JP5019823B2 - Reactive power compensator - Google Patents

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Description

本発明は、系統回路に無効電力を供給することにより系統回路の力率改善、電流歪みを改善する無効電力補償装置に関するものである。   The present invention relates to a reactive power compensator that improves power factor and current distortion of a system circuit by supplying reactive power to the system circuit.

図29は、例えば、非特許文献1に記載された、直流電圧が異なる単相の電圧出力ユニットをカスケード接続した無停電電源装置である。
図の階調制御型インバータは、フルブリッジインバータの電圧出力ユニットを3直列で構成し、直流電圧がそれぞれ三進数の関係に設定されている。そして、大きい電圧の電圧出力ユニットの出力のパルス数は少なく、電圧の低い電圧出力ユニットの出力パルス数により波形整形をする、いわゆる、階調電圧出力により高効率変換を実現している。
FIG. 29 shows an uninterruptible power supply device in which, for example, single-phase voltage output units having different DC voltages are cascade-connected as described in Non-Patent Document 1.
The gradation control type inverter shown in the figure has three voltage output units of a full bridge inverter configured in series, and the DC voltages are set in a ternary relationship. The number of pulses output from the voltage output unit having a large voltage is small, and high-efficiency conversion is realized by so-called gradation voltage output in which the waveform is shaped by the number of output pulses from the voltage output unit having a low voltage.

「三進数階調制御型電力変換装置の無停電電源装置への応用」(電気学会全国大会 2006年3/15発行 第4分冊 P.113−114)"Application of ternary gradation control type power converter to uninterruptible power supply" (National Conference of the Institute of Electrical Engineers of Japan, March 15, 2006, Volume 4 P.113-114)

以上のように、非特許文献1で紹介された階調制御の電力変換装置は、無停電源装置に適用するもので有効電力の発生が必要であり、比較的容量の大きな常時給電の直流電源や、各電圧出力ユニットに電力を分配供給するためのバランサ回路が必要となり、この階調制御の電力変換装置をそのまま無効電力補償装置に適用すると、従来からの一般的な無効電力補償装置に比較して、外形、コスト的に不利となる。   As described above, the gradation-controlled power conversion device introduced in Non-Patent Document 1 is applied to an uninterruptible power supply device and requires generation of active power. In addition, a balancer circuit for distributing and supplying power to each voltage output unit is required. When this gray level control power converter is applied to a reactive power compensator as it is, it is compared with a conventional general reactive power compensator. This is disadvantageous in terms of external shape and cost.

この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、無効電力補償装置として必要十分な機能を発揮するとともに、装置の大型化や、それに伴う、損失、コストの増大をもたらすハードウエアを備えることなく、小型、安価、低損失で、各電圧出力ユニットの直流電圧比を一定に保持することが可能となる階調電圧制御の無効電力補償装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and exhibits a necessary and sufficient function as a reactive power compensator, and causes an increase in the size of the device and associated loss and cost. It is an object of the present invention to provide a grayscale voltage control reactive power compensator that can maintain a constant DC voltage ratio of each voltage output unit with no hardware, and is small, inexpensive, and low loss.

この発明に係る無効電力補償装置は、電力貯蔵手段の直流電圧を交流電圧に変換する電圧出力ユニットを3個以上、その交流出力側を直列に接続し、上記複数の電圧出力ユニットが出力する交流電圧の総和を交流出力電圧として無効電力を発生し系統回路の無効電力の補償を行う無効電力補償装置であって、
電流検出値が電流指令に追随するよう交流出力電圧指令値を演算する電流制御手段、上記交流出力電圧指令値に基づき上記各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定するユニット電圧決定手段、上記電圧出力ユニットの出力電圧の組合せを選択することにより出力電圧が最小の最小電圧ユニットを除く上記各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧比率を一定にする手段、および上記無効電力補償装置が出力すべき電流の指令値に上記電力貯蔵手段のエネルギー指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき生成された有効電流値を加える手段を備え、
上記ユニット電圧決定手段は、上記最小電圧ユニットを除く上記電圧出力ユニットに基づき階調電圧を出力するため当該各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定する階調電圧決定手段、および上記交流出力電圧指令値と上記階調電圧出力との偏差が零となるよう上記最小電圧ユニットをパルス幅変調するパルス幅変調手段を備え、
更に、上記最小電圧ユニットの電力貯蔵手段の電圧を上記階調電圧の階調値=1に相当する電圧に設定するとともに、上記最小電圧ユニットは、上記交流出力電圧指令値と上記階調電圧出力との大小比較に基づき正または負のパルス幅変調の電圧を出力するものである。
In the reactive power compensator according to the present invention, three or more voltage output units for converting the DC voltage of the power storage means into an AC voltage, the AC output sides thereof connected in series, and the AC output from the plurality of voltage output units. A reactive power compensator that compensates reactive power of a system circuit by generating reactive power using the sum of voltages as an AC output voltage,
Current control means for calculating an AC output voltage command value so that the detected current value follows the current command, unit voltage determining means for determining a combination of output voltages of the voltage output units based on the AC output voltage command value, and the voltage Means for making the voltage ratio of the power storage means of each voltage output unit constant except for the minimum voltage unit with the smallest output voltage by selecting a combination of output voltages of the output units, and the reactive power compensator to output Means for adding an effective current value generated based on the deviation between the energy command value of the power storage means and its feedback value to the current command value;
The unit voltage determining means is a gradation voltage determining means for determining a combination of output voltages of the voltage output units to output a gradation voltage based on the voltage output unit excluding the minimum voltage unit, and the AC output voltage. Pulse width modulation means for pulse width modulating the minimum voltage unit so that the deviation between the command value and the gradation voltage output is zero;
Further, the voltage of the power storage means of the minimum voltage unit is set to a voltage corresponding to the gradation value of the gradation voltage = 1, and the minimum voltage unit includes the AC output voltage command value and the gradation voltage output. The voltage of positive or negative pulse width modulation is output based on the magnitude comparison with .

この発明によれば、電流の指令値に電力貯蔵手段のエネルギー指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき生成された有効電流値を加えることにより、電力貯蔵手段全体のエネルギーが一定に保たれ、電圧出力ユニットの出力電圧の組合せを選択することにより、電力貯蔵手段相互間の電圧が一定に保たれ、回路またはソフトウエアである制御動作で各電力貯蔵手段の電圧が一定に保たれる。
ユニット電圧決定手段は、最小電圧ユニットを除く電圧出力ユニットに基づき階調電圧を出力するため各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定する階調電圧決定手段、および交流出力電圧指令値と階調電圧出力との偏差が零となるよう任意の電圧出力ユニットをパルス幅変調するパルス幅変調手段を備え、
更に、上記最小電圧ユニットの電力貯蔵手段の電圧を上記階調電圧の階調値=1に相当する電圧に設定するとともに、上記最小電圧ユニットは、上記交流出力電圧指令値と上記階調電圧出力との大小比較に基づき正または負のパルス幅変調の電圧を出力するので、スイッチング損失を抑制して高精度な電圧出力が得られる。
According to this invention, by adding an effective current value generated based on the deviation between the energy command value of the power storage means and the feedback value to the current command value, the energy of the entire power storage means is kept constant, By selecting the combination of the output voltages of the voltage output unit, the voltage between the power storage means is kept constant, and the voltage of each power storage means is kept constant by the control operation which is a circuit or software.
The unit voltage determining means is a gradation voltage determining means for determining a combination of output voltages of each voltage output unit to output a gradation voltage based on a voltage output unit excluding the minimum voltage unit, and an AC output voltage command value and gradation. Pulse width modulation means for pulse width modulating any voltage output unit so that the deviation from the voltage output becomes zero,
Further, the voltage of the power storage means of the minimum voltage unit is set to a voltage corresponding to the gradation value of the gradation voltage = 1, and the minimum voltage unit includes the AC output voltage command value and the gradation voltage output. Since a positive or negative pulse width modulation voltage is output based on a comparison with the above, a switching loss is suppressed and a highly accurate voltage output can be obtained.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における、三相交流系統における無効電力を補償する無効電力補償装置7の構成を示す図である。これは、交流系統の無効電力を補償して、系統の力率改善、電流の高調波成分の抑制を行うものである。
言い換えると、この無効電力補償装置7は、負荷8に供給される負荷電流12の内、高調波成分を含む無効電流を系統電源1に替わって供給することで、系統電流11の高調波成分の低減、系統の力率改善を行い、送電効率を向上させる。
図に示すように、無効電力補償装置7は、複数の電圧出力ユニット2の直列接続により構成される。各電圧出力ユニット2には、電力貯蔵手段3が配置接続され、それから電圧出力ユニット2を通して、電力は出力される。
また、系統電源1との間には系統インダクタンス6が存在し、無効電力補償装置7は出力フィルタリアクトル9を介して系統に接続されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a diagram showing a configuration of a reactive power compensator 7 for compensating reactive power in a three-phase AC system in Embodiment 1 of the present invention. This compensates for the reactive power of the AC system, improves the power factor of the system, and suppresses harmonic components of the current.
In other words, the reactive power compensator 7 supplies a reactive current including a harmonic component in the load current 12 supplied to the load 8 in place of the system power supply 1, so that the harmonic component of the system current 11 is reduced. Reduce power system efficiency and improve power transmission efficiency.
As shown in the figure, the reactive power compensator 7 is configured by connecting a plurality of voltage output units 2 in series. Each voltage output unit 2 is connected to a power storage means 3, and then power is output through the voltage output unit 2.
A system inductance 6 exists between the system power supply 1 and the reactive power compensator 7 is connected to the system via an output filter reactor 9.

電圧出力ユニット2は、例えば図2に示すような、フルブリッジ構成の半導体のスイッチ20〜23からなるインバータで構成される。半導体スイッチは、自己消弧機能のスイッチとこれに逆並列接続されたダイオードとから構成されている。
自己消弧機能のスイッチとしては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、GTO(Gate Turn Off Thyristor)、GCT(Gate Commutated Turn−off Thyristor)、MOSFET(Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transisor)、等が該当する。図2の電圧出力ユニット2は、各スイッチのオン、オフ動作に基づき、その端子間に、+E、0、−Eの3つのレベルの電圧を出力する。
電力貯蔵手段3としては、例えば、電解コンデンサ、電気二重層コンデンサ等のコンデンサ、また、リチウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池等の電池で構成される。
The voltage output unit 2 includes an inverter including semiconductor switches 20 to 23 having a full bridge configuration as shown in FIG. The semiconductor switch is composed of a switch having a self-extinguishing function and a diode connected in reverse parallel thereto.
Examples of the self-extinguishing function switch include an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a GTO (Gate Turn Off Thyristor), a GCT (Gate Commutated Turn-off Thyristor), and a MOSFET (Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transisor). Applicable. The voltage output unit 2 in FIG. 2 outputs three levels of voltages of + E, 0, and −E between its terminals based on the on / off operation of each switch.
The power storage means 3 includes, for example, a capacitor such as an electrolytic capacitor or an electric double layer capacitor, or a battery such as a lithium battery, a nickel hydride battery, or a lead storage battery.

ここで、各々の電圧出力ユニット2に対応する電力貯蔵手段3の設定電圧は、異なっていても良いし、等しくても良い。直列に接続される電圧出力ユニット2のHビット、Mビット、Lビットの設定電圧の比が、例えば、図3(a)の表に示すように、2進数3ビットの関係により階調レベル数が7レベルある場合は、図3(b)に示すように、正の出力は7レベル、負の出力は7レベル、0電圧出力は1レベルとなり、出力する相電圧のレベル数は合計15レベルとなる。
また、同様に2進数4ビットの場合、直列に接続される電圧出力ユニット2のHHビット、Hビット、Mビット、Lビットの設定電圧の比が、図3(c)の表に示す条件では、出力する相電圧のレベル数は、図3(d)に示すように合計31レベルとなる。
Here, the set voltage of the power storage means 3 corresponding to each voltage output unit 2 may be different or may be equal. The ratio of the set voltages of the H bit, M bit, and L bit of the voltage output unit 2 connected in series is, for example, the number of gradation levels due to the binary 3 bit relationship as shown in the table of FIG. When there are 7 levels, as shown in FIG. 3B, the positive output is 7 levels, the negative output is 7 levels, the 0 voltage output is 1 level, and the total number of phase voltage levels to be output is 15 levels. It becomes.
Similarly, in the case of binary 4 bits, the ratio of the set voltages of the HH bit, H bit, M bit, and L bit of the voltage output unit 2 connected in series is as shown in the table of FIG. The number of phase voltage levels to be output is a total of 31 levels as shown in FIG.

このように異なった電圧の電圧出力ユニット2を複数個、直列構成することで、系統電源へ出力する電圧を多レベル化して、高調波を小さくすることが出来る。また、電圧の高いメインインバータのスイッチング回数を抑えることにより、スイッチング損失を抑えることが出来、無効電力補償装置7の効率は向上し、さらに電磁ノイズも減らすことが出来る。   Thus, by constructing a plurality of voltage output units 2 having different voltages in series, the voltage output to the system power supply can be multi-leveled and the harmonics can be reduced. Further, by suppressing the switching frequency of the high voltage main inverter, the switching loss can be suppressed, the efficiency of the reactive power compensator 7 can be improved, and the electromagnetic noise can be reduced.

図1の無効電力補償装置7では、電圧が最小のLビットの電圧出力ユニット(最小電圧ユニット)2には、電力常時供給手段であるDC電源13を接続している。後段で詳述するが、このLビットのインバータは、他のHビット、Mビットのインバータと異なりパルス幅変調制御により電圧を出力し、高調波成分を含む無効電流の補償を実現している。出力に小さなフィルタをおくことで、電圧出力の精度を向上させることが出来、電圧や電流の高調波を抑制できる。
なお、このLビットの電圧出力ユニット2にDC電源13が取り付いても、出力電圧及び電力は小さいので、このDC電源13の大きさは小さい。
In the reactive power compensator 7 of FIG. 1, a DC power source 13, which is a constant power supply means, is connected to an L-bit voltage output unit (minimum voltage unit) 2 having a minimum voltage . As will be described in detail later, this L-bit inverter, unlike other H-bit and M-bit inverters, outputs a voltage by pulse width modulation control and realizes compensation of reactive current including harmonic components. By placing a small filter on the output, the accuracy of voltage output can be improved, and harmonics of voltage and current can be suppressed.
Even if the DC power supply 13 is attached to the L-bit voltage output unit 2, the output voltage and power are small, so the size of the DC power supply 13 is small.

このように、電圧が高いH、Mビットの電圧出力ユニット2の出力パルス数を少なくし、電圧が低いLビットの電圧出力ユニット2の出力を動作周波数が数kHzもしくはそれ以上の高周波PWM出力にすると、変換効率の向上と高調波抑制の両立が実現出来、効果的である。ここで、H、Mビットの電圧出力ユニット2には、後に述べる、ビット間エネルギー流用制御と、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)により、電力常時供給手段は不要とする。   In this way, the number of output pulses of the high voltage H and M bit voltage output unit 2 is reduced, and the output of the low voltage L bit voltage output unit 2 is converted to a high frequency PWM output with an operating frequency of several kHz or more. Then, improvement of conversion efficiency and harmonic suppression can be realized, which is effective. Here, the H and M bit voltage output unit 2 does not require the constant power supply means by the inter-bit energy diversion control and the H and M bit power storage means power supply routine (constant voltage control) described later. .

無効電力補償装置7が無効電流しか流さない場合には、各々の電圧出力ユニット2にも、無効電流しか電流を流さないので、各電力貯蔵手段3の電圧は理想的には時間平均では変化しない。従って、図4に示すように、無効電力補償装置を、電力常時供給手段を一切使用しない構成とすることも出来る。   When the reactive power compensator 7 passes only reactive current, only reactive current flows through each voltage output unit 2, so that the voltage of each power storage means 3 ideally does not change in time average. . Therefore, as shown in FIG. 4, the reactive power compensator can be configured to use no constant power supply means.

更なる変形例として、無効電力補償装置の構成は、図5に示すように、三相共通の電力貯蔵手段3と電圧出力ユニット2とを備えたものとしてもよい。ここでは、Hビットは、三相共通の3レベル電圧出力ユニット2と電力貯蔵手段3とから構成されている。三相各相では電流位相は120度ずつずれるので、Hビットの電力貯蔵手段3の電圧の変動周期は、商用周波の周期の1/3となり、その電圧変動は小さくなり、図1の各相個別方式に比べ電圧一定制御には有利になる。   As a further modification, the configuration of the reactive power compensator may include three-phase common power storage means 3 and a voltage output unit 2 as shown in FIG. Here, the H bit is composed of a three-level common three-level voltage output unit 2 and power storage means 3. Since the current phase is shifted by 120 degrees in each of the three phases, the voltage fluctuation period of the H-bit power storage means 3 is 1/3 of the period of the commercial frequency, and the voltage fluctuation becomes small. Compared to the individual method, it is advantageous for constant voltage control.

次に、図1に示す無効電力補償装置7の制御部による運転動作の具体的内容について説明する。
先ず、全体の制御部のフローチャートを図6に示す。図において、系統瞬時電力Pp系統瞬時虚電力Qpルーチン30では、負荷8の電圧(負荷電圧5)VLi(i=u,v,w)、電流(負荷電流12)ILi(i=u,v,w)、無効電力補償装置7の電流(無効電力補償装置電流10)Isi(i=u,v,w)に基づき、系統瞬時虚電力Qp(フィルタリングあり)と有効、無効分の系統電流の指令値Ipi_P,Ipi_Q(i=u,v,w)を求める。
電圧出力ユニットの電力貯蔵手段3の電圧を一定にするため、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)40では、無効電力補償装置7の電流指令に重畳する有効分の電流指令ΔEc・sinωtを生成し、後述する電流制御ルーチン50に送る。
なお、ここでは、Hビット、Mビットが、本願請求項に記載するエネルギー制御対象とするユニットの電力貯蔵手段に相当し、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)40は、同じく、エネルギー制御手段に相当し、更に、有効分の電流指令ΔEc・sinωtは、同じく、有効電流値または偏差指令に相当する。
Next, the specific content of the driving | operation operation | movement by the control part of the reactive power compensation apparatus 7 shown in FIG. 1 is demonstrated.
First, a flowchart of the overall control unit is shown in FIG. In the figure, in the system instantaneous power Pp system instantaneous imaginary power Qp routine 30, the voltage of the load 8 (load voltage 5) VLi (i = u, v, w), current (load current 12) ILi (i = u, v, w) Based on the current of the reactive power compensator 7 (reactive power compensator current 10) Isi (i = u, v, w), the system instantaneous imaginary power Qp (with filtering) and the command of the system current for the active and reactive parts The values Ipi_P and Ipi_Q (i = u, v, w) are obtained.
In order to make the voltage of the power storage means 3 of the voltage output unit constant, in the H and M-bit power storage means power supply routine (constant voltage control) 40, an effective current command superimposed on the current command of the reactive power compensator 7 ΔEc · sinωt is generated and sent to a current control routine 50 described later.
Here, the H bit and the M bit correspond to the power storage means of the unit to be energy controlled described in the claims of the present application, and the H, M bit power storage means power supply routine (voltage constant control) 40 is: Similarly, it corresponds to the energy control means, and the current command ΔEc · sin ωt for the effective portion also corresponds to the effective current value or the deviation command.

そして、電流制御ルーチン50(本願請求項に記載する電流制御手段に相当する)では、有効、無効分の系統電流の指令値Ipi_P,Ipi_Q(i=u,v,w)、系統瞬時虚電力Qp、有効分の電流指令ΔEc・sinωtに基づき、無効電力補償装置電流10を流すために出力すべき電圧指令値Vs(t),Vso(t)を求める。
次に、高精度電圧出力ルーチン60においては、Hビット、Mビットの電圧出力ユニット2の少パルス運転の実現と、エネルギー流用によるHビット、Mビットの電力貯蔵手段3の電圧比一定制御を行いつつ、LビットによるPWM出力制御(パルス幅変調制御)を行う。高精度電圧出力ルーチン60を経て、ゲート生成回路70にてゲート指令が生成され、所望の無効電力補償装置電流10を出力して無効電力補償を行う。
In the current control routine 50 (corresponding to the current control means described in the claims of the present application), the system current command values Ipi_P and Ipi_Q (i = u, v, w) for the effective and ineffective portions, the system instantaneous imaginary power Qp Based on the effective current command ΔEc · sinωt, voltage command values Vs (t) and Vso (t) to be output in order to flow the reactive power compensator current 10 are obtained.
Next, in the high-accuracy voltage output routine 60, a small pulse operation of the H-bit and M-bit voltage output unit 2 is realized, and a constant voltage ratio control of the H-bit and M-bit power storage means 3 is performed by diverting energy. Meanwhile, PWM output control (pulse width modulation control) using L bits is performed. Through the high-accuracy voltage output routine 60, a gate command is generated by the gate generation circuit 70, and a desired reactive power compensator current 10 is output to perform reactive power compensation.

次に、各ルーチンの内容を詳細に説明する。
図7は、系統瞬時電力Pp系統瞬時虚電力Qpルーチン30の処理内容を示すフローチャートである。系統瞬時電力Pp、系統瞬時虚電力Qpは、一周期分の平均電力ではなく、瞬時値を表すものである。ここではその意味で、通例、平均値で表現される有効電力、無効電力という表示と区別し、瞬時電力、瞬時虚電力という表示を使用している。
最初に、負荷の電流ILi(i=u,v,w)、電圧VLi(i=u,v,w)と無効電力補償装置電流Isi(i=u,v,w)を、図8の行列式を用いて、三相交流(U,V,W)−二相交流(α、β)に変換する(31)。そして、図7に示すように、(31)による変換で得られた二相の負荷の電圧VLα,VLβ、電流ILα,ILβと無効電力補償装置電流Isα,Isβ(32)に基づき、系統瞬時電力Pp、系統瞬時虚電力Qpを求める(33、34)。
Next, the contents of each routine will be described in detail.
FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents of the system instantaneous power Pp system instantaneous imaginary power Qp routine 30. The system instantaneous power Pp and the system instantaneous imaginary power Qp represent instantaneous values, not average power for one cycle. In this sense, in general, the display of instantaneous power and instantaneous imaginary power is used in distinction from the display of active power and reactive power expressed by average values.
First, load current ILi (i = u, v, w), voltage VLi (i = u, v, w) and reactive power compensator current Isi (i = u, v, w) are represented in the matrix of FIG. Using the equation, the three-phase alternating current (U, V, W) -two-phase alternating current (α, β) is converted (31). Then, as shown in FIG. 7, based on the two-phase load voltage VLα, VLβ, current ILα, ILβ and reactive power compensator current Isα, Isβ (32) obtained by the conversion of (31), the grid instantaneous power Pp and system instantaneous imaginary power Qp are obtained (33, 34).

基本波振幅抽出フィルタ(36)では、図9に示す演算により、系統瞬時電力Pp、系統瞬時虚電力Qpの平均値を求める。なお、この平均化演算で使用するため、負荷電圧VLαβの平均値が求められる(35)。
図7の系統電流導出ルーチン(37)は、具体的には、図10の37−1および37−2に示す計算式により、系統瞬時電力Pp、系統瞬時虚電力Qpの平均値および負荷電圧VLα、VLβの平均値からU,V,W相の有効分、無効分の系統電流Ipi_P(i=u,v,w)、Ipi_Q(i=u,v,w)を求める。
In the fundamental wave amplitude extraction filter (36), the average values of the system instantaneous power Pp and the system instantaneous imaginary power Qp are obtained by the calculation shown in FIG. Note that an average value of the load voltage VLαβ is obtained for use in this averaging calculation (35).
Specifically, the system current deriving routine (37) in FIG. 7 is based on the calculation formulas 37-1 and 37-2 in FIG. 10 and the average value of the system instantaneous power Pp and the system instantaneous imaginary power Qp and the load voltage VLα. From the average value of VLβ, the system currents Ipi_P (i = u, v, w) and Ipi_Q (i = u, v, w) of the effective and ineffective phases of the U, V, and W phases are obtained.

次に、電流制御ルーチン50の内容について図11のブロック図を参照して説明する。図において、無効電力補償装置7の出力電圧のバルク部分であるVso(t)=|Vs|・sinωtは、図7(35)で導出した負荷電圧VLαβと同じ大きさの基本波としている。
無効電力補償のため、系統の基本波無効電力Qpがゼロになるように、I(積分)制御で無効成分|Iqqu|・cosωtの電流指令を求める。ここでは、各相共通に、基本波無効電力Qpから無効成分|Iqqu|・cosωtの電流指令を求めているが、各相毎に、無効系統電流Ipi_Qから無効成分|Iqqu|・cosωtの電流指令を求めるようにしてもよい。
Next, the contents of the current control routine 50 will be described with reference to the block diagram of FIG. In the figure, Vso (t) = | Vs | · sinωt, which is a bulk portion of the output voltage of the reactive power compensator 7, is a fundamental wave having the same magnitude as the load voltage VLαβ derived in FIG.
For reactive power compensation, a current command of reactive component | Iqqu | .cosωt is obtained by I (integration) control so that the fundamental reactive power Qp of the system becomes zero. Here, the current command of the reactive component | Iqqu | · cosωt is obtained from the fundamental reactive power Qp for each phase, but the reactive component | Iqqu | · cosωt current command is obtained from the reactive system current Ipi_Q for each phase. May be requested.

そして、先の系統電流導出ルーチン(37)で求めた有効成分の系統電流Ipi_P(sinωt)、上記無効電力補償のための無効成分の系統電流指令値|Iqqu|・cosωt、および後に説明する、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン40から求めた電流指令値ΔEci・sin(ωt+φi)の合計の電流指令Irefi(t)と、フィードバック系統電流Ipi(t)(i=u,v,w)との偏差のPD(比例微分)制御より無効電力補償装置7の電圧指令値ΔVsi(t)が出力される。このΔVsi(t)に先のバルク成分Vsoi(t)が加算され、最終の電圧指令Vsi(t)=Vsoi(t)+ΔVsi(t)が高精度電圧出力ルーチン60に送出される。
無効電力補償装置7がこの電圧指令に基づき無効電流を流すことにより、系統の基本波無効電力Qpは定常的に零となる。この瞬時無効電力の考えを導入した電流制御は、過渡応答時においても完全に無効電力を補償できる。
Then, the active component system current Ipi_P (sinωt) obtained in the previous system current deriving routine (37), the reactive component system current command value | Iqqu | · cosωt for the reactive power compensation, and H described later. , The current command value Irefi (t) of the current command value ΔEci · sin (ωt + φi) obtained from the M-bit power storage means power supply routine 40, and the feedback system current Ipi (t) (i = u, v, w) The voltage command value ΔVsi (t) of the reactive power compensator 7 is output from the PD (proportional differentiation) control of the deviation. The bulk component Vsoi (t) is added to this ΔVsi (t), and the final voltage command Vsi (t) = Vsoi (t) + ΔVsi (t) is sent to the high-accuracy voltage output routine 60.
When the reactive power compensator 7 causes a reactive current to flow based on this voltage command, the fundamental wave reactive power Qp of the system is constantly zero. Current control that introduces the idea of instantaneous reactive power can completely compensate reactive power even during transient response.

なお、本来の電圧指令Vsi(t)と別に、後に説明する高精度電圧出力ルーチン60のPWM処理前階調電圧Vpk決定ルーチンにおいて、H、Mビットの出力をそれぞれ1パルス、3パルスにするための判定用の電圧指令値として、Vsoi(t)=|VLi|・sin(ωt+φi)を使用する。これにより、Hビット、若しくはMビット電圧が変化する際、電圧指令値が急変した場合の多パルス化を防ぐことができる。   In addition to the original voltage command Vsi (t), in the pre-PWM gradation voltage Vpk determination routine of the high-accuracy voltage output routine 60 described later, the H and M-bit outputs are set to 1 pulse and 3 pulses, respectively. Vsoi (t) = | VLi | · sin (ωt + φi) is used as the voltage command value for the determination. As a result, when the H-bit or M-bit voltage changes, it is possible to prevent multiple pulses when the voltage command value changes suddenly.

次に、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)40の内容について図12を参照して説明する。この制御では、全電力貯蔵手段、ここではエネルギー制御対象となっているHビット、Mビットの電力貯蔵手段のエネルギーを一定にするため、電力貯蔵手段3の目標電圧と検出電圧(フィードバック値)との偏差(ΔVHi,ΔVMi)から、無効電力補償装置7に流し込む有効分の電流指令ΔEciを生成する。この有効分の電流を流すことにより、電力貯蔵手段3の電圧を全体として一定にする。
複数個の電力貯蔵手段3の電圧を全体として一定に制御する場合、これら複数個の電力貯蔵手段3が現在持っている保有エネルギーと目標のエネルギー(基準エネルギー)との偏差に基づき電流指令ΔEciを導出すべきであるが、図12の右下部に、上述した両エネルギーおよび両者の差のエネルギー、更に、ΔVH、ΔVMが十分小さい値であるという、通常成立し得る条件下での差エネルギーをそれぞれ数式で示すように、電圧偏差から電流指令ΔEciを求めることが出来ることが分かる。電圧偏差を利用することで、演算が簡便となる利点がある。
Next, the contents of the H and M bit power storage means power supply routine (constant voltage control) 40 will be described with reference to FIG. In this control, the target voltage and the detection voltage (feedback value) of the power storage means 3 are set in order to make the energy of all the power storage means, here the H-bit and M-bit power storage means that are energy control targets, constant. From the deviation (ΔVHi, ΔVMi), an effective current command ΔEci that flows into the reactive power compensator 7 is generated. By passing this effective current, the voltage of the power storage means 3 is made constant as a whole.
When the voltages of the plurality of power storage units 3 are controlled to be constant as a whole, the current command ΔEci is set based on the deviation between the currently held energy of these plurality of power storage units 3 and the target energy (reference energy). Although it should be derived, in the lower right part of FIG. 12, both the above-mentioned energies and the energy of the difference between them, and further the difference energies under the conditions that can be normally established that ΔVH and ΔVM are sufficiently small values, respectively. As shown by the mathematical formula, it can be seen that the current command ΔEci can be obtained from the voltage deviation. By using the voltage deviation, there is an advantage that the calculation is simple.

系統電圧が不平衡になると(この点は、後段の実施の形態2で触れる)、無効電力補償装置7は系統の無効電力を補償するので、無効電力補償装置7に流れる電流も不平衡になる。それに伴い、各相の電力貯蔵手段3の電圧も不平衡になるが、各相にこの制御が実施されていれば、各相における電力貯蔵手段3の電圧のバランスも保つことが出来る。   When the system voltage becomes unbalanced (this point will be described in the second embodiment), the reactive power compensator 7 compensates for the reactive power of the system, so that the current flowing through the reactive power compensator 7 also becomes unbalanced. . Along with this, the voltage of the power storage means 3 of each phase becomes unbalanced, but if this control is performed for each phase, the balance of the voltage of the power storage means 3 in each phase can be maintained.

次に、高精度電圧出力ルーチン60の内容について図13を参照して説明する。ここでは、H、Mビットの電力貯蔵手段3の電圧比率の一定化を目的にH、Mビット間の電荷量のやり取りを行う、いわゆる、エネルギー流用制御と、H、Mビットのスイッチング切り換えを増加させないことを目的にスイッチパターンを1周期ずつ決定することと、各ビットの出力状態の決定とを行う。   Next, the contents of the high-accuracy voltage output routine 60 will be described with reference to FIG. In this case, so-called energy diversion control and switching switching between H and M bits, in which charge amounts are exchanged between H and M bits for the purpose of stabilizing the voltage ratio of the H and M bit power storage means 3, are increased. For the purpose of avoiding this, the switch pattern is determined for each period and the output state of each bit is determined.

先ず、この場合の動作の原理を図14を参照して解説する。ここでは、Lビット、Mビット、Hビットの電圧比を1:2:4とし、その1のレベルの電圧を1A.U.(absolute unit)とする。なお、少なくともこの原理解説の項では、説明の便宜上、例えば、Hビットという場合、4A.U.の電圧を出力する電圧出力ユニットと同義とする。
また、各ビットの電圧制御としては、H、Mビットは、その出力電圧の組み合わせが交流出力電圧指令値に追随するように階調電圧制御を行い、Lビットは、H、Mビットの組み合わせで出力される電圧と交流出力電圧指令値との偏差を埋めるようにPWM制御で電圧を出力するものとする。
First, the principle of operation in this case will be described with reference to FIG. Here, the voltage ratio of the L bit, M bit, and H bit is 1: 2: 4, and the voltage at the first level is 1 A.U. (absolute unit). At least in the explanation section of this principle, for convenience of explanation, for example, in the case of the H bit, it is synonymous with a voltage output unit that outputs a voltage of 4 A.U.
As the voltage control of each bit, the gradation voltage control is performed so that the combination of output voltages of the H and M bits follows the AC output voltage command value, and the L bit is a combination of H and M bits. It is assumed that the voltage is output by PWM control so as to fill the deviation between the output voltage and the AC output voltage command value.

そして、この発明では、H、Mビットの各出力電圧は異なるが両者を組み合わせた電圧は同一となる特定期間が存在する、従って、電圧指令値に追随する制御であっても、H、Mビットの組み合わせ形(SWパターン)に自由度が存在することに着目し、この自由度の範囲でSWパターンを選択し、HビットとMビットの間の電圧均衡化を図らんとするものである。   In the present invention, there is a specific period in which the output voltages of the H and M bits are different, but the combined voltage is the same. Therefore, even when the control follows the voltage command value, the H and M bits are used. Focusing on the fact that there is a degree of freedom in the combination form (SW pattern), the SW pattern is selected within the range of this degree of freedom, and the voltage balancing between the H bit and the M bit is intended.

図14の下欄に示す波形は、この組み合わせた電圧波形は同一であるが、特定期間ではH、Mビットの各出力電圧が異なる2つのスイッチパターンSW1とSW2とを示している。
先ず、パターンSW1で、正弦波は、電圧指令値を示し、矩形の階調電圧波形は、その電圧指令値に追随するH、Mビットの出力電圧和を示す。図は、基本波の1周期について示しているが、時間軸方向と正負方向の対称性を考えると1/4周期分で論じることが出来る。ハッチングを施した矩形波形は、M、Hビットの出力波形である。
下方のパターンSW2もH、Mビットの出力電圧和の波形はパターンSW1と同一であるが、特定期間であるθ1〜θ2の期間では、各ビットの出力電圧がパターンSW1と異なっている。
The waveform shown in the lower column of FIG. 14 shows two switch patterns SW1 and SW2 in which the combined voltage waveforms are the same but the output voltages of H and M bits are different in a specific period.
First, in the pattern SW1, a sine wave indicates a voltage command value, and a rectangular gradation voltage waveform indicates a sum of output voltages of H and M bits following the voltage command value. The figure shows one period of the fundamental wave. However, considering the symmetry between the time axis direction and the positive / negative direction, it can be discussed in 1/4 period. The hatched rectangular waveform is an output waveform of M and H bits.
In the lower pattern SW2, the waveform of the output voltage sum of H and M bits is the same as that of the pattern SW1, but the output voltage of each bit is different from the pattern SW1 in the period of θ1 to θ2 which is a specific period.

即ち、同特定期間での出力和は共に2A.U.であるが、個々の出力は、パターンSW1では、Mビット:+2A.U.、Hビット:0A.U.であるの対し、パターンSW2では、Mビット:−2A.U.、Hビット:+4A.U.である。
この特定期間が1/4周期毎に存在するので、それぞれの特定期間でパターンSW1またはSW2のいずれかを選択することで考えられるパターンは、図14の上欄に示すように合計16種類となる。本願請求項では、ユニットパターン設定手段が、以上のSWパターンを設定するとしている。
なお、図14では、基本波の1周期で繰り返す16種類のパターンを設定したが、例えば、基本波の2周期で繰り返すパターンを設定するようにしてもよい。
That is, the output sums in the specific period are both 2 A.U., but the individual outputs are M bit: +2 A.U. and H bit: 0 A.U. Then, M bit: -2 A.U., H bit: +4 A.U.
Since this specific period exists every quarter period, there are a total of 16 patterns that can be considered by selecting either the pattern SW1 or SW2 in each specific period as shown in the upper column of FIG. . In the claims of this application, the unit pattern setting means sets the above SW pattern.
In FIG. 14, 16 types of patterns that repeat in one period of the fundamental wave are set. However, for example, patterns that repeat in two periods of the fundamental wave may be set.

電荷量演算ルーチン61(通過電荷量演算手段)は、図15に示すように、以上で説明した16種類のSWパターンについて、Hビットの電力貯蔵手段を通過する電荷量Qi(i=1〜16)を演算するものである。ここで、電荷量とする電流は、Hビットの電力貯蔵手段を流れる電流、即ち、無効電力補償装置電流である補償電流で、負荷電流ILと図11の電流制御ルーチン50で求めた電流指令Iref(t)との差で求められる。   As shown in FIG. 15, the charge amount calculation routine 61 (passage charge amount calculation means) has the charge amount Qi (i = 1 to 16) passing through the H-bit power storage means for the 16 types of SW patterns described above. ). Here, the current as the charge amount is the current flowing through the H-bit power storage means, that is, the compensation current that is the reactive power compensator current, and the current command Iref obtained by the load current IL and the current control routine 50 of FIG. Calculated by the difference from (t).

図16は、スイッチパターン候補決定ルーチン62の処理を示すフローチャートである。スイッチパターン候補決定ルーチン62は、先の電荷量演算ルーチン61で求めた16種類の通過電荷量Qiにつき、図16に示す処理を施すことにより、正の最大Hビット通過電荷量QpmaxとそのSWパターン番号pmax、負の最小Hビット通過電荷量QnminとそのSWパターン番号nminを求める。
なお、図16では、先のルーチン61で計算した16種類のSWパターンの内、電荷量が正の符号と負の符号で絶対値が最大のものを抽出したが、これは、次に説明するスイッチパターン決定ルーチン63において計測誤差等で判定が難しい場合があるので、その判定を確実にするためである。しかし、判定が困難でない場合は、絶対値が小さいものを選択した方がH、Mビット電力貯蔵手段の電圧変動が小さくなるので、絶対値が小さいものを選択しても良い。
FIG. 16 is a flowchart showing the processing of the switch pattern candidate determination routine 62. The switch pattern candidate determination routine 62 applies the processing shown in FIG. 16 to the 16 types of passing charge amounts Qi obtained in the previous charge amount calculation routine 61, thereby obtaining the positive maximum H-bit passing charge amount Qpmax and its SW pattern. The number pmax, the negative minimum H-bit passing charge amount Qnmin and its SW pattern number nmin are obtained.
In FIG. 16, among the 16 types of SW patterns calculated in the previous routine 61, the one having the maximum absolute value with a positive sign and a negative sign is extracted. This will be described next. This is because the determination in the switch pattern determination routine 63 may be difficult due to a measurement error or the like, so that the determination is ensured. However, if the determination is not difficult, the voltage value of the H and M-bit power storage means is smaller when the one with the smaller absolute value is selected, so the one with the smaller absolute value may be selected.

次のスイッチパターン決定ルーチン63では、図17に示すように、図示しないユニット電圧検出手段でHビット、Mビットの電力貯蔵手段3の電圧値を検出し、両者の電圧比の比較結果に応じて、先に選択した正、負の電荷量の1周期SWパターンを選択することにより、Hビット、Mビットの電力貯蔵手段3の電圧の比率を等しくする。これは、Hビット、Mビット間でエネルギーのやり取りを行うことと同じであるので、ここでは、エネルギー流用制御と呼んでいる。   In the next switch pattern determination routine 63, as shown in FIG. 17, the unit voltage detection means (not shown) detects the voltage value of the H-bit and M-bit power storage means 3, and according to the comparison result of the voltage ratio between them. The voltage ratio of the H-bit and M-bit power storage means 3 is made equal by selecting the one cycle SW pattern of positive and negative charge amounts selected previously. Since this is the same as the exchange of energy between the H bit and the M bit, it is called energy diversion control here.

先に説明したように、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン40でH、Mビット電力貯蔵手段の全体のエネルギーを一定にしている。そして、スイッチパターン決定ルーチン63では、Hビット、Mビット間のエネルギー流用制御により、Hビット、Mビットの電力貯蔵手段の電圧の比率を等しくするので、Hビット、Mビットの電力貯蔵手段の電圧比率は目標値に一致する。ここでは、Hビットの通過電荷量で演算し、電力貯蔵手段の電圧により判定を行ってHビット、Mビットの電力貯蔵手段の電圧を一定比率に制御しているが、Mビットを通過する電荷量で判定しても、同じ効果が得られるのは、言うまでもない。   As described above, the H and M bit power storage means power supply routine 40 makes the entire energy of the H and M bit power storage means constant. In the switch pattern determination routine 63, the ratio of the voltages of the H-bit and M-bit power storage means is made equal by the energy diversion control between the H-bit and M-bit. The ratio matches the target value. Here, the calculation is performed with the amount of charge passing through the H bit, and the determination is made based on the voltage of the power storage means, and the voltage of the H bit and M bit power storage means is controlled at a constant ratio. Needless to say, the same effect can be obtained even if the amount is determined.

図18は、次のPWM処理前階調電圧Vpk決定ルーチン64の処理を示すフローチャートである。このルーチンでは、先のスイッチパターン決定ルーチンで決定した1/4周期SWパターンに対応して、電圧指令値Vsoi(t)=|VLi|・sin(ωt+φi)、測定値であるHビット、Mビットのコンデンサ電圧VHB、VMBからHビット、MビットのPWM処理前階調値Npk=4×NH+2×NM、PWM処理前階調電圧出力Vpk=VHB・NH+VMB・NMを決定する。
前のスイッチパターン決定ルーチン63の処理で決定した、1/4周期スイッチパターンを選択する。次に、Hビットの出力について決定する。スイッチパターン1(以下、SW1)では、階調値±2についてはMビットのみで出力するので、電圧指令値Vsoの絶対値が、Hビット電力貯蔵手段の電圧(以下、VHB)とMビット電力貯蔵手段の電圧(以下、VMB)の平均値以上(すなわち、階調値3以上に相当)になったときに、Hビットを出力する。そして、Hビットの階調値の符号はVsoの符号と等しくなる。一方のスイッチパターン2(以下、SW2)では、階調値±2についてはMビットとHビットで出力するので、電圧指令値Vso(t)の絶対値が、VMBの半分以上(すなわち、階調値1以上に相当)になったときに、Hビットを出力する。そして、Hビットの階調値の符号はVsoの符号と等しくなる。
次にMビットの出力は、電圧指令値Vsoと上記で求めたHビット出力電圧との差(以下、Vim)がVMBの半分以上になったときに、出力する。これの符号もHビット同様、Vimの符号と等しくなる。
FIG. 18 is a flowchart showing the process of the next pre-PWM process gradation voltage Vpk determination routine 64. In this routine, the voltage command value Vsoi (t) = | VLi | · sin (ωt + φi), H bits and M bits as measured values, corresponding to the 1/4 cycle SW pattern determined in the previous switch pattern determination routine. The H-bit and M-bit pre-PWM gradation values Npk = 4 × NH + 2 × NM and the pre-PWM gradation voltage output Vpk = VHB · NH + VMB · NM are determined from the capacitor voltages VHB and VMB.
A quarter cycle switch pattern determined by the processing of the previous switch pattern determination routine 63 is selected. Next, an H-bit output is determined. In the switch pattern 1 (hereinafter referred to as SW1), the gradation value ± 2 is output with only M bits, so the absolute value of the voltage command value Vso is the voltage (hereinafter referred to as VHB) of the H-bit power storage means and the M-bit power. When the storage means voltage (hereinafter referred to as VMB) is equal to or higher than the average value (that is, equivalent to a gradation value of 3 or higher), the H bit is output. The sign of the H-bit gradation value is equal to the sign of Vso. In one switch pattern 2 (hereinafter referred to as SW2), the gradation value ± 2 is output in M bits and H bits, so that the absolute value of the voltage command value Vso (t) is more than half of VMB (that is, gradation) When the value reaches 1), the H bit is output. The sign of the H-bit gradation value is equal to the sign of Vso.
Next, the M-bit output is output when the difference (hereinafter, Vim) between the voltage command value Vso and the H-bit output voltage obtained above becomes half or more of VMB. This code is the same as the Vim code as well as the H bit.

図19は、次のPWM階調出力決定ルーチン65における|補償電圧−階調値|変調方式PWM制御における変調波と搬送波との関係とそれによるパルス波形発生の一例を示したものである。このルーチンは、Hビット、Mビットを階調制御し、LビットをPWM制御することにより電圧指令値対して高精度の電圧を出力するためのものである。
先ず、PWMをしない状態での階調値を選定し、次に目標値との誤差を埋めるようPWM波形を生成する。具体的な処理の流れを図20に示す。最初に三角波またはのこぎり波の搬送波を生成する。そして、このPWM処理前階調値Vpkと電圧指令値Vsiとから得られる変調波|電圧指令値Vsi−Vpk|を定義する。搬送波と変調波とを比較することによりPWM波形を生成する。
図21は各部波形を拡大したものである。
FIG. 19 shows an example of the relationship between the modulated wave and the carrier wave in the | compensation voltage−gradation value | modulation PWM control in the next PWM gradation output determination routine 65 and the generation of the pulse waveform by that. This routine is for outputting a high-accuracy voltage with respect to the voltage command value by controlling the gradation of the H bit and M bit and controlling the L bit by PWM.
First, a gradation value in a state where PWM is not performed is selected, and then a PWM waveform is generated so as to fill an error from the target value. A specific processing flow is shown in FIG. First, a triangular wave or sawtooth wave carrier wave is generated. Then, a modulated wave | voltage command value Vsi−Vpk | obtained from the gradation value Vpk before PWM processing and the voltage command value Vsi is defined. A PWM waveform is generated by comparing the carrier wave and the modulated wave.
FIG. 21 is an enlarged view of each part waveform.

以下、実施の形態1の無効電力補償装置における発明の効果について述べる。
図22は、図1における負荷8がLR負荷である場合のこの発明の効果を示した電流電圧波形である。負荷電流の位相は、系統電圧の位相と比べ大きく遅れるが、無効電力補償装置が無効分の電流を流すことにより、系統電流の位相は系統電圧の位相に近づいて、その位相差はほぼゼロとなる。この結果、系統電流の波高値は負荷電流の波高値より小さくなり、系統において、抵抗分の損失は抑制される。このとき、Hビット、Mビットの電力貯蔵手段の電圧は一定制御され、運転継続ができる。
The effects of the invention in the reactive power compensator of Embodiment 1 will be described below.
FIG. 22 is a current voltage waveform showing the effect of the present invention when the load 8 in FIG. 1 is an LR load. Although the phase of the load current is greatly delayed compared to the phase of the grid voltage, the reactive power compensator causes the reactive current to flow, so that the phase of the grid current approaches the phase of the grid voltage and the phase difference is almost zero. Become. As a result, the crest value of the system current becomes smaller than the crest value of the load current, and the loss of resistance is suppressed in the system. At this time, the voltages of the H-bit and M-bit power storage means are controlled to be constant and the operation can be continued.

図23は、図1における負荷8が三相整流器入力のコンデンサである場合のこの発明の効果を示した電流電圧波形である。負荷電流の波形は、2つの大きいコブ状の波形となり、大きく歪むが、無効電力補償装置が高調波電流を流すことにより、系統電流の歪みは小さくなり、正弦波電流に近づく。この結果、系統に接続される機器への高調波による悪影響は低減される。このとき、Hビット、Mビットの電力貯蔵手段の電圧は一定制御され、運転継続ができる。   FIG. 23 is a current voltage waveform showing the effect of the present invention when the load 8 in FIG. 1 is a capacitor of a three-phase rectifier input. The waveform of the load current becomes two large bump-shaped waveforms and is greatly distorted. However, when the reactive power compensator passes the harmonic current, the distortion of the system current is reduced and approaches the sine wave current. As a result, adverse effects due to harmonics on the equipment connected to the system are reduced. At this time, the voltages of the H-bit and M-bit power storage means are controlled to be constant and the operation can be continued.

図24は、系統電圧の2つの相が電圧降下した、いわゆる不平衡になった場合でも、Hビット、Mビットの電力貯蔵手段の電圧は一定制御され、運転継続ができている電流電圧波形を示す。図24の上図の系統電圧のうちU、V相の電圧が低下しているのがわかる。
このとき、無効電力補償装置は、電力貯蔵手段の電圧が一定になるように、逆相分を含む無効電流を流す。こうして、電力貯蔵手段の電圧は一定に制御され、運転継続が出来る。
FIG. 24 shows the current voltage waveform in which the voltage of the H-bit and M-bit power storage means is controlled to be constant and the operation can be continued even when the two phases of the system voltage drop, that is, the so-called unbalanced state. Show. It can be seen that the U and V phase voltages of the system voltage in the upper diagram of FIG.
At this time, the reactive power compensator passes a reactive current including a reverse phase so that the voltage of the power storage unit becomes constant. Thus, the voltage of the power storage means is controlled to be constant and the operation can be continued.

なお、以上では、三相交流回路に適用した場合について説明したが、この発明は、単相交流回路にも適用でき同等の効果を奏するものである。   In addition, although the case where it applied to a three-phase alternating current circuit was demonstrated above, this invention is applicable also to a single phase alternating current circuit, and there exists an equivalent effect.

実施の形態2.
先の実施の形態1では、各相個別に電力貯蔵手段のエネルギーの偏差分の有効電流を無効電力補償装置が流すべき電流指令値に加えて、その電流値を出力することにより、結果的に系統電圧が不平衡のときでも、無効電力補償装置の各相では電力貯蔵手段のエネルギーは不平衡にならずに運転継続が出来た。
この実施の形態2では、系統電圧の不平衡時には、無効電力補償装置に逆相電流を重畳した電流を流すことにより各相の電力貯蔵手段のエネルギーの不平衡を改善させるものである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the effective current corresponding to the deviation of the energy of the power storage means is added to the current command value that the reactive power compensator should flow for each phase individually, and the current value is output. Even when the system voltage is unbalanced, the energy storage means energy can be continued without being unbalanced in each phase of the reactive power compensator.
In the second embodiment, when the system voltage is unbalanced, the energy imbalance of the power storage means of each phase is improved by flowing a current with a reverse phase current superimposed on the reactive power compensator.

実施の形態2の構成は、先の実施の形態1の図11で説明した電流制御ルーチンのブロック図、図12のH、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)と、次に説明する電源不平衡改善ルーチン以外は実施の形態1と同じである。
系統電圧が不平衡のときに無効電力補償装置に不平衡電流が流れて、電力貯蔵手段の電圧は各相でまちまちになり、運転継続が出来なくなる可能性がある。
そこで、図25に示すように、不平衡電流は正相電流と逆相電流とで表すことが出来るので、電力貯蔵手段のエネルギーの不平衡分に応じて、逆相成分の電流を流すことにより、無効電力装置の電力貯蔵手段の電圧を平衡にする。なお、ここでは、系統は星形非接地系統として零相成分の電流は流れないものとする。
The configuration of the second embodiment is the block diagram of the current control routine described in FIG. 11 of the first embodiment, the H and M-bit power storage means power supply routine (voltage constant control) in FIG. Except for the power supply imbalance improvement routine to be performed, this embodiment is the same as the first embodiment.
When the system voltage is unbalanced, an unbalanced current flows through the reactive power compensator, and the voltage of the power storage means varies in each phase, and there is a possibility that the operation cannot be continued.
Therefore, as shown in FIG. 25, the unbalanced current can be expressed as a positive-phase current and a reverse-phase current. Therefore, by flowing the current of the negative-phase component according to the energy unbalance of the power storage means. The voltage of the power storage means of the reactive power device is balanced. Here, it is assumed that the system is a star-shaped non-grounded system, and no zero-phase component current flows.

図26は、実施の形態2における、H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)40Aである。H、Mビットの三相平均電圧とH、Mビットの目標電圧との偏差を求め、この偏差に基づき有効電流ΔEci・sin(ωt+φi)を作成する。この有効電流ΔEci・sin(ωt+φi)を、図27の電流制御ルーチン50Aの電流指令に加えることにより、系統と電圧出力ユニットとの間で有効電流の出し入れを行う。先の図12で説明したと同様、図26中の式に示すように、三相平均電圧の偏差は、電力貯蔵手段の三相平均エネルギーの偏差に替えても、同様な効果が得られる。   FIG. 26 is an H, M-bit power storage means power supply routine (voltage constant control) 40A in the second embodiment. A deviation between the three-phase average voltage of H and M bits and the target voltage of H and M bits is obtained, and an effective current ΔEci · sin (ωt + φi) is created based on this deviation. By adding this effective current ΔEci · sin (ωt + φi) to the current command of the current control routine 50A in FIG. 27, the effective current is exchanged between the system and the voltage output unit. As described in FIG. 12, the same effect can be obtained even if the deviation of the three-phase average voltage is replaced with the deviation of the three-phase average energy of the power storage means as shown in the equation in FIG.

さらに図28の電源不平衡改善ルーチン(電力貯蔵手段電圧不平衡改善)80に示すように、各相の電力貯蔵手段エネルギーと電力貯蔵手段エネルギーの三相平均との偏差の逆相成分電流ΔIci2(i=u,v,w)を求める。そして、図27の電流制御ルーチン50Aのブロック図に示すように、電力貯蔵手段の電圧が平衡になるように、上記逆相成分電流ΔIci2(i=u,v,w)のマイナス値を系統電流指令に重畳する。
この結果、系統電圧が三相で不平衡の場合でも、電力貯蔵手段の電圧が三相で不平衡にならず、運転継続が出来る。
Further, as shown in a power supply unbalance improvement routine (power storage means voltage imbalance improvement) 80 in FIG. 28, the negative phase component current ΔIci2 (the difference between the power storage means energy of each phase and the three-phase average of the power storage means energy) i = u, v, w). Then, as shown in the block diagram of the current control routine 50A of FIG. 27, the negative value of the negative phase component current ΔIci2 (i = u, v, w) is set to the system current so that the voltage of the power storage means is balanced. Superimpose on the command.
As a result, even when the system voltage is unbalanced with three phases, the voltage of the power storage means is not unbalanced with three phases, and the operation can be continued.

また、この発明の各変形例において、電力貯蔵手段のエネルギー指令値とフィードバック値との偏差に替え、電力貯蔵手段の電圧指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき有効電流値を生成するようにしたので、上記偏差の演算が簡便になされる。   Further, in each modification of the present invention, instead of the deviation between the energy command value of the power storage means and the feedback value, an effective current value is generated based on the deviation between the voltage command value of the power storage means and the feedback value. As a result, the above-described deviation is easily calculated.

また、複数の電圧出力ユニットの内エネルギー制御対象とするものの電力貯蔵手段の保有するエネルギーを検出しこの保有エネルギー検出値と所定の基準エネルギーとの偏差に基づく偏差指令を作成するエネルギー制御手段を備え、電流制御手段は、偏差指令を電流指令に重畳するようにし、
交流出力電圧指令値が同一となる条件でエネルギー制御対象電圧出力ユニットの出力電圧の異なる組み合わせが存在する特定期間を求め、特定期間において電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のユニット組み合わせパターンを設定するユニットパターン設定手段、エネルギー制御対象の各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段における通過電荷量をユニット組み合わせパターン毎に演算する通過電荷量演算手段、およびエネルギー制御対象の各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧比率を検出するユニット電圧検出手段を備え、ユニット電圧決定手段は、通過電荷量の演算値に基づき電圧比率が所定の基準値に近づく方向に複数のユニット組み合わせパターンの中から1個のパターンを選択し、当該パターンに基づき各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定するようにしたので、回路またはソフトウエアである制御動作により各電力貯蔵手段の電圧が一定に保たれる。
Further, the energy control means for generating a difference command based on the deviation of the inner energy control this held energy detection value detected energy possessed by the power storage means those of interest and the predetermined reference energy of the voltage output unit several The current control means superimposes the deviation command on the current command;
A plurality of unit combination patterns in which a specific period in which there are different combinations of output voltages of energy control target voltage output units under the condition that the AC output voltage command values are the same and the combinations of output voltages of the voltage output units differ from each other in the specific period Unit pattern setting means for setting, passing charge amount calculating means for calculating the passing charge amount in the power storage means of each voltage output unit subject to energy control for each unit combination pattern, and power storage for each voltage output unit subject to energy control Unit voltage detecting means for detecting the voltage ratio of the means, and the unit voltage determining means is configured to select one unit combination pattern from a plurality of unit combination patterns in a direction in which the voltage ratio approaches a predetermined reference value based on the calculated value of the passing charge amount. Select a pattern and based on that pattern Since so as to determine the combination of the output voltage of the voltage output unit, the voltage of the power storage unit is kept constant by a control operation a circuit or software.

また、エネルギー制御手段は、保有エネルギーと基準エネルギーとの偏差に替え、各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧検出値と所定の基準電圧値との偏差の和を偏差指令として作成するようにしたので、上記偏差の演算が簡便になされる。   In addition, the energy control means generates the sum of the deviation between the voltage detection value of the power storage means of each voltage output unit and the predetermined reference voltage value as a deviation command instead of the deviation between the stored energy and the reference energy. Therefore, the calculation of the deviation is easily performed.

また、ユニットパターン設定手段は、特定期間が交流電圧の1周期内に複数存在する場合、1周期を各特定期間を含む複数の周期に分割し、当該分割した任意の周期内の特定期間において電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のユニット組み合わせパターンを設定するようにしたので、パターンの設定が適切になされる。   Further, the unit pattern setting means may divide one period into a plurality of periods including each specific period when there are a plurality of specific periods within one period of the AC voltage, and the voltage in the specific period within the divided arbitrary period. Since a plurality of unit combination patterns having different combinations of output voltages of the output units are set, the patterns are set appropriately.

また、電力貯蔵手段の電圧が各電圧出力ユニットにより互いに異なる場合、最小電圧の電力貯蔵手段にはその電圧を一定に保持する電力常時供給手段を接続し、その他の電力貯蔵手段に係る電圧出力ユニットをエネルギー制御対象のユニットとしたので、電力常時供給手段を小容量と出来る。   In addition, when the voltage of the power storage means is different from each other in each voltage output unit, the power output means that keeps the voltage constant is connected to the power storage means of the minimum voltage, and the voltage output unit according to the other power storage means Is a unit subject to energy control, so that the constant power supply means can be of a small capacity.

また、無効電力発生装置が三相交流系統に適用される場合、
電力貯蔵手段の各相の保有エネルギーと三相平均の保有エネルギーとの各相偏差の逆相成分を求め、各相の電流制御手段における電流指令に逆相成分の各相値を重畳するようにしたので、三相不平衡時にも、各電力貯蔵手段の電圧が一定に保たれる。
また、無効電力補償装置が多相の場合、
無効電力補償装置が出力すべき電流の指令値に電力貯蔵手段の多相平均エネルギー指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき生成された有効電流値を加えることにより、多相の電力貯蔵手段全体のエネルギーが一定に保たれ、電圧出力ユニットの出力電圧の組合せを選択することにより、電力貯蔵手段相互間の電圧が一定に保たれる。
When the reactive power generator is applied to a three-phase AC system,
Find the reverse phase component of each phase deviation between the stored energy of each phase of the power storage means and the stored energy of the three-phase average, and superimpose each phase value of the negative phase component on the current command in the current control means of each phase Therefore, the voltage of each power storage means is kept constant even during three-phase imbalance.
Also, if the reactive power compensator is multiphase,
By adding the active current value generated based on the deviation between the multiphase average energy command value of the power storage means and its feedback value to the command value of the current to be output by the reactive power compensator, the entire multiphase power storage means The energy between the power storage means is kept constant by selecting the combination of the output voltages of the voltage output units.

また、各相の電力貯蔵手段のエネルギーとその多相平均エネルギーとの各相偏差の逆相成分を求め、無効電力補償装置が出力すべき電流の指令値に逆相成分の各相値に基づき生成された量を加えるので、不平衡時にも、各電力貯蔵手段の電圧が一定に保たれる。
また、最小電圧ユニットにのみ電力常時供給手段を接続することにより、電力常時供給手段の容量が低減し、装置が小型となる。
In addition, the negative phase component of each phase deviation between the energy of the power storage means of each phase and the multiphase average energy is obtained, and the command value of the current to be output by the reactive power compensator is based on each phase value of the negative phase component. Since the generated amount is added, the voltage of each power storage means is kept constant even when unbalanced.
Further, by connecting the constant power supply means only to the minimum voltage unit, the capacity of the constant power supply means is reduced, and the apparatus is downsized.

また、ある期間を複数期間に分割した期間ごとに電圧出力ユニットの出力電圧の組合せを選択するので、電圧出力ユニットのスイッチ状態の変化の頻度、スイッチング損失を抑えることができる。   Moreover, since the combination of the output voltages of the voltage output unit is selected for each period obtained by dividing a certain period into a plurality of periods, the frequency of switching of the voltage output unit and the switching loss can be suppressed.

また、各電圧出力ユニットの電圧出力の組合せの中から正の最大と負の最大になる組合せを選択するので、電圧出力ユニットの電荷量の計測、出力パターンの選択、電圧一定比率の判断が容易になり、各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧一定比率制御を確実に行えるようになる。   Also, since the positive and negative maximum combinations are selected from the voltage output combinations of each voltage output unit, it is easy to measure the charge amount of the voltage output unit, select the output pattern, and determine the constant voltage ratio. Thus, the constant voltage ratio control of the power storage means of each voltage output unit can be reliably performed.

また、各電圧出力ユニットの電圧出力の組合せの中から正の最小と負の最小になる組合せを選択するので、電力貯蔵手段の電圧変動が小さくすることが出来る。   Moreover, since the combination which becomes the positive minimum and the negative minimum is selected from the combination of the voltage output of each voltage output unit, the voltage fluctuation of an electric power storage means can be made small.

また、各電圧出力ユニットは、いずれも電力常時供給手段と接続されない電力貯蔵手段を有するので、電圧出力ユニットの常時電力供給の電源を省くことが出来る。   In addition, since each voltage output unit has power storage means that is not connected to the constant power supply means, it is possible to omit the power supply for the constant power supply of the voltage output unit.

また、各電圧出力ユニットの有する電力貯蔵手段の電圧が互いに異なるので、いわゆる、階調出力が出来、単なる同じ電圧の電圧出力ユニットの組合せよりも、出力電圧の多レベル化ができ、高精度な電圧出力が可能となる。   Also, since the voltage of the power storage means of each voltage output unit is different from each other, so-called gradation output can be performed, and the output voltage can be multi-leveled and more accurate than a combination of voltage output units of the same voltage. Voltage output is possible.

この発明の実施の形態1による無効電力補償装置の構成図である。It is a block diagram of the reactive power compensation apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による無効電力補償装置の電圧出力ユニットの構成図である。It is a block diagram of the voltage output unit of the reactive power compensator by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による無効電力補償装置の出力電圧(階調レベル)と各ユニットの出力論理を表した表である。It is the table | surface showing the output voltage (gray level) of the reactive power compensator by Embodiment 1 of this invention, and the output logic of each unit. この発明の実施の形態1による無効電力補償装置のLビットの電圧出力ユニットに接続されたDC電源を取り除いた変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which remove | eliminated DC power supply connected to the L-bit voltage output unit of the reactive power compensation apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による無効電力補償装置として、Hビットの電圧出力ユニットを三相3レベルインバータとした変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification which made the H-bit voltage output unit the three-phase 3 level inverter as a reactive power compensation apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による無効電力補償装置の全体の制御フローチャートを示したものである。1 is a control flowchart of the entire reactive power compensator according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による無効電力補償装置の制御系の系統瞬時電力、系統瞬時虚電力ルーチンを示したものである。3 shows a system instantaneous power and a system instantaneous imaginary power routine of the control system of the reactive power compensator according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による三相−二相変換の行列を示したものである。3 shows a matrix of three-phase to two-phase conversion according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による基本波振幅抽出フィルタルーチンの数値計算式を示すものである。1 shows a numerical calculation formula of a fundamental wave amplitude extraction filter routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による系統電流導出ルーチンのフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of a system current deriving routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による電流制御ルーチンのブロック図を示したものである。FIG. 3 is a block diagram of a current control routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1によるH、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)のフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of an H and M bit power storage means power supply routine (voltage constant control) according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による高精度電圧出力ルーチンのブロック図を示したものである。FIG. 3 is a block diagram of a high-accuracy voltage output routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による1周期パターン表とSWパターンの説明図を示したものである。FIG. 2 is a diagram illustrating a one-period pattern table and an SW pattern according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による電荷量演算ルーチンのフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of a charge amount calculation routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1によるスイッチパターン候補決定ルーチンのフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of a switch pattern candidate determination routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1によるスイッチパターン決定ルーチンのフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of a switch pattern determination routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1によるPWM処理前階調電圧Vpk決定ルーチンのフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of a pre-PWM processing gradation voltage Vpk determination routine according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1による|補償電圧−階調値|変調方式PWM制御の電圧出力を示したものである。FIG. 9 shows a voltage output of | compensation voltage−gradation value | modulation PWM control according to the first embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施の形態1によるPWM階調出力決定ルーチンのフローチャートを示したものである。3 is a flowchart of a PWM gradation output determination routine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による|補償電圧−階調値|変調方式PWM制御の電圧出力を示したものである。FIG. 9 shows a voltage output of | compensation voltage−gradation value | modulation PWM control according to the first embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施の形態1による無効電力補償の効果を示したものである。The effect of the reactive power compensation by Embodiment 1 of this invention is shown. この発明の実施の形態1によるアクティブフィルタ効果を示したものである。The active filter effect by Embodiment 1 of this invention is shown. この発明の実施の形態1による系統電圧不平衡における運転継続の効果を示したものである。The effect of the continuation of operation in the system voltage imbalance by Embodiment 1 of this invention is shown. この発明の実施の形態2において、不平衡系統電圧による不平衡電流が流れることにより、各相の電力貯蔵手段の電圧が一定とならないことを解消することを説明した図である。In Embodiment 2 of this invention, it is a figure explaining canceling | eliminating that the voltage of the electric power storage means of each phase does not become fixed by the unbalanced current by an unbalanced system voltage flowing. この発明の実施の形態2によるH、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン(電圧一定制御)のフローチャートを示したものである。7 is a flowchart of an H and M bit power storage means power supply routine (voltage constant control) according to Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施の形態2による電流制御ルーチンのブロック図を示したものである。FIG. 5 is a block diagram of a current control routine according to Embodiment 2 of the present invention. この発明の実施の形態2による電源不平衡改善ルーチン(コンデンサ電圧不平衡改善)のフローチャートを示したものである。7 is a flowchart of a power supply imbalance improvement routine (capacitor voltage imbalance improvement) according to Embodiment 2 of the present invention. 従来の電力変換装置の無停電電源装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the uninterruptible power supply device of the conventional power converter device.

符号の説明Explanation of symbols

1 系統電源、2 電圧出力ユニット、3 電力貯蔵手段、4 系統電圧、
5 負荷電圧、6 系統インダクタンス、7 無効電力補償装置、8 負荷、
9 出力フィルタリアクトル、10 無効電力補償装置電流(補償電流)、
11 系統電流、12 負荷電流、20〜23 スイッチ、
30 系統瞬時電力P系統瞬時虚電力Qルーチン、
40,40A H、Mビット電力貯蔵手段電力補給ルーチン、
50,50A 電流制御ルーチン、60 高精度電圧出力ルーチン、
61 電荷量演算ルーチン、70 ゲート生成回路、80 電源不平衡改善ルーチン。
1 system power supply, 2 voltage output unit, 3 power storage means, 4 system voltage,
5 load voltage, 6 system inductance, 7 reactive power compensator, 8 load,
9 Output filter reactor, 10 Reactive power compensator current (compensation current),
11 system current, 12 load current, 20-23 switch,
30 system instantaneous power P P system instantaneous imaginary power Q P routine,
40, 40 AH, M-bit power storage means power supply routine,
50, 50A current control routine, 60 high precision voltage output routine,
61 charge amount calculation routine, 70 gate generation circuit, 80 power supply imbalance improvement routine.

Claims (15)

電力貯蔵手段の直流電圧を交流電圧に変換する電圧出力ユニットを3個以上、その交流出力側を直列に接続し、上記複数の電圧出力ユニットが出力する交流電圧の総和を交流出力電圧として無効電力を発生し系統回路の無効電力の補償を行う無効電力補償装置であって、
電流検出値が電流指令に追随するよう交流出力電圧指令値を演算する電流制御手段、上記交流出力電圧指令値に基づき上記各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定するユニット電圧決定手段、上記電圧出力ユニットの出力電圧の組合せを選択することにより出力電圧が最小の最小電圧ユニットを除く上記各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧比率を一定にする手段、および上記無効電力補償装置が出力すべき電流の指令値に上記電力貯蔵手段のエネルギー指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき生成された有効電流値を加える手段を備え、
上記ユニット電圧決定手段は、上記最小電圧ユニットを除く上記電圧出力ユニットに基づき階調電圧を出力するため当該各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定する階調電圧決定手段、および上記交流出力電圧指令値と上記階調電圧出力との偏差が零となるよう上記最小電圧ユニットをパルス幅変調するパルス幅変調手段を備え、
更に、上記最小電圧ユニットの電力貯蔵手段の電圧を上記階調電圧の階調値=1に相当する電圧に設定するとともに、上記最小電圧ユニットは、上記交流出力電圧指令値と上記階調電圧出力との大小比較に基づき正または負のパルス幅変調の電圧を出力することを特徴とする無効電力補償装置。
Three or more voltage output units that convert the DC voltage of the power storage means into AC voltage, the AC output side is connected in series, and the sum of the AC voltages output from the plurality of voltage output units is the AC output voltage. Is a reactive power compensator that compensates for reactive power of a system circuit,
Current control means for calculating an AC output voltage command value so that the detected current value follows the current command, unit voltage determining means for determining a combination of output voltages of the voltage output units based on the AC output voltage command value, and the voltage Means for making the voltage ratio of the power storage means of each voltage output unit constant except for the minimum voltage unit with the smallest output voltage by selecting a combination of output voltages of the output units, and the reactive power compensator to output Means for adding an effective current value generated based on the deviation between the energy command value of the power storage means and its feedback value to the current command value;
The unit voltage determining means is a gradation voltage determining means for determining a combination of output voltages of the voltage output units to output a gradation voltage based on the voltage output unit excluding the minimum voltage unit, and the AC output voltage. Pulse width modulation means for pulse width modulating the minimum voltage unit so that the deviation between the command value and the gradation voltage output is zero;
Further, the voltage of the power storage means of the minimum voltage unit is set to a voltage corresponding to the gradation value of the gradation voltage = 1, and the minimum voltage unit includes the AC output voltage command value and the gradation voltage output. A reactive power compensator that outputs a positive or negative pulse width modulation voltage based on a comparison with the above .
上記電力貯蔵手段のエネルギー指令値とフィードバック値との偏差に替え、上記電力貯蔵手段の電圧指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき上記有効電流値を生成するようにしたことを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。 The effective current value is generated based on the deviation between the voltage command value of the power storage means and the feedback value instead of the deviation between the energy command value of the power storage means and the feedback value. The reactive power compensator according to Item 1. 記複数の電圧出力ユニットの内エネルギー制御対象とするものの電力貯蔵手段の保有するエネルギーを検出しこの保有エネルギー検出値と所定の基準エネルギーとの偏差に基づく偏差指令を作成するエネルギー制御手段を備え、上記電流制御手段は、上記偏差指令を上記電流指令に重畳するようにし、
上記交流出力電圧指令値が同一となる条件で上記エネルギー制御対象電圧出力ユニットの出力電圧の異なる組み合わせが存在する特定期間を求め、上記特定期間において上記電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のユニット組み合わせパターンを設定するユニットパターン設定手段、上記エネルギー制御対象の各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段における通過電荷量を上記ユニット組み合わせパターン毎に演算する通過電荷量演算手段、および上記エネルギー制御対象の各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧比率を検出するユニット電圧検出手段を備え、上記ユニット電圧決定手段は、上記通過電荷量の演算値に基づき上記電圧比率が所定の基準値に近づく方向に上記複数のユニット組み合わせパターンの中から1個のパターンを選択し、当該パターンに基づき上記各電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせを決定するようにしたことを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。
Comprises an energy control means for generating a difference command based on the deviation of the upper Symbol plurality of the holders energy detection value detected energy possessed by the power storage means that the inner energy control target of the voltage output unit and a predetermined reference energy The current control means superimposes the deviation command on the current command,
A specific period in which different combinations of output voltages of the energy control target voltage output unit exist under the condition that the AC output voltage command values are the same, and a plurality of combinations of the output voltages of the voltage output units differ from each other in the specific period Unit pattern setting means for setting the unit combination pattern, passing charge amount calculation means for calculating the passing charge amount in the power storage means of each voltage output unit of the energy control target for each unit combination pattern, and the energy control target Unit voltage detection means for detecting the voltage ratio of the power storage means of each voltage output unit, the unit voltage determination means is based on the calculated value of the passing charge amount and the voltage ratio approaches the predetermined reference value. From multiple unit combination patterns Number of patterns is selected, reactive power compensation apparatus according to claim 1, characterized in that characterized in that so as to determine the combination of the output voltage of each voltage output unit based on the pattern.
上記エネルギー制御手段は、上記保有エネルギーと基準エネルギーとの偏差に替え、上記各電圧出力ユニットの電力貯蔵手段の電圧検出値と所定の基準電圧値との偏差の和を上記偏差指令として作成するようにしたことを特徴とする請求項3記載の無効電力補償装置。 The energy control means creates a sum of deviations between the voltage detection value of the power storage means of each voltage output unit and a predetermined reference voltage value as the deviation command, instead of the deviation between the held energy and the reference energy. 4. The reactive power compensator according to claim 3, wherein: 上記ユニットパターン設定手段は、上記特定期間が上記交流電圧の1周期内に複数存在する場合、上記1周期を上記各特定期間を含む複数の周期に分割し、当該分割した任意の周期内の特定期間において上記電圧出力ユニットの出力電圧の組み合わせが互いに異なる複数のユニット組み合わせパターンを設定するようにしたことを特徴とする請求項3または4記載の無効電力補償装置。 The unit pattern setting means divides the one period into a plurality of periods including the specific periods when there are a plurality of the specific periods in one period of the AC voltage, and specifies the specific periods in the divided arbitrary periods. 5. The reactive power compensator according to claim 3 or 4, wherein a plurality of unit combination patterns having different combinations of output voltages of the voltage output units in a period are set. 上記電力貯蔵手段の電圧が上記各電圧出力ユニットにより互いに異なる場合、最小電圧の電力貯蔵手段にはその電圧を一定に保持する電力常時供給手段を接続し、その他の電力貯蔵手段に係る電圧出力ユニットを上記エネルギー制御対象のユニットとしたことを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の無効電力補償装置。 When the voltage of the power storage means is different from each other by the voltage output units, the power storage means of the minimum voltage is connected to a constant power supply means for keeping the voltage constant, and the voltage output unit according to the other power storage means the reactive power compensator according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the said energy control target unit. 上記無効電力補償装置が三相交流系統に適用される場合、
上記電力貯蔵手段の各相の保有エネルギーと三相平均の保有エネルギーとの各相偏差の逆相成分を求め、各相の上記電流制御手段における電流指令に上記逆相成分の各相値を重畳するようにしたことを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1項に記載の無効電力補償装置。
When the reactive power compensator is applied to a three-phase AC system,
Find the reverse phase component of each phase deviation between the stored energy of each phase of the power storage means and the stored energy of the three-phase average, and superimpose each phase value of the negative phase component on the current command in the current control means of each phase The reactive power compensator according to claim 3, wherein the reactive power compensator is configured as described above .
上記無効電力補償装置が多相の場合、
上記無効電力補償装置が出力すべき電流の指令値に上記電力貯蔵手段の多相平均エネルギー指令値とそのフィードバック値との偏差に基づき生成された有効電流値を加えることを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。
When the reactive power compensator is multiphase,
The active current value generated based on the deviation between the multiphase average energy command value of the power storage means and its feedback value is added to the command value of the current to be output by the reactive power compensator. The reactive power compensator as described .
各相の電力貯蔵手段のエネルギーとその多相平均エネルギーとの各相偏差の逆相成分を求め、上記無効電力補償装置が出力すべき電流の指令値に上記逆相成分の各相値に基づき生成された量を加えることを特徴とする請求項8記載の無効電力補償装置。 The negative phase component of each phase deviation between the energy of the power storage means of each phase and the average energy of the multiphase is obtained, and the command value of the current to be output by the reactive power compensator is based on each phase value of the negative phase component. 9. The reactive power compensator according to claim 8, wherein the generated amount is added . 上記最小電圧ユニットは、電力常時供給手段に接続された電力貯蔵手段を有し、それ以外の電圧出力ユニットは、上記電力常時供給手段に接続されない電力貯蔵手段を有することを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。 2. The minimum voltage unit has power storage means connected to a constant power supply means, and the other voltage output unit has power storage means not connected to the constant power supply means. The reactive power compensator as described . ある期間を複数期間に分割した期間ごとに上記電圧出力ユニットの出力電圧の組合せを選択することを特徴とすることを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。 2. The reactive power compensator according to claim 1, wherein a combination of output voltages of the voltage output unit is selected for each period obtained by dividing a certain period into a plurality of periods . 上記各電圧出力ユニットの電圧出力の組合せの中から正の最大と負の最大になる組合せを選択することを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。 2. The reactive power compensator according to claim 1, wherein a combination having a positive maximum and a negative maximum is selected from a combination of voltage outputs of the voltage output units . 上記各電圧出力ユニットの電圧出力の組合せの中から正の最小と負の最小になる組合せを選択することを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。 2. The reactive power compensator according to claim 1, wherein a combination of positive minimum and negative minimum is selected from combinations of voltage outputs of the voltage output units . 上記各電圧出力ユニットは、いずれも電力常時供給手段と接続されない電力貯蔵手段を有することを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置。 2. The reactive power compensator according to claim 1, wherein each of the voltage output units includes a power storage unit that is not connected to a constant power supply unit . 上記各電圧出力ユニットの有する電力貯蔵手段の電圧が互いに異なることを特徴とする請求項1記載の無効電力補償装置 2. The reactive power compensator according to claim 1, wherein the voltages of the power storage means of the voltage output units are different from each other.
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