JPS59149773A - 自励式電力変換装置の制御装置 - Google Patents
自励式電力変換装置の制御装置Info
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- JPS59149773A JPS59149773A JP58019676A JP1967683A JPS59149773A JP S59149773 A JPS59149773 A JP S59149773A JP 58019676 A JP58019676 A JP 58019676A JP 1967683 A JP1967683 A JP 1967683A JP S59149773 A JPS59149773 A JP S59149773A
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of AC power input into DC power output; Conversion of DC power input into AC power output
- H02M7/42—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of DC power input into AC power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Inverter Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は燃料電池等の直流電源より交流電力系統へ電力
を供給する自励式電力変換装置の制御装置に関する。
を供給する自励式電力変換装置の制御装置に関する。
例えば、火力発電所に見られる如く、燃料のもつエネル
ギーを多くの変換過程を経て電気エネルギーに変換して
取シ出す従来の発電方式は、いかにもエネルギー変換効
率が悪いことから、最近は、燃料を化学的に変化させ、
この化学的変化の際に発生する電子の流れによシ直接電
気エネルギーを取9出す燃料電池発電方式の実用化が試
みられている。
ギーを多くの変換過程を経て電気エネルギーに変換して
取シ出す従来の発電方式は、いかにもエネルギー変換効
率が悪いことから、最近は、燃料を化学的に変化させ、
この化学的変化の際に発生する電子の流れによシ直接電
気エネルギーを取9出す燃料電池発電方式の実用化が試
みられている。
この場合、燃料電池から発生する電力は直流であるので
、これを通常の電力系統へ出力するには交流に変換する
必要があシ、この直流−交流変換装置として通常自励式
電力変換装置(以下、これをインバータと言う)が使用
されている。
、これを通常の電力系統へ出力するには交流に変換する
必要があシ、この直流−交流変換装置として通常自励式
電力変換装置(以下、これをインバータと言う)が使用
されている。
従来は、このインバータから電力系統へ供給する有効電
力を制御するためにインバータ出力電圧の位相を、また
、無効電力を制御するためにインバータ出力電圧の大き
さを制御するようにしていた。
力を制御するためにインバータ出力電圧の位相を、また
、無効電力を制御するためにインバータ出力電圧の大き
さを制御するようにしていた。
しかしながら、上記従来の制御方式によると、有効電力
制御系と無効電力制御系とが相互に干渉し合い、制御動
作を加えてから定常状態に落ち着くまで長い時間がかか
シ、安定にして連応性のあるインバータ制御が行なわれ
ない問題点があった。
制御系と無効電力制御系とが相互に干渉し合い、制御動
作を加えてから定常状態に落ち着くまで長い時間がかか
シ、安定にして連応性のあるインバータ制御が行なわれ
ない問題点があった。
即ち、今、インバータの出力電圧をvo、電力系統の電
圧をvL1インバータ出力電圧と電力系統電圧との位相
差をθ、インバータが電力系統に接続されるまでの送電
線路の連系インピーダンスを2とすると、インバータか
ら出力される有効電力Pと無効電力Qは下記(i)、(
2)式で与えられる。
圧をvL1インバータ出力電圧と電力系統電圧との位相
差をθ、インバータが電力系統に接続されるまでの送電
線路の連系インピーダンスを2とすると、インバータか
ら出力される有効電力Pと無効電力Qは下記(i)、(
2)式で与えられる。
これらの式から明らかなように有効電力Pは必ずしも位
相差θだけの関数ではなく、インバータ出力電圧V、に
も関係する。また、無効電力Qは必ずしもインバータ出
力電圧v1だけの関数ではなく位相差θにも関係する。
相差θだけの関数ではなく、インバータ出力電圧V、に
も関係する。また、無効電力Qは必ずしもインバータ出
力電圧v1だけの関数ではなく位相差θにも関係する。
従って、上記従来の制御方式によると、有効電力P(無
効電力Q)を変化させようとして位相差θ(インバータ
出力電圧V、)を変化させると、有効電力P(無効電力
Q)はがシでなく、無効電力Q(有効電力P)も変化さ
せてしまう。このためこの無効電力Q(有効電力P)の
変化に応じてインバータ出力電圧V、(位相差θ)を修
正すると、せっかく制御した有効電力P(無効電力Q)
を変化させ、定常状態に落ち着くまで長い時間を要する
こととなる。
効電力Q)を変化させようとして位相差θ(インバータ
出力電圧V、)を変化させると、有効電力P(無効電力
Q)はがシでなく、無効電力Q(有効電力P)も変化さ
せてしまう。このためこの無効電力Q(有効電力P)の
変化に応じてインバータ出力電圧V、(位相差θ)を修
正すると、せっかく制御した有効電力P(無効電力Q)
を変化させ、定常状態に落ち着くまで長い時間を要する
こととなる。
一方、電力系統の安定化、系統事故時の系統負荷急変、
系統内の発電機事故時の供給電力急変に対応するために
は、供給する有効電力および無効電力の安定かつ迅速な
る応答が要求される。この点、燃料電池等は、その発電
方式が熱エネルギーを介さない方式であるため、出力の
応答特性も速く、上記要求に応えるものとして期待がも
たれている。然るに、従来のインバータ制御方式には、
上述したように応答速度が遅くなる不具合があるため、
燃料電池吟の直流電源が有する連応性の利点も有効に活
用できない問題点があった。
系統内の発電機事故時の供給電力急変に対応するために
は、供給する有効電力および無効電力の安定かつ迅速な
る応答が要求される。この点、燃料電池等は、その発電
方式が熱エネルギーを介さない方式であるため、出力の
応答特性も速く、上記要求に応えるものとして期待がも
たれている。然るに、従来のインバータ制御方式には、
上述したように応答速度が遅くなる不具合があるため、
燃料電池吟の直流電源が有する連応性の利点も有効に活
用できない問題点があった。
本発明は従来のインバータの制御では避けられなかった
有効電力制御と無効電力制御の相互干渉を排し、それぞ
れの制御を独立して実行できる安定で連応性のあるイン
バータ制御装置を提供することを目的とする。
有効電力制御と無効電力制御の相互干渉を排し、それぞ
れの制御を独立して実行できる安定で連応性のあるイン
バータ制御装置を提供することを目的とする。
このため、本発明は有効電力制御系と無効電力制御系と
の少なくとも一方の制御系から他方の制御系に補正指令
を加えることによシ、相互干渉を無くすようにしたこと
を特徴とする。
の少なくとも一方の制御系から他方の制御系に補正指令
を加えることによシ、相互干渉を無くすようにしたこと
を特徴とする。
第1図は本発明の一実施例に係るインバータ制御装置の
構成図を示したもので、1は燃料電池である。燃料電池
1の直流出力はインバータ2によシ交流に変換され、送
電線路3を介して電力系統4に供給される。このときの
インバータ2の出力電圧をvl、有効電力をP1無効電
力をQとする。
構成図を示したもので、1は燃料電池である。燃料電池
1の直流出力はインバータ2によシ交流に変換され、送
電線路3を介して電力系統4に供給される。このときの
インバータ2の出力電圧をvl、有効電力をP1無効電
力をQとする。
また、送電線路3の連系インピーダンスを21電力系統
4の電圧なりLとする。5は有効電力検出器、6は無効
電力検出器、7は位相検出器、8は電圧検出器でおる。
4の電圧なりLとする。5は有効電力検出器、6は無効
電力検出器、7は位相検出器、8は電圧検出器でおる。
これら各検出器の出力s、 t s、 、 sθ。
Syはそれぞれ比較器9,10,11.12に加えられ
る。13は有効電力設定器、14は無効電力設定器であ
る。これら各設定器からの出力5ill +814はそ
れぞれSP、 S、と比較されてその偏差は有効電力制
御演算器15、無効電力制御演算器15、無効電力制御
演算器16に加えられ、それぞれPID (比例、積分
、微分)演算される。その結果、無効電力制御演算器1
5の出力は位相指令信号Xとして比較器11および電圧
補正係数部17に加えられる。また、無効電力制御演算
器16の出力は電圧指令信号Yとして比較器12および
位相補正係数部18に加えられる。各信号X、Yはそれ
ぞれ各糸数部17.18でrインGv、Gv倍されて補
正信号として比較器12.11に加えられる。
る。13は有効電力設定器、14は無効電力設定器であ
る。これら各設定器からの出力5ill +814はそ
れぞれSP、 S、と比較されてその偏差は有効電力制
御演算器15、無効電力制御演算器15、無効電力制御
演算器16に加えられ、それぞれPID (比例、積分
、微分)演算される。その結果、無効電力制御演算器1
5の出力は位相指令信号Xとして比較器11および電圧
補正係数部17に加えられる。また、無効電力制御演算
器16の出力は電圧指令信号Yとして比較器12および
位相補正係数部18に加えられる。各信号X、Yはそれ
ぞれ各糸数部17.18でrインGv、Gv倍されて補
正信号として比較器12.11に加えられる。
比較器11からの位相偏差信号は位相制御演算回路19
に加えられ、位相制御信号に変換される。
に加えられ、位相制御信号に変換される。
また、比較器12からの電圧偏差信号は電圧制御演算回
路20に加えられ、電圧制御信号に変換される。これら
の各制御信号は波形制御回路21を介してインバータ2
に加えられ、比較器11と比較器12の出力が共に0と
なるように、インバータ2よシ出力される電圧V工の位
相と大きさが調節され、これによシ有効電力Pと無効電
力Qが設定値通りに制御される。
路20に加えられ、電圧制御信号に変換される。これら
の各制御信号は波形制御回路21を介してインバータ2
に加えられ、比較器11と比較器12の出力が共に0と
なるように、インバータ2よシ出力される電圧V工の位
相と大きさが調節され、これによシ有効電力Pと無効電
力Qが設定値通りに制御される。
以上の構成で、電圧補正係数部17のゲインGvおよび
位相補正係数部18のゲインGθは有効電力制御と無効
電力制御の干渉を無くすためのものであシ、今説明のた
めに、VI”■IR1vL=vLR1θ=θ8で運転し
ている状態を考え、このときのGv1Gθをそれぞれ下
記の値とする。
位相補正係数部18のゲインGθは有効電力制御と無効
電力制御の干渉を無くすためのものであシ、今説明のた
めに、VI”■IR1vL=vLR1θ=θ8で運転し
ている状態を考え、このときのGv1Gθをそれぞれ下
記の値とする。
また、有効電力制御演算器15の出力Xと無効電力制御
演算器16の出力Yはそれぞれの偏差入力信号に基き演
算され、それぞれΔX、ΔYだけ変化した場合を考える
。
演算器16の出力Yはそれぞれの偏差入力信号に基き演
算され、それぞれΔX、ΔYだけ変化した場合を考える
。
このとき、インバータ制御装置は比較器11および比較
器12に加える位相を制御するための指令信号の合成値
と、電圧を制御するための指令信号をそれぞれ(ΔX−
ΔY−Gθ)および(ΔY−ΔX a Gv)だけ変化
させ、これに従い位相差θ8とインバータ電圧v1Rも
それぞれΔθ、Δv0だけ変化する。従って、このとき
のΔθ、ΔV、は次式のようになる。
器12に加える位相を制御するための指令信号の合成値
と、電圧を制御するための指令信号をそれぞれ(ΔX−
ΔY−Gθ)および(ΔY−ΔX a Gv)だけ変化
させ、これに従い位相差θ8とインバータ電圧v1Rも
それぞれΔθ、Δv0だけ変化する。従って、このとき
のΔθ、ΔV、は次式のようになる。
一方、位相差θ、インバータ電圧v1がそれぞれΔθ、
ΔvI変化したときの有効電力の変化ΔPと無効電力の
変化ΔQはそれぞれ次のように表わせる。
ΔvI変化したときの有効電力の変化ΔPと無効電力の
変化ΔQはそれぞれ次のように表わせる。
それぞれの偏微分を実行し、整理すると、となる。
従って、vI =■IRl vL””vLR’θ=08
の状態カラΔθ、ΔV□だけ変化したときのΔPとΔQ
はそれぞれ下記のように表わせる。
の状態カラΔθ、ΔV□だけ変化したときのΔPとΔQ
はそれぞれ下記のように表わせる。
上記αη式かられかるように本実施例の場合、有効電力
制御偏差を入力とした有効電力制御演算器15の出力信
号変化ΔXによ多位相と電圧を同時に操作し、結果的に
は有効電力のみを変化させている。また、無効電力制御
偏差を入力とした無効電力制御演算器16の出力信号変
化ΔYによ多位相と電圧を同時に操作し、結果的には無
効電力のみを変化させているので、有効電力制御系と無
効電力制御系の干渉が無くなる。
制御偏差を入力とした有効電力制御演算器15の出力信
号変化ΔXによ多位相と電圧を同時に操作し、結果的に
は有効電力のみを変化させている。また、無効電力制御
偏差を入力とした無効電力制御演算器16の出力信号変
化ΔYによ多位相と電圧を同時に操作し、結果的には無
効電力のみを変化させているので、有効電力制御系と無
効電力制御系の干渉が無くなる。
これによシ、それぞれの制御系の制御演算部15および
16は、従来のインバータが干渉の影響を防止するため
に実施した制御ダインを小さくしたシ、応答速度を遅く
したシする必要が無くなシ、それぞれの制御ループの独
自の特性を考慮した範囲で自由に制御ダインの増大、応
答速度の上昇をはかることができ、要求有効電力や要求
無効電力の変化への追従性および系統側の電圧や位相の
変化による有効電力、無効電力の変化に対する修正動作
機能の向上が可能となる。また、燃料電池がもつ連応性
も有効に活用できるようになる。
16は、従来のインバータが干渉の影響を防止するため
に実施した制御ダインを小さくしたシ、応答速度を遅く
したシする必要が無くなシ、それぞれの制御ループの独
自の特性を考慮した範囲で自由に制御ダインの増大、応
答速度の上昇をはかることができ、要求有効電力や要求
無効電力の変化への追従性および系統側の電圧や位相の
変化による有効電力、無効電力の変化に対する修正動作
機能の向上が可能となる。また、燃料電池がもつ連応性
も有効に活用できるようになる。
尚、上記実施例では、電圧補正糸数部17、位相補正糸
数部18を設けてその両者の補正信号でインバータ2の
出力の位相と電圧を制御するようにしたが、電力変換シ
ステムのニーズに応じて、例えば有効電力の供給のみの
安定度が要求される場合は、第2図に示すように位相補
正糸数部18のみにしたシ、無効電力の供給のみの安定
度が要求される場合は、第3図に示すように電圧補正糸
数部17のみにしたシすることによシ、制御装置を簡略
化したシ、コストダウンを図ることができるようになる
。
数部18を設けてその両者の補正信号でインバータ2の
出力の位相と電圧を制御するようにしたが、電力変換シ
ステムのニーズに応じて、例えば有効電力の供給のみの
安定度が要求される場合は、第2図に示すように位相補
正糸数部18のみにしたシ、無効電力の供給のみの安定
度が要求される場合は、第3図に示すように電圧補正糸
数部17のみにしたシすることによシ、制御装置を簡略
化したシ、コストダウンを図ることができるようになる
。
また、上記実施例ではイン・々−タ2の全出力範囲にお
いて、有効電力制御系と無効電力制御系との干渉を無く
すためにGv、Gvを可変ゲインとしたが、干渉を少し
許容するならば、対象出力領域毎にθ、V1.VLを近
似値に固定するようにしてもよい。
いて、有効電力制御系と無効電力制御系との干渉を無く
すためにGv、Gvを可変ゲインとしたが、干渉を少し
許容するならば、対象出力領域毎にθ、V1.VLを近
似値に固定するようにしてもよい。
また、上記実施例に示した各部はノ・−ド的にもあるい
はマイクロプロセッサ等を使用してソフト的にも構成し
得ることは言う迄もない。
はマイクロプロセッサ等を使用してソフト的にも構成し
得ることは言う迄もない。
以上のように本発明によれば、有効電力は位相を制御し
、無効電力は電圧を制御する従来のインバータ制御方式
を改善し、比較的簡単な相互補正信号を加えることによ
シ、有効電力制御と無効電力制御の干渉を無くすように
したので、システムの要求にあった安定かつ連応性のあ
るインバータの電力制御が可能となシ、燃料電池に限ら
ず電力供給の連応性をもった直流電源の利点を一段と有
効活用でき、交流電力系統への供給能力、安定度向上に
多大の効果が得られる。
、無効電力は電圧を制御する従来のインバータ制御方式
を改善し、比較的簡単な相互補正信号を加えることによ
シ、有効電力制御と無効電力制御の干渉を無くすように
したので、システムの要求にあった安定かつ連応性のあ
るインバータの電力制御が可能となシ、燃料電池に限ら
ず電力供給の連応性をもった直流電源の利点を一段と有
効活用でき、交流電力系統への供給能力、安定度向上に
多大の効果が得られる。
第1図は本発明の一実施例を示すインバータ制御装置の
ブロック構成図、第2図および帛3図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示すインバータ制御装置の各ブロック構
成図である。 1・・・燃料電池、2・・・インバータ、3・・・送電
線路、4・・・電力系統、5・・・有効電力検出器、6
・・・無効電力検出器、7・・・位相検出器、8・・・
電圧検出器、9〜12・・・比較器、13・・・有効電
力設定器、14・・・無効電力設定器、15・・・有効
電力制御演算器、16・・・無効電力制御演算器、17
・・・電圧補正係数部、18・・・位相補正係数部、1
9・・・位相制御演算回路、20・・・電圧制御演算回
路、21・・・波形制御回路。 第1図 第2因
ブロック構成図、第2図および帛3図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示すインバータ制御装置の各ブロック構
成図である。 1・・・燃料電池、2・・・インバータ、3・・・送電
線路、4・・・電力系統、5・・・有効電力検出器、6
・・・無効電力検出器、7・・・位相検出器、8・・・
電圧検出器、9〜12・・・比較器、13・・・有効電
力設定器、14・・・無効電力設定器、15・・・有効
電力制御演算器、16・・・無効電力制御演算器、17
・・・電圧補正係数部、18・・・位相補正係数部、1
9・・・位相制御演算回路、20・・・電圧制御演算回
路、21・・・波形制御回路。 第1図 第2因
Claims (3)
- (1) 直流電源の出力を交流に変換する自励式電力
変換装置の制御装置において、有効電力の制御偏差によ
シ前記自励式電力変換装置の出力電圧の位相指令信号を
発する有効電力制御部と、前記位相指令信号をもとに前
記自励式電力変換装置の出力の電圧補正信号を発する電
圧補正係数部と、無効電力の制御偏差により前記自励式
電力変換装置の出力の電圧指令信号を発する無効電力制
御部と、前記電圧指令信号をもとに前記自励式電力変換
装置の出力電圧の位相補正信号を発する位相補正係数部
と、位相指令信号と位相補正信号の和によ多位相制御を
する位相制御部と、電圧指令信号と電圧補正信号の和に
よシミ圧制御をする電圧制御部とを有し、前記位相制御
部と電圧制御部の出力信号により自励式電力変換装置の
出力の位相と電圧を制御することを特徴とする自励式電
力変換装置の制御装置。 - (2)直流電源の出力を交流に変換する自励式電力変換
装置の制御装置において、有効電力の制御偏差によシ前
記自励式電力変換装置の出力電圧の位相指令信号を発す
る有効電力制御部と、無効電力の制御偏差により前記自
励式電力変換装置の出力の′電圧指令信号を発する無効
電力制御部と、前記電圧指令信号をもとに前記自励式電
力変換装置の出力電圧の位相補正信号を発する位相補正
係数部と、位相指令信号と位相補正信号の和により位相
制御をする位相制御部と、前記電圧指令信号によシミ圧
制御をする電圧制御部とを有し、前記位相制御部と電圧
制御部の出力信号によシ、自励式電圧変換装置の出力の
位相と電圧を制御することを特徴とする自励式電力変換
装置の制御装置。 - (3)直流電源の出力を交流に変換する自励式電力変換
装置の制御装置において、有効電力の制御偏差によ)前
記自励式電力変換装置の出力電圧の位相指令信号を発す
る有効電力制御部と、前記位相指令信号をもとに前記自
励式電力変換装置の出力電圧の補正信号を発する電圧補
正係数部と、無効電力の制御偏差によシ前記自励式電力
変換装置の出力の電圧指令信号を発する無効電力制御部
と、電圧指令信号と電圧補正信号の和によシミ圧制御を
する制御部と、位相指令信号によシ位相制御をする位相
制御部とを有し、前記位相制御部と電圧制御部の出力信
号によシ自励式電力変換装置の出力の位相と電圧を制御
することを特徴とする自励式電力変換装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58019676A JPS59149773A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 自励式電力変換装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58019676A JPS59149773A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 自励式電力変換装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59149773A true JPS59149773A (ja) | 1984-08-27 |
| JPH0522470B2 JPH0522470B2 (ja) | 1993-03-29 |
Family
ID=12005831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58019676A Granted JPS59149773A (ja) | 1983-02-10 | 1983-02-10 | 自励式電力変換装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59149773A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017017894A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 富士電機株式会社 | 電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御装置の制御方法及びプログラム |
| JP2017017893A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 富士電機株式会社 | 電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御装置の制御方法及びプログラム |
-
1983
- 1983-02-10 JP JP58019676A patent/JPS59149773A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017017894A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 富士電機株式会社 | 電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御装置の制御方法及びプログラム |
| JP2017017893A (ja) * | 2015-07-02 | 2017-01-19 | 富士電機株式会社 | 電力貯蔵装置の制御装置、電力貯蔵装置の制御装置の制御方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0522470B2 (ja) | 1993-03-29 |
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