JP5969059B2 - Power conditioner variable control device and control method for power conditioner - Google Patents

Power conditioner variable control device and control method for power conditioner Download PDF

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本発明は、直流発電電力を交流電力に変換して商用系統と連系するインバータと、インバータの出力から高調波成分を除去するLCフィルタを備えたパワーコンディショナの力率可変制御装置及び制御方法に関する。   The present invention relates to a power factor variable control device and control method for a power conditioner including an inverter that converts DC generated power into AC power and is linked to a commercial system, and an LC filter that removes harmonic components from the output of the inverter. About.

太陽電池や燃料電池等の分散型電源は、商用系統に連系させて使用するために、周波数や電圧を電力系統に適合するように交流電力に変換するパワーコンディショナを備えている。   A distributed power source such as a solar cell or a fuel cell is provided with a power conditioner that converts frequency and voltage into AC power so as to be compatible with a power system in order to be used in conjunction with a commercial system.

パワーコンディショナは、分散型電源で生成された直流電圧を所定の直流電圧値に調整するDC/DCコンバータと、DC/DCコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、インバータの出力から高周波成分を除去するLCフィルタ等を備えている。   The power conditioner includes a DC / DC converter that adjusts a DC voltage generated by a distributed power source to a predetermined DC voltage value, an inverter that converts DC power output from the DC / DC converter into AC power, An LC filter that removes high-frequency components from the output is provided.

分散型電源が商用系統と連系を行なっている配電線に地絡または短絡事故が発生し、或いは計画停電等によって変電所から配電線への電力の送電が停止した状態、即ち単独運転状態に至った場合に、区分開閉器の動作への影響防止及び配電線の作業の安全性を確保するために当該配電線から分散型電源を確実に解列させる必要がある。   A ground fault or short-circuit accident occurs in a distribution line where the distributed power source is connected to the commercial system, or power transmission from the substation to the distribution line is stopped due to a planned power outage, etc. In such a case, it is necessary to reliably disconnect the distributed power source from the distribution line in order to prevent the influence on the operation of the section switch and to ensure the safety of the work of the distribution line.

単独運転状態を検出するために、分散型電源用単相パワーコンディショナの標準形能動的単独運転検出方式(ステップ注入付周波数フィードバック方式)が規格化されている(日本電機工業会JEM1498)。   In order to detect an isolated operation state, a standard active isolated operation detection method (frequency feedback method with step injection) of a single-phase power conditioner for a distributed power source has been standardized (Japan Electric Industry Association JEM1498).

また、太陽光発電システムのような分散型電源が普及すると配電線の電圧管理が困難になる。一般的には、電力会社がタップ制御機器(SVR)やSTATCOM等を用いて配電線の電圧を適正値に維持するように管理している。しかし、分散型電源が普及した近年では、パワーコンディショナに直近の配電線の電圧を管理するために力率を可変に制御することが求められている。   In addition, when a distributed power source such as a solar power generation system becomes widespread, it becomes difficult to manage the voltage of the distribution line. In general, an electric power company uses a tap control device (SVR), STATCOM, or the like to manage the distribution line voltage so as to maintain an appropriate value. However, in recent years when distributed power sources have become widespread, it is required to variably control the power factor in order to manage the voltage of the distribution line closest to the power conditioner.

しかし、系統連系時に力率可変制御とステップ注入付周波数フィードバック方式のような能動的単独運転検出方式とが併用されると、互いに干渉し合って単独運転検出の精度が低下する虞があった。   However, when the power factor variable control and the active islanding detection method such as the frequency feedback method with step injection are used at the time of grid connection, there is a possibility that the accuracy of the islanding operation is lowered due to interference with each other. .

特許文献1には、インバータ回路の力率を改善することができる単独運転検出装置として、分散型電源及び商用系統間に無効電力の出力電流を注入するインバータ回路と、当該出力電流から高周波成分をカットするフィルタ回路と、注入された無効電力の周波数変動に基づき単独運転を検出する単独運転検出回路と、所望出力電流に相当する無効電力量を算出する無効電力量算出部と、算出した無効電力量に基づき所望出力電流を出力すべく、インバータ回路を駆動制御する出力電流制御部とを備えた単独運転検出装置が提案されている。   In Patent Document 1, as an isolated operation detection device that can improve the power factor of an inverter circuit, an inverter circuit that injects an output current of reactive power between a distributed power source and a commercial system, and a high-frequency component from the output current are disclosed. Filter circuit for cutting, isolated operation detection circuit for detecting isolated operation based on frequency fluctuation of injected reactive power, reactive energy calculation unit for calculating reactive power corresponding to desired output current, and calculated reactive power In order to output a desired output current based on the amount, an isolated operation detection device including an output current control unit that drives and controls an inverter circuit has been proposed.

当該出力電流制御部は、商用系統周波数を計測する周波数計測手段と、商用系統電圧を計測する電圧計測手段と、周波数計測手段にて計測した商用系統周波数、電圧計測手段にて計測した電圧値及びコンデンサの静電容量に基づき、コンデンサに流入する流入電流量を算出する流入電流量算出手段とをさらに備え、周波数計測手段は、商用系統周期の1/3以下の周期で商用系統周波数を計測するように構成されている。   The output current control unit includes a frequency measurement unit that measures a commercial system frequency, a voltage measurement unit that measures a commercial system voltage, a commercial system frequency measured by the frequency measurement unit, a voltage value measured by the voltage measurement unit, and An inflow current amount calculation means for calculating an inflow current amount flowing into the capacitor based on the capacitance of the capacitor, and the frequency measurement means measures the commercial system frequency at a period of 1/3 or less of the commercial system period. It is configured as follows.

当該単独運転検出装置は、インバータ回路の出力電流の内、フィルタ回路に備えたコンデンサに流入する流入電流量を検出し、単独運転検出装置として出力する所望出力電流量に相当する無効電力量に流入電流量に相当する無効電力量を加算し、この加算結果の無効電力量に基づき、インバータ回路を駆動制御するように構成されているので、インバータ回路の出力電流の一部がコンデンサに流入したとしても、単独運転検出装置として所望出力電流を出力しながらもインバータ回路の出力電流の力率を改善することができる。   The isolated operation detection device detects the amount of inflow current flowing into the capacitor provided in the filter circuit from the output current of the inverter circuit, and flows into the reactive power amount corresponding to the desired output current amount output as the isolated operation detection device. The reactive power amount corresponding to the current amount is added, and the inverter circuit is driven and controlled based on the reactive power amount obtained as a result of the addition, so that a part of the output current of the inverter circuit flows into the capacitor. However, the power factor of the output current of the inverter circuit can be improved while outputting the desired output current as an isolated operation detection device.

特許文献2には、1つの電流検出器を使って交流電力系統との連系点の力率を所定値に維持することができる太陽光発電装置が提案されている。当該太陽光発電装置は、太陽電池によって発電された直流電力を所定の交流電力に変換するDC/AC変換部と、DC/AC変換部の出力の片側ラインに一端を接続したリアクタと、該リアクタの他端と前記出力の他のラインとの間に接続したコンデンサとからなり、出力波形を正弦波にするためのフィルタと、交流電力系統と連系するためのDC/AC変換部の出力電流を検出する電流検出器と、該電流検出器の検出信号とコンデンサの電圧とを検出してDC/AC変換部を制御する制御部とを備え、制御部は、電流検出器の検出信号を電流フィードバック制御用として用いるとともに、コンデンサに流れる電流を予測して検出信号によって交流電力系統との連系点の力率を所定値に維持する制御を行うことを特徴とする。   Patent Document 2 proposes a solar power generation apparatus that can maintain a power factor at a connection point with an AC power system at a predetermined value using one current detector. The solar power generation apparatus includes a DC / AC conversion unit that converts DC power generated by a solar cell into predetermined AC power, a reactor having one end connected to one side line of an output of the DC / AC conversion unit, and the reactor And a capacitor connected between the other end of the output and the other line of the output, a filter for making the output waveform a sine wave, and an output current of a DC / AC converter for connecting to an AC power system And a control unit that detects a detection signal of the current detector and a voltage of the capacitor to control the DC / AC conversion unit, and the control unit converts the detection signal of the current detector into a current. In addition to being used for feedback control, control is performed to predict the current flowing through the capacitor and maintain the power factor at the connection point with the AC power system at a predetermined value by a detection signal.

特許文献3には、電圧上昇を抑制すべく無効電力を増加させた後に、商用系統周波数の偏差に応じて無効電力を変化させるべく無効電力をさらに増加させる場合に、皮相電力が大きくなり、パワーコンディショナが備える回路等の負担が大きくなるという問題に対処したパワーコンディショナの制御装置が提案されている。   In Patent Document 3, after increasing the reactive power to suppress the voltage rise, when the reactive power is further increased to change the reactive power in accordance with the deviation of the commercial system frequency, the apparent power increases, There has been proposed a control apparatus for a power conditioner that addresses the problem of increasing the load on the circuit and the like provided in the conditioner.

当該制御装置は、周波数偏差に応じてパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第1無効電力の変化量及び電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき第2無効電力の変化量の少なくとも一方に基づいて、パワーコンディショナの出力を制御するように構成され、パワーコンディショナの出力電圧に対応する電圧が上限電圧以上の場合に第2無効電力の変化量に基づいてパワーコンディショナが出力する進相無効電力を増加させる方向に変化させる場合、パワーコンディショナが出力する有効電力を減少させるように、パワーコンディショナの出力を制御することを特徴とする。   The control device outputs the power conditioner in order to suppress the change in the first reactive power that is the fast reactive power or the slow reactive power to be output by the power conditioner according to the frequency deviation and the increase in voltage. The output of the power conditioner is controlled based on at least one of the change amount of the second reactive power, and the second reactive power is output when the voltage corresponding to the output voltage of the power conditioner is equal to or higher than the upper limit voltage. It is characterized by controlling the output of the power conditioner so that the active power output by the power conditioner is reduced when the phase advance reactive power output by the power conditioner is increased based on the amount of change. To do.

特許文献4には、単独運転検出のための無効電力制御と電圧上昇抑制のための無効電力制御とが干渉することで、単独運転検出の精度が低下するという問題に対処したパワーコンディショナの制御装置が提案されている。   Patent Document 4 discloses a control of a power conditioner that addresses the problem that the accuracy of isolated operation detection decreases due to interference between the reactive power control for detecting an isolated operation and the reactive power control for suppressing voltage rise. A device has been proposed.

当該制御装置は、商用系統周期の最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を示す周波数偏差に応じて、商用系統と連系するパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力または遅相無効電力である第1無効電力の変化量を導出する第1無効電力変化量導出部と、パワーコンディショナと商用系統との連系点の電圧の上昇を抑制するためにパワーコンディショナが出力すべき進相無効電力である第2無効電力の変化量を導出する第2無効電力変化量導出部と、第2無効電力の変化量によって第1無効電力の変化量が干渉されないように、パワーコンディショナの出力を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   The control device outputs a power conditioner linked to the commercial system according to a frequency deviation indicating a difference between the latest moving average value of the commercial system cycle and the past moving average value from the latest moving average value. A first reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the first reactive power that is power fast reactive power or slow phase reactive power, and suppresses an increase in voltage at the connection point between the power conditioner and the commercial system Therefore, a second reactive power change amount deriving unit for deriving a change amount of the second reactive power that is the phase reactive power to be output by the power conditioner, and a change amount of the first reactive power according to the change amount of the second reactive power And a control unit that controls the output of the power conditioner so as to prevent interference.

特開2008−54395号公報JP 2008-54395 A 特開2002−354681号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-354681 特開2014−207811号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-207811 特開2014−207808号公報JP 2014-207808 A

特許文献1に開示された単独運転検出装置は、周波数計測部の更新タイミングが商用系統周期の1/3以下の周期である5ms毎であるため、コンデンサに流れる電流に対する応答性がそれほど良くないという問題、また、コンデンサの内部抵抗を無視し、静電容量のみでコンデンサに流れる電流を推定しているために、推定電流のそれほど精度の高い値ではないという問題があり、商用系統電圧安定化の観点で精度の高い力率制御が可能なパワーコンディショナの力率可変制御装置が望まれていた。   In the isolated operation detection device disclosed in Patent Document 1, since the update timing of the frequency measurement unit is every 5 ms, which is a cycle of 1/3 or less of the commercial system cycle, the response to the current flowing through the capacitor is not so good. There is a problem that the current flowing through the capacitor is estimated only by the capacitance, ignoring the internal resistance of the capacitor, and there is a problem that the estimated current is not so accurate, From the viewpoint, a power factor variable control device for a power conditioner capable of highly accurate power factor control has been desired.

特許文献2に開示された太陽光発電装置も同様の問題があり、さらに、推定電流がフィードバック方式ではなく、フィードフォワード方式で出力電流の指令値に加えられているために、出力電力が変動すると力率を所定値に維持することが極めて難しいという問題があった。   The solar power generation device disclosed in Patent Document 2 has the same problem, and further, when the output power fluctuates because the estimated current is added to the command value of the output current by the feed forward method instead of the feedback method. There was a problem that it was extremely difficult to maintain the power factor at a predetermined value.

特許文献3,4に記載されたパワーコンディショナの制御装置は、単独運転検出のための無効電力制御と電圧上昇抑制のための無効電力制御との干渉を回避するために、複雑な制御アルゴリズムを採用する必要があり開発工数や開発コストが嵩むという問題があった。   In the power conditioner control device described in Patent Documents 3 and 4, a complex control algorithm is used to avoid interference between the reactive power control for detecting an isolated operation and the reactive power control for suppressing voltage rise. There was a problem that the development man-hours and development costs were increased because it was necessary to employ them.

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、仮に能動的単独運転検出方式を採用する場合でも当該方式と干渉することなく、また出力電力の状態に関わらず確実に力率を目標力率に安定して制御可能なパワーコンディショナの力率可変制御装置及び制御方法を提供する点にある。   In view of the above-described problems, the object of the present invention is to ensure that the power factor is reliably set to the target power factor without interfering with the active islanding detection method even when the active islanding detection method is employed. The object is to provide a power factor variable control device and control method for a power conditioner that can be stably controlled.

上述の目的を達成するため、本発明によるパワーコンディショナの力率可変制御装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項1に記載した通り、直流発電電力を交流電力に変換して商用系統と連系するインバータと、前記インバータの出力から高調波成分を除去するLCフィルタを備えたパワーコンディショナの力率可変制御装置であって、商用系統電圧euw、LCフィルタのコンデンサ電流i、コンデンサ容量C、内部抵抗Rとして、インバータ出力電流iinvの計測値から

Figure 0005969059

で求まるコンデンサ電流iを減算することによりパワーコンディショナから商用系統電源に出力される逆潮流電流ispを推定する逆潮流電流推定部と、商用系統電圧euwの計測値から商用系統電圧euwの位相角度θuwを出力する第1のPLL処理部と、前記逆潮流電流推定部で推定された逆潮流電流ispから逆潮流電流ispの位相角度θspを出力する第2のPLL処理部と、前記第1のPLL処理部及び第2のPLL処理部から出力される位相角度から得られる商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、力率帰還信号及び無効電流帰還信号を生成する帰還信号生成部と、前記力率帰還信号に基づいて逆潮流電力の力率が力率指令値に収束するように目標力率を生成する力率制御部と、前記力率制御部で生成された目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御部に無効電流目標値を出力する無効電流制御部と、を備えている点にある。 In order to achieve the above-mentioned object, the first characteristic configuration of the power factor variable control device for a power conditioner according to the present invention is that, as described in claim 1 of the claims, the DC generated power is changed to AC power. A power factor variable control device for a power conditioner comprising an inverter that converts and interconnects with a commercial system, and an LC filter that removes harmonic components from the output of the inverter, the commercial system voltage e uw , From the measured value of the inverter output current i inv as the capacitor current i c , the capacitor capacitance C f , and the internal resistance R c
Figure 0005969059

The reverse flow current estimator that estimates the reverse flow current i sp that is output from the power conditioner to the commercial power supply by subtracting the capacitor current ic obtained in step ( b) , and the commercial grid voltage e from the measured value of the commercial grid voltage e uw a first PLL unit for outputting the phase angle theta uw of uw, second PLL which outputs a phase angle theta sp of backward flow current i sp from reverse flow current i sp estimated by the backward flow current estimating unit The phase difference Δφ (θ uw −θ sp ) between the commercial system voltage e uw and the reverse flow current i sp obtained from the phase angle output from the processing unit and the first PLL processing unit and the second PLL processing unit. Based on the feedback signal generation unit that generates the power factor feedback signal and the reactive current feedback signal, and generates the target power factor so that the power factor of the reverse power flow converges to the power factor command value based on the power factor feedback signal. Power factor to do And a reactive current control unit that outputs a reactive current target value to an inverter control unit that controls the inverter based on the target power factor generated by the power factor control unit and the reactive current feedback signal. There is in point.

インバータを制御するために必要となるインバータの出力電流iinv以外に逆潮流電流を検知する別途のセンサを備えなくても、商用系統電圧euwを計測すれば、〔数1〕で示す数式によって、コンデンサの容量C、内部抵抗Rを考慮した正確なコンデンサ電流iが推定できる。そのようなコンデンサ電流iに基づいて第2のPLL処理部から得られる逆潮流電流ispの位相角度θspと、商用系統電圧euwに基づいて第1のPLL処理部から得られる商用系統電圧euwの位相角度θuwとから、商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)が得られ、帰還信号生成部によって位相差Δφから力率帰還信号及び無効電流帰還信号が生成される。力率制御部で生成された目標力率と無効電流帰還信号に基づいて無効電流制御部によって無効電流目標値が生成され、インバータから所望の逆潮流電流ispが適切に出力されるようになる。 If the commercial system voltage e uw is measured without using a separate sensor for detecting the reverse flow current in addition to the output current i inv of the inverter necessary for controlling the inverter, , the capacitance of the capacitor C f, accurate capacitor current i c in consideration of the internal resistance R c can be estimated. The commercial system obtained from the first PLL processing unit based on the phase angle θ sp of the reverse flow current i sp obtained from the second PLL processing unit based on the capacitor current ic and the commercial system voltage e uw and a phase angle theta uw voltage e uw, a phase difference Δφ of the commercial system voltage e uw and reverse flow current i sp uw -θ sp) is obtained, the power factor feedback signal from the phase difference Δφ by the feedback signal generation unit And a reactive current feedback signal is generated. A reactive current target value is generated by the reactive current control unit based on the target power factor generated by the power factor control unit and the reactive current feedback signal, and a desired reverse flow current isp is appropriately output from the inverter. .

同第二の特徴構成は、同請求項2に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記力率制御部は、力率指令値と力率帰還信号の偏差に基づいて補正値を生成するPI制御部と、前記PI制御部で生成された補正値に力率指令値を加算して得られる力率目標値PF realから無効電力を求める係数

Figure 0005969059

を生成し、力率指令値に従って当該係数に進相または遅相を示す符号を付加する係数生成部を備えて構成されている点にある。 In the second feature configuration, as described in claim 2, in addition to the first feature configuration described above, the power factor controller corrects based on a deviation between the power factor command value and the power factor feedback signal. A PI control unit for generating a value, and a coefficient for obtaining reactive power from a power factor target value PF * real obtained by adding a power factor command value to the correction value generated by the PI control unit
Figure 0005969059

And a coefficient generation unit that adds a sign indicating phase advance or delay to the coefficient according to the power factor command value.

帰還信号生成部から出力される力率帰還信号と予め設定された力率指令値との偏差からPI制御部によって力率帰還信号が力率指令値に収束するような補正値が算出され、当該補正値に力率指令値を加算した力率目標値PF realが得られる。係数生成部によって、有効電力に対する無効電力の比である〔数2〕で示される係数が算出されるとともに、力率指令値に従った符号が付加される。具体的に、力率指令値が遅相無効電流を示す場合には符号「+1」が付加され、進相無効電流を示す場合には符号「−1」が付加される。 A correction value is calculated by the PI control unit so that the power factor feedback signal converges to the power factor command value from the deviation between the power factor feedback signal output from the feedback signal generation unit and a preset power factor command value. A power factor target value PF * real obtained by adding the power factor command value to the correction value is obtained. The coefficient generation unit calculates a coefficient represented by [Equation 2] that is a ratio of reactive power to active power, and adds a code according to the power factor command value. Specifically, the sign “+1” is added when the power factor command value indicates the slow reactive current, and the sign “−1” is added when the power factor command value indicates the fast reactive current.

同第三の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、商用系統周波数の計測値から得られる所定時間内の周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出部と、前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの商用系統周波数、運転周波数および高調波電圧実効値に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出部と、をさらに備え、前記無効電流制御部は、前記力率制御部で生成された目標力率に前記無効電力注入量算出部で算出された無効電力注入量を反映した最終目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータに無効電流目標値を出力するように構成されている点にある。   In addition to the first or second feature configuration described above, the third feature configuration is invalid according to the frequency deviation within a predetermined time obtained from the measured value of the commercial system frequency. Reactive power injection amount calculation unit for calculating the power injection amount, and whether or not a single operation state based on the commercial system frequency, the operating frequency and the harmonic voltage effective value when the reactive power of the reactive power injection amount is injected An independent operation detecting unit that detects the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculating unit to the target power factor generated by the power factor control unit. The reactive current target value is output to the inverter based on the reflected final target power factor and the reactive current feedback signal.

無効電流制御部から出力される無効電流目標値が、最終目標力率と無効電流帰還信号に基づいて生成されてインバータに出力される。最終目標力率は力率制御部で生成された目標力率に無効電力注入量算出部で算出された無効電力注入量が反映された値であるので、単独運転検出を可能としながらも商用系統電圧を適切に制御することができる。   The reactive current target value output from the reactive current control unit is generated based on the final target power factor and the reactive current feedback signal and output to the inverter. The final target power factor is a value in which the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation unit is reflected in the target power factor generated by the power factor control unit. The voltage can be appropriately controlled.

また、力率可変制御部とステップ注入付周波数フィードバック機能との干渉程度を下げるために、無効電流制御部のPI制御ブロックの比例ゲインKは力率可変制御部のPI制御ブロックの比例ゲインKよりX倍で設計し、積分器の時定数Tiは1/Xで設計した。このように設計することにより、無効電流制御部の過渡的な応答性の速さが力率制御部よりX倍速くなり、定常状態までの収束時間も1/Xになる。尚、本実施形態では、Xが10以上の値で設計した。 Further, the power factor variable control unit and to reduce the degree interference with step injection with frequency feedback function, the PI control block reactive current controller proportional gain K p is a proportional gain K of the PI control block power factor variable control unit It was designed by X times p , and the integrator time constant T i was designed by 1 / X. By designing in this manner, the transient response speed of the reactive current control unit is X times faster than the power factor control unit, and the convergence time to the steady state is also 1 / X. In this embodiment, X is designed with a value of 10 or more.

同第四の特徴構成は、同請求項3に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記無効電力注入量算出部は、ある時点の周波数偏差に応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量を算出する周波数対応無効電力注入量算出部と、ある時点の周波数偏差に変動がなく基本波電圧及び/または高調波電圧が変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量を算出するステップ無効電力注入量算出部と、を備えている点にある。   In the fourth feature configuration, as described in claim 3, in addition to the third feature configuration described above, the reactive power injection amount calculation unit has a subsequent frequency deviation according to a frequency deviation at a certain time point. A frequency-corresponding reactive power injection amount calculation unit that calculates the reactive power injection amount from the frequency deviation / reactive power injection amount characteristic table in which the reactive power injection amount is set to be gradually increased, and the frequency deviation at a certain point is basically unchanged. And a step reactive power injection amount calculating unit that calculates a constant amount of reactive power injection in a constant direction when the wave voltage and / or the harmonic voltage fluctuates.

多数台の分散型電源が商用系統電源に連系している場合であっても、ステップ無効電力注入量算出部によって各分散型電源から同一傾向の無効電力が注入されるので、各分散型電源から注入される無効電力が相殺されるような不都合な事態を招来することがないのみならず、別途の複雑な検出アルゴリズムを設けることなく不要検出を回避することができ、確実に単独運転状態であるか否かを検出することができるようになる。   Even when a large number of distributed power sources are connected to commercial power sources, the reactive power of the same tendency is injected from each distributed power source by the step reactive power injection amount calculation unit. In addition to avoiding inconvenient situations where the reactive power injected from the system is canceled out, unnecessary detection can be avoided without providing a separate complicated detection algorithm. Whether or not there is can be detected.

同第五の特徴構成は、同請求項5に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記無効電流制御部により出力される無効電流目標値の更新時期は、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に設定され、測定した逆潮流電流ispの無効成分が逆潮流電流ispの絶対値の最大値の近傍時期で変化するように構成されている点にある。 The fifth feature configuration is the update time of the reactive current target value output by the reactive current control unit, in addition to any of the first to fourth feature configurations described above, as described in claim 5. Is set at a time when the absolute value of the reverse flow current i sp shows the maximum value or at a time close to it every half cycle of the commercial system frequency, and the reactive component of the measured reverse flow current i sp is the reverse flow current i sp. It is in the point which is comprised so that it may change at the time of the vicinity of the maximum value of absolute value.

逆潮流電流の振幅は商用系統周波数に基づいてサインカーブを描いて変動するのであるが、サインカーブのゼロクロス点つまり逆潮流電流ispの絶対値が最小値を示す時期に無効電流目標値が更新されると、出力電流の指令値i invの無効成分(無効電流の目標振幅値とCOS(θuw)との積で算出される値)の影響が大きくなるタイミングで出力電流の指令値i invが大きく変化する。その結果、出力電流iinvのオーバーシュートやアンダーシュートが発生し易く、出力電流iinvの安定性が損なわれるおそれがある。 The amplitude of the reverse flow current fluctuates by drawing a sine curve based on the commercial grid frequency, but the reactive current target value is updated at the time when the sine curve zero-cross point, that is, when the absolute value of the reverse flow current isp is the minimum value. Then, the command value i of the output current becomes a timing when the influence of the invalid component of the command value i * inv of the output current (a value calculated by the product of the target amplitude value of the reactive current and COS (θ uw )) becomes large. * Inv changes greatly. As a result, the output current i inv overshoot or undershoot tends to occur, and there is a possibility that the stability of the output current i inv is impaired.

しかし、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に無効電流目標値が更新されると、出力電流の指令値i invの無効成分(無効電流の目標振幅値とCOS(θuw)との積で算出される値)の影響が小さくなるタイミングで出力電流iinvが制御されるため、力率制御の応答性が向上するのみならず出力電流iinvの安定性も向上するようになる。 However, when the reactive current target value is updated every half cycle of the commercial system frequency and when the absolute value of the reverse flow current isp is at or near its maximum, the command value i * inv of the output current is updated. Since the output current i inv is controlled at a timing when the influence of the reactive component (a value calculated by the product of the target amplitude value of reactive current and COS (θ uw )) is reduced, the response of power factor control is improved. In addition, the stability of the output current i inv is also improved.

同第六の特徴構成は、同請求項6に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、出力電力が定格電力に対して所定の許容範囲を逸脱すると、前記無効電流制御部により出力される無効電流目標値を制限する出力制限部を備えている点にある。   In the sixth feature configuration, as described in claim 6, in addition to any of the first to fifth feature configurations described above, when the output power deviates from a predetermined allowable range with respect to the rated power, An output limiting unit that limits the reactive current target value output by the reactive current control unit is provided.

無効電流制御部によって無効電流が可変に制御されることにより皮相電力が大きくなると、パワーコンディショナを構成する回路素子の負担が大きくなるため、それに耐える高価な回路素子を選択する必要がある。この問題に対処すべく、有効電力を減少するように調整すると、力率の安定性が損なわれ、惹いては商用系統電圧の安定性が損なわれるという問題が生じる。そのような場合でも、出力制限部を備えることにより無効電流制御部により出力される無効電流目標値が制限されるので、皮相電力を定格値に抑制しながらも安定的に力率が制御できるようになる。   When the reactive current is variably controlled by the reactive current control unit and the apparent power increases, the burden on the circuit elements constituting the power conditioner increases. Therefore, it is necessary to select an expensive circuit element that can withstand that. In order to cope with this problem, if the active power is adjusted so as to decrease, the stability of the power factor is impaired, and eventually the stability of the commercial system voltage is impaired. Even in such a case, since the reactive current target value output by the reactive current control unit is limited by providing the output limiting unit, the power factor can be stably controlled while suppressing the apparent power to the rated value. become.

本発明によるパワーコンディショナの力率可変制御方法の第一の特徴構成は、同請求項7に記載した通り、直流発電電力を交流電力に変換して商用系統と連系するインバータと、前記インバータの出力から高調波成分を除去するLCフィルタを備えたパワーコンディショナの力率可変制御方法であって、商用系統電圧euw、LCフィルタのコンデンサ電流i、コンデンサ容量C、内部抵抗Rとして、インバータ出力電流iinvの計測値から

Figure 0005969059

で求まるコンデンサ電流iを減算することによりパワーコンディショナから商用系統電源に出力される逆潮流電流ispを推定する逆潮流電流推定ステップと、系統電圧euwの計測値から商用系統電圧euwの位相角度θuwを出力する第1のPLL処理ステップと、前記逆潮流電流推定ステップで推定された逆潮流電流ispから逆潮流電流ispの位相角度θspを出力する第2のPLL処理ステップと、前記第1のPLL処理ステップ及び第2のPLL処理ステップから出力される位相角度から得られる商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、力率帰還信号及び無効電流帰還信号を生成する帰還信号生成ステップと、前記力率帰還信号に基づいて逆潮流電力の力率が力率指令値に収束するように目標力率を生成する力率制御ステップと、前記力率制御ステップで生成された目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御部に無効電流目標値を出力する無効電流制御ステップと、を備えている点にある。 The first characteristic configuration of the power conditioner variable control method of the power conditioner according to the present invention is as described in claim 7, wherein an inverter connected to a commercial system by converting DC generated power into AC power, and the inverter Is a power conditioner variable control method for a power conditioner having an LC filter that removes harmonic components from the output of the power supply, and includes a commercial system voltage e uw , an LC filter capacitor current i c , a capacitor capacitance C f , and an internal resistance R c From the measured value of the inverter output current i inv
Figure 0005969059

A reverse flow current estimation step of estimating a reverse flow current i sp output from the power conditioner to a commercial system power source by subtracting the capacitor current i c which is obtained by, the grid voltage e uw from the measured value of the system voltage e uw The first PLL processing step for outputting the phase angle θ uw of the current and the second PLL processing for outputting the phase angle θ sp of the reverse flow current i sp from the reverse flow current i sp estimated in the reverse flow current estimation step And a phase difference Δφ (θ uw −θ sp ) between the commercial grid voltage e uw and the reverse flow current i sp obtained from the phase angle output from the first PLL processing step and the second PLL processing step. A feedback signal generation step for generating a power factor feedback signal and a reactive current feedback signal, and the power factor of the reverse power flow based on the power factor feedback signal is a power factor command value A power factor control step for generating a target power factor so as to converge, and a reactive current target value in an inverter control unit that controls the inverter based on the target power factor generated in the power factor control step and the reactive current feedback signal And a reactive current control step for outputting.

同第二の特徴構成は、同請求項8に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記力率制御ステップは、力率指令値と力率帰還信号の偏差に基づいて補正値を生成するPI制御ステップと、前記PI制御ステップで生成された補正値に力率指令値を加算して得られる力率目標値PF realから無効電力を求める係数

Figure 0005969059

を生成し、力率指令値に従って当該係数に進相または遅相を示す符号を付加する係数生成ステップを備えて構成されている点にある。 In the second feature configuration, as described in claim 8, in addition to the first feature configuration described above, the power factor control step is corrected based on a deviation between a power factor command value and a power factor feedback signal. PI control step for generating a value, and a coefficient for obtaining reactive power from a power factor target value PF * real obtained by adding a power factor command value to the correction value generated in the PI control step
Figure 0005969059

And a coefficient generation step for adding a sign indicating a phase advance or delay to the coefficient according to the power factor command value.

同第三の特徴構成は、同請求項9に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、商用系統周波数の計測値から得られる所定時間内の周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出ステップと、前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの商用系統周波数、運転周波数および高調波電圧実効値に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出ステップと、をさらに備え、前記無効電流制御ステップは、前記力率制御ステップで生成された目標力率に前記無効電力注入量算出ステップで算出された無効電力注入量を反映した最終目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータに無効電流目標値を出力するように構成されている点にある。   The third feature configuration is invalid according to the frequency deviation within a predetermined time obtained from the measured value of the commercial system frequency in addition to the first or second feature configuration described above, as described in claim 9. Reactive power injection amount calculating step for calculating the power injection amount, and whether or not it is in the single operation state based on the commercial system frequency, the operating frequency, and the harmonic voltage effective value when the reactive power of the reactive power injection amount is injected An independent operation detecting step for detecting the reactive power injection, wherein the reactive current control step adds the reactive power injection amount calculated in the reactive power injection amount calculation step to the target power factor generated in the power factor control step. The reactive current target value is output to the inverter based on the reflected final target power factor and the reactive current feedback signal.

同第四の特徴構成は、同請求項10に記載した通り、上述の第三の特徴構成に加えて、前記無効電力注入量算出ステップは、ある時点の周波数偏差に応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量を算出する周波数対応無効電力注入量算出ステップと、ある時点の周波数偏差に変動がなく基本波電圧及び/または高調波電圧が変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量を算出するステップ無効電力注入量算出ステップと、を備えている点にある。   In the fourth feature configuration, as described in claim 10, in addition to the third feature configuration described above, the reactive power injection amount calculating step has a subsequent frequency deviation according to a frequency deviation at a certain time point. Reactive power injection amount calculation step that calculates the reactive power injection amount from the frequency deviation / reactive power injection amount characteristic table in which the reactive power injection amount is set to gradually increase, and the frequency deviation at a certain point is basically unchanged. And a reactive power injection amount calculating step for calculating a constant amount of reactive power injection in a constant direction when the wave voltage and / or the harmonic voltage fluctuate.

同第五の特徴構成は、同請求項11に記載した通り、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記無効電流制御ステップにより出力される無効電流目標値の更新時期は、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に設定されている点にある。 The fifth feature configuration is the update time of the reactive current target value output by the reactive current control step in addition to any one of the first to fourth feature configurations described above. Is that the absolute value of the reverse flow current isp is set at or near the half cycle of the commercial grid frequency.

同第六の特徴構成は、同請求項12に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、出力電力が定格電力に対して所定の許容範囲を逸脱すると、前記無効電流制御ステップにより出力される無効電流目標値を制限する出力制限ステップを備えている点にある。   In the sixth feature configuration, as described in claim 12, in addition to any of the first to fifth feature configurations described above, when the output power deviates from a predetermined allowable range with respect to the rated power, An output limiting step of limiting the reactive current target value output by the reactive current control step is provided.

以上説明した通り、本発明によれば、仮に能動的単独運転検出方式を採用する場合でも当該方式と干渉することなく、また出力電力の状態に関わらず確実に力率を目標力率に安定して制御可能なパワーコンディショナの力率可変制御装置及び制御方法を提供することができるようになった。   As described above, according to the present invention, even when the active islanding detection method is adopted, the power factor is reliably stabilized at the target power factor without interfering with the method and regardless of the state of the output power. It is now possible to provide a power factor variable control device and control method for a power conditioner that can be controlled.

本発明による単独運転検出装置が適用される分散型電源の回路ブロック構成図Circuit block diagram of a distributed power source to which an isolated operation detection device according to the present invention is applied 本発明による単独運転検出装置の機能ブロック構成図Functional block diagram of an isolated operation detection device according to the present invention (a)は出力制限制御ブロック図、(b)は図3(a)のスイッチSWの動作説明図(A) is an output restriction control block diagram, (b) is an operation explanatory diagram of the switch SW of FIG. 3 (a). (a)は力率制御ブロック図、(b)は無効電流制御部により出力される無効電流目標値の更新時期の説明図(A) is a power factor control block diagram, (b) is an explanatory diagram of the update time of the reactive current target value output by the reactive current control unit 系統周波数計測部の動作説明図Operation explanatory diagram of system frequency measurement unit (a)は周波数対応無効電力注入量算出部で用いられる周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルの説明図、(b)はステップ無効電力注入量算出部の動作説明図(A) is explanatory drawing of the frequency deviation and reactive power injection amount characteristic table used in a frequency corresponding reactive power injection amount calculation part, (b) is operation | movement explanatory drawing of a step reactive power injection amount calculation part. (a)は瞬低、且つ、位相急変時の説明図、(b)は単独運転時の運転周波数fPLLと商用系統周波数fgridの特性説明図(A) is an explanatory diagram at the time of instantaneous drop and sudden phase change, (b) is a characteristic explanatory diagram of the operating frequency f PLL and the commercial system frequency f grid at the time of single operation. (a)は運転周波数fPLLと商用系統周波数fgridの配列説明図、(b)は高調波実効電圧THDの配列説明図(A) is a sequence diagram of the operation frequency f PLL and the grid frequency f grid, (b) the sequence diagram of the harmonic effective voltage THD v 実験結果の説明図Explanatory diagram of experimental results

以下、本発明によるパワーコンディショナの力率可変制御装置及び制御方法を図面に基づいて説明する。
図1には、分散型電源の一例である太陽電池発電装置100が示されている。太陽電池発電装置100は太陽電池パネルSPと太陽電池パネルSPが接続されたパワーコンディショナPCを備えて構成され、連系リレー(図示せず)を介して商用系統電源egridに接続されている。尚、本発明はパワーコンディショナPCに接続される発電装置が太陽電池パネルSPに限定されるものではなく、燃料電池等の他の発電装置が接続される場合でも適用可能である。
Hereinafter, a power factor variable control device and a control method for a power conditioner according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a solar battery power generation apparatus 100 that is an example of a distributed power source. The solar battery power generation apparatus 100 is configured to include a solar battery panel SP and a power conditioner PC to which the solar battery panel SP is connected, and is connected to a commercial power supply e grid via a connection relay (not shown). . Note that the present invention is not limited to the solar cell panel SP as the power generator connected to the power conditioner PC, and can also be applied when other power generators such as fuel cells are connected.

パワーコンディショナPCは、太陽電池パネルSPで発電された直流電圧を所定の直流リンク電圧Vdcに昇圧するDC/DCコンバータ1と、商用系統電源と連系するように所定の周波数及び電圧値の交流電圧に変換するインバータ3と、インダクタLとコンデンサCで構成され、高調波成分を除去するLCフィルタ4を備えている。尚、Rはインダクタの抵抗成分であり、Rはコンデンサの抵抗成分である。 The power conditioner PC has a predetermined frequency and voltage value so as to be linked to a DC / DC converter 1 that boosts a DC voltage generated by the solar panel SP to a predetermined DC link voltage V dc and a commercial power supply. An inverter 3 for converting to an AC voltage, an inductor L f, and a capacitor C f are provided, and an LC filter 4 for removing harmonic components is provided. Note that Rf is a resistance component of the inductor, and Rc is a resistance component of the capacitor.

インバータ3に備えたスイッチS1,S2,S3,S4は、商用系統電源に連系させるべく周波数や電圧が適合するように力率可変制御装置10を含む制御ブロックによって実行されるPWM制御によってオン/オフされ、LCフィルタ4によってインバータ3の出力から高調波成分が除去され、正弦波の交流電力として出力される。尚、図中、符号Cdcは直流リンク電圧の安定化用の電解コンデンサ、iinvはインバータの出力電流、Rgrid及びLgridは系統インピーダンス、euwはu−wの線間電圧、ispは逆潮流電流、Ruwは交流負荷を示す。 The switches S1, S2, S3, S4 provided in the inverter 3 are turned on / off by PWM control executed by a control block including the variable power factor control device 10 so that the frequency and voltage are adapted to be linked to the commercial power supply. The harmonic component is removed from the output of the inverter 3 by the LC filter 4 and output as a sine wave AC power. In the figure, symbol C dc is an electrolytic capacitor for stabilizing the DC link voltage, i inv is the output current of the inverter, R grid and L grid are system impedances, e uw is the line voltage of u−w, i sp Is a reverse flow current and R uw is an AC load.

図2には、マイクロコンピュータ、メモリ及び周辺回路等を備えて構成された力率可変制御装置10の機能ブロック構成が示されている。本実施形態では、力率可変制御装置10は独運転検出装置としても機能し、ステップ注入付周波数フィードバック方式に対応するとともに本発明による力率可変制御アルゴリズムを含む制御プログラム等に基づいて所期の力率可変制御方法が実行されるように構成されている。 FIG. 2 shows a functional block configuration of the power factor variable control apparatus 10 configured with a microcomputer, a memory, a peripheral circuit, and the like. In this embodiment, the power factor variable control unit 10 also functions as alone operation detecting apparatus, based on a control program or the like which includes a power factor variable control algorithm according to the present invention with corresponding step infusion with frequency feedback scheme intended The power factor variable control method is configured to be executed.

力率可変制御装置10は、力率制御ブロックA、直流バス電圧の一定制御ブロックB、無効電流制御ブロックC、インバータの出力電流制御ブロックD、単独運転検出ブロックEの5つの主要ブロックで構成されている。   The variable power factor control device 10 is composed of five main blocks: a power factor control block A, a DC bus voltage constant control block B, a reactive current control block C, an inverter output current control block D, and an isolated operation detection block E. ing.

具体的に、逆潮流電流推定部11と、第1のPLL処理部12と、第2のPLL処理部13と、帰還信号生成部14と、力率制御部15と、無効電流制御部16と、直流電圧制御部17と、出力制限部18と、無効電力生成部19と、有効電力生成部20と、インバータ制御部21と、PWM制御部22と、商用系統周波数計測部23と、単独運転検出部24と、無効電力注入量算出部25等の各機能ブロックを備えている。   Specifically, the reverse flow current estimation unit 11, the first PLL processing unit 12, the second PLL processing unit 13, the feedback signal generation unit 14, the power factor control unit 15, the reactive current control unit 16, DC voltage control unit 17, output limiting unit 18, reactive power generation unit 19, active power generation unit 20, inverter control unit 21, PWM control unit 22, commercial system frequency measurement unit 23, isolated operation Each functional block includes a detection unit 24, a reactive power injection amount calculation unit 25, and the like.

逆潮流電流推定部11と第1のPLL処理部12と第2のPLL処理部13と帰還信号生成部14と力率制御部15により力率制御ブロックAが構成され、直流電圧制御部17により直流バス電圧の一定制御ブロックBが構成され、無効電流制御部16により無効電流制御ブロックCが構成され、無効電力生成部19と有効電力生成部20とインバータ制御部21とPWM制御部22によりインバータの出力電流制御ブロックDが構成され、商用系統周波数計測部23と単独運転検出部24と無効電力注入量算出部25により単独運転検出ブロックEが構成されている。   The reverse power flow current estimation unit 11, the first PLL processing unit 12, the second PLL processing unit 13, the feedback signal generation unit 14, and the power factor control unit 15 constitute a power factor control block A, and the DC voltage control unit 17 The DC bus voltage constant control block B is configured, the reactive current control unit 16 includes the reactive current control block C, and the reactive power generation unit 19, the active power generation unit 20, the inverter control unit 21, and the PWM control unit 22 perform the inverter. Output current control block D is configured, and an independent operation detection block E is configured by the commercial system frequency measurement unit 23, the isolated operation detection unit 24, and the reactive power injection amount calculation unit 25.

逆潮流電流推定部11は、電流トランス等を用いたインバータ出力電流iinvの計測値から以下の〔数5〕で求まるコンデンサ電流iを減算することによりパワーコンディショナから商用系統電源egridに出力される逆潮流電流isp(isp=iinv−i)を推定するブロックである。尚、euwは商用系統電圧、iはLCフィルタのコンデンサ電流、Cはコンデンサ容量、Rは内部抵抗である。

Figure 0005969059
The reverse flow current estimation unit 11 subtracts the capacitor current ic obtained by the following [ Equation 5] from the measured value of the inverter output current i inv using a current transformer or the like to change from the power conditioner to the commercial system power supply e grid . This is a block for estimating the output reverse flow current i sp (i sp = i inv −i c ). Incidentally, e uw commercial system voltage, the i c capacitor current of the LC filter, the C f capacitance, R c is the internal resistance.
Figure 0005969059

第1のPLL処理部12は、商用系統電圧euwの計測値から商用系統電圧euwの位相角度θuwを出力するブロックで、抵抗分圧回路で分圧された交流電圧が商用系統電圧euwとして第1のPLL処理部12に入力されている。 First PLL processing unit 12, a commercial system voltage e from the measured values of uw block for outputting the phase angle theta uw commercial system voltage e uw, divided AC voltage by the resistor divider commercial system voltage e It is input to the first PLL processing unit 12 as uw .

第2のPLL処理部13は、逆潮流電流推定部11で推定された逆潮流電流ispが入力され、PLL処理によって逆潮流電流ispの位相角度θspを出力するブロックである。 Second PLL processing section 13, the reverse flow current i sp estimated by the reverse flow current estimating unit 11 is inputted, a block for outputting the phase angle theta sp of backward flow current i sp by PLL processing.

帰還信号生成部14は、第1のPLL処理部12及び第2のPLL処理部13から出力される位相角度から得られる商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、力率帰還信号及び無効電流帰還信号を生成するブロックで、cos(Δφ)の値が力率帰還信号PFとして生成され、tan(Δφ)と有効電流の波高値2Puw/Euw・maxの積が無効電流帰還信号Iとして生成される。尚、以下の〔数6〕に示すように、Puwは有効電力、Euw・maxは電圧の最大値である。

Figure 0005969059
Feedback signal generator 14, a first PLL unit 12 and the second of the grid voltage e uw and reverse flow current i sp obtained from the phase angle output from the PLL section 13 phase difference Δφ (θ uw - Based on θ sp ), a block for generating a power factor feedback signal and a reactive current feedback signal, the value of cos (Δφ) is generated as the power factor feedback signal PF, and tan (Δφ) and the peak value 2P uw of the active current are generated. A product of / E uw · max is generated as the reactive current feedback signal I q . In addition, as shown in the following [ Equation 6], P uw is the active power, and E uw · max is the maximum value of the voltage.
Figure 0005969059

図4(a)に示すように、力率制御部15は、力率指令値PFと力率帰還信号PFの偏差に基づいて補正値を生成するPI制御部15Aと、PI制御部15Aで生成された補正値に力率指令値PFを加算して得られる力率目標値PF realから無効電力を求める係数を、以下の〔数7〕に基づいて生成し、力率指令値PFに従って当該係数に進相または遅相を示す符号を付加する係数生成部を備えている。尚、力率指令値PFが遅相無効電流を示す場合には符号「+1」が付加され、進相無効電流を示す場合には符号「−1」が付加される。

Figure 0005969059
As shown in FIG. 4A, the power factor control unit 15 includes a PI control unit 15A that generates a correction value based on a deviation between the power factor command value PF * and the power factor feedback signal PF, and a PI control unit 15A. A coefficient for obtaining reactive power from the power factor target value PF * real obtained by adding the power factor command value PF * to the generated correction value is generated based on the following [Equation 7], and the power factor command value PF According to *, a coefficient generation unit for adding a code indicating a leading phase or a lagging phase to the coefficient is provided. When the power factor command value PF * indicates a slow reactive current, a symbol “+1” is added, and when the power factor command value PF * indicates a fast reactive current, a symbol “−1” is added.
Figure 0005969059

商用系統周波数計測部23は、抵抗分圧回路で分圧された交流電圧信号を二値化する二値化回路でなるゼロクロス検出回路を備えている。   The commercial system frequency measurement unit 23 includes a zero-cross detection circuit including a binarization circuit that binarizes the AC voltage signal divided by the resistance voltage divider circuit.

図5(a)に示すように、商用系統電圧euwを抵抗分圧した商用系統電圧波形(図中、破線で示されている。)を、電圧値ゼロを閾値として二値化回路で二値化することにより商用系統周波数に対応したデューティ比50%の方形波(図中、実線で示されている。)が得られる。 As shown in FIG. 5 (a), a commercial system voltage waveform obtained by resistance-dividing the commercial system voltage e uw (indicated by a broken line in the figure) is converted into a binary value by a binarization circuit with a voltage value of zero as a threshold value. A square wave (indicated by a solid line in the figure) having a duty ratio of 50% corresponding to the commercial system frequency is obtained by converting into values.

方形波の立ち下りエッジと立ち上がりエッジとの中間値と、次の立ち下りエッジと立ち上がりエッジとの中間値との時間差を、2.5MHzのサンプリング周波数(0.4μs.の精度)でカウントすることにより商用系統電圧euwに対応する商用系統周波数fgridが計測される。サンプリング周波数は例示であり、この値に限定されることはない。 Counting the time difference between the intermediate value of the falling edge and rising edge of the square wave and the intermediate value of the next falling edge and rising edge with a sampling frequency of 2.5 MHz (accuracy of 0.4 μs.) Thus, the commercial system frequency f grid corresponding to the commercial system voltage e uw is measured. The sampling frequency is an example, and is not limited to this value.

図2に戻り、無効電力注入量算出部25は、周波数対応無効電力注入量算出部25Aとステップ無効電力注入量算出部25Bとを備えて構成され、周波数対応無効電力注入量算出部25Aから無効電力注入量Kfvarが出力され、テップ無効電力注入量算出部25Bから無効電力注入量Kstepが出力される。 Returning to FIG. 2, the reactive power injection amount calculation unit 25 includes a frequency-corresponding reactive power injection amount calculation unit 25A and a step reactive power injection amount calculation unit 25B, and is invalidated from the frequency-corresponding reactive power injection amount calculation unit 25A. It is output power injection quantity K fvar, reactive power injection quantity K step from step reactive power injection amount calculating section 25B is output.

単独運転検出部24は、無効電力注入量算出部25で算出された無効電力注入量の無効電力が注入されたときの商用系統周波数、運転周波数および高調波電圧実効値に基づいて単独運転状態であるか否かを検出するブロックである。単独運転検出部24には、第1のPLL処理部12で求められた商用系統電圧euwに対応する運転周波数fPLLと、商用系統周波数計測部23で計測された系統周波数fgridが入力されている。 The isolated operation detection unit 24 is operated in the isolated operation state based on the commercial system frequency, the operation frequency, and the harmonic voltage effective value when the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation unit 25 is injected. This block detects whether or not there is. The isolated operation detection unit 24 receives the operation frequency f PLL corresponding to the commercial system voltage e uw obtained by the first PLL processing unit 12 and the system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement unit 23. ing.

無効電流制御部16は、力率制御部15で生成された目標力率PFoutに無効電力注入量算出部25で算出された無効電力注入量Kfvar及びKstepを反映した最終目標力率つまり総合無効電力注入量Kと無効電流帰還信号Iとに基づいてインバータ3を制御するインバータ制御部21に無効電流目標値を出力するブロックである。 The reactive current control unit 16 reflects the reactive power injection amount K fvar and K step calculated by the reactive power injection amount calculation unit 25 in the target power factor PF out generated by the power factor control unit 15, that is, the final target power factor, that is, This block outputs a reactive current target value to the inverter control unit 21 that controls the inverter 3 based on the total reactive power injection amount KQ and the reactive current feedback signal Iq .

具体的に、総合無効電力注入量Kと有効電流の波高値2Puw/Euw・maxの積が無効電流制御値I として生成され、無効電流帰還信号Iが無効電流制御値I に収束するように制御量をPI演算するブロックである。 Specifically, the product of the total reactive power injection amount K Q and the peak value 2P uw / E uw · max of the active current is generated as the reactive current control value I * q , and the reactive current feedback signal I q is generated as the reactive current control value I * This block performs PI calculation of the control amount so as to converge to q .

無効電力生成部19は無効電流制御部16で帰還制御された指令値と、第1のPLL処理部12から入力される商用系統電圧に対応する位相角度θuwの余弦波とを乗算して無効電力成分を生成するブロックである。 The reactive power generation unit 19 multiplies the command value feedback-controlled by the reactive current control unit 16 and the cosine wave of the phase angle θ uw corresponding to the commercial system voltage input from the first PLL processing unit 12 to invalidate the reactive power generation unit 19 It is a block that generates a power component.

有効電力生成部20は直流電圧制御部17から出力されたバイアス直流電圧と商用系統電圧に対応する位相角度θuwの正弦波とを乗算して有効電力成分を生成するブロックである。バイアス直流電圧はDC/DCコンバータ1から入力される直流リンク電圧Vdcを直流電圧の指令値V dcに調整して出力する直流電圧制御部17から入力され、商用系統に対応する位相角度θuwの正弦波は第1のPLL処理部12から入力される。 The active power generation unit 20 is a block that generates an active power component by multiplying the bias DC voltage output from the DC voltage control unit 17 by a sine wave having a phase angle θ uw corresponding to the commercial system voltage. The bias DC voltage is input from the DC voltage control unit 17 that adjusts the DC link voltage V dc input from the DC / DC converter 1 to the DC voltage command value V * dc and outputs the phase angle θ corresponding to the commercial system. The sine wave of uw is input from the first PLL processing unit 12.

有効電力生成部20及び無効電力生成部19からの出力が加算器で加算されてインバータ3に対する電流指令値i invが生成され、その電流指令値i invがインバータ制御部21に入力される。 Outputs from the active power generation unit 20 and the reactive power generation unit 19 are added by an adder to generate a current command value i * inv for the inverter 3, and the current command value i * inv is input to the inverter control unit 21. .

無効電流制御部16によって無効電流が可変に制御されることにより皮相電力が大きくなると、パワーコンディショナPCを構成する回路素子の負担が大きくなるため、それに耐える高価な回路素子を選択する必要がある。この問題に対処すべく、有効電力を減少するように調整すると、力率の安定性が損なわれ、惹いては商用系統電圧の安定性が損なわれるという問題が生じる。   When the reactive current is variably controlled by the reactive current control unit 16 and the apparent power increases, the burden on the circuit elements constituting the power conditioner PC increases. Therefore, it is necessary to select an expensive circuit element that can withstand that. . In order to cope with this problem, if the active power is adjusted so as to decrease, the stability of the power factor is impaired, and eventually the stability of the commercial system voltage is impaired.

そこで、出力電力が定格電力に対して所定の許容範囲を逸脱すると、無効電流制御部16及び直流電圧制御部17により出力される電流目標値を制限する出力制限部18を備えている。出力制限部18を備えることにより無効電流制御部16及び直流電圧制御部17により出力される電流目標値が制限されるので、皮相電力を定格値に抑制しながらも安定的に力率が制御できるようになる。   Therefore, an output limiting unit 18 is provided that limits the target current value output by the reactive current control unit 16 and the DC voltage control unit 17 when the output power deviates from a predetermined allowable range with respect to the rated power. By providing the output limiting unit 18, the target current value output by the reactive current control unit 16 and the DC voltage control unit 17 is limited, so that the power factor can be controlled stably while suppressing the apparent power to the rated value. It becomes like this.

図3(a),(b)に示すように、出力制限部18は、皮相電力の帰還値Suwが皮相電力指令値S uwに収束するようにPI制御を行なう皮相電力制御部18Aと、スイッチSWと加算器を備えている。皮相電力の帰還値Suwが定格電力SPU(SPU=Suw/S uw)に対して±Δx%の範囲内にあるときには、スイッチSWの接点が1に切り替えられて皮相電力が制御され、皮相電力の帰還値Suwが定格電力SPUに対して±Δx%の範囲から逸脱すると、スイッチSWの接点が0に切り替えられ出力がIlimつまり定格電力に制限される。スイッチSWはΔx%のヒステリシスを持って切り替えられる。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the output limiting unit 18 includes an apparent power control unit 18A that performs PI control so that the feedback value S uw of the apparent power converges to the apparent power command value S * uw. , Switch SW and adder. When the apparent power feedback value S uw is within ± Δx% of the rated power S PU (S PU = S uw / S * uw ), the switch SW contact is switched to 1 to control the apparent power. is, when the feedback value S uw apparent power deviates from the range of ± [Delta] x% of the rated power S PU, the output contact of the switch SW is switched to 0 Ru is limited to I lim clogging rated power. The switch SW is switched with a hysteresis of Δx%.

インバータ3の出力電流値iinvが帰還値として入力されたインバータ制御部21は、インバータ3の出力電流値が電流指令値i invになるように例えばPI演算等を用いて帰還制御し、インバータ3に対する制御値、ここではデューティ比Dを生成する。インバータ制御部19で生成されたデューティ比DはPWM制御部22に入力されて、PWM制御部22で各スイッチS1,S2,S3,S4に対する制御信号が生成され、バッファ回路を介してインバータ3のスイッチS1,S2,S3,S4に出力される。 The inverter control unit 21 to which the output current value i inv of the inverter 3 is input as a feedback value performs feedback control using, for example, PI calculation so that the output current value of the inverter 3 becomes the current command value i * inv. A control value for 3, here a duty ratio D, is generated. The duty ratio D generated by the inverter control unit 19 is input to the PWM control unit 22, and the PWM control unit 22 generates control signals for the switches S1, S2, S3, and S4. It is output to the switches S1, S2, S3 and S4.

図4(b)に示すように、無効電流制御部16及び直流電圧制御部17により出力される電流目標値の更新時期は、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に設定されている。具体的には、|isp|≧0.95Ispmaxの範囲で更新することが好ましい。 As shown in FIG. 4B, the update timing of the current target value output by the reactive current control unit 16 and the DC voltage control unit 17 is every half cycle of the commercial system frequency and is the absolute value of the reverse flow current i sp . It is set at a time when the value shows the maximum value or a time close to it. Specifically, it is preferable to update in the range of | i sp | ≧ 0.95I spmax .

逆潮流電流の振幅は商用系統周波数に基づいてサインカーブを描いて変動するのであるが、サインカーブのゼロクロス点つまり逆潮流電流ispの絶対値が最小値を示す時期に無効電流目標値が更新されると、出力電流の指令値i invの無効成分(無効電流の目標振幅値とCOS(θuw)との積で算出される値)の影響が大きくなるタイミングで出力電流の指令値i invが大きく変化する。その結果、出力電流iinvのオーバーシュートやアンダーシュートが発生し易く、出力電流iinvの安定性が損なわれるおそれがある。 The amplitude of the reverse flow current fluctuates by drawing a sine curve based on the commercial grid frequency, but the reactive current target value is updated at the time when the sine curve zero-cross point, that is, when the absolute value of the reverse flow current isp is the minimum value. Then, the command value i of the output current becomes a timing when the influence of the invalid component of the command value i * inv of the output current (a value calculated by the product of the target amplitude value of the reactive current and COS (θ uw )) becomes large. * Inv changes greatly. As a result, the output current i inv overshoot or undershoot tends to occur, and there is a possibility that the stability of the output current i inv is impaired.

しかし、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に無効電流目標値が更新されると、出力電流の指令値i invの無効成分(無効電流の目標振幅値とCOS(θuw)との積で算出される値)の影響が小さくなるタイミングで出力電流iinvが制御されるため、力率制御の応答性が向上するのみならず出力電流iinvの安定性も向上するようになる。 However, when the reactive current target value is updated every half cycle of the commercial system frequency and when the absolute value of the reverse flow current isp is at or near its maximum, the command value i * inv of the output current is updated. Since the output current i inv is controlled at a timing when the influence of the reactive component (a value calculated by the product of the target amplitude value of reactive current and COS (θ uw )) is reduced, the response of power factor control is improved. In addition, the stability of the output current i inv is also improved.

その結果、力率制御部15で生成された目標力率と無効電流帰還信号に基づいて無効電流制御部16によって無効電流目標値が生成され、インバータ3から所望の逆潮流電流ispが適切に出力されるようになり、単独運転検出しながらも商用系統電圧の変動を適切に抑制できるようになる。 As a result, a reactive current target value is generated by the reactive current control unit 16 based on the target power factor generated by the power factor control unit 15 and the reactive current feedback signal, and a desired reverse power flow current isp is appropriately generated from the inverter 3. As a result, the fluctuation of the commercial system voltage can be appropriately suppressed while detecting the isolated operation.

以下に、無効電力注入量算出部25について補足する。
周波数対応無効電力注入量算出部25aは商用系統周波数計測部23で計測された商用系統周波数fgridに基づいて得られる周波数偏差Δfgridに応じて無効電力注入量を算出するブロックで、ある時点の周波数偏差Δfgridに応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量Kfvarを算出する。
Below, it supplements about the reactive power injection amount calculation part 25. FIG.
The frequency-corresponding reactive power injection amount calculation unit 25a is a block that calculates the reactive power injection amount according to the frequency deviation Δf grid obtained based on the commercial system frequency f grid measured by the commercial system frequency measurement unit 23. The reactive power injection amount K fvar is calculated from the frequency deviation / reactive power injection amount characteristic table in which the reactive power injection amount is determined so that the subsequent frequency deviation gradually increases in accordance with the frequency deviation Δf grid .

図5(c)に示すように、商用系統周波数fgridは1周期毎に更新され、5ms.間隔で直近の40ms.間の移動平均が算出され、記憶部に記憶される。図5(b)に示すように、直近の移動平均算出時から200ms.前の80ms.分の移動平均から直近の40ms.間の移動平均を減算することによって周波数偏差Δfgridが算出される。 As shown in FIG. 5 (c), the commercial grid frequency f grid is updated every cycle, and 5 ms. The latest 40 ms. The moving average is calculated and stored in the storage unit. As shown in FIG. 5B, 200 ms. Previous 80ms. 40ms from the moving average of the minute. The frequency deviation Δf grid is calculated by subtracting the moving average between them.

図6(a)には周波数偏差・無効電力特性が示されている。周波数対応無効電力注入量算出部20は周波数偏差・無効電力特性に基づいて無効電力注入量Kfvarを算出し、周波数偏差Δfgridの算出から商用系統周波数fgridの半サイクル以内に算出した無効電力注入量Kfvarを注入する。 FIG. 6A shows frequency deviation / reactive power characteristics. The frequency-corresponding reactive power injection amount calculation unit 20 calculates the reactive power injection amount K fvar based on the frequency deviation / reactive power characteristics, and the reactive power calculated within half a cycle of the commercial system frequency f grid from the calculation of the frequency deviation Δf grid. An injection amount K fvar is injected.

当該周波数偏差・無効電力特性は、周波数偏差Δfgridが±0.01Hz以内の低感帯領域と、その両外側の高感帯領域で傾きが異なる無効電力注入量Kfvarが規定されている。何れも周波数偏差を増大させる方向への無効電力注入量Kfvarが規定され、周波数偏差Δfgridが低感帯領域の1段目ゲインの傾きよりも高感帯領域の2段目ゲインの傾きが大きくなるように設定されている。最大値は±0.25p.u.(per unit)に設定されている。尚、周波数偏差・無効電力特性は例示であり、この特性に限定されるものではない。 In the frequency deviation / reactive power characteristic, a reactive power injection amount K fvar having different slopes is defined in a low-sensitive band region where the frequency deviation Δf grid is within ± 0.01 Hz and a high-sensitive band region on both outer sides thereof. In any case, the reactive power injection amount K fvar in the direction of increasing the frequency deviation is defined, and the slope of the second-stage gain in the high-sensitive area is higher than the inclination of the first-stage gain in the low-sensitive area where the frequency deviation Δf grid is. It is set to be large. The maximum value is ± 0.25 p. u. (Per unit). In addition, the frequency deviation / reactive power characteristic is an example, and is not limited to this characteristic.

ステップ無効電力注入量算出部25bはある時点の周波数偏差Δfgridに変動がなく基本波電圧Euw及び/または高調波電圧THDが変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量Kfstepを算出するブロックである。尚、本明細書では「周波数偏差に変動がない状態」とは変動が小さい状態、つまり上述の低感帯領域にある状態を含む概念で用いている。 The step reactive power injection amount calculation unit 25b has a constant amount of reactive power injection in a constant direction when the fundamental wave voltage E uw and / or the harmonic voltage THD v fluctuate without any change in the frequency deviation Δf grid at a certain time. This is a block for calculating the quantity K fstep . In this specification, the “state in which there is no fluctuation in the frequency deviation” is used as a concept including a state in which the fluctuation is small, that is, a state in the above-described low-sensitive band region.

図6(b)に示すように、ステップ無効電力注入量算出部21は、周波数偏差Δfgridが低感帯領域であるときに、高調波電圧変動が以下の全ての条件式を満たすと判断すると、それから半サイクル以内に、3サイクル以下の時間で上限を0.1p.u.とする無効電力をパワーコンディショナPCから見て電流位相を遅らせる方向に、つまり周波数が低下する方向に注入する。 As shown in FIG. 6B, the step reactive power injection amount calculation unit 21 determines that the harmonic voltage fluctuation satisfies all the following conditional expressions when the frequency deviation Δf grid is in the low-sensitive band region. Within a half cycle, the upper limit is 0.1 p. u. The reactive power is injected in the direction of delaying the current phase when viewed from the power conditioner PC, that is, in the direction of decreasing the frequency.

THD(z)−THDavr>2V
THD(z−1)−THDavr>2V
THD(z−2)−THDavr>−0.5V
│THD(z−3)−THDavr(z)│<0.5V
│THD(z−4)−THDavr(z)│<0.5V
│THD(z−5)−THDavr(z)│<0.5V
THD v (z) -THD avr > 2V
THD v (z-1) -THD avr > 2V
THD v (z-2) -THD avr > −0.5 V
│THD v (z-3) -THD avr (z) │ <0.5V
│THD v (z-4) -THD avr (z) │ <0.5V
│THD v (z-5) -THD avr (z) │ <0.5V

以下の〔数8〕に示すように、本実施形態では高調波電圧実効値THDとして2次から7次までの総合高調波電圧実効値が好ましい態様として採用されているが、さらに高次の高調波が含められていてもよい。尚、以下の説明では単に高調波電圧と表記する。また、〔数8〕のTADCはA/Dコンバータのサンプリング時間、nは高調波の次数である。

Figure 0005969059
As shown in the following [Equation 8], in this embodiment, the total harmonic voltage effective value from the second order to the seventh order is adopted as a preferable aspect as the harmonic voltage effective value THD v . Harmonics may be included. In the following description, it is simply expressed as a harmonic voltage. Further, T ADC in [Equation 8] is a sampling time of the A / D converter, and n is a harmonic order.
Figure 0005969059

また、ステップ無効電力注入量算出部25bは、周波数偏差Δfgridが低感帯領域であるときに、基本波電圧変動が以下の全ての条件式を満たすと判断すると、それから半サイクル以内に、3サイクル以下の時間で上限を0.1p.u.とする無効電力をパワーコンディショナPCから見て電流位相を遅らせる方向に、つまり周波数が低下する方向に注入する。 Further, when the step reactive power injection amount calculation unit 25b determines that the fundamental voltage fluctuation satisfies all the following conditional expressions when the frequency deviation Δf grid is in the low-sensitive band region, the step reactive power injection amount calculation unit 25b performs 3 The upper limit is 0.1 p. u. The reactive power is injected in the direction of delaying the current phase when viewed from the power conditioner PC, that is, in the direction of decreasing the frequency.

uw.rms(z)−Euw.rms.avr(z)>2.5V
uw.rms(z−1)−Euw.rms.avr(z)>2.5V
uw.rms(z−2)−Euw.rms.avr(z)>−0.5V
│Euw.rms(z−3)−Euw.rms.avr(z)│<0.5V
│Euw.rms(z−4)−Euw.rms.avr(z)│<0.5V
│Euw.rms(z−5)−Euw.rms.avr(z)│<0.5V
E u.rms (z) −E uw.rms.avr (z)> 2.5V
E u.rms (z-1) −E u.rms.avr (z)> 2.5V
E uw.rms (z-2) −E uw.rms.avr (z)> − 0.5V
│E u.rms (z-3) -E uw.rms.avr (z) | <0.5V
│E u.rms (z-4) -E uw.rms.avr (z) | <0.5V
│E u.rms (z-5) -E uw.rms.avr (z) | <0.5V

第1のPLL処理部12は商用系統電圧euwが入力され商用系統電圧euwの位相角度θuwに同期した基準系統電圧信号を生成するブロックであり、第2のPLL処理部13は逆潮流電流ispが入力され逆潮流電流ispの位相角度θspに同期した基準逆潮流電流信号を生成するブロックである。 First PLL processing section 12 is a block for generating a reference system voltage signal synchronized with the phase angle theta uw commercial system voltage e uw is inputted commercial system voltage e uw, the second PLL unit 13 backward flow is a block current i sp generates a reference reverse flow current signal synchronized with a phase angle theta sp of backward flow current i sp is inputted.

本実施形態では、第1のPLL処理部12のゲインG1が第2のPLL処理部13のゲインG2よりも大きな値に設定されている。具体的にG2=0.5G1に設定されており、少なくともG2≦0.5G1の関係であることが好ましい。   In the present embodiment, the gain G1 of the first PLL processing unit 12 is set to a larger value than the gain G2 of the second PLL processing unit 13. Specifically, G2 = 0.5G1 is set, and it is preferable that at least G2 ≦ 0.5G1.

単独運転検出部24の動作について詳述する。一般的に系統電圧euwが正常(202±10V)である場合に系統周波数fgridが急変すると単独運転状態であると正しく検出できるが、落雷等によって電力設備に故障が生じ、送配電網の電圧が瞬間的に低下するような現象が発生した場合に、入力電圧の低下及び位相のずれが発生する。 The operation of the isolated operation detection unit 24 will be described in detail. In general, when the system voltage e uw is normal (202 ± 10V), if the system frequency fgrid changes suddenly, it can be correctly detected that it is in a single operation state. When a phenomenon occurs in which the voltage decreases instantaneously, the input voltage decreases and the phase shifts.

図7(a)には、瞬低時の波形の一例が示されている。商用系統電圧euwが位相角度90°の時に瞬低が発生し、位相角度が最大+41°ずれた瞬間に系統周波数fgrid(z−4)及び運転周波数fPLL(z−4)に周波数低下が発現している。この周波数の大きな変動に起因して単独運転状態であると不要検出する虞がある。 FIG. 7A shows an example of a waveform at the time of a sag. An instantaneous drop occurs when the commercial system voltage e uw is at a phase angle of 90 °, and the frequency drops to the system frequency f grid (z-4) and the operating frequency f PLL (z-4) at the moment when the phase angle is shifted by + 41 ° at the maximum. Is expressed. Due to the large fluctuation of the frequency, there is a possibility that unnecessary detection may be made if the vehicle is in an isolated operation state.

しかし、瞬低等に起因して位相が急変した場合には、その急変時に商用系統周波数fgridが瞬間的に変動するが、その前後では安定しているのに対して、単独運転時には周波数の変動が増大する傾向になる。 However, when the phase suddenly changes due to a momentary drop or the like, the commercial system frequency fgrid fluctuates instantaneously at the time of the sudden change, but is stable before and after that, whereas it is stable before and after the single operation. Fluctuation tends to increase.

即ち、図7(b)に示すように、単独運転検出部24は第1のPLL処理部12で算出される運転周波数fPLL及び系統周波数計測部11で計測される商用系統周波数fgridの双方が連続する複数の系統周期で一方向に変化する場合に単独運転状態と判断するように構成されていればよく、不要検出を回避して単独運転状態を正確に検出できるようになる。 That is, as shown in FIG. 7B, the isolated operation detection unit 24 has both the operation frequency f PLL calculated by the first PLL processing unit 12 and the commercial system frequency f grid measured by the system frequency measurement unit 11. If it changes to one direction at a plurality of continuous system cycles, it is sufficient to determine that it is in an isolated operation state, and it becomes possible to accurately detect the isolated operation state while avoiding unnecessary detection.

図7(b)のように、双方の値が次第に高くなる場合もあれば、反対に双方の値が次第に低くなる場合もある。これに対して、図7(a)のように位相が急変した場合には、第1のPLL処理部12で算出される運転周波数fPLL及び商用系統周波数計測部23で計測される商用系統周波数fgridの双方が、急変時のサイクルでのみ一時的に上昇または下降し、その後定常に復帰するので、その傾向を判別することによって不要検出を回避し、単独運転状態を正確且つ迅速に検出できる。 As shown in FIG. 7B, both values may gradually increase, and conversely, both values may gradually decrease. On the other hand, when the phase changes suddenly as shown in FIG. 7A, the operating frequency f PLL calculated by the first PLL processing unit 12 and the commercial system frequency measured by the commercial system frequency measuring unit 23 are used. Since both fgrid temporarily rises or falls only in the cycle at the time of sudden change and then returns to the steady state, unnecessary detection can be avoided by determining the tendency, and the isolated operation state can be detected accurately and quickly. .

単独運転検出部24は商用系統電圧euwの高調波電圧変動率が所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出するように構成されていることがさらに好ましい。 It is more preferable that the islanding operation detection unit 24 is configured to detect that it is in the islanding operation state when the harmonic voltage fluctuation rate of the commercial system voltage e uw exceeds a predetermined ratio and the state continues for a predetermined time. .

商用系統電源に無効電力を注入した状況で、何らかの要因で商用系統電源の高調波成分が変動してもその前後の商用系統周期で算出した高調波電圧実効値が大きく変動することがないのに対して、商用系統電源からの給電が停止して単独運転状態となる場合にはそれ以降の連続周期で算出した高調波電圧実効値が大きく変動する。そこで、商用系統電源の高調波電圧変動率が所定比率を超えた状態が所定時間継続すると単独運転状態であると検出することにより不要検出を回避することができるようになる。   When reactive power is injected into the commercial power supply, even if the harmonic component of the commercial power supply fluctuates due to some reason, the harmonic voltage effective value calculated in the commercial system cycle before and after that does not fluctuate significantly. On the other hand, when the power supply from the commercial system power supply is stopped and the single operation state is entered, the harmonic voltage effective value calculated in the subsequent continuous cycle greatly fluctuates. Therefore, if the state in which the harmonic voltage fluctuation rate of the commercial system power supply exceeds a predetermined ratio continues for a predetermined time, it is possible to avoid unnecessary detection by detecting that it is in a single operation state.

具体的に本実施形態では、単独運転検出部24は商用系統周波数fgrid及び運転周波数fPLLの双方の現在値、1商用系統周期前の値及び2商用系統周期前の値に基づいて、双方が連続する複数の商用系統周期で一方向に変化すると判定した場合で、且つ、商用系統電圧euwの高調波電圧変動率ΔTHDが所定比率を超え、その状態が所定時間継続する場合に単独運転状態であると検出し、何れか一方が満たされない場合には不要検出を回避するべく正常状態であると判断するように構成されている。 Specifically, in the present embodiment, the isolated operation detection unit 24 is based on both the current value of the commercial system frequency fgrid and the operating frequency fPLL , the value before one commercial system cycle, and the value before two commercial system cycles. Is determined to change in one direction with a plurality of continuous commercial system cycles, and when the harmonic voltage fluctuation rate ΔTHD of the commercial system voltage e uw exceeds a predetermined ratio and the state continues for a predetermined time It is configured to detect a state and to determine that the state is normal in order to avoid unnecessary detection when either one is not satisfied.

具体的には、以下の〔数9〕に示すように、32サイクル前の運転周波数fPLL及び商用系統周波数fgridの平均値に対する現在値(z)、一つ前の値(z−1)及び二つ前の値(z−2)との偏差の積Δfvar(総合周波数変動値)が所定の閾値fcst以上であれば単独運転状態であり、閾値fcst未満であれば正常であると判断することができる。 Specifically, as shown in [Equation 9] below, the current value (z) and the previous value (z-1) with respect to the average value of the operating frequency f PLL and commercial system frequency f grid 32 cycles before If the product Δf var (total frequency fluctuation value) of the deviation from the previous value (z−2) is equal to or greater than a predetermined threshold value f cst , it is in an isolated operation state, and if it is less than the threshold value f cst , it is normal. It can be judged.

ここに、閾値fcstは基本波周波数の4〜9%の範囲の値に設定することが好ましく、例えば商用系統周波数が50Hzであれば、fcstは2.0〜4.5の範囲に設定することが好ましい。

Figure 0005969059
Here, the threshold f cst is preferably set to a value in the range of 4 to 9% of the fundamental frequency. For example, if the commercial system frequency is 50 Hz, f cst is set to a range of 2.0 to 4.5. It is preferable to do.
Figure 0005969059

尚、本実施形態では、図8(a)に示すように、32サイクル前の運転周波数fPLL及び商用系統周波数fgridの平均値として、32サイクル前を基準にその前32サイクルの各商用系統周波数の平均値が採用されているが、平均値を求めるサイクル数は32に制限される必要はなく適宜設定することができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 8 (a), the average value of the operating frequency f PLL and the commercial system frequency f grid before 32 cycles is used as an average value for each commercial system for the previous 32 cycles based on the previous 32 cycles. Although the average value of the frequencies is adopted, the number of cycles for obtaining the average value need not be limited to 32 and can be set as appropriate.

また、図8(b)に示すように、高調波電圧変動率ΔTHDは32サイクル前の高調波電圧実効値THDの平均値として、32サイクル前を基準にその前32サイクルの各高調波電圧実効値THDの平均値が採用され、以下の〔数10〕により算出されている。同様に、平均値を求めるサイクル数は32に制限される必要はなく適宜設定することができる。

Figure 0005969059
Further, as shown in FIG. 8 (b), the harmonic voltage fluctuation rate ΔTHD is an average value of the harmonic voltage effective value THD v 32 cycles before, and each harmonic voltage of the previous 32 cycles based on 32 cycles before. An average value of the effective values THD v is adopted and is calculated by the following [Equation 10]. Similarly, the number of cycles for obtaining the average value need not be limited to 32 and can be set as appropriate.
Figure 0005969059

上述した力率可変制御装置10によって、本発明による力率可変制御方法が実行される。
即ち、商用系統電圧euw、LCフィルタのコンデンサ電流i、コンデンサ容量C、内部抵抗Rとして、インバータ出力電流iinvの計測値から

Figure 0005969059

で求まるコンデンサ電流iを減算することによりパワーコンディショナから商用系統電源に出力される逆潮流電流ispを推定する逆潮流電流推定ステップと、商用系統電圧euwの計測値から商用系統電圧euwの位相角度θuwを出力する第1のPLL処理ステップと、逆潮流電流推定ステップで推定された逆潮流電流ispから逆潮流電流ispの位相角度θspを出力する第2のPLL処理ステップと、第1のPLL処理ステップ及び第2のPLL処理ステップから出力される位相角度から得られる商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、力率帰還信号及び無効電流帰還信号を生成する帰還信号生成ステップと、力率帰還信号に基づいて逆潮流電力の力率が力率指令値に収束するように目標力率を生成する力率制御ステップと、力率制御ステップで生成された目標力率と無効電流帰還信号に基づいてインバータを制御するインバータ制御部に無効電流目標値を出力する無効電流制御ステップと、備えているパワーコンディショナの力率可変制御方法が実行される。 The power factor variable control method according to the present invention is executed by the power factor variable control apparatus 10 described above.
That is, from the measured value of the inverter output current i inv as the commercial system voltage e uw , the capacitor current i c of the LC filter, the capacitor capacity C f , and the internal resistance R c
Figure 0005969059

The reverse power flow current estimation step for estimating the reverse power flow current i sp output from the power conditioner to the commercial power supply by subtracting the capacitor current ic obtained in step (b), and the commercial system voltage e from the measured value of the commercial system voltage e uw a first PLL processing step of outputting the phase angle theta uw of uw, second PLL processing for outputting the phase angle theta sp of backward flow current i sp from reverse flow current i sp estimated by the backward flow current estimation step And the phase difference Δφ (θ uw −θ sp ) between the commercial system voltage e uw and the reverse flow current i sp obtained from the phase angle output from the first PLL processing step and the second PLL processing step. A feedback signal generation step for generating a power factor feedback signal and a reactive current feedback signal, and a power factor of reverse power flow converges to a power factor command value based on the power factor feedback signal. Power factor control step for generating the target power factor, and reactive current for outputting the reactive current target value to the inverter control unit for controlling the inverter based on the target power factor generated in the power factor control step and the reactive current feedback signal The control step and the power factor variable control method of the power conditioner provided are executed.

上述した実施形態では、力率可変制御装置に能動的単独運転検出方式を実行する無効電力注入部及び単独運転検出部等を備えた構成を説明したが、力率可変制御装置10に能動的単独運転検出方式を備えていない構成であっても本発明を採用することができることは言うまでもない。   In the above-described embodiment, the configuration in which the variable power factor control device includes the reactive power injection unit and the single operation detection unit that execute the active islanding detection method has been described. It goes without saying that the present invention can be adopted even in a configuration that does not include an operation detection method.

上述の各実施形態は本発明によるパワーコンディショナの力率可変制御装置及び制御方向の一例に過ぎず、各構成ブロックの具体的な構成(ハードウェアやソフトウェア)や各種の数値等は本発明による作用効果が奏される範囲で適宜変更設計することも可能であることはいうまでもない。   Each of the above-described embodiments is merely an example of a power factor variable control device and a control direction of a power conditioner according to the present invention. Specific configurations (hardware and software), various numerical values, and the like of each component block are according to the present invention. Needless to say, it is possible to change and design appropriately within the range where the effects are exhibited.

以下に、上述した力率制御部を備えた本発明による力率可変制御装置が組み込まれたパワーコンディショナと、力率制御部を備えていないパワーコンディショナについて比較実験を行なった結果を説明する。   Below, the result of having performed a comparative experiment about the power conditioner incorporating the power factor variable control device according to the present invention having the power factor control unit described above and the power conditioner not having the power factor control unit will be described. .

商用系統連系運転時の力率指令値PFを0.9に設定し、入力電力を条件1から3まで変更した場合の力率を計測した。
図9(a),(b)には、そのときの力率の実測値PF、有効電力Puw、無効電力Quw及び皮相電力Suwの実験結果が示されている。図9(a)は力率制御部を備えていない場合の実験結果であり、図9(b)は力率制御部を備えた場合の実験結果である。これらから、本発明による力率可変制御装置を導入することにより、入力電力が変化しても力率一定に制御されることが確認できた。
The power factor was measured when the power factor command value PF * during commercial grid connection operation was set to 0.9 and the input power was changed from condition 1 to 3.
9A and 9B show experimental results of the actual power factor PF, active power P uw , reactive power Q uw, and apparent power S uw at that time. FIG. 9A shows the experimental results when the power factor control unit is not provided, and FIG. 9B shows the experimental results when the power factor control unit is provided. From these, it was confirmed that by introducing the power factor variable control device according to the present invention, the power factor is controlled to be constant even if the input power changes.

図9(c),(d)には、条件3の入力電力に対する力率指令値PF、実測値PF及び誤差値ΔPFの実験結果が示されている。図9(c)は進み電力の実験結果であり、図9(d)は遅れ電力の実験結果である。これらから、定常状態では全ての誤差値ΔPFが±0.5%以下となることが明らかになった。 9C and 9D show experimental results of the power factor command value PF * , the actual measurement value PF, and the error value ΔPF with respect to the input power under condition 3. FIG. 9C shows the experimental result of the advanced power, and FIG. 9D shows the experimental result of the delayed power. From these, it became clear that all error values ΔPF are ± 0.5% or less in the steady state.

1:DC/DCコンバータ
3:インバータ
4:LCフィルタ
10:力率可変制御装置
11:逆潮流電流推定部
12:第1のPLL処理部
13:第2のPLL処理部
14:帰還信号生成部
15:力率制御部
16:無効電流制御部
17:直流電圧制御部
18:出力制限部
19:無効電力生成部
20:有効電力生成部
21:インバータ制御部
22:PWM制御部
24:単独運転検出部
25:無効電力注入量算出部
100:分散型電源(太陽電池発電装置)
PC:パワーコンディショナ
SP:太陽電池パネル
S1,S2,S3,S4:インバータブリッジに備えたスイッチ素子
1: DC / DC converter 3: inverter 4: LC filter 10: variable power factor control device 11: reverse power flow current estimation unit 12: first PLL processing unit 13: second PLL processing unit 14: feedback signal generation unit 15 : Power factor control unit 16: Reactive current control unit 17: DC voltage control unit 18: Output limiting unit 19: Reactive power generation unit 20: Active power generation unit 21: Inverter control unit 22: PWM control unit 24: Isolated operation detection unit 25: Reactive power injection amount calculation unit 100: Distributed power source (solar cell power generator)
PC: Power conditioner SP: Solar cell panels S1, S2, S3, S4: Switch elements provided in the inverter bridge

Claims (12)

直流発電電力を交流電力に変換して商用系統と連系するインバータと、前記インバータの出力から高調波成分を除去するLCフィルタを備えたパワーコンディショナの力率可変制御装置であって、
商用系統電圧euw、LCフィルタのコンデンサ電流i、コンデンサ容量C、内部抵抗Rとして、インバータ出力電流iinvの計測値から
Figure 0005969059

で求まるコンデンサ電流iを減算することによりパワーコンディショナから商用系統電源に出力される逆潮流電流ispを推定する逆潮流電流推定部と、
商用系統電圧euwの計測値から商用系統電圧euwの位相角度θuwを出力する第1のPLL処理部と、
前記逆潮流電流推定部で推定された逆潮流電流ispから逆潮流電流ispの位相角度θspを出力する第2のPLL処理部と、
前記第1のPLL処理部及び第2のPLL処理部から出力される位相角度から得られる商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、力率帰還信号及び無効電流帰還信号を生成する帰還信号生成部と、
前記力率帰還信号に基づいて逆潮流電力の力率が力率指令値に収束するように目標力率を生成する力率制御部と、
前記力率制御部で生成された目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御部に無効電流目標値を出力する無効電流制御部と、
を備えているパワーコンディショナの力率可変制御装置。
A power factor variable control device for a power conditioner comprising an inverter connected to a commercial system by converting DC generated power into AC power, and an LC filter for removing harmonic components from the output of the inverter,
From the measured value of the inverter output current i inv as the commercial system voltage e uw , the capacitor current i c of the LC filter, the capacitor capacity C f , and the internal resistance R c
Figure 0005969059

A reverse flow current estimation unit that estimates the reverse flow current i sp output from the power conditioner to the commercial power supply by subtracting the capacitor current ic obtained by
A first PLL unit for outputting the phase angle theta uw commercial system voltage e uw from the measured value of the commercial power system voltage e uw,
A second PLL processing unit that outputs a phase angle θ sp of the reverse flow current i sp from the reverse flow current i sp estimated by the reverse flow current estimation unit;
Based on the phase difference Δφ (θ uw −θ sp ) between the commercial system voltage e uw obtained from the phase angle output from the first PLL processing unit and the second PLL processing unit and the reverse flow current i sp. A feedback signal generator for generating a rate feedback signal and a reactive current feedback signal;
A power factor control unit that generates a target power factor so that the power factor of the reverse power flow converges to a power factor command value based on the power factor feedback signal;
A reactive current control unit that outputs a reactive current target value to an inverter control unit that controls the inverter based on the target power factor generated by the power factor control unit and the reactive current feedback signal;
A power factor variable control device of a power conditioner equipped with
前記力率制御部は、力率指令値と力率帰還信号の偏差に基づいて補正値を生成するPI制御部と、前記PI制御部で生成された補正値に力率指令値を加算して得られる力率目標値PF realから無効電力を求める係数
Figure 0005969059

を生成し、力率指令値に従って当該係数に進相または遅相を示す符号を付加する係数生成部を備えて構成されている請求項1記載のパワーコンディショナの力率可変制御装置。
The power factor control unit adds a power factor command value to the PI control unit that generates a correction value based on a deviation between the power factor command value and the power factor feedback signal, and the correction value generated by the PI control unit. Coefficient for finding reactive power from the obtained power factor target value PF * real
Figure 0005969059

The power factor variable control device for a power conditioner according to claim 1, further comprising: a coefficient generation unit that generates a power factor command value and adds a sign indicating phase advance or delay to the coefficient according to the power factor command value.
商用系統周波数の計測値から得られる所定時間内の周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出部と、
前記無効電力注入量の無効電力が注入されたときの商用系統周波数、運転周波数および高調波電圧実効値に基づいて単独運転状態であるか否かを検出する単独運転検出部と、をさらに備え、
前記無効電流制御部は、前記力率制御部で生成された目標力率に前記無効電力注入量算出部で算出された無効電力注入量を反映した最終目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータに無効電流目標値を出力するように構成されている請求項1または2記載のパワーコンディショナの力率可変制御装置。
A reactive power injection amount calculating unit that calculates a reactive power injection amount according to a frequency deviation within a predetermined time obtained from a measurement value of a commercial system frequency;
A single operation detection unit that detects whether or not a single operation state based on the commercial system frequency, the operation frequency, and the harmonic voltage effective value when the reactive power of the reactive power injection amount is injected,
The reactive current control unit is based on a final target power factor that reflects the reactive power injection amount calculated by the reactive power injection amount calculation unit in the target power factor generated by the power factor control unit and the reactive current feedback signal. The power factor variable control device for a power conditioner according to claim 1 or 2, wherein a reactive current target value is output to the inverter.
前記無効電力注入量算出部は、ある時点の周波数偏差に応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量を算出する周波数対応無効電力注入量算出部と、ある時点の周波数偏差に変動がなく基本波電圧及び/または高調波電圧が変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量を算出するステップ無効電力注入量算出部と、を備えている請求項3記載のパワーコンディショナの力率可変制御装置。   The reactive power injection amount calculation unit calculates a reactive power injection amount from a frequency deviation / reactive power injection amount characteristic table in which a reactive power injection amount is determined so that a subsequent frequency deviation gradually increases according to a frequency deviation at a certain time. Reactive power injection amount calculation unit for frequency to be calculated and a constant amount of reactive power injection in a constant direction when the fundamental voltage and / or harmonic voltage fluctuates without fluctuation at a certain time. The power factor variable control device for a power conditioner according to claim 3, further comprising: a step reactive power injection amount calculation unit that performs the step. 前記無効電流制御部により出力される無効電流目標値の更新時期は、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に設定され、測定した逆潮流電流ispの無効成分が逆潮流電流ispの絶対値の最大値の近傍時期で変化するように構成されている請求項1から4の何れかに記載のパワーコンディショナの力率可変制御装置。 The reactive current target value output by the reactive current control unit is updated every half cycle of the commercial system frequency, and is set to a time when the absolute value of the reverse flow current i sp shows the maximum value or a time close thereto, the power of the power conditioner as claimed in claim 1, which is configured to vary timing near to one of the fourth absolute value maximum value of the reactive component is reverse flow current i sp of the measured reverse flow current i sp Variable rate control device. 出力電力が定格電力に対して所定の許容範囲を逸脱すると、前記無効電流制御部により出力される無効電流目標値を制限する出力制限部を備えている請求項1から5の何れかに記載のパワーコンディショナの力率可変制御装置。   The output limiting part which limits the reactive current target value output by the said reactive current control part if output electric power deviates from the predetermined | prescribed allowable range with respect to rated power is provided in any one of Claim 1 to 5 Power factor variable control device for power conditioner. 直流発電電力を交流電力に変換して商用系統と連系するインバータと、前記インバータの出力から高調波成分を除去するLCフィルタを備えたパワーコンディショナの力率可変制御方法であって、
商用系統電圧euw、LCフィルタのコンデンサ電流i、コンデンサ容量C、内部抵抗Rとして、インバータ出力電流iinvの計測値から
Figure 0005969059

で求まるコンデンサ電流iを減算することによりパワーコンディショナから商用系統電源に出力される逆潮流電流ispを推定する逆潮流電流推定ステップと、
商用系統電圧euwの計測値から商用系統電圧euwの位相角度θuwを出力する第1のPLL処理ステップと、
前記逆潮流電流推定ステップで推定された逆潮流電流ispから逆潮流電流ispの位相角度θspを出力する第2のPLL処理ステップと、
前記第1のPLL処理ステップ及び第2のPLL処理ステップから出力される位相角度から得られる商用系統電圧euwと逆潮流電流ispの位相差Δφ(θuw−θsp)に基づいて、力率帰還信号及び無効電流帰還信号を生成する帰還信号生成ステップと、
前記力率帰還信号に基づいて逆潮流電力の力率が力率指令値に収束するように目標力率を生成する力率制御ステップと、
前記力率制御ステップで生成された目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータを制御するインバータ制御部に無効電流目標値を出力する無効電流制御ステップと、
を備えているパワーコンディショナの力率可変制御方法。
A power factor variable control method for a power conditioner comprising an inverter connected to a commercial system by converting DC generated power into AC power, and an LC filter for removing harmonic components from the output of the inverter,
From the measured value of the inverter output current i inv as the commercial system voltage e uw , the capacitor current i c of the LC filter, the capacitor capacity C f , and the internal resistance R c
Figure 0005969059

A reverse flow current estimation step for estimating a reverse flow current i sp output from the power conditioner to the commercial power supply by subtracting the capacitor current ic obtained by
A first PLL processing step of outputting the phase angle theta uw commercial system voltage e uw from the measured value of the commercial power system voltage e uw,
A second PLL processing step for outputting a phase angle θ sp of the reverse flow current i sp from the reverse flow current i sp estimated in the reverse flow current estimation step ;
Based on the phase difference Δφ (θ uw −θ sp ) between the commercial grid voltage e uw and the reverse flow current i sp obtained from the phase angle output from the first PLL processing step and the second PLL processing step, the force A feedback signal generation step for generating a rate feedback signal and a reactive current feedback signal;
A power factor control step of generating a target power factor so that the power factor of the reverse power flow converges to a power factor command value based on the power factor feedback signal;
A reactive current control step of outputting a reactive current target value to an inverter control unit that controls the inverter based on the target power factor generated in the power factor control step and the reactive current feedback signal;
A power factor variable control method for a power conditioner equipped with
前記力率制御ステップは、力率指令値と力率帰還信号の偏差に基づいて補正値を生成するPI制御ステップと、前記PI制御ステップで生成された補正値に力率指令値を加算して得られる力率目標値PF realから無効電力を求める係数
Figure 0005969059

を生成し、力率指令値に従って当該係数に進相または遅相を示す符号を付加する係数生成ステップを備えて構成されている請求項7記載のパワーコンディショナの力率可変制御方法。
The power factor control step includes a PI control step for generating a correction value based on a deviation between the power factor command value and the power factor feedback signal, and adding the power factor command value to the correction value generated in the PI control step. Coefficient for finding reactive power from the obtained power factor target value PF * real
Figure 0005969059

The power factor variable control method for a power conditioner according to claim 7, further comprising: a coefficient generation step for generating a power factor and adding a sign indicating a phase advance or delay to the coefficient according to the power factor command value.
商用系統周波数の計測値から得られる所定時間内の周波数偏差に応じて無効電力注入量を算出する無効電力注入量算出ステップをさらに備え、
前記無効電流制御ステップは、前記力率制御ステップで生成された目標力率に前記無効電力注入量算出ステップで算出された無効電力注入量を反映した最終目標力率と前記無効電流帰還信号に基づいて前記インバータに無効電流目標値を出力するように構成されている請求項7または8記載のパワーコンディショナの力率可変制御方法。
A reactive power injection amount calculating step of calculating a reactive power injection amount according to a frequency deviation within a predetermined time obtained from a measurement value of a commercial system frequency;
The reactive current control step is based on the final target power factor reflecting the reactive power injection amount calculated in the reactive power injection amount calculating step and the reactive current feedback signal in the target power factor generated in the power factor control step. The power factor variable control method for a power conditioner according to claim 7 or 8, wherein a reactive current target value is output to the inverter.
前記無効電力注入量算出ステップは、ある時点の周波数偏差に応じて以後の周波数偏差が次第に大きくなるように無効電力注入量が定められた周波数偏差・無効電力注入量特性テーブルから無効電力注入量を算出する周波数対応無効電力注入量算出ステップと、ある時点の周波数偏差に変動がなく基本波電圧及び/または高調波電圧が変動する場合に電流位相が一定方向で一定量の無効電力注入量を算出するステップ無効電力注入量算出ステップと、を備えている請求項9記載のパワーコンディショナの力率可変制御方法。   The reactive power injection amount calculating step calculates a reactive power injection amount from a frequency deviation / reactive power injection amount characteristic table in which a reactive power injection amount is determined so that a subsequent frequency deviation gradually increases according to a frequency deviation at a certain time. Reactive power injection amount calculation step for frequency to be calculated, and when the fundamental wave voltage and / or harmonic voltage fluctuate with no fluctuation in frequency deviation at a certain time, calculate a constant amount of reactive power injection amount with a constant current phase The power factor variable control method for a power conditioner according to claim 9, further comprising: a step of calculating a reactive power injection amount calculating step. 前記無効電流制御ステップにより出力される無効電流目標値の更新時期は、商用系統周波数の半周期毎であって逆潮流電流ispの絶対値が最大値を示す時期またはその近傍時期に設定されている請求項7から10の何れかに記載のパワーコンディショナの力率可変制御方法。 The update time of the reactive current target value output by the reactive current control step is set to a time when the absolute value of the reverse flow current isp is the maximum value or a time close thereto every half cycle of the commercial system frequency. The power factor variable control method for a power conditioner according to any one of claims 7 to 10. 出力電力が定格電力に対して所定の許容範囲を逸脱すると、前記無効電流制御ステップにより出力される無効電流目標値を制限する出力制限ステップを備えている請求項7から11の何れかに記載のパワーコンディショナの力率可変制御方法。
The output limiting step of limiting the reactive current target value output by the reactive current control step when the output power deviates from a predetermined allowable range with respect to the rated power. The power factor variable control method of the inverter.
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