JP7767908B2 - Inverter control device, program, and inverter control method - Google Patents
Inverter control device, program, and inverter control methodInfo
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Description
本発明は、インバータ制御装置、プログラム及びインバータ制御方法に関する。 The present invention relates to an inverter control device, a program, and an inverter control method.
従来、太陽光発電等により発電された直流電力を交流電力に変換し、電力系統へ出力する技術において、インバータを仮想同期発電機として動作させることにより、同期発電機が有する慣性力を模擬する技術が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 In a conventional technology for converting DC power generated by solar power generation or the like into AC power and outputting it to a power grid, a technique is known in which an inverter is operated as a virtual synchronous generator to simulate the inertial force of a synchronous generator (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、このような技術によれば、電力系統が短絡又は地絡した場合には、過電流又は過電圧となり、電力変換器が破損するという問題があった。また、同期発電機の特性を持つため能動型単独運転検出機能が使えない、定電力制御が行えないという問題があった。 However, this technology had the problem that if the power grid experienced a short circuit or ground fault, an overcurrent or overvoltage would occur, damaging the power converter. Furthermore, because it had the characteristics of a synchronous generator, there were problems with the inability to use active islanding detection functions or perform constant power control.
そこで、本発明は、電力系統に短絡や地絡等の事故が発生した場合であっても、電力系統に供給される電流を好適に制御することができ、かつ単独系統になる直前に能動型単独運転検出機能を使用でき、必要な時に定電力制御が行えるようにすることを課題とする。 The present invention aims to provide a system that can optimally control the current supplied to a power system even in the event of an accident such as a short circuit or ground fault in the power system, and that can use an active islanding detection function just before the system becomes isolated, enabling constant power control when necessary.
本発明の一態様に係るインバータ制御装置は、直流電力から交流電力に変換する電力変換器を、所望の交流電圧信号に応じて制御する電圧型のインバータ制御装置であって、前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電流基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に流れる電流値に基づいた値である前記電流基準を作成する電流基準作成部と、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する事故検出部と、前記系統事故から復帰したことを検出する復帰検出部と、前記系統事故が生じたことが検出された場合に、前記電流基準を、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値に切り替え、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電流基準を、前記電力系統に流れる電流値に切り替える電流基準切替部と、需要家設置用として用いられる場合、前記電力系統に一定電力の供給を行う制御である定電力制御を行う定電力制御部と、前記定電力制御部が前記定電力制御を行うことを許可するAPR使用許可部と、を備え、前記APR使用許可部は、所定の制御信号に基づき疑似的に前記系統事故が生じたとする。 An inverter control device according to one aspect of the present invention is a voltage-type inverter control device that controls a power converter that converts DC power to AC power in accordance with a desired AC voltage signal, and includes a current reference generation unit that generates a current reference used when generating a control signal for controlling the power converter, the current reference being a value based on a current value flowing in an electric power system to which the AC power converted by the power converter is supplied; a fault detection unit that detects the occurrence of at least one of a short circuit and a ground fault in the electric power system to which the AC power converted by the power converter is supplied; and a fault detection unit that detects recovery from the system fault. The power supply device includes a recovery detection unit, a current reference switching unit that, when it is detected that the grid fault has occurred, switches the current reference to the current value supplied to the power grid a predetermined period before the grid fault occurred, and, when it is detected that the grid has recovered from the grid fault, switches the current reference to the current value flowing in the power grid , a constant power control unit that, when used for installation at a consumer facility, performs constant power control, which is control for supplying a constant amount of power to the power grid, and an APR usage permission unit that permits the constant power control unit to perform the constant power control, and the APR usage permission unit simulates the occurrence of the grid fault based on a predetermined control signal .
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置は、単独運転であるか否かを監視する単独運転監視部と、単独運転であるか否かを判定する単独運転判定部とを更に備え、前記単独運転監視部は、単独運転であるか否かを検出するための制御信号を生成する際に用いられる第2電流基準であって、特定周波数を有する前記第2電流基準を与え、前記単独運転判定部は、特定周波数の高調波電圧の含有率の大きさから単独運転であるか否かを判定する。 In addition, an inverter control device according to one aspect of the present invention further includes an islanding operation monitoring unit that monitors whether islanding is occurring, and an islanding operation determination unit that determines whether islanding is occurring. The islanding operation monitoring unit provides a second current reference having a specific frequency that is used when generating a control signal for detecting whether islanding is occurring, and the islanding operation determination unit determines whether islanding is occurring based on the magnitude of the harmonic voltage content of the specific frequency.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記電流基準作成部は、事故直前の電流値をサンプル・ホールドすることにより、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値を作成する。 In addition, in an inverter control device according to one aspect of the present invention, the current reference creation unit creates the value of the current supplied to the power grid a predetermined period before the grid fault occurred by sampling and holding the current value immediately before the fault occurred.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記事故検出部は、前記電力系統に印加される交流電圧波形と所定の基準波形とを比較し、差分が所定値以上であった場合に前記系統事故が生じたことを検出する。 In addition, in an inverter control device according to one aspect of the present invention, the fault detection unit compares the AC voltage waveform applied to the power grid with a predetermined reference waveform, and detects that the grid fault has occurred if the difference is equal to or greater than a predetermined value.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記事故検出部は、前記電力系統に印加される交流電圧の実効値が所定値以下であった場合に前記系統事故が生じたことを検出する。 In an inverter control device according to one aspect of the present invention, the fault detection unit detects that a grid fault has occurred when the effective value of the AC voltage applied to the power grid is equal to or lower than a predetermined value.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記事故検出部は、前記電力系統に供給される交流電流の絶対値の変化量が所定値以上であった場合に前記系統事故が生じたことを検出する。 In an inverter control device according to one aspect of the present invention, the fault detection unit detects that a grid fault has occurred when the amount of change in the absolute value of the AC current supplied to the power grid is equal to or greater than a predetermined value.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記電流基準作成部は、事故直前の電流値をサンプル・ホールドした値に、所定の値を加算することにより、前記系統事故が生じた時点の前記電流基準を作成する。 In addition, in an inverter control device according to one aspect of the present invention, the current reference creation unit creates the current reference at the time the grid fault occurs by adding a predetermined value to a sampled and held value of the current value immediately before the fault.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記事故検出部は、前記電力系統の零相電圧を所定時間以上連続して検出した場合に前記系統事故が生じたことを検出する。 In an inverter control device according to one aspect of the present invention, the fault detection unit detects that the grid fault has occurred when zero-phase sequence voltage in the power grid is detected continuously for a predetermined period of time or longer.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記復帰検出部は、前記電力系統に印加される交流電圧の電圧動揺が所定値以内となった場合に前記系統事故から復帰したことを検出する。 In addition, in an inverter control device according to one aspect of the present invention, the recovery detection unit detects recovery from the grid fault when voltage fluctuations in the AC voltage applied to the power grid fall within a predetermined value.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記復帰検出部は、前記電力系統に供給される交流電圧の周波数が所定の範囲を逸脱した場合、疑似的に前記系統事故から復帰したことを検出する。 In addition, in an inverter control device according to one aspect of the present invention, the recovery detection unit detects a pseudo recovery from the grid fault when the frequency of the AC voltage supplied to the power grid deviates from a predetermined range.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置は、需要家設置用として用いられる場合であって、前記事故検出部が前記系統事故を検出した場合、前記系統事故から復帰したことを検出する機能である能動型単独運転検出機能許可部を更に備える。 In addition, when the inverter control device according to one aspect of the present invention is used for installation at a consumer's facility, it further includes an active islanding detection function enablement unit that detects recovery from the grid fault when the fault detection unit detects the grid fault.
また、本発明の一態様に係るインバータ制御装置において、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電圧基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される前記電力系統に印加される電圧値に基づいた値である前記電圧基準を補正する電圧補正部を更に備える。 In addition, the inverter control device according to one aspect of the present invention further includes a voltage correction unit that corrects a voltage reference used when generating a control signal for controlling the power converter when recovery from the grid fault is detected, the voltage reference being a value based on the voltage value applied to the power grid to which the AC power converted by the power converter is supplied.
また、本発明の一態様に係るプログラムは、直流電力から交流電力に変換する電力変換器を、所望の交流電圧信号に応じて制御する電圧型のインバータ制御装置を制御するコンピュータに、前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電流基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に流れる電流値に基づいた値である前記電流基準を作成する電流基準作成ステップと、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する事故検出ステップと、前記系統事故から復帰したことを検出する復帰検出ステップと、前記系統事故が生じたことが検出された場合に、前記電流基準を、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値に切り替え、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電流基準を、前記電力系統に流れる電流値に切り替える電流基準切替ステップと、需要家設置用として用いられる場合、前記電力系統に一定電力の供給を行う制御である定電力制御を行う定電力制御ステップと、前記定電力制御ステップにより前記定電力制御を行うことを許可するAPR使用許可ステップと、を実行させ、前記APR使用許可ステップは、所定の制御信号に基づき疑似的に前記系統事故が生じたとする。 A program according to one aspect of the present invention provides a computer-controlled voltage-type inverter control device that controls a power converter that converts DC power to AC power in accordance with a desired AC voltage signal, the computer controlling the voltage-type inverter control device including: a current reference creation step of creating a current reference used when generating a control signal for controlling the power converter, the current reference being a value based on a current value flowing in a power grid to which the AC power converted by the power converter is supplied; a fault detection step of detecting that at least one of a short circuit and a ground fault has occurred in the power grid to which the AC power converted by the power converter is supplied; and a recovery detection step of detecting recovery from the grid fault. a current reference switching step for, when it is detected that the grid fault has occurred, switching the current reference to the current value supplied to the power grid a predetermined period before the grid fault occurred, and, when it is detected that the grid has recovered from the grid fault, switching the current reference to the current value flowing in the power grid; a constant power control step for performing constant power control, which is control for supplying constant power to the power grid, when used for installation at a consumer's facility; and an APR use permission step for permitting the constant power control to be performed by the constant power control step, wherein the APR use permission step simulates the occurrence of the grid fault based on a predetermined control signal .
また、本発明の一態様に係るインバータ制御方法は、直流電力から交流電力に変換する電力変換器を、所望の交流電圧信号に応じて制御する電圧型のインバータ制御装置を制御するインバータ制御方法であって、前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電流基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に流れる電流値に基づいた値である前記電流基準を作成する電流基準作成工程と、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する事故検出工程と、前記系統事故から復帰したことを検出する復帰検出工程と、前記系統事故が生じたことが検出された場合に、前記電流基準を、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値に切り替え、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電流基準を、前記電力系統に流れる電流値に切り替える電流基準切替工程と、需要家設置用として用いられる場合、前記電力系統に一定電力の供給を行う制御である定電力制御を行う定電力制御工程と、前記定電力制御工程により前記定電力制御を行うことを許可するAPR使用許可工程と、を有し、前記APR使用許可工程は、所定の制御信号に基づき疑似的に前記系統事故が生じたとする。
An inverter control method according to one aspect of the present invention is an inverter control method for controlling a voltage-type inverter control device that controls a power converter that converts DC power to AC power in accordance with a desired AC voltage signal, the method including: a current reference creation step of creating a current reference used when generating a control signal for controlling the power converter, the current reference being a value based on a current value flowing in a power grid to which the AC power converted by the power converter is supplied; a fault detection step of detecting that at least one of a short circuit and a ground fault has occurred in the power grid to which the AC power converted by the power converter is supplied; and a fault detection step of detecting that a system fault has occurred in the power grid to which the AC power converted by the power converter is supplied. a current reference switching process for, when it is detected that the grid fault has occurred, switching the current reference to a current value supplied to the power grid a predetermined period before the grid fault occurred, and, when it is detected that the grid has recovered from the grid fault, switching the current reference to a current value flowing in the power grid ; a constant power control process for performing constant power control, which is control for supplying constant power to the power grid, when used for installation at a consumer facility; and an APR use permission process for permitting the constant power control to be performed by the constant power control process, wherein the APR use permission process simulates the occurrence of the grid fault based on a predetermined control signal .
本発明によれば、電力系統に短絡や地絡等の事故が発生した場合であっても、電力系統に供給される電流を好適に制御することができ、また能動型単独運転検出機能を使用して単独運転を防止し、一定電力運転を可能とする。 According to the present invention, even if an accident such as a short circuit or ground fault occurs in the power system, the current supplied to the power system can be appropriately controlled, and an active islanding detection function is used to prevent islanding and enable constant power operation.
[従来技術]
まず、図6及び図7を参照しながら従来技術について説明する。
従来、火力発電や水力発電等の回転機器による同期発電機が知られている。これらの同期発電機により発生する電圧の周波数は急激な変化が想定されないことから、同期発電機が電力を供給する電力系統において電力使用量が急激に増大した場合や、地絡や短絡等の事故が発生した場合等においても、慣性力により急激な変化に対応することができる。
[Prior Art]
First, the prior art will be described with reference to FIGS.
Conventionally, synchronous generators using rotating machinery such as thermal power plants and hydroelectric power plants have been known. The frequency of the voltage generated by these synchronous generators is not expected to change suddenly, so even if the amount of power usage in the power grid to which the synchronous generator supplies power suddenly increases or an accident such as a ground fault or short circuit occurs, the synchronous generator can respond to such a sudden change by inertia force.
一方、同期発電機を用いない電源として、太陽光発電等の再生可能エネルギーを直流電力に変換する再生可能エネルギー電源が導入されている。再生可能エネルギー電源の場合、インバータを使用して直流電力を交流電力に変換してから電力系統に供給される。このような再生可能エネルギー電源は、電力系統において電力使用量が急激に増大した場合や、地絡や短絡等の事故が発生したりした場合等においては、急激な変化に対応することが困難である。 On the other hand, renewable energy power sources that convert renewable energy such as solar power into DC power have been introduced as power sources that do not use synchronous generators. In the case of renewable energy power sources, an inverter is used to convert the DC power into AC power before it is supplied to the power grid. Such renewable energy power sources have difficulty responding to sudden changes in power usage in the power grid, such as when a sudden increase in power usage occurs or when an accident such as a ground fault or short circuit occurs.
通常の電力系統には、同期発電機により発電された電力と、再生可能エネルギーにより交流電力に変換された電力とが混在して供給されている。同期発電機により発電された電力の割合が多い電力系統の場合、当該電力系統における使用量が急激に増大した場合や、地絡や短絡等の事故が発生したりした場合等においても、慣性力により急激な変化に対応することができる。 A typical power grid is supplied with a mixture of electricity generated by synchronous generators and electricity converted to AC power using renewable energy. In power grids where the proportion of electricity generated by synchronous generators is high, inertia can be used to respond to sudden changes in power usage, such as sudden increases in power consumption or accidents such as ground faults or short circuits.
しかしながら、近年の再生可能エネルギーの導入量増大に伴い、電力系統に接続される再生可能エネルギーの割合が多くなると、電力系統において使用量が急激に増大した場合や、地絡や短絡等の事故が発生したりした場合等においては、急激な変化に対応することが困難となる場合がある。 However, with the increasing introduction of renewable energy in recent years, as the proportion of renewable energy connected to the power grid increases, it may become difficult to respond to sudden changes in the power grid, such as a sudden increase in usage or the occurrence of an accident such as a ground fault or short circuit.
そこで、再生可能エネルギー電源に付帯しているインバータに、同期発電機が有する慣性力を擬似的に持たせる技術である仮想同期発電機(VSG;Virtual Synchronous Generator)についての研究開発が行われている。仮想同期発電機は、電力系統に供給される電力に基づき、直流を交流に変換する電力変換器を制御することにより、同期発電機を模擬する。 Research and development is therefore being conducted on a virtual synchronous generator (VSG), a technology that simulates the inertial force of a synchronous generator in an inverter attached to a renewable energy power source. A virtual synchronous generator simulates a synchronous generator by controlling a power converter that converts direct current to alternating current based on the power supplied to the power grid.
図6は、従来技術による電力変換システムの等価回路を示す図である。従来技術による仮想同期発電機の説明の前提として、同図を参照しながら、従来技術による電力変換システム9の等価回路について説明する。
電力変換システム9は、内部誘起電圧91と、インピーダンス92と、系統93とを備える。
6 is a diagram showing an equivalent circuit of a power conversion system according to the prior art. As a premise for explaining the virtual synchronous generator according to the prior art, the equivalent circuit of the power conversion system 9 according to the prior art will be explained with reference to the same figure.
The power conversion system 9 includes an internal induced voltage 91 , an impedance 92 , and a grid 93 .
ここで、一般的な同期発電機は、界磁回路に電流を流すことにより磁束を発生させ、回転子が回転することにより電機子巻線に電圧を発生させる。内部誘起電圧91は、回転によって発電される電圧を表すものである。
インピーダンス92は、発電機のインピーダンスを表す。
系統93は、電力が供給される電力系統を表す。系統93には、複数の需要家が接続される。
In a typical synchronous generator, a magnetic flux is generated by passing a current through a field circuit, and a voltage is generated in the armature winding as the rotor rotates. The internal induced voltage 91 represents the voltage generated by the rotation.
Impedance 92 represents the impedance of the generator.
The grid 93 represents a power grid to which power is supplied. The grid 93 is connected to a plurality of consumers.
内部誘起電圧91には、系統93に流れる電流Irefと発電機のインピーダンス92とに応じた電圧降下が生じる。換言すれば、内部誘起電圧91からインピーダンス92による電圧降下分を差し引いた電圧が、端子電圧VSとして系統93に供給される。 A voltage drop occurs in the internal induced voltage 91 according to the current Iref flowing in the grid 93 and the generator's impedance 92. In other words, the voltage obtained by subtracting the voltage drop due to the impedance 92 from the internal induced voltage 91 is supplied to the grid 93 as the terminal voltage VS.
図7は、従来技術による仮想同期発電機の一例を示す図である。同図を参照しながら、従来技術による仮想同期発電機の一例について説明する。
電力変換システム9Aは、蓄電池94と、電力変換器95と、系統93と、電圧型仮想同期発電機制御装置90Aとを備える。蓄電池94は、直流電圧源の一例である。電力変換器95は、発生すべき(又は、発生させたい)交流電圧信号通りに動作させる電圧型電力変換器(VSC:Voltage Source Converter)の一例である。電力変換システム9Aは、系統93において使用量が急激に増大した場合や、地絡や短絡等の事故が発生したりした場合、すなわち系統93のエネルギーバランスが崩れた場合に、エネルギーバランスの崩れを模擬するものである。
7 is a diagram showing an example of a virtual synchronous generator according to the prior art. With reference to this figure, an example of a virtual synchronous generator according to the prior art will be described.
The power conversion system 9A includes a storage battery 94, a power converter 95, a grid 93, and a voltage-type virtual synchronous generator control device 90A. The storage battery 94 is an example of a DC voltage source. The power converter 95 is an example of a voltage-type power converter (VSC: Voltage Source Converter) that operates in accordance with an AC voltage signal that should be generated (or is desired to be generated). The power conversion system 9A simulates an energy balance disruption when the amount of power used in the grid 93 suddenly increases or when an accident such as a ground fault or short circuit occurs, i.e., when the energy balance of the grid 93 is disrupted.
電力変換システム9Aは、蓄電池94に蓄電された直流電力を、電力変換器95により交流に変換し、系統93に供給する。電力変換器95は、電圧型仮想同期発電機制御装置90Aにより制御される。
電力変換器95は半導体を備え、当該半導体をスイッチングさせることにより直流電力を交流電力に変換する。当該半導体の制御信号は、電圧型仮想同期発電機制御装置90Aにより生成される。
The power conversion system 9A converts DC power stored in a storage battery 94 into AC power using a power converter 95 and supplies the AC power to a grid 93. The power converter 95 is controlled by a voltage-type virtual synchronous generator control device 90A.
The power converter 95 includes a semiconductor, and converts DC power into AC power by switching the semiconductor. A control signal for the semiconductor is generated by a voltage-type virtual synchronous generator control device 90A.
電圧型仮想同期発電機制御装置90Aは、系統93の端子電圧である系統電圧と、電力変換器95により供給される交流電流とに基づいて、電力変換器95のスイッチングを制御する制御信号であるゲートパルスを生成する。
ゲートパルスは、ゲート電圧生成部911により生成される。ゲート電圧生成部911は、電圧型仮想同期発電機制御装置90Aにより生成された端子電圧相当の電圧に基づいて生成される。端子電圧相当の電圧は、符号912において、内部誘起電圧相当の電圧から、電圧降下相当の電圧を減じることにより生成される。
The voltage-type virtual synchronous generator control device 90A generates a gate pulse, which is a control signal for controlling the switching of the power converter 95, based on the system voltage, which is the terminal voltage of the system 93, and the AC current supplied by the power converter 95.
The gate pulse is generated by a gate voltage generator 911 based on a voltage equivalent to the terminal voltage generated by the voltage type virtual synchronous generator control device 90A. The voltage equivalent to the terminal voltage is generated by subtracting a voltage equivalent to the voltage drop from a voltage equivalent to the internal induced voltage, as indicated by reference numeral 912.
電圧降下相当の電圧とは、交流電流(実際の出力電流に)発電機相当のインピーダンスを乗じることにより生成される。 The voltage equivalent to the voltage drop is generated by multiplying the AC current (actual output current) by the generator-equivalent impedance.
電圧型仮想同期発電機制御装置90Aは、内部誘起電圧相当の電圧を生成するため、電圧波高値Vmと角速度ωtとをそれぞれ生成する。
ここで、通常の回転機器による同期発電機も、端子電圧を監視し、端子電圧が一定になるように界磁の電流を制御し、内部の誘起電圧を制御している。電圧型仮想同期発電機制御装置90Aは、系統電圧VSと系統電圧基準の偏差を制御することにより、電圧波高値Vmを制御するものである。
The voltage type virtual synchronous generator control device 90A generates a voltage peak value Vm and an angular velocity ωt to generate a voltage equivalent to the internal induced voltage.
Here, a synchronous generator using a normal rotating machine also monitors the terminal voltage, controls the field current so that the terminal voltage is constant, and controls the internal induced voltage. The voltage type virtual synchronous generator control device 90A controls the deviation between the system voltage VS and the system voltage reference, thereby controlling the voltage peak value Vm.
次に角速度ωtの生成について説明する。まず、出力基準とは、タービンの出力を模擬したものである。また、有効電力検出とは、系統93に供給される電力を示す。符号915において、出力基準から有効電力検出が減じられる。
符号916において、符号915において生成された値を慣性定数Mで除しsで積分した値(すなわち、Δω)と、基準の角速度ω0とを加算することにより実際の角速度を得る。電圧型仮想同期発電機制御装置90Aは、得られた実際の角速度を更にsで積分することにより、角速度ωtを生成する。
ここで、通常の回転機器による同期発電機では、タービンから出力されたエネルギーと、発電機から系統に向かうエネルギーとの差が速度の偏差となる。角速度ωtの生成は、当該動作を模擬したものである。
Next, the generation of the angular velocity ωt will be described. First, the output reference is a simulation of the turbine output. Furthermore, the active power sense indicates the power supplied to the grid 93. At reference numeral 915, the active power sense is subtracted from the output reference.
At reference numeral 916, the actual angular velocity is obtained by adding the value (i.e., Δω) obtained by dividing the value generated at reference numeral 915 by the inertia constant M and integrating the result with respect to s to the reference angular velocity ω0. The voltage-type virtual synchronous generator control device 90A further integrates the obtained actual angular velocity with respect to s to generate the angular velocity ωt.
In a synchronous generator using a normal rotating machine, the difference between the energy output from the turbine and the energy going from the generator to the grid becomes the speed deviation. The generation of the angular velocity ωt simulates this operation.
ここで、仮想同期発電機を島しょ部での電源として使うことを考えると、ディーゼル発電機等と並列したり、ディーゼル発電機等を解列して再生可能エネルギー電源のみを電力系統に接続したりする場合があるため、電圧型仮想同期発電機制御装置90Aの方が扱いやすい。
以下に説明する実施形態においては、上述した電圧型仮想同期発電機制御装置90Aを前提とする。
Here, when considering using a virtual synchronous generator as a power source in an island area, there may be cases where the virtual synchronous generator is connected in parallel with a diesel generator or the like, or the diesel generator or the like is disconnected and only the renewable energy power source is connected to the power grid, so the voltage-type virtual synchronous generator control device 90A is easier to handle.
The embodiment described below is based on the above-described voltage type virtual synchronous generator control device 90A.
ここで、電圧型仮想同期発電機制御装置90Aは、電力系統において電力使用量が急激に増大した場合や、地絡や短絡等の事故が発生したりした場合(以下、単に事故発生時と記載する。)等において、過電流が生じるという欠点がある。本実施形態は、事故発生時における過電流の発生を抑止し、また需要家設置用の場合には単独運転検出機能を動作させることを可能とし、かつ定電力制御を可能にするという課題を解決しようとするものである。 However, the voltage-type virtual synchronous generator control device 90A has the disadvantage of generating an overcurrent when power usage in the power system suddenly increases or when an accident such as a ground fault or short circuit occurs (hereinafter simply referred to as an accident). This embodiment aims to solve the problem of preventing the generation of an overcurrent when an accident occurs, enabling the activation of an islanding operation detection function when installed at a consumer's facility, and enabling constant power control.
[実施形態]
図1は、本実施形態に係る電力制御システムの概要について説明するための図である。同図を参照しながら、電力制御システム1の概要について説明する。
電力制御システム1は、蓄電池20と、電力変換器30と、電力系統40と、インバータ制御装置10とを備える。
[Embodiment]
1 is a diagram for explaining an overview of a power control system according to this embodiment. The overview of the power control system 1 will be explained with reference to the diagram.
The power control system 1 includes a storage battery 20 , a power converter 30 , a power system 40 , and an inverter control device 10 .
蓄電池20は、直流電源の一例である。蓄電池20は、不図示の太陽光発電装置等の再生可能エネルギー発電装置により発電された直流電力DCPを蓄電する。蓄電池20は、蓄電した直流電力DCPを電力系統40に放電する。 The storage battery 20 is an example of a DC power source. The storage battery 20 stores DC power DCP generated by a renewable energy power generation device, such as a solar power generation device (not shown). The storage battery 20 discharges the stored DC power DCP to the power grid 40.
電力変換器30は、蓄電池20が蓄電する直流電力DCPを、交流電力ACPに変換する。電力変換器30は、例えば半導体を備え、インバータ制御装置10の制御に基づいて、当該半導体をスイッチングさせることにより、直流電力DCPを交流電力ACPに変換する。電力変換器30は、変換した交流電力ACPを電力系統40に供給する。 The power converter 30 converts the direct current power DCP stored in the storage battery 20 into alternating current power ACP. The power converter 30 includes, for example, a semiconductor, and converts the direct current power DCP into alternating current power ACP by switching the semiconductor based on the control of the inverter control device 10. The power converter 30 supplies the converted alternating current power ACP to the power grid 40.
電力系統40には、電力変換器30により変換された交流電力ACPが供給される。電力系統40には、複数の需要家が接続される。また、電力系統40には、ディーゼル発電機等の蓄電池20とは異なる電源が接続されていてもよい。 The power grid 40 is supplied with AC power ACP converted by the power converter 30. Multiple consumers are connected to the power grid 40. Furthermore, a power source other than the storage battery 20, such as a diesel generator, may also be connected to the power grid 40.
インバータ制御装置10は、電力系統40における使用量の急激な増大に伴う過電流や、電力系統40における短絡や地絡といった系統異常を検出する。また、インバータ制御装置10は、電力系統40において系統異常が発生した後、電力系統40が系統異常から復帰したことを検出する。電力系統40における過電流又は短絡や地絡といった系統異常に関する情報、及び系統異常から復帰したことを示す情報等を含む電気信号を検出信号DSと記載する。インバータ制御装置10は、検出信号DSに基づいて、電力変換器30を制御する。インバータ制御装置10が電力変換器30を制御する信号を制御信号CSと記載する。制御信号CSには、電力変換器30が備える半導体をスイッチングさせるパルス信号が含まれていてもよい。 The inverter control device 10 detects system abnormalities such as overcurrents caused by a sudden increase in power usage in the power system 40, and short circuits and ground faults in the power system 40. The inverter control device 10 also detects when the power system 40 has recovered from a system abnormality after the system abnormality has occurred in the power system 40. An electrical signal containing information about a system abnormality such as an overcurrent, short circuit, or ground fault in the power system 40, and information indicating recovery from the system abnormality, is referred to as a detection signal DS. The inverter control device 10 controls the power converter 30 based on the detection signal DS. A signal used by the inverter control device 10 to control the power converter 30 is referred to as a control signal CS. The control signal CS may include a pulse signal that switches semiconductors provided in the power converter 30.
図2は、本実施形態に係るインバータ制御装置の機能構成の一例を示す機能構成図である。同図を参照しながら、インバータ制御装置10の機能構成の一例について説明する。インバータ制御装置10は、事故検出部110と、復帰検出部140と、切替制御部150と、電流基準作成部120と、電流基準切替部130とを備える。
インバータ制御装置10は、直流電力DCPから交流電力ACPに変換する電力変換器30を、電力系統40に印加されるべき所望の交流電圧信号に応じて制御する電圧型のインバータ制御装置である。
2 is a functional configuration diagram showing an example of the functional configuration of the inverter control device according to this embodiment. An example of the functional configuration of the inverter control device 10 will be described with reference to the diagram. The inverter control device 10 includes a fault detection unit 110, a recovery detection unit 140, a switching control unit 150, a current reference creation unit 120, and a current reference switching unit 130.
The inverter control device 10 is a voltage-type inverter control device that controls a power converter 30 that converts direct current power DCP into alternating current power ACP in accordance with a desired alternating current voltage signal to be applied to a power system 40 .
インバータ制御装置10が有する機能の少なくとも一部は、ハードウェアがソフトウェアプログラムを実行することにより実現されてもよい。ここで言うハードウェアは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)等であってもよい。また、上述したプログラムは、記憶媒体を備える記憶装置に格納されている。ここで言う記憶媒体は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、ROM(Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)等であってもよい。さらに、上述したプログラムは、インバータ制御装置10が有する機能の一部を実現する差分プログラムであってもよい。 At least some of the functions of the inverter control device 10 may be realized by hardware executing a software program. The hardware referred to here may be, for example, a CPU (Central Processing Unit), LSI (Large Scale Integration), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field-Programmable Gate Array), GPU (Graphics Processing Unit), etc. The above-mentioned program is stored in a storage device equipped with a storage medium. The storage medium referred to here may be, for example, an HDD (Hard Disk Drive), flash memory, ROM (Read Only Memory), DVD (Digital Versatile Disc), etc. Furthermore, the above-mentioned program may be a differential program that realizes some of the functions of the inverter control device 10.
事故検出部110は、電力変換器30により変換された交流電力ACPが供給される電力系統40に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する。事故検出部110は、例えば、基準電圧波形を生成し、電力系統40に印加される系統電圧波形と基準電圧波形とを比較した結果に基づいて、系統事故が生じたことを検出してもよい。事故検出部110は、系統事故が生じたか否かを含む情報を事故検出情報ADIとして切替制御部150に出力する。 The fault detection unit 110 detects that at least one of a short circuit and a ground fault has occurred in the power grid 40 to which the AC power ACP converted by the power converter 30 is supplied. The fault detection unit 110 may, for example, generate a reference voltage waveform and detect the occurrence of a grid fault based on the result of comparing the grid voltage waveform applied to the power grid 40 with the reference voltage waveform. The fault detection unit 110 outputs information including whether or not a grid fault has occurred to the switching control unit 150 as fault detection information ADI.
復帰検出部140は、電力系統40が系統事故から復帰したことを検出する。事故検出部110は、例えば、電力系統40に印加される系統電圧波形の電圧動揺に基づいて、電力系統40が系統事故から復帰したことを検出してもよい。復帰検出部140は、系統事故から復帰したか否かを含む情報を復帰検出情報RDIとして切替制御部150に出力する。 The recovery detection unit 140 detects that the power grid 40 has recovered from the grid fault. The fault detection unit 110 may detect that the power grid 40 has recovered from the grid fault, for example, based on voltage fluctuations in the grid voltage waveform applied to the power grid 40. The recovery detection unit 140 outputs information including whether or not the power grid 40 has recovered from the grid fault as recovery detection information RDI to the switching control unit 150.
切替制御部150は、事故検出部110から事故検出情報ADIを取得し、復帰検出部140から復帰検出情報RDIを取得する。切替制御部150は取得した事故検出情報ADI又は復帰検出情報RDIの少なくとも一方に基づいて、電流基準切替部130を制御する。電流基準切替部130を制御する制御信号を、切替情報SWIと記載する。切替制御部150は、切替情報SWIを電流基準切替部130に出力する。 The switching control unit 150 acquires accident detection information ADI from the accident detection unit 110 and acquires recovery detection information RDI from the recovery detection unit 140. The switching control unit 150 controls the current reference switching unit 130 based on at least one of the acquired accident detection information ADI or recovery detection information RDI. The control signal that controls the current reference switching unit 130 is referred to as switching information SWI. The switching control unit 150 outputs the switching information SWI to the current reference switching unit 130.
電流基準作成部120は、電力変換器30を制御するための制御信号CSを生成する際に用いられる電流基準Irefを作成する。電流基準Irefとは、電力変換器30により変換された交流電力ACPが供給される電力系統40に流れる電流値に基づいた値である。
具体的には、電流基準作成部120は、電力系統40に流れる電流値を示す情報であるd軸電流Id(d軸電流基準Idref11)と、q軸電流Iq(q軸電流基準Iqref11)と、電力系統40に系統事故が生じた時点より所定期間前において電力系統40に供給された電流値を示す情報であるd軸電流基準Idref12と、q軸電流基準Idref12とを電流基準切替部130に出力する。
The current reference creating unit 120 creates a current reference Iref used when generating a control signal CS for controlling the power converter 30. The current reference Iref is a value based on the value of a current flowing in the power grid 40 to which the AC power ACP converted by the power converter 30 is supplied.
Specifically, the current reference creation unit 120 outputs to the current reference switching unit 130 the d-axis current Id (d-axis current reference Idref11), the q-axis current Iq (q-axis current reference Iqref11), which are information indicating the current value flowing in the power grid 40, and the d-axis current reference Idref12 and the q-axis current reference Idref12, which are information indicating the current value supplied to the power grid 40 a predetermined period before the system fault occurred in the power grid 40.
例えば、電流基準作成部120は、事故直前に電力系統40に流れる電流値をサンプル・ホールドすることにより、事故直前において電力系統40に供給された電流値であるd軸電流基準Idref12と、q軸電流基準Iqref12を作成する。事故直前とは、系統事故が生じた時点より所定期間前であってもよい。 For example, the current reference creation unit 120 samples and holds the value of the current flowing through the power grid 40 immediately before the fault, thereby creating a d-axis current reference Idref12 and a q-axis current reference Iqref12, which are the current values supplied to the power grid 40 immediately before the fault. "Immediately before the fault" may be a predetermined period before the grid fault occurs.
電流基準切替部130は、切替情報SWIに応じて、d軸電流基準Idref1を、d軸電流基準Idref11又はq軸電流基準Iqref12のいずれか一方に切り替える。また、電流基準切替部130は、切替情報SWIに応じて、q軸電流基準Iqref1を、q軸電流基準Iqref11又はq軸電流基準Iqref12のいずれか一方に切り替える。
具体的には、電流基準切替部130は、系統事故が生じたことが検出された場合に、電流基準Iref(d軸電流基準Idref1、q軸電流基準Iqref1)を、系統事故が生じた時点より所定期間前において電力系統40に供給された電流値に切り替える。また、電流基準切替部130は、系統事故から復帰したことが検出された場合に、電流基準Iref(d軸電流基準Idref1、q軸電流基準Iqref1)を、電力系統40に流れる電流値に切り替える。
The current reference switching unit 130 switches the d-axis current reference Idref1 to either the d-axis current reference Idref11 or the q-axis current reference Iqref12 in accordance with the switching information SWI. The current reference switching unit 130 also switches the q-axis current reference Iqref1 to either the q-axis current reference Iqref11 or the q-axis current reference Iqref12 in accordance with the switching information SWI.
Specifically, when the occurrence of a grid fault is detected, the current reference switching unit 130 switches the current reference Iref (d-axis current reference Idref1, q-axis current reference Iqref1) to the current value supplied to the power grid 40 a predetermined period before the occurrence of the grid fault. Furthermore, when the current reference switching unit 130 detects recovery from the grid fault, it switches the current reference Iref (d-axis current reference Idref1, q-axis current reference Iqref1) to the current value flowing in the power grid 40.
図3は、本実施形態に係る電力制御システムの機能構成の一例を示すブロック図である。同図を参照しながら、電力制御システム1の詳細について説明する。電力制御システム1は、インバータ制御装置10と、直流電源51と、電力変換器52と、変流器53と、変圧器54と、系統電圧取得部55とを備える。
直流電源51は、図1を参照しながら説明した蓄電池20の一例である。電力変換器52は、図1を参照しながら説明した電力変換器30の一例である。電力変換器52は、変圧器54を介して電力系統40に電力を供給する。
3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the power control system according to this embodiment. The details of the power control system 1 will be described with reference to the diagram. The power control system 1 includes an inverter control device 10, a DC power supply 51, a power converter 52, a current transformer 53, a transformer 54, and a system voltage acquisition unit 55.
The DC power supply 51 is an example of the storage battery 20 described with reference to Fig. 1. The power converter 52 is an example of the power converter 30 described with reference to Fig. 1. The power converter 52 supplies power to the power grid 40 via a transformer 54.
インバータ制御装置10は、電流基準作成・切替部62と、系統事故検出部64と、能動型単独運転検出機能許可部68と、単独運転監視部69と、電圧補正部71とを備える。 The inverter control device 10 includes a current reference creation/switching unit 62, a grid fault detection unit 64, an active islanding detection function enabling unit 68, an islanding operation monitoring unit 69, and a voltage correction unit 71.
電流基準作成・切替部62は、変流器53から取得した電流Ia、電流Ib及び電流Icに基づいて、電流基準Idref1及び電流基準Iqref1を作成する。電流基準作成・切替部62は、切替情報SWIに応じて、d軸電流基準Idref1を電流基準Idref11又は電流基準Idref12のいずれか一方に、q軸電流Iqref1を電流基準Iqref11又は電流基準Iqref12のいずれか一方に切り替える。すなわち、電流基準作成・切替部62は、図2を参照しながら説明した電流基準作成部120及び電流基準切替部130の機能を有する。 The current reference creation/switching unit 62 creates current references Idref1 and Iqref1 based on the currents Ia, Ib, and Ic obtained from the current transformer 53. The current reference creation/switching unit 62 switches the d-axis current reference Idref1 to either current reference Idref11 or current reference Idref12, and the q-axis current Iqref1 to either current reference Iqref11 or current reference Iqref12, depending on the switching information SWI. In other words, the current reference creation/switching unit 62 has the functions of the current reference creation unit 120 and current reference switching unit 130 described with reference to FIG. 2.
系統事故検出部64は、所定の方法により、電力系統40に短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する。すなわち、系統事故検出部64は、図2を参照しながら説明した事故検出部110の具体例である。 The system fault detection unit 64 uses a predetermined method to detect that at least one of a short circuit and a ground fault has occurred in the power system 40. In other words, the system fault detection unit 64 is a specific example of the fault detection unit 110 described with reference to Figure 2.
能動型単独運転検出機能許可部68は、インバータ制御装置10が需要家設置用として用いられる場合であって、事故検出部110が系統事故を検出した場合、系統事故から復帰したことを検出する機能である。能動型単独運転検出機能許可部68は、インバータ制御装置10が需要家等において使用される場合にオンされる。能動型単独運転検出機能許可部68がオンされることにより、事故検出した場合に能動型単独運転検出機能が使用できるようになる。 When the inverter control device 10 is used at a consumer's facility and the fault detection unit 110 detects a grid fault, the active islanding detection function enable unit 68 is a function that detects recovery from the grid fault. The active islanding detection function enable unit 68 is turned on when the inverter control device 10 is used at a consumer's facility, etc. By turning on the active islanding detection function enable unit 68, the active islanding detection function becomes available when a fault is detected.
単独運転監視部69は、単独運転であるか否かを監視する。単独運転監視部69は、需要家設置において単独運転検出が必要な場合であって、常時監視する機能である。単独運転検出機能と、常時監視機能とは、両方使用されてもよいし、片方だけ使用されてもよい。単独運転監視部69は、ある特定の周波数の電流基準値を与え、電流を制御する。ある特定の周波数の電流基準値を与え、電流を制御することによって、ある特定の周波数の電圧が商用周波数に重畳される。ここで、系統連系時と単独運転時では、現れる電圧が異なる。単独運転監視部69は、系統連系時と単独運転時では現れる電圧が異なるという特性を利用して、単独運転を検出する。 The islanding operation monitoring unit 69 monitors whether or not islanding operation is occurring. The islanding operation monitoring unit 69 is a function that constantly monitors when islanding operation detection is required at the customer's installation. Both the islanding operation detection function and the constant monitoring function may be used, or only one may be used. The islanding operation monitoring unit 69 provides a current reference value for a specific frequency and controls the current. By providing a current reference value for a specific frequency and controlling the current, a voltage of a specific frequency is superimposed on the commercial frequency. Here, the voltage that appears when the system is connected to the grid is different from that when the system is operating in islanding mode. The islanding operation monitoring unit 69 detects islanding operation by utilizing the characteristic that the voltage that appears when the system is connected to the grid is different from that when the system is operating in islanding mode.
単独運転監視部69には、例えば周波数f1、周波数f2、…、周波数fn(nは1以上の自然数)が与えられる。より具体的には、周波数f1を有する電流基準信号として、0.01×sin(2πf1・t)が与えられ、周波数f2を有する電流基準信号として、0.01×sin(2πf2・t)が与えられ、…、周波数fnを有する電流基準信号として、0.01×sin(2πfn・t)が与えられる。これらの信号によって、電力系統40に、(f1±f0)、(f2±f0)、(fn±f0)周波数の電流が供給され、系統インピーダンスZにより、i(f1±f0)Z、i(f2±f0)Z、i(fn±f0)Zなる電圧が現れる(f0は商用周波数であり、例えば50Hz又は60Hz)。系統連系時の系統インピーダンスZと単独系統時の系統インピーダンスZは互いに異なるため、インバータ制御装置10は、iZの変化により単独運転を検出することができる。
なお、周波数fnを有する電流基準信号を第2電流基準とも記載する。第2電流基準は、単独運転であるか否かを検出するための制御信号を生成する際に用いられる。
The islanding operation monitoring unit 69 is supplied with, for example, frequencies f1, f2, ..., fn (n is a natural number equal to or greater than 1). More specifically, 0.01 × sin(2πf1·t) is supplied as a current reference signal having frequency f1, 0.01 × sin(2πf2·t) is supplied as a current reference signal having frequency f2, ..., 0.01 × sin(2πfn·t) is supplied as a current reference signal having frequency fn. These signals supply currents of frequencies (f1±f0), (f2±f0), and (fn±f0) to the power grid 40, and voltages i(f1±f0)Z, i(f2±f0)Z, and i(fn±f0)Z appear due to the grid impedance Z (f0 is a commercial frequency, e.g., 50 Hz or 60 Hz). Since the system impedance Z when the system is interconnected and the system impedance Z when the system is an isolated system are different from each other, the inverter control device 10 can detect the isolated operation from a change in iZ.
The current reference signal having the frequency fn is also referred to as a second current reference. The second current reference is used when generating a control signal for detecting whether or not an islanding operation is occurring.
なお、需要家等においてインバータ制御装置10が使用される場合には、能動型単独運転検出機能許可部68をオンし、常時、周波数f1、周波数f2、…、周波数fnの周波数を有する電流基準信号が入力されていてもよい。
なお、入力される電流基準信号は1つでもよいし、複数であってもよい。
また、図3に示した係数0.01は一例であって、異なる値を用いてもよい。
周波数f1、周波数f2、…、周波数fnは、例えば80[Hz]、130[Hz]、180[Hz]等であってもよい。
In addition, when the inverter control device 10 is used by a consumer or the like, the active islanding detection function enable unit 68 may be turned on and a current reference signal having frequencies f1, f2, ..., fn may be input at all times.
The number of input current reference signals may be one or more.
Furthermore, the coefficient 0.01 shown in FIG. 3 is just an example, and a different value may be used.
The frequencies f1, f2, ..., fn may be, for example, 80 [Hz], 130 [Hz], 180 [Hz], etc.
ここで、インバータ制御装置10は、更に単独運転判定部691を備える。単独運転判定部691は、単独運転であるか否かを判定する。単独運転判定部691について、図面を参照しながら説明する。
図4は、本実施形態に係る単独運転判定部の機能を説明するための図である。
単独運転判定部691では、FFT(FFT:Fast Fourier Transform)、又は帯域通過フィルタにより交流電圧に含有される(f1±f0)、(f2±f0)、(fn±f0)周波数の高調波電圧の含有率(商用周波数成分に対する特定高調波成分の比)を検出する。単独運転判定部691は、検出した値が所定値以上であれば単独運転と判定する機能を有する。所定値以上とは、好適には0.05以上であってもよい。
単独運転判定部691は、検出した値が、一定時間以上継続している場合、単独運転と判定して電力変換器52を停止する。
なお、図4では、(f1-f0)、(f2-f0)、(fn-f0)周波数を検出する例を図示しているが、(f1+f0)、(f2+f0)、(fn+f0)周波数を検出する方法であってもよい。または両方を検出する方法であってもよい。(f1-f0)、(f2-f0)、(fn-f0)、(f1+f0)、(f2+f0)、(fn+f0)を特定周波数とも記載する。
Here, the inverter control device 10 further includes an isolated operation determination unit 691. The isolated operation determination unit 691 determines whether or not an isolated operation is occurring. The isolated operation determination unit 691 will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the isolated-operation determination unit according to this embodiment.
The islanding operation determination unit 691 detects the content rate (ratio of specific harmonic components to commercial frequency components) of harmonic voltages of frequencies (f1±f0), (f2±f0), and (fn±f0) contained in the AC voltage using FFT (Fast Fourier Transform) or a band-pass filter. The islanding operation determination unit 691 has a function of determining that islanding is occurring if the detected value is equal to or greater than a predetermined value. The predetermined value or greater may preferably be equal to or greater than 0.05.
If the detected value continues for a certain period of time or more, the isolated-operation determination unit 691 determines that the power converter 52 is in isolated operation and stops the power converter 52 .
4 shows an example of detecting the frequencies (f1-f0), (f2-f0), and (fn-f0), but a method of detecting the frequencies (f1+f0), (f2+f0), and (fn+f0) may also be used. Alternatively, a method of detecting both frequencies may also be used. (f1-f0), (f2-f0), (fn-f0), (f1+f0), (f2+f0), and (fn+f0) are also referred to as specific frequencies.
電圧補正部71は、復帰検出部140により系統事故から復帰したことが検出された場合に、電圧基準Vrefを補正する。電圧基準Vrefとは、電力変換器30を制御するための制御信号CSを生成する際に用いられる基準値であって、電力変換器30により変換された交流電力ACPが供給される電力系統40に印加される電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcに基づいた値である。 The voltage correction unit 71 corrects the voltage reference Vref when the recovery detection unit 140 detects that the grid has recovered from the fault. The voltage reference Vref is a reference value used when generating a control signal CS for controlling the power converter 30, and is a value based on the voltages Va, Vb, and Vc applied to the power grid 40 to which the AC power ACP converted by the power converter 30 is supplied.
図5は、本実施形態に係る電流基準作成部、事故検出部、復帰検出部及び電流基準切替部の一例を示すブロック図である。電流基準作成・切替部62(電流基準作成部120及び電流基準切替部130)、系統事故検出部64(事故検出部110)及び電圧補正部71の具体例について説明する。 Figure 5 is a block diagram showing an example of the current reference creation unit, fault detection unit, recovery detection unit, and current reference switching unit according to this embodiment. Specific examples of the current reference creation/switching unit 62 (current reference creation unit 120 and current reference switching unit 130), the grid fault detection unit 64 (fault detection unit 110), and the voltage correction unit 71 are described below.
まず、事故検出部110の具体例について説明する。事故検出部110は、第1事故検出部111、第2事故検出部112、第3事故検出部113、第4事故検出部114及び第5事故検出部115の少なくとも1つを備える。事故検出部110は、第1事故検出部111から第5事故検出部115のうち複数を備える場合、それぞれの事故検出部の出力をOR回路で接続してもよい。 First, a specific example of the accident detection unit 110 will be described. The accident detection unit 110 includes at least one of the first accident detection unit 111, the second accident detection unit 112, the third accident detection unit 113, the fourth accident detection unit 114, and the fifth accident detection unit 115. If the accident detection unit 110 includes multiple of the first accident detection unit 111 to the fifth accident detection unit 115, the outputs of the respective accident detection units may be connected by an OR circuit.
第1事故検出部111は、電力系統40に印加される交流電圧である電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcと、基準波形とを比較する。電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcは、系統電圧取得部55により取得される。基準波形とは、例えば、下の式(1)に示される波形であってもよい。 The first fault detection unit 111 compares voltages Va, Vb, and Vc, which are AC voltages applied to the power grid 40, with a reference waveform. Voltages Va, Vb, and Vc are acquired by the grid voltage acquisition unit 55. The reference waveform may be, for example, the waveform shown in equation (1) below.
第1事故検出部111は、系統電圧と基準波形とを比較した結果が所定値以上であった場合、系統事故が生じたことを検出する。すなわち、第1事故検出部111は、電力系統40に印加される交流電圧波形と所定の基準波形とを比較し、差分が所定値以上であった場合に系統事故が生じたことを検出する。所定値以上とは、例えば0.5PU以上であってもよい。 The first fault detection unit 111 detects that a grid fault has occurred when the result of comparing the grid voltage with a reference waveform is equal to or greater than a predetermined value. That is, the first fault detection unit 111 compares the AC voltage waveform applied to the power grid 40 with a predetermined reference waveform, and detects that a grid fault has occurred when the difference is equal to or greater than a predetermined value. The predetermined value or greater may be, for example, 0.5 PU or greater.
第2事故検出部112は、電力系統40の零相電圧を検出する。第2事故検出部112は、検出された電力系統40の零相電圧に基づいて、系統事故が生じたことを検出する。第2事故検出部112は、例えば、電力系統40の零相電圧を所定時間以上連続して検出した場合に系統事故が生じたことを検出する。所定時間以上とは、例えば100[ms(ミリ秒)]以上であってもよい。 The second fault detection unit 112 detects the zero-phase-sequence voltage of the power grid 40. The second fault detection unit 112 detects that a grid fault has occurred based on the detected zero-phase-sequence voltage of the power grid 40. The second fault detection unit 112 detects that a grid fault has occurred, for example, when it detects the zero-phase-sequence voltage of the power grid 40 continuously for a predetermined period of time or more. The predetermined period of time or more may be, for example, 100 ms (milliseconds) or more.
第3事故検出部113は、電力系統40に供給される電流である電流Ia、電流Ib及び電流Icの絶対値の変化量に基づいて、系統事故が生じたことを検出する。第3事故検出部113は、例えば、電流Ia、電流Ib及び電流Icの絶対値の変化量のうち、いずれかが所定値以上であった場合に系統事故が生じたことを検出する。所定値以上とは、例えば1[A/μs(アンペア/マイクロ秒)]以上であってもよい。 The third fault detection unit 113 detects the occurrence of a grid fault based on the amount of change in the absolute values of current Ia, current Ib, and current Ic, which are currents supplied to the power grid 40. The third fault detection unit 113 detects the occurrence of a grid fault, for example, when any of the amounts of change in the absolute values of current Ia, current Ib, and current Ic is equal to or greater than a predetermined value. "Above the predetermined value" may be, for example, equal to or greater than 1 [A/μs (ampere/microsecond)].
第4事故検出部114は、電力系統40に印加される交流電圧である電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcの実効値Vrmsに基づいて、系統事故が生じたことを検出する。第4事故検出部114は、例えば、電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcの実効値Vrmsが所定値以下であった場合に系統事故が生じたことを検出する。具体的には、第4事故検出部114は、電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcに基づいて三相二相変換を行い、電圧Vd及び電圧Vqの実効値Vrmsが所定値以下であった場合に系統事故が生じたことを検出する。所定値以下とは、例えば0.5PU以下であってもよい。 The fourth fault detection unit 114 detects the occurrence of a grid fault based on the effective values Vrms of voltages Va, Vb, and Vc, which are AC voltages applied to the power grid 40. The fourth fault detection unit 114 detects the occurrence of a grid fault, for example, when the effective values Vrms of voltages Va, Vb, and Vc are equal to or less than a predetermined value. Specifically, the fourth fault detection unit 114 performs three-phase to two-phase conversion based on voltages Va, Vb, and Vc, and detects the occurrence of a grid fault when the effective values Vrms of voltages Vd and Vq are equal to or less than a predetermined value. The predetermined value or less may be, for example, 0.5 PU or less.
第5事故検出部115は、所定の制御信号に基づき、疑似的に系統事故が生じたとする。この場合、第5事故検出部115は、不図示の制御装置からの信号または設定信号により疑似的に系統事故が生じたとする。需要家設置用と使用する場合などにおいて一定電力で運転する場合に疑似的に系統事故とすることで定電力制御を可能とする。
なお、第5事故検出部115を、APR使用許可部とも記載する。APR使用許可部は、不図示の定電力制御部(又は、APR制御部)が定電力制御を行うことを許可する。定電力制御とは、インバータ制御装置10が需要家設置用として用いられる場合、電力系統40に一定電力の供給を行う制御である。
The fifth fault detection unit 115 simulates a grid fault based on a predetermined control signal. In this case, the fifth fault detection unit 115 simulates a grid fault based on a signal from a control device (not shown) or a setting signal. When operating at a constant power level, such as when installed at a consumer's facility, constant power control is possible by simulating a grid fault.
The fifth fault detection unit 115 is also referred to as an APR use permission unit. The APR use permission unit permits a constant power control unit (or an APR control unit) (not shown) to perform constant power control. The constant power control is a control for supplying a constant amount of power to the power grid 40 when the inverter control device 10 is used for a consumer installation.
次に、復帰検出部140の具体例について説明する。復帰検出部140は、第1復帰検出部141及び第2復帰検出部142の少なくとも1つを備える。復帰検出部140は、第1復帰検出部141及び第2復帰検出部142の両方を備える場合、それぞれの復帰検出部の出力をOR回路で接続してもよい。 Next, a specific example of the recovery detection unit 140 will be described. The recovery detection unit 140 includes at least one of a first recovery detection unit 141 and a second recovery detection unit 142. If the recovery detection unit 140 includes both the first recovery detection unit 141 and the second recovery detection unit 142, the outputs of the respective recovery detection units may be connected by an OR circuit.
第1復帰検出部141は、電力系統40に印加される交流電圧である電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcの実効値Vrmsに基づいて、系統事故から復帰したことを検出する。第1復帰検出部141は、例えば、電圧Va、電圧Vb及び電圧Vcの実効値Vrmsの電圧動揺が所定値以内となった場合に系統事故から復帰したことを検出する。所定値以内とは、2%以内、又は1.15PU以内であってもよい。 The first recovery detection unit 141 detects recovery from a grid fault based on the effective values Vrms of voltages Va, Vb, and Vc, which are AC voltages applied to the power grid 40. The first recovery detection unit 141 detects recovery from a grid fault, for example, when the voltage fluctuations of the effective values Vrms of voltages Va, Vb, and Vc fall within a predetermined value. "Within the predetermined value" may be within 2% or within 1.15 PU.
第2復帰検出部142は、電力系統40に供給される交流電圧の周波数fに基づいて、電流制御時の系統の状態の異常を検出する。具体的には、交流電圧の周波数fを時間微分した結果が、所定の範囲を逸脱した場合、疑似的に系統事故から復帰したことを検出する。所定の範囲とは、+10以上、又は-10以下であってもよい。 The second recovery detection unit 142 detects an abnormality in the system state during current control based on the frequency f of the AC voltage supplied to the power system 40. Specifically, if the result of time-differentiating the frequency f of the AC voltage falls outside a predetermined range, it detects a pseudo-recovery from a system fault. The predetermined range may be +10 or greater or -10 or less.
次に、電流基準作成・切替部62の具体例について説明する。電流基準作成・切替部62は、電流基準作成部120と、電流基準切替部130とを備える。 Next, we will explain a specific example of the current reference creation/switching unit 62. The current reference creation/switching unit 62 includes a current reference creation unit 120 and a current reference switching unit 130.
電流基準作成部120は、現在より所定期間前の電流値をサンプル・ホールドする。所定期間前とは、例えば現在より5[ms]前であってもよい。電流基準作成部120は、例えば、現在より5[ms]前の電流値をサンプル・ホールドすることにより、事故直前の電流値を電流基準Irefとする。
なお、電流基準作成部120は、事故直前の電流値をサンプル・ホールドした値をNx倍したり、所定の値を加算したりすることにより、系統事故が生じた時点の電流基準Irefを作成してもよい。所定の値とは、0.5PUであってもよい。
The current reference creating unit 120 samples and holds the current value from a predetermined period of time before the present. The predetermined period of time may be, for example, 5 ms before the present. The current reference creating unit 120 samples and holds the current value from 5 ms before the present, for example, to set the current value immediately before the accident as the current reference Iref.
The current reference generator 120 may generate the current reference Iref at the time when the grid fault occurs by multiplying the sampled and held current value immediately before the fault by Nx or by adding a predetermined value to it. The predetermined value may be 0.5 PU.
電流基準切替部130は、切替情報SWIに基づいて、電流基準Irefを、現在の電流値、又は事故直前の電流値のいずれか一方に切り替える。 The current reference switching unit 130 switches the current reference Iref to either the current current value or the current value immediately before the accident based on the switching information SWI.
なお、電力系統40に流れる電流Ia、電流Ib及び電流Icに基づいて三相二相変換を行い、電流基準作成部120及び電流基準切替部130を、電流Id及び電流Iqそれぞれについて備える構成としてもよい。 In addition, three-phase to two-phase conversion may be performed based on the currents Ia, Ib, and Ic flowing through the power grid 40, and a current reference creation unit 120 and a current reference switching unit 130 may be provided for each of the currents Id and Iq.
[実施形態のまとめ]
以上説明したように、本実施形態に係るインバータ制御装置10は、電流基準作成部120を備えることにより電流基準Irefを作成し、事故検出部110を備えることにより電力系統40に短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出し、復帰検出部140を備えることにより系統事故から復帰したことを検出し、電流基準切替部130を備えることにより系統事故の有無に応じて、電流基準Irefを切り替える。具体的には、インバータ制御装置10は、電流基準切替部130を備えることにより、系統事故が生じたことが検出された場合に、電流基準Irefを系統事故が生じた時点より所定期間前における電流値に切り替え、系統事故から復帰したことが検出された場合に、電流基準Irefを元の基準に戻す。
よって、本実施形態によれば、電力系統40において系統事故が発生した場合においても、過電流を抑止することができ、電力制御システム1を安定的に運転させることができる。また、本実施形態によれば、電力系統40において系統事故が発生した場合において、過電流を抑止することに加えて、系統事故が復帰するまでの間における電力系統40に供給する電流を制御することができる。
[Summary of the embodiment]
As described above, the inverter control device 10 according to this embodiment includes the current reference creating unit 120 to create the current reference Iref, the fault detecting unit 110 to detect the occurrence of at least one of a short circuit and a ground fault in the power grid 40, the recovery detecting unit 140 to detect recovery from the grid fault, and the current reference switching unit 130 to switch the current reference Iref depending on whether or not there is a grid fault. Specifically, the inverter control device 10 includes the current reference switching unit 130, so that when it detects that a grid fault has occurred, it switches the current reference Iref to a current value that existed a predetermined period before the grid fault occurred, and when it detects that the grid has recovered from the grid fault, it returns the current reference Iref to the original reference.
Therefore, according to this embodiment, even if a system fault occurs in the power system 40, it is possible to suppress overcurrent and stably operate the power control system 1. Furthermore, according to this embodiment, when a system fault occurs in the power system 40, in addition to suppressing overcurrent, it is also possible to control the current supplied to the power system 40 until the system is restored from the system fault.
また、本実施形態によれば、電流基準作成部120は、事故直前の電流値をサンプル・ホールドすることにより、系統事故が生じた時点より所定期間前における電流値を作成する。したがって、本実施形態によれば、電力系統40において系統事故が発生した場合においても、系統事故が復帰するまでの間における電力系統40に供給する電流を、容易に制御することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the current reference creation unit 120 creates the current value for a predetermined period before the grid fault occurs by sampling and holding the current value immediately before the fault. Therefore, according to this embodiment, even if a grid fault occurs in the power grid 40, it is possible to easily control the current supplied to the power grid 40 until the grid is restored from the fault.
ここで、電力制御システム1を配電線等に接続される需要家等に適用する場合において、配電線が事故等によって解列され、単独系統となった場合には、電力制御システム1のインバータ制御装置10は、単独運転を検出して速やかに停止できる機能を具備することが好適である。
本実施形態によれば、事故検出部110は、電力系統40に印加される交流電圧波形と所定の基準波形とを比較し、差分が所定値以上であった場合に系統事故が生じたことを検出する。すなわち、事故検出部110は、単独系統になる僅かな擾乱に基づいて、系統事故が生じたことを検出する。したがって、本実施形態によれば、配電線で事故を検出し単独運転に移行する前に能動型単独運転検出機能を使用することができる。よって、本実施形態によれば、仮想同期発電機の特徴を活かしながら、単独運転状態になる前に、能動型単独運転検出機能を使用することができる。また、単独運転状態が発生していれば、異常電圧または異常周波数の検出によって単独運転状態を検出して高速に解列することができる。
なお、本実施形態によれば、系統事故検出後の電流基準Irefは、切り替え直前の値である。したがって、単独系統でないにもかかわらず誤検出してしまったような場合であっても、系統電圧値は低下しない。よって、本実施形態によれば、短時間で系統事故検出前の状態に戻すことができ、実質的な影響を抑止することができる。
Here, when the power control system 1 is applied to a consumer or the like connected to a distribution line, etc., if the distribution line is disconnected due to an accident or the like and becomes an isolated system, it is preferable that the inverter control device 10 of the power control system 1 has a function to detect isolated operation and quickly stop it.
According to this embodiment, the fault detection unit 110 compares the AC voltage waveform applied to the power grid 40 with a predetermined reference waveform, and detects the occurrence of a grid fault when the difference is equal to or greater than a predetermined value. That is, the fault detection unit 110 detects the occurrence of a grid fault based on a slight disturbance that would result in an isolated grid. Therefore, according to this embodiment, the active islanding detection function can be used before a fault is detected on a distribution line and the system transitions to islanding operation. Therefore, according to this embodiment, the active islanding detection function can be used before the system enters an islanding state while taking advantage of the characteristics of the virtual synchronous generator. Furthermore, if an islanding state occurs, the islanding state can be detected by detecting an abnormal voltage or an abnormal frequency, and rapid parallel-off can be achieved.
According to this embodiment, the current reference Iref after the detection of a grid fault is the value immediately before switching. Therefore, even if a false detection occurs when the grid is not an isolated grid, the grid voltage value does not decrease. Therefore, according to this embodiment, the grid can be restored to the state before the detection of the grid fault in a short time, and substantial influence can be suppressed.
また、本実施形態によれば、事故検出部110は、電力系統40に印加される交流電圧の実効値が所定値以下であった場合に系統事故が生じたことを検出する。すなわち、事故検出部110は、単独系統になる僅かな擾乱に基づいて、系統事故が生じたことを検出する。 Furthermore, according to this embodiment, the fault detection unit 110 detects that a grid fault has occurred when the effective value of the AC voltage applied to the power grid 40 is equal to or lower than a predetermined value. In other words, the fault detection unit 110 detects that a grid fault has occurred based on a slight disturbance that results in an isolated grid.
ここで、単独系統において変圧器など突入電流の大きな負荷が並列される場合、過電流が生じるおそれがある。突入電流により生じる過電流の場合、短絡事故時とは異なり、交流電圧の低下が小さい場合がある。 Here, if a load with a large inrush current, such as a transformer, is connected in parallel to an isolated system, there is a risk of an overcurrent occurring. In the case of an overcurrent caused by an inrush current, the drop in AC voltage may be small, unlike in the case of a short-circuit fault.
本実施形態によれば、事故検出部110は、電力系統40に供給される交流電流の絶対値の変化量が所定値以上であった場合に系統事故が生じたことを検出する。すなわち、事故検出部110は、単独系統になる僅かな擾乱に基づいて、系統事故が生じたことを検出する。 According to this embodiment, the fault detection unit 110 detects that a grid fault has occurred when the amount of change in the absolute value of the AC current supplied to the power grid 40 is equal to or greater than a predetermined value. In other words, the fault detection unit 110 detects that a grid fault has occurred based on a slight disturbance that results in an isolated grid.
ここで、電力制御システム1は、電力系統40の周波数変動に応じて有効電力出力が変化する。運動方程式により電力変換器30の発生電圧位相が決まるため、系統電圧位相の変化に対しては同期化力が働き電力系統の慣性力増大が期待される。したがって、島しょ部等において再エネ導入量を高めてディーゼル発電機の稼働を抑制する場合がある。このような場合には、蓄電池20の周波数変動抑制機能に期待が高まる。
蓄電池の充電末近傍においては定電力で充電した方が好適である。充電電力に変動があると理想的な充電末を迎える前に充電終止電圧を検出して充電を停止するなどの状況も考えられる。このような状況が繰り返されると蓄電池容量を十分に使えなくなる。また、蓄電池容量が目減りする。
したがって、複数台のインバータ制御装置10が並列運転している場合には、期待する周波数制御に影響の無い台数のインバータ制御装置10については、充放電末近傍で定電力運転ができるようにすることが望ましい。
Here, the active power output of the power control system 1 changes in response to frequency fluctuations in the power grid 40. Because the voltage phase generated by the power converter 30 is determined by the equation of motion, a synchronizing force acts in response to changes in the grid voltage phase, and an increase in the inertial force of the power grid is expected. Therefore, in island areas and the like, there are cases where the introduction of renewable energy is increased and the operation of diesel generators is suppressed. In such cases, the frequency fluctuation suppression function of the storage battery 20 is expected to be effective.
It is best to charge a storage battery at a constant power level near the end of its charge. If the charging power fluctuates, it is possible that the end-of-charge voltage will be detected and charging will be stopped before the ideal end of charge is reached. If this situation occurs repeatedly, the storage battery capacity will not be fully utilized and will also decrease.
Therefore, when multiple inverter control devices 10 are operating in parallel, it is desirable to enable constant power operation near the end of charging and discharging for the number of inverter control devices 10 that does not affect the expected frequency control.
本実施形態によれば、系統事故検出と並列して単独運転情報(APR使用許可信号)を与えることにより、疑似的に系統事故が生じたとする。
なお、本実施形態によれば、電力基準値はステップ状に変化するため、電力系統40への影響を極小化するため電力変化率リミッタを通して変化を緩やかにしてもよい。
According to this embodiment, the occurrence of a pseudo-system fault is assumed by providing islanding operation information (APR use permission signal) in parallel with the detection of a system fault.
According to this embodiment, since the power reference value changes in a stepwise manner, the change may be made gentler through a power change rate limiter in order to minimize the influence on the power grid 40 .
また、本実施形態によれば、電流基準作成部120は、系統事故直前の電流値をサンプル・ホールドした値をNx倍したり、所定の値を加算したりすることにより、系統事故が生じた時点の電流基準Irefを作成する。したがって、本実施形態によれば、電流基準Irefを切り替える際、電流値を緩やかに切り替えることができるため、急激な電流の変化を抑止することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the current reference creation unit 120 creates the current reference Iref at the time when the grid fault occurs by multiplying the sampled and held current value immediately before the grid fault by Nx or adding a predetermined value to it. Therefore, according to this embodiment, when switching the current reference Iref, the current value can be switched gradually, thereby preventing sudden current changes.
また、本実施形態によれば、事故検出部110は、電力系統40の零相電圧を所定時間以上連続して検出した場合に系統事故が生じたことを検出する。したがって、本実施形態によれば、容易に系統事故が生じたことを検出することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the fault detection unit 110 detects that a grid fault has occurred when it detects zero-phase voltage in the power grid 40 continuously for a predetermined period of time or more. Therefore, according to this embodiment, it is possible to easily detect that a grid fault has occurred.
また、本実施形態によれば、復帰検出部140は、電力系統40に印加される交流電圧の電圧動揺が所定値以内となった場合に、系統事故から復帰したことを検出する。すなわち、本実施形態によれば、系統事故から復帰した場合には、現在、電力系統40に流れる電流値を基準Irefとして、仮想同期発電機として動作させることができる。 Furthermore, according to this embodiment, the recovery detection unit 140 detects that recovery from the grid fault has occurred when the voltage fluctuation of the AC voltage applied to the power grid 40 falls within a predetermined value. In other words, according to this embodiment, when recovery from the grid fault has occurred, the current value currently flowing through the power grid 40 can be set as the reference Iref, and the power grid 40 can be operated as a virtual synchronous generator.
また、本実施形態によれば、復帰検出部140は、電力系統40に供給される交流電圧の周波数が所定の範囲を逸脱した場合、疑似的に系統事故から復帰したことを検出する。したがって、本実施形態によれば、容易に系統事故から復帰したことを検出することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the recovery detection unit 140 detects that a pseudo recovery from a grid fault has occurred if the frequency of the AC voltage supplied to the power grid 40 deviates from a predetermined range. Therefore, according to this embodiment, recovery from a grid fault can be easily detected.
ここで、ディーゼル発電機が発電し、同一母線に接続する仮想同期発電機が並列運転している場合、電力系統に短絡事故が発生すると、発電中のディーゼル発電機は加速し(換言すれば、回転子角速度が上昇し)、充電中の仮想同期発電機は減速する。すなわち、事故除去後、二つの電圧源の位相が開いてしまい、大きな横流が流れ、安定運転を損ねる恐れがある。 If a diesel generator is generating electricity and a virtual synchronous generator connected to the same bus is operating in parallel, and a short circuit occurs in the power grid, the diesel generator that is generating electricity will accelerate (in other words, its rotor angular speed will increase), and the virtual synchronous generator that is charging will decelerate. In other words, after the fault is cleared, the phases of the two voltage sources will be separated, causing a large cross current to flow and potentially impairing stable operation.
本実施形態によれば、電圧補正部71を備えることにより、系統事故から復帰したことが検出された場合に、電圧基準Vrefを補正する。したがって、本実施形態によれば、電圧基準値を滑らかに移行することができる。 According to this embodiment, the voltage correction unit 71 is provided, which corrects the voltage reference Vref when recovery from a grid fault is detected. Therefore, this embodiment allows for a smooth transition of the voltage reference value.
なお、上述した実施形態におけるインバータ制御装置10が備える各部の機能全体あるいはその一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。 In addition, all or part of the functions of each unit provided in the inverter control device 10 in the above-described embodiment may be realized by recording a program for realizing these functions on a computer-readable recording medium, and then loading and executing the program recorded on this recording medium into a computer system. Note that the term "computer system" here includes hardware such as the OS and peripheral devices.
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。 In addition, "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible disks, optical magnetic disks, ROMs, and CD-ROMs, as well as storage units such as hard disks built into computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" may also include devices that dynamically store programs for a short period of time, such as communication lines when transmitting programs over networks like the Internet or communication lines like telephone lines, or devices that store programs for a fixed period of time, such as volatile memory within computer systems that serve as servers or clients in such cases. Furthermore, the above-mentioned programs may be those that implement some of the functions described above, or may be those that can implement the functions described above in combination with programs already stored in the computer system.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The above describes an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1…電力制御システム、10…インバータ制御装置、20…蓄電池、30…電力変換器、40…電力系統、110…事故検出部、111…第1事故検出部、112…第2事故検出部、113…第3事故検出部、114…第4事故検出部、115…第5事故検出部、120…電流基準作成部、130…電流基準切替部、140…復帰検出部、141…第1復帰検出部、142…第2復帰検出部、150…切替制御部、51…直流電源、52…電力変換器、53…変流器、54…変圧器、55…系統電圧取得部、62…電流基準作成・切替部、64…系統事故検出部、68…能動型単独運転検出機能許可部、69…単独運転監視部、71…電圧補正部、DCP…直流電力、ACP…交流電力、CS…制御信号、DS…検出信号、ADI…事故検出情報、RDI…復帰検出情報、SWI…切替情報 1...power control system, 10...inverter control device, 20...storage battery, 30...power converter, 40...power system, 110...fault detection unit, 111...first fault detection unit, 112...second fault detection unit, 113...third fault detection unit, 114...fourth fault detection unit, 115...fifth fault detection unit, 120...current reference creation unit, 130...current reference switching unit, 140...recovery detection unit, 141...first recovery detection unit, 142...second recovery detection unit, 15 0...Switching control unit, 51...DC power supply, 52...Power converter, 53...Current transformer, 54...Transformer, 55...Grid voltage acquisition unit, 62...Current reference creation and switching unit, 64...Grid fault detection unit, 68...Active islanding detection function enable unit, 69...Islanding monitoring unit, 71...Voltage correction unit, DCP...DC power, ACP...AC power, CS...Control signal, DS...Detection signal, ADI...Fault detection information, RDI...Recovery detection information, SWI...Switching information
Claims (14)
前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電流基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に流れる電流値に基づいた値である前記電流基準を作成する電流基準作成部と、
前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する事故検出部と、
前記系統事故から復帰したことを検出する復帰検出部と、
前記系統事故が生じたことが検出された場合に、前記電流基準を、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値に切り替え、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電流基準を、前記電力系統に流れる電流値に切り替える電流基準切替部と、
需要家設置用として用いられる場合、前記電力系統に一定電力の供給を行う制御である定電力制御を行う定電力制御部と、
前記定電力制御部が前記定電力制御を行うことを許可するAPR使用許可部と、
を備え、
前記APR使用許可部は、所定の制御信号に基づき疑似的に前記系統事故が生じたとする、
インバータ制御装置。 A voltage-type inverter control device that controls a power converter that converts DC power to AC power in accordance with a desired AC voltage signal,
a current reference generation unit that generates a current reference used when generating a control signal for controlling the power converter, the current reference being a value based on a current value flowing in an electric power grid to which AC power converted by the power converter is supplied; and
a fault detection unit that detects the occurrence of at least one of a short circuit and a ground fault in an electric power system to which the AC power converted by the power converter is supplied;
a recovery detection unit that detects recovery from the grid fault;
a current reference switching unit that switches the current reference to a current value supplied to the power grid a predetermined period before the occurrence of the power grid fault when it is detected that the power grid fault has occurred, and that switches the current reference to a current value flowing in the power grid when it is detected that the power grid has recovered from the power grid fault ;
When used for installation at a consumer, a constant power control unit performs constant power control, which is control for supplying constant power to the power grid;
an APR use permission unit that permits the constant power control unit to perform the constant power control;
Equipped with
The APR use permission unit simulates the occurrence of the system fault based on a predetermined control signal.
Inverter control device.
単独運転であるか否かを判定する単独運転判定部とを更に備え、
前記単独運転監視部は、単独運転であるか否かを検出するための制御信号を生成する際に用いられる第2電流基準であって、特定周波数を有する前記第2電流基準を与え、
前記単独運転判定部は、特定周波数の高調波電圧の含有率の大きさから単独運転であるか否かを判定する
請求項1に記載のインバータ制御装置。 an islanding operation monitoring unit that monitors whether or not the system is in islanding operation;
an isolated operation determination unit that determines whether or not the power plant is in isolated operation,
the islanding operation monitoring unit provides a second current reference used when generating a control signal for detecting whether or not an islanding operation is occurring, the second current reference having a specific frequency;
The inverter control device according to claim 1 , wherein the islanding operation determination unit determines whether or not the inverter is in islanding operation based on the magnitude of a content rate of harmonic voltage at a specific frequency.
請求項1又は請求項2に記載のインバータ制御装置。 3. The inverter control device according to claim 1, wherein the current reference creation unit creates a value of a current supplied to the power grid a predetermined period before the occurrence of the grid fault by sampling and holding a current value immediately before the fault.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 4. The inverter control device according to claim 1, wherein the fault detection unit compares an AC voltage waveform applied to the power grid with a predetermined reference waveform, and detects that the grid fault has occurred when a difference between the AC voltage waveform and a predetermined value is equal to or greater than a predetermined value.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 1 , wherein the fault detection unit detects that the grid fault has occurred when an effective value of the AC voltage applied to the power grid is equal to or lower than a predetermined value.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 1 , wherein the fault detection unit detects that the grid fault has occurred when a change in an absolute value of the AC current supplied to the power grid is equal to or greater than a predetermined value.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。 4. The inverter control device according to claim 1, wherein the current reference creation unit creates the current reference at the time when the grid fault occurs by adding a predetermined value to a sampled and held value of a current value immediately before the fault.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 1 , wherein the fault detection unit detects that the grid fault has occurred when a zero-phase sequence voltage of the power grid is detected continuously for a predetermined period of time or more.
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 1 , wherein the recovery detection unit detects recovery from the grid fault when voltage fluctuation of the AC voltage applied to the power grid falls within a predetermined value.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 1 , wherein the recovery detection unit detects a pseudo recovery from the grid fault when a frequency of the AC voltage supplied to the power grid deviates from a predetermined range.
請求項10に記載のインバータ制御装置。 The inverter control device according to claim 10, further comprising an active islanding operation detection function enabling unit that detects recovery from the grid fault when the fault detection unit detects the grid fault , when the inverter control device is used for installation at a consumer facility.
請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のインバータ制御装置。 12. The inverter control device according to claim 1, further comprising: a voltage correction unit that corrects a voltage reference used in generating a control signal for controlling the power converter when recovery from the grid fault is detected, the voltage reference being a value based on a voltage value applied to the power grid to which AC power converted by the power converter is supplied.
前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電流基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に流れる電流値に基づいた値である前記電流基準を作成する電流基準作成ステップと、
前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する事故検出ステップと、
前記系統事故から復帰したことを検出する復帰検出ステップと、
前記系統事故が生じたことが検出された場合に、前記電流基準を、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値に切り替え、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電流基準を、前記電力系統に流れる電流値に切り替える電流基準切替ステップと、
需要家設置用として用いられる場合、前記電力系統に一定電力の供給を行う制御である定電力制御を行う定電力制御ステップと、
前記定電力制御ステップにより前記定電力制御を行うことを許可するAPR使用許可ステップと、
を実行させ、
前記APR使用許可ステップは、所定の制御信号に基づき疑似的に前記系統事故が生じたとする、
プログラム。 A computer controls a voltage-type inverter control device that controls a power converter that converts DC power into AC power in accordance with a desired AC voltage signal.
a current reference creation step of creating a current reference used when generating a control signal for controlling the power converter, the current reference being a value based on a current value flowing in an electric power grid to which AC power converted by the power converter is supplied;
a fault detection step of detecting that at least one of a short circuit and a ground fault has occurred in an electric power system to which the AC power converted by the power converter is supplied;
a recovery detection step of detecting recovery from the grid fault;
a current reference switching step of switching the current reference to a current value supplied to the power grid a predetermined period before the occurrence of the power grid fault when it is detected that the power grid fault has occurred, and switching the current reference to a current value flowing in the power grid when it is detected that the power grid has recovered from the power grid fault ;
When used for installation at a consumer, a constant power control step of performing constant power control, which is control for supplying constant power to the power grid;
an APR use permission step of permitting the constant power control to be performed by the constant power control step;
Execute
The APR use permission step includes: simulating the occurrence of the system fault based on a predetermined control signal;
program.
前記電力変換器を制御するための制御信号を生成する際に用いられる電流基準であって、前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に流れる電流値に基づいた値である前記電流基準を作成する電流基準作成工程と、
前記電力変換器により変換された交流電力が供給される電力系統に、短絡又は地絡のうち少なくともいずれか一方の系統事故が生じたことを検出する事故検出工程と、
前記系統事故から復帰したことを検出する復帰検出工程と、
前記系統事故が生じたことが検出された場合に、前記電流基準を、前記系統事故が生じた時点より所定期間前における前記電力系統に供給された電流値に切り替え、前記系統事故から復帰したことが検出された場合に、前記電流基準を、前記電力系統に流れる電流値に切り替える電流基準切替工程と、
需要家設置用として用いられる場合、前記電力系統に一定電力の供給を行う制御である定電力制御を行う定電力制御工程と、
前記定電力制御工程により前記定電力制御を行うことを許可するAPR使用許可工程と、
を有し、
前記APR使用許可工程は、所定の制御信号に基づき疑似的に前記系統事故が生じたとする、
インバータ制御方法。 An inverter control method for controlling a voltage-type inverter control device that controls a power converter that converts DC power to AC power in accordance with a desired AC voltage signal, comprising:
a current reference creation step of creating a current reference used when generating a control signal for controlling the power converter, the current reference being a value based on a current value flowing in an electric power grid to which AC power converted by the power converter is supplied;
a fault detection step of detecting that at least one of a short circuit and a ground fault has occurred in an electric power system to which the AC power converted by the power converter is supplied;
a recovery detection step of detecting recovery from the grid fault;
a current reference switching step of switching the current reference to a current value supplied to the power grid a predetermined period before the occurrence of the power grid fault when it is detected that the power grid fault has occurred, and switching the current reference to a current value flowing in the power grid when it is detected that the power grid has recovered from the power grid fault ;
When used for installation at a consumer, a constant power control step of performing constant power control, which is control for supplying constant power to the power grid;
an APR use permission step of permitting the constant power control to be performed by the constant power control step;
and
The APR use permission step includes: simulating the occurrence of the system fault based on a predetermined control signal;
Inverter control method.
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