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JP4741875B2 - Operation method of power supply device and power supply device - Google Patents

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JP4741875B2 JP2005132718A JP2005132718A JP4741875B2 JP 4741875 B2 JP4741875 B2 JP 4741875B2 JP 2005132718 A JP2005132718 A JP 2005132718A JP 2005132718 A JP2005132718 A JP 2005132718A JP 4741875 B2 JP4741875 B2 JP 4741875B2
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Description

この発明は、複数のインバータ装置を並列接続してなるインバータシステムによって負荷に交流電力を供給する電源装置、特に制御パラメータの調整で等価内部インピーダンスを変えることができる電源装置の運転に関する。   The present invention relates to an operation of a power supply device that supplies alternating current power to a load by an inverter system formed by connecting a plurality of inverter devices in parallel, and in particular, an operation of a power supply device that can change an equivalent internal impedance by adjusting a control parameter.

大容量の交流出力電力が必要とされる場合、複数のインバータ装置を並列接続することが行われている。特に、最近では電源の分散化が進み、並列接続されたインバータ装置を冗長運転することが広く行われている。このようなインバータシステムにおいては、それぞれのインバータ装置は遮断器のような電源スイッチを有し、インバータシステムからの切り離し又は投入、あるいは商用交流電源系統との間の連系又は解列を行うのに、必ず前記電源スイッチをオン、オフさせていた(例えば、特許文献1参照)。また、負荷需要の増減にしたがって、インバータシステムを電力効率の高い範囲で運転したいという要望がある。従来の電源装置では、電源スイッチのオンオフによって、並列接続された電源のあるものだけを効率の高い範囲で運転し、他のインバータ装置を休止させるということは、電源スイッチの動作遅れ、アンバランスなどがあるために横流電流の増大など困難であった。更にまた、通常の運転中に電源スイッチをオン、オフさせることは、大きなサージ電圧が発生し、負荷に悪影響を与えるなどの問題がある。   When a large-capacity AC output power is required, a plurality of inverter devices are connected in parallel. In particular, power source decentralization has recently progressed, and redundant operation of inverter devices connected in parallel has been widely performed. In such an inverter system, each inverter device has a power switch such as a circuit breaker, and is used for disconnecting or turning on from the inverter system, or for connection or disconnection with a commercial AC power supply system. The power switch is always turned on and off (see, for example, Patent Document 1). In addition, there is a demand for operating the inverter system in a power efficient range as the load demand increases and decreases. In a conventional power supply, by turning on and off the power switch, operating only certain power supplies connected in parallel within a highly efficient range and halting other inverter devices means that the operation of the power switch is delayed, unbalanced, etc. Therefore, it was difficult to increase the cross current. Furthermore, turning on and off the power switch during normal operation has a problem that a large surge voltage is generated and the load is adversely affected.

他方では、本発明が適用する電源技術の一例である定サンプリング型の誤差追従式電源技術に関しても種々の基本的な提案が既になされている(特許文献2〜特許文献4)。この定サンプリング型の誤差追従式電源の概略について説明すると、インバータとその出力側に接続された出力フィルタとからなるインバータ装置の出力電流を検出する第1の電流検出手段と、前記インバータと前記出力フィルタ間を流れる交流電流を検出する第2の電流検出手段と、前記出力フィルタの電圧を検出する交流電圧検出手段とを備える。そして、前記第1の電流検出器からの電流検出信号に電流フィードフォワードゲインβを乗じた信号と、前記交流電圧検出器からの電圧検出信号と正弦波基準電圧信号で代表される指令電圧との差を示す電圧信号に電圧フィードバックゲインαを乗じて得られる信号とを加算して得られる電流目標関数信号J(t)を形成する。次に、電流目標関数信号J(t)と前記第2の電流検出器からの電流検出信号との差を示す誤差信号Δtが目標追従範囲内であるか否かを一定のサンプリング周期毎に判定する。そして、前記誤差信号Δtをサンプリングして電流の瞬時値を制御する高周波PWM信号を発生し、また、誤差信号Δtに応じて、前記インバータのスイッチング素子のスイッチングモードを選択する。   On the other hand, various basic proposals have already been made with respect to the constant sampling type error tracking power supply technology which is an example of the power supply technology to which the present invention is applied (Patent Documents 2 to 4). An outline of the constant sampling type error tracking power supply will be described. First current detection means for detecting an output current of an inverter device including an inverter and an output filter connected to the output side thereof, the inverter and the output 2nd electric current detection means to detect the alternating current which flows between filters, and AC voltage detection means to detect the voltage of the said output filter are provided. And a signal obtained by multiplying the current detection signal from the first current detector by a current feedforward gain β, a voltage detection signal from the AC voltage detector, and a command voltage represented by a sine wave reference voltage signal. A current target function signal J (t) obtained by adding a signal obtained by multiplying the voltage signal indicating the difference by a voltage feedback gain α is formed. Next, it is determined at every constant sampling period whether or not the error signal Δt indicating the difference between the current target function signal J (t) and the current detection signal from the second current detector is within the target tracking range. To do. Then, the error signal Δt is sampled to generate a high frequency PWM signal for controlling the instantaneous value of the current, and the switching mode of the switching element of the inverter is selected according to the error signal Δt.

前記誤差信号Δtが負になる場合には、インバータ装置の出力電流が電流目標関数信号J(t)よりも小さいので、インバータ装置の出力電流を増加させるスイッチングモードを選択し、また、前記誤差信号Δtが正になる場合には、インバータ装置の出力電流が電流目標関数信号J(t)よりも大きいので、インバータ装置の出力電流を減少させるスイッチングモードを選択することによって、第1の電流検出手段の電流検出信号を所定の範囲内に制御しようとするものである。
特開平09−331681公報 特開平07−7950公報 特開2000−125575公報 特開2000−341956公報
When the error signal Δt is negative, since the output current of the inverter device is smaller than the current target function signal J (t), the switching mode for increasing the output current of the inverter device is selected, and the error signal When Δt becomes positive, the output current of the inverter device is larger than the current target function signal J (t). Therefore, the first current detection means is selected by selecting a switching mode for reducing the output current of the inverter device. The current detection signal is to be controlled within a predetermined range.
JP 09-331681 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-7950 JP 2000-125575 A JP 2000-341156 A

しかし、前記特許文献1の発明などで開示されている従来の技術では、負荷にサージ電圧などの悪影響を与えることなく、負荷電力需要の変動に伴ってインバータ装置の負荷分担を変えるなどして電力効率の高い範囲でインバータシステムを運転することは難しいといった問題がある。また、前記特許文献2〜4の発明における定サンプリング型の誤差追従式電源技術はいろいろな技術的優位性を有しているが、単一のインバータ装置に関する基本的な技術の開示が主であって、インバータ装置の並列運転に関する技術については未だ開示していない。   However, in the conventional technique disclosed in the invention of Patent Document 1, the load sharing of the inverter device is changed in accordance with the fluctuation of the load power demand without adversely affecting the load such as a surge voltage. There is a problem that it is difficult to operate the inverter system within a high efficiency range. In addition, the constant sampling type error tracking power supply technology in the inventions of Patent Documents 2 to 4 has various technical advantages. However, the basic technology related to a single inverter device is mainly disclosed. Thus, the technology related to the parallel operation of the inverter device has not yet been disclosed.

本発明は、定サンプリング型の誤差追従式電源技術に代表される電源、つまり制御パラメータを調整するだけで等価内部インピーダンスを変化させることのできるインバータ装置の並列運転に適用するものであって、このような制御パラメータを調整するだけで等価内部インピーダンスを変化させることのできるインバータ装置を並列してなる電源装置における負荷分担などを適切に行うことによって、電力効率の高い領域で運転することを主目的としている。   The present invention is applied to a parallel operation of a power source represented by a constant sampling type error tracking power source technology, that is, an inverter device capable of changing an equivalent internal impedance only by adjusting a control parameter. The main purpose is to operate in a region with high power efficiency by appropriately performing load sharing in a power supply device that is made up of parallel inverter devices that can change the equivalent internal impedance simply by adjusting the control parameters. It is said.

第1の発明は、前記課題を解決するために、出力電圧フィードバックゲインをα、出力電流フィードフォワードゲインをβ、インバータ電流ゲインをGとするとき、(1−β・G)/(α・G)で表される直流抵抗値を等価内部インピーダンスとするインバータ装置を複数台並列接続して構成した電源装置の運転方法であって前記複数のインバータ装置が同一の周波数で動作し、前記複数のインバータ装置の制御パラメータである前記出力電圧フィードバックゲインαと前記出力電流フィードフォワードゲインβの少なくとも一方を変えることによって前記インバータ装置それぞれの前記等価内部インピーダンスを変化させて、前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置の運転方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problem, the first invention is such that when the output voltage feedback gain is α, the output current feedforward gain is β, and the inverter current gain is G, (1−β · G) / (α · G the inverter device according to the equivalent internal impedance DC resistance value represented by) a method of operating a plurality parallel connection to configure the power supply, the plurality of inverter devices operate at the same frequency, the plurality of the output voltage feedback gain is a control parameter of inverter α and by changing at least one of the output current feed forward gain beta, by changing the equivalent internal impedance of each of the inverter device, the load sharing of the inverter device Provided is a method of operating a power supply device characterized by adjusting.

第2の発明は、前記課題を解決するために、一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを個々のインバータ装置ごとに定める大きな値である第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは負荷電力を供給することができる前記第1の設定値よりも小さい個々のインバータ装置ごとに定める第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、又は全ての前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、負荷需要が減少する場合は、前記第2の設定値にある前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして前記インバータ装置の一部又は全部を事実上の休止状態にすることを特徴とする前記第1の発明に記載の電源装置の運転方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, in order to solve the above problem, the equivalent internal impedance is a large value for each inverter device so that some of the inverter devices do not substantially share the load power. A second setting determined for each individual inverter device in which the equivalent internal impedance of the remaining inverter devices is smaller than the first set value capable of supplying load power. When the power supply operation is performed to the load device with the value set or when the equivalent internal impedance of all the inverter devices is set to the second set value and the power supply operation is performed to the load device, the load demand decreases. In this case, the equivalent internal impedance at the second set value is set to the first set value, and a part or all of the inverter device is effectively suspended. It provides a method of operating a power supply device according to the first invention, characterized by the state.

第3の発明は、一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを個々のインバータ装置ごとに定める大きな値である第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値よりも小さい個々のインバータ装置ごとに定める第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、負荷需要が増大する場合は、前記等価内部インピーダンスが前記第1の設定値にある一部又は全部の前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第2の設定値にして負荷装置へ給電することを特徴とする前記第1の発明に記載の電源装置の運転方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, the equivalent internal impedance is set to a first set value which is a large value determined for each inverter device so that some of the inverter devices do not substantially share the load power. Load demand when the power supply operation is performed to the load device by setting the equivalent internal impedance of the remaining inverter devices to a second set value determined for each individual inverter device smaller than the first set value. Is increased, the equivalent internal impedance of part or all of the inverter devices having the equivalent internal impedance at the first set value is set to the second set value to supply power to the load device. A method of operating the power supply device according to the first invention is provided.

第4の発明は、出力電圧フィードバックゲインをα、出力電流フィードフォワードゲインをβ、インバータ電流ゲインをGとするとき、(1−β・G)/(α・G)で表される直流抵抗値を等価内部インピーダンスとするインバータ装置を複数台並列接続してな電源装置であって、前記複数のインバータ装置が同一の周波数で動作し、前記複数のインバータ装置の制御パラメータである前記電圧フィードバックゲインαと前記電流フィードフォワードゲインβの双方又はいずれか一方を変えることによって前記等価内部インピーダンスを変化させて前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置を提供する。 In the fourth invention, when the output voltage feedback gain is α, the output current feedforward gain is β, and the inverter current gain is G, the DC resistance value represented by (1−β · G) / (α · G) a Ru power supply name and multiple parallel-connected inverters device according to equivalent internal impedance, the plurality of inverter devices operate at the same frequency, the voltage feedback gain is a control parameter of the plurality of inverter by varying one or both either α and the current feed-forward gain beta, to provide a power supply apparatus characterized by said equivalent internal impedance varying to adjust the load sharing of the inverter device.

第5の発明は、一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを大きな第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは負荷電力を供給することができる前記第1の設定値よりも小さい任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、又は全ての前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電しているときに、負荷需要が減少するときは、給電運転している一部、又は全部のインバータの前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして前記インバータ装置を事実上の休止状態にすることを特徴とする前記第4の発明に記載の電源装置を提供する。   According to a fifth aspect of the present invention, the equivalent internal impedance is set to a large first set value so that some of the inverter devices do not substantially share load power, and the rest of the inverter devices are effectively stopped. The equivalent internal impedance is set to an arbitrary second setting value that is smaller than the first setting value capable of supplying load power, or when the power supply operation is performed to the load device, or the equivalent of all the inverter devices. When the load demand decreases when the internal impedance is set to the arbitrary second set value and the load device is reduced, the equivalent internal impedance of a part or all of the inverters in the power supply operation is The power supply apparatus according to the fourth aspect of the present invention is characterized in that the inverter apparatus is effectively put into a dormant state with a first set value.

第6の発明は、一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、負荷需要が増大するときは、前記等価内部インピーダンスが前記第1の設定値にある一部又は全部の前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転することを特徴とする前記第4の発明に記載の電源装置を提供する。   According to a sixth aspect of the present invention, the equivalent internal impedance is set to the first set value so that a part of the inverter devices does not substantially share load power, and the rest of the inverter devices are virtually stopped. When the load demand increases when the equivalent internal impedance is set to the arbitrary second set value and the load device is in a power feeding operation, a part or all of the equivalent internal impedance is at the first set value. The power supply device according to the fourth invention is characterized in that the equivalent internal impedance of the inverter device is set to the arbitrary second set value and the power feeding operation is performed to the load device.

第7の発明は、前記インバータ装置は、直流入力を交流出力に変換するインバータと、そのインバータの出力側に備えられている出力フィルタと、前記インバータと前記出力フィルタ間を流れる交流電流を検出する第1の電流検出手段と、出力端子に流れる交流電流を検出する第2の電流検出手段と、前記出力フィルタの電圧を検出する交流電圧検出手段と、前記第2の電流検出手段からの電流検出信号に前記電流フィードフォワードゲインβを乗じた信号と、前記交流電圧検出手段からの電圧検出値と指令電圧値との差を示す電圧信号値に前記電圧フィードバックゲインαを乗じて得られる信号値とを加算して得られる電流目標関数信号値J(t)を生じる電流目標値形成部と、前記電流目標関数信号値J(t)と前記第1の電流検出手段からの電流検出信号値との差を示す誤差信号値Δ(t)を低減するように、一定のサンプリング周期毎に前記誤差信号Δ(t)をサンプリングしてインバータ電流の瞬時値を制御するゲート指令を前記インバータに与えるゲート指令・PWM制御部とを備えることを特徴とする前記第4の発明から前記第6の発明のいずれかに記載の電源装置を提供する。 In a seventh aspect of the invention, the inverter device detects an AC current flowing between the inverter and the output filter, an inverter that converts a DC input into an AC output, an output filter provided on an output side of the inverter, and the inverter. First current detection means, second current detection means for detecting an alternating current flowing through the output terminal, AC voltage detection means for detecting the voltage of the output filter, and current detection from the second current detection means a signal obtained by multiplying the current feed forward gain β to signal a signal value obtained by multiplying the voltage feedback gain α to the voltage signal value indicating a difference between a voltage detection value and the command voltage value from the AC voltage detecting means The current target function signal value J (t) obtained by adding the current target function signal value J (t), the current target function signal value J (t) and the first current detection means A gate that controls the instantaneous value of the inverter current by sampling the error signal Δ (t) at a constant sampling period so as to reduce an error signal value Δ (t) indicating a difference from the current detection signal value. A power supply apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects, further comprising: a gate command / PWM control unit that gives a command to the inverter.

第8の発明は、前記インバータ装置の並列接続台数をN、総需要負荷電力をWt、前記インバータ装置の定格電力をPr、電力効率の許容限度値Xuに対応する出力電力の下限値をPu、定格電力Prと出力電力の下限値Puとの間の任意の電力をPdとするとき、Pd・m>Wt>Pd・(m−1)となる式を満足する台数m(m≦N)で運転を行うことを特徴とする前記第4の発明から前記第7の発明のいずれかに記載の電源装置を提供する。   According to an eighth aspect of the invention, the number of inverter devices connected in parallel is N, the total demand load power is Wt, the rated power of the inverter device is Pr, and the lower limit value of the output power corresponding to the power efficiency allowable limit value Xu is Pu. When an arbitrary power between the rated power Pr and the lower limit value Pu of the output power is Pd, the number m (m ≦ N) satisfying the expression Pd · m> Wt> Pd · (m−1). The power supply device according to any one of the fourth to seventh inventions, wherein the power supply device is operated.

第1の発明によれば、負荷電力需要の減少に応じて、定サンプリング型の誤差追従式電源装置が有する等価内部インピーダンスを選択的に設定することによって、各インバータ装置の負荷分担を自動的に変え、負荷電力需要が大幅かつ急激に減少しても、負荷にサージ電圧などを与えることなく、高い電力効率の領域で運転することができる。   According to the first invention, the load sharing of each inverter device is automatically set by selectively setting the equivalent internal impedance of the constant-sampling error tracking power supply device in response to a decrease in load power demand. In other words, even if the load power demand decreases drastically and sharply, it is possible to operate in a region of high power efficiency without applying a surge voltage or the like to the load.

第2の発明によれば、実質的に出力電力を発生していない状態で、電源スイッチをオフして切り離しているので、負荷にサージ電圧などの影響を与えることなく、より電力損失の小さな運転が可能となる。   According to the second aspect of the invention, since the power switch is turned off and disconnected in a state where substantially no output power is generated, the operation with less power loss is performed without affecting the load such as a surge voltage. Is possible.

第3の発明によれば、負荷電力需要の増大に応じて、定サンプリング型の誤差追従式電源装置が有する等価内部インピーダンスを選択的に設定することによって、各インバータ装置の負荷分担を自動的に変え、負荷電力需要が大幅かつ急激に増大しても、負荷にサージ電圧などを与えることなく、高い電力効率の領域で運転することができる。   According to the third aspect of the invention, the load sharing of each inverter device is automatically set by selectively setting the equivalent internal impedance of the constant-sampling error tracking power supply device in response to an increase in load power demand. In other words, even if the load power demand increases significantly and rapidly, it is possible to operate in a region of high power efficiency without applying a surge voltage or the like to the load.

第4の発明によれば、実質的に出力電力を発生していない状態で、電源スイッチをオンして接続しているので、負荷にサージ電圧などの影響を与えずに高電力効率の運転を継続することができる。   According to the fourth aspect of the invention, since the power switch is turned on and connected in a state where substantially no output power is generated, the operation with high power efficiency can be performed without affecting the load such as a surge voltage. Can continue.

第5、第6の発明によれば、非常に簡単な手段で自動的に各インバータ装置の等価内部インピーダンスを所望値に設定できるので、電力効率の高い領域に容易に負荷分担を設定することが可能である。   According to the fifth and sixth inventions, since the equivalent internal impedance of each inverter device can be automatically set to a desired value by a very simple means, it is possible to easily set the load sharing in a region with high power efficiency. Is possible.

第7の発明によれば、負荷にサージ電圧などの影響を与えずに高電力効率の運転を行えるばかりでなく、インバータ装置間で流れる横流電流を許容値以下に制限することが可能である。   According to the seventh aspect of the invention, not only can the operation with high power efficiency be performed without affecting the load such as a surge voltage, but also the cross current flowing between the inverter devices can be limited to an allowable value or less.

第8の発明によれば、より一層、負荷にサージ電圧などによる悪影響を与えずに高電力効率の運転を行える。   According to the eighth aspect of the invention, the operation with high power efficiency can be performed without adversely affecting the load due to the surge voltage or the like.

[実施形態1]
図1から図3によって本発明を実施するための実施形態1について説明する。図1は本発明が採用する制御パラメータのみによって等価内部インピーダンスを可変できるインバータ装置の一実施形態である定サンプリング型の誤差追従式単相交流インバータ装置80を説明するための図であり、図2はこのインバータ装置80の電力効率の一例を示す図である。図3はインバータ装置80をN台並列接続してなる本発明の一実施形態である単相交流電源100を説明するための図である。先ず、図1によって単相インバータを用いてなる定サンプリング型の誤差追従式単相交流インバータ装置80について説明すると、直流電源1の両端にインバータ2が接続される。直流電源1は一般的なものであって、例えば、商用交流電源の電圧を整流して交流を直流に変換する整流装置、又は太陽電池パネルなどである。インバータ2は、フルブリッジ接続してなる4個のIGBTのような半導体素子S1〜S4とそれら半導体素子のそれぞれに逆極性に並列接続されたダイオードD1〜D4とからなる単相用のインバータである。ただし、インバータ2はフルブリッジ構成のものに限られることは無く、例えば、IGBT又はMOSFETなどのような半導体素子2個とコンデンサ2個とをフルブリッジ構成に接続したハーフブリッジ型の単相インバータ、あるいは特許文献8に示されているように、直流電源1を2個直列に接続して単相倍電圧構成としてなるインバータ単相倍電圧型のインバータなどであってもよい。なお、直流電源1とインバータ2との間には電源スイッチSWが設けられている。
[Embodiment 1]
A first embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining a constant sampling type error-following single-phase AC inverter device 80, which is an embodiment of an inverter device that can vary the equivalent internal impedance only by control parameters employed by the present invention. These are figures which show an example of the power efficiency of this inverter apparatus 80. FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a single-phase AC power supply 100 according to an embodiment of the present invention in which N inverter devices 80 are connected in parallel. First, a constant sampling type error tracking type single-phase AC inverter device 80 using a single-phase inverter will be described with reference to FIG. 1. The inverter 2 is connected to both ends of the DC power supply 1. The DC power source 1 is a general one, and is, for example, a rectifier that rectifies the voltage of a commercial AC power source and converts AC to DC, or a solar cell panel. The inverter 2 is a single-phase inverter composed of four IGBT-like semiconductor elements S1 to S4 formed by full-bridge connection and diodes D1 to D4 connected in parallel to each of the semiconductor elements in reverse polarity. . However, the inverter 2 is not limited to a full-bridge configuration, for example, a half-bridge type single-phase inverter in which two semiconductor elements such as IGBT or MOSFET and two capacitors are connected in a full-bridge configuration, Alternatively, as shown in Patent Document 8, an inverter single-phase voltage doubler type inverter or the like in which two DC power sources 1 are connected in series to form a single-phase voltage doubler configuration may be used. A power switch SW is provided between the DC power source 1 and the inverter 2.

インバータ2の交流側ラインL1にはインバータ電流i1を検出する変流器(CT)のような第1の電流検出器3が備えられ、また、交流側ラインL1には、電流保持用インダクタLpが接続され、この電流保持用インダクタLpの負荷側とL2との間にフィルタ用抵抗RfとフィルタコンデンサCfとフィルタインダクタLfとからなる出力フィルタ回路4が接続される。このフィルタ抵抗RfとフィルタコンデンサCfとが直列接続された端子間には、フィルタ電圧検出器5が備えられている。出力フィルタ回路4はフィルタ抵抗RfとフィルタコンデンサCfとフィルタインダクタLfとからなるものに限られることは無い。また、フィルタインダクタLfを流れる誤差追従式単相交流インバータ装置80の出力電流i2を検出する変流器のような第2の電流検出器6が備えられている。誤差追従式インバータ装置80の出力端子7A、7Bには外部回路として負荷50が接続されている。図3に示すように、出力端子7A、7Bには同一構成である他の誤差追従式インバータ装置の出力端子が並列に接続されている。負荷50は、電力供給を受ける一般的な交流負荷、あるいは整流回路と電力供給を受ける一般的な直流負荷、又は変圧器と整流回路と電力供給を受ける一般的な直流負荷などであり、インバータ装置80は、種々の負荷に給電が可能である。   The AC side line L1 of the inverter 2 is provided with a first current detector 3 such as a current transformer (CT) that detects an inverter current i1, and the AC side line L1 has a current holding inductor Lp. An output filter circuit 4 including a filter resistor Rf, a filter capacitor Cf, and a filter inductor Lf is connected between the load side of the current holding inductor Lp and L2. A filter voltage detector 5 is provided between terminals in which the filter resistor Rf and the filter capacitor Cf are connected in series. The output filter circuit 4 is not limited to the one composed of the filter resistor Rf, the filter capacitor Cf, and the filter inductor Lf. In addition, a second current detector 6 such as a current transformer for detecting the output current i2 of the error tracking type single-phase AC inverter device 80 flowing through the filter inductor Lf is provided. A load 50 is connected to the output terminals 7A and 7B of the error tracking inverter device 80 as an external circuit. As shown in FIG. 3, the output terminals 7A and 7B are connected in parallel to the output terminals of another error-following inverter device having the same configuration. The load 50 is a general AC load that receives power supply, a general DC load that receives power supply from a rectifier circuit, or a general DC load that receives power supply from a transformer, a rectifier circuit, and the like. 80 can supply power to various loads.

この定サンプリング型の誤差追従式インバータ装置80は、総合的に制御を行うためのマイクロコンピュータMCを備える。マイクロコンピュータMCは、出力電流検出信号と出力電圧検出信号とを後述する所定の処理を行って電流目標関数信号J(t)を形成する電流目標値形成部8、電流目標関数信号J(t)とインバータ電流検出信号とからインバータ2の半導体素子S1〜S4のスイッチングモードを選択するゲート指令・PWM制御部9、及びこの定サンプリング型の誤差追従式インバータ装置80の出力電力を監視して所定の利得変更などを行う出力監視・利得変更部10などを備える。この図面では、各検出信号をアナログ−ディジタル(A/D)変換するA/D変換回路を省略している。   This constant sampling type error tracking type inverter device 80 includes a microcomputer MC for comprehensive control. The microcomputer MC performs a predetermined process (to be described later) on the output current detection signal and the output voltage detection signal to form a current target function signal J (t), and a current target function signal J (t). And the gate command / PWM control unit 9 for selecting the switching mode of the semiconductor elements S1 to S4 of the inverter 2 from the inverter current detection signal and the output power of the constant sampling type error tracking type inverter device 80 to monitor the output power. An output monitoring / gain changing unit 10 for changing the gain and the like is provided. In this drawing, an A / D conversion circuit for analog-digital (A / D) conversion of each detection signal is omitted.

電流目標値形成部8は、180度ずつ正負に極性が変わる基準正弦波電圧で代表される指令電圧Vaを与える電圧指令手段8A、第2の電流検出器6によって検出された出力電流i2の電流検出信号Δi2に一方の制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβを乗ずる電流利得手段8B、指令電圧Vaからインバータ電圧検出器5によって検出されたインバータ電圧v1の電圧検出値Δv1を減算する第1の減算手段8C、それらの減算電圧に他方の制御パラメータであるフィードバックゲインαを乗ずる電圧利得手段8D、電圧フィードバックゲインαの乗じられた電圧値に対応した電流信号と電流フィードフォワードゲインβの乗じられた電流信号とを加算して電流目標関数信号J(t)を生じる第2の加算手段8Eなどからなる。   The current target value forming unit 8 is a voltage command means 8A that gives a command voltage Va represented by a reference sine wave voltage whose polarity changes in positive and negative by 180 degrees, and the current of the output current i2 detected by the second current detector 6. A current gain means 8B that multiplies the detection signal Δi2 by a current feedforward gain β that is one control parameter, and a first subtraction that subtracts the voltage detection value Δv1 of the inverter voltage v1 detected by the inverter voltage detector 5 from the command voltage Va. Means 8C, voltage gain means 8D for multiplying the subtracted voltage by the feedback gain α which is the other control parameter, a current signal corresponding to the voltage value multiplied by the voltage feedback gain α and the current multiplied by the current feedforward gain β A second adding means 8E for adding a signal to generate a current target function signal J (t).

電圧指令手段8Aは、誤差追従式単相交流インバータ装置80の外部からの同期信号に同期して180度で正負に変わる基準正弦波電圧(Esinωt)である指令電圧Vaを与える、又は予め決められた周波数の基準正弦波電圧(Esinωt)で代表される指令電圧Vaを発生する。この基準正弦波電圧(Esinωt)は、誤差追従式単相交流インバータ装置80の出力周波数を決定する。例えば、誤差追従式単相交流インバータ装置80の出力周波数が50Hzならば、前記基準正弦波電圧(Esinωt)は50Hzに決められる。この基準正弦波電圧で代表される指令電圧Vaは、誤差追従式単相交流インバータ装置の並列運転にとって重要であり、前記基準正弦波電圧の各1周期を決定する周期で同期信号が発生されるものとする。指令電圧Vaは、前記基準正弦波電圧(Esinωt)の瞬時値に相当するディジタル値として与えられる。この基準正弦波電圧(Esinωt)は、複数のインバータ装置が並列運転される場合には、外部からの共通の同期信号に同期することによって互いが同期してもよいし、あるいはそれぞれのインバータ装置の電圧指令手段8Aが互いに等しい周波数を有すると共に、追従しあいながら同一時刻に基準正弦波形の指令電圧Vaを発生するようなものであってもよい。なお、指令電圧Vaは必ずしも正弦波である必要は無い。   The voltage command means 8A gives a command voltage Va which is a reference sine wave voltage (Esinωt) that changes in positive and negative at 180 degrees in synchronization with a synchronization signal from the outside of the error tracking type single-phase AC inverter device 80, or is determined in advance. A command voltage Va typified by a reference sine wave voltage (Esinωt) having a different frequency is generated. The reference sine wave voltage (Esinωt) determines the output frequency of the error tracking type single-phase AC inverter device 80. For example, if the output frequency of the error tracking type single-phase AC inverter device 80 is 50 Hz, the reference sine wave voltage (Esinωt) is determined to be 50 Hz. The command voltage Va typified by the reference sine wave voltage is important for parallel operation of the error tracking type single-phase AC inverter device, and a synchronization signal is generated at a period for determining each period of the reference sine wave voltage. Shall. The command voltage Va is given as a digital value corresponding to the instantaneous value of the reference sine wave voltage (Esinωt). When a plurality of inverter devices are operated in parallel, the reference sine wave voltage (Esinωt) may be synchronized with each other by synchronizing with a common synchronization signal from the outside, or each inverter device The voltage command means 8A may have the same frequency and generate a command voltage Va having a reference sine waveform at the same time while following each other. The command voltage Va is not necessarily a sine wave.

電流利得手段8Bは、第2の電流検出器6によって検出された誤差追従式単相交流インバータ装置80の出力電流i2の電流検出信号Δi2に制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβを乗じて、Δi2・βを与える。この電流フィードフォワードゲインβは、出力電流によって出力電圧が変化しないようにするための電流利得であって、後述する本発明の重要なファクタとなるものである。本発明では、シーケンスによっても電流フィードフォワードゲインβを設定可能なようになっている。なお、この実施形態では、出力電流i2の電流検出信号Δi2は短い一定時間ごとにサンプリングされる瞬時値に相当するディジタル値である。ここで、制御パラメータである電圧フィードバックゲインαはゼロよりも大きな数値であり、電流フィードフォワードゲインβは1以下の数値である場合が多いが、1よりも大きくすると負の等価内部インピーダンスが実現する。   The current gain means 8B multiplies the current detection signal Δi2 of the output current i2 of the error tracking type single-phase AC inverter device 80 detected by the second current detector 6 by the current feedforward gain β that is a control parameter, to obtain Δi2・ Give β. This current feedforward gain β is a current gain for preventing the output voltage from being changed by the output current, and is an important factor of the present invention described later. In the present invention, the current feedforward gain β can be set also by a sequence. In this embodiment, the current detection signal Δi2 of the output current i2 is a digital value corresponding to an instantaneous value sampled every short fixed time. Here, the voltage feedback gain α which is a control parameter is a numerical value larger than zero, and the current feedforward gain β is often a numerical value of 1 or less, but if it is larger than 1, a negative equivalent internal impedance is realized. .

減算手段8Cは、インバータ電圧v1の電圧検出値Δv1を短い一定時間ごとにサンプリングして得られた瞬時値に相当するディジタル値を指令電圧Vaから減算して差を求める。その減算結果は(Va−Δv1)で表される。したがって、電圧利得手段8Dの出力側の信号は(Va−Δv1)に電圧フィードバックゲインαの乗じられた(Va−Δv1)・αとなる。この電圧フィードバックゲインαも電流フィードフォワードゲインβと同様にシーケンスに従って最適値に設定され得る電圧利得値であり、後述するが、本発明にあっては制御パラメータである電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとは、インバータ装置の等価内部インピーダンスを決める上で非常に大切なファクタである。加算手段8Eは、電流利得手段8BからのΔi2・βと電圧利得手段8Dからの(Va−Δv1)・αとを加算して、電流目標関数信号J(t)を生じる。そして、電流目標関数信号J(t)はゲート指令・PWM制御部9に与えられる。   The subtracting means 8C subtracts a digital value corresponding to an instantaneous value obtained by sampling the voltage detection value Δv1 of the inverter voltage v1 at short regular intervals from the command voltage Va to obtain a difference. The subtraction result is represented by (Va−Δv1). Therefore, the signal on the output side of the voltage gain means 8D becomes (Va−Δv1) · α obtained by multiplying (Va−Δv1) by the voltage feedback gain α. The voltage feedback gain α is also a voltage gain value that can be set to an optimum value according to a sequence in the same manner as the current feedforward gain β. As will be described later, in the present invention, the voltage feedback gain α and the current feedforward that are control parameters are used. The gain β is a very important factor in determining the equivalent internal impedance of the inverter device. The adding means 8E adds Δi2 · β from the current gain means 8B and (Va−Δv1) · α from the voltage gain means 8D to generate a current target function signal J (t). The current target function signal J (t) is given to the gate command / PWM control unit 9.

マイクロコンピュータMCにおけるゲート指令・PWM制御部9は、第1の電流検出器3によって検出されたインバータ電流i1の電流検出信号Δi1から電流目標関数信号J(t)を減算する減算手段9Aを備える。この電流検出信号Δi1も前述のように、短い一定時間ごとにサンプリングされる瞬時値に相当するディジタル値である。したがって、減算手段9Aは(Δi1−J(t))の演算を行って誤差信号Δtを求める。この誤差信号は、ゲート指令・PWM回路9Bに入力され、ゲート指令・PWM回路9Cは下記のようにインバータ2の半導体素子S1〜S4のどれに与えるかをゲート選択する。   The gate command / PWM control unit 9 in the microcomputer MC includes subtracting means 9A for subtracting the current target function signal J (t) from the current detection signal Δi1 of the inverter current i1 detected by the first current detector 3. As described above, the current detection signal Δi1 is also a digital value corresponding to an instantaneous value sampled every short fixed time. Therefore, the subtracting means 9A calculates (Δi1-J (t)) to obtain the error signal Δt. This error signal is input to the gate command / PWM circuit 9B, and the gate command / PWM circuit 9C selects the semiconductor element S1 to S4 of the inverter 2 as described below.

ゲート指令・PWM回路9Bは、インバータ電流i1の電流検出信号Δi1と電流目標関数信号J(t)との差の極性に従ってゲート指令を行う。ゲート指令は次のとおりである。Δt=Δi1−J(t)が負の場合には、インバータ電流i1が目標値よりも小さいのであるから、電流を増大させるスイッチングモードを選択する。そして、Δt=Δi1−J(t)が正の場合には、インバータ電流i1が目標値よりも大きいから、電流を減少させるスイッチングモードを選択する。つまり、誤差追従式のPWM制御では、誤差信号Δtの極性によって下記のようにスイッチングモードを選択する。
(1)スイッチングモード1として、Δt=Δi1−J(t)≦0のとき、半導体素子S3とS4とがオンであって、半導体素子S1とS2とがオフである。
(2)スイッチングモード2として、Δt=Δi1−J(t)>0のとき、半導体素子S1とS2とがオンであって、半導体素子S3とS4とがオフである。
(3)スイッチングモード3として、直流電源1からの電力供給は行わない環流モードがあり、この場合には、半導体素子S1、S4がオンで、半導体素子S2、S3がオフ、又は半導体素子S2、S3がオンで、半導体素子S1、S4がオフである。
The gate command / PWM circuit 9B issues a gate command according to the polarity of the difference between the current detection signal Δi1 of the inverter current i1 and the current target function signal J (t). The gate command is as follows. When Δt = Δi1−J (t) is negative, the inverter current i1 is smaller than the target value, so the switching mode for increasing the current is selected. When Δt = Δi1−J (t) is positive, since the inverter current i1 is larger than the target value, the switching mode for reducing the current is selected. That is, in error tracking type PWM control, the switching mode is selected as follows according to the polarity of the error signal Δt.
(1) As switching mode 1, when Δt = Δi1-J (t) ≦ 0, the semiconductor elements S3 and S4 are on, and the semiconductor elements S1 and S2 are off.
(2) As switching mode 2, when Δt = Δi1−J (t)> 0, the semiconductor elements S1 and S2 are on, and the semiconductor elements S3 and S4 are off.
(3) As the switching mode 3, there is a recirculation mode in which power supply from the DC power source 1 is not performed. In this case, the semiconductor elements S1 and S4 are on, the semiconductor elements S2 and S3 are off, or the semiconductor elements S2, S3 is on and the semiconductor elements S1 and S4 are off.

インバータ2の半導体素子S1〜S4は、誤差信号Δtの極性に基づいて決められるゲート指令・PWM回路9Cからのゲート指令に基づいてオンするか、又はオフのままでいる。例えば、Δt=Δi1−J(t)≦0の状態が続けば、Δt=Δi1−J(t)>0になるまで、半導体素子S1とS2とはオン状態のままであり、半導体素子S3とS4とはオフ状態のままである。この点が、通常用いられる三角波(鋸歯状波)比較方式によるPWM制御のスイッチング動作と異なるところである。   The semiconductor elements S1 to S4 of the inverter 2 are turned on based on the gate command from the gate command / PWM circuit 9C determined based on the polarity of the error signal Δt, or remain off. For example, if the state of Δt = Δi1-J (t) ≦ 0 continues, the semiconductor elements S1 and S2 remain on until Δt = Δi1-J (t)> 0, and the semiconductor element S3 S4 remains off. This point is different from the switching operation of PWM control by a generally used triangular wave (sawtooth wave) comparison method.

よく知られているように、一般的に電源は出力端から見た等価回路は電圧源と等価内部インピーダンスで表現される。もし、等価内部インピーダンスが0であるといくら電流を流しても出力端電圧が変化しない理想的な電源となる。実際には、この等価内部インピーダンスは0にはならず、自由に制御できないものとされている。この等価内部インピーダンスの求め方は、まず出力端を開放したとき(無負荷時)には電流が流れていないため、等価内部インピーダンスによる電圧降下は0である。したがって、無負荷時の電圧Voが電圧源の出力電圧となる。次に、インピーダンスXのある負荷を接続したときの出力電圧Vcと無負荷電圧Voとの電圧差が等価内部インピーダンスによる電圧降下となるので、そのときに流れる電流をIとすると、Vo−Vc=XIの関係になる。したがって、等価内部インピーダンスZは、Z=(Vo−Vc)/I=(Vo−Vc)X/Vcとなる。   As is well known, in general, an equivalent circuit viewed from the output terminal of a power supply is expressed by a voltage source and an equivalent internal impedance. If the equivalent internal impedance is 0, an ideal power source in which the output terminal voltage does not change no matter how much current flows. Actually, this equivalent internal impedance does not become 0 and cannot be freely controlled. The equivalent internal impedance is obtained by first finding that no current flows when the output terminal is opened (no load), and therefore the voltage drop due to the equivalent internal impedance is zero. Therefore, the no-load voltage Vo becomes the output voltage of the voltage source. Next, since the voltage difference between the output voltage Vc and the no-load voltage Vo when a load having an impedance X is connected is a voltage drop due to the equivalent internal impedance, assuming that the current flowing at that time is I, Vo−Vc = XI relationship. Therefore, the equivalent internal impedance Z is Z = (Vo−Vc) / I = (Vo−Vc) X / Vc.

定サンプリング型の誤差追従式インバータ装置においては、インバータの電流増幅器としての特性が数式で表現できる点に特徴があり、誤差追従式PWMに適した上位制御(電流目標形成手段を用いた制御)を採用することにより等価内部インピーダンスを計算することができる。出力フィルタ4から見たインバータ2の等価内部インピーダンスZは抵抗とキャパシタにより構成される。そして、合計抵抗値は制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβの増加に対して直線的に減少し、制御パラメータである電圧フィードバックゲインαには反比例する。ほとんどの場合、等価回路内のキャパシタンスは小さな抵抗と並列され、その時定数は主回路電流の周波数成分に比べて無視できるほど短いので、インバータ2の等価内部インピーダンスZは抵抗成分と考えることができる。このようなことから、インバータ2の電流ゲインをGとすると、インバータ2の等価内部インピーダンスZは、(1−β・G)/(α・G)[Ω]の式で表される直流抵抗値にほぼ等しくなる。ここで、インバータ2の電流ゲインGは、インバータ2のデッドタイム、直流電圧、交流電圧などから決まる値であって、ほとんどの場合が0.99程度になり、1に近似することが可能な値である。なお、電流ゲインGは計算などによって求めることができず、実測によって求められるインバータ装置固有の値である。しかし、同一回路構成で、電気的特性がほぼ同じインバータ装置にあっては、電流ゲインGはほぼ同じ値となる。   The constant-sampling error-following inverter device is characterized by the fact that the characteristics of the inverter as a current amplifier can be expressed by mathematical formulas. High-level control suitable for error-following PWM (control using current target forming means) is used. By adopting it, the equivalent internal impedance can be calculated. The equivalent internal impedance Z of the inverter 2 viewed from the output filter 4 is composed of a resistor and a capacitor. The total resistance value decreases linearly with an increase in the current feedforward gain β that is a control parameter, and is inversely proportional to the voltage feedback gain α that is a control parameter. In most cases, the capacitance in the equivalent circuit is in parallel with a small resistance, and its time constant is negligibly short compared to the frequency component of the main circuit current, so the equivalent internal impedance Z of the inverter 2 can be considered as a resistance component. For this reason, when the current gain of the inverter 2 is G, the equivalent internal impedance Z of the inverter 2 is a DC resistance value represented by the equation (1-β · G) / (α · G) [Ω]. Is almost equal to Here, the current gain G of the inverter 2 is a value determined from the dead time of the inverter 2, a DC voltage, an AC voltage, etc., and is almost 0.99 in most cases, and can be approximated to 1. It is. The current gain G cannot be obtained by calculation or the like, but is a value unique to the inverter device obtained by actual measurement. However, in an inverter device having the same circuit configuration and substantially the same electrical characteristics, the current gain G has substantially the same value.

図1に示す誤差追従式単相交流インバータ装置80は、複数台並列接続されるときにマスターのインバータ装置となるものであるので、マイクロコンピュータMCは並列接続されるすべての誤差追従式単相交流インバータ装置の出力電力を監視して所定の利得変更を行う出力監視・利得変更部10を有する。この出力監視・利得変更部10は、この電力システム全体を総合的に監視・制御する別のマイクロコンピュータを別途備える場合には、そのマイクロコンピューに内蔵してもよい。出力監視・利得変更部10は、インバータ電圧検出器5により検出された検出電圧Δv1と、第2の電流検出器6により検出された電流検出信号Δi2とをディジタル信号として受けて、出力電力を算出する。更に、出力監視・利得変更部10は、図2で示されるような出力電力に対する電力効率を示す効率特性を不図示の記憶部にデータとして格納している。この効率特性は、誤差追従式単相交流インバータ装置80を予め運転し測定して算出された結果である。しかし、図示しないが、インバータ2の入力側の電圧と電流とをサンプリングして入力電力を算出し、この算出した入力電力と前記算出された出力電力とから運転中に電力効率を求めながら、具体例で述べるような制御を行っても良い。   The error tracking type single-phase AC inverter device 80 shown in FIG. 1 becomes a master inverter device when a plurality of units are connected in parallel. Therefore, the microcomputer MC has all the error tracking type single-phase AC devices connected in parallel. An output monitoring / gain changing unit 10 that monitors the output power of the inverter device and performs a predetermined gain change is provided. When the output monitoring / gain changing unit 10 is provided with another microcomputer for comprehensively monitoring and controlling the entire power system, the output monitoring / gain changing unit 10 may be incorporated in the microcomputer. The output monitoring / gain changing unit 10 receives the detection voltage Δv1 detected by the inverter voltage detector 5 and the current detection signal Δi2 detected by the second current detector 6 as digital signals, and calculates the output power. To do. Further, the output monitoring / gain changing unit 10 stores efficiency characteristics indicating the power efficiency with respect to the output power as shown in FIG. 2 as data in a storage unit (not shown). This efficiency characteristic is a result calculated by operating and measuring the error tracking type single-phase AC inverter device 80 in advance. However, although not shown in the figure, the input power is calculated by sampling the voltage and current on the input side of the inverter 2, and while calculating the power efficiency during operation from the calculated input power and the calculated output power, Control as described in the example may be performed.

図3に示す単相交流電源装置100におけるN台並列接続されている誤差追従式単相交流インバータ装置80(1)、……80(N)のそれぞれの指令電圧Vaは、前述したように互いに同期していなければならない。同期信号発生回路11は、信号線11Aを通してインバータ装置80(1)、……80(N)の各電圧指令手段8Aに同期信号を与える。なお、多数のインバータ装置を並列運転する場合には、信号線11Aとして光ファイバを用い、光同期信号を各インバータ装置の各電圧指令手段8Aに与えることにより、ノイズの影響を受けることがないので、正確な制御が可能となる。また、同期信号発生回路11は、予め決められた基準正弦波電圧の半周期又は1周期毎に、あるいは所定周期毎に同期信号を発生する。つまり、指令電圧Vaとしての前記基準正弦波電圧の各1周期を決定する周期で同期信号が発生されるものとする。各電圧指令手段8Aは各同期信号の立ち上がりで動作して基準正弦波電圧(Esinωt)で代表される指令電圧Vaを発生する。したがって、各インバータ装置の出力電圧の周波数は基準正弦波電圧(Esinωt)の周波数と同じであり、位相も同じであるから、正常な状態では出力電圧の振幅が大幅に異なることは無い。なお、それぞれのインバータ装置の電圧指令手段8Aが互いに等しい周波数を有すると共に同期する基準正弦波形信号を発生し、かつ互いに追従しあいながら基準正弦波形信号を同一時刻に発生するものである場合には、同期信号発生回路11を省略することができる。   As described above, the command voltages Va of the error tracking type single-phase AC inverter devices 80 (1),... 80 (N) connected in parallel in the single-phase AC power supply device 100 shown in FIG. Must be synchronized. The synchronization signal generation circuit 11 provides a synchronization signal to each voltage command means 8A of the inverter devices 80 (1),... 80 (N) through the signal line 11A. When a large number of inverter devices are operated in parallel, an optical fiber is used as the signal line 11A, and an optical synchronization signal is given to each voltage command means 8A of each inverter device, so that it is not affected by noise. Accurate control becomes possible. Further, the synchronization signal generation circuit 11 generates a synchronization signal every half cycle or one cycle of a predetermined reference sine wave voltage or every predetermined cycle. That is, it is assumed that the synchronization signal is generated with a period for determining each period of the reference sine wave voltage as the command voltage Va. Each voltage command means 8A operates at the rising edge of each synchronization signal to generate a command voltage Va represented by a reference sine wave voltage (Esinωt). Therefore, the frequency of the output voltage of each inverter device is the same as the frequency of the reference sine wave voltage (Esin ωt), and the phase is also the same, so that the amplitude of the output voltage is not significantly different in a normal state. In the case where the voltage command means 8A of each inverter device generates the reference sine waveform signals having the same frequency and synchronized with each other, and generates the reference sine waveform signals at the same time while following each other, The synchronization signal generation circuit 11 can be omitted.

本発明では、誤差追従式単相交流インバータ装置80(1)、……80(N)は、同期して定サンプリング型の誤差追従式でPWM制御しているが、誤差追従式単相交流インバータ装置80(1)、……80(N)の出力電圧の大きさ、つまり振幅は異なることが多い。この場合、出力電圧の振幅の大きなインバータ装置から振幅の小さなインバータ装置に出力電流の一部分が流れようとするが、本発明では誤差追従式単相交流インバータ装置80(1)、……80(N)が横流を許容値以下に抑制できる値以上の等価内部インピーダンスZを有するので、出力電流が増えるほど出力フィルタ回路4の電圧降下が大きくなり、そのインバータの出力電圧が下がる方向になるので、結局はそれぞれのインバータ装置に出力電圧が互いに等しくなるように誤差追従式PWM制御が行われることになる。   In the present invention, the error tracking type single-phase AC inverter devices 80 (1),... 80 (N) are PWM controlled by the constant sampling type error tracking type synchronously. The magnitude of the output voltage of the devices 80 (1),... 80 (N), that is, the amplitude is often different. In this case, a part of the output current tends to flow from the inverter device having a large output voltage amplitude to the inverter device having a small amplitude. However, in the present invention, the error tracking type single-phase AC inverter device 80 (1),... ) Has an equivalent internal impedance Z that is equal to or greater than a value that can suppress the cross current to an allowable value or less, so that the voltage drop of the output filter circuit 4 increases as the output current increases, and the output voltage of the inverter decreases. The error tracking PWM control is performed so that the output voltages of the respective inverter devices are equal to each other.

実施形態1の発明では、前述した(1−β・G)/(α・G)[Ω]の式で表される直流抵抗値にほぼ等しくなる等価内部インピーダンスZを呈するインバータ装置、つまり同一回路構成で、電気的特性がほぼ同じである定サンプリング型の誤差追従式単相交流インバータ装置80(1)、……80(N)を、図3に示すようにN台並列接続し、それぞれの誤差追従式単相交流インバータ装置の等価内部インピーダンスZを、負荷電力を所望の割合で分担、つまり所望の負荷分担となるように制御パラメータである電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとを設定することを特徴としている。等価内部インピーダンスZは等価的なインピーダンスであるので、実際には電力損失を生じない。したがって、等価内部インピーダンスZを大きくしても電力損失は増大しない。   In the invention of the first embodiment, an inverter device exhibiting an equivalent internal impedance Z that is substantially equal to the DC resistance value represented by the above-described equation (1-β · G) / (α · G) [Ω], that is, the same circuit A constant sampling type error tracking single-phase AC inverter device 80 (1),... 80 (N) having substantially the same electrical characteristics is connected in parallel as shown in FIG. Set the voltage feedback gain α and the current feedforward gain β, which are control parameters, so that the equivalent internal impedance Z of the error tracking type single-phase AC inverter device is shared at a desired rate, that is, the desired load. It is characterized by doing. Since the equivalent internal impedance Z is an equivalent impedance, no power loss actually occurs. Therefore, even if the equivalent internal impedance Z is increased, the power loss does not increase.

今、単相交流電源装置100におけるN台の誤差追従式単相交流インバータ装置80(1)、……80(N)が図2に示す定格出力電力Prの近辺で運転しているときには、誤差追従式インバータ装置80(1)、……80(N)は横流電流を許容値以下に制限でき、かつ定格電流を十分に流すことのできるインピーダンス値Zsを呈するように、制御パラメータである電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとが設定されている。この状態では、N台の定サンプリング型の誤差追従式インバータ装置80(1)、……80(N)はほぼ等しい負荷分担を行っている。このような運転中に、負荷電力需要が減少したとする。出力監視・利得変更部10には、N台の定サンプリング型の誤差追従式インバータ装置80(1)、……80(N)の出力データが入力されるので、出力監視・利得変更部10は、先ずその出力データから総需要負荷電力Wtを算出する。次に、N台の誤差追従式インバータ装置80(1)、……80(N)の定格出力電力Prとすると、総需要負荷電力Wtを満足できる台数mを算出する。つまり、Pr・m>Wt>Pr・(m−1)を満足する台数mを算出する。ここで、定格出力電力Prを用いたのは、一般的に定格出力電力の近辺が最も電力効率が高いからであり、定格出力電力Prを図2に示す電力効率の許容限度値Xuに対応する出力電力の下限値Puに置き換える、あるいは定格出力電力Prと出力電力の前記下限値Puとの間の任意の電力値Pdに置き換えても、許容できる電力効率の範囲内で運転することができる。   Now, when N error-following single-phase AC inverter devices 80 (1),... 80 (N) in the single-phase AC power supply device 100 are operating in the vicinity of the rated output power Pr shown in FIG. The follow-up type inverter device 80 (1),... 80 (N) is a voltage feedback that is a control parameter so as to exhibit an impedance value Zs that can limit the cross current to an allowable value or less and can sufficiently flow the rated current. A gain α and a current feedforward gain β are set. In this state, the N constant sampling type error tracking type inverter devices 80 (1),..., 80 (N) share substantially the same load. It is assumed that the load power demand has decreased during such operation. Since the output monitoring / gain changing unit 10 receives output data of N constant sampling type error tracking inverter devices 80 (1),... 80 (N), the output monitoring / gain changing unit 10 First, the total demand load power Wt is calculated from the output data. Next, assuming that the rated output power Pr of N error tracking inverter devices 80 (1),... 80 (N), the number m that can satisfy the total demand load power Wt is calculated. That is, the number m satisfying Pr · m> Wt> Pr · (m−1) is calculated. Here, the reason why the rated output power Pr is used is that the power efficiency is generally the highest in the vicinity of the rated output power, and the rated output power Pr corresponds to the allowable limit value Xu of the power efficiency shown in FIG. Even if it is replaced with the lower limit value Pu of the output power or replaced with an arbitrary power value Pd between the rated output power Pr and the lower limit value Pu of the output power, it is possible to operate within the allowable power efficiency range.

台数mを算出したら、m台の誤差追従式インバータ装置をそのまま運転する。そして、一方では、m台以外の(N−m)台のインバータ装置、つまりシーケンスで決められている(N−m)台については実質的に休止させるために、等価内部インピーダンスZを設定最大値Zmまで増大させる。出力監視・利得変更部10は、等価内部インピーダンスZを設定最大値Zmまで増大させるために、(N−m)台の当該誤差追従式インバータ装置の図示しないマイクロコンピュータに指令し、それらの電流利得手段8B、電圧利得手段8Dに対して制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβ、電圧フィードバックゲインαを予め決めた値まで大幅に小さくする。なお、図2に示す電力効率の許容限度値Xuに対応する出力電力の下限値Puが定格電力Prの半分以下の値であるならば、運転台数が少なくても、Pr・m>Wt>Pr・(m−1)の式を満足する台数で運転すれば、効率の高い並列運転が可能である。   When the number m is calculated, m error-following inverter devices are operated as they are. On the other hand, (Nm) inverter devices other than m units, that is, (Nm) units determined by the sequence, are set to the maximum set equivalent internal impedance Z in order to substantially stop. Increase to Zm. In order to increase the equivalent internal impedance Z to the set maximum value Zm, the output monitoring / gain changing unit 10 instructs the microcomputers (not shown) of the (N−m) units of the error tracking type inverter device, and their current gains. For the means 8B and the voltage gain means 8D, the current feedforward gain β and the voltage feedback gain α, which are control parameters, are greatly reduced to predetermined values. If the lower limit value Pu of the output power corresponding to the power efficiency allowable limit value Xu shown in FIG. 2 is half or less of the rated power Pr, Pr · m> Wt> Pr even if the number of operating units is small. -If it operates with the number of units which satisfy the formula of (m-1), parallel operation with high efficiency is possible.

前述したように、電圧フィードバックゲインαはゼロよりも小さな数値であり、電流フィードフォワードゲインβは1以下の数値であり、電流利得Gは1に近似できる数値であるので、例えば、α=β=10−5に設定すれば、前述したように(1−β・G)/(α・G)[Ω]の式から等価内部インピーダンスZは直流抵抗値に等しいので、ほぼ10Ω、つまり、ほぼ100kΩとなる。ここで、定格出力電圧Vrを200V、定格出力電流Irを20Aとすると、等価内部インピーダンスZがほぼ100kΩであることから、実際に流れる最大出力電流は約2mAであり、出力は400mW以下となる。定格出力電力は4kWであるので、この出力は無視できるほど小さく、したがって、休止状態といえる。そしてこのとき、制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβ、電圧フィードバックゲインαを一瞬に変化させずに、ある設定時間Ts以上をかけて変化させることによって、負荷などがサージ電圧の影響を受けないショックレスの休止状態が実現できる。その設定時間Tsは、商用交流電系統に連系されていない自立運転の時には、出力電圧の周期の3倍程度以上、また、商用交流電系統に連系されているときには、商用交流電源の周期の50倍程度の時間長であることが好ましい。 As described above, the voltage feedback gain α is a numerical value smaller than zero, the current feedforward gain β is a numerical value of 1 or less, and the current gain G is a numerical value that can be approximated to 1. Therefore, for example, α = β = If it is set to 10 −5 , as described above, the equivalent internal impedance Z is equal to the DC resistance value from the equation (1−β · G) / (α · G) [Ω], so that it is approximately 10 5 Ω. Almost 100 kΩ. Here, assuming that the rated output voltage Vr is 200 V and the rated output current Ir is 20 A, since the equivalent internal impedance Z is approximately 100 kΩ, the maximum output current that actually flows is about 2 mA, and the output is 400 mW or less. Since the rated output power is 4 kW, this output is so small that it can be ignored. At this time, the current feedforward gain β and the voltage feedback gain α, which are control parameters, are not changed instantaneously, but are changed over a set time Ts, so that the load is not affected by the surge voltage. A resting state can be realized. The set time Ts is about three times or more of the cycle of the output voltage during the self-sustained operation not linked to the commercial AC power system, and 50 times the cycle of the commercial AC power source when linked to the commercial AC power system. The time length is preferably about twice as long.

運転中に更に負荷電力の需要が低減したら、前述のようにして、運転する最適の台数mを算出し、それ以外の台数の誤差追従式インバータ装置の等価内部インピーダンスZを設定最大値Zmまで増大させることによって、実質的に休止状態にする。そして、休止状態にした後に、休止状態にあるインバータ装置の電源スイッチをオフにすることによって、負荷にサージなどの影響を与えることなく切り離しができ、それらインバータ装置の電力損失をゼロにできるので、より一層電力効率を向上させることができる。このように、休止状態にあるインバータ装置がある状態で運転しているときに、総需要負荷電力Wtが増大し、Pr・m>Wt>Pr・(m−1)の式を満足できなくなり、台数がn(N≧n>m)であれば、Pr・n>Wt>Pr・(n−1)の式を満足するときには、出力監視・利得変更部10は、休止中のインバータ装置のうちの(n−m)台のインバータ装置のマイクロコンピュータ(不図示)に指令を発し、先ず、それらの電源スイッチSWをオンさせ、次にその電流利得手段8B、電圧利得手段8Dに対して電流フィードフォワードゲインβ、電圧フィードバックゲインαを元に戻して、等価内部インピーダンスZを値Zsに戻す。このインピーダンス値Zsは、横流電流を許容値以下に制限できる値であることが好ましい。   If the demand for load power further decreases during operation, the optimum number m to be operated is calculated as described above, and the equivalent internal impedance Z of the error tracking inverter device of the other number is increased to the set maximum value Zm. To make it substantially dormant. And after putting it into the hibernation state, by turning off the power switch of the inverter device in the hibernation state, it can be disconnected without affecting the load such as a surge, and the power loss of those inverter devices can be made zero. The power efficiency can be further improved. Thus, when operating in a state where there is an inverter device in a dormant state, the total demand load power Wt increases, and the equation Pr · m> Wt> Pr · (m−1) cannot be satisfied. If the number of units is n (N ≧ n> m), the output monitoring / gain changing unit 10 among the inactive inverter devices when the formula Pr · n> Wt> Pr · (n−1) is satisfied A command is issued to the microcomputers (not shown) of the (n−m) inverter devices, and the power switches SW are first turned on, and then the current gain means 8B and the voltage gain means 8D are fed with current. The forward gain β and the voltage feedback gain α are returned to their original values, and the equivalent internal impedance Z is returned to the value Zs. The impedance value Zs is preferably a value that can limit the cross current to an allowable value or less.

(n−m)台のインバータ装置の投入は、シーケンスによって決められた順序で行われ、給電が開始される。したがって、この状態ではN台のインバータ装置が図2に示す電力効率の許容限度値Xuよりも高い電力効率の領域でほぼ負荷電力を均等に分担して運転を行う。この際にも、制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβ、電圧フィードバックゲインαをある設定時間Ts以上をかけて変化させるのが好ましい。なお、インバータ装置を切り離すシーケンスは電力効率の低いものから休止させ、また、投入のシーケンスは電力効率の高いインバータ装置から投入させるものであっても良い。また必要ならば、運転する台数がp(1≦p≦N)台のときの定サンプリング型の誤差追従式電源全体の電力効率を予め測定して補正値を求め、その補正値を不図示のマイクロコンピュータに格納しておいて、前記式の電力効率にその補正値を反映させることによって、より正確に運転必要台数を求めることができる場合がある。   The (n−m) inverter devices are turned on in the order determined by the sequence, and power feeding is started. Therefore, in this state, the N inverter devices perform the operation while sharing the load power almost evenly in the region of the power efficiency higher than the allowable limit value Xu of the power efficiency shown in FIG. Also in this case, it is preferable to change the current feedforward gain β and the voltage feedback gain α, which are control parameters, over a certain set time Ts. It should be noted that the sequence for disconnecting the inverter device may be paused from the one with low power efficiency, and the sequence for input may be one that is input from the inverter device with high power efficiency. Also, if necessary, a correction value is obtained by measuring in advance the power efficiency of the entire constant-sampling error tracking power supply when the number of units to be operated is p (1 ≦ p ≦ N), and the correction value is not shown. In some cases, the necessary number of operations can be obtained more accurately by storing the value in the microcomputer and reflecting the correction value in the power efficiency of the above equation.

また、総需要負荷電力Wtがかなり急激で大きく頻繁に変動するような負荷に電力を供給する場合には、実質的に給電を行っていない休止状態のインバータ装置の電源スイッチSWをオフにせずに、オンさせたままの状態にしておけば、電力需要の急激な増大に対しても十分に対応することができる。しかし、電力効率を第一に重要視するならば、前述のように、電源スイッチSWのオン、オフを行うべきである。また、以上述べた具体例とは違って、予め決めたシーケンスに従って、並列運転状態のインバータ装置の負荷分担を変更したい場合には、そのシーケンスに従って電流フィードフォワードゲインβと電圧フィードバックゲインαとを、特に電流フィードフォワードゲインβを変更することによって実現できる。したがって、前述のようにして等価内部インピーダンスZの値を変更することによって、容易に負荷分担を変更したり、所定の負荷分担を実現できる。   In addition, when supplying power to a load whose total demand load power Wt is quite abrupt and fluctuates frequently, the power switch SW of the inactive inverter device that is not substantially supplied with power is not turned off. If the power is kept on, it can sufficiently cope with a sudden increase in power demand. However, if power efficiency is the first priority, the power switch SW should be turned on and off as described above. Further, unlike the specific examples described above, when it is desired to change the load sharing of the inverter device in the parallel operation state according to a predetermined sequence, the current feedforward gain β and the voltage feedback gain α are changed according to the sequence, In particular, it can be realized by changing the current feedforward gain β. Therefore, by changing the value of the equivalent internal impedance Z as described above, the load sharing can be easily changed or a predetermined load sharing can be realized.

なお、インバータ2の構成については、前述したフルブリッジ構成の他にハーフブリッジ構成、又は直流電源1を2個直列に接続して単相倍電圧構成としてなる単相倍電圧型のインバータなどでもよく、これらの単体の動作については前掲の特許文献で説明されているから説明しないが、ハーフブリッジ構成、又は単相倍電圧型のインバータなどであっても、定サンプリング型で誤差追従式技術を採用した単相インバータ装置にあっては、(1−β・G)/(α・G)の式で表される等価内部インピーダンスZを呈する。したがって、これらインバータ装置においても、前述と同様に、負荷分担を容易かつ任意に変更することができる。なお、実施形態1では、減算手段8C又は加算手段8Eなどの出力信号を予め決められた範囲に制限する電圧リミッタ、あるいは電流リミッタ、さらにはPWM制御誤差補正手段などについては、直接本発明に関係しないので省略してあるが、より好ましい動作や正確な制御を行うためにはこれら手段が必要とされる。後の実施形態でも同様であり、電圧リミッタ、あるいは電流リミッタ、又はPWM制御誤差補正手段については、後述する定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置において説明する。なお、本発明においては、電流フィードフォワードゲインβを負極の大きな値にすることによって、等価内部インピーダンスZを容易に設定最大値Zmに設定することができる。   The configuration of the inverter 2 may be a half-bridge configuration in addition to the above-described full-bridge configuration, or a single-phase voltage doubler inverter in which two DC power supplies 1 are connected in series to form a single-phase voltage doubler configuration. The operation of these single units is not explained because they are described in the above-mentioned patent document, but even in the case of a half-bridge configuration or a single-phase voltage doubler type inverter, a constant sampling type error tracking technique is adopted. The single-phase inverter device exhibits an equivalent internal impedance Z expressed by the equation (1-β · G) / (α · G). Therefore, also in these inverter devices, the load sharing can be easily and arbitrarily changed as described above. In the first embodiment, the voltage limiter or current limiter for limiting the output signal of the subtracting means 8C or the adding means 8E to a predetermined range, the PWM control error correcting means, etc. are directly related to the present invention. However, these means are required for more preferable operation and accurate control. The same applies to later embodiments, and the voltage limiter, current limiter, or PWM control error correction means will be described in a constant sampling type error tracking type three-phase AC inverter device to be described later. In the present invention, by setting the current feedforward gain β to a large negative value, the equivalent internal impedance Z can be easily set to the set maximum value Zm.

[実施形態2]
以上の実施形態では単相構成の誤差追従式インバータ装置、それらの並列接続した誤差追従式電源装置、それらの投入、遮断(休止)について説明したが、定サンプリング型の三相交流誤差追従式インバータ装置を複数並列接続してなる定サンプリング型の誤差追従式電源装置における横流電流の制限も同様に行えるので、図4、図5を利用して三相交流誤差追従式インバータ装置90を複数台並列接続してなる三相交流電源装置200について説明する。図4、図5において、図1又は図3で用いた記号と同一の記号は同一の名称を示すものとする。この実施形態2もマイクロコンピュータMCを使用しており、特にA/D変換回路を示さないが、各アナログ検出信号はディジタル検出信号に変換され、その後の各処理についてはディジタル処理が行われるものとする。
[Embodiment 2]
In the above embodiment, the error tracking type inverter device having a single-phase configuration, the error tracking type power supply device connected in parallel, and the turning on and off (pause) of them are described. Since the restriction of the cross current in a constant sampling type error tracking power supply device in which a plurality of devices are connected in parallel can be similarly performed, a plurality of three-phase AC error tracking inverter devices 90 are connected in parallel using FIG. 4 and FIG. The connected three-phase AC power supply device 200 will be described. 4 and 5, the same symbols as those used in FIG. 1 or 3 indicate the same names. The second embodiment also uses the microcomputer MC and does not particularly show an A / D conversion circuit, but each analog detection signal is converted into a digital detection signal, and digital processing is performed for each subsequent process. To do.

三相交流インバータ2は、MOSFET又はIGBTのような自己消弧型の電圧駆動素子で代表される半導体素子Sとこれに逆向きに並列接続されたダイオードDとからなる6個のスイッチ素子U、V、W、X、Y、Zを三相フルブリッジ構成に接続してなる三相用のインバータである。スイッチ素子UとXとの接続点aに接続されたラインをL1、スイッチ素子VとYとの接続点bに接続されたラインをL2、スイッチ素子WとZとの接続点cに接続されたラインをL3とする。それぞれのラインL1、L2、L3を流れるインバータ電流i1a、i1b、i1cを検出する電流検出器3A、3B、3Cを備える。それぞれのラインL1、L2、L3には電流保持用のインダクタLp1、Lp2、Lp3が直列に接続されている。また、ラインL1とL2間、ラインL2とL3間、ラインL1とL3間には、フィルタ抵抗RfとフィルタコンデンサCfとフィルタインダクタLfとからなる出力フィルタ回路がそれぞれ接続された出力フィルタ回路4が構成される。そして、各相間のフィルタ抵抗RfとフィルタコンデンサCfとの端子間電圧をそれぞれ検出するフィルタ電圧検出器5A、5B、5Cを備えている。三相交流用の出力フィルタ回路4はフィルタ抵抗Rfを含まない別の回路構成であっても勿論よい。   The three-phase AC inverter 2 includes six switch elements U including a semiconductor element S typified by a self-extinguishing voltage driving element such as a MOSFET or IGBT and a diode D connected in parallel to the reverse direction. It is a three-phase inverter formed by connecting V, W, X, Y, and Z in a three-phase full-bridge configuration. The line connected to the connection point a between the switch elements U and X is connected to L1, the line connected to the connection point b between the switch elements V and Y is connected to L2, and the connection point c between the switch elements W and Z is connected. The line is L3. Current detectors 3A, 3B, and 3C that detect inverter currents i1a, i1b, and i1c flowing through the respective lines L1, L2, and L3 are provided. Inductors Lp1, Lp2, Lp3 for holding current are connected in series to the respective lines L1, L2, L3. Further, an output filter circuit 4 in which an output filter circuit including a filter resistor Rf, a filter capacitor Cf, and a filter inductor Lf is connected between the lines L1 and L2, between the lines L2 and L3, and between the lines L1 and L3 is configured. Is done. And filter voltage detector 5A, 5B, 5C which each detects the voltage between the terminals of filter resistance Rf and filter capacitor Cf between each phase is provided. Of course, the output filter circuit 4 for three-phase alternating current may have another circuit configuration that does not include the filter resistor Rf.

更に、各相の出力電流i2a、i2b、i2cを検出する出力電流検出器6A、6B、6Cが備えられ、出力端子7Aと7Bとの間には負荷50Aが接続され、出力端子7Bと7Cとの間には負荷50Bが、また、出力端子7Aと7Cとの間には負荷50Cがそれぞれ接続されている。なお、1相分の電流検出器及び1相分のフィルタ電圧検出器、例えば、3B、6B及び5Bを省略することができる。図4に示す定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置90も、複数台並列接続されるときにマスターのインバータ装置となるものを示しているので、マイクロコンピュータMCは、単相の場合と同様に、出力電流検出信号と出力電圧検出信号とを後述する所定の処理を行って電流目標関数信号J(t)を生じる電流目標値形成部8、及び電流目標関数信号J(t)とインバータ電流検出信号とから三相交流インバータ2の半導体素子S1〜S6のスイッチングモードを選択してパルス幅変調(PWM)を行うゲート指令・PWM制御部9、並列接続されるすべての三相交流誤差追従式インバータ装置90(1)、90(2)……90(N)の出力電力を監視して所定の制御を行う出力監視・利得変更部10を有する。更に、誤差追従式三相交流インバータ装置90は、後述するdq変換行列Uを有するdq変換手段12、ローパスフィルタ13、及びdq変換行列Uを有するdq変換手段14などを備える。なお、この出力監視・利得変更部10はこの電力システムを総合的に監視・制御するマイクロコンピュータを備える場合にはそのマイクロコンピュータに別途備えられても勿論よい。   Furthermore, output current detectors 6A, 6B and 6C for detecting output currents i2a, i2b and i2c of each phase are provided, and a load 50A is connected between the output terminals 7A and 7B, and the output terminals 7B and 7C A load 50B is connected between the output terminals 7A and 7C, and a load 50C is connected between the output terminals 7A and 7C. Note that the current detector for one phase and the filter voltage detector for one phase, for example, 3B, 6B, and 5B can be omitted. Since the constant sampling type error tracking type three-phase AC inverter device 90 shown in FIG. 4 also shows a master inverter device when a plurality of units are connected in parallel, the microcomputer MC has a single-phase case. Similarly, a current target value forming unit 8 that generates a current target function signal J (t) by performing predetermined processing described later on the output current detection signal and the output voltage detection signal, and the current target function signal J (t) and the inverter Gate command / PWM controller 9 that performs pulse width modulation (PWM) by selecting the switching mode of the semiconductor elements S1 to S6 of the three-phase AC inverter 2 from the current detection signal, and all three-phase AC error tracking that is connected in parallel Type inverter devices 90 (1), 90 (2)... 90 (N) are monitored and the output monitoring / gain changing unit 10 that performs predetermined control is provided. Further, the error tracking type three-phase AC inverter device 90 includes a dq conversion means 12 having a dq conversion matrix U, a low-pass filter 13, a dq conversion means 14 having a dq conversion matrix U, and the like, which will be described later. In the case where the output monitoring / gain changing unit 10 includes a microcomputer for comprehensively monitoring and controlling the power system, the output monitoring / gain changing unit 10 may be separately provided in the microcomputer.

次に、電流目標値形成部8などについて説明しながらこの誤差追従式三相交流インバータ装置90の動作について説明を行う。電流目標値形成部8は出力する目標電圧となる三相平衡交流電圧の指令値、ここではフィルタコンデンサCfの端子電圧の目標電圧値をdq変換してなる指令電圧値Vfを出力するフィルタ電圧指令手段8aを有する。ここで、dq変換について簡単に説明すると、dq変換は、三相交流インバータを取り扱う上で良く使われており、三相交流の電圧と電流とを電源電圧に同期したdq軸(回転座標系)上の値に変換するものであって、dq変換を行うことによって、三相交流を直流と同様に扱うことができる。コンデンサ電流指令手段8bは、フィルタコンデンサCfに流れる電流を補正するための直流の電流指令値Ifを与える。フィルタコンデンサCfの電圧が直流の指令電圧値Vfにあるものと想定して、そのときにフィルタコンデンサCfに流れる電流を予め計算して求め、その電流になるように電流指令を加えて補正している。要するに、負荷に流れる電流をフィードフォワードしているのと基本的には同じである。ここで、d軸電流は有効電流であって、q軸電流は無効電流であるので、コンデンサの場合には、dq座標では指令電圧値Vfはd軸成分だけであり、電流指令値Ifはq軸成分だけである。また、PWM電流誤差補償手段8cは、誤差追従式PWMでは電流指令値Ifに対して出力電流にずれが生じるので、このずれをゼロにするために補正するものである。   Next, the operation of the error tracking type three-phase AC inverter device 90 will be described while describing the current target value forming unit 8 and the like. The current target value forming unit 8 outputs a command voltage value Vf obtained by dq conversion of a command value of a three-phase balanced AC voltage as a target voltage to be output, here a target voltage value of a terminal voltage of the filter capacitor Cf. Means 8a are provided. Here, dq conversion will be briefly described. The dq conversion is often used in handling a three-phase AC inverter, and a dq axis (rotating coordinate system) in which the voltage and current of the three-phase AC are synchronized with the power supply voltage. By converting to the above value and performing dq conversion, three-phase alternating current can be handled in the same way as direct current. The capacitor current command means 8b gives a direct current command value If for correcting the current flowing through the filter capacitor Cf. Assuming that the voltage of the filter capacitor Cf is at the DC command voltage value Vf, the current flowing through the filter capacitor Cf at that time is calculated in advance, and the current command is added and corrected so as to be the current. Yes. In short, it is basically the same as feeding forward the current flowing through the load. Here, since the d-axis current is an active current and the q-axis current is a reactive current, in the case of a capacitor, the command voltage value Vf is only the d-axis component in the dq coordinate, and the current command value If is q Only the axial component. Further, the PWM current error compensation means 8c corrects the deviation to zero because the deviation occurs in the output current with respect to the current command value If in the error tracking type PWM.

フィルタ電圧検出器5A、5B、5Cによって検出された検出電圧は、三相−二相変換後にdq変換を行う行列UM(行列Uは回転行列、行列Mは三相−二相変換行列である。)を有する座標変換手段12によってdq変換された後に、ローパスフィルタ13を通して高周波成分が除去された後に、減算手段8dに信号Δvfとして入力されると共に、出力監視・利得変更部10に入力される。減算手段8dはフィルタ電圧指令手段8aの電圧指令値VfからΔvfを減算した(Vf−Δvf)=UΔv(t)出力する。この値UΔv(t)は電圧リミッタ8eによって予め決められた範囲を制限され、電圧帰還手段8fによって一方の制御パラメータである電圧フィードバックゲインαが乗ぜられた上で、加算手段8gに加えられる。他方、第2の電流検出器6A、6B、6Cによって検出された出力電流i2a、i2b、i2cの電流検出信号は、dq変換を行う行列UMを有する座標変換手段14によって前述のようにdq変換された後に、電流利得手段8hによって他方の制御パラメータである電流フィードフォワードゲインβが乗ぜられた上で、加算手段8gに加えられる。また、前記出力電流i2a、i2b、i2cの電流検出信号は出力監視・利得変更部10にも入力される。   The detection voltages detected by the filter voltage detectors 5A, 5B, and 5C are a matrix UM that performs dq conversion after three-phase to two-phase conversion (the matrix U is a rotation matrix and the matrix M is a three-phase to two-phase conversion matrix). After the high-frequency component is removed through the low-pass filter 13, the signal is input to the subtraction means 8d as a signal Δvf and also input to the output monitoring / gain changing unit 10. The subtraction means 8d subtracts Δvf from the voltage command value Vf of the filter voltage command means 8a and outputs (Vf−Δvf) = UΔv (t). This value UΔv (t) is limited in a predetermined range by the voltage limiter 8e, and is multiplied by the voltage feedback gain α which is one control parameter by the voltage feedback means 8f, and then added to the adding means 8g. On the other hand, the current detection signals of the output currents i2a, i2b, i2c detected by the second current detectors 6A, 6B, 6C are dq transformed as described above by the coordinate transformation means 14 having the matrix UM for performing dq transformation. After that, the current feed forward gain β, which is the other control parameter, is multiplied by the current gain means 8h and added to the adding means 8g. Further, the current detection signals of the output currents i2a, i2b, i2c are also input to the output monitoring / gain changing unit 10.

コンデンサ電流指令手段8bからの電流指令値Ifは電流利得手段8iによって電流フィードフォワードゲインγが乗ぜられた上で、加算手段8gに加えられる。ここで、電流フィードフォワードゲインβは1以下、又は等価内部インピーダンスZが負の場合には1よりも大きな数値であり、電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインγはゼロよりも大きい数値である。そして、加算手段8gによって電圧値に対応する電流信号と電流信号と電流指令信号とが加算されてなる信号は、信号リミッタ8jによって予め決められた範囲に制限された上で、PWM電流誤差補償手段8cからの電流補償値Icとが加算手段8kで加算され、逆座標変換を行う行列(UM)−1を有する座標変換手段8lによって処理され、電流目標関数信号J(t)としてゲート指令・PWM制御部9の減算手段9Aに与えられる。 The current command value If from the capacitor current command means 8b is multiplied by the current feedforward gain γ by the current gain means 8i and then added to the adding means 8g. Here, when the current feedforward gain β is 1 or less, or when the equivalent internal impedance Z is negative, the current feedforward gain β is a value greater than 1, and the voltage feedback gain α and the current feedforward gain γ are values greater than zero. The signal obtained by adding the current signal corresponding to the voltage value by the adding means 8g, the current signal, and the current command signal is limited to a predetermined range by the signal limiter 8j, and then the PWM current error compensating means. The current compensation value Ic from 8c is added by the adding means 8k and processed by the coordinate conversion means 8l having the matrix (UM) −1 for performing the inverse coordinate conversion, and the gate command / PWM as the current target function signal J (t). This is given to the subtracting means 9A of the control unit 9.

他方、各ラインL1、L2、L3を流れるインバータ電流i1a、i1b、i1cはそれぞれの電流検出器3A、3B、3Cによって検出され、それら電流検出信号はゲート指令・PWM制御部9に入力される。ゲート指令・PWM制御部9では、電流目標関数信号J(t)からそれら電流検出信号を差し引いた誤差信号Δtが求められ、単相のインバータ装置の場合と同様に、誤差信号Δtの極性に従ってゲート指令、つまりスイッチングモードの選択を行う。三相交流インバータ装置における基本的なスイッチングモード、つまりゲート指令は下記の6通りである。   On the other hand, the inverter currents i1a, i1b, i1c flowing through the lines L1, L2, L3 are detected by the respective current detectors 3A, 3B, 3C, and these current detection signals are input to the gate command / PWM control unit 9. In the gate command / PWM control unit 9, an error signal Δt obtained by subtracting these current detection signals from the current target function signal J (t) is obtained, and the gate is determined according to the polarity of the error signal Δt as in the case of the single-phase inverter device. A command, that is, a switching mode is selected. The basic switching mode in the three-phase AC inverter device, that is, the gate command is the following six types.

ラインL1、L2、L3をa相、b相、c相とし、電流目標関数信号J(t)と各相を流れる電流i1a、i1b、i1cとの差をΔa≧、Δb<、Δcとする。
(1)スイッチングモード1は、Δa≧0、Δb<0、Δc<0の場合である。このとき、スイッチ素子U、Y、Zがオンで、スイッチ素子V、W、Xがオフであり、a相の電流保持用のインダクタLp1を流れる電流は増加する。
(2)スイッチングモード2は、Δa≧0、Δb≧0、Δc<0の場合である。このとき、スイッチ素子U、V、Zがオンで、スイッチ素子W、X、Yがオフであり、a相の電流保持用のインダクタLp1とb相の電流保持用のインダクタLp2とを流れる電流は増加する。
(3)スイッチングモード3は、Δa<0、Δb≧0、Δc<0の場合である。このとき、スイッチ素子V、X、Zがオンで、スイッチ素子U、W、Yがオフであり、b相の電流保持用のインダクタLp2を流れる電流は増加する。
(4)スイッチングモード4は、Δa<0、Δb≧0、Δc≧0の場合である。このとき、スイッチ素子V、W、Xがオンで、スイッチ素子U、Y、Zがオフであり、b相の電流保持用のインダクタLp2とc相の電流保持用のインダクタLp3とを流れる電流は増加する。
(5)スイッチングモード5は、Δa<0、Δb<0、Δc≧0の場合である。このとき、スイッチ素子W、X、Yがオンで、スイッチ素子U、V、Zがオフであり、c相の電流保持用のインダクタLp3を流れる電流は増加する。
(6)スイッチングモード6は、Δa≧0、Δb<0、Δc≧0の場合である。このとき、スイッチ素子U、W、Yがオンで、スイッチ素子V、X、Zがオフであり、a相の電流保持用のインダクタLp1とc相の電流保持用のインダクタLp3とを流れる電流は増加する。
The lines L1, L2, and L3 are a-phase, b-phase, and c-phase, and the differences between the current target function signal J (t) and the currents i1a, i1b, and i1c flowing through the phases are Δa ≧, Δb <, and Δc.
(1) Switching mode 1 is when Δa ≧ 0, Δb <0, and Δc <0. At this time, the switch elements U, Y, Z are on, the switch elements V, W, X are off, and the current flowing through the a-phase current holding inductor Lp1 increases.
(2) Switching mode 2 is a case where Δa ≧ 0, Δb ≧ 0, and Δc <0. At this time, the switch elements U, V, Z are on, the switch elements W, X, Y are off, and the current flowing through the a-phase current holding inductor Lp1 and the b-phase current holding inductor Lp2 is To increase.
(3) Switching mode 3 is a case where Δa <0, Δb ≧ 0, and Δc <0. At this time, the switch elements V, X, and Z are on, the switch elements U, W, and Y are off, and the current flowing through the b-phase current holding inductor Lp2 increases.
(4) Switching mode 4 is a case where Δa <0, Δb ≧ 0, and Δc ≧ 0. At this time, the switch elements V, W, and X are on, the switch elements U, Y, and Z are off, and the current flowing through the b-phase current holding inductor Lp2 and the c-phase current holding inductor Lp3 is To increase.
(5) Switching mode 5 is a case where Δa <0, Δb <0, and Δc ≧ 0. At this time, the switch elements W, X, and Y are on, the switch elements U, V, and Z are off, and the current flowing through the c-phase current holding inductor Lp3 increases.
(6) Switching mode 6 is a case where Δa ≧ 0, Δb <0, and Δc ≧ 0. At this time, the switch elements U, W, Y are on, the switch elements V, X, Z are off, and the currents flowing through the a-phase current holding inductor Lp1 and the c-phase current holding inductor Lp3 are To increase.

そして、前記誤差信号Δa、Δb、Δcの極性に従って行われるゲート指令によって、前記誤差信号Δa、Δb、Δcをゼロにするように制御される定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置90にあっては、前記実施形態のインバータ装置と同様に(1−β・G)/(α・G)[Ω]の式で表される直流抵抗値にほぼ等しくなる等価内部インピーダンスZを呈する。したがって、このような誤差追従式三相交流インバータ装置90を、図5に示すように、2台以上並列接続した各定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置の共通の同期信号は座標変換手段8d、8j、8pにそれぞれ与えられ、各インバータ装置を同期させる。   Then, a constant sampling type error following three-phase AC inverter device 90 controlled to make the error signals Δa, Δb, Δc zero by a gate command performed according to the polarities of the error signals Δa, Δb, Δc. Then, similar to the inverter device of the above-described embodiment, it exhibits an equivalent internal impedance Z that is substantially equal to the DC resistance value represented by the equation (1-β · G) / (α · G) [Ω]. Therefore, as shown in FIG. 5, the common synchronizing signal of each of the constant sampling type error tracking three-phase AC inverter devices in which two or more such error tracking three-phase AC inverter devices 90 are connected in parallel is coordinate-transformed. Provided to means 8d, 8j, 8p, respectively, to synchronize the inverter devices.

したがって、実施形態2でも、(1−β・G)/(α・G)[Ω]の式で表される直流抵抗値にほぼ等しい等価内部インピーダンスZを呈する三相交流インバータ装置、つまり回路構成が同一で電気的特性がほぼ同一である定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置90を、図3に示した実施形態1の場合と同様に、N台並列接続し、横流を許容値以下に制限できる抵抗値になるように、制御パラメータである電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとを設定することによって、すべての三相交流インバータ2を同期させて運転することができる。このような運転中に、負荷電力需要が減少したとすると、出力監視・利得変更部10には、N台の定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置90(1)、90(2)……90(N)のdq変換された出力データが入力されるので、出力監視・利得変更部10は、先ずその出力データから総需要負荷電力Wtを算出する。次に、N台の定サンプリング型の誤差追従式三相交流インバータ装置90(1)、90(2)……90(N)の定格出力電力Prとすると、総需要負荷電力Wtを満足できる台数mを算出、つまり、Pr・m>Wt>Pr・(m−1)を満足する台数mを算出する。ここで、定格電力Prを用いたのは、一般的に定格電力近辺が最も電力効率が高いからであり、定格電力Prを図2に示す電力効率の許容限度値Xuに対応する出力電力の下限値Puに置き換える、あるいは定格電力Prと出力電力の下限値Puとの間の任意の電力値Pdに置き換えても、許容できる電力効率の範囲内で運転することができる。なお、負荷電力需要の増大時などの負荷分担についても、前述した実施形態1の定サンプリング型の誤差追従式単相交流インバータ装置80と同様であるので、説明を省略する。また、三相インバータの出力電圧を180°位相の異なる正弦波、つまり単相3線電圧として用いた場合も、全く同様にこの発明を適用することができる。   Therefore, also in the second embodiment, a three-phase AC inverter device exhibiting an equivalent internal impedance Z substantially equal to the DC resistance value represented by the equation (1-β · G) / (α · G) [Ω], that is, a circuit configuration As in the case of the first embodiment shown in FIG. 3, N units of the constant sampling type error tracking type three-phase AC inverter device 90 having the same electrical characteristics and substantially the same electrical characteristics are connected in parallel, and the cross current is allowed. By setting the voltage feedback gain α and the current feedforward gain β, which are control parameters, so that the resistance value can be limited to the following, all the three-phase AC inverters 2 can be operated in synchronization. If the load power demand decreases during such operation, the output monitoring / gain changing unit 10 includes N constant sampling type error following three-phase AC inverter devices 90 (1), 90 (2). ...... Since 90 (N) dq-converted output data is input, the output monitoring / gain changing unit 10 first calculates the total demand load power Wt from the output data. Next, if the rated output power Pr of N constant sampling type error tracking three-phase AC inverter devices 90 (1), 90 (2)... 90 (N) is satisfied, the total number of load powers Wt can be satisfied. m is calculated, that is, the number m satisfying Pr · m> Wt> Pr · (m−1) is calculated. Here, the rated power Pr is used because the power efficiency is generally the highest in the vicinity of the rated power, and the lower limit of the output power corresponding to the power efficiency allowable limit value Xu shown in FIG. Even if it is replaced with the value Pu or replaced with an arbitrary power value Pd between the rated power Pr and the lower limit value Pu of the output power, it is possible to operate within the allowable power efficiency range. Note that load sharing at the time of increasing load power demand and the like is also the same as that of the constant sampling type error tracking type single-phase AC inverter device 80 of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted. The present invention can also be applied to the case where the output voltage of the three-phase inverter is used as a sine wave having a phase difference of 180 °, that is, a single-phase three-wire voltage.

以上の実施形態では、定サンプリング型の誤差追従式インバータ装置を単独運転、並列運転にかかわらず独立に運転する場合について主に述べたが、商用交流電源系統に連系して運転する場合がある。この場合には、この誤差追従式インバータ装置を商用交流電源系統から切り離し、つまり解列したり、あるいは投入することが必要になる場合がある。商用交流電源系統に連系するときには、予め制御パラメータである電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとを適切に設定することによって、全てのインバータ装置の等価内部インピーダンスZを設定最大値Zmにして休止状態にしておき、この状態で商用交流電源系統に連系させるのが好ましい。このようにすることによって、連系時に負荷にサージ電圧などの悪影響を与えないショックレスの連系が可能となる。そして、連系した後に、シーケンスに従って電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとを大きくすることによって、各インバータ装置の等価内部インピーダンスZを設定最大値Zmから運転時の値Zsまで徐々に小さくしながら、前記インバータ装置の位相を商用交流電源系統の位相に合わせる。このとき、連系時に商用交流電源系統にサージ電圧などの悪影響を与えないショックレスの連系とするために、インバータ装置の等価内部インピーダンスZを、設定時間をかけて行うのが好ましい。また、各インバータ装置の等価内部インピーダンスZは、前述のように横流を許容値に制限できる程度の値にすることが好ましい。なお、同期検定なしで商用交流電源系統に連係することができる。   In the above embodiment, the constant sampling type error tracking type inverter device is mainly described in the case of independent operation regardless of single operation or parallel operation. However, the constant sampling type error tracking inverter device may be operated in conjunction with a commercial AC power supply system. . In this case, it may be necessary to disconnect this error-tracking inverter device from the commercial AC power supply system, that is, to disconnect or turn it on. When connecting to a commercial AC power supply system, the voltage feedback gain α and the current feedforward gain β, which are control parameters, are appropriately set in advance, thereby setting the equivalent internal impedance Z of all inverter devices to the set maximum value Zm. It is preferable to leave it in a dormant state and connect it to a commercial AC power supply system in this state. By doing so, shockless interconnection that does not adversely affect the load such as a surge voltage during interconnection is possible. After the interconnection, the equivalent internal impedance Z of each inverter device is gradually reduced from the set maximum value Zm to the value Zs during operation by increasing the voltage feedback gain α and the current feedforward gain β according to the sequence. However, the phase of the inverter device is adjusted to the phase of the commercial AC power supply system. At this time, it is preferable that the equivalent internal impedance Z of the inverter device is set over a set time in order to achieve a shockless connection that does not adversely affect the commercial AC power supply system such as a surge voltage during the connection. Further, the equivalent internal impedance Z of each inverter device is preferably set to a value that can limit the cross current to an allowable value as described above. In addition, it can be linked to a commercial AC power system without synchronization verification.

給電中の前記インバータ装置を試験又は保守・点検するときには、試験又は保守・点検する当該インバータ装置の等価内部インピーダンスZを最大設定値Zmまで増大させた後に試験又は保守・点検を行うか、あるいは当該インバータ装置の等価内部インピーダンスZを最大設定値Zmまで増大させた後に、電源スイッチをオフにし、その後に試験又は保守・点検を行えば、試験又は保守・点検の場合にもサージの影響が小さいショックレスの給電休止が可能となる。また、逆に給電を休止していたいずれかのインバータ装置が出力電力の供給を開始するときには、最大設定値Zmに設定されている当該インバータ装置の前記等価内部インピーダンスZを、設定時間をかけて前記最大設定値Zmよりも小さい等価内部インピーダンスZsまで減少させれば、サージの影響が小さいショックレスの給電開始が可能となる。   When testing, maintaining, or inspecting the inverter device that is in power supply, the equivalent internal impedance Z of the inverter device to be tested, maintained, or inspected is increased to the maximum set value Zm and then tested, maintained, or inspected. If the equivalent internal impedance Z of the inverter device is increased to the maximum setting value Zm, the power switch is turned off, and then the test or maintenance / inspection is performed. It becomes possible to stop power supply without using a power supply. Conversely, when any inverter device that has stopped supplying power starts supplying output power, the equivalent internal impedance Z of the inverter device set to the maximum set value Zm is set over the set time. If the internal impedance is reduced to an equivalent internal impedance Zs smaller than the maximum set value Zm, shockless power supply can be started with less influence of surge.

試験又は保守・点検の場合にも同様であり、当該インバータ装置の等価内部インピーダンスZが最大設定値Zmのときに電源スイッチをオンにし、その後、制御パラメータである電圧フィードバックゲインαと電流フィードフォワードゲインβとを急峻に変化させずに、前述の設定時間以上かけて変化させることによって、当該インバータ装置の等価内部インピーダンスZを運転時の小さな値まで減少させればよい。また、装置内にはフィルタ用などの容量の大きなコンデンサが含まれたり、負荷が容量性の場合には、電源スイッチをオンにしたときに大きな突入電流が流れるので、それを防止するために何らかの手段を講じなければならない。この発明では、電源スイッチのオン前に各インバータ装置の等価内部インピーダンスを大きな突入電流が流れることのない値にしておき、この状態で電源スイッチをオンにすることによって、特別な対策を講じることなくインバータ装置を通常の状態で起動することができる。その後、シーケンスに従って等価内部インピーダンスZを通常の運転時の値Zsまで減少させればよい。なお、以上の実施形態では制御装置としてマイクロコンピュータを用いたが、個別のアナログ回路を組み合わせても勿論よい。
The same applies to testing or maintenance / inspection. When the equivalent internal impedance Z of the inverter device is the maximum set value Zm, the power switch is turned on, and then the voltage feedback gain α and the current feedforward gain which are control parameters are turned on. It is only necessary to reduce the equivalent internal impedance Z of the inverter device to a small value during operation by changing β over a set time as described above without changing it abruptly. Also, if the device contains a large-capacitance capacitor such as a filter, or if the load is capacitive, a large inrush current flows when the power switch is turned on. Measures must be taken. In the present invention, the equivalent internal impedance of each inverter device is set to a value that does not cause a large inrush current before the power switch is turned on, and the power switch is turned on in this state without taking any special measures. The inverter device can be started in a normal state. Thereafter, the equivalent internal impedance Z may be reduced to the value Zs during normal operation according to the sequence. In the above embodiment, a microcomputer is used as a control device, but it is needless to say that individual analog circuits may be combined.

本発明に係る実施形態1に用いる定サンプリング型の誤差追従式単相インバータ装置80を示す図である。It is a figure which shows the constant sampling type | mold error follow-up type single phase inverter apparatus 80 used for Embodiment 1 which concerns on this invention. 本発明に係る定サンプリング型の誤差追従式単相インバータ装置の電力効率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the power efficiency of the constant sampling type | mold error follow-up type single phase inverter apparatus which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態1における誤差追従式単相インバータ装置80を複数台並列に接続してなる単相電源装置100のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block configuration of the single phase power supply device 100 formed by connecting the error tracking type single phase inverter device 80 according to the first embodiment of the present invention in parallel. 本発明に係る実施形態2に用いる定サンプリング型の誤差追従式三相インバータ装置90を示す図である。It is a figure which shows the constant sampling type | formula error tracking type | formula three-phase inverter apparatus 90 used for Embodiment 2 which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態2における誤差追従式単相インバータ装置90を複数台並列に接続してなる三相電源装置200のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block structure of the three-phase power supply device 200 formed by connecting the error tracking type single phase inverter apparatus 90 in Embodiment 2 which concerns on this invention in parallel.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・直流電源
2・・・インバータ
3・・・インバータ電流検出器
4・・・出力フィルタ回路
5・・・フィルタ電圧検出器
6・・・出力電流検出器
7・・・出力端子
8・・・電流目標値形成部
8A・・・電圧指令手段
8B・・・電流利得手段
8C・・・減算手段
8D・・・電圧利得手段
8E・・・加算手段
8a・・・フィルタ電圧指令手段
8b・・・コンデンサ電流指令手段
8c・・・PWM電流誤差補償手段
8d・・・減算手段
8e・・・電圧リミッタ
8f・・・電圧帰還手段
8g・・・加算手段
8h・・・電流利得手段
8i・・・電流利得手段
8j・・・信号リミッタ
8k・・・加算手段
8l・・・座標変換手段
9・・・ゲート指令・PWM制御部
9A・・・減算手段
9B・・・ゲート指令・PWM回路
10・・・出力監視・利得変更部
11・・・同期信号発生回路
12・・・座標変換手段
13・・・ローパスフィルタ
14・・・座標変換手段
80・・・定サンプリング型の誤差追従式単相インバータ装置
90・・・定サンプリング型の誤差追従式三相インバータ装置
100・・・単相電源装置
200・・・三相電源装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply 2 ... Inverter 3 ... Inverter current detector 4 ... Output filter circuit 5 ... Filter voltage detector 6 ... Output current detector 7 ... Output terminal 8. ..Current target value forming section 8A... Voltage command means 8B... Current gain means 8C... Subtraction means 8D... Voltage gain means 8E ... Addition means 8a. .. Capacitor current command means 8c... PWM current error compensation means 8d... Subtraction means 8e... Voltage limiter 8f... Voltage feedback means 8g ... Addition means 8h ... Current gain means 8i. Current gain means 8j ... Signal limiter 8k ... Addition means 8l ... Coordinate conversion means 9 ... Gate command / PWM control section 9A ... Subtraction means 9B ... Gate command / PWM circuit 10.・ ・Output monitoring / gain changing unit 11... Synchronization signal generating circuit 12... Coordinate conversion means 13... Low pass filter 14 .. coordinate conversion means 80. ... Constant sampling type error tracking type three-phase inverter device 100 ... Single-phase power supply device 200 ... Three-phase power supply device

Claims (8)

出力電圧フィードバックゲインをα、出力電流フィードフォワードゲインをβ、インバータ電流ゲインをGとするとき、(1−β・G)/(α・G)で表される直流抵抗値を等価内部インピーダンスとするインバータ装置を複数台並列接続して構成した電源装置の運転方法であって
前記複数のインバータ装置が同一の周波数で動作し、
前記複数のインバータ装置の制御パラメータである前記出力電圧フィードバックゲインαと前記出力電流フィードフォワードゲインβの少なくとも一方を変えることによって前記インバータ装置それぞれの前記等価内部インピーダンスを変化させて、前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置の運転方法。
When the output voltage feedback gain is α, the output current feedforward gain is β, and the inverter current gain is G, the DC resistance value represented by (1−β · G) / (α · G) is the equivalent internal impedance. An operation method of a power supply device configured by connecting a plurality of inverter devices in parallel,
The plurality of inverter devices operate at the same frequency,
Wherein said output voltage feedback gain is a control parameter of the plurality of inverter α and by changing at least one of the output current feed forward gain beta, by changing the equivalent internal impedance of each of the inverter device, the inverter device A method for operating a power supply apparatus, comprising adjusting load sharing.
一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを個々のインバータ装置ごとに定める大きな値である第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは負荷電力を供給することができる前記第1の設定値よりも小さい個々のインバータ装置ごとに定める第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、又は全ての前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、
負荷需要が減少する場合は、前記第2設定値にある前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして前記インバータ装置の一部又は全部を事実上の休止状態にすることを特徴とする請求項1に記載の電源装置の運転方法。
The equivalent internal impedance is set to a first set value that is a large value determined for each individual inverter device so that some of the inverter devices do not substantially share the load power, and the remaining rest When the equivalent internal impedance of the inverter device is in a power feeding operation to the load device with a second set value determined for each inverter device that is smaller than the first set value capable of supplying load power, Or, when the equivalent internal impedance of all the inverter devices is set to the second set value and the power feeding operation is performed to the load device,
When the load demand decreases, the equivalent internal impedance at the second set value is set to the first set value so that a part or all of the inverter device is put into a practically dormant state. Item 2. A method for operating the power supply device according to Item 1.
一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを個々のインバータ装置ごとに定める大きな値である第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値よりも小さい個々のインバータ装置ごとに定める第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、
負荷需要が増大する場合は、前記等価内部インピーダンスが前記第1の設定値にある一部又は全部の前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記第2の設定値にして負荷装置へ給電することを特徴とする請求項1に記載の電源装置の運転方法。
The equivalent internal impedance is set to a first set value that is a large value determined for each individual inverter device so that some of the inverter devices do not substantially share the load power, and the remaining rest When the equivalent internal impedance of the inverter device is in a power feeding operation to the load device with a second set value determined for each individual inverter device smaller than the first set value,
When the load demand increases, power is supplied to the load device by setting the equivalent internal impedance of a part or all of the inverter devices having the equivalent internal impedance at the first set value to the second set value. The operation method of the power supply device according to claim 1, wherein
出力電圧フィードバックゲインをα、出力電流フィードフォワードゲインをβ、インバータ電流ゲインをGとするとき、(1−β・G)/(α・G)で表される直流抵抗値を等価内部インピーダンスとするインバータ装置を複数台並列接続してな電源装置であって
前記複数のインバータ装置が同一の周波数で動作し、
前記複数のインバータ装置の制御パラメータである前記電圧フィードバックゲインαと前記電流フィードフォワードゲインβの双方又はいずれか一方を変えることによって前記等価内部インピーダンスを変化させて前記インバータ装置の負荷分担を調整することを特徴とする電源装置。
When the output voltage feedback gain is α, the output current feedforward gain is β, and the inverter current gain is G, the DC resistance value represented by (1−β · G) / (α · G) is the equivalent internal impedance. the inverter device a plurality parallel Ru power supply name connected,
The plurality of inverter devices operate at the same frequency,
By varying one or both either control parameter is the voltage feedback gain α that the current feed forward gain β of the plurality of inverter to adjust the load sharing of the inverter apparatus by changing the equivalent internal impedance A power supply device characterized by that.
一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを大きな第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは負荷電力を供給することができる前記第1の設定値よりも小さい任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、又は全ての前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電しているときに、
負荷需要が減少するときは、給電運転している一部、又は全部のインバータの前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして前記インバータ装置を事実上の休止状態にすることを特徴とする請求項4に記載の電源装置。
In order that some of the inverter devices do not substantially share the load power, the equivalent internal impedance is set to a large first set value so as to be in a practically inactive state, and the equivalent internal impedance of the remaining inverter devices is the load power. When the power supply operation is performed to the load device with an arbitrary second setting value smaller than the first setting value, or the equivalent internal impedance of all the inverter devices is set to the arbitrary When supplying power to the load device with the second set value,
When load demand decreases, the equivalent internal impedance of a part or all of the inverters in power supply operation is set to the first set value to put the inverter device into a virtually dormant state. The power supply device according to claim 4.
一部の前記インバータ装置が負荷電力を実質的に分担しないように前記等価内部インピーダンスを前記第1の設定値にして事実上の休止状態にし、残りの前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスは前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転しているときに、
負荷需要が増大するときは、前記等価内部インピーダンスが前記第1の設定値にある一部又は全部の前記インバータ装置の前記等価内部インピーダンスを前記任意の第2の設定値にして負荷装置へ給電運転することを特徴とする請求項4記載の電源装置。
The equivalent internal impedance is set to the first set value so that some of the inverter devices do not substantially share load power, and the virtual internal state of the rest of the inverter devices is set to the arbitrary value. When the power supply operation to the load device is performed with the second set value of
When the load demand increases, the equivalent internal impedance of the part or all of the inverter devices having the equivalent internal impedance at the first set value is set to the arbitrary second set value to supply power to the load device. The power supply device according to claim 4, wherein
前記インバータ装置は、
直流入力を交流出力に変換するインバータと、
該インバータの出力側に備えられている出力フィルタと、
前記インバータと前記出力フィルタ間を流れる交流電流を検出する第1の電流検出手段と、
出力端子に流れる交流電流を検出する第2の電流検出手段と、
前記出力フィルタの電圧を検出する交流電圧検出手段と、
前記第2の電流検出手段からの電流検出信号に前記電流フィードフォワードゲインβを乗じた信号と、前記交流電圧検出手段からの電圧検出値と指令電圧値との差を示す電圧信号値に前記電圧フィードバックゲインαを乗じて得られる信号値とを加算して得られる電流目標関数信号値J(t)を生じる電流目標値形成部と、
前記電流目標関数信号値J(t)と前記第1の電流検出手段からの電流検出信号値との差を示す誤差信号値Δ(t)を低減するように、一定のサンプリング周期毎に前記誤差信号Δ(t)をサンプリングしてインバータ電流の瞬時値を制御するゲート指令を前記インバータに与えるゲート指令・PWM制御部とを備えることを特徴とする請求項4から請求項6のいずれかに記載の電源装置。
The inverter device is
An inverter that converts DC input to AC output;
An output filter provided on the output side of the inverter;
First current detection means for detecting an alternating current flowing between the inverter and the output filter;
Second current detection means for detecting an alternating current flowing through the output terminal;
AC voltage detecting means for detecting the voltage of the output filter;
Wherein the current feed signal obtained by multiplying the forward gain β to the current detection signal from the second current detector, the voltage on the voltage signal value indicating a difference between a voltage detection value and the command voltage value from the AC voltage detecting means A current target value forming unit for generating a current target function signal value J (t) obtained by adding the signal value obtained by multiplying the feedback gain α;
In order to reduce the error signal value Δ (t) indicating the difference between the current target function signal value J (t) and the current detection signal value from the first current detection means, the error is repeated at a constant sampling period. 7. A gate command / PWM control unit that samples the signal Δ (t) and gives a gate command for controlling an instantaneous value of an inverter current to the inverter. Power supply.
前記インバータ装置の並列接続台数をN、総需要負荷電力をWt、前記インバータ装置の定格電力をPr、電力効率の許容限度値Xuに対応する出力電力の下限値をPu、定格電力Prと出力電力の下限値Puとの間の任意の電力をPdとするとき、Pd・m>Wt>Pd・(m−1)となる式を満足する台数m(m≦N)で運転を行うことを特徴とする請求項4から請求項7のいずれかに記載の電源装置。   The number of inverter devices connected in parallel is N, the total demand load power is Wt, the rated power of the inverter device is Pr, the lower limit value of the output power corresponding to the power efficiency allowable limit value Xu, the rated power Pr and the output power The operation is performed with the number m (m ≦ N) satisfying the expression Pd · m> Wt> Pd · (m−1) where Pd is an arbitrary electric power between the lower limit value Pu of The power supply device according to any one of claims 4 to 7.
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