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JP7730744B2 - Controller and control method for power converter - Google Patents
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JP7730744B2 - Controller and control method for power converter - Google Patents

Controller and control method for power converter

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JP7730744B2 JP2021200797A JP2021200797A JP7730744B2 JP 7730744 B2 JP7730744 B2 JP 7730744B2 JP 2021200797 A JP2021200797 A JP 2021200797A JP 2021200797 A JP2021200797 A JP 2021200797A JP 7730744 B2 JP7730744 B2 JP 7730744B2
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Description

本開示は、電力変換器の制御器および制御方法に関する。 This disclosure relates to a controller and control method for a power converter.

マイクログリッド等のように交流電源系統と蓄電設備とが連系した電源系統において、交流電源系統と蓄電設備との間には、交流電源系統の交流電力を直流電力に変換し、蓄電設備の直流電力を交流電力に変換する電力変換器が接続されている。 In power supply systems such as microgrids, where an AC power supply system and a power storage facility are interconnected, a power converter is connected between the AC power supply system and the power storage facility to convert the AC power from the AC power supply system into DC power and convert the DC power from the power storage facility into AC power.

このような電源系統の一部において不具合が発生した場合、交流電源系統と蓄電設備との間の交流配線において瞬間的な電圧低下が発生する可能性がある。このような瞬間的な電圧低下が生じた場合でも、連系運転を継続し、交流電源系統における電圧回復時に電力変換器から交流配線に出力される電力を電圧低下状態から早急に復旧させることが求められる。例えば、日本電気技術規格委員会の承認規格である系統連系規程(JEAC9701-2019)では、FRT(Fault Ride Through)要件の1つとして、残電圧が20%以上の場合、位相変化なしで継続時間が0.3秒の電圧低下に対しては運転を継続し、交流電源系統における電圧回復後、0.1秒以内に電圧低下前の出力の80%以上に復旧すること等が定められている。 If a malfunction occurs in part of such a power supply system, there is a possibility that a momentary voltage drop will occur in the AC wiring between the AC power supply system and the energy storage equipment. Even if such a momentary voltage drop occurs, it is required to continue grid-connected operation and, when voltage in the AC power supply system recovers, to quickly restore the power output from the power converter to the AC wiring from the voltage drop state. For example, the Grid Interconnection Regulations (JEAC9701-2019), an approved standard by the Japan Electrotechnical Standards Committee, stipulates as one of the Fault Ride Through (FRT) requirements that, if the residual voltage is 20% or more, operation must continue for a voltage drop lasting 0.3 seconds without a phase change, and that output must be restored to 80% or more of the level prior to the voltage drop within 0.1 seconds after voltage recovery in the AC power supply system.

一方、下記特許文献1には、このような電源系統において用いられる電力変換器において、制御方式の変更を行うことなく、蓄電設備を交流電源系統から切り離して自立運転に切り替えることができ、しかも、再度交流電源系統に蓄電設備を接続して自立運転から連系運転に切り替え可能とする電力変換器が提案されている。 Meanwhile, the following Patent Document 1 proposes a power converter for use in such power supply systems that can disconnect the power storage equipment from the AC power supply system and switch to independent operation without changing the control method, and can also reconnect the power storage equipment to the AC power supply system to switch from independent operation to grid-connected operation.

具体的には、特許文献1における電力変換器は、電力変換器の代わりに仮想の原動機発電機が接続されたと仮定した場合に、当該仮想の原動機発電機が出力するべき電流を推定し、推定された電流を電力変換器が出力する電流目標値として決定する仮想発電機モデル制御によって制御される。 Specifically, the power converter in Patent Document 1 is controlled by virtual generator model control, which, assuming that a virtual prime mover generator is connected instead of the power converter, estimates the current that should be output by the virtual prime mover generator and determines the estimated current as the target current value to be output by the power converter.

国際公開第2013/008413号International Publication No. 2013/008413

上記特許文献1のように仮想の原動機発電機を模擬した電力変換器の制御態様において、交流配線において瞬間的な電圧低下が生じた場合に、連系運転を継続し、交流電源系統における電圧回復時に電圧低下状態から早急に復旧するためには、改善の余地がある。 In the control mode of a power converter that simulates a virtual prime mover generator, as in Patent Document 1, there is room for improvement in continuing grid-connected operation when a momentary voltage drop occurs in the AC wiring, and quickly recovering from the voltage drop state when the voltage in the AC power system recovers.

本開示は、上記課題を解決するものであり、制御方式を変更することなく自立運転と連系運転との切り替えが可能であり、かつ、連系運転時に瞬間的な電圧低下が生じた場合でも連系運転を継続し、交流電源系統における電圧回復時に電圧低下状態から早急に復旧することができる電力変換器の制御器および制御方法を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to solve the above-mentioned problems by providing a controller and control method for a power converter that can switch between stand-alone operation and grid-connected operation without changing the control method, that can continue grid-connected operation even if a momentary voltage drop occurs during grid-connected operation, and that can quickly recover from a voltage drop state when the voltage in the AC power system recovers.

本開示の一態様に係る電力変換器の制御器は、蓄電設備と交流電源系統との間で電力変換を行う電力変換器の制御器であって、前記交流電源系統と前記電力変換器とを接続する交流配線における電圧、周波数および前記電力変換器から前記交流配線に出力される電流を取得し、前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器有効電力に対する周波数の関係が所定の第1の垂下特性を有するように、所定の有効電力指令値に対する前記電力変換器有効電力の偏差である第1偏差に基づく値に、前記第1の垂下特性を示す係数を掛ける演算を含む周波数目標値演算処理によって周波数目標値を算出し、前記周波数目標値に対する前記交流配線における周波数の偏差である第2偏差を積算して内部相差角を算出し、所定の無効電力指令値に対する前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器無効電力の偏差である第3偏差に基づく値に、所定の基準電圧を加算して内部起電圧目標値を算出し、前記内部相差角と、前記内部起電圧目標値と、前記交流配線における電圧とから、電流目標値を算出し、前記電流目標値を所定の第1範囲内に制限して電流指令値を生成し、前記電流目標値に対する前記電流指令値の偏差である第4偏差と、前記交流配線における電圧とから電力補正値を算出し、前記電力補正値により前記第1偏差を補正することにより、前記周波数目標値を補正し、前記交流配線における電圧を所定の制限範囲内に制限した制限電圧を生成し、前記電流指令値に対する前記交流配線に出力される電流の偏差である第5偏差に基づく値に前記制限電圧を加えて電圧指令値を生成することにより、前記電力変換器の駆動信号を生成する。 A power converter controller according to one aspect of the present disclosure is a power converter controller that performs power conversion between a power storage facility and an AC power system, and acquires the voltage and frequency of AC wiring connecting the AC power system and the power converter, and the current output from the power converter to the AC wiring, calculates a frequency target value by a frequency target value calculation process that includes multiplying a value based on a first deviation, which is the deviation of the power converter active power from a predetermined active power command value, by a coefficient that indicates the first drooping characteristic so that the relationship between the frequency and the power converter active power output by the power converter to the AC wiring has a predetermined first drooping characteristic, calculates an internal phase difference angle by integrating a second deviation, which is the deviation of the frequency in the AC wiring from the frequency target value, and calculates a current output from the power converter to the AC wiring with respect to a predetermined reactive power command value. a power correction value is calculated from a fourth deviation, which is the deviation of the current command value from the current target value, and the voltage on the AC wiring; the power correction value is calculated from the fourth deviation, which is the deviation of the current command value from the current target value, and the voltage on the AC wiring; the frequency target value is corrected by correcting the first deviation using the power correction value; a limit voltage is generated by limiting the voltage on the AC wiring to within a predetermined limit range; and a drive signal for the power converter is generated by adding the limit voltage to a value based on a fifth deviation, which is the deviation of the current output to the AC wiring from the current command value, to generate a voltage command value.

本開示の他の態様に係る電力変換器の制御方法は、蓄電設備と交流電源系統との間で電力変換を行う電力変換器の制御方法であって、前記交流電源系統と前記電力変換器とを接続する交流配線における電圧、周波数および前記電力変換器から前記交流配線に出力される電流を取得し、前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器有効電力に対する周波数の関係が所定の第1の垂下特性を有するように、所定の有効電力指令値に対する前記電力変換器有効電力の偏差である第1偏差に基づく値に、前記第1の垂下特性を示す係数を掛ける演算を含む周波数目標値演算処理によって周波数目標値を算出し、前記周波数目標値に対する前記交流配線における周波数の偏差である第2偏差を積算して内部相差角を算出し、所定の無効電力指令値に対する前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器無効電力の偏差である第3偏差に基づく値に、所定の基準電圧を加算して内部起電圧目標値を算出し、前記内部相差角と、前記内部起電圧目標値と、前記交流配線における電圧とから、電流目標値を算出し、前記電流目標値を所定の第1範囲内に制限して電流指令値を生成し、前記電流目標値に対する前記電流指令値の偏差である第4偏差と、前記交流配線における電圧とから電力補正値を算出し、前記電力補正値により前記第1偏差を補正することにより、前記周波数目標値を補正し、前記交流配線における電圧を所定の第2範囲内に制限した制限電圧を生成し、前記電流指令値に対する前記交流配線に出力される電流の偏差である第5偏差に基づく値に前記制限電圧を加えて電圧指令値を生成することにより、前記電力変換器の駆動信号を生成する。 A control method for a power converter according to another aspect of the present disclosure is a control method for a power converter that performs power conversion between a power storage facility and an AC power system, comprising: acquiring a voltage and frequency in AC wiring connecting the AC power system and the power converter, and a current output from the power converter to the AC wiring; calculating a frequency target value by a frequency target value calculation process including an operation of multiplying a value based on a first deviation, which is the deviation of the power converter active power from a predetermined active power command value, by a coefficient indicating the first drooping characteristic so that the relationship between the frequency and the power converter active power output by the power converter to the AC wiring has a predetermined first drooping characteristic; calculating an internal phase difference angle by integrating a second deviation, which is the deviation of the frequency in the AC wiring from the frequency target value; and outputting the power converter to the AC wiring with respect to a predetermined reactive power command value. a predetermined reference voltage is added to a value based on a third deviation, which is the deviation of the power converter reactive power output by the converter, to calculate an internal electromotive force target value; a current target value is calculated from the internal phase difference angle, the internal electromotive force target value, and the voltage in the AC wiring, and a current command value is generated by limiting the current target value to within a predetermined first range; a power correction value is calculated from a fourth deviation, which is the deviation of the current command value from the current target value, and the voltage in the AC wiring, and the frequency target value is corrected by correcting the first deviation using the power correction value; a limit voltage is generated by limiting the voltage in the AC wiring to within a predetermined second range; and a voltage command value is generated by adding the limit voltage to a value based on a fifth deviation, which is the deviation of the current output to the AC wiring from the current command value, to generate a drive signal for the power converter.

本開示によれば、制御方式を変更することなく自立運転と連系運転との切り替えが可能であり、かつ、連系運転時に瞬間的な電圧低下が生じた場合でも連系運転を継続し、交流電源系統における電圧回復時に電圧低下状態から早急に復旧することができる。 This disclosure makes it possible to switch between stand-alone operation and grid-connected operation without changing the control method, and it is possible to continue grid-connected operation even if a momentary voltage drop occurs during grid-connected operation, and to quickly recover from the voltage drop state when the voltage in the AC power system recovers.

図1は、本開示の一実施の形態における電力変換器の制御器を含む電源系統の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system including a controller for a power converter according to an embodiment of the present disclosure. 図2は、図1に示す制御器における周波数目標値演算部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a frequency target value calculation unit in the controller shown in FIG. 図3は、図1に示す制御器における内部相差角演算部の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an internal phase difference angle calculation unit in the controller shown in FIG. 図4は、図1に示す制御器における内部起電圧目標値演算部の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the internal electromotive voltage target value calculation unit in the controller shown in FIG. 図5は、図1に示す制御器における電流指令値演算部の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of a current command value calculation unit in the controller shown in FIG. 図6は、図1に示す制御器における駆動信号生成部の構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a drive signal generating unit in the controller shown in FIG. 図7は、第1シミュレーションにおける出力電力の時間変化を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing the change in output power over time in the first simulation. 図8は、第1シミュレーションにおける周波数の時間変化を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the change in frequency over time in the first simulation. 図9は、第1シミュレーションにおける内部相差角の時間変化を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the change in the internal phase difference angle over time in the first simulation. 図10は、第1シミュレーションにおける実施例のd軸電流指令値およびd軸電流の時間変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the time variation of the d-axis current command value and the d-axis current in the example in the first simulation. 図11は、第1シミュレーションにおける比較例のd軸電流指令値およびd軸電流の時間変化を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing the time variation of the d-axis current command value and the d-axis current of the comparative example in the first simulation. 図12は、第1シミュレーションにおける電力変換器からの出力電流の時間変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the change over time in the output current from the power converter in the first simulation. 図13は、実施例についての第2シミュレーションの結果に基づく、交流配線における交流電圧および周波数の時間変化を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the time variation of AC voltage and frequency in the AC wiring based on the results of the second simulation for the example. 図14は、比較例1についての第2シミュレーションの結果に基づく、交流配線における交流電圧および周波数の時間変化を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the time changes of AC voltage and frequency in the AC wiring based on the results of the second simulation for Comparative Example 1. 図15は、比較例2についての第2シミュレーションの結果に基づく、交流配線における交流電圧および周波数の時間変化を示すグラフである。FIG. 15 is a graph showing the time changes of AC voltage and frequency in the AC wiring based on the results of the second simulation for Comparative Example 2.

以下、本開示の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または同じ機能を有する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. Note that, throughout the following, elements that are identical or have the same function will be designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.

[システム構成]
図1は、本開示の一実施の形態における電力変換器の制御器を含む電源系統の概略構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態における電源系統1は、商用電源系統等の交流電源系統2と、蓄電設備3と、電力変換器4と、を備えている。交流電源系統2と電力変換器4とは、交流配線5により接続されている。蓄電設備3と電力変換器4とは、直流配線6により接続されている。本実施の形態において、交流電源系統2が、三相交流系統である場合を例示する。
[System configuration]
Fig. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power supply system including a controller for a power converter according to an embodiment of the present disclosure. As shown in Fig. 1, the power supply system 1 according to the present embodiment includes an AC power supply system 2 such as a commercial power supply system, a power storage facility 3, and a power converter 4. The AC power supply system 2 and the power converter 4 are connected by AC wiring 5. The power storage facility 3 and the power converter 4 are connected by DC wiring 6. In the present embodiment, a case is illustrated in which the AC power supply system 2 is a three-phase AC system.

蓄電設備3は、二次電池、電気二重層キャパシタ、燃料電池等を含む。電力変換器4は、複数のパワー半導体素子を備え、当該パワー半導体素子のオン/オフを高速に切り替えることにより、蓄電設備3からの直流電力を交流電力に変換して交流配線5に出力する、あるいは、交流電源系統2からの交流電力を直流電力に変換して蓄電設備3を蓄電する。電力変換器4には、パワー半導体素子のオン/オフを制御するための制御器10が接続されている。 The power storage facility 3 includes a secondary battery, an electric double layer capacitor, a fuel cell, etc. The power converter 4 includes multiple power semiconductor elements and rapidly switches the power semiconductor elements on and off to convert DC power from the power storage facility 3 into AC power and output it to the AC wiring 5, or convert AC power from the AC power supply system 2 into DC power and store it in the power storage facility 3. A controller 10 is connected to the power converter 4 to control the on/off of the power semiconductor elements.

電源系統1は、電圧検出器7および電流検出器8を備えている。電圧検出器7は、交流配線5における電圧を検出する。電流検出器8は、電力変換器4から交流配線5に出力される電流を検出する。例えば、電圧検出器7はPT(Potential Transformer)として知られる変成器であり、電流検出器8はCT(Current Transformer)として知られる変流器である。検出された電圧および電流は、制御器10に入力される。 The power supply system 1 is equipped with a voltage detector 7 and a current detector 8. The voltage detector 7 detects the voltage in the AC wiring 5. The current detector 8 detects the current output from the power converter 4 to the AC wiring 5. For example, the voltage detector 7 is a transformer known as a PT (potential transformer), and the current detector 8 is a current transformer known as a CT (current transformer). The detected voltage and current are input to the controller 10.

蓄電設備3には蓄電設備3の状態、例えば、電圧、電流、温度、圧力等を検出するための状態検出器9が接続されている。状態検出器9の出力は、状態監視器11に入力される。状態監視器11は、蓄電設備の状態を監視する他、蓄電設備3の充電率を示すSOC(State Of Charge)の計算を行う。状態監視器11は、制御器10に接続されており、蓄電設備3の状態異常を検出した場合に、異常信号を制御器10に送信する。制御器10は、状態監視器11から異常信号を受信した場合、電力変換器4の運転を停止する。 A status detector 9 is connected to the power storage equipment 3 to detect the status of the power storage equipment 3, such as voltage, current, temperature, and pressure. The output of the status detector 9 is input to the status monitor 11. In addition to monitoring the status of the power storage equipment, the status monitor 11 calculates the SOC (State of Charge), which indicates the charging rate of the power storage equipment 3. The status monitor 11 is connected to the controller 10, and if it detects an abnormality in the status of the power storage equipment 3, it sends an abnormality signal to the controller 10. If the controller 10 receives an abnormality signal from the status monitor 11, it stops operation of the power converter 4.

制御器10は、例えばマイクロコントローラ、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを備えている。例えば、制御器10は、CPU、RAM等のメインメモリ、通信インターフェイス等を備えている。 The controller 10 includes a computer such as a microcontroller or a personal computer. For example, the controller 10 includes a CPU, main memory such as RAM, a communication interface, etc.

なお、本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC(Application Specific Integrated Circuits)、従来の回路、または、それらの組み合わせを含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本明細書において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、ユニット、手段、または部は、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアまたはプロセッサの構成に使用される。 It should be noted that the functions of the elements disclosed herein can be performed using circuits or processing circuits, including general-purpose processors, special-purpose processors, integrated circuits, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), conventional circuits, or combinations thereof, configured or programmed to perform the disclosed functions. A processor is considered a processing circuit or circuit because it includes transistors and other circuitry. In this specification, a circuit, unit, or means is hardware that performs the recited functions or hardware that is programmed to perform the recited functions. The hardware may be hardware disclosed herein or other known hardware that is programmed or configured to perform the recited functions. Where the hardware is a processor, which is considered a type of circuit, the circuit, unit, means, or section is a combination of hardware and software, and the software is used to configure the hardware or processor.

制御器10は、電圧演算部71、電流演算部72、電力演算部73、周波数目標値演算部80、内部相差角演算部82、内部起電圧目標値演算部83、電流指令値演算部84および駆動信号生成部85の各制御ブロックを備えている。上記の通り、これらの各制御ブロックは、それぞれ処理回路または回路と見なされる。制御器10は、各制御ブロックにおける処理を実行することにより、電力変換器4の代わりに交流配線5に仮想の発電機が接続されたと仮定した場合に当該仮想の発電機が交流配線5に出力する電力を模擬して、電力変換器4が交流配線5に出力する電力を制御する仮想発電機モデル制御を行う。以下、各制御ブロックについて詳しく説明する。 The controller 10 includes the following control blocks: a voltage calculation unit 71, a current calculation unit 72, a power calculation unit 73, a frequency target value calculation unit 80, an internal phase difference angle calculation unit 82, an internal electromotive voltage target value calculation unit 83, a current command value calculation unit 84, and a drive signal generation unit 85. As described above, each of these control blocks is considered to be a processing circuit or circuit. By executing processing in each control block, the controller 10 performs virtual generator model control, which simulates the power that a virtual generator would output to the AC wiring 5 if it were connected to the AC wiring 5 instead of the power converter 4, and controls the power that the power converter 4 outputs to the AC wiring 5. Each control block is described in detail below.

[電圧演算部]
電圧演算部71は、電圧検出器7で検出された各相の瞬時電圧v,v,vから次式により交流電圧Vacを算出する。
[Voltage calculation section]
The voltage calculation unit 71 calculates the AC voltage Vac from the instantaneous voltages v a , v b , and v c of each phase detected by the voltage detector 7 using the following equation.

また、電圧演算部71は、公知のPLL(Phase Lock Loop)演算により、交流配線5における周波数facおよび位相φacを算出する。また、電圧演算部71は、各相の瞬時電圧v,v,vおよび位相φacから次式により交流電圧の回転座標系、すなわち、dq座標系の各座標軸における電圧であるd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqを算出する。このように、本実施の形態において、制御器10は、電圧検出器7で検出された瞬時電圧v,v,vから交流配線5における電圧Vd,Vqおよび周波数facを取得する。 Furthermore, voltage calculation unit 71 calculates frequency fac and phase φac in AC wiring 5 by known PLL (Phase Lock Loop) calculation. Furthermore, voltage calculation unit 71 calculates d-axis voltage Vd and q -axis voltage Vq , which are voltages on each coordinate axis of a rotating coordinate system of AC voltage, i.e., a dq coordinate system, from the instantaneous voltages v a , v b , and v c and phase φac of each phase, using the following equation: As described above, in this embodiment, controller 10 obtains voltages Vd, Vq and frequency fac in AC wiring 5 from the instantaneous voltages v a , v b , and vc detected by voltage detector 7.

[電流演算部]
電流演算部72は、電流検出器8で検出された各相の瞬時電流i,i,iから次式により電力変換器4から交流配線5に出力される交流電流Iacを算出する。
[Current calculation section]
The current calculation unit 72 calculates the AC current Iac output from the power converter 4 to the AC wiring 5 from the instantaneous currents i a , ib , and i c of each phase detected by the current detector 8 using the following equation.

また、電流演算部72は、電流検出器8で検出された各相の瞬時電流i,i,iおよび電圧演算部71で演算された位相φacから次式により交流電流の回転座標系の各座標軸における電流であるd軸電流Id、q軸電流Iqを算出する。このように、本実施の形態において、制御器10は、電流検出器8で検出された瞬時電流i,i,iから交流配線5における電流Id,Iqを取得する。 Furthermore, the current calculation unit 72 calculates the d-axis current Id and the q-axis current Iq, which are currents on each coordinate axis of the rotating coordinate system of AC current, using the instantaneous currents i a , ib , and i c of each phase detected by the current detector 8 and the phase φac calculated by the voltage calculation unit 71, using the following equation: As described above, in this embodiment, the controller 10 obtains the currents Id and Iq in the AC wiring 5 from the instantaneous currents i a , ib , and i c detected by the current detector 8.

[電力演算部]
電力演算部73は、電圧演算部71で算出された電圧Vd,Vqおよび電流演算部72で算出された電流Id,Iqから次式により対応する電力変換器有効電力Pacおよび電力変換器無効電力Qacを算出する。なお、以下では、電力変換器有効電力Pacおよび電力変換器無効電力Qacを単に有効電力Pacおよび無効電力Qacと称する場合がある。
[Power calculation section]
The power calculation unit 73 calculates the corresponding power converter active power Pac and power converter reactive power Qac using the following equations from the voltages Vd, Vq calculated by the voltage calculation unit 71 and the currents Id, Iq calculated by the current calculation unit 72. Note that, hereinafter, the power converter active power Pac and power converter reactive power Qac may be simply referred to as active power Pac and reactive power Qac.

なお、本実施の形態において、上記のように、有効電力Pacおよび無効電力Qacが、電圧検出器7および電流検出器8から得られる電圧Vd,Vqおよび電流Id,Iqから演算により求められる例を示したがこれに限られない。例えば、これに代えて、電源系統1が交流配線5における有効電力Pacおよび無効電力Qacを検出する電力検出器を備えていてもよい。すなわち、制御器10は、有効電力Pacおよび無効電力Qacを外部から取得してもよい。例えば、電力検出器は、公知の電力計により構成され得る。なお、以下では、電圧演算部71で得られた交流配線5における電圧Vd,Vqを系統電圧と称する場合があり、電流演算部72で得られた電力変換器4から交流配線5に出力される電流Id,Iqを系統電流と称する場合がある。 While the present embodiment has been described above as an example in which the active power Pac and reactive power Qac are calculated from the voltages Vd, Vq and currents Id, Iq obtained from the voltage detector 7 and current detector 8, this is not limiting. For example, instead, the power supply system 1 may be equipped with a power detector that detects the active power Pac and reactive power Qac in the AC wiring 5. That is, the controller 10 may obtain the active power Pac and reactive power Qac from an external source. For example, the power detector may be configured with a known wattmeter. Note that, hereinafter, the voltages Vd, Vq in the AC wiring 5 obtained by the voltage calculation unit 71 may be referred to as system voltages, and the currents Id, Iq output from the power converter 4 to the AC wiring 5 obtained by the current calculation unit 72 may be referred to as system currents.

[周波数目標値演算部]
図2は、図1に示す制御器における周波数目標値演算部の構成を示すブロック図である。図2に示すように、周波数目標値演算部80は、周波数目標値演算処理を行う。周波数目標値演算処理において、周波数目標値演算部80は、有効電力Pacに対する周波数facの関係が所定の第1の垂下特性を有するように周波数目標値fac_refを算出する。なお、第1の垂下特性は、有効電力Pacが大きくなると周波数facが小さくなり、有効電力Pacが小さくなると周波数facが大きくなるような特性を意味する。
[Frequency target value calculation section]
Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of a frequency target value calculation unit in the controller shown in Fig. 1. As shown in Fig. 2, the frequency target value calculation unit 80 performs frequency target value calculation processing. In the frequency target value calculation processing, the frequency target value calculation unit 80 calculates a frequency target value fac_ref so that the relationship between the active power Pac and the frequency fac has a predetermined first drooping characteristic. Note that the first drooping characteristic means a characteristic in which the frequency fac decreases as the active power Pac increases, and the frequency fac increases as the active power Pac decreases.

具体的には、周波数目標値演算部80は、所定の有効電力指令値Pac_cmdに対する有効電力Pacの偏差である第1偏差D1=Pac_cmd-Pacから後述する電力補正値Pac_cmpを差し引き、その値に第1の垂下特性を示すドループ係数Dr_pを掛けた値を算出する。 Specifically, the frequency target value calculation unit 80 subtracts the power correction value Pac_cmp (described below) from the first deviation D1 = Pac_cmd - Pac, which is the deviation of the active power Pac from the predetermined active power command value Pac_cmd, and multiplies this value by a droop coefficient Dr_p that indicates the first drooping characteristic to calculate a value.

本実施の形態において、周波数目標値演算部80は、算出された値を一次遅れ演算部86に入力し、一次遅れ演算を行う。これにより、実際の発電機において生じる慣性モーメントが仮想発電機モデルにおいて模擬される。なお、一次遅れ演算以外の演算処理により発電機において生じる慣性モーメントを模擬してもよい。 In this embodiment, the frequency target value calculation unit 80 inputs the calculated value to the first-order lag calculation unit 86, which performs a first-order lag calculation. This allows the moment of inertia generated in the actual generator to be simulated in the virtual generator model. Note that the moment of inertia generated in the generator may also be simulated using calculation processing other than first-order lag calculation.

さらに、一次遅れ演算部86から出力された値は、上下限リミッタ87に入力される。上下限リミッタ87は、一次遅れ演算部86から出力された値を所定の上限値と所定の下限値との間に制限して周波数参照値Δfac_refを出力する。なお、周波数目標値演算部80に、一次遅れ演算部86、上下限リミッタ87またはその双方を設けずに、周波数参照値Δfac_refが算出されてもよい。 Furthermore, the value output from the first-order lag calculation unit 86 is input to the upper and lower limiter 87. The upper and lower limiter 87 limits the value output from the first-order lag calculation unit 86 to a predetermined upper limit value and a predetermined lower limit value, and outputs the frequency reference value Δfac_ref. Note that the frequency reference value Δfac_ref may be calculated without providing the first-order lag calculation unit 86, the upper and lower limiter 87, or both, in the frequency target value calculation unit 80.

周波数目標値演算部80は、上下限リミッタ87から出力された周波数参照値Δfac_refに所定の周波数指令値fac_cmdを加算して周波数目標値fac_refを算出する。 The frequency target value calculation unit 80 calculates the frequency target value fac_ref by adding a predetermined frequency command value fac_cmd to the frequency reference value Δfac_ref output from the upper and lower limiter 87.

交流配線5に接続される負荷の消費電力が増大し、交流配線5における周波数facが低下すると、電力変換器4が出力する交流電圧に対して、交流配線5における交流電圧の進み位相が増大する。これを受けて、制御器10は、当該進み位相を相殺すべく、周波数目標値fac_refを低下させる。この結果、電力変換器4が出力する有効電力Pacが増大する。 When the power consumption of the load connected to the AC wiring 5 increases and the frequency fac in the AC wiring 5 decreases, the phase lead of the AC voltage in the AC wiring 5 increases relative to the AC voltage output by the power converter 4. In response, the controller 10 reduces the frequency target value fac_ref to offset this phase lead. As a result, the active power Pac output by the power converter 4 increases.

反対に、交流配線5に接続される負荷の消費電力が減少し、交流配線5における周波数facが上昇すると、電力変換器4が出力する交流電圧に対して、交流配線5における交流電圧の遅れ位相が増大する。これを受けて、制御器10は、当該遅れ位相を相殺すべく、周波数目標値fac_refを上昇させる。この結果、電力変換器4が出力する有効電力Pacが減少する。 Conversely, when the power consumption of the load connected to the AC wiring 5 decreases and the frequency fac in the AC wiring 5 increases, the lag phase of the AC voltage in the AC wiring 5 increases relative to the AC voltage output by the power converter 4. In response to this, the controller 10 increases the frequency target value fac_ref to offset this lag phase. As a result, the active power Pac output by the power converter 4 decreases.

[内部相差角演算部]
図3は、図1に示す制御器における内部相差角演算部の構成を示すブロック図である。図3に示すように、内部相差角演算部82は、周波数目標値演算部80で算出された周波数目標値fac_refに対する交流配線5における周波数facの偏差である第2偏差D2=fac_ref-facを算出し、それを積分器88に入力して積算する。積分器88では、当該第2偏差D2に単位変換用の係数Kwを掛けた仮想発電機の回転速度を積分することにより、仮想発電機における内部相差角θを算出する。
[Internal phase difference angle calculation section]
Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of an internal phase difference angle calculation unit in the controller shown in Fig. 1. As shown in Fig. 3, an internal phase difference angle calculation unit 82 calculates a second deviation D2 = fac_ref - fac, which is the deviation of the frequency fac in the AC wiring 5 from the frequency target value fac_ref calculated by the frequency target value calculation unit 80, and inputs this to an integrator 88 for integration. The integrator 88 calculates an internal phase difference angle θ in the virtual generator by integrating the rotational speed of the virtual generator, which is obtained by multiplying the second deviation D2 by a coefficient Kw for unit conversion.

[内部起電圧目標値演算部]
図4は、図1に示す制御器における内部起電圧目標値演算部の構成を示すブロック図である。図4に示すように、内部起電圧目標値演算部83は、電力演算部73で算出された無効電力Qacに基づいて交流電圧目標値Vac_refを算出する。ここで、内部起電圧目標値演算部83は、無効電力Qacに対する交流電圧Vacの関係が所定の第2の垂下特性を有するように交流電圧目標値Vac_refを算出する。なお、第2の垂下特性は、無効電力Qacが大きくなると交流電圧Vacが小さくなり、無効電力Qacが小さくなると交流電圧Vacが大きくなるような特性を意味する。
[Internal electromotive voltage target value calculation unit]
Fig. 4 is a block diagram showing the configuration of an internal electromotive voltage target value calculation unit in the controller shown in Fig. 1. As shown in Fig. 4, the internal electromotive voltage target value calculation unit 83 calculates an AC voltage target value Vac_ref based on the reactive power Qac calculated by the power calculation unit 73. Here, the internal electromotive voltage target value calculation unit 83 calculates the AC voltage target value Vac_ref so that the relationship between the reactive power Qac and the AC voltage Vac has a predetermined second drooping characteristic. Note that the second drooping characteristic means a characteristic such that as the reactive power Qac increases, the AC voltage Vac decreases, and as the reactive power Qac decreases, the AC voltage Vac increases.

具体的には、内部起電圧目標値演算部83は、所定の無効電力指令値Qac_cmdに対する無効電力Qacの偏差である第3偏差D3=Qac_cmd-Qacに第2の垂下特性に応じたドループ係数Dr_qを掛け、その値に、所定の基準電圧である交流電圧指令値Vac_cmdを加えて交流電圧目標値Vac_refを算出する。 Specifically, the internal electromotive force target value calculation unit 83 multiplies the third deviation D3 = Qac_cmd - Qac, which is the deviation of reactive power Qac from a predetermined reactive power command value Qac_cmd, by a droop coefficient Dr_q corresponding to the second drooping characteristic, and then adds the AC voltage command value Vac_cmd, which is a predetermined reference voltage, to this value to calculate the AC voltage target value Vac_ref.

内部起電圧目標値演算部83は、交流電圧目標値Vac_refに対する交流電圧Vacの偏差を比例積分演算することにより、内部起電圧目標値Ef_refを生成する。比例積分演算における伝達関数は、例えば、比例ゲインをKpとし、積分ゲインをKiとすると、Kp+Ki/sで表される。このように、無効電力指令値Qac_cmdに対する無効電力Qacの偏差である第3偏差D3に対して第2の垂下特性を与えることにより、仮想発電機において無効電力Qacを用いた自動電圧調整(AVR)制御を模擬した制御態様を容易に実現することができる。 The internal electromotive force target value calculation unit 83 generates the internal electromotive force target value Ef_ref by performing a proportional-integral calculation on the deviation of the AC voltage Vac from the AC voltage target value Vac_ref. The transfer function in the proportional-integral calculation is expressed as Kp + Ki/s, where Kp is the proportional gain and Ki is the integral gain. In this way, by applying a second drooping characteristic to the third deviation D3, which is the deviation of the reactive power Qac from the reactive power command value Qac_cmd, it is possible to easily realize a control mode that simulates automatic voltage regulation (AVR) control using reactive power Qac in a virtual generator.

なお、内部起電圧目標値演算部83は、周波数目標値演算部80と同様に、交流電圧目標値Vac_refに対する交流電圧Vacの偏差を比例積分演算した結果に一次遅れ演算を行ってもよい。また、内部起電圧目標値演算部83は、交流電圧目標値Vac_refに対する交流電圧Vacの偏差を比例積分演算した結果または一時遅れ演算の結果に、上下限リミッタを適用してもよい。 In addition, like the frequency target value calculation unit 80, the internal electromotive force target value calculation unit 83 may perform a first-order lag calculation on the result of the proportional integral calculation of the deviation of the AC voltage Vac from the AC voltage target value Vac_ref. Furthermore, the internal electromotive force target value calculation unit 83 may apply upper and lower limiters to the result of the proportional integral calculation of the deviation of the AC voltage Vac from the AC voltage target value Vac_ref or the result of the first-order lag calculation.

[電流指令値演算部]
図5は、図1に示す制御器における電流指令値演算部の構成を示すブロック図である。図5に示すように、電流指令値演算部84において、内部相差角演算部82で算出された内部相差角θと、内部起電圧目標値演算部83で算出された内部起電圧目標値Ef_refと、電圧演算部71で算出されたd軸電圧Vdおよびq軸電圧Vqとが関数演算部89に入力される。関数演算部89は、次式に示す演算を行い、電流目標値Id_ref,Iq_refを算出する。
[Current command value calculation unit]
Fig. 5 is a block diagram showing the configuration of a current command value calculation unit in the controller shown in Fig. 1. As shown in Fig. 5, in a current command value calculation unit 84, the internal phase difference angle θ calculated by the internal phase difference angle calculation unit 82, the internal electromotive voltage target value Ef_ref calculated by the internal electromotive voltage target value calculation unit 83, and the d-axis voltage Vd and q-axis voltage Vq calculated by the voltage calculation unit 71 are input to a function calculation unit 89. The function calculation unit 89 performs the calculation shown in the following equation to calculate current target values Id_ref and Iq_ref.

上記式で求められる電流目標値Id_ref,Iq_refは、交流配線5における交流電圧Vacと同じ電圧を出力する電源と、内部起電圧目標値Ef_refと同じ電圧を出力する電源との間に総合インピーダンスr+jxが接続されたと仮定した場合に、当該総合インピーダンスに流れる電流値である。 The current target values Id_ref and Iq_ref calculated by the above formula are the current values that flow through the overall impedance r+jx when it is assumed that this impedance is connected between a power supply that outputs the same voltage as the AC voltage Vac in the AC wiring 5 and a power supply that outputs the same voltage as the internal electromotive force target value Ef_ref.

ところで、総合インピーダンスr+jxは、蓄電設備3の内部インピーダンスr+jxと、蓄電設備3と交流電源系統2との間の外部インピーダンスr+jxの和として定義される。しかし、実際の蓄電設備3における内部インピーダンスr+jxはほぼゼロに等しく、総合インピーダンスr+jxは蓄電設備3と交流配線5との間の外部インピーダンスr+jxにほぼ等しい。しかしながら、前述のとおり、本実施の形態においては、電流目標値Id_ref,Iq_refを算出するに際して、蓄電設備3の内部インピーダンスr+jxと、蓄電設備3と交流電源系統2との間の外部インピーダンスr+jxとの和である総合インピーダンスr+jxを用いることとした。 Incidentally, the total impedance r+jx is defined as the sum of the internal impedance rs + jxs of the power storage equipment 3 and the external impedance rl + jxl between the power storage equipment 3 and the AC power supply system 2. However, the internal impedance rs + jxs in the actual power storage equipment 3 is approximately equal to zero, and the total impedance r+jx is approximately equal to the external impedance rl + jxl between the power storage equipment 3 and the AC wiring 5. However, as described above, in the present embodiment, the total impedance r+jx, which is the sum of the internal impedance rs + jxs of the power storage equipment 3 and the external impedance rl + jxl between the power storage equipment 3 and the AC power supply system 2, is used when calculating the current target values Id_ref and Iq_ref.

特に、蓄電設備3の内部インピーダンスr+jxを仮想的に大きくして、総合インピーダンスr+jxを求め、この仮想インピーダンスを用いて電流目標値Id_ref,Iq_refを算出すれば、安定した運転が可能となる。なぜならば、複数の電力変換器4を並列運転した場合、電力変換器4間のわずかな電圧差で大きく出力バランスが崩れてしまうのは、電力変換器4のインピーダンスが低いからである。蓄電設備3の内部インピーダンスを仮想的に大きくすることにより、電力変換器4のインピーダンスが高くなり、電圧差による出力バランスが不安定になるのを防止することができる。例えば、内部インピーダンスr+jxが現実的にはほぼゼロのところ、総合インピーダンスにおいて抵抗分を0.1PU、リアクタンス分を0.4PUとすればかなりの安定化を図ることができる。 In particular, stable operation is possible by virtually increasing the internal impedance r s +jx s of the power storage equipment 3, determining the total impedance r+jx, and using this virtual impedance to calculate the current target values Id_ref and Iq_ref. This is because, when multiple power converters 4 are operated in parallel, a slight voltage difference between the power converters 4 can significantly disrupt the output balance because the impedance of the power converters 4 is low. By virtually increasing the internal impedance of the power storage equipment 3, the impedance of the power converters 4 increases, preventing the output balance from becoming unstable due to the voltage difference. For example, while the internal impedance r s +jx s is actually almost zero, considerable stabilization can be achieved by setting the resistance component of the total impedance to 0.1 PU and the reactance component to 0.4 PU.

つまり、電流指令値演算部84は、仮想発電機が電力変換器4の代わりに交流配線5に接続されていると仮定し、当該仮想発電機が内部起電圧目標値演算部83と内部相差角演算部82とにより求められた内部起電圧を発生させた場合に、交流配線5に出力される電流値を推定している。これにより、電力変換器4の見掛け上のインピーダンスが上昇し、交流電源系統2との連系運転時や電力変換器4同士の並列運転においてシステムが不安定になることを抑制している。 In other words, the current command value calculation unit 84 assumes that a virtual generator is connected to the AC wiring 5 instead of the power converter 4, and estimates the current value that will be output to the AC wiring 5 when the virtual generator generates the internal electromotive voltage calculated by the internal electromotive voltage target value calculation unit 83 and the internal phase difference angle calculation unit 82. This prevents the apparent impedance of the power converter 4 from increasing and the system from becoming unstable during interconnected operation with the AC power supply system 2 or when power converters 4 are operated in parallel.

さらに、電流指令値演算部84は、電流目標値Id_ref,Iq_refを所定の第1範囲内に制限して電流指令値Id_cmd,Iq_cmdを生成する。すなわち、関数演算部89の出力である電流目標値Id_ref,Iq_refは、それぞれリミッタ90,91に入力される。 Furthermore, the current command value calculation unit 84 limits the current target values Id_ref and Iq_ref to within a predetermined first range to generate the current command values Id_cmd and Iq_cmd. That is, the current target values Id_ref and Iq_ref, which are the outputs of the function calculation unit 89, are input to limiters 90 and 91, respectively.

リミッタ90は、d軸電流目標値Id_refが第1範囲の上限値以上である場合、当該上限値をd軸電流指令値Id_cmdとして出力する。リミッタ90は、d軸電流目標値Id_refが第1範囲の下限値以下である場合、当該下限値をd軸電流指令値Id_cmdとして出力する。リミッタ90は、d軸電流目標値Id_refが第1範囲内である場合、d軸電流目標値Id_refをd軸電流指令値Id_cmdとして出力する。リミッタ91は、q軸電流目標値Iq_refに対して、リミッタ90と同様の制限処理を行う。なお、リミッタ90,91において設定される上限値および下限値は、それぞれ互いに異なる値でもよいし、同じ値でもよい。リミッタ90,91が出力した電流指令値Id_cmd,Iq_cmdは、駆動信号生成部85に入力される。 When the d-axis current target value Id_ref is equal to or greater than the upper limit of the first range, limiter 90 outputs the upper limit as the d-axis current command value Id_cmd. When the d-axis current target value Id_ref is equal to or less than the lower limit of the first range, limiter 90 outputs the lower limit as the d-axis current command value Id_cmd. When the d-axis current target value Id_ref is within the first range, limiter 90 outputs the d-axis current target value Id_ref as the d-axis current command value Id_cmd. Limiter 91 performs the same limiting process on the q-axis current target value Iq_ref as limiter 90. Note that the upper and lower limit values set by limiters 90 and 91 may be different values or may be the same values. The current command values Id_cmd and Iq_cmd output by limiters 90 and 91 are input to drive signal generation unit 85.

さらに、電流指令値演算部84は、電流目標値Id_ref,Iq_refに対する電流指令値Id_cmd,I_cmdの偏差である第4偏差D4d,D4qとして得られる電流偏差Id_cmp,Iq_cmpと、系統電圧Vd,Vqとから電力補正値Pac_cmpを算出する。 Furthermore, the current command value calculation unit 84 calculates the power correction value Pac_cmp from the system voltages Vd and Vq and the current deviations Id_cmp and Iq_cmp obtained as fourth deviations D4d and D4q, which are the deviations of the current command values Id_cmd and I_cmd from the current target values Id_ref and Iq_ref.

より具体的には、電流指令値演算部84は、リミッタ90の入力であるd軸電流目標値Id_refからリミッタ90の出力であるd軸電流指令値Id_cmdを差し引いてd軸電流偏差Id_cmp=D4d=Id_ref-Id_cmdを生成する。同様に、電流指令値演算部84は、リミッタ91の入力であるq軸電流目標値Iq_refからリミッタ91の出力であるq軸電流指令値Iq_cmdを差し引いてq軸電流偏差Iq_cmp=D4q=Iq_ref-Iq_cmdを生成する。電流偏差Id_cmp,Iq_cmpおよび系統電圧Vd,Vqは、電力補正値演算部92に入力される。 More specifically, the current command value calculation unit 84 subtracts the d-axis current command value Id_cmd, which is the output of limiter 90, from the d-axis current target value Id_ref, which is the input to limiter 90, to generate the d-axis current deviation Id_cmp = D4d = Id_ref - Id_cmd. Similarly, the current command value calculation unit 84 subtracts the q-axis current command value Iq_cmd, which is the output of limiter 91, from the q-axis current target value Iq_ref, which is the input to limiter 91, to generate the q-axis current deviation Iq_cmp = D4q = Iq_ref - Iq_cmd. The current deviations Id_cmp and Iq_cmp and the system voltages Vd and Vq are input to the power correction value calculation unit 92.

電力補正値演算部92は、d軸電圧Vdにd軸電流偏差Id_cmpを掛けた値と、q軸電圧Vqにq軸電流偏差Iq_cmpを掛けた値とを加えて電力補正値Pac_cmpを算出する。すなわち、電力補正値Pac_cmpは、Pac_cmp=Vd*Id_cmp+Vq*Iq_cmpで表される。 The power correction value calculation unit 92 calculates the power correction value Pac_cmp by adding the value obtained by multiplying the d-axis voltage Vd by the d-axis current deviation Id_cmp and the value obtained by multiplying the q-axis voltage Vq by the q-axis current deviation Iq_cmp. In other words, the power correction value Pac_cmp is expressed as Pac_cmp = Vd * Id_cmp + Vq * Iq_cmp.

電流指令値演算部84では、仮想発電機モデルから算出される理論上の電流出力である電流目標値Id_ref,Iq_refに対して、電力変換器4がトリップしないように、電流指令値Id_cmd,Iq_cmdを第1範囲内に制限している。電力補正値Pac_cmpは、仮想発電機モデルから算出される理論上の電流出力に対して、電力変換器4の上記制約から出力できなかった電力に相当する。 The current command value calculation unit 84 limits the current command values Id_cmd and Iq_cmd to within a first range to prevent the power converter 4 from tripping relative to the current target values Id_ref and Iq_ref, which are the theoretical current outputs calculated from the virtual generator model. The power correction value Pac_cmp corresponds to the power that could not be output due to the above-mentioned constraints of the power converter 4 relative to the theoretical current output calculated from the virtual generator model.

電力補正値Pac_cmpは、上述したように、周波数目標値演算部80に入力される。周波数目標値演算部80は、図2に示すように、所定の有効電力指令値Pac_cmdに対する有効電力Pacの偏差である第1偏差D1から電力補正値Pac_cmpを差し引く。これにより、周波数目標値演算部80は、電力補正値Pac_cmpにより第1偏差D1=Pac_cmd-Pacを補正することにより、周波数目標値fac_refを補正する。 As described above, the power correction value Pac_cmp is input to the frequency target value calculation unit 80. As shown in FIG. 2, the frequency target value calculation unit 80 subtracts the power correction value Pac_cmp from the first deviation D1, which is the deviation of the active power Pac from a predetermined active power command value Pac_cmd. As a result, the frequency target value calculation unit 80 corrects the frequency target value fac_ref by correcting the first deviation D1 = Pac_cmd - Pac using the power correction value Pac_cmp.

このように、電流指令値Id_cmd,Iq_cmdが仮想発電機モデルから算出される理論上の電流出力に対して制限されることにより、電力変換器4から仮想発電機モデルに応じた電力が出力されない場合であっても、周波数目標値演算部80において、電力変換器4から仮想発電機モデルに応じた電力が出力されたと仮定して周波数目標値fac_refが算出される。したがって、電流指令値Id_cmd,Iq_cmdが制限されたことによって周波数目標値fac_refが過大になることを抑制することができる。 In this way, by limiting the current command values Id_cmd and Iq_cmd to the theoretical current output calculated from the virtual generator model, even if the power converter 4 does not output power according to the virtual generator model, the frequency target value calculation unit 80 calculates the frequency target value fac_ref on the assumption that the power converter 4 is outputting power according to the virtual generator model. Therefore, limiting the current command values Id_cmd and Iq_cmd can prevent the frequency target value fac_ref from becoming excessive.

[駆動信号生成部]
図6は、図1に示す制御器における駆動信号生成部の構成を示すブロック図である。図6に示すように、駆動信号生成部85には、交流配線5における電流Id,Iq、位相φacおよび電流指令値Id_cmd,Iq_cmdが入力される。駆動信号生成部85は、系統電流Id,Iqが電流指令値Id_cmd,Iq_cmdになるような駆動信号Soを生成し、電力変換器4に出力する。
[Drive signal generation unit]
Fig. 6 is a block diagram showing the configuration of a drive signal generation unit in the controller shown in Fig. 1. As shown in Fig. 6, the currents Id, Iq, phase φac, and current command values Id_cmd, Iq_cmd in the AC wiring 5 are input to the drive signal generation unit 85. The drive signal generation unit 85 generates a drive signal So that causes the grid currents Id, Iq to become the current command values Id_cmd, Iq_cmd, and outputs the drive signal So to the power converter 4.

具体的には、駆動信号生成部85は、電流指令値Id_cmd,Iq_cmdに対する系統電流Id,Iqの偏差である第5偏差D5d=Id_cmd-Id,D5q=Iq_cmd-Iqを比例積分演算する。さらに、駆動信号生成部85は、系統電圧を所定の制限範囲内に制限した制限電圧を生成する。制限電圧は、少なくともd軸電圧Vdまたはq軸電圧Vqが所定の制限範囲内で変化し得る電圧である。 Specifically, the drive signal generation unit 85 performs proportional-integral calculations on the fifth deviations D5d = Id_cmd - Id, D5q = Iq_cmd - Iq, which are the deviations of the grid currents Id and Iq from the current command values Id_cmd and Iq_cmd. Furthermore, the drive signal generation unit 85 generates a limit voltage that limits the grid voltage within a predetermined limit range. The limit voltage is a voltage at which at least the d-axis voltage Vd or the q-axis voltage Vq can change within the predetermined limit range.

本実施の形態においては、駆動信号生成部85にd軸電圧Vdが入力される。駆動信号生成部85に入力されたd軸電圧Vdは、リミッタ93に入力される。リミッタ93は、d軸電圧Vdを所定の第2範囲に制限したd軸制限電圧Vdlを出力する。本実施の形態において、d軸制限電圧Vdlの大きさは、d軸電圧Vdの定格電圧を1としたとき、0以上1以下である。駆動信号生成部85は、d軸電流Idに関する第5偏差D5dについての比例積分演算の結果に、d軸制限電圧Vdlを加える。すなわち、d軸電流Idに関する第5偏差D5dについての比例積分演算の結果に加えられるd軸制限電圧Vdlは、d軸電圧Vdの大きさが定格電圧以下である場合、そのときのd軸電圧Vdに応じて変化し得る。 In this embodiment, a d-axis voltage Vd is input to the drive signal generation unit 85. The d-axis voltage Vd input to the drive signal generation unit 85 is then input to the limiter 93. The limiter 93 outputs a d-axis limit voltage Vdl that limits the d-axis voltage Vd to a predetermined second range. In this embodiment, the magnitude of the d-axis limit voltage Vdl is between 0 and 1, where the rated voltage of the d-axis voltage Vd is 1. The drive signal generation unit 85 adds the d-axis limit voltage Vdl to the result of the proportional integral calculation for the fifth deviation D5d regarding the d-axis current Id. In other words, when the magnitude of the d-axis voltage Vd is equal to or less than the rated voltage, the d-axis limit voltage Vdl added to the result of the proportional integral calculation for the fifth deviation D5d regarding the d-axis current Id can change depending on the d-axis voltage Vd at that time.

なお、本実施の形態においては、q軸電流Iqに関する第5偏差D5qについての比例積分演算の結果に、q軸制限電圧は加えない。これは、従来のq軸電圧加算項として固定値である0を加えるのに等しい。 In this embodiment, the q-axis limit voltage is not added to the result of the proportional-plus-integral calculation of the fifth deviation D5q related to the q-axis current Iq. This is equivalent to adding a fixed value of 0 as the conventional q-axis voltage addition term.

さらに、駆動信号生成部85は、交流配線5における電流に関する第5偏差D5d,D5qについての比例積分演算の結果から干渉成分を差し引く。仮想発電機においてd軸電流Idとq軸電流Iqとの間にはd軸電流Idが変化するとq軸電流Iqが変化し、q軸電流Iqが変化するとd軸電流Idが変化するという干渉が生じる。駆動信号生成部85は、電流指令値Id_cmd,Iq_cmdに基づく電圧指令値Vd_cmd,Vq_cmdからこのような干渉成分を取り除く非干渉処理を行う。 Furthermore, the drive signal generation unit 85 subtracts interference components from the results of proportional-plus-integral calculations of the fifth deviations D5d and D5q related to the current in the AC wiring 5. In the virtual generator, interference occurs between the d-axis current Id and the q-axis current Iq; when the d-axis current Id changes, the q-axis current Iq changes, and when the q-axis current Iq changes, the d-axis current Id changes. The drive signal generation unit 85 performs decoupling processing to remove such interference components from the voltage command values Vd_cmd and Vq_cmd, which are based on the current command values Id_cmd and Iq_cmd.

具体的には、駆動信号生成部85は、d軸電流Idに関する第5偏差D5dについての比例積分演算の結果からq軸電流Iqに所定のゲインXqを掛けたq軸干渉成分XqIqを差し引く。同様に、駆動信号生成部85は、q軸電流Iqに関する第5偏差D5qについての比例積分演算の結果にd軸電流Idに所定のゲインXdを掛けたd軸干渉成分XdIdを加える。 Specifically, the drive signal generation unit 85 subtracts the q-axis interference component XqIq, obtained by multiplying the q-axis current Iq by a predetermined gain Xq, from the result of the proportional integral calculation of the fifth deviation D5d related to the d-axis current Id. Similarly, the drive signal generation unit 85 adds the d-axis interference component XdId, obtained by multiplying the d-axis current Id by a predetermined gain Xd, to the result of the proportional integral calculation of the fifth deviation D5q related to the q-axis current Iq.

以上より、駆動信号生成部85は、下記式により電流指令値Id_cmd,Iq_cmdから電圧指令値Vd_cmd,Vq_cmdを算出する。ここで、Kd,Kq,Xd,Xqは所定のゲインを表し、Tid,Tiqは、所定の時定数を表す。 From the above, the drive signal generation unit 85 calculates the voltage command values Vd_cmd and Vq_cmd from the current command values Id_cmd and Iq_cmd using the following formula. Here, Kd, Kq, Xd, and Xq represent predetermined gains, and Tid and Tiq represent predetermined time constants.

駆動信号生成部85は、電圧指令値Vd_cmd,Vq_cmdから三相交流である交流配線5の各相の瞬時電圧v,v,vの目標値va_ref,vb_ref,vc_refを算出する。具体的には、電圧指令値Vd_cmd,Vq_cmdは、dq-abc変換部94に入力される。dq-abc変換部94は、下記式に基づいて電圧指令値Vd_cmd,Vq_cmdから交流配線5の各相の瞬時電圧の目標値va_ref,vb_ref,vc_refを算出する。 The drive signal generation unit 85 calculates target values v a_ref , v b_ref , and v c_ref of the instantaneous voltages v a , v b , and v c of the respective phases of the three-phase AC wiring 5 from the voltage command values Vd_cmd and Vq_cmd. Specifically, the voltage command values Vd_cmd and Vq_cmd are input to a dq-abc conversion unit 94. The dq-abc conversion unit 94 calculates target values v a_ref , v b_ref , and v c_ref of the instantaneous voltages of the respective phases of the AC wiring 5 from the voltage command values Vd_cmd and Vq_cmd based on the following equations:

算出された瞬時電圧の目標値va_ref,vb_ref,vc_refは、信号変換部95に入力される。信号変換部95は、瞬時電圧の目標値va_ref,vb_ref,vc_refに基づいて電力変換器4をスイッチングするための駆動信号Soを生成する。例えば、駆動信号Soは、PWM制御信号である。駆動信号生成部85は、このようにして生成された駆動信号Soを出力する。駆動信号Soは、電力変換器4に入力され、交流配線5への出力電圧が駆動信号Soに基づいて制御される。 The calculated target values v a_ref , v b_ref , and v c_ref of the instantaneous voltages are input to the signal conversion unit 95. The signal conversion unit 95 generates a drive signal So for switching the power converter 4 based on the target values v a_ref , v b_ref , and v c_ref of the instantaneous voltages. For example, the drive signal So is a PWM control signal. The drive signal generation unit 85 outputs the drive signal So generated in this manner. The drive signal So is input to the power converter 4, and the output voltage to the AC wiring 5 is controlled based on the drive signal So.

[効果]
本実施の形態によれば、電力変換器4の代わりに交流配線5に仮想発電機が接続されたと仮定した場合に当該仮想発電機が交流配線5に出力する電力を模擬するために、仮想発電機の内部起電圧目標値Ef_refおよび内部相差角θが算出され、当該内部起電圧目標値Ef_ref、内部相差角θおよび交流配線5における電圧Vd,Vqから仮想発電機から出力される電流を推定している。電源系統1において系統事故等が発生し、瞬間的な電圧低下が発生すると、この電流の推定値が過大な値となる。そのため、当該電流の推定値をそのまま電流指令値として電力変換器4を駆動すると、電力変換器4が過電流によりトリップまたは破損する恐れがある。この結果、瞬間的な電圧低下時において運転継続し、かつ、交流電源系統2における電圧回復時に電圧低下状態から早急に復旧することができなくなる。
[effect]
According to this embodiment, in order to simulate the power that a virtual generator would output to the AC wiring 5 if it were connected to the AC wiring 5 instead of the power converter 4, the internal electromotive force target value Ef_ref and the internal phase difference angle θ of the virtual generator are calculated, and the current output from the virtual generator is estimated from the internal electromotive force target value Ef_ref, the internal phase difference angle θ, and the voltages Vd and Vq in the AC wiring 5. If a system fault or the like occurs in the power supply system 1 and an instantaneous voltage drop occurs, the estimated value of this current becomes excessively large. Therefore, if the power converter 4 is driven using the estimated current value as a current command value as is, the power converter 4 may trip or be damaged due to an overcurrent. As a result, it becomes impossible to continue operation during an instantaneous voltage drop and to quickly recover from the voltage drop state when the voltage in the AC power supply system 2 recovers.

そこで、本実施の形態においては、リミッタ90,91により、仮想発電機から出力される電流として推定された電流目標値Id_ref,Iq_refを第1範囲内に制限した電流指令値Id_cmd,Iq_cmdを用いて電力変換器4が駆動される。これにより、瞬間的な電圧低下時の過電流を抑制することができる。さらに、d軸電流指令値Id_cmdのフィードバックループに、d軸電圧Vdを第2範囲内に制限したd軸制限電圧Vdlが加算されるため、瞬間的な電圧低下時の電流制御の応答性を高めることができ、過電流によるトリップを防止することができる。 Therefore, in this embodiment, the power converter 4 is driven using current command values Id_cmd and Iq_cmd, which are obtained by limiting the current target values Id_ref and Iq_ref estimated as the currents output from the virtual generators to within a first range using limiters 90 and 91. This makes it possible to suppress overcurrents during momentary voltage drops. Furthermore, because the d-axis limit voltage Vdl, which limits the d-axis voltage Vd to within a second range, is added to the feedback loop of the d-axis current command value Id_cmd, the responsiveness of current control during momentary voltage drops can be improved, preventing tripping due to overcurrent.

上記のように、本実施の形態においては、仮想発電機から出力される電流の推定値をリミッタ90,91により制限しているため、電力変換器4から出力される電力も制限される。本実施の形態では、所定の有効電力指令値Pac_cmdに対する有効電力Pacの偏差である第1偏差D1から仮想発電機における周波数目標値fac_refが推定され、当該周波数目標値fac_refから内部相差角θが算出される。 As described above, in this embodiment, the estimated value of the current output from the virtual generator is limited by limiters 90 and 91, and therefore the power output from the power converter 4 is also limited. In this embodiment, the frequency target value fac_ref in the virtual generator is estimated from the first deviation D1, which is the deviation of the active power Pac from a predetermined active power command value Pac_cmd, and the internal phase difference angle θ is calculated from this frequency target value fac_ref.

そのため、瞬間的な電圧低下時において有効電力Pacが制限されると、第1偏差D1が増大し、周波数目標値fac_refも増大する。この結果、瞬間的な電圧低下時において内部相差角θが理論値よりも大きくなり、電圧低下状態からの復旧時に電源系統1において大きな電力動揺を生じさせてしまう。このため、交流電源系統2における電圧回復時に電圧低下状態からの早急な復旧ができなくなる恐れがある。 Therefore, if the active power Pac is limited during a momentary voltage drop, the first deviation D1 increases, and the frequency target value fac_ref also increases. As a result, the internal phase difference angle θ becomes larger than the theoretical value during a momentary voltage drop, causing large power fluctuations in the power supply system 1 when the power supply system 2 recovers from the voltage drop. This may prevent the AC power supply system 2 from recovering from the voltage drop quickly.

そこで、本実施の形態においては、電流目標値Id_ref,Iq_refに対する電流指令値Id_cmd,I_cmdの偏差である第4偏差D4d=Id_cmp,D4q=Iq_cmpと、交流配線5における電圧Vd,Vqとから電力補正値Pac_cmpが算出される。算出された電力補正値Pac_cmpが周波数目標値fac_refを算出するための第1偏差D1から差し引かれる。これにより、リミッタ90,91で制限されることによる電力の出力低下に伴う周波数目標値fac_refの上昇が抑制され、瞬間的な電圧低下時に生じる内部相差角θの増大が抑制される。したがって、交流電源系統2における電圧回復時に電力動揺の発生が抑制され、電力変換器4における連系運転を電圧低下状態から早急に復旧させることができる。 Therefore, in this embodiment, a power correction value Pac_cmp is calculated from the fourth deviation D4d = Id_cmp, D4q = Iq_cmp, which is the deviation of the current command values Id_cmd, I_cmd from the current target values Id_ref, Iq_ref, and the voltages Vd, Vq in the AC wiring 5. The calculated power correction value Pac_cmp is subtracted from the first deviation D1 used to calculate the frequency target value fac_ref. This suppresses the increase in the frequency target value fac_ref that accompanies a decrease in power output due to limitation by limiters 90, 91, and also suppresses an increase in the internal phase difference angle θ that occurs during a momentary voltage drop. Therefore, power oscillations are suppressed when voltage recovers in the AC power supply system 2, allowing the grid-connected operation of the power converter 4 to be quickly restored from a voltage drop state.

従来の仮想発電機モデル制御においては、制御方式を変更することなく連系運転と自立運転とを切り替えることを可能とするために、駆動信号生成部において電流フィードバックがPI制御により行われ、系統電圧の加算項として、d軸電圧Vd=1、q軸電圧Vq=0が加算されることにより、電圧指令値Vd_cmd,Vq_cmdが算出される。これにより、制御方式を変更することなく連系運転と自立運転との間の切り替えが可能となる反面、瞬間的な電圧低下が生じた場合に追従が遅れ、過渡的に過大な電流が流れる恐れがある。 In conventional virtual generator model control, to enable switching between grid-connected operation and stand-alone operation without changing the control method, current feedback is performed using PI control in the drive signal generation unit, and the d-axis voltage Vd = 1 and q-axis voltage Vq = 0 are added as additive terms to the grid voltage to calculate the voltage command values Vd_cmd and Vq_cmd. While this makes it possible to switch between grid-connected operation and stand-alone operation without changing the control method, there is a risk of delayed response in the event of a momentary voltage drop, resulting in a transient excessive current flow.

これに対し、本実施の形態においては、駆動信号生成部85において、系統電圧の加算項として、交流配線5における電圧を制限した電圧が加えられる。すなわち、駆動信号生成部85は、d軸電流に関する第5偏差D5d=Id_cmd-Idについての比例積分演算の結果に、d軸制限電圧Vdlを加算する。これにより、従来の仮想発電機モデル制御と同様に制御方式を変更することなく連系運転と自立運転との間の切り替えを可能としつつ、瞬間的な電圧低下発生時における電流制御の応答性を高めることができる。 In contrast, in this embodiment, the drive signal generator 85 adds a voltage that limits the voltage in the AC wiring 5 as an additive term to the grid voltage. That is, the drive signal generator 85 adds the d-axis limit voltage Vdl to the result of a proportional-plus-integral calculation of the fifth deviation D5d = Id_cmd - Id related to the d-axis current. This makes it possible to switch between grid-connected operation and stand-alone operation without changing the control method, as with conventional virtual generator model control, while also improving the responsiveness of current control when a momentary voltage drop occurs.

また、瞬間的な電圧低下時における運転継続および電圧低下状態からの早急な復旧を実現するための他の方法として、瞬間的な電圧低下の発生を検出し、一時的に制御方式を切り替えることが考えられる。しかし、この場合、瞬間的な電圧低下の発生を検出するための追加の設備が必要となる。一方で、本実施の形態によれば、瞬間的な電圧低下の発生時においても、制御方式を変更する必要がない。したがって、瞬間的な電圧低下の発生を検出する必要がないため、電源系統1において追加の設備を必要とすることなく瞬間的な電圧低下時における運転継続および交流電源系統における電圧回復時の電圧低下状態からの早急な復旧を実現できる。 Another method for achieving continuity of operation during a momentary voltage drop and rapid recovery from the voltage drop state is to detect the occurrence of a momentary voltage drop and temporarily switch the control method. However, this requires additional equipment to detect the occurrence of a momentary voltage drop. On the other hand, according to this embodiment, there is no need to change the control method even when a momentary voltage drop occurs. Therefore, because there is no need to detect the occurrence of a momentary voltage drop, it is possible to achieve continuity of operation during a momentary voltage drop and rapid recovery from the voltage drop state when the voltage in the AC power system recovers without requiring additional equipment in the power supply system 1.

[シミュレーション結果]
(1)瞬間的な電圧低下の発生に関するシミュレーション
以下に、第1シミュレーションとして、上記実施の形態の電源系統1において瞬間的な電圧低下を発生させた場合のシミュレーションの結果を以下に示す。第1シミュレーションでは、実施例として、図1に示される電源系統1について、交流電源系統2において残留電圧20%、継続時間0.3秒の瞬間的な電圧低下が発生した場合の挙動についてのシミュレーションを実施し、比較例と比較した。第1シミュレーションにおいては、シミュレーション開始から5秒後に瞬間的な電圧低下が発生し、さらに0.3秒後に交流電源系統2における電圧が回復している。
[Simulation results]
(1) Simulation of Occurrence of Momentary Voltage Drop Below, as a first simulation, the results of a simulation in which a momentary voltage drop occurs in the power supply system 1 of the above embodiment are shown below. In the first simulation, as an example, a simulation was performed on the power supply system 1 shown in FIG. 1 to examine the behavior when a momentary voltage drop of 20% and lasting for 0.3 seconds occurs in the AC power supply system 2, and the results were compared with a comparative example. In the first simulation, a momentary voltage drop occurs 5 seconds after the start of the simulation, and the voltage in the AC power supply system 2 recovers 0.3 seconds later.

なお、比較例は、図1に示す電源系統1において電力補正値Pac_cmpによる補正が行われないこと、および、電流フィードバック制御において、制限電圧加算項であるd軸制限電圧Vdlの加算および干渉成分XqIq,XdIdの減算が行われず、交流配線5における電流に関する第5偏差D5d,D5qについてPI制御を行っていることが相違する。なお、比較例においても、図5に示す電流指令値演算部84におけるリミッタ90,91による電流制限は行われるとした。 The comparative example differs in that no correction is made using the power correction value Pac_cmp in the power supply system 1 shown in FIG. 1, and that in the current feedback control, the addition of the d-axis limit voltage Vdl, which is the limit voltage addition term, and the subtraction of the interference components XqIq and XdId are not made, but PI control is performed on the fifth deviations D5d and D5q related to the current in the AC wiring 5. Note that even in the comparative example, current limitation is performed using limiters 90 and 91 in the current command value calculation unit 84 shown in FIG. 5.

図7は、第1シミュレーションにおける出力電力の時間変化を示すグラフである。比較例における出力電力Pcのグラフによれば、シミュレーション開始から5.3秒後の交流電源系統2における電圧回復後、電力変換器の出力電力Pcが大きく負の領域に振れている。これは、後述する内部相差角のシミュレーション結果からも分かるように、瞬間的な電圧低下中に生じた内部相差角の増大が過大となり、脱調現象が発生したと考えられる。このため、例えば、系統連系規程(JEAC9701)において定められるFRT要件の1つである、交流電源系統における電圧回復後、0.1秒以内に電圧低下前の出力の80%以上に復旧することを満足することができない。 Figure 7 is a graph showing the change in output power over time in the first simulation. According to the graph of output power Pc in the comparative example, after voltage recovery in AC power supply system 2 5.3 seconds after the start of the simulation, the output power Pc of the power converter swings significantly into the negative region. This is thought to be because, as can be seen from the simulation results of the internal phase difference angle described below, the increase in the internal phase difference angle that occurred during the momentary voltage drop became excessive, causing a loss of synchronization. For this reason, it is not possible to satisfy, for example, one of the FRT requirements defined in the Grid Interconnection Regulations (JEAC9701), which requires that output be restored to 80% or more of the level before the voltage drop within 0.1 seconds after voltage recovery in the AC power supply system.

一方、実施例における出力電力Peのグラフによれば、脱調現象は発生せず、電圧回復後の電力動揺が低く抑えられている。この結果、上記FRT要件を満足している。これは、電力補正値Pac_cmpを用いた電力補償制御により、瞬間的な電圧低下時における周波数目標値fac_refおよび内部相差角θの上昇が抑制されていることに起因すると考えられる。 On the other hand, the graph of output power Pe in the example shows that no step-out phenomenon occurs, and power fluctuations are kept low after voltage recovery. As a result, the above FRT requirements are met. This is thought to be due to the fact that power compensation control using the power correction value Pac_cmp suppresses increases in the frequency target value fac_ref and the internal phase difference angle θ during momentary voltage drops.

図8は、第1シミュレーションにおける周波数の時間変化を示すグラフである。図8のグラフにおける周波数は、電圧演算部71で得られる周波数facに相当する値である。比較例における周波数frcのグラフによれば、瞬間的な電圧低下時において、電流指令値に対する制限が行われることにより、出力電力が抑制されるため、周波数frcが上昇する。さらに、電圧回復後は、脱調現象が発生し、周波数frcがさらに上昇する結果となった。 Figure 8 is a graph showing the change in frequency over time in the first simulation. The frequency in the graph in Figure 8 is a value equivalent to the frequency fac obtained by the voltage calculation unit 71. According to the graph of frequency frc in the comparative example, during an instantaneous voltage drop, the current command value is limited, suppressing the output power and causing the frequency frc to increase. Furthermore, after the voltage recovers, a step-out phenomenon occurs, resulting in a further increase in frequency frc.

一方、実施例における周波数freのグラフによれば、電力補正値Pac_cmpを用いた電力補償制御により、周波数freの上昇が抑制されている。電圧回復後も脱調現象は発生せず、周波数freは一旦減少するものの、その後短期間で元の周波数に近い値に復帰している。 On the other hand, according to the graph of frequency fre in the example, power compensation control using the power correction value Pac_cmp suppresses the increase in frequency fre. Even after voltage recovery, no step-out phenomenon occurs, and although frequency fre temporarily decreases, it then returns to a value close to the original frequency in a short period of time.

図9は、第1シミュレーションにおける内部相差角の時間変化を示すグラフである。比較例における内部相差角θcのグラフと実施例における内部相差角θeのグラフとを比較すると、比較例における内部相差角θcの方が瞬間的な電圧低下時により大きく変化している。さらに、比較例においては、電圧回復後に瞬間的に正の値から負の値に変化している。これは、瞬間的な電圧低下時の比較例における内部相差角θcの変化の傾きが大きいために、電圧回復時に位相差を戻すことができず、そのまま脱調状態に至ったことを示している。 Figure 9 is a graph showing the change in the internal phase difference angle over time in the first simulation. Comparing the graph of the internal phase difference angle θc in the comparative example with the graph of the internal phase difference angle θe in the example, the internal phase difference angle θc in the comparative example changes more significantly during an instantaneous voltage drop. Furthermore, in the comparative example, the internal phase difference angle θc changes instantaneously from a positive value to a negative value after the voltage recovers. This indicates that because the slope of the change in the internal phase difference angle θc in the comparative example during an instantaneous voltage drop is large, the phase difference cannot be restored when the voltage recovers, resulting in a loss of synchronization.

一方、実施例における内部相差角θeのグラフによれば、電圧回復後、内部相差角θeは、元の状態に戻っている。これは電力補正値Pac_cmpを用いた電力補償制御の効果によると考えらえる。 On the other hand, according to the graph of the internal phase difference angle θe in the example, after the voltage recovers, the internal phase difference angle θe returns to its original state. This is thought to be due to the effect of power compensation control using the power correction value Pac_cmp.

図10は、第1シミュレーションにおける実施例のd軸電流指令値およびd軸電流の時間変化を示すグラフである。また、図11は、第1シミュレーションにおける比較例のd軸電流指令値およびd軸電流の時間変化を示すグラフである。また、図12は、第1シミュレーションにおける電力変換器からの出力電流の時間変化を示すグラフである。図12のグラフにおける出力電流は、上記式(3)で得られる電力変換器4から交流配線5に出力する交流電流Iacに相当する値である。 Figure 10 is a graph showing the time variation of the d-axis current command value and d-axis current for the example in the first simulation. Figure 11 is a graph showing the time variation of the d-axis current command value and d-axis current for the comparative example in the first simulation. Figure 12 is a graph showing the time variation of the output current from the power converter in the first simulation. The output current in the graph in Figure 12 is a value equivalent to the AC current Iac output from the power converter 4 to the AC wiring 5, obtained by the above equation (3).

図11に示す比較例のグラフによれば、瞬間的な電圧低下時において、d軸電流Idcがd軸電流指令値Idccに追従できていない。すなわち、d軸電流指令値Idccがリミッタにより制限されているにもかかわらず、d軸電流Idcが当該d軸電流指令値Idccを上回っている。これに対して、図10に示す実施例のグラフによれば、d軸電流Ideがd軸電流指令値Idceにほぼ追従できている。これは、電流フィードバックループに、制限電圧加算項であるd軸制限電圧Vdlが追加されていることによると考えられる。 The graph of the comparative example shown in Figure 11 shows that during a momentary voltage drop, the d-axis current Idc fails to track the d-axis current command value Idcc. That is, even though the d-axis current command value Idcc is limited by the limiter, the d-axis current Idc exceeds the d-axis current command value Idcc. In contrast, the graph of the example shown in Figure 10 shows that the d-axis current Ide can nearly track the d-axis current command value Idce. This is thought to be due to the addition of the d-axis limit voltage Vdl, which is a limit voltage addition term, to the current feedback loop.

図12に示す電流指令値に関して、比較例における電流指令値Icのグラフによれば、瞬間的な電圧低下直後において、電流指令値Icが定格電流の2.5倍を超えている。そのため、この時点で過電流により電力変換器がトリップする可能性がある。一方、実施例における電流指令値Ieのグラフによれば、瞬間的な電圧低下時においても電流指令値Ieは適切に制限されていることが分かる。 Regarding the current command value shown in Figure 12, the graph of the current command value Ic in the comparative example shows that immediately after an instantaneous voltage drop, the current command value Ic exceeds 2.5 times the rated current. Therefore, at this point, there is a possibility that the power converter will trip due to an overcurrent. On the other hand, the graph of the current command value Ie in the example shows that the current command value Ie is appropriately limited even during an instantaneous voltage drop.

(2)連系運転から自立運転への移行に関するシミュレーション
以下に、第2シミュレーションとして、上記実施の形態の電源系統1において連系運転から自立運転への切り替えを行った場合のシミュレーションの結果を以下に示す。第2シミュレーションでは、第1シミュレーションと同様の実施例と比較例(以下、比較例1)とを用いて、比較例1において実現されている連系運転から自立運転への切り替えが実施例においても遜色なく実現できるかどうかを検証した。さらに、上記実施の形態の電源系統1において、電流フィードバックループに追加する電圧加算項を制限しない場合を比較例2として、連系運転から自立運転への切り替えを行った場合のシミュレーションを併せて行った。何れの例においても、シミュレーション開始から5秒のタイミングで連系運転から自立運転に切り替えた場合がシミュレーションされている。
(2) Simulation of Transition from Grid-Connected Operation to Insulated Operation Below, as a second simulation, the results of a simulation in which switching from grid-connected operation to isolated operation is performed in the power supply system 1 of the above embodiment are shown below. In the second simulation, an example and a comparative example (hereinafter referred to as Comparative Example 1) similar to those in the first simulation were used to verify whether the switching from grid-connected operation to isolated operation achieved in Comparative Example 1 can be achieved in the example as well. Furthermore, a simulation in which switching from grid-connected operation to isolated operation is performed in the power supply system 1 of the above embodiment is also performed using Comparative Example 2, in which the voltage addition term added to the current feedback loop is not limited. In both examples, the simulation is performed in which switching from grid-connected operation to isolated operation is performed 5 seconds after the start of the simulation.

図13は、実施例についての第2シミュレーションの結果に基づく、交流配線における交流電圧および周波数の時間変化を示すグラフである。また、図14は、比較例1についての第2シミュレーションの結果に基づく、交流配線における交流電圧および周波数の時間変化を示すグラフである。これらのグラフにおける交流電圧は、上記式(1)で得られる交流電圧Vacに相当する値である。また、これらのグラフにおける周波数は、電圧演算部71で得られる周波数facに相当する値である。 Figure 13 is a graph showing the time changes in AC voltage and frequency in AC wiring based on the results of the second simulation for the example. Also, Figure 14 is a graph showing the time changes in AC voltage and frequency in AC wiring based on the results of the second simulation for Comparative Example 1. The AC voltage in these graphs is a value equivalent to the AC voltage Vac obtained by the above formula (1). Also, the frequency in these graphs is a value equivalent to the frequency fac obtained by the voltage calculation unit 71.

図14に示す比較例1の交流電圧Vc1および周波数fc1のグラフによれば、連系運転から自立運転への移行の際に、電力変換器から出力される電力の変動等により、交流電圧Vc1および周波数fc1がわずかに動揺する。これは仮想発電機モデル制御において期待される応答である。図13に示す実施例の交流電圧Veおよび周波数feのグラフにおいても、図14に示す比較例1のグラフと同様の結果となっている。したがって、実施例の電源系統1においても比較例1と同様に、連系運転から自立運転への切り替えが問題なく実現できると考えられる。 According to the graph of AC voltage Vc1 and frequency fc1 of Comparative Example 1 shown in Figure 14, when switching from grid-connected operation to standalone operation, AC voltage Vc1 and frequency fc1 fluctuate slightly due to fluctuations in the power output from the power converter, etc. This is the response expected in virtual generator model control. The graph of AC voltage Ve and frequency fe of the example shown in Figure 13 also shows results similar to those of the graph of Comparative Example 1 shown in Figure 14. Therefore, it is believed that switching from grid-connected operation to standalone operation can be achieved without any problems in the power supply system 1 of the example, just like in Comparative Example 1.

図15は、比較例2についての第2シミュレーションの結果に基づく、交流配線における交流電圧および周波数の時間変化を示すグラフである。比較例2においては、シミュレーション開始から5秒後に交流電源系統2と電力変換器4との間で解列した後、交流電圧Vc2および周波数fc2がともに異常な値となり、自立運転ができていないことが分かる。 Figure 15 is a graph showing the time variations in AC voltage and frequency in the AC wiring, based on the results of the second simulation for Comparative Example 2. In Comparative Example 2, after parallel-off between the AC power supply system 2 and the power converter 4 occurs 5 seconds after the start of the simulation, both the AC voltage Vc2 and frequency fc2 become abnormal values, indicating that autonomous operation is not possible.

(3)シミュレーションについてのまとめ
以上の2つのシミュレーションの結果から、上記実施の形態における電源系統1の制御態様によれば、制御方式を変更することなく自立運転と連系運転との切り替えが可能であり、かつ、連系運転時に瞬間的な電圧低下が生じた場合でも連系運転を継続し、交流電源系統2における電圧回復時に電圧低下状態から早急に復旧することができることが分かる。
(3) Summary of Simulations From the results of the above two simulations, it can be seen that the control mode of the power supply system 1 in the above embodiment makes it possible to switch between independent operation and grid-connected operation without changing the control method, and that even if a momentary voltage drop occurs during grid-connected operation, grid-connected operation can be continued and a quick recovery from the voltage drop state can be achieved when the voltage in the AC power supply system 2 recovers.

[その他の実施形態]
以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更、修正が可能である。
[Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various improvements, changes, and modifications are possible within the scope of the spirit of the present disclosure.

例えば、上記実施の形態においては、電源系統1における交流配線5が三相系統である場合について説明したが、これに限られない。例えば、交流配線5が単相二線系統または単相三線系統の場合であっても、各種演算の方法が系統の方式に応じて異なることを除いて同様の電源系統1を構築可能である。 For example, in the above embodiment, the AC wiring 5 in the power supply system 1 is described as a three-phase system, but this is not limited to this. For example, even if the AC wiring 5 is a single-phase two-wire system or a single-phase three-wire system, a similar power supply system 1 can be constructed, except that the various calculation methods differ depending on the system type.

また、上記実施の形態においては、駆動信号生成部85において、d軸電流Idのフィードバックループにd軸制限電圧Vdlを追加する態様を例示したが、これに加えてまたはこれに代えて、q軸電流Iqのフィードバックループにq軸制限電圧Vqlを追加してもよい。すなわち、駆動信号生成部85は、q軸電流指令値Iq_cmdに対するq軸電流Iqの偏差D5q=Iq_cmd-Iqに基づく値に、制限電圧としてq軸電圧Vqを所定の第3範囲内に制限したq軸制限電圧Vqlを加えて、q軸電圧指令値Vq_refを生成してもよい。 In addition, in the above embodiment, the drive signal generator 85 adds the d-axis limit voltage Vdl to the feedback loop of the d-axis current Id. However, in addition to or instead of this, the q-axis limit voltage Vql may be added to the feedback loop of the q-axis current Iq. That is, the drive signal generator 85 may generate the q-axis voltage command value Vq_ref by adding a q-axis limit voltage Vql, which limits the q-axis voltage Vq to a value based on the deviation D5q = Iq_cmd - Iq of the q-axis current Iq from the q-axis current command value Iq_cmd, as a limit voltage.

また、上記実施の形態においては、d軸制限電圧Vd1を生成するためのd軸電圧Vdの制限範囲である第2範囲を、d軸電圧Vdの定格電圧を1としたとき、0以上1以下としたが、これに限られない。ただし、第2範囲は、d軸電圧Vdの定格電圧を1としたとき、1以下の範囲であることが好ましい。また、q軸電流Iqのフィードバックループにq軸制限電圧Vqlを追加する場合、d軸制限電圧Vdlは例えば、d軸電圧Vdの定格電圧を1としたとき、1等の固定値でもよい。また、q軸制限電圧Vq1を生成するためのq軸電圧Vqの制限範囲である第3範囲は、電源系統1に応じて適宜設定され得る。ただし、第3範囲は、q軸電圧Vqの定格電圧を1としたとき、0を含む範囲であることが好ましい。 In the above embodiment, the second range, which is the limit range of the d-axis voltage Vd for generating the d-axis limit voltage Vd1, is set to 0 or more and 1 or less, where the rated voltage of the d-axis voltage Vd is 1. However, this is not limited to this. However, the second range is preferably a range of 1 or less, where the rated voltage of the d-axis voltage Vd is 1. Furthermore, when the q-axis limit voltage Vql is added to the feedback loop of the q-axis current Iq, the d-axis limit voltage Vdl may be a fixed value such as 1, where the rated voltage of the d-axis voltage Vd is 1. Furthermore, the third range, which is the limit range of the q-axis voltage Vq for generating the q-axis limit voltage Vq1, can be set appropriately depending on the power supply system 1. However, the third range is preferably a range that includes 0, where the rated voltage of the q-axis voltage Vq is 1.

また、上記実施の形態においては、駆動信号生成部85においてd軸-q軸間の非干渉化処理を行うべくd軸電流Idに関する第5偏差D5dから干渉成分XqIqを差し引き、q軸電流Iqに関する第5偏差D5qに干渉成分XdIdを加える演算を行っている例を示したが、干渉成分XqIqの減算および干渉成分XdIdの加算はなくてもよい。 In addition, in the above embodiment, an example was shown in which the drive signal generation unit 85 subtracts the interference component XqIq from the fifth deviation D5d regarding the d-axis current Id and adds the interference component XdId to the fifth deviation D5q regarding the q-axis current Iq to perform decoupling processing between the d-axis and q-axes, but the subtraction of the interference component XqIq and the addition of the interference component XdId do not have to be performed.

[本開示のまとめ]
本開示の一態様に係る電力変換器の制御器は、蓄電設備と交流電源系統との間で電力変換を行う電力変換器の制御器であって、前記交流電源系統と前記電力変換器とを接続する交流配線における電圧、周波数および前記電力変換器から前記交流配線に出力される電流を取得し、前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器有効電力に対する周波数の関係が所定の第1の垂下特性を有するように、所定の有効電力指令値に対する前記電力変換器有効電力の偏差である第1偏差に基づく値に、前記第1の垂下特性を示す係数を掛ける演算を含む周波数目標値演算処理によって周波数目標値を算出し、前記周波数目標値に対する前記交流配線における周波数の偏差である第2偏差を積算して内部相差角を算出し、所定の無効電力指令値に対する前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器無効電力の偏差である第3偏差に基づく値に、所定の基準電圧を加算して内部起電圧目標値を算出し、前記内部相差角と、前記内部起電圧目標値と、前記交流配線における電圧とから、電流目標値を算出し、前記電流目標値を所定の第1範囲内に制限して電流指令値を生成し、前記電流目標値に対する前記電流指令値の偏差である第4偏差と、前記交流配線における電圧とから電力補正値を算出し、前記電力補正値により前記第1偏差を補正することにより、前記周波数目標値を補正し、前記交流配線における電圧を所定の制限範囲内に制限した制限電圧を生成し、前記電流指令値に対する前記交流配線に出力される電流の偏差である第5偏差に基づく値に前記制限電圧を加えて電圧指令値を生成することにより、前記電力変換器の駆動信号を生成する。
Summary of the Disclosure
A controller of a power converter according to one aspect of the present disclosure is a controller of a power converter that performs power conversion between an energy storage facility and an AC power supply system, and the controller acquires a voltage and a frequency in AC wiring that connects the AC power supply system and the power converter, and a current output from the power converter to the AC wiring, calculates a frequency target value by a frequency target value calculation process that includes an operation of multiplying a value based on a first deviation that is a deviation of the power converter active power from a predetermined active power command value by a coefficient that indicates the first drooping characteristic, so that a relationship of frequency with respect to power converter active power output by the power converter to the AC wiring has a predetermined first drooping characteristic, calculates an internal phase difference angle by integrating a second deviation that is a deviation of the frequency in the AC wiring from the frequency target value, and calculates a voltage and a frequency in AC wiring that connects the AC power supply system and the power converter, and a current output from the power converter to the AC wiring calculates an internal electromotive force target value by adding a predetermined reference voltage to a value based on a third deviation that is a deviation of the power converter reactive power output by the power converter; calculates a current target value from the internal phase difference angle, the internal electromotive force target value, and a voltage in the AC wiring; generates a current command value by limiting the current target value to a predetermined first range; calculates a power correction value from a fourth deviation that is a deviation of the current command value from the current target value and the voltage in the AC wiring; corrects the frequency target value by correcting the first deviation with the power correction value; generates a limit voltage that limits the voltage in the AC wiring to a predetermined limit range; and generates a voltage command value by adding the limit voltage to a value based on a fifth deviation that is a deviation of the current output to the AC wiring from the current command value.

上記構成によれば、仮想発電機から出力される電流として推定された電流目標値を第1範囲内に制限した電流指令値を用いて電力変換器が駆動される。これにより、瞬間的な電圧低下時の過電流を抑制することができる。さらに、電流指令値のフィードバックループに、交流配線における電圧を所定の制限範囲内に制限した制限電圧が加算されるため、瞬間的な電圧低下時の電流制御の応答性を高めることができ、過電流によるトリップを防止することができる。 With the above configuration, the power converter is driven using a current command value that limits the current target value estimated as the current output from the virtual generator to within a first range. This makes it possible to suppress overcurrent during momentary voltage drops. Furthermore, because a limit voltage that limits the voltage in the AC wiring to within a predetermined limit range is added to the feedback loop of the current command value, the responsiveness of current control during momentary voltage drops can be improved, making it possible to prevent tripping due to overcurrent.

さらに、上記構成においては、電流目標値に対する電流指令値の偏差である第4偏差と、交流配線における電圧とから電力補正値が算出される。算出された電力補正値が周波数目標値を算出するための第1偏差から差し引かれる。これにより、仮想発電機から出力される電流として推定された電流目標値に対して電流指令値が制限され、当該制限された電流指令値に基づいて出力電力が決定されることによる電力の出力低下に伴う周波数目標値の上昇が抑制される。この結果、瞬間的な電圧低下時に生じる内部相差角の増大が抑制される。したがって、交流電源系統における電圧回復時に電力動揺の発生が抑制され、電圧低下状態から早急に復旧させることができる。 Furthermore, in the above configuration, a power correction value is calculated from the fourth deviation, which is the deviation of the current command value from the current target value, and the voltage in the AC wiring. The calculated power correction value is subtracted from the first deviation used to calculate the frequency target value. This limits the current command value to the current target value estimated as the current output from the virtual generator, and suppresses an increase in the frequency target value associated with a decrease in power output due to the output power being determined based on this limited current command value. As a result, an increase in the internal phase difference angle that occurs during a momentary voltage drop is suppressed. Therefore, the occurrence of power oscillations is suppressed when voltage recovers in the AC power system, enabling rapid recovery from a voltage drop state.

また、上記構成においては、駆動信号を生成するための電流フィードバックループに加えられる電圧の加算項として、交流配線における電圧を所定の制限範囲内に制限した電圧が加えられる。これにより、従来の仮想発電機モデル制御と同様に制御方式を変更することなく連系運転と自立運転との間の切り替えを可能としつつ、瞬間的な電圧低下発生時における電流制御の応答性を高めることができる。 In addition, in the above configuration, a voltage that limits the voltage in the AC wiring to within a predetermined limit range is added as an additive term to the voltage added to the current feedback loop to generate the drive signal. This makes it possible to switch between grid-connected operation and stand-alone operation without changing the control method, as with conventional virtual generator model control, while also improving the responsiveness of current control when a momentary voltage drop occurs.

前記電流指令値は、d軸電流指令値およびq軸電流指令値を含み、前記制御器は、前記交流配線における電圧の瞬時値からd軸電圧およびq軸電圧を算出し、前記交流配線における電流の瞬時値からd軸電流およびq軸電流を算出し、前記d軸電流指令値に対する前記d軸電流の偏差に基づく値に前記制限電圧として前記d軸電圧を所定の第2範囲内に制限したd軸制限電圧を加えてd軸電圧指令値を生成し、前記q軸電流指令値に対する前記q軸電流の偏差に基づく値をq軸電圧指令値として生成してもよい。 The current command value may include a d-axis current command value and a q-axis current command value, and the controller may calculate a d-axis voltage and a q-axis voltage from the instantaneous value of the voltage in the AC wiring, calculate a d-axis current and a q-axis current from the instantaneous value of the current in the AC wiring, add a d-axis limit voltage that limits the d-axis voltage within a predetermined second range as the limit voltage to a value based on the deviation of the d-axis current from the d-axis current command value to generate a d-axis voltage command value, and generate a q-axis voltage command value based on the deviation of the q-axis current from the q-axis current command value.

前記d軸制限電圧の大きさは、前記d軸電圧の定格電圧を1としたとき、0以上1以下であってもよい。 The magnitude of the d-axis limit voltage may be greater than or equal to 0 and less than or equal to 1, where the rated voltage of the d-axis voltage is 1.

2 交流電源系統
3 蓄電設備
4 電力変換器
10 制御器
71 電圧演算部
72 電流演算部
80 周波数目標値演算部
82 内部相差角演算部
83 内部起電圧目標値演算部
84 電流指令値演算部
85 駆動信号生成部
2 AC power supply system 3 Power storage equipment 4 Power converter 10 Controller 71 Voltage calculation unit 72 Current calculation unit 80 Frequency target value calculation unit 82 Internal phase difference angle calculation unit 83 Internal electromotive voltage target value calculation unit 84 Current command value calculation unit 85 Drive signal generation unit

Claims (4)

蓄電設備と交流電源系統との間で電力変換を行う電力変換器の制御器であって、
前記交流電源系統と前記電力変換器とを接続する交流配線における電圧、周波数および前記電力変換器から前記交流配線に出力される電流を取得し、
前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器有効電力に対する周波数の関係が所定の第1の垂下特性を有するように、所定の有効電力指令値に対する前記電力変換器有効電力の偏差である第1偏差に基づく値に、前記第1の垂下特性を示す係数を掛ける演算を含む周波数目標値演算処理によって周波数目標値を算出し、
前記周波数目標値に対する前記交流配線における周波数の偏差である第2偏差を積算して内部相差角を算出し、
所定の無効電力指令値に対する前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器無効電力の偏差である第3偏差に基づく値に、所定の基準電圧を加算して内部起電圧目標値を算出し、
前記内部相差角と、前記内部起電圧目標値と、前記交流配線における電圧とから、電流目標値を算出し、
前記電流目標値を所定の第1範囲内に制限して電流指令値を生成し、
前記電流目標値に対する前記電流指令値の偏差である第4偏差と、前記交流配線における電圧とから電力補正値を算出し、
前記電力補正値により前記第1偏差を補正することにより、前記周波数目標値を補正し、
前記交流配線における電圧を所定の制限範囲内に制限した制限電圧を生成し、前記電流指令値に対する前記交流配線に出力される電流の偏差である第5偏差に基づく値に前記制限電圧を加えて電圧指令値を生成することにより、前記電力変換器の駆動信号を生成する、制御器。
A controller for a power converter that performs power conversion between a power storage facility and an AC power supply system,
acquiring a voltage and a frequency in an AC wiring that connects the AC power supply system and the power converter, and a current output from the power converter to the AC wiring;
calculating a frequency target value by a frequency target value calculation process including a calculation of multiplying a value based on a first deviation, which is a deviation of the power converter active power from a predetermined active power command value, by a coefficient indicating the first drooping characteristic so that a relationship between the frequency and the power converter active power output by the power converter to the AC wiring has the predetermined first drooping characteristic;
calculating an internal phase difference angle by integrating a second deviation, which is a deviation of the frequency in the AC wiring from the frequency target value;
calculating an internal electromotive voltage target value by adding a predetermined reference voltage to a value based on a third deviation, which is a deviation of the power converter reactive power output by the power converter to the AC wiring from a predetermined reactive power command value;
calculating a current target value from the internal phase difference angle, the internal electromotive voltage target value, and a voltage in the AC wiring;
generating a current command value by limiting the current target value to within a predetermined first range;
calculating a power correction value from a fourth deviation, which is a deviation of the current command value from the current target value, and a voltage in the AC wiring;
correcting the first deviation using the power correction value to correct the frequency target value;
a controller that generates a limit voltage that limits the voltage in the AC wiring to a predetermined limit range, and generates a voltage command value by adding the limit voltage to a value based on a fifth deviation that is a deviation of the current output to the AC wiring from the current command value, thereby generating a drive signal for the power converter.
前記電流指令値は、d軸電流指令値およびq軸電流指令値を含み、
前記制御器は、
前記交流配線における電圧の瞬時値からd軸電圧およびq軸電圧を算出し、
前記交流配線における電流の瞬時値からd軸電流およびq軸電流を算出し、
前記d軸電流指令値に対する前記d軸電流の偏差に基づく値に前記制限電圧として前記d軸電圧を所定の第2範囲内に制限したd軸制限電圧を加えてd軸電圧指令値を生成し、
前記q軸電流指令値に対する前記q軸電流の偏差に基づく値をq軸電圧指令値として生成する、請求項1に記載の制御器。
the current command value includes a d-axis current command value and a q-axis current command value,
The controller
calculating a d-axis voltage and a q-axis voltage from the instantaneous value of the voltage in the AC wiring;
calculating a d-axis current and a q-axis current from the instantaneous value of the current in the AC wiring;
generating a d-axis voltage command value by adding a d-axis limit voltage, which limits the d-axis voltage within a predetermined second range as the limit voltage, to a value based on a deviation of the d-axis current from the d-axis current command value;
The controller according to claim 1 , wherein the controller generates a value based on a deviation of the q-axis current from the q-axis current command value as a q-axis voltage command value.
前記d軸制限電圧の大きさは、前記d軸電圧の定格電圧を1としたとき、0以上1以下である、請求項2に記載の制御器。 The controller of claim 2, wherein the magnitude of the d-axis limit voltage is greater than or equal to 0 and less than or equal to 1, where the rated voltage of the d-axis voltage is 1. 蓄電設備と交流電源系統との間で電力変換を行う電力変換器の制御方法であって、
前記交流電源系統と前記電力変換器とを接続する交流配線における電圧、周波数および前記電力変換器から前記交流配線に出力される電流を取得し、
前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器有効電力に対する周波数の関係が所定の第1の垂下特性を有するように、所定の有効電力指令値に対する前記電力変換器有効電力の偏差である第1偏差に基づく値に、前記第1の垂下特性を示す係数を掛ける演算を含む周波数目標値演算処理によって周波数目標値を算出し、
前記周波数目標値に対する前記交流配線における周波数の偏差である第2偏差を積算して内部相差角を算出し、
所定の無効電力指令値に対する前記交流配線に前記電力変換器が出力する電力変換器無効電力の偏差である第3偏差に基づく値に、所定の基準電圧を加算して内部起電圧目標値を算出し、
前記内部相差角と、前記内部起電圧目標値と、前記交流配線における電圧とから、電流目標値を算出し、
前記電流目標値を所定の第1範囲内に制限して電流指令値を生成し、
前記電流目標値に対する前記電流指令値の偏差である第4偏差と、前記交流配線における電圧とから電力補正値を算出し、
前記電力補正値により前記第1偏差を補正することにより、前記周波数目標値を補正し、
前記交流配線における電圧を所定の第2範囲内に制限した制限電圧を生成し、前記電流指令値に対する前記交流配線に出力される電流の偏差である第5偏差に基づく値に前記制限電圧を加えて電圧指令値を生成することにより、前記電力変換器の駆動信号を生成する、制御方法。
A control method for a power converter that performs power conversion between a power storage facility and an AC power supply system, comprising:
acquiring a voltage and a frequency in an AC wiring that connects the AC power supply system and the power converter, and a current output from the power converter to the AC wiring;
calculating a frequency target value by a frequency target value calculation process including a calculation of multiplying a value based on a first deviation, which is a deviation of the power converter active power from a predetermined active power command value, by a coefficient indicating the first drooping characteristic so that a relationship between the frequency and the power converter active power output by the power converter to the AC wiring has the predetermined first drooping characteristic;
calculating an internal phase difference angle by integrating a second deviation, which is a deviation of the frequency in the AC wiring from the frequency target value;
calculating an internal electromotive voltage target value by adding a predetermined reference voltage to a value based on a third deviation, which is a deviation of the power converter reactive power output by the power converter to the AC wiring from a predetermined reactive power command value;
calculating a current target value from the internal phase difference angle, the internal electromotive voltage target value, and a voltage in the AC wiring;
generating a current command value by limiting the current target value to within a predetermined first range;
calculating a power correction value from a fourth deviation, which is a deviation of the current command value from the current target value, and a voltage in the AC wiring;
correcting the first deviation using the power correction value to correct the frequency target value;
a limiting voltage that limits the voltage in the AC wiring to a predetermined second range is generated, and a voltage command value is generated by adding the limiting voltage to a value based on a fifth deviation that is a deviation of the current output to the AC wiring from the current command value, thereby generating a drive signal for the power converter.
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