(57)【要約】【課題】系統電源が異常状態から正常状態に戻る際の不要動作を無くし、負荷に対して安定した電力を供給することができる系統連系装置を得る。【解決手段】系統電源と負荷とをスイッチを介して接続し、スイッチの負荷側に電力変換器を介して第２の電源を接続し、第２の電源を系統電源に連系させた系統連系装置において、電流指令発生回路から出力される出力電流指令が、電力変換器の出力電圧を所定の定電圧にするための定電圧制御電流指令から系統電源の正常時に負荷への給電系統を系統電源にするための系統連系電流指令に切り換えられる際に、上記出力電流指令の変化量を所定の範囲内に制限することによって、系統連系装置の不要動作を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と負荷とをスイッチを介して接続し、前記スイッチの前記負荷側に電力変換器を介して第２の電源を接続し、前記第２の電源を前記系統電源に連系させた系統連系装置において、
前記系統電源の異常状態を検出することにより、前記スイッチを開放させるための遮断制御信号を出力する遮断制御回路と、
前記系統電源の正常状態を検出することにより、前記スイッチを投入させるための電源正常信号を出力する電源状態検出回路と、
前記系統電源の異常時に、前記電力変換器の出力電圧を所定の定電圧にするための定電圧制御電流指令を出力するとともに、前記系統電源の正常時に、前記負荷への給電系統を前記系統電源にするための系統連系電流指令を出力する電流指令発生回路と、
この電流指令発生回路から出力される出力電流指令が前記定電圧制御電流指令から前記系統連系電流指令に切り換えられる際に、前記出力電流指令の変化量を所定の範囲内に制限する変化量制限手段と、
を備えたことを特徴とする系統連系装置。
【請求項２】
変化量制限手段は、電流指令発生回路の出力側に設けられた電流変化量制限回路であることを特徴とする請求項１に記載の系統連系装置。
【請求項３】
変化量制限手段は、電流指令発生回路からの出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられる際に、定電圧制御電流指令を初期値、及び、系統連系電流指令を目標値として、前記出力電流指令を予め設定された時間及び一定変化量で変化させる変化量制限器であることを特徴とする請求項１に記載の系統連系装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、系統電源に他のエネルギー源を電力変換器を介して連系させ、系統電源の異常時に、負荷に対して安定した電力を供給する系統連系装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
系統電源と負荷とをスイッチを介して接続し、スイッチの負荷側に電力変換器を介して第２の電源を接続し、この第２の電源を系統電源に連係させた従来の系統連系装置には、系統電源の電源異常を検出してスイッチを開放させる遮断制御信号を出力する遮断制御回路と、この遮断制御信号を入力として電力変換器の出力電流を所定の電流指令により制御し、スイッチの通電電流の遮断を促進させる手段と、スイッチの通電電流の遮断を検出して電力変換器の出力電圧を所定の定電圧に制御し、負荷に掛かる負荷電圧を定電圧制御する手段とを備えることにより、系統電源の異常時におけるスイッチの開放時に、スイッチのアーク電流を高速で消去して、安定した電力を負荷に供給するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１５３４５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の系統連系装置では、系統電源の異常が解消されて正常に回復した場合、電流指令発生回路からの出力電流指令が電流指令発生回路内部のセレクタによって定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられることにより、系統電源の電力が負荷に対して供給されるようになる。しかし、上記定電圧制御電流指令と系統連系電流指令とに差異が生じていると、出力電流指令の切換時に系統に動揺を与えてしまう。そして、系統への動揺レベルが系統連系装置の電圧異常検出レベルを超えることによって系統電源異常が検出され、系統連系装置が不要動作するという問題が生じていた。なお、図５は従来の出力電流指令切換時のタイミングチャートを示したものであり、電流指令発生回路からの出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられた際に生じる系統への揺動レベルが、系統連系装置の電圧異常検出レベルを超えてしまった場合を示したものである。
【０００５】
また、このような系統連系電力変換装置は、重要負荷を系統異常から守るために設置されることが多く、発電機等の非常用電源設備が併設されることが多い。非常用発電機設備が設置されている場合、商用系統電源と比較して系統インピーダンスが高くなることが多く、微小な電流変化でも系統電圧が変動してしまうという問題があった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、系統電源が異常状態から正常状態に戻る際の不要動作を無くし、負荷に対して安定した電力を供給することができる系統連系装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る系統連系装置は、系統電源と負荷とをスイッチを介して接続し、スイッチの負荷側に電力変換器を介して第２の電源を接続し、第２の電源を系統電源に連系させた系統連系装置において、系統電源の異常状態を検出することにより、スイッチを開放させるための遮断制御信号を出力する遮断制御回路と、系統電源の正常状態を検出することにより、スイッチを投入させるための電源正常信号を出力する電源状態検出回路と、系統電源の異常時に、電力変換器の出力電圧を所定の定電圧にするための定電圧制御電流指令を出力するとともに、系統電源の正常時に、負荷への給電系統を系統電源にするための系統連系電流指令を出力する電流指令発生回路と、この電流指令発生回路から出力される出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられる際に、出力電流指令の変化量を所定の範囲内に制限する変化量制限手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、系統電源と負荷とをスイッチを介して接続し、スイッチの負荷側に電力変換器を介して第２の電源を接続し、第２の電源を系統電源に連系させた系統連系装置において、系統電源の異常状態を検出することにより、スイッチを開放させるための遮断制御信号を出力する遮断制御回路と、系統電源の正常状態を検出することにより、スイッチを投入させるための電源正常信号を出力する電源状態検出回路と、系統電源の異常時に、電力変換器の出力電圧を所定の定電圧にするための定電圧制御電流指令を出力するとともに、系統電源の正常時に、負荷への給電系統を系統電源にするための系統連系電流指令を出力する電流指令発生回路と、この電流指令発生回路から出力される出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられる際に、出力電流指令の変化量を所定の範囲内に制限する変化量制限手段とを備える構成としたことで、系統電源が異常状態から正常状態に戻る際の不要動作を無くし、負荷に対して安定した電力を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における系統連系装置のブロック構成図である。図１において、１は系統電源、２は負荷、３は系統電源１と負荷２とを接続する高速スイッチ、４は高速スイッチ３と負荷２との間に接続されて双方向制御可能な電力変換器、５は第２の電源である。また、６は電力変換器４に対する出力電流指令を生成する電流指令発生回路、７は電力変換器４の出力電流が出力電流指令に一致するように制御する電流制御回路、８は電力変換器４の動作指令を生成するパルス発生回路、９は高速スイッチ３の負荷２側の電圧異常から系統電源１の異常状態を検出することにより、高速スイッチ３を開放させるための遮断制御信号を出力する遮断制御回路である。
【００１１】
１０は高速スイッチ３から負荷２側に流れる電流を検出する電流検出器、１１は負荷２に流れる電流（以下、「負荷電流」という）を検出する電流検出器であり、電流検出器１１は、その検出結果、即ち、検出された負荷電流値を、電流指令発生回路６に対して出力する。１２は高速スイッチ３の負荷２側の電圧（以下、「負荷電圧」という）を検出する電圧検出器であり、検出結果、即ち、検出された負荷電圧値を、遮断制御回路９と、電流指令発生回路６とに対して出力する。また、１３は高速スイッチ３の系統電源１側の電圧（以下、「系統電圧」という）を検出する電圧検出器であり、検出結果、即ち、検出された系統電圧値を、後述する電源状態検出回路１６に対して出力する。
【００１２】
１４は電圧検出器１２により検出された負荷電圧と電圧検出器１３により検出された系統電圧との位相差を検出して、系統電圧と電力変換器４の出力電圧との位相同期を制御する位相同期制御回路であり、電圧変換器４の出力電圧位相を系統電源１の出力電圧位相に同期させるように位相制御量を電流指令発生回路６に対して出力するとともに、位相同期状態を検出して、両位相が一致した際に位相一致信号を電流指令発生回路６及び遮断制御回路９に対して出力する。
【００１３】
１５は電力変換器４の出力電流を検出する電流検出器であり、検出結果、即ち、検出された出力電流値を電流制御回路７に対して出力する。１６は電圧検出器１３により検出された系統電圧に基づいて系統電源１が正常であるか否かの状態を検出する電源状態検出回路であり、系統電源１の電圧の正常状態を検出することにより、高速スイッチ３を投入させるための電源正常信号を出力する。なお、上記電源正常信号は、電流指令発生回路６に対しても出力される。また、１７は電流指令発生回路６の出力側に設けられ、電流指令発生回路６から出力される出力電流指令の急変を緩和してその変化量を所定の範囲内に制限する電流変化量制限回路である。なお、実施の形態１における変化量制限手段は、上記電流変化量制限回路１７から構成される。
【００１４】
また、図２はこの発明の実施の形態１における電流指令発生回路及び電流変化量制限回路の詳細を示すブロック構成図である。図２において、電流指令発生回路６には、系統連系時に負荷２への給電系統を系統電源１にするための系統連系電流指令を生成する系統連系電流指令発生回路１８と、電圧検出器１２により検出される負荷電圧値、即ち、電力変換器４の出力電圧を所定の定電圧にするための定電圧制御電流指令を生成する定電圧制御回路１９と、遮断制御回路９から入力される遮断制御信号若しくは位相同期制御回路１４から入力される位相一致信号に基づいて、電力変換器４に対する出力電流指令を系統連系電流指令若しくは定電圧制御電流指令に切り換えるセレクタ２０とが備えられている。一方、電流変化量制限回路１７は、例えば、ＣＲフィルタや前回値との差が一定値以上にならないように制限する制限器により実現される。
【００１５】
上記構成を有する系統連系装置では、系統電源１が正常に動作している場合、高速スイッチ３は通電されており、電流指令発生回路６では、セレクタ２０によって出力電流指令として系統連系電流指令が選択され、出力電流指令として出力される。これにより、電力変換器４は系統に連系して運転され、第２の電源５は系統電源１に連系される。一方、系統事故等によって系統電源１に異常が発生した場合、遮断制御回路９では、電圧検出器１２から入力される負荷電圧値によって電圧低下を検出し、高速スイッチ３に対して遮断制御信号を出力する。高速スイッチ３では、遮断制御回路９から遮断制御信号が入力されることにより、接点が開放される。
【００１６】
また、遮断制御回路９からの遮断制御信号は、電流指令発生回路６に対しても出力される。電流指令発生回路６では、遮断制御回路９から遮断制御信号が入力されることによりセレクタ２０によって出力電流指令が系統連系電流指令から定電圧制御電流指令に切り換えられる。なお、高速スイッチ３が開放されている期間は、負荷電圧が一定になるように、電流制御回路７、パルス発生回路８及び電力変換器４は定電圧制御電流指令に基づき動作される。
【００１７】
系統電源１が正常に回復した場合、電源状態検出回路１６では、電圧検出器１３によって検出された系統電圧に基づいて系統電源１が正常な状態であることを検出し、電源正常信号を電流指令発生回路６に対して出力する。また、位相同期制御回路１４では、電力変換器４の出力電圧の位相が系統電圧の位相に同期するように制御し、位相が一致した際に位相一致信号を電流指令発生回路６及び遮断制御回路９に対して出力する。そして、位相一致信号が入力されることにより、遮断制御回路９によって高速スイッチ３が投入されて通電されるとともに、電流指令発生回路６から出力される出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられる。
【００１８】
なお、図３はこの発明の実施の形態１における出力電流指令切換時のタイミングチャートである。図３に示すように、定電圧制御電流指令と系統連系電流指令との間に差異がある場合であっても、出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換えられた際における出力電流指令の変化量は、電流変化量制限回路１７によって所定の範囲内に制限される。即ち、系統電圧の動揺が、常時、電圧異常検出レベルを超えない所定の範囲内に抑えられる。かかる構成を有することにより、系統電源１が異常状態から正常状態に戻る際の不要動作を防止して、負荷２に対して安定した電力を供給することが可能となる。
【００１９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における図２相当図である。図４において、２１は高速スイッチ３が投入されたことを示す遮断制御信号をトリガにして、定電圧制御電流指令を初期値、及び、系統連系電流指令を目標値として、出力電流指令を予め設定された時間及び一定変化量で変化させる電流変化量制限器である。このセレクタ２０では、高速スイッチ３が投入されて出力電流指令が定電圧制御電流指令から系統連系電流指令に切り換える際の一定時間、電流変化量制限器２１からの出力を出力電流指令として選択する。そして、上記一定時間が経過して出力電流指令が目標値である系統連系電流指令を同レベルになると、セレクタ２０は、出力電流指令を電流変化量制限器２１からの出力から系統連系電流指令に切り換える。
【００２０】
かかる構成を有することにより、出力電流指令の変化は高速スイッチ３が投入されてからの上記一定期間のみに制限されるため、系統連系装置の制御性能を悪化させることなく、系統電源１が異常状態から正常状態に戻る際の不要動作を防止して、負荷２に対して安定した電力を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１における系統連系装置のブロック構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における電流指令発生回路及び電流変化量制限回路の詳細を示すブロック構成図である
【図３】この発明の実施の形態１における出力電流指令切換時のタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２における図２相当図である。
【図５】従来の出力電流指令切換時のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
１  系統電源
２  負荷
３  高速スイッチ
４  電力変換器
５  第２の電源
６  電流指令発生回路
７  電流制御回路
８  パルス発生回路
９  遮断制御回路
１０、１１、１５  電流検出器
１２、１３  電圧検出器
１４  位相同期制御回路
１６  電源状態検出回路
１７  電流変化量制限回路
１８  系統連系電流指令発生回路
１９  定電圧制御回路
２０  セレクタ
２１  電流変化量制限器
【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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