JP2008160980A - Induction generator start-up method - Google Patents
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Description
この発明は、風力や火力またはエンジン等により誘導発電機を駆動することで、電力系統に電力を供給する分散型電源において、特に誘導発電機を電力系統に連系する場合に発生する突入電流を抑制し得る誘導発電機の起動方式に関する。 The present invention relates to a distributed power source that supplies power to an electric power system by driving the induction generator by wind power, thermal power, an engine, or the like, and in particular, an inrush current that occurs when the induction generator is connected to the electric power system. The present invention relates to an induction generator starting method that can be suppressed.
図4に、例えば特許文献1に開示された従来例を示す。
すなわち、図4では誘導発電機2の回転速度を定格速度(電力系統電圧の周波数相当)より高めにすると、有効電力を電力系統1に供給することができる。これとは逆に、定格回転速度より低めにすると、電力系統1から誘導発電機2へ有効電力を供給することになる。
このようなシステムでは、誘導発電機2を起動するために、電力系統1と誘導発電機2との間に遮断器4と、可変無効電力発生器3とを設けている。なお、可変無効電力発生器3としては、コンデンサとリアクトルを用いたものか、またはインバータが用いられる。
FIG. 4 shows a conventional example disclosed in Patent Document 1, for example.
That is, in FIG. 4, when the rotational speed of the
In such a system, in order to start the
そして、誘導発電機2を起動するときは遮断器4を開放したまま、図示されないエンジン等の外部手段を用いて、誘導発電機2を同期速度まで回転数を上げ、誘導発電機2の電圧が電力系統1の電圧と等しくなるように、可変無効電力発生器3が発生する無効電力を調整し、誘導発電機2の位相角と電力系統1の電圧の位相角がほぼ一致したとき、遮断器4を投入することで突入電流の抑制を図るようにしている。
図4の例では、誘導発電機の突入電流を抑制するためには、電力系統に連系する前に電力系統の電圧と同一の周波数,大きさの電圧を発生させておく必要であり、周波数はエンジン等の外部手段で調整し、大きさは可変無効電力発生器からの無効電力発生器からの無効電力によって調整している。可変無効電力発生器3としては、インバータまたはコンデンサとリアクトルを使用しているので、その無効電力を制御することは容易であるが、エンジン等の外部手段で電力系統電圧と同一の周波数にする制御は困難である。
In the example of FIG. 4, in order to suppress the inrush current of the induction generator, it is necessary to generate a voltage having the same frequency and magnitude as the voltage of the power system before connecting to the power system. Is adjusted by external means such as an engine, and the size is adjusted by the reactive power from the reactive power generator from the variable reactive power generator. Since the variable
このため、従来は誘導発電機の電圧と電力系統の電圧の位相角がほぼ一致したときに、遮断器4を投入するようにしている。その結果、遮断器に投入指令を与えてから、実際に遮断器が投入されるまでの遅れ時間によって位相角がずれ、誘導発電機電圧と電力系統電圧との差から過大な電流が流れてしまい、機器の損傷を引き起こす可能性がある。また、位相角がほぼ一致するまで遮断器を投入することができないことから、運転指令が入力されてから、誘導発電機が電力系統と連系するまでに長大な時間が必要となる場合があり得る。
For this reason, conventionally, the
したがって、この発明の課題は、誘導発電機の電力系統連系時に過大な突入電流が流れないようにするとともに、連系に至るまでの時間を短縮することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to prevent an excessive inrush current from flowing when the induction generator is connected to the power system, and to shorten the time required to reach the connection.
このような課題を解決するため、請求項1の発明では、電力系統に接続されている負荷に電力を供給する誘導発電機に対し、前記電力系統と前記誘導発電機との間の遮断器と並列に、電力系統側の交流電力を直流電力に変換する整流器と、その直流電力を誘導発電機側の交流電力に変換するインバータとを設け、誘導発電機を電力系統に連系する場合、誘導発電機を定格回転数以下で回転させた状態で、誘導発電機電圧を電力系統電圧と同一にするための電流量を電力系統電圧と誘導発電機電圧とに基づき演算し、演算された電流量を前記インバータから流した後に電力系統と連系することを特徴とする。 In order to solve such a problem, in the invention of claim 1, a circuit breaker between the power system and the induction generator is provided for an induction generator that supplies power to a load connected to the power system. In parallel, when a rectifier that converts AC power on the power system side to DC power and an inverter that converts the DC power to AC power on the induction generator side are connected to the induction generator, Calculate the amount of current to make the induction generator voltage equal to the power system voltage with the generator rotating at the rated speed or less based on the power system voltage and the induction generator voltage. Is connected to the power system after flowing from the inverter.
この発明によれば、誘導発電機を電力系統に連系させる場合、誘導発電機を定格回転数以下で回転させた状態で、電力系統電圧と誘導発電機電圧との差にもとづいて演算した電流を、インバータから誘導発電機に流すことで、誘導発電機電圧を電力系統電圧と同じにすることが可能となる。その結果、過大な突入電流を流すことなく、誘導発電機を安定に電力系統と連系させることができる。 According to the present invention, when the induction generator is linked to the power system, the current calculated based on the difference between the power system voltage and the induction generator voltage in a state where the induction generator is rotated at the rated rotation speed or less. Is allowed to flow from the inverter to the induction generator to make the induction generator voltage the same as the power system voltage. As a result, the induction generator can be stably linked to the power system without causing an excessive inrush current.
図1はこの発明の実施の形態を示すブロック図である。図1において、5,6は電圧検出器、7,8,11は座標変換器、9,10は電圧調節器、12は電流調節器、13はランプ関数発生器、14は発振器、15は乗算器、16は整流器で、その他は図4と同様である。以下、相違点を主に説明する。
すなわち、電力系統1と誘導発電機2との間に挿入された遮断器4と並列に、インバータ3と整流器16を接続している。誘導発電機2を電力系統1に連系させる場合、整流器16はインバータ3に直流電力を供給し、インバータ3はその直流電力を交流電力に変換する。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 5 and 6 are voltage detectors, 7, 8 and 11 are coordinate converters, 9 and 10 are voltage regulators, 12 is a current regulator, 13 is a ramp function generator, 14 is an oscillator, and 15 is a multiplier. , 16 is a rectifier, and the others are the same as in FIG. Hereinafter, the differences will be mainly described.
That is, the
電圧検出器6は電力系統電圧Vsa,Vsb,Vscを検出する一方、電圧検出器5は誘導発電機電圧Vga,Vgb,Vgcを検出する。系統電圧Vsa,Vsb,Vscは乗算器15において関数発生器13からのランプ関数と乗算され、図2に示すような出力Vsa’,Vsb’,Vsc’となる。これは、インバータ3の出力電圧を急激に変化させないよう、電力系統電圧検出値を零電圧から定格電圧までゆっくりと変化させるためである。
The voltage detector 6 detects the power system voltages Vsa, Vsb, Vsc, while the voltage detector 5 detects the induction generator voltages Vga, Vgb, Vgc. The system voltages Vsa, Vsb, Vsc are multiplied by the ramp function from the
座標変換器7は、乗算器15の出力Vsa’,Vsb’,Vsc’を数1で示す下記(1)式により3相−2相変換する。
次いで、得られた2相量から、数2で示す下記(2)式により座標軸変換をしてVsd,Vsqを求める。
座標変換器8も同様に、検出器5の出力電圧検出値Vga,Vgb,Vgcを3相−2相変換し、得られた2相量から数2で示す上記(2)式により座標軸変換をしてVgd,Vgqを求める。
その後、VsdとVgdとの差、およびVsqとVgqとの差をそれぞれ求め、これをゲインおよび積分要素などからなる電圧調節器9,10にそれぞれ入力することで、インバータ3の電流指令Id,Iqを得る。
Similarly, the
Thereafter, the difference between Vsd and Vgd and the difference between Vsq and Vgq are respectively obtained and input to
座標変換器11は、数3で示す下記(3)式の座標変換を行なう。
次に、座標変換器11は数4で示す下記(4)式によって2相−3相変換し、3相電流指令値Ia,Ib,Icを得る。
そして、別途変流器を介して検出される3相電流検出値を、座標変換器11からの出力である3相電流指令値に一致させるよう、電流調節器12で調節演算することにより、インバータ3の出力すべき電圧を求め、誘導発電機2に3相電流指令値通りの電流を流すようにする。なお、上記(2),(3)式のcosθ,sinθは、発振器14で電力系統電圧を基準として演算される位相角で、cosθは電力系統電圧と同位相の成分、sinθは電力系統電圧から90°位相が遅れた成分をそれぞれ示している。
Then, the
電力系統電圧検出器6と座標変換器7との間に設けられた関数発生器13は、インバータ3が急激な電圧を出力しないよう、乗算器15にて検出器6の出力である電力系統電圧検出値にランプ関数を乗じることで、例えば図2に示すような、0から100%までを一定のレートで上昇する電圧を得るために設けられる。
以上のような構成で、誘導発電機2を電力系統1に連系させる場合、遮断器4を「開」の状態で、図示されないエンジン等の外部手段によって、誘導発電機2の回転速度を電力系統1の周波数以下となるように制御する。
A
When the
誘導発電機2の回転速度は、例えば図3(a)に示すように、定格速度を目標に制御されるが、エンジン等の外部手段は高速な制御ができないため、速度変動が生じる。ここで、定格速度以上になると誘導発電機2からインバータ3に有効電力が流入することで、インバータ3の直流電圧が上昇することになる。整流器16は電力系統1へ有効電力を戻すことができないため、図3(b)に示すように、誘導発電機2の回転速度を、変動分を含めて定格回転数以下にしておく。
For example, as shown in FIG. 3A, the rotational speed of the
次に、インバータ3を運転させ、上記のように電力系統電圧と誘導発電機電圧との差が零となるよう、誘導発電機2に対して電流を出力させる。そして、乗算器15から電力系統電圧が100%出力されると、誘導発電機電圧は電力系統電圧と同一となる。その後、遮断器4を「閉」にすることで、系統に連系できることになる。ここで、誘導発電機の回転速度が電力系統電圧周波数より低いため、整流器16を介してインバータ3から誘導発電機2へ有効電力を供給することになる。この有効電力量は、誘導発電機の回転速度と電力系統電圧周波数との差に関係して決まるが、誘導発電機の回転数制御誤差は1%程度であるため、インバータ3の容量を著しく大きくする量とはならない。
Next, the
以上のようにして、誘導発電機の電圧の大きさ、周波数とも電力系統電圧と同一となるように制御することが可能となり、その後、遮断器4を投入することで突入電流を抑制することが可能となる。なお、図1では整流器16をダイオードまたはサイリスタ整流器とすることができるので、IGBT等を用いたインバータよりも安価に構成することができる。つまり、誘導発電機の回転速度の変動により、誘導発電機から電力系統へ電力回生がある場合を考慮して、本出願人は、図1の整流器の代わりにインバータを用いるものを先に出願した(特願2006−224004号:提案方式)が、この提案方式のものに比べてより低コストな起動方式を提供できることになる。
As described above, the magnitude and frequency of the induction generator can be controlled to be the same as the power system voltage, and then the inrush current can be suppressed by turning on the
1…電力系統、2…誘導発電機、3…インバータ、4…遮断器、5,6…電圧検出器、7,8,11…座標変換器、9,10…電圧調節器、12…電流調節器、13…ランプ関数発生器、14…発振器、15…乗算器、16…整流器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power system, 2 ... Induction generator, 3 ... Inverter, 4 ... Circuit breaker, 5, 6 ... Voltage detector, 7, 8, 11 ... Coordinate converter, 9, 10 ... Voltage regulator, 12 ...
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006347415A JP2008160980A (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Induction generator start-up method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2006347415A JP2008160980A (en) | 2006-12-25 | 2006-12-25 | Induction generator start-up method |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2008160980A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016220406A (en) * | 2015-05-20 | 2016-12-22 | 富士電機株式会社 | Simulation apparatus and simulation system |
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2006
- 2006-12-25 JP JP2006347415A patent/JP2008160980A/en active Pending
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