JP4400442B2 - 無停電電源装置の並列運転制御方法 - Google Patents
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Description
この回路は、負荷5または入力電源4に並列に接続される第1の変換器1(並列INV)と、電源4と負荷5との間に直列に接続される第2の変換器2(直列INV)とを備え、入力電源4が正常なときは第1の変換器1が蓄電池3の充電制御を行ない、入力電源4が停電したときはスイッチ6を開放して、第1の変換器1が蓄電器3の直流電力を交流に変換して負荷5に電力を供給する。直列に接続される第2の変換器2は、入力電源4の電圧と第2の変換器2の出力電圧Vsoutが所定の値になるように制御される。
まず、蓄電池電圧の指令値Vd*と検出値Vdとの偏差を自動調節器14に入力し、必要な充電電流指令Ib*を算出する。次に、この結果が第1の変換器1の許容電流以内になるように設定したリミッタ(LIM3)16に入力し、その出力を第1の変換器1の出力電流指令Iinv*とする。この電流指令Iinv*と第1の変換器1の出力電流検出値Iinvとの偏差を自動調節器(ACR)18に入力し、その得られた制御信号(λ指令)により第1の変換器1を動作させる。
停電判定信号(34)を受信すると、切替スイッチ25により電流制御ブロックから電圧制御ブロックに制御を切替える。電圧制御ブロックに切り替わると、設定された出力電圧指令値Vout*と出力電圧検出値Voutとの偏差を自動調節器(AVR)22に入力し、出力電圧を所定の値にするための制御信号を演算する。この演算結果を第1の変換器1の制御信号(λ指令)として動作させる。
第2の変換器2は、電源電圧正常時のみ動作する。まず、振幅信号変換器(AVE)52により出力電圧の平均値(または実効値)を検出し、その検出電圧と出力電圧指令値Vout*との偏差を算出する。算出された偏差量を自動調節器(AVR)44に入力し、無停電電源装置の出力電圧振幅を所定の値にするための制御信号を演算する。なお、この演算結果を図示されないPLL(フェーズロックドループ回路)等で作られた入力電圧Vinと同相の基準波形Vref(0°el)に乗じて、第2の変換器2の制御信号(λ指令)を生成し、第2の変換器2を駆動する。
しかしながら、配線インピーダンスは設備毎に異なるため、その都度設計が必要になるだけでなく、装置の大型化・高価格化の要因になるという問題がある。
したがって、この発明の課題は、直並列補償型の無停電電源装置を並列運転させるにあたり、配線インピーダンスのアンバランスによって発生する各無停電電源装置の出力アンバランス(横流)を抑制することにある。
前記負荷の電流を検出しその検出信号から所望の負荷分担量を算出する算出手段と、前記無停電電源装置の出力電流を検出する検出手段と、前記算出手段にて得られた負荷分担量を出力電流指令とし、その出力電流指令と出力電流検出信号とが一致するように制御する電流調節器(ACR)と、出力電圧振幅指令に基準波形を乗算して得られる瞬時電圧波形指令に前記電流調節器の出力を加算して得られる瞬時電圧波形指令と前記交流出力電圧瞬時波形との偏差を零にする電圧調節器(AVR)とを用い、この電圧調節器(AVR)の出力に前記基準波形を乗算して得られる電圧波形指令に基づき前記第2の変換器を制御することを特徴とする。
前記負荷の電流を検出しその検出信号から所望の負荷分担量を算出する算出手段と、前記無停電電源装置の出力電流を検出する検出手段と、前記算出手段にて得られた負荷分担量を出力電流指令とし、この出力電流指令値と出力電流検出値との瞬時偏差を求め、この瞬時偏差の有効電力成分と無効電力成分を演算する演算手段と、前記有効電力成分を調整する第1の自動調節器(AFR)と、前記無効電力成分を調整する第2の自動調節器(AVR)と、この第2の自動調節器の出力と出力電圧指令との和を出力電圧振幅指令とし、この指令と出力電圧の振幅値との偏差を零にする第3の自動調節器(AVR)とを用い、この第3の自動調節器(AVR)の出力に入力電圧と同相の基準波形を乗算して出力電圧振幅信号を生成し、前記第1の自動調節器(AFR)の出力に入力電圧の90度位相波形を乗算して出力電圧位相信号を生成し、この出力電圧位相信号と前記出力電圧振幅信号との和に基づき前記第2の変換器を制御することを特徴とする。
これは、従来の無停電電源装置の入力電源4と負荷5との間に、直列接続される第2の変換器2の制御に関するものであり、従って以下ではその制御方法を主に説明する。つまり、図1に示すように、第2の変換器2の出力電圧の制御を従来の平均値制御から瞬時波形制御に変更するとともに、アンバランス抑制制御部の演算結果を、出力電圧指令(波形指令)に反映させるようにした点が特徴である。
まず、各無停電電源装置は並列システムの負荷電流ILを検出し、システムにより設定される自己分担比(1/n)を乗じて出力電流指令Iout*を算出する。この出力電流指令Iout*と自己の電流検出値Ioutとの瞬時偏差を、自動調節器(ACR)49に入力する。ACR49は上記偏差をゼロとするために必要な、出力電圧Voutに加算されるべき電圧波形ΔVout*を出力する。こうして算出されたΔVout*を、定格出力電圧指令Vout*に加算することにより、第2の変換器2の出力電圧指令Vout**とする。
従来の電圧制御は、無停電電源装置出力電圧Voutの振幅を所定の値に制御する、いわゆる平均値制御を行なっている。ここでは、アンバランス抑制のため、振幅に加えて位相を制御するもので、要点は以下の通りである。
まず、従来の出力電圧指令Vout*(振幅値)に、上述の基準波形Vref(0°el)を乗じることで、電圧指令を瞬時波形に変更している。また、出力電圧検出値Voutも平均値への変換をやめ、瞬時波形を制御対象としている。
以上のような制御をすることにより、配線インピーダンスに関わらず、負荷に安定した電圧を供給するとともに、所望の負荷電流を適宜な分担比で供給することができる。
その要点は、図1で説明した負荷電流ILに基づく出力電流指令Iout*と、自己の出力電流検出値Ioutとの瞬時偏差ΔIを、有効電力成分と無効電力成分とに成分分解し、有効電力成分に対しては位相制御を、また無効電力成分に対しては振幅制御を行ない、その結果を合成して第2の変換器2の出力電圧とすることで、アンバランス電流の抑制を実現する点にある。なお、各電力成分と電圧振幅・位相の関係については、電力系統制御等で一般的に利用されているため、説明は省略する。必要ならば、「社団法人電気学会,1987年発行“半導体変換回路”,p216“系統連系時におけるインバータ出力の有効電力および無効電力”の項」を参照されたい。
まず、各無停電電源装置は並列システムの負荷電流ILを検出し、システムにより設定される自己分担比(1/n)を乗じて出力電流指令Iout*を算出する。この出力電流指令Iout*と自己の電流検出値Ioutとの瞬時偏差ΔIを、成分分解回路53に入力する。成分分解回路53は入力電圧Vinを規準として、同相成分を有効電力成分ΔIpとして直流量として出力する。このような成分分解回路の一般的なものとして、座標変換理論等を利用したものが知られている。例えば、特開2004−156986号公報では、停電検出のための電圧検出方法として、座標変換理論を用いて同相成分と90°位相成分とを抽出している。
一方、成分分解回路53から出力された無効電力成分ΔIqは自動調節器(AVR)59に入力され、ΔIqがゼロとなるための位相調整指令に変換され、無停電電源装置の出力電圧指令Vout*に加算されて出力電圧指令Vout**となる。
以上のように、第2の変換器2の出力電圧制御を行なうことにより、配線インピーダンスに関わらず、負荷に安定した電圧を供給するとともに、所望の負荷電流を適宜な分担比で供給することができる。
Claims (2)
- 電力貯蔵装置と、負荷と並列に接続されて順逆両方向に電力変換可能な第1の変換器と、交流電源を開閉するスイッチと、このスイッチと負荷との間にその交流出力側を直列接続され順逆両方向に電力変換可能な第2の変換器とを設け、交流電源電圧が正常な場合には前記スイッチを閉じ、前記第2の変換器の交流出力電圧と前記交流電源電圧との和が所定の値となるように前記第2の変換器を制御するとともに、前記第1の変換器を前記第2の変換器と前記電力貯蔵装置とに電力を供給するように制御し、交流電源電圧が許容電圧範囲を逸脱したときには、前記スイッチを開いて、前記第1の変換器を前記負荷に印加する交流電圧が所定の値となるように制御する無停電電源装置を複数台、その入力電源および負荷を共通にして互いに並列運転するときは、
前記負荷の電流を検出しその検出信号から所望の負荷分担量を算出する算出手段と、前記無停電電源装置の出力電流を検出する検出手段と、前記算出手段にて得られた負荷分担量を出力電流指令とし、その出力電流指令と出力電流検出信号とが一致するように制御する電流調節器(ACR)と、出力電圧振幅指令に基準波形を乗算して得られる瞬時電圧波形指令に前記電流調節器の出力を加算して得られる瞬時電圧波形指令と前記交流出力電圧瞬時波形との偏差を零にする電圧調節器(AVR)とを用い、この電圧調節器(AVR)の出力に前記基準波形を乗算して得られる電圧波形指令に基づき前記第2の変換器を制御することを特徴とする無停電電源装置の並列運転制御方法。 - 電力貯蔵装置と、負荷と並列に接続されて順逆両方向に電力変換可能な第1の変換器と、交流電源を開閉するスイッチと、このスイッチと負荷との間にその交流出力側を直列接続され順逆両方向に電力変換可能な第2の変換器とを設け、交流電源電圧が正常な場合には前記スイッチを閉じ、前記第2の変換器の交流出力電圧と前記交流電源電圧との和が所定の値となるように前記第2の変換器を制御するとともに、前記第1の変換器を前記第2の変換器と前記電力貯蔵装置とに電力を供給するように制御し、交流電源電圧が許容電圧範囲を逸脱したときには、前記スイッチを開いて、前記第1の変換器を前記負荷に印加する交流電圧が所定の値となるように制御する無停電電源装置を、複数台その入力電源および負荷を共通にして互いに並列運転するときは、
前記負荷の電流を検出しその検出信号から所望の負荷分担量を算出する算出手段と、前記無停電電源装置の出力電流を検出する検出手段と、前記算出手段にて得られた負荷分担量を出力電流指令とし、この出力電流指令値と出力電流検出値との瞬時偏差を求め、この瞬時偏差の有効電力成分と無効電力成分を演算する演算手段と、前記有効電力成分を調整する第1の自動調節器(AFR)と、前記無効電力成分を調整する第2の自動調節器(AVR)と、この第2の自動調節器の出力と出力電圧指令との和を出力電圧振幅指令とし、この指令と出力電圧の振幅値との偏差を零にする第3の自動調節器(AVR)とを用い、この第3の自動調節器(AVR)の出力に入力電圧と同相の基準波形を乗算して出力電圧振幅信号を生成し、前記第1の自動調節器(AFR)の出力に入力電圧の90度位相波形を乗算して出力電圧位相信号を生成し、この出力電圧位相信号と前記出力電圧振幅信号との和に基づき前記第2の変換器を制御することを特徴とする無停電電源装置の並列運転制御方法。
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