JP2001512956A - 重ね合わせ回路網の電流の質の改善方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、重ね合わせ回路網（１４）の電流の質を、少なくとも１つの静電容量性蓄積器（６）を有するパルス電力変換装置（４）と整合フィルタ（８）と調節および制御装置（１０）とを含み回路網（１４）に対して並列に結合されている補償装置（２）によって改善する方法であって、求められた回路網電圧および回路網電流空間ベクトル（→ｕ_N，→ｉ_N）および中間回路電圧実際値（Ｖ_dc）に関係して伝達比空間ベクトル（→ｕ‥）が決定され、この伝達比空間ベクトルからパルス電力変換装置（４）に対する制御信号（Ｓ_V）が発生される方法に関する。本発明によれば、補償器電圧‐基本振動‐正相‐および逆相系‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁₊，→ｉ_K、_1-）から合成されている補償器‐基本振動‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁）が回路網電圧（ｕ _N）および回路網電流（ｉ _N）の基本振動‐正相‐および逆相系の同定された振幅（ｕ _N、₁₊，ｉ _N、₁₊およびｉ _N、_1-）から発生され、その際に正相系‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁₊）は、回路網電圧基本振動‐正相系‐空間ベクトル（→ｕ_N、₁₊）に対して平行および垂直に延びている、求められた正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N、₁₊）および求められた中間回路‐電圧差（ΔＶ _dc）に関係して決定された電圧振幅（ｕ _K、_1+‖，ｕ _K、_1+⊥）に分割されている。こうしてこの補償装置（２）は、任意の負荷（１２）が重ね合わせ回路網（１４）の観点から基本振動に関して三相の対称なオーム性抵抗として現れるように、この負荷（１２）の基本振動電流に関してハイダイナミックな負荷対称化および無効電力補償を実行し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、重ね合わせ回路網の電流の質を、少なくとも１つの静電容量性蓄積
器を有するパルス電力変換装置と整合フィルタと調節および制御装置とを含み回
路網に対して並列に結合されている補償装置によって改善するための方法および
装置であって、求められた回路網電圧および回路網電流空間ベクトルおよび中間
回路電圧実際値に関係して伝達比空間ベクトルが決定され、この伝達比空間ベク
トからパルス電力変換装置に対する制御信号が発生される方法および装置に関す
る。

【０００２】 “電力の高調波および質に関する国際会議”、ラスベガス、１９９６年１０月
１６〜１８日における刊行物“配電回路網の電力の質を改善するためのシャント
結合された電力変換調整装置”から、並列な結合を有する補償装置に対する制御
方法が知られている。この会議報告には、補償器電圧空間ベクトルは静電容量性
蓄積器において降下する電圧および伝達比空間ベクトルから計算されることが示
されている。さらに、この会議報告には、伝達比空間ベクトルは多くの部分伝達
比空間ベクトルから合成され得ることが示されている。さらに、どのようにして
部分伝達比空間ベクトルが決定されるかが示されている。前記刊行物に示されて
いる補償装置のブロック回路図を以下に図１により一層詳細に説明する。 なお、図面においてアルファベットの「ｉ」、「ｕ」の下に「→」を記入され
ている符号は明細書での表記上以下においては「→ｉ」、「→ｕ」と表示されて
いる。また、「ｕ」の上に「‥」を記入されている符号は「ｕ‥」と表示されて
いる。従って、下に「→」を記入され上に「‥」を記入されている「ｕ」は「→
ｕ‥」と表示されている。

【０００３】 この補償装置２は、少なくとも１つの静電容量性蓄積器６を有するパルス電力
変換装置４と、整合フィルタ８と、調節および制御装置１０とを含んでいる。こ
の補償装置２は、回路網１４から給電される非理想的な負荷１２に電気的に並列
に接続されている。調節および制御装置１０には回路網電圧空間ベクトル→ｕ_N と、回路網電流空間ベクトル→ｉ_Nと、パルス電力変換装置４の両方の静電容量 性蓄積器において降下する中間回路電圧実際値Ｖ_dc＝２Ｅ_dとが供給されている 。これらの空間ベクトル→ｕ_Nおよび→ｉ_Nは空間ベクトル変成装置を介して、測
定された相電圧および回路網電流から発生される。整合フィルタ８はここでは等
価的にインダクタンスＬ_Kにより示されており、それに対して前記の刊行物のな かではこの整合フィルタ８が詳細に示されている。調節および制御装置１０は伝
達比空間ベクトル→ｕ‥を決定するための調節装置１６と、破線により示されて
いるパルス変調器１８とを有する。伝達比空間ベクトル→ｕ‥はパルス電力変換
装置４の操作量であり、この操作量はパルス変調器１８によりこのパルス電力変
換装置４に対する制御信号Ｓ_Vに変換される。

【０００４】 負荷変化は回路網インピーダンスにおける電圧降下の変化を生じさせ、それに
よって供給電圧の実効値の変化を生じさせる。非対称に接続されている負荷の際
にはこれらの電圧降下も非対称である、すなわち相電圧の振幅および実効値は相
い異なる値を有する。回路網インピーダンスにおける電圧降下の主要な割合は無
効電流分に帰するものである。なぜならば、回路網インピーダンスは一般に１よ
りも明らかに大きいリアクタンス対抵抗の比を有するからである。供給電圧の変
化は（白熱）ランプにおいて光束密度の変化を惹起する。人間の光学的感覚系は
これらの光束密度変化を感知する。この現象は“フリッカ”と呼ばれる。特に毎
秒１８回（９Ｈｚ）前後の変化の際には光束密度の変化が不快に感じられる。フ
リッカ現象に通ずる大きい電圧変化は −より大きい負荷（たとえば電動機始動）の際のスイッチオンおよびスイッ チオフ過程（跳躍的な負荷変化） −交互負荷（たとえば長鋸盤、鍛造プレス、鍛造ハンマー） −抵抗溶接設備（周期的な負荷変化、たいてい単相負荷） −アーク溶接設備 −アーク溶解炉（不規則的な負荷変化） −パルス化された電力（たとえば振動パッケージ制御） により惹起される。

【０００５】 フリッカの原因は２つの部類に分類され得る。 １．規則的な負荷変化（たとえば溶接設備の際のような） ２．不規則的に生ずる負荷変化（たとえばアーク炉の際のような）

【０００６】 これらの相違はフリッカの評価の際に考慮に入れられる。支配的な影響因子は
電圧変化の大きさ、継続時間および時間的順序である。

【０００７】 負荷１２の望ましくない無効電流が供給回路網１４に悪影響を与えないように
するためには、補償装置２の電流成分が連結点２０において負荷１２の無効電流
成分と相殺するように、補償装置２がこの成分を並列に負荷１２に供給しなけれ
ばならない。

【０００８】 無効電力補償および負荷対称化のためにはこれまで接触器またはサイリスタを
介して調節または制御されて回路網のなかに接続される無効要素が、場合によっ
ては固定的に回路網のなかに接続される無効要素と共に、使用される。これによ
りスタインメッツ回路の機能がシミュレートされる。しかしながら、後で説明さ
れるように、このような装置は自然転流に基づいて望ましくないむだ時間を有し
、また部分的に非柔軟性である。これまで低圧回路網に使用されたフリッカ除去
のための技術はサイリスタによりスイッチングされるコンデンサ（ＴＳＣ＝Ｔｈ
ｙｒｉｓｔｅｒ Ｓｗｉｔｃｈｅｄ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）と、固定的または負
荷に関係して接触器を介して回路網の相の感に接続される無効要素（リアクトル
、コンデンサ）との組み合わせから成っている。無効要素は二相に接続されてい
るフリッカ発生源（たとえば低圧回路網のなかの溶接機械）に対して負荷の１つ
または複数の動作点に対する対称化を生じさせる。ＴＳＣによりその場合に無効
電力が補償される。全体としてこの装置により、ハイダイナミックなスタインメ
ッツ回路をシミュレートすることが試みられる。可変の負荷状況に対処するため
には、特定の補償段が独立的にスイッチング可能でなければならない。これまで
に低圧回路網に使用されたこの技術の問題点は、無効要素が変化した負荷状況に
柔軟に適応できず、またＴＳＣのサイリスタが回路網電圧の零通過の際にしかス
イッチングされ得ないことにある。これにより立ち上がり時間の上昇が生じ、そ
の結果としてフリッカ除去の度合いが減ずる。

【０００９】 中圧回路網におけるフリッカ除去のためには主としてサイリスタを介して調節
されて回路網に接続されるリアクトル（ＴＣＲ＝Ｔｈｙｒｉｓｔｅｒ‐ｃｏｎｔ
ｒｏｌｌｅｄ Ｒｅａｃｔｏｒ）がＬＣフィルタ回路と組み合わせて使用される
。ＴＣＲは負荷状態に応じて、静電容量性の作動点を設定するフィルタ回路に対
して誘導性に作用する。このような装置はドイツの雑誌“ｅｔｚ Ａｒｃｈｉｖ
”、（第１１巻、１９８９、第８号、第２４９〜２５３頁）に記載されている。
ここでも自然転流されるサイリスタ電力変換装置がシステムの調節速度に関する
欠点を呈する。さらにＴＣＲのサイリスタ能動的位相角制御により高調波電流が
惹起される。

【００１０】 これらの説明された補償設備は要約して下記の特徴を有する。 −基本振動‐無効電流および逆相系電流の遅らされた能動的な補償、 −フィルタ回路のコンデンサ群の分割による高調波電流（狭帯域）の受動的なフ
ィルタリング、 −たとえばフィルタ回路内の抵抗の助けによる固有振動の抵抗による減衰。

【００１１】 従来の無効電流測定方法の不可避の欠点は、補償すべき無効電流を得るために
、負荷に対する等価有効コンダクタンスを介して測定技術的に有効電流を求め、
この有効電流を遅れなしに測定可能な負荷電流から差し引くならば、回避され得
る。この電流を遅れなしに補償し得る補償設備はドイツの雑誌“Ｅｌｅｋｔｒｏ
ｗａｒｍｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ”（第４１巻、１９８３、Ｂ６、１２
月、第Ｂ２５４〜Ｂ２６０頁）に一層詳細に示されている。この刊行物に一層詳
細に示されている無効電流補償およびアーク炉の電圧安定化のためのこの制御お
よび調節構造は有効コンダクタンス測定装置、目標値計算機、電圧調節器、高調
波検出装置、制御装置および２つの加算器を有する。有効コンダクタンス測定装
置によって、測定された負荷電圧および電流から有効コンダクタンスおよびその
時間的な勾配が決定される。目標値計算機は理想的に補償された回路網をシミュ
レートし、補償目的を既にほぼ達成し得る変換装置電流の不可欠の必要な目標値
を計算する。回路網内部インピーダンスおよびコンデンサ群から形成される並列
振動回路の減衰と有効コンダクタンス測定装置および目標値計算機のなかで場合
によっては生ずるの計算の不正確さおよび測定誤差の補正とは電圧調節器の助け
をかりて行われる。そのために測定された電圧はその可能なかぎり正確に計算さ
れた目標経過と比較される。この比較により求められた差に応答して調節装置は
追加的な小さい補正電流を生じ、この補正電流が変換装置電流に加えられる。変
換装置は次いで最後に、その和の時間的経過に相応して制御される。変換装置電
流の高調波電流の大部分はコンデンサ群を経て流れるので、それらは回路網電圧
の高調波をも惹起する。変換装置はその固有の高調波の作用を自ら補償し得ない
ので、回路網電圧の高調波は高調波検出のための装置の助けをかりて電圧調節器
に対して観測不可能にされる。

【００１２】 この補償装置は下記の技術的な特性を有する。 −考察される周波数範囲内の能動的な無効電流補償の対称化の際の非常に良好な ダイナミックス、 −負荷電圧の実効値の能動的な一定保持、 −高調波擾乱の受動的かつ広帯域なフィルタリング、 −固有振動の能動的な無損失のダンピング。

【００１３】 この補償装置は、その制御および調節構造が時間領域で動作するので、非常に
費用がかかる。固定的に回路網のなかに接続されているコンデンサ群およびスイ
ッチングされるリアクトルを有する補償設備にくらべて、自然転流する変換装置
を有する補償設備は、一層高められ得るより高いダイナミックスを有する。速い
負荷対称化がこの補償設備では可能でない。

【００１４】 速い無効電流補償の主目的は、等しい回路網から給電される他の負荷が擾乱さ
れないように、電圧変動を回避することである。この課題は、知られているよう
に、特に並列に作動する照明装置が有害な光フリッカを生じてはならないときに
、補償装置のダイナミックスに非常に高い要求を課する。

【００１５】 負荷が重ね合わせ回路網の観点から基本振動に関して三相の対称なオーム性抵
抗として現れるように、望ましくない基本振動電流成分が回路網電流から、詳細
には逆相系負荷電流および正相系無効電流から、消去されなければならない。こ
れにより重ね合わせ回路網の負荷のフリッカ放射の低減が達成される。回路網電
流が望ましくない基本振動電流成分をもはや有していないように、負荷電流の下
記の成分が補償されなければならない： −電流の正相系の基本振動の無効成分 −電流の逆相系の基本振動。

【００１６】 本発明の課題は、重ね合わせ回路網の電流の質の改善方法および装置を提供す
ることである。

【００１７】 この課題は、本発明によれば、請求項１または請求項７にあげられている特徴
により解決される。

【００１８】 重ね合わせ回路網の電流の質を本質的に改善するためには、望ましくない基本
振動電流成分（すなわち逆相系負荷電流および正相系無効電流）が回路網電流か
ら消去されなければならない。そのためには補償器電圧‐基本振動‐正相系‐お
よび逆相系‐空間ベクトルから合成される補償器電圧‐空間ベクトルが必要とさ
れる。補償器電圧‐基本振動‐逆相系‐空間ベクトルは回路網電流‐基本振動‐
逆相系の同定された振幅に関係して決定されるので、逆相系‐負荷電流が補償さ
れ得る。補償器電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトルは２つの電圧成分から成
っており、それらのうち一方の成分は回路網電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベク
トルに対して平行に、他方の成分はそれに対して垂直に延びている。平行な電圧
成分によって、求められた基本振動‐正相系‐無効電力が補償され、垂直な電圧
成分によって中間回路電圧実際値が予め決定された目標値に調節される。

【００１９】 この本発明による方法により図１による公知の補償装置がハイダイナミックな
負荷対称化および任意の負荷の基本振動電流に関する無効電力補償を実行し得る
。この方法の利点は機能の仕方が下位の負荷の形式および大きさに無関係なこと
である。この方法により公知の補償装置がフリッカ値の本質的な低減を実行し得
る。こうして負荷が重ね合わせ回路網の観点から基本振動に関して三相の対称な
オーム性抵抗のように現れる。

【００２０】 図面を参照して、パルス電力変換装置を有する補償装置によって重ね合わせ回
路網の電流の質を改善するための本発明による方法を一層詳細に説明する。図面
には本発明による方法を実施するための装置の実施例が示されている。

【００２１】 図２には本発明による方法を実施するための装置の実施例が一層詳細に示され
ている。この装置は同定装置２２と、計算装置２４と、中間回路電圧調節回路２
６と、補償器電圧‐基本振動‐正相‐および逆相系‐空間ベクトル→ｕ_K、₁₊，→
ｕ_K、_1-の複素振幅ｕ _K、₁₊，ｕ _K、_1-を決定する装置２８と、空間ベクトル形成器３
０とを有する。同定装置２２には求められた回路網電圧および回路網電流空間ベ
クトル→ｕ_N，→ｉ_Nが供給される。出力側でこの同定装置２２は計算ユニット２
４および装置２８の入力端とに接続されている。装置２８の両方の出力端は空間
ベクトル形成器３０と接続され、この空間ベクトル形成器には入力側に中間回路
電圧実際値Ｖ_dcも与えられている。この空間ベクトル形成器の出力端に伝達比空
間ベクトル→ｕ‥が生じ、それからパルス幅変調器１８によって補償設備２のパ
ルス電力変換装置４に対する制御信号Ｓ_Vが発生される。

【００２２】 このブロック回路図のなかで空間ベクトルは矢印により示されており、それに
対して複素量は下線を付されている。添字１はそれが基本振動量であることを示
し、添字＋または−は正相系または逆相系を示す。添字‖または⊥は、この複素
振幅が回路網電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル→ｕ_N、₁₊に対して平行また
は垂直に延びていることを示す。調節器の出力量はスカラー量である。上付きの
星印を添えられた複素量は共役複素量である。

【００２３】 同定装置２２は各々の同定すべき振幅ｕ _N、₁₊、ｉ _N、₁₊およびｉ _N、_1-に対して計
算ユニット３２、３４および３６を有する。計算ユニット３２には求められた回
路網電圧空間ベクトル→ｕ_Nが、また計算ユニット３４および３６には求められ た回路網電流空間ベクトル→ｉ_Nが供給されている。計算ユニット３２の出力端 には考察される正相系の振動の次数１を有する複素フーリエ係数ｕ _N、₁₊が生ずる
。計算ユニット３４および３６の出力端には同じくそれぞれ複素フーリエ係数ｉ _N、₁₊ およびｉ _N、_1-が生ずる。各々の複素フーリエ係数は同定すべき量の、基準空
間ベクトル（単位空間ベクトル）を基準とする大きさおよび位相位置に関する情
報を含んでいる。従ってこれらの計算された複素フーリエ係数ｕ _N、₁₊、ｉ _N、₁₊お
よびｉ _N、_1-は以下で振幅と呼ばれる。これらの複素フーリエ係数は離散的な複素
フーリエ変換により得られる。離散的な複素フーリエ変換のブロック回路図は前
記の会議報告に示されている。この離散的な複素フーリエ変換は複素乗算および
それに続く平均値形成から成っている。複素乗算の際に同定すべき空間ベクトル
が単位空間ベクトルにより乗算され、また複素積が同定すべき空間ベクトルの周
期にわたり平均化される。ダイナミックスを顧慮してここで半周期にわたり平均
化される。この離散的な複素フーリエ変換を示すため計算ユニット３２、３４お
よび３６のブロックに相応の式が記入されている。こうしてこの同定装置２２の
出力端に回路網電圧‐基本振動‐正相系の複素振幅ｕ _N、₁₊、回路網電流‐基本振
動‐正相系の複素振幅ｉ _N、₁₊および回路網電流‐基本振動‐逆相系の複素振幅ｉ _N、_1- が生ずる。

【００２４】 基本振動‐正相系の複素振幅ｕ _N、₁₊およびｉ _N、₁₊が生ずる同定装置２２の出力
端は計算ユニット２４の入力端と接続されている。基本振動‐逆相系の複素振幅 ｉ _N、_1- が生ずる同定装置２２の出力端は補償器電圧‐基本振動‐正相‐および逆
相系の複素振幅ｕ _K、₁₊およびｕ _K、_1-を決定する装置２８の第２の入力端と接続さ
れている。計算ユニット２４はそれに与えられている基本振動‐正相系成分ｕ _N、 ₁₊ およびｉ _N、₁₊から下式 ｑ_N、₁₊＝（３／２）・Ｉｍ｛ｕ _N、₁₊，ｉ ^* _N、₁₊｝ に従って、後段に接続されている装置２８の第１の入力端に供給される正相系‐
基本振動‐無効電力ｑ_N、₁₊を計算する。基本振動‐正相系‐無効電流が補償され
るように、この計算された正相系‐基本振動‐無効電力ｑ_N、₁₊は零に調節されな
ければならない。そのために装置２８は、入力側でこの装置２８の第１の入力端
と接続されている第１のＰＩ調節器３８を有する。このＰＩ調節器３８の出力端
に無効電力‐操作量Ｓ_qyが調節器出力量として生じこの無効電力操作量は第１の
乗算器４０によって回路網電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトルの求められた
複素振幅ｕ _N、₁₊と乗算される。加算器４２の入力端と接続されているこの第１の
乗算器４０の出力端には、回路網電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル→ｕ_N、 ₁₊ と平行に延びている補償器‐電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル→ｕ_K、₁₊ の電圧振幅ｕ _K、_1+‖が生ずる。この電圧振幅ｕ _K、_1+‖により整合フィルタ８の助
けをかりて電流ｉ _Nのなかの正相系‐回路網電圧→ｕ_N、₁₊に対して垂直な成分が 発生され、それによって正相系‐基本振動‐無効電力ｑ_N、₁₊が零に調節される。

【００２５】 装置２８の第２の入力端の後に第２のＰＩ調節器４４が接続されており、その
出力端に電流操作量Ｓ_jyが調節器出力量として生ずる。このスカラーの電流操作
量Ｓ_iyは第２の乗算器４６によって負の虚数単位−ｊを乗算され、それによって
電流操作量Ｓ_iyが−９０°だけ回転される。虚数単位ｊの符号は使用される参照
矢線系に関係する。図１中では負荷‐参照矢線系が使用されるので、虚数単位ｊ
は負である。この第２の乗算器４６の出力端に補償器‐電圧‐基本振動‐逆相系
‐空間ベクトル→ｕ_K、_1-の電圧振幅ｕ _K、_1-が生じ、それにより回路網電流→ｉ_N のなかの基本振動‐逆相系が零に調節される。

【００２６】 さらにこの装置２８は、回路網電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル→ｕ_N、 ₁₊ に対して垂直に延びている補償器‐電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル→
ｕ_K、₁₊の電圧振幅→ｕ_K、_1+⊥を発生するもう装置４８を有する。この装置４８は
相前後して接続されている２つの乗算器５０および５２を有する。乗算器５２の
第２の入力端は中間回路電圧調節回路２６の出力端と接続され、その出力端に中
間回路操作量Ｓ_dcyが生ずる。乗算器５６の一方の入力端は同定装置２２の第１ の入力端と接続され、その第２の入力端には負の虚数単位−ｊが与えられている
。図１によれば負荷‐参照矢線系が使用されるので、負の虚数単位ｊにより乗算
される。この乗算器５０によって複素振幅ｕ _N、₁₊が−９０°だけ回転され、それ
が続いて中間回路操作量Ｓ_dcyにより乗算される。この乗算器５２の出力端には 次いで補償器‐電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル→ｕ_K、₁₊の電圧振幅→ｕ _K、_1+⊥ が生じ、これを求めた中間回路電圧差ΔＶ_dcを零に調節する。

【００２７】 中間回路操作量Ｓ_dcyは中間回路電圧調節回路２６によって決定される。その ためにこの調節回路２６は入力側に比較器５４を有し、その非反転入力端に中間
回路電圧目標値Ｖ_dcsollが、またその反転入力端に中間回路電圧実際値Ｖ_dcが与
えられている。この比較器５４の出力端に中間回路電圧差ΔＶ_dcが生ずる。この
制御偏差ΔＶ_dcは、これがＰ調節器５８により増幅される前に、１次の遅れ要素
５６によって平滑化される。制御偏差ΔＶ_dcのこの平滑化は、中間回路電圧実際
値Ｖ_dcが負荷対称化により一般にＰ調節器５８により増幅されてはならない回路
網周波数の２倍の周波数の交流成分を含んでいるので、必要である。入力側で比
較器５４の出力端と接続されているＩ調節器６０は、Ｐ調節器５８しか使用しな
い際に生ずるであろう残留する制御偏差を除去する。ＩおよびＰ調節器６０およ
び５８の調節器出力量は加算器６２によって中間回路操作量Ｓ_dcyに重ね合わさ れる。

【００２８】 出力側の空間ベクトル形成器３０は入力側に２つの乗算器６４および６６を有
し、これらの乗算器は出力側でそれぞれ加算器６８の入力端と接続されている。
出力側でこの加算器６８は第２の乗算器７０と接続され、その第２の入力端は逆
数形成器７２の出力端と接続され、その入力端には求められた中間回路電圧実際
値Ｖ_dcが与えられている。第２の乗算器７０の出力端には伝達比空間ベクトル→
ｕ‥が生じ、この出力端はパルス電力変換装置４の調節および制御装置１０のパ
ルス幅変調器１８と接続されている。このパルス幅変調器１８はこの伝達比空間
ベクトル→ｕ‥に関係して、このパルス電力変換装置４が求められた補償器電圧
‐基本振動‐空間ベクトルｕ _K、₁を発生するように、パルス電力変換装置４に対 する制御信号Ｓ_Vを発生する。この空間ベクトル形成器３０の入力側の乗算器６ ４、６６はそれぞれ、補償器電圧‐基本振動‐正相‐および逆相系‐空間ベクト
ル→ｕ_K、₁₊，→ｕ_K、_1-のそれぞれ複素振幅ｕ _K、₁₊，ｕ _K、_1-が生ずる装置２８の出
力端と接続されている。これらの求められた振幅ｕ _K、₁₊，ｕ _K、_1-から正相‐およ
び逆相系‐空間ベクトル→ｕ_K、₁₊，→ｕ_K、_1-を得るために、これらの振幅ｕ _K、₁₊ ，ｕ _K、_1-は正相‐および逆相系の単位‐空間ベクトルｅ^+jωt，ｅ^-jωtを乗算さ
れる。これらの補償器電圧‐基本振動‐正相‐および逆相系‐空間ベクトル→ｕ _K、₁₊ ，→ｕ_K、_1-の重ね合わせにより、計算された正相系‐基本振動‐無効電力ｑ _N、₁₊ 、回路網電流→ｉ_Nのなかの基本振動逆相系および中間回路電圧差ΔＶ_dcが 零に調節されるようにパルス電力変換装置４が発生しなければならない補償器電
圧空間ベクトル→ｕ_K、₁が得られる。

【００２９】 こうして、少なくとも１つの静電容量性蓄積器６を有するパルス電力変換装置
４を含み回路網１４に対して並列に結合されている補償装置２に対して、ハイダ
イナミックな負荷対称化および無効電力補償を達成する方法が得られる。このハ
イダイナミックな負荷対称化および無効電力補償により、フリッカを惹起する望
ましくない回路網電圧変動が大幅に避けられる。すなわち、負荷自体が重ね合わ
せ回路網１４の観点から基本振動に関して三相の対称なオーム性抵抗のように現
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 公知の補償装置のブロック回路図。

【図２】 本発明による方法を実行するための装置のブロック回路図。

【符号の説明】

２ 補償装置 ４ パルス電力変換装置 ６ 静電容量性蓄積装置 ８ 整合フィルタ １０ 制御装置 １２ 負荷 １４ 回路網 １６ 調節装置 １８ パルス幅変調器 ２２ 同定装置 ２４ 計算ユニット ２６ 中間回路電圧調節回路 ２８ 補償器電圧‐基本振動‐正相‐および逆相系‐空間ベクトルの複素振幅を 決定する装置

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 れた正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N、₁₊）および求 められた中間回路‐電圧差（ΔＶ _dc）に関係して決定さ れた電圧振幅（ｕ _K、_1+‖，ｕ _K、_1+⊥）に分割されてい る。こうしてこの補償装置（２）は、任意の負荷（１ ２）が重ね合わせ回路網（１４）の観点から基本振動に 関して三相の対称なオーム性抵抗として現れるように、 この負荷（１２）の基本振動電流に関してハイダイナミ ックな負荷対称化および無効電力補償を実行し得る。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重ね合わせ回路網（１４）の電流の質を、少なくとも１つの
   静電容量性蓄積器（６）を有するパルス電力変換装置（４）と整合フィルタ（８
   ）と調節および制御装置（１０）とを含み回路網（１４）に対して並列に結合さ
   れている補償装置（２）によって改善するための方法であって、求められた回路
   網電圧および回路網電流空間ベクトル（→ｕ_N，→ｉ_N）および中間回路電圧実際
   値（Ｖ_dc）に関係して伝達比空間ベクトル（→ｕ‥）が決定され、この伝達比空
   間ベクトルからパルス電力変換装置（４）に対する制御信号（Ｓ_V）が発生され る方法において、 ａ）求められた回路網電圧および回路網電流空間ベクトル（→ｕ_N，→ｉ_N）から
   正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N、_l+）および回路網電流‐基本振動‐逆相系の
   複素振幅（ｉ _N、_1-）が決定され、 ｂ）この求められた正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N、_l+）および求められた中
   間回路電圧差（ΔＶ_dc）から、基本振動‐回路網電圧‐正相系の求められた複素
   振幅（ｕ _N、_l+）に関係して、回路網電圧‐基本振動‐正相系‐空間ベクトル（→
   ｕ_N、_l+）に対して平行および垂直に延びている補償器電圧成分の複素振幅（ｕ _K、 _1+‖ ，ｕ _K、_1+⊥）が求められ、 ｃ）平行および垂直な補償器電圧成分のこれらの求められた複素振幅（ｕ _K、_1+‖ ，ｕ _K、_1+⊥）および求められた複素振幅（ｕ _K、_1-）から補償器‐基本振動‐正相
   ‐および逆相系‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁₊，→ｉ_K、_1-）が決定され、これらが重
   ね合わされて補償器‐基本振動‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁）を生じ、 ｄ）この求められた補償器電圧‐基本振動‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁）が中間回 路電圧実際値（Ｖ_dc）により除算されて伝達比‐空間ベクトル（→ｕ‥）を生ず
   る ことを特徴とする重ね合わせ回路網の電流の質を改善するための方法。
2. 【請求項２】 離散的な複素フーリエ変換およびそれに続いての求められた
   回路網電圧および回路網電流空間ベクトル（→ｕ_N，→ｉ_N）からの平均値形成に
   より基本振動正相系の複素振幅（ｕ _N、₁₊，ｉ _N、₁₊）が計算され、続いてこれらの
   複素振幅により下式 ｑ_N、₁₊＝（３／２）・Ｉｍ｛ｕ _N、₁₊，ｉ ^* _N、₁₊｝ に従って正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N、₁₊）が計算されることを特徴とする
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 計算された正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N、₁₊）からスカ
   ラー無効電力操作量（Ｓ_qy）が発生され、この操作量が回路網電圧‐基本振動‐
   正相系の複素振幅（ｕ _N、₁₊）により乗算されて平行な補償器電圧成分の複素振幅
   （ｕ _K、_1+‖）を生ずることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 回路網電流‐基本振動‐逆相系の求められた複素振幅（ｉ _N、 _1- ）からスカラー電流操作量（Ｓ_iy）が発生され、この操作量が虚数単位（−ｊ
   ）により乗算されて補償器電圧‐基本振動‐逆相系の複素振幅（ｕ _K、_1-）を生ず
   ることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 【請求項５】 求められた中間回路電圧差（ΔＶ_dc）から中間回路操作量（
   Ｓ_dcy）が発生され、この操作量が回路網電圧‐基本振動‐正相系の複素振幅（ ｕ _N、₁₊ ）および虚数単位（−ｊ）からの積により乗算されて垂直な補償器電圧成
   分の複素振幅（ｕ _K、_1+⊥）を生ずることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 【請求項６】 補償器電圧‐基本振動‐正相および逆相系‐空間ベクトル（
   →ｕ_K、₁₊，→ｕ_K、_1-）がそれぞれ補償器電圧‐基本振動‐正相および逆相系の複
   素振幅（ｕ _K、₁₊，ｕ _K、_1-）と複素単位空間ベクトル（ｅ^+jωt，ｅ^-jωt）との乗
   算により発生されることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 【請求項７】 少なくとも１つの静電容量性蓄積器（６）を有するパルス電
   力変換装置（４）と、整合フィルタ（８）と、調節および制御装置（１０）とを
   含み、回路網（１４）に対して並列に結合されている補償装置（２）によって請
   求項１による方法を実施する装置であって、調節および制御装置（１０）が伝達
   比空間ベクトル（→ｕ‥）を決定する調節装置（１６）を有し、その後段にパル
   ス幅変調器（１８）が接続され、その出力端にパルス電力変換装置（４）に対す
   る制御信号（Ｓ_V）が発生される装置において、 調節装置（１６）が、入力側で求められた回路網電圧および回路網電流空間ベ
   クトル（→ｕ_N，→ｉ_N）を供給されそれらの複素振幅（ｕ _N,1+，ｉ _N,1+，ｉ _N、_1- ）を求める同定装置（２２）と、入力側で同定装置（２２）の出力端に接続され
   正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N,1+）を計算する計算ユニット（２４）と、中
   間回路電圧調節回路（２６）と、入力側で同定装置（２２）、計算ユニット（２
   ４）および中間回路電圧調節回路（２６）の出力端に接続され補償器電圧‐基本
   振動‐正相および逆相系‐空間ベクトル（→ｕ_K、₁₊，→ｕ_K、_1-）の複素振幅（ｕ _K、₁₊ ，ｕ _K、_1-）を決定する装置（２８）と、入力側で装置（２８）に接続され中
   間回路電圧実際値（Ｖ_dc）を与えられている空間ベクトル形成器（３０）とを有
   することを特徴とする重ね合わせ回路網の電流の質の改善装置。
8. 【請求項８】 複素振幅（ｕ _N、₁₊，ｉ _N、₁₊，ｉ _N、_1-）を求めるための同定装
   置（２２）が各々の振幅計算のために計算ユニット（３２、３４、３６）を有す
   ることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 補償器電圧‐基本振動‐正相および逆相系の複素振幅（ｕ _K、 ₁₊ ，ｕ _K、_1-）を決定する装置（２８）が２つのＰＩ調節器（３８、４４）と、４
   つの乗算器（４０、４６、５０、５２）と、加算器（４２）とを有し、第１のＰ
   Ｉ調節器（３８）が入力側で正相系‐基本振動‐無効電力（ｑ_N,1+）を計算する
   計算ユニット（２４）の出力端と、出力側で第１の乗算器（４０）を介して加算
   器（４２）の第１の入力端とに接続され、この乗算器（４０）およびこの加算器
   （４２）の第２の入力端が同定装置（２２）の第１の出力端に接続され、第１の
   ＰＩ調節器（４４）が入力側で同定装置（２２）の第３の出力端と、第２の乗算
   器（４６）の入力端とに接続され、その第２の入力端に虚数単位（−ｊ）が与え
   られ、その出力端がこの装置（２８）の第２の出力端であり、同定装置（２２）
   の第１の出力端が第３の乗算器（５０）の入力端と接続され、その第２の入力端
   に虚数単位（−ｊ）が与えられ、第３の乗算器（５０）の出力端が第４の乗算器
   （５２）の入力端に接続され、その第２の入力端が中間回路電圧調節回路（２６
   ）の出力端に接続され、その出力端が加算器（４２）の別の入力端に接続され、
   その出力端がこの装置（２８）の第１の出力端であることを特徴とする請求項７
   記載の装置。
10. 【請求項１０】 空間ベクトル形成器（３０）が入力側に、それぞれ入力端
    により装置（２８）の第１および第２の出力端に接続されている２つの乗算器（
    ６４、６６）を有し、それぞれこれらの乗算器（６４、６６）の第２の入力端に
    単位空間ベクトル（ｅ^+jωt，ｅ^-jωt）が与えられ、これらの乗算器（６４、６
    ６）の出力端が加算器（６８）を介して別の乗算器（７０）の入力端に接続され
    、その第２の入力端が逆数形成器（７２）に接続され、その入力端に中間回路電
    圧実際値（Ｖ_dc）が与えられ、その出力端に伝達比空間ベクトル（→ｕ‥）が生
    ずることを特徴とする請求項７記載の装置。
11. 【請求項１１】 調節装置（１６）としてマイクロプロセッサが設けられて
    いることを特徴とする請求項７記載の装置。