(57)【要約】      （修正有）【課題】制御切替時におけるＰＩ制御器の内部値の引継ぎを不要とすることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、直流側が蓄電設備に接続され、交流側が電力系統に連系される。電力変換装置の制御ブロックは、クッションブロック２１と、０ｋＷ指令判定部２２と、検出値切替部Ｓ２と、ＡＰＲ制御器ＰＩ３と、減算器２３と、加算器２４と、電流制御器ＡＣＲと、を備える。０ｋＷ指令判定部２２は、電力指令値Ｐｒｅｆが０ｋＷ近傍か否かを判定し、０ｋＷ近傍のとき０ｋＷ指令を出力する。検出値切替部Ｓ２は、０ｋＷ指令判定部２２から０ｋＷ指令が出力されたとき直流電力検出値Ｐｄｃ＿ｄｅｔを出力し、それ以外のとき交流電力検出値Ｐａｃ＿ｄｅｔを出力する。ＡＰＲ制御器ＰＩ３は、電力指令値Ｐｒｅｆと検出値切替部Ｓ２の出力との偏差に基づいて電力制御を行う。【選択図】図２
2019041547.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流側が蓄電設備に接続され、交流側が電力系統に連系された電力変換装置であって、
電力指令値が０ｋＷ近傍か否かを判定し、０ｋＷ近傍のとき０ｋＷ指令を出力する０ｋＷ指令判定部と、
前記０ｋＷ指令判定部から０ｋＷ指令が出力されたとき直流電力検出値を出力し、それ以外のとき交流電力検出値を出力する検出器切替部と、
前記電力指令値と前記検出器切替部の出力との偏差に基づいて電力制御を行うＡＰＲ制御器と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電力指令値がステップ変化した時、前記電力指令値をランプ関数的に変化させるクッションブロックを備え、
前記０ｋＷ指令判定部は、
前記電力指令値、および、前記クッションブロックの出力が共に０ｋＷ近傍のとき０ｋＷ指令を出力し、
前記ＡＰＲ制御器は、
前記電力指令値の代わりに、前記クッションブロックの出力を用いることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流側が蓄電設備に接続され、交流側が電力系統に連系された電力変換装置に係り、特に、交流電力制御から直流電力制御への切り替えに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、図１に示すように、電力系統５に電力を充放電できる蓄電設備２を備えた電力変換装置（例えば、瞬低補償装置、系統安定化装置）に関する技術である。運転モードは、電力系統５に有効・無効電力を注入するモード、蓄電設備２を充電するモード、および、待機指令のモードがあり、上位コントローラ（図示省略）から各運転モードが出力される。
【０００３】
電力系統５に有効・無効電力を注入するモード、および、蓄電設備２を充電するモードでは交流側の電圧検出値・電流検出値と電圧指令値・電流指令値に基づいて制御されている。待機指令のモードでは、電力系統５の電圧波形と電力変換装置の出力電圧波形とを一致させることで電力変換装置からの出力電流をゼロとする制御（０ｋＷ運転指令）を行っている。
【０００４】
しかし、電力変換装置の出力電流がゼロであっても、電圧を生成するために変換器（インバータ）を運転することにより無負荷損失が発生する。この無負荷損失による消費電力を蓄電設備２より供給する場合には、蓄電設備２の残容量が消費されることになる。この時、電力系統５に注入できる電力量は無負荷損失量分減少することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３６０１６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１８３６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流電力制御を行っている蓄電設備用のＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）において、０ｋＷ運転指令（０ｋＷ指令，０ｋＶａｒ指令）をＰＣＳが受信した際、交流側の電流検出値から求めた電力で０ｋＷ運転をすると変換器（インバータ）の無負荷損失を直流側から補う。そのため、上述のように、蓄電設備２の残容量が消費され、電力系統５に注入できる電力量は無負荷損失量分減少することになる。
【０００７】
蓄電設備２の残容量を減らさないために直流電流制御（直流電流指令値ゼロ）へ切り替える要求があり、これを実現する回路が図３である。
【０００８】
クッションブロック１１は、交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆを入力し、交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆがステップ変化した時、交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆをランプ関数的に変化させる。
【０００９】
減算器１３ａはクッションブロック１１を介した交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆと交流電力検出値Ｐａｃ＿ｄｅｔとの偏差を演算する。交流電力制御のＰＩ制御器ＰＩ１は、その偏差に基づいてＰＩ制御を行う。加算器１４ａはクッションブロック１１を介した交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆと交流電力制御のＰＩ制御器ＰＩ１の出力を加算する。
【００１０】
減算器１３ｂは、直流電流指令値Ｉｄｃ＿ｒｅｆと直流電流検出値Ｉｄｃ＿ｄｅｔとの偏差を演算する。直流電流制御のＰＩ制御器ＰＩ２は、その偏差に基づいてＰＩ制御を行う。加算器１４ｂは、直流電流指令値Ｉｄｃ＿ｒｅｆと直流電流制御のＰＩ制御器ＰＩ２の出力とを加算する。
【００１１】
０ｋＷ指令判定部１２は、交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆとクッションブロック１１の出力が共に０ｋＷ近傍か否かを判定する。切替部Ｓ１は、交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆおよびクッションブロック１１の出力が０ｋＷ近傍のとき下側に切り替わり、直流電流指令値ゼロとして、加算器１４ｂの出力を電流制御器ＡＣＲに出力する。また、切替部Ｓ１は、それ以外のとき上側に切り替わり、加算器１４ａの出力を電流制御器ＡＣＲに出力する。
【００１２】
上記のように、交流電力制御のＰＩ制御器ＰＩ１と直流電流制御のＰＩ制御器ＰＩ２が個別にある。この従来技術（図３）では、交流電力指令値Ｐａｃ＿ｒｅｆおよびクッションブロック１１の出力が０ｋＷ近傍で、０ｋＷ指令判定部１２から出力される信号Ａが０になった際に制御切替部１５にて交流電力制御のＡＣＡＰＲのＰＩ制御器ＰＩ１の内部値（出力値，積分項，次元は電力）を、直流電流制御のＤＣＡＣＲのＰＩ制御器ＰＩ２（次元は電流）に引き継ぐ必要があった。
【００１３】
以上示したようなことから、電力変換装置において、制御切替時におけるＰＩ制御器の内部値の引継ぎを不要とすることが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、直流側が蓄電設備に接続され、交流側が系統連系された電力変換装置であって、電力指令値が０ｋＷ近傍か否かを判定し、０ｋＷ近傍のとき０ｋＷ指令を出力する０ｋＷ指令判定部と、前記０ｋＷ指令判定部から０ｋＷ指令が出力されたとき直流電力検出値を出力し、それ以外のとき交流電力検出値を出力する検出器切替部と、前記電力指令値と前記検出器切替部の出力との偏差に基づいて電力制御を行うＡＰＲ制御器と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、その一態様として、前記電力指令値がステップ変化した時、前記電力指令値をランプ関数的に変化させるクッションブロックを備え、前記０ｋＷ指令判定部は、前記電力指令値、および、前記クッションブロックの出力が共に０ｋＷ近傍のとき０ｋＷ指令を出力し、前記ＡＰＲ制御器は、前記電圧力指令値の代わりに、前記クッションブロックの出力を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電力変換装置において、制御切替時におけるＰＩ制御器の内部値の引継ぎを不要とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態における電力変換装置を示すブロック図。
【図２】実施形態における電力変換装置の制御ブロック図。
【図３】従来の電力変換装置における制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本願発明における電力変換装置の実施形態を図１，図２に基づいて詳述する。
【００１９】
［実施形態］
図１は、本実施形態における電力変換装置の全体構成図である。図１に示すように、電源９が第１スイッチ７を介して電力系統５に接続されている。また、第１スイッチ７の電源９側には負荷６が接続されている。電源９は、蓄電設備２と、直流側が蓄電設備２に接続され、交流側が第１スイッチ７を介して電力系統５に連系された電力変換装置４と、を備えている。
【００２０】
電力変換装置４は、変換器４４と、交流電圧制御部４１と、電力制御部４２と、交流電圧を検出するための電圧センサ４５ａ，４５ｂと、直流電圧を検出するための電圧センサ４５ｃと、直流電流を検出するための電流センサ４６と、第２スイッチ４７と、を備える。また、図１では省略しているが、変換器４４の交流側には交流電流を検出するための電流センサが設けられる。
【００２１】
変換器４４の回路構成は、直流電力を交流電力に変換するものであればどんな構成でもよい。
【００２２】
蓄電設備２を放電する場合は蓄電設備２の直流電力を交流電力に変換し、蓄電設備２を充電する場合は交流電力を直流電力に変換する。
【００２３】
電力系統５が正常な時は、第１スイッチ７は閉路しており、電力系統５から負荷６に電力供給される。また、電源９は、連系運転モードで動作する。
【００２４】
蓄電設備２を放電する時は、蓄電設備２の直流電力を交流電力に変換して負荷６に電力供給を行う。蓄電設備２を充電する時は、電力系統５の交流電力を直流電力に変換して蓄電設備２に電力供給を行う。
【００２５】
電力系統５の停電時は、第１スイッチ７を開路にし、負荷６と電源９は電力系統５から解列される。そして、手動操作またはシーケンス制御等の自動操作により、電源９に自立運転指令が入力されると、電源９は負荷６に交流電力を供給する。
【００２６】
次に、本実施形態における電力変換装置の制御を図２に基づいて説明する。図２は、本実施形態における電力変換装置の制御ブロック図である。
【００２７】
本実施形態の制御系は、交流電力制御のＡＣＡＰＲ，直流電力制御のＤＣＡＰＲにおいて、ＡＰＲ制御器（ＰＩ制御器）ＰＩ３を共通としたものである。直流電流ゼロ制御の目的は、電池容量を減らさないためであるので、制御に用いる直流電流検出値は直流電力検出値に置き換えた制御でよい。
【００２８】
なお、本実施形態では、直流電圧検出値，直流電流検出値から直流電力検出値Ｐｄｃ＿ｄｅｔを演算し、交流電圧検出値，交流電流検出値から交流電力検出値Ｐａｃ＿ｄｅｔを演算するものとする。
【００２９】
本実施形態における電力変換装置の制御ブロックは、クッションブロック２１と、０ｋＷ指令判定部２２と、検出値切替部Ｓ２と、ＡＰＲ制御器ＰＩ３と、減算器２３と、加算器２４と、電流制御器ＡＣＲと、を備える。
【００３０】
ＡＰＲ制御器ＰＩ３は、交流電力制御ＡＣＡＰＲと、直流電力制御ＤＣＡＰＲの次元が、共に電力であるので共通化することができる。
【００３１】
クッションブロック２１は、電力指令値Ｐｒｅｆがステップ変化した時に、電力指令値Ｐｒｅｆをランプ関数的に変化させる。
【００３２】
０ｋＷ指令判定部２２は、電力指令値Ｐｒｅｆおよびクッションブロック２１の出力が０ｋＷ近傍か否かを判定する。０ｋＷ指令判定部２２は、電力指令値Ｐｒｅｆ、および、クッションブロック２１の出力が共に０ｋＷ近傍であれば０ｋＷ指令を出力する。
【００３３】
検出値切替部Ｓ２は、０ｋＷ指令判定部２２の出力によって、交流電力制御ＡＣＡＰＲの入力となる交流電力検出値Ｐａｃ＿ｄｅｔと直流電力制御ＤＣＡＰＲの入力となる直流電力検出値Ｐｄｃ＿ｄｅｔとを切り換える。０ｋＷ指令判定部２２から０ｋＷ指令が出力されたとき、検出値切替部Ｓ２は下側となり、直流電力検出値Ｐｄｃ＿ｄｅｔが出力される。それ以外の時は、検出値切替部Ｓ２が上側となり、交流電力検出値Ｐａｃ＿ｄｅｔが出力される。
【００３４】
減算器２３は、クッションブロック２１を介した電力指令値Ｐｒｅｆと、検出値切替部Ｓ２の出力との偏差を演算する。ＡＰＲ制御器ＰＩ３は、この偏差を入力として電力制御を行なう。
【００３５】
加算器２４は、クッションブロック２１を介した電力指令値ＰｒｅｆとＡＰＲ制御器ＰＩ３の出力を加算する。電流制御器ＡＣＲは、加算器２４の出力に基づいて電流制御を行なう。 
【００３６】
電力指令値Ｐｒｅｆおよびクッションブロック２１の出力が０ｋＷ近傍以外のとき、０ｋＷ指令判定部２２は０ｋＷ指令を出力しない。検出値切替部Ｓ２は上側のＡＣＡＰＲ側となり、ＡＰＲ制御器ＰＩ３には交流電力検出値Ｐａｃ＿ｄｅｔが入力される。従って、ＡＰＲ制御器ＰＩ３は交流電力制御器として動作する。
【００３７】
電力指令値Ｐｒｅｆが０ｋＷ近傍、かつ、クッションブロック２１の出力が０ｋＷ近傍のとき、０ｋＷ指令判定部２２は０ｋＷ指令を出力し、検出値切替部Ｓ２は下側のＤＣＡＰＲ側に切り替わり、ＡＰＲ制御器ＰＩ３には直流電力検出値Ｐｄｃ＿ｄｅｔが入力され、ＡＰＲ制御器ＰＩ３は直流電力制御器として動作する。
【００３８】
以上より，従来技術で問題であった制御切替時のＡＰＲ制御器ＰＩ３の内部値（出力値，積分項）の引継ぎを無くすことができる。
【００３９】
また、電力制御切り替えの際の出力電力急変を抑制できる。
【００４０】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００４１】
２…蓄電設備
４…電力変換装置
５…電力系統
６…負荷
７…第１スイッチ
１１，２１…クッションブロック
１２，２２…０ｋＷ指令判定部
１３ａ，１３ｂ，２３…減算器
１４ａ，１４ｂ，２４…加算器
１５…制御切替部
ＰＩ１…交流電力制御のＰＩ制御器
ＰＩ２…直流電流制御のＰＩ制御器
ＰＩ３…ＡＰＲ制御器
ＡＣＲ…電流制御器
Ｓ１…切替部
Ｓ２…検出値切替部
４１…交流電圧制御部
４２…電力制御部
４４…変換器
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ…電圧センサ
４６…電流センサ
４７…第２スイッチ
【図１】
2019041547.tif 000003
【図２】
2019041547.tif 000004
【図３】
2019041547.tif 000005