电力变换装置以及电力变换系统的制作方法

本公开涉及电力变换装置以及电力变换系统。

背景技术：

1、近年来，为了降低环境负荷，加速导入不排出二氧化碳的太阳能电池等利用自然能源的采用静止型逆变器的发电系统。另外，为了应对东日本大地震以后的电力不足等，具备蓄电池的系统、将电动汽车用作蓄电池的系统、组合太阳能电池和蓄电池的系统等的产品化得到发展，但在任意系统(电力变换装置)中都采用静止型逆变器。

2、另一方面，关于作为调节设施的火力发电站，伴随通过可再生能源发电的发电量增加，包括管理成本的发电成本变高，所以预测今后逐渐关闭。此时，火力发电等的同步发电机潜在地具有在体系频率变动时将其抑制的作用(惯性力、同步化力等)。在火力发电站逐渐关闭(同步发电机减少)时，担心难以确保体系的稳定度。

3、根据这样的观点，以具有同步发电机的特性的方式控制电力变换装置(静止型逆变器)的动作的虚拟同步发电机控制的开发得到发展。例如，在电力变换装置外连接的控制装置中实现同步发电机的特性，根据来自该控制装置的指令值控制电力变换装置，从而能够对多个太阳能电池等利用可再生能源的创造能源设备(以下还称为“创能设备”)以及蓄电池等储蓄能源设备(以下还称为“蓄能设备”)等虚拟地提供同步发电机的功能。

4、特别是，蓄电池与太阳能电池以及风力发电机等可再生能源电源不同，能够控制充放电电力，所以实现了虚拟同步发电机控制的蓄电池能够在独立系的微型电网等中用作主电源(主要电源)。

5、在日本特开2019-176584号公报(专利文献1)中，公开了实现了虚拟同步发电机控制的电力变换装置(搭载静止型逆变器的分散电源)的控制参数的设定方法。

6、具体而言，记载了根据从体系运用者请求的要求惯性值和根据电力变换装置的规格以及动作状态计算出的虚拟惯性值中的任意一方，生成对可再生能源系统的电力变换装置设定虚拟惯性的控制参数。

7、更详细而言，关于适合可再生能源系统的总虚拟惯性值jopt，接受体系运用者针对电力变换装置请求的虚拟惯性值(jreq)，根据可再生能源系统的动作状态以及规格数据，关于包含于可再生能源系统的多个电力变换装置的各个电力变换装置，设定虚拟惯性的上限值(jmax，i)和在虚拟惯性的上限值(jmax，i)下动作时的虚拟衰减常数的下限值(dmin，i)。

8、而且，判定各上限值(jmax，i)的总计值(σjmax，i)是否小于被请求的虚拟惯性值(jreq)，在该总计值(σjmax，i)小于被请求的虚拟惯性值(jreq)的情况下，适合可再生能源系统的总虚拟惯性值jopt被计算为jopt＝σjmax，i。

9、另一方面，在上述总计值(σjmax，i)大于被请求的虚拟惯性值(jreq)的情况下，总虚拟惯性值jopt被设定为jopt＝jreq。在专利文献1中，同样地还记载了计算适合可再生能源系统的总虚拟衰减常数值doptimal(最佳值)。

10、现有技术文献

11、专利文献

12、专利文献1：日本特开2019-176584号公报

技术实现思路

1、根据专利文献1，如上所述计算用于实现了虚拟同步发电机控制功能的静止型逆变器的虚拟同步发电机控制的控制参数(总虚拟惯性值以及总虚拟衰减常数值)，并通知给静止型逆变器。在该情况下，通过在静止型逆变器中实现的虚拟同步发电机控制，担保体系管理者的意图的体系的惯性力。

2、另一方面，在独立系的微型电网等中，利用实现了多个虚拟同步发电机控制的静止型逆变器控制充放电电力的蓄电池能够设为作为主电源(主要电源)动作，支持独立体系的结构。然而，在这样的结构中，需要在各静止型逆变器实现虚拟同步发电机控制，所以难以利用既存的静止型逆变器来构成系统。

3、相对于此，在利用未实现虚拟同步发电机控制的以往的静止型逆变器启动独立系的微型电网的情况下，例如，通过电压控制、具体而言cvcf(constant voltage constantfrequency，恒压恒频)控制，使1台蓄电池用电力变换装置内的静止型逆变器作为主电源(主要电源)动作。在该情况下，在发生负载变动或者发电量的变化时，以使负载和发电电力平衡的方式调整来自主电源的输出电力。

4、通常，利用管理独立系的微型电网的cems(community energy managementsystem，社区能源管理系统)等管理装置，监视主电源的输入输出电力。在主电源的输入输出电力脱离预先制作的主电源的运转计划的情况下，从cems通知在同一微型电网内作为从电源(电流控制)动作的蓄电池等其他分散电源调整充放电电力。由此，能够以使充放电电力不偏向主要电源的方式控制微型电网整体。

5、另外，最近受到瞩目的智能逆变器为了进行电流控制而作为从电源动作，但具有根据体系交流电压的频率自主地控制充放电电力的功能(下垂特性)。然而，如上所述，主电源(主要电源)输出恒定频率的体系交流电压，所以难以利用上述智能逆变器的功能来控制独立系的微型电网。

6、相对于此，在利用实现了虚拟同步发电机控制的静止型逆变器控制充放电电力的蓄电池是主电源的独立系的微型电网中，在由于负载变动以及发电量变动而主电源的充放电电力脱离运转计划的情况下，从静止型逆变器输出的体系交流电压的频率变化。因此，在将上述智能逆变器作为从电源时，能够利用智能逆变器的下垂特性功能，不仅是主电源而且还包含从电源而分担覆盖由于负载变动以及发电量变动而产生的微型电网内的过不足电力。

7、最近，由于地震、台风、暴雨等灾害发生电力基础设施受损而发生持续停电1周以上等事态的情形，为了应对该情形，研究新的配电服务提供商许可证制度等。配电服务提供商许可证的1个目的在于，对于在发生灾害时电力基础设施未受损的配电体系，活用分散电源来临时恢复停电。

8、在这样的情形下，设想利用既设的蓄电池等电源设备来构成独立微型电网。如上所述，在使用未实现虚拟同步发电机控制的以往的静止型逆变器，通过电压控制(cvcf控制)使主电源(主要电源)动作的情况下，在通过主要电源和太阳能电池等分散电源(从电源)协作而使独立微型电网长时间运转的情况下，根据上述问题，难以确保体系的稳定度等。

9、这样，从确保体系稳定度的方面，优选导入实现了虚拟同步发电机控制的电力变换器，另一方面，在将既设的电力变换装置更换为实现了虚拟同步发电机控制的电力变换器时，从成本方面等，在独立微型电网的构筑中产生制约。

10、本公开是为了解决这样的问题而完成的，本公开的目的在于，在包括根据从外部通知的指令针对交流体系作为电压源动作的逆变器的电力变换装置中，排除通信延迟的偏差等的影响，稳定地控制从电力变换装置输出的交流电压，确保体系的稳定度。

11、根据本公开的某个方面，提供电力变换装置。电力变换装置是根据来自控制分散电源的控制装置的指令动作的电力变换装置，具备逆变器、通信部、电压测量部、目标交流电压生成部以及电压控制部。逆变器连接于交流体系以及分散电源之间，根据指令针对交流体系作为电压源动作。通信部接收包括从控制装置通知的指令的、逆变器的控制所需的信息。电压测量部测量逆变器输出给交流体系的体系交流电压的电压值。目标交流电压生成部生成正弦波状的目标交流电压作为逆变器的输出目标值，该逆变器作为电压源动作。电压控制部以补偿利用电压测量部测量的电压值和目标交流电压的偏差的方式控制逆变器的动作。信息包括体系交流电压的频率指令值。目标交流电压生成部使用体系交流电压的振幅指令值、利用通信部接收的频率指令值以及在电力变换装置中生成的体系交流电压的相位信息，计算目标交流电压。

12、根据本公开的其他方面，提供电力变换系统。电力变换系统具备分散电源的控制装置和根据来自控制装置的指令动作的电力变换装置。在控制装置中实现模拟同步发电机的特性的虚拟同步发电机控制功能。电力变换装置包括逆变器、通信部、电压测量部、目标交流电压生成部以及电压控制部。逆变器连接于交流体系以及分散电压之间，根据指令针对交流体系作为电压源动作。通信部接收包括从控制装置通知的指令的、逆变器的控制所需的信息。电压测量部测量逆变器输出给交流体系的体系交流电压的电压值。目标交流电压生成部生成正弦波状的目标交流电压作为逆变器的输出目标值，该逆变器作为电压源动作。电压控制部以补偿利用电压测量部测量的电压值和目标交流电压的偏差的方式控制逆变器的动作。信息包括体系交流电压的频率指令值。目标交流电压生成部使用体系交流电压的振幅指令值、利用通信部接收的频率指令值以及在电力变换装置中生成的体系交流电压的相位信息，计算目标交流电压。

13、根据本公开，在包括根据从外部通知的指令针对交流体系作为电压源动作的逆变器的电力变换装置中，排除通信延迟的偏差等的影响，确保逆变器的输出目标值(目标交流电压)的连续性，从而能够稳定地控制从电力变换装置输出的交流电压，确保体系的稳定度。