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公開番号2025127248
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-01
出願番号2024023867
出願日2024-02-20
発明の名称電力変換システム
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02J 3/38 20060101AFI20250825BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】分散型電源を用いて自立運転を行う際にも、負荷に安定した電力供給を行うことが可能な電力変換システムを提供する。
【解決手段】直流電力を蓄電および放電する蓄電部20と、系統連系運転状態において電力系統1から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電部20に出力し、自立運転状態において蓄電部20から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷30に出力する電力変換部10と、電力変換部10の動作を制御する制御部11とを備え、制御部11は、自立運転状態において、系統連系運転状態の負荷30に出力される有効電力の目標値である有効電力目標値Prefを、電力変換部10が出力する出力周波数foutを変更するために補正した補正目標値Pcを取得し、補正目標値Pcに基づいて、出力周波数foutを所定の設定周波数fsに近づける制御を行う。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
直流電力を蓄電および放電する蓄電部と、
電力系統から交流電力が供給される系統連系運転状態において、前記電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電部に出力し、前記電力系統から供給される交流電力が遮断されている自立運転状態において前記蓄電部から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する電力変換部と、
前記電力変換部の動作を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記自立運転状態において、前記系統連系運転状態における前記負荷に出力される目標有効電力としての第１連系用目標値を、前記電力変換部が出力する出力周波数を変更するために補正した、自立運転用補正目標値を取得し、前記自立運転用補正目標値に基づいて、前記出力周波数を所定の設定周波数に近づける制御を行うように構成されている、電力変換システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記自立運転状態において、前記第１連系用目標値に対し、前記設定周波数に基づいて取得される補正値を追加することによって、前記自立運転用補正目標値を取得するように構成されている、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記系統連系運転状態から前記自立運転状態に切り替わる際に、前記第１連系用目標値の取得を止めずに前記補正値を追加して前記自立運転用補正目標値を取得することによって、前記第１連系用目標値と前記自立運転用補正目標値との変更を連続的に行うように構成されている、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記自立運転状態において、前記負荷に出力される有効電力の実測値と前記自立運転用補正目標値とに基づいて周波数補正係数を取得し、定格周波数と取得した前記周波数補正係数とに基づいて、前記電力変換部の出力する前記出力周波数を所定の前記設定周波数に近づける制御を行うように構成されている、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記電力変換部の動作に仮想的な慣性力を発生させるような仮想同期発電機機能を持たせる制御を行い、前記自立運転状態において、前記自立運転用補正目標値、および、前記慣性力を発生させるための制御項である慣性項に基づいて前記周波数補正係数を取得するように構成されている、請求項４に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記自立運転状態において、前記負荷に出力される無効電力の制御を行わずに、前記電力変換部の出力する負荷電圧の振幅値を所定の設定電圧振幅値に近づける制御を行うように構成されている、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記系統連系運転状態から前記自立運転状態に切り替わる際に、前記系統連系運転状態において追加されている無効電力の目標値である第２連系用目標値の入力を遮断することによって、前記電力変換部の出力する前記負荷電圧の振幅値を所定の前記設定電圧振幅値に近づける制御を行うように構成されている、請求項６に記載の電力変換システム。
【請求項８】
前記制御部は、前記電力変換部の出力する前記出力周波数を所定の前記設定周波数と一致させる制御を行うように構成されている、請求項１に記載の電力変換システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換システムに関し、特に、電力系統から供給される電力を遮断して自立運転を行うことが可能な電力変換システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統から供給される電力を遮断して自立運転を行うことが可能な電力変換システムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、太陽電池および蓄電部を含む分散型電源と系統電源とを連系して、負荷としての家庭内の機器に電力を供給する分散型電源システム（電力変換システム）が開示されている。また、この上記特許文献１の電力変換システムは、分散型電源と系統電源との電力の譲受を行うパワーコンディショナを備えており、系統電源との連系運転を行っている。また、上記特許文献１の電力変換システムは、系統電源の異常を検出する検出手段を備え、検出手段の出力に基づいて、負荷と系統電源との間の開閉手段の開閉を制御している。これにより、上記特許文献１の電力変換システムは、系統電源の異常発生時には、負荷と系統電源との間の開閉手段を開くことにより、分散型電源を用いた自立運転に切り替えて負荷へ電力を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１０－２３６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、上記特許文献１では、系統電源の異常発生時には、負荷と系統電源との間の開閉手段を開くことにより、分散型電源を用いた自立運転に切り替えて負荷へ電力を供給している。ここで、上記特許文献１には、自立運転中のパワーコンディショナの詳細な制御構成が開示されていないが、たとえば、系統連系時と同様に所定の電圧を目標値としたフィードバック制御が行われる場合がある。しかしながら、自立運転を行う際には、系統連系時と同様に所定の電圧を目標値としたフィードバック制御を行ったとしても、負荷のバランスが変わった場合に、自立系統内において出力される電圧の振幅および周波数が不安定となり、負荷が停止してしまう場合があると考えられる。そのため、分散型電源を用いて自立運転を行う際にも、負荷に安定した電力供給を行うことが可能な電力変換システムが望まれている。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、分散型電源を用いて自立運転を行う際にも、負荷に安定した電力供給を行うことが可能な電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による電力変換システムは、直流電力を蓄電および放電する蓄電部と、電力系統から交流電力が供給される系統連系運転状態において、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電部に出力し、電力系統から供給される交流電力が遮断されている自立運転状態において蓄電部から供給される直流電力を交流電力に変換して負荷に出力する電力変換部と、電力変換部の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、自立運転状態において、系統連系運転状態における負荷に出力される目標有効電力としての第１連系用目標値を、電力変換部が出力する出力周波数を変更するために補正した、自立運転用補正目標値を取得し、自立運転用補正目標値に基づいて、出力周波数を所定の設定周波数に近づける制御を行うように構成されている。
【０００８】
この発明の一の局面による電力変換システムは、上記のように、制御部は、自立運転状態において、系統連系運転状態における負荷に出力される目標有効電力としての第１連系用目標値を、電力変換部が出力する出力周波数を変更するために補正した、自立運転用補正目標値を取得し、自立運転用補正目標値に基づいて、出力周波数を所定の設定周波数に近づける制御を行うように構成されている。これにより、自立運転状態において、系統連系運転状態において用いる第１連系用目標値に基づいて、第１連系用目標値とは異なる自立運転を行うための自立運転用補正目標値を取得することができるため、自立運転状態に適した制御を行うことができる。その結果、分散型電源を用いて自立運転を行う際にも、負荷に安定した電力供給を行うことができる。
【０００９】
上記一の局面による電力変換システムにおいて、好ましくは、制御部は、第１連系用目標値に対し、設定周波数に基づいて取得される補正値を追加することによって、自立運転用補正目標値を取得するように構成されている。このように構成すれば、自立運転状態の制御の際に、設定周波数に基づいた補正値を考慮することができるため、負荷に供給する電圧における周波数の調整を容易に行うことができる。
【００１０】
この場合、好ましくは、制御部は、系統連系運転状態から自立運転状態に切り替わる際に、第１連系用目標値の取得を止めずに補正値を追加して自立運転用補正目標値を取得することによって、第１連系用目標値と自立運転用補正目標値との変更を連続的に行うように構成されている。ここで、たとえば、第１連系用目標値と自立運転用補正目標値とを、切り替え機などを用いて切り替えるように構成する場合、制御が不連続となる時間が生じ、電力供給が停止される時間において負荷を停止させてしまう場合がある。これに対して、上記のように構成すれば、第１連系用目標値と自立運転用補正目標値とを連続的に変更するため、系統連系運転状態が自立運転状態へ切り替わる際にも、電力供給の途切れをなくして負荷への電力供給を安定化させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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