JP2001275256A - マイクロタービンの系統連係装置 - Google Patents
マイクロタービンの系統連係装置Info
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
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- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 101000581533 Homo sapiens Methylcrotonoyl-CoA carboxylase beta chain, mitochondrial Proteins 0.000 description 1
- 102100027320 Methylcrotonoyl-CoA carboxylase beta chain, mitochondrial Human genes 0.000 description 1
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
-
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低圧の商用にマイクロタービンを連係したと
き、高調波電流、逆相電流などが発生し、マイクロター
ビンの出力を充分に引き出すことが出来ない。 【解決手段】 配電線に双方向変換器を接続し、この変
換器に高調波電流補償、無効電流補償、逆相電流補償お
よびエネルギー放出の各機能を持たせたものである。
き、高調波電流、逆相電流などが発生し、マイクロター
ビンの出力を充分に引き出すことが出来ない。 【解決手段】 配電線に双方向変換器を接続し、この変
換器に高調波電流補償、無効電流補償、逆相電流補償お
よびエネルギー放出の各機能を持たせたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロタービン
を電力系統に連係するための系統連係に関するものであ
る。
を電力系統に連係するための系統連係に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】分散電源の一つに位置付けられるマイク
ロタービンは、発電機部とタービン部とが一体的に小形
で形成されているところから、環境対策に有効で、ま
た、機器価格や据え付けコスト等より発電コストが低廉
で、かつ短期間での据え付け、発電が可能であることに
より、近年注目されている。
ロタービンは、発電機部とタービン部とが一体的に小形
で形成されているところから、環境対策に有効で、ま
た、機器価格や据え付けコスト等より発電コストが低廉
で、かつ短期間での据え付け、発電が可能であることに
より、近年注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】マイクロタービンと呼
称される容量は、ある容量範囲を有しているが、そのう
ち，５０ｋＷ程度以下の低電力需要家に使用される場合
を考えると、その低電力需要家における負荷は、照明や
現金自動引出機などの単相の負荷割合が多くなってい
る。
称される容量は、ある容量範囲を有しているが、そのう
ち，５０ｋＷ程度以下の低電力需要家に使用される場合
を考えると、その低電力需要家における負荷は、照明や
現金自動引出機などの単相の負荷割合が多くなってい
る。
【０００４】一方、マイクロタービンは三相出力であ
り、単相負荷のみを対象とした場合、最大でマイクロタ
ービン出力の１／√３の負荷しかとれないことになる。
すなわち、マイクロタービンの有する能力（出力）を有
効に引き出すことができない。また、現金自動引出機の
ように、ＣＰＵ製品も負荷として含まれるため高調波電
流を含んだ負荷となることも想定されることから、高調
波電流に応じてマイクロタービンの持つ出力を減定格で
使用しなければならない。
り、単相負荷のみを対象とした場合、最大でマイクロタ
ービン出力の１／√３の負荷しかとれないことになる。
すなわち、マイクロタービンの有する能力（出力）を有
効に引き出すことができない。また、現金自動引出機の
ように、ＣＰＵ製品も負荷として含まれるため高調波電
流を含んだ負荷となることも想定されることから、高調
波電流に応じてマイクロタービンの持つ出力を減定格で
使用しなければならない。
【０００５】更には、当然のことながら三相、単相負荷
が混在することから、配電線における負荷不平衡が発生
する。負荷不平衡が発生すると逆相電流が発電機の回転
子に流れ、これが発電機には余分な電流となって定格出
力を得ようとしたときには過熱してしまい、発電機の有
効利用ができなくなる等の問題を有している。
が混在することから、配電線における負荷不平衡が発生
する。負荷不平衡が発生すると逆相電流が発電機の回転
子に流れ、これが発電機には余分な電流となって定格出
力を得ようとしたときには過熱してしまい、発電機の有
効利用ができなくなる等の問題を有している。
【０００６】本発明の目的は、低電力需要家においてマ
イクロタービンを設置し、商用の電力系統に連係したと
きのマイクロタービンの能力を充分に引き出し、負荷に
は高品質の電力供給を可能にする系統連係装置を提供す
ることにある。
イクロタービンを設置し、商用の電力系統に連係したと
きのマイクロタービンの能力を充分に引き出し、負荷に
は高品質の電力供給を可能にする系統連係装置を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、低圧の商用電
源とマイクロタービンとを遮断機，開閉器を介して系統
連係し、配電線を介して負荷に電力を供給するための系
統連係装置において、前記配電線に接続されエネルギー
を蓄積するためのエネルギー蓄積装置と、前記エネルギ
ー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを交流に変換して配
電線に出力する機能，配電線の高調波電流を打ち消すた
めの電流を出力する高調波電流補償機能，無効電力補償
機能，および逆相電流補償機能を有し、前記配電線に接
続された双方向変換器と、前記マイクロタービンと商用
電源の状態を把握し、前記双方向変換器および前記開閉
器に制御命令を発生する制御回路とでパワーコンディシ
ョナを構成し、このパワーコンディショナを前記系統連
係装置としたものである。
源とマイクロタービンとを遮断機，開閉器を介して系統
連係し、配電線を介して負荷に電力を供給するための系
統連係装置において、前記配電線に接続されエネルギー
を蓄積するためのエネルギー蓄積装置と、前記エネルギ
ー蓄積装置に蓄積されたエネルギーを交流に変換して配
電線に出力する機能，配電線の高調波電流を打ち消すた
めの電流を出力する高調波電流補償機能，無効電力補償
機能，および逆相電流補償機能を有し、前記配電線に接
続された双方向変換器と、前記マイクロタービンと商用
電源の状態を把握し、前記双方向変換器および前記開閉
器に制御命令を発生する制御回路とでパワーコンディシ
ョナを構成し、このパワーコンディショナを前記系統連
係装置としたものである。
【０００８】また、本発明は前記パワーコンディショナ
を筺体内に一体的に収納して構成しものである。
を筺体内に一体的に収納して構成しものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示し
たもので、例えば、三相２００Ｖの商用の低圧電力を遮
断機ＭＣＣＢ−１を介して受電し、接触器ＭＣおよび半
導体よりなる高速スイッチＳＷを通して低電力需要家の
負荷に供給される。負荷としては、三相２００Ｖや単相
２００Ｖ、単相１００Ｖが接続される。ＭＴは低電力需
要家に設置されるマイクロタービンで、例えば、出力数
１０ｋＷ程度のものが使用される。マイクロタービンＭ
Ｔの出力は、単巻トランスＴにおいて４８０Ｖ／２００
Ｖに降圧され、遮断機ＭＣＣＢ−２を通して商用側と連
係される。ＯＣＲｙは過電流リレーで、商用側に異常が
発生してマイクロタービンＭＴより過電流が流れたこと
を検出して高速スイッチＳＷおよび接触器ＭＣを遮断す
る。、ＭＣＣＢ−３はメンテナンス用のバイパス回路を
形成するための遮断機である。１は制御回路、２は双方
向変換器、３はエネルギー蓄積装置で、これら１〜３
と、遮断機ＭＣＣＢ−１などを含む破線で囲んだ部分に
よって系統連係装置である本発明のパワーコンディショ
ナＰＣが構成される。
たもので、例えば、三相２００Ｖの商用の低圧電力を遮
断機ＭＣＣＢ−１を介して受電し、接触器ＭＣおよび半
導体よりなる高速スイッチＳＷを通して低電力需要家の
負荷に供給される。負荷としては、三相２００Ｖや単相
２００Ｖ、単相１００Ｖが接続される。ＭＴは低電力需
要家に設置されるマイクロタービンで、例えば、出力数
１０ｋＷ程度のものが使用される。マイクロタービンＭ
Ｔの出力は、単巻トランスＴにおいて４８０Ｖ／２００
Ｖに降圧され、遮断機ＭＣＣＢ−２を通して商用側と連
係される。ＯＣＲｙは過電流リレーで、商用側に異常が
発生してマイクロタービンＭＴより過電流が流れたこと
を検出して高速スイッチＳＷおよび接触器ＭＣを遮断す
る。、ＭＣＣＢ−３はメンテナンス用のバイパス回路を
形成するための遮断機である。１は制御回路、２は双方
向変換器、３はエネルギー蓄積装置で、これら１〜３
と、遮断機ＭＣＣＢ−１などを含む破線で囲んだ部分に
よって系統連係装置である本発明のパワーコンディショ
ナＰＣが構成される。
【００１０】パワーコンディショナＰＣの制御回路１
は、ＰＣ内機器およびマイクロタービンＭＴの状態（運
転、故障）を把握し、負荷に安定的な電源を供給すると
共に、商用側に安全な接続状態を確保するための総合的
なシーケンス制御装置で、マンマシンインタフェース機
能を備えている。また、この制御回路１は、マイクロタ
ービンＭＴの単独運転を検出する機能を有しており、商
用系統側の電圧とマイクロタービンＭＴ側の電圧とを比
較し、連係時にはあり得ない位相角差となったことを検
出して単独運転と判断し、高速スイッチＳＷおよび接触
器ＭＣを遮断する。商用側復電後は、マイクロタービン
ＭＴとの同期確認後に接触器ＭＣと高速スイッチＳＷと
を再投入する。
は、ＰＣ内機器およびマイクロタービンＭＴの状態（運
転、故障）を把握し、負荷に安定的な電源を供給すると
共に、商用側に安全な接続状態を確保するための総合的
なシーケンス制御装置で、マンマシンインタフェース機
能を備えている。また、この制御回路１は、マイクロタ
ービンＭＴの単独運転を検出する機能を有しており、商
用系統側の電圧とマイクロタービンＭＴ側の電圧とを比
較し、連係時にはあり得ない位相角差となったことを検
出して単独運転と判断し、高速スイッチＳＷおよび接触
器ＭＣを遮断する。商用側復電後は、マイクロタービン
ＭＴとの同期確認後に接触器ＭＣと高速スイッチＳＷと
を再投入する。
【００１１】双方向変換器２は、周知のアクティブフイ
ルタ等が用いられるが、この変換器２は高調波電流補
償，無効電力補償，逆相電流補償，エネルギー蓄積装置
の充電および放電の各機能を有しており、エネルギー蓄
積装置の放電機能は、商用とマイクロタービンの両電源
喪失時に動作するが、他の機能は商用とマイクロタービ
ンとの連係時，商用のみの給電時およびマイクロタービ
ンのみの給電時と、何れの状態時においても動作する。
なお、充電時には、上記したアクティブフイルタそのも
のを使用せずに、整流器とスイッチが用いられる。
ルタ等が用いられるが、この変換器２は高調波電流補
償，無効電力補償，逆相電流補償，エネルギー蓄積装置
の充電および放電の各機能を有しており、エネルギー蓄
積装置の放電機能は、商用とマイクロタービンの両電源
喪失時に動作するが、他の機能は商用とマイクロタービ
ンとの連係時，商用のみの給電時およびマイクロタービ
ンのみの給電時と、何れの状態時においても動作する。
なお、充電時には、上記したアクティブフイルタそのも
のを使用せずに、整流器とスイッチが用いられる。
【００１２】双方向変換器２が、高調波電流補償機能と
して動作する場合は、負荷側に流れる高調波電流を検出
し、この電流とは逆極性で略同等の電流値を双方向変換
器にて作成して配電線に出力することによって等価的に
高調波電流を打ち消して電源側の電流を正弦波状とす
る。
して動作する場合は、負荷側に流れる高調波電流を検出
し、この電流とは逆極性で略同等の電流値を双方向変換
器にて作成して配電線に出力することによって等価的に
高調波電流を打ち消して電源側の電流を正弦波状とす
る。
【００１３】双方向変換器２が無効電力補償機能として
動作する場合は、例えば、変換器２の出力電流に電源電
圧と９０度位相差を持つ基本波電流を重畳させると電源
電流の位相差が変化し、等価的に無効電力を制御したと
同等の効果が得られる。したがって、力率を１に制御し
たり、或いは系統に逆潮流が生じた場合には、この力率
を適正に制御することによって、低圧配電線各部の電圧
上昇を抑制することができる。
動作する場合は、例えば、変換器２の出力電流に電源電
圧と９０度位相差を持つ基本波電流を重畳させると電源
電流の位相差が変化し、等価的に無効電力を制御したと
同等の効果が得られる。したがって、力率を１に制御し
たり、或いは系統に逆潮流が生じた場合には、この力率
を適正に制御することによって、低圧配電線各部の電圧
上昇を抑制することができる。
【００１４】双方向変換器２が逆相電流補償機能として
動作する場合は、配電線の三相電流を検出し、三相電流
平衡時の正相ベクトルに対し、不平衡負荷状態が発生し
て電流が不平衡となり、逆相ベクトルとなったことを検
出して変換器２の出力を調節し、逆相に伴う電流がマイ
クロタービンＭＴに流れないよう制御される。
動作する場合は、配電線の三相電流を検出し、三相電流
平衡時の正相ベクトルに対し、不平衡負荷状態が発生し
て電流が不平衡となり、逆相ベクトルとなったことを検
出して変換器２の出力を調節し、逆相に伴う電流がマイ
クロタービンＭＴに流れないよう制御される。
【００１５】エネルギー蓄積装置充電機能は、電源喪失
状態でなければ蓄積装置３への充電はいつでも可能であ
るが、割安な夜間電力を受電し交流を直流に変換して充
電すればより効果が生ずる。
状態でなければ蓄積装置３への充電はいつでも可能であ
るが、割安な夜間電力を受電し交流を直流に変換して充
電すればより効果が生ずる。
【００１６】負荷電源が喪失した場合、制御回路１は直
ちに双方向変換器２に対してインバータ動作を指示する
ことによって、この変換器２は、エネルギー蓄積装置３
に蓄積されていた直流を交流に変換し負荷への電力供給
を開始する。この場合、負荷側から見て半サイクル以下
の瞬断はあるものの停電には至らずに電力供給を継続す
ることができる。 図２は、上述したパワーコンディシ
ョナＰＣは、その各機器は筺体内に一体的に収納され、
これを商用とマイクロタービンＭＴとの系統連係装置と
して使用した場合を示したもので、パワーコンディショ
ナＰＣを使用することによって三相２００Ｖ，単相２０
０Ｖおよび単相１００Ｖ負荷への対応が可能となる。す
なわち、三相の低圧電力を受電するだけで電灯負荷にも
電力供給が可能となる。
ちに双方向変換器２に対してインバータ動作を指示する
ことによって、この変換器２は、エネルギー蓄積装置３
に蓄積されていた直流を交流に変換し負荷への電力供給
を開始する。この場合、負荷側から見て半サイクル以下
の瞬断はあるものの停電には至らずに電力供給を継続す
ることができる。 図２は、上述したパワーコンディシ
ョナＰＣは、その各機器は筺体内に一体的に収納され、
これを商用とマイクロタービンＭＴとの系統連係装置と
して使用した場合を示したもので、パワーコンディショ
ナＰＣを使用することによって三相２００Ｖ，単相２０
０Ｖおよび単相１００Ｖ負荷への対応が可能となる。す
なわち、三相の低圧電力を受電するだけで電灯負荷にも
電力供給が可能となる。
【００１７】図３は、マイクロタービンＭＴが商用の低
圧電力側と電灯側とにそれぞれ電源切替器５，６を介し
て連係された場合を示したもので、パワーコンディショ
ナＰＣを電灯側と電源切替器６を介して接続したもので
ある。この場合、逆相電流の補償制御を行うことにより
マイクロタービンの出力を有効に引き出すことが出来
る。
圧電力側と電灯側とにそれぞれ電源切替器５，６を介し
て連係された場合を示したもので、パワーコンディショ
ナＰＣを電灯側と電源切替器６を介して接続したもので
ある。この場合、逆相電流の補償制御を行うことにより
マイクロタービンの出力を有効に引き出すことが出来
る。
【００１８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、配電線
に双方向変換器を接続し、この変換器に高調波電流補償
機能、無効電力補償機能、逆相電流補償機能およびエネ
ルギー蓄積装置の充放電機能を持たせるように構成した
ものであるから、低圧受電するだけで、電灯にも電力供
給ができ、高調波電流負荷（整流器負荷）があっても商
用に高調波電流が流出しない。また、力率１での運転が
できるので電気代が節約出来、更には、商用、マイクロ
タービン共に電源喪失時でもパワーコンディショナにエ
ネルギー蓄積装置を持たせたことによって、停電するこ
となく負荷に電力供給が可能となるものである。
に双方向変換器を接続し、この変換器に高調波電流補償
機能、無効電力補償機能、逆相電流補償機能およびエネ
ルギー蓄積装置の充放電機能を持たせるように構成した
ものであるから、低圧受電するだけで、電灯にも電力供
給ができ、高調波電流負荷（整流器負荷）があっても商
用に高調波電流が流出しない。また、力率１での運転が
できるので電気代が節約出来、更には、商用、マイクロ
タービン共に電源喪失時でもパワーコンディショナにエ
ネルギー蓄積装置を持たせたことによって、停電するこ
となく負荷に電力供給が可能となるものである。
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の系統連係状態を示す接続図。
【図３】本発明の系統連係状態を示す他の接続図。
１…制御回路 ２…双方向変換器 ３…エネルギー蓄積装置 ＰＣ…パワーコンディショナ ＭＣＣＢ…遮断器 ＭＴ…マイクロタービン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 勇 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 吉田 利夫 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 山口 克昌 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 (72)発明者 横澤 敬通 東京都品川区大崎２丁目１番17号 株式会 社明電舎内 Ｆターム(参考） 5G066 EA03 FA01 FB11 HB02 JA05 JB03
Claims (2)
- 【請求項１】低圧の商用電源とマイクロタービンとを遮
断機，開閉器を介して系統連係し、配電線を介して負荷
に電力を供給するための系統連係装置において、前記配
電線に接続されエネルギーを蓄積するためのエネルギー
蓄積装置と、前記エネルギー蓄積装置に蓄積されたエネ
ルギーを交流に変換して配電線に出力する機能，配電線
の高調波電流を打ち消すための電流を出力する高調波電
流補償機能，無効電力補償機能，および逆相電流補償機
能を有し、前記配電線に接続された双方向変換器と、前
記マイクロタービンと商用電源の状態を把握し、前記双
方向変換器および前記開閉器に制御命令を発生する制御
回路とでパワーコンディショナを構成し、このパワーコ
ンディショナを前記系統連係装置としたことを特徴とし
たマイクロタービンの系統連係装置。 - 【請求項２】前記パワーコンディショナは、筺体内に一
体的に収納したことを特徴とした請求項１記載のマイク
ロタービンの系統連係装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000087874A JP2001275256A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | マイクロタービンの系統連係装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000087874A JP2001275256A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | マイクロタービンの系統連係装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001275256A true JP2001275256A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18603823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000087874A Pending JP2001275256A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | マイクロタービンの系統連係装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001275256A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014162617A1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine generation system |
| CN107579522A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-12 | 云南电网有限责任公司西双版纳供电局 | 基于Ip‑Iq理论谐波治理与无功补偿的协调控制*** |
-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000087874A patent/JP2001275256A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014162617A1 (en) * | 2013-04-05 | 2014-10-09 | Hitachi, Ltd. | Gas turbine generation system |
| JP2016517255A (ja) * | 2013-04-05 | 2016-06-09 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン発電システム |
| CN107579522A (zh) * | 2017-09-11 | 2018-01-12 | 云南电网有限责任公司西双版纳供电局 | 基于Ip‑Iq理论谐波治理与无功补偿的协调控制*** |
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