JP6658012B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、系統連系スイッチを介して電力系統に接続された電力変換装置に係わり、特に系統異常時に安全に系統連係スイッチを開放して電力系統と負荷を切り離し、自立運転に移行することが可能な電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power conversion device connected to a power system via a system connection switch, and in particular, can safely open a system connection switch, disconnect a load from a power system, and shift to independent operation when a system abnormality occurs. It relates to a possible power converter.
図2は電力系統に接続された電力変換装置(以下、並列型瞬低補償装置という)の回路構成図を示したものである。図示省略された遮断器を介して電力系統に接続される並列型瞬低補償装置は、系統連系スイッチ(以下、高速スイッチという)1、PCS(Power Conditioning Subsystem)2を備えている。PCS2は、LCフィルタ3とIGBTなどのAC/DC変換器4からなるスイッチングユニットで構成されている。インバータ・コンバータ機能を有するAC/DC変換器4の直流リンクには、二次電池や電気二重層キャパシタなどの蓄電装置5が接続され、電力系統の異常時には蓄電装置5から負荷7に対しPCS2を介して交流電力が供給される。
FIG. 2 is a circuit diagram of a power converter (hereinafter, referred to as a parallel voltage sag compensator) connected to a power system. The parallel type sag compensator connected to the electric power system via a circuit breaker (not shown) includes a system interconnection switch (hereinafter, referred to as a high-speed switch) 1 and a PCS (Power Conditioning Subsystem) 2. The
並列型瞬低補償装置は、電力系統が正常なときには、図3で示すように高速スイッチ1を介して系統と連系し、負荷の平準化や電力のピークカットを目的として電力の充放電を行う。または、瞬低補償動作に備え直流エネルギーを充電した状態でPCS2のゲートを停止して待機している。電力系統に異常が発生すると、図4で示すように高速スイッチ1を遮断して電力系統から負荷7を切り離し、PCSを自立運転に移行することで所定の時間内で負荷7に安定した電力を供給する。
When the power system is normal, the parallel voltage sag compensator is connected to the system via the high-speed switch 1 as shown in FIG. 3 to charge and discharge power for the purpose of leveling loads and cutting power peaks. Do. Alternatively, the gate of the
図5は並列型瞬低補償装置の制御ブロック図を示したもので、系統異常検出部10は電力系統の電圧Vsを検出し、正常時の場合には高速スイッチ1のゲート信号生成部に正常信号を出力すると共に、切替手段11に対して連系運転制御部12側への接続指令を出力する。連系運転制御部12は、電流指令値演算部13とACR制御部14を有している。
FIG. 5 is a control block diagram of the parallel type sag compensator. The system
電流指令値演算部13は、充放電電流指令値の有効分とSIN波を乗算した値と、充放電電流指令値の無効分とCOS波の乗算した値を加算して電流指令値を生成する。ACR制御部14は、生成された電流指令値とPCS2の検出電流Iinvが一致するよう制御する。ACR制御部14からの制御信号は、SIN波が加算されてPWM信号生成部15に入力され、AC/DC変換器4のゲート信号が生成される。
The current command
電力系統に異常が発生して検出電圧Vsが所定値以下になると、系統異常検出部10は、高速スイッチ1のゲート信号生成部に対して異常発生信号を出力して高速スイッチ1をオフ状態とすると共に、切替手段11に対して切替信号を出力して自立運転制御部16側に切替え、自立運転制御部16とPWM信号生成部15を接続する。これにより、AVR制御部17で電圧指令値とPCS2の検出電圧Voutが一致するよう演算された電圧制御信号は、切替手段11を介してPWM信号生成部15に入力されてPCS2は自立運転される。自立運転したPCS2は、所定の電圧で、所定の周波数によって負荷7に安定した電力を供給する。
系統異常検出部10では、予め設定された電圧以下になったとき停電発生として判定している。
When an abnormality occurs in the power system and the detection voltage Vs falls below a predetermined value, the system
The system
電力系統の停電検出方法としては、特許文献1〜3等が公知となっている。 Patent Documents 1 to 3 and the like are known as a method for detecting a power outage in a power system.
図5で示す系統異常検出部10では、予め設定された電圧以下になったとき停電発生として判定している。負荷7として同期モータが接続されている場合、交流電源を開放しても、同期モータの特性として逆起電力が発生する。特に、同期モータの慣性モーメントが大きいと、回転体の持つ運動エネルギーが大きくなって交流電圧がゆっくりと低下する。そのため、並列型瞬低補償装置の負荷7に同期モータが接続された電力系統に異常が発生し、上位の遮断器が開放されて停電が発生した場合でも、並列型瞬低補償装置で検出される交流電圧がゆっくりと低下するため、停電検出に遅れが生じる。
The system
停電が発生してから瞬低補償動作に移行するまでの時間が長くなることで、同期モータの逆起電力の周波数が低下する。低下した状態で並列型瞬低補償装置が動作すると、装置の出力電圧波形と逆起電力波形に差異が生じて同期モータが脱調する虞がある。 By increasing the time from the occurrence of the power failure to the transition to the instantaneous sag compensation operation, the frequency of the back electromotive force of the synchronous motor decreases. If the parallel voltage sag compensator operates in the lowered state, there is a possibility that a difference occurs between the output voltage waveform of the device and the back electromotive force waveform, and the synchronous motor may lose synchronism.
本発明が目的とするところは、並列型瞬低補償装置に同期モータが接続されて逆起電力が発生する場合でも、系統の異常検出を早期にできる電力変換装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a power conversion device that can quickly detect an abnormality in a system even when a back electromotive force is generated by connecting a synchronous motor to a parallel type voltage sag compensator.
本発明は、電力系統に高速スイッチを介して負荷を接続し、電力系統の異常を系統異常検出部で検出し、検出した異常信号で高速スイッチをオフにし、蓄電装置及びPCSを介して負荷に電力を供給するよう構成された電力変換装置において、
前記系統異常検出部は、電力系統の検出電圧と検出負荷電流を入力して有効電力Pを演算する電力演算部と、
算出された有効電力Pをローパスフィルタを通して入力し、有効電力Pと予め設定された電力設定値Prefとを比較し、Pref>Pとなったとき電力系統異常と判定して前記高速スイッチに対して遮断信号SW-offを出力する比較判定部と、
を備えたものである。
According to the present invention, a load is connected to a power system via a high-speed switch, an abnormality of the power system is detected by a system abnormality detection unit, the high-speed switch is turned off by the detected abnormality signal, and the load is connected to the load via the power storage device and the PCS. In a power converter configured to supply power,
A power calculation unit configured to input a detected voltage and a detected load current of the power system to calculate an active power P;
The calculated active power P is input through a low-pass filter, the active power P is compared with a preset power set value Pref, and when Pref> P, it is determined that the power system is abnormal and the high-speed switch is determined. A comparison determination unit that outputs a cutoff signal SW-off,
It is provided with.
また、本発明は、負荷として同期モータを接続し、前記電力演算部は次式で有効電力Pを算出するものである。
P=((受電電圧RS相×負荷電流R相)−(受電電圧ST相×負荷電流T相))
×2/√3
ただし、R,S,Tは、三相電力系統の相、
Further, according to the present invention, a synchronous motor is connected as a load, and the power calculator calculates the active power P by the following equation.
P = ((receiving voltage RS phase × load current R phase) − (receiving voltage ST phase × load current T phase))
× 2 / √3
Where R, S and T are the phases of the three-phase power system,
以上のとおり、本発明によれば、電力系統の負荷として同期モータを接続し、同期モータによる逆起電力が発生しても瞬時に停電を検出することができ、負荷に安定した電力の供給が可能となる。また、瞬時に瞬低補償ができるため、同期モータの脱調の虞がなくなるものである。 As described above, according to the present invention, a synchronous motor is connected as a load of a power system, and even if a back electromotive force is generated by the synchronous motor, a power failure can be detected instantaneously, and stable power supply to the load can be achieved. It becomes possible. In addition, since instantaneous sag compensation can be performed instantaneously, there is no possibility that the synchronous motor will lose synchronism.
図1は本発明による系統異常検出部20の構成図を示したもので、PCSなどの他の装置は図5と同様である。R,S,Tの三相からなる電力系統6には、上位の遮断器及び高速スイッチ1を介して同期モータSMが負荷7として接続されている。21は電力演算部で、系統電圧Vs(若しくはPCSの出力電圧Vout)と負荷電流Iloadの検出値を入力して次式に基づいて所定の周期毎に有効電力Pを演算する。
P=((受電電圧RS相×負荷電流R相)−(受電電圧ST相×負荷電流T相))
×2/√3
ただし、R,S,Tは、三相電力系統の相、
算出された有効電力Pは、ローパスフィルタ22でLPF処理された後、比較判定部23に出力される。比較判定部23では、入力された有効電力Pと予め設定された電力設定値Prefとを比較し、Pref>Pとなったとき系統異常と判定して高速スイッチ1に対して遮断信号SW-offを出力すると共に、図5で示す切替手段11に対し、連系運転制御部12から自立運転制御部16(電流制御から電圧制御)による運転へと切り替えることで、負荷7に安定した電力の供給が可能となる。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a system
P = ((receiving voltage RS phase × load current R phase) − (receiving voltage ST phase × load current T phase))
× 2 / √3
Where R, S and T are the phases of the three-phase power system,
The calculated active power P is subjected to LPF processing by the low-
高速スイッチ1の上位に設置される系統の遮断器が開放されても、負荷である同期モータの逆起電力の影響で系統電圧はゆっくりと低下する。このため、通常の並列型瞬低補償装置での瞬低検出では、停電検出することはできないが、本発明のように、異なる相電圧、相電流に基づく有効電力Pの変化(Pref>P)による停電の判定では、負荷電流の流れる経路がなくなるために負荷電流は流れなく、停電検出が可能になる。 Even if the circuit breaker installed on the upper side of the high-speed switch 1 is opened, the system voltage decreases slowly due to the back electromotive force of the synchronous motor as the load. For this reason, a power failure cannot be detected by the instantaneous sag detection by the ordinary parallel type sag compensator, but as in the present invention, a change in active power P based on different phase voltages and phase currents (Pref> P) In the power failure determination according to the above, the load current does not flow because there is no path through which the load current flows, and the power failure can be detected.
以上、本発明によれば、系統の負荷として同期モータを接続し、同期モータによる逆起電力が発生しても瞬時に停電を検出することができ、負荷に安定した電力の供給が可能となる。また、瞬時に瞬低補償ができるため、同期モータの脱調の虞がなくなるものである。 As described above, according to the present invention, a synchronous motor is connected as a load of a system, and even if a back electromotive force is generated by the synchronous motor, a power failure can be detected instantaneously, and stable power supply to the load becomes possible. . In addition, since instantaneous sag compensation can be performed instantaneously, there is no possibility that the synchronous motor will lose synchronism.
1… 系統連系スイッチ(高速スイッチ)
2… PCS
3… LCフィルタ
4… AC/DC変換器
5… 蓄電装置
6… 電力系統
7… 負荷
20… 系統異常検出部
21… 電力演算部
22… ローパスフィルタ
23… 比較判定部
1. Grid connection switch (high-speed switch)
2. PCS
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記系統異常検出部は、電力系統の検出電圧と検出負荷電流を入力して有効電力Pを演算する電力演算部と、
算出された有効電力Pをローパスフィルタを通して入力し、有効電力Pと予め設定された電力設定値Prefとを比較し、Pref>Pとなったとき電力系統異常と判定して前記高速スイッチに対して遮断信号SW-offを出力する比較判定部と、
を備え、
前記電力設定値Prefは、電力系統に異常が発生した場合の前記電力演算部で演算される有効電力Pを予め算出して設定されたものであることを特徴とした電力変換装置。 A load is connected to the power system via a high-speed switch, an abnormality in the power system is detected by a system abnormality detection unit, the high-speed switch is turned off by the detected abnormality signal, and power is supplied to the load via the power storage device and the PCS. In the power converter configured as described above,
A power calculation unit configured to input a detected voltage and a detected load current of the power system to calculate an active power P;
The calculated active power P is input through a low-pass filter, the active power P is compared with a preset power set value Pref, and when Pref> P, it is determined that the power system is abnormal and the high-speed switch is determined. A comparison determination unit that outputs a cutoff signal SW-off,
Equipped with a,
The power converter, wherein the power set value Pref is set by previously calculating an active power P calculated by the power calculator when an abnormality occurs in a power system.
P=((受電電圧RS相×負荷電流R相)−(受電電圧ST相×負荷電流T相))
×2/√3
ただし、R,S,Tは、三相電力系統の相 The power converter according to claim 1, wherein a synchronous motor is connected as the load, and the power calculation unit calculates the active power P by the following equation.
P = ((receiving voltage RS phase × load current R phase) − (receiving voltage ST phase × load current T phase))
× 2 / √3
Where R, S and T are the phases of the three-phase power system.
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