JP2014042381A - Control circuit for controlling inverter circuit, and inverter device having the control circuit - Google Patents

Control circuit for controlling inverter circuit, and inverter device having the control circuit Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control circuit for an inverter circuit which keeps from causing or increasing a power oscillation of a power system.SOLUTION: A control circuit 3 for controlling via a PWM signal an inverter circuit 2 for converting DC power to AC power to be supplied to a power system includes: a DC voltage control section 31 for generating a DC voltage compensation signal for controlling an input voltage of the inverter circuit 2; a power oscillation component attenuation section 32 for attenuating a frequency component of power oscillation in outputting the DC voltage compensation signal input thereinto; a current control section 35 for generating a current compensation signal for controlling an output current of the inverter circuit 2 by using the signal output from the power oscillation component attenuation section 32 as a desired d axis current; and a PWM signal generation section 36 for generating the PWM signal on the basis of the current compensation signal. The compensation signal, which controls the output power, has the frequency component of power oscillation suppressed, so that the output power also has the frequency component suppressed.

Description

本発明は、インバータ回路を制御する制御回路、および、当該制御回路を備えたインバータ装置に関する。   The present invention relates to a control circuit that controls an inverter circuit, and an inverter device including the control circuit.

西日本の電力系統(60Hz系統)は、各電力会社の電力系統を500kV送電線で連系した、東西に1000kmを超える串形系統になっている。串形系統では、その構造に起因して、電力系統全体で弱減衰性の長周期電力動揺(周期2〜5秒)が発生することが知られている。当該長周期電力動揺を、以下では、単に「電力動揺」とする。また、電力取引などに伴う連系線潮流の重潮流化や電力自由化の進展によって、電力動揺の不安定性が増す可能性がある。当該電力動揺などの状態を的確に把握し、電力系統の運用や制御を行うための系統監視の手法が開発されている(非特許文献1参照)。   The Western Japan power system (60 Hz system) is a skewered system that exceeds 1000 km from east to west by connecting the power systems of each power company with a 500 kV transmission line. It is known that in a skew-shaped system, weakly-damping long-period power fluctuations (period 2 to 5 seconds) are generated in the entire power system due to its structure. Hereinafter, the long-period power fluctuation is simply referred to as “power fluctuation”. In addition, the instability of power fluctuations may increase due to heavy power flow and the liberalization of power due to power trading. A system monitoring method has been developed for accurately grasping the state of the power fluctuation and performing operation and control of the power system (see Non-Patent Document 1).

また、近年、自然エネルギーを利用する研究が進んでいる。太陽電池が生成する電力は直流電力なので、これを電力系統に供給する場合、インバータ回路で交流電力に変換する必要がある。直流電源が出力する直流電力をインバータ回路によって交流電力に変換して電力系統に供給するシステムとして、系統連系インバータシステムが開発されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, research using natural energy has progressed. Since the electric power generated by the solar cell is DC power, when it is supplied to the power system, it is necessary to convert it into AC power by an inverter circuit. A grid-connected inverter system has been developed as a system that converts DC power output from a DC power source into AC power by an inverter circuit and supplies the AC power to the power system (see, for example, Patent Document 1).

「多地点同期計測データに基づく慣性中心周波数の推定法」、橋口他、電学論B、130巻1号、2010年、第106ページ〜第113ページ“Estimation of Inertial Center Frequency Based on Multipoint Synchronous Measurement Data”, Hashiguchi et al., Denki Theory B, Vol. 130, No. 1, 2010, pp. 106-113

特開2011−188665号公報JP2011-188665A

太陽電池は日射状態によって出力電力を変化させるので、インバータ回路の出力電力も変化する。この出力変化によって、電力系統の電力動揺を増大させる場合がある。また、電力系統に系統連系インバータシステムが大量に連系された場合、これらの出力変化によって、電力動揺を引き起こす可能性がある。   Since the solar cell changes the output power depending on the solar radiation state, the output power of the inverter circuit also changes. This output change may increase the power fluctuation of the power system. In addition, when a large number of grid-connected inverter systems are connected to the power system, power fluctuations may be caused by these output changes.

本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、電力系統の電力動揺を引き起こしたり増大させることを抑制することができるインバータ回路の制御回路を提供することをその目的としている。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and it is an object of the present invention to provide a control circuit for an inverter circuit that can suppress causing or increasing the power fluctuation of the power system. .

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第1の側面によって提供される制御回路は、直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給するインバータ回路をPWM信号によって制御する制御回路であって、前記インバータ回路の出力電力を制御するための補償信号を生成する電力制御手段と、前記補償信号を入力され、所定周波数の成分を減衰させて出力する所定周波数減衰手段と、前記所定周波数減衰手段が出力する信号を電流目標として、前記インバータ回路の出力電流を制御するための電流補償信号を生成する電流制御手段と、前記電流補償信号に基づいて前記PWM信号を生成するPWM信号生成手段とを備えていることを特徴とする。   A control circuit provided by the first aspect of the present invention is a control circuit that controls, by a PWM signal, an inverter circuit that converts DC power into AC power and supplies the power to the power system, and outputs power from the inverter circuit. A power control unit that generates a compensation signal for control, a predetermined frequency attenuation unit that receives the compensation signal, attenuates and outputs a component of a predetermined frequency, and a signal output from the predetermined frequency attenuation unit is a current target. And a current control means for generating a current compensation signal for controlling the output current of the inverter circuit, and a PWM signal generation means for generating the PWM signal based on the current compensation signal. .

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定周波数は、前記電力系統の電力動揺の周波数である。   In a preferred embodiment of the present invention, the predetermined frequency is a frequency of power fluctuation of the power system.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力制御手段は、前記インバータ回路の入力電圧を制御するための直流電圧補償信号を前記補償信号として生成する。   In a preferred embodiment of the present invention, the power control means generates a DC voltage compensation signal for controlling an input voltage of the inverter circuit as the compensation signal.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路の出力有効電力を算出する有効電力算出手段をさらに備え、前記電力制御手段は、前記インバータ回路の出力有効電力を制御するための有効電力補償信号を前記補償信号として生成する。   In a preferred embodiment of the present invention, the apparatus further comprises active power calculating means for calculating the output active power of the inverter circuit, and the power control means is an active power compensation signal for controlling the output active power of the inverter circuit. Is generated as the compensation signal.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定周波数減衰手段は、前記所定周波数を前記制御回路の外部から入力される。   In a preferred embodiment of the present invention, the predetermined frequency attenuation means receives the predetermined frequency from the outside of the control circuit.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力系統の系統周波数を検出する周波数検出手段と、前記系統周波数を連続的に検出した系統周波数信号を入力され、所定の周波数帯域以外の成分を減衰させて出力する所定帯域通過手段と、前記所定帯域通過手段から出力される信号の周波数毎の出力レベルを演算するFFT処理手段と、前記出力レベルが閾値以上となる周波数を検出する所定周波数検出手段とをさらに備え、前記所定周波数減衰手段は、前記所定周波数検出手段が検出した周波数を前記所定周波数として入力される。   In a preferred embodiment of the present invention, frequency detection means for detecting a system frequency of the power system and a system frequency signal continuously detecting the system frequency are input, and components other than a predetermined frequency band are attenuated. Predetermined band pass means for outputting, FFT processing means for calculating an output level for each frequency of the signal output from the predetermined band pass means, and predetermined frequency detection means for detecting a frequency at which the output level is equal to or higher than a threshold value. The predetermined frequency attenuating means receives the frequency detected by the predetermined frequency detecting means as the predetermined frequency.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記所定周波数減衰手段は、ノッチフィルタである。   In a preferred embodiment of the present invention, the predetermined frequency attenuation means is a notch filter.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路は三相交流電力を出力し、前記電流制御手段は、前記インバータ回路の三相の出力電流をそれぞれ検出した三相の電流信号に対して、三相/二相変換および回転座標変換を行って、2つの軸成分信号に変換する変換手段と、前記2つの軸成分信号とそれぞれの目標信号との偏差信号をゼロに制御するための2つの信号を生成する二相制御手段と、前記2つの信号に対して、静止座標変換および二相/三相変換を行って、三相の前記電流補償信号に変換する逆変換手段とを備えており、前記所定周波数減衰手段が出力する信号を前記2つの軸成分信号の一方の目標信号とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the inverter circuit outputs three-phase alternating current power, and the current control means is for a three-phase current signal respectively detecting the three-phase output current of the inverter circuit. Conversion means for performing three-phase / two-phase conversion and rotational coordinate conversion to convert two axis component signals, and two for controlling the deviation signal between the two axis component signals and the respective target signals to zero Two-phase control means for generating a signal, and inverse conversion means for performing a stationary coordinate transformation and a two-phase / three-phase transformation on the two signals to convert them into the three-phase current compensation signal. The signal output from the predetermined frequency attenuating means is set as one target signal of the two axis component signals.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ回路の出力無効電力を制御するための無効電力補償信号を生成する無効電力制御手段をさらに備え、前記無効電力補償信号を前記2つの軸成分信号の他方の目標信号とする。   In a preferred embodiment of the present invention, the system further comprises a reactive power control means for generating a reactive power compensation signal for controlling the reactive power output of the inverter circuit, and the reactive power compensation signal is transmitted between the two axis component signals. The other target signal is used.

本発明の第2の側面によって提供されるインバータ装置は、本発明の第1の側面によって提供される制御回路と、前記インバータ回路とを備えていることを特徴とする。   The inverter device provided by the second aspect of the present invention includes the control circuit provided by the first aspect of the present invention and the inverter circuit.

本発明によると、電力制御手段が生成する補償信号が、所定周波数の成分が減衰されたうえで電流制御手段に入力される。電流制御手段はこれを電流目標として電流補償信号を生成し、PWM信号生成手段は電流補償信号に基づいてPWM信号を生成する。インバータ回路は、このPWM信号に基づいて電力変換を行って、交流電力を出力する。補償信号の所定周波数の成分が減衰されているので、インバータ回路から出力される出力電力においても、所定周波数の成分が抑制される。この所定周波数として電力動揺の周波数を用いることで、インバータ回路は、電力動揺の周波数と同じ周波数成分を出力することを抑制することができ、電力系統の電力動揺を増大させることを抑制することができる。   According to the present invention, the compensation signal generated by the power control unit is input to the current control unit after the component of the predetermined frequency is attenuated. The current control unit generates a current compensation signal using this as a current target, and the PWM signal generation unit generates a PWM signal based on the current compensation signal. The inverter circuit performs power conversion based on the PWM signal and outputs AC power. Since the predetermined frequency component of the compensation signal is attenuated, the predetermined frequency component is also suppressed in the output power output from the inverter circuit. By using the power oscillation frequency as the predetermined frequency, the inverter circuit can suppress outputting the same frequency component as the power oscillation frequency, and can suppress increasing the power oscillation of the power system. it can.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

第1実施形態に係る制御回路を備えた系統連系インバータシステムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the grid connection inverter system provided with the control circuit which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る制御回路の内部構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the internal structure of the control circuit which concerns on 1st Embodiment. ノッチフィルタの特性を示すボード線図である。It is a Bode diagram which shows the characteristic of a notch filter. 第1実施形態に係る電流制御部の内部構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the internal structure of the current control part which concerns on 1st Embodiment. 一機無限大母線モデルを示す図である。It is a figure which shows the one machine infinite bus model. 一機無限大母線モデルに、系統連系インバータシステムを示すモデルを追加したモデルである。It is a model that adds a model showing a grid interconnection inverter system to the one machine infinite bus model. シミュレーション結果(周波数「0.1・fSW」の場合)を示す図である。It is a figure which shows a simulation result (in the case of frequency "0.1 * fSW "). シミュレーション結果(周波数「fSW」の場合)を示す図である。It is a figure which shows a simulation result (in the case of frequency " fSW "). シミュレーション結果(周波数「10・fSW」の場合)を示す図である。It is a figure which shows a simulation result (in the case of frequency "10 * fSW "). シミュレーション結果(ステップ状変化の場合)を示す図である。It is a figure which shows a simulation result (in the case of a step-like change). 第2実施形態に係る制御回路の内部構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the internal structure of the control circuit which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る大容量システムを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the high capacity | capacitance system which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る制御回路の内部構成を説明するための機能ブロック図である。It is a functional block diagram for demonstrating the internal structure of the control circuit which concerns on 4th Embodiment.

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る制御回路を系統連系インバータシステムに用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example the case where a control circuit according to the present invention is used in a grid-connected inverter system.

図1は、第1実施形態に係る制御回路を備えた系統連系インバータシステムを説明するための図である。   FIG. 1 is a diagram for explaining a grid-connected inverter system including a control circuit according to the first embodiment.

系統連系インバータシステムAは、分散形電源であり、直流電源1、インバータ回路2、制御回路3、電流センサ4、電圧センサ5、および直流電圧センサ6を備えている。系統連系インバータシステムAは、三相の電力系統Bに連系している。なお、以下では3つの相をU相、V相およびW相とする。系統連系インバータシステムAは、直流電源1が出力する直流電力をインバータ回路2によって交流電力に変換し、図示しない負荷に供給する。負荷には、電力系統Bからも電力が供給される。また、系統連系インバータシステムAは、逆潮流ありのシステムであり、交流電力を電力系統Bにも供給する。なお、図示しないが、インバータ回路2の出力側には、交流電圧を昇圧(または降圧)するための変圧器が設けられている。インバータ回路2、制御回路3、電流センサ4、電圧センサ5、および直流電圧センサ6をまとめたものがインバータ装置であり、いわゆるパワーコンディショナと呼ばれるものである。   The grid-connected inverter system A is a distributed power source, and includes a DC power source 1, an inverter circuit 2, a control circuit 3, a current sensor 4, a voltage sensor 5, and a DC voltage sensor 6. The grid interconnection inverter system A is linked to the three-phase power grid B. Hereinafter, the three phases are referred to as a U phase, a V phase, and a W phase. The grid interconnection inverter system A converts the DC power output from the DC power source 1 into AC power by the inverter circuit 2 and supplies it to a load (not shown). The load is also supplied with power from the power system B. The grid interconnection inverter system A is a system with a reverse power flow, and supplies AC power to the power system B. Although not shown, a transformer for boosting (or stepping down) the AC voltage is provided on the output side of the inverter circuit 2. A combination of the inverter circuit 2, the control circuit 3, the current sensor 4, the voltage sensor 5, and the DC voltage sensor 6 is an inverter device, which is called a so-called power conditioner.

直流電源1は、直流電力を出力するものであり、太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源1は、生成された直流電力を、インバータ回路2に出力する。なお、直流電源1は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源1は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。   The DC power supply 1 outputs DC power and includes a solar battery. A solar cell generates direct-current power by converting solar energy into electrical energy. The DC power source 1 outputs the generated DC power to the inverter circuit 2. Note that the DC power source 1 is not limited to one that generates DC power from a solar cell. For example, the DC power source 1 may be a fuel cell, a storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, or AC power generated by a diesel engine generator, a micro gas turbine generator, a wind turbine generator, or the like. It may be a device that converts to DC power and outputs it.

インバータ回路2は、直流電源1から入力される直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ回路2は、図示しないPWM制御インバータとフィルタとを備えている。PWM制御インバータは、図示しない3組6個のスイッチング素子を備えた三相インバータであり、制御回路3から入力されるPWM信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで直流電力を交流電力に変換する。フィルタは、スイッチングによる高周波成分を除去する。インバータ回路2の入力側の正極および負極は、直流電源1の正極および負極にそれぞれ接続されているので、インバータ回路2の入力電圧は直流電源1の出力電圧に一致する。   The inverter circuit 2 converts DC power input from the DC power source 1 into AC power and outputs the AC power. The inverter circuit 2 includes a PWM control inverter and a filter (not shown). The PWM control inverter is a three-phase inverter provided with three sets of six switching elements (not shown). Based on the PWM signal input from the control circuit 3, each switching element is switched on and off to generate DC power. Convert to AC power. The filter removes high frequency components due to switching. Since the positive and negative electrodes on the input side of the inverter circuit 2 are respectively connected to the positive and negative electrodes of the DC power supply 1, the input voltage of the inverter circuit 2 matches the output voltage of the DC power supply 1.

電流センサ4は、インバータ回路2の三相の出力電流の瞬時値をそれぞれ検出するものである。電流センサ4は、検出した瞬時値をディジタル変換して、電流信号iu,iv,iw(3つの電流信号をまとめて「電流信号i」と記載する場合がある。)として制御回路3に出力する。電圧センサ5は、インバータ回路2の三相の出力電圧の瞬時値をそれぞれ検出するものである。電圧センサ5は、検出した瞬時値をディジタル変換して、電圧信号vu,vv,vw(3つの電圧信号をまとめて「電圧信号v」と記載する場合がある。)として制御回路3に出力する。 The current sensor 4 detects an instantaneous value of the three-phase output current of the inverter circuit 2. The current sensor 4 converts the detected instantaneous value into a digital signal, and controls the control circuit 3 as current signals i u , i v , i w (the three current signals may be collectively described as “current signal i”). Output to. The voltage sensor 5 detects an instantaneous value of the three-phase output voltage of the inverter circuit 2. The voltage sensor 5 converts the detected instantaneous value into a digital signal and outputs it as a voltage signal v u , v v , v w (the three voltage signals may be collectively described as “voltage signal v”). Output to.

直流電圧センサ6は、インバータ回路2の入力電圧(すなわち、直流電源1の出力電圧)の瞬時値を検出するものである。直流電圧センサ6は、検出した瞬時値をディジタル変換して、直流電圧信号eとして制御回路3に出力する。直流電圧センサ6は、インバータ回路2の入力側の正極と負極との間に設けられた電解コンデンサ(図示しない)の端子間電圧を検出している。後述するように、制御回路3が直流電圧制御を行っているので、直流電圧が一定の電圧に制御され、電解コンデンサに蓄えられる電力も一定になっている。したがって、インバータ回路2に入力される電力は、直流電源1が出力する電力に一致する。   The DC voltage sensor 6 detects an instantaneous value of the input voltage of the inverter circuit 2 (that is, the output voltage of the DC power supply 1). The DC voltage sensor 6 digitally converts the detected instantaneous value and outputs it to the control circuit 3 as a DC voltage signal e. The DC voltage sensor 6 detects a voltage between terminals of an electrolytic capacitor (not shown) provided between a positive electrode and a negative electrode on the input side of the inverter circuit 2. As will be described later, since the control circuit 3 performs DC voltage control, the DC voltage is controlled to a constant voltage, and the electric power stored in the electrolytic capacitor is also constant. Therefore, the power input to the inverter circuit 2 matches the power output from the DC power source 1.

制御回路3は、インバータ回路2を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路3は、電流センサ4より入力される電流信号i、電圧センサ5より入力される電圧信号v、および、直流電圧センサ6より入力される直流電圧信号eに基づいてPWM信号を生成して、インバータ回路2に出力する。   The control circuit 3 controls the inverter circuit 2 and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 3 generates a PWM signal based on the current signal i input from the current sensor 4, the voltage signal v input from the voltage sensor 5, and the DC voltage signal e input from the DC voltage sensor 6. To the inverter circuit 2.

図2は、制御回路3の内部構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 2 is a functional block diagram for explaining the internal configuration of the control circuit 3.

制御回路3は、直流電圧制御部31、電力動揺成分減衰部32、無効電力算出部33、無効電力制御部34、電流制御部35、および、PWM信号生成部36を備えている。なお、図示しないが、制御回路3は、過電圧、過電流、単独運転などを検出して、系統連系インバータシステムAを電力系統Bから解列する保護機構を備えている。   The control circuit 3 includes a DC voltage control unit 31, a power fluctuation component attenuation unit 32, a reactive power calculation unit 33, a reactive power control unit 34, a current control unit 35, and a PWM signal generation unit 36. Although not shown, the control circuit 3 includes a protection mechanism that detects an overvoltage, an overcurrent, an isolated operation, and the like and disconnects the grid-connected inverter system A from the power system B.

直流電圧制御部31は、インバータ回路2の入力電圧の制御を行うためのものである。直流電圧制御部31は、直流電圧センサ6より出力される直流電圧信号eと直流電圧目標値e*との偏差Δe(=e*−e)を入力されて、当該偏差をゼロにするための直流電圧補償信号を電力動揺成分減衰部32に出力する。直流電圧制御部31は、例えば、PI制御(比例積分制御)を行っている。 The DC voltage control unit 31 is for controlling the input voltage of the inverter circuit 2. The DC voltage control unit 31 receives a deviation Δe (= e * −e) between the DC voltage signal e output from the DC voltage sensor 6 and the DC voltage target value e *, and makes the deviation zero. The DC voltage compensation signal is output to the power fluctuation component attenuation unit 32. The DC voltage control unit 31 performs, for example, PI control (proportional integration control).

系統連系インバータシステムAでは、直流電源1の電力−電圧特性を利用して、最大電力点追従(MPPT:Maximum Power Point Tracking)制御が行われている。MPPT制御は、出力電力が最大になるように出力電圧を制御するものである。本実施形態では、直流電圧目標値e*を微小変動させて直流電圧制御を行うことで、直流電源1の出力電圧を変化させ、直流電源1の出力電力がより大きくなるように直流電圧目標値e*を変更する。これにより、直流電圧目標値e*が最大出力動作電圧になり、直流電源1から出力される電力が最大になるようにしている。なお、インバータ回路2の前段にDC/DCコンバータ回路を設けて、インバータ回路2がDC/DCコンバータ回路の出力電圧を一定に制御し、DC/DCコンバータ回路が最大電力点追従制御を行うようにしてもよい。 In the grid-connected inverter system A, maximum power point tracking (MPPT) control is performed using the power-voltage characteristics of the DC power supply 1. The MPPT control is to control the output voltage so that the output power is maximized. In the present embodiment, the direct current voltage target value e * is slightly changed to perform direct current voltage control, thereby changing the output voltage of the direct current power source 1 so that the output power of the direct current power source 1 becomes larger. Change e * . Thus, the DC voltage target value e * becomes the maximum output operating voltage, and the power output from the DC power supply 1 is maximized. Note that a DC / DC converter circuit is provided in front of the inverter circuit 2 so that the inverter circuit 2 controls the output voltage of the DC / DC converter circuit to be constant, and the DC / DC converter circuit performs maximum power point tracking control. May be.

電力動揺成分減衰部32は、直流電圧補償信号から電力動揺の周波数と同じ周波数成分(以下では、「電力動揺成分」とする。)を除去するものである。電力動揺成分減衰部32は、図3のボード線図に示すような振幅特性を有する、いわゆるノッチフィルタであり、所定の周波数成分を減衰させ、その他の周波数成分を減衰させずにそのまま通過させる。図3は、0.918[Hz]の周波数成分を除去する場合のボード線図を示している。電力動揺成分減衰部32は、直流電圧制御部31より直流電圧補償信号を入力され、直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号を、電流制御部35に出力する。   The power fluctuation component attenuating unit 32 removes the same frequency component as the power fluctuation frequency (hereinafter referred to as “power fluctuation component”) from the DC voltage compensation signal. The power fluctuation component attenuating unit 32 is a so-called notch filter having an amplitude characteristic as shown in the Bode diagram of FIG. 3, attenuates a predetermined frequency component and passes other frequency components as they are without being attenuated. FIG. 3 shows a Bode diagram when a frequency component of 0.918 [Hz] is removed. The power fluctuation component attenuating unit 32 receives the DC voltage compensation signal from the DC voltage control unit 31 and outputs a signal obtained by removing the power fluctuation component from the DC voltage compensation signal to the current control unit 35.

電力動揺成分減衰部32の伝達関数FN(s)は、下記(1)式で表される。f0は減衰させる周波数帯の中心周波数であり、a,bは減衰特性を決定するパラメータである。パラメータa,bは、制御系の安定性やMPPT制御の効率などに基づいて実機検証をもとに適宜決定する。中心周波数f0には、電力動揺の周波数fSWを設定する。本実施形態においては、周波数fSWを、電力系統Bを管理する電力会社から受信するようにしている。なお、電力動揺の周波数fSWがあらかじめ分かっている場合は、あらかじめ設定しておくようにしてもよい。この場合、周波数fSWの変化に対応できるように、電力動揺成分減衰部32を適応型ノッチフィルタとしてもよい。また、電力動揺成分減衰部32は、伝達関数FN(s)が下記(1)式のものに限定されず、所定の周波数成分を減衰させるものであればよい。
The transfer function F N (s) of the power fluctuation component attenuation unit 32 is expressed by the following equation (1). f 0 is the center frequency of the frequency band to be attenuated, and a and b are parameters that determine the attenuation characteristics. The parameters a and b are appropriately determined based on actual machine verification based on the stability of the control system and the efficiency of MPPT control. As the center frequency f 0 , a power fluctuation frequency f SW is set. In the present embodiment, the frequency f SW is received from the electric power company that manages the power system B. If the power fluctuation frequency f SW is known in advance, it may be set in advance. In this case, the power fluctuation component attenuation unit 32 may be an adaptive notch filter so as to cope with a change in the frequency f SW . Further, the power fluctuation component attenuating unit 32 is not limited to the transfer function F N (s) expressed by the following equation (1), and may be any unit that attenuates a predetermined frequency component.

なお、電力動揺の周波数fSWが複数ある場合に対応できるように、電力動揺成分減衰部32を複数のノッチフィルタを多段に接続したものとしてもよい。 The power oscillation component attenuating unit 32 may be configured by connecting a plurality of notch filters in multiple stages so as to cope with a case where there are a plurality of power oscillation frequencies f SW .

無効電力算出部33は、インバータ回路2が出力する無効電力を算出するものである。無効電力算出部33は、電流センサ4より入力される電流信号iと電圧センサ5より入力される電圧信号vとに基づいて、無効電力値Qを算出して出力する。   The reactive power calculator 33 calculates reactive power output from the inverter circuit 2. The reactive power calculator 33 calculates and outputs a reactive power value Q based on the current signal i input from the current sensor 4 and the voltage signal v input from the voltage sensor 5.

無効電力制御部34は、インバータ回路2が出力する無効電力の制御を行うためのものである。無効電力制御部34は、無効電力算出部33より出力される無効電力値Qと無効電力目標値Q*との偏差(Q*−Q)を入力されて、当該偏差をゼロにするための無効電力補償信号を電流制御部35に出力する。無効電力制御部34は、例えば、PI制御を行っている。本実施形態では、力率が「1」になるように、無効電力目標値Q*として「0」が設定されている。 The reactive power control unit 34 is for controlling the reactive power output from the inverter circuit 2. The reactive power control unit 34 receives a deviation (Q * −Q) between the reactive power value Q output from the reactive power calculation unit 33 and the reactive power target value Q *, and is used to make the deviation zero. The power compensation signal is output to the current control unit 35. The reactive power control unit 34 performs PI control, for example. In this embodiment, “0” is set as the reactive power target value Q * so that the power factor becomes “1”.

電流制御部35は、インバータ回路2の出力電流の制御を行うためのものである。電流制御部35は、電流センサ4より入力される電流信号iに基づいて補償信号を生成し、PWM信号生成部36に出力する。   The current control unit 35 is for controlling the output current of the inverter circuit 2. The current control unit 35 generates a compensation signal based on the current signal i input from the current sensor 4 and outputs the compensation signal to the PWM signal generation unit 36.

図4は、電流制御部35の内部構成を説明するための機能ブロック図である。   FIG. 4 is a functional block diagram for explaining the internal configuration of the current control unit 35.

電流制御部35は、三相/二相変換部35a、回転座標変換部35b、LPF35c、LPF35d、PI制御部35e、PI制御部35f、静止座標変換部35g、および、二相/三相変換部35hを備えている。   The current controller 35 includes a three-phase / two-phase converter 35a, a rotation coordinate converter 35b, an LPF 35c, an LPF 35d, a PI controller 35e, a PI controller 35f, a stationary coordinate converter 35g, and a two-phase / three-phase converter. 35h.

三相/二相変換部35aは、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものである。三相/二相変換処理とは、三相の交流信号をそれと等価な二相の交流信号に変換する処理であり、三相の交流信号を静止した直交座標系(以下、「静止座標系」という。)における直交するα軸とβ軸の成分にそれぞれ分解して各軸の成分を足し合わせることで、α軸成分の交流信号とβ軸成分の交流信号に変換するものである。三相/二相変換部35aは、電流センサ4から入力された三相の電流信号iu,iv,iwを、α軸電流信号iαおよびβ軸電流信号iβに変換して、回転座標変換部35bに出力する。 The three-phase / two-phase converter 35a performs a so-called three-phase / two-phase conversion process (αβ conversion process). The three-phase / two-phase conversion process is a process that converts a three-phase AC signal into an equivalent two-phase AC signal. The three-phase AC signal is a stationary orthogonal coordinate system (hereinafter referred to as “static coordinate system”). In this case, the signals are decomposed into orthogonal α-axis and β-axis components and the components of the respective axes are added to each other, thereby converting into an AC signal of the α-axis component and an AC signal of the β-axis component. The three-phase / two-phase converter 35a converts the three-phase current signals i u , i v , i w input from the current sensor 4 into an α-axis current signal iα and a β-axis current signal iβ, and rotates coordinates It outputs to the conversion part 35b.

三相/二相変換部35aで行われる変換処理は、下記(2)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the three-phase / two-phase conversion unit 35a is represented by a determinant represented by the following equation (2).

回転座標変換部35bは、いわゆる回転座標変換処理(dq変換処理)を行うものである。回転座標変換処理とは、静止座標系の二相の信号を回転座標系の二相の信号に変換する処理である。回転座標系は、直交するd軸とq軸とを有し、電力系統Bの系統電圧の基本波と同一の角速度で同一の回転方向に回転する直交座標系である。回転座標変換部35bは、三相/二相変換部35aから入力される静止座標系のα軸電流信号iαおよびβ軸電流信号iβを、系統電圧の基本波の位相θに基づいて、回転座標系のd軸電流信号idおよびq軸電流信号iqに変換して出力する。 The rotation coordinate conversion unit 35b performs a so-called rotation coordinate conversion process (dq conversion process). The rotation coordinate conversion process is a process of converting a two-phase signal in the stationary coordinate system into a two-phase signal in the rotation coordinate system. The rotating coordinate system is an orthogonal coordinate system having orthogonal d-axis and q-axis and rotating in the same rotational direction at the same angular velocity as the fundamental wave of the system voltage of the power system B. The rotation coordinate conversion unit 35b converts the α-axis current signal iα and β-axis current signal iβ of the stationary coordinate system input from the three-phase / two-phase conversion unit 35a into rotation coordinates based on the phase θ of the fundamental wave of the system voltage. System d-axis current signal i d and q-axis current signal i q are converted and output.

回転座標変換部35bで行われる変換処理は、下記(3)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the rotation coordinate conversion unit 35b is represented by a determinant represented by the following expression (3).

LPF35cおよびLPF35dは、ローパスフィルタであり、それぞれd軸電流信号idおよびq軸電流信号iqの直流成分だけを通過させる。回転座標変換処理によって、α軸電流信号iαおよびβ軸電流信号iβの基本波成分が、それぞれd軸電流信号idおよびq軸電流信号iqの直流成分に変換されている。つまり、LPF35cおよびLPF35dは、不平衡成分や高調波成分を除去して、基本波成分のみを通過させるものである。 LPF35c and LPF35d is a low-pass filter, to pass only the DC component of the d-axis current signal i d and the q-axis current signal i q, respectively. By rotating the coordinate transformation process, the fundamental wave component of the α-axis current signal iα and β-axis current signal iβ has been converted into a DC component of the d-axis current signal i d and the q-axis current signal i q, respectively. That is, the LPF 35c and the LPF 35d remove the unbalanced component and the harmonic component, and pass only the fundamental wave component.

PI制御部35eは、d軸電流信号idの直流成分と目標信号との偏差に基づいてPI制御(比例積分制御)を行い、補償信号xdを出力するものである。電力動揺成分減衰部32より入力される信号(直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号)が、d軸電流信号idの目標信号として用いられる。 The PI control unit 35e performs PI control (proportional integration control) based on the deviation between the DC component of the d-axis current signal i d and the target signal, and outputs a compensation signal x d . Signal input from the power fluctuation component attenuation unit 32 (signal to remove power fluctuation component from a DC voltage compensation signal) is used as a target signal of the d-axis current signal i d.

PI制御部35fは、q軸電流信号iqの直流成分と目標信号との偏差に基づいてPI制御を行い、補償信号xqを出力するものである。無効電力制御部34より入力される無効電力補償信号が、q軸電流信号iqの目標信号として用いられる。 The PI control unit 35f performs PI control based on the deviation between the DC component of the q-axis current signal i q and the target signal, and outputs a compensation signal x q . The reactive power compensation signal input from the reactive power control unit 34 is used as a target signal for the q-axis current signal iq .

静止座標変換部35gは、PI制御部35eおよびPI制御部35fからそれぞれ入力される補償信号xd,xqを、静止座標系の補償信号xα,xβに変換するものであり、回転座標変換部35bとは逆の変換処理を行うものである。静止座標変換部35gは、いわゆる静止座標変換処理(逆dq変換処理)を行うものであり、回転座標系の補償信号xd,xqを、位相θに基づいて、静止座標系の補償信号xα,xβに変換する。 The stationary coordinate conversion unit 35g converts the compensation signals x d and x q respectively input from the PI control unit 35e and the PI control unit 35f into the compensation signals xα and xβ of the stationary coordinate system. 35b is the reverse of the conversion process. The stationary coordinate conversion unit 35g performs a so-called stationary coordinate conversion process (inverse dq conversion process). The compensation signal x d , x q of the rotating coordinate system is used as the compensation signal xα of the stationary coordinate system based on the phase θ. , convert to xβ.

静止座標変換部35gで行われる変換処理は、下記(4)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the stationary coordinate conversion unit 35g is expressed by a determinant represented by the following expression (4).

二相/三相変換部35hは、静止座標変換部35gから入力される補償信号xα,xβを、三相の補償信号xu,xv,xwに変換するものである。二相/三相変換部35hは、いわゆる二相/三相変換処理(逆αβ変換処理)を行うものであり、三相/二相変換部35aとは逆の変換処理を行うものである。 The two-phase / three-phase conversion unit 35h converts the compensation signals xα, xβ input from the stationary coordinate conversion unit 35g into three-phase compensation signals x u , x v , x w . The two-phase / three-phase conversion unit 35h performs a so-called two-phase / three-phase conversion process (reverse αβ conversion process), and performs a reverse conversion process to the three-phase / two-phase conversion unit 35a.

二相/三相変換部35hで行われる変換処理は、下記(5)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the two-phase / three-phase conversion unit 35h is represented by a determinant represented by the following equation (5).

図2に戻って、PWM信号生成部36は、PWM信号を生成するものである。PWM信号生成部36は、電流制御部35より入力される三相の補償信号xu,xv,xwに基づいて、インバータ回路2の各相の出力電圧の波形を指令するための指令信号を生成し、指令信号とキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりPWM信号を生成する。例えば、指令信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、指令信号がキャリア信号以下の場合にローレベルとなるパルス信号が、PWM信号として生成される。生成されたPWM信号は、インバータ回路2に出力される。なお、PWM信号生成部36は、三角波比較法によりPWM信号を生成する場合に限定されず、例えば、ヒステリシス方式でPWM信号を生成するようにしてもよい。 Returning to FIG. 2, the PWM signal generation unit 36 generates a PWM signal. The PWM signal generator 36 is a command signal for instructing the waveform of the output voltage of each phase of the inverter circuit 2 based on the three-phase compensation signals x u , x v , x w input from the current controller 35. And a PWM signal is generated by a triangular wave comparison method based on the command signal and the carrier signal. For example, a pulse signal that is high when the command signal is larger than the carrier signal and low when the command signal is equal to or less than the carrier signal is generated as a PWM signal. The generated PWM signal is output to the inverter circuit 2. Note that the PWM signal generation unit 36 is not limited to the case where the PWM signal is generated by the triangular wave comparison method. For example, the PWM signal generation unit 36 may generate the PWM signal by a hysteresis method.

本実施形態では、制御回路3をディジタル回路として実現した場合について説明したが、アナログ回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路3として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。   In the present embodiment, the case where the control circuit 3 is realized as a digital circuit has been described, but it may be realized as an analog circuit. Further, the processing performed by each unit may be designed by a program, and the computer may function as the control circuit 3 by executing the program. The program may be recorded on a recording medium and read by a computer.

本実施形態において、電流制御部35は、直流電圧制御部31より出力された直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号をd軸電流信号idの目標信号とし、無効電力制御部34より入力される無効電力補償信号をq軸電流信号iqの目標信号として、電流制御を行う。そして、PWM信号生成部36は、電流制御部35が生成した補償信号xu,xv,xwに基づいてPWM信号を生成して、インバータ回路2に出力する。インバータ回路2は、PWM信号に基づいて電力変換を行う。 In the present embodiment, the current control unit 35, the removed signal power fluctuation component from a DC voltage compensation signal output from the DC voltage control unit 31 as a target signal of the d-axis current signal i d, from the reactive power control unit 34 Current control is performed using the input reactive power compensation signal as a target signal for the q-axis current signal iq . Then, the PWM signal generation unit 36 generates a PWM signal based on the compensation signals x u , x v , x w generated by the current control unit 35 and outputs the PWM signal to the inverter circuit 2. The inverter circuit 2 performs power conversion based on the PWM signal.

制御回路3は、インバータ回路2に入力される直流電圧の制御と、インバータ回路2が出力する無効電力の制御を行っている。また、制御回路3は、直流電圧の制御を行うことで、入力される直流電力の制御も行い、これにより出力電力も制御している。したがって、制御回路3は、直流電圧の制御を行うことで、出力電力の制御も行っている。   The control circuit 3 controls the DC voltage input to the inverter circuit 2 and the reactive power output from the inverter circuit 2. In addition, the control circuit 3 controls the DC power input by controlling the DC voltage, thereby controlling the output power. Therefore, the control circuit 3 also controls the output power by controlling the DC voltage.

出力電力を制御するための直流電圧補償信号から電力動揺の周波数成分を減衰させた信号が、d軸電流信号idの目標信号として用いられるので、インバータ回路2の出力電力も当該周波数成分を抑制されたものになる。したがって、インバータ回路2は、電力動揺を引き起こしたり増大させることを抑制することができる。 Since the signal obtained by attenuating the frequency component of the power fluctuation from the DC voltage compensation signal for controlling the output power is used as the target signal of the d-axis current signal id , the output power of the inverter circuit 2 also suppresses the frequency component. It will be done. Therefore, the inverter circuit 2 can suppress causing or increasing power fluctuation.

以下に、系統連系インバータシステムAが電力動揺を引き起こすことを抑制することができることを確認するためのシミュレーションについて説明する。   Below, the simulation for confirming that the grid connection inverter system A can suppress causing electric power fluctuation is demonstrated.

まず、電力動揺の発生を調べるためのシミュレーションについて説明する。   First, a simulation for examining the occurrence of power fluctuation will be described.

図5(a)は、一機無限大母線モデルを示す図である。一機無限大母線モデルは、一台の発電機Cが送電線を介して大きな電力系統(無限大母線D)へ接続しているモデルである。当該モデルを用いて、シミュレーションを行った。本シミュレーションでは電力動揺の発生を調べるために、発電機Cと無限大母線Dとを2本の線路Z1、Z2で接続しているモデルとし、系統事故を想定して線路Z2を切り離して再閉路を行った。なお、発電機Cの定格容量を60[MVA]、定格出力を50[MW]、系統周波数を60[Hz]、系統電圧を22[kVrms]としている。 FIG. 5A is a diagram showing a one-machine infinite bus model. The one-machine infinite bus model is a model in which one generator C is connected to a large power system (infinity bus D) via a transmission line. A simulation was performed using the model. In this simulation, in order to investigate the occurrence of power fluctuations, a model in which the generator C and the infinite bus D are connected by two lines Z1 and Z2 is assumed. Went. The rated capacity of the generator C is 60 [MVA], the rated output is 50 [MW], the system frequency is 60 [Hz], and the system voltage is 22 [kV rms ].

図5(b)は、発電機Cの内部位相を示している。また、図5(c)は、発電機Cの回転速度の変化を示しており、電力系統の基準周波数(例えば、60[Hz])に対応する回転速度を基準として、回転速度と当該基準との差を基準に対するパーセンテージで示している。時刻Timeが1[s]のときに、線路Z2を切り離して再閉路を行うと、その後、内部位相および回転速度が変動した。この変動が電力動揺であり、変動の周波数(電力動揺の周波数)は約0.918[Hz]であった。   FIG. 5B shows the internal phase of the generator C. FIG. 5C shows a change in the rotational speed of the generator C. With reference to the rotational speed corresponding to the reference frequency (for example, 60 [Hz]) of the power system, the rotational speed and the reference Is shown as a percentage of the baseline. When the time Time was 1 [s] and the line Z2 was disconnected and reclosed, the internal phase and the rotational speed thereafter fluctuated. This fluctuation was power fluctuation, and the frequency of fluctuation (frequency of power fluctuation) was about 0.918 [Hz].

次に、従来の系統連系インバータシステムが電力動揺を引き起こす可能性があること、および、系統連系インバータシステムAがこの電力動揺の発生を抑制できることを、図6〜図10を用いて説明する。   Next, it will be described with reference to FIGS. 6 to 10 that the conventional grid-connected inverter system may cause power fluctuation and that the grid-connected inverter system A can suppress the occurrence of this power fluctuation. .

図6は、図5(a)に示す一機無限大母線モデルに、系統連系インバータシステムAを示すモデルを追加したモデルである。その他の条件は、図5(a)に示すモデルと共通する。   FIG. 6 is a model obtained by adding a model showing the grid interconnection inverter system A to the one-machine infinite bus model shown in FIG. Other conditions are common to the model shown in FIG.

まず、系統連系インバータシステムAの制御回路3(図2参照)において電力動揺成分減衰部32を設けない(すなわち、従来の系統連系インバータシステムであり、以下では「系統連系インバータシステムA100」とする。)ようにして、系統連系インバータシステムA100の出力を変動させた。なお、系統連系インバータシステムA100のモデルは、d軸出力(図2の直流電圧制御部31の出力に相当する。)とq軸出力(図2の無効電力制御部34の出力に相当する。)とを与えて、これに対応する三相の電流を出力する電流源としている。出力変動を以下の4つのパターンとして検証した。   First, in the control circuit 3 (see FIG. 2) of the grid interconnection inverter system A, the power fluctuation component attenuation unit 32 is not provided (that is, a conventional grid interconnection inverter system, hereinafter, “grid interconnection inverter system A100”). In this way, the output of the grid interconnection inverter system A100 was varied. The model of the grid interconnection inverter system A100 corresponds to a d-axis output (corresponding to the output of the DC voltage control unit 31 in FIG. 2) and a q-axis output (output of the reactive power control unit 34 in FIG. 2). ) And a current source that outputs a three-phase current corresponding thereto. The output fluctuation was verified as the following four patterns.

図7(a)〜(c)は、先のシミュレーションで発生した電力動揺の周波数(fSW=0.918[Hz])の0.1倍の周波数で出力が変動するようにしたものである。なお、出力変動の振幅を0.5[MW]としている。図7(a)は、系統連系インバータシステムA100から出力される有効電力の定常時からの変化量(以下では、「有効電力出力変化量」とする。)ΔPおよび無効電力の定常時からの変化量(以下では、「無効電力出力変化量」とする。)ΔQを示している。無効電力は「0」に制御されているので、有効電力出力変化量ΔPが出力変動を示している。また、図7(b)および(c)は、図5(b)および(c)と同様、発電機Cの内部位相および回転速度の変動を示している。なお、以下の図8〜図10についても、(a)は各パターンで変動させたときの有効電力出力変化量ΔPおよび無効電力出力変化量ΔQを示し、(b)は発電機Cの内部位相を示し、(c)は発電機Cの回転速度の変動を示している。 7A to 7C are diagrams in which the output fluctuates at a frequency 0.1 times the frequency of power fluctuation (f SW = 0.918 [Hz]) generated in the previous simulation. . The amplitude of the output fluctuation is set to 0.5 [MW]. FIG. 7A shows the amount of change in active power output from the grid-connected inverter system A100 from the steady state (hereinafter referred to as “active power output change amount”) ΔP and reactive power from the steady state. A change amount (hereinafter referred to as “reactive power output change amount”) ΔQ is shown. Since the reactive power is controlled to “0”, the active power output change amount ΔP indicates the output fluctuation. 7 (b) and 7 (c) show fluctuations in the internal phase and rotational speed of the generator C, as in FIGS. 5 (b) and 5 (c). 8 to 10 below, (a) shows the active power output change amount ΔP and the reactive power output change amount ΔQ when varied in each pattern, and (b) shows the internal phase of the generator C. (C) shows the fluctuation of the rotational speed of the generator C.

図7(a)に示すように、有効電力出力変化量ΔPは、周波数「0.1・fSW」(=0.0918[Hz]、周期約10.9[s])で変動している。一方、図7(b)および(c)に示すように、発電機Cの内部位相および回転速度はほとんど変動していない。つまり、系統連系インバータシステムA100の出力が周波数「0.1・fSW」で変動しても、電力動揺成分は出力されないので、電力動揺が生じない。 As shown in FIG. 7A, the active power output change amount ΔP fluctuates at a frequency “0.1 · f SW ” (= 0.0918 [Hz], a period of about 10.9 [s]). . On the other hand, as shown in FIGS. 7B and 7C, the internal phase and the rotational speed of the generator C hardly change. That is, even if the output of the grid-connected inverter system A100 fluctuates at the frequency “0.1 · f SW ”, the power fluctuation component is not output, and thus no power fluctuation occurs.

図8(a)〜(c)は、周波数fSWで出力が変動するようにしたものである。図8(a)に示すように、有効電力出力変化量ΔPは、周波数fSW(=0.918[Hz]、周期約1.09[s])で変動している。また、図8(b)および(c)に示すように、発電機Cの内部位相および回転速度も同じ周波数で変動している。つまり、系統連系インバータシステムA100の出力が周波数fSWで変動した場合、電力動揺成分が出力されて、電力動揺が生じている。 FIGS. 8A to 8C show an output that fluctuates at a frequency f SW . As shown in FIG. 8A, the active power output change amount ΔP fluctuates at a frequency f SW (= 0.918 [Hz], a cycle of about 1.09 [s]). Further, as shown in FIGS. 8B and 8C, the internal phase and the rotational speed of the generator C also fluctuate at the same frequency. That is, when the output of the grid interconnection inverter system A100 fluctuates at the frequency f SW , a power fluctuation component is output and power fluctuation occurs.

図9(a)〜(c)は、周波数fSWの10倍の周波数で出力が変動するようにしたものである。図9(a)に示すように、有効電力出力変化量ΔPは、周波数「10・fSW」(=9.18[Hz]、周期約0.109[s])で変動している。一方、図9(b)および(c)に示すように、発電機Cの内部位相および回転速度はほとんど変動していない。つまり、系統連系インバータシステムA100の出力が周波数「10・fSW」で変動しても、電力動揺成分は出力されないので、電力動揺が生じない。 FIGS. 9A to 9C show an output that fluctuates at a frequency 10 times the frequency f SW . As shown in FIG. 9A, the active power output change amount ΔP fluctuates at a frequency “10 · f SW ” (= 9.18 [Hz], a period of about 0.109 [s]). On the other hand, as shown in FIGS. 9B and 9C, the internal phase and the rotational speed of the generator C hardly change. That is, even if the output of the grid-connected inverter system A100 fluctuates at the frequency “10 · f SW ”, the power fluctuation component is not output, so the power fluctuation does not occur.

図10(a)〜(c)は、出力がステップ状に大きく変化するようにしたものである。図10(a)に示すように、有効電力出力変化量ΔPは、時刻Timeが1[s]のときに、0[MW]から2[MW]に、ステップ状に大きく変化している。また、図10(b)および(c)に示すように、発電機Cの内部位相および回転速度は周波数fSW(=0.918[Hz]、周期約1.09[s])で変動している。つまり、系統連系インバータシステムA100の出力がステップ状に変化した場合、ステップ状の変化には全ての周波数成分が含まれるので、電力動揺成分が出力されて、電力動揺が生じている。 10 (a) to 10 (c) show the output greatly changing in a stepped manner. As shown in FIG. 10A, the active power output change amount ΔP greatly changes in a stepped manner from 0 [MW] to 2 [MW] when the time Time is 1 [s]. Further, as shown in FIGS. 10B and 10C, the internal phase and rotational speed of the generator C fluctuate at a frequency f SW (= 0.918 [Hz], a cycle of about 1.09 [s]). ing. That is, when the output of the grid-connected inverter system A100 changes in a step shape, since all frequency components are included in the step change, the power fluctuation component is output and the power fluctuation occurs.

以上のように、系統連系インバータシステムA100の出力が電力動揺の周波数fSWで変動した場合や、ステップ状に大きく変化した場合、電力動揺が引き起こされることが確認された。 As described above, and when the output of the system interconnection inverter system A100 varies in power oscillation frequency f SW, when large changes stepwise, it was confirmed that power oscillations is caused.

次に、従来の系統連系インバータシステムA100に代えて系統連系インバータシステムAを用いて、図7〜図10の(a)〜(c)と同様に4つのパターンで、出力を変動させるように検証を行った。なお、系統連系インバータシステムAのモデルは、d軸出力をノッチフィルタ(図2の電力動揺成分減衰部32に相当する。)を通して与えるようにしている。図7〜図10の(d)〜(f)は、それぞれ図7〜図10の(a)〜(c)と同様の検証を行ったものである。図7〜図10の(d)は、それぞれ図7〜図10の(a)と同様、各パターンでの有効電力出力変化量ΔPおよび無効電力出力変化量ΔQを示している。また、図7〜図10の(e)は、それぞれ図7〜図10の(b)と同様、各パターンでの発電機Cの内部位相を示し、図7〜図10の(f)は、それぞれ図7〜図10の(c)と同様、各パターンでの発電機Cの回転速度の変動を示している。   Next, using the grid-connected inverter system A instead of the conventional grid-connected inverter system A100, the output is varied in four patterns as in FIGS. 7 to 10 (a) to (c). Verification was performed. In the model of the grid interconnection inverter system A, the d-axis output is given through a notch filter (corresponding to the power fluctuation component attenuation unit 32 in FIG. 2). FIGS. 7 to 10 (d) to (f) are obtained by performing the same verifications as FIGS. 7 to 10 (a) to (c), respectively. 7D to 10D show the active power output change amount ΔP and the reactive power output change amount ΔQ in each pattern, respectively, similarly to FIGS. 7A to 10A. Moreover, (e) of FIGS. 7-10 shows the internal phase of the generator C in each pattern similarly to (b) of FIGS. 7-10, respectively, (f) of FIGS. Similarly to FIG. 7 to FIG. 10C, the fluctuations in the rotational speed of the generator C in each pattern are shown.

図7(d)は図7(a)とほぼ同様であり、有効電力出力変化量ΔPが周波数「0.1・fSW」で変動している。また、図7(e)および(f)も図7(b)および(c)とほぼ同様であり、電力動揺は生じていない。つまり、周波数「0.1・fSW」の出力変動については、系統連系インバータシステムAの場合でも、系統連系インバータシステムA100の場合と同様である。 FIG. 7D is almost the same as FIG. 7A, and the active power output change ΔP fluctuates at the frequency “0.1 · f SW ”. 7 (e) and 7 (f) are substantially the same as FIGS. 7 (b) and 7 (c), and there is no power fluctuation. That is, the output fluctuation of the frequency “0.1 · f SW ” is the same as that of the grid interconnection inverter system A100 even in the grid interconnection inverter system A.

一方、図8(d)は図8(a)と異なり、有効電力出力変化量ΔPが変動していない。これは、電力動揺成分減衰部32(図2参照)によって直流電圧補償信号から周波数fSWの成分(電力動揺成分)が除去されたからである。この場合、図8(e)および(f)に示すように、発電機Cの内部位相および回転速度はほとんど変動していない。つまり、系統連系インバータシステムAは、電力動揺成分減衰部32によって電力動揺成分を除去することで、電力動揺を引き起こすことを抑制することができる。 On the other hand, FIG. 8D differs from FIG. 8A in that the active power output change amount ΔP does not fluctuate. This is because the component of the frequency f SW from a DC voltage compensation signal (power fluctuation component) is removed by the power fluctuation component attenuation unit 32 (see FIG. 2). In this case, as shown in FIGS. 8E and 8F, the internal phase and the rotational speed of the generator C hardly change. That is, the grid interconnection inverter system A can suppress the occurrence of power fluctuation by removing the power fluctuation component by the power fluctuation component attenuation unit 32.

図9(d)は図9(a)とほぼ同様であり、有効電力出力変化量ΔPが周波数「10・fSW」で変動している。また、図9(e)および(f)も図9(b)および(c)とほぼ同様であり、電力動揺は生じていない。つまり、周波数「10・fSW」の出力変動については、系統連系インバータシステムAの場合でも、系統連系インバータシステムA100の場合と同様である。 FIG. 9D is almost the same as FIG. 9A, and the active power output variation ΔP fluctuates at the frequency “10 · f SW ”. Also, FIGS. 9E and 9F are almost the same as FIGS. 9B and 9C, and no power fluctuation occurs. That is, the output fluctuation of the frequency “10 · f SW ” is the same as that of the grid interconnection inverter system A100 even in the grid interconnection inverter system A.

図10(d)に示す有効電力出力変化量ΔPは、時刻Timeが1〜2[s]のときに変動して、2[MW]に変化している。これは、電力動揺成分減衰部32によって直流電圧補償信号から周波数fSWの成分(電力動揺成分)が除去されたからである。この場合、図10(e)および(f)に示すように、発電機Cの内部位相および回転速度はほとんど変動していない。つまり、系統連系インバータシステムAは、電力動揺成分減衰部32によって電力動揺成分を除去することで、電力動揺を引き起こすことを抑制することができる。 The active power output change amount ΔP shown in FIG. 10D varies when the time Time is 1 to 2 [s], and changes to 2 [MW]. This is because the power fluctuation component attenuation unit 32 has removed the component of the frequency f SW (power fluctuation component) from the DC voltage compensation signal. In this case, as shown in FIGS. 10E and 10F, the internal phase and the rotational speed of the generator C hardly change. That is, the grid interconnection inverter system A can suppress the occurrence of power fluctuation by removing the power fluctuation component by the power fluctuation component attenuation unit 32.

以上のように、系統連系インバータシステムAを用いることで、電力動揺を引き起こすことを抑制できることが確認できた。   As described above, it was confirmed that the use of the grid interconnection inverter system A can suppress the occurrence of power fluctuation.

なお、上記第1実施形態においては、電流制御部35で電流信号iを三相/二相変換して回転座標変換してから制御を行っているが、これに限られない。例えば、三相/二相変換部35aから出力されるα軸電流信号iαおよびβ軸電流信号iβを制御するようにしてもよい。この場合、電力動揺成分減衰部32より入力される信号(直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号)および無効電力制御部34より入力される無効電力補償信号を静止座標変換して、目標信号として用いればよい。また、三相の電流信号iを直接制御するようにしてもよい。この場合、電力動揺成分減衰部32より入力される信号および無効電力補償信号を静止座標変換して二相/三相変換して、目標信号として用いればよい。   In the first embodiment, control is performed after the current control unit 35 performs three-phase / two-phase conversion of the current signal i and rotational coordinate conversion, but is not limited thereto. For example, the α-axis current signal iα and the β-axis current signal iβ output from the three-phase / two-phase conversion unit 35a may be controlled. In this case, the signal input from the power fluctuation component attenuating unit 32 (the signal obtained by removing the power fluctuation component from the DC voltage compensation signal) and the reactive power compensation signal input from the reactive power control unit 34 are subjected to stationary coordinate conversion, and the target is converted. What is necessary is just to use as a signal. Alternatively, the three-phase current signal i may be directly controlled. In this case, the signal input from the power fluctuation component attenuating unit 32 and the reactive power compensation signal may be subjected to two-phase / three-phase conversion by stationary coordinate conversion and used as a target signal.

上記第1実施形態においては、電力動揺の周波数fSWが外部から与えられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、周波数fSWを検出して用いるようにしてもよい。周波数fSWを検出してノッチフィルタの中心周波数を設定する場合を第2の実施形態として、以下に説明する。 In the first embodiment, the case where the frequency f SW of power fluctuation is given from the outside has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the frequency f SW may be detected and used. The case where the frequency f SW is detected and the center frequency of the notch filter is set will be described below as a second embodiment.

図11は、第2実施形態に係る制御回路の内部構成を説明するための機能ブロック図である。同図において、第1実施形態に係る制御回路3(図2参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図11に示すように、制御回路3’は、電力動揺周波数検出部37を備えている点で、第1実施形態に係る制御回路3と異なる。   FIG. 11 is a functional block diagram for explaining the internal configuration of the control circuit according to the second embodiment. In the figure, the same or similar elements as those of the control circuit 3 (see FIG. 2) according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 11, the control circuit 3 ′ is different from the control circuit 3 according to the first embodiment in that it includes a power fluctuation frequency detection unit 37.

電力動揺周波数検出部37は、電力系統Bの系統周波数から電力動揺の周波数fSWを検出して、電力動揺成分減衰部32の減衰周波数帯の中心周波数f0に設定するものである。電力動揺周波数検出部37は、周波数検出部37a、バンドパスフィルタ37b、FFT処理部37c、および、比較部37dを備えている。 The power oscillation frequency detection unit 37 detects the power oscillation frequency f SW from the system frequency of the power system B and sets it to the center frequency f 0 of the attenuation frequency band of the power oscillation component attenuation unit 32. The power fluctuation frequency detection unit 37 includes a frequency detection unit 37a, a bandpass filter 37b, an FFT processing unit 37c, and a comparison unit 37d.

周波数検出部37aは、電力系統Bの系統周波数を検出するものである。周波数検出部37aは、電圧センサ5より入力される電圧信号vの周波数を検出する。電圧信号vは、インバータ回路2の出力端の電圧、すなわち、系統連系インバータシステムAと電力系統Bの連系点の電圧を検出したものである。したがって、電圧信号vの周波数を検出することで、電力系統Bの系統周波数を検出することができる。周波数検出部37aは、系統周波数を連続的に検出して、周波数信号fとしてバンドパスフィルタ37bに出力する。   The frequency detection unit 37a detects the system frequency of the power system B. The frequency detection unit 37 a detects the frequency of the voltage signal v input from the voltage sensor 5. The voltage signal v is obtained by detecting the voltage at the output end of the inverter circuit 2, that is, the voltage at the connection point between the grid connection inverter system A and the power system B. Therefore, the system frequency of the power system B can be detected by detecting the frequency of the voltage signal v. The frequency detector 37a continuously detects the system frequency and outputs it as a frequency signal f to the bandpass filter 37b.

バンドパスフィルタ37bは、所定の周波数帯域(0.2[Hz]〜1[Hz])の成分を抽出するものである。バンドパスフィルタ37bは、周波数検出部37aから入力される周波数信号fのうち、所定の周波数帯域の成分をそのまま通過させ、その他の周波数成分を減衰させて、FFT処理部37cに出力する。電力動揺の周波数が0.2[Hz]〜1[Hz]であることが知られており、電力需要の変化に伴う電力変動の周波数が0.2[Hz]以下に含まれることが知られている。バンドパスフィルタ37bは、電力需要による変動の周波数成分を除去して、電力動揺の周波数成分だけを抽出している。   The band pass filter 37b extracts a component in a predetermined frequency band (0.2 [Hz] to 1 [Hz]). The band-pass filter 37b passes a predetermined frequency band component of the frequency signal f input from the frequency detector 37a as it is, attenuates other frequency components, and outputs the attenuated frequency component to the FFT processor 37c. It is known that the frequency of power fluctuation is 0.2 [Hz] to 1 [Hz], and the frequency of power fluctuation accompanying changes in power demand is known to be included in 0.2 [Hz] or less. ing. The bandpass filter 37b removes the frequency component of fluctuation due to power demand and extracts only the frequency component of power fluctuation.

FFT処理部37cは、高速フーリエ変換(Fast Fourier transformation)処理を行うものである。FFT処理部37cは、バンドパスフィルタ37bから入力される信号(周波数信号fから所定の周波数帯域の周波数成分を抽出したもの)に対して高速フーリエ変換処理を行い、周波数毎の出力レベルを演算して、比較部37dに出力する。   The FFT processing unit 37c performs a fast Fourier transformation process. The FFT processing unit 37c performs a fast Fourier transform process on the signal input from the bandpass filter 37b (extracting a frequency component of a predetermined frequency band from the frequency signal f), and calculates an output level for each frequency. Output to the comparison unit 37d.

比較部37dは、FFT処理部37cより入力される各周波数の出力レベルを閾値と比較するものである。比較部37dは、出力レベルが閾値以上となった周波数を電力動揺の周波数fSWとして、電力動揺成分減衰部32に出力する。 The comparison unit 37d compares the output level of each frequency input from the FFT processing unit 37c with a threshold value. The comparison unit 37d outputs the frequency at which the output level is equal to or higher than the threshold value to the power fluctuation component attenuation unit 32 as the power fluctuation frequency fSW .

なお、電力動揺周波数検出部37の構成は、これに限られない。例えば、周波数検出部37aから出力される周波数信号fに対して高速フーリエ変換処理を行い、所定の周波数帯域の周波数の出力レベルだけを比較部37dに入力するようにしてもよい。また、比較部37dは、出力レベルが閾値以上となった周波数のうち出力レベルが最大である周波数を周波数fSWとして検出するようにしてもよい。 The configuration of the power fluctuation frequency detection unit 37 is not limited to this. For example, a fast Fourier transform process may be performed on the frequency signal f output from the frequency detection unit 37a, and only the output level of a frequency in a predetermined frequency band may be input to the comparison unit 37d. Further, the comparison unit 37d may detect the frequency having the maximum output level among the frequencies at which the output level is equal to or higher than the threshold as the frequency f SW .

第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号が、電流制御部35で電流目標として用いられる。したがって、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。   Also in the second embodiment, as in the first embodiment, a signal obtained by removing the power fluctuation component from the DC voltage compensation signal is used as a current target by the current control unit 35. Therefore, also in 2nd Embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment.

なお、各系統連系インバータシステムAがそれぞれ電力動揺の周波数fSWを検出すのではなく、複数の系統連系インバータシステムAを監視する遠隔監視制御装置が周波数fSWを検出する方が効率がよい。遠隔監視制御装置が周波数fSWを検出して各系統連系インバータシステムAに送信する場合を第3の実施形態として、以下に説明する。 In addition, it is more efficient that each of the grid-connected inverter systems A detects the frequency f SW instead of detecting the frequency f SW of the power fluctuation, but the remote monitoring control device that monitors a plurality of grid-connected inverter systems A detects the frequency f SW. Good. A case where the remote monitoring control device detects the frequency f SW and transmits it to each grid-connected inverter system A will be described below as a third embodiment.

図12は、第3実施形態に係る大容量システムを説明するための図である。   FIG. 12 is a diagram for explaining a large-capacity system according to the third embodiment.

大容量システムEは、並列接続された複数の系統連系インバータシステムAと、各系統連系インバータシステムAを遠隔監視する遠隔監視制御装置Fとを備えている。遠隔監視制御装置Fは、各系統連系インバータシステムAの発電状態などを監視するものであり、電力動揺周波数検出部37を備えている。電力動揺周波数検出部37は、第2実施形態に係る電力動揺周波数検出部37(図11参照)と同様のものであり、電圧センサ5より入力される電圧信号vに基づいて電力動揺の周波数fSWを検出して、各系統連系インバータシステムAに送信する。各系統連系インバータシステムAは、受信した周波数fSWを電力動揺成分減衰部32(図2参照)の中心周波数f0に設定する。 The large-capacity system E includes a plurality of grid-connected inverter systems A connected in parallel, and a remote monitoring control device F that remotely monitors each grid-connected inverter system A. The remote monitoring control device F monitors the power generation state of each grid-connected inverter system A and includes a power fluctuation frequency detection unit 37. The power oscillation frequency detection unit 37 is the same as the power oscillation frequency detection unit 37 (see FIG. 11) according to the second embodiment, and the power oscillation frequency f is based on the voltage signal v input from the voltage sensor 5. SW is detected and transmitted to each grid-connected inverter system A. Each grid-connected inverter system A sets the received frequency f SW to the center frequency f 0 of the power fluctuation component attenuation unit 32 (see FIG. 2).

第3実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。   In the third embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

上記第1〜第3実施形態においては、制御回路3(3’)が直流電圧制御を行う場合について説明したが、これに限られない。例えば、制御回路が有効電力制御を行う場合を第4の実施形態として、以下に説明する。   In the first to third embodiments, the case where the control circuit 3 (3 ') performs DC voltage control has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a case where the control circuit performs active power control will be described below as a fourth embodiment.

図13は、第4実施形態に係る制御回路の内部構成を説明するための機能ブロック図である。同図において、第1実施形態に係る制御回路3(図2参照)と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図13に示すように、制御回路3”は、直流電圧制御に代えて有効電力制御を行う点で、第1実施形態に係る制御回路3と異なる。   FIG. 13 is a functional block diagram for explaining the internal configuration of the control circuit according to the fourth embodiment. In the figure, the same or similar elements as those of the control circuit 3 (see FIG. 2) according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 13, the control circuit 3 ″ differs from the control circuit 3 according to the first embodiment in that active power control is performed instead of DC voltage control.

有効電力算出部33’は、インバータ回路2が出力する有効電力を算出するものである。有効電力算出部33’は、電流センサ4より入力される電流信号iと電圧センサ5より入力される電圧信号vとに基づいて、有効電力値Pを算出して出力する。   The active power calculator 33 ′ calculates the active power output from the inverter circuit 2. The active power calculation unit 33 ′ calculates and outputs an active power value P based on the current signal i input from the current sensor 4 and the voltage signal v input from the voltage sensor 5.

有効電力制御部34’は、インバータ回路2が出力する有効電力の制御を行うためのものである。有効電力制御部34’は、有効電力算出部33’より出力される有効電力値Pと有効電力目標値P*との偏差(P*−P)を入力されて、当該偏差をゼロにするための有効電力補償信号を電力動揺成分減衰部32に出力する。有効電力制御部34’は、例えば、PI制御を行っている。 The active power control unit 34 ′ is for controlling the active power output from the inverter circuit 2. The active power control unit 34 ′ receives a deviation (P * −P) between the active power value P output from the active power calculation unit 33 ′ and the active power target value P * and sets the deviation to zero. Are output to the power fluctuation component attenuating unit 32. The active power control unit 34 ′ performs, for example, PI control.

電力動揺成分減衰部32は、有効電力制御部34’より入力される有効電力補償信号から電力動揺成分を除去して、d軸電流信号idの目標信号として電流制御部35に出力する。 Power fluctuation component attenuation unit 32 removes the power fluctuation component from the effective power compensation signal input from the effective power control unit 34 ', and outputs to the current control unit 35 as a target signal of the d-axis current signal i d.

第4実施形態においては、無効電力と有効電力とが制御されることで、出力電力が制御される。そして、有効電力補償信号から電力動揺成分を除去した信号が、電流制御部35で電流目標として用いられる。したがって、第4実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。   In the fourth embodiment, the output power is controlled by controlling the reactive power and the active power. A signal obtained by removing the power fluctuation component from the active power compensation signal is used as a current target by the current control unit 35. Therefore, also in the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

本実施形態では、系統連系インバータシステムAが三相のシステムである場合について説明したが、単相のシステムであってもよい。単相のシステムの場合、例えば、電流制御部35(図2参照)が電流センサ4より入力される単相の電流信号と電力動揺成分減衰部32より入力される信号との偏差に基づいて単相の補償信号を出力し、PWM信号生成部36が当該補償信号に基づいてPWM信号を生成するようにすればよい。また、ヒルベルト変換などで単相の電流信号を直交する2つの電流信号に変換して、回転座標変換部35b(図4参照)に入力するようにしてもよい。   In this embodiment, although the case where the grid connection inverter system A was a three-phase system was demonstrated, a single phase system may be sufficient. In the case of a single-phase system, for example, the current control unit 35 (see FIG. 2) is based on a deviation between a single-phase current signal input from the current sensor 4 and a signal input from the power fluctuation component attenuation unit 32. A phase compensation signal may be output, and the PWM signal generator 36 may generate a PWM signal based on the compensation signal. Alternatively, the single-phase current signal may be converted into two orthogonal current signals by Hilbert transform or the like and input to the rotation coordinate conversion unit 35b (see FIG. 4).

本発明に係る制御回路、および、当該制御回路を備えたインバータ装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る制御回路、および、当該制御回路を備えたインバータ装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The control circuit according to the present invention and the inverter device including the control circuit are not limited to the above-described embodiments. The design of the control circuit according to the present invention and the specific configuration of each part of the inverter device including the control circuit can be varied in design in various ways.

A 系統連系インバータシステム
1 直流電源
2 インバータ回路
3,3’,3” 制御回路
31 直流電圧制御部(電力制御手段)
32 電力動揺成分減衰部(所定周波数減衰手段)
33 無効電力算出部
33’ 有効電力算出部
34 無効電力制御部
34’ 有効電力制御部(電力制御手段)
35 電流制御部
35a 三相/二相変換部(変換手段)
35b 回転座標変換部(変換手段)
35c,35d LPF
35e,35f PI制御部(二相制御手段)
35g 静止座標変換部(逆変換手段)
35h 二相/三相変換部(逆変換手段)
36 PWM信号生成部
37 電力動揺周波数検出部
37a 周波数検出部
37b バンドパスフィルタ(所定帯域通過手段)
37c FFT処理部
37d 比較部(所定周波数検出手段)
4 電流センサ
5 電圧センサ
6 直流電圧センサ
B 電力系統
C 発電機
D 無限大母線
E 大容量システム
F 遠隔監視制御装置
A Grid-connected inverter system 1 DC power supply 2 Inverter circuit 3, 3 ′, 3 ″ Control circuit 31 DC voltage control unit (power control means)
32 Power fluctuation component attenuation unit (predetermined frequency attenuation means)
33 reactive power calculation unit 33 'active power calculation unit 34 reactive power control unit 34' active power control unit (power control means)
35 Current control part 35a Three-phase / two-phase conversion part (conversion means)
35b Rotating coordinate converter (converter)
35c, 35d LPF
35e, 35f PI controller (two-phase control means)
35g Static coordinate converter (inverse conversion means)
35h Two-phase / three-phase converter (inverse conversion means)
36 PWM signal generator 37 Power oscillation frequency detector 37a Frequency detector 37b Band pass filter (predetermined band pass means)
37c FFT processing unit 37d comparison unit (predetermined frequency detection means)
4 Current sensor 5 Voltage sensor 6 DC voltage sensor B Power system C Generator D Infinite bus E Large capacity system F Remote monitoring and control device

Claims (10)

直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給するインバータ回路をPWM信号によって制御する制御回路であって、
前記インバータ回路の出力電力を制御するための補償信号を生成する電力制御手段と、
前記補償信号を入力され、所定周波数の成分を減衰させて出力する所定周波数減衰手段と、
前記所定周波数減衰手段が出力する信号を電流目標として、前記インバータ回路の出力電流を制御するための電流補償信号を生成する電流制御手段と、
前記電流補償信号に基づいて前記PWM信号を生成するPWM信号生成手段と、
を備えていることを特徴とする制御回路。
A control circuit that controls an inverter circuit that converts DC power into AC power and supplies the power to the power system using a PWM signal,
Power control means for generating a compensation signal for controlling the output power of the inverter circuit;
A predetermined frequency attenuating means for inputting the compensation signal and attenuating and outputting a predetermined frequency component;
Current control means for generating a current compensation signal for controlling the output current of the inverter circuit, using the signal output from the predetermined frequency attenuating means as a current target;
PWM signal generating means for generating the PWM signal based on the current compensation signal;
A control circuit comprising:
前記所定周波数は、前記電力系統の電力動揺の周波数である、
請求項1に記載の制御回路。
The predetermined frequency is a frequency of power fluctuation of the power system.
The control circuit according to claim 1.
前記電力制御手段は、前記インバータ回路の入力電圧を制御するための直流電圧補償信号を前記補償信号として生成する、
請求項1または2に記載の制御回路。
The power control means generates a DC voltage compensation signal for controlling the input voltage of the inverter circuit as the compensation signal.
The control circuit according to claim 1 or 2.
前記インバータ回路の出力有効電力を算出する有効電力算出手段をさらに備え、
前記電力制御手段は、前記インバータ回路の出力有効電力を制御するための有効電力補償信号を前記補償信号として生成する、
請求項1または2に記載の制御回路。
Active power calculating means for calculating the output active power of the inverter circuit is further provided,
The power control means generates an active power compensation signal for controlling the output active power of the inverter circuit as the compensation signal.
The control circuit according to claim 1 or 2.
前記所定周波数減衰手段は、前記所定周波数を前記制御回路の外部から入力される、請求項1ないし4のいずれかに記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the predetermined frequency attenuating unit receives the predetermined frequency from the outside of the control circuit. 前記電力系統の系統周波数を検出する周波数検出手段と、
前記系統周波数を連続的に検出した系統周波数信号を入力され、所定の周波数帯域以外の成分を減衰させて出力する所定帯域通過手段と、
前記所定帯域通過手段から出力される信号の周波数毎の出力レベルを演算するFFT処理手段と、
前記出力レベルが閾値以上となる周波数を検出する所定周波数検出手段と、
をさらに備え、
前記所定周波数減衰手段は、前記所定周波数検出手段が検出した周波数を前記所定周波数として入力される、請求項1ないし4のいずれかに記載の制御回路。
A frequency detection means for detecting a system frequency of the power system;
A system band signal that continuously detects the system frequency is input, a predetermined band passing means that attenuates and outputs a component other than the predetermined frequency band, and
FFT processing means for calculating an output level for each frequency of the signal output from the predetermined band passing means;
Predetermined frequency detecting means for detecting a frequency at which the output level is equal to or higher than a threshold;
Further comprising
The control circuit according to claim 1, wherein the predetermined frequency attenuating unit receives the frequency detected by the predetermined frequency detecting unit as the predetermined frequency.
前記所定周波数減衰手段は、ノッチフィルタである、請求項1ないし6のいずれかに記載の制御回路。   The control circuit according to claim 1, wherein the predetermined frequency attenuation means is a notch filter. 前記インバータ回路は三相交流電力を出力し、
前記電流制御手段は、
前記インバータ回路の三相の出力電流をそれぞれ検出した三相の電流信号に対して、三相/二相変換および回転座標変換を行って、2つの軸成分信号に変換する変換手段と、
前記2つの軸成分信号とそれぞれの目標信号との偏差信号をゼロに制御するための2つの信号を生成する二相制御手段と、
前記2つの信号に対して、静止座標変換および二相/三相変換を行って、三相の前記電流補償信号に変換する逆変換手段と、
を備えており、
前記所定周波数減衰手段が出力する信号を前記2つの軸成分信号の一方の目標信号とする、
請求項1ないし7のいずれかに記載の制御回路。
The inverter circuit outputs three-phase AC power,
The current control means includes
Conversion means for performing three-phase / two-phase conversion and rotational coordinate conversion on the three-phase current signals respectively detecting the three-phase output currents of the inverter circuit, and converting them into two axis component signals;
Two-phase control means for generating two signals for controlling the deviation signal between the two axis component signals and the respective target signals to zero;
Inverse conversion means for performing static coordinate conversion and two-phase / three-phase conversion on the two signals to convert the two signals into the three-phase current compensation signal;
With
The signal output from the predetermined frequency attenuating means is set as one target signal of the two axis component signals.
The control circuit according to claim 1.
前記インバータ回路の出力無効電力を制御するための無効電力補償信号を生成する無効電力制御手段をさらに備え、
前記無効電力補償信号を前記2つの軸成分信号の他方の目標信号とする、
請求項8に記載の制御回路。
Reactive power control means for generating a reactive power compensation signal for controlling the output reactive power of the inverter circuit,
The reactive power compensation signal is set as the other target signal of the two axis component signals.
The control circuit according to claim 8.
請求項1ないし9のいずれかに記載の制御回路と、前記インバータ回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。   An inverter device comprising the control circuit according to claim 1 and the inverter circuit.
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