专利名称：同步检测电路以及自动同步并联装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对同步对方的单相交流电压源的电压振幅、与本电源的频率差以及与本电源的相位差进行检测的同步检测电路。进而，本发明涉及调节进行自律(autonomous) 并列运行的单相电压型交直流变换装置的电压振幅、频率以及相位的自动同步并联装置。
背景技术：
为了使2个单相交流电压源同步，需要对同步对方的单相交流电压源的电压振幅、与本电源的频率差以及与本电源的相位差进行检测。已知有对它们进行检测的图4的技术。在该技术中，对各个单相交流电压源，针对每一定周期采样电压，计算出其每1采样的变化量(相当于微分值)和该变化量的每1采样的变化量(相当于2次微分)。然后， 在根据所导出的值，求出电压振幅、频率、以及相位之后，计算出差分(例如，参照专利文献 1)。另外，已知有抑制将逆变器并联到电力系统时的冲击电流的技术(例如，参照专利文献2)。在专利文献2中，记载有如下技术使用与电力系统的电压相比相位超前90度的电流对逆变器的滤波电容器进行充电，在滤波电容器的电压与电力系统相同之后，将逆变器并联到电力系统。另一方面，还已知有与电力系统、发电机等单相电压源并联，进行自律并列运行的单相电压型交直流变换装置(例如，参照专利文献3)。在专利文献3中，记载有产生与外部单相交流电压源的相位具有规定的相位差的单相交流电压，并调整所产生的单相交流电压的振幅、频率、以及相位而与外部单相交流电压源连结(coupled)运转的单相电压型交直流变换装置。专利文献1日本特开昭52-40174号公报专利文献2日本特开平09-028040号公报专利文献3日本特开2009-219263号公报
发明内容
在专利文献1记载的技术中，对采样电压值进行微分，所以存在易于受到由于电压波形中包含的高次谐波分量引起的影响这样的课题。进而，由于在频率的检测中使用了以交流值为分母的除法，所以存在在用零除的情况下变得不稳定这样的课题。为了解决所述课题，本发明的第一目的在于，提供一种不易受到由于高次谐波分量引起的影响，不易于变得不稳定的同步检测电路。进行自律并列运行的单相电压型交直流变换装置被控制为从电力系统、发电机等单相电压源侧观察成为电压源。在使进行自律并列运行的单相电压型交直流变换装置与该外部单相交流电压源并联的情况下，为了抑制冲击电流，需要使单相电压型交直流变换装置的输出始终追踪变动的单相电压源的频率和电压振幅。但是，专利文献1的技术因为控制逆变器使其成为电流源，所以无法适用于将其控制为电压源的单相电压型交直流变换装置。这样存在如下课题不存在使进行自律并列运行的单相电压型交直流变换装置的输出始终追踪变动的单相电压源的频率和电压振幅，抑制冲击电流而自动地同步并联的技术。为了解决所述课题，本发明的第二课题在于，提供一种自动同步并联装置，在将进行自律并列运行的单相电压型交直流变换装置并联到外部单相交流电压源时，可以通过自动地调节电压的大小和频率以及相位来抑制冲击电流。为了达成所述第一目的，本发明的同步检测电路包括检测具有调整输出单相交流电压波形振幅的1轴电压指令及调整频率的2轴电压指令的自律并列运行的单相电压型交直流变换装置和作为并联对象的外部单相交流电压源间的频率差值，以及外部单相交流电压源的电压有效值的电路。更详细而言，本发明的同步检测电路制作作为检测对象的外部单相交流电压源的电压波形、和利用同步检测电路的标准角频率ω。。使检测对象电压波形延迟规定时间而得到的延迟电压波形，根据采样器检测出的检测对象电压波形和延迟电压波形，计算频率差余弦信号以及频率差正弦信号。在以下的说明中，有将检测对象的外部单相交流电压源记载为“检测对象单相交流电压源”、将外部单相交流电压源的单相交流电压波形记载为“检测对象电压波形”、将成为检测原的单相电压型交直流变换装置记载为“检测原单相交流电压源(test-sourcesingle-phase AC voltage source) ”、将单相电压型交直流变换装置的单相交流电压波形记载为“检测原电压波形”的情况。具体而言，本发明的同步检测电路的所述检测单元具备标准角频率ω。。；采样器，检测所述外部单相交流电压源的检测对象电压波形；延迟电路，制作从所述采样器检测出的所述检测对象电压波形延迟了大于(m-1) 。且小于mji/ω。。的时间的延迟电压波形，其中，m是自然数；以及运算部，根据所述采样器检测出的所述检测对象电压波形、所述延迟电路制作出的所述延迟电压波形、以及所给予的检测原单项交流电压源的检测原角频率，计算出以所述检测对象电压波形的检测对象角频率与所述检测原角频率之差为角频率的频率差余弦信号以及频率差正弦信号，根据所述运算部计算出的所述频率差余弦信号以及所述频率差正弦信号，检测与所述频率差相关的值以及与所述电压有效值相关的值。另外，同步检测电路的标准角频率也可以与检测原角频率ω相等。频率差余弦信号是相位差的余弦与检测对象电压振幅之积，频率差正弦信号是相位差的正弦与检测对象电压振幅之积。可以利用该2值计算出检测对象电压波形的电压振幅、与检测原电压波形的频率差、以及与检测原电压波形的相位差。本发明的同步检测电路只要不对单相交流电压进行直接微分，并且检测对象电压波形的有效值并非零，则不用零进行除法。因此，本发明可以提供一种不易受到由于高次谐波分量引起的影响，不易变得不稳定的同步检测电路。本发明的同步检测电路的所述延迟电路使所述延迟电压波形从所述检测对象电压波形延迟(m-1/2) π /c^。时间。本发明的同步检测电路的所述运算部进行式Al的运算。式Al
权利要求
1.一种同步检测电路，包括检测具有调整输出单相交流电压波形振幅的1轴电压指令及调整频率的2轴电压指令的自律并列运行的单相电压型交直流变换装置和作为并联对象的外部单相交流电压源间的频率差值，以及外部单相交流电压源的电压有效值的电路。
2.根据权利要求1所述的同步检测电路，其特征在于所述检测单元具备标准角频率ω。。；采样器，检测所述外部单相交流电压源的检测对象电压波形；延迟电路，制作从所述采样器检测出的所述检测对象电压波形延迟了大于(m-Ι) π/ ω。。且小于m π / ω co的时间的延迟电压波形，其中，m是自然数；以及运算部，根据所述采样器检测出的所述检测对象电压波形、所述延迟电路制作出的所述延迟电压波形、以及所给予的所述单相电压型交直流变换装置的检测原角频率，计算出以所述检测对象电压波形的检测对象角频率与所述检测源角频率之差为角频率的频率差余弦信号以及频率差正弦信号，根据所述运算部计算出的所述频率差余弦信号以及所述频率差正弦信号，检测与所述频率差相关的值以及与所述电压有效值相关的值。
3.根据权利要求2所述的同步检测电路，其特征在于所述延迟电路使所述延迟电压波形从所述检测对象电压波形延迟(!!!-丨/幻^！/^⑶时间(
4.根据权利要求2所述的同步检测电路，其特征在于 所述运算部是进行式Al的运算，式Al
5.根据权利要求2所述的同步检测电路，其特征在于还包括低通滤波器，去除所述运算部运算的所述频率差余弦信号以及所述频率差正弦信号的高频分量。
6.根据权利要求2 5中的任意一项所述的同步检测电路，其特征在于还包括检测部，从所述运算部运算的所述频率差余弦信号以及所述频率差正弦信号，检测所述检测对象电压波形的电压有效值作为与所述电压有效值相关的值，并检测所述检测对象角频率与所述检测源角频率的频率差以及所述检测对象电压波形与所述检测原单相交流电压波形的相位差作为与所述频率差相关的值。
7.根据权利要求6所述的同步检测电路，其特征在于所述检测部分别利用式Α2、式A3以及式Α4，检测所述电压有效值Vs、所述频率差ω5-ω以及所述相位差Φ，数Α2
8.一种自动同步并联装置，包括 权利要求1所述的同步检测电路； 电压振幅指令值生成电路，使用所述同步检测电路检测的与所述电压有效值相关的值，生成使所述单相电压型交直流变换装置的单相交流电压有效值接近所述外部单相交流电压源的电压有效值的所述1轴电压指令值，并将其输入到所述单相电压型交直流变换装置；以及频率指令值生成电路，使用所述同步检测电路检测出的与所述频率差相关的值，生成使所述单相电压型交直流变换装置的单相交流电压频率为从所述外部单相交流电压源的频率偏移了任意频率值的频率的所述2轴电压指令值，并将其输入到所述单相电压型交直流变换装置。
9.根据权利要求8所述的自动同步并联装置，其特征在于 所述电压振幅指令值生成电路具有电压系统减法器，从所述同步检测电路检测出的与所述外部单相交流电压源的电压有效值相关的值减去与所述单相电压型交直流变换装置输出的单相交流电压波形的电压有效值相关的值；电压系统积分器，对所述电压系统减法器进行减法后的值进行积分；以及电压系统加法器，对和所述外部单相交流电压源的自动并联控制开始前的所述单相电压型交直流变换装置的单相交流电压初始值与所述电压系统积分器积分出的值进行加法运算，生成所述1轴电压指令值。
10.根据权利要求8所述的自动同步并联装置，其特征在于 所述频率指令值生成电路具有频率系统运算器，在对所述同步检测电路检测出的与所述外部单相交流电压源的电压有效值相关的值乘上所述任意频率值而得到的值上，加上所述同步检测电路检测出的与所述频率差相关的值；频率系统积分器，对所述频率系统运算器运算出的值进行积分；以及频率系统加法器，对和所述外部单相交流电压源的自动并联控制开始前的所述单相电压型交直流变换装置的单相交流电压的初始频率与所述频率系统积分器积分出的值进行加法运算，生成所述2轴电压指令值。
11.根据权利要求8所述的自动同步并联装置，其特征在于 与所述电压有效值相关的值是电压有效值的平方值。
12.根据权利要求8 11中的任意一项所述的自动同步并联装置，其特征在于 在所述单相电压型交直流变换装置的单相交流电压波形的电压有效值以及频率分别处于以所述单相交流电压源的电压有效值以及频率为中心的所定的规定范围内时，所述同步检测电路使所述单相电压型交直流变换装置与所述外部单相交流电压源并联。
全文摘要
本发明公开同步检测电路以及自动同步并联装置。本发明提供一种在将进行自律并列运行的单相电压型交直流变换装置并联到外部单相交流电压源时，通过自动地调节电压的大小和频率以及相位可以抑制冲击电流的自动同步并联装置。本发明的自动同步并联装置具备同步检测电路、电压振幅指令值生成电路、以及频率指令值生成电路。根据同步检测电路检测出的和外部单相交流电压源与单相电压型交直流变换装置的频率差相关的值、以及外部单相交流电压源的电压有效值，电压振幅指令值生成电路生成1轴电压指令值，频率指令值生成电路生成2轴电压指令值。通过这些指令值，可以使单相电压型交直流变换装置的输出与外部单相交流电压源的电压波形一致。
文档编号G01R25/00GK102193023SQ20111002645
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月25日 优先权日2010年1月25日
发明者大岛正明, 宇敷修一, 赵晋斌 申请人:欧利生电气株式会社