專利名稱：單相電壓型交直流變換裝置以及互連系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及可以適用于成為電力系統的電源的系統連接裝置和無停電電源裝置的單相電壓型交直流變換裝置以及具備它的互連系統(interconnection system)。
背景技術：
已知有與電力系統連接，能夠把自動地調整電壓、頻率以及相位將直流變換為交流的電力提供給電力系統的單相電壓型交直流變換裝置(例如，參照專利文獻1)。[專利文獻1]特開2009-219263號公報[專利文獻2]特開2009-2012 號公報[非專利文獻1]電氣學會產業應用部門論文雜志第118卷12號1998年12月號 “采用誤差跟蹤式PWM和雙電荷層電容器的系統連接型蓄電裝置”專利文獻1的單項電壓型交直流變換裝置這樣動作將從直流一側注入的電力變換為交流，作為有效電力輸出到系統，將從交流一側注入的電力變換為直流，作為有效電力向直流一側輸出。此時，要求對專利文獻1的單相電壓型交直流變換裝置有一定的直流電壓的輸入。因此，如果將近年來普及的太陽能發電那樣輸出的直流電壓變化的直流設備直接連接到專利文獻1的單相電壓型交直流變換裝置，則當直流電壓下降大于等于規定值的情況下，交流輸出(電壓、頻率以及相位)的控制變得困難。另一方面，已知有控制變化的直流電壓能夠將直流變換為交流的逆變器(例如， 參照非專利文獻1)。
圖1是說明記載在非專利文獻1中的逆變器的圖。圖2是說明圖1的自動電壓調整器(dc-AVR)的詳細的圖。在圖1的逆變器上設定有直流端子電壓的目標值即直流電壓指令值V/。自動電壓調整器將直流電壓指令值Vd *和直流端子的直流電壓檢測值Vd的差信號輸入到具有低通特性的放大器。自動電壓調整器在放大器的輸出上加算在直流端子上的直流電流值(前饋)。而后，自動電壓調整器在用前饋得到的信號上乘以與系統同步的標準正弦波信號(PCC電壓)得到PWM指令j(t)。自動電壓調整器根據PWM指令j(t)生成選通信號。但是，非專利文獻1的逆變器為了將檢測出的直流電壓和指定值的差作為PWM指
胃f 倉旨自 聿^N亍iEi亍(autonomous parallel operation) 這樣，專利文獻1的單相電壓型交直流變換裝置在變化的直流電壓的輸入中存在問題，非專利文獻1的逆變器存在不能自律并行運行的問題。
發明內容
因而，為了解決上述課題，本發明的目的在于提供一種在能夠應對直流電壓的變化的同時，能夠自由地控制無效電力，并且可以自律并行運行的單相電壓型交直流變換裝置，及利用該單相電壓型交直流變換裝置的互連系統。為了實現上述目的，本發明的單相電壓型交直流變換裝置根據測定到的無效電力值和所設定的無效電力指令值的差生成第1軸指令，根據檢測到的直流電壓和所設定的直流電壓指令的差生成第2軸電壓指令，通過增減有效電力進行直流電壓控制。具體地說，本發明的單相電壓型交直流變換裝置包括單相電壓型交直流變換電路，從交流端子看具有內部等價阻抗，依照基于PWM指令發生的選通信號的脈沖寬度將來自與直流端子連接的直流電壓源的電力變換為單相交流電力并從上述交流端子輸出，或者將來自與上述交流端子連接的單相交流源的單相交流電力變換為直流電力并從上述直流端子輸出；相位差生成電路，具有讓上述交流端子的單相交流輸出電壓的相位延遲，發生延遲單相交流電壓的相位延遲單相交流電壓發生器，基于上述延遲單相交流電壓生成與上述交流端子的單相交流輸出電壓和上述單相電壓型交直流變換電路的內部電動勢的相位差相應的相位差電壓；上位電壓控制電路，輸入與上述交流端子的單相交流輸出電壓的振幅有關的第1軸電壓指令以及與上述交流端子的單相交流頻率有關的第2軸電壓指令，基于上述第1軸指令電壓、上述第2軸指令電壓、來自上述相位差生成電路的相位差電壓以及上述交流端子的單相交流輸出電壓，輸出為了使上述交流端子的單相交流輸出電壓的振幅接近于上述第1軸電壓指令而生成的電壓指令信號，以及為了使上述交流端子的單相交流頻率接近于上述第2軸電壓指令而生成的頻率指令信號；頻率控制電路，基于上述交流端子上的單相交流輸出頻率的標準頻率、來自上述上位電壓控制電路的頻率指令信號以及來自上述相位差生成電路的輸出信號，決定上述單相電壓型交直流變換電路的上述內部電動勢的電角度，進行生成電角的生成；下位電壓控制電路(subordinate voltage control circuit)，基于上述交流端子的單相交流輸出電壓、上述頻率控制電路的生成電角以及來自上述上位電壓控制電路的電壓指令信號，將為了使上述單相交流輸出電壓的振幅、頻率以及相位接近于上述交流端子上的單相交流輸出電壓的標準電壓、上述電壓指令信號以及上述生成電角的合成值而生成的信號作為上述PWM指令輸出；指令值計算電路，對指定上述直流端子的電壓的直流電壓指令值進行設定，檢測上述直流端子的電壓即直流電壓檢測值，計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差以作為上述第2軸電壓指令。本發明的單相電壓型交直流變換裝置根據直流端子的直流電壓檢測值和直流電壓指令值的差生成第2軸電壓指令，用該第2軸電壓指令增減有效電力來控制直流電壓。例如，當直流端子的直流電壓檢測值比直流電壓指令低的情況下，通過降低有效電力使直流端子的電壓上升，相反當直流端子的直流電壓檢測值比直流電壓指令高的情況下，通過增加有效電力使直流端子的直流電壓檢測值下降。在單相電壓型交直流變換裝置中有第1軸電壓指令V1 *和第2軸電壓指令V2 *的 2個指令值。在專利文獻1的有效電力無效電力控制(PQ控制)的情況下，將有效電力控制 (P控制)的輸出信號作為第2軸電壓指令，將無效電力控制⑴控制)的輸出信號作為第1 軸電壓指令。本發明的單相電壓型交直流變換裝置如圖3所示的那樣將直流電壓控制的輸出信號作為第2軸電壓指令V/，將無效電力控制⑴控制)的輸出信號作為第1軸電壓指令 V1 *，同時控制直流電壓和無效電力。因而，本發明能夠提供在應對直流電壓的變化的同時，可以自由地控制無效電力， 并且可以自律運行的單相電壓型交直流變換裝置。本發明的單相電壓型交直流變換裝置的上述指令值計算電路的特征在于用低通特性電路計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差。
上述指令值計算電路的上述低通特性電路的特征在于具有式1的特性。[式1]
權利要求
1.一種單相電壓型交直流變換裝置，包括單相電壓型交直流變換電路，從交流端子看具有內部等價阻抗，依照基于PWM指令發生的選通信號的脈沖寬度將來自與直流端子連接的直流電壓源的電力變換為單相交流電力并從上述交流端子輸出，或者將來自與上述交流端子連接的單相交流源的單相交流電力變換為直流電力并從上述直流端子輸出；相位差生成電路，具有讓上述交流端子的單相交流輸出電壓的相位延遲，發生延遲單相交流電壓的相位延遲單相交流電壓發生器，基于上述延遲單相交流電壓生成與上述交流端子的單相交流輸出電壓和上述單相電壓型交直流變換電路的內部電動勢的相位差相應的相位差電壓；上位電壓控制電路，輸入與上述交流端子的單相交流輸出電壓的振幅有關的第1軸電壓指令以及與上述交流端子的單相交流頻率有關的第2軸電壓指令，基于上述第1軸指令電壓、上述第2軸指令電壓、來自上述相位差生成電路的相位差電壓以及上述交流端子的單相交流輸出電壓，輸出為了使上述交流端子的單相交流輸出電壓的振幅接近于上述第1 軸電壓指令而生成的電壓指令信號，以及為了使上述交流端子的單相交流頻率接近于上述第2軸電壓指令而生成的頻率指令信號；頻率控制電路，基于上述交流端子上的單相交流輸出頻率的標準頻率、來自上述上位電壓控制電路的頻率指令信號以及來自上述相位差生成電路的輸出信號，決定上述單相電壓型交直流變換電路的上述內部電動勢的電角度，進行生成電角的生成；下位電壓控制電路，基于上述交流端子的單相交流輸出電壓、上述頻率控制電路的生成電角以及來自上述上位電壓控制電路的電壓指令信號，將為了使上述單相交流輸出電壓的振幅、頻率以及相位接近于上述交流端子上的單相交流輸出電壓的標準電壓、上述電壓指令信號以及上述生成電角的合成值而生成的信號作為上述PWM指令輸出；指令值計算電路，對指定上述直流端子的電壓的直流電壓指令值進行設定，檢測上述直流端子的電壓即直流電壓檢測值，計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差以作為上述第2軸電壓指令。
2.根據權利要求1所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于上述指令值計算電路用低通特性電路計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差。
3.根據權利要求2所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于上述指令值計算電路的上述低通特性電路具有式1的特性，[式1]Vi ω=- KTdc [Kω -Vd(S))U)1 + lKdc ‘ s其中，V2 *是第2軸電壓指令，Vd *是直流電壓指令值，Vd是直流電壓檢測值，s是拉普拉斯變換的變量，Kdc是比例增益，TKdc是一次延遲時間常數，“表示拉普拉斯變換。
4.根據權利要求1所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于上述指令值計算電路用積分電路計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差。
5.根據權利要求4所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于上述指令值計算電路的上述積分電路具有式2的特性，[式2]
6.根據權利要求1所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于上述指令值計算電路用并聯了低通特性電路和積分電路的并聯電路計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差。
7.根據權利要求6所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于上述指令值計算電路的上述并聯電路具有式3的特性，[式3]
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的單相電壓型交直流變換裝置，其特征在于還包括直流電流檢測電路，檢測上述直流端子的直流電流值，上述指令值計算電路在計算上述直流電壓指令值和上述直流電壓檢測值的差時加上上述直流電流檢測電路檢測出的上述直流電流值。
9.一種互連系統，包括權利要求1至7中的任一項所述的單相電壓型交直流變換裝置；經由DC/DC變換器連接于上述單相電壓型交直流變換裝置的上述直流端子，在和上述直流端子之間進行直流電力授受的η臺直流設備，其中，η是任意的自然數。
10.一種互連系統，包括權利要求8所述的單相電壓型交直流變換裝置；經由DC/DC變換器連接于上述單相電壓型交直流變換裝置的上述直流端子，在和上述直流端子之間進行直流電力授受的η臺的直流設備，其中，η是任意的自然數。
全文摘要
本發明的目的在于提供一種在能夠應對直流電壓的變化的同時，能夠自由地控制無效電力，并且可以自律并行運行的單相電壓型交直流變換裝置，及利用該單相電壓型交直流變換裝置的互連系統。本發明的單相電壓型交直流變換裝置根據直流端子的直流電壓檢測值和直流電壓指令值的差生成第2軸電壓指令，用該第2軸電壓指令增減有效電力來控制直流輸出。例如，當直流端子的直流電壓檢測值比直流電壓指令低的情況下，通過降低有效電力使直流端子的電壓上升，相反當直流端子的直流電壓檢測值比直流電壓指令高的情況下，通過增加有效電力降低直流端子的直流電壓檢測值。
文檔編號H02M7/48GK102570876SQ20111044592
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者大島正明, 宇敷修一, 趙晉斌 申請人:歐利生電氣株式會社