Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7633865B2 - How to connect the inverter - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7633865B2 - How to connect the inverter - Google Patents

How to connect the inverter Download PDF

Info

Publication number
JP7633865B2
JP7633865B2 JP2021064337A JP2021064337A JP7633865B2 JP 7633865 B2 JP7633865 B2 JP 7633865B2 JP 2021064337 A JP2021064337 A JP 2021064337A JP 2021064337 A JP2021064337 A JP 2021064337A JP 7633865 B2 JP7633865 B2 JP 7633865B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
inverter
phase
voltage
grid
amplitude
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021064337A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022159880A (en
Inventor
ジャベル アリプル
恵介 近都
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diamond and Zebra Electric Mfg Co Ltd
Original Assignee
Diamond and Zebra Electric Mfg Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Diamond and Zebra Electric Mfg Co Ltd filed Critical Diamond and Zebra Electric Mfg Co Ltd
Priority to JP2021064337A priority Critical patent/JP7633865B2/en
Publication of JP2022159880A publication Critical patent/JP2022159880A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7633865B2 publication Critical patent/JP7633865B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Inverter Devices (AREA)

Description

本発明は、インバータを電力系統と連系する前に、フィードフォワード補償によりインバータ出力電圧と系統電圧の振幅および位相を一致させる、インバータの連系方法に関する。 The present invention relates to a method for connecting an inverter to a power grid, which uses feedforward compensation to match the amplitude and phase of the inverter output voltage with the grid voltage before connecting the inverter to the power grid.

従来から、太陽電池のような分散型の直流電源で発電された直流電力を、インバータにより商用の電力系統に合った交流電力に変換して、電力系統と連系することが知られている。この場合、系統連系インバータ(パワーコンディショナ)を系統から解列された状態から起動し、系統と連系するには、インバータ出力電圧と系統電圧の振幅、位相および周波数を一致させる必要がある。一致しない状態で連系させると、過電流(突入電流)が発生する場合がある。 It has been known for some time that DC power generated by a distributed DC power source such as a solar cell can be converted by an inverter into AC power that matches the commercial power grid, and then connected to the power grid. In this case, in order to start up a grid-connected inverter (power conditioner) that is disconnected from the grid and connect to the grid, it is necessary to match the amplitude, phase, and frequency of the inverter output voltage and the grid voltage. If the inverter is connected to the grid in a state where they do not match, an overcurrent (inrush current) may occur.

図1に示すように、パワーコンディショナは、直流電源1、インバータ2と、平滑用のフィルタ3と、連系リレー4と、系統(交流電源)5、および制御部6を備える。連系リレー4は、インバータ2と系統5をリレーオンで連系し、リレーオフで非連系(解列)となる。系統5は例えば三相の交流電源を有する。インバータ2は、直流電力を交流電力に変換するが、出力される波形そのものは矩形波であるため、平滑用のフィルタ3で系統5の波形と同様の正弦波状に平滑する。連系するには、連系リレー4両側の電圧の振幅、位相および周波数を合わせる必要がある。 As shown in FIG. 1, the power conditioner includes a DC power source 1, an inverter 2, a smoothing filter 3, a grid relay 4, a system (AC power source) 5, and a control unit 6. The grid relay 4 connects the inverter 2 to the grid 5 when the relay is on, and is not connected (disconnected) when the relay is off. The grid 5 has, for example, a three-phase AC power source. The inverter 2 converts DC power to AC power, but since the output waveform itself is a square wave, the smoothing filter 3 smooths it into a sine wave similar to the waveform of the grid 5. To connect, it is necessary to match the amplitude, phase, and frequency of the voltage on both sides of the grid relay 4.

このため、連系前に、インバータ2の出力側の点P1の出力電圧と、連系リレー4の系統側の点P3の系統電圧との振幅、位相および周波数を一致させるように系統電圧を補償する、フィードフォワード補償を行うことが知られている。 For this reason, it is known that, before interconnection, feedforward compensation is performed to compensate the system voltage so that the amplitude, phase, and frequency of the output voltage at point P1 on the output side of the inverter 2 and the system voltage at point P3 on the system side of the interconnection relay 4 match.

ところが、インバータ2の出力側の点P1と連系リレー4のインバータ側の点P2の間に、平滑用のフィルタ3があるため、インバータ2の出力側の点P1と、連系リレー4のインバータ側の点P2とでは、フィルタ3の通過の前後で、出力波形の振幅および位相が異なる。 However, because there is a smoothing filter 3 between point P1 on the output side of the inverter 2 and point P2 on the inverter side of the interconnection relay 4, the amplitude and phase of the output waveform differs before and after passing through the filter 3 at point P1 on the output side of the inverter 2 and point P2 on the inverter side of the interconnection relay 4.

したがって、フィードフォワード補償を行う際に、点P2のフィルタ後のインバータ出力電圧と点P3の系統電圧の振幅および位相を一致させるように調整する必要がある。この方法には、例えば、座標変換を用いた方法やフィルタによるラプラス変換を用いた方法などが知られている。 Therefore, when performing feedforward compensation, it is necessary to adjust the amplitude and phase of the filtered inverter output voltage at point P2 to match the system voltage at point P3. Known methods for this include, for example, a method using coordinate transformation and a method using a Laplace transform with a filter.

図4は、従来のバンドパスフィルタを用いてフィードフォワード補償をする方法を示す。この方法は、制御部6(図1)内の二次伝達関数14がフィルタ後のインバータ出力電圧と系統電圧とをバンドパスフィルタによって同期させる。その他の構成の詳細は後述する。二次伝達関数部14の中に、フィルタ出力電圧と系統電圧Vgridの振幅および位相の差を補正するバンドパスフィルタが入っており、このバンドパスフィルタの伝達関数Gvの式を以下に示す。 Figure 4 shows a method of feedforward compensation using a conventional bandpass filter. In this method, the secondary transfer function 14 in the control unit 6 (Figure 1) synchronizes the filtered inverter output voltage and the system voltage using a bandpass filter. Other configuration details will be described later. The secondary transfer function unit 14 contains a bandpass filter that corrects the difference in amplitude and phase between the filtered output voltage and the system voltage Vgrid, and the formula for the transfer function Gv of this bandpass filter is shown below.

Figure 0007633865000001
Figure 0007633865000001

上記式では、ラプラス演算子s、位相角調整用のパラメータa、電圧実効値調整用のパラメータk、中心周波数ωn、Q値(Quality factor)のQの符号がそれぞれ付されている。 In the above formula, the Laplace operator s, the parameter a for adjusting the phase angle, the parameter k for adjusting the effective voltage value, the center frequency ωn, and the Q value (Quality factor) Q are each assigned a symbol.

また、図5に示すように、dq変換およびdq逆変換を用いてフィードフォワード補償をする方法も知られている(例えば、特許文献1)。この方法は、まず、制御部内で三相もしくは単相の系統電圧Vgridを系統の電圧位相を用いてdq変換15がされる。正弦波へdq逆変換16がされる際に調整したい位相Δθが加算される。振幅ΔAの調整はゲイン17で行われる。 As shown in FIG. 5, a method of performing feedforward compensation using dq transformation and inverse dq transformation is also known (for example, Patent Document 1). In this method, first, in the control unit, a three-phase or single-phase system voltage Vgrid is dq transformed 15 using the system voltage phase. When the dq inverse transformation 16 is performed to a sine wave, the phase Δθ to be adjusted is added. The amplitude ΔA is adjusted by the gain 17.

特開2008-211912号公報JP 2008-211912 A

しかし、従来のフィードフォワード補償におけるバンドパスフィルタを用いた手法では、前記伝達関数Gvをもつフィルタであるので、連系後の運転においてこれを取り除くことが困難であり、またバンドパスフィルタを用いているので、インバータの出力デューティ比を算出する際のフィードバック制御における信号の応答性を悪化させる場合があった。 However, in the conventional method using a bandpass filter in feedforward compensation, the filter has the transfer function Gv, which makes it difficult to remove during operation after grid connection. In addition, the use of a bandpass filter can sometimes worsen the signal responsiveness in feedback control when calculating the inverter output duty ratio.

また、dq変換およびdq逆変換を用いた手法では、これらdq変換、dq逆変換を行うため、制御部における計算コストが増加するという問題があった。 In addition, the method using the dq transform and the inverse dq transform had the problem that the calculation cost in the control unit increased because of the need to perform the dq transform and the inverse dq transform.

さらに、フィードフォワード補償の方式は、元来、フィルタ後の出力電圧の変動を直接検出してこれを取り消すものであるので、フィードバックの方式と比べてその変動への対応が十分でない場合があった。 Furthermore, since the feedforward compensation method originally directly detects and cancels fluctuations in the output voltage after filtering, it is sometimes unable to adequately respond to such fluctuations compared to the feedback method.

本発明は、連系前に系統電圧の振幅と位相をフィルタ後の出力電圧の変動に対応してフィードフォワード補償するとともに、容易に連系後のフィードフォワード補償の影響を取り除くことができるインバータの連系方法を提供することを目的としている。 The present invention aims to provide a method for interconnecting an inverter that performs feedforward compensation of the amplitude and phase of the system voltage before interconnection in response to fluctuations in the filtered output voltage, and can easily eliminate the effects of feedforward compensation after interconnection.

上記目的を達成するために、本発明に係るインバータの連系方法は、直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータを、平滑用のフィルタを介して電力系統と連系するものであって、
前記フィルタ後のインバータ出力電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅に徐々に近づけて調整した、前記系統電圧との位相差の目標値および前記振幅比の目標値を含む三角関数のパラメータを得ることにより、系統電圧のフィードフォワード補償を行う式を求め、前記フィードフォワード補償によって、前記出力電圧の位相および振幅を系統電圧の位相および振幅に一致させて、前記電力系統と連系させる。
In order to achieve the above object, a method for connecting an inverter according to the present invention connects an inverter that converts DC power of a DC power source into AC power to a power grid via a smoothing filter, the method comprising the steps of:
The phase and amplitude of the filtered inverter output voltage are adjusted to gradually approach the phase and amplitude of the grid voltage, respectively, and parameters of a trigonometric function including a target value of the phase difference with respect to the grid voltage and a target value of the amplitude ratio are obtained to determine an equation for performing feedforward compensation of the grid voltage, and the phase and amplitude of the output voltage are made to match the phase and amplitude of the grid voltage by the feedforward compensation, thereby connecting the output voltage to the power grid.

この構成によれば、フィルタ後のインバータ出力電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅の目標値に徐々に近づけて調整するので、フィードフォワード補償であってもフィルタ後のインバータ出力電圧の変動に可及的に対応することができる。これとともに、三角関数のパラメータをもつフィードフォワード補償により、フィルタ後の出力電圧の位相および振幅を系統電圧の位相および振幅に一致させて連系させるので、フィードフォワード補償により、インバータを容易に安定して連系させることができる。 With this configuration, the phase and amplitude of the filtered inverter output voltage are adjusted to gradually approach the target values of the phase and amplitude of the system voltage, respectively, so that even with feedforward compensation, it is possible to deal with fluctuations in the filtered inverter output voltage as much as possible. At the same time, feedforward compensation with trigonometric function parameters matches the phase and amplitude of the filtered output voltage to the phase and amplitude of the system voltage for connection, so that the inverter can be easily and stably connected with the system using feedforward compensation.

好ましくは、前記連系した後に、フィードフォ-ワード補償の目標値の調整量を徐々に減少させる。この場合、制御信号を急変させることなく、インバータを安定した状態で、容易に連系後の運転にフィードフォワード補償の影響を取り除くことができる。 Preferably, after the connection, the adjustment amount of the feedforward compensation target value is gradually decreased. In this case, the effect of feedforward compensation on operation after the connection can be easily eliminated without abruptly changing the control signal and while keeping the inverter in a stable state.

また好ましくは、前記系統電圧Vgridの実効値Vrms_gridに対する前記フィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの実効値Vrms_invを電圧振幅誤差とし、前記電圧振幅誤差に基づく調整値をAshiftと置き、系統電圧Vgridに対するフィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの位相差の目標値をθshiftと置いたとき、
前記系統電圧のフィードフォワード補償を行うVfeedforward(t)は式(1)で表され、
In addition, preferably, when an effective value Vrms_inv of the filtered inverter output voltage Vinv with respect to an effective value Vrms_grid of the grid voltage Vgrid is a voltage amplitude error, an adjustment value based on the voltage amplitude error is denoted by Ashift, and a target value of a phase difference of the filtered inverter output voltage Vinv with respect to the grid voltage Vgrid is denoted by θshift,
Vfeedforward(t) for performing feedforward compensation of the system voltage is expressed by the following equation (1):

Figure 0007633865000002
式(1)におけるsin(θgrid+θshift)を、式(2)の加法定理から求める。
Figure 0007633865000002
The sin(θgrid+θshift) in the formula (1) is found from the addition theorem of the formula (2).

Figure 0007633865000003
したがって、目標値Ashiftおよびθshiftを徐々に0にすることにより、安定した状態で、容易に連系後の運転にフィードフォワード補償の影響を取り除くことができる。
Figure 0007633865000003
Therefore, by gradually setting the target values Ashift and θshift to 0, the influence of feedforward compensation on operation after grid connection can be easily removed in a stable state.

好ましくは、前記式(2)における各パラメータは、系統電圧の信号から取得し、変換関数を用いて算出される。したがって、各パラメータを容易に得ることができる。 Preferably, each parameter in the above formula (2) is obtained from the system voltage signal and calculated using a conversion function. Therefore, each parameter can be easily obtained.

好ましくは、前記式(2)におけるパラメータsin(θgrid)は系統電圧の信号から取得し、このsin(θgrid)からパラメータcos(θgrid)を、前記フィルタ後の出力電圧の位相をシフトさせるためのオールパスフィルタの伝達関数の式(3)(ω0は系統角周波数)を用いて得る。 Preferably, the parameter sin(θgrid) in the above formula (2) is obtained from the system voltage signal, and the parameter cos(θgrid) is obtained from this sin(θgrid) using the transfer function formula (3) of the all-pass filter for shifting the phase of the output voltage after the filter (ω0 is the system angular frequency).

Figure 0007633865000004
したがって、オールパスの伝達関数を用いているので、従来のバンドパスフィルタと比べて、インバータの出力デューティ比算出におけるフィードバック制御での信号の応答性を向上させることができる。
Figure 0007633865000004
Therefore, since an all-pass transfer function is used, it is possible to improve the signal responsiveness in feedback control in calculating the output duty ratio of the inverter, compared to a conventional band-pass filter.

なお、上記式(1)~(3)に記載の数式は一例であって、これに限定されるものではなく、種々の数式を用いることが可能である。 Note that the formulas (1) to (3) above are merely examples and are not limiting; various formulas can be used.

また好ましくは、前記フィルタ後の出力電圧Vinvの位相および振幅をそれぞれ前記系統電圧Vgridの位相および振幅に徐々に近づけて調整するのに、積分器を用いる。したがって、容易にフィルタ後のインバータ出力電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅に徐々に近づけて調整することができる。 Also preferably, an integrator is used to adjust the phase and amplitude of the filtered output voltage Vinv so that they gradually approach the phase and amplitude of the grid voltage Vgrid, respectively. Therefore, it is possible to easily adjust the phase and amplitude of the filtered inverter output voltage so that they gradually approach the phase and amplitude of the grid voltage, respectively.

本発明に係る分散型電源システムは、前記インバータの連系方法を行うものであって、前記直流電源が分散型電源である。この構成によれば、安定した状態で、容易に連系後の運転にフィードフォワード補償の影響を取り除くことができる分散型電源システムが得られる。 The distributed power supply system according to the present invention performs the inverter interconnection method, and the DC power supply is a distributed power supply. With this configuration, a distributed power supply system can be obtained that can easily eliminate the effects of feedforward compensation on operation after interconnection in a stable state.

本発明では、フィルタ後のインバータ出力電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅の目標値に徐々に近づけて調整するので、フィードフォワード補償であってもフィルタ後のインバータ出力電圧の変動に可及的に対応することができるとともに、三角関数のパラメータをもつフィードフォワード補償により、フィルタ後の出力電圧の位相および振幅を系統電圧の位相および振幅に一致させて連系した後に、フィードフォワード補償の目標値の調整量を徐々に減少させるので、制御信号を急変させることなく、インバータを安定した状態で、容易に連系後の運転にフィードフォワード補償の影響を取り除くことができる。 In the present invention, the phase and amplitude of the filtered inverter output voltage are adjusted to gradually approach the target values of the phase and amplitude of the system voltage, respectively, so that even with feedforward compensation, it is possible to respond to fluctuations in the filtered inverter output voltage as much as possible.In addition, feedforward compensation with trigonometric function parameters is used to match the phase and amplitude of the filtered output voltage to the phase and amplitude of the system voltage, and after connection is established, the adjustment amount of the feedforward compensation target value is gradually reduced.This makes it possible to easily eliminate the effects of feedforward compensation on operation after connection, without abruptly changing the control signal, and with the inverter in a stable state.

本発明の一実施形態に係るインバータの連系方法に用いられるパワーコンディショナを示す全体構成図である。1 is an overall configuration diagram showing a power conditioner used in a grid-connection method for an inverter according to an embodiment of the present invention. 本インバータの連系方法を示す制御ブロック図である。FIG. 2 is a control block diagram showing a method of interconnecting the inverter. 制御部内のシンクロナイザに含まれる計算ブロック図である。FIG. 11 is a calculation block diagram included in a synchronizer in a control unit. 従来のインバータの連系方法を示す制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing a conventional method for interconnecting inverters. 従来のインバータの連系方法を示す制御ブロック図である。FIG. 1 is a control block diagram showing a conventional method for interconnecting inverters.

図1は、本発明の一実施形態に係るインバータの連系方法に用いられるパワーコンディショナ(PCS)を示す全体構成図である。このパワーコンディショナは、分散型電源である太陽電池のような直流電源1の直流電力を交流電力に変換して商用の電力系統へ連系するものである。この全体構成図は、従来図と共通するが、後述する図2の制御部6内のシンクロナイザ10の構成が異なる。 Figure 1 is an overall configuration diagram showing a power conditioner (PCS) used in a method for interconnecting an inverter according to one embodiment of the present invention. This power conditioner converts DC power from a DC power source 1, such as a solar cell, which is a distributed power source, into AC power and interconnects it to a commercial power system. This overall configuration diagram is the same as the conventional diagram, but the configuration of the synchronizer 10 in the control unit 6 in Figure 2, which will be described later, is different.

図1のように、パワーコンディショナは、直流電源1、インバータ2、平滑用のフィルタ3、連系リレー4、系統(交流電源)5、および制御部6を備える。連系リレー4は、インバータ2と系統5をリレーオンで連系し、リレーオフで非連系(解列)となる。系統5は例えば三相の交流電源を有するが、単相の交流電源でもよい。 As shown in FIG. 1, the power conditioner includes a DC power source 1, an inverter 2, a smoothing filter 3, a grid relay 4, a system (AC power source) 5, and a control unit 6. The grid relay 4 connects the inverter 2 and the grid 5 when the relay is on, and is not connected (disconnected) when the relay is off. The grid 5 has, for example, a three-phase AC power source, but may also be a single-phase AC power source.

インバータ2は、例えば4個のスイッチング素子を有し、スイッチングにより直流電力を交流電力に変換するブリッジ回路を有する。平滑用のフィルタ3は、インバータ2から出力される矩形波を系統電圧と同様の正弦波状に平滑する。このフィルタ3によってインバータ出力の振幅および位相が変化する。連系リレー4は、フィルタ3と交流電源5との間に設けられ、電力系統との連系を切り替えるもので、リレーオン(導通)とリレーオフ(遮断)を行う。 The inverter 2 has, for example, four switching elements and a bridge circuit that converts DC power to AC power by switching. The smoothing filter 3 smoothes the rectangular wave output from the inverter 2 into a sine wave similar to the system voltage. This filter 3 changes the amplitude and phase of the inverter output. The grid-connection relay 4 is provided between the filter 3 and the AC power source 5, and switches the connection to the power grid, switching the relay on (conducting) and the relay off (cutting off).

制御部6は、例えば、マイクロコンピュータを用いて構成されており、主としてインバータ2の動作を制御する。フィルタ後の出力電圧Vinv、系統電圧Vgridの振幅および位相は、例えばPLL(Phase Locked Loop)アルゴリズムで検出される(図示省略)。 The control unit 6 is configured using, for example, a microcomputer, and mainly controls the operation of the inverter 2. The amplitude and phase of the filtered output voltage Vinv and the grid voltage Vgrid are detected, for example, by a PLL (Phase Locked Loop) algorithm (not shown).

図2は、制御部6の制御ブロック図を示している。図2では、主として、系統電圧vgridに基づいたフィードフォワード補正に関する制御ブロックを示している。 Figure 2 shows a control block diagram of the control unit 6. Figure 2 mainly shows the control block related to the feedforward correction based on the grid voltage vgrid.

図2において、DCバスでのDC電圧制御、AC出力のAC電圧制御および電力制御、これらの制御に基づく外部制御ループにより、系統電流の指令値i*gridは系統電流i gridが電流フィードバックされて設定・出力され、電流制御部7で電流補償される。その後モード選択スイッチ8で、準備モードでは「0」側に設定され、系統連系モードでは「1」側に切り替えられる。 In FIG. 2, the grid current command value i*grid is set and output by current feedback of the grid current igrid through DC voltage control on the DC bus, AC voltage control and power control of the AC output, and the current is compensated by the current control unit 7 through the external control loop based on these controls. After that, the mode selection switch 8 is set to the "0" side in preparation mode and is switched to the "1" side in grid-connected mode.

PWM出力制御部は、出力電流制御部から受けた出力デューティ比に基づいて、これに対応するパルス幅のPWM信号を生成する。そして、PWM信号に基づいて、インバータ2におけるブリッジ回路の各スイッチング素子を駆動制御する。 The PWM output control unit generates a PWM signal with a pulse width corresponding to the output duty ratio received from the output current control unit. Then, based on the PWM signal, it drives and controls each switching element of the bridge circuit in inverter 2.

図3は、フィードフォワード補償を行う、制御部6内のシンクロナイザ10における、インバータ2の出力フィルタ後の出力電圧を系統電圧と同期させるための計算ブロック図を示す。インバータ2の出力フィルタ後の電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅に徐々に近づけて調整した、前記系統電圧との位相差の目標値および前記振幅比の目標値を含む三角関数のパラメータを得ることにより、系統電圧の信号をフィードフォワード補償する式を求める。 Figure 3 shows a calculation block diagram for synchronizing the output voltage after the output filter of inverter 2 with the system voltage in synchronizer 10 in control unit 6, which performs feedforward compensation. By obtaining the parameters of a trigonometric function including the target value of the phase difference with the system voltage and the target value of the amplitude ratio, which are adjusted so that the phase and amplitude of the output filtered voltage of inverter 2 are gradually closer to the phase and amplitude of the system voltage, respectively, an equation for feedforward compensation of the system voltage signal is obtained.

系統電圧Vgridの実効値Vrms_gridに対する前記フィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの実効値Vrms_invを電圧振幅誤差とし、前記電圧振幅誤差に基づく調整値をAshiftと置き、系統電圧Vgridに対するフィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの位相差に基づく調整値をθshiftと置いたとき、
系統電圧のフィードフォワード補償を行うVfeedforward(t)は式(1)で表される。
When the effective value Vrms_inv of the filtered inverter output voltage Vinv with respect to the effective value Vrms_grid of the grid voltage Vgrid is a voltage amplitude error, an adjustment value based on the voltage amplitude error is Ashift, and an adjustment value based on the phase difference of the filtered inverter output voltage Vinv with respect to the grid voltage Vgrid is θshift,
Vfeedforward(t) for performing feedforward compensation of the system voltage is expressed by the following equation (1).

Figure 0007633865000005
Figure 0007633865000005

式(1)におけるsin(θgrid+θshift)を、式(2)の加法定理から求める。 Calculate sin(θgrid+θshift) in equation (1) using the addition theorem in equation (2).

Figure 0007633865000006
Figure 0007633865000006

以下、図3の計算ブロック図について説明する。この例で用いられるオールパスフィルタはどのような周波数の入力でも振幅を変えることなく通過させるものである。系統電圧Vgridは、このオールパスフィルタの伝達関数Gap(s)20の式(3)により、フィルタ後の出力電圧Vinvの位相をシフトさせる。すなわち、平滑用のフィルタ3により出力の位相遅れが生じるので、その分位相を進ませることができる。なお、ω0は系統角周波数である。 The calculation block diagram in Figure 3 will now be explained. The all-pass filter used in this example passes inputs of any frequency without changing their amplitude. The system voltage Vgrid shifts the phase of the filtered output voltage Vinv according to equation (3) of the transfer function Gap(s) 20 of this all-pass filter. In other words, since the smoothing filter 3 causes a phase delay in the output, the phase can be advanced by that amount. Note that ω0 is the system angular frequency.

Figure 0007633865000007
Figure 0007633865000007

上記式(1)~(3)に記載の数式は、本発明の技術を実現させる処理に関する数式の一例に過ぎず、種々の数式を用いることができる。例えば式(3)は、sinをcosへ変換するモデル式であるが、これに限らず、時間の遅延、三相のシステムではα―β変換する演算方法などに置き換えることができる。 The above formulas (1) to (3) are merely examples of formulas related to the processing that realizes the technology of the present invention, and various formulas can be used. For example, formula (3) is a model formula that converts sine to cosine, but it is not limited to this, and can be replaced with a time delay, an α-β conversion calculation method in a three-phase system, etc.

図1における、系統電圧の実効値Vrms_grid(P3)に対して調整するインバータ出力実効値Vrms_inv(P2)の振幅誤差比ΔAは次の式(4)で表される。 In FIG. 1, the amplitude error ratio ΔA of the inverter output effective value Vrms_inv (P2) adjusted relative to the grid voltage effective value Vrms_grid (P3) is expressed by the following equation (4).

Figure 0007633865000008
Figure 0007633865000008

図3における、系統電圧Vgridの位相に対して調整するフィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの位相差Δθは次の式(5)で表される。 In FIG. 3, the phase difference Δθ of the filtered inverter output voltage Vinv, which is adjusted relative to the phase of the grid voltage Vgrid, is expressed by the following equation (5):

Figure 0007633865000009
Figure 0007633865000009

位相差Δθは、「積分器K1/s」21を通して、位相差に基づく調整値θshiftとなる。 The phase difference Δθ passes through the "integrator K1/s" 21 and becomes the adjustment value θshift based on the phase difference.

得られた位相差に基づく調整値θshiftから、図3の「sin(θshift)」23、「cos(θshift)」24が得られる。「sin(θshift)」は、「Gap(s)」20の出力と乗算器25で乗算され、「cos(θshift)」はVgridと乗算器26で乗算されて、加算器28で加算される。 The "sin(θshift)" 23 and "cos(θshift)" 24 in FIG. 3 are obtained from the adjustment value θshift based on the obtained phase difference. "sin(θshift)" is multiplied by the output of "Gap(s)" 20 in multiplier 25, and "cos(θshift)" is multiplied by Vgrid in multiplier 26 and added in adder 28.

こうして、式(2)の加法定理から式(1)におけるsin(θgrid+θshift)が得られる。 Thus, sin(θgrid+θshift) in equation (1) can be obtained from the addition theorem of equation (2).

前記式(2)におけるパラメータsin(θgrid)は系統電圧の信号から取得し、このsin(θgrid)からパラメータcos(θgrid)を、前記オールパスフィルタの伝達関数Gap(s)の式(3)を用いて得ることができる。すなわち、式(3)を用いて入力信号の位相を90°進めた信号を出力させるとき、sin(ωt+θ)の入力によりcos(ωt+θ)が出力される。 The parameter sin(θgrid) in the above formula (2) is obtained from the system voltage signal, and the parameter cos(θgrid) can be obtained from this sin(θgrid) using formula (3) for the transfer function Gap(s) of the all-pass filter. In other words, when a signal with the phase of the input signal advanced by 90° is output using formula (3), an input of sin(ωt+θ) results in an output of cos(ωt+θ).

振幅誤差比ΔAは、図3の「積分器K2/s」22を通して電圧振幅誤差に基づく調整値Ashiftとなり、これと「1.0」とが加算器29で加算される。 The amplitude error ratio ΔA passes through the "integrator K2/s" 22 in Figure 3 to become the adjustment value Ashift based on the voltage amplitude error, and this is added to "1.0" by the adder 29.

上記ΔAとΔθは、その演算プロセスの性質上、Aシフト・θシフトなる要素を基礎として積分演算を用いて各々演算される。それ故、ΔAとΔθは、各々が必要量の要素の集積によって結果値が最適化・安定化される。その結果、系統電圧に関して連系時のリレー前後における位相・振幅調整が適正化される。 Due to the nature of the calculation process, the above ΔA and Δθ are each calculated using integral calculations based on the elements A shift and θ shift. Therefore, the result values of ΔA and Δθ are optimized and stabilized by accumulating the necessary amount of elements. As a result, the phase and amplitude adjustments before and after the relay when connecting to the grid voltage are optimized.

加算器28の出力と加算器29の出力が乗算器27で乗算されて、Vfeedforwardが計算される。こうして、前記したフィードフォワード補償を行うVfeedforward(t)の式(1)が得られる。 The output of adder 28 and the output of adder 29 are multiplied by multiplier 27 to calculate Vfeedforward. In this way, equation (1) for Vfeedforward(t) that performs the feedforward compensation described above is obtained.

このフィードフォワード補償によって、前記出力電圧の位相および振幅を系統電圧の位相および振幅に一致させて、連系リレー4がリレーオンして系統5と連系する。 This feedforward compensation causes the phase and amplitude of the output voltage to match the phase and amplitude of the grid voltage, and the interconnection relay 4 turns on to connect to grid 5.

前記連系した後に、フィードフォワード補償の振幅比の目標値Ashiftおよび位相差の目標値θshiftの調整量を徐々に減少させて0にすることにより、制御信号を急変させることなく、インバータを安定した状態で、容易に連系後の運転にフィードフォワード補償の影響を取り除くことが可能となる。 After the connection, the adjustment amounts of the target value Ashift of the amplitude ratio of the feedforward compensation and the target value θshift of the phase difference are gradually reduced to 0, making it possible to easily eliminate the effects of feedforward compensation on operation after connection without abruptly changing the control signal and keeping the inverter in a stable state.

このように、フィルタ後のインバータ出力電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅の目標値に徐々に近づけて調整するので、フィードフォワード補償であってもフィルタ後のインバータ出力電圧の変動に可及的に対応することができる。これとともに、三角関数のパラメータをもつフィードフォワード補償により、フィルタ後の出力電圧の位相および振幅を系統電圧の位相および振幅に一致させて連系した後に、フィードフォワード補償の目標値の調整量を徐々に減少させるので、制御信号を急変させることなく、インバータを安定した状態で、容易に連系後の運転にフィードフォワード補償の影響を取り除くことができる。 In this way, the phase and amplitude of the filtered inverter output voltage are adjusted to gradually approach the target values of the phase and amplitude of the grid voltage, respectively, so that even feedforward compensation can respond to fluctuations in the filtered inverter output voltage as much as possible. At the same time, feedforward compensation with trigonometric function parameters is used to match the phase and amplitude of the filtered output voltage to the phase and amplitude of the grid voltage, and after connection is established, the adjustment amount of the feedforward compensation target value is gradually reduced, so that the effects of feedforward compensation on operation after connection can be easily eliminated without abruptly changing the control signal and while keeping the inverter in a stable state.

なお、上記各実施形態では、分散型電源として太陽電池を使用しているが、燃料電池等を使用してもよい。 In the above embodiments, solar cells are used as distributed power sources, but fuel cells, etc. may also be used.

なお、この実施形態では、オールパスフィルタを用いてフィルタ後の出力電圧の位相をシフトさせているが、これに何ら限定されることなく、例えば、三相のαβ変換や、ヒルベルト変換などを用いて位相をシフトさせるようにしてもよい。 In this embodiment, the phase of the filtered output voltage is shifted using an all-pass filter, but this is not limiting and the phase may be shifted using, for example, a three-phase αβ transform or a Hilbert transform.

なお、この方法では系統電圧の三相のうち一相分の信号から補償に必要な値が計算できる。また、この例では、系統電圧およびフィルタ後の出力電圧の位相をPLLにより検出しているが、これに何ら限定されることなく、例えばゼロクロス検出などでもよい。 In this method, the value required for compensation can be calculated from the signal for one of the three phases of the system voltage. In this example, the phase of the system voltage and the output voltage after filtering are detected using a PLL, but this is not limited to this and zero-cross detection, for example, may also be used.

なお、この方法はインバータだけでなく、マトリクスコンバータのような変換器に応用してもよい。 This method can be applied not only to inverters but also to converters such as matrix converters.

本発明は、以上の実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various additions, modifications, and deletions are possible without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such additions, modifications, and deletions are also included within the scope of the present invention.

1:直流電源
2:インバータ
3:フィルタ
4:連系リレー
5:系統(交流電源)
6:制御部
10:シンクロナイザ
20:オールパスフィルタ
21:積分器
22:積分器
1: DC power supply 2: Inverter 3: Filter 4: Interconnection relay 5: System (AC power supply)
6: Control unit 10: Synchronizer 20: All-pass filter 21: Integrator 22: Integrator

Claims (7)

直流電源の直流電力を交流電力に変換するインバータを、平滑用のフィルタを介して電力系統と連系するインバータの連系方法であって、
前記フィルタ後のインバータ出力電圧の位相および振幅をそれぞれ系統電圧の位相および振幅に徐々に近づけて調整した、前記系統電圧との位相差に関する目標値および振幅比に関する目標値を含む三角関数のパラメータを得ることにより、系統電圧のフィードフォワード補償を行う式を求め、
前記フィードフォワード補償によって、前記出力電圧の位相および振幅を系統電圧の位相および振幅に一致させて、前記電力系統と連系させる、インバータの連系方法。
1. A method for connecting an inverter that converts DC power of a DC power source into AC power to a power grid via a smoothing filter, comprising:
a phase and an amplitude of the filtered inverter output voltage are adjusted to gradually approach the phase and the amplitude of the grid voltage, respectively, to obtain a trigonometric function parameter including a target value for a phase difference with respect to the grid voltage and a target value for an amplitude ratio , thereby obtaining an equation for performing feedforward compensation of the grid voltage;
a phase and amplitude of the output voltage being matched to a phase and amplitude of a grid voltage by the feedforward compensation, thereby connecting the inverter to the power grid;
請求項1において、
前記連系した後に、フィードフォワード補償の前記目標値の調整量を徐々に減少させる、インバータの連系方法。
In claim 1,
a control unit for controlling the inverter to be connected to the grid, the control unit gradually decreasing an adjustment amount of the target value of the feedforward compensation after the connection is made;
請求項1において、
前記系統電圧Vgridの実効値Vrms_gridに対する前記フィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの実効値Vrms_invを電圧振幅誤差とし、
前記電圧振幅誤差に基づく調整値をAshiftと置き、
前記系統電圧Vgridに対する前記フィルタ後のインバータ出力電圧Vinvの位相差に基づく調整値をθshiftと置いたとき、
前記系統電圧のフィードフォワード補償を行うVfeedforward(t)は式(1)であり、
Figure 0007633865000010
式(1)におけるsin(θgrid+θshift)を、式(2)の加法定理から求める、インバータの連系方法。
Figure 0007633865000011
In claim 1,
The effective value Vrms_inv of the filtered inverter output voltage Vinv with respect to the effective value Vrms_grid of the grid voltage Vgrid is defined as a voltage amplitude error,
The adjustment value based on the voltage amplitude error is represented as Ashift,
When an adjustment value based on a phase difference of the filtered inverter output voltage Vinv with respect to the grid voltage Vgrid is denoted by θshift,
Vfeedforward(t) for performing feedforward compensation of the system voltage is expressed by the following equation (1):
Figure 0007633865000010
A method of interconnecting an inverter in which sin(θgrid+θshift) in equation (1) is calculated from the addition theorem of equation (2).
Figure 0007633865000011
請求項3において、
前記式(2)における各パラメータは、系統電圧の信号から取得し、変換関数を用いて算出されることを特徴とするインバータの連系方法。
In claim 3,
The inverter interconnection method according to claim 2, wherein each parameter in the formula (2) is obtained from a system voltage signal and calculated using a conversion function.
請求項3において、
前記式(2)におけるパラメータsin(θgrid)は系統電圧の信号から取得し、このsin(θgrid)からパラメータcos(θgrid)を、前記フィルタ後の出力電圧Vinvの位相をシフトさせるためのオールパスフィルタの伝達関数Gapの式(3)(ω0は系統角周波数)を用いて得る、インバータの連系方法。
Figure 0007633865000012
In claim 3,
The parameter sin(θgrid) in the above formula (2) is obtained from a system voltage signal, and a parameter cos(θgrid) is obtained from this sin(θgrid) by using formula (3) (ω0 is a system angular frequency) of a transfer function Gap of an all-pass filter for shifting the phase of the filtered output voltage Vinv.
Figure 0007633865000012
請求項3において、
前記フィルタ後の出力電圧Vinvの位相および振幅をそれぞれ前記系統電圧Vgridの位相および振幅に徐々に近づけて調整するのに、積分器を用いる、インバータの連系方法。
In claim 3,
A method of interconnecting an inverter, comprising: using an integrator to gradually adjust the phase and amplitude of the filtered output voltage Vinv closer to the phase and amplitude of the grid voltage Vgrid, respectively.
請求項1から6のいずれか1項に記載のインバータの連系方法を行うものであって、前記直流電源が分散型電源である、分散型電源システム。 A distributed power supply system that performs the inverter interconnection method according to any one of claims 1 to 6, in which the DC power supply is a distributed power supply.
JP2021064337A 2021-04-05 2021-04-05 How to connect the inverter Active JP7633865B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021064337A JP7633865B2 (en) 2021-04-05 2021-04-05 How to connect the inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021064337A JP7633865B2 (en) 2021-04-05 2021-04-05 How to connect the inverter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022159880A JP2022159880A (en) 2022-10-18
JP7633865B2 true JP7633865B2 (en) 2025-02-20

Family

ID=83641505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021064337A Active JP7633865B2 (en) 2021-04-05 2021-04-05 How to connect the inverter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7633865B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN119210186B (en) * 2024-11-08 2025-10-21 易事特集团股份有限公司 Inverter output control system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005229701A (en) 2004-02-12 2005-08-25 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Power conversion apparatus
JP2008228537A (en) 2007-03-15 2008-09-25 Nissin Electric Co Ltd Parallel compensation type instantaneous voltage drop power failure countermeasure device and instantaneous power failure / power failure countermeasure method, series compensation type instantaneous voltage drop countermeasure device and instantaneous power failure countermeasure method, parallel connection type AC / DC converter with independent operation function and AC / DC conversion method thereof
JP2012016276A (en) 2006-04-11 2012-01-19 Nsk Ltd Motor drive control apparatus and electric power steering apparatus using the same
US20120287683A1 (en) 2011-05-12 2012-11-15 Abb Oy Method and apparatus for controlling electric grid in islanding mode
JP2020065361A (en) 2018-10-17 2020-04-23 田淵電機株式会社 Power conversion device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2721884B2 (en) * 1988-01-27 1998-03-04 サンケン電気株式会社 Power supply parallel connection device including inverter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005229701A (en) 2004-02-12 2005-08-25 Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp Power conversion apparatus
JP2012016276A (en) 2006-04-11 2012-01-19 Nsk Ltd Motor drive control apparatus and electric power steering apparatus using the same
JP2008228537A (en) 2007-03-15 2008-09-25 Nissin Electric Co Ltd Parallel compensation type instantaneous voltage drop power failure countermeasure device and instantaneous power failure / power failure countermeasure method, series compensation type instantaneous voltage drop countermeasure device and instantaneous power failure countermeasure method, parallel connection type AC / DC converter with independent operation function and AC / DC conversion method thereof
US20120287683A1 (en) 2011-05-12 2012-11-15 Abb Oy Method and apparatus for controlling electric grid in islanding mode
JP2020065361A (en) 2018-10-17 2020-04-23 田淵電機株式会社 Power conversion device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022159880A (en) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103430441B (en) Distributed power source system
JP5184153B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter and control method for single-phase voltage type AC / DC converter circuit
JP5300028B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter and system interconnection system
JP5585371B2 (en) Distributed power system
JP4706361B2 (en) System stabilization device
EP2122816A2 (en) Control method for a universal power condition system
JP2012205325A5 (en)
TW201618412A (en) Control method and control device for inverter system
WO2015165191A1 (en) Steady state control method for three-phase double-mode inverter
TWI604697B (en) Phase-locked loop method for a utility parallel system
JP2009247162A (en) Single-phase voltage ac/dc converter
JP5776308B2 (en) Grid interconnection power converter
JP7633865B2 (en) How to connect the inverter
JP5580377B2 (en) Static reactive power compensator and voltage control method
JP5616411B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter
CN113765149B (en) A pre-synchronization control method for inverters under unbalanced main grid voltage
JPH07123726A (en) Power converter
JP2004120820A (en) Power converter
CN115313494A (en) Inverter harmonic suppression method, controller and inverter
JP5616412B2 (en) Single-phase voltage type AC / DC converter
CN110492527B (en) Hierarchical power control method under isolated island operation of cascaded H bridge
JP2008228552A (en) Device for compensating quality of ac power supply
CN110098633A (en) Method for handover control, device and the wind electric converter of Modularized current transformer
WO2014050758A1 (en) Single-phase voltage type ac-dc conversion device
JP2014072983A (en) Single-phase voltage type ac-dc conversion device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20241001

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241015

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: 20250121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250207

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7633865

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150