JP2008043184A

JP2008043184A - Power supply unit, and method for synchronously operating power conversion device

Info

Publication number: JP2008043184A
Application number: JP2007138054A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kataoka; 匡史片岡; Shigeru Sakata; 滋坂田; Takahide Ozawa; 孝英小澤; Isao Tsukagoshi; 功塚越; Masa Tai; 政戴
Original assignee: Ebara Corp; Ebara Densan Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ebara Densan Ltd
Priority date: 2006-05-25
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2008-02-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply unit suited for a power supply system that performs parallel operation of a plurality of unitized power supply devices, formed from generators and power converters. <P>SOLUTION: This power supply device includes a generator, a power converter for converting power generated by the generator into AC power at a required frequency and voltage, and a controller for the power converter. The controller is provided with a control section with output voltage-output current characteristics for determining the output voltage, corresponding to the output current of the power converter. The output voltage-output current characteristics include a first drooping characteristic for limiting the output power of the generator between a first output current that exceeds the generation capacity of the generator and a second output current beyond the conversion capacity of the power converter. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスタービン発電機等の分散型発電装置と、前記発電装置により発電された電力を所要の周波数および電圧の交流電力に変換して負荷へ供給するインバータ装置などの電力変換装置とからなるユニット化された電力供給装置に係り、特に複数台の電力供給装置を並列接続し、商用電源系統から切り離された負荷に並列運転により電力を供給する電力供給システムに用いられる電力供給装置に関する。 The present invention includes a distributed power generator such as a gas turbine generator, and a power converter such as an inverter that converts the power generated by the power generator into AC power having a required frequency and voltage and supplies the AC power to a load. The present invention relates to a unitized power supply apparatus, and more particularly to a power supply apparatus used in a power supply system in which a plurality of power supply apparatuses are connected in parallel and power is supplied to a load disconnected from a commercial power supply system by parallel operation.

また、本発明は、複数台のインバータ装置（電力変換装置）を並列接続して、商用電源系統から切り離された負荷に並列運転により三相交流電力を供給する際に、各インバータ装置間で出力電圧の同期を取る方法に関する。 In addition, the present invention outputs a plurality of inverter devices (power converters) connected in parallel to each other when supplying three-phase AC power to a load disconnected from a commercial power supply system in parallel operation. The present invention relates to a method for synchronizing voltages.

電圧制御型インバータ装置を含む電力供給装置を複数台並列接続して、負荷へ発電電力を供給する電力供給システムでは、インバータ装置が同じ電圧を出力しても、実際に出力される電圧は、センサ、フィルタ回路の構成部品などの誤差により、完全に一致した電圧を出力することは難しい。その為、通常は、電圧制御型インバータ装置を含む電力供給装置を複数台並列接続して、商用電源系統から切り離された負荷に発電電力を供給する電力供給システムにおいては、複数台の電力供給装置の負荷分担率を均等に保つために、インバータ装置間で互いの情報（電流、電力など）を共有し、出力電圧をコントロールし、負荷の分坦率を均等に保ち、インバータ装置の能力を有効に使用することが提案されている。 In a power supply system in which a plurality of power supply devices including a voltage-controlled inverter device are connected in parallel to supply generated power to a load, even if the inverter device outputs the same voltage, the actually output voltage is It is difficult to output a completely matched voltage due to errors in filter circuit components. Therefore, normally, in a power supply system in which a plurality of power supply devices including a voltage-controlled inverter device are connected in parallel to supply generated power to a load disconnected from a commercial power supply system, the plurality of power supply devices In order to keep the load sharing ratio of the inverters equal, each other's information (current, power, etc.) is shared between the inverter devices, the output voltage is controlled, the load sharing rate is kept even, and the capacity of the inverter devices is made effective It is proposed to use.

しかしながら、上記の負荷分担方法では、複数台の電力供給装置間の情報を共有するための専用ハードウェアなどが必要となり、コスト、信頼性の面でも問題がある。また、電力のコントロールの為に共用されている情報は、インバータ装置に関する情報のみであり、発電装置（ガスタービン発電機、燃料電池など）とインバータ装置などの電力変換装置とが組み合わせて使用されるユニット化された電力供給装置の場合には、インバータ装置が過負荷になる前に、発電装置が過負荷になり、発電装置が停止してしまい、インバータ装置の能力に余裕があるにもかかわらず、発電装置が止まってしまう現象が発生するなどの問題がある。 However, the above load sharing method requires dedicated hardware for sharing information among a plurality of power supply apparatuses, and there is a problem in terms of cost and reliability. Moreover, the information shared for power control is only information related to the inverter device, and the power generator (gas turbine generator, fuel cell, etc.) and the power converter such as the inverter device are used in combination. In the case of a unitized power supply device, before the inverter device is overloaded, the power generation device is overloaded, the power generation device is stopped, and there is a margin in the capacity of the inverter device There is a problem that the power generation device stops.

電圧制御型インバータ装置を複数台並列接続して、負荷へ発電電力を供給する電力供給システムでは、商用電源系統から切り離された負荷へ電力を供給する場合、以下のようなインバータ装置間の同期方法がある。 In a power supply system in which a plurality of voltage-controlled inverter devices are connected in parallel to supply generated power to a load, when supplying power to a load disconnected from a commercial power supply system, the following synchronization method between inverter devices is as follows: There is.

第１に、一台のインバータ装置が親機となり、親機の電圧出力と同期した特別な基準信号をその他のインバータ装置へ出力する。他の(親機以外の)インバータ装置は、その基準信号に同期した出力電圧を形成し、インバータ装置出力電圧の同期を取る。 First, one inverter device serves as a parent device, and outputs a special reference signal synchronized with the voltage output of the parent device to the other inverter devices. Other inverter devices (other than the parent device) form an output voltage synchronized with the reference signal, and synchronize the inverter device output voltage.

第２に、外部コントローラが、複数台のインバータ装置へ位相同期用の基準信号を送信し、その基準信号を元に、各インバータ装置が出力電圧を形成することにより、出力電圧の同期を取る。 Second, an external controller transmits a reference signal for phase synchronization to a plurality of inverter devices, and each inverter device forms an output voltage based on the reference signal, thereby synchronizing the output voltage.

第３に、複数台の内一台のインバータ装置が、自立（電圧制御）モードで起動して電圧を確立後、その他のインバータ装置が連系（電流制御）モードで起動し、電圧位相に同期した並列運転を行い、出力電圧の同期を取る。 Thirdly, after one of the multiple inverter devices is activated in the self-sustaining (voltage control) mode to establish the voltage, the other inverter devices are activated in the interconnected (current control) mode and synchronized with the voltage phase. The parallel operation is performed and the output voltage is synchronized.

上記従来の技術においては、第１と第２の方法のように、すべてのインバータ装置が電圧制御モードで動作する方法と、第３の方法のように、基準となるインバータ装置が電圧制御モード、その他のインバータ装置が電流制御モードとして同期運転を行う方法とが提案されている。しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題がある。上記第１と第２の方法のように、すべてのインバータ装置が電圧制御モードで動作する方法においては、各インバータ装置間の出力を同期させるのに同期信号が必要となっているので、同期信号を出力するインバータ装置または外部のコントローラが故障した場合、運転の継続ができなくなる。また、同期信号を伝達する為の信号線が、出力線以外に必要となるので、システムが複雑になる。 In the prior art, as in the first and second methods, a method in which all inverter devices operate in the voltage control mode, and in a third method, the reference inverter device is in the voltage control mode. There has been proposed a method in which another inverter device performs synchronous operation as a current control mode. However, the above conventional techniques have the following problems. In the method in which all inverter devices operate in the voltage control mode as in the first and second methods, a synchronization signal is required to synchronize the output between the inverter devices. If the inverter device or the external controller that outputs is broken, the operation cannot be continued. Further, since a signal line for transmitting the synchronization signal is required in addition to the output line, the system becomes complicated.

また、基準となるインバータ装置が電圧制御モード、その他のインバータ装置が電流制御モードとして運転を行う第３の方法においては、同期信号を用いないので、同期信号の信号線が不要となり、システムが複雑になるという問題については改善される。しかし、基準となるインバータ装置が電圧制御モード、その他のインバータ装置が電流制御モードとして運転を行う必要があるので、基準となる電圧制御モードで運転を行っているインバータ装置に異常が発生すると、運転の継続が困難になること、また、電流制御モードのインバータ装置が急激な負荷変動に対応できない、などの問題がある。 Further, in the third method in which the reference inverter device operates in the voltage control mode and the other inverter devices operate in the current control mode, since no synchronization signal is used, the signal line of the synchronization signal is not required, and the system is complicated. The problem of becoming will be improved. However, since it is necessary to operate the reference inverter device in the voltage control mode and the other inverter devices in the current control mode, if an abnormality occurs in the inverter device operating in the reference voltage control mode, Is difficult, and the inverter device in the current control mode cannot cope with a sudden load fluctuation.

実開平３−１４９３１号公報Japanese Utility Model Publication No. 3-14931 国際公開ＷＯ２００４／０１９４６６号公報International Publication WO2004 / 019466

本発明は上述した事情に鑑みて為されたもので、発電装置と電力変換装置とからなるユニット化された電力供給装置を複数台並列運転する電力供給システムに好適に用いることができる電力供給装置を提供することを第１の目的とする。より詳しくは、各電力供給装置間の負荷分担のための専用のハードウェアを設けることなく、また発電装置の能力を超える場合には負荷分担を自動的に当該発電装置の発電能力の範囲内に制限することができる電力供給装置を提供することを第１の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and can be suitably used for a power supply system that operates a plurality of unitized power supply apparatuses each including a power generation apparatus and a power conversion apparatus in parallel. It is a first object to provide More specifically, without providing dedicated hardware for load sharing between the power supply devices, and when the capacity of the power generator is exceeded, the load sharing is automatically within the range of the power generation capacity of the power generator. It is a first object to provide a power supply device that can be limited.

また、本発明は、同期信号を使用せずに、並列運転する全てのインバータ装置（電力変換装置）を電圧制御モードの運転で同期させることが可能な、インバータ装置の同期運転方法を提供することを第２の目的とする。 Moreover, this invention provides the synchronous operation method of an inverter apparatus which can synchronize all the inverter apparatuses (power converter device) operated in parallel by the driving | operation of a voltage control mode, without using a synchronous signal. Is the second purpose.

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、発電装置と、該発電装置の発電電力を所要の周波数および電圧の交流電力に変換する電力変換装置と、前記電力変換装置のコントローラとを備えた電力供給装置であって、前記コントローラは、前記電力変換装置の出力電流に対応する出力電圧を決定する出力電圧−出力電流特性の制御部を備え、前記出力電圧−出力電流特性に、前記発電装置の発電能力を超える第１の出力電流と、前記電力変換装置の変換能力を超える第２の出力電流との間では、前記発電装置の出力電力を制限する第１の垂下特性を持たせたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, an aspect of the present invention includes a power generation device, a power conversion device that converts power generated by the power generation device into AC power having a predetermined frequency and voltage, and a controller of the power conversion device. The controller includes an output voltage-output current characteristic control unit that determines an output voltage corresponding to an output current of the power converter, and the output voltage-output current characteristic includes the power generation unit. Between the first output current exceeding the power generation capability of the device and the second output current exceeding the conversion capability of the power conversion device, a first drooping characteristic for limiting the output power of the power generation device is provided. It is characterized by this.

本発明の他の態様は、複数台のインバータ装置（電力変換装置）を並列接続して、負荷に三相交流電力を供給するシステムにおけるインバータ装置の同期運転方法であって、前記インバータ装置が並列接続される電源系統の三相電圧を検出し、前記三相電圧を、前記インバータ装置内部の位相θ’に基づいてｄｑ座標に変換し、ｄ軸成分Ｖd'を検出し、前記ｄ軸成分Ｖd'がゼロとなるようにＰＩ制御を行い、内部位相の補正量Δfを出力し、該補正量Δfを、インバータ装置の出力基準周波数ｆ^*に加算するとともに、所定のゆらぎ周波数を補正量Δfに加算し、位相θ’を前記系統の電圧位相θと一致させ、前記位相θ’に基づいて前記インバータ装置が正弦波交流電圧を形成し、前記電源系統の交流電圧と同期を取ることを特徴とするものである。 Another aspect of the present invention is a method for synchronously operating an inverter device in a system in which a plurality of inverter devices (power converters) are connected in parallel to supply three-phase AC power to a load, and the inverter devices are connected in parallel. A three-phase voltage of a connected power supply system is detected, the three-phase voltage is converted into a dq coordinate based on a phase θ ′ inside the inverter device, a d-axis component Vd ′ is detected, and the d-axis component Vd PI control is performed so that 'becomes zero, the internal phase correction amount Δf is output, the correction amount Δf is added to the output reference frequency f ^* of the inverter device, and a predetermined fluctuation frequency is set to the correction amount Δf. The phase θ ′ is added to match the voltage phase θ of the system, and the inverter device forms a sinusoidal AC voltage based on the phase θ ′ and is synchronized with the AC voltage of the power system. To do.

上記本発明によれば、電力供給システムを構成する複数台の電力供給装置間で専用のハードウェアによる情報の共有をしなくても、電力変換装置のコントローラは、出力電流に対応する出力電圧を指令する出力電圧・電流特性制御部を備えることで、各電力供給装置間の負荷分担を概ね均等にする、あるいは、積極的に負荷を制限することができる。すなわち、電力変換装置の出力が発電装置の出力能力の限界に達した場合は、発電装置にさらに負荷がかからない様に、電力一定で（発電電力が限界値を超えないように）出力電圧を垂下させる特性を持たせることで、発電装置が過負荷となる前に当該電力供給装置の負荷を制限し、他の電力供給装置へ負荷を分散できる。このため、当該電力供給装置の運転をその発電能力の範囲内に自動的に制限でき、運転を継続でき、電力供給システム全体としての信頼性を確保でき、コストの面でも効果がある。 According to the present invention, the controller of the power conversion device can output the output voltage corresponding to the output current without sharing information by using dedicated hardware among the plurality of power supply devices constituting the power supply system. By providing the commanded output voltage / current characteristic control unit, it is possible to make the load sharing between the power supply devices substantially equal, or to positively limit the load. That is, when the output of the power converter reaches the limit of the output capacity of the power generator, the output voltage is drooped at a constant power (so that the generated power does not exceed the limit value) so that the power generator is not further loaded. By giving the characteristic to make it possible to limit the load of the power supply device before the power generation device is overloaded, the load can be distributed to other power supply devices. For this reason, the operation of the power supply apparatus can be automatically limited within the range of the power generation capacity, the operation can be continued, the reliability of the entire power supply system can be secured, and there is an effect in terms of cost.

また、本発明によれば、インバータ装置内部の位相θ’を電源系統の電圧位相θと一致させ、インバータ装置の出力電圧と電源系統の交流電圧と同期を取ることができる。従って、各インバータ装置間で出力電圧の位相を合わせるための同期信号を使用せずに、すべてのインバータ装置が電圧制御モードで出力を行うことができる。従って、各電力供給装置間で出力電圧の同期を取る為の特別な信号線を設けることなく、インバータ装置の出力端を接続するだけで、負荷変動にも十分に対応できる並列運転を行うことができる。 Further, according to the present invention, the phase θ ′ inside the inverter device can be matched with the voltage phase θ of the power supply system, and the output voltage of the inverter device and the AC voltage of the power supply system can be synchronized. Therefore, all inverter devices can output in the voltage control mode without using a synchronization signal for matching the phase of the output voltage between the inverter devices. Therefore, parallel operation that can sufficiently cope with load fluctuations can be performed by simply connecting the output terminal of the inverter device without providing a special signal line for synchronizing the output voltage between the power supply devices. it can.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。なお、各図中、同一の作用または機能を有する部材または要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the member or element which has the same effect | action or function, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図１は、本発明の一実施形態の電力供給装置を示す。発電装置１１は、例えばガスタービン発電機などの分散型の発電装置である。発電装置１１の交流発電出力は、全波整流回路などのコンバータ１２により整流され、コンデンサ（直流電源）１３に貯留された直流電力がインバータ１５により所要の周波数および電圧の交流電力に変換され、フィルタ回路１６により高調波成分が除去され、出力側に接続された負荷に供給される。なお、発電装置１１としては、太陽電池、燃料電池などの分散型の発電装置を用いることができる。 FIG. 1 shows a power supply apparatus according to an embodiment of the present invention. The power generator 11 is a distributed power generator such as a gas turbine generator. The AC power output of the power generation device 11 is rectified by a converter 12 such as a full-wave rectifier circuit, and DC power stored in a capacitor (DC power supply) 13 is converted into AC power having a required frequency and voltage by an inverter 15 to be filtered. Harmonic components are removed by the circuit 16 and supplied to a load connected to the output side. As the power generation device 11, a distributed power generation device such as a solar cell or a fuel cell can be used.

インバータ１５は、直流電源１３の直流電力から、指令値の周波数および電圧を有する交流電力を生成する電圧制御形のインバータ装置を構成しており、電力スイッチング素子をパルス幅変調信号に従ってオン／オフ制御することにより直流電力を交流電力に変換する。このため、インバータ装置（電力変換装置）は、インバータ１５などの他に、出力電圧を検出する電圧検出器１８、出力電流を検出する電流検出器１９、出力電力を検出する電力検出器２０、周波数および電圧の指令値と上記検出器１８，１９，２０で検出されたフィードバック値に基づいて電圧指令値を演算する電圧指令演算部２１、電圧制御部２２、インバータ１５の電力スイッチング素子をオンオフ制御するパルス幅変調信号を形成するパルス幅変調器２３などの各種センサおよび制御装置を備えている。 The inverter 15 constitutes a voltage control type inverter device that generates AC power having a command value frequency and voltage from the DC power of the DC power supply 13, and the power switching element is controlled on / off according to the pulse width modulation signal. By doing so, DC power is converted to AC power. For this reason, in addition to the inverter 15 and the like, the inverter device (power conversion device) includes a voltage detector 18 that detects the output voltage, a current detector 19 that detects the output current, a power detector 20 that detects the output power, and a frequency. Further, the voltage command calculation unit 21 that calculates the voltage command value based on the voltage command value and the feedback value detected by the detectors 18, 19, and 20, the voltage control unit 22, and the power switching element of the inverter 15 are turned on / off. Various sensors such as a pulse width modulator 23 for forming a pulse width modulation signal and a control device are provided.

電力供給装置１０は、発電装置１１と、該発電装置１１の発電電力を所要の周波数および電圧の交流電力に変換するインバータ装置などの電力変換装置とが、ユニット化されたものである。例えば、１００ｋＷの発電能力を有する発電装置と、この発電電力を商用電源系統の周波数および電圧の交流電力に変換する電圧制御形インバータ装置などの電力変換装置とが、ユニット化され、一つの筐体（パッケージ）内に収容されたものである。従って、ユーザは、１台の電力供給装置１０を備えることで、商用電源系統に接続可能な負荷に対して商用電源系統と同じ周波数および電圧の交流電力を最大１００ｋＷまで出力可能である。 The power supply device 10 is a unit in which a power generation device 11 and a power conversion device such as an inverter device that converts the generated power of the power generation device 11 into AC power having a required frequency and voltage are unitized. For example, a power generation device having a power generation capacity of 100 kW and a power conversion device such as a voltage-controlled inverter device that converts this generated power into AC power having a frequency and a voltage of a commercial power system are unitized into one casing. (Package). Therefore, the user can output up to 100 kW of AC power having the same frequency and voltage as the commercial power supply system with respect to a load that can be connected to the commercial power supply system by providing one power supply device 10.

ところが、電力供給装置のユーザの需要電力は多様であり、このため、図２に示すように、電力供給装置１０を複数台並列接続し、並列運転することが行われている。例えば、同一規格の電力供給装置１０をＮ台並列運転することで、１台当たりの出力のＮ倍の電力を負荷３０に供給することができる。 However, the power demands of users of the power supply apparatus are various, and as a result, as shown in FIG. 2, a plurality of power supply apparatuses 10 are connected in parallel and operated in parallel. For example, by operating N power supply apparatuses 10 of the same standard in parallel, it is possible to supply the load 30 with power that is N times the output per unit.

ユニット化された電力供給装置１０を複数台並列接続し、並列運転するに際して、各電力供給装置１０の負荷分担を自動的に行うため、インバータ装置のコントローラ２５は、インバータ装置の出力電流に対応する出力電圧を決定する出力電圧−出力電流制御特性を有する制御部２４を備えている。この制御部２４により決定された出力電圧は、指令値として電圧指令演算部２１に送られる。複数台の電力供給装置１０の出力端は並列接続されているので、同一の出力電流に対して同一の出力電圧を指令する制御部２４を各電力供給装置１０に備えることで、各電力供給装置間の負荷分担を概ね均等にすることができる。また、同一の出力電圧に対して出力電流に差を設けることで、積極的に負荷分担に差を持たせることができる。これにより、電力供給システムを構成する複数台の電力供給装置間で、専用のハードウェアによる情報の共有をしなくても、自動的に各電力供給装置間の負荷分担を概ね均等にする、あるいは、積極的に負荷分担に差を持たせることができる。 When a plurality of unitized power supply devices 10 are connected in parallel and operated in parallel, the load of each power supply device 10 is automatically assigned, so the controller 25 of the inverter device corresponds to the output current of the inverter device. A control unit 24 having an output voltage-output current control characteristic for determining an output voltage is provided. The output voltage determined by the control unit 24 is sent to the voltage command calculation unit 21 as a command value. Since the output ends of the plurality of power supply apparatuses 10 are connected in parallel, each power supply apparatus 10 includes a control unit 24 that commands the same output voltage with respect to the same output current. The load sharing between them can be made almost even. Further, by providing a difference in output current with respect to the same output voltage, it is possible to positively give a difference in load sharing. As a result, the load sharing among the power supply devices is automatically made approximately equal even without sharing information by dedicated hardware among the plurality of power supply devices constituting the power supply system, or It is possible to positively make a difference in load sharing.

ところで、電圧制御形インバータ装置において、一般に、出力電圧・電流特性制御部で出力電圧指令値を決定する際に、インバータ装置の出力電流、あるいは出力電力がその定格容量の範囲内であるか否かの状態のみを考慮して出力電圧を決定している。 By the way, in a voltage controlled inverter device, in general, when the output voltage command value is determined by the output voltage / current characteristic control unit, whether or not the output current or output power of the inverter device is within the rated capacity range. The output voltage is determined in consideration of only the state.

この種の出力電圧・電流特性制御部を備えたインバータ装置を発電装置と組み合わせて電力供給装置とした場合、
発電装置の発電能力＞インバータ装置の出力能力
である時は、インバータ装置の出力能力範囲内で運転するのであれば、問題が発生しない。しかしながら、運転環境により発電装置の発電能力がインバータ装置の出力能力よりも低くなった際に、すなわち、
発電装置の発電能力＜インバータ装置の出力能力
である時は、インバータ装置の出力能力（通常、定格容量）となる前に発電装置が過負荷となり、安全装置が作動し、電力供給装置全体が停止してしまうという問題がある。 When an inverter device provided with this type of output voltage / current characteristic control unit is combined with a power generator to form a power supply device,
When the power generation capacity of the power generation apparatus> the output capacity of the inverter apparatus, there is no problem if the operation is performed within the output capacity range of the inverter apparatus. However, when the power generation capacity of the power generation device is lower than the output capacity of the inverter device due to the operating environment, that is,
When the power generation capacity of the power generation apparatus <the output capacity of the inverter apparatus, the power generation apparatus is overloaded before the output capacity of the inverter apparatus (usually the rated capacity) is reached, the safety device operates, and the entire power supply apparatus stops There is a problem of end up.

この問題を解決するために、本発明の電力供給装置においては、インバータ装置（電力変換装置）のコントローラ２５の出力電圧・電流特性制御部２４に、図３に示す出力電圧−出力電流の制御特性を持たせている。すなわち、発電装置１１の発電能力を超える出力電流Ａ（第１の出力電流）とインバータ装置の変換能力を超える出力電流Ｂ（第２の出力電流）との間（区間２）では、出力電圧−出力電流特性に第１の垂下特性を持たせ、出力電流Ａ以下（区間１）では、出力電圧−出力電流特性に第２の垂下特性を持たせ、出力電流Ｂ以上（区間３）では、出力電圧−出力電流特性に第３の垂下特性を持たせている。 In order to solve this problem, in the power supply device of the present invention, the output voltage / current current control unit 24 of the controller 25 of the inverter device (power conversion device) has an output voltage-output current control characteristic shown in FIG. Is given. That is, between the output current A (first output current) exceeding the power generation capacity of the power generation apparatus 11 and the output current B (second output current) exceeding the conversion capacity of the inverter apparatus (section 2), the output voltage − The output current characteristic has the first drooping characteristic, the output voltage-output current characteristic has the second drooping characteristic below the output current A (section 1), and the output current B or more (section 3) outputs A third drooping characteristic is given to the voltage-output current characteristic.

垂下特性（出力電圧−出力電流特性）は、制御部２４のメモリに予めインバータ装置の出力電流とこれに対応したインバータ装置の出力電圧のテーブルまたは関数を備え、インバータ装置の出力電流を検出し、制御部２４のＣＰＵでテーブルまたは関数を参照し、出力電圧指令値を決定することで実現できる。 The drooping characteristic (output voltage-output current characteristic) includes a table or function of the output current of the inverter device and the output voltage of the inverter device corresponding to the output current of the inverter device in advance in the memory of the control unit 24, detects the output current of the inverter device, This can be realized by referring to a table or function with the CPU of the control unit 24 and determining an output voltage command value.

従って、図３の区間１において、発電装置１１の発電能力を超える出力電流Ａまでは、出力電流が大きくなると出力電圧をＶ０からＶ１まで、徐々に（緩やかに）垂下（低下）させる第２の垂下特性を持たせている。なお、図４は図３の変形例を示すものであるが、区間１において、発電装置１１の発電能力を超える出力電流Ａまでは、出力電流にかかわらず出力電圧を一定（Ｖ０）にする特性を持たせている。 Therefore, in the section 1 of FIG. 3, until the output current A exceeds the power generation capacity of the power generator 11, the output voltage is gradually (gradually) dropped (decreased) from V0 to V1 as the output current increases. Has drooping characteristics. FIG. 4 shows a modification of FIG. 3. In section 1, the output voltage is constant (V0) regardless of the output current up to the output current A exceeding the power generation capacity of the power generator 11. Is given.

インバータ装置の出力電流が出力電流Ａ以上に達した場合は、区間２において、発電装置１１に限界以上の負荷がかからないように、発電電力一定で出力電圧を垂下させる第１の垂下特性を持たせている。すなわち、発電装置１１の出力電力を一定に制限する。そして、出力電流がさらに大きくなり、インバータ装置の変換能力を超える出力電流Ｂ以上に達した場合は、区間３において、電力変換装置に限界以上の負荷がかからないように、出力電流の増加に対して急激に出力電圧を垂下（低下）させる第３の垂下特性を持たせている。 When the output current of the inverter device reaches the output current A or more, in section 2, the first drooping characteristic that droops the output voltage with constant generated power is provided so that the power generator 11 is not subjected to a load exceeding the limit. ing. That is, the output power of the power generator 11 is limited to a certain level. When the output current further increases and reaches the output current B or more that exceeds the conversion capability of the inverter device, the increase in the output current is performed so that the power converter does not have a load exceeding the limit in the section 3. A third drooping characteristic that droops (decreases) the output voltage is provided.

図３と図４の区間２において、発電電力一定の垂下特性では、インバータ装置の出力電流と出力電圧の積が所定値以下であり、この電力供給装置を運転する場合には出力電流が増加すると出力電圧が減少し、発電装置１１の発電出力は制限される。複数台の電力供給装置を並列接続する場合には、出力電圧は共通の電圧となり、出力電流はそれぞれの出力電圧−出力電流特性により決定されるので、この第１の垂下特性の区間では、電力供給装置は発電装置１１の限界出力で運転され、その限界出力以上の負荷は他の電力供給装置から供給されることになる。これにより、並列運転する複数台の電力供給装置間に負荷を分散させる為の情報を共有する専用のハードウェアを設けることなく、発電装置１１が過負荷となる前に他の電力供給装置へ負荷を分散できるので、電力供給装置の運転を安定して継続でき、コストと信頼性の面で大きなメリットがある。 3 and 4, in the drooping characteristics with constant generated power, the product of the output current and the output voltage of the inverter device is not more than a predetermined value, and when the power supply device is operated, the output current increases. The output voltage decreases, and the power generation output of the power generation device 11 is limited. When a plurality of power supply devices are connected in parallel, the output voltage becomes a common voltage, and the output current is determined by each output voltage-output current characteristic. The supply device is operated at the limit output of the power generation device 11, and a load exceeding the limit output is supplied from another power supply device. As a result, it is possible to load other power supply devices before the power generation device 11 is overloaded without providing dedicated hardware for sharing information for distributing the load among a plurality of power supply devices operating in parallel. Therefore, the operation of the power supply device can be continued stably, and there is a great merit in terms of cost and reliability.

例えば、発電装置１１がガスタービン発電機の場合、一般的に、ガスタービン発電機の発電能力限界値は、排ガス温度（ＥＧＴ）または入口空気温度の影響を強く受け、それらの温度により発電能力限界値が決まってくる。ガスタービン発電機のコントローラでは、排ガス温度または入口空気温度からガスタービン発電機の安全に運転が可能な範囲で出力可能な電力値を決定し、その値をインバータ装置を制御するコントローラ２５へ伝達する。コントローラ２５の出力電圧・電流特性制御部２４は、上述の区間２の垂下特性として、この伝達された発電能力限界電力値に基づいて制御を行う。従って、この電力供給装置は、発電装置１１の発電能力を検出する手段と、検出した発電能力に基づいて区間２の垂下特性を設定する手段とを備える。 For example, when the power generation device 11 is a gas turbine generator, generally, the power generation capacity limit value of the gas turbine generator is strongly influenced by the exhaust gas temperature (EGT) or the inlet air temperature, and the power generation capacity limit is determined by these temperatures. The value is decided. In the controller of the gas turbine generator, a power value that can be output within a range in which the gas turbine generator can be safely operated is determined from the exhaust gas temperature or the inlet air temperature, and the value is transmitted to the controller 25 that controls the inverter device. . The output voltage / current characteristic control unit 24 of the controller 25 performs control based on the transmitted power generation capacity limit power value as the drooping characteristic of the section 2 described above. Therefore, this power supply apparatus includes means for detecting the power generation capacity of the power generation apparatus 11 and means for setting the drooping characteristic of the section 2 based on the detected power generation capacity.

上述したように、垂下特性の制御は、電流検出部１９で検出した出力電流により、テーブルまたは関数としての出力電圧−出力電流特性を参照して電圧指令値を出力し、その電圧指令値からインバータ装置を制御するものである。従って、検出した発電能力に基づいて区間２の垂下特性を設定する手段は、発電装置１１の発電能力限界の出力電流Ａとインバータ装置の出力可能電流（定格電流）Ｂとから区間２の範囲を設定することができ、発電装置１１の発電能力限界の出力電力から出力電圧−出力電流特性の傾きを設定することができる。 As described above, the drooping characteristic is controlled by outputting the voltage command value by referring to the output voltage-output current characteristic as a table or function based on the output current detected by the current detection unit 19, and from the voltage command value to the inverter It controls the device. Therefore, the means for setting the drooping characteristic of the section 2 based on the detected power generation capacity can determine the range of the section 2 from the output current A at the power generation capacity limit of the power generator 11 and the output current (rated current) B of the inverter device. The slope of the output voltage-output current characteristic can be set from the output power at the power generation capacity limit of the power generator 11.

図３と図４の区間３において、電力変換装置（インバータ装置）の変換能力を超える出力電流以上で出力電流の増加に対して出力電圧が急激に低下する垂下特性を持たせたので、電力供給装置は電力変換装置の限界出力で運転され、その限界出力以上の負荷には他の電力供給装置から電力が供給されることになる。 In section 3 of FIG. 3 and FIG. 4, a drooping characteristic is provided in which the output voltage rapidly decreases with an increase in output current at an output current exceeding the conversion capability of the power conversion device (inverter device). The apparatus is operated at the limit output of the power converter, and power is supplied from another power supply apparatus to a load exceeding the limit output.

次に、図５を参照して、本発明の第１実施例について説明する。この実施例においては、図３に示す区間１に垂下特性を有する２台の電力供給装置を並列運転する場合である。発電装置の発電能力に余裕があるときは、並列運転時の電力供給装置の負荷分担率を概ね均等に保ち、発電装置の発電能力の限界に達した際は、出力電力を制限して過負荷にならないように、他の電力供給装置の分坦率が増すように制御させる。 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, two power supply devices having a drooping characteristic in section 1 shown in FIG. 3 are operated in parallel. When there is a margin in the power generation capacity of the power generation equipment, keep the load sharing ratio of the power supply equipment in parallel operation almost even, and when the power generation capacity limit of the power generation equipment is reached, limit the output power and overload In order not to become, it is made to control so that the division | segmentation rate of another electric power supply apparatus may increase.

電力供給装置１は、無負荷時（出力電流が０）に所定の電圧（例えば、定格電圧）Ｖ０を出力する。電力供給装置２も同様に、無負荷時に所定の電圧Ｖ０を出力するが、センサ、フィルタ回路の構成部品などの誤差により、電力供給装置２から実際に出力される電圧は、Ｖ０’となり、Ｖ０とはわずか（例えば、定格電圧の０．５％程度）ではあるが相違した電圧となる。 The power supply device 1 outputs a predetermined voltage (for example, rated voltage) V0 when there is no load (output current is 0). Similarly, the power supply device 2 outputs a predetermined voltage V0 when there is no load, but the voltage actually output from the power supply device 2 becomes V0 ′ due to errors in the components of the sensor and the filter circuit, and V0. Is a slightly different voltage (for example, about 0.5% of the rated voltage).

電力供給装置１は、発電装置１１の発電能力の限界となる出力電流Ａまでの区間１では、緩やかな垂下特性を有し、出力電流Ａからインバータ装置の出力能力の限界となる出力電流Ｂまでの区間２では、発電装置１１の発電電力一定の垂下特性を有し、出力電流Ｂ以上の区間３では、急激な垂下特性を有する。電力供給装置２は、発電装置１１の発電能力の限界となる出力電流Ｃまでの区間１では、緩やかな垂下特性を有し、出力電流Ｃからインバータ装置の出力の限界となる出力電流Ｂまでの区間２では、発電装置１１の発電電力一定の垂下特性を有し、出力電流Ｂ以上の区間３では、急激な垂下特性を有する。区間２の垂下特性により、上述のように、出力電力が所定値以下となるように制御されるので、電力供給装置の出力電力を発電装置１１の発電能力の範囲内に抑えることが可能である。 The power supply device 1 has a gentle drooping characteristic in the section 1 to the output current A that becomes the limit of the power generation capability of the power generation device 11, and from the output current A to the output current B that becomes the limit of the output capability of the inverter device. Section 2 has a drooping characteristic that is constant in the generated power of the power generator 11, and Section 3 that has an output current B or more has a drooping characteristic that is abrupt. The power supply device 2 has a gradual drooping characteristic in the section 1 to the output current C that becomes the limit of the power generation capacity of the power generation device 11, and from the output current C to the output current B that becomes the output limit of the inverter device. In section 2, the generator device 11 has a constant drooping characteristic of the generated power, and in section 3 of the output current B or more, it has a drooping characteristic. As described above, the output power is controlled to be equal to or lower than the predetermined value by the drooping characteristics of the section 2, so that the output power of the power supply device can be suppressed within the range of the power generation capability of the power generation device 11. .

並列運転時の２台の電力供給装置は、区間１において、出力電圧がＶ３であるときは、電力供給装置１は出力電流Ｅを分担し、電力供給装置２は出力電流Ｄを分担する。ここで、電力供給装置１と電力供給装置２の出力電圧差（緩やかな区間１における垂下特性の出力電圧差）が、センサ、フィルタ回路の構成部品などによる誤差程度の電圧差の場合、出力電流Ｅおよび出力電流Ｄは概ね互いに近い電流値になるので、分担を概ね均等にすることができる。電力供給装置１の出力電流が発電装置１１の発電能力の限界（出力電流Ａ）に達した際は、出力電圧−出力電流特性は区間２の垂下特性に入り、出力電力を発電能力の限界能力に制限して過負荷にならないようにし、電力供給装置２の分坦率が増すように制御される。電力供給装置２の出力電流が発電装置１１の発電能力の限界（出力電流Ｃ）に達した際は、出力電圧−出力電流特性は区間２の垂下特性に入り、出力電力を発電能力の限界能力に制限して過負荷にならないように制御される。さらにインバータ装置の出力能力（定格電流）Ｂを超える負荷電流が要求されるときは、出力電圧−出力電流特性は区間３の垂下特性に入り、出力電圧は急速に垂下してインバータ装置が過負荷にならないように制御され、さらに並列運転している他の電力供給装置があれば、その装置から負荷へ電力が供給される。 When the output voltage of the two power supply devices in parallel operation is V3 in section 1, the power supply device 1 shares the output current E, and the power supply device 2 shares the output current D. Here, when the output voltage difference between the power supply device 1 and the power supply device 2 (the output voltage difference of the drooping characteristic in the gentle section 1) is a voltage difference of an error level due to components of the sensor, the filter circuit, etc., the output current Since E and the output current D have current values substantially close to each other, the sharing can be made substantially uniform. When the output current of the power supply device 1 reaches the limit of the power generation capability (output current A) of the power generation device 11, the output voltage-output current characteristic enters the drooping characteristic of section 2, and the output power is limited to the power generation capability. It is controlled so as not to be overloaded by limiting to the power supply device 2 and to increase the carrier rate. When the output current of the power supply device 2 reaches the limit of the power generation capability of the power generation device 11 (output current C), the output voltage-output current characteristic enters the drooping characteristic of section 2 and the output power is converted into the limit capability of the power generation capability. It is controlled so as not to be overloaded. Furthermore, when a load current exceeding the output capacity (rated current) B of the inverter device is required, the output voltage-output current characteristic enters the drooping characteristic of section 3, the output voltage droops rapidly and the inverter device is overloaded. If there is another power supply device that is controlled so as not to become in parallel and is operating in parallel, power is supplied from the device to the load.

なお、上記実施例では、発電装置１１の発電能力に余裕があるときは、複数台の電力供給装置の負荷分担率を概ね均等に保ち、発電装置１１の発電能力の限界に達した際は、出力電力を制限して過負荷にならないようにすると共に、他の電力供給装置の分坦率が増すように動作する例について説明したが、複数台の電力供給装置間で負荷の分坦率を積極的に変化させたい場合（例えば、二台運転で、一方の電力供給装置から優先的に負荷へ電力を供給させる場合）は、予め出力電圧−出力電流特性に所定の差を付けることで、出力電圧の高い方から優先的に電力を負荷へ供給できる。また、発電装置１１の発電能力の限界に達した際には、電力一定になるように（限界電力値を超えないように）出力電圧を垂下させるので、電力供給装置が停止せずに、他の電力供給装置から負荷へ電力を供給させるように促すことができる。 In the above embodiment, when the power generation capacity of the power generation apparatus 11 has a margin, when the load sharing ratio of the plurality of power supply apparatuses is kept approximately equal and the power generation capacity limit of the power generation apparatus 11 is reached, Although an example has been described in which the output power is limited to prevent overloading and the load sharing rate of other power supply devices is increased, the load sharing rate among multiple power supply devices is positive. (For example, when power is supplied preferentially from one power supply device to a load in two-unit operation), the output voltage-output current characteristic is given a predetermined difference in advance. Power can be preferentially supplied to the load from the higher one. Further, when the limit of the power generation capacity of the power generation device 11 is reached, the output voltage is drooped so that the power becomes constant (so as not to exceed the limit power value). It is possible to urge the power supply device to supply power to the load.

次に、図６を参照して、本発明の第２実施例について説明する。電力供給装置１は、発電装置１１の発電能力の限界となる出力電流Ａまでの区間１では、出力電圧一定の垂下特性を有し、インバータ装置の出力の限界となる出力電流Ｂまでの区間２では、発電電力を制限する垂下特性を有し、インバータ装置の出力の限界となる出力電流Ｂ以上の区間３では、出力電圧が急激に低下する垂下特性を有する。電力供給装置２は、発電装置１１の発電能力の限界となる出力電流Ｃまでの区間１では、出力電圧一定の特性を有し、インバータ装置の出力の限界となる出力電流Ｂまでの区間２では、発電電力一定の垂下特性を有し、インバータ装置の出力の限界となる出力電流Ｂ以上の区間３では、出力電圧が急激に低下する垂下特性を有する。区間２の垂下特性により、上述のように、出力電力が所定値以下となるように制御される。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The power supply device 1 has a drooping characteristic with a constant output voltage in the section 1 up to the output current A that is the limit of the power generation capacity of the power generation apparatus 11, and the section 2 up to the output current B that is the limit of the output of the inverter device. Then, it has a drooping characteristic that limits the generated power, and has a drooping characteristic in which the output voltage rapidly decreases in the section 3 that is equal to or higher than the output current B that is the limit of the output of the inverter device. The power supply device 2 has a constant output voltage characteristic in the section 1 up to the output current C that becomes the limit of the power generation capacity of the power generation apparatus 11, and in the section 2 up to the output current B that becomes the limit of the output of the inverter device. In addition, the section 3 has a drooping characteristic in which the generated power is constant, and has a drooping characteristic in which the output voltage rapidly decreases in the section 3 that is equal to or higher than the output current B that becomes the limit of the output of the inverter device. As described above, the output power is controlled to be equal to or less than a predetermined value by the drooping characteristics of section 2.

出力電流が発電装置１１の発電能力の限界により決定される出力電流Ａまでの区間１において、電力供給装置１および電力供給装置２の出力電圧（指令値）を同じＶ０一定（実際に出力される電圧は、センサ、フィルタ回路の構成部品などの誤差により、相違した電圧）にさせ、並列運転する複数台の電力供給装置の負荷分坦率が概ね均等になるように制御する。上記区間１は、出力電圧（指令値）は一定出力だが、インバータ１５自体の出力と電力供給装置全体としての出力端との間に接続されているコイルＬとコンデンサＣからなるフィルタ１６による電圧降下が発生することにより、出力電流の増大と共に、出力端の電圧が降下し、負荷の分担率を概ね均等にすることができる。 In the section 1 until the output current reaches the output current A determined by the limit of the power generation capacity of the power generation device 11, the output voltages (command values) of the power supply device 1 and the power supply device 2 are the same V0 constant (actually output). The voltage is set to a voltage that differs depending on errors of components such as sensors and filter circuits, and is controlled so that the load sharing ratios of a plurality of power supply apparatuses that are operated in parallel are approximately equal. In section 1, the output voltage (command value) is a constant output, but the voltage drop due to the filter 16 comprising the coil L and the capacitor C connected between the output of the inverter 15 itself and the output terminal of the entire power supply device. As the output current increases, the output current increases and the voltage at the output end decreases, so that the load sharing ratio can be made substantially uniform.

また、出力電流が発電装置１１の発電能力の限界により決定される出力電流Ａまでの区間１おいて、電力供給装置１および電力供給装置２の出力電圧（指令値）に差を持たせ、Ｖ０およびＶ１を出力電圧（指令値）にすると、出力電圧（指令値）の高い電力供給装置から優先的に電力を負荷へ供給することができる。 Further, in the section 1 from the output current to the output current A determined by the limit of the power generation capability of the power generation device 11, the output voltages (command values) of the power supply device 1 and the power supply device 2 are given a difference, V0. When V1 and V1 are output voltages (command values), power can be preferentially supplied to a load from a power supply device having a high output voltage (command value).

さらに負荷電流が増えて、出力電力が発電装置１１の発電能力の限界（出力電流Ａ）を超えたら、インバータ装置の出力能力の限界（出力電流Ｂ）に達するまでの区間は、発電装置１１が過負荷にならない様に、一定電力（発電電力一定）制御を行い、出力電圧を低下させ、他の電力供給装置からの出力を促す。さらに負荷電流が増えて、出力電流がインバータ装置の出力能力（出力電流Ｂ）を超えたら、急激に出力電圧を低下させ（区間３）、インバータ装置が過負荷にならないようにすると共に、他の電力供給装置からの出力を促すことは、上記第１実施例と同様である。 When the load current further increases and the output power exceeds the limit of the power generation capacity (output current A) of the power generation apparatus 11, the section until the power generation apparatus 11 reaches the limit of the output capacity (output current B) of the inverter apparatus is In order to prevent overload, constant power (constant generated power) control is performed, the output voltage is lowered, and output from other power supply devices is promoted. When the load current further increases and the output current exceeds the output capability (output current B) of the inverter device, the output voltage is suddenly reduced (section 3), so that the inverter device is not overloaded and other The prompting of the output from the power supply apparatus is the same as in the first embodiment.

なお、上記実施形態では、発電装置１１のコントローラが発電装置１１の発電能力限界の出力電力値を決定しているが、排ガス温度または入口空気温度の情報を電力変換装置（インバータ装置）のコントローラ２５が受け取り、その値に基づいて限界発電電力値を演算し、制御に用いてもよいことは勿論である。さらに、ガスタービン発電機の例について説明したが、ガスエンジン、燃料電池、水車、太陽電池などの分散型発電装置においても、発電装置で運転環境に応じて、発電能力限界値を決定し、電力変換装置のコントローラへ伝達し、区間２の垂下特性を設定することにより、同じように利用できることも勿論である。 In the above-described embodiment, the controller of the power generation device 11 determines the output power value of the power generation capability limit of the power generation device 11, but information on the exhaust gas temperature or the inlet air temperature is used as the controller 25 of the power conversion device (inverter device). Of course, the limit generated power value may be calculated based on the value and used for control. Furthermore, the example of the gas turbine generator has been described, but even in a distributed power generator such as a gas engine, a fuel cell, a water turbine, and a solar battery, the power generation capability limit value is determined by the power generator according to the operating environment, and the power Of course, it can be used in the same way by transmitting to the controller of the converter and setting the drooping characteristics of section 2.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図７は、本発明の他の実施形態の電力供給装置を示す。発電装置４１は、例えばガスタービン発電機などの分散型の発電装置である。発電装置４１の交流発電出力は、全波整流回路などのコンバータ４２により整流され、コンデンサ（直流電源）４３に貯留された直流電力がインバータ４５により所要の周波数および電圧の交流電力に変換され、フィルタ回路４６により高調波成分が除去され、出力側に接続された負荷に供給される。なお、発電装置４１としては、太陽電池、燃料電池などの分散型の発電装置を用いることができる。 Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 shows a power supply apparatus according to another embodiment of the present invention. The power generation device 41 is a distributed power generation device such as a gas turbine generator. The AC power generation output of the power generation device 41 is rectified by a converter 42 such as a full-wave rectifier circuit, and DC power stored in a capacitor (DC power supply) 43 is converted into AC power having a required frequency and voltage by an inverter 45, and is filtered. Harmonic components are removed by the circuit 46 and supplied to a load connected to the output side. As the power generation device 41, a distributed power generation device such as a solar cell or a fuel cell can be used.

インバータ４５は、直流電源４３の直流電力から、指令値の周波数および電圧を有する交流電力を生成する電圧制御形のインバータ装置を構成しており、電力スイッチング素子をパルス幅変調信号に従ってオン／オフ制御することにより直流電力を交流電力に変換する。インバータ装置（電力変換装置）全体としては、インバータ４５の出力電圧を検出する電圧検出器４８ａ、負荷が接続された電源系統５９の電圧を検出する電圧検出器４８ｂ、インバータ４５の出力電流を検出する電流検出器４９、出力電力を検出する電力検出器５０、インバータ４５の出力電流などから電圧指令値を演算する電圧指令演算部５１、インバータ４５の出力電圧を制御する電圧制御部５２、インバータ４５の出力位相を制御する位相制御部５３、インバータ４５の電力スイッチング素子をオンオフ制御してパルス幅変調信号を形成するパルス幅変調器５４などの各種センサおよび制御装置を備えている。 The inverter 45 constitutes a voltage control type inverter device that generates AC power having a frequency and voltage of a command value from DC power of the DC power supply 43, and the power switching element is controlled to be turned on / off according to the pulse width modulation signal. By doing so, DC power is converted to AC power. As a whole of the inverter device (power conversion device), a voltage detector 48a for detecting the output voltage of the inverter 45, a voltage detector 48b for detecting the voltage of the power supply system 59 to which the load is connected, and an output current of the inverter 45 are detected. A current detector 49, a power detector 50 for detecting output power, a voltage command calculation unit 51 for calculating a voltage command value from the output current of the inverter 45, a voltage control unit 52 for controlling the output voltage of the inverter 45, and the inverter 45 Various sensors and control devices such as a phase control unit 53 that controls the output phase and a pulse width modulator 54 that forms a pulse width modulation signal by controlling on / off of the power switching element of the inverter 45 are provided.

電力供給装置４０は、発電装置４１と、該発電装置４１の発電電力を所要の周波数および電圧の交流電力に変換するインバータ装置（電力変換装置）とが、ユニット化されたものである。例えば、１００ｋＷの発電能力を有する発電装置と、この発電電力を商用電源系統の周波数および電圧の交流電力に変換する電圧制御形インバータ装置とが、ユニット化され、一つの筐体（パッケージ）内に収容されたものである。従って、ユーザは、１台の電力供給装置４０を備えることで、商用電源系統に接続可能な負荷に対して商用電源系統と同じ周波数および電圧の交流電力を最大１００ｋＷまで出力可能である。 In the power supply device 40, a power generation device 41 and an inverter device (power conversion device) that converts the generated power of the power generation device 41 into AC power having a required frequency and voltage are unitized. For example, a power generation device having a power generation capacity of 100 kW and a voltage-controlled inverter device that converts this generated power into AC power having a frequency and a voltage of a commercial power system are unitized into a single casing (package). Contained. Accordingly, the user can output up to 100 kW of AC power having the same frequency and voltage as the commercial power supply system with respect to a load that can be connected to the commercial power supply system by including one power supply device 40.

ところが、電力供給装置４０に要求される需要電力は多様であり、このため、図８に示すように、電力供給装置４０を複数台並列接続し、並列運転することが行われている。例えば、同一規格の電力供給装置４０をＮ台並列運転することで、１台当たりの出力のＮ倍の電力を負荷６０に供給することができる。 However, the demand power required for the power supply apparatus 40 is various, and therefore, as shown in FIG. 8, a plurality of power supply apparatuses 40 are connected in parallel and operated in parallel. For example, when N power supply devices 40 of the same standard are operated in parallel, N times the output per unit can be supplied to the load 60.

ユニット化された電力供給装置４０を複数台並列接続し、並列運転するに際して、各電力供給装置４０のインバータ装置の出力の同期を取る必要がある。このため、この電力供給装置４０は、電源系統の電圧を検出する電圧検出器４８ｂと位相制御部５３を備えており、この位相制御部５３により、インバータ装置の出力電圧波形（正弦波波形）の位相と、電源系統５９の電圧波形の位相とを一致させる、すなわち、同期を取るようにしている。これにより、各インバータ装置間で出力電圧の位相を合わせるための同期信号を使用せずに、すべてのインバータ装置が電圧制御モードで出力を行うことができるので、出力電圧の同期を取る為の特別な信号線で各インバータ装置を接続することなく、インバータ装置の出力端を電源系統５９に接続するだけで、負荷変動にも対応できる並列運転を行うことができる。 When a plurality of unitized power supply devices 40 are connected in parallel and operated in parallel, it is necessary to synchronize the output of the inverter device of each power supply device 40. For this reason, the power supply device 40 includes a voltage detector 48b for detecting the voltage of the power supply system and a phase control unit 53. The phase control unit 53 allows the output voltage waveform (sine wave waveform) of the inverter device to be generated. The phase and the phase of the voltage waveform of the power supply system 59 are matched, that is, synchronized. As a result, all inverter devices can output in the voltage control mode without using a synchronization signal for adjusting the phase of the output voltage between the inverter devices. By connecting the output terminal of the inverter device to the power supply system 59 without connecting each inverter device with a simple signal line, a parallel operation that can cope with load fluctuations can be performed.

位相制御部５３は、図９に示すように、電圧検出器４８ｂで検出された三相電圧を、インバータ装置の内部の位相θ’に基づいてｄｑ座標成分に変換するｄｑ変換部６１と、ｄｑ変換部６１で変換されたｄ軸成分Ｖd'がゼロとなるように、インバータ装置の内部の位相θ’をフィードバック制御により調整する位相調整部６２とを備えている。位相調整部６２は、ｄ軸成分Ｖd'を誤差位相差εとし、これをゼロとするように位相θ’を調整するＰＩ演算部６３を含む。 As shown in FIG. 9, the phase controller 53 converts the three-phase voltage detected by the voltage detector 48b into a dq coordinate component 61 based on the phase θ ′ inside the inverter device, and a dq A phase adjustment unit 62 that adjusts the internal phase θ ′ of the inverter device by feedback control so that the d-axis component Vd ′ converted by the conversion unit 61 becomes zero. The phase adjustment unit 62 includes a PI calculation unit 63 that adjusts the phase θ ′ so that the d-axis component Vd ′ is an error phase difference ε and this is zero.

電源系統５９の三相電圧をインバータ装置の内部の角周波数で回転しているｄｑ座標成分に変換することで、図１０に示すように、インバータ装置の内部位相θ'(ｄ'−ｑ’軸)と電源系統５９の三相電圧の位相θ(ｄ−ｑ軸)が完全に一致しているなら、電源系統５９の三相電圧Ｖsysはｑ軸成分のみであるので、ｄｑ変換により得られるｄ軸成分Ｖd'はゼロとなる。また、位相差がある場合には、位相差に応じた大きさのｄ軸成分Ｖd'が演算結果として得られる。 By converting the three-phase voltage of the power supply system 59 into the dq coordinate component rotating at the internal angular frequency of the inverter device, the internal phase θ ′ (d′−q ′ axis of the inverter device is shown in FIG. ) And the phase θ (dq axis) of the three-phase voltage of the power supply system 59 are completely coincident with each other, the three-phase voltage Vsys of the power supply system 59 is only the q-axis component, so d obtained by dq conversion The axis component Vd ′ is zero. When there is a phase difference, a d-axis component Vd ′ having a magnitude corresponding to the phase difference is obtained as a calculation result.

すなわち、電源系統５９の三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、ｄｑ変換によるｄ軸成分Ｖｄとｑ軸成分Ｖｑとの位相θにおける関係は、下式のようになる。

このｄｑ変換演算で得られたｄ軸成分Ｖd'（位相差情報）がゼロになるようにＰＩ制御を行い、内部位相の補正量Δfを得る。この補正量Δfを、インバータ装置の出力基準周波数（例えば、５０または６０Ｈｚ）に加算することにより、内部位相θ’の修正を行う。この修正を行い、ｄ軸成分Ｖd'がゼロとなることは、インバータ装置の内部位相θ’が電源系統５９の電圧の位相θと一致していることを意味する。このＰＩ制御により、インバータ装置の内部位相θ’と電源系統５９の電圧位相θを一致させるように位相制御を行うことが可能となる。 That is, the relationship between the three-phase AC voltages Vu, Vv, Vw of the power supply system 59 and the phase θ between the d-axis component Vd and the q-axis component Vq by dq conversion is expressed by the following equation.

PI control is performed so that the d-axis component Vd ′ (phase difference information) obtained by this dq conversion calculation becomes zero, and an internal phase correction amount Δf is obtained. By adding this correction amount Δf to the output reference frequency (for example, 50 or 60 Hz) of the inverter device, the internal phase θ ′ is corrected. When this correction is made and the d-axis component Vd ′ becomes zero, it means that the internal phase θ ′ of the inverter device matches the phase θ of the voltage of the power supply system 59. This PI control makes it possible to perform phase control so that the internal phase θ ′ of the inverter device and the voltage phase θ of the power supply system 59 are matched.

図９に示すように、位相調整部６２は、ｄ軸成分Ｖd'を誤差位相差εとし、これをゼロとするように周波数補正量Δfを出力するＰＩ演算部６３と、ＰＩ演算部６３の出力を制限するリミッタ６４と、リミッタ６４の出力をインバータ装置の出力基準周波数（例えば、５０または６０Ｈｚ）ｆ^*と加算する加算器６５と、出力基準周波数ｆ^*と周波数補正量Δfの加算量を積分して位相θ’を出力する積分器６６とを備える。位相θ’はｄｑ変換部６１にフィードバックされ、該位相θ’に基づいて系統三相電圧をｄｑ座標成分に変換する演算が数１の式により行われる。このフィードバックループの繰り返し演算により、インバータ装置の内部位相θ’は系統電圧（電源系統５９の電圧）の位相θと一致し、インバータ装置の出力電圧は系統電圧に同期したものとなる。 As shown in FIG. 9, the phase adjustment unit 62 sets the d-axis component Vd ′ as an error phase difference ε and outputs a frequency correction amount Δf so as to make it zero, and a PI calculation unit 63 of the PI calculation unit 63 A limiter 64 for limiting the output, an adder 65 for adding the output of the limiter 64 to an output reference frequency (for example, 50 or 60 Hz) f ^* of the inverter device, and an addition amount of the output reference frequency f ^* and the frequency correction amount Δf An integrator 66 for integrating and outputting the phase θ ′. The phase θ ′ is fed back to the dq converter 61, and an operation for converting the system three-phase voltage into a dq coordinate component based on the phase θ ′ is performed by the equation (1). By the repetition calculation of the feedback loop, the internal phase θ ′ of the inverter device coincides with the phase θ of the system voltage (voltage of the power supply system 59), and the output voltage of the inverter device is synchronized with the system voltage.

積分器６６から出力された位相θ’は、θ／ｓｉｎθ変換器６７により正弦波に変換され、電圧制御部５２から出力される電圧信号と合成器６８により合成され、正弦波形の出力電圧指令値として、パルス幅変調器５４に供給され、インバータ装置により出力電圧波形が形成される。 The phase θ ′ output from the integrator 66 is converted into a sine wave by the θ / sin θ converter 67, and is combined with the voltage signal output from the voltage control unit 52 by the combiner 68, and the output voltage command value of the sine waveform. Is supplied to the pulse width modulator 54, and an output voltage waveform is formed by the inverter device.

しかし、図９に示す位相制御部５３では、一台目の電力供給装置が起動し電力を出力している状態で、出力周波数がリミッタ６４の上限値、あるいは下限値になっている（制御上発散している）場合、二台目の電力供給装置の内部位相θ’の補正が、リミッタ６４の影響により行えず、電圧位相の同期を取ることができない。 However, in the phase control unit 53 shown in FIG. 9, the output frequency is the upper limit value or the lower limit value of the limiter 64 in a state where the first power supply device is activated and outputs power (for control purposes). In the case of diverging), the correction of the internal phase θ ′ of the second power supply apparatus cannot be performed due to the influence of the limiter 64, and the voltage phase cannot be synchronized.

上述の問題を改善するために、図１１Ａに示すように位相調整部６２を変更した。この位相調整部６２では、誤差ｄ軸成分Ｖｄ’がゼロにならない限りＰ演算器（比例制御器）６３ｂがゼロ以外の値を出力するので、位相補正結果に揺らぎが残り、リミッタ６４が補正に及ぼす影響（補正を行えなくなる現象）を改善することができる。但し、Ｐ（比例）演算器６３ｂのゲインを大きく取りすぎると、常時残る揺らぎの影響により、出力周波数が安定しないおそれがあるので、Ｐ（比例）演算器６３ｂのゲインは、出力に影響を及ぼさない程度の小さい値にする必要がある。 In order to improve the above problem, the phase adjustment unit 62 is changed as shown in FIG. 11A. In this phase adjustment unit 62, unless the error d-axis component Vd ′ becomes zero, the P calculator (proportional controller) 63b outputs a value other than zero. Therefore, fluctuation remains in the phase correction result, and the limiter 64 performs correction. The effect (a phenomenon that correction cannot be performed) can be improved. However, if the gain of the P (proportional) computing unit 63b is too large, the output frequency may not be stabilized due to the influence of fluctuations that remain at all times. Therefore, the gain of the P (proportional) computing unit 63b does not affect the output. It is necessary to make the value as small as possible.

また、図１１Ｂのように、インバータ装置の出力に影響を与えない程度の所定の外乱を外乱発生器６３ｃにより発生させ、これをリミッタ６４の出力に加算することにより、位相補正結果に強制的に揺らぎを与え、リミッタ６４が補正に及ぼす影響（補正ができなくなる現象）を改善することも可能である。また、外乱を与える周期をランダムにすることにより、複数のインバータ装置間で揺らぎの周期が一致することにより生じる制御上の発散現象を防ぐことができる。 Further, as shown in FIG. 11B, a predetermined disturbance that does not affect the output of the inverter device is generated by the disturbance generator 63c, and this is added to the output of the limiter 64 to forcibly add to the phase correction result. It is also possible to improve the influence of the limiter 64 on correction (a phenomenon in which correction cannot be performed) by giving fluctuations. Further, by making the period for applying the disturbance random, it is possible to prevent the control divergence phenomenon that occurs when the fluctuation periods coincide among the plurality of inverter devices.

次に、図１２および図１３は、本発明のインバータ装置の動作例を示す。上述の説明は、系統電圧の位相にインバータ装置の内部位相を同期させる方法であるが、複数台の電力供給装置の並列運転において、最初に電力出力を始める電力供給装置は系統電圧を検出することができないので、上述の方法にて起動することができない。この場合は、まず、インバータ装置の内部位相回路に基準周波数（５０または６０Ｈｚ）を設定し、補正量Δfの演算を行わずに（Δfにゼロをセットして）基準周波数の電圧を出力する。並列運転する他の電力供給装置は、系統電圧を検出後、上述の位相同期制御（Δfによる補正）を行い、内部位相回路の補正処理を行いながら、電力出力を継続させる。 Next, FIG. 12 and FIG. 13 show an operation example of the inverter device of the present invention. The above description is a method of synchronizing the internal phase of the inverter device to the phase of the system voltage, but in the parallel operation of a plurality of power supply devices, the power supply device that starts power output first detects the system voltage. Cannot be started by the method described above. In this case, first, the reference frequency (50 or 60 Hz) is set in the internal phase circuit of the inverter device, and the voltage of the reference frequency is output without calculating the correction amount Δf (by setting zero to Δf). Other power supply apparatuses that operate in parallel perform the above-described phase synchronization control (correction by Δf) after detecting the system voltage, and continue the power output while performing the correction process of the internal phase circuit.

最初のインバータ装置が起動後、二台目以降のインバータ装置が運転を開始する際には、上述した位相同期方法により、インバータ装置の内部位相と電源系統５９の検出電圧位相の同期処理を行い、同期が確立した後、並列運転を開始する。例えば、インバータ装置の内部位相と電源系統５９の検出電圧位相の差が±５°以下となるまで並列運転を行わず、それ以下になると同期が確立したとして、スイッチ（Ｋ１）を閉として並列運転を開始する。 After the first inverter device is activated, when the second and subsequent inverter devices start operation, the internal phase of the inverter device and the detected voltage phase of the power supply system 59 are synchronized by the phase synchronization method described above, After synchronization is established, parallel operation is started. For example, parallel operation is not performed until the difference between the internal phase of the inverter device and the detected voltage phase of the power supply system 59 is ± 5 ° or less, and synchronization is established when the difference is less than ± 5 °, and the switch (K1) is closed and parallel operation is performed. To start.

上記の様に起動後、複数台のインバータ装置が並列運転中に、１台のインバータ装置が電力出力を停止する際は、インバータ装置間での制御を行っていないので、停止したい１台のインバータ装置の電力出力を停止するだけでよい。停止したインバータ装置以外のインバータ装置は、同期を維持したまま、運転を継続することができる。 After starting up as described above, when one inverter device stops power output while multiple inverter devices are operating in parallel, control between the inverter devices is not performed. It is only necessary to stop the power output of the device. Inverter devices other than the stopped inverter device can continue to operate while maintaining synchronization.

上述の様に構成することで、並列運転する複数台のインバータ装置間で情報を共有することなく、インバータ装置の出力電圧位相の同期をとることが可能となる。例えば、マイクロコンピュータを使用して、上述の同期制御を行う場合は、図１４に示すような方法で行うことができる。最初に起動するインバータ装置が、単独で基準周波数の出力電圧を出力する場合には、インバータ装置の内部位相を管理するタイマ１に基準周波数１周期の時間をセットし、タイマ２に基準周波数１周期の１／３６０の時間をセットする。インバータ装置は、このタイマ２のタイムアップ毎にインバータ装置の出力ＳＩＮテーブル（一周期分の出力データを格納、この例では、データ数は３６０個）参照用のポインタをインクリメントすることによって、図１４の（ｄ）に示す正弦波の出力を行う。 By configuring as described above, it is possible to synchronize the output voltage phases of the inverter devices without sharing information among a plurality of inverter devices operating in parallel. For example, when the above-described synchronization control is performed using a microcomputer, the method shown in FIG. 14 can be used. When the inverter device to be started first outputs the output voltage of the reference frequency alone, the time of the reference frequency 1 cycle is set in the timer 1 that manages the internal phase of the inverter device, and the reference frequency 1 cycle is set in the timer 2 1/360 of the time is set. The inverter device increments the output SIN table of the inverter device (stores output data for one cycle, in this example, the number of data is 360) every time the timer 2 expires, thereby incrementing the pointer for reference. The sine wave shown in (d) is output.

２台目以降のインバータ装置の内部位相を、すでに起動されているインバータ装置により確立されている系統電圧の位相に同期させる際は、まず、タイマ２の初期値として、基準周波数の１／３６０の時間Ｔ２をセットする。次に、所定時間毎に電圧検出器により検出された三相系統電圧（図１４の（ａ））の値を、タイマ２で管理している内部位相（ポインタ値）にてｄｑ変換を行い、ｄ軸成分Ｖd’を求める。図１４の例では、ｄｑ変換演算の間隔は、１msecである。ｄｑ変換演算にて算出されたｄ軸成分Ｖd'がゼロになるようにＰＩ演算を行い、修正量Δfが出力される。この修正量Δfを、図１４（ｃ）に示すタイマ２にセットしている値に加算（あるいは減算）して、タイマ２にセットされている基準周波数の１／３６０の時間を修正する（Ｔ２’をセットする）。この修正を繰り返すことにより、電源系統の電圧位相とインバータ装置の内部位相の同期を行うことができる。 When synchronizing the internal phase of the second and subsequent inverter devices with the phase of the system voltage established by the already started inverter device, first, as an initial value of the timer 2, 1/360 of the reference frequency Set time T2. Next, the value of the three-phase system voltage ((a) in FIG. 14) detected by the voltage detector every predetermined time is subjected to dq conversion with the internal phase (pointer value) managed by the timer 2, The d-axis component Vd ′ is obtained. In the example of FIG. 14, the interval of the dq conversion calculation is 1 msec. The PI calculation is performed so that the d-axis component Vd ′ calculated by the dq conversion calculation becomes zero, and the correction amount Δf is output. This correction amount Δf is added (or subtracted) to the value set in the timer 2 shown in FIG. 14C to correct the time 1/360 of the reference frequency set in the timer 2 (T2 Set '). By repeating this correction, the voltage phase of the power supply system and the internal phase of the inverter device can be synchronized.

上述したように本発明によれば、複数台のインバータ装置を並列に接続する際に、インバータ装置の出力電圧位相の同期を取る為の特別な信号線（同期線）でインバータ装置同士を接続することが不要となる。すなわち、インバータ装置の出力端子同士を並列接続するだけで、インバータ装置の出力電圧位相を同期させることができる。このため、配線量を減らすことができ、同期線の断線や親機の故障によるシステムのダウンといった問題を防止できる。また、系統電圧を利用して電圧制御モードで運転するインバータ装置の同期を取れるので、異機種・異形式のインバータ装置間でも容易に並列同期運転を行える上、系統電圧の周波数が、リミッタのリミット値と一致する場合においても、同期を取ることができる。 As described above, according to the present invention, when a plurality of inverter devices are connected in parallel, the inverter devices are connected by a special signal line (synchronization line) for synchronizing the output voltage phases of the inverter devices. Is no longer necessary. That is, the output voltage phase of the inverter device can be synchronized only by connecting the output terminals of the inverter device in parallel. For this reason, the amount of wiring can be reduced, and problems such as disconnection of the synchronization line and system down due to a failure of the master unit can be prevented. In addition, since the inverter device that operates in the voltage control mode using the system voltage can be synchronized, parallel synchronous operation can be easily performed between different types and types of inverter devices, and the frequency of the system voltage is limited by the limiter. Even when the values match, synchronization can be achieved.

さらに、ｄｑ変換部６１や位相調整部６２はマイクロプロセサで容易に構成できるので、ハード的には既存のマイクロプロセサや電圧検出器等を利用でき、新規なハードウェアを必要とせず、低コストなシステムとすることができる。 Furthermore, since the dq conversion unit 61 and the phase adjustment unit 62 can be easily configured by a microprocessor, existing hardware such as a microprocessor or a voltage detector can be used in hardware, no new hardware is required, and the cost is low. It can be a system.

なお、上記実施形態では、分散形発電装置とインバータ装置などの電力変換装置とをユニット化した電力供給装置を複数台並列運転する例について説明してきたが、例えば共通の直流電源を用い、複数台のインバータ装置を並列運転する際にも、上記方法を同様に利用可能である。 In the above embodiment, an example has been described in which a plurality of power supply devices in which a distributed power generator and a power converter such as an inverter are unitized are operated in parallel. The above method can be used in the same manner when the inverter devices are operated in parallel.

ここで、これまで本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは勿論である。 Here, one embodiment of the present invention has been described so far. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may of course be implemented in various forms within the scope of the technical idea. .

本発明の一実施形態の電力供給装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric power supply apparatus of one Embodiment of this invention. 上記電力供給装置を複数台並列接続し、並列運転する電力供給システムを示すブロック図である。It is a block diagram showing a power supply system in which a plurality of the power supply devices are connected in parallel and operated in parallel. 本発明の一実施形態の出力電圧−出力電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output voltage-output current characteristic of one Embodiment of this invention. 出力電圧−出力電流特性の他の例を示すグラフである。It is a graph which shows the other example of an output voltage-output current characteristic. 本発明の第１実施例の出力電圧−出力電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output voltage-output current characteristic of 1st Example of this invention. 本発明の第２実施例の出力電圧−出力電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the output voltage-output current characteristic of 2nd Example of this invention. 本発明の他の実施形態の電力供給装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric power supply apparatus of other embodiment of this invention. 上記電力供給装置を複数台並列接続し、並列運転する電力供給システムを示すブロック図である。It is a block diagram showing a power supply system in which a plurality of the power supply devices are connected in parallel and operated in parallel. 本発明の位相制御部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the phase control part of this invention. ｄｑ座標変換を示す図である。It is a figure which shows dq coordinate transformation. （ａ）は図９の変形例の位相制御部の構成例を示すブロック図であり、（ｂ）は（ａ）のさらなる変形例を示すブロック図である。(A) is a block diagram showing a configuration example of the phase control unit of the modification of FIG. 9, (b) is a block diagram showing a further modification of (a). 本発明のインバータ装置の動作例を示すフローチャートであり、前半部分を示す。It is a flowchart which shows the operation example of the inverter apparatus of this invention, and shows the first half part. 本発明のインバータ装置の動作例を示すフローチャートであり、後半部分を示す。It is a flowchart which shows the operation example of the inverter apparatus of this invention, and shows the second half part. 本発明のインバータ装置の動作例を示す各部の波形図である。It is a wave form diagram of each part which shows the operation example of the inverter apparatus of this invention.

Explanation of symbols

１０電力供給装置
１１発電装置
１２コンバータ
１３直流電源
１５，４５インバータ
１６フィルタ回路
１８ａ，１８ｂ電圧検出器
１９電流検出器
２０電力検出器
２１電圧指令演算部
２２電圧制御部
２３，５４パルス幅変調器
２４出力電圧−出力電流特性制御部
３０，６０負荷
５３位相制御部
５９電源系統
６１ｄｑ変換部
６２位相調整部
６３ＰＩ演算部
６３ｂＰ演算器
６４リミッタ
６５加算器
６６積分器
６７変換器
６８合成器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electric power supply apparatus 11 Electric power generation apparatus 12 Converter 13 DC power supply 15, 45 Inverter 16 Filter circuit 18a, 18b Voltage detector 19 Current detector 20 Power detector 21 Voltage command calculating part 22 Voltage control part 23, 54 Pulse width modulator 24 Output voltage-output current characteristic control unit 30, 60 Load 53 Phase control unit 59 Power supply system 61 dq conversion unit 62 Phase adjustment unit 63 PI calculation unit 63b P calculation unit 64 Limiter 65 Adder 66 Integrator 67 Converter 68 Synthesizer

Claims

A power generator,
A power conversion device that converts the generated power of the power generation device into AC power having a required frequency and voltage;
A power supply device comprising a controller of the power conversion device,
The controller includes an output voltage-output current characteristic control unit that determines an output voltage corresponding to an output current of the power converter,
In the output voltage-output current characteristic, the output power of the power generation device is between the first output current exceeding the power generation capability of the power generation device and the second output current exceeding the conversion capability of the power conversion device. A power supply device having a first drooping characteristic to be limited.

2. The apparatus according to claim 1, further comprising: means for detecting the power generation capacity of the power generation apparatus; and means for setting the first drooping characteristic for limiting the output power of the power generation apparatus based on the detected power generation capacity. The power supply device described.

The power generator is a gas turbine generator, and detects the exhaust gas temperature or the inlet air temperature of the gas turbine generator, and sets the first drooping characteristic for limiting the output power of the power generator from the detected temperature. The power supply apparatus according to claim 1, further comprising:

In the output voltage-output current characteristic, when the output current is less than or equal to the first output current, the output voltage decreases with an increase in the output current. A third characteristic different from the first and second drooping characteristics is provided, which has a drooping characteristic, and when the output current is greater than or equal to the second output current, the output voltage decreases with increasing output current. The power supply device according to claim 1, wherein the power supply device has a drooping characteristic.

When the output current is equal to or less than the first output current, the output voltage-output current characteristic has a second drooping characteristic that restricts the output voltage to a constant with respect to an increase in the output current, and the output current When the output current is equal to or greater than the second output current, a third drooping characteristic having a characteristic different from that of the first drooping characteristic is provided. Item 2. The power supply device according to Item 1.

A method of synchronously operating a power converter in a system that connects a plurality of power converters in parallel and supplies three-phase AC power to a load,
Detecting a three-phase voltage of a power system to which the power converter is connected in parallel;
Converting the three-phase voltage into a dq coordinate based on a phase θ ′ inside the power converter, and detecting a d-axis component Vd ′;
PI control is performed so that the d-axis component Vd ′ becomes zero, an internal phase correction amount Δf is output, the correction amount Δf is added to the output reference frequency f ^* of the power converter, and a predetermined fluctuation occurs. The frequency is added to the correction amount Δf, and the phase θ ′ is matched with the voltage phase θ of the system,
A method for synchronous operation of a power converter, wherein the power converter forms a sine wave AC voltage based on the phase θ ′ and synchronizes with the AC voltage of the power supply system.

The synchronous operation method for a power converter according to claim 6, wherein the predetermined fluctuation frequency is an output value of a proportional controller.

The synchronous operation method for a power converter according to claim 6, wherein the predetermined fluctuation frequency is a frequency of an output of a disturbance generator.

A power conversion device used in a power supply system for connecting a plurality of power conversion devices in parallel and supplying three-phase AC power to a load,
A voltage detector for detecting a three-phase voltage of a power supply system to which the power converter is connected in parallel;
A calculation unit that converts the three-phase voltage detected by the voltage detector into a dq coordinate based on a phase θ ′ inside the power converter and detects a d-axis component Vd ′;
A PI calculation unit that outputs the frequency correction amount Δf so that the d-axis component Vd ′ is set to an error phase difference ε and zero;
A limiter for limiting the output of the PI calculation unit;
A fluctuation frequency generator for generating a predetermined fluctuation frequency;
An adder for adding the output of the limiter, the output reference frequency f ^* of the power converter, and the output of the fluctuation frequency generator;
An integrator that integrates the output of the adder and outputs a phase θ ′;
A power converter that outputs a sinusoidal AC voltage synchronized with an AC voltage of the system based on a phase θ ′ that is matched with the voltage phase θ of the system.

The power converter according to claim 9, wherein the fluctuation frequency generator is a proportional controller.

The power converter according to claim 9, wherein the fluctuation frequency generator is a disturbance generator that outputs the predetermined fluctuation frequency.

A power conversion device used in a power supply system for connecting a plurality of power conversion devices in parallel and supplying three-phase AC power to a load,
A voltage detector for detecting a three-phase voltage of a power supply system to which the power converter is connected in parallel;
A switch for connecting the power conversion device to the power supply system;
When the three-phase voltage of the power system is not detected by the voltage detector, the switch is closed and the AC voltage of the reference frequency is output from the power converter,
When the voltage detector detects the voltage of the power supply system, the voltage phase of the power converter is adjusted so as to match the phase of the three-phase voltage of the power supply system, A power converter characterized by closing the switch when a phase difference with a phase voltage falls within a predetermined value.