JPH10304572A - Solar light power generation system - Google Patents

Solar light power generation system

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JPH10304572A
JPH10304572A JP9104234A JP10423497A JPH10304572A JP H10304572 A JPH10304572 A JP H10304572A JP 9104234 A JP9104234 A JP 9104234A JP 10423497 A JP10423497 A JP 10423497A JP H10304572 A JPH10304572 A JP H10304572A
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JP
Japan
Prior art keywords
phase
voltage
power supply
commercial power
distribution system
Prior art date
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Pending
Application number
JP9104234A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Okuzawa
勝広 奥沢
Kunihiko Fuji
邦彦 冨士
Masaharu Yaginuma
正治 八木沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd, Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP9104234A priority Critical patent/JPH10304572A/en
Publication of JPH10304572A publication Critical patent/JPH10304572A/en
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a backward current by applying a PLL control system as a means for controlling the phase synchronization of a power source voltage in a solar light power generation system, monitoring always the phase error component of a distribution system voltage and an inverter output voltage, highly precisely detecting the error component, independently of the condition of a load connected with the linkage point of the inverter when the distribution system is interrupted, and surely analyzing the distribution system. SOLUTION: A phase-detecting means 101 receives a voltage feedback signal from a PT 56 connected with a linkage point, and controls a voltage (v) of distribution system 58 and an output voltage (v') of the inverter 52 in such a manner that the voltages have the same phase. The error of the phasedetecting means 101 causes a phase difference between the voltage (v) of the distribution system 58 and the output voltage (Δω) of the inverter 52. In order to correct the phase difference, a correction value Aco is increased or decreased, and phase synchronization of both of the voltages and an inverter output current (i) is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は太陽光発電システム
に関する。
The present invention relates to a photovoltaic power generation system.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5および図6は、平成6年の電気学会
論文誌B.114 巻4号で提案された太陽光発電システ
ムの一例を示すもので、図5はシステムの構成を示す構
成図、図6は二つのバンドパスフィルタ〔以下BPFと
いう〕541および542の周波数対利得特性および周
波数対位相特性を示す特性図である。図5の51は太陽
電池、52はインバータ、53は絶縁トランス、54は
二つのアナログバンドパスフィルタ、55はインバータ
の制御部、56は連系点の交流電圧を監視する計測用の
変圧器〔以下PTという〕、57は連系点に接続された
負荷装置、58は商用電源であるところの配電系統であ
る。系統開閉器59は、配電系統58が停電したとき
に、インバータ52から配電系統58に電流が流れ込ま
ないようにするための逆潮流防止用のスイッチである。
2. Description of the Related Art FIGS. 5 and 6 show an example of a photovoltaic power generation system proposed in the Transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan, B.114, No. 4, 1994. FIG. FIG. 6 and FIG. 6 are characteristic diagrams showing frequency versus gain characteristics and frequency versus phase characteristics of two bandpass filters (hereinafter referred to as BPFs) 541 and 542. 5 is a solar cell, 52 is an inverter, 53 is an isolation transformer, 54 is two analog bandpass filters, 55 is a control unit of the inverter, and 56 is a measuring transformer for monitoring the AC voltage at the interconnection point [ Reference numeral 57 denotes a load device connected to the interconnection point, and 58 denotes a distribution system serving as a commercial power supply. The system switch 59 is a reverse power flow prevention switch for preventing a current from flowing from the inverter 52 to the power distribution system 58 when the power distribution system 58 fails.

【0003】太陽光発電システムは、以下のように動作
する。太陽電池51で発電した直流電力は、インバータ
52で交流電力に変換され絶縁トランス53と系統開閉
器59を介して配電系統58に連系される。一方、BPF5
41および542の中心周波数は図6に示すように、例え
ば48Hzと52Hzのそれぞれ2箇所に設定して、そ
の間の50Hzで周波数対利得の微分値がゼロとなり、
また周波数対位相の大きさがゼロとなるように設計す
る。ここで、配電系統の電圧〔例えば周波数50Hz〕
vはPT56を介してBPF54に加わるため、BPF
54の出力信号i*は、図6の特性から位相特性がゼロ
の周波数点である50Hzで制御系は安定する。i*
は、制御部55に入力される指令値であり、制御部55
はi*の指令を基にパルス幅変調制御〔以下PWM制御
という〕を行いインバータ52の出力iをi*と同位相
にする。このとき、vとi*は同位相となるのでiもv
に対して同位相になる。従って、通常動作時はインバー
タの出力電圧v′は配電系統vと同一の周波数,位相お
よび電圧となり、インバータの出力電流iは配電系統電
圧vに対して力率が1になるように制御される。
[0003] The solar power generation system operates as follows. The DC power generated by the solar cell 51 is converted into AC power by the inverter 52 and is connected to the power distribution system 58 via the insulating transformer 53 and the system switch 59. Meanwhile, BPF5
As shown in FIG. 6, the center frequencies of 41 and 542 are set at, for example, two points each of 48 Hz and 52 Hz, and the differential value of the frequency versus the gain becomes 50 at 50 Hz therebetween.
The design is made so that the magnitude of frequency versus phase is zero. Here, the voltage of the distribution system (for example, frequency 50 Hz)
v joins the BPF 54 via the PT 56,
As for the output signal i * of 54, the control system is stabilized at 50 Hz, which is the frequency point where the phase characteristic is zero from the characteristic of FIG. i *
Is a command value input to the control unit 55,
Performs pulse width modulation control (hereinafter referred to as PWM control) based on the command of i *, and makes the output i of the inverter 52 in phase with i *. At this time, since v and i * have the same phase, i is also v
In phase with respect to. Therefore, during normal operation, the output voltage v 'of the inverter has the same frequency, phase and voltage as the distribution system v, and the output current i of the inverter is controlled so that the power factor becomes 1 with respect to the distribution system voltage v. .

【0004】ところで、配電系統58が工事や事故など
で停電した場合、インバータ52の出力電圧v′がその
まま負荷装置57に加わることになり、インバータ出力
電流iは、連系点に接続されている負荷によって決定さ
れる電圧を基に制御される。このとき、もし負荷装置5
7がモータなどの誘導性の負荷であった場合、インバー
タの出力電圧v′は電流iに対して進み位相となる。こ
のため、BPFの出力電流i*はインバータの出力電流
iに対して進み位相となるので、図6の周波数対位相特
性により、i*は周波数を増加する方向にiを制御す
る。i*の周波数指令値が上昇していくと、制御系はゲ
インが大きくiとi*が同相となる、位相がゼロのフィ
ードバック周波数52Hzで安定する。また負荷装置5
7が容量性の場合、制御部55は逆にiの周波数を減少
するように制御して48Hz付近に移動する。従って、
制御部55は、インバータの出力周波数を監視すること
によって配電系統58の停電を検知することができ、こ
れによって系統開閉器59をオフしてインバータ52と
配電系統58を解列する。
When the power distribution system 58 is out of service due to construction or accident, the output voltage v 'of the inverter 52 is directly applied to the load device 57, and the inverter output current i is connected to the interconnection point. It is controlled based on the voltage determined by the load. At this time, if the load device 5
If 7 is an inductive load such as a motor, the output voltage v 'of the inverter has a leading phase with respect to the current i. For this reason, the output current i * of the BPF has a leading phase with respect to the output current i of the inverter, so that i * controls i in the direction of increasing the frequency according to the frequency versus phase characteristic of FIG. As the frequency command value of i * increases, the gain of the control system becomes large, and i and i * become in phase. Load device 5
If 7 is capacitive, the control unit 55 controls to decrease the frequency of i and moves to around 48 Hz. Therefore,
The control unit 55 can detect a power failure of the power distribution system 58 by monitoring the output frequency of the inverter, thereby turning off the system switch 59 and disconnecting the inverter 52 and the power distribution system 58.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の太陽光発電シス
テムは以上のように構成されており、従来例では±2Hz
の精度で停電を検知することが可能である。太陽光発電
システムの系統異常時の逆潮流防止は、電力系統の保安
や保全および復旧作業を行う作業者の感電防止などの安
全を図る上で重要な機能であるので、非常に高い精度で
の検出が要求される。図5の構成において高精度で周波
数シフトによる検出を行うためには、BPFのQ〔フィル
タの先鋭度〕を上げることが要求される。そのために
は、リアクタンス,コンデンサおよび抵抗などの素子自
体の定数のバラツキの少ない精密級の素子を使用した
り、温度特性の優れた素子を使用するなどしてフィルタ
の中心周波数を設計値に極力近づける対策が必要であ
る。このような素子を使用することによってコスト高に
なってしまう懸念がある。また、実装設計においても浮
遊容量や配線のリアクタンスの影響を少なくするため
に、高密度実装を行い耐ノイズ性を高めることが必要
で、そのためのシールド材やノイズ対策部品にかかる費
用も無視できない。さらに、軽負荷および無負荷の場合
や同一の配線系統に容量性負荷や誘導性負荷が多数接続
される場合などは、インバータの出力電流の位相ずれが
小さくなり、周波数シフトが起きない場合がある。
The conventional photovoltaic power generation system is configured as described above.
It is possible to detect a power failure with an accuracy of. Preventing reverse power flow in the event of a system failure in a photovoltaic power generation system is an important function for ensuring the safety of the power system and preventing electric shock for workers performing maintenance and restoration work. Detection is required. In order to perform detection by frequency shift with high accuracy in the configuration of FIG. 5, it is required to increase the Q (filter sharpness) of the BPF. For this purpose, use a precision-grade element with little variation in the constants of the element itself, such as reactance, capacitor, and resistance, or use an element with excellent temperature characteristics to make the center frequency of the filter as close as possible to the design value. Measures are needed. There is a concern that the use of such an element will increase the cost. Also, in the mounting design, it is necessary to increase the noise resistance by performing high-density mounting in order to reduce the influence of the stray capacitance and the reactance of the wiring, and the cost of the shielding material and noise suppression components for that purpose cannot be ignored. In addition, when there is a light load and no load, or when a large number of capacitive loads or inductive loads are connected to the same wiring system, the phase shift of the output current of the inverter becomes small, and a frequency shift may not occur. .

【0006】本発明の目的は、停電検知の一つである周
波数シフト方式において、素子のバラツキなどのハード
ウエアの影響による周波数検出誤差を無くし、負荷条件
に依存せずに、確実にしかも高精度に停電を検出して速
やかに配電系統と解列し、逆潮流を防止することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate a frequency detection error due to the influence of hardware such as variation of elements in a frequency shift method which is one of power failure detection, and to ensure a high accuracy without depending on a load condition. The purpose of the present invention is to prevent a reverse power flow by detecting a power outage and quickly disconnecting from the power distribution system.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前述の目的は、周知のP
LL〔Phase Locked Loop 〕制御系の一部の信号を利用
することによって達成できる。PLL制御は、アナログ
回路やマイコンの制御処理によって実現できるが、説明
は特に図7の(a)および(b)のマイコンによる制御
ブロック図を基に行う。図7(a)は、配電系統が三相
交流の場合の例で、U相とW相の相電圧を二軸の直交座
標に変換するα−β変換部71,α−β変換した直交座
標を静止座標に変換するd−q変換部72,比例・積分
〔以下PIという〕制御を行うPI補償系73、および
位相指令θd*′によりsin 波とcos 波を発生するsin
/cos 発生部74で構成される。ω0*は、1回毎の加
算されるデータである。例えば、インバータの出力周波
数を50Hzとして運転し、1周期間の加算回数を10
0回とした場合、ω0*は3.6゜ となる。Δωは無効
電圧成分Vdの誤差に対する補正値であり、ω0*との
和の積算値75により0゜〜360゜に変化する位相指
令値θd*を作成する。また、有効分と無効分は位相が
90゜ずれているので無効電圧成分を算出するために、
θd*に90゜遅らせた76位相指令値θd*′からsi
n /cos 発生部74よりsinθ とcosθ を発生させ、α
−β変換71したα軸とβ軸の値と前記のsinθとcosθ
でd−q変換72を行い無効電圧成分Vdを算出する。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned object is achieved by the well-known P
This can be achieved by using some signals of the LL (Phase Locked Loop) control system. Although the PLL control can be realized by control processing of an analog circuit or a microcomputer, the description will be made based on the control block diagrams of the microcomputer of FIGS. 7A and 7B. FIG. 7A shows an example in which the power distribution system is a three-phase alternating current. The α-β conversion unit 71 converts the U-phase and W-phase phase voltages into two-axis orthogonal coordinates, and the α-β converted orthogonal coordinates. To a stationary coordinate, a d-q converter 72, a PI compensation system 73 for proportional / integral (hereinafter referred to as PI) control, and a sin for generating a sin wave and a cos wave by the phase command θd * '.
/ Cos generating section 74. ω0 * is data to be added each time. For example, the inverter is operated at an output frequency of 50 Hz, and the number of additions in one cycle is 10
When it is set to 0 times, ω0 * becomes 3.6 °. Δω is a correction value for the error of the reactive voltage component Vd, and creates a phase command value θd * that changes from 0 ° to 360 ° based on the integrated value 75 of the sum with ω0 *. In addition, since the effective component and the invalid component are out of phase by 90 °, in order to calculate the invalid voltage component,
from the 76 phase command value θd * 'delayed by 90 ° from θd *
n / cos generating section 74 generates sinθ and cosθ, and α
The values of the α-axis and the β-axis after the −β conversion 71 and the above-mentioned sin θ and cos θ
Perform the dq conversion 72 to calculate the invalid voltage component Vd.

【0008】制御は、Vdをゼロにするように行う。通
常動作時は、U相とW相の相電圧は位相差240゜と電
圧が一定で安定している。PI補償系73の補正値Δω
は、d−q変換72されたVdの誤差分から算出され
る。このΔωにより位相指令値θd*′は微少増減し、
d−q変換72を行うsinθ とcosθ が調整されVdの
誤差はゼロに補正される。従って、Δωの偏差もゼロ近
辺で推移する。
The control is performed so that Vd becomes zero. During normal operation, the phase voltages of the U-phase and the W-phase have a phase difference of 240 ° and the voltage is constant and stable. Correction value Δω of PI compensation system 73
Is calculated from the error of Vd subjected to the dq conversion 72. Due to this Δω, the phase command value θd * 'slightly increases or decreases,
sin θ and cos θ for performing the dq conversion 72 are adjusted, and the error of Vd is corrected to zero. Accordingly, the deviation of Δω also changes near zero.

【0009】次に配電系統が停電すると、インバータは
勝手に自分自身で出力電圧を発生するようになる。そし
て、インバータは自分で発生した出力電圧をα−β変換
71してd−q変換72して無効電圧成分Vdを得る。
前述したようにPLL制御は、Vdをゼロにするように
PI補償系73の補償値Δωを調整する。しかし、Vd
を完全にゼロにすることは、回路〔オペアンプやA/D
変換器など〕のオフセット分やマイコンの演算精度に限
界があることから不可能である。このVdが誤差分を持
つことによって、PI補償系73の積分ゲインが誤差を
蓄積して制御は発散する。つまり、インバータ自身が発
生する出力電圧の無効成分Vdをインバータ自身がゼロ
にしようと制御するので、Vdが完全にゼロにならない
限り制御は収束せずに発散してしまう。制御が発散する
ことにより、補償値Δωが増加減少して周波数シフトが
起こる。例えば、Vdの誤差分がプラスであれば周波数
は減少し、逆にマイナスであれば周波数は増加する方向
にシフトする。
[0009] Next, when the power distribution system loses power, the inverter automatically generates its own output voltage. Then, the inverter performs an α-β conversion 71 and a dq conversion 72 on the output voltage generated by the inverter to obtain an invalid voltage component Vd.
As described above, the PLL control adjusts the compensation value Δω of the PI compensation system 73 so that Vd becomes zero. However, Vd
Is completely reduced to a circuit [operational amplifier or A / D
Converter, etc.) and the calculation accuracy of the microcomputer are limited. Since this Vd has an error, the integral gain of the PI compensation system 73 accumulates the error and the control diverges. That is, since the inverter controls the ineffective component Vd of the output voltage generated by the inverter itself to zero, the control does not converge and diverges unless Vd is completely zero. As the control diverges, the compensation value Δω increases and decreases, causing a frequency shift. For example, if the error of Vd is positive, the frequency decreases, and if it is negative, the frequency shifts in the increasing direction.

【0010】図7(b)は、配電系統が三相交流あるい
は単相交流の場合で各部分の符号は(a)と対応してお
り、(a)との相違点は連系点のゼロクロス電圧点で信
号を発生させる信号発生回路77と位相指令値θd*を
ホールドするサンプル/ホールド回路78を追加したの
と、α−β変換部71,d−q変換部72およびsin/c
os 発生部74を取り除いた点であり、その他の符号は
(a)と同等であるので特に詳細説明は省略する。単相
交流をPLL制御する場合、電源電圧のゼロクロス点で
信号を発生させ77その信号で位相指令値θd*をサン
プル/ホールド回路78にホールドする。制御は、ゼロ
クロス点で位相指令値θd*を0゜にするようにΔωを
補正する。もし、配電系統が停電すると、ゼロクロス信
号発生回路77から信号が出ないので、位相指令値θd
*がサンプル/ホールド回路78に更新されずサンプル
/ホールド回路78にホールドされた値が誤差となり、
PI補償系73の積分ゲインにより誤差が蓄積してΔω
が増加減少して制御が発散し、周波数シフトが起こる。
配電系統が三相交流である場合は、線間電圧や相電圧を
連系点の交流電圧として、連系点ゼロクロス信号発生回
路77に入力しても同様の動作を行うことが出来る。
FIG. 7 (b) shows a case where the distribution system is a three-phase AC or a single-phase AC, and the symbols of the respective parts correspond to those of FIG. 7 (a). A signal generation circuit 77 for generating a signal at a voltage point and a sample / hold circuit 78 for holding a phase command value θd * are added, and an α-β conversion unit 71, a dq conversion unit 72, and a sin / c
This is the point that the os generator 74 has been removed, and the other symbols are the same as those in FIG. When the single-phase alternating current is controlled by the PLL, a signal is generated at the zero crossing point of the power supply voltage, and the signal 77 is used to hold the phase command value θd * in the sample / hold circuit 78. The control corrects Δω so that the phase command value θd * becomes 0 ° at the zero crossing point. If a power failure occurs in the power distribution system, no signal is output from the zero-cross signal generation circuit 77, so the phase command value θd
* Is not updated by the sample / hold circuit 78, and the value held by the sample / hold circuit 78 becomes an error.
An error accumulates due to the integral gain of the PI compensation system 73 and Δω
Control increases and decreases, causing a frequency shift.
When the distribution system is a three-phase AC, the same operation can be performed by inputting the line voltage or the phase voltage to the interconnection point zero cross signal generation circuit 77 as the interconnection point AC voltage.

【0011】以上のことから配電系統の停電検知は、配
電系統が特に三相交流の場合は無効電圧成分Vdの補正
値Δωを、また三相交流あるいは単相交流の場合はゼロ
クロス電圧点の位相指令値の補正値Δωを常に監視する
ことによって行う。つまり、補正値Δωが所定値以上に
なったならば、周波数シフトが起こったと判断し、イン
バータを停止して配電系統と解列するようにすれば逆潮
流を防止できる。また、サンプリング毎に補正値の偏差
を取り、その偏差が所定値以上になったことによって異
常と判断し、逆潮流を防止することができる。さらに、
サンプリング毎の補正量の偏差の絶対値を取り、その値
が所定値以上になったことによって異常と判断し、逆潮
流を防止することも可能である。以上のような方法をマ
イコンなどで行うようにすれば、ハードウエアが不要に
なるので素子のバラツキや温度による影響で周波数検出
点がずれたりせず、素子による信号の遅れもないので正
確な配電系統の停電判定が可能となる。また、一連の処
理をマイコン内で行うのでハードウエアでの判定に比べ
て耐ノイズ性が向上する。さらに、ハードウエアが不要
になることから温度特性や精度の高い素子を使用する必
要がないのでコストが低減される。一方、配電系統の停
電が起こると無効電圧成分Vdの誤差やゼロクロス電圧
点の位相指令θd*の誤差が補正できずに、PI補償系
73の積分ゲインにより誤差分が積算されて、周波数シ
フトが起こるので、連系点に接続された負荷条件に左右
されずに確実に配電系統の停電検知を行うことが出来
る。
From the above, the power failure detection of the distribution system is performed by detecting the correction value Δω of the reactive voltage component Vd when the distribution system is a three-phase AC, and the phase of the zero-crossing voltage point when the distribution system is a three-phase AC or a single-phase AC. This is performed by constantly monitoring the correction value Δω of the command value. That is, if the correction value Δω is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that a frequency shift has occurred, and if the inverter is stopped to be disconnected from the power distribution system, reverse power flow can be prevented. In addition, a deviation of the correction value is obtained for each sampling, and when the deviation becomes equal to or more than a predetermined value, it is determined that there is an abnormality, and reverse power flow can be prevented. further,
It is also possible to take the absolute value of the deviation of the correction amount for each sampling, determine that the value is greater than or equal to a predetermined value, and determine that an abnormality has occurred, thereby preventing reverse power flow. If the above method is performed by a microcomputer or the like, hardware becomes unnecessary, so that the frequency detection point does not shift due to the influence of the variation of the element and the temperature, and there is no signal delay due to the element, so that accurate power distribution is achieved. The power outage determination of the system becomes possible. Further, since a series of processing is performed in the microcomputer, noise resistance is improved as compared with the determination by hardware. Further, since hardware is not required, it is not necessary to use an element having high temperature characteristics and high accuracy, so that the cost is reduced. On the other hand, if a power failure occurs in the power distribution system, the error of the reactive voltage component Vd and the error of the phase command θd * at the zero-cross voltage point cannot be corrected, and the error is integrated by the integral gain of the PI compensation system 73, and the frequency shift is reduced. As a result, the power failure of the distribution system can be reliably detected without being affected by the load conditions connected to the interconnection point.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1および図2は、本発明の一実
施例であり、図1はブロック図、図2は概略フローチャ
ートを示す。
1 and 2 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram and FIG. 2 is a schematic flowchart.

【0013】図1の102の部分は図5の符号と対応し
ており、機能および動作の詳細についての説明は省略す
る。また、制御部55は位相制御手段101に含まれ、
配電系統58の停電検出は、位相制御手段101の信号
によって行うため、BPF54 は不要となる。絶縁トランス
53は、説明上、特に重要ではないので割愛した。図1
の位相検出手段101の部分はPLL制御を利用してお
り、配電系統が三相交流の場合は図7(a)を三相ある
いは単相交流の場合はbの制御ブロック図が挿入され
る。本図の図1の100が、本発明の部分である。10
0の部分の16は1サンプリング前のデータと現サンプ
リングデータの差をとって偏差Δω′を算出している部
分であり、11〜14はコンパレータである。Δωは符
号付きのデータなので、ΔωとΔω′の上限と下限のレ
ベルをそれぞれ監視しなければならない。そこで、ref
1は偏差Δω′の上限リミッタ、ref2は偏差Δω′の
下限リミッタ、ref3は偏差Δωの上限リミッタ、ref4
は偏差Δωの下限リミッタである。
The portion 102 in FIG. 1 corresponds to the reference numeral in FIG. 5, and a detailed description of functions and operations will be omitted. The control unit 55 is included in the phase control unit 101,
Since the power failure detection of the power distribution system 58 is performed by the signal of the phase control means 101, the BPF 54 becomes unnecessary. The insulating transformer 53 has been omitted because it is not particularly important for explanation. FIG.
The phase detection means 101 uses PLL control, and the control block diagram of FIG. 7A is inserted when the distribution system is three-phase AC, and the control block diagram of b is inserted when the distribution system is three-phase or single-phase AC. 1 in FIG. 1 is a part of the present invention. 10
Numeral 16 denotes a part for calculating the difference Δω ′ by taking a difference between data one sample before and current sampling data, and 11 to 14 denote comparators. Since Δω is signed data, it is necessary to monitor the upper and lower levels of Δω and Δω ', respectively. So, ref
1 is the upper limiter of the deviation Δω ', ref2 is the lower limiter of the deviation Δω', ref3 is the upper limiter of the deviation Δω, ref4
Is a lower limiter of the deviation Δω.

【0014】配電系統が停電した場合、前述の解決する
ための手段の項で述べたPLL制御系101の発散によ
り、周波数シフトが起こる。その際、Δωの値はプラス
あるいはマイナス側へシフトしていき、コンパレータ1
1および13はΔωとΔω′が基準電圧〔ref1とref
3〕よりも大きくなった時に、また、コンパレータ12
および14はΔωとΔω′が基準電圧〔ref2とref4〕
よりも小さくなった時に信号を出力して、15のORゲ
ートに信号を伝達する。ORゲート15は4本の入力の
うちのいずれか1つに信号が入ってくるとトリップ信号
17を出力して無記述のマイコンに異常を知らせる。マ
イコンは、トリップ信号17によりインバータを停止し
て配電系統を解列する。このとき、Δωは変化の遅い周
波数変動の検出をΔω′は急峻な周波数変動の検出をす
るために設けたもので、ΔωとΔω′の2つのOR条件
をとることによって確実な保護を実現する。このような
機能は、デジタル回路でも動作させることができる。デ
ジタル回路は、アナログ回路と比較して耐ノイズ性があ
り、信号伝達速度も速いので、非常に高速に保護動作を
行うことが可能である。図2は図1の動作をフローチャ
ートで表したものである。まず最初にΔωを監視21〜
23し、続いてΔω′を監視24〜26していずれの場
合もリミッタ値の判定条件22〜25に合致するときに
インバータを停止28する。それ以外の場合は、現サン
プリングΔωのデータを保持27して通常動作に戻る2
9。例えば、配電系統の電圧波形の品質が悪いとΔωの
変動幅が大きくなり、過不足周波数トリップが起こり易
くなる。このような場合、図2のようなソフト化をする
と上限および下限リミッタの値を簡単に変更することが
できるので、現地装置据えつけ作業時のトラブル対策に
役立つだけでなく、マイコンに機能を盛り込んで保護動
作をさせることによって、回路が不要となるので小型化
が図れる。
When a power failure occurs in the power distribution system, a frequency shift occurs due to the divergence of the PLL control system 101 described in the section of the means for solving the problem. At this time, the value of Δω shifts to the plus or minus side, and the comparator 1
1 and 13, Δω and Δω 'are reference voltages [ref1 and ref
3], the comparator 12
And 14 indicate that Δω and Δω 'are reference voltages [ref2 and ref4]
When the signal becomes smaller than the above, the signal is output, and the signal is transmitted to the 15 OR gates. When a signal enters one of the four inputs, the OR gate 15 outputs a trip signal 17 to notify an undescribed microcomputer of an abnormality. The microcomputer stops the inverter by the trip signal 17 and disconnects the power distribution system. At this time, .DELTA..omega. Is provided for detecting a frequency change with a slow change, and .DELTA..omega. 'Is provided for detecting a steep frequency change, and secures protection by taking two OR conditions of .DELTA..omega. And .DELTA..omega.'. . Such a function can be operated by a digital circuit. A digital circuit has higher noise resistance and a higher signal transmission speed than an analog circuit, and thus can perform a protection operation at a very high speed. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of FIG. First, monitor Δω 21 to 21
23, and then monitor .DELTA..omega..omega. '. In any case, when any of the limiter value determination conditions 22 to 25 is met, the inverter is stopped 28. Otherwise, the data of the current sampling Δω is held 27 and the operation returns to the normal operation 2
9. For example, if the quality of the voltage waveform of the distribution system is poor, the variation width of Δω becomes large, and an over / under frequency trip is likely to occur. In such a case, if the software shown in Fig. 2 is used, the values of the upper and lower limiters can be easily changed. By performing the protection operation in (1), the circuit becomes unnecessary, and the size can be reduced.

【0015】図3はΔωが符号付きデータであるので、
ΔωとΔω′を絶対値変換して監視するようにしたもの
で、図1の100の部分を取り出して第2の実施例に変
更したブロック図である。図1の回路に新たに追加した
機能は、33および34の絶対値変換部で、判定条件は
プラス側の上限リミッタを監視するだけでよい。従って
コンパレータは、31と32の2個で図1と同等の機能
を得ることができる。図4は図3の動作をフローチャー
トにしたものである。図4のフローチャートの処理は、
基本的には図2のフローチャートの処理と同等で、図4
のフローチャートに追加した機能は、ΔωとΔω′を絶
対値に変換する部分42および46と、リミッタの判定
条件の部分43および44である。また、Δω[n]を
絶対値に変換42するにあたり、後半の処理でΔω′を
算出26するためにΔω[n]を保存する必要があるこ
とから、Δω[n]をレジスタに一時退避41および復
帰45している。リミッタの判定条件はプラス側の43
と44の2箇所で判定すればよい。このように、Δωと
Δω′を絶対値に変換して監視しても周波数シフトによ
る停電検知を行える。また、プラス側だけの判定条件を
監視するだけでよいので処理が簡素化される。
In FIG. 3, since Δω is signed data,
FIG. 4 is a block diagram in which Δω and Δω ′ are converted into absolute values for monitoring, and a portion 100 in FIG. 1 is taken out and changed to the second embodiment. The function newly added to the circuit of FIG. 1 is an absolute value converter of 33 and 34, and the judgment condition only needs to monitor the upper limiter on the plus side. Accordingly, two comparators 31 and 32 can obtain a function equivalent to that of FIG. FIG. 4 is a flowchart of the operation of FIG. The processing of the flowchart in FIG.
4 is basically the same as the processing of the flowchart of FIG.
The functions added to the flowchart of FIG. 5 are the parts 42 and 46 for converting Δω and Δω ′ into absolute values, and the parts 43 and 44 for the limiter determination conditions. In addition, since Δω [n] is converted 42 to an absolute value, Δω [n] needs to be stored in order to calculate 26 in the latter half of the processing, so that Δω [n] is temporarily saved in a register. And return 45. The limiter judgment condition is 43 on the plus side.
And 44 may be determined. As described above, even if Δω and Δω ′ are converted into absolute values and monitored, power failure detection due to frequency shift can be performed. Further, since it is only necessary to monitor the determination condition on the plus side only, the processing is simplified.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、電源電圧の位相同期を
制御する手段として周知のPLL制御を利用し、配電系
統が特に三相交流の場合は無効電圧誤差成分の補正値
を、また三相交流や単相交流の場合はゼロクロス電圧点
の位相指令値の誤差成分の補正値を常に監視することに
よって、配電系統の停電検知を行うことができる。その
ため、ハードウエアが不要となりコストが低減され、ハ
ードウエアによる検知方式と比較して耐ノイズ性が図ら
れる。さらにハードウエアでの信号遅れや検出点のずれ
がなくなることから正確な停電検知が可能となる。ま
た、電源電圧との位相同期制御が正常に行われなくなる
と、誤差分が積算されることによって周波数シフトが起
こるので、連系点に接続される負荷条件に依存せずに停
電検知を行える。
According to the present invention, the well-known PLL control is used as a means for controlling the phase synchronization of the power supply voltage, and when the power distribution system is a three-phase alternating current in particular, the correction value of the invalid voltage error component is corrected. In the case of phase alternating current or single phase alternating current, a power outage detection of the power distribution system can be performed by constantly monitoring the correction value of the error component of the phase command value at the zero-cross voltage point. For this reason, hardware is not required, cost is reduced, and noise resistance is improved as compared with a detection method using hardware. Further, since a signal delay and a shift of a detection point in hardware are eliminated, accurate power failure detection can be performed. Further, when the phase synchronization control with the power supply voltage is not normally performed, the frequency shift occurs due to the integration of the error, so that the power failure can be detected without depending on the load condition connected to the interconnection point.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の形態を表すブロック
図。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のフローチャート。FIG. 2 is a flowchart of FIG.

【図3】本発明の第2の実施例の形態を表すブロック
図。
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図4】図2のフローチャート。FIG. 4 is a flowchart of FIG. 2;

【図5】周波数シフト方式の従来例のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a conventional example of a frequency shift method.

【図6】図5の周波数シフト検出フィルタの特性図。FIG. 6 is a characteristic diagram of the frequency shift detection filter of FIG. 5;

【図7】電源電圧位相同期制御で周知のPLL制御系ブ
ロック図。
FIG. 7 is a block diagram of a PLL control system known in power supply voltage phase synchronization control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11〜14…コンパレータ、15…ORゲート部、16
…偏差算出部、17…トリップ信号、31,32…コン
パレータ、33,34…絶対値変換部、51…太陽電
池、52…インバータ、53…絶縁トランス、54…バ
ンドパスフィルタ、55…制御部、56…計測用検圧
器、57…負荷装置、58…配電系統、59…系統開閉
器、71…α−β変換部、72…d−q変換部、73…
比例・積分補償系、74…sin /cos 生成部、75…積
算部。
11 to 14: comparator, 15: OR gate section, 16
... Deviation calculator, 17 trip signal, 31, 32 comparator, 33, 34 absolute value converter, 51 solar cell, 52 inverter, 53 insulating transformer, 54 bandpass filter, 55 controller 56 ... Measurement voltage detector, 57 ... Load device, 58 ... Distribution system, 59 ... System switch, 71 ... α-β converter, 72 ... dq converter, 73 ...
Proportional / integral compensation system, 74 ... sin / cos generator, 75 ... integrator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 八木沼 正治 千葉県習志野市東習志野七丁目1番1号 日立京葉エンジニアリング株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Shoji Yaginuma 7-1-1 Higashi Narashino, Narashino City, Chiba Prefecture Inside Hitachi Keiyo Engineering Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】太陽電池と前記太陽電池で発電した直流電
力を所定の交流電力に変換する電力変換装置を持ち、前
記電力変換装置を商用電源に連系して電力の授受を行う
太陽光発電システムにおいて、連系点の電圧v′をフィ
ードバック信号とし、配電系統の電圧vとインバータの
出力電圧v′の同期を取り、両者の位相差を誤差とし
て、その誤差を補正する補正値Δωを算出する位相制御
手段を持ち、補正値Δωがある範囲を超えたことによっ
て商用電源異常と認識し、商用電源との連系を遮断する
ことを特徴とする太陽光発電システム。
1. A solar power generation system comprising: a solar cell; and a power converter for converting DC power generated by the solar cell into a predetermined AC power, wherein the power converter is connected to a commercial power supply to transfer power. In the system, the voltage v 'at the interconnection point is used as a feedback signal, the voltage v of the distribution system and the output voltage v' of the inverter are synchronized, and the phase difference between the two is used as an error, and a correction value Δω for correcting the error is calculated. A photovoltaic power generation system comprising: a phase control unit that performs the control, recognizes that a commercial power supply is abnormal when the correction value Δω exceeds a certain range, and cuts off connection to the commercial power supply.
【請求項2】請求項1において、三相商用電源のいずれ
かの二相の電圧を二軸の直交静止座標に変換して無効成
分を算出し、無効成分を誤差分としそれを補正する位相
制御手段を持ち、補正値がある範囲を越えたことによっ
て商用電源異常と認識し、商用電源との連系を遮断する
太陽光発電システム。
2. A phase for converting any two-phase voltage of a three-phase commercial power supply into two-axis orthogonal stationary coordinates to calculate an invalid component, and using the invalid component as an error to correct the invalid component. A photovoltaic power generation system that has control means, recognizes that the commercial power supply is abnormal when the correction value exceeds a certain range, and cuts off the connection to the commercial power supply.
【請求項3】請求項1において、連系点の電圧からゼロ
クロス点で信号を作り、その信号により位相指令値を保
持し、保持された位相指令値の値から位相差を補正する
位相制御手段を持ち、補正値がある範囲を越えたことに
よって商用電源異常と認識し、商用電源との連系を遮断
する太陽光発電システム。
3. A phase control means according to claim 1, wherein a signal is generated at a zero crossing point from a voltage at an interconnection point, a phase command value is held by the signal, and a phase difference is corrected from the held phase command value. A photovoltaic power generation system that recognizes that a commercial power supply is abnormal when the correction value exceeds a certain range, and shuts off the connection to the commercial power supply.
【請求項4】請求項1において、位相制御手段の補正値
をある一定のサンプリング周期で取り込み、そのサンプ
リング毎の偏差を算出し、偏差がある範囲を超えたこと
によって商用電源異常と認識し、商用電源との連系を遮
断する太陽光発電システム。
4. The method according to claim 1, wherein the correction value of the phase control means is taken in at a certain sampling period, a deviation for each sampling is calculated, and when the deviation exceeds a certain range, it is recognized as a commercial power supply abnormality, A photovoltaic power generation system that cuts off the connection to commercial power.
【請求項5】請求項1において、位相制御手段の補正値
のサンプリング毎の偏差を絶対値に変換して、その値が
ある範囲を超えたことによって商用電源異常と認識し、
商用電源との連系を遮断する太陽光発電システム。
5. The system according to claim 1, wherein a deviation of the correction value of the phase control means for each sampling is converted into an absolute value, and when the value exceeds a certain range, it is recognized as a commercial power supply abnormality,
A photovoltaic power generation system that cuts off the connection to commercial power.
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