JPS5983539A - Parallel power supplying device to ac system - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、出力電圧または出力電流の振幅および周波数
を独立に調整できる調整部を介して交流系統へ並列給電
する給電装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a power supply device that supplies power in parallel to an AC system through an adjustment section that can independently adjust the amplitude and frequency of an output voltage or output current.

調整部としては発電機として動作する同期機を用いるこ
とができる。その場合、同期機の固定子巻線は始動に際
して給電すべき系統から同期化スイッチを介して遮断可
能であり、回転子軸は外部から駆動される。駆動源とし
ては例えば蒸気タービンやディーゼル機関を用いること
ができる。それらの駆動源は蒸気や燃料の供給量を調節
することによって回転速度を調節し、同期機の周波数を
調節することができる。励磁電流を制御することによっ
て、すなわち、例えば外部直流電源がら供給される直流
電流調整器によって、同期機の出力の振幅を制御あるい
は調整することもできる。同期機の出力電圧の周波数お
よび位相、さらには振幅が系統電圧のそれと一致すると
同期化スイッチ゛が閉じられる。同期化スイッチの閉成
後、同期機は自動的に系統と同期して回転する。As the adjustment section, a synchronous machine that operates as a generator can be used. In this case, the stator winding of the synchronous machine can be disconnected from the supply system during startup via a synchronization switch, and the rotor shaft is driven externally. For example, a steam turbine or a diesel engine can be used as the driving source. The rotational speed of these driving sources can be adjusted by adjusting the amount of steam or fuel supplied, and the frequency of the synchronous machine can be adjusted. It is also possible to control or adjust the amplitude of the output of the synchronous machine by controlling the excitation current, that is to say, for example, by means of a DC current regulator supplied from an external DC power supply. When the frequency and phase as well as the amplitude of the output voltage of the synchronous machine match that of the grid voltage, the synchronization switch is closed. After the synchronization switch is closed, the synchronous machine automatically rotates in synchronization with the grid.

はぼ一定の出力電流またはほぼ一定の出力電圧の電気エ
ネルギー源から交流系統へ給電しなければならない場合
にも、上記と同様の同期過程が必要である。例えば、エ
ネルギー源としては無停電給電のだめの蓄電池や太陽電
池、燃料電池などが用いられる。インバータ、特にパル
スインバータを介して直流電流ないし直流電圧を対応す
る交流に変換し、同期化スイッチを閉じた後系統へ給電
することができる。しかし、同期機とは異なり、同期化
スイッチ閉成後のインバータと系統との同期化が自動的
に保証される訳ではない。A similar synchronization process as described above is also necessary if the alternating current system is to be fed from an electrical energy source with a more or less constant output current or a more or less constant output voltage. For example, as an energy source, a storage battery for uninterruptible power supply, a solar cell, a fuel cell, etc. are used. Via an inverter, in particular a pulse inverter, the direct current or direct voltage can be converted into a corresponding alternating current and can be supplied to the grid after closing the synchronization switch. However, unlike a synchronous machine, synchronization of the inverter and the grid after the synchronization switch is closed is not automatically guaranteed.

同様の設備は系統へ給電するために用いられるばかりで
なく、商用電源に接続されるのではない単一電源負荷へ
給電するのにもしばしば用いられる。Similar equipment is not only used to power the grid, but is also often used to power single-source loads that are not connected to the utility power supply.

本発明の目的は、冒頭に述べた型の給電装置を、簡単で
標準化された回路部品を用いて構成するとともに、調整
部を系統と同期させ、かつ平衡過程を要することなぐ系
統に並列に投入することができるようにすることにある
。この装置の一つの構成においては、調整部を、系統と
の並列運転中に系統との同期状態を保つことが可能であ
る。さらに、調整部と系統との間で有効電力の授受量、
および基本波無効電力の授受量を互いに独立に調節する
ことができる。特に、外部から駆動される同期発電機に
も直流電流源まだは直流電圧源から給電されるインバー
タにも共に適用可能な万能的な制御装置を構成し、それ
により、電圧および周波数がその都度の条件に応じて予
め与えられている既存の系統、まだは定電圧、定周波数
で給電されねばならない単一系統に選択的に給電できる
。The object of the invention is to construct a power feeding device of the type mentioned at the beginning using simple and standardized circuit components, to synchronize the regulator with the grid and to supply it in parallel to the grid without requiring a balancing process. The goal is to make it possible. In one configuration of this device, it is possible to keep the regulator in synchronization with the grid during parallel operation with the grid. Furthermore, the amount of active power exchanged between the adjustment unit and the grid,
and the amount of fundamental wave reactive power exchanged can be adjusted independently of each other. In particular, it constitutes a universal control device which can be applied both to externally driven synchronous generators and to inverters powered by a direct current source or a direct voltage source, so that the voltage and frequency can be adjusted in each case. Depending on the conditions, it is possible to selectively supply power to an existing system, a single system that must still be supplied with constant voltage and constant frequency.

この目的は本発明によれば特許請求の範囲第１項に記載
した給電装置によって達成される。本発明の好ましい実
施態様は特許請求の範囲第２項以下に記載したとおりで
ある。This object is achieved according to the invention by a power supply device according to claim 1. Preferred embodiments of the present invention are as described in Claims 2 and below.

次に図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

第１図は、既存の系統（系統運転）または負荷（単一負
荷運転）に選択的に投入するように構成した給電装置の
電力回路部分を示すものである。FIG. 1 shows a power circuit portion of a power supply device configured to selectively supply power to an existing system (grid operation) or load (single load operation).

この電力回路における調整部は直流電流源または直流電
圧源、例えば蓄電池１または太陽電池から給電されるイ
ンバータ２から成っている。インバータ２を制御する制
御部は図示されていないが、インバータ出力の振幅およ
び周波数を制御するだめの調節入力端３および４を持っ
ている。図示の場合、インバータ電圧の絶対値ＩＵＩお
よび周波数ωを制御するだめの調節入力端３，４として
示されている。特に汎用のパルスインバータは絶対値お
よび周波数用の調節入力端を持っている。さらに第３の
調節入力端を有し、それを介して、絶対値および周波数
によって決定される特性曲線に対するインバータ出力の
位相角が調節される型のインバータも知られている。そ
のようなインバータにも本発明を適用することは可能で
ある。その場合、位相角調節入力端は必ずしも必要では
なく、例えば零という値に設定しておくことができる。The regulator in this power circuit consists of an inverter 2 which is supplied with power from a direct current or direct voltage source, for example a storage battery 1 or a solar cell. A control unit for controlling the inverter 2 is not shown, but has adjustment inputs 3 and 4 for controlling the amplitude and frequency of the inverter output. In the illustrated case, they are shown as regulating inputs 3, 4 for controlling the absolute value IUI of the inverter voltage and the frequency ω. In particular, universal pulse inverters have control inputs for absolute value and frequency. Furthermore, inverters of the type are known which have a third adjustment input, via which the phase angle of the inverter output relative to a characteristic curve determined by absolute value and frequency is adjusted. It is possible to apply the present invention to such an inverter. In that case, the phase angle adjustment input terminal is not necessarily required, and can be set to a value of zero, for example.

インバータの出力側にはフィルタが配置されている。こ
のフィルタは図示の例ではインバータ変圧器５を介して
インバータに接続されており、少なくとも一つの直列リ
アクトル６と、分路にリアクトル７とコンデンサ８とを
含んでいる。リアクトル７およびコンデンサ８は吸収回
路としてここでは系統周波数の第５高調波に同調してい
る。同様構成の他の吸収回路（リアクトル７′、コンデ
ンサ８′およびリアクトル７″、コンデン４−１３　Ｉ
ｆ　）が第７高調波および第１８高調波に対して設けら
れている０インバータ２の出力側にはさらにインバータ
出力電圧Ｕｗ用の計器用変圧器９お」：びインバータ出
力電流Ｉｗ用の変流器ｌＯが設けられている。A filter is placed on the output side of the inverter. In the example shown, this filter is connected to an inverter via an inverter transformer 5 and includes at least one series reactor 6 and a reactor 7 and a capacitor 8 in the shunt. The reactor 7 and the capacitor 8 are tuned here as absorption circuits to the fifth harmonic of the system frequency. Other absorption circuits with similar configuration (reactor 7', capacitor 8' and reactor 7'', capacitor 4-13 I
f) is provided for the 7th and 18th harmonics.The output side of the inverter 2 further includes an instrument transformer 9 for the inverter output voltage Uw and a transformer for the inverter output current Iw. A sink lO is provided.

１１は給電すべき系統、例えば高圧三相交流系統を示す
ものである。この系統１１は系統変圧器１２および系統
スイッチ１３を介してインバータスイッチ１４に接続さ
れている。インバータスイッチ１４は図示の電力回路の
インバータ側（回路部分１〜１０）を系統側（回路部分
１１〜１３）から分離する。系統側の計器用変圧器１５
は系統電圧Ｕｎを検出する。Reference numeral 11 indicates a system to which power is to be supplied, for example, a high voltage three-phase AC system. This system 11 is connected to an inverter switch 14 via a system transformer 12 and a system switch 13. Inverter switch 14 separates the inverter side (circuit sections 1-10) of the illustrated power circuit from the grid side (circuit sections 11-13). Power transformer 15 on the grid side
detects the grid voltage Un.

１６は負荷を示すものである。この負荷１６は負荷スイ
ッチ１７を介してインバータスイッチ１４に接続されて
いる。スインｙ−１３と１７はそのいずれを投入するか
により系統運転か単一電源負荷運転かの選択を可能とす
る。系統運転の場合、同期化スイッチとしてスイッチ１
３またはスイッチ１４が用いられる。16 indicates the load. This load 16 is connected to the inverter switch 14 via a load switch 17. Switches Y-13 and Y-17 enable selection of system operation or single power supply load operation depending on which one is turned on. In case of grid operation, switch 1 is used as a synchronization switch.
3 or switch 14 are used.

ここで本発明の特徴とする構成を列挙すれば次のとおり
である。Here, the features of the present invention are enumerated as follows.

ａ）調整部の出力電圧Ｕｗおよび系統電圧Ｕｎの測定値
から各変成回路がその都度の電圧ベクトルの絶対値と方
向とを決定する。a) Each transformer circuit determines the absolute value and direction of the respective voltage vector from the measured values of the output voltage Uw of the regulator and the system voltage Un.

ｂ）出力電圧ベクトルの絶対値は、系統電圧ベクトルの
絶対値から形成される目標値と共に絶対値調節器に入力
される。b) The absolute value of the output voltage vector is input to the absolute value regulator together with the setpoint value which is formed from the absolute value of the system voltage vector.

Ｃ）変成回路に後置された位相差検出回路が両軍圧ベク
トル間の角度に対応する位相差信号を形成し、この位相
差信号は位相差目標値零と共に位相角調節器に入力され
る。C) A phase difference detection circuit placed after the transformation circuit forms a phase difference signal corresponding to the angle between the two military pressure vectors, and this phase difference signal is input to the phase angle adjuster together with a phase difference target value of zero. .

ｄ）絶対値調節器の出力信号は調整部の振幅調節入力端
子に入力され、位相角調節器の出力信号は調整部の周波
数調節入力端子に入力される。d) The output signal of the absolute value adjuster is input to the amplitude adjustment input terminal of the adjustment section, and the output signal of the phase angle adjuster is input to the frequency adjustment input terminal of the adjustment section.

これに対応する装置が第２図に示されている。A corresponding device is shown in FIG.

第１図に示す電力回路が符号２０で表わされている。系
統電圧用の計器用変圧器１５に後置されている変成回路
は座標変換器２１を含んでいる。この座標変換器２１は
系統電圧ベクトルＵｎの直交成分１Ｕｎｌ−ｃｏｓ（ω
ｔ−１−ａｎ）および１Ｕｎｌ−５ｉｎ（ωｔ＋αｎ）
を直交座標軸α、βによって規定される座標系において
算出する。通常、系統の各相Ｒ９Ｓ、Ｔに存在する相電
圧Ｕｒ、Ｕｓ、Ｕｔは対称三相系であって、各相電圧は
振幅１Ｕｎｌおよび位相差αｎが与えられることによっ
てＵｒ＝ｌＵｎｌ・Ｃ０５（ωｔ＋ａｎ）、Ｕｓ＝ｌＵ
ｎｌ　５ｃｏｓ（ωｔ＋ａｎ−１２０°）。The power circuit shown in FIG. 1 is designated by the numeral 20. The transformation circuit downstream of the voltage transformer 15 for the system voltage includes a coordinate converter 21 . This coordinate converter 21 converts the orthogonal component 1Unl-cos(ω
t-1-an) and 1Unl-5in(ωt+αn)
is calculated in a coordinate system defined by orthogonal coordinate axes α and β. Usually, the phase voltages Ur, Us, and Ut present in each phase R9S and T of the system are a symmetrical three-phase system, and each phase voltage is given an amplitude of 1Unl and a phase difference αn, so that Ur=lUnl・C05(ωt+an ), Us=lU
nl 5cos(ωt+an-120°).

Ｕｔ＝ｌ　Ｕｎ　ｌ　ｍｃａｓ　（ωｔ＋ａｎ−２４０
’）として決定される。座標変換器２１は、これら３つ
の量のうちの少なくとも２つから電圧ベクトルｙμ−の
両直交成分を次のように算出する。Ut=l Un l mcas (ωt+an-240
') is determined as The coordinate converter 21 calculates both orthogonal components of the voltage vector yμ- from at least two of these three quantities as follows.

（Ｕｎ）　　＝Ｕｒ （Ｕｎ）β＝　（Ｕｒ＋２Ｕｓ）／　、／Ｔ電圧ベクト
ル竪は相電圧についてのすべての情報を含んでいる。な
ぜなら各相電圧は、この電圧ベクトルを互いに１２０°
ずつずれた３つの固定座標軸」二投影したときの各射影
に比例するからである。系統の場合、信号ＩＵｎｌ・ｃ
ｏｓ（ωｔ＋αｎ）によってのみ与えられる交流電圧系
統を問題とするならば、対応する座標変換器は、９０’
の位相遅れによって対応する第２の成分（Ｕｎ　）β＝
ｌＵｎｌ・５ｉｎ（ωｔ＋αｎ）を形成するように構成
することができる。このような座標変換器はすでに知ら
れている０ この座標変換器２１にはベクトルアナライザ２２が′後
置されておシ、このベクトルアナライザ２２はその絶対
値出力端２３に入力電圧ベクトルの絶対値１Ｕｎｌを出
力し、方向出力端２４’　、２４“に、電圧ベクトルの
方向を固定のα、β座標系で表現した位相角信号として
一対の信号ｃｏｓ　（ωを十σｎ）および５ｉｎ（ωｔ
＋αｎ）を出力する。この一対の信号は電圧ベクトルの
方向を持つ単位ベクトルの直交成分（方向成分）を表わ
す。(Un) = Ur (Un) β = (Ur+2Us)/ , /T The voltage vector vertical contains all the information about the phase voltages. This is because each phase voltage has this voltage vector at 120° from each other.
This is because it is proportional to each projection when two projections are made using three fixed coordinate axes that are shifted by each other. In the case of a system, the signal IUnl・c
If we consider an AC voltage system given only by os(ωt+αn), the corresponding coordinate transformer is 90'
The second component (Un )β=
It can be configured to form lUnl·5in(ωt+αn). Such a coordinate converter is already known. A vector analyzer 22 is disposed downstream of this coordinate converter 21, and this vector analyzer 22 receives the absolute value of the input voltage vector at its absolute value output terminal 23. 1Unl is output, and a pair of signals cos (ω is 10σn) and 5in (ωt
+αn) is output. This pair of signals represents orthogonal components (directional components) of a unit vector having the direction of the voltage vector.

インバータないし調整部の出力電圧Ｕｗを測定する計器
用変圧器９には、上記と同様に座標変換器３１およびベ
クトルアナライザ３２から成る変成回路が後置されてい
る。この変成回路では出力電圧ベクトルＵｗの絶対値ｌ
Ｕｗｌおよび方向成分ｃｏｓ（ωｔ＋ｃｔｗ）、５ｉｎ
（ωｔ＋ａｗ）が形成さｅる〇位相差検出回路としてベ
クトル回転器２５が設けられている・このベクトル回転
器２５は、ベクトル信号入力端子２６’、２６”に入力
されたベクトル信号（すなわち第１の座標系におけるベ
クトルの直交成分を与える一対の信号）を、変成ベクト
ル信号（すなわち入力ベクトルの直交成分を第１の座標
系に対して所定の角度だけ回転した第２の座標系で表現
した一対の信号）Ｋ変成する。変成角は位相角信号入力
端子２７’、２７”に単位ベクトルの直交成分を表わす
一対の信号という形で入力される。この場合の単位ベク
トルの方向は第１の座標系で変成角によって与えられる
。第２図の例においては、ベクトル回転器２５のベクト
ル信号入力端に座標変換器３１の出力信号、すなわち出
力電圧ベクトル見巴が入力され、位相角信号入力端にベ
クトルアナライザ２２によって得られた系統電圧ベクト
ル見工の方向成分が入力されている。A transformer circuit comprising a coordinate converter 31 and a vector analyzer 32 is disposed downstream of the instrument transformer 9 that measures the output voltage Uw of the inverter or regulator, as described above. In this transformation circuit, the absolute value l of the output voltage vector Uw
Uwl and direction component cos(ωt+ctw), 5in
(ωt+aw) is formed. A vector rotator 25 is provided as a phase difference detection circuit. This vector rotator 25 receives the vector signal input to the vector signal input terminals 26' and 26'' (i.e., the first A pair of signals that give orthogonal components of a vector in the coordinate system of The transformation angle is input to the phase angle signal input terminals 27' and 27'' in the form of a pair of signals representing orthogonal components of a unit vector. The direction of the unit vector in this case is given by the transformation angle in the first coordinate system. In the example shown in FIG. 2, the output signal of the coordinate converter 31, that is, the output voltage vector signal, is input to the vector signal input terminal of the vector rotator 25, and the signal obtained by the vector analyzer 22 is input to the phase angle signal input terminal. The directional component of the voltage vector is input.

かくしてベクトル回転器２５の出力端２８’、２８“Ｋ
は変成成分ｌＵｗｌ　−ｃｏｓ（ａｗ−ａｎ）　、　ｌ
Ｕｗｌ−ｓｉｎ（αＷ−αｎ）が出力される。Thus, the outputs 28', 28"K of the vector rotator 25
is the metamorphic component lUwl -cos(aw-an), l
Uwl-sin(αW-αn) is output.

ベクトルアナライザ２２の絶対値出力端２３には始動発
信器２９が後置されている。この始動発信器２９は系統
電圧ベクトルの絶対値１Ｕｎｌから　　　　−目標値ｌ
Ｕｗ’ｌを形成する。この目標値は、ベクトルアナライ
ザ３２によって実際値として算出されだ出力電圧ベクト
ルの絶対値ｌＵｗｌと共に絶対値調節器３０に入力され
る。絶対値調節器３０の出力信号は制限回路を介してイ
ンバータ２の振幅調節入力端３に入力される。A starting transmitter 29 is downstream of the absolute value output 23 of the vector analyzer 22 . This starting transmitter 29 is activated from the absolute value 1Unl of the system voltage vector to the target value l
Form Uw'l. This target value is input to the absolute value adjuster 30 together with the absolute value lUwl of the output voltage vector calculated as the actual value by the vector analyzer 32. The output signal of the absolute value regulator 30 is input to the amplitude regulating input 3 of the inverter 2 via a limiting circuit.

周波数調節入力端４には対応する制限回路を介して位相
角調節器３３の出力信号が入力される。The output signal of the phase angle adjuster 33 is inputted to the frequency adjustment input terminal 4 via a corresponding limiting circuit.

位相角調節器３３には系統電圧とインバータ電圧との間
の位相差角、すなわち両電圧ベクトルＵｎユ。The phase angle adjuster 33 determines the phase difference angle between the grid voltage and the inverter voltage, that is, both voltage vectors.

見！間の角度に対する目標値零が与えられる。それに対
応する実際値はベクトル回転器２５の出力端から取出す
ことができる。出力端２８“には信号ｌＵｗｌ・ｓｉｎ
　（αＷ−αｎ）が生じているが、これは（αＷ−αｎ
）→０に対してやはり零になる性質のものだからである
。しかし、この信号は（αＷ−αｎ）→１８０°に対し
ても零の方向に行くので、この値に対しては制御動作が
比較的緩慢に推移する不安定なバランス特性が生ずる。look! A target value of zero is given for the angle between. The corresponding actual value can be taken off at the output of the vector rotator 25. The output terminal 28" has a signal lUwl・sin
(αW-αn) is occurring, which is (αW-αn
) → This is because it has the property of becoming zero for 0. However, since this signal also goes in the direction of zero for (αW-αn)→180°, an unstable balance characteristic occurs in which the control operation changes relatively slowly for this value.

そのため両電圧ベクトル間の位相差角が１８０°に近く
なったとき位相角調節器３３の実際値チャネルの増幅度
を高めるアダプタ回路が設けられている。このアダプタ
回路は例えば出力端子２８“から取出された角度実際値
がスイッチ３４および増幅器３５を介して調節器３３に
付加的に入力されるようＶこ構成することができる。そ
の場合、スイッチ３４は、端子２８′から取出される信
号ｌＵｗｌ・ＣＯＳ　（αＷ−αｎ）が負であることを
限界値超過検出器３６が示すときのみ閉じられる。Therefore, an adapter circuit is provided which increases the amplification degree of the actual value channel of the phase angle adjuster 33 when the phase difference angle between the two voltage vectors approaches 180°. This adapter circuit can be configured, for example, in such a way that the actual angle value taken off from the output terminal 28" is additionally inputted to the regulator 33 via a switch 34 and an amplifier 35. In that case, the switch 34 is , is closed only when the limit exceedance detector 36 indicates that the signal lUwl.COS (αW-αn) taken from the terminal 28' is negative.

図示の回路は、同期化スイッチ１４が開いているとき、
すなわち出力電流が流れていないときに、インバータが
系統に同期化されるように動作する。The circuit shown is such that when the synchronization switch 14 is open,
That is, the inverter operates so as to be synchronized with the grid when no output current is flowing.

さらに動特性を改善するために、位相角調節器の出力側
でほぼ系統周波数に対応する制御電圧が予測制御の考え
方で目標周波数ｆｓｔに、加え合せ点に図示しているよ
うにして重畳される。In order to further improve the dynamic characteristics, a control voltage approximately corresponding to the system frequency is superimposed on the output side of the phase angle adjuster on the target frequency fst using the concept of predictive control, as shown at the summing point. .

原理的にはベクトル回転器２５に入力すべきベクトル信
号は座標変換器３１の出力端から取出す代シにベクトル
アナライザ３２の出力端から取出すこともできる。その
場合、ベクトル回転器２５の出力信号は出力電圧の振幅
とは無関係になる。In principle, the vector signal to be input to the vector rotator 25 can also be taken out from the output end of the vector analyzer 32 instead of being taken out from the output end of the coordinate converter 31. In that case, the output signal of vector rotator 25 becomes independent of the amplitude of the output voltage.

しかし、第３図においてはベクトル信号として、系統電
♂偏する座標変換器２１の出力信号が用いられ、また、
位相角信号として、インバータ出力電圧に属する変成回
路内のベクトルアナライザ３２の出力信号が用いられ°
る。ベクトル回転器２５は出力信号ＩＵｎｌ・５ｉｎ（
αｎ−αＷ）を出力し−その出力レベルは系統電圧の振
幅に比例し、したがって、インバータ２の始動の際には
すでに系統電圧によって与えられるレベルになっている
。こうすることによりアダプタ回路の使用を全面的如省
略することができ、したがって、制御回路における切換
えが全く不要になる。　− 上述の装置は、同期化スイッチを閉じる前に調整部を系
統に同期させることができる。適当な補完により同一回
路部分を、同期化スイッチの閉成後だ同期並列運転を可
能とするために用いることもできる。そのだめ調整部の
出力電流の測定値から別の変成回路が無効電流成分およ
び有効電流成分を検出する。絶対値調節器には、無効電
流目標値および検出された無効電流成分が入力される無
効電流調節器の出力信号が付加的に入力される。However, in FIG. 3, the output signal of the coordinate converter 21 which biases the grid voltage is used as the vector signal, and
The output signal of the vector analyzer 32 in the transformation circuit belonging to the inverter output voltage is used as the phase angle signal.
Ru. The vector rotator 25 outputs an output signal IUnl・5in(
αn-αW) - the output level of which is proportional to the amplitude of the grid voltage and is therefore already at the level given by the grid voltage when the inverter 2 is started. By doing so, the use of an adapter circuit can be completely omitted, and therefore no switching in the control circuit is required. - The device described above allows the regulator to be synchronized to the grid before closing the synchronization switch. With suitable complements, the same circuit parts can also be used to enable synchronous parallel operation after closing the synchronization switch. Another transformer circuit then detects the reactive current component and the active current component from the measured value of the output current of the regulator. The output signal of the reactive current regulator, into which the reactive current target value and the detected reactive current component are input, is additionally input to the absolute value regulator.

位相角調節器には、有効電流目標値および検出された有
効電流成分が入力される有効電流調節器の出力信号が入
力される。さらに有効電流調節器および無効電流調節器
を非作動状態に保持する手段、および変成回路の接続さ
れた調整部出力端と変成回路の接続された系統との間の
同期化スイッチが閉じられたときに初めて両電流調節器
を有効作動状態にする手段が設けられている。The phase angle adjuster receives an output signal from the active current adjuster, which receives the active current target value and the detected active current component. Furthermore, means for keeping the active current regulator and the reactive current regulator inactive, and when the synchronization switch between the connected regulator output of the transformer circuit and the connected system of the transformer circuit is closed; Means are provided for bringing both current regulators into active operation for the first time.

第３図の装置を基にして構成されたそのような装置が第
４図に示されている。Such a device, constructed based on the device of FIG. 3, is shown in FIG.

第４図においてインバータ出力電流Ｉｗ用の変流器１０
には変成回路として座標変換器４１が後置され、座標変
換器４１の出力信号ｌＩｗｌ・ｃｏｓ（ａ＋　ｔ−１−
ａｗ＋ψ）およびｌ　Ｉｗ　ｌ　＊　ｓ　ｉｎ　（Ｇｌ
　ｔ＋ａｗ十ｇ＋　）がベクトル回転器４２のベクトル
信号入力端に加えられている。ベクトル回転器４２の位
相角信号入力端にはベクトルアナライザ３２の角度信号
・すなわち出力電圧ベクトル見二の方向成分が入力され
る。ここでψは出力電圧と出力電流との間の負荷に依存
する力率角であって、これはインバータを系統と同期運
転しているときは、系統電圧と出力電流との間の位相角
に等しく、したがって、ベクトルアナライザ３２から供
給される方向成分の代りにベクトルアナライザ２２によ
って検出された方向成分を用いることもできる。いずれ
の場合にも、ベクトル回転器は、両成分ｌＩｗｌ・ｃｏ
ｓψおよびＩ！Ｗｌ・ｓｉｎψによってインベータ出力
電流の有効成分および無効成分を表わすベクトル信号を
出力する。In Fig. 4, a current transformer 10 for inverter output current Iw
A coordinate converter 41 is placed after the coordinate converter 41 as a transformation circuit, and the output signal lIwl·cos(a+ t-1-
aw + ψ) and l Iw l * s in (Gl
t+aw+g+) is applied to the vector signal input terminal of the vector rotator 42. The angle signal of the vector analyzer 32, that is, the second directional component of the output voltage vector is input to the phase angle signal input terminal of the vector rotator 42. Here, ψ is the power factor angle between the output voltage and output current that depends on the load, and when the inverter is operated synchronously with the grid, this is the phase angle between the grid voltage and output current. Equally, therefore, the directional component detected by the vector analyzer 22 can also be used instead of the directional component provided by the vector analyzer 32. In either case, the vector rotator has both components lIwl·co
sψ and I! A vector signal representing the active component and reactive component of the inverter output current is output by Wl·sinψ.

無効電流成分ｌＩｗｌ・ｓｉｎψはいまやそれに対応す
る無効電流目標値（ＩＩＷＩ・ｓｉｎψ）＊と共に無効
電流調節器４３に入力され、無効電流調節器４３の出力
信号は絶対値調節器３０の入力側の対応する調節比較部
に付加的な目標値として入力される。同様に有効電流成
分ｌＩｗｌ・ｃｏｓφおよびそれに対応する有効電流目
標値（ＩＩＷＩ・ｃｏｓψ）＊に対しても有効電流調節
器４４が設けられ、その出力信号が位相角調節器３３の
調節比較部に入力される。The reactive current component lIwl·sinψ is now input to the reactive current regulator 43 together with the corresponding reactive current target value (IIWI·sinψ)*, and the output signal of the reactive current regulator 43 is input to the corresponding input side of the absolute value regulator 30. is input as an additional setpoint value into the adjustment/comparison section. Similarly, an active current regulator 44 is provided for the active current component lIwl·cosφ and the corresponding effective current target value (IIWI·cosψ)*, and its output signal is input to the adjustment comparison section of the phase angle adjuster 33. be done.

スイッチ４５および４６は、同期化スイッチ１４が開い
ている限りは両調節器４３．４４を非作動状態にしてお
く手段を示す０この状態においては、第４図の装置はす
でに述べた第３図の装置と全く同一の動作を行なう。同
期化スイッチ１４を閉じることによって両調節器４３．
４４も有効作動状態にもたらされ、その結果、インバー
タはその都度の要求に応じて目標値によって予め与えら
れる有効電流および無効電流を系統に供給する。インバ
ータを用いる場合、この制御は、同期機を用いる場合に
同期機によってみずから与えられる同期トルクを補償す
るものである。これに対して同期機を用いる場合、同じ
装置は系統との間で無効電流の授受および有効電流の授
受を可能にする。Switches 45 and 46 represent means for keeping both regulators 43, 44 inactive as long as synchronization switch 14 is open. In this state, the device of FIG. It performs exactly the same operation as the device. By closing the synchronization switch 14 both regulators 43.
44 is also brought into active operation, so that the inverter supplies the system with active and reactive currents, which are predetermined by the setpoint value, depending on the respective demand. When using an inverter, this control compensates for the synchronous torque provided by the synchronous machine itself when using a synchronous machine. On the other hand, when using a synchronous machine, the same device makes it possible to transfer reactive currents and transfer active currents to and from the grid.

有効電流および無効電流そのものではなく、有効電力お
よび基本波無効電力を制御しなければならない場合には
、以上述べた装置は、掛算器５１および５２を設けた第
５図の装置のように拡張される。掛算器５２において有
効電流成分ｌＩｗｌ・ＣＯ５ψとベクトルアナライザ２
２から出力される系統電圧絶対値との掛算によって有効
電力Ｐが形成され、それは対応する有効電力目標値Ｐ＊
と共にいまや有効電力調節器として用いられる調節器４
４に入力される。同様に掛算器５１は無効電流成分ｌＩ
ｗｌ・ｓｉｎψと絶対値１Ｕｎｌとから無効電力［Ｑを
出力し、その無効電力Ｑは対応する基本波無効電力の目
標値Ｑ１＊と共にいまや無効電力調節器として作用する
調節器４３に入力される。If active power and fundamental reactive power are to be controlled rather than the active and reactive currents themselves, the device described above can be extended as in the device of FIG. 5 with multipliers 51 and 52. Ru. In the multiplier 52, the effective current component lIwl·CO5ψ and the vector analyzer 2
The active power P is formed by multiplication with the absolute value of the system voltage output from 2, which is the corresponding active power target value P*
Also, the regulator 4 is now used as an active power regulator.
4 is input. Similarly, the multiplier 51 has a reactive current component lI
A reactive power [Q is outputted from wl·sinψ and the absolute value 1Unl, and the reactive power Q is inputted together with the corresponding target value Q1* of the fundamental wave reactive power to a regulator 43 which now acts as a reactive power regulator.

第５図の装置ではさらに位相角調節器３３もスイッチ手
段５３により非作動状態にもたらされるように構成され
ている。この構成は調整部により系統に対してではなく
単一の負荷へ給電する（単一電源運転）可能性が与えら
れねばならない場合でも好都合なものである。この場合
、規定の電圧に同期されるべき必要性は無く、むしろ負
荷電圧すなわちインベータ出力電圧の目標振幅ｌＵｏ＊
ｌおよび規定の周波数ｆｓｔが予め与えられれば十分で
ある。振幅目標値は例えば始動発信器２９の入力側また
は出力側に設けたスイッチ５４がベクトルアナライザ２
“２から供給される系統電圧絶対値１ＵｎｌＯ代°りに
負荷電圧目標値ＩＵｏ＊ｌ　を絶対値調節器３０の目標
値入力端に導くことによって得ることができる。この場
合、調節器３３および４３がなお静止されるならば、最
終的には、このような単一電源負荷運転に対しては第５
図の装置中、第６図に示す回路部分のみが動作する。In the device of FIG. 5, the phase angle adjuster 33 is also configured to be brought into an inactive state by means of a switch means 53. This configuration is also advantageous if the regulator has to provide the possibility of supplying a single load (single-supply operation) rather than the grid. In this case, there is no need to synchronize to a prescribed voltage, but rather a target amplitude lUo* of the load voltage, i.e. the inverter output voltage.
It is sufficient that l and the prescribed frequency fst are given in advance. The amplitude target value is set, for example, by a switch 54 provided on the input side or output side of the starting oscillator 29 in the vector analyzer 2.
It can be obtained by introducing the load voltage target value IUo*l to the target value input terminal of the absolute value regulator 30 instead of the system voltage absolute value 1UnlO supplied from the regulators 33 and 43. If the is still stationary, eventually the fifth
In the illustrated apparatus, only the circuit portion shown in FIG. 6 operates.

インバータ出力の位相ずれが一時的な周波数変動の蓄積
によって生ずるので、位相角調節器３３をほぼ比例的に
のみ動作するようにすると有利である０これに対して装
置全体の制御特性に対しては、他の調節器が実質的に積
分動作部分を有すると有利である。これらの調節器のほ
かに本発明による給電装置は座標変換器、ベクトル回転
器、およびベクトルアナライザしか必要としない。しか
もこれらの回路要素は例えば回転磁界機のベクトル制御
のだめに構成され、かつ用いられるものである。Since the phase shift of the inverter output is caused by the accumulation of temporary frequency fluctuations, it is advantageous to make the phase angle adjuster 33 operate only approximately proportionally. , it is advantageous if the other regulator has a substantially integrally acting part. Besides these regulators, the power supply device according to the invention only requires a coordinate converter, a vector rotator, and a vector analyzer. Moreover, these circuit elements are constructed and used for vector control of a rotating magnetic field machine, for example.

かくして簡単な回路部品から、簡単で汎用性のある制御
プランを既存の電源系統への同期並列給電用としても、
まだ単一電源系統への給電用としても適用できる給電装
置を提供することができる。In this way, simple and versatile control plans can be created from simple circuit components, even for synchronous parallel power supply to existing power systems.
It is possible to provide a power supply device that is still applicable to power supply to a single power supply system.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用する電力回路の系統図、第２図な
いし第６図はそれぞれ本発明による給電装置の異なる実
施例を示すブロック図である。 ２・・・インバータ、　３・・・振幅調節入力端、　４
・・・周波数調節入力端、　１１・・・交流系統、　　
１４・・・同期化スイッチ、　２１，３１．４１・座標
変換器、　　２２．３２・・・ベクトルアナライザ１２
５゜４２・・・ベクトル回転器、　３ｏ・・・絶対値調
節器、３３・・・位相角調節器、　Ｕｎ・・・系統電圧
、　Ｕｗ・・・インバータ出力電圧ｓ　　Ｉｗ・・・イ
ンバータ出力電流、　Ｕ・・・インバータ出力の振幅、
　　ｆ用インバータ出力の周波数。 ＝１艷BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a system diagram of a power circuit to which the present invention is applied, and FIGS. 2 to 6 are block diagrams showing different embodiments of the power supply device according to the present invention. 2... Inverter, 3... Amplitude adjustment input terminal, 4
...Frequency adjustment input terminal, 11...AC system,
14...Synchronization switch, 21, 31.41.Coordinate converter, 22.32...Vector analyzer 12
5゜42...Vector rotator, 3o...Absolute value regulator, 33...Phase angle regulator, Un...System voltage, Uw...Inverter output voltage s Iw...Inverter output current , U...Amplitude of inverter output,
Frequency of inverter output for f. =1 ship

Claims (1)

【特許請求の範囲】 ｌ）出力電圧または出方電流の振幅および周波数を独立
に調整できる調整部を介して交流系統へ並列給電するだ
めの装置において、ａ）前記調整部の出力電圧および系
統電圧の測定値から、各変成回路が電圧ベクトルの絶対
値と方向とを決定し、 ｂ）前記出力電圧のベクトルの絶対値は、前記系統電圧
のベクトルの絶対値から形成される目標値と共に絶対値
調節器に入力され、Ｃ）前記変成回路に後置された位相
差検出回路が前記両軍圧ベクトル間の角度に対応する位
相差信号を形成し、この位相差信号は位相差目標値零と
共に位相角調節器に入力され、 ｄ）前記絶対値調節器の出方信号は前記調整部の振幅調
節入方端如人カされ、前記位相角調節器の出力信号は前
記調整部の周波数調節入力端に入力される ことを特徴とする交流系統への並列給電装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、各変成
回路は電圧ベクトルの直交成分を算出する座標変換器と
、ベクトルアナライザとを含んでいることを特徴とする
交流系統への並列給電装置。 ３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、位相差
検出回路としてベクトル回転器が用いられ、このベクト
ル回転器の位相角信号入力端には一方の変成回路のベク
トルアナライザによって算出された方向成分が入力され
、前記ベクトル回転器のベクトル信号入力端には他方の
変成回路の座標変換器によって算出された直交成分、ま
たは他方の変成回路のベクトルアナライザによって算出
された方向成分が入力されることを特徴とする交流系統
への並列給電装置。 ４）特許請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載の装置
において、前記絶対値調節器用の目標値が、系統電圧ベ
クトルの絶対値が入力される始動発信器を介して形成さ
れることを特徴とする交流系統への並列給電装置。 ５）特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載の装置
において、前記両型圧ベクトル間の位相差角が１８０°
に近いときに前記位相角調節器の実際値チャネルの増幅
度を高めるアダプタ回路が設けられていることを特徴と
する交流系統への並列給電装置。 ６）特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載の装置
において、前記位相角調節器の出力信号に、系統周波数
に対応する目標周波数用の制御電圧が重畳されることを
特徴とする交流系統への並列給電装置。 ７）特許請求の範囲第１〜６項のいずれかに記載の装置
において、前記調整部の出力電流の測定値から別の変成
回路が無効電流成分および有効電流成分を算出し、前記
絶対値調節器には無効電流目標値および前記算出された
無効電流成分が入力される無効電流調節器の出力信号が
付加的に入力され、前記位相角調節器には有効電流目標
値および前記算出された有効電流成分が入力される有効
電流調節器の出力信号が付加的に入力され、さらに前記
無効電流調節器および有効電流調節器を非作動状態にす
る手段と、変成回路の接続された調整部出力端および変
成回路の接続された系統間の同期化スイッチが閉じられ
たとき初めて前記無効電流調節器および有効電流調節器
が有効作動状態にされる手段とを備えだことを特徴とす
る交流系統への並列給電装置。 ８）特許請求の範囲第７項記載の装置において、前記別
の変成回路は前記出力電流の直交成分を出力する座標変
換器とそれに後置されたベクトル回転器とを含み、この
ベクトル回転器の位相角信号入力端には第１の変成回路
のベクトルアナライザから出力される方向成分が入力さ
れることを特徴とする交流系統への並列給電装置。 ９）特許請求の範囲第８項記載の装置において、前記有
効電流成分および無効電流成分はそれぞれ系統電圧ベク
トルの絶対値と掛算され、有効電力調節器として作用す
る前記有効電流調節器の入力歯で有効電力目標値と比較
され、無効電力調節器として作用する前記無効電流調節
器の入力側で無効電力目標値と比較されることを特徴と
する交流系統への並列給電装置。 １０）特許請求の範囲第１〜９項のいずれかに記載の装
置において、単一負荷系統への給電に際して前記位相角
調節器を非作動状態にする手段が設けられ、振幅目標値
は自由に与えられることができることを特徴とする交流
系統への並列給電装置。 １１）　　特許請求の範囲第１−１０項のいずれが妃記
載の装置如おいて、前記位相角調節器はＰ動作調節器で
あり、他の調節器は■動作部分を持っていることを特徴
とする交流系統への並列給電装置。[Scope of Claims] l) A device for supplying power in parallel to an AC system through an adjustment unit that can independently adjust the amplitude and frequency of the output voltage or output current, comprising: a) the output voltage and system voltage of the adjustment unit; from the measured values of, each transformer circuit determines the absolute value and direction of the voltage vector; b) the absolute value of said vector of output voltages is equal to the absolute value together with a target value formed from the absolute value of said vector of grid voltage; C) A phase difference detection circuit downstream of the transformer circuit forms a phase difference signal corresponding to the angle between the two military pressure vectors, and this phase difference signal is inputted to a phase difference target value of zero. d) the output signal of the absolute value regulator is applied to the amplitude adjustment input terminal of the adjustment section, and the output signal of the phase angle adjustment device is input to the frequency adjustment input of the adjustment section; A parallel power supply device for an AC system, characterized in that the power is input at the end. 2. A parallel power supply device for an AC system, wherein each transformer circuit includes a coordinate converter for calculating orthogonal components of a voltage vector and a vector analyzer. . 3) In the device according to claim 2, a vector rotator is used as the phase difference detection circuit, and the phase angle signal input terminal of the vector rotator receives the direction calculated by the vector analyzer of one of the transformer circuits. component is input, and the orthogonal component calculated by the coordinate converter of the other transformation circuit or the directional component calculated by the vector analyzer of the other transformation circuit is input to the vector signal input terminal of the vector rotator. A parallel power supply device for an AC system characterized by: 4) In the device according to any one of claims 1 to 3, the target value for the absolute value regulator is formed via a starting oscillator into which the absolute value of the grid voltage vector is input. A parallel power supply device for an AC system characterized by: 5) In the device according to any one of claims 1 to 4, the phase difference angle between the two mold pressure vectors is 180°.
A parallel power supply device to an AC system, characterized in that an adapter circuit is provided for increasing the amplification degree of the actual value channel of the phase angle adjuster when the phase angle adjuster approaches . 6) The device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a control voltage for a target frequency corresponding to the system frequency is superimposed on the output signal of the phase angle adjuster. Parallel power supply device to AC system. 7) In the device according to any one of claims 1 to 6, another transformation circuit calculates a reactive current component and an active current component from the measured value of the output current of the adjustment section, and adjusts the absolute value. The output signal of a reactive current regulator to which the reactive current target value and the calculated reactive current component are input is additionally input to the device, and the active current target value and the calculated active component are input to the phase angle adjuster. The output signal of the active current regulator into which the current component is input is additionally inputted, and means for deactivating the reactive current regulator and the active current regulator, and the connected regulator output of the transformer circuit. and means for bringing the reactive current regulator and the active current regulator into active operation only when a synchronization switch between connected systems of the transformer circuit is closed. Parallel power supply device. 8) In the device according to claim 7, the another transformation circuit includes a coordinate transformer that outputs orthogonal components of the output current and a vector rotator disposed after the coordinate transformer, and the vector rotator 1. A parallel power supply device for an AC system, characterized in that a directional component output from a vector analyzer of a first transformer circuit is input to a phase angle signal input terminal. 9) In the device according to claim 8, the active current component and the reactive current component are each multiplied by the absolute value of the grid voltage vector, and the input tooth of the active current regulator acts as an active power regulator. A parallel power supply device to an AC system, characterized in that the reactive power target value is compared with the active power target value, and the reactive power target value is compared on the input side of the reactive current regulator acting as a reactive power regulator. 10) In the device according to any one of claims 1 to 9, means is provided for inactivating the phase angle adjuster when power is supplied to a single load system, and the amplitude target value is freely set. 1. A parallel power supply device for an AC system, characterized in that: 11) The apparatus according to any one of claims 1 to 10 is characterized in that the phase angle adjuster is a P-action adjuster, and the other adjusters have a (1) action part. Parallel power supply device for AC system.