684679 B2 JP 6684679B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- unit
- control mode
- power converter
- control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- 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
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.
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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。
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
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
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。
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
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
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
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
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
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
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tp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
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
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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N2_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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
Claims (14)
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.
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.
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:
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.
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.
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、
を備え、
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.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016152020A JP6684679B2 (en) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016152020A JP6684679B2 (en) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2018023202A JP2018023202A (en) | 2018-02-08 |
| JP6684679B2 true JP6684679B2 (en) | 2020-04-22 |
Family
ID=61165965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2016152020A Expired - Fee Related JP6684679B2 (en) | 2016-08-02 | 2016-08-02 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6684679B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI3869682T3 (en) * | 2020-02-24 | 2024-07-10 | Danfoss As | METHOD AND CONTROL DEVICE FOR ADJUSTING A POWER CONVERTER |
| JP7754864B2 (en) * | 2023-03-01 | 2025-10-15 | 株式会社日立製作所 | Power system stabilization system and power system stabilization method |
| CN116316910B (en) * | 2023-03-22 | 2025-08-12 | 东南大学 | A reactive power support method for wind farms considering active power curtailment |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006027465A1 (en) * | 2006-06-12 | 2007-12-13 | Woodward Seg Gmbh & Co. Kg | Current limit for a double-fed asynchronous machine |
| JP5320311B2 (en) * | 2010-01-18 | 2013-10-23 | 三菱重工業株式会社 | Variable speed generator and control method thereof |
| WO2014125592A1 (en) * | 2013-02-14 | 2014-08-21 | 三菱重工業株式会社 | Wind farm and method for operating and device for controlling same |
-
2016
- 2016-08-02 JP JP2016152020A patent/JP6684679B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2018023202A (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105121841B (en) | Method for controlling a wind power plant | |
| US20210325922A1 (en) | Method and apparatus for control of intelligent loads in microgrids | |
| CN105144532B (en) | For by the method in feed electric power to power supply network | |
| US11411405B2 (en) | Method of feeding electric power by means of a wind energy system | |
| CN104659805B (en) | Method of operating a wind farm | |
| US9882423B2 (en) | Uninterruptible power supply control | |
| CN102959822A (en) | Method for controlling power flow within DC power transmission network and control device | |
| CN104426155A (en) | System and method for voltage control of wind generator | |
| JP6023259B2 (en) | Converter and operation method thereof | |
| JP6404758B2 (en) | Power conversion device and power management device | |
| JP6684679B2 (en) | 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 | |
| WO2012107423A1 (en) | Control arrangement and method for regulating the output voltage of a dc source power converter connected to a multi-source dc system | |
| JP7275386B2 (en) | power system | |
| CN116507803A (en) | Method and system for controlling a wind turbine generator in response to a frequency deviation | |
| CN112952881A (en) | Power system and control method | |
| CN114172158B (en) | Power electronic load control method and system considering importance and willingness to participate | |
| CN109962492B (en) | Power compensation method, device and converter for wind turbine converter | |
| JP7700499B2 (en) | Distributed power supply control device, control program, and distributed power supply system | |
| JP2021078321A (en) | Power conversion apparatus | |
| KR102672614B1 (en) | Apparatus and method for controlling energy storage device based on rate of change of frequency | |
| JP6341103B2 (en) | Self-sustaining operation control device, self-sustaining operation control system, self-sustaining operation control method, and program | |
| TW202037809A (en) | Wind farm, wind farm controller, and wind farm control method | |
| US20240030716A1 (en) | Systems and methods for overload control in renewable power systems | |
| JP7258630B2 (en) | Control device and control system | |
| JP6076221B2 (en) | Power converter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190208 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191211 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200107 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200221 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200317 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200330 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6684679 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |