JP7374816B2 - 電力変換装置の制御システム - Google Patents
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Description
同期発電機を模擬した仮想同期発電機制御が行われ、直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換器を有し、前記電力変換器の出力がLCフィルタを介して電力系統と連系される電力変換装置において、
前記電力変換器の出力電流を検出した出力電流検出値Iacと電力変換装置の内部誘起電圧Efとを入力とし、電力変換器の出力電流で生じる仮想同期インピーダンスによる電圧降下から出力電圧指令値Vac*を演算する仮想同期インピーダンス補償部と、
前記仮想同期発電機制御を行うための同期発電機を模擬した角周波数ωrを演算する角周波数ωr演算部を有した仮想同期発電機モデルと、
前記電力変換装置の出力電圧を検出した出力電圧検出値Vacを入力とし、電力変換装置の出力電圧の復帰時に、前記仮想同期発電機モデルの角周波数の初期化を行う機能を有したPLL(Phase Locked Loop)部と、
前記出力電流検出値Iacのフィードフォワード項を備えて電流指令値を出力するPI制御型の電圧制御系と、該電圧制御系のインナーループに構成され、出力電圧指令値Vac*又は出力電圧検出値Vacのフィードフォワード項を備えたP制御型の電流制御系とを有し、前記出力電圧検出値Vacが出力電圧指令値Vac*と一致するように制御するための出力電圧制御指令Vcmdを出力する出力電圧制御部とを備え、
前記出力電圧制御部は、
前記出力電流検出値Iacが閾値を超える過電流となっていない通常動作時は、前記電流制御系のフィードフォワード項として前記仮想同期インピーダンス補償部で演算された出力電圧指令値Vac*を選択し、前記仮想同期発電機モデルに従った電圧制御系および電流制御系として動作させ、
電力変換装置の出力電圧が低下して前記出力電流検出値Iacが閾値を超える過電流となったときは、前記仮想同期発電機モデルの出力角周波数を前記PLL部の出力角周波数ωpllに切換え、前記電流制御系のフィードフォワード項として出力電圧検出値Vacを選択し、電流制御系として動作させることによって過電流抑制を行い、
前記電力変換装置の出力電圧の復帰時は、前記PLL部の初期化機能により、出力電圧検出値VacとPLL部の出力との位相差が閾値未満となった時点で前記仮想同期発電機モデルの出力角周波数を前記角周波数ωr演算部の出力に切り換え、前記電流制御系のフィードフォワード項として前記出力電圧指令値Vac*を選択し、前記仮想同期発電機モデルに従った電圧制御系および電流制御系として動作させることを特徴とする。
前記出力電流検出値Iacおよび出力電圧検出値Vacに基いて、出力電流検出値Iacが閾値を超える過電流となっているか否かを判定する過電流抑制動作判定部と、
前記出力電流検出値Iacおよび前記内部誘起電圧Efに基いて前記仮想同期発電機モデルの電気出力Peを演算する電力演算部と、を備え、
前記出力電圧制御部は、前記電圧制御系の電流指令値に対してdq絶対値の制限を行うdq絶対値リミッタ部と、前記dq絶対値リミッタ部の超過分の制御量を前記電圧制御系の積分項から減算するアンチワインドアップ部とを有し、前記過電流抑制動作判定部の判定結果に基づいて前記電流制御系のフィードフォワード項を選択し、
前記仮想同期発電機モデルは、前記電流抑制動作判定部の判定結果に基づいて出力角周波数を切り換えるセレクタを有し、
前記仮想同期発電機モデルの角周波数ωr演算部は、出力指令Prefと前記電力演算部で演算された電気出力Peの差分を角周波数ωrで除して入力トルクを求め、該入力トルクより制動トルクを減じた後積分定数Mで除してから積分を行う回路に構成されていることを特徴とする。
(2)請求項2に記載の発明によれば、前記電流指令値に対して制限を行うdq絶対値リミッタ部を設けたので、電流を一定の大きさに制限した状態で運転を継続することができる。また、アンチワインドアップ部を設けたので、電流制御中に電圧制御系の積分項の飽和を防止することができる。
2…電力変換器
3…LCフィルタ
4…トランス
5…電力系統
11…仮想同期インピーダンス補償部
12,20…変流器
13…過電流抑制動作判定部
14…計器用変圧器
15…電力演算部
16…仮想同期発電機モデル
17…PLL部
18…PCS出力電圧制御部
19…PWM部
21,24,29,31,41,44…減算器
22…PI制御の比例項
23…PI制御の積分項
25…dq絶対値リミッタ部
26,48…バッファ
27,28,34,46…加算器
30…ゲイン乗算器
32…比例アンプ
33…スイッチ
42,45…除算器
43…ダンピングブロック
47…セレクタ
Claims (2)
- 同期発電機を模擬した仮想同期発電機制御が行われ、直流電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換器を有し、前記電力変換器の出力がLCフィルタを介して電力系統と連系される電力変換装置において、
前記電力変換器の出力電流を検出した出力電流検出値Iacと電力変換装置の内部誘起電圧Efとを入力とし、電力変換器の出力電流で生じる仮想同期インピーダンスによる電圧降下から出力電圧指令値Vac*を演算する仮想同期インピーダンス補償部と、
前記仮想同期発電機制御を行うための同期発電機を模擬した角周波数ωrを演算する角周波数ωr演算部を有した仮想同期発電機モデルと、
前記電力変換装置の出力電圧を検出した出力電圧検出値Vacを入力とし、電力変換装置の出力電圧の復帰時に、前記仮想同期発電機モデルの角周波数の初期化を行う機能を有したPLL(Phase Locked Loop)部と、
前記出力電流検出値Iacのフィードフォワード項を備えて電流指令値を出力するPI制御型の電圧制御系と、該電圧制御系のインナーループに構成され、出力電圧指令値Vac*又は出力電圧検出値Vacのフィードフォワード項を備えたP制御型の電流制御系とを有し、前記出力電圧検出値Vacが出力電圧指令値Vac*と一致するように制御するための出力電圧制御指令Vcmdを出力する出力電圧制御部とを備え、
前記出力電圧制御部は、
前記出力電流検出値Iacが閾値を超える過電流となっていない通常動作時は、前記電流制御系のフィードフォワード項として前記仮想同期インピーダンス補償部で演算された出力電圧指令値Vac*を選択し、前記仮想同期発電機モデルに従った電圧制御系および電流制御系として動作させ、
電力変換装置の出力電圧が低下して前記出力電流検出値Iacが閾値を超える過電流となったときは、前記仮想同期発電機モデルの出力角周波数を前記PLL部の出力角周波数ωpllに切換え、前記電流制御系のフィードフォワード項として出力電圧検出値Vacを選択し、電流制御系として動作させることによって過電流抑制を行い、
前記電力変換装置の出力電圧の復帰時は、前記PLL部の初期化機能により、出力電圧検出値VacとPLL部の出力との位相差が閾値未満となった時点で前記仮想同期発電機モデルの出力角周波数を前記角周波数ωr演算部の出力に切り換え、前記電流制御系のフィードフォワード項として前記出力電圧指令値Vac*を選択し、前記仮想同期発電機モデルに従った電圧制御系および電流制御系として動作させることを特徴とする電力変換装置の制御システム。 - 前記出力電流検出値Iacおよび出力電圧検出値Vacに基いて、出力電流検出値Iacが閾値を超える過電流となっているか否かを判定する過電流抑制動作判定部と、
前記出力電流検出値Iacおよび前記内部誘起電圧Efに基いて前記仮想同期発電機モデルの電気出力Peを演算する電力演算部と、を備え、
前記出力電圧制御部は、前記電圧制御系の電流指令値に対してdq絶対値の制限を行うdq絶対値リミッタ部と、前記dq絶対値リミッタ部の超過分の制御量を前記電圧制御系の積分項から減算するアンチワインドアップ部とを有し、前記過電流抑制動作判定部の判定結果に基づいて前記電流制御系のフィードフォワード項を選択し、
前記仮想同期発電機モデルは、前記電流抑制動作判定部の判定結果に基づいて出力角周波数を切り換えるセレクタを有し、
前記仮想同期発電機モデルの角周波数ωr演算部は、出力指令Prefと前記電力演算部で演算された電気出力Peの差分を角周波数ωrで除して入力トルクを求め、該入力トルクより制動トルクを減じた後積分定数Mで除してから積分を行う回路に構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置の制御システム。
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