[发明专利]分散型电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及与电力系统联网来供电的太阳光发电系统、风力发电系统等的分散型电源系统。

背景技术

以往，开发了将以太阳光、风力等为能源进行发电的直流电力变换为交流电力、并与电力系统联网来供电的太阳光发电系统、风力发电系统等的分散型电源系统。

图6是用于说明这种分散型电源系统的框图。各系统母线以及信号线通常以两根～三根(或者四根)线标明来表示两相或者三相回路，但是在此为了简单，以一根线为代表来标明。

在图6中，1是向电力系统进行供电的三相交流电源、2～4是开关、10是系统联网用的逆变器电路、11是太阳电池等的直流电源、100是控制逆变器电路10的控制电路、5是从三相交流电源1的电力系统接受供电的负荷、6是检测三相交流电源1的系统电压的电压检测器、7是检测逆变器电路10的输出电流的电流检测器、8是电容器、9是电抗器。

逆变器电路10是将半导体开关元件构成为三相桥式的电路。根据从控制电路100输出的脉宽调制(PWM：Pulse Width Modulation)的控制信号控制桥式构成的半导体开关元件的接通/断开状态。其结果，在逆变器电路10的输出端产生三相的交流电压。该三相交流电压是由将从直流电源11输出的直流电压进行脉宽调制而获得的脉冲列构成的电压。由电抗器9和电容器8构成的LC滤波器通过消除高次谐波成分来将由脉冲列构成的三相交流电压设为正弦波状的电压。消除了高次谐波成分的正弦波状的三相交流电压输出到三相交流电源1的电力系统。

控制电路100具备有PLL(Phase-Locked Loop：锁相环)运算单元12、三相电压指令信号生成单元13、坐标变换单元14、输出电流控制单元15、以及栅极信号生成电路16。

PLL运算单元12具有生成与由电压检测器6检测出的系统电压的相位一致的角频率ωo的功能。关于PLL运算单元12的具体动作将后述。

三相电压指令信号生成单元13根据由PLL运算单元12所生成的角频率ωo来生成具有规定的振幅的三相的电压指令信号Vuref、Vvref、Vwref。

坐标变换单元14使用由PLL运算单元12所生成的角频率ωo来将有功电流指令Idref、无功电流指令Iqref进行坐标变换，生成U相的输出电流指令Iuref和W相的输出电流指令Iwref。

输出电流控制单元15进行交流电流调节(ACR)控制使得由坐标变换单元14所生成的U相以及W相的输出电流指令Iuref、Iwref与由电流检测器7检测出的逆变器电路10的输出电流Iu、Iw一致。输出电流控制单元15作为交流ACR控制的结果而生成用于校正各相的电压指令信号Vuref、Vvref、Vwref的校正信号ΔVuref、ΔVvref、ΔVwref。

栅极信号生成电路16将各相的电压指令信号Vuref、Vvref、Vwref、和对各相的电压指令的校正信号ΔVuref、ΔVvref、Δvwref对各相相加而生成各相的调制信号。接着，栅极信号生成电路16将各相的调制信号与规定的载波信号的大小进行比较，生成进行脉宽调制的控制信号G1～G6。控制信号G1～G6对逆变器电路10输出。

逆变器电路10的半导体开关元件根据由栅极信号生成电路16所生成的控制信号G1～G6来控制它的接通/断开状态。其结果，在逆变器电路10的输出端中产生三相的交流电压。

这样与电力系统联网的逆变器电路的输出电压控制方式例如公开在非专利文献1中。

另外，这种分散型电源系统要求向电力系统稳定地提供电力。因此，控制电路100根据系统电压的相位以及频率来进行从逆变器电路10输出的电压的频率以及相位的控制。为了实现这种控制，图6所示的分散型电源系统的控制电路100具备有PLL运算单元12。

作为图6所示的PLL运算单元12的一个例子，图7中表示专利文献1所公开的PLL运算单元的框图。

PLL运算单元12具备有αβ变换单元121、dq变换单元122、比例积分调节单元123、以及VCO(Voltage Controlled Oscillator：压控振荡器)单元124。此外，在以下的说明中还将比例积分调节单元123称为PI调节单元123。