JP2016163404A - 共振抑制装置及び共振抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】系統全体の共振現象と個々の電力設備によって副次的に発生する共振現象とを抑制することができる共振抑制装置及び共振抑制方法を提供する。
【解決手段】電流指令値生成部１３０が、計測された系統電圧Ｖ_Ｓの高調波成分Ｖ_ｈに対して第２の伝達関数(Ｋ_ｖ)を乗算して得て求まる電圧項を減算し、共振点を含む側の電力設備から供給される電流Ｉ_Ｓの高調波成分に対して第１の伝達関数(Ｋ_ｓ)を乗算して得て求まる電流項を加算器２３０で加算することにより、電流指令値を生成する。生成した電流指令値を電力変換装置に入力し、電力変換装置から補償電流を電力系統に出力することで共振を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１の電力設備と第２の電力設備を含む電力系統の共振抑制装置及び共振抑制方法に関する。

電力系統は、商用周波数（50/60Hz）の正弦波を基本波とし、電力を発電・送電・配電するシステムである。高調波やフリッカなど基本波以外の電圧・電流成分は、電力品質を悪化させる成分として電力系統に作用する。

電力系統にインダクタンスやキャパシタンスが含まれると、ある特定の周波数において電圧・電流が増幅される共振現象が発生する。
大規模な風力発電施設では、電力系統に、例えば、風力発電機、LCフィルタ、RCフィルタ、変圧器、架空線、集電ケーブル、長距離ケーブル、キャパシタバンク、分路リアクトルなどが含まれているのが普通である。風力発電機の種類としては、DFIG(Doubly-Fed Induction Generator:二重給電誘導発電機)やフルコンバータなどコンバータを用いて連系するものを含む。

その場合、風力発電機または外部の電力系統が高調波発生源となり、フィルタやケーブルなどに含まれるキャパシタンスと、変圧器や架空線などに含まれるインダクタンスによって共振が発生すると、高調波が拡大し規程(官公庁や電気事業者が定めた規則)の電力品質を満たさなくなる恐れがある。

この問題に対して、下記特許文献１は、並列インバータを制御して高調波電圧を打ち消す共振抑制装置を提案している。
下記に示す特許文献２には、配電系アクティブフィルタ装置を配電線路の所定の箇所に装備し、高調波拡大現象を抑制するとともに、配電線路の全てのノードにおける高調波電圧を、所定の設定値以下に抑制するようにした配電系アクティブフィルタ装置が記載されている。

下記に示す特許文献３には、電流制御手段の電流指令値に、高調波抑制制御手段で算出された高調波抑制電流指令値を重畳して高調波を抑制するようにした電力変換装置が記載されている。

ＷＯ ２０１４／１７５２１４ Ａ１ 特開２００２−３２０３２９号公報 特開２０１３−０９０３９６号公報

特許文献１の共振抑制装置を設置することによって、設置前に認識していた共振現象とは異なる共振現象が発生するおそれがある。
一般的な系統を例えば、テブナンの定理やノートンの定理を用いて簡易系統に近似させ、その近似した系統に対して、上記特許文献１における共振抑制装置を適用しても、上記のように新たな共振が発生するおそれがある。仮にその系統における共振周波数や電力設備のインピーダンスが既知であれば、抑制する手立てを講じることが考えられる。しかしながら、既知の定理を用いて近似した系統における共振周波数や電力設備のインピーダンスを把握することは非常に困難なことである。

そして電力系統の設備が切り替わり、共振点が変化するような系統になってしまう場合には、上記した手法を適用することはできない。
このように電力設備のインピーダンスが変化した場合の新たな共振現象が障壁となり、上記特許文献１に開示された手法では、共振の抑制効果が小さくなってしまうという課題があった。

本発明は、系統全体の共振現象と個々の電力設備によって副次的に発生する共振現象とを抑制することができる共振抑制装置及び共振抑制方法を提供することを目的とする。

これらの課題を解決するために本発明の共振抑制装置は、第１の電力設備が電力線を介して第２の電力設備と接続される電力系統であって、該電力系統に発生する共振を、電力変換部より前記電力線へ補償電流を供給して抑制する共振抑制装置において、
前記第１の電力設備または前記第２の電力設備の少なくとも一方より入力された電流の高調波成分に第１の伝達関数を乗算した値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して電流指令値を生成する電流指令値生成部を有し、
前記電流指令値生成部は、前記電力変換部に前記電流指令値を入力して前記補償電流を供給させる、
ことを特徴とする。

また本発明の共振抑制装置は、第１の電力設備が電力線を介して第２の電力設備と接続される電力系統であって、該電力系統に発生する共振を抑制する共振抑制装置において、
前記第１の電力設備または前記第２の電力設備の少なくとも一方より入力された電流の高調波成分に第１の伝達関数を乗算した値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して電流指令値を生成する電流指令値生成部と、
前記電流指令値に基づき前記電力線へ補償電流を供給する前記電力変換部と、
を有することを特徴とする。

また本発明の共振抑制方法は、第１の電力設備が電力線を介して第２の電力設備と接続される電力系統であって、該電力系統に発生する共振を抑制する共振抑制方法において、
前記第１の電力設備または前記第２の電力設備の少なくとも一方より入力された電流の高調波成分に第１の伝達関数を乗算した値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して電流指令値を生成し、
前記電流指令値に対して所定の電力変換を行うことで前記電力線へ補償電流を供給する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、電流指令値生成部によって生成される電圧項によって系統全体の共振現象を抑制し、個々の電力設備によって副次的に発生する共振現象については電流項で抑制する。このため、系統全体の共振現象と個々の電力設備によって副次的に発生する共振現象の両方を抑制することができる。

なお、公知のアクティブフィルタ手法においては、計測電流に制御ゲインを乗算した項を減算して補償電流指令値を生成することによって、系統に流れる高調波電流を打ち消す手法が採られている。一方、本発明は、個々の電力設備によって副次的に発生する共振現象を抑制する目的で電流の項を上述の電圧項に加算するようにしており、公知のアクティブフィルタ手法とは電流の項の利用目的が全く異なるものであることを付言しておく。

本発明の実施形態に係る共振抑制装置を備えたシステム構成概要を説明する図である。 本発明の実施形態に係る電流指令値生成部の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電流指令値生成部の他の構成例を示す図である。 本発明の共振抑制装置を適用した場合の周波数解析結果の比較例を示す図である。 本発明の前提技術である共振抑制装置を備えたシステム構成の一例を示す図である。 図５に示した電流指令値生成部の構成例を示す図である。 給電系統と、ウィンドファームを含む電力系統とを簡略化して得た電力系統を示す図である。 一般的な系統の例をテブナンの定理を用いて簡易系統に変換した場合の系統の構成例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る共振抑制装置１を備えたシステム構成概要を説明する図である。図１において本発明の実施形態に係る共振抑制装置１は、第１の所定のインピーダンスを有する給電系統（第２の電力設備、以下では単に“給電系統”と称す）１１０と、第２の所定のインピーダンスを有するウィンドファーム（Wind Farm）から成る系統（第１の電力設備、以下では単に“ウィンドファーム”と称す）１２０とから成る電力系統１００において、給電系統１１０とウィンドファーム１２０とを接続する電力線の所望の接続点（以下、“設置点”という）に並列接続されて成るものである。

本論に入る前に、共振抑制装置の前提技術について図５〜図８を用いて説明し、その後に本発明の実施形態に係る共振抑制装置１について詳細に説明することにする。
先行技術として例示した上記特許文献１の共振抑制装置は、以下に記述する目的を達成するためのものである。

（ａ）高調波電圧に起因する高調波歪みを抑制する場合の補償電流を小さくし、インバータの容量を小さくする。
（ｂ）共振点が変化する場合であっても、適切な伝達関数を用いて共振を抑制する。

図５は、本発明の前提技術である共振抑制装置を備えたシステム構成の一例を示す図である。図５を用いて本発明の前提となる電流指令値生成部を含む共振抑制装置の構成例を説明する。図５に示された共振抑制装置１は、例えば風力発電所内に設置され、高調波フィルタ３１を備えた風力発電機３（電力設備の一例）が電力線を介して給電系統５に接続されることによって発生する共振を抑制するための装置として機能する。また、共振抑制装置１は、電流指令値生成部１０、加算部１５、および、電力変換装置１６を含んで構成されている。なお、電力変換装置１６は、共振抑制装置１内の構成とせず、共振抑制装置１の外部に位置させてもよい。

図５において、風力発電機３は、１台または複数台の風力発電機を表すものの代表として描かれている。風力発電機３は給電系統５に接続され、１台または複数台の風力発電機がそれぞれ備える高調波フィルタのキャパシタンスが、合成キャパシタンスＣ１として図示される。１台または複数台の風力発電機がそれぞれ備える変圧器のインダクタンスが、合成インダクタンスＬ１として図示されている。さらに、Ｌ２は、給電系統５に接続される合計のインダクタンスを示す。

図５に示される電流指令値生成部１０には、風力発電機３と給電系統５とを接続する電力線上の接続点の電圧ｖ(電力系統の電圧)が入力される。なお、接続点の電圧ｖ(電力系統の電圧)は、風力発電機３と給電系統５とを接続する電力線上の接続点の電圧、及び、風力発電機３と給電系統５とを接続する電力線上の接続点の近傍の電圧を含むものとしている。

電流指令値生成部１０は、電力変換装置１６から電力線へ供給する出力電流（補償電流）ｉに対するものとして、電流指令値Ｉ_C*を出力する。
加算部１５には、補償電流ｉとそれに対する電流指令値Ｉ_C*とが入力される。電力変換装置１６には、加算部１５の出力として電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）が入力される。

そして電力変換装置１６は、電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）を電圧指令値(不図示)に変換して、その電圧指令値をさらに交流電流に変換してその交流電流（補償電流）ｉを電力線へ出力する。

電力変換装置１６は、風力発電機３および給電系統５に接続される電力線に、変圧器（不図示）を介して並列に接続されている。電力変換装置１６から出力される補償電流ｉは、風力発電機３の出力電流ｉ１と合わさって電流ｉ２として給電系統５に供給される。

図６は、図５に示された電流指令値生成部１０の構成例を示す図である。図６に示す電流指令値生成部１０は、計測電圧Ｖ_Ｓ（図５に示される電圧ｖに相当）をハイパスフィルタ１１に入力することで計測電圧Ｖ_Ｓのうちの高調波成分を抽出する。そして抽出した高調波成分の電圧、すなわち高調波電圧Ｖ_ｈを係数制御部に入力する。

係数制御部は、入力された高調波電圧Ｖ_ｈに対してゲインＫ_ｖを乗算器１２で乗算し、この値に対して抵抗値１／Ｋ_ｖの純抵抗として振舞うようにする逆数乗算器１３を介することで電流指令値Ｉ_ｃ ^＊を生成する。

図５に戻って、電力変換装置１６は、電流指令値Ｉ_ｃ ^＊と補償電流ｉとの差をとり、さらに電圧指令値（不図示）に変換して、その電圧指令値をさらに交流電流に変換してその交流電流（補償電流）ｉを出力するようにすることは上述したとおりであるので、これ以上の説明を割愛する。

ところで図５の電力系統に、本発明の前提技術である共振抑制装置を適用したとしても、適用前には認識していなかった共振現象が発生するおそれがある。例えば、電力設備を以下のように簡略化して得た電力系統について説明する。

図７は、給電系統と、ウィンドファームとを含む電力系統を簡略化して得た電力系統を示す図である。
図７において、共振抑制装置５０が設置される前の電力系統では、図示の共振抑制装置５０が開放であり、給電系統のインピーダンスＺ_S1と、ウィンドファームのインピーダンスＺ_S2の和Ｚ_S1+Ｚ_S2が小さくなる場合に、直列共振によって系統全体の高調波電流が大きくなる。なお当業者にとってウィンドファームは、多数の風力タービンを１ヶ所に設置して大規模な発電を行えるようにした施設のことと理解されている。

図７に示すように、給電系統とウィンドファームとを接続する電力線に、図６の電流指令値生成部１０を有する共振抑制装置５０を並列に接続する。そして、共振抑制装置５０が抵抗値１／Ｋ_ｖの純抵抗として動作することによって、その直列共振を抑制することを試みることにする。一見すると、上記した本発明の前提技術である共振抑制装置において共振の抑制効果を高めるためには、制御ゲインＫ_ｖを大きくすれば良いように考えられる。

ところが、過度に制御ゲインＫ_ｖを大きくすると、共振抑制装置５０の仮想的な抵抗値１/Ｋ_ｖが小さくなり、共振抑制装置５０の接続点が短絡していることと等価になる。
この点をさらに考察すると、例えばウィンドファームのインピーダンスＺ_S2が共振点を持つ場合に、ウィンドファームが共振回路を形成し、高調波が拡大するおそれがある。

なお、上記では、ウィンドファームが共振点を持つと仮定したが、給電系統が共振点を有することもあり得るので、その場合も高調波が拡大するおそれがある。
図８は、一般的な系統の例をテブナンの定理を用いて簡易系統に変換した場合の系統の構成例を示す図である。図８に示すように、テブナンの定理を用いて簡易系統に近似できたとしても、系統を簡易化した電力設備に共振回路が含まれる場合には、新たな共振現象の発生が懸念される。

なお上記では、一般的な系統の例をテブナンの定理を用いて簡易系統に近似したが、ノートンの定理を用いて簡易系統に近似することもできる。
以上までの説明で本発明の共振抑制装置における前提技術の説明を終え、これ以降は、本発明の実施形態に係る共振抑制装置１の説明を行うことにする。本発明の実施形態に係る共振抑制装置１は、図６で示した計測電圧Ｖ_Ｓを用いて電流指令値Ｉ_ｃ ^＊を生成して系統全体の共振現象を抑制したときに、個々の電力設備によって副次的に発生する共振現象をさらに抑制することができる。

本発明の実施形態に係る共振抑制装置１は、図１に示したように、給電系統１１０と、ウィンドファーム１２０とから成る電力系統１００において、給電系統１１０とウィンドファーム１２０とを接続する電力線の所望の接続点（設置点）に並列接続されて成る。ここで“所望”とは、共振抑制を行う際に相応しい電力系統上のポイントと定義するものとする。すなわち、図１では、給電系統１１０とウィンドファーム１２０のいずれなのか定かでないにしても、そのいずれかで共振回路が形成されて高調波が発生され、それを抑制するのに相応しい地点、すなわち共振抑制装置の設置点(Setting Point)を探索により決めているが、共振抑制装置の設置点はこの例のみに限定されるものではない。

共振抑制装置１は、電流指令値生成部１３０と電力変換装置２００を有する。電流指令値生成部１３０は、計測電圧Ｖ_Ｓが入力され、加えて計測電流Ｉ_Sまたは計測電流Ｉ_Lが入力され、電力変換装置２００へ入力する指令値を生成する。電力変換装置２００は、電流指令値生成部１３０が生成した指令値が入力され、この指令値に対して所定の電力変換を行って得た補償電流ｉを電力線の所望の接続点（設置点）へ出力する。電力変換装置２００は、共振抑制装置１が有してもよいし、共振抑制装置１の外部に接続されてもよい。

図１に示す本発明の実施形態に係る共振抑制装置１は、図５に示す前提技術の共振抑制装置に対して、電流指令値生成部１３０の構成が異なる。図１の共振抑制装置１は、図５を用いて説明した前提技術の共振抑制装置と同様に、補償電流ｉとそれに対する電流指令値Ｉ_C*とが入力される不図示の加算部を備える。電力変換装置２００には、不図示の加算部の出力として電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）が入力される。そして電力変換装置２００は、電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）を電圧指令値に変換して、その電圧指令値をさらに交流電流に変換してその交流電流（補償電流）ｉを電力線へ出力する。

図１において、給電系統１１０側には変圧器１１１が含まれるように、給電系統１１０側のトータルのインピーダンスがＺ_ｇと把握されるものとする。またウィンドファーム１２０側にはケーブル１２１が含まれており、ウィンドファーム１２０側のトータルのインピーダンスがＺ_WFと把握されるものとする。したがって、共振抑制装置１が接続される設置点は、給電系統(第２の電力設備)１１０およびウィンドファーム(第１の電力設備)１２０が互に接続された電力線上にあって、給電系統(第２の電力設備)１１０のインピーダンスとウィンドファーム(第１の電力設備)１２０のインピーダンスが個々に把握されるポイントに置くことが望ましい。

電力系統１００は、給電系統(第２の電力設備)１１０とウィンドファーム(第１の電力設備)１２０とを含んで成り、給電系統１１０とウィンドファーム１２０とを接続する電力線の設置点で共振抑制装置１が並列接続されている。

そして電力系統１００には電圧計が設置されて電力系統の電圧Ｖ_Ｓが計測され、計測された電圧Ｖ_Ｓは電流指令値生成部１３０に入力される。
また給電系統(第２の電力設備)１１０に供給された電流Ｉ_S（この電流を便宜的に“電源側電流”と称す）と、ウィンドファーム(第１の電力設備)１２０から供給された電流Ｉ_L（この電流を便宜的に“負荷側電流”と称す）とが不図示の電流計により計測され、計測された電流Ｉ_Sまたは電流Ｉ_Lは電流指令値生成部１３０に入力される。共振抑制装置１を接続した結果、給電系統(第２の電力設備)１１０とウィンドファーム（第１の電力設備）１２０の両方に副次的に共振現象が発生するときは、計測電流Ｉ_Sと計測電流Ｉ_Lの両方が電流指令値生成部１３０に入力されてもよい。本発明の実施形態に係る電流指令値生成部１３０の詳細は後で説明する。

電流指令値生成部１３０は、計測した電圧および不図示の電流計で計測した電流の値を基に電流指令値を生成する。生成された電流指令値は不図示の加算部に入力される。不図示の加算部には、補償電流ｉも入力される。電力変換装置２００には、不図示の加算部の出力である電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）が入力される。

そして電力変換装置２００は、電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）を電圧指令値に変換して、その電圧指令値をさらに交流電流に変換してその交流電流（補償電流）ｉを出力するようにしている。図１において不図示の加算部が電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）を電力変換装置へ入力する構成は、図５に示した加算部１５と同様であるのでそれを参照されたい。

給電系統１１０のインピーダンスＺ_ｇとして、変圧器１１１を含む給電系統のトータルのインダクタンスが想定されている。給電系統１１０のリアクタンスは、インダクタンスと周波数の積に比例するため、高い周波数成分では給電系統１１０のインピーダンスが大きくなり、電源側電流Ｉ_Ｓが流れにくい。

一方、ウィンドファーム１２０側には、ケーブル１２１のインダクタンスや不図示のキャパシタンスが含まれるため、特定の周波数では直列共振によってインピーダンスが小さくなり、負荷側電流Ｉ_Ｌが流れやすくなる。

上記の構成では、ウィンドファーム１２０側に副次的な共振現象を発生する共振点があるため、後述する図２または図３に示す本発明の実施形態に係る電流指令値生成部１３０には、負荷側電流Ｉ_Ｌを入力することで、電流指令値Ｉ_C*を生成し、生成した電流指令値Ｉ_C*を不図示の加算器に入力し、不図示の加算器からは電流指令値Ｉ_C*と補償電流ｉとの差（Ｉ_C*−ｉ）が電力変換装置２００に出力され、電力変換装置２００からは補償電流ｉが図１の電力系統１００の設置点に供給される。

なお、ウィンドファーム１２０側のインピーダンスＺ_WFは、ケーブル１２１の回線数の切り替えなどによってインピーダンスが変化するため、本発明による共振抑制手法が特に効果的である。

また上記においては、電流指令値生成部１３０には、負荷側電流Ｉ_Ｌが入力されることで電流指令値Ｉ_C*が生成される例について説明したが、給電系統１１０側に共振点がある場合には、電流指令値生成部１３０に電源側電流Ｉ_Sが入力されて、電流指令値Ｉ_C*が生成される。また、上記した電力設備の両方に副次的な共振現象を発生する共振点がある場合には、その両方の電力設備から入力される電流から電流指令値Ｉ_C*を生成する。

図２及び図３は、本発明の実施形態に係る電流指令値生成部１３０の構成例を示す図である。図２において、本発明の実施形態に係る電流指令値生成部の構成例は、電圧計測部（不図示）により計測された電圧Ｖ_Ｓを第１のハイパスフィルタ２１１に入力することで高調波成分Ｖ_ｈを抽出する。そして抽出した高調波成分Ｖ_ｈを第１の乗算器２２１でゲインＫ_ｖを乗算(第２の伝達関数を乗算)して、乗算により得た電圧値である電圧高調波成分の項（以下、電圧項）を生成し、加算器２３０の一方の端子（マイナス端子）に印加する。

また共振点を含む側の電力設備から供給されて、電流計測部（不図示）により計測された電流、すなわち計測電流Ｉ_Sを第２のハイパスフィルタ２１２に入力することで、共振点を含む側の電力設備から供給された電流の高調波成分Ｉ_ｈを抽出する。

そして抽出した共振点を含む側の電力設備から供給された電流の高調波成分Ｉ_hを第２の乗算器２２２でゲインＫ_Ｓを乗算(第１の伝達関数を乗算)して、共振点を含む側の電力設備から入力された電流の高調波成分の項（以下、電流項）(乗算により得た電流値)を生成し、加算器２３０の他方の端子（プラス端子）に印加する。

加算器２３０において、ゲインが乗算された電圧高調波成分の電圧項(乗算より得た電圧値)を減算し、共振点を含む側の電力設備から供給された電流の高調波成分の電流項(乗算より得た電流値)を加算して、電流指令値Ｉ_C*を生成する。

図３は、本発明の実施形態に係る電流指令値生成部１３０の他の構成例を示す図である。図３は、２つのウィンドファーム（第１の電力設備）と、１つの給電系統（第２の電力設備）から構成されるシステムであり、２つのウィンドファームのそれぞれが共振点を有することを想定している。２つのウィンドファームを区別するため、第１の電力設備（ａ）と第１の電力設備（ｂ）と呼ぶことにする。

図３において、本発明の実施形態に係る電流指令値生成部の他の構成例は、電圧計測部（不図示）により計測された電圧Ｖ_Ｓを第１のハイパスフィルタ３１１に入力することで高調波成分Ｖ_ｈを抽出する。そして抽出した高調波成分Ｖ_ｈを第１の乗算器３２１でゲインＫ_ｖを乗算(第２の伝達関数を乗算)して、乗算により得た電圧値である電圧高調波成分の項（電圧項）を生成し、加算器３３０の第１の端子（マイナス端子）に印加する。

また共振点を含む第１の電力設備（ａ）から供給されて、電流計測部（不図示）により計測された電流、すなわち第１の計測電流Ｉ_S１を第２のハイパスフィルタ３１２に入力することで、共振点を含む第１の電力設備（ａ）から供給された第１の電流高調波成分Ｉ_h１を抽出する。そして抽出した、共振点を含む第１の電力設備（ａ）から供給された第１の電流高調波成分Ｉ_h１に対し、第２の乗算器３２２でゲインＫ_Ｓ１を乗算(第１の伝達関数（ａ）を乗算)して、共振点を含む第１の電力設備（ａ）から供給された第１の電流高調波成分の項（電流項１）(乗算により得た第１の電流値)を生成し、加算器３３０の第２の端子（プラス端子１）に印加する。

また共振点を含む第１の電力設備（ｂ）から供給されて、電流計測部（不図示）により計測された共振点を含む第１の電力設備（ｂ）から供給された電流、すなわち第２の計測電流Ｉ_S２を第３のハイパスフィルタ３１３に入力することで、共振点を含む第１の電力設備（ｂ）から供給された第２の電流高調波成分Ｉ_h２を抽出する。そして抽出した、共振点を含む第１の電力設備（ｂ）から供給された第２の電流高調波成分Ｉ_h２に対し、第３の乗算器３２３でゲインＫ_Ｓ２を乗算(第１の伝達関数（ｂ）を乗算)して、共振点を含む第１の電力設備（ｂ）から供給された第２の電流高調波成分の項（電流項２）(乗算により得た第２の電流値)を生成し、加算器３３０の第３の端子（プラス端子２）に印加する。

加算器３３０において、ゲインが乗算された電圧高調波成分の電圧項(乗算より得た電圧値)を減算し、共振点を含む第１の電力設備（ａ）及び第１の電力設備（ｂ）から供給された第１及び第２の電流高調波成分の電流項(乗算より得た第１及び第２の電流値)を加算して、電流指令値Ｉ_C*を生成する。

図３の説明では、２つのウィンドファームの２ヶ所に副次的な共振現象が発生するものとして、第１の電力設備（ａ）と第１の電力設備（ｂ）のそれぞれの計測電流を電流指令値生成部１３０に入力して加算した。２つのウィンドファームに加えて、１つの給電系統にも副次的な共振現象が発生するならば、第２の電力設備の計測電流をさらに電流指令値生成部１３０に入力して加算すればよい。なお、第１の伝達関数（ａ）、第１の伝達関数（ｂ）、第２の伝達関数のそれぞれは、以下に説明するように、電力設備ごとに異なる。

ここで上記図２および図３の説明では触れなかった、乗算器におけるゲイン、例えば図２におけるゲインＫ_ｖの決め方の一例について簡単に説明する。
図２におけるゲインＫ_ｖを決めるための第１のパラメータは、図１に示した電力系統において把握される、すべての電力設備のインピーダンスである。

またゲインＫ_ｖを決めるための第２のパラメータは、図１に示した設置点から見て把握される、各電力設備の定格電圧、定格電流である。
そうしたうえで図１に示した共振抑制装置１の設置点から見た電力設備の高調波の発生量を把握し、目標となる高調波の含有率が所定の値、例えば１０％以上含んでいるかを測定し得たならば、その高調波の含有率を所定の値以下、例えば３％以下になるゲインＫ_ｖを、市販されている電力システムの過渡現象を解析するソフトウェア「ＥＭＴＰ」を用いたシミュレーションで決めるようにしている。

上記ではゲインＫ_ｖの決め方について説明したが、他のゲイン、例えばゲインＫ_ｓについても同様に決めることができる。
図４は、本発明の共振抑制装置を適用した場合の周波数解析結果の比較例を示す図である。図４において、共振抑制装置がない場合（No filtering）に比べて、特許文献１に記載の技術(Voltage detect method)は、共振のピークを下げているものの、本実施形態に係る発明(New method)は、特許文献１に記載の技術よりもさらに共振のピークを下げており、共振抑制の効果が高いことを図示内容から読み取ることができる。

１ 共振抑制装置
１００ 電力系統
１１０ 給電系統(第２の電力設備)
１１１ 変圧器
１２０ ウィンドファーム(Wind Farm)(第１の電力設備)
１２１ ケーブル
１２２ 風力発電機
１３０ 電流指令値生成部
２００ 電力変換装置
２１１ 第１のハイパスフィルタ
２１２ 第２のハイパスフィルタ
２２０ 乗算器
２２１ 第１の乗算器（第２の伝達関数）
２２２ 第２の乗算器（第１の伝達関数）
２３０ 加算器
３１１ 第１のハイパスフィルタ
３１２ 第２のハイパスフィルタ
３１３ 第３のハイパスフィルタ
３２０ 乗算器
３２１ 第１の乗算器（第２の伝達関数）
３２２ 第２の乗算器（第１の伝達関数（ａ））
３２３ 第３の乗算器（第１の伝達関数（ｂ））
３３０ 加算器

Claims (5)

1. 第１の電力設備が電力線を介して第２の電力設備と接続される電力系統であって、該電力系統に発生する共振を、電力変換部より前記電力線へ補償電流を供給して抑制する共振抑制装置において、
   前記第１の電力設備または前記第２の電力設備の少なくとも一方より入力された電流の高調波成分に第１の伝達関数を乗算した値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して電流指令値を生成する電流指令値生成部を有し、
   前記電流指令値生成部は、前記電力変換部に前記電流指令値を入力して前記補償電流を供給させる、
   ことを特徴とする共振抑制装置。
2. 請求項１に記載の共振抑制装置において、
   前記第２の電力設備に対して前記第１の電力設備が複数接続されており、
   前記電流指令値生成部は、
   前記複数の第１の電力設備および前記第２の電力設備のうち少なくとも２つの電力設備より入力された複数の電流の高調波成分のそれぞれに第１の伝達関数を乗算して足し合わせた値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して前記電流指令値を生成する、
   ことを特徴とする共振抑制装置。
3. 請求項２に記載の共振抑制装置において、
   前記第１の伝達関数は、前記複数の第１の電力設備および前記第２の電力設備ごとに異なる、
   ことを特徴とする共振抑制装置。
4. 第１の電力設備が電力線を介して第２の電力設備と接続される電力系統であって、該電力系統に発生する共振を抑制する共振抑制装置において、
   前記第１の電力設備または前記第２の電力設備の少なくとも一方より入力された電流の高調波成分に第１の伝達関数を乗算した値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して電流指令値を生成する電流指令値生成部と、
   前記電流指令値に基づき前記電力線へ補償電流を供給する前記電力変換部と、
   を有することを特徴とする共振抑制装置。
5. 第１の電力設備が電力線を介して第２の電力設備と接続される電力系統であって、該電力系統に発生する共振を抑制する共振抑制方法において、
   前記第１の電力設備または前記第２の電力設備の少なくとも一方より入力された電流の高調波成分に第１の伝達関数を乗算した値から、前記電力系統より入力された電圧の高調波成分に第２の伝達関数を乗算した値を減算して電流指令値を生成し、
   前記電流指令値に対して所定の電力変換を行うことで前記電力線へ補償電流を供給する、
   ことを特徴とする共振抑制方法。