(57)【要約】【課題】共通の発振器から各インバータへの信号が異常になった場合でもインバータの横流を抑制するとともに、各インバータへの同期信号が異常になった場合にも同期状態を継続することが可能な交流出力変換器の並列運転制御装置を得る。【解決手段】交流出力変換器を複数台、共通の母線に接続し、負荷電流を分担しつつ並列運転する交流出力変換器の並列運転制御装置であって、複数台の変換器は、別途有する発振器の基準信号にもとづき交流電圧を出力する手段１０１と、各変換器と他の変換器との間に流れる横流を検出する横流検出手段１０４と、各変換器はそれぞれに、出力電圧の位相差に起因する横流成分を算出する変換手段１０５と、横流成分により基準信号の位相を調整する第１の位相調整手段１０６と、横流成分が一定値を超えた場合に基準信号の位相を調整する第２の位相調整手段１０９とを備える。【選択図】図１
2008160960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流出力変換器を複数台、共通の母線に接続し、負荷電流を分担しつつ並列運転する交流出力変換器の並列運転制御装置であって、
前記複数台の変換器は、別途有する発振器の基準信号にもとづき交流電圧を出力する手段と、前記各変換器と他の変換器との間に流れる横流を検出する横流検出手段と、前記各変換器はそれぞれに、出力電圧の位相差に起因する横流成分を算出する変換手段と、前記横流成分により前記基準信号の位相を調整する第１の位相調整手段と、前記横流成分が一定値を超えた場合に前記基準信号の位相を調整する第２の位相調整手段とを備えたことを特徴とする交流出力変換器の並列運転制御装置。
【請求項２】
交流出力変換器を複数台、共通の母線に接続し、負荷電流を分担しつつ並列運転する交流出力変換器の並列運転制御装置であって、
前記複数台の変換器は、別途有する発振器の基準信号にもとづき交流電圧を出力する手段と、前記各変換器と他の変換器との間に流れる横流を検出する横流検出手段と、前記各変換器はそれぞれに、出力電圧の位相差に起因する横流成分を算出する変換手段と、前記横流成分により前記基準信号の位相を調整する第１の位相調整手段と、前記横流成分が一定値を超えた場合に前記基準信号の位相を調整する第２の位相調整手段と、前記別途有する発振器の基準信号を前記複数台の変換器へ伝送する第１の伝送手段及び第２の伝送手段と、前記第１の伝送手段で伝送された基準信号と前記第２の伝送手段で伝送された基準信号が不一致になったことを検出する不一致検出手段と、前記不一致状態を検出したことにより、第２の位相調整手段に切り換える切換手段とを備えたことを特徴とする交流出力変換器の並列運転制御装置。
【請求項３】
交流出力変換器を複数台、共通の母線に接続し、負荷電流を分担しつつ並列運転する交流出力変換器の並列運転制御装置であって、
前記複数台の変換器はそれぞれに、別途有する共通の同期制御回路の基準信号にもとづき交流電圧を出力する手段と、前記各変換器と他の変換器との間に流れる横流を検出する横流検出手段と、前記各変換器はそれぞれに、出力電圧の位相差に起因する横流成分を算出する変換手段と、前記横流成分により前記基準信号の位相を調整する第１の位相調整手段と、前記横流成分により前記基準信号の位相を調整する第２の位相調整手段と、商用電源と同期をとるための第２の同期制御回路と、別途有する共通の同期制御回路の異常状態を検出し、この共通の同期制御回路の基準信号と前記第２の同期制御回路の基準信号を切り換える切換手段とを備えたことを特徴とする交流出力変換器の並列運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の台数の交流出力変換器の出力を共通母線に並列に接続して構成された交流出力変換システムであって、各交流出力変換器間の電流バランスを制御する並列運転制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータを使用した無停電電源装置では、大容量化や高信頼性の要求が高まるにつれ、複数台のインバータを並列運転し、かつバックアップとして商用交流電源に無瞬断で切替えるための切替回路を備えたシステム構成が増加してきている。このような無停電電源システムにおいては、各インバータの出力電圧の位相が一致し、各インバータ間の横流を抑制するとともに、インバータの出力電圧位相と商用交流電源の位相が一致していることも必要である。
【０００３】
図５は従来のインバータを使用した無停電電源装置を示す。
図５において、１号インバータ１は図示簡略した同じ構成の２号インバータ３と出力母線６を介して並列運転しつつ負荷５へ電力を供給する。２、４はそれぞれインバータ１、３に直流電力を供給する蓄電池である。７は発振器であり、１号インバータ１と２号インバータ３に共通のクロック信号を与える。
１０１はインバータ本体であり、図示省略した電圧制御回路、電流制御回路の指令に基づき電圧を出力する。１０３は出力母線６とインバータ本体１０１間の開閉器であり、インバータ本体１０１は開閉器１０３を介して共通母線６に接続される。１０２は電流センサであり、１０４は出力電流の平均値とインバータ出力電流の差、即ち各インバータ間の横流△Ｉ１を検出する横流検出回路である。１０５は検出された横流△Ｉ１を変換し、出力電圧の位相差に起因した横流成分△Ｉｑ１を算出する変換器である。１０６は検出された横流成分△Ｉｑ１が零になるように制御する横流制御器、１０７は基準クロック信号を横流制御器１０６の出力にもとづき調整する移相器である。
インバータ本体１０１は移相器１０７の出力の位相・周波数基準にもとづき出力電圧を発生する。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術は上記のように構成されているため、共通の発振器からあるインバ
ータへの基準クロック信号のみが異常になった場合、インバータ間の位相差が大
きくなり、インバータ間の横流が増加し、均等に負荷電流を分担できず、最悪の
場合には過負荷・過電流となりインバータが保護停止してしまうといった問題が
あった。また、共通の発振器が別途設けられた商用交流電源とインバータの出力
電圧を同期させる同期制御回路であった場合、同期制御回路が異常になると、商
用交流電源とインバータ出力を同期させることができないといった問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、共通の発振器から各インバータへの信号が異常になった場合でもインバータの横流を抑制するとともに、各インバータへの同期信号が異常になった場合にも同期状態を継続することが可能な交流出力変換器の並列運転制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る交流出力変換器の並列運転制御装置においては、交流出力変換器を複数台、共通の母線に接続し、負荷電流を分担しつつ並列運転する交流出力変換器の並列運転制御装置であって、複数台の変換器は、別途有する発振器の基準信号にもとづき交流電圧を出力する手段と、各変換器と他の変換器との間に流れる横流を検出する横流検出手段と、各変換器はそれぞれに、出力電圧の位相差に起因する横流成分を算出する変換手段と、横流成分により基準信号の位相を調整する第１の位相調整手段と、横流成分が一定値を超えた場合に基準信号の位相を調整する第２の位相調整手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、インバータへの基準クロック信号が異常となり、所定以上の横流成分が発生した場合でも、横流成分を高速抑制して、インバータ間の横流を所定のレベルに抑制することが可能であり、インバータが過負荷・過電流で保護停止することを回避できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１に基づいて説明する。図１において、従来と同じものは同じ符号をつけて説明する。
図１において、１号インバータ１は図示簡略した同じ構成の２号インバータ３と出力母線６を介して並列運転しつつ負荷５へ電力を供給する。２、４はそれぞれインバータ１、３に直流電力を供給する蓄電池である。７は発振器であり、１号インバータ１と２号インバータ３に共通のクロック信号を与える。
１０１はインバータ本体であり、図示省略した電圧制御回路、電流制御回路の指令に基づき交流電圧を出力する。１０３は出力母線６とインバータ本体１０１間の開閉器であり、インバータ本体１０１は開閉器１０３を介して共通母線６に接続される。１０２は電流センサであり、１０４は出力電流の平均値とインバータ出力電流の差、即ち各インバータ間の横流△Ｉ１を検出する横流検出回路である。１０５は検出された横流△Ｉ１を変換し、出力電圧の位相差に起因した横流成分△Ｉｑ１を算出する変換器である。１０６は検出された横流成分△Ｉｑ１が零になるように制御する第１の横流制御器からなる位相調整手段である。１０７は基準クロック信号を第１の横流制御器１０６の出力にもとづき調整する移相器である。
１０８は横流成分△Ｉｑ１がインバータの保護レベル以下の一定レベルを超えた場合に出力するように設けられた不感帯である。１０９は不感帯１０８の出力を受け横流成分が零になるように制御する第２の横流制御器からなる位相調整手段である。第１の横流制御器１０６と第２の横流制御器１０９の出力は加算器１１０の入力となり、加算器１１０の出力は移相器１０７へ与えられる。
【００１０】
次に動作について説明する。
各インバータへの基準クロック信号が正常で、横流成分△Ｉｑ１が不感帯１０８で設定されたレベル以下の場合、第１の横流制御器１０６が横流成分△Ｉｑ１を零になるように位相調整を行う。例えば１号インバータ１への発振器７からの基準クロックが異常となった場合、１号インバータ１と２号インバータ３の出力電圧位相差が拡大し、インバータ間の横流が増加する。横流が増加し、不感帯１０８で設定された以上の横流成分△Ｉｑ１が発生した場合、第２の横流制御器１０９が横流成分△Ｉｑ１を高速に抑制するように作用する。第２の横流制御器１０９は急激な横流成分の増加を抑制できるよう、第１の横流制御器１０６に対し応答ゲインを高く設定する。
この発明では上記の構成としているため、発振器７からあるインバータへの基準クロック信号が異常となり、不感帯１０８で設定された以上の横流成分△Ｉｑ１が発生した場合、第２の横流制御器１０９が横流成分△Ｉｑ１を高速抑制するように作用するため、インバータ間の横流を不感帯１０８で設定したレベルに抑制することが可能であり、インバータが過負荷・過電流で保護停止することを回避できる。
【００１１】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図２に基づいて説明する。図２において、実施の形態１と同じものは同じ符号をつけて説明する。
図２において、実施の形態１と異なる点は発振器７から各インバータ１、３へ基準信号を伝送する第２の伝送手段８と、第１の伝送手段経由で送信された基準信号SIG1と第２の伝送手段８で送信された基準信号SIG2の不一致を異常として検出する不一致検出回路（異常検出回路）１１１と、不一致検出回路１１１の出力により、その出力先を切り換える切換器１１２と、第２の加算器１１３を設けた点である。
【００１２】
次に動作について説明する。
不一致検出回路（異常検出回路）１１１は、第１の伝送手段で送信された基準信
号と第２の伝送手段８で送信された基準信号の不一致状態を検出する。不一致状態
を検出すると、切換器１１２はｂ側へその出力を切換、不感帯１０８を介さず横流
成分△Ｉｑ１を第２の横流制御器１０９へ出力する。
この発明では上記の構成としているため、発振器７からの基準クロックが異常と
なり、不感帯１０８で設定された以上の横流成分△Ｉｑ１が発生した場合、第２の横
流制御器１０９が横流成分△Ｉｑ１を抑制するように作用するため、インバータ間の
横流を不感帯１０８で設定したレベルに抑制することが可能であり、不一致検出回
路が不一致状態を検出した後は、不感帯を介さずに高速な横流抑制ができるので、
インバータ間の横流をほぼ零に抑制することが可能であり、インバータが過負荷・
過電流で保護停止することを回避できる。
【００１３】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態１を図３に基づいて説明する。図３において、実施の形態１、２と同じものは同じ符号をつけて説明する。
図３において、９は別途設けられた商用交流電源、１０はインバータ出力母線６と商用交流電源９を切り換える切換回路、１１は商用交流電源９と出力母線６の電圧の位相差を検出する共通の位相差検出器、１２は検出された位相差にもとづき各インバータへ基準クロックを出力する共通の同期制御回路、１３は同期異常状態を検出する同期異常検出回路、１４はそれぞれのインバータの状態を送受信する信号伝送経路である。
１１４はそれぞれのインバータに設けられた商用交流電源９と出力母線６の電圧の位相差を検出する個別の位相差検出回路、１１５は位相差検出回路１１４で検出された位相差に基づき同期制御を行う個別の同期制御回路、１１６は同期異常検出回路１３と各インバータの状態にもとづき条件判別を行う条件判別器、１１７、１１８は条件判別器１１６の判別にもとづき入力を切り換える切換器である。
【００１４】
次に動作について説明する。
位相差検出回路１１により検出された商用交流電源９と出力母線６の電圧の位相差は共通の同期制御回路１２に与えられ、同期制御回路１２は上記位相差がゼロになるように各インバータに対して基準クロック信号を送信する。各インバータは基準クロック信号にもとづき出力電圧を発生し、商用交流電源９と出力母線６の電圧が同期するように作用する。
各インバータ間に発生する横流については、従来の技術同様、横流成分△Ｉｑ１がゼロになるように第１の横流制御回路１０６、移相器１０７が基準クロック信号に対して作用し、各インバータ間の位相差に起因する横流を抑制する。
共通の同期制御回路１２が異常になり、同期状態を保持できなくなった場合、同期異常検出回路１３は同期制御異常を検出する。各インバータの条件判別器１１６は共通の同期制御回路１２の異常、自、他号機の同期制御可否状態、予め設定された優先順位により、図４に従い処理を行い、切換器１１７、１１２を切り換える。
例えば、ステップＳ１で同期制御異常を検出し、ステップＳ２で１号インバータ、２号インバータとも同期制御可能状態であり、ステップＳ３で１号インバータが優先号機になっていた場合は、１号インバータは切換器１１７により個別の同期制御回路１１５の同期クロック信号を選択し、商用交流電源９に同期した電圧を出力する。２号インバータは切換器１１８により、共通の同期制御回路１２からの基準クロック信号を入力しないように選択するとともに、切換器１１２で第１の横流制御器１０６に対して応答ゲインを高く設定した第２の横流制御器１０９に横流成分△Ｉｑ１を出力し、横流制御により１号インバータに追従するように動作する（ステップＳ４）。
また、ステップＳ２で１号インバータ、２号インバータとも同期制御可能状態でない場合や、ステップＳ３で１号インバータが優先号機になっていない場合は、１号インバータは切換器１１６により移相器１０７の出力を選択する。２号インバータは切換器１１７により、共通の同期制御回路１２からの基準クロック信号を入力しないように選択するとともに、切換器１１２で第２の横流制御器１０９に横流成分△Ｉｑ１を出力する（ステップＳ５）。
また、ステップＳ１で同期制御異常を検出していない場合は、１号インバータは切換器１１７により第１の横流制御器１０６の出力を選択する。２号インバータは切換器１１８により、共通の同期制御回路１２の出力を選択する。切換器１１２で移相器１０７の出力を選択する（ステップＳ６）。
この発明では上記の構成としているため、共通の同期制御回路が異常となった場合でも、各インバータ内に設けた同期制御回路により商用交流電源と出力母線電圧を同期させることが可能であり、インバータが異常の場合でも無瞬断でバックアップ商用交流電源へ切換ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１における交流出力変換器の並列運転制御装置を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２における交流出力変換器の並列運転制御装置を示す概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３における交流出力変換器の並列運転制御装置を示す概略構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３における交流出力変換器の並列運転制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】従来の交流出力変換器の並列運転制御装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１、３  インバータ
２、４  蓄電池
５  負荷
６  共通母線
７  発信器
８  第２の伝送手段
９  商用交流電源
１０  切換回路
１１  共通の位相差検出器
１２  共通の同期制御回路
１３  同期異常検出回路
１４  信号伝送経路  
１０１  インバータ本体
１０２  電流センサ
１０３  開閉器
１０４  横流検出回路
１０５  変換器
１０６  第１の横流制御器
１０７  移相器
１０８  不感帯
１０９  第２の横流制御器
１１０  加算器
１１１  不一致検出回路（異常検出回路）
１１２  切換器
１１３  第２の加算器
１１４  個別の位相差検出器
１１５  個別の同期制御回路    
１１６  条件判別器
１１７、１１８  切換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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