[发明专利]电力转换装置及发电转换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种转换电源的电压·电流、并向互联的交流系统输出功率的电力转换装置。 

背景技术

全世界正推进引入太阳光发电系统和风力发电系统等分散电源系统。在分散电源系统大量连接的系统中，一旦在产生系统电压下降时分散电源系统脱落，就会因电源消失而使得系统电压的下降进一步进行，恐怕会发生大规模的停电。因此，希望在分散电源中即使系统电压下降时也能继续发电。 

这些分散电源的大多数通过断路器(chopper)等发电功率控制用电力转换器将由电源发电的功率转换为规定的电压的直流功率，利用作为自激式电力转换器的系统互联用电力转换器将此直流功率转换为交流功率并输出到交流系统。在系统互联用电力转换器和发电功率控制用电力转换器的连接端子上并联连接控制直流电压的变动的平滑电容器。 

自激式电力转换器通常因热的制约而不能连续输出额定电流以上的电流。因此，一旦因系统事故等引起连接的系统电压下降时，则会因为系统互联用电力转换器的输出电流限制在额定电流，而使得系统电压和系统互联用电力转换器输出电流之积即输出功率的上限值降低。 

此时，如果从太阳光面板和风车发电的功率超过系统互联用电力转换器的可输出功率，则并联连接到系统互联用电力转换器的直流端子的平滑电容器进行充电。当平滑电容器充电过度时，就存在产生系统互联用电力转换器和发电功率控制用电力转换装置的开关元件的破损、平滑电容器的破损等的可能性。 

在专利文献1中公开了一种保护电力转换器避免过电压的方法。文献1中的第一方法在于，一旦平滑电容器电压超过规定的值，就在电力转换 装置的控制器中使发电功率控制用电力转换器停止。第二方法在于，当平滑电容器电压超过电压指令值和过电压判定值之间的规定的值时，就会限制发电功率控制用电力转换器的输入电流指令值上限值。 

专利文献1：JP特开2000-20150号公报 

发明内容

根据专利文献1所述的第一方法，停止发电，就会降低分散电源系统的利用率。此外，由于停止发电、系统电压进一步下降，所以存在会促进电力系统的大规模停电的可能性。 

根据专利文献1所述的第二方法，可继续发电。但是，考虑发电功率控制用电力转换器的延迟，就必须使平滑电容器电压的过电压判定值和使发电功率的上限值降低的发电功率抑制判定值之间具有富余。此外，当发电功率抑制判定值接近平滑电容器的电压指令值时，由于会因控制的摇摆而以较高的频度压缩发电功率，所以有必要使平滑电容器的电压指令值和发电功率抑制判定值之间也具有富余。因此，必须使平滑电容器电压指令值相比过电压判定值具有相当的富余来进行设计，否则就会降低电力转换器的开关元件的电压利用率。 

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于，提供一种不降低分散电源系统的电力转换器的电压利用率、并能提高交流系统电压下降时的运转持续性的电力转换装置及其发电转换系统。 

本发明的目的能够通过如下方式而达到，即，检测连接的交流系统的电压振幅，在该电压振幅在规定的值以下的情况下，将来自电源的发电功率限制在系统互联用电力转换器的可输出的功率以下。 

更具体地，包括计算连接的交流系统的电压振幅的机构、和限制发电功率控制用电力转换器的发电功率指令的发电功率指令限幅器，如果该电压振幅是规定的值以下，则按照该电压振幅降低该限幅器的上限值。 

此外，在电力转换装置的控制部中包括控制来自电源的输出电流的电流控制器、和限制该输出电流的指令值的输出电流限幅器，如果连接的交流系统的电压振幅是规定的值以下，则按照该电压振幅降低该输出电流限幅器的上限值。 

上述电源是太阳光发电面板的情况下，通过电流指令值的变更来实施太阳光发电面板的最大功率追随控制，利用上述输出电流限幅器来限制作为该最大功率追随控制的输出的电流指令值。 

在系统互联用电力转换器的连接的交流系统是三相的电力转换装置中，按照交流系统的正相电压振幅来降低从电源发电的发电功率指令的限幅器上限值或该电源的输出电流指令的限幅器上限值。 

在上述电源是旋转型发电机的情况下，在电力转换装置的控制部中包括控制连接到发电功率控制用电力转换器的电源输出的有效电流的电流控制器、和限制该有效电流指令值的输出电流限幅器，如果连接的交流系统的电压振幅是规定的值以下，则按照该电压振幅来降低有效电流限幅器的上限值。