(57)【要約】【課題】発電機の出力周波数が変動した場合においても、三相インバータの有効電力を安定して制御することが可能とする。【解決手段】  基準周波数調整器１１にて与えられる基準周波数から有効電力に比例する垂下量を差し引いた値を周波数指令とし、該周波数指令より発電機６の平均周波数を減じた値を積分し位相差指令とし、三相インバータ２の出力位相と発電機６の出力位相の位相差が、前記の位相差となる様、位相差制御器１９にて三相インバータ２の出力周波数を演算するように構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源を三相交流電源に変換する三相インバータと、前記インバータの基準周波数を増加信号、減少信号により調整する基準周波数調整器と、前記インバータの出力に取り付けられた三相リアクトルと、前記三相インバータの出力有効電力を演算する有効電力演算器と、原動機により駆動され三相交流電源を発電する三相交流発電機とからなり、前記三相リアクトルの出力と前記三相交流発電機の出力とを共に負荷に接続し、並列運転を行うように構成した発電機並列運転用三相インバータ装置において、
前記インバータの周波数指令は前記基準周波数より前記インバータの出力有効電力に比例した値を差し引いた値とし、前記インバータの位相と前記発電機の位相との位相差が、前記周波数指令より前記発電機の平均周波数を差し引いた値を積分した位相差指令となるように前記インバータの出力周波数を制御する位相差制御器を有することを特徴とする発電機並列運転用三相インバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原動機にて駆動される三相発電機の出力電源に接続し、発電機とインバータ間の出力有効電力のバランスを制御して並列運転を行う発電機並列運転用三相インバータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
直流電源を三相インバータにより交流電源に変換し、他電源に接続して並列運転を行うインバータ装置において出力有効電力の制御を行う場合、インバータの三相出力電流を有効分電流、無効分電流に分離し、それぞれ制御することにより有効電力を制御する方法が知られている。
【０００３】
しかし、他の系統とはまったく独立しており、限られた負荷しかない電源システムにおいて、発電機とインバータの出力を接続して並列運転する場合においては、負荷より多くの電力を出力してしまうと、インバータからの電力で発電機を駆動することになってしまう。このため、発電機の出力に電流検出器を設け発電機よりの有効電流を検出し、この有効電流が正であって、かつ基準値以上となるようにインバータの出力電圧を制御する方法がある。（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、本方法では、並列運転する発電機の有効電流を検出する検出回路を設ける必要があり、また、発電機を止めてインバータの単独運転とすることができないといった問題があった。
【０００４】
前記問題の改善策として、インバータは電流制御を行わず、周波数指令を外部の指令により増減させると共に、インバータの出力有効電力を検出しこの有効電力によって周波数指令を垂下させることで、インバータの出力電力を制御する方法が考えられる。図２は前記方法に基いてインバータの出力電力を制御する方法の説明図である。図２において、１は直流電源、２は三相インバータ、３は電流検出器、４は三相リアクトル、５は電圧検出トランス、６は三相交流発電機、７は負荷、１１は基準周波数調整部、１２は有効電力演算器、１３は垂下量演算器、１４は減算器である。
【０００５】
出力インバータ２と発電機６が並列運転している状態において、インバータが出力する有効電力を増加させる場合、基準周波数調整器１１に周波数増加指令を入力することにより、基準周波数指令を徐々に増加させ、三相インバータ２の出力周波数を発電機６の周波数より大きくすることで、三相インバータ２の出力電圧は発電機６の出力電圧より位相が進み側へと変化する。このため、三相インダクタンス４の両端に印加される電圧の位相は、発電機６の出力電圧の位相に対して進み側へ変化する。一方、三相インダクタンス４には、両端に印加された電圧に対し９０度位相遅れの電流が流れるため、結果、発電機６の出力電圧に対して同相の有効電流の成分が増加することになる。有効電流が増加することにより、有効電力演算器１４によって演算される有効電力も増加し、垂下率演算器１５により演算される垂下率も増加するため、周波数指令は垂下率分減少する。垂下率の増加によりインバータの出力周波数が発電機の周波数に一致すると、インダクタンス４の両端に印加される電圧の発電機７の出力電圧に対する位相は変化しなくなり、これ以上有効電力も増加しなくなる。したがって、基準周波数指令と発電機７の出力周波数の差により、有効電力を制御することが可能となり、基準周波数指令を増減させることで、三相インバータ２と発電機６の電力分担割合を調整することができる。
しかしながら、この方法では、発電機６の出力周波数が振動すると、有効電力の制御が追従できず、有効電力の制御が行えないといった問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１３０７４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、連系する発電機の周波数が変動した場合、有効電力の制御が行えなくなる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
直流電源を三相交流電源に変換する三相インバータと、前記インバータの基準周波数を増加信号、減少信号により調整する基準周波数調整器と、前記インバータの出力に取り付けられた三相リアクトルと、前記三相インバータの出力有効電力を演算する有効電力演算器と、原動機により駆動され三相交流電源を発電する三相交流発電機とからなり、前記三相リアクトルの出力と前記三相交流発電機の出力とを共に負荷に接続し、並列運転を行うように構成した発電機並列運転用三相インバータ装置において、
前記インバータの周波数指令は前記基準周波数より前記インバータの出力有効電力に比例した値を差し引いた値とし、前記インバータの位相と前記発電機の位相との位相差が、前記周波数指令より前記発電機の平均周波数を差し引いた値を積分した位相差指令となるように前記インバータの出力周波数を制御する位相差制御器を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のように構成することで、発電機の出力周波数が変動した場合においても、三相インバータの有効電力を安定して制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
三相インバータの有効電力を安定して制御するという目的を、位相差制御器を用いることで、簡便に実現した。
【実施例１】
【００１１】
図１は本発明装置の１実施例を示すブロック図であって、１〜７と１１〜１４は、図２と同様である。また、１５は平均周波数演算器、１６は減算器、１７は積分器、１８は位相検出器、１９は位相差制御器である。
【００１２】
基準周波数調整器１１は、与えられる周波数増加信号、周波数減少信号に基いて、基準周波数を徐々に増減させる。有効電力演算器１２は、電流検出器３で検出される電流と電圧検出トランス５で検出される電圧より三相インバータ２の出力有効電力を演算する。垂下量演算器１３は演算された有効電力に比例した垂下量を演算する。減算器１４は基準周波数より垂下量を減算し周波数指令を演算する。平均周波数演算器１５は電圧検出トランス５で検出される電圧とローパスフィルタにより発電機６の平均周波数を演算する。減算器１６は前記周波数指令より前記平均周波数を減算することで、周波数指令と平均周波数との差を演算する。積分器１７は周波数指令と平均周波数との差を積分することで、位相差指令を演算する。位相検出器１８は、電圧検出トランス５で検出される電圧より発電機６の出力電圧位相を演算する。位相差制御器１９では、三相インバータ２の出力電圧位相と発電機６の出力電圧位相との差より、前記位相差指令を減じた値にゲインを乗じて、前記出力周波数に加えることで、三相インバータの出力周波数を演算する。
【００１３】
三相インバータの有効電力を増加させる場合には、周波数増加指令により基準周波数を徐々に増加させる。基準周波数が増加することにより周波数指令が増加すると周波数指令と発電機の平均周波数との差が増加し、これを積分した位相差指令が増加する。位相差制御器により、三相インバータの出力電圧位相と発電機の出力位相との位相差すなわち三相リアクトル４の両端の位相差が前記の位相差指令に追従するよう制御されるため、三相リアクトル４の位相差が進み位相側に増加する。三相リアクトル４には両端間に印加された電圧に対し９０度位相遅れの電流が流れるため、発電機電圧に対して同相の有効電流の成分が増加し、三相インバータの有効電力が増加する。有効電力が増加することにより、垂下量演算器１３により演算される垂下量が増大し周波数指令を垂下させるので、有効電力が増加し周波数指令が発電機の平均周波数と一致すると、位相差指令の増加が止まるため、これ以上有効電力も増加しなくなる。したがって、基準周波数指令と発電機の平均周波数の差により、有効電力を制御することが可能となり、基準周波数指令を増減させることで、三相インバータ２と発電機の電力分担割合を調整することができる。
【００１４】
発電機の周波数に変動がある場合においては、平均周波数演算器のローパスフィルタの時定数を前記変動の周期に比べ十分に長くすると共に、位相差制御器内のゲインを前記変動に十分追従するように設定することで、周波数の変動に影響されることなく有効電力の制御が可能となる。
【００１５】
また、発電機側の有効電力を増加させるため、発電機の周波数を上げるように制御された場合においても、基準周波数と発電機の平均周波数との差が小さくなるため、前記の位相差指令が小さくなり、三相インバータの出力有効電力は小さくなる。したがって、有効電力に対する垂下の特性が発電機と同様になるように、垂下量演算器における比例量を設定することで、発電機の出力電力の減少に応じて三相インバータの出力有効電力を増加させることができ、バランスした制御が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
このように構成することで、出力周波数が変動する発電機と並列運転を行う場合でも、有効電力のバランス制御を基準周波数の増減指令により簡便に行うことが可能な発電機並列運転用三相インバータ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例を示したブロック図である。（実施例１）
【図２】背景技術の一例を示したブロック図である。
【符号の説明】
【００１８】
１    直流電源
２    三相インバータ
３    電流検出器
４    三相リアクトル
５    電圧検出トランス
６    三相交流発電機
７    負荷
１１  基準周波数調整部
１２  有効電力演算器
１３  垂下量演算器
１４  減算器
１５  平均周波数演算器
１６  減算器
１７  積分器
１８  位相検出器
１９  位相差制御器
【図１】
2006014487.tif 000003
【図２】
2006014487.tif 000004