(57)【要約】【課題】インバーター制御装置を提供する。【解決手段】有効電力補正信号を反映する信号を提供する第１の補正信号提供ユニットと、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生成する有効電力制御ユニットと、無効電力補正信号を反映する信号を提供する第２の補正信号提供ユニットと、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生成する無効電力制御ユニットと、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、インバーター有効電力を反映する信号、インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じる処理ユニットと、を含むインバーター制御装置である。【選択図】図１
2016093103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数設定信号を受信し、有効電力補正信号を反映する信号を提供するための第１の補正信号提供ユニットと、
前記有効電力補正信号を反映する信号、有効電力設定信号及びインバーター有効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための有効電力制御ユニットと、
電圧設定信号を受信し、無効電力補正信号を反映する信号を提供するための第２の補正信号提供ユニットと、
前記無効電力補正信号を反映する信号、無効電力設定信号及びインバーター無効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生じることに用いられ、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号が電圧振幅値制御信号である無効電力制御ユニットと、
インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、前記インバーター有効電力を反映する信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じるための処理ユニットと、
を含むインバーター制御装置。
【請求項２】
前記インバーター有効電力を反映する信号がトルク信号であり、前記有効電力補正信号を反映する信号がトルク補正信号であり、前記有効電力制御ユニットは、
前記有効電力設定信号を受信し、前記有効電力設定信号で角周波数信号を割ってトルク指令信号を生じるための駆動トルク生成ユニットと、
前記トルク指令信号、前記トルク信号及び前記トルク補正信号を受信して、加速度信号を生じるための第１の重畳ユニットと、
前記加速度信号を受信して第１の周波数制御信号を生じるための第１の積分ユニットと、を含む請求項１に記載のインバーター制御装置。
【請求項３】
前記有効電力制御ユニットは、
前記第１の周波数制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットである第１の組合せと、
前記加速度信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるためのフィードフォワード計算ユニットと、前記第１の周波数制御信号及び前記第２の周波数制御信号を受信してインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を生じるための第１の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第２の組合せと、
周波数フィードフォワード信号を受信し、前記周波数フィードフォワード信号及び前記第１の周波数制御信号により、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を出力するための第２の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第３の組合せと、
前記加速度信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるためのフィードフォワード計算ユニットと、周波数フィードフォワード信号及び前記第１の周波数制御信号を受信して第３の周波数制御信号を生じるための第２の調節ユニットと、前記第２の周波数制御信号及び前記第３の周波数制御信号を受信し、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を出力するための第３の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第４の組合せと、
の以上の何れか組合せをまた備える請求項２に記載のインバーター制御装置。
【請求項４】
前記有効電力制御ユニットは、
前記有効電力補正信号を反映する信号、前記有効電力設定信号及び前記インバーター有効電力を反映する信号を受信して加速度信号を生じるための第２の重畳ユニットと、
前記加速度信号を受信して第３の周波数制御信号を生じるための第３の積分ユニットと、
を含む請求項１に記載のインバーター制御装置。
【請求項５】
前記有効電力制御ユニットは、
前記第３の周波数制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットである第１の組合せと、
前記加速度信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるためのフィードフォワード計算ユニットと、前記第３の周波数制御信号及び前記第２の周波数制御信号を受信してインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を生じるための第６の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第２の組合せと、
周波数フィードフォワード信号を受信し、前記周波数フィードフォワード信号及び前記第３の周波数制御信号により、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を出力するための第７の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第３の組合せと、
前記加速度信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるためのフィードフォワード計算ユニットと、周波数フィードフォワード信号及び前記第３の周波数制御信号を受信して第４の周波数制御信号を生じるための第７の調節ユニットと、前記第２の周波数制御信号及び前記第４の周波数制御信号を受信して、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を出力するための第８の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第４の組合せと、
の以上の何れか組合せをまた備える請求項４に記載のインバーター制御装置。
【請求項６】
前記無効電力制御ユニットは、
前記無効電力設定信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び前記無効電力補正信号を反映する信号を受信して、無効電力偏差信号を生じるための無効偏差生成ユニットと、
前記無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号を生じるための電圧調節ユニットと、
電圧フィードフォワード信号を受信し、前記電圧フィードフォワード信号及び前記インバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号により、前記電圧振幅値制御信号を出力するための第４の調節ユニットと、
を含む請求項３又は請求項５に記載のインバーター制御装置。
【請求項７】
前記第２の補正信号提供ユニットは、
インバーター出力電圧フィードバック信号により振幅値信号を計算するための振幅値計算ユニットと、
前記振幅値信号及び前記電圧設定信号を受信し比較して電圧偏差信号を生じるための第２の補正信号生成ユニットと、
前記電圧偏差信号を受信して前記無効電力補正信号を反映する信号を生じるための第２の比例ユニットと、
を含む請求項１に記載のインバーター制御装置。
【請求項８】
有効電力設定信号及びインバーター有効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための有効電力制御ユニットと、
電圧設定信号を受信し、無効電力補正信号を反映する信号を提供するための補正信号提供ユニットと、
前記無効電力補正信号を反映する信号、無効電力設定信号及びインバーター無効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生じることに用いられ、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号が電圧振幅値制御信号である無効電力制御ユニットと、
インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、前記インバーター有効電力を反映する信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じるための処理ユニットと、
を含むインバーター制御装置。
【請求項９】
前記有効電力制御ユニットは、
前記有効電力設定信号及び前記インバーター有効電力を反映する信号を受信して加速度信号を生じるための重畳ユニットと、
インバーター有効電力ドループ特性を反映するための第１の比例ゲインを有するとともに、前記加速度信号を受信し、前記加速度信号と対応する周波数信号を出力するための第１の比例ユニットと、
前記第１の比例ユニットと直列連結され、前記周波数信号のフィルタ処理に用いられ、第１の周波数制御信号が得られるフィルタユニットと、
前記第１の周波数制御信号及び周波数設定信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるための第１の調節ユニットと、
前記第２の周波数制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための積分ユニットと、
を含む請求項８に記載のインバーター制御装置。
【請求項１０】
前記無効電力制御ユニットは、
前記無効電力設定信号、前記前記インバーター無効電力を反映する信号及び前記無効電力補正信号を反映する信号を受信して、無効電力偏差信号を生じるための無効偏差生成ユニットと、前記無効電力偏差信号を受信して前記電圧振幅値制御信号を生じるための電圧調節ユニットと、を含む第１の組合せと、
前記無効電力設定信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び前記無効電力補正信号を反映する信号を受信して、無効電力偏差信号を生じるための無効偏差生成ユニットと、前記無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号を生じるための電圧調節ユニットと、電圧フィードフォワード信号を受信し、前記電圧フィードフォワード信号及び前記インバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号により、前記電圧振幅値制御信号を出力するための第２の調節ユニットと、を含む第２の組合せと、
の以上の何れか組合せをまた備える請求項８に記載のインバーター制御装置。
【請求項１１】
周波数設定信号を受信し、有効電力補正信号を反映する信号を提供するための第１の補正信号提供ユニットと、
前記有効電力補正信号を反映する信号、有効電力設定信号及びインバーター有効電力を反映する仮想トルク信号を受信して、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための有効電力制御ユニットと、
電圧設定信号を受信し、無効電力補正信号を反映する信号を提供するための第２の補正信号提供ユニットと、
前記無効電力補正信号を反映する信号、無効電力設定信号及びインバーター無効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生じることに用いられ、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号が仮想励磁制御信号である無効電力制御ユニットと、
インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、前記インバーター出力電圧位相を反映する仮想モーターロータ角度制御信号、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、前記インバーター有効電力を反映する仮想トルク信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じるための処理ユニットと、
を含むインバーター制御装置。
【請求項１２】
前記無効電力制御ユニットは、
前記無効電力設定信号、前記前記インバーター無効電力を反映する信号及び前記無効電力補正信号を反映する信号を受信して、無効電力偏差信号を生じるための無効偏差生成ユニットと、
前記無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の励磁制御信号を生じるための励磁調節ユニットと、
励磁フィードフォワード信号を受信し、前記励磁フィードフォワード信号及び前記第１の励磁制御信号により、前記仮想励磁制御信号を出力するための第５の調節ユニットと、
を含む請求項１１に記載のインバーター制御装置。
【請求項１３】
前記有効電力制御ユニットは、
前記有効電力設定信号を受信し、前記有効電力設定信号で角周波数信号を割ってトルク指令信号を生じるための駆動トルク生成ユニットと、
前記トルク指令信号、前記インバーター有効電力を反映する仮想トルク信号及び前記有効電力補正信号を反映する信号を受信して、加速度信号を生じるための第１の重畳ユニットと、
前記加速度信号を受信して第１の周波数制御信号を生じるための第１の積分ユニットと、
を含む請求項１１に記載のインバーター制御装置。
【請求項１４】
前記有効電力制御ユニットは、
前記第１の周波数制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する仮想モーターロータ角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットである第１の組合せと、
前記加速度信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるためのフィードフォワード計算ユニットと、前記第１の周波数制御信号及び前記第２の周波数制御信号を受信してインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を生じるための第１の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する仮想モーターロータ角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第２の組合せと、
周波数フィードフォワード信号を受信し、前記周波数フィードフォワード信号及び前記第１の周波数制御信号により、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を出力するための第２の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する仮想モーターロータ角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第３の組合せと、
前記加速度信号を受信して第２の周波数制御信号を生じるためのフィードフォワード計算ユニットと、周波数フィードフォワード信号及び前記第１の周波数制御信号を受信して第３の周波数制御信号を生じるための第２の調節ユニットと、前記第２の周波数制御信号及び前記第３の周波数制御信号を受信して、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を出力するための第３の調節ユニットと、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する仮想モーターロータ角度制御信号を生じるための第２の積分ユニットと、を含む第４の組合せと、
の以上の何れか組合せをまた備える請求項１３に記載のインバーター制御装置。
【請求項１５】
前記無効電力制御ユニットは、
前記無効電力設定信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び前記無効電力補正信号を反映する信号を受信して、無効電力偏差信号を生じるための無効偏差生成ユニットと、
前記無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の励磁制御信号を生じるための励磁調節ユニットと、
励磁フィードフォワード信号を受信し、前記励磁フィードフォワード信号及び前記第１の励磁制御信号により、前記仮想励磁制御信号を出力するための第５の調節ユニットと、
を含む請求項１４に記載のインバーター制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバーター制御技術に関し、特に、制御信号生成装置及びそのインバーター制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバーターは、電力電子技術に基づいた電力変換装置として、適切な制御方式により電気エネルギーを直流から交流に又は交流から直流に転換する。一般的には、インバーターは、直流電圧を交流電圧に逆変換するスイッチユニットと、スイッチユニットの出力を受信し、その中の高周波成分をフィルタリングして必要な交流電圧を生じさせるとともに、上記交流電圧をＡＣポートに出力するフィルタユニットと、を含む。しかしながら、モーター又はトランス巻線と接続するインバーターは、上記フィルタユニットを含まなくてもよいため、上記スイッチユニットから出力される交流電圧が直接ＡＣポートに出力される。
【０００３】
一般的に、インバーターのトポロジは、２レベル三相ブリッジ回路又はマルチレベルインバーター回路であってもよいがこれらに限定されなく、上記マルチレベルインバーター回路が３レベル中性点クランプ型インバーター回路であってもよい。これ以外、フィルタユニットは、Ｌフィルタ、ＬＣフィルタ又はＬＣＬフィルタ等であってもよいがこれらに限定されないため、実際のニーズに応じてより複雑なフィルタ構造であってもよい。なお、上記インバーターは、三相システム又は単相システムであってもよいがこれらに限定されない。
【０００４】
一般的には、インバーターの操作方式は、以下の通りである。まず、インバーターの直流ポート（ＤＣ  ｐｏｒｔ）を直流式の電源（例えば電池、超コンデンサ、又はその他の分散型発電ユニットが電力変換装置の転換による直流電源）に接続させる。次に、インバーターは、受信された直流電源をスイッチング回路網のスイッチにより変換し、またフィルタユニットによりフィルタリングし、インバーターの交流ポート（ＡＣ  ｐｏｒｔ）に出力する。これ以外、上記インバーターの交流ポートがスイッチ及び絶縁トランス（選択）等によりローカルロード（Ｌｏａｄ）及びグリッド（Ｇｒｉｄ）に接続されて、マイクログリッド（Ｍｉｃｒｏ−ｇｒｉｄ）システムを構成する。
【０００５】
マイクログリッドシステムにおけるインバーターは、１台又は複数台が並列接続されてなってもよい。インバーターがグリッドと接続しない場合、マイクログリッドシステムは、スタンドアロン状態にあり、言い換えれば、オフグリッド運転状態にあり、インバーターがグリッドと接続する場合、マイクログリッドシステムは、系統連系運転状態にある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
系統連系モデルについて、従来の作法は、一般的にグリッドを理想的な電圧源と仮定し、インバーターを制御してそれをグリッド電圧と同期する制御電流源にさせ、このようなインバーターが電流注入型インバーターと称されてもよい。しかしながら、グリッドにおけるこのような電流注入型インバーターの総容量の割合がますます大きくなる場合、グリッドの安定性を脅かして、グリッドがもはや理想的な電圧源ではない。また、系統連系点がグリッド末端又はウィークグリッド（ｗｅａｋ  ｇｒｉｄ）にある場合、従来の電流注入型インバーターを制御する時に、不安定となる現象が生じる。
【０００７】
スタンドアロンモデルについて、従来の電流注入型インバーターが必ず電圧源の制御に切り換えられ、この作法により、制御の複雑さを向上させ、且つ切り換えの過程中に、負荷電圧が変動しひいては中断となる可能性があり、電気提供の品質をひどく影響する。
【０００８】
上記のことから分かるのは、上記既存の方式は、明らかに依然として不便と欠点があり、改善の余地がある。上記の問題を解決するために、業界は力を尽くして解決策を図るが、長期的に依然として適当な解決方案が開発されない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の説明は、読者に本開示内容を基本的に理解させるように、本開示内容の簡略化された概要を提供する。この発明の内容は、本開示内容の完全な記述ではなく、また本発明の実施例の重要な（又は肝心な）素子を指摘し、又は本発明の範囲を限定するものではない。
【００１０】
本発明内容の一目的は、従来の技術にある問題を解決するための制御信号生成システム及びそのインバーター制御装置を提供することにある。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明内容の一技術的様態は、周波数設定信号を受信し、有効電力補正信号を反映する信号を提供するための第１の補正信号提供ユニットと、前記有効電力補正信号を反映する信号、有効電力設定信号及びインバーター有効電力を反映する信号を受信して、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための有効電力制御ユニットと、電圧設定信号を受信し、無効電力補正信号を反映する信号を提供するための第２の補正信号提供ユニットと、前記無効電力補正信号を反映する信号、無効電力設定信号及びインバーター無効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生じることに用いられ、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号が電圧振幅値制御信号である無効電力制御ユニットと、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、前記インバーター有効電力を反映する信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じるための処理ユニットと、を含むインバーター制御装置に関する。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明内容の他の技術的様態は、有効電力設定信号及びインバーター有効電力を反映する信号を受信して、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための有効電力制御ユニットと、電圧設定信号を受信し、無効電力補正信号を反映する信号を提供するための補正信号提供ユニットと、前記無効電力補正信号を反映する信号、無効電力設定信号及びインバーター無効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生じることに用いられ、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号が電圧振幅値制御信号である無効電力制御ユニットと、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、前記インバーター有効電力を反映する信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じるための処理ユニットと、を含むインバーター制御装置に関する。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明内容の他の技術的様態は、周波数設定信号を受信し、有効電力補正信号を反映する信号を提供するための第１の補正信号提供ユニットと、前記有効電力補正信号を反映する信号、有効電力設定信号及びインバーター有効電力を反映する仮想トルク信号を受信して、前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号を生じるための有効電力制御ユニットと、電圧設定信号を受信し、無効電力補正信号を反映する信号を提供するための第２の補正信号提供ユニットと、前記無効電力補正信号を反映する信号、無効電力設定信号及びインバーター無効電力を反映する信号を受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を生じることに用いられ、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号が仮想励磁制御信号である無効電力制御ユニットと、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号、前記インバーター出力電圧位相を反映する仮想モーターロータ角度制御信号、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号を受信して、前記インバーター有効電力を反映する仮想トルク信号、前記インバーター無効電力を反映する信号及び電圧指令信号を生じるための処理ユニットと、を含むインバーター制御装置に関する。
【発明の効果】
【００１４】
このため、本発明の技術的内容によると、本発明の実施例に提出される制御信号生成システム及びそのインバーター制御装置は、電圧源型系統連系技術に属し、制御電圧源特性系統連系（電力システム中の同期発電机と類似する）を採用してグリッドの電圧及び／又は周波数と一緒に調節し、グリッドの安定性を向上させる。これ以外、本発明の実施例に提出された制御信号生成システム及びそのインバーター制御装置は、同時に系統連系モデル及び独立モデルを両立させることができ、制御構成を切り換える必要がなく、且つ系統連系・オフグリッドの切り換え中に負荷電気の提供が妨害されなく、グリッドとマイクログリッドとの間のシームレス切り換えを実現する。
【００１５】
下記の実施形態を参照すると、当業者は容易に本発明の基本的精神及びその他の発明の目的、並びに本発明に採用される技術手段と実施態様が分かる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明の上記及び他の目的、特徴、メリット及び実施例をより分かりやすくするために、添付図面の説明は以下の通りである。
【図１】本発明の一実施例に係るインバーター制御装置を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図３】本発明の更に１つの実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図４ａ】インバーター出力有効電力が異なるドループ勾配パラメータである場合、フィードフォワード計算ユニットが設置されない時の動的応答曲線概略図を示す。
【図４ｂ】インバーター出力有効電力が異なるドループ勾配パラメータである場合、フィードフォワード計算ユニットが設置される時の動的応答曲線概略図を示す。
【図５】本発明の更に他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図６ａ】グリッド電圧の周波数が変動する場合、周波数フィードフォワードユニットが設置されない時のインバーター有効電力の動的応答曲線概略図を示す。
【図６ｂ】グリッド電圧の周波数が変動する場合、周波数フィードフォワードユニットが設置される時のインバーター有効電力の動的応答曲線概略図を示す。
【図７】本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図８ａ】グリッド電圧の振幅値が変動する場合、電圧フィードフォワードユニット又は励磁フィードフォワードユニットが設置されない時のインバーター無効電力の動的応答曲線概略図を示す。
【図８ｂ】グリッド電圧の振幅値が変動する場合、電圧フィードフォワードユニット又は励磁フィードフォワードユニットが設置される時のインバーター無効電力の動的応答曲線概略図を示す。
【図９】本発明の更に１つの実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図１０】本発明の更に他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図１２】本発明の更に１つの実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図１３】本発明の更に他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図１４】本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置を示す詳細回路概略図である。
【図１５】本発明の更に１つの実施例に係るインバーター制御装置を示す概略図である。
【図１６】本発明の更に他の実施例に係るインバーター制御装置を示す概略図である。
【図１７】本発明の他の実施例に係るインバーター制御装置を示す概略図である。
【図１８】本発明の更に１つの実施例に係るインバーター制御装置を示す概略図である。
【図１９】本発明の更に他の実施例に係るインバーター制御装置を示す概略図である。
【図２０】本発明の一実施例に係る制御信号生成システムを示す概略図である。
【図２１】本発明の他の実施例に係る制御信号生成システムを示す概略図である。
【図２２】本発明の更に１つの実施例に係る制御信号生成システムを示す概略図である。  従来の作業方式によれば、図面における各種の特徴と素子は、比例に従って描いたものではないが、その描き方は、最適な方式で本発明と関連する具体的な特徴と素子を表すためのものである。また、異なる図面同士の間で、同じ又は類似の素子の符号によって、類似の素子や部品を指称する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示内容の記述をより詳細化し充実させるためには、下記で本発明の実施態様と具体的な実施例について、説明的な記述を提出するが、これは本発明を実施し又は運用する唯一の形式ではない。実施形態には、複数の具体的な実施例の特徴及びこれらを構築し又は操作するための方法工程とその手順が含まれている。しがしながら、他の具体的な実施例を利用して同じ又は均等な機能と工程手順を達成することもできる。
【００１８】
本説明書で別に定義されなければ、ここに用いられる科学と技術用語の意味は、業者に理解され又は慣用する意味と同じである。また、前後と矛盾していなければ、本説明書で用いる単数名詞には、その名詞の複数形が含まれる。用いられる複数名詞の場合も、この名詞の単数形が含まれる。
【００１９】
また、本文に使用される「結合」とは、２つ又は複数の素子が互いに直接的に実体又は電気的に接触し、又は互いに間接的に実体又は電気的に接触してもよく、２つ又は複数の素子が互いに操作し又は動作してもよい。
【００２０】
グリッド内の電流注入型インバーターの占める割合が向上し、グリッド安定性を脅かす状況を改善するために、本発明は、電圧源型系統連系技術に属し、制御電圧源特性系統連系を採用してグリッドの電圧及び周波数と一緒に調節し、グリッドの安定性を向上させる制御信号生成システム及びそのインバーター制御装置を提出し、その説明は以下の通りである。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例に係るインバーター制御装置１００を示す概略図である。図面に示すように、インバーター制御装置１００は、第１の補正信号提供ユニット１１０、有効電力制御ユニット１２０、第２の補正信号提供ユニット１３０、無効電力制御ユニット１４０及び処理ユニット１５０を含む。
【００２２】
操作上において、第１の補正信号提供ユニット１１０は、周波数設定信号ωｓｅｔを受信し、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰを提供することに用いられる。有効電力制御ユニット１２０は、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰ、有効電力設定信号Ｐｓｅｔ及びインバーター有効電力を反映する信号Ｐを受信して、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。第２の補正信号提供ユニット１３０は、電圧設定信号Ｖｓｅｔを受信し、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを提供することに用いられる。無効電力制御ユニット１４０は、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱ、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ及びインバーター無効電力を反映する信号Ｑを受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを生じることに用いられる。処理ユニット１５０は、有効電力制御ユニット１２０と無効電力制御ユニット１４０に結合されて、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏ、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏ、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅ、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを受信して、インバーター有効電力を反映する信号Ｐ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び電圧指令信号ＯＵＴを生じることに用いられる。
【００２３】
上記操作方式により、インバーターに同期発電机と近似する特性を持たせることができて、グリッドの電圧及び周波数と一緒に調節し、電力システムの運転に対する要求に合致させ、更にグリッドの安定性を向上させる。なお、インバーター制御装置を採用して同時に系統連系モデル及び独立モデルを両立させ、制御構成を切り換える必要がなく、且つ系統連系・オフグリッドの切り換え中に負荷電気の提供が妨害されなく、グリッドとマイクログリッドとの間のシームレス切り換えを実現する。これ以外、インバーター制御装置を採用して複数台のインバーターの並列接続による運転を容易に実現する。
【００２４】
本発明の実施例のインバーター制御装置の問題を解決する主な技術手段は以上の通りであり、幾つかのインバーター制御装置の実施例を挙げて、本発明をよりわかりやすくするが、本発明は後続きの実施例に限定されないことをここに先に説明する。
【００２５】
図２は、本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図１に記載の実施例を対照して、本実施例において、インバーター有効電力信号を反映する信号Ｐはトルク信号Ｔｅであり、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰはトルク補正信号ΔＴである。これ以外、有効電力制御ユニット１２０は、駆動トルク生成ユニット１２１、第１の重畳ユニット１２２、第１の積分ユニット１／（Ｊｓ）及び第２の積分ユニット１／ｓを含む。上記駆動トルク生成ユニット１２１は、有効電力設定信号Ｐｓｅｔを受信し、有効電力設定信号Ｐｓｅｔで角周波数信号ωｎを割って駆動トルク指令信号Ｔｍを生じることに用いられる。第１の重畳ユニット１２２は、駆動トルク指令信号Ｔｍ、トルク信号Ｔｅ及びトルク補正信号ΔＴを受信して、加速度信号Ｓａを生じることに用いられる。第１の積分ユニット１／（Ｊｓ）は、加速度信号Ｓａを受信して第１の周波数制御信号ω１を生じることに用いられる。第２の積分ユニット１／ｓは、第１の周波数制御信号ω１を受信してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。
【００２６】
図１及び図２を合わせて参照すると、ここに例示的に処理ユニット１５０の各出力パラメーターの計算方式に対して説明する。上記処理ユニット１５０の出力パラメーターは、電圧指令信号ＯＵＴ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及びトルク信号Ｔｅを含む。
【００２７】
まず、電圧指令信号ＯＵＴの計算公式は、以下の通りである。
【数１】
2016093103.tif 000003
【００２８】
公式１に示すように、処理ユニット１５０は、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅ及びインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅにより、電圧指令信号ＯＵＴを計算し、この電圧指令信号ＯＵＴが交流電圧指令信号ｅ＊であってもよい。
【００２９】
次に、インバーター無効電力を反映する信号Ｑの計算公式は、以下の通りである。
【数２】
2016093103.tif 000004
【００３０】
公式２に示すように、処理ユニット１５０は、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏ及びインバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏの外積により、インバーター無効電力を反映する信号Ｑを計算する。
【００３１】
なお、トルク信号Ｔｅを計算する前に、まずインバーター有効電力信号を反映する信号Ｐを計算する必要があり、このインバーター有効電力を反映する信号Ｐの計算公式は、以下の通りである。
【数３】
2016093103.tif 000005
【００３２】
公式３に示すように、処理ユニット１５０は、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏ及びインバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏの内積により、インバーター有効電力を反映する信号Ｐを計算する。
【００３３】
また、トルク信号Ｔｅの計算公式は、以下の通りである。
【数４】
2016093103.tif 000006
【００３４】
公式４に示すように、処理ユニット１５０は、上記インバーター有効電力を反映する信号Ｐでシステム角周波数を反映する信号を割ってインバーター有効電力を反映する仮想トルク信号が得られる。その中、上記角周波数信号は、定格角周波数を使用してもよく、インバーターの目前の出力角周波数を使用してもよい。
【００３５】
図２に示すように、第１の補正信号提供ユニット１１０は、第１の補正信号生成ユニット１１２及び第１の比例ユニットＤｐを含む。上記第１の補正信号生成ユニット１１２は、第１の周波数制御信号ω１及び周波数設定信号ωｓｅｔを受信して、周波数偏差信号Ｓｄを生じることに用いられる。第１の比例ユニットＤｐは、周波数偏差信号Ｓｄを受信して有効電力補正信号を反映する信号ΔＰのトルク補正信号ΔＴを生じることに用いられる。
【００３６】
図２を引き続き参照すると、第２の補正信号提供ユニット１３０は、振幅値計算ユニットＭａｇ、第２の補正信号生成ユニット１３２及び第２の比例ユニットＤｑを含む。上記振幅値計算ユニットＭａｇは、インバーター出力電圧フィードバック信号Ｖｆにより振幅値信号Ｖｏｄを計算することに用いられる。第２の補正信号生成ユニット１３２は、振幅値信号Ｖｏｄ及び電圧設定信号Ｖｓｅｔを受信し比較して電圧偏差信号Ｓｖを生じることに用いられる。第２の比例ユニットＤｑは、電圧偏差信号Ｓｖを受信して無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを生じることに用いられる。
【００３７】
実施例において、インバーター制御装置１００ａは、第１の選択ユニット１６０及び第２の選択ユニット１７０を更に含む。第１の選択ユニット１６０は、インバーター定格出力電圧を反映する周波数信号ωｎ又はインバーター実際出力電圧を反映する周波数信号ωｍｇを選択して周波数設定信号ωｓｅｔとすることに用いられる。第２の選択ユニット１７０は、インバーター定格出力電圧を反映する振幅値信号Ｖｎ又はインバーター実際出力電圧を反映する振幅値信号Ｖｏを選択して電圧設定信号Ｖｓｅｔとすることに用いられる。他の実施例において、周波数設定信号ωｓｅｔがインバーター定格出力電圧を反映する周波数信号ωｎである場合、有効電力制御ユニット１２０はドループ制御モデル（Ｄｒｏｏｐ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）にある。周波数設定信号ωｓｅｔがインバーター実際出力電圧を反映する周波数信号ωｍｇである場合、有効電力制御ユニット１２０は電力需要制御モデル（Ｄｅｍａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）にある。更に１つの実施例において、電圧設定信号Ｖｓｅｔがインバーター定格出力電圧を反映する振幅値信号Ｖｎである場合、無効電力制御ユニット１４０はドループ制御モデル（Ｄｒｏｏｐ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）にある。電圧設定信号Ｖｓｅｔがインバーター実際出力電圧を反映する振幅値信号Ｖｏである場合、無効電力制御ユニット１４０は電力需要制御モデル（Ｄｅｍａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）にある。当業者が注意すべきなのは、第１の選択ユニット１６０により有効電力制御ユニット１２０がドループ制御モデル又は電力需要制御モデルにあり、そして第２の選択ユニット１７０により無効電力制御ユニット１４０がドループ制御モデル又は電力需要制御モデルにあるため、ある実施例において、同時に周波数設定信号ωｓｅｔ及び電圧設定信号Ｖｓｅｔを選択できて、これによりインバーターの有効電力制御ユニット１２０と無効電力制御ユニット１４０がドループ制御モデル及び電力需要制御モデルの何れかの組合せにある。
【００３８】
図２を参照すると、無効電力制御ユニット１４０は、無効偏差生成ユニット１４２及び電圧調節ユニット１／（ｋｓ）を含む。上記無効偏差生成ユニット１４２は、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び反映無効電力補正の信号ΔＱを受信して、無効電力偏差信号を生じることに用いられる。電圧調節ユニット１／（ｋｓ）は、無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを生じることに用いられる。一実施例において、電圧調節ユニット１／（ｋｓ）は、積分ユニット又は比例積分ユニットであってもよい。
【００３９】
図３は、本発明の更に１つの実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図２に示すようなインバーター制御装置１００ａと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｂの有効電力制御ユニット１２０は、フィードフォワード計算ユニットＧｃ、第１の調節ユニット１２４を更に含む。上記フィードフォワード計算ユニットＧｃは、加速度信号Ｓａを受信して第２の周波数制御信号Ｓｆを生じることに用いられる。第１の調節ユニット１２４は、第１の周波数制御信号ω１及び第２の周波数制御信号Ｓｆを受信してインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを生じることに用いられる。これ以外、第２の積分ユニット１／ｓは、更にインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅにより位相制御信号θｅを生成することに用いられる。
【００４０】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、インバーター出力有効電力が異なるドループ勾配パラメータである場合、フィードフォワード計算ユニットが設置されない時とフィードフォワード計算ユニットが設置される時の動的応答曲線概略図をそれぞれ示す。既存の技術において、インバーターが有効電力出力を補償する量は、ドループ勾配パラメーターＤｐに影響され、一般的に、ユーザーにより設定され、例えば、Ｄｐが大きいほど、同じ周波数偏差の下の補償する有効電力が大きくなる。しかしながら、前記パラメーターがドループ勾配を影響するだけでなく、インバーター出力の有効電力の動的応答も影響し、一般的に、Ｄｐが大きいほど出力する有効電力の有効電力需要信号Ｐｓｅｔに追随する応答が遅くなり、図４（ａ）に示すように、第１秒に、有効電力設定信号Ｐｓｅｔがステップが発生し、異なる３種類のＤｐに対応する設定条件において、例えばＤｐ３＞Ｄｐ２＞Ｄｐ１であり、インバーター有効電力Ｐの応答時間Ｔｐ（Ｐがその定常状態値に第１回達する時間と定義される）はそれぞれＴｐ３、Ｔｐ２、Ｔｐ１であり、且つＴｐ３＞Ｔｐ２＞Ｔｐ１である。応答時間が非常に大きくなる場合、システムのインバーターへの動態指標要求を満足できないことがあり、このため、ドループ勾配及び動的応答の二重の要求を併せて配慮できない。対照的に、上記図３に示すような実施例において、有効電力制御ユニット１２０にフィードフォワード計算ユニットＧｃを導入することにより、ユーザーはドループ勾配及び動的応答に対する独立制御が得られる。例えば、異なるＤｐパラメーターの設定で、出力する有効電力の電力需要信号Ｐｓｅｔに追随する応答時間を一致に保ってもよく、図４（ｂ）に示すようである。図４（ａ）のＤｐと同じの設定条件で、図４（ｂ）のインバーター有効電力Ｐの応答時間Ｔｐが一致に保たれ、即ち、Ｔｐ１＝Ｔｐ２＝Ｔｐ３である。
【００４１】
図３を再び参照すると、本発明は、また有効電力制御回路を開示する。前記有効電力制御回路は、駆動トルク生成ユニット１２１、第１の重畳ユニット１２２、第１の積分ユニット１／（Ｊｓ）、フィードフォワード計算ユニットＧｃ、第１の調節ユニット１２４及び第２の積分ユニット１／ｓを含む。駆動トルク生成ユニット１２１は、有効電力設定信号Ｐｓｅｔを受信し、前記有効電力設定信号Ｐｓｅｔで角周波数信号ωｎを割って駆動トルク指令信号Ｔｍを生じることに用いられる。第１の重畳ユニット１２２は、前記駆動トルク指令信号Ｔｍ、トルク信号Ｔｅ及びトルク補正信号ΔＴを受信して、加速度信号Ｓａを生じることに用いられる。第１の積分ユニット１／（Ｊｓ）は、前記加速度信号Ｓａを受信して第１の周波数制御信号ω１を生じることに用いられる。フィードフォワード計算ユニットＧｃは、前記加速度信号Ｓａを受信して第２の周波数制御信号Ｓｆを生じることに用いられる。第１の調節ユニット１２４は、前記第１の周波数制御信号ω１及び前記第２の周波数制御信号Ｓｆを受信してインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを生じることに用いられる。第２の積分ユニット１／ｓは、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。
【００４２】
図５は、本発明の更に他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図２に示すようなインバーター制御装置１００ａと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｃの有効電力制御ユニット１２０は、第２の調節ユニット１２６を更に含む。上記第２の調節ユニット１２６は、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄを受信し、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄ及び第１の周波数制御信号ω１によりインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを調節することに用いられる。周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄは、周波数設定信号ωｓｅｔ、グリッド周波数又は微グリッド周波数であってもよい。
【００４３】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、グリッド電圧の周波数が変動する場合、周波数フィードフォワードユニットが設置されない時と周波数フィードフォワードユニットが設置される時のインバーター有効電力の動的応答曲線概略図をそれぞれ示す。有効電力制御ユニットは、電力需要モデル（Ｄｅｍａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）モデルにあると、一般的に、例えば再生可能エネルギー発電の最大電力点追従（ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｏｗｅｒ  ｐｏｉｎｔ  ｔｒａｃｋｅｒ；ＭＰＰＴ）制御に用いられ発電量を最大化にすることができ、この時に、インバーター装置が安定的に上位制御システムの下達する電力指令を追跡することが要望される。しかしながら、グリッド電圧の周波数が変動する場合、既存の制御装置が出力する電流又は有効電力はその指令から逸脱し、よく最大の電力点を追跡できないことを意味し、ひいてはインバーターのオーバーロード又は過電流障害によるシャットダウンを引き起こしてしまう。上記図５の実施例において、有効電力制御ユニットに周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄを導入して、Ｄｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧周波数の変動に対する優れた頑健性（又は安定性と称される）を持たせることができる。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、インバーター出力電流及び有効電力のグリッド電圧の周波数変動時の動的応答であり、この時にグリッドの周波数と類比しそれぞれ１Ｈｚステップし、図６（ａ）の周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄが導入されない制御装置に対して、その出力電流又は有効電力がグリッド周波数の変動に伴って相応的に変動する。例えば、出力有効電力Ｐがグリッド周波数のジャンプに伴って相応する上下ジャンプを生成し、図６（ｂ）の周波数フィードフォワード信号が導入される制御装置（即ち、図５の実施例に周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄが加えられるもの）に対して、グリッド周波数がジャンプを生成するが、出力有効電力Ｐが図６（ａ）と比べ殆どジャンプを生成しない。これに鑑みて、有効電力制御ユニットに周波数フィードフォワード信号を加えることにより、インバーターの出力電流又は有効電力がグリッド電圧周波数変動の影響を受けなく、依然としてよく電力指令を追跡し、更にＤｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧周波数の変動に対する優れた頑健性を持たせる。
【００４４】
図５を再び参照すると、本発明は、また有効電力制御回路を開示する。前記有効電力制御回路は、駆動トルク生成ユニット１２１、第１の重畳ユニット１２２、第１の積分ユニット１／（Ｊｓ）、第２の調節ユニット１２６及び第２の積分ユニット１／ｓを含む。駆動トルク生成ユニット１２１は、有効電力設定信号Ｐｓｅｔを受信し、前記有効電力設定信号Ｐｓｅｔで角周波数信号ωｎを割って駆動トルク指令信号Ｔｍを生じることに用いられる。第１の重畳ユニット１２２は、前記駆動トルク指令信号Ｔｍ、トルク信号Ｔｅ及びトルク補正信号ΔＴを受信して、加速度信号Ｓａを生じることに用いられる。第１の積分ユニット１／（Ｊｓ）は、前記加速度信号Ｓａを受信して第１の周波数制御信号ω１を生じることに用いられる。第２の調節ユニット１２６は、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄを受信し、前記周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄ及び前記第１の周波数制御信号ω１により、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを出力することに用いられる。第２の積分ユニット１／ｓは、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを受信して前記インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。
【００４５】
図７は、本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図２に示すようなインバーター制御装置１００ａと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｄの無効電力制御ユニット１４０は、第３の調節ユニット１４４を更に含み、この第３の調節ユニット１４４は、電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄを受信し、電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄ及び無効電力偏差信号により、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを調節することに用いられる。
【００４６】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、グリッド電圧の振幅値が変動する場合、電圧フィードフォワードユニットが設置されない時と電圧フィードフォワードユニットが設置される時のインバーター無効電力の動的応答曲線概略図を示す。無効電力制御ユニット１４０は、Ｄｅｍａｎｄ（Ｄｅｍａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）モデルにある場合、一般的に、装置が安定的に上位制御システムの下達する無効電力指令を追跡することが要望される。しかしながら、グリッド電圧の振幅値が変動する場合、既存の制御装置が出力する電流又は無効電力はその指令から逸脱し、ひいてはインバーターのオーバーロード又は過電流障害によるシャットダウンを引き起こしてしまう。上記図７の実施例において、無効電力制御ユニット１４０に電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄを導入して、Ｄｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧振幅値の変動に対する優れた頑健性（又は安定性と称される）を持たせることができる。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、インバーター出力電流及び無効電力のグリッド電圧の周波数変動時の動的応答であり、この時にグリッドの電圧振幅値と類比しそれぞれ１０Ｖステップし、図８（ａ）の電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄが導入されない制御装置に対して、その出力電流又は無効電力がグリッド電圧振幅値の変動に伴って相応的に変動し、図８（ａ）のように、出力無効電力Ｑがグリッド電圧のジャンプに伴って相応する上下ジャンプを生成し、図８（ｂ）の電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄが導入される制御装置（即ち、図７の実施例に電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄが加えられるもの）に対して、グリッド電圧の振幅値がジャンプを生成するが、出力無効電力Ｑが図８（ａ）と比べ殆どジャンプを生成しない。これに鑑みて、無効電力制御ユニット１４０に電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄを加えることにより、インバーターの出力電流又は無効電力がグリッド電圧振幅値変動の影響を受けなく、依然としてよく電力指令を追跡し、更にＤｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧振幅値の変動に対する優れた頑健性を持たせる。
【００４７】
図７を再び参照すると、本発明は、また無効電力制御回路を開示する。前記無効電力制御回路は、無効偏差生成ユニット１４２、電圧調節ユニット１／（ｋｓ）及び第４の調節ユニット１４４を含む。無効偏差生成ユニット１４２は、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び無効電力補正信号を反映する信号ΔＴを受信して、無効電力偏差信号を生じることに用いられる。電圧調節ユニット１／（ｋｓ）は、前記無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号Ｅ１を生じることに用いられる。第４の調節ユニット１４４は、電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄ及びインバーター出力電圧振幅値を反映する前記第１の振幅値制御信号Ｅ１を受信し、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する電圧振幅値制御信号Ｅを出力することに用いられる。
【００４８】
図９は、本発明の更に１つの実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。注意すべきなのは、図９に示すようなインバーター制御装置１００ｅは、図３、図５及び図７に示すようなインバーター制御装置１００ｂ〜１００ｄを統合するものである。詳細的には、図９のインバーター制御装置１００ｅは、図３のフィードフォワード計算ユニットＧｃの技術、図５の周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄの技術及び図７の電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄの技術を統合し、図９のインバーター制御装置１００ｅの操作方式は既に図３〜図８の説明に開示され、ここに繰り返して説明しない。なお、本発明は、図９に示すようなインバーター制御装置１００ｅに限定されなく、ただ例示的に図３、図５及び図７の各種類のフィードフォワード技術全体の整合モデルを説明することに用いられる。本発明を実現するには、実際のニーズに応じて図３、図５及び図７の各種類のフィードフォワード技術の中の両者を統合することができ、例えば、図３のフィードフォワード計算ユニットＧｃの技術及び図５の周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄの技術を統合し、又は図３のフィードフォワード計算ユニットＧｃの技術及び図７の電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄの技術を統合し、或いは図５の周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄの技術及び図７の電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄの技術を統合することができる。
【００４９】
図１０は、本発明の更に他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図２と異なるのは、前記インバーター制御装置１００は、計算トルク信号を必要としなく、有効電力信号を直接採用することにある。図１に記載の実施例を対照して、本実施例において、インバーター制御装置１００ｉの有効電力制御ユニット１２０は、重畳ユニット１２２、第３の積分ユニット１／（Ｈｓ）及び第２の積分ユニット１／ｓを含む。上記重畳ユニット１２２は、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰ、有効電力設定信号Ｐｓｅｔ及びインバーター有効電力を反映する信号Ｐを受信して加速度信号Ｓａを生じることに用いられる。第３の積分ユニット１／（Ｈｓ）は、加速度信号Ｓａを受信して第３の周波数制御信号ω３を生じることに用いられる。第２の積分ユニット１／ｓは、第３の周波数制御信号ω３を受信してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。
【００５０】
図１０に示すように、インバーター制御装置１００ｉの第１の補正信号提供ユニット１１０は、第１の補正信号生成ユニット１１２及び比例ユニットｍ’を含む。ここに、ｍ’は有効電力−出力電圧周波数のドループ特性を反映する比例ユニットゲインである。好ましくは、ｍ’がＤｐωｎに等しく、且つＨがＪωｎに等しい場合、図１０と図２の有効電力制御ユニットは等価である。上記第１の補正信号生成ユニット１１２は、第３の周波数制御信号ω３及び周波数設定信号ωｓｅｔを受信して周波数偏差信号Ｓｄを生じることに用いられる。比例ユニットｍ’は、周波数偏差信号Ｓｄを受信して有効電力補正信号を反映する信号ΔＰを生じることに用いられる。
【００５１】
図１１は、本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図１０に示すようなインバーター制御装置１００ｉと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｊの有効電力制御ユニット１２０は、フィードフォワード計算ユニットＧｃ’及び第６の調節ユニット１２４を更に含む。上記フィードフォワード計算ユニットＧｃ’は、加速度信号Ｓａを受信して周波数制御信号Ｓｆを生じることに用いられる。第６の調節ユニット１２４は、周波数制御信号Ｓｆ及び第３の周波数制御信号ω３を受信してインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを生じることに用いられる。第２の積分ユニット１／ｓは、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを受信してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。前記のように、図１１に示すような実施例において、有効電力制御ユニット１２０にフィードフォワード計算ユニットＧｃ’を導入することにより、ユーザーはドループ勾配及び動的応答に対する独立制御が得られる。例えば、異なるｍ’パラメーターの設定で、出力する有効電力に追随する電力需要Ｐｓｅｔの応答時間を一致に保ってもよい。
【００５２】
図１２は、本発明の更に１つの実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図１０に示すようなインバーター制御装置１００ｉと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｋの有効電力制御ユニット１２０は、第７の調節ユニット１２６を更に含む。前記第７の調節ユニット１２６は、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄを受信し、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄ及び第３の周波数制御信号ω３によりインバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを出力することに用いられる。第２の積分ユニット１／ｓは、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｅを受信してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。前記のように、図１２に示すような実施例において、有効電力制御ユニットに周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄを加えることにより、インバーターの出力電流又は有効電力がグリッド電圧周波数変動の影響を受けなく、依然としてよく電力指令を追跡し、更にＤｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧周波数の変動に対する優れた頑健性を持たせる。
【００５３】
図１３は、本発明の更に他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。注意すべきなのは、図１３に示すようなインバーター制御装置１００ｌは、図１１〜図１２に示すようなインバーター制御装置１００ｊ〜１００ｋを統合するものである。詳細的には、図１３のインバーター制御装置１００ｌは、図１１のフィードフォワード計算ユニットＧｃ’の技術及び図１２の周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄの技術を統合し、図１３のインバーター制御装置１００ｌの操作方式は既に図１１〜図１２の説明に開示され、ここに繰り返して説明しない。
【００５４】
図１４は、本発明の他の実施例に係る図１のようなインバーター制御装置１００を示す詳細回路概略図である。図１３に示すようなインバーター制御装置１００ｌと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｍの無効電力制御ユニット１４０は、無効偏差生成ユニット１４２及び電圧調節ユニット１／（ｋｓ）を含むことに加え、第３の調節ユニット１４４を更に含む。上記無効偏差生成ユニット１４２は、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを受信して、無効電力偏差信号を生じることに用いられる。電圧調節ユニット１／（ｋｓ）は、無効電力偏差信号を受信してインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号を生じることに用いられる。第４の調節ユニット１４４は、電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄを受信し、電圧フィードフォワード信号Ｖｆｆｄ及び電圧調節ユニット１／（ｋｓ）からのインバーター出力電圧振幅値を反映する第１の振幅値制御信号により、前記インバーター出力電圧振幅値を反映する電圧振幅値制御信号Ｅを出力することに用いられる。
【００５５】
図１５は、本発明の更に１つの実施例に係るインバーター制御装置１００ｎを示す概略図である。図面に示すように、インバーター制御装置１００ｎは、有効電力制御ユニット１２０、補正信号提供ユニット１３０、無効電力制御ユニット１４０及び処理ユニット１５０を含む。これ以外、有効電力制御ユニット１２０は、重畳ユニット１２２、比例ユニットｍ、フィルタユニット、調節ユニット１２６及び積分ユニット１／ｓを含む。実施例において、上記フィルタユニットは、ローパスフィルタ１／（τｆｓ＋１）であってもよく、且つローパスフィルタの時間定数がτｆである。
【００５６】
操作上において、重畳ユニット１２２は、有効電力設定信号Ｐｓｅｔ及びインバーター有効電力を反映する信号Ｐを受信して加速度信号を生じることに用いられる。比例ユニットｍは、インバーター有効電力ドループ特性を反映するための第１の比例ゲインを有するとともに、加速度信号を受信し、前記加速度信号と対応する周波数信号を出力することに用いられる。ローパスフィルタ１／（τｆｓ＋１）は、比例ユニットｍと直列連結され前記周波数信号のフィルタ処理に用いられ、第１の周波数制御信号が得られる。調節ユニット１２６は、第１の周波数制御信号及び周波数設定信号ωｓｅｔを受信して第２の周波数制御信号ωｅを生じることに用いられる。積分ユニット１／ｓは、第２の周波数制御信号ωｅを受信してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。
【００５７】
これ以外、補正信号提供ユニット１３０は、電圧設定信号Ｖｓｅｔを受信し、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを提供することに用いられる。無効電力制御ユニット１４０は、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱ、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ及びインバーター無効電力を反映する信号Ｑを受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを生じることに用いられる。処理ユニット１５０は、有効電力制御ユニット１２０と無効電力制御ユニット１４０に結合され、この処理ユニット１５０がインバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏ、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏ、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅ、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを受信して、インバーター有効電力を反映する信号Ｐ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び電圧指令信号ＯＵＴを生じることに用いられる。注意すべきなのは、図１５のインバーター制御装置１００ｎの第１の選択ユニット１６０、第２の選択ユニット１７０、補正信号提供ユニット１３０及び無効電力制御ユニット１４０の内部配置及びその操作方式は、全部図２のインバーター制御装置１００ａと類似するが、本発明の説明を簡潔にするために、ここに繰り返して説明しない。
【００５８】
図１６は、本発明の更に他の実施例に係るインバーター制御装置１００ｏを示す概略図である。図面に示すように、インバーター制御装置１００ｏは、有効電力制御ユニット１２０、補正信号提供ユニット１３０、無効電力制御ユニット１４０及び処理ユニット１５０を含む。これ以外、有効電力制御ユニット１２０は、重畳ユニット１２２、比例ユニットｍ、フィルタユニット、調節ユニット１２６及び積分ユニット１／ｓを含む。実施例において、フィルタユニットは、リードラグ補正ユニット（τｃｓ＋１）／（τｆｓ＋１）であってもよく、且つリードラグ補正ユニットのポールは１／τｆであり、ゼロ点は１／τｃである。
【００５９】
操作上において、重畳ユニット１２２は、有効電力設定信号Ｐｓｅｔ及びインバーター有効電力を反映する信号Ｐを受信して加速度信号を生じることに用いられる。比例ユニットｍは、インバーター有効電力ドループ特性を反映するための第１の比例ゲインを有するとともに、加速度信号を受信し、前記加速度信号と対応する周波数信号を出力することに用いられる。リードラグ補正ユニット（τｃｓ＋１）／（τｆｓ＋１）が比例ユニットｍと直列連結され前記周波数信号に対してフィルタ処理を行い、第１の周波数制御信号が得られる。調節ユニット１２６は、第１の周波数制御信号及び周波数設定信号ωｓｅｔを受信して第２の周波数制御信号ωｅを生じることに用いられる。積分ユニット１／ｓは、第２の周波数制御信号ωｅを受信してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅを生じることに用いられる。
【００６０】
なお、補正信号提供ユニット１３０は、電圧設定信号Ｖｓｅｔを受信し、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを提供することに用いられる。無効電力制御ユニット１４０は、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱ、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ及びインバーター無効電力を反映する信号Ｑを受信して、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを生じることに用いられる。処理ユニット１５０は、有効電力制御ユニット１２０と無効電力制御ユニット１４０に結合され、この処理ユニット１５０がインバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏ、インバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏ、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｅ、インバーター出力電圧振幅値を反映する制御信号Ｅを受信して、インバーター有効電力を反映する信号Ｐ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び電圧指令信号ＯＵＴを生じることに用いられる。注意すべきなのは、図１６のインバーター制御装置１００ｏの第１の選択ユニット１６０、第２の選択ユニット１７０、補正信号提供ユニット１３０及び無効電力制御ユニット１４０の内部配置及びその操作方式は、全部図２のインバーター制御装置１００ａと類似するが、本発明の説明を簡潔にするために、ここに繰り返して説明しない。
【００６１】
図１７は、本発明の他の実施例に係るインバーター制御装置１００ｆを示す概略図である。図面に示すように、インバーター制御装置１００ｆは、第１の補正信号提供ユニット１１０、有効電力制御ユニット１２０、第２の補正信号提供ユニット１３０、無効電力制御ユニット１４０及び処理ユニット１５０を含む。操作上において、第１の補正信号提供ユニット１１０は、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰを提供することに用いられる。有効電力制御ユニット１２０は、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰ、有効電力設定信号Ｐｓｅｔ及びインバーター有効電力信号を反映する信号Ｐを受信し計算して、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒを生じることに用いられる。第２の補正信号提供ユニット１３０は、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを提供することに用いられる。無効電力制御ユニット１４０は、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱ、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ及びインバーター無効電力を反映する信号Ｑを受信し計算して、仮想励磁制御信号Ψｆを生じることに用いられる。処理ユニット１５０は、有効電力制御ユニット１２０と無効電力制御ユニット１４０に結合され、この処理ユニット１５０は、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏ、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒ及び仮想励磁制御信号Ψｆを受信し計算して、インバーター有効電力信号を反映する信号Ｐ、インバーター無効電力を反映する信号Ｑ及び電圧指令信号ＯＵＴを生じることに用いられる。
【００６２】
図１７を参照すると、実施例において、無効電力制御ユニット１４０は、無効偏差生成ユニット１４２及び励磁調節ユニット１／（ｋｆｓ）を含む。無効偏差生成ユニット１４２は、無効電力補正信号を反映する信号ΔＱ、無効電力設定信号Ｑｓｅｔ及びインバーター無効電力を反映する信号Ｑを受信して、無効電力偏差信号を生じることに用いられる。励磁調節ユニット（積分又は比例積分であってもよい）１／（ｋｆｓ）は、無効電力偏差信号を受信して仮想励磁制御信号Ψｆを生じることに用いられる。
【００６３】
図１７を参照すると、他の実施例において、インバーター有効電力信号を反映する信号Ｐは、仮想トルク信号Ｔｅであり、有効電力補正信号を反映する信号ΔＰは、トルク補正信号ΔＴである。上記有効電力制御ユニット１２０は、駆動トルク生成ユニット１／ωｎ、重畳ユニット１２２、第２の積分ユニット１／（Ｊｓ）及び第３の積分ユニット１／ｓを含む。操作上において、駆動トルク生成ユニット１／ωｎは、有効電力設定信号Ｐｓｅｔを受信し、有効電力設定信号Ｐｓｅｔで角周波数信号ωｎを割って駆動トルク信号Ｔｍを生じることに用いられる。重畳ユニット１２２は、駆動トルク信号Ｔｍ、仮想トルク信号Ｔｅ及びトルク補正信号ΔＴを受信し計算して加速度信号Ｓａを生じることに用いられる。第２の積分ユニット１／（Ｊｓ）は、加速度信号Ｓａを受信し積分して角周波数制御信号ωｒを生じることに用いられる。第３の積分ユニット１／ｓは、角周波数制御信号ωｒを受信し積分してインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒを生じることに用いられる。
【００６４】
図１７を参照すると、ここに例示的に処理ユニット１５０の各出力パラメーターの計算方式に対して説明する。上記処理ユニット１５０の出力パラメーターは、電圧指令信号ＯＵＴ、仮想トルク信号Ｔｅ及びインバーター無効電力を反映する信号Ｑを含む。
【００６５】
まず、電圧指令信号ＯＵＴの計算公式は、以下の通りである。
【数５】
2016093103.tif 000007
【００６６】
公式５に示すように、処理ユニット１５０は、システム角周波数を反映する信号、インバーター出力電圧振幅値を反映する仮想励磁制御信号及びインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒにより、電圧指令信号ＯＵＴを計算し、この電圧指令信号ＯＵＴでが交流電圧指令信号ｅ＊あってもよい。その中、システム角周波数を反映する信号は、定格角周波数を使用してもよく、インバーターの目前の出力角周波数を反映する角周波数制御信号を使用してもよい。
【００６７】
次に、仮想トルク信号Ｔｅの計算公式は、以下の通りである。
【数６】
2016093103.tif 000008
【００６８】
公式６に示すように、処理ユニット１５０は、インバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏ及び仮想励磁制御信号の外積により、インバーター有効電力を反映する仮想トルク信号を計算する。その中、
【数７】
2016093103.tif 000009
【００６９】
なお、インバーター無効電力を反映する信号Ｑの計算公式は、以下の通りである。
【数８】
2016093103.tif 000010
【００７０】
公式７に示すように、処理ユニット１５０は、交流電圧指令信号ｅ＊及びインバーター出力電流を反映するフィードバック信号ｉｏの外積により、インバーター無効電力を反映する信号Ｑを計算する。
【００７１】
図１７を参照すると、更に他の実施例において、有効電力制御ユニット１２０は、フィードフォワード計算ユニットＧｃ及び第２の調節ユニット１２４を更に含む。フィードフォワード計算ユニットＧｃは、加速度信号Ｓａを受信し計算して周波数制御信号Ｓｆを生じることに用いられる。第２の調節ユニット１２４は、周波数制御信号Ｓｆを受信して角周波数制御信号ωｒ及びインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒを調節することに用いられる。
【００７２】
図１７を参照すると、更に１つの実施例において、第１の補正信号提供ユニット１１０は、第１の補正信号生成ユニット１１２及び第１の比例ユニットＤｐを含む。第１の補正信号生成ユニット１１２は、角周波数制御信号ωｒ及び周波数設定信号ωｓｅｔを受信し計算して周波数偏差信号Ｓｄを生じることに用いられる。第１の比例ユニットＤｐは、周波数偏差信号Ｓｄを受信し計算してトルク補正信号ΔＴを生じることに用いられる。
【００７３】
図１７を参照すると、他の実施例において、第２の補正信号提供ユニット１３０は、振幅値計算ユニットＭａｇ、第２の補正信号生成ユニット１３２及び第２の比例ユニットＤｑを含む。振幅値計算ユニットＭａｇは、インバーター出力電圧フィードバック信号Ｖｆにより振幅値信号Ｖｏｄを計算することに用いられる。第２の補正信号生成ユニット１３２は、振幅値信号Ｖｏｄ及び電圧設定信号Ｖｓｅｔを受信し比較して電圧偏差信号Ｓｖを生じることに用いられる。第２の比例ユニットＤｑは、電圧偏差信号Ｓｖを受信し計算して無効電力補正信号を反映する信号ΔＱを生じることに用いられる。
【００７４】
図１８は、本発明の更に１つの実施例に係るインバーター制御装置１００ｇを示す概略図である。図１７に示すようなインバーター制御装置１００ｆと比べ、ここのインバーター制御装置１００ｇの有効電力制御ユニット１２０は、フィードフォワード計算ユニットＧｃ及び第２の調節ユニット１２４を含まれなく、第１の調節ユニット１２６を含む。この第１の調節ユニット１２６は、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄを受信して角周波数制御信号ωｒを調節し、積分ユニット１／ｓによりインバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒを出力することに用いられる。
【００７５】
図１９は、本発明の更に他の実施例に係るインバーター制御装置１００ｈを示す概略図である。注意すべきなのは、図１９に示すようなインバーター制御装置１００ｈは、図１７〜図１８に示すようなインバーター制御装置１００ｆ〜１００ｇを統合するものである。詳細的には、図１９のインバーター制御装置１００ｈは、図１７のフィードフォワード計算ユニットＧｃの技術及び図１８の周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄの技術を統合するものである。図１９に示すように、インバーター制御装置１００ｈの有効電力制御ユニット１２０は、第１の調節ユニット１２６、フィードフォワード計算ユニットＧｃ及び第２の調節ユニット１２４を更に含む。第１の調節ユニット１２６は、周波数フィードフォワード信号ωｆｆｄ及び積分ユニット１／Ｊｓの出力する第１の周波数制御信号を受信して第３の周波数制御信号を生じることに用いられる。フィードフォワード計算ユニットＧｃは、加速度信号Ｓａを受信し計算して周波数制御信号Ｓｆを生じることに用いられる。第２の調節ユニット１２４は、周波数制御信号Ｓｆ及び第３の周波数制御信号を受信し、インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号ωｒを出力することに用いられる。積分ユニット１／ｓは、前記インバーター出力電圧周波数を反映する制御信号を受信して、インバーター出力電圧位相を反映する角度制御信号θｒを生じることに用いられる。
【００７６】
図１９を参照すると、ここのインバーター制御装置１００ｈの無効電力制御ユニット１４０は、第３の調節ユニット１４８を更に含み、この第３の調節ユニット１４８は、励磁フィードフォワード信号Ψｆｆｄを受信し、励磁フィードフォワード信号Ψｆｆｄ及び無効電力偏差信号により、仮想励磁制御信号Ψｆを調節することに用いられる。図７に示すような電圧フィードフォワード技術原理と類似し、無効電力制御ユニットがＤｅｍａｎｄ（Ｄｅｍａｎｄ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ）モデルにある場合、一般的に装置が安定的に上位制御システムの下達する無効電力指令を追跡することが要望される。しかしながら、グリッド電圧の振幅値が変動する場合、既存の制御装置が出力する電流又は無効電力はその指令から逸脱し、ひいてはインバーターのオーバーロード又は過電流障害によるシャットダウンを引き起こしてしまう。上記図１９の実施例において、無効電力制御ユニットに励磁フィードフォワード信号Ψｆｆｄを導入し、Ｄｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧振幅値の変動に対する優れた頑健性（又は安定性と称される）を持たせることができる。励磁フィードフォワード信号が採用されない時と励磁フィードフォワード信号が採用される時のインバーター無効電力の動的応答曲線は、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照して、その結果に関する記述は図８（ａ）及び図８（ｂ）の説明を合わせて参照して、ここに繰り返して説明しない。これに鑑みて、無効電力制御ユニットに励磁フィードフォワード信号Ψｆｆｄを加えることにより、インバーターの出力電流又は無効電力がグリッド電圧振幅値変動の影響を受けなく、依然としてよく電力指令を追跡し、更にＤｅｍａｎｄ制御モデルのグリッド電圧振幅値の変動に対する優れた頑健性を持たせる。
【００７７】
図２０は、本発明の一実施例に係る制御信号生成システム２００を示す概略図である。図面に示すように、制御信号生成システム２００は、インバーター制御装置２１０及びパルス幅変調ユニット２２０を含み、このインバーター制御装置２１０は、上記各実施例に記載のインバーター制御装置１００〜１００ｏであってもよい。操作上において、パルス幅変調ユニット２２０は、インバーター制御装置２１０の生成する電圧指令信号ＯＵＴによりスイッチ信号ＳＷを生じ、スイッチ信号ＳＷによりインバーター中の複数のスイッチ素子を制御することに用いられる。
【００７８】
図２１は、本発明の他の実施例に係る制御信号生成システム２００ａを示す概略図である。図２０に示すような制御信号生成システム２００と比べ、ここの制御信号生成システム２００ａは、電圧制御ユニット２３０を更に含む。操作上において、電圧制御ユニット２３０は、インバーター制御装置２１０の電圧指令信号ＯＵＴ及びインバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏを受信し、電圧指令信号ＯＵＴ及びインバーター出力電圧を反映するフィードバック信号ｖｏにより閉ループ制御をして第１の電圧指令信号ＯＵＴ１を生成することに用いられる。パルス幅変調ユニット２２０は、第１の電圧指令信号ＯＵＴ１によりスイッチ信号ＳＷを生じ、スイッチ信号ＳＷによりインバーターにおける前記スイッチ素子を制御することに用いられる。
【００７９】
図２２は、本発明の更に１つの実施例に係る制御信号生成システム２００ｂを示す概略図である。図２１に示すような制御信号生成システム２００ａと比べ、ここの制御信号生成システム２００ｂは、調節ユニット２４０を更に含み、この調節ユニット２４０は、電圧指令信号ＯＵＴを受信して第１の電圧指令信号ＯＵＴ１を調節し第２の電圧指令信号ＯＵＴ２を生成することに用いられる。
【００８０】
上記本発明の実施形態から、本発明を応用すると以下のメリットがあることが明らかである。本発明の実施例は、電圧源型系統連系技術に属する制御信号生成システム及びそのインバーター制御装置を提供し、制御電圧源特性系統連系（電力システム中の同期発電机と類似する）を採用してグリッドの電圧及び周波数と一緒に調節することにより、グリッドの安定性を向上させる。これ以外、本発明の実施例に提出される制御信号生成システム及びそのインバーター制御装置は、同時に系統連系モデル及び独立モデルを両立させることができ、制御構成を切り換える必要がなく、且つ系統連系・オフグリッドの切り換え中に負荷電気の提供が妨害されなく、グリッドとマイクログリッドとの間のシームレス切り換えを実現する。
【００８１】
本発明の実施形態を前述の通りに開示したが、これは、本発明を限定するものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、したがって、本発明の保護範囲は、後の特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００８２】
１００〜１００ｏ  インバーター制御装置
１１０  第１の補正信号提供ユニット
１１２  第１の補正信号生成ユニット
１１４  第１の選択ユニット
１２０  有効電力制御ユニット
１２１  駆動トルク生成ユニット
１２２  重畳ユニット
１２４  第１の調節ユニット
１２６  第２の調節ユニット
１３０  第２の補正信号提供ユニット
１３２  第２の補正信号生成ユニット
１３４  第２の選択ユニット
１４０  無効電力制御ユニット
１４２  無効偏差生成ユニット
１４４、１４８  第３の調節ユニット
１５０  処理ユニット
２００〜２００ｂ  制御信号生成システム
２１０  インバーター制御装置
２２０  パルス幅変調ユニット
２３０  電圧制御ユニット
２４０  調節ユニット
【図１】
2016093103.tif 000011
【図２】
2016093103.tif 000012
【図３】
2016093103.tif 000013
【図４ａ】
2016093103.tif 000014
【図４ｂ】
2016093103.tif 000015
【図５】
2016093103.tif 000016
【図６ａ】
2016093103.tif 000017
【図６ｂ】
2016093103.tif 000018
【図７】
2016093103.tif 000019
【図８ａ】
2016093103.tif 000020
【図８ｂ】
2016093103.tif 000021
【図９】
2016093103.tif 000022
【図１０】
2016093103.tif 000023
【図１１】
2016093103.tif 000024
【図１２】
2016093103.tif 000025
【図１３】
2016093103.tif 000026
【図１４】
2016093103.tif 000027
【図１５】
2016093103.tif 000028
【図１６】
2016093103.tif 000029
【図１７】
2016093103.tif 000030
【図１８】
2016093103.tif 000031
【図１９】
2016093103.tif 000032
【図２０】
2016093103.tif 000033
【図２１】
2016093103.tif 000034
【図２２】
2016093103.tif 000035