JPH027872A - 系統連係インバータの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力系統に並列接続されて、この電力系統
と連係して運転するインバータの制御方法に関する。

〔従来の技術〕

太陽電池や燃料電池などの発電システムの容量も増大し
、電力系統と連係しての運転をする機会が多いが、これ
らの電源は直流であることから、インバータによりこの
直流を交流に変換して、このインバータを電力系統と並
列運転を行う。

第３図は直流ｗ源を交流に変換して電力系統と連係運転
を行うインバータの従来例を示した回路図であって、第
３図（イ）はその主要回路部分を、第３図（ロ）は第３
図（イ）に図示の制御装置１４の内部を、それぞれがあ
られしている。

この第３図（イ）において、前述した太陽電池あるいは
燃料電池などの直流電源２か、らの直流電力は、符号４
の自助式インバータにより交流に変換され、変圧器５を
介して電力系統６と並列に接続されるのであるが、この
直流型ａ２とインバータ４はその出力有効電力と共に出
力無効電力の制御を行うのであるが、場合によってはイ
ンバータ４のみを連係運転させて、無効電力補償装置と
して使用することもある。このようにインバータ４が出
力する有効電力と無効電力を制御するために、５咳イン
バータ４の電流と電圧を変流器１１　と計器用変圧器１
２で検出し、これらを電力検出回路１３へ入力させるこ
とで、この電力検出回路１３から有効電力実際値Ｐと無
効電力実際値Ｑとを取出し、これらを有効電力設定値Ｐ
０、無効電力設定値Ｑ１と共に制御装置１４へ入力させ
、この制御装置１４の出力でインバータ４を適切に制ｊ
ｎすることにより、有効・無効電力を設定値どおりに制
御している。

制御装置１４は第３図（ロ）に示すように、有効電力調
節口１８２１、無効電力調節回路２２およびパルス演算
発生回路２３とで構成されており、有効電力設定器１５
から出力する有効電力設定値Ｐ０と、前述の電力検出回
路１３から出力される有効電力実際値Ｐとの偏差を求め
、この偏差を前述の有効電力調節回路２１へ入力させて
いる。また無効電力についても、無効電力設定器１６か
ら出力する無効電力設定値Ｑ０と、電力検出回路１３か
ら出力される無効電力実際（！Ｉ　Ｑとの偏差を演算し
、この偏差を無効電力調節回路２２へ入力させている。

これら有効電力調節回路２１　と無効電力調節回路２２
は、それぞれが入力偏差を零にする制御３′ｌｌ信号を
パルス演算発生回路２３へ出力しており、これに基づい
た点弧・消弧パルスをこのパルス演算発生回路２３から
インバータ４を構成しているスイッチング素子に与えて
、有効電力と無効電力をそれぞれ設定値に維持している
。

第４図は第３図に図示のインバータ４の構成の例を示し
た基本回路図である。すなわち、スイッチング素子とし
てのゲートターンオフサイリスタ（以下ではＧＴＯサイ
リスクと略記する）４１　とフリーホイールダイオード
４２　とを相互に逆並列接続することでアームを形成さ
せ、このアームの６組を３相ブリツジ接続することでイ
ンバータ４が構成されるのであるが、このインバータ４
の直流側には平滑コンデンサ４３を介して直流電源２が
ｔ妾続されており、かつ当該インバータ４の交流側は電
力系統６に接続されている。

第５図は第４図に示すインバータ４で有効電力と無効電
力の制御を行ったときの電力の流れをあられした図であ
る。

この第５図において、直流電力ＰＤＣはインバータ４の
中を通過し、有効電力ｐＡｃとして出力される。一方、
無効電力Ｑ　Ａｃは電力系統とこのインバータ４との間
を循環している電力であることがわかる。それ故、理想
的には、 ａ）Ｐｏｃ＝ＰＡＣ ｂ）ＱａｃはＰＡＣおよびＰＤＣとは無関係であるべき
である。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、インバータ４は第４図に図示のような構
成であることから、ＧＴＯサイリスタ４１　やフリーホ
イールダイオード４２のえん層電圧やその他の装置損失
があるために、実際には前述したａ）　　　ｂ）の条件
は満足されず、下記のｃ）　　　ｄ）のごとくになる。

ｃ）Ｐｏｃ＝Ｐａｃ＋装置損失ＰＬ ｄ）装置損失ＰＬはＱ　ＡＣの影響を受ける。

ところで、電力系統と連係運転をするインバータでは、
燃料電池などの直流電源からの要求で直流出力の変動が
過大にならないように抑制する必要があることが多い。

また、前述した無効電力補償装置として使用する場合で
も、直流回路側の変動はシステム全体の変動や不安定現
象につながるので、極力抑制することが望ましい。それ
故、直流出力の変化が伴う有効電力の変化は、その変化
速度が許容範囲内にあるように、緩やかに行わせねばな
らない。

一方、無効電力の変化は、前述したように木質的に直流
側の変動の原因とはならない筈（前述の条件ｂ）参照）
であって、無効電力の制？ｆｆＵに制約はないのである
が、実際には装置Ｉ員失ＰＬが直流出力ＰＤＣの変化を
招く（条件Ｃ）参照）ので、無効電力を自由に制御する
ことができず、これの変化には制約がある。

第６図は無効電力の変化が直流電力に及ぼす影響をあら
れしたグラフであって、横軸が無効電力Ｑを、縦軸が直
流電力ｐｏｃをそれぞれがあられしている。すなわち、
インバータ４が出力する無効電力Ｑを変化させることに
より、元来一定値であることが望ましい直流電力Ｐ。Ｃ
が変動する不具合が生じていた。

そこでこの発明の目的は、電力系統と連係しているイン
バータの無効電力制御を、直流回路側の出力変動を伴う
ことなしに行わせようとするものである。

（課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するために、この発明の制御方法は、
直流を交流に変換するインバータを電力系統に並列に接
続し、このインバータの出力有効電力と出力無効電力と
をそれぞれ設定した値に制御ルする系統連係インバータ
の制御方法において、前記インバータの出力無効電力に
対応して発生する当該インバータの損失を演算し、前記
出力有効電力の設定値からこの損失分を差引くものとす
る。

（作用］ この発明は、インバータを電力系統に連係して運転する
場合に、この電力系統とインバータとの間を循環する無
効電力により、インバータ内部に装置損失を発生し、こ
の装置損失が直流電力に影響することに着目したもので
あって、無効電力の変化に対応して発生する装置損失分
を、出力有効電力の設定値から差引（ようにして、直流
回路電圧出力変動が生じるのを抑制しようとするもので
ある。

〔実施例］ 第１図は本発明の実施例をあられした制御フロック図で
ある。

この第１図において、別途に設定される有効電力設定値
　Ｐ　”ＡＣと、前述の電力検出回路１３などで検出さ
れるを動電力実際値ＰＡｅとの偏差を演算し、この偏差
を有効電力調節回路２１　へ入力すると、この有効電力
調節回路２１　は、入力偏差を零にする制御信号をパル
ス演算発生回路２３へ出力するし、別途に設定される無
効電力設定値　Ｑ　”Ａｃと、電力検出回路１３などか
ら出力される無効電力実際値Ｑ　Ａｃとの偏差を演算し
て無効電力調節回路２２へ入力させると、この無効電力
調節回路２２は人力偏差を零にする制御信号をパルス演
算発生回路２３へ出力するので、これらの制御信号にも
とづいた点弧・消弧パルスをインバータ４へ与えるのは
、第３図（ロ）で既述の従来例回路の場合と同じである
。

本発明においては、損失演算回路３０を設置し、無効電
力設定値　Ｑ　”ａｃが変化すると、この変化に対応し
たインバータ４の装置損失がこの損失演算回路３０で演
算されるので、この損失分だけ有効電力設定値　Ｐ□。

を低減させるようにしている。

このようにして交流出力有効電力が低減されることによ
り、直流電力ＰＤＣは一定値を維持できることになる。

ここで無効電力による装置損失が、第４図に示すＧＴＯ
サイリスタ　４１　　フリーホイールダイオード４２な
どのパワーデバイスのオン電圧が一定であると見做すこ
とができる場合には、第１図に示す損失演算回路３０は
、比例ゲインがＫなる単純な増幅器で構成できることに
なり、通常はこれで十分に所要の性能を発渾できる。

第２図は第１図に示す実施例回路を無効電力補償装置に
応用した例を示す回路図である。

この第２図に図示のインバータ４、変圧器５、電力系統
６、変流器１１、計器用変圧器１２、電力検出回路１３
、無効電力設定器１６、無効電力調節回路２２、パルス
演算発生回路２３および損失演算回路３０については、
既に第１図と第３図において説明済みであるから、これ
らの名称・用途・機能についての説明は省略する。

本発明においては、直流回路にコンデンサ９、直流電圧
検出器３１　　さらに直流電圧設定器３２と直流電圧調
節回路３３　とが設けられている。

第２図に示す無効電力補償装置の直流回路電圧はコンデ
ンサ９で確立されているが、この直流電圧ＥＣを一定に
維持するために、直流電圧検出器３１でこの直′／Ｒ電
圧実際値Ｅ。を検出し、直流電圧設定器３２で設定する
直流電圧設定値　Ｅどと、前述の実際値Ｅ、との偏差を
直流電圧調節回路３３に人力させ、この入力偏差を零に
する１ｔＮＩ　御信号を出力させるフィードバック制御
が行われるのであるが、この直流電圧調節回路３３によ
り、回路１員失に見合った電力が電力系統６から取込ま
れる。そこで無効電力の増減に伴って発生する装置のｈ
ａ失分を損失演算回路３０で求め、これを前述の直流電
圧調節回路３３の出力に加算することにより、直流電圧
の変動を素早く抑制してシステムの安定化を図ることが
できる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、電力系統と連系して運転するインバ
ータの出力無効電力を変化させる際に、この変化に対応
して増減する当該インバータの装置損失が影響して直流
出力が変動するのを回避するために、装Ｗ　ｔｌｌ骨分
出力有効電力から差引いて有効電力を設定するようにし
ているので、直流電源例えば燃料電池などへの悪影響を
避けることができる効果を発揮するし、無効電力補償装
置に適用すれば、この装置を安定に制御できることとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例をあられした制御ブロック図、
第２図は第１図に示す実施例回路を無効電力補償装置に
応用した例を示す回路図であり、第３図は直流電源を交
流に変換して電力系統と連系運転を行うインバータの従
来例を示した回路図、第４図は第３図に図示のインバー
タ４の構成の例を示した基本回路図、第５図は第４図に
示すインバータ４で有効電力と無効電力の制御を行った
ときの電力の流れをあられした図、第６図は無効電２・
・・直流電源、４・・・インバータ、５・・・変圧器、
６・・・電力系統、９・・・コンデンサ、１１・・・変
流器、１２・・・計器用変圧器、１３・・・電力検出回
路、１４・・・制御装置、１５・・・有効電力設定器、
１６・・・無効電力設定器、２１・・・有効電力調節回
路、２２・・・無効電力９Ａ節回路、２３・・・パルス
演算発生回路、３０・・・損失演算回路、３１・・・直
流電圧検出器、３２・・・直流電圧設定器、３３・・・
直流電圧調節回路。 ２１局交り電のち町節回蚕ト ３１　タ モ　３　図 第　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）直流を交流に変換するインバータを電力系統に並列
   に接続し、このインバータの出力有効電力と出力無効電
   力とをそれぞれ設定した値に制御する系統連係インバー
   タの制御方法において、前記インバータの出力無効電力
   に対応して発生する当該インバータの損失を演算し、前
   記出力有効電力の設定値からこの損失分を差引くことを
   特徴とする系統連係インバータの制御方法。