JP2016111876A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、商用電力系統(単相三線式または三相三線式)と連系運転する電力変換器に関する。 The present invention relates to a power converter that is connected to a commercial power system (single-phase three-wire system or three-phase three-wire system).
蓄電設備のような直流電力源を備えたシステムにおいて、電力変換器は、蓄電池に蓄えられた電力を負荷に適した仕様に変換して負荷へ供給することによって、商用電力系統と連系運転する。このような電力変換器の運用においては、逆電力の発生時に電力変換器の出力を停止する逆電力継電器(RPR:Reverse Power Relay)の設置が連系の要件となっている。ここで、出力停止の条件は、定格出力電力の5%以上の逆電力が0.5秒程度検出されることとされている。 In a system equipped with a DC power source such as a power storage facility, the power converter operates in an interconnected manner with the commercial power system by converting the power stored in the storage battery into a specification suitable for the load and supplying the load to the load. . In the operation of such a power converter, the installation of a reverse power relay (RPR) that stops the output of the power converter when reverse power occurs is a requirement for interconnection. Here, the condition for stopping output is that reverse power of 5% or more of the rated output power is detected for about 0.5 seconds.
特許文献1には、各相の電力を加算した値に基づいて逆電力状態が発生しているか否かを判断し、逆電力状態が継続して発生している場合に、継電器を遮断して出力を停止させる系統連系インバータが開示されている。 In Patent Document 1, it is determined whether or not a reverse power state is generated based on a value obtained by adding the power of each phase, and when the reverse power state is continuously generated, the relay is disconnected. A grid-connected inverter that stops output is disclosed.
単相三線で電力を供給する場合には、通常、RPRの遮断を防ぐため、各相の商用電力系統との授受電力(受電点電力)を測定し、測定された各相の受電点電力を、それぞれの測定誤差を見込んで合算した電力が、買電状態になるように電力変換器の出力を制御する。具体的には、各相の受電点電力の測定値が小さく、高倍率増幅によって高精度に電力測定できる場合にも、受電点電力の検出値が大きく、高倍率増幅によって高精度に電力測定できない場合と同様に測定誤差を見込んで、受電点での合算電力が買電状態になるように電力変換器の出力を制御する。しかしながら、高倍率増幅で高精度に電力測定できる場合にも、そのように制御することに応じて蓄電設備からの電力供給が制限されると、買電電力が増えるので、電気料金が嵩んでしまうという不都合がある。 When supplying power with a single-phase three-wire system, in order to prevent the RPR from being interrupted, the power received and received with each commercial power system for each phase (power receiving point power) is usually measured. Then, the output of the power converter is controlled so that the combined power in anticipation of each measurement error is in a power purchase state. Specifically, even if the measured power value of each phase is small and power can be measured with high precision by high-magnification amplification, the detected power of the power-receiving point power is large and power measurement cannot be performed with high precision by high-magnification amplification. In the same manner as in the case, the output of the power converter is controlled so that the total power at the power receiving point is in a power purchase state in consideration of the measurement error. However, even when electric power can be measured with high magnification amplification with high accuracy, if the power supply from the power storage facility is restricted in accordance with such control, the purchased electric power increases, resulting in an increase in the electricity bill. There is an inconvenience.
これは、特許文献1に記載された系統連系インバータにおいても同様であり、継電器の遮断を防ぐために、逆電力が発生しないように、余分に買電してしまう可能性がある。 The same applies to the grid-connected inverter described in Patent Document 1. In order to prevent the relay from being interrupted, there is a possibility that extra power is purchased so that reverse power is not generated.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、逆電力による逆電力継電器の過剰動作を回避しつつ、直流電力源からの電力供給を過剰に抑制することを防いで、余分な買電電力を削減することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and avoids excessive operation of the reverse power relay due to reverse power while preventing excessive power supply from the DC power source. The purpose is to reduce purchased electricity.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る電力変換器は、直流電力源から出力された直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統から商用電力を供給される三線の配線に接続された負荷に対して、前記商用電力系統と連系して交流電力を供給するように、受電点における交流電流を制御する電力変換部と、前記配線と接地点との間に形成される各相の負荷電流の不平衡の度合いを表す不平衡度が所定の閾値未満であるときと、前記不平衡度が前記閾値以上であるときとで、前記電力変換部が供給する交流電力を制御するための、前記受電点における交流電流の異なる制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいて動作するように前記電力変換部に指示する制御部とを備えている。 In order to solve the above problems, a power converter according to an aspect of the present invention converts a DC power output from a DC power source into an AC power and is supplied with a commercial power from a commercial power system. A power conversion unit that controls an alternating current at a power receiving point, and is formed between the wiring and a grounding point so as to supply alternating current power in conjunction with the commercial power system to a load connected to AC power supplied by the power conversion unit when the unbalance representing the degree of unbalance of the load current of each phase is less than a predetermined threshold and when the unbalance is greater than or equal to the threshold. A control unit configured to set a control target value having a different AC current at the power receiving point for controlling and instructing the power conversion unit to operate based on the control target value.
本発明の一態様によれば、逆電力による逆電力継電器の過剰動作を回避しつつ、直流電力源からの電力供給を過剰に抑制することを防いで、余分な買電電力を削減することができるという効果を奏する。 According to one aspect of the present invention, it is possible to prevent excessive power supply from a DC power source while preventing excessive operation of a reverse power relay due to reverse power, and to reduce excess purchased power. There is an effect that can be done.
〔実施形態1〕
本発明の実施形態1について図1および図2を用いて説明すれば、以下のとおりである。
Embodiment 1
The following describes Embodiment 1 of the present invention with reference to FIG. 1 and FIG.
図1は、実施形態1に係る系統連系システム11を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a
〈系統連系システム11の構成〉
図1に示すように、系統連系システム11は商用電力系統1と連系して運転される。また、系統連系システム11は、DC電源2と、電力変換器3と、電流検出器4とを備えている。
<Configuration of
As shown in FIG. 1, the
商用電力系統1は、単相三線式(交流200V)であり、受電点に単相交流電力を供給している。具体的には、商用電力系統1は、電圧線L1と、接地された(接地点に接続された)中性線Nとの間に形成されるL1相にAC100Vの電圧を印加し、電圧線L2と中性線Nとの間に形成されるL2相にAC100Vの交流電圧を印加し、電圧線L1と電圧線L2との間にAC200Vの電圧を印加する。また、これら三線の配線、すなわち電圧線L1,L2および中性線Nには、負荷LD1〜LD3が接続されている。具体的には、L1相には負荷LD1が接続され、L2相には負荷LD2が接続され、電圧線L1と電圧線L2との間には負荷LD3が接続されている。 The commercial power system 1 is a single-phase three-wire system (AC 200 V), and supplies single-phase AC power to a power receiving point. Specifically, the commercial power system 1 applies a voltage of AC 100 V to the L1 phase formed between the voltage line L1 and the neutral line N that is grounded (connected to the ground point), and the voltage line An AC voltage of AC100V is applied to the L2 phase formed between L2 and the neutral line N, and a voltage of AC200V is applied between the voltage line L1 and the voltage line L2. Further, loads LD1 to LD3 are connected to these three wires, that is, the voltage lines L1 and L2 and the neutral wire N. Specifically, a load LD1 is connected to the L1 phase, a load LD2 is connected to the L2 phase, and a load LD3 is connected between the voltage line L1 and the voltage line L2.
DC電源2は、直流電力を出力する直流電力源となる機器である。DC電源2は、蓄電池で構成されるが、太陽電池などの発電機器を含む一般的に普及している直流電源で構成されてもよい。
The
電力変換器3は、DC電源2から出力される直流電力を単相の交流電力(AC200V)に変換して、電圧線L1および電圧線L2に出力する単相二線式の変換器である。また、電力変換器3は、商用電力系統1に対して規定の逆電力の状態となったときに出力を停止する機能を有している。さらに、電力変換器3は、L1相およびL2相(各相)の間での負荷電流(負荷消費電流)の不平衡(偏り)の度合いを表す不平衡度に応じて、出力電流(もしくは受電点における合算電流)の制御目標値を変更する機能を有している。電力変換器3については、後に詳しく説明する。
The
なお、電力変換器3は、単相二線式であるが、これに限定されず、単相三線式であってもよい。これは、後述する実施形態2の系統連系システム12における電力変換器3A(図3参照)についても同様である。
In addition, although the
電流検出器4は、受電点における電流(電圧線L1,L2に流れる電流)を検出する検出器であり、電流を電圧の形態で検出する。また、電流検出器4は、電流の検出範囲が異なる、ナロウレンジ検出器41(第1電流検出器)と、ワイドレンジ検出器42(第2電流検出器)とを有している。例えば、電力変換器3の定格出力が5000[W]である場合、ナロウレンジ検出器41は、片相で0〜5[A](0〜500[W])の検出範囲(第1検出範囲)の電流を検出(5[A]未満が有効)し、ワイドレンジ検出器42は、片相で0〜25[A](0〜2500[W])の検出範囲(第1検出範囲より上限値が高い第2検出範囲)の電流を検出(5[A]以上25[A]未満が有効)する。ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42のそれぞれの検出範囲は、上記の範囲に限定されないのは勿論である。
The
ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42は、コイル巻き数やコイル素材を異ならせることで、それぞれが同じ値の電流を異なる電圧値として検出するように構成されている。ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42の電流値[A]を電圧値[V]に変換する効率は適宜変更されてもよいが、ナロウレンジ検出器41の場合、電流値I[A]を電圧値[V]に変換する効率は、I/1.5[V]〜I/4[V]が好ましく、ワイドレンジ検出器42の場合、電流値[A]を電圧値[V]に変換する効率は、I/8[V]〜I/13[V]が好ましい。以下、本実施形態のナロウレンジ検出器41は、電流値I[A]を電圧値I/2[V]に変換して検出する一方、ワイドレンジ検出器42は、電流値I[A]を電圧値I/10[V]に変換して検出する。この場合、一例を挙げると、両検出器の検出限界が2.5[V]である場合、ナロウレンジ検出器41が5[A]を2.5[V]として検出する一方、ワイドレンジ検出器42が5[A]を0.5Vとして検出し、25[A]を2.5Vとして検出する。
The
なお、受電点における電力は、受電点での電流検出値および電圧検出値の積によって算出されるが、電圧検出値がほぼ一定であることから、電流検出値によって支配的に決定される。したがって、本実施形態を含む各実施形態における、電流検出器4、電流検出器6(図3参照)および電流検出器6A(図8参照)によって電流を検出することにより間接的に電力を検出することができる。
Note that the power at the power receiving point is calculated by the product of the current detection value and the voltage detection value at the power receiving point, but since the voltage detection value is substantially constant, it is determined predominantly by the current detection value. Therefore, in each embodiment including this embodiment, the current is detected indirectly by detecting the current with the
〈電力変換器3の構成〉
電力変換器3は、電力変換部31と、逆電力継電器(図1においてRPRと記載)32と、増幅回路33と、AD変換器34と、制御部35とを有している。
<Configuration of
The
電力変換部31は、直流電力を単相の交流電力に変換する、電力変換器3の主要部分である。この電力変換部31は、商用電力系統1から商用電力を供給される3つの電圧線L1,L2および中性線N(配線)に接続された負荷LD1〜LD3に対して、商用電力系統1と連系して交流電力を供給するように、供給する交流電力(交流電流)をスイッチング素子のオン/オフで制御することで、結果的に受電点における交流電力(交流電流)を制御する。具体的には、電力変換部31は、後述する制御指示部354によって与えられる制御指示に基づいて、出力する交流電力を制御する。例えば、制御指示は、後述する制御目標値および定格出力電流に基づいたスイッチング素子のスイッチング動作パターン(スイッチング指令)である。
The
逆電力継電器32は、逆電力が検出されると、電力変換部31の出力を停止するように、電力変換器3の出力電路を遮断する保護継電器である。なお、逆電力継電器32は、電力変換器3内に設けられているが、電力変換器3と独立して設けられていてもよい。
The
増幅回路33は、電流検出器4から電圧として出力された電流検出値を増幅する。より具体的には、増幅回路33は、ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42からそれぞれ出力されたアナログの電圧をAD変換器34でデジタル値に変換するときの精度を高めるために、アナログ電圧の値をAD変換器34への入力限界(例えば、アナログ電圧の値に対する両検出器41,42の検出限界が上述の2.5[V]であり、入力限界値が3[V]である)まで増幅する。
The
AD変換器34は、増幅回路33によって増幅されたアナログ電圧をデジタルに変換する。AD変換器34は、変換の結果として、ナロウレンジ検出器41によって検出された電流のデジタル値である電流検出値Id1と、ワイドレンジ検出器42によって検出された電流のデジタル値である電流検出値Id2とを出力する。ここで、電流検出値Id1としては、電圧線L1に流れる電流(L1相の電流)の電流検出値Id1L1と、電圧線L2に流れる電流(L2相の電流)の電流検出値Id1L2とが出力される。また、電流検出値Id2としては、電圧線L1に流れる電流の電流検出値Id2L1と、電圧線L2に流れる電流の電流検出値Id2L2とが出力される。また、いずれの検出器41,42においても、L1相の電流は、電力変換器3から商用電力系統1への流れを正の値、その逆を負の値として、L2相の電流は、電力変換器3から商用電力系統1への流れを負の値、その逆を正の値として、それぞれ検出される。
The
制御部35は、検出した電流に基づいて、逆電力継電器32の動作を制御するとともに、逆電力の発生時に逆電力継電器32が動作しないように、受電点における交流電流の合算値が制御目標値となるべく電力変換部31の動作を制御する。制御部35については、次に詳しく説明する。
The
〈制御部35の構成〉
図2は、電力変換器3における制御部35の構成を示すブロック図である。
<Configuration of
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the
図2に示すように、制御部35は、電流判定部351と、RPR制御部352と、不平衡度算出部353と、制御指示部354とを有している。
As illustrated in FIG. 2, the
電流判定部351は、電流検出値Id1,Id2のうち、いずれが有効であるかを判定するとともに、受電点におけるL1相の電流およびL2相の電流の合算値(合算電流)を算出して、RPR制御部352に与える。具体的には、電流判定部351は、電流検出値Id1,Id2のうち有効である値を電流検出値Id1,Id2の値に基づいて判定し、有効な方を不平衡度算出部353に出力する。また、電流判定部351は、判定した電流検出値Id1,Id2を加算することで、受電点における電流の合算値を算出する。これにより、L1相およびL2相のそれぞれについて、電流検出値Id1,Id2のうち、いずれが有効であるかが判定され、L1相の電流検出値Id1L1および電流検出値Id2L1のうち有効であると判定された検出値と、L2相の電流検出値Id1L2および電流検出値Id2L2のうち有効であると判定された検出値とが加算される。
The
RPR制御部352は、電流判定部351によって算出された上記の合算電流が規定の逆電力状態となっているか否かを判定し、判定結果に応じて、逆電力継電器32の開閉を制御する制御信号Sを出力する。具体的には、RPR制御部352は、合算電流が規定の逆電力状態となっていない場合には、逆電力継電器32を閉状態となるように制御する一方、合算電流が規定の逆電力状態となっている場合には、逆電力継電器32を開状態となるように制御する。これにより、電力変換器3は、規定の逆電力状態において、出力が遮断されて、交流電流を出力しない。
The
不平衡度算出部353は、電流判定部351から出力された上記のL1相の値およびL2相の値と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3のL1相およびL2相への出力電流値とを用いることにより、不平衡度を算出する。不平衡度は、負荷LD1〜LD3が消費するL1相およびL2相の間における電流の不平衡、すなわちL1相の総負荷消費電流およびL2相の総負荷消費電流の不平衡の度合いである。例えば、不平衡度は、L1相の総負荷消費電流とL2相の総負荷消費電流との差、すなわち(上記の電力変換器3のL1相への出力電流値と受電点におけるL1相での電流検出値との差)と、(上記の電力変換器3のL2相への出力電流値と受電点におけるL2相での電流検出値との差)との差で表される。
The unbalance
制御指示部354は、不平衡度が所定の閾値未満であるときに、制御目標値Ptを制御目標値Pt1に設定して保持し、受電点での合算電流が制御目標値Ptとなるように電力変換部31に制御指示(前述のスイッチング指令)を与えることで指示する。また、制御指示部354は、不平衡度が閾値以上であるときに、制御目標値Ptを制御目標値Pt1より大きい制御目標値Pt2に設定して保持し、受電点での合算電流が制御目標値Pt2となるように電力変換部31に制御指示を与える。さらに、制御指示部354は、必要に応じて、定格出力電流を出力するように電力変換部31に制御指示を与える。
The
ここで、制御目標値Ptは、受電点におけるL1相の電流およびL2相の電流の合算値(合算電流)が、電力変換部31による出力電流の制御の結果として達すべき目標の値であり、逆電力状態とならない値に設定される。電力変換部31は、合算電流が制御目標値Ptに達するように出力電流を制御する。
Here, the control target value Pt is a target value that the sum of the L1 phase current and the L2 phase current (total current) at the power receiving point should reach as a result of the control of the output current by the
また、上記の閾値は、例えば、電力変換器3の片相での定格出力電流(定格出力電流の1/2)を超えない正の範囲で定められる。
Moreover, said threshold value is defined in the positive range which does not exceed the rated output current (1/2 of rated output current) in the single phase of the
〈系統連系システム11の動作〉
上記のように構成される系統連系システム11による制御目標値Ptの設定動作について説明する。
<Operation of
The setting operation of the control target value Pt by the
まず、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流が共に小さく、L1相およびL2相の両相においてナロウレンジ検出器41で検出される電流が有効であると判定される場合について説明する。この場合、電力変換器3において、増幅回路33は、ナロウレンジ検出器41からの電流検出値(第1検出値,L1相の電流値およびL2相の電流値)と、ワイドレンジ検出器42からの電流検出値(第2検出値,L1相の電流値およびL2相の電流値)とを増幅する。例えば、4[A]の電流が流れ、ナロウレンジ検出器41からの電流検出値が2[V]である場合、増幅回路33は、1.2倍の増幅率で2.4[V]に増幅する。また、4[A]の電流が流れ、ワイドレンジ検出器42からの電流検出値が0.4[V]である場合、増幅回路33は、1.2倍の増幅率で0.48[V]に増幅する。
First, a case will be described in which it is determined that the currents detected by the
AD変換器34は、増幅回路33によって増幅されたナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42からの電流検出値をデジタル値の電流検出値Id1,Id2に変換して出力する。
The
制御部35において、電流判定部351は、電流検出値Id1の大きさが最大値(例では5[A])未満であることから、電流検出値Id1を第1検出範囲内の有効な値として採用し、電流検出値Id2を採用しない。電流判定部351は、採用した電流検出値Id1のL1相およびL2相の電流検出値Id1L1,Id1L2を不平衡度算出部353に出力し、その合算値も求める。不平衡度算出部353は、電流検出値Id1L1,Id1L2と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3のL1相およびL2相への出力電流値とを用いることにより、不平衡度を求める。制御指示部354は、不平衡度算出部353からの不平衡度を閾値と比較することにより、不平衡度が閾値未満であると判定すると、制御目標値Pt1を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt1に基づく制御指示を電力変換部31に与える。一方、制御指示部354は、不平衡度が閾値以上であると判定すると、制御目標値Pt2を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt2に基づく制御指示を電力変換部31に与える。
In the
電力変換部31は、制御指示部354からの制御指示を受けると、制御目標値Ptと、電流判定部351によって算出された現状の合算値との差が無くなるように、スイッチング素子のスイッチング動作パターンを適宜変更して、出力電流を制御する。
When receiving the control instruction from the
続いて、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流共に大きく、L1相およびL2相の両相においてワイドレンジ検出器42で検出される電流が有効であると判定される場合について説明する。この場合、検出される電流がナロウレンジ検出器41の検出範囲を超えるので(オーバーレンジ)、ナロウレンジ検出器41は検出不可となるが、検出範囲の最大値を出力する。電力変換器3において、増幅回路33は、ワイドレンジ検出器42からの電流検出値(第2検出値,L1相の電流値およびL2相の電流値)を増幅するが、ナロウレンジ検出器41からの電流検出値の最大値も増幅する。例えば、20[A]の電流が流れ、ワイドレンジ検出器42からの電流検出値が2[V]であった場合、増幅回路33は、1.2倍の増幅率で2.4[V]に増幅する。また、20[A]の電流が流れ、ナロウレンジ検出器41からの電流検出値が2.5[V]である場合、増幅回路33は、1.2倍の増幅率で入力限界値の3[V]に増幅する。
Next, a case will be described in which it is determined that the current flowing through the power receiving points of the voltage lines L1 and L2 is large and the current detected by the wide range detector 42 is effective in both the L1 phase and the L2 phase. In this case, since the detected current exceeds the detection range of the narrow range detector 41 (overrange), the
なお、ワイドレンジ検出器42が5[A]〜25[A]の電流を検出するとき、ナロウレンジ検出器41は最大検出値である5[A]を検出する。この場合、両方の検出値が増幅回路33で増幅された後、AD変換器34でデジタル値に変換されるが、電流検出値Id1は常に5[A]となる。このような場合、電流判定部351は、電流検出値Id2を有効であると判定する。
When the wide range detector 42 detects a current of 5 [A] to 25 [A], the
AD変換器34は、増幅回路33によって増幅されたナロウレンジ検出器41からの電流検出値(最大値)をデジタル値の電流検出値Id1に変換して出力するとともに、増幅回路33によって増幅されたワイドレンジ検出器42からの電流検出値をデジタル値の電流検出値Id2に変換して出力する。
The
制御部35において、電流判定部351は、電流検出値Id1の大きさが最大値(負の最小値も含む)であり、電流検出値Id2の大きさが最大値(例では25[A])未満であることから、電流検出値Id2を第2検出範囲内の有効な値として採用する。電流判定部351は、採用した電流検出値Id2のL1相およびL2相の電流検出値Id2L1,Id2L2を不平衡度算出部353に出力し、その合算値も算出する。不平衡度算出部353は、電流検出値Id2L1,Id2L2と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3のL1相およびL2相への出力電流値とを用いることにより、不平衡度を求める。制御指示部354は、不平衡度算出部353からの不平衡度を閾値と比較することにより、不平衡度が閾値未満であると判定すると、制御目標値Pt1を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt1に基づく制御指示を電力変換部31に与える。一方、制御指示部354は、不平衡度が閾値以上であると判定すると、制御目標値Pt2を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt2に基づく制御指示を電力変換部31に与える。
In the
電力変換部31は、制御指示部354からの制御指示を受けると、制御目標値Ptと、電流判定部351によって算出された現状の合算値との差が無くなるように、スイッチング素子のスイッチング動作パターンを適宜変更して、出力電流を制御する。
When receiving the control instruction from the
なお、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流の一方が小さく、ナロウレンジ検出器41で検出される電流が有効であると判定され、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流の他方が大きく、ワイドレンジ検出器42で検出される電流が有効であると判定される場合にも、有効と判定されたそれぞれの電流値を用いて不平衡度を算出し、制御目標値設定と出力電流制御とを、上述の場合と同様に行う。
Note that one of the currents flowing through the power receiving points of the voltage lines L1 and L2 is small, the current detected by the
〈系統連系システム11の効果〉
本実施形態に係る系統連系システム11は、上記のようにして、電力変換器3の出力電流を制御することにより、受電点におけるL1相の電流およびL2相の電流の合算値が逆電力状態とならない。これにより、逆電力継電器32が開状態に動作することを回避できる。
<Effect of
The
また、系統連系システム11において、ナロウレンジ検出器41による電流−電圧変換の倍率(例えば前述の1/2)が、ワイドレンジ検出器42による電流−電圧変換の倍率(例えば前述の1/10)よりも大きい。これにより、ナロウレンジ検出器41の電流検出値は、ワイドレンジ検出器42の電流検出値よりも、高精度であると言える。
In the
また、制御部35は、L1相の総負荷消費電流とL2相の総負荷消費電流との差が小さくなる、不平衡度が閾値未満であるときに、制御目標値Ptを小さい制御目標値Pt1に設定する。一方、制御部35は、L1相の総負荷消費電流とL2相の総負荷消費電流との差が大きくなる、不平衡度が閾値以上であるときに、制御目標値Ptを制御目標値Pt1より大きい制御目標値Pt2に設定する。換言すれば、ナロウレンジ検出器41が電流を検出するような電圧線L1,L2に流れる電流が小さい場合には、制御目標値Pt1が制御目標値Ptとして採用されやすくなり、ワイドレンジ検出器42が電流を検出するような電圧線L1,L2に流れる電流が大きい場合には、制御目標値Pt2が制御目標値Ptとして採用されやすくなる。
Further, the
これにより、受電点における電流が、ワイドレンジ検出器42を用いて低精度に(大きい誤差で)検出された場合に、制御目標値Ptが大きい誤差を見込んだ大きい制御目標値Pt2に設定される。この場合、商用電力系統1からの買電状態となるように、電力変換器3の出力電流が制御される。一方、受電点における電流が、ナロウレンジ検出器41を用いて高精度に(小さい誤差で)検出された場合に、制御目標値Ptが小さい誤差を見込んだ制御目標値Pt1に抑えられる。この場合は、電力変換器3の出力電流が小さい制御目標値Pt1に基づいて制御されるので、DC電源2からの電力供給を確保しつつ、商用電力系統1からの買電を抑えることができる。よって、余分な買電を抑えることができる。
Thus, when the current at the power receiving point is detected with low accuracy (with a large error) using the wide range detector 42, the control target value Pt is set to a large control target value Pt2 that allows for a large error. . In this case, the output current of the
また、増幅回路33が、ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42の電流検出値の増幅に共通して用いられる。これにより、ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42のそれぞれについて専用の増幅回路を設ける必要がない。
The
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、図2および図3に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、本実施形態において、実施形態1における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
図3は、実施形態2に係る系統連系システム12を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating the
〈系統連系システム12の構成〉
図3に示すように、系統連系システム12は、前述の実施形態1における系統連系システム11と同様、DC電源2を備えている。また、系統連系システム12は、系統連系システム11における電力変換器3および電流検出器4にそれぞれ代えて、電力変換器3Aおよび電流検出器6を備えている。
<Configuration of
As shown in FIG. 3, the
電力変換器3Aは、系統連系システム11における電力変換器3と同様の単相二線式の変換器であり、規定の逆電力の状態となったときに出力を停止する機能と、負荷LD1〜LD3の各相間の不平衡度に応じて、出力電流の制御目標値を変更する機能とを有している。電力変換器3Aについては、後に詳しく説明する。
The power converter 3A is a single-phase two-wire converter similar to the
電流検出器6は、受電点における電流(電圧線L1,L2に流れる電流)を検出する検出器であり、前述の実施形態1の系統連系システム11における電流検出器4で用いたワイドレンジ検出器42を用いることができる。
The current detector 6 is a detector that detects the current at the power receiving point (current flowing through the voltage lines L1 and L2), and the wide range detection used in the
〈電力変換器3Aの構成〉
電力変換器3Aは、電力変換器3と同様、電力変換部31と、逆電力継電器(図3においてRPRと記載)32と、制御部35とを有している。また、電力変換器3Aは、電力変換器3の増幅回路33に代えて、高倍率増幅回路36(第1増幅回路)および低倍率増幅回路37(第2増幅回路)を有している。ここで、低倍率増幅回路37には、前述の電力変換器3における増幅回路33を用いることができる。また、AD変換器34は、前述の電力変換器3におけるAD変換器34と同じにすることができ、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37のアナログ出力電圧をデジタル値に変換する。
<Configuration of power converter 3A>
Similarly to the
高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37は、電流検出器6から出力されたアナログの電圧をAD変換器34でデジタル値に変換するときの精度を高めるために、アナログ電圧の値をAD変換器34への入力限界まで増幅する(例えば、アナログ電圧の値に対する電流検出器6の検出限界が2.5[V]であり、入力限界値が3[V]である)。また、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37は、電流検出器6から電圧として出力された電流検出値をそれぞれ異なる増幅率で増幅する。例えば、高倍率増幅回路36は6倍(=3/0.5)の増幅率(第1増幅率)を有し、低倍率増幅回路37は1.2倍(=3/2.5)の増幅率(第2増幅率)を有している。これにより、高倍率増幅回路36は、5[A](=0.5[V])までの電流検出値を増幅し、低倍率増幅回路37は、25[A](=2.5[V])までの電流検出値を増幅する。したがって、低倍率増幅回路37は、高倍率増幅回路36より広範囲の電流検出値を増幅する。
The high-
〈系統連系システム12の動作〉
上記のように構成される系統連系システム12による制御目標値Ptの設定動作について説明する。
<Operation of
The setting operation of the control target value Pt by the
まず、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流が共に小さく、L1相およびL2相の両相において高倍率増幅回路36で増幅された電流が有効であると判定される場合について説明する。この場合、電力変換器3Aにおいて、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37は、電流検出器6からの電流検出値(L1相の電流値およびL2相の電流値)を増幅する。例えば、電流検出器6からの電流検出値が0.4V(4[A])であった場合、高倍率増幅回路36は、第1増幅レンジ(第1増幅範囲)で、電流検出値を6倍の2.4[V]に増幅する。また、低倍率増幅回路37は、第2増幅レンジ(第2増幅範囲)で、電流検出値を1.2倍の0.48[V]に増幅する。
First, a case will be described in which it is determined that both the currents flowing through the power receiving points of the voltage lines L1 and L2 are small and the current amplified by the high-
AD変換器34は、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37によってそれぞれ増幅された電流検出器6からの電流検出値をデジタル値の電流検出値Id1,Id2に変換して出力する。なお、電流検出値には、実施形態1と同じ符号を使用しているが、ここでは出力元の増幅回路36,37により電流検出値を区別する。
The
制御部35において、電流判定部351は、電流検出値Id1の大きさが最大値(例では5[A])未満であるときには、電流検出値Id1を第1増幅範囲内の有効な値として採用し、電流検出値Id2を採用しない。電流判定部351は、採用した電流検出値Id1のL1相およびL2相の電流検出値Id1L1,Id1L2を不平衡度算出部353に出力し、その合算値も算出する。不平衡度算出部353は、電流検出値Id1L1,Id1L2と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3AのL1相およびL2相への出力電流値とを用いることにより、不平衡度を算出する。制御指示部354は、不平衡度算出部353からの不平衡度を閾値と比較することにより、不平衡度が閾値未満であると判定すると、制御目標値Pt1を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt1に基づく制御指示を電力変換部31に与える。一方、制御指示部354は、不平衡度が閾値以上であると判定すると、制御目標値Pt2を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt2に基づく制御指示を電力変換部31に与える。
In the
電力変換部31は、制御指示部354からの制御指示を受けると、制御目標値Ptと、電流判定部351によって算出された現状の合算値との差が無くなるように、実施形態1と同様にして出力電流を制御する。
When the
続いて、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流が共に大きく、L1相およびL2相の両相において低倍率増幅回路37で増幅された電流が有効であると判定される場合について説明する。この場合、検出された電流が高倍率増幅回路36への入力限界値(例えば0.5V)を超え(オーバーレンジ)、入力範囲の最大値が入力される。電力変換器3Aにおいて、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37は、電流検出器6からの電流検出値を、それぞれの増幅レンジおよび増幅率で増幅する。例えば、電流検出器6からの電流検出値が2[V](20[A])であった場合、高倍率増幅回路36は、電流検出値を出力範囲の最大値である3[V]に増幅し、低倍率増幅回路37は、電流検出値を1.2倍の増幅率で2.4[V]に増幅する。
Next, a case will be described in which it is determined that both the currents flowing through the power receiving points of the voltage lines L1 and L2 are large and the current amplified by the low-
なお、電流検出器6が0.5[V]〜2.5[V](5[A]〜25[A])を検出するとき、高倍率増幅回路36は最大値である3[V]を出力する。この場合、電流検出値Id1は常に5[A]となる。このような場合、電流判定部351は、電流検出値Id2を有効であると判定する。
When the current detector 6 detects 0.5 [V] to 2.5 [V] (5 [A] to 25 [A]), the high-
AD変換器34は、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37によってそれぞれ増幅された電流検出器6からの電流検出値をデジタル値の電流検出値Id1,Id2に変換して出力する。
The
制御部35において、電流判定部351は、電流検出値Id1の大きさが最大値(負の最小値も含む)であるときには、電流検出値Id2の大きさが最大値(例では25[A])未満であれば、電流検出値Id2を第2増幅範囲内の有効な値として採用し、電流検出値Id1を採用しない。電流判定部351は、採用した電流検出値Id2のL1相およびL2相の電流検出値Id2L1,Id2L2を不平衡度算出部353に出力し、その合算値も求める。不平衡度算出部353は、電流検出値Id2L1,Id2L2と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3のL1相およびL2相への出力電流値とを用いることにより、不平衡度を算出する。制御指示部354は、不平衡度算出部353からの不平衡度を閾値と比較することにより、不平衡度が閾値未満であると判定すると、制御目標値Pt1を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt1に基づく制御指示を電力変換部31に与える。一方、制御指示部354は、不平衡度が閾値以上であると判定すると、制御目標値Pt2を制御目標値Ptとして設定し、当該制御目標値Pt2に基づく制御指示を電力変換部31に与える。
In the
電力変換部31は、制御指示部354からの制御指示を受けると、制御目標値Ptと、電流判定部351によって算出された現状の合算値との差が無くなるように、出力電流を制御する。
When receiving the control instruction from the
なお、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流の一方が小さく、高倍率増幅回路36で増幅された電流が有効であると判定され、電圧線L1,L2の受電点に流れる電流の他方が大きく、低倍率増幅回路37で増幅された電流が有効であると判定される場合にも、有効と判定されたそれぞれの電流値を用いて不平衡度を算出し、制御目標値設定と出力電流制御とを、上述の場合と同様に行う。
Note that one of the currents flowing through the power receiving points of the voltage lines L1 and L2 is small, and it is determined that the current amplified by the high-
〈系統連系システム12の効果〉
本実施形態に係る系統連系システム12は、上記のようにして、電力変換器3の出力電流を制御することにより、受電点におけるL1相の電流およびL2相の電流の合算値が逆電力状態とならない。これにより、逆電力継電器32が開状態に動作することを回避できる。
<Effect of
The
また、制御部35は、L1相の総負荷消費電流とL2相の総負荷消費電流との差が小さくなる、不平衡度が閾値未満であるときに、制御目標値Ptを小さい制御目標値Pt1に設定する。一方、制御部35は、L1相の総負荷消費電流とL2相の総負荷消費電流との差が大きくなる、不平衡度が閾値以上であるときに、制御目標値Ptを制御目標値Pt1より大きい制御目標値Pt2に設定する。換言すれば、電圧線L1,L2に流れる電流が小さい場合(例えば0[A]以上かつ5[A]未満)には、制御目標値Pt1が制御目標値Ptとして設定されやすくなり、電圧線L1,L2に流れる電流が大きい場合(例えば5[A]以上かつ25[A]未満)には、制御目標値Pt1が制御目標値Ptとして設定されやすくなる。
Further, the
これにより、受電点における電流が、低倍率増幅回路37により低精度に(大きい誤差で)増幅された場合に、制御目標値Ptが大きい誤差を見込んだ大きい制御目標値Pt2に設定される。この場合、商用電力系統1からの買電状態となるように、電力変換器3Aの出力電流が制御される。一方、受電点における電流が、高倍率増幅回路36により高精度に(小さい誤差で)増幅された場合に、制御目標値Ptが小さい誤差を見込んだ制御目標値Pt1に抑えられる。この場合は、電力変換器3の出力電流が小さい制御目標値Pt1に基づいて制御されるので、DC電源2からの電力供給を確保しつつ、商用電力系統1からの買電を抑えることができる。よって、余分な買電を抑えることができる。
As a result, when the current at the power receiving point is amplified with low accuracy (with a large error) by the low-
また、系統連系システム12は、高倍率増幅回路36および低倍率増幅回路37を備えることによって、系統連系システム11における電流検出器4(ナロウレンジ検出器41およびワイドレンジ検出器42)に代えて簡素化された電流検出器6を採用している。これにより、系統連系システム12は、増幅回路としての構成は複雑となるが、増幅回路よりも高コストの電流検出器6の構成が簡素化されるので、系統連系システム11よりも低コストで構成することができる。
In addition, the
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3について、図1〜図4に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、本実施形態において、実施形態1および2における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
〈制御目標値Ptの設定〉
本実施形態では、前述の実施形態1に係る系統連系システム11(図1参照)および実施形態2に係る系統連系システム12(図3参照)における制御目標値Ptの決定の詳細について説明する。
<Setting of control target value Pt>
In the present embodiment, details of determination of the control target value Pt in the grid interconnection system 11 (see FIG. 1) according to the first embodiment and the grid interconnection system 12 (see FIG. 3) according to the second embodiment will be described. .
図4は、電力変換器3の出力電流と商用電力系統1に対して売買電した系統電流との相関関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a correlation between the output current of the
本実施形態では、図2に示す制御部35の制御指示部354が、前述の閾値を下記のように設定する。
In the present embodiment, the
まず、制御部35の電流判定部351によって採用された、受電点におけるL1相およびL2相での電流検出値と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3のL1相およびL2相への出力電流値とから算出した、L1相およびL2相のそれぞれの総負荷電流(消費電流)のうち、大きい方をA[A]とし、小さい方をB[A]とし(0≦B≦A)、電力変換器3の定格出力電流をC[A](L1相およびL2相のそれぞれについてC/2[A])とし、閾値をD[A](0<D<C/2)とする。
First, the detected current values in the L1 phase and the L2 phase at the power reception point adopted by the
[1]0≦A+B≦C(総消費電流が0以上かつC以下)
(1)0≦A−B<D(不平衡度が0以上かつD未満)
制御目標値Pt=Pt1=0[A]
この場合は、図4に示すように、電流のやり取りが行われる。L1相では、電力変換器3(電力変換部31)から(A+B)/2の電流を出力するとき、商用電力系統1から(A−B)/2の電流を買電すること、すなわち、電力変換器出力電流と買電電流との加算により、A[A]が得られる。また、L2相では、電力変換器3から(A+B)/2の電力を出力するとき、商用電力系統1へ(A−B)/2の電流を売電すること、すなわち電力変換器出力電流からの売電電流の減算により、B[A]が得られる。
[1] 0 ≦ A + B ≦ C (total current consumption is 0 or more and C or less)
(1) 0 ≦ A−B <D (the degree of imbalance is 0 or more and less than D)
Control target value Pt = Pt1 = 0 [A]
In this case, current is exchanged as shown in FIG. In the L1 phase, when the current of (A + B) / 2 is output from the power converter 3 (power conversion unit 31), the power of (A−B) / 2 is purchased from the commercial power system 1, that is, the power A [A] is obtained by adding the converter output current and the power purchase current. In the L2 phase, when (A + B) / 2 power is output from the
(2)D≦A−B≦C(不平衡度がD以上かつC以下)
制御目標値Pt=Pt2=C*0.05[A](買電)
0.05:想定される電流検出(電流測定)の誤差の最大値
[2]C<A+B
この場合は、総消費電流が定格出力電流Cを超えるので、電力変換部31が定格出力電流Cを出力しても逆電力とはならないことから、定格出力電流C[A]を出力するように、電力変換部31を制御する。
(2) D ≦ A−B ≦ C (the degree of imbalance is not less than D and not more than C)
Control target value Pt = Pt2 = C * 0.05 [A] (power purchase)
0.05: Maximum value of error in current detection (current measurement) that is assumed [2] C <A + B
In this case, since the total current consumption exceeds the rated output current C, even if the
〈制御目標値Ptの設定による効果〉
総消費電流が0以上かつC以下の場合に、不平衡度が0以上かつ閾値D未満であれば、制御目標値Pt1を0[A]に設定する一方、不平衡度が閾値D以上かつ定格出力電流C以下であれば、制御目標値Pt2をC*0.05[A](買電)に設定する。これにより、図4に示すように、不平衡度が0以上かつ閾値D未満であるとき、受電点におけるL1相およびL2相の売買電流の合算が0となるので、買電をより抑えることができる。また、不平衡度が閾値D以上かつ定格出力C以下であるとき、逆電力を回避するように買電することができる。
<Effect by setting control target value Pt>
When the total current consumption is 0 or more and C or less, if the unbalance is 0 or more and less than the threshold D, the control target value Pt1 is set to 0 [A], while the unbalance is more than the threshold D and rated If it is equal to or less than the output current C, the control target value Pt2 is set to C * 0.05 [A] (power purchase). As a result, as shown in FIG. 4, when the degree of unbalance is 0 or more and less than the threshold value D, the sum of the trading currents of the L1 phase and the L2 phase at the power receiving point becomes 0. it can. In addition, when the degree of imbalance is not less than the threshold value D and not more than the rated output C, it is possible to purchase power so as to avoid reverse power.
〈変形例〉
本実施形態の変形例について説明する。
図5は、電力変換器3の出力電流と商用電力系統1に対して売買電した系統電流との相関関係を示す図である。
<Modification>
A modification of this embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram showing a correlation between the output current of the
本変形例では、閾値Dが以下のように設定される。 In this modification, the threshold value D is set as follows.
D=Dp×2
ここで、Dpは、電流検出レンジ変更閾値を表している。電流検出レンジ変更閾値は、系統連系システム11,12における電流判定部351が採用する電流検出値Id1の範囲(ロウレンジ)と電流検出値Id2の範囲(ハイレンジ)との境界値で表され、電流検出値Id1の範囲の上限値(例えば5[A])で定められる。
D = Dp × 2
Here, Dp represents a current detection range change threshold value. The current detection range change threshold is expressed by a boundary value between the range of the current detection value Id1 (low range) and the range of the current detection value Id2 (high range) adopted by the
前述の制御目標値Pt=0の場合、図5に示すように、0≦(A−B)/2<Dpすなわち0≦A−B<Dを満たしている状態では、電力変換器3からの(A+B)/2の出力電流に対して、商用電力系統1からの(A−B)/2の電流の売買電により、A[A]およびB[A]を得ながら、売買電の電流が相殺される。
When the aforementioned control target value Pt = 0, as shown in FIG. 5, in a state where 0 ≦ (A−B) / 2 <Dp, that is, 0 ≦ A−B <D, the
また、(A−B)/2が電流検出レンジ変更閾値Dp以上となる瞬間、Dp=(A−B)/2すなわち2Dp=A−Bとなる瞬間、電流検出レンジがロウレンジからハイレンジに変更される。したがって、D=Dp×2と定めることにより、電流検出レンジの変更時に前述の(2)D≦A−B≦Cの場合に切り替わり、制御目標値Pt(Pt2)が買電となるように変更される。これにより、電流検出レンジを変更するタイミングと、制御目標値Ptを変更するタイミングとが同期する。 Also, at the moment when (A−B) / 2 becomes equal to or greater than the current detection range change threshold Dp, the moment when Dp = (A−B) / 2, that is, 2Dp = A−B, the current detection range is changed from the low range to the high range. The Therefore, by setting D = Dp × 2, when the current detection range is changed, switching is performed in the case of (2) D ≦ A−B ≦ C, and the control target value Pt (Pt2) is changed to the power purchase. Is done. Thereby, the timing which changes an electric current detection range, and the timing which changes control target value Pt synchronize.
前述の実施形態3の構成では、電流検出レンジが変更された時点(電流検出値Id1が電流検出レンジ変更閾値Dpを超えた時点)で、制御部35は、電流検出値Id1より精度の落ちる電流検出値Id2に切り替えて合算電流を算出する。このため、制御部35が、受電点の合算電流が0[A](制御目標値Pt=0[A])となるように電力変換部31を制御しようとしても、実際には売電(逆潮流)の状態になっているという可能性がある。
In the configuration of the above-described third embodiment, at the time when the current detection range is changed (when the current detection value Id1 exceeds the current detection range change threshold Dp), the
これに対し、電流検出レンジを変更するタイミングと、制御目標値Ptを変更するタイミングとを同期させることにより、同期したタイミングで制御目標値Ptを0から買電状態となる値に変更する。これにより、精度の低い電流検出値Id2を用いて合算電流を算出しても、制御目標値Ptが電流検出値Id2に合わせて変更されるので、逆潮流をより確実に回避することができる。 On the other hand, by synchronizing the timing for changing the current detection range and the timing for changing the control target value Pt, the control target value Pt is changed from 0 to a value in a power purchase state at the synchronized timing. As a result, even if the total current is calculated using the current detection value Id2 with low accuracy, the control target value Pt is changed according to the current detection value Id2, so that the reverse power flow can be avoided more reliably.
〔実施形態4〕
本発明の実施形態4について、図1〜図3および図6に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、本実施形態において、実施形態1〜3における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following description will discuss
〈制御目標値Ptの設定〉
本実施形態では、前述の実施形態1に係る系統連系システム11(図1参照)および実施形態2に係る系統連系システム12(図3参照)における制御目標値Ptの決定の詳細について説明する。
<Setting of control target value Pt>
In the present embodiment, details of determination of the control target value Pt in the grid interconnection system 11 (see FIG. 1) according to the first embodiment and the grid interconnection system 12 (see FIG. 3) according to the second embodiment will be described. .
図6は、電力変換器3の出力電流と商用電力系統1に対して売買電した系統電流との相関関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a correlation between the output current of the
本実施形態では、図2に示す制御部35の制御指示部354が、前述の閾値を下記のように設定する。
In the present embodiment, the
まず、前述の実施形態3と同様、L1相およびL2相のそれぞれの総負荷電流(消費電流)のうち、大きい方をA[A]とし、小さい方をB[A]とし(0≦B≦A)、電力変換器3の定格出力電流をC[A](L1相およびL2相のそれぞれについてC/2[A])とし、閾値をD[A](0<D<C/2)とする。また、閾値DをD=Dp×2とする。
First, as in the above-described third embodiment, among the total load currents (consumption currents) of the L1 phase and the L2 phase, the larger one is A [A] and the smaller one is B [A] (0 ≦ B ≦ A) The rated output current of the
[1]0≦A+B≦C(総消費電流が0以上かつC以下)
(1)0≦A−B<D(不平衡度が0以上かつD未満)
制御目標値Pt=Pt1=0[A]
(2)D≦A−B≦C(不平衡度がD以上かつC以下)
制御目標値Pt=Pt2=(A−B)*Er[A](買電)
Er:想定される電流検出(電流測定)の誤差(0.02〜0.05の範囲)
この場合は、図6に示すように、電流のやり取りが行われる。L1相では、電力変換器3(電力変換部31)から(A+B)/2−(A−B)*Er/2の電流を出力するとき、商用電力系統1から(A−B)/2+(A−B)*Er/2の電流を買電することにより、A[A]が得られる。また、L2相では、電力変換器3から(A+B)/2−(A−B)*Er/2の電力を出力するとき、商用電力系統1へ(A−B)/2−(A−B)*Er/2の電流を売電することにより、B[A]が得られる。このように、制御目標値Ptを(A−B)*Er[A]に設定することにより、L1相およびL2相について、電力変換器3の出力電流のいずれもが、(A−B)*Er/2を減じられた値となる。また、L1相について、(A−B)*Er/2の買電が増加する一方、L2相について、(A−B)*Er/2の売電が減少する。
[1] 0 ≦ A + B ≦ C (total current consumption is 0 or more and C or less)
(1) 0 ≦ A−B <D (the degree of imbalance is 0 or more and less than D)
Control target value Pt = Pt1 = 0 [A]
(2) D ≦ A−B ≦ C (the degree of imbalance is not less than D and not more than C)
Control target value Pt = Pt2 = (A−B) * Er [A] (power purchase)
Er: Assumed current detection (current measurement) error (range 0.02-0.05)
In this case, current is exchanged as shown in FIG. In the L1 phase, when the current of (A + B) / 2− (A−B) * Er / 2 is output from the power converter 3 (power conversion unit 31), the commercial power system 1 outputs (A−B) / 2 + ( A-A) A [A] is obtained by purchasing a current of * Er / 2. Further, in the L2 phase, when the power of (A + B) / 2− (A−B) * Er / 2 is output from the
[2]C<A+B
この場合は、総消費電流が定格出力電流Cを超えるので、電力変換部31が定格出力電流Cを出力しても逆電力とはならないので、定格出力電流C[A]を出力するように、電力変換部31を制御する。
[2] C <A + B
In this case, since the total current consumption exceeds the rated output current C, the
〈制御目標値Ptの設定による効果〉
総消費電流が0以上かつC以下の場合に、不平衡度が0以上かつ閾値D未満であれば、制御目標値Pt1を0[A]に設定する一方、不平衡度が閾値D以上かつ定格出力電流C以下であれば、制御目標値Pt2を(A−B)*Er[A](買電)に設定する。これにより、不平衡度が閾値D以上かつ定格出力電流C以下であるとき、逆電力を回避するように買電することができる。詳しくは、L1相およびL2相ともに、売買電流が(A−B)/2に対して(A−B)*Er/2の誤差成分を含んでいるとき、ワーストケースで、L1相では、(A−B)/2−(A−B)*Er/2しか買電していないのに対し、L2相では、(A−B)/2+(A−B)*Er/2を売電してしまっている可能性があり、その場合、売買電流の合算値を0に制御しているつもりでも、2相の売買電流を合算した結果の(A−B)*Erを売電していることになる。そこで、制御目標値Pt2に当該値を設定することにより、負荷電流A,Bを得ながら逆電力を回避することができる。
<Effect by setting control target value Pt>
When the total current consumption is 0 or more and C or less, if the unbalance is 0 or more and less than the threshold D, the control target value Pt1 is set to 0 [A], while the unbalance is more than the threshold D and rated If it is equal to or less than the output current C, the control target value Pt2 is set to (A−B) * Er [A] (power purchase). Thereby, when the degree of imbalance is not less than the threshold value D and not more than the rated output current C, it is possible to purchase power so as to avoid reverse power. Specifically, in both the L1 phase and the L2 phase, when the trading current includes an error component of (A−B) * Er / 2 with respect to (A−B) / 2, in the worst case, in the L1 phase, ( While only A-B) / 2- (A-B) * Er / 2 is purchased, the L2 phase sells (A-B) / 2 + (A-B) * Er / 2. In that case, even if we intend to control the total value of trading current to 0, we sell (A−B) * Er as a result of adding the two-phase trading current. It will be. Therefore, by setting this value as the control target value Pt2, reverse power can be avoided while obtaining the load currents A and B.
〈変形例〉
本実施形態の変形例について説明する。
<Modification>
A modification of this embodiment will be described.
本変形例では、補助閾値E(D<E<C)および係数α(0<α<1)を導入することにより、0≦A+B≦C(総消費電流が0以上かつC以下)の場合の制御目標値Ptが以下のように設定される。 In this modification, by introducing the auxiliary threshold value E (D <E <C) and the coefficient α (0 <α <1), the case of 0 ≦ A + B ≦ C (total current consumption is 0 or more and C or less) The control target value Pt is set as follows.
(1)0≦A−B<D(不平衡度が0以上かつD未満)
制御目標値Pt=Pt1=0[A]
(2)D≦A−B<E(不平衡度がD以上かつE未満)
制御目標値Pt=Pt2(第2制御目標値)=(A−B)*Er*α[A](買電)
(3)E≦A−B≦C(不平衡度がE以上かつC以下)
制御目標値Pt=Pt2(第1制御目標値)=(A−B)*Er[A](買電)
このように、補助閾値Eを導入することで、不平衡度がD以上かつE未満である場合には、誤差Er自体が小さくなるため、誤差Erに対して1より小さい係数αを乗じている。これにより、誤差Erが小さくなる範囲で、より買電量を減らすことができる。
(1) 0 ≦ A−B <D (the degree of imbalance is 0 or more and less than D)
Control target value Pt = Pt1 = 0 [A]
(2) D ≦ A−B <E (the degree of imbalance is not less than D and less than E)
Control target value Pt = Pt2 (second control target value) = (A−B) * Er * α [A] (power purchase)
(3) E ≦ A−B ≦ C (the degree of unbalance is E or more and C or less)
Control target value Pt = Pt2 (first control target value) = (A−B) * Er [A] (power purchase)
In this way, by introducing the auxiliary threshold value E, when the degree of imbalance is not less than D and less than E, the error Er itself is reduced, so that the error Er is multiplied by a coefficient α smaller than 1. . As a result, the amount of power purchase can be further reduced within a range where the error Er is reduced.
〔実施形態5〕
本発明の実施形態5について、図2、図4および図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、本実施形態において、実施形態2における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
The following describes Embodiment 5 of the present invention with reference to FIG. 2, FIG. 4, and FIG. For convenience of explanation, in this embodiment, components having functions equivalent to those of the components in the second embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7は、実施形態5に係る系統連系システム13を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating the
〈系統連系システム13の構成〉
図7に示すように、系統連系システム13は、前述の実施形態2における系統連系システム12と同様、DC電源2と、電力変換器3Aと、電流検出器6とを備えている。また、系統連系システム13は、余剰電力吸収機器7をさらに備えている。
<Configuration of
As shown in FIG. 7, the
余剰電力吸収機器7は、L1相およびL2相のいずれか一方の余剰電力を吸収する機器であり、補機蓄電池、調整負荷等によって構成されている。余剰電力吸収機器7と電圧線L1,L2および中性線Nとを接続する電力線のうち、余剰電力吸収機器7と電圧線L1,L2とを接続する電力線には、それぞれスイッチSW1,SW2が設けられている。 The surplus power absorbing device 7 is a device that absorbs surplus power of either the L1 phase or the L2 phase, and includes an auxiliary battery, an adjustment load, and the like. Of the power lines connecting the surplus power absorbing device 7 to the voltage lines L1, L2 and the neutral line N, the power lines connecting the surplus power absorbing device 7 and the voltage lines L1, L2 are provided with switches SW1, SW2, respectively. It has been.
本実施形態において、制御部35は、他の実施形態と異なり、次のように構成されている。
In the present embodiment, the
制御部35は、受電点におけるL1相およびL2相の総消費電流が電力変換器3の定格出力電流以下である場合、制御目標値Pt1を0[A]として電力変換部31を制御する。また、制御部35は、この場合、不平衡度が閾値D以上であるときに、図2に示す電流判定部351によって採用された電流に基づいて、L1相およびL2相のうち、逆電力となっている方に余剰電力吸収機器7を接続するようにスイッチSW1,SW2の開閉を制御する。
When the total consumption current of the L1 phase and the L2 phase at the power receiving point is equal to or lower than the rated output current of the
また、制御部35は、上記の総消費電流が電力変換器3の定格出力電流より大きい場合、電力変換器3が定格出力電流を出力するように、電力変換部31を制御する。
Further, when the total consumption current is larger than the rated output current of the
〈制御目標値Ptの設定〉
前述の実施形態3と同様、L1相およびL2相のそれぞれの総負荷電流(消費電流)のうち、大きい方をA[A]とし、小さい方をB[A]とし(0≦B≦A)、電力変換器3の定格出力電流をC[A](L1相およびL2相のそれぞれについてC/2[A])とし、閾値をD[A](0<D<C/2)とする。
<Setting of control target value Pt>
As in the third embodiment, among the total load currents (consumption currents) of the L1 phase and the L2 phase, the larger one is A [A] and the smaller one is B [A] (0 ≦ B ≦ A). The rated output current of the
[1]0≦A+B≦C(総消費電流が0以上かつC以下)
(1)0≦A−B<D(不平衡度が0以上かつD未満)
制御目標値Pt=Pt1=0[A]
(2)D≦A−B≦C(不平衡度がD以上かつC以下)
制御目標値Pt=Pt2=0[A](ここでは、Pt1=Pt2)
(1),(2)の場合は、実施形態3における0≦A−B<Dの場合と同様、図4に示すように、電流のやり取りが行われる。L1相では、電力変換器3から(A+B)/2の電流を出力するとき、商用電力系統1から(A−B)/2の電流を買電することにより、A[A]が得られる。また、L2相では、電力変換器3から(A+B)/2の電流を出力するとき、商用電力系統1方向へ(A−B)/2の電流を流すことにより、B[A]が得られる。
[1] 0 ≦ A + B ≦ C (total current consumption is 0 or more and C or less)
(1) 0 ≦ A−B <D (the degree of imbalance is 0 or more and less than D)
Control target value Pt = Pt1 = 0 [A]
(2) D ≦ A−B ≦ C (the degree of imbalance is not less than D and not more than C)
Control target value Pt = Pt2 = 0 [A] (here, Pt1 = Pt2)
In the cases of (1) and (2), as in the case of 0 ≦ AB <D in the third embodiment, current is exchanged as shown in FIG. In the L1 phase, when the current of (A + B) / 2 is output from the
[2]C<A+B
この場合は、定格出力電力C[A]を出力するように、電力変換部31を制御する。
[2] C <A + B
In this case, the
〈系統連系システム13の効果〉
系統連系システム13は、上記のように、負荷の各相間の不平衡度が大きい場合にも、受電点における合算電流が0[A]となるように、制御目標値Pt2を0[A]に設定する。電流検出の誤差による余剰電力が発生しても、その余剰電力を余剰電力吸収機器7によって吸収するので、逆潮流を回避することができる。したがって、電流検出の誤差に依らず、逆電力による逆電力継電器32の動作をさせないようにして、買電電力をさらに減らすことができる。
<Effect of
As described above, the
なお、本実施形態に係る系統連系システム13は、基本的には、実施形態2に係る系統連系システム12と同等の構成を備えているが、実施形態1に係る系統連系システム11に適用してもよい。
The
〔実施形態6〕
本発明の実施形態5について、図2および図8〜図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、本実施形態において、実施形態2および3における構成要素と同等の機能を有する構成要素については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 2 and 8 to 10. For convenience of explanation, in this embodiment, constituent elements having functions equivalent to those in the second and third embodiments are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図8は、実施形態5に係る系統連系システム14を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram illustrating the
〈系統連系システム14の構成〉
図8に示すように、系統連系システム14は商用電力系統1Aと連系して運転される。また、系統連系システム14は、前述の実施形態2における系統連系システム12と同様、DC電源2を備えている。さらに、系統連系システム14は、系統連系システム12における電力変換器3Aおよび電流検出器6にそれぞれ代えて、電力変換器3Bおよび電流検出器6Aを備えている。
<Configuration of
As shown in FIG. 8, the
商用電力系統1Aは、三相三線式(交流200V)であり、受電点に三相交流電力を供給している。具体的には、商用電力系統1Aは、電圧線Uと接地点との間(U相)、電圧線Vと接地点との間(V相)、および電圧線Wと接地点との間(W相)に、それぞれAC200Vの交流電圧を印加する。例えば、U相には負荷LD11が接続され、V相には負荷LD12が接続され、W相には負荷LD13が接続されている。また、三相交流電力を消費する負荷LD14は、電圧線U,V,Wに接続されている。
The
電力変換器3Bは、三相三線式の変換器であり、逆電力の状態となったときに出力を停止する機能と、U相、V相およびW相の間での負荷消費電流の偏りを表す不平衡度に応じて、出力の制御目標値を変更する機能とを有している。電力変換器3Bは、系統連系システム12における電力変換器3Aが有する二線式の電力変換部31および逆電力継電器32にそれぞれ代えて、三線式の電力変換部38および逆電力継電器39をそれぞれ有している。電力変換部38および逆電力継電器39は、それぞれ三相交流電力を扱うが、基本的には、電力変換部31および逆電力継電器32と同等の機能を有する。
The
また、電力変換器3Bは、系統連系システム12における電力変換器3Aと同様、高倍率増幅回路36と、低倍率増幅回路37と、AD変換器34と、制御部35とを有している。本実施形態における高倍率増幅回路36、低倍率増幅回路37、AD変換器34および制御部35は、実施形態2で単相交流電力を扱うのと異なって三相交流電力を扱うが、それぞれが基本的には実施形態2における機能と同等の機能を有する。
Similarly to the power converter 3A in the
電流検出器6Aは、電圧線U,V,Wの受電点での電流を検出することが、系統連系システム12における二線式の電流検出器6と異なるが、基本的には電流検出器6と同等の電流検出の機能を有している。
The
〈制御目標値Ptの設定〉
図9は、電力変換器3Bの出力電力と商用電力系統1Aに対して売買電した系統電力との相関関係を示す図である。
<Setting of control target value Pt>
FIG. 9 is a diagram illustrating a correlation between the output power of the
本実施形態では、図2に示す制御部35の制御指示部354が、前述の閾値を下記のように設定する。
In the present embodiment, the
まず、制御部35の電流判定部351によって採用された、受電点におけるU相、V相およびW相のそれぞれの電流検出値と、制御部35が把握する、もしくは別途検出される、電力変換器3BのU相、V相およびW相への出力電流値とから算出した、U相、V相およびW相のそれぞれの総負荷電流(消費電流)をU[A],V[A],W[A]とし(ここでは0≦U≦V≦Wの場合について説明する)、電力変換器3Bの定格出力電力をC[A](U相、V相およびW相のそれぞれについてC/3[A])とし、閾値をD[A](0<D<C/3)とする。また、閾値DをD=Dp×3とする。
First, the power converter employed by the
[1]0≦U+V+W≦C(総消費電流が0以上かつC以下)
《1》0≦V<(U+W)/2…(⇔V−W<U−V)
(1)0≦2U−V−W<D(2U−V−Wが0以上かつD未満)
制御目標値Pt=Pt1=0[A]
(2)D≦2U−V−W≦C(2U−V−WがD以上かつC以下)
制御目標値Pt=Pt2=2(2U−V−W)/3*Er[A](買電)
《2》(U+W)/2≦V…(⇔U−V≦V−W)
(1)0≦U+V−2W<D(U+V−2Wが0以上かつD未満)
制御目標値Pt=Pt1=0[A]
(2)D≦U+V−2W≦C(U+V−2WがD以上かつC以下)
制御目標値Pt=Pt2=2(U+V−2W)/3*Er[A](買電)
上記の《1》(1)または《2》(1)の場合は、図9に示すように、電流のやり取りが行われる。U相では、電力変換器3B(電力変換部38)から(U+V+W)/3の電流を出力するとき、商用電力系統1Aから(2U−V−W)/3の電流を買電することにより、U[A]が得られる。また、W相では、電力変換器3Bから(U+V+W)/3の電流を出力するとき、商用電力系統1Aへ(U+V−2W)/3の電流を売電することにより、W[A]が得られる。
[1] 0 ≦ U + V + W ≦ C (total current consumption is 0 or more and C or less)
<< 1 >> 0 ≦ V <(U + W) / 2 (⇔V−W <U−V)
(1) 0 ≦ 2U−V−W <D (2U−V−W is 0 or more and less than D)
Control target value Pt = Pt1 = 0 [A]
(2) D ≦ 2U−V−W ≦ C (2U−V−W is not less than D and not more than C)
Control target value Pt = Pt2 = 2 (2U−V−W) / 3 * Er [A] (Buy power)
<< 2 >> (U + W) / 2 ≦ V (⇔U−V ≦ V−W)
(1) 0 ≦ U + V−2W <D (U + V−2W is 0 or more and less than D)
Control target value Pt = Pt1 = 0 [A]
(2) D ≦ U + V−2W ≦ C (U + V−2W is not less than D and not more than C)
Control target value Pt = Pt2 = 2 (U + V-2W) / 3 * Er [A] (electric power purchase)
In the case of << 1 >> (1) or << 2 >> (1) above, current is exchanged as shown in FIG. In the U phase, when outputting the current of (U + V + W) / 3 from the
V相では、電力変換器3から(U+V+W)/3の電流を出力するとき、《1》の場合(U+W−2V>0)は、商用電力系統1Aへ(U+W−2V)/3の電流を売電することにより、V[A]が得られる。また、《2》の場合(U+W−2V≦0)は、商用電力系統1Aから(2V−U−W)/3の電流を買電することにより、V[A]が得られる。
In the V phase, when the current of (U + V + W) / 3 is output from the
上記の《1》(2)または《2》(2)の場合は、図10に示すように、電流のやり取りが行われる。受電点での制御目標値Ptを(U−W+|U+W−2V|/3)*Er[A]の買電とすることで、電力変換器3Bからの出力電流は、U相、V相およびW相で、ともに(U−W+|U+W−2V|/3)*Er/3だけ減る。一方、系統電流は、買電(U−W+|U+W−2V|/3)*Er/3の買電増加となり、売電(U−W+|U+W−2V|/3)*Er/3の売電減少となる。
In the case of << 1 >> (2) or << 2 >> (2) above, current is exchanged as shown in FIG. By setting the control target value Pt at the power receiving point to (U−W + | U + W−2V | / 3) * Er [A], the output current from the
[2]C<U+V+W
この場合は、総消費電流が定格出力電流Cを超えるので、電力変換部38が定格出力電流Cを出力しても逆電力とはならないことから、定格出力電流C[A]を出力するように、電力変換部38を制御する。
[2] C <U + V + W
In this case, since the total current consumption exceeds the rated output current C, even if the
〈系統連系システム14の効果〉
本実施形態に係る系統連系システム14は、三相三線式の商用電力系統1Aに適用されるが、基本的には、実施形態2に係る系統連系システム12と同等の構成を備えているので、系統連系システム12により得られると同等の効果が得られることは勿論である。しかも、系統連系システム14は、実施形態1、3〜5の構成に適用してもよいので、それぞれの実施形態により得られる効果と同等の効果を得ることも可能である。
<Effect of
The
また、図9において右側に示される(2U−V−W)/3、|U+W−2V|/3および(U+V−2W)/3が電流検出レンジ変更閾値Dpを超えたとき、電流検出レンジがロウレンジからハイレンジに変更される。例えば、前述の0≦V<(U+W)/2の場合、3相において(2U−V−W)/3が最大となるので、Dp≦(2U−V−W)/3を満たすと、U相で上記の電流検出レンジの変更が生じる。また、前述の(U+W)/2≦Vの場合、3相において(U+V−2W)/3が最大となるので、Dp≦(U+V−2W)/3を満たすと、W相で上記の電流検出レンジの変更が生じる。したがって、D=Dp×3と定めることにより、電流検出レンジの変更時に前述の[1]《1》(2)の場合および[1]《2》(2)の場合に切り替わり、制御目標値Pt(Pt2)が買電となるように変更される。これにより、実施形態3の変形例と同等の効果が得られる。
Further, when (2U−V−W) / 3, | U + W−2V | / 3 and (U + V−2W) / 3 shown on the right side in FIG. 9 exceed the current detection range change threshold Dp, the current detection range is Changed from low range to high range. For example, in the case of 0 ≦ V <(U + W) / 2, (2U−V−W) / 3 is maximized in the three phases, so that when Dp ≦ (2U−V−W) / 3 is satisfied, U The current detection range changes as described above. Further, when (U + W) / 2 ≦ V described above, (U + V−2W) / 3 is maximized in the three phases. Therefore, when Dp ≦ (U + V−2W) / 3 is satisfied, the current detection is performed in the W phase. A range change occurs. Therefore, by setting D = Dp × 3, when the current detection range is changed, switching is performed between the case of [1] << 1 >> (2) and the case of [1] << 2 >> (2), and the control target value Pt It is changed so that (Pt2) is purchased. Thereby, the effect equivalent to the modification of
また、図9において右側に示される(2U−V−W)/3、|U+W−2V|/3および(U+V−2W)/3に対して、電流検出誤差として、それぞれ(2U−V−W)/3*Er、|U+W−2V|/3*Er、および(U+V−2W)/3*Erが生じる。このため、制御目標値Ptを0[A]すると、ワーストケースでは、3つの電流検出誤差の合計(U−W+|U+W−2V|/3)*Erの売電(逆潮流)が生じる可能性がある。 In addition, for (2U−V−W) / 3, | U + W−2V | / 3 and (U + V−2W) / 3 shown on the right side in FIG. ) / 3 * Er, | U + W−2V | / 3 * Er, and (U + V−2W) / 3 * Er. For this reason, when the control target value Pt is 0 [A], in the worst case, there is a possibility that a total of three current detection errors (U−W + | U + W−2V | / 3) * Er power sales (reverse power flow) may occur. There is.
そこで、[1]《1》(2)の場合、および[1]《2》(2)の場合には、受電点における合算電流を(U−W+|U+W−2V|/3)*Erの買電として制御する。ちなみに、この合算電流の値は、U,V,Wの大小関係により、前述の[1]《1》(2)の場合および[1]《2》(2)の場合のように表される。 Therefore, in the case of [1] << 1 >> (2) and [1] << 2 >> (2), the total current at the power receiving point is (U−W + | U + W−2V | / 3) * Er Control as electricity purchase. By the way, the value of this combined current is expressed as in the cases of [1] << 1 >> (2) and [1] << 2 >> (2), depending on the magnitude relationship of U, V, and W. .
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る電力変換器は、直流電力源(DC電源2)から出力された直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統1,1Aから商用電力を供給される三線の配線(電圧線L1,L2,中性線N,電圧線U,V,W)に接続された負荷LD1〜LD3,LD11〜LD14に対して、前記商用電力系統1,1Aと連系して交流電力を供給するように、受電点における交流電流を制御する電力変換部31,38と、逆電力の発生時に前記電力変換部31,38からの出力を停止する逆電力継電器32,39、を動作させないように、前記配線と接地点との間に形成される各相の負荷電流の不平衡の度合いを表す不平衡度が所定の閾値D未満であるときと、前記不平衡度が前記閾値D以上であるときとで、前記電力変換部31,38が供給する交流電力を制御するための、前記受電点における交流電流の異なる目標となる制御目標値Ptを設定し、当該制御目標値Ptに基づいて動作するように前記電力変換部31,38に指示する制御部35とを備えている。
[Summary]
The power converter which concerns on aspect 1 of this invention converts the direct-current power output from the direct-current power source (DC power supply 2) into alternating current power, and the three-wire wiring (commercial power is supplied from the
上記の構成によれば、不平衡度が、閾値D未満であるときと閾値D以上であるときとで制御目標値Ptを異ならせる。これにより、負荷電流の検出誤差が小さくなる不平衡度が小さい範囲で制御目標値Ptを小さく設定し、負荷電流の検出誤差が大きくなる不平衡度が大きい範囲で制御目標値Ptを大きく設定するといったことが可能となる。したがって、不平衡度が小さい範囲で、直流電力源からの電力供給を確保しつつ、商用電力系統1,1Aからの買電を抑えることができる。
According to the above configuration, the control target value Pt is made different depending on whether the degree of imbalance is less than the threshold value D or more than the threshold value D. As a result, the control target value Pt is set small in a range where the unbalance degree in which the load current detection error is small is small, and the control target value Pt is set large in a range in which the unbalance degree is large where the load current detection error is large. It becomes possible. Therefore, it is possible to suppress power purchase from the
本発明の態様2に係る電力変換器は、上記態様1において、第1電流検出器(ナロウレンジ検出器41)が前記受電点での電流を所定の第1検出範囲で検出した第1検出値、および第2電流検出器(ワイドレンジ検出器42)が前記受電点での電流を前記第1検出範囲より上限値が高い第2検出範囲で検出した第2検出値を増幅する増幅回路33をさらに備え、前記制御部35が、前記増幅回路33によって増幅された前記第1検出値および前記第2検出値のうち、いずれが有効であるかを判定し、有効であると判定された前記第1検出値または前記第2検出値に基づいて前記不平衡度を算出してもよい。
In the power converter according to
上記の構成において、第1検出値および第2検出値が共通する増幅回路33で増幅されても、それぞれの検出値がオーバーレンジであるか否かといったことに基づいて有効である否かを判定すれば、専用の増幅回路を用いる必要がない。
In the above configuration, even if the first detection value and the second detection value are amplified by the
本発明の態様3に係る電力変換器は、上記態様1において、電流検出器が前記受電点での電流を検出した検出値を所定の第1増幅率で増幅する第1増幅回路(高倍率増幅回路36)と、前記第1増幅回路より広範囲の前記検出値を第2増幅率で増幅する第2増幅回路(低倍率増幅回路37)とをさらに備え、前記制御部35が、前記第1増幅回路および前記第2増幅回路によって増幅された前記検出値のうち、いずれが有効であるかを判定し(電流判定部351)、有効であると判定された前記検出値に基づいて前記不平衡度を算出してもよい。
A power converter according to
上記の構成において、検出値が異なる第1増幅回路および第2増幅回路で増幅されても、第1増幅回路の増幅出力値がオーバーレンジであるか否かといったことに基づいて有効である否かを判定すれば、第1増幅回路および第2増幅回路に応じた専用の電流検出器を用いる必要がない。 In the above configuration, whether or not the amplified output value of the first amplifier circuit is overrange even if amplified by the first amplifier circuit and the second amplifier circuit having different detection values. Therefore, it is not necessary to use dedicated current detectors corresponding to the first amplifier circuit and the second amplifier circuit.
本発明の態様4に係る電力変換器は、上記態様1から3のいずれかにおいて、前記制御部35が、前記負荷電流の合算値が前記電力変換部31,38の定格出力電流以下である場合、前記不平衡度が前記閾値D未満であるときに前記制御目標値Ptを0に設定する一方、前記不平衡度が前記閾値D以上であるときに前記制御目標値Ptを、前記商用電力系統1,1Aから買電する値に設定し、前記負荷電流の合算値が前記定格出力電流より大きい場合、前記定格出力電流を出力するように前記電力変換部31,38に制御指示を与えてもよい。
A power converter according to
上記の構成によれば、不平衡度が閾値D未満であるときに制御目標値を0に設定することで、商用電力系統1,1Aからの買電をより抑えることができる。
According to said structure, the electric power purchase from the
本発明の態様5に係る電力変換器は、上記態様4において、前記閾値Dは、前記受電点で検出される電流の異なる検出範囲の境界値に基づいて定められていてもよい。
The power converter which concerns on aspect 5 of this invention WHEREIN: The said threshold value D may be determined based on the boundary value of the detection range from which the electric current detected by the said receiving point differs in the said
上記の構成によれば、閾値Dが境界値に基づいて定められるので、電流の検出範囲が変わるタイミングと制御目標値Ptを変更するタイミングとを関連付けることができ、望ましくは同期させることができる。これにより、精度の低い検出範囲で検出された電流に基づく不平衡度によって大きい制御目標値Ptを設定し、検出精度の高い検出範囲で検出された電流に基づく不平衡度によって小さい制御目標値Ptを設定するといったことが可能となる。したがって、逆潮流をより確実に回避しつつ、買電量を減らすことができる。 According to the above configuration, since the threshold value D is determined based on the boundary value, the timing at which the current detection range changes can be associated with the timing at which the control target value Pt is changed, and can be preferably synchronized. As a result, a large control target value Pt is set based on the degree of imbalance based on the current detected in the detection range with low accuracy, and a small control target value Pt based on the degree of imbalance based on the current detected in the detection range with high detection accuracy. Can be set. Therefore, the amount of electricity purchased can be reduced while avoiding the reverse power flow more reliably.
本発明の態様6に係る電力変換器は、上記態様1から5のいずれかにおいて、前記商用電力系統1が単相三線式であり、前記不平衡度が各相の負荷電流の差であり、前記制御部35が、前記負荷電流の合算値が前記電力変換部31,38の定格出力電流以下である場合、前記不平衡度が前記閾値D以上であるときに、前記商用電力系統1から買電するように前記制御目標値Ptを設定してもよい。
The power converter according to aspect 6 of the present invention is the power converter according to any one of the aspects 1 to 5, wherein the commercial power system 1 is a single-phase three-wire system, and the unbalance is a difference in load current of each phase, When the total value of the load current is less than or equal to the rated output current of the
上記の構成によれば、不平衡度が、各相の負荷電流の差によって定められるので、負荷電流の差が大きくなるとき、すなわち各相の受電点電流の検出誤差が大きくなるときに、制御目標値Ptが買電するように設定される。これにより、逆潮流をより確実に回避しつつ、買電量を減らすことができる。 According to the above configuration, since the degree of unbalance is determined by the difference in load current of each phase, the control is performed when the difference in load current increases, that is, when the detection error of the receiving point current of each phase increases. The target value Pt is set to purchase power. Thereby, the amount of power purchase can be reduced while avoiding a reverse power flow more reliably.
本発明の態様7に係る電力変換器は、上記態様6において、前記制御部35が、前記不平衡度が前記閾値D以上であるときに、前記不平衡度が前記閾値Dより大きい補助閾値E以上の範囲で、前記制御目標値Ptとして第1制御目標値を設定し、前記不平衡度が前記補助閾値E未満の範囲で、前記制御目標値Ptとして前記第1制御目標値より小さい第2制御目標値を設定してもよい。
The power converter according to Aspect 7 of the present invention is the power converter according to Aspect 6, wherein the
上記の構成によれば、不平衡度が前記閾値D以上である補助閾値E未満の範囲では、受電点での電流の検出における誤差が小さくなるので、それに応じて、制御目標値Ptを小さい第2制御目標値に設定することができる。これにより、買電量をさらに減らすことができる。 According to the above configuration, in the range below the auxiliary threshold E where the degree of imbalance is equal to or greater than the threshold D, the error in detecting the current at the power receiving point is small, and accordingly, the control target value Pt is set to a small value. Two control target values can be set. Thereby, the amount of power purchase can be further reduced.
本発明の態様8に係る電力変換器は、直流電力源(DC電源2)から出力された直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統1,1Aから商用電力を供給される三線の配線(電圧線L1,L2,中性線N,電圧線U,V,W)に接続された負荷LD1〜LD3,LD11〜LD14に対して、前記商用電力系統1,1Aと連系して交流電力を供給するように、受電点における交流電流を制御する電力変換部31,38と、逆電力の発生時に前記電力変換部31,38からの出力を停止する逆電力継電器32,39、を動作させないように、前記配線と接地点との間に形成される各相の負荷電流の合算値が前記電力変換部31,38の定格出力電流以下である場合、前記電力変換部31,38が供給する交流電力を制御するための、前記受電点における制御目標値Ptを0に設定し、当該制御目標値Ptに基づいて動作するように前記電力変換部31,38に指示する一方、さらに各相の前記負荷電流の不平衡の度合いを表す不平衡度が所定の閾値以上であるとき、前記負荷電流が小さい相の前記配線に余剰電力を吸収する余剰電力吸収機器7を接続する制御部35とを備えている。
The power converter according to the aspect 8 of the present invention converts a DC power output from a DC power source (DC power source 2) into an AC power, and a three-wire wiring (commercial power is supplied from the
上記の構成によれば、負荷電流の合算値が前記電力変換部31,38の定格出力電流以下である場合に制御目標値Ptを0に設定していても、電流検出の誤差による余剰電力が発生すると、その余剰電力を余剰電力吸収機器7によって吸収する。これにより、逆潮流を回避することができる。したがって、電流検出の誤差に依らず、逆電力による逆電力継電器32,39の動作をさせないようにして、買電電力を減らすことができる。
According to the above configuration, even if the control target value Pt is set to 0 when the sum value of the load currents is equal to or less than the rated output current of the
本発明の態様9に係る電力変換器は、上記態様1、2、3、4、5または8のいずれかにおいて、前記商用電力系統1Aおよび前記電力変換部38は三相三線式であってもよい。
In the power converter according to aspect 9 of the present invention, in any one of the
上記の構成によれば、三相三線式の商用電力系統1Aに対応して、買電を抑えながら、逆電力継電器の動作をさせないように電力変換部を制御することができる。
According to the above configuration, the power conversion unit can be controlled so as not to operate the reverse power relay while suppressing power purchase, corresponding to the three-phase three-wire
本発明の態様10に係る系統連系システムは、上記態様1から9のいずれかの電力変換器と、前記直流電力源とを備えている。 A grid interconnection system according to aspect 10 of the present invention includes the power converter according to any one of aspects 1 to 9 and the DC power source.
上記の構成によれば、系統連系システムにおいて、買電を抑えながら、逆電力継電器の動作をさせないように電力変換部を制御することができる。 According to said structure, in a grid connection system, a power converter can be controlled so that operation of a reverse power relay is not performed, suppressing power purchase.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1,1A 商用電力系統
2 DC電源(直流電力源)
3,3A,3B 電力変換器
4 電流検出器
7 余剰電力吸収機器
31,38 電力変換部
32,39 逆電力継電器
33 増幅回路
35 制御部(接続制御部)
36 高倍率増幅回路(第1増幅回路)
37 低倍率増幅回路(第2増幅回路)
41 ナロウレンジ検出器(第1電流検出器)
42 ワイドレンジ検出器(第2電流検出器)
351 電流判定部
353 不平衡度算出部
354 制御指示部
D 閾値
Dp 電流検出レンジ変更閾値
E 補助閾値(閾値)
L1,L2 電圧線(配線)
U,V,W 電圧線(配線)
LD1〜LD3 負荷
LD11〜LD14 負荷
1,1A
3, 3A,
36 High magnification amplifier circuit (first amplifier circuit)
37 Low magnification amplifier circuit (second amplifier circuit)
41 Narrow range detector (first current detector)
42 Wide range detector (second current detector)
351
L1, L2 Voltage line (wiring)
U, V, W Voltage line (wiring)
LD1 to LD3 load LD11 to LD14 load
Claims (5)
前記配線と接地点との間に形成される各相の負荷電流の不平衡の度合いを表す不平衡度が所定の閾値未満であるときと、前記不平衡度が前記閾値以上であるときとで、前記電力変換部が供給する交流電力を制御するための、前記受電点における交流電流の異なる制御目標値を設定し、当該制御目標値に基づいて動作するように前記電力変換部に指示する制御部とを備えていることを特徴とする電力変換器。 DC power output from a DC power source is converted into AC power, and AC power is connected to the commercial power system and connected to the three-wire wiring supplied with commercial power from the commercial power system. A power converter for controlling an alternating current at a power receiving point to supply,
When the unbalance degree representing the degree of unbalance of the load current of each phase formed between the wiring and the ground point is less than a predetermined threshold, and when the unbalance degree is equal to or greater than the threshold. Control for setting the control target value for different AC current at the power receiving point for controlling the AC power supplied by the power conversion unit and instructing the power conversion unit to operate based on the control target value And a power converter.
前記制御部は、前記増幅回路によって増幅された前記第1検出値および前記第2検出値のうち、いずれが有効であるかを判定し、有効であると判定された前記第1検出値または前記第2検出値に基づいて前記不平衡度を算出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換器。 A first detection value in which a first current detector detects a current at the power receiving point in a predetermined first detection range, and a second current detector has an upper limit value for the current in the power receiving point from the first detection range. An amplifying circuit for amplifying the second detection value detected in the high second detection range;
The control unit determines which one of the first detection value and the second detection value amplified by the amplifier circuit is valid, and the first detection value or the The power converter according to claim 1, wherein the unbalance is calculated based on a second detection value.
前記第1増幅回路より広範囲の前記検出値を第2増幅率で増幅する第2増幅回路とをさらに備え、
前記制御部は、前記第1増幅回路および前記第2増幅回路によって増幅された前記検出値のうち、いずれが有効であるかを判定し、有効であると判定された前記検出値に基づいて前記不平衡度を算出することを特徴とする請求項1に記載の電力変換器。 A first amplification circuit for amplifying a detection value obtained by detecting a current at the power receiving point with a predetermined first amplification factor;
A second amplifying circuit for amplifying the detection value in a wider range than the first amplifying circuit with a second amplification factor;
The control unit determines which one of the detection values amplified by the first amplification circuit and the second amplification circuit is effective, and based on the detection value determined to be effective The power converter according to claim 1, wherein an unbalance is calculated.
前記不平衡度は各相の負荷電流の差であり、
前記制御部は、前記負荷電流の合算値が前記電力変換部の定格出力電流以下である場合、前記不平衡度が前記閾値以上であるときに、前記商用電力系統から買電するように前記制御目標値を設定することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の電力変換器。 The commercial power system is a single-phase three-wire system,
The unbalance degree is a difference in load current of each phase,
When the total value of the load current is less than or equal to the rated output current of the power conversion unit, the control unit is configured to purchase power from the commercial power system when the unbalance is greater than or equal to the threshold value. The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein a target value is set.
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