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JP7747950B2 - Power supply device and control method for power supply device - Google Patents
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JP7747950B2 - Power supply device and control method for power supply device - Google Patents

Power supply device and control method for power supply device

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JP7747950B2
JP7747950B2 JP2021143377A JP2021143377A JP7747950B2 JP 7747950 B2 JP7747950 B2 JP 7747950B2 JP 2021143377 A JP2021143377 A JP 2021143377A JP 2021143377 A JP2021143377 A JP 2021143377A JP 7747950 B2 JP7747950 B2 JP 7747950B2
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Description

本開示は、電源装置、及び電源装置の制御方法に関する。 This disclosure relates to a power supply device and a method for controlling a power supply device.

発電システムによる電力系統等への電力供給のバックアップや平滑化を行うための、2次電池等のエネルギー貯蔵装置を備えた電源装置が知られている。このような電源装置は、エネルギー貯蔵装置の出力する直流電力を、所要の電圧及び周波数の交流電力に変換する変換器を備えている。発電システムからの電力供給が低下または停止した際に、このような電源装置は、必要な交流電力を電力系統または特定の電気使用設備に対して供給するように動作する。 Power supply devices equipped with energy storage devices such as secondary batteries are known for backing up and smoothing the power supply from a power generation system to a power grid. Such power supply devices include a converter that converts the DC power output from the energy storage device into AC power of the required voltage and frequency. When the power supply from the power generation system drops or is cut off, such power supply devices operate to supply the required AC power to the power grid or specific electrical equipment.

国際公開第2021/033299号International Publication No. 2021/033299

上記のような従来の電源装置では、例えば、電力系統での短絡事故や瞬低などの発生時において、変換器のAC出力の電圧の値が低下し、かつ、変換器のAC出力の電流の値が急速に増加するために、当該AC出力の電圧の値を用いた電圧制御と当該AC出力の電流の値を用いた電流制御とを併用して、当該変換器の制御を実行していた。 In conventional power supply devices such as those described above, when a short circuit or momentary drop occurs in the power grid, the AC output voltage of the converter drops and the AC output current of the converter increases rapidly. Therefore, the converter is controlled by a combination of voltage control using the AC output voltage and current control using the AC output current.

ところが、上記のような従来の電源装置では、短絡事故等の発生時において、電流制御と電圧制御とが相互に干渉するという問題点を生じることがあった。 However, with conventional power supply devices such as those described above, there was a problem in that current control and voltage control could interfere with each other in the event of a short circuit or other accident.

本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、短絡事故等の発生時において、電流制御と電圧制御とが相互に干渉するのを抑制することができる電源装置、及び電源装置の制御方法を提供することを目的とする。 This disclosure was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a power supply device and a power supply device control method that can prevent mutual interference between current control and voltage control in the event of a short-circuit accident or other event.

上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る電源装置は、エネルギー貯蔵装置と、前記エネルギー貯蔵装置のDC出力をAC出力に変換する変換器と、前記AC出力の電流を計測する電流計測器と、前記AC出力の電圧を計測する電圧計測器と、前記変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧の値の、前記電圧の通常値からの偏差を参照して、前記電圧の値が前記通常値となるように前記変換器を制御する電圧制御ブロックと、前記電流の値が第1リミット値を超えた場合に、前記電圧制御ブロックに入力される前記偏差を実質的に0とする入力遮断部と、前記電流の値が前記第1リミット値を超えた場合に、前記電流の値と、前記第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、前記電流の値が前記所定値となるように、前記変換器を制御する電流制御ブロックと、を有する。 In order to solve the above problem, a power supply apparatus according to one aspect of the present disclosure includes an energy storage device, a converter that converts the DC output of the energy storage device into an AC output, a current meter that measures the current of the AC output, a voltage meter that measures the voltage of the AC output, and a control unit that controls the converter. The control unit has a voltage control block that references a deviation of the voltage value from a normal voltage value and controls the converter so that the voltage value becomes the normal voltage value, an input cutoff unit that sets the deviation input to the voltage control block to substantially zero when the current value exceeds a first limit value, and a current control block that references the difference between the current value and a predetermined value greater than the first limit value and controls the converter so that the current value becomes the predetermined current value when the current value exceeds the first limit value.

また、本開示の一側面に係る電源装置の制御方法は、エネルギー貯蔵装置と、前記エネルギー貯蔵装置のDC出力をAC出力に変換する変換器と、前記変換器を制御する制御部と、を備えた電源装置の制御方法であって、前記AC出力の電圧の値の、前記電圧の通常値からの偏差を参照して、前記電圧の値が前記通常値となるように前記変換器を制御する第1制御を実行するとともに、前記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた場合には、前記第1制御における前記偏差を強制的に実質0とするとともに、前記電流の値と、前記第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、前記電流の値が前記所定値となるように、前記変換器を制御する第2制御を合わせて実行する。 Furthermore, a control method for a power supply device according to one aspect of the present disclosure is a control method for a power supply device including an energy storage device, a converter that converts the DC output of the energy storage device into an AC output, and a control unit that controls the converter, and executes a first control that references a deviation of the voltage value of the AC output from a normal value of the voltage and controls the converter so that the voltage value becomes the normal value, and when the current value of the AC output exceeds a first limit value, simultaneously executes a second control that forcibly sets the deviation in the first control to essentially zero and references the difference between the current value and a predetermined value greater than the first limit value and controls the converter so that the current value becomes the predetermined value.

本開示の一態様によれば、短絡事故等の発生時において、電流制御と電圧制御とが相互に干渉するのを抑制することができる電源装置、及び電源装置の制御方法を提供することができる。 One aspect of the present disclosure provides a power supply device and a power supply device control method that can prevent mutual interference between current control and voltage control in the event of a short-circuit accident or the like.

本開示の実施形態に係る電源装置及びそれを適用した電力系統を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a power supply device according to an embodiment of the present disclosure and a power system to which the power supply device is applied; 上記電源装置に含まれた制御部の制御ロジックを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a control logic of a control unit included in the power supply device. 上記電源装置の各部の信号波形を示すタイムチャートである。4 is a time chart showing signal waveforms of various parts of the power supply device. 比較例の電源装置における動作波形の具体例を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing a specific example of an operating waveform in a power supply device of the comparative example. 上記電源装置における動作波形の具体例を示す波形図である。5A and 5B are waveform diagrams showing specific examples of operating waveforms in the power supply device.

〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
[Embodiment]
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail.

<電源装置1が適用される電力系統100の構成>
図1は、実施形態に係る電源装置1を示す図である。図1には、電源装置1が適用された電力系統100の全体が示されている。電源装置1は、エネルギー貯蔵装置10を備えた、電力を貯蔵できる装置である。電源装置1の出力する交流電力(AC出力)は、複数のフィーダ90に供給される。
<Configuration of power system 100 to which power supply device 1 is applied>
Fig. 1 is a diagram showing a power supply device 1 according to an embodiment. Fig. 1 shows the entirety of a power system 100 to which the power supply device 1 is applied. The power supply device 1 is a device that is equipped with an energy storage device 10 and is capable of storing power. Alternating current power (AC output) output by the power supply device 1 is supplied to a plurality of feeders 90.

それぞれのフィーダ90は、ブレーカ91と負荷92とから構成される。それぞれのフィーダ90において、ブレーカ91は、当該フィーダ90内で短絡事故が発生すると、過電流の所定時間の継続を検出してトリップし、当該フィーダ90を電力系統100から解列させる。 Each feeder 90 consists of a breaker 91 and a load 92. In each feeder 90, when a short circuit occurs within that feeder 90, the breaker 91 detects that an overcurrent has continued for a predetermined period of time and trips, disconnecting the feeder 90 from the power grid 100.

なお、図1には示されないが、電力系統100には、太陽光発電システムや風力発電システム等の自然エネルギーによる発電システムが、電源装置1に並列配置されていてもよい。あるいは、ディーゼル発電機やコジェネレーションシステム等の、燃料を用いる発電システムが電源装置1に並列配置されていてもよい。電源装置1は、少なくともこれらいずれかの発電システムの出力のバックアップとして適用され得る。その意味で電源装置1は、無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)でもある。 Although not shown in FIG. 1, the power grid 100 may also include a power generation system that uses natural energy, such as a solar power generation system or a wind power generation system, arranged in parallel with the power supply unit 1. Alternatively, a power generation system that uses fuel, such as a diesel generator or a cogeneration system, may also be arranged in parallel with the power supply unit 1. The power supply unit 1 can be used as a backup for the output of at least one of these power generation systems. In that sense, the power supply unit 1 is also an uninterruptible power supply (UPS).

電力系統100の具体例として、離島内や山間部の孤立した電力系統を挙げることができる。そのような電力系統で自然エネルギーによる発電システムが用いられていれば、エネルギー貯蔵装置10を備えた電源装置1が適用されることで、自然エネルギーを利用する電力供給の平滑化が図られる。あるいは、そのような電力系統100で燃料を用いる発電システムが用いられていれば、発電システムの故障に備えたバックアップ電源としても電源装置1が採用され得る。 Specific examples of power systems 100 include isolated power systems on remote islands or in mountainous areas. If such power systems use a power generation system that uses natural energy, applying power supply device 1 equipped with energy storage device 10 can smooth out the power supply that uses natural energy. Alternatively, if such power systems 100 use a power generation system that uses fuel, power supply device 1 can also be used as a backup power source in case of a power generation system failure.

しかし、電力系統100の具体例としては、離島内や山間部の孤立した電力系統に限られるものではなく、自然エネルギーを用いた発電システムやその他の発電システムを利用する工場内の電力系統であってもよい。工場内の電力系統であっても、本発明の開示例の効果、作用は同様に奏される。 However, specific examples of the power system 100 are not limited to isolated power systems on remote islands or in mountainous areas, but may also be power systems within factories that use natural energy-based power generation systems or other power generation systems. The effects and functions of the disclosed examples of the present invention are similarly achieved even in power systems within factories.

実施形態に係る電源装置1は、電力系統100に対する電力の供給を行っている時に、フィーダ90において短絡事故が発生した際にも、なるべく運用を停止せず、電力系統100に対する電力の供給を継続するように動作する。以下の説明においては、理解を容易にするため、電力系統100に対して電源装置1のみが電力の供給を行っているかのように記載している。しかし、電源装置1が電力系統100に対する電力の供給を行っておれば、他の発電システムと並列運用していても、電源装置1の動作は同様である。 When power supply device 1 according to the embodiment is supplying power to power system 100, even if a short-circuit accident occurs in feeder 90, it operates to continue supplying power to power system 100 without halting operation as much as possible. For ease of understanding, the following description will be written as if only power supply device 1 is supplying power to power system 100. However, as long as power supply device 1 is supplying power to power system 100, the operation of power supply device 1 will be the same even if it is operating in parallel with other power generation systems.

<電源装置1の構成>
図1に示されるように、電源装置1は、エネルギー貯蔵装置10、DC-AC変換器20(変換器)、フィルタ30、電流計測器40、電圧計測器50、及び制御部60を備えている。
<Configuration of power supply device 1>
As shown in FIG. 1, the power supply device 1 includes an energy storage device 10 , a DC-AC converter 20 (converter), a filter 30 , a current meter 40 , a voltage meter 50 , and a control unit 60 .

エネルギー貯蔵装置10は、入力された電力を内部にエネルギーとして保持し、保持したエネルギーを必要に応じて直流電力(DC出力)として出力する装置である。エネルギー貯蔵装置10は、リチウムイオン電池、NaS(ナトリウム・硫黄)電池、レドックスフロー電池、鉛蓄電池等の、2次電池を備えた装置であり得る。 The energy storage device 10 is a device that stores input power as energy internally and outputs the stored energy as direct current power (DC output) as needed. The energy storage device 10 may be a device equipped with a secondary battery, such as a lithium-ion battery, a NaS (sodium-sulfur) battery, a redox flow battery, or a lead-acid battery.

しかしエネルギー貯蔵装置10は2次電池を備えた装置に限られるものではない。エネルギー貯蔵装置10として、キャパシタ、超伝導電力貯蔵ユニット、フライホイール式電力貯蔵ユニット、圧縮空気式電力貯蔵ユニットなど、電気エネルギーを貯蔵する機能を備えた任意のユニットを用いることができる。なお、エネルギー貯蔵装置10が直流電力として出力する装置であるとは、一旦内部で交流電力として出力した電力を、整流回路やコンバータ等で直流化して出力する場合も含む概念である。 However, the energy storage device 10 is not limited to devices equipped with secondary batteries. Any unit capable of storing electrical energy can be used as the energy storage device 10, such as a capacitor, a superconducting power storage unit, a flywheel-type power storage unit, or a compressed air-type power storage unit. Note that the concept of the energy storage device 10 being a device that outputs DC power also includes cases where power is first output internally as AC power, and then converted to DC power using a rectifier circuit, converter, etc.

DC-AC変換器20は、エネルギー貯蔵装置10が出力する直流電力(DC出力)を、交流電力(AC出力)に変換する装置である。DC-AC変換器20は、制御部60からの出力指令に従ったPWM(Pulse Width Modulation)により、直流電力を、フィルタ30を介して、電力系統100が利用する所要の電圧、周波数の交流電力に変換する。フィルタ30は、DC-AC変換器20の出力に含まれる高調波を取り除くためのフィルタである。電流計測器40、電圧計測器50は、それぞれ電源装置1が出力する交流電力(AC出力)の電流、電圧を計測し、その情報を制御部60に伝達する。 The DC-AC converter 20 converts the direct current power (DC output) output by the energy storage device 10 into alternating current power (AC output). The DC-AC converter 20 uses PWM (Pulse Width Modulation) in accordance with output commands from the control unit 60 to convert the DC power via the filter 30 into AC power of the required voltage and frequency for use by the power grid 100. The filter 30 is a filter for removing harmonics contained in the output of the DC-AC converter 20. The current meter 40 and voltage meter 50 respectively measure the current and voltage of the alternating current power (AC output) output by the power supply device 1 and transmit this information to the control unit 60.

<制御部60の構成>
次に、図2及び図3も参照して、制御部60の構成、及びその動作について具体的に説明する。図2は、上記電源装置1に含まれた制御部60の制御ロジックを示す図である。図3は、上記電源装置1の各部の信号波形を示すタイムチャートである。
<Configuration of control unit 60>
Next, the configuration and operation of the control unit 60 will be described in detail with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a diagram showing the control logic of the control unit 60 included in the power supply device 1. Figure 3 is a time chart showing signal waveforms of each part of the power supply device 1.

制御部60がDC-AC変換器20に出力する出力指令は、制御部60が指示する出力電圧の瞬時値である。瞬時値Vsin(ωt)は、位相成分sin(ωt)と振幅成分Vとの積である。位相成分sin(ωt)を表す位相指令は、周波数指令(ωに相当)に基づき位相算出902の機能ブロックにより算出される。 The output command output by the control unit 60 to the DC-AC converter 20 is the instantaneous value of the output voltage instructed by the control unit 60. The instantaneous value V sin(ωt) is the product of the phase component sin(ωt) and the amplitude component V. The phase command representing the phase component sin(ωt) is calculated by the phase calculation 902 function block based on the frequency command (corresponding to ω).

振幅成分Vは振幅指令として算出される。なお振幅は非負であるので、振幅指令の算出には、0未満の信号を制限するリミッタ901が設けられている。出力指令は振幅指令と位相指令とが乗算器903で掛け合わされて生成される。 The amplitude component V is calculated as an amplitude command. Since the amplitude is non-negative, a limiter 901 is provided to limit signals below 0 when calculating the amplitude command. The output command is generated by multiplying the amplitude command and phase command in a multiplier 903.

本実施形態の制御部60では、いずれかのフィーダ90で短絡事故や瞬低(数百ms程度)などが発生していない通常時、例えば、図3の時点T1までの期間(「電圧制御」と示されている期間)、DC-AC変換器20に対する電圧制御ブロック81による、第1制御としての電圧制御モードが実行される。また、制御部60では、いずれかのフィーダ90で短絡事故等の発生時、例えば、図3の時点T1から時点T2で示す期間(「電流制御」と示されている期間)、DC-AC変換器20に対する電流制御ブロック61による、第2制御としての電流制御モードが実行される。 In the control unit 60 of this embodiment, during normal operation when no short circuit or voltage drop (of approximately several hundred milliseconds) has occurred on any of the feeders 90, for example, during the period up to time T1 in Figure 3 (the period indicated as "voltage control"), the voltage control block 81 for the DC-AC converter 20 executes a voltage control mode as the first control. Furthermore, when a short circuit or other accident has occurred on any of the feeders 90, for example, during the period from time T1 to time T2 in Figure 3 (the period indicated as "current control"), the control unit 60 executes a current control mode as the second control by the current control block 61 for the DC-AC converter 20.

電圧制御ブロック81は、DC-AC変換器の出力を制御する制御部が通常備えているような機能ブロックである。電圧制御ブロック81には、電圧制御器802が設けられており、電圧指令としての電圧基準振幅値の通常値(一般的に定格電圧)と電圧計測値の差異(電圧偏差)とが入力される。 The voltage control block 81 is a functional block typically found in a control unit that controls the output of a DC-AC converter. The voltage control block 81 includes a voltage controller 802, which receives as input the difference (voltage deviation) between the normal value of the voltage reference amplitude (typically the rated voltage) and the voltage measurement value as a voltage command.

電圧制御器802は、例えば、一般的なPI制御を行う機能ブロックである。電圧制御器802は、上記電圧偏差と、当該電圧偏差の過去からの積分に基づき、当該電圧制御器802の出力を算出する。電圧偏差及び電圧偏差の積分が0であれば、電圧制御器802はその出力として一定値を算出し続ける。電圧偏差と電圧偏差の積分が0以外であれば、電圧制御器802は電圧偏差が0に向かうように当該電圧制御器802の出力を算出する。こうして制御部60は、通常時(図3の時点T1まで)には、電圧計測値が上記通常値となるように、DC-AC変換器20をフィードバック制御する。 The voltage controller 802 is a functional block that performs, for example, general PI control. The voltage controller 802 calculates its output based on the voltage deviation and the integration of the voltage deviation from the past. If the voltage deviation and the integral of the voltage deviation are zero, the voltage controller 802 continues to calculate a constant value as its output. If the voltage deviation and the integral of the voltage deviation are other than zero, the voltage controller 802 calculates its output so that the voltage deviation approaches zero. In this way, the control unit 60 feedback-controls the DC-AC converter 20 during normal operation (up to time T1 in Figure 3) so that the measured voltage value remains at the normal value.

なお、上記の説明では、電圧制御器802に、一般的なPI制御を行う機能ブロックを用いた場合について説明した。しかしながら、本実施形態の電圧制御器802は、フィードバック制御を行えるものであれば何等限定されるものではなく、例えば、一般的なP制御、または微分制御などの他の制御を行う機能ブロックを電圧制御器802に用いることもできる。 In the above explanation, a functional block that performs general PI control is used for the voltage controller 802. However, the voltage controller 802 of this embodiment is not limited in any way as long as it is capable of performing feedback control. For example, a functional block that performs other control, such as general P control or differential control, can also be used for the voltage controller 802.

更には、電圧制御ブロック81は、電圧計測器50からの電圧計測値(AC出力の電圧の値)と通常値との電圧偏差に対して、反転回路703の出力を掛け合わす乗算器801とを備えている。反転回路703の動作については後述する。上記通常時において、電圧制御ブロック81の乗算器801には、例えば、図3の時点T1までの期間に示されるように、反転回路703から1(Highレベル)の信号が入力される。これにより、電圧制御ブロック81では、上記通常時では、上記電圧偏差が0とされずに、電圧制御器802に対して入力されて、DC-AC変換器20のフィードバック制御が実行される。 Furthermore, the voltage control block 81 includes a multiplier 801 that multiplies the voltage deviation between the voltage measurement value (AC output voltage value) from the voltage meter 50 and the normal value by the output of the inverter circuit 703. The operation of the inverter circuit 703 will be described later. During the normal operation, a signal of 1 (high level) is input from the inverter circuit 703 to the multiplier 801 of the voltage control block 81, for example, as shown in the period up to time T1 in Figure 3. As a result, during the normal operation, in the voltage control block 81, the voltage deviation is not set to 0, but is input to the voltage controller 802, and feedback control of the DC-AC converter 20 is performed.

また、制御部60は、図2に示すように、電圧制御ブロック81の出力として、上記通常値を加算してDC-AC変換器20に入力するように構成されている。しかし、上記通常値(定格電圧)は一定値であるので、結果として通常時には、DC-AC変換器20が上記電圧偏差によってフィードバック制御される。 Furthermore, as shown in Figure 2, the control unit 60 is configured to add the above-mentioned normal value as the output of the voltage control block 81 and input it to the DC-AC converter 20. However, since the above-mentioned normal value (rated voltage) is a constant value, as a result, under normal circumstances, the DC-AC converter 20 is feedback-controlled by the above-mentioned voltage deviation.

次に、制御部60の他の機能ブロックについて説明する。電流制御ブロック61には、電流制御器602が設けられており、電流指令としての電流出力上限設定値と電流計測値の差異(電流偏差)とが入力される。ここで、制御部60において、電流出力上限設定値は以下のように定められている値である。なお、図3の変換器電流のチャートにおいて電流出力上限設定値L1が点線で示されている。 Next, other functional blocks of the control unit 60 will be described. The current control block 61 is provided with a current controller 602, which inputs the difference (current deviation) between the current output upper limit set value and the current measurement value as a current command. Here, in the control unit 60, the current output upper limit set value is a value determined as follows. Note that the current output upper limit set value L1 is indicated by a dotted line in the converter current chart in Figure 3.

電流計測値が第1リミット値より小さい通常時には、第1リミット値が電流出力上限設定値とされる。ここで、第1リミット値は、継続的にそのような電流を出力してもDC-AC変換器20が破損しないような電流値に設定される。 When the measured current value is normally smaller than the first limit value, the first limit value is set as the current output upper limit setting. Here, the first limit value is set to a current value that will not damage the DC-AC converter 20 even if such a current is continuously output.

いずれかのフィーダ90で短絡事故が発生すると、事故電流が流れるためDC-AC変換器20が出力する電流が急増する。すると、電流計測値が第1リミット値を超える。そして、制御部60は、電流計測値が第1リミット値を超えた場合に、電流制御ブロック61で算出される電流出力上限設定値を第2リミット値まで増加させる。 When a short-circuit fault occurs in any of the feeders 90, a fault current flows, causing a sudden increase in the current output by the DC-AC converter 20. This causes the measured current value to exceed the first limit value. When the measured current value exceeds the first limit value, the control unit 60 increases the current output upper limit setting value calculated by the current control block 61 to the second limit value.

第2リミット値は、第1リミット値よりも大きな値であり、DC-AC変換器20の短時間過負荷レベル以下の値から選択される。また、第2リミット値は、短絡事故の発生したフィーダ90のブレーカ91において過電流が一定時間継続されることで、当該ブレーカ91にトリップを起こさせるような電流値から設定される。第2リミット値の具体的な値としては、第1リミット値の1.5~2倍程度が適当である。 The second limit value is a value greater than the first limit value and is selected from values below the short-term overload level of the DC-AC converter 20. The second limit value is set from a current value that will cause the breaker 91 of the feeder 90 in which a short circuit has occurred to trip if an overcurrent continues for a certain period of time. A specific value for the second limit value is approximately 1.5 to 2 times the first limit value.

なお、制御部60は、電流出力上限設定値の第1リミット値から第2リミット値への変更を、値が徐々に変化するように行うことが好ましい。電流上限値の変化に伴う電源装置1の出力電圧の制御を安定して実行できるようにするためである。 It is preferable that the control unit 60 gradually changes the current output upper limit setting from the first limit value to the second limit value. This is to ensure stable control of the output voltage of the power supply device 1 in response to changes in the current upper limit value.

また、短絡事故が発生したフィーダ90のブレーカ91がトリップすると、当該フィーダ90が解列する。第2リミット値が、短絡事故の発生したフィーダ90のブレーカ91において過電流(事故電流)が一定時間継続されることで、トリップを発生させるような値に設定されているためである。 Furthermore, if the breaker 91 of the feeder 90 where the short-circuit fault occurred trips, the feeder 90 will be disconnected. This is because the second limit value is set to a value that will cause the breaker 91 of the feeder 90 where the short-circuit fault occurred to trip if an overcurrent (fault current) continues for a certain period of time.

短絡事故発生箇所が電力系統100から切り離されると、事故電流の流出が無くなり、DC-AC変換器20が出力する電流は急減して、第1リミット値より小さい値に戻る。制御部60は、電流計測値が第1リミット値未満に低下すると、第1リミット値を電流出力上限設定値とする。つまり、電流出力上限設定値の設定は通常時に戻る。 When the location where the short-circuit fault occurred is disconnected from the power grid 100, the outflow of fault current ceases, and the current output by the DC-AC converter 20 suddenly decreases and returns to a value smaller than the first limit value. When the measured current value falls below the first limit value, the control unit 60 sets the first limit value as the current output upper limit setting. In other words, the current output upper limit setting returns to normal.

電流制御ブロック61は、電流計測器40からの電流計測値(AC出力の電流の値)が入力される実効値算出601の機能ブロックと、電流出力上限設定値と電流計測値(電流計測値が瞬時値である場合には、実効値算出601の機能ブロックにより算出される電流波形の実効値に比例する値)との差分(電流偏差)が入力される電流制御器602と、電流制御器602に接続されたリミッタ603とを備える。 The current control block 61 includes an effective value calculation 601 functional block to which the current measurement value (AC output current value) from the current meter 40 is input, a current controller 602 to which the difference (current deviation) between the current output upper limit setting value and the current measurement value (if the current measurement value is an instantaneous value, a value proportional to the effective value of the current waveform calculated by the effective value calculation 601 functional block) is input, and a limiter 603 connected to the current controller 602.

電流制御器602は、例えば、一般的なPI制御を行う機能ブロックである。電流偏差及び電流偏差の積分が0であれば、電流制御器602は出力として0を算出し続ける。電流偏差と電流偏差の積分が0以外であれば、電流制御器602は当該電流偏差が0に向かうように出力を算出する。 The current controller 602 is, for example, a functional block that performs general PI control. If the current deviation and the integral of the current deviation are zero, the current controller 602 continues to calculate 0 as the output. If the current deviation and the integral of the current deviation are other than zero, the current controller 602 calculates the output so that the current deviation approaches zero.

なお、上記の説明では、電流制御器602に、一般的なPI制御を行う機能ブロックを用いた場合について説明した。しかしながら、本実施形態の電流制御器602は、フィードバック制御を行えるものであれば何等限定されるものではなく、例えば、一般的なP制御、または微分制御などの他の制御を行う機能ブロックを電流制御器602に用いることもできる。 In the above explanation, a functional block that performs general PI control is used for the current controller 602. However, the current controller 602 of this embodiment is not limited in any way as long as it is capable of performing feedback control. For example, a functional block that performs other control, such as general P control or differential control, can also be used for the current controller 602.

電流制御器602の出力は、リミッタ603を通じて、負である場合にそのまま電流抑制指令(つまり、電流制御ブロック61の出力)として算出される。それ以外の場合、リミッタ603の作用により、電流抑制指令は0であり、電流制御器602の出力は反映されない。 The output of the current controller 602 is passed through limiter 603 and, if it is negative, is calculated as the current suppression command (i.e., the output of the current control block 61). Otherwise, due to the action of limiter 603, the current suppression command is 0, and the output of the current controller 602 is not reflected.

さらに、制御部60は、電流制御ブロック61の出力が入力される抑制検出器701と、抑制検出器701の出力が入力される遅れ回路702と、遅れ回路702の出力が入力される反転回路703とを備えており、反転回路703の出力は電圧制御ブロック81の乗算器801に入力されるように構成されている。 Furthermore, the control unit 60 is equipped with a suppression detector 701 to which the output of the current control block 61 is input, a delay circuit 702 to which the output of the suppression detector 701 is input, and an inversion circuit 703 to which the output of the delay circuit 702 is input, and is configured so that the output of the inversion circuit 703 is input to the multiplier 801 of the voltage control block 81.

抑制検出器701は、電流抑制指令が負値、すなわち、電流制御器602の出力が、リミッタ603でカットされずに出力されているときに、1(Highレベル)の信号を出力し、それ以外のときに0(Lowレベル)の信号を出力する機能ブロックである。遅れ回路702は、入力された信号が0から1に反転したときに、所定の遅延時間(例えば、10ms)を有して信号を0から1に反転させて出力する機能ブロックである。 The suppression detector 701 is a functional block that outputs a signal of 1 (high level) when the current suppression command is negative, i.e., when the output of the current controller 602 is not cut by the limiter 603, and outputs a signal of 0 (low level) otherwise. The delay circuit 702 is a functional block that, when the input signal is inverted from 0 to 1, inverts the signal from 0 to 1 after a predetermined delay time (e.g., 10 ms) and outputs the signal.

それ以外のときに遅れ回路702は、入力信号をそのままの状態で出力する。反転回路703は、入力された1(Highレベル)の信号と0(Lowレベル)の信号とを反転させて出力する機能ブロックである。また、これらの抑制検出器701、遅れ回路702、反転回路703、及び乗算器801は、上記入力遮断部を構成している。 At all other times, delay circuit 702 outputs the input signal unchanged. Inversion circuit 703 is a functional block that inverts the input 1 (high level) and 0 (low level) signals and outputs them. The suppression detector 701, delay circuit 702, inversion circuit 703, and multiplier 801 together make up the input blocking unit.

<電源装置1の動作>
続いて、電源装置1の動作について説明する。上述のように、図3の時点T1までの期間、DC-AC変換器20は、電圧制御ブロック81によりフィードバック制御される。このとき、電流出力上限設定値L1が第1リミット値であり、電流計測値は第1リミット値以下であるため、電流制御器602には正の電流偏差が入力される。
<Operation of power supply device 1>
Next, a description will be given of the operation of the power supply device 1. As described above, during the period up to time T1 in Fig. 3, the DC-AC converter 20 is feedback controlled by the voltage control block 81. At this time, the current output upper limit set value L1 is the first limit value, and the measured current value is equal to or less than the first limit value, so a positive current deviation is input to the current controller 602.

すると、電流制御器602は、DC-AC変換器20の出力を増加させるための正の信号を出力するが、リミッタ603の作用により出力は0とされ、電流抑制指令は0となる。よって、電流制御ブロック61はDC-AC変換器20の制御に寄与しない。また、電流制御器602の出力を検出していない抑制検出器701は0(Lowレベル)の信号を出力し、反転回路703を経て乗算器801には1(Highレベル)の信号が、上述の通り出力される。 As a result, the current controller 602 outputs a positive signal to increase the output of the DC-AC converter 20, but the output is set to 0 by the action of the limiter 603, and the current suppression command is also set to 0. Therefore, the current control block 61 does not contribute to the control of the DC-AC converter 20. Furthermore, the suppression detector 701, which does not detect the output of the current controller 602, outputs a signal of 0 (low level), which is then passed through the inversion circuit 703 and output to the multiplier 801 as described above.

短絡事故が発生し、時点T1でAC出力の電流の値が第1リミット値を超えると、電流偏差が急激に負に反転し、電流制御器602の出力が負となり、電流抑制指令が出力されるようになる。振幅指令には、電流抑制指令が加算されて、DC-AC変換器20の出力が急速に抑制される。こうして、AC出力の電流の値(電流計測値)が急速に抑制される。 When a short-circuit fault occurs and the AC output current value exceeds the first limit value at time T1, the current deviation suddenly turns negative, the output of the current controller 602 becomes negative, and a current suppression command is output. The current suppression command is added to the amplitude command, and the output of the DC-AC converter 20 is rapidly suppressed. In this way, the AC output current value (current measurement value) is rapidly suppressed.

また、以下のようにして上記入力遮断部は電圧制御ブロック81に入力される上記電圧偏差を強制的に実質0とする。すると、電圧制御ブロック81はDC-AC変換器20の制御に実質的に寄与しなくなる。 Furthermore, the input cutoff unit forces the voltage deviation input to the voltage control block 81 to essentially zero as follows. As a result, the voltage control block 81 no longer substantially contributes to the control of the DC-AC converter 20.

電流制御器602からの電流抑制指令は、抑制検出器701にも出力される。すると、抑制検出器701が、電流制御ブロック61の出力(電流抑制指令)に応じて、1(Highレベル)の信号を遅れ回路702に出力する。遅れ回路702は、入力した抑制検出器701からの信号を反転回路703に出力する。反転回路703は、遅れ回路702を介して入力した抑制検出器701からの信号のレベルを反転して、電圧制御ブロック81の乗算器801に出力する。 The current suppression command from the current controller 602 is also output to the suppression detector 701. The suppression detector 701 then outputs a signal of 1 (high level) to the delay circuit 702 in accordance with the output (current suppression command) of the current control block 61. The delay circuit 702 outputs the signal received from the suppression detector 701 to the inversion circuit 703. The inversion circuit 703 inverts the level of the signal received from the suppression detector 701 via the delay circuit 702, and outputs it to the multiplier 801 of the voltage control block 81.

こうして図3に示されるように、時点T1で、抑制検出器701から遅れ回路702への出力は、LowレベルからHighレベルに切り替えられるとともに、反転回路703から乗算器801への出力は、HighレベルからLowレベルに切り替えられる。この結果、時点T1において、これらの抑制検出器701、遅れ回路702、反転回路703、及び乗算器801を含む入力遮断部は、電圧制御ブロック81に入力される電圧偏差を強制的に実質0とする。 As shown in FIG. 3, at time T1, the output from the suppression detector 701 to the delay circuit 702 is switched from low to high, and the output from the inversion circuit 703 to the multiplier 801 is switched from high to low. As a result, at time T1, the input cutoff unit, which includes the suppression detector 701, delay circuit 702, inversion circuit 703, and multiplier 801, forces the voltage deviation input to the voltage control block 81 to essentially zero.

このように、時点T1以降では、DC-AC変換器20は、電流制御ブロック61によりフィードバック制御される。すなわち、制御部60が、DC-AC変換器20を、電流制御モード(第2制御モード)で制御するようになる。なお上述のように、制御部60は、上記電流出力上限設定値を第2リミット値まで徐々に増加させるため、AC出力の電流の値(電流計測値)は、徐々に第2リミット値にまで増加し、その後一定となる。 In this way, from time T1 onwards, the DC-AC converter 20 is feedback-controlled by the current control block 61. That is, the control unit 60 controls the DC-AC converter 20 in current control mode (second control mode). As described above, the control unit 60 gradually increases the current output upper limit setting value up to the second limit value, so the AC output current value (measured current value) gradually increases up to the second limit value and then remains constant.

図3の時点T2において、上述の通り、自己が発生したフィーダ90が解列すると、図3の変換器電流に示すように、DC-AC変換器20が出力する電流は急減して、第1リミット値より小さい値となる。すると、電流偏差が急激に正に反転し、電流制御器602の出力は0となり、リミッタ603の作用により、電流抑制指令もまた0となる。この結果、時点T2以降では、電流制御ブロック61はDC-AC変換器20の制御に寄与しなくなる。 At time T2 in Figure 3, as described above, when feeder 90, which generates its own voltage, is disconnected, the current output by DC-AC converter 20 suddenly decreases to a value smaller than the first limit value, as shown in the converter current in Figure 3. Then, the current deviation suddenly reverses to a positive value, the output of current controller 602 becomes 0, and the current suppression command also becomes 0 due to the action of limiter 603. As a result, from time T2 onwards, current control block 61 no longer contributes to the control of DC-AC converter 20.

すると、図3に示されるように、時点T2で、抑制検出器701から遅れ回路702への出力は、1(Highレベル)の信号から0(Lowレベル)の信号に切り替えられる。また、遅れ回路702の機能により、図3の時点T2から上記遅延期間を経過した時点T3において、反転回路703から乗算器801への出力は、0(Lowレベル)の信号から1(Highレベル)の信号に切り替えられる。 As shown in Figure 3, at time T2, the output from the suppression detector 701 to the delay circuit 702 is switched from a 1 (high level) signal to a 0 (low level) signal. Furthermore, due to the function of the delay circuit 702, at time T3, which is the delay period after time T2 in Figure 3, the output from the inversion circuit 703 to the multiplier 801 is switched from a 0 (low level) signal to a 1 (high level) signal.

つまり、時点T2と時点T3との間の遅延期間では、抑制検出器701から反転回路703への信号は、遅れ回路702により、遅延される。このため、当該遅延期間では、電流制御ブロック61及び電圧制御ブロック81の双方がDC-AC変換器20の制御に寄与しない、電圧基準振幅値(電圧の定格値)に基づくオープンループ制御が実行される。 In other words, during the delay period between time T2 and time T3, the signal from the suppression detector 701 to the inversion circuit 703 is delayed by the delay circuit 702. Therefore, during this delay period, neither the current control block 61 nor the voltage control block 81 contributes to the control of the DC-AC converter 20, and open-loop control is performed based on the voltage reference amplitude value (rated voltage value).

その後、時点T3以降では、反転回路703から乗算器801の信号が1(Highレベル)の信号とされるので、電圧制御ブロック81によるDC-AC変換器20の制御が行われるようになる。 After that, from time T3 onwards, the signal from the inverting circuit 703 to the multiplier 801 becomes a 1 (high level) signal, and the DC-AC converter 20 begins to be controlled by the voltage control block 81.

すなわち、本実施形態では、制御部60は、上記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた後に、当該電流の値が第1リミット値未満に低下した場合に、電流制御ブロック61によるDC-AC変換器20の制御を停止してから、所定の遅延時間経過後に、上記入力遮断部による電圧制御ブロック81への電圧偏差の入力の遮断を解除させる。そして、制御部60は、電圧制御ブロック81によるフィードバック制御を行わせる。 In other words, in this embodiment, when the value of the AC output current exceeds the first limit value and then drops below the first limit value, the control unit 60 stops control of the DC-AC converter 20 by the current control block 61, and then, after a predetermined delay time has elapsed, causes the input cutoff unit to cancel the cutoff of the voltage deviation input to the voltage control block 81. Then, the control unit 60 causes the voltage control block 81 to perform feedback control.

以上のように構成された本実施形態の電源装置1、及びその制御方法では、制御部60は上記AC出力の電圧の値の、電圧の通常値からの電圧偏差を参照して、電圧の値が通常値となるようにDC-AC変換器20を制御する電圧制御ブロック81を有する。制御部60は、上記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた場合に、電圧制御ブロック81に入力される電圧偏差を実質的に0とするとともに、上記電流の値と、第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、電流の値が所定値となるように、DC-AC変換器20を制御する。これにより、本実施形態では、短絡事故等の発生時において、電流制御と電圧制御とが相互に干渉することを回避することができる。 In the power supply device 1 and control method of this embodiment configured as described above, the control unit 60 has a voltage control block 81 that references the voltage deviation of the AC output voltage from its normal value and controls the DC-AC converter 20 so that the voltage value remains at the normal value. When the AC output current value exceeds a first limit value, the control unit 60 sets the voltage deviation input to the voltage control block 81 to essentially zero, and references the difference between the current value and a predetermined value greater than the first limit value and controls the DC-AC converter 20 so that the current value remains at the predetermined value. This makes it possible to avoid mutual interference between current control and voltage control in the event of a short-circuit accident or the like in this embodiment.

また、本実施形態では、制御部60は、上記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた後に、当該電流の値が第1リミット値未満に低下した場合に、電流制御ブロック61によるDC-AC変換器20の制御を停止するとともに、上記入力遮断部による電圧制御ブロック81への電圧偏差の入力の遮断を解除する。これにより、本実施形態では、短絡事故等の復旧後において、DC-AC変換器20に対する電流制御ブロック61による電流制御モードからDC-AC変換器20に対する電圧制御ブロック81による電圧制御モードに切り替えることができ、当該DC-AC変換器20に対する制御モードの切り替えを適切に行うことができる。 Furthermore, in this embodiment, if the value of the AC output current exceeds the first limit value and then falls below the first limit value, the control unit 60 stops control of the DC-AC converter 20 by the current control block 61 and cancels the cut-off of the input of voltage deviation to the voltage control block 81 by the input cut-off unit. As a result, in this embodiment, after recovery from a short-circuit accident or the like, it is possible to switch from a current control mode for the DC-AC converter 20 by the current control block 61 to a voltage control mode for the DC-AC converter 20 by the voltage control block 81, and to appropriately switch the control mode for the DC-AC converter 20.

また、本実施形態では、制御部60は電圧制御ブロック81の出力として、電流制御ブロック61の出力と上記通常値(電圧振幅基準値)とを加算している。これにより、本実施形態では、制御部60において通常値を用いたフィードフォワード制御が行われることとなり、短絡事故等の復旧後において、AC出力の電圧を高速に復電することができる。 In addition, in this embodiment, the control unit 60 adds the output of the current control block 61 to the normal value (voltage amplitude reference value) as the output of the voltage control block 81. As a result, in this embodiment, the control unit 60 performs feedforward control using the normal value, and the AC output voltage can be quickly restored after recovery from a short-circuit accident, etc.

尚、上記の説明以外に、制御部60において、電圧制御ブロック81の出力として、電流制御ブロック61の出力に通常値を加算することなく、当該通常値を用いたフィードフォワード制御の実行を省略することもできる。このようにフィードフォワード制御の実行を割愛した場合には、電源装置1では、制御部60は短絡事故等の復旧時に、出力電圧(電圧計測値)が徐々に復帰するように制御する。そのため、電源装置1のDC-AC変換器20を損傷させるような、例えば、出力電圧(電圧計測値)が急増した場合の電力系統100内の変圧器による過渡的な過電流(偏磁突入電流)が発生することが効果的に抑制される。 In addition to the above, the control unit 60 can also omit the execution of feedforward control using the normal value as the output of the voltage control block 81, without adding the normal value to the output of the current control block 61. When feedforward control is omitted in this way, the control unit 60 in the power supply unit 1 controls the output voltage (measured voltage value) to gradually return to normal when a short-circuit fault or the like is restored. This effectively prevents the occurrence of transient overcurrents (magnetic inrush currents) in the transformers in the power system 100 that could damage the DC-AC converter 20 of the power supply unit 1, for example, when the output voltage (measured voltage value) suddenly increases.

<容量性負荷投入時の動作>
また、本実施形態では、上記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた場合に、電圧制御モードを停止させて、電流制御モードに切り替える。このため、本実施形態の制御部60は、いずれかのフィーダ90において、例えば、過電圧または電圧低下を伴う負荷92としてのコンデンサや変圧器の投入時においても、電流制御モードを実行することにより、過電流(インラッシュ電流)を抑制することができ、過電圧または電圧低下(瞬低)の発生を抑えることができる。
<Operation when capacitive load is applied>
In this embodiment, when the value of the AC output current exceeds the first limit value, the voltage control mode is stopped and the current control mode is switched to. Therefore, the control unit 60 of this embodiment can suppress overcurrent (inrush current) and the occurrence of overvoltage or voltage drop (momentary voltage drop) by executing the current control mode even when, for example, a capacitor or a transformer is turned on as the load 92 in any of the feeders 90, which causes an overvoltage or voltage drop.

比較例として、一般的なDC-AC変換器を制御する制御部の構成である、実施形態1の電圧制御ブロック81に相当する機能のみを有した制御部を備えた電源装置の、容量性負荷の投入動作時の動作を図4に示す。比較例では、時点T14で、コンデンサ等の容量性負荷が投入されると、図4の変換器電流のチャートに示されように、DC-AC変換器20のAC出力の電流の値は、定格電流の2倍程度に上昇する。また、この比較例では、負荷電圧実効値もまた、定格電圧の1.4倍程度に上昇する。 As a comparative example, Figure 4 shows the operation of a power supply device equipped with a control unit having only functions equivalent to the voltage control block 81 of embodiment 1, which is a control unit configuration for controlling a typical DC-AC converter, when a capacitive load is applied. In this comparative example, when a capacitive load such as a capacitor is applied at time T14, as shown in the converter current chart in Figure 4, the AC output current value of the DC-AC converter 20 rises to approximately twice the rated current. In addition, in this comparative example, the effective load voltage also rises to approximately 1.4 times the rated voltage.

これに対して、本実施形態の電源装置1では、図5に示されるように、時点T4で、コンデンサ等の容量性負荷が投入されると、変換器電流のチャートに示されるように、DC-AC変換器20のAC出力の電流の値は、定格電流の1.5倍程度の上昇に抑えることができる。また、本実施形態では、負荷電圧実効値もまた、定格電圧の1.08倍程度の上昇に抑えることができる。 In contrast, with the power supply device 1 of this embodiment, as shown in Figure 5, when a capacitive load such as a capacitor is applied at time T4, the increase in the AC output current value of the DC-AC converter 20 can be limited to approximately 1.5 times the rated current, as shown in the converter current chart. Furthermore, in this embodiment, the increase in the effective load voltage can also be limited to approximately 1.08 times the rated voltage.

なお、上記実施形態の説明では、遅れ回路702を上記入力遮断部に設けて、電流制御ブロック61によるDC-AC変換器20の制御を停止した後に、当該入力遮断部による電圧制御ブロック81への電圧偏差の入力の遮断の解除を遅延させる構成について説明した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されるものではなく、電圧制御ブロック81への電圧偏差の入力の遮断の解除を遅延させない構成でもよい。 In the above embodiment, a delay circuit 702 is provided in the input cutoff unit to delay the release of the cutoff of the voltage deviation input to the voltage control block 81 by the input cutoff unit after control of the DC-AC converter 20 by the current control block 61 is stopped. However, this embodiment is not limited to this, and a configuration that does not delay the release of the cutoff of the voltage deviation input to the voltage control block 81 may also be used.

すなわち、上記実施形態の説明では、図3に示したように、電流制御モードの後に、オープンループ制御を実行し、さらにその後に電圧制御モードを実行する場合について説明した。しかしながら、遅れ回路702の設置を省略してオープンループ制御の実行を割愛する構成でもよい。但し、制御部60においてオープンループ制御を行う場合の方が、電流制御ブロック61の動作と電圧制御ブロック81の動作とがチャタリングを生じるのを確実に抑えることができ、短絡事故等の復旧後においてAC出力を容易に安定化することができる点で好ましい。 In other words, in the above embodiment, as shown in Figure 3, open-loop control is executed after current control mode, and then voltage control mode is executed. However, a configuration in which the delay circuit 702 is not installed and open-loop control is not executed may also be used. However, performing open-loop control in the control unit 60 is preferable because it can reliably prevent chattering between the operation of the current control block 61 and the operation of the voltage control block 81, and it can easily stabilize the AC output after recovery from a short-circuit accident, etc.

具体的には、制御部60では、電圧計測値に負荷電圧の変動分が入力されて電圧制御器802が変動して過電流を再度出力しないように、オープンループ制御を行うことによって、負荷電圧と電圧計測値とが安定してから(つまり、振動が収まってから)、フィードバック制御を再開することでチャタリングを生じるのを確実に抑えることができるからである。 Specifically, the control unit 60 performs open-loop control to prevent fluctuations in the load voltage from being input into the voltage measurement value, causing the voltage controller 802 to fluctuate and output an overcurrent again. By doing so, feedback control is resumed once the load voltage and voltage measurement value have stabilized (i.e., once the vibration has subsided), thereby reliably preventing chattering.

また、上記実施形態の説明において、各相の制御は、特に相ごとに区別されず、一括の制御によって実行されるように記載された。その際に制御部は、電圧測定値や電流測定値として、電圧は各相の中で最小の値、電流は各相の中で最大の値を採用するようにして制御を実行すればよい。あるいは、電流測定値として3相瞬時実効値(各相の瞬時電圧値の二乗平均平方根)を採用してもよい。しかし各相の制御は、制御部が、相毎に別個に行うものであってもよい。この場合、電流上限値が一括に定められるものであっても、相毎に定められるものであってもよい。 In addition, in the description of the above embodiment, the control of each phase is described as being performed by collective control, without any particular distinction between phases. In this case, the control unit may perform control by adopting the minimum voltage value among each phase and the maximum current value among each phase as the voltage measurement value and current measurement value. Alternatively, the three-phase instantaneous effective value (the root mean square of the instantaneous voltage value of each phase) may be adopted as the current measurement value. However, the control unit may also control each phase separately. In this case, the current upper limit value may be set either collectively or for each phase.

また、上記実施形態の説明において、電圧指令及び周波数指令は一定値、特に定格値であるように扱われており、変化する値としては取り扱われなかった。これは、電力系統100がいわゆる定電圧定周波(Constant Voltage Constant Frequency)運用される場合に相当する。しかし、電源装置1が、電圧や周波数が負荷状態に応じて変動する例えばディーゼル発電機等のような発電システムと連携して運用される場合には、そのような変動に対応して、電圧指令及び周波数指令が調整されるものであってもよい。 Furthermore, in the description of the above embodiment, the voltage command and frequency command are treated as constant values, particularly rated values, and are not treated as variable values. This corresponds to the case where the power system 100 is operated under so-called constant voltage constant frequency (CFC) operation. However, if the power supply device 1 is operated in conjunction with a power generation system such as a diesel generator, in which the voltage and frequency fluctuate depending on the load state, the voltage command and frequency command may be adjusted in response to such fluctuations.

〔ソフトウェアによる実現例〕
電源装置1の各機能ブロック(特に、制御部60)は、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
[Software implementation example]
Each functional block of the power supply device 1 (particularly the control unit 60) may be realized by a logic circuit (hardware) formed on an integrated circuit (IC chip) or the like, or may be realized by software.

後者の場合、電源装置1は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば少なくとも1つのプロセッサ(制御装置)を備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な少なくとも1つの記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばCPU(Central Processing Unit)を用いることができる。 In the latter case, the power supply device 1 is equipped with a computer that executes program instructions, which are software that realizes each function. This computer is equipped with, for example, at least one processor (control device) and at least one computer-readable recording medium that stores the program. The object of the present invention is achieved when the processor in the computer reads and executes the program from the recording medium. A CPU (Central Processing Unit), for example, can be used as the processor.

上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ROM(Read Only Memory)等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体(通信ネットワークや放送波等)を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。 The recording medium may be a "non-transitory tangible medium," such as a ROM (Read Only Memory), tape, disk, card, semiconductor memory, or programmable logic circuit. The computer may also include a RAM (Random Access Memory) on which the program is deployed. The program may also be supplied to the computer via any transmission medium capable of transmitting the program (such as a communications network or broadcast waves). One aspect of the present invention may also be realized in the form of a data signal embedded in a carrier wave, in which the program is embodied through electronic transmission.

〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係る電源装置は、エネルギー貯蔵装置と、前記エネルギー貯蔵装置のDC出力をAC出力に変換する変換器と、前記AC出力の電流を計測する電流計測器と、前記AC出力の電圧を計測する電圧計測器と、前記変換器を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記電圧の値の、前記電圧の通常値からの偏差を参照して、前記電圧の値が前記通常値となるように前記変換器を制御する電圧制御ブロックと、前記電流の値が第1リミット値を超えた場合に、前記電圧制御ブロックに入力される前記偏差を実質的に0とする入力遮断部と、前記電流の値が前記第1リミット値を超えた場合に、前記電流の値と、前記第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、前記電流の値が前記所定値となるように、前記変換器を制御する電流制御ブロックと、を有する。
〔summary〕
In order to solve the above problem, a power supply device according to one aspect of the present disclosure includes an energy storage device, a converter that converts a DC output of the energy storage device into an AC output, a current meter that measures the current of the AC output, a voltage meter that measures the voltage of the AC output, and a control unit that controls the converter, wherein the control unit has a voltage control block that controls the converter by referring to a deviation of the voltage value from a normal value of the voltage so that the voltage value becomes the normal value, an input cut-off unit that sets the deviation input to the voltage control block to substantially zero when the current value exceeds a first limit value, and a current control block that controls the converter by referring to a difference between the current value and a predetermined value that is greater than the first limit value so that the current value becomes the predetermined value when the current value exceeds the first limit value.

上記構成によれば、短絡事故等の発生時において、電流制御と電圧制御とが相互に干渉するのを抑制することができる電源装置を提供することができる。 The above configuration provides a power supply device that can prevent mutual interference between current control and voltage control in the event of a short-circuit accident or other event.

上記一側面に係る電源装置において、前記制御部は、前記電流の値が前記第1リミット値を超えた後に、前記電流の値が前記第1リミット値未満に低下した場合に、前記電流制御ブロックによる前記変換器の制御を停止するとともに、前記入力遮断部による前記電圧制御ブロックへの前記偏差の入力の遮断を解除してもよい。 In the power supply device according to the above aspect, when the value of the current exceeds the first limit value and then drops below the first limit value, the control unit may stop control of the converter by the current control block and cancel the input cutoff unit's cutoff of the input of the deviation to the voltage control block.

上記構成によれば、短絡事故等の復旧後において、変換器に対する電流制御ブロックによる電流制御モードから変換器に対する電圧制御ブロックによる電圧制御モードに切り替えることができ、当該変換器に対する制御モードの切り替えを適切に行うことができる。 With the above configuration, after recovery from a short-circuit fault or the like, it is possible to switch from current control mode using the current control block for the converter to voltage control mode using the voltage control block for the converter, thereby appropriately switching the control mode for the converter.

上記一側面に係る電源装置において、前記制御部は、前記電流制御ブロックによる前記変換器の制御を停止してから、所定の遅延時間経過後に、前記入力遮断部による前記電圧制御ブロックへの前記偏差の入力の遮断を解除させてもよい。 In the power supply device according to the above aspect, the control unit may cancel the blocking of the input of the deviation to the voltage control block by the input blocking unit after a predetermined delay time has elapsed since the current control block stopped controlling the converter.

上記構成によれば、制御部においてオープンループ制御が行われることとなり、電流制御ブロックの動作と電圧制御ブロックの動作とがチャタリングを生じるのを確実に抑えることができ、短絡事故等の復旧後においてAC出力を容易に安定化することができる。 With the above configuration, open-loop control is performed in the control unit, which reliably prevents chattering between the operation of the current control block and the operation of the voltage control block, making it easy to stabilize the AC output after recovery from a short-circuit accident, etc.

上記一側面に係る電源装置において、前記制御部は、前記電圧制御ブロックの出力と、前記電流制御ブロックの出力と、前記通常値とを加算して前記変換器に入力してもよい。 In the power supply device according to the above aspect, the control unit may add the output of the voltage control block, the output of the current control block, and the normal value, and input the result to the converter.

上記構成によれば、制御部において通常値を用いたフィードフォワード制御が行われることとなり、短絡事故等の復旧後において、AC出力の電圧を高速に復電することができる。 With the above configuration, the control unit performs feedforward control using normal values, allowing the AC output voltage to be restored quickly after recovery from a short-circuit accident, etc.

また、本開示の一側面に係る電源装置の制御方法は、エネルギー貯蔵装置と、前記エネルギー貯蔵装置のDC出力をAC出力に変換する変換器と、前記変換器を制御する制御部と、を備えた電源装置の制御方法であって、前記AC出力の電圧の値の、前記電圧の通常値からの偏差を参照して、前記電圧の値が前記通常値となるように前記変換器を制御する第1制御を実行するとともに、前記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた場合には、前記第1制御における前記偏差を強制的に実質0とするとともに、前記電流の値と、前記第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、前記電流の値が前記所定値となるように、前記変換器を制御する第2制御を合わせて実行する。 Furthermore, a control method for a power supply device according to one aspect of the present disclosure is a control method for a power supply device including an energy storage device, a converter that converts the DC output of the energy storage device into an AC output, and a control unit that controls the converter, and executes a first control that references a deviation of the voltage value of the AC output from a normal value of the voltage and controls the converter so that the voltage value becomes the normal value, and when the current value of the AC output exceeds a first limit value, simultaneously executes a second control that forcibly sets the deviation in the first control to essentially zero and references the difference between the current value and a predetermined value greater than the first limit value and controls the converter so that the current value becomes the predetermined value.

上記構成によれば、短絡事故等の発生時において、電流制御と電圧制御とが相互に干渉するのを抑制することができる電源装置の制御方法を提供することができる。 The above configuration provides a power supply control method that can prevent current control and voltage control from interfering with each other in the event of a short-circuit accident or other event.

本開示は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 This disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the embodiments are also included in the technical scope of this disclosure.

1 電源装置
10 エネルギー貯蔵装置
20 DC-AC変換器(変換器)
40 電流計測器
50 電圧計測器
60 制御部
61 電流制御ブロック
81 電圧制御ブロック
701 抑制検出器(入力遮断部)
702 遅れ回路(入力遮断部)
703 反転回路(入力遮断部)
801 乗算器(入力遮断部)
1 Power supply device 10 Energy storage device 20 DC-AC converter (converter)
40 Current measuring instrument 50 Voltage measuring instrument 60 Control unit 61 Current control block 81 Voltage control block 701 Suppression detector (input cutoff unit)
702 Delay circuit (input cutoff section)
703 Inverting circuit (input cutoff section)
801 Multiplier (input cutoff section)

Claims (5)

エネルギー貯蔵装置と、
前記エネルギー貯蔵装置のDC出力をAC出力に変換する変換器と、
前記AC出力の電流を計測する電流計測器と、
前記AC出力の電圧を計測する電圧計測器と、
前記変換器を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電圧の値の、前記電圧の通常値からの偏差を参照して、前記電圧の値が前記通常値となるように前記変換器を制御する電圧制御ブロックと、
前記電流の値が第1リミット値を超えた場合に、強制的に前記偏差の値として実質0を前記電圧制御ブロックに入力する入力遮断部と、
前記電流の値が前記第1リミット値を超えた場合に、前記電流の値と、前記第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、前記電流の値が前記所定値となるように、前記変換器を制御する電流制御ブロックと、を有しており、
前記電流の値が前記第1リミット値を超えると、前記変換器に対する制御が、前記電圧制御ブロックによる制御から、前記電流制御ブロックによる制御に切り替わる、電源装置。
an energy storage device;
a converter that converts the DC output of the energy storage device into an AC output;
a current meter for measuring the current of the AC output;
a voltage meter for measuring the voltage of the AC output;
a control unit that controls the converter,
The control unit
a voltage control block that controls the converter based on a deviation of the voltage value from a normal value of the voltage so that the voltage value becomes the normal value;
an input cutoff unit that, when the value of the current exceeds a first limit value, forcibly inputs a value substantially equal to 0 as the deviation value to the voltage control block;
a current control block that, when the value of the current exceeds the first limit value, controls the converter by referring to a difference between the value of the current and a predetermined value that is greater than the first limit value, so that the value of the current becomes the predetermined value ;
When the value of the current exceeds the first limit value, control of the converter switches from control by the voltage control block to control by the current control block .
前記制御部は、
前記電流の値が前記第1リミット値を超えた後に、前記電流の値が前記第1リミット値未満に低下した場合に、
前記電流制御ブロックによる前記変換器の制御を停止するとともに、前記入力遮断部による、強制的に前記偏差の値として実質0を入力することによる前記電圧制御ブロックへの前記偏差の入力の遮断を解除する、請求項1に記載の電源装置。
The control unit
When the value of the current exceeds the first limit value and then falls below the first limit value,
2. The power supply device according to claim 1, wherein the control of the converter by the current control block is stopped, and the input cutoff unit cancels the cutoff of the input of the deviation to the voltage control block by forcibly inputting substantially zero as the deviation value .
前記制御部は、
前記電流制御ブロックによる前記変換器の制御を停止してから、所定の遅延時間経過後に、前記入力遮断部による前記電圧制御ブロックへの前記偏差の入力の遮断を解除させる、請求項2に記載の電源装置。
The control unit
3. The power supply device according to claim 2, wherein the input cutoff unit cancels the cutoff of the input of the deviation to the voltage control block after a predetermined delay time has elapsed since the control of the converter by the current control block was stopped.
前記制御部は、
前記電圧制御ブロックの出力と、前記電流制御ブロックの出力と、前記通常値とを加算して前記変換器に入力する、請求項1から3のいずれか1項に記載の電源装置。
The control unit
4. The power supply device according to claim 1, wherein an output of said voltage control block, an output of said current control block, and said normal value are added together and input to said converter.
エネルギー貯蔵装置と、
前記エネルギー貯蔵装置のDC出力をAC出力に変換する変換器と、
前記変換器を制御する制御部と、を備えた電源装置の制御方法であって、
前記AC出力の電圧の値の、前記電圧の通常値からの偏差を参照して、前記電圧の値が前記通常値となるように前記変換器を制御する第1制御を実行するとともに、
前記AC出力の電流の値が第1リミット値を超えた場合には、
前記第1制御における前記偏差の値を強制的に実質0とするとともに、
前記電流の値と、前記第1リミット値よりも大きい所定値との差異を参照して、前記電流の値が前記所定値となるように、前記変換器を制御する第2制御を合わせて実行することにより、
前記変換器に対する制御が、前記電圧の値が前記通常値となるようにする制御から、前記電流の値が前記所定値となるようにする制御に切り替わる、電源装置の制御方法。
an energy storage device;
a converter that converts the DC output of the energy storage device into an AC output;
a control unit that controls the converter,
executes a first control that controls the converter by referring to a deviation of a voltage value of the AC output from a normal value of the voltage so that the voltage value becomes the normal value;
When the value of the current of the AC output exceeds a first limit value,
The value of the deviation in the first control is forcibly set to substantially 0,
and performing a second control to control the converter by referring to a difference between the value of the current and a predetermined value that is greater than the first limit value, so that the value of the current becomes the predetermined value.
A control method for a power supply device , wherein control of the converter is switched from control that causes the voltage value to be the normal value to control that causes the current value to be the predetermined value.
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