JPH056414B2 - - Google Patents

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JPH056414B2
JPH056414B2 JP59011065A JP1106584A JPH056414B2 JP H056414 B2 JPH056414 B2 JP H056414B2 JP 59011065 A JP59011065 A JP 59011065A JP 1106584 A JP1106584 A JP 1106584A JP H056414 B2 JPH056414 B2 JP H056414B2
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JP
Japan
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voltage
inverter
grid
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JPS60160338A (ja
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Naoya Eguchi
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、系統に投入されているこれと連系
運転される電圧形自励インバータの同期投入用制
御回路に関する。一般に、電圧形インバータを系
統に投入する場合にはインバータ電圧をまず確立
し、その後、機械的なスイツチ等を介して系統と
インバータ間の電路を閉じることにより行なう
が、このとき系統とインバータ間の電位差によつ
て生じるシヨツクは、できるだけ抑制することが
必要である。
〔従来の技術〕 出願人は、系統連系運転を行なう電圧形自励イ
ンバータシステムにおいて、有効電力と無効電力
とを互いに非干渉(独立)に制御し、これによつ
て過渡応答特性を改善する制御システムを既に提
案している(特開昭59−213234号公報参照)。こ
の制御システムについて、更に詳細に検討してみ
ると、インバータを起動してこれを系統に投入す
るときの同期投入制御を如何に行なうかについて
の問題が残されている。すなわち、系統連系イン
バータの系統への投入動作は、システムの安全性
を考慮する上での重要なポイントの1つであり、
従来の制御系でもこれに対処する構成がとられて
いる。例えば、投入前にインバータ出力電圧の大
きさおよび位相(周波数)を系統電圧のそれらに
対して所望の値(通常は一致)となるように、開
ループまたは閉ループ制御し、投入前のシヨツク
を抑制するようにしている。
しかしながら、開ループ制御方式では、系統電
圧や周波数の変動によつて調整が微妙にずれる結
果、投入時に大きなシヨツクを生じてしまうとい
う問題があつた。一方、閉ループ制御方式では、
系統連系インバータシステムの最も内側のループ
がこの電圧と位相の制御ループとなるため、電流
制御を高速に行なう電流マイナループを設けるこ
とができず、したがつて、過渡的な電流を迅速に
抑制することができないという難点があつた。
この発明は、既に提案しているインバータの有
効、無効電力制御系に対してもその制御性能に悪
影響を及ぼすことなく、シヨツクレスの同期投入
が可能な制御回路を提供することを主たる目的と
するものである。さらに、この同期投入用制御回
路は系統電圧変動、周波数変動等に関係なく機能
すること、また高速の電流マイナループを形成す
ることができるようにするとともに、従来の一般
的な系統連系インバータ制御系にも適用し得るよ
うにすることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明において
は、系統16に投入されてこれと連系運転される
インバータ12の制御回路であつて、系統の有効
電力検出値Pと系統の電圧と同相の出力電圧成分
の検出値Idとに基づいて系統電圧に直交する直交
電圧成分Vqの調節演算を行う第1調節系1,3,
51と、系統の無効電力検出値Qと系統の電圧に
直交する出力電流成分の検出値Iqとに基づいて系
統電圧と同相の同相電圧成分Vdの調節演算を行
う第2調節系2,4,52と、第1調節系が出力
する直交電圧成分Vlと第2調節系が出力する同相
電圧成分Vdとに基づいてインバータ12の出力
電圧とその位相を演算する演算器6と、よりな
り、演算器6の演算結果に基づいて前記インバー
タを制御する系統連系インバータの制御回路に対
して、検出した系統の電圧Vsと検出したインバ
ータの出力電圧Viとに基づいて、インバータの出
力電圧の系統電圧に対する同相電圧成分Vdと直
交電圧成分Vqを演算し出力する電圧演算回路2
11,212,22,23と、直交電圧成分の目標
値Vq*と電圧演算回路が出力する直交電圧成分
演算値Vqとの偏差に基づいて直交電圧成分の制
御演算を行う第1制御演算系24,251と、 検出した系統電圧Vsと電圧演算回路が出力す
る同相電圧成分演算値Vdとに基づいて同相電圧
成分の制御演算を行う第2制御演算系252,2
63と、よりなる第2の制御回路20と、第1調
節系の出力と第1制御演算系の出力とを加算する
加算器261と、記第2調節系の出力と第2制御
演算系の出力とを加算する加算器262と、を設
え、第2制御回路を、インバータが系統に投入さ
れる迄はインバータの出力電圧とその位相を系統
の電圧とその位相に合わせる制御を行い、インバ
ータが系統に投入された後は、その第1および第
2制御演算系の出力がホールドされるものとし
て、系統連系インバータの同期投入制御回路を構
成した。
〔作用〕
第2制御回路20は、インバータ12が系統1
6に投入される迄はインバータの出力電圧とその
位相を系統の電圧とその位相に合わせる制御演算
を行い、その結果が系統連系前には機能せず通常
零出力状態の第1、第2の調節系出力に加算され
て(即ち、第1および第2調節系は待機状態とし
て、第2制御回路がインバータ出力電圧の制御を
行つて)、インバータの系統投入に伴うインバー
タ出力電圧と系統電圧の差に起因するシヨツクを
抑制し、インバータが系統に投入された後は、第
2制御回路20はその第1および第2制御演算系
の出力を系統投入直前の値にホールドして、第1
および第2調節系に対するオフセツト供給源とし
て機能する。
〔実施例〕
図はこの発明の実施例を示す構成図である。図
において、1は有効電力設定器、2は無効電力設
定器、3は有効電力調節器、4は無効電力調節
器、51,52は電流調節器(ACR)、6,22,
23はベクトル演算器、11は直流電源、12は
電圧形自励インバータ、13はトランス、14は
交流リアクトル、15はスイツチ、16は電力系
統、20は同期投入用制御回路、211,212は
3相−2相変換器、24は設定器、251,252
は電圧調節器(AVR)、261〜263は加算器で
ある。
まず、電圧形インバータ12が系統16に投入
されている場合について考える。
このとき、スイツチ15は閉成されており、直
流電源11からの直流電力は、電圧形自励インバ
ータ12により所望の電圧と周波数の交流電力に
変換され、これがトランス13およびリアクトル
14を介して電力系統16に供給される。一方、
設定器1,2にそれぞれ設定される有効電力、無
効電力の各設定値P*,Q*は、系統電圧V〓s(また
はインバータ出力電圧Vi)とインバータ出力電流
とから図示されない検出器によつて検出される有
効電力、無効電力の各検出値(実際値)P,Qと
比較された後、PI(比例・積分)要素からなる有
効電力調節器3、無効電力調節器4にそれぞれ入
力される。なお、〓印を付加した記号はベクトル
量であることを示している。これら調節器3,4
による調節演算の結果、その出力側には出力電流
の系統電圧と同相の成分Idと直交する成分Iqの各
目標値Id *,Iq *が得られるが、これは系統電圧Vs
が一定の条件下では、P,QがそれぞれId,Iqに
比例することに依るものである。電流調節器51,
52は、これら目標値Id *,Iq *とその検出値Id,Iq
との偏差が零となるように所定の演算を行ない、
系統電圧Vsと同相の成分Vd、直交する成分Vqと
を出力するが、これは、IdとVqおよびIqとVdがそ
れぞれ比例関係にあるためである。ベクトル演算
器6は、良く知られているように演算増幅器、掛
算器および割算器等より構成され、上記各電流調
節器51,52からの出力Vq,Vdにもとづいてイ
ンバータ12が出力すべき電圧の大きさ|Viとの
位相についての制御信号を出力する。
以上が、前述の「有効電力と無効電力とを互い
に非干渉に制御するインバータシステム」の概要
である。ところで、このような制御システムは、
スイツチの閉成時、すなわち、インバータが系統
に接続されている状態では有効に機能するが、ス
イツチ15が開放されている状態では電力、電流
のフイードバツクループが成立しないため、制御
が不能になることがわかる。したがつて、系統投
入前にインバータ電圧を制御し、シヨツクレスな
同期投入を行なうためには、そのための回路を新
たに追加することが必要であり、これを行なうの
が破線にて示される同期投入用制御回路20であ
る。
以下、この制御回路について説明する。
系統投入時に適宜な手段にて検出される系統電
圧V〓sおよびインバータ出力電圧V〓iは、それぞれ
3相−2相変換器211,212およびベクトル演
算器22,23に与えられ、これによつて系統電
圧V〓sの大きさ|V〓s|、および系統電圧V〓sを基準
にしたインバータ出力電圧V〓iの同相成分Vdと直
交成分Vqとが検出される。電圧調節器251は、
この直交成分Vqを設定器24からの設定値(=
0)と等しくなるように調節演算を行なう一方、
電圧調節器252は、同相成分Vdを系統電圧V〓sの
絶対値|V〓s|に等しくなるように調節演算し、
その各出力を加算器261,262を介して電流調
節器51,52の出力に加算する。なお、このと
き、電圧調節器252の出力には、さらに系統電
圧V〓sの絶対値|V〓s|が加算器263により加算さ
れて出力される。こうして、インバータ12をス
イツチ15によつて系統16に投入する以前に
は、この同期投入用制御回路20によりインバー
タ出力電圧の大きさと位相が系統のそれらに等し
くなるように制御される。そして、スイツチ15
が投入されると同時に、そのことを示す信号Sに
よつて該制御回路20をロツクし、その後は電圧
調節器251,252の出力値が変化しないように
ホールドすることにより、インバータの系統への
投入時には、そのシヨツクを抑制する同期投入制
御を行ない、投入後は電流調節器51,52の出力
に対する単なるオフセツトの供給源として作用す
るため、従来からある既存の制御系に悪影響を及
ぼすおそれがないものである。
以上、有効電力と無効電力とを非干渉に制御す
るインバータシステムに適用した例について説明
したが、この発明は系統連系運転を行なう他の電
圧形インバータの制御系に対しても同様にして適
用することができる。すなわち、電圧形インバー
タの制御系は、一般にインバータが出力すべき電
圧の位相(周波数)と大きさを求め、これにもと
づいて点弧パルスを発生し、その電圧を制御する
ものであるから、このような制御系に対しても適
用し得ることは明らかである。なお、この場合の
制御系は、当然のことながら、同期投入制御を行
なうための制御回路は無いものを想定している。
〔発明の効果〕
この発明によれば、上記の如き同期投入用制御
回路をインバータの系統への投入前だけ動作さ
せ、投入後はその動作をロツクして単なるオフセ
ツト供給源として機能させるようにしているた
め、本来の制御系の制御性能を低下させるおそれ
はなく、これによつて安定かつ適切な投入制御が
可能となる利点がもたらされるものである。ま
た、この発明は、系統連系運転を行なう一般的な
電圧形インバータの制御系に適用して、その制御
性能の向上に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
図はこの発明の実施例を示す構成図である。 符号説明、1……有効電力設定器、2……無効
電力設定器、3……有効電力調節器、4……無効
電力調節器、51,52……電流調節器(ACR)、
6,22,23……ベクトル演算器、11……直
流電源、12……電圧形自励インバータ、13…
…トランス、14……交流リアクトル、15……
スイツチ、16……電力系統、20……同期投入
用制御回路、211,212……3相−2相変換
器、24……設定器、251,252……電圧調節
器(AVR)、261〜263……加算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 系統に投入されてこれと連系運転されるイン
    バータの制御回路であつて、前記系統の有効電力
    検出値と前記系統の電圧と同相の出力電流成分の
    検出値とに基づいて前記系統電圧に直交する直交
    電圧成分の調節演算を行う第1調節系と、前記系
    統の無効電力検出値と前記系統の電圧に直交する
    出力電流成分の検出値とに基づいて前記系統電圧
    と同相の同相電圧成分の調節演算を行う第2調節
    系と、前記第1調節系が出力する前記直交電圧成
    分と第2調節系が出力する前記同相電圧成分とに
    基づいて前記インバータの出力電圧とその位相を
    演算する演算器と、よりなり、前記演算器の演算
    結果に基づいて前記インバータを制御する系統連
    系インバータの制御回路において、 検出した前記系統の電圧と検出した前記インバ
    ータの出力電圧とに基づいて、前記インバータの
    出力電圧の前記系統電圧に対する同相電圧成分と
    直交電圧成分を演算し出力する電圧演算回路と、 直交電圧成分の目標値と前記電圧演算回路が出
    力する直交電圧成分演算値との偏差に基づいて直
    交電圧成分の制御演算を行う第1制御演算系と、 前記の検出した系統電圧と前記電圧演算回路が
    出力する同相電圧成分演算値とに基づいて同相電
    圧成分の制御演算を行う第2制御演算系と、より
    なる第2の制御回路と、 前記第1調節系の出力と前記第1制御演算系の
    出力とを加算する加算器と、 前記第2調節系の出力と前記第2制御演算系の
    出力とを加算する加算器、を備え、 前記第2制御回路を、前記インバータが系統に
    投入される迄は前記インバータの出力電圧とその
    位相を前記系統の電圧とその位相に合わせる制御
    を行い、前記インバータが系統に投入された後
    は、その第1および第2制御演算系の出力がホー
    ルドされるものである、 ことを特徴とする系統連系インバータの同期投入
    制御回路。
JP59011065A 1984-01-26 1984-01-26 系統連系インバ−タの同期投入制御回路 Granted JPS60160338A (ja)

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JP2645045B2 (ja) * 1987-12-28 1997-08-25 株式会社東芝 電力変換装置
JP2861313B2 (ja) * 1990-07-20 1999-02-24 富士電機株式会社 単独・連系運転用インバータの制御回路

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JPS56107742A (en) * 1980-01-25 1981-08-26 Hitachi Ltd Power source
JPS57162921A (en) * 1981-03-31 1982-10-06 Fuji Electric Co Ltd Load transfer control system for power source facility

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