JP7078463B2 - 電力系統安定化システム - Google Patents
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Description
本発明の第1の実施の形態を図1~図7に基づき詳細に説明する。
・系統擾乱時のスイッチング周波数の低下の有効無効の切替信号Sw_en1
・系統擾乱時のスイッチング周波数設定値fsw1、fsw2・・・fswn
が外部入力装置10から制御部9に入力される。
図2Aに示すように、制御部9は、充電率演算器51と、出力電力制限値演算器52とを備えている。
出力電力制限値演算器52は、充電率SOCから蓄電池1の許容放電電力、許容充電電力を算出し、その値を電力変換部3の最大出力有効電力の制限値Pmaxと最小出力有効電力の制限値Pminとして、後述するリミッタ61に出力する。換言すれば、出力電力制限値演算器52は、蓄電池1の充電状況に基づき、蓄電池からどの程度の放電が可能であるのかを判定するとともに、どの程度の電力を蓄電池に充電可能なのかを判定し、これにより電力変換部3の最大出力有効電力の制限値を設定する。
以下、第1の実施の形態の幾つかの変形例について、図6~図8を参照して説明する。
図6は、第1の実施の形態の第1の変形例について説明するグラフである。第1の実施の形態では、スイッチング周波数演算部72がスイッチング周波数fswを基準値fsw0からfsw1に一段階だけ変更される場合を例として説明した。これに対し、第1の変形例は、スイッチング周波数fswを基準値fsw0から複数段階、例えば2段階(fsw1、fsw2)に変更する。
図7は、第1の実施の形態の第2の変形例について説明するグラフである。第1の実施の形態では、系統擾乱発生時にスイッチング周波数fswを低下させるとともに、電力変換部3の出力電流指令の最大値Icref_maxを増加させるが、第2の変形例では、これに加えて、電力変換部3の出力電流指令の最大値Icref_maxの増加に伴い、その増加された最大値の維持時間tlimを変更する。図7は、電力変換部3の出力電流指令の最大値の継続時間tlimと、電力変換部3の出力電流指令制限値Icref_maxの関係の一例を示している。
図8及び図9を参照して、第1の実施の形態の第3の変形例について説明する。第1の実施の形態では、系統擾乱情報として系統電圧Vsを検知したが、この第3の変形例では、これに代えて、又はこれに加えて、系統6の電圧の系統角周波数ωを系統擾乱情報として取得する。
加算器101は、図8の加算器545から出力された系統角周波数ωと基準角周波数ω0との偏差Δωを絶対値演算器102に出力する。絶対値演算器102はΔωの絶対値を算出して、比較器103に出力する。比較器103はΔωの絶対値が系統角周波数の異常閾値ωthより大きいかどうかを判定する。
次に、第2の実施の形態に係る電力系統安定化システムを説明する。この第2の実施の形態のシステムの全体構成は、図1と略同一であるので図示は省略する。ただし、この第2の実施の形態のシステムでは、制御部9が仮想同期発電機制御を実行するよう構成されており、この点において第1の実施の形態と異なっている。
次に図11を参照して第3の実施の形態の電力系統安定化システムについて説明する。図11に示す第3の実施の形態の電力系統安定化システムは、風力発電機を電源とした再生可能エネルギー発電システムである。すなわち、第3の実施の形態の電力系統安定化システムは、第1の実施の形態と第2の実施の形態の蓄電池1(図1)を、風車18、発電機17、及び整流用電力変換部16で置き換えたものである。この第3の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、系統擾乱発生時にスイッチング素子の電流耐量を増加させることができ、再生可能エネルギー発電システムから供給可能な電力を増加させることができる。また、系統擾乱発生から電力変換装置がスイッチング素子の電流耐量増加を完了するまでの時間を短縮することができる。
次に図12を参照して本発明の第4の実施の形態について説明する。図12は第1~第3の実施の形態の電力安定化システムや再生可能エネルギー発電システムを複数備えた統合型再生可能エネルギー発電システムの例を示している。
Claims (14)
- 入力電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
電力系統の擾乱を検知して系統擾乱情報を出力する系統擾乱検知部と
を備え、
前記制御部は、前記系統擾乱情報に基づき前記電力変換部のスイッチング周波数を低下させるよう構成されると共に、前記スイッチング周波数の低下に伴い、前記電力変換部の出力電流の制限値を基準値から増加させるよう構成された
ことを特徴とする電力系統安定化システム。 - 前記系統擾乱検知部は、電力系統電圧を前記系統擾乱情報として検出する、請求項1に記載の電力系統安定化システム。
- 前記系統擾乱検知部は、外部から前記系統擾乱情報を受信するよう構成されている、請求項1に記載の電力系統安定化システム。
- 前記系統擾乱情報は電力系統電圧であることを特徴とする請求項3に記載の電力系統安定化システム。
- 前記制御部は、前記電力系統電圧が閾値未満となったときに前記電力変換部のスイッチング周波数を低下させる、請求項2又は4に記載の電力系統安定化システム。
- 前記制御部は、前記電力系統電圧の周波数が閾値未満となったときに前記電力変換部のスイッチング周波数を低下させるよう構成された、請求項2又は4に記載の電力系統安定化システム。
- 前記制御部は、増加後の前記制限値を所定の維持時間だけ維持し、前記維持時間の経過後は、前記制限値を減少させることを特徴とする請求項1に記載の電力系統安定化システム。
- 前記制御部は、前記電力変換部を構成するスイッチング素子の温度が閾値以上になったときに前記出力電流の制限値を低下させる、請求項1に記載の電力系統安定化システム。
- 前記制御部は、複数の電圧検出部にて検出された複数の電力系統電圧の値の少なくとも1つに基づき、前記電力変換部のスイッチング周波数を低下させることを特徴とする請求項1に記載の電力系統安定化システム。
- 前記制御部は、仮想同期発電機制御を適用することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の電力系統安定化システム。
- 系統擾乱発生時の前記スイッチング周波数の低下の有効無効を切り替えるための外部入力部を備えることを特徴とする請求項1~10のいずれか1項に記載の電力系統安定化システム。
- 系統擾乱発生時の前記スイッチング周波数の低下時の周波数を設定する外部入力部を備えることを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載の電力系統安定化システム。
- 複数の電力系統安定化システムと、
前記複数の電力系統安定化システムを統合制御する統合制御部と
を備え、
前記複数の電力系統安定化システムは、それぞれ、
入力電力を交流電力に変換する電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部と、
複数の電圧検出部で検出された電力系統電圧に従い電力系統の擾乱を検知して系統擾乱情報を出力する系統擾乱検知部と
を備え、
前記統合制御部は、前記複数の電圧検出部において検出された電力系統電圧を選択的に採用した結果に基づき、前記複数の電力系統安定化システムに備えられた複数の前記電力変換部のスイッチング周波数を低下させ、
複数の前記電力変換部の各々は、温度検出部を備え、
前記統合制御部は、前記複数の電力変換部の各々の前記温度検出部より得られる温度情報に基づき、スイッチング周波数を低下させる前記電力変換部を選択する
ことを特徴とする電力系統安定化システム。 - 前記制御部は、前記系統擾乱情報に基づき前記電力変換部のスイッチング周波数を低下させるよう構成されると共に、前記スイッチング周波数の低下に伴い、前記電力変換部の出力電流の制限値を基準値から増加させるよう構成された、請求項13に記載の電力系統安定化システム。
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