JP2736102B2 - 系統連系用電力変換装置の制御装置 - Google Patents
系統連系用電力変換装置の制御装置Info
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- JP2736102B2 JP2736102B2 JP1037639A JP3763989A JP2736102B2 JP 2736102 B2 JP2736102 B2 JP 2736102B2 JP 1037639 A JP1037639 A JP 1037639A JP 3763989 A JP3763989 A JP 3763989A JP 2736102 B2 JP2736102 B2 JP 2736102B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、交流電力を直流電力に或いは直流電力を交
流電力に変換する自励式電力変換装置を用いて交流系統
間の電力の授受を行なう系統連系用電力変換装置の制御
装置に関する。
流電力に変換する自励式電力変換装置を用いて交流系統
間の電力の授受を行なう系統連系用電力変換装置の制御
装置に関する。
（従来の技術） 第４図は電圧源形自励式電力変換装置（以降変換装置
と呼ぶ）を説明する図を示している。第５図は変換装置
を構成するインバータ主回路の１構成例を説明する図を
示している。第６図はインバータ主回路の動作原理を説
明する図を示している。
と呼ぶ）を説明する図を示している。第５図は変換装置
を構成するインバータ主回路の１構成例を説明する図を
示している。第６図はインバータ主回路の動作原理を説
明する図を示している。
第４図および第５図において、10はインバータ、20は
直流コンデンサ、30は連系リアクトル、40は連系トラン
スであり、変換装置1000を構成している。また、50は直
流電源、100は交流系統電源（以降系統と呼ぶ）を各々
示している。
直流コンデンサ、30は連系リアクトル、40は連系トラン
スであり、変換装置1000を構成している。また、50は直
流電源、100は交流系統電源（以降系統と呼ぶ）を各々
示している。
第５図においてGU,GV,GW,GX,GYおよびGZは可制御整流
素子の１種であるゲートターンオフサイリスタ（以降GT
Oと呼ぶ）を示しており、DU,DV,DW,DX,DYおよびDZはダ
イオードを示している。またPTとNTは直流端子を示し、
R,SおよびＴは交流端子を各々示している。
素子の１種であるゲートターンオフサイリスタ（以降GT
Oと呼ぶ）を示しており、DU,DV,DW,DX,DYおよびDZはダ
イオードを示している。またPTとNTは直流端子を示し、
R,SおよびＴは交流端子を各々示している。
第４図のインバータ10と直流コンデンサ20で構成され
るインバータ主回路を連系リアクトル30および連系トラ
ンス40を介して系統100と連系することにより、どのよ
うに電力を調整するのか、その動作原理を第６図を用い
て説明する。尚、第６図で説明する動作原理について
は、電気学会半導体電力変換方式調査専門委員会版「半
導体電力変換回路」（1987年３月31日初版発行）の216
頁から220頁にかけて同様の記述が見られる。
るインバータ主回路を連系リアクトル30および連系トラ
ンス40を介して系統100と連系することにより、どのよ
うに電力を調整するのか、その動作原理を第６図を用い
て説明する。尚、第６図で説明する動作原理について
は、電気学会半導体電力変換方式調査専門委員会版「半
導体電力変換回路」（1987年３月31日初版発行）の216
頁から220頁にかけて同様の記述が見られる。
さて、第６図ではインバータ主回路を１で示してい
る。また第４図の連系リアクトル30と連系トランス40は
ともにインピーダンスと考えるため、第６図では連系リ
アクトル30と連系トランス40を合せて連系インピーダン
ス２としている。説明を簡単にするため、連系トランス
40の変圧比は１対１とする。
る。また第４図の連系リアクトル30と連系トランス40は
ともにインピーダンスと考えるため、第６図では連系リ
アクトル30と連系トランス40を合せて連系インピーダン
ス２としている。説明を簡単にするため、連系トランス
40の変圧比は１対１とする。
第６図（ａ）において、インバータ主回路１のインバ
ータ出力電圧をVIN、系統100の系統電圧をVSY、連系イ
ンピーダンス２のインピーダンスをＸ、連系インピーダ
ンス２を介して系統100からインバータ主回路１に向う
電流をｉ、系統電圧VSYに対するインバータ出力電圧VIN
の相差角をφとすると動作ベクトル図は（ｂ），（ｃ）
図のようになる。（ｂ）図はインバータ主回路１がリア
クトルとして動作している場合のベクトル図である。イ
ンバータ出力電圧VINの振幅は系統電圧VSYの振幅より小
さくなっており、連系インピーダンス２には（VSY−
VIN）の電圧が印加され、連系インピーダンス２に流れ
る電流は系統電圧VSYに対して同相の成分と90°遅れの
成分をもつ電流ｉとなる。これは、インバータ主回路が
リアクトルとして動作するとともに、系統100から有効
電力を得る動作を行っていることを表わしている。
ータ出力電圧をVIN、系統100の系統電圧をVSY、連系イ
ンピーダンス２のインピーダンスをＸ、連系インピーダ
ンス２を介して系統100からインバータ主回路１に向う
電流をｉ、系統電圧VSYに対するインバータ出力電圧VIN
の相差角をφとすると動作ベクトル図は（ｂ），（ｃ）
図のようになる。（ｂ）図はインバータ主回路１がリア
クトルとして動作している場合のベクトル図である。イ
ンバータ出力電圧VINの振幅は系統電圧VSYの振幅より小
さくなっており、連系インピーダンス２には（VSY−
VIN）の電圧が印加され、連系インピーダンス２に流れ
る電流は系統電圧VSYに対して同相の成分と90°遅れの
成分をもつ電流ｉとなる。これは、インバータ主回路が
リアクトルとして動作するとともに、系統100から有効
電力を得る動作を行っていることを表わしている。
この関係は次の式で表わされる。
すなわちインバータ出力電圧VINの振幅が系統電圧VSYの
振幅よりも小さくインバータ出力電圧VINの位相が系統
電圧VSYの位相より遅れていればインバータ主回路１は
リアクトルとして動作するとともに系統100から有効電
力を得る動作を行なう。上記（１），（２）式からあき
らかなように、インバータ出力電圧VINの振幅が系統電
圧VSYの振幅よりも小さくても、インバータ出力電圧VIN
の位相が系統電圧VSYの位相より進んでいればインバー
タ主回路１は遅れの無効電力を消費するとともに系統10
0に有効電力を出力する動作を行なう。
振幅よりも小さくインバータ出力電圧VINの位相が系統
電圧VSYの位相より遅れていればインバータ主回路１は
リアクトルとして動作するとともに系統100から有効電
力を得る動作を行なう。上記（１），（２）式からあき
らかなように、インバータ出力電圧VINの振幅が系統電
圧VSYの振幅よりも小さくても、インバータ出力電圧VIN
の位相が系統電圧VSYの位相より進んでいればインバー
タ主回路１は遅れの無効電力を消費するとともに系統10
0に有効電力を出力する動作を行なう。
（１）式ではインバータ出力電圧VINの位相が系統電
圧より進んでいるとき相差角φを正の値とし、逆に遅れ
ている場合には負の値としてあつかっており、Ｐが負の
値のときはインバータ主回路１から系統100に向って有
効電力が供給されていることを表わしている。また
（２）式ではＱが負のときインバータ主回路１がコンデ
ンサ動作を行っており、Ｑが正のときインバータ主回路
１がリアクトル動作を行っていることを示している。
圧より進んでいるとき相差角φを正の値とし、逆に遅れ
ている場合には負の値としてあつかっており、Ｐが負の
値のときはインバータ主回路１から系統100に向って有
効電力が供給されていることを表わしている。また
（２）式ではＱが負のときインバータ主回路１がコンデ
ンサ動作を行っており、Ｑが正のときインバータ主回路
１がリアクトル動作を行っていることを示している。
第６図（ｃ）はインバータ出力電圧VINの振幅VINが系
統電圧VSYの振幅VSYに対して次式の条件を満す場合の動
作ベクトルを示している。
統電圧VSYの振幅VSYに対して次式の条件を満す場合の動
作ベクトルを示している。
この場合、連系インピーダンス２に流れる電流は系統電
圧VSYに対して同相の成分と90°進みの成分をもつ電流
ｉとなる。これはインバータ主回路１がコンデンサとし
て動作するとともに、系統100から有効電力を得ている
ことを示している。（３）式を満す場合でも（１），
（２）式から明らかなように相差角φが正の値のときに
はインバータ主回路１がコンデンサとして動作するとと
もに系統100に有効電力を供給することを示している。
圧VSYに対して同相の成分と90°進みの成分をもつ電流
ｉとなる。これはインバータ主回路１がコンデンサとし
て動作するとともに、系統100から有効電力を得ている
ことを示している。（３）式を満す場合でも（１），
（２）式から明らかなように相差角φが正の値のときに
はインバータ主回路１がコンデンサとして動作するとと
もに系統100に有効電力を供給することを示している。
インバータ出力交流電圧VINと直流電源50の直流電圧E
dとは次式の関係にある。
dとは次式の関係にある。
（４）式のＭは変調度と呼ばれており、０から1.0まで
の値である。変調度Ｍを調整する方式にPWM制御と呼ば
れる方式がある。PWM制御とは第５図のインバータ主回
路を構成するGTO GU,GV,GW,GX,GYおよびGZの通電時間巾
を調整することによりインバータ出力交流電圧を調整す
るものである。
の値である。変調度Ｍを調整する方式にPWM制御と呼ば
れる方式がある。PWM制御とは第５図のインバータ主回
路を構成するGTO GU,GV,GW,GX,GYおよびGZの通電時間巾
を調整することによりインバータ出力交流電圧を調整す
るものである。
（４）式を（１）式と（２）式に代入すると下記
（５）式と（６）式が得られる。
（５）式と（６）式が得られる。
（５）式と（６）式から インバータ出力電圧INの系統電圧SYに対する相差角
φとインバータ出力電圧の振幅VINを調整する変調度Ｍ
により、第５図のインバータ主回路のGTO GU,GV,GW,GX,
GYおよびGZの通電時間幅を調整することにより直流電源
50と系統100との間で電力の授受が行えることが分か
る。
φとインバータ出力電圧の振幅VINを調整する変調度Ｍ
により、第５図のインバータ主回路のGTO GU,GV,GW,GX,
GYおよびGZの通電時間幅を調整することにより直流電源
50と系統100との間で電力の授受が行えることが分か
る。
従来、直流電源50にはサイリスタを用いた直流器や電
池などが使用されることが多かった。直流電源50として
は第４図の変換装置1000と同じものを用い系統100とは
異なる系統から電力を得て直流電源とすることができ
る。直流電源は無効電力を供給できないから、有効電力
を供給するものと考えられる。
池などが使用されることが多かった。直流電源50として
は第４図の変換装置1000と同じものを用い系統100とは
異なる系統から電力を得て直流電源とすることができ
る。直流電源は無効電力を供給できないから、有効電力
を供給するものと考えられる。
以上説明したことから、従来、第７図に示す方式の電
力授受方式が用いられている。第７図は系統連系装置の
従来例の構成を説明する図である。
力授受方式が用いられている。第７図は系統連系装置の
従来例の構成を説明する図である。
第７図において第４図中と同じ機能を遂行する装置に
は同一の番号を付してある。45は交流器、60は有効電力
・無効電力検出器、350はゲート制御回路を各々示して
いる。71は有効電力基準設定器、72は無効電力基準設定
器である。73は減算器、75は誤差増幅器、74は加算器で
あり、有効電力制御回路77を構成している。73は減算
器、76は誤差増幅器、74は加算器であり、無効電力制御
回路78を構成している。80は有効電力・無効電力制限器
であり、90は制御変数変換器である。有効電力基準設定
器71と、無効電力基準設定器72と、有効電力制御回路77
と、無効電力制御回路78と、有効電力・無効電力制限器
80と、制御変数変換器90とでインバータ電力制御装置30
0を構成している。
は同一の番号を付してある。45は交流器、60は有効電力
・無効電力検出器、350はゲート制御回路を各々示して
いる。71は有効電力基準設定器、72は無効電力基準設定
器である。73は減算器、75は誤差増幅器、74は加算器で
あり、有効電力制御回路77を構成している。73は減算
器、76は誤差増幅器、74は加算器であり、無効電力制御
回路78を構成している。80は有効電力・無効電力制限器
であり、90は制御変数変換器である。有効電力基準設定
器71と、無効電力基準設定器72と、有効電力制御回路77
と、無効電力制御回路78と、有効電力・無効電力制限器
80と、制御変数変換器90とでインバータ電力制御装置30
0を構成している。
変換装置1000では交流器45からの交流電流信号と系統
の交流電圧信号から有効電力・無効電力検出器60により
有効電力Ｐと無効電力Ｑが検出される。有効電力設定器
71は有効電力基準Pdpを出力する。減算器73は有効電力
基準Pdpから有効電力Ｐを減算し、誤差信号を誤差信号
増幅器75へ出力する。加算器74は有効電力基準Pdpと誤
差増幅器75からの出力を加算して有効電力指令Pinを有
効電力・無効電力制限器80へ出力する。有効電力制御回
路77は減算器73、誤差増幅器75および加算器74の作用に
より、有効電力Ｐを有効電力基準Pdpに等しくするよう
に有効電力・無効電力制限器80に出力する有効電力指令
Pinを決定している。無効電力設定器72は無効電力基準Q
dpを出力する。減算器73は無効電力基準Pdpから無効電
力Ｐを減算し、誤差信号を誤差信号増幅器76へ出力す
る。加算器74は無効電力基準Qdpと誤差増幅器76からの
出力を加算して無効電力指令Qinを有効電力・無効電力
制限器80へ出力する。無効電力制御回路78は減算器73、
誤差増幅器76および加算器74の作用により、無効電力Ｑ
を無効電力基準Qdpに等しくするように有効電力・無効
電力制限器80に出力する無効電力指令Qinを決定してい
る。誤差信号増幅器75,76としては比例積分演算を行な
う回路がよく用いられるが、この限りではなく種々の演
算を行なう回路が用いられる。有効電力・無効電力制限
器80は、有効電力制御装置77からの出力であるPinと、
無効電力制御装置78からの出力であるQinを、変換装置1
000の定格皮相電力Smに対して、Sm 2≧Pin 2＋Qin 2の条件
が成り立つときには、有効電力指令値PrefをPref＝Pin
とし、無効電力指令値QrefをQref＝Qinとして制御変数
変換器90へ信号を出力し、Sm 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成
り立たないときにはPrefとQrefをSm 2＝P2＋Q2の円内に
おさまる値に制限して制御変数変換器90へ信号を出力す
る。制御変数変換器90は（５）式および（６）式のＰお
よびＱをそれぞれ有効電力指令値Prefおよび無効電力指
令値Qrefとすることにより変調度Ｍと相差角φを決定
し、ゲート制御回路350へと出力する。ゲート制御回路3
50は制御変数変換器90から出力されたＭとφに基づいて
インバータ主回路10の各GTO素子の通電時間幅を決定す
るゲート信号をインバータ10に出力する。以上の作用に
より変換装置1000は系統100と有効電力Ｐおよび無効電
力Ｑの授受を行なっている。制限方法について第８図で
説明する。第８図の横軸は、有効電力Ｐであり、縦軸は
無効電力Ｑである。図中に示す円ａはSm 2＝P2＋Q2の円
である。有効電力指令Pinと無効電力指令QinはSm 2≦Pin
2＋Qin 2の場合、ａの円外にあることになる。指令
（Pin，Qin）がある点をＸ点とする。制限方法の一例と
しては、ゲインをＫ＝（Sm 2／（Pin 2＋Qin 2）1/2として PrefをPref＝Ｋ＊Pin QrefをQref＝Ｋ＊Qin と決定し、ＰとＱの皮相電力量をａの円上（第８図中Ｙ
点）に縮小する方法がある。制限方法としてはこの限り
ではなく、この他に有効電力を優先しその点を第８図中
Ｍ点とする方法や、無効電力を優先しその点を第８図中
Ｎ点とする方法もある。
の交流電圧信号から有効電力・無効電力検出器60により
有効電力Ｐと無効電力Ｑが検出される。有効電力設定器
71は有効電力基準Pdpを出力する。減算器73は有効電力
基準Pdpから有効電力Ｐを減算し、誤差信号を誤差信号
増幅器75へ出力する。加算器74は有効電力基準Pdpと誤
差増幅器75からの出力を加算して有効電力指令Pinを有
効電力・無効電力制限器80へ出力する。有効電力制御回
路77は減算器73、誤差増幅器75および加算器74の作用に
より、有効電力Ｐを有効電力基準Pdpに等しくするよう
に有効電力・無効電力制限器80に出力する有効電力指令
Pinを決定している。無効電力設定器72は無効電力基準Q
dpを出力する。減算器73は無効電力基準Pdpから無効電
力Ｐを減算し、誤差信号を誤差信号増幅器76へ出力す
る。加算器74は無効電力基準Qdpと誤差増幅器76からの
出力を加算して無効電力指令Qinを有効電力・無効電力
制限器80へ出力する。無効電力制御回路78は減算器73、
誤差増幅器76および加算器74の作用により、無効電力Ｑ
を無効電力基準Qdpに等しくするように有効電力・無効
電力制限器80に出力する無効電力指令Qinを決定してい
る。誤差信号増幅器75,76としては比例積分演算を行な
う回路がよく用いられるが、この限りではなく種々の演
算を行なう回路が用いられる。有効電力・無効電力制限
器80は、有効電力制御装置77からの出力であるPinと、
無効電力制御装置78からの出力であるQinを、変換装置1
000の定格皮相電力Smに対して、Sm 2≧Pin 2＋Qin 2の条件
が成り立つときには、有効電力指令値PrefをPref＝Pin
とし、無効電力指令値QrefをQref＝Qinとして制御変数
変換器90へ信号を出力し、Sm 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成
り立たないときにはPrefとQrefをSm 2＝P2＋Q2の円内に
おさまる値に制限して制御変数変換器90へ信号を出力す
る。制御変数変換器90は（５）式および（６）式のＰお
よびＱをそれぞれ有効電力指令値Prefおよび無効電力指
令値Qrefとすることにより変調度Ｍと相差角φを決定
し、ゲート制御回路350へと出力する。ゲート制御回路3
50は制御変数変換器90から出力されたＭとφに基づいて
インバータ主回路10の各GTO素子の通電時間幅を決定す
るゲート信号をインバータ10に出力する。以上の作用に
より変換装置1000は系統100と有効電力Ｐおよび無効電
力Ｑの授受を行なっている。制限方法について第８図で
説明する。第８図の横軸は、有効電力Ｐであり、縦軸は
無効電力Ｑである。図中に示す円ａはSm 2＝P2＋Q2の円
である。有効電力指令Pinと無効電力指令QinはSm 2≦Pin
2＋Qin 2の場合、ａの円外にあることになる。指令
（Pin，Qin）がある点をＸ点とする。制限方法の一例と
しては、ゲインをＫ＝（Sm 2／（Pin 2＋Qin 2）1/2として PrefをPref＝Ｋ＊Pin QrefをQref＝Ｋ＊Qin と決定し、ＰとＱの皮相電力量をａの円上（第８図中Ｙ
点）に縮小する方法がある。制限方法としてはこの限り
ではなく、この他に有効電力を優先しその点を第８図中
Ｍ点とする方法や、無効電力を優先しその点を第８図中
Ｎ点とする方法もある。
（発明が解決しようとする課題） 第７図の従来例では、有効電力制御、または無効電力
制御を行い、変換装置を定格皮相電力で運転している状
態で、系統故障などで系統電圧が低下した場合、次の如
き不具合がある。すなわちこの状態で、有効電力・無効
電力制限器で変換装置の出力電力を定格皮相電力に維持
しても、系統電圧の低下に応じて変換装置の出力電流が
定格値を越えて流れるため、変換装置の運転を止めざる
を得ないという不具合である。変換装置を構成する可制
御整流素子やリアクトルおよびトランスは過電流に対す
る制約をきびしく設計することが多く、系統電圧低下に
よる過電流を許せば変換装置の致命的な故障となる。ま
た、系統電圧が定格値以上となった場合には、変換装置
が出力電圧を変換装置の直流電圧に応じた（４）式で決
まる所定電圧値以上とすることができないため有効電力
と無効電力の制御が適正に行えなくなるという不具合で
ある。
制御を行い、変換装置を定格皮相電力で運転している状
態で、系統故障などで系統電圧が低下した場合、次の如
き不具合がある。すなわちこの状態で、有効電力・無効
電力制限器で変換装置の出力電力を定格皮相電力に維持
しても、系統電圧の低下に応じて変換装置の出力電流が
定格値を越えて流れるため、変換装置の運転を止めざる
を得ないという不具合である。変換装置を構成する可制
御整流素子やリアクトルおよびトランスは過電流に対す
る制約をきびしく設計することが多く、系統電圧低下に
よる過電流を許せば変換装置の致命的な故障となる。ま
た、系統電圧が定格値以上となった場合には、変換装置
が出力電圧を変換装置の直流電圧に応じた（４）式で決
まる所定電圧値以上とすることができないため有効電力
と無効電力の制御が適正に行えなくなるという不具合で
ある。
本発明の目的は上記従来例のもつ不具合を解決するも
ので、変換装置が定格皮相電力範囲で運転している状態
で、系統側の電圧が低下または増加しても過電流を起こ
すことなく変換装置の運転を安定に続けることができる
ようにする系統連系用電力変換装置の制御装置を提供す
ることを目的とする。
ので、変換装置が定格皮相電力範囲で運転している状態
で、系統側の電圧が低下または増加しても過電流を起こ
すことなく変換装置の運転を安定に続けることができる
ようにする系統連系用電力変換装置の制御装置を提供す
ることを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記本発明の目的を達成する手段は下記の如くであ
る。
る。
系統連系用電力変換装置において、前記変換装置が交
流系統と授受する有効電力および無効電力を制御する系
統連系用電力変換装置の電力制御装置を、交流系統と授
受する有効電力を有効電力基準値と等しくするよう制御
する有効電力制御回路と、無効電力を無効電力基準値と
等しくするよう制御する無効電力制御回路と、系統連系
用電力変換装置の出力皮相電力を制御する有効電力・無
効電力制限器と、該有効電力・無効電力制限器の出力値
からPWMゲート発生装置へ出力する値を演算する制御変
数変換器とで構成し、該系統連系用電力変換装置の出力
する最大皮相電力を、系統電圧Vsyの状態により変化さ
せる。
流系統と授受する有効電力および無効電力を制御する系
統連系用電力変換装置の電力制御装置を、交流系統と授
受する有効電力を有効電力基準値と等しくするよう制御
する有効電力制御回路と、無効電力を無効電力基準値と
等しくするよう制御する無効電力制御回路と、系統連系
用電力変換装置の出力皮相電力を制御する有効電力・無
効電力制限器と、該有効電力・無効電力制限器の出力値
からPWMゲート発生装置へ出力する値を演算する制御変
数変換器とで構成し、該系統連系用電力変換装置の出力
する最大皮相電力を、系統電圧Vsyの状態により変化さ
せる。
（作用） 上記問題を解決するための手段がどの様に作用するか
説明する。変換装置が系統連系運転を行なっている時、
系統電圧が、定格電圧であれば、最大皮相電力Smaxを定
格時の最大皮相電力Smとし、有効電力指令値Pinと無効
電力指令値QinをPin 2＋Qin 2≦Sm 2の範囲にあるように制
御する。系統側の電圧が定格電圧の80％であるなら、最
大皮相電力Smaxを定格時の最大皮相電力Smの80％、すな
わちSmax＝0.8＊Smとして、有効電力指令値Pinと無効電
力指令値QinをPin 2＋Qin 2≦Smax 2の範囲にあるように制
御する。
説明する。変換装置が系統連系運転を行なっている時、
系統電圧が、定格電圧であれば、最大皮相電力Smaxを定
格時の最大皮相電力Smとし、有効電力指令値Pinと無効
電力指令値QinをPin 2＋Qin 2≦Sm 2の範囲にあるように制
御する。系統側の電圧が定格電圧の80％であるなら、最
大皮相電力Smaxを定格時の最大皮相電力Smの80％、すな
わちSmax＝0.8＊Smとして、有効電力指令値Pinと無効電
力指令値QinをPin 2＋Qin 2≦Smax 2の範囲にあるように制
御する。
（実施例） 第１図は本発明による実施例の構成を説明する図であ
る。第１図では第４図と同じ機能を遂行する装置には同
じ符号を付してある。系統連系用電力変換装置の電力制
御装置は、有効電力基準設定器71と無効電力基準設定器
72と有効電力制御回路77と無効電力制御回路78と有効電
力・無効電力制限器81,82と制御変数変換器90から構成
している。
る。第１図では第４図と同じ機能を遂行する装置には同
じ符号を付してある。系統連系用電力変換装置の電力制
御装置は、有効電力基準設定器71と無効電力基準設定器
72と有効電力制御回路77と無効電力制御回路78と有効電
力・無効電力制限器81,82と制御変数変換器90から構成
している。
第２図は実施例の動作を説明する図である。有効電力
・無効電力制限器82は、最大皮相電力を交流系統電圧信
号Vsyによって変化させるため、交流系統電圧信号Vsyと
系統側定格電圧Vsy（０）と定格皮相電力Smとから最大
皮相電力Smaxを、Smax＝（Vsy／Vsy（０））＊Smの式に
基づき決定し、有効電力基準設定器71からの有効電力基
準Pdpと無効電力基準設定器72からの無効電力基準Q
dpを、Smaxに対して、Smax 2≧Pdp 2＋Qdp 2の条件が成り
立つときには、有効電力基準値PeをPe＝Pdpとして有効
電力制御回路77へ出力し、無効電力基準値QeをQe＝Qdp
として無効電力制御回路78へ出力し、Smax 2≧Pdp 2＋Qdp
2の条件が成り立たないときにはPdpとQdpをSmax 2＝P2＋
Q2の円内におさまる値に制限し、制限した有効電力基準
値Peを有効電力制御回路77へ出力し、制限した無効電力
基準値Qeを無効電力制御回路78へ出力する。有効電力制
御回路77は有効電力・無効電力検出器60からの有効電力
Ｐを有効電力・無効電力制限器82からの有効電力基準値
Peと一致させるよう制御する有効電力指令Pinを有効電
力・無効電力制限器81に出力し、無効電力制御回路78は
有効電力・無効電力検出器60からの無効電力Ｑを有効電
力・無効電力制限器82からの無効電力基準値Qeと一致さ
せるよう制御する無効電力指令Qinを有効電力・無効電
力制限器81に出力する。有効電力・無効電力制限器81
は、最大皮相電力を交流系統電圧信号Vsyによって変化
させるため、交流系統電圧信号Vsyと系統側定格電圧Vsy
（０）と定格時皮相電力Smとから最大皮相電力Smaxを、
Smax＝（Vsy／Vsy０）＊Smの式に基づき決定し、Smaxに
対して、Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立つときに
は、有効電力指令値PrefをPref＝Pinとし、無効電力指
令値QrefをQref＝Qinとして制御変数変換器90へ信号を
出力し、Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立たないとき
にはPrefとQrefをSmax 2＝P2＋Q2の円内におさまる値に
制限して制御変数変換器90へ信号を出力する。制限方法
について第２図で説明する。有効電力・無効電力制限器
81と82の制限方法は同じ考え方に基づくので、制限器81
についてのみ説明する。第２図の横軸は、有効電力Ｐで
あり、縦軸は無効電力Ｑである。図中に示す円ａはVsy
とVsy（０）が等しいときのSm 2＝P2＋Q2の円である。図
中に示す円ｂはVsy≦Vsy（０）である時のSmax 2＝P2＋Q
2の円である。有効電力・無効電力制限器81は、系統電
圧が定格で変換装置1000が有効電力基準値Pdp及び無効
電力基準値Qdpどおり、第２図のＤ点の定格最大皮相電
力範囲内で運転を行っているときは、PrefおよびQrefを
従来例と同様に決定している。いまこの状態で、電力系
統故障などで系統電圧が急に低下した場合を考える。こ
の場合Vsy（０）≧Vsyとなるので、SmaxをSmax＝（Vsy
／Vsy（０））＊Smとし、最大皮相電力の範囲を系統電
圧の低下に応じて円ｂまで縮小し、ゲインをＫ′＝（S
max 2／（Pin 2＋Qin 2））1/2として PrefをPref＝Ｋ′＊Pin QrefをQref＝Ｋ′＊Qin と決定し、ＰとＱの皮相電力量をｂの円上（第２図中Ｆ
点）に縮小し制限する。制御変数変換器90は（５）式お
よび（６）式のＰおよびＱをそれぞれ有効電力指令値P
refおよび無効電力指令値Qrefとすることにより変調度
Ｍと相差角φを決定し、ゲート制御回路へと出力する。
ゲート制御回路350は制御変数変換器90から出力された
Ｍとφに基づいてインバータ主回路10の各GTO素子の通
電時間幅を決定するゲート信号をインバータ10に出力す
る。
・無効電力制限器82は、最大皮相電力を交流系統電圧信
号Vsyによって変化させるため、交流系統電圧信号Vsyと
系統側定格電圧Vsy（０）と定格皮相電力Smとから最大
皮相電力Smaxを、Smax＝（Vsy／Vsy（０））＊Smの式に
基づき決定し、有効電力基準設定器71からの有効電力基
準Pdpと無効電力基準設定器72からの無効電力基準Q
dpを、Smaxに対して、Smax 2≧Pdp 2＋Qdp 2の条件が成り
立つときには、有効電力基準値PeをPe＝Pdpとして有効
電力制御回路77へ出力し、無効電力基準値QeをQe＝Qdp
として無効電力制御回路78へ出力し、Smax 2≧Pdp 2＋Qdp
2の条件が成り立たないときにはPdpとQdpをSmax 2＝P2＋
Q2の円内におさまる値に制限し、制限した有効電力基準
値Peを有効電力制御回路77へ出力し、制限した無効電力
基準値Qeを無効電力制御回路78へ出力する。有効電力制
御回路77は有効電力・無効電力検出器60からの有効電力
Ｐを有効電力・無効電力制限器82からの有効電力基準値
Peと一致させるよう制御する有効電力指令Pinを有効電
力・無効電力制限器81に出力し、無効電力制御回路78は
有効電力・無効電力検出器60からの無効電力Ｑを有効電
力・無効電力制限器82からの無効電力基準値Qeと一致さ
せるよう制御する無効電力指令Qinを有効電力・無効電
力制限器81に出力する。有効電力・無効電力制限器81
は、最大皮相電力を交流系統電圧信号Vsyによって変化
させるため、交流系統電圧信号Vsyと系統側定格電圧Vsy
（０）と定格時皮相電力Smとから最大皮相電力Smaxを、
Smax＝（Vsy／Vsy０）＊Smの式に基づき決定し、Smaxに
対して、Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立つときに
は、有効電力指令値PrefをPref＝Pinとし、無効電力指
令値QrefをQref＝Qinとして制御変数変換器90へ信号を
出力し、Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立たないとき
にはPrefとQrefをSmax 2＝P2＋Q2の円内におさまる値に
制限して制御変数変換器90へ信号を出力する。制限方法
について第２図で説明する。有効電力・無効電力制限器
81と82の制限方法は同じ考え方に基づくので、制限器81
についてのみ説明する。第２図の横軸は、有効電力Ｐで
あり、縦軸は無効電力Ｑである。図中に示す円ａはVsy
とVsy（０）が等しいときのSm 2＝P2＋Q2の円である。図
中に示す円ｂはVsy≦Vsy（０）である時のSmax 2＝P2＋Q
2の円である。有効電力・無効電力制限器81は、系統電
圧が定格で変換装置1000が有効電力基準値Pdp及び無効
電力基準値Qdpどおり、第２図のＤ点の定格最大皮相電
力範囲内で運転を行っているときは、PrefおよびQrefを
従来例と同様に決定している。いまこの状態で、電力系
統故障などで系統電圧が急に低下した場合を考える。こ
の場合Vsy（０）≧Vsyとなるので、SmaxをSmax＝（Vsy
／Vsy（０））＊Smとし、最大皮相電力の範囲を系統電
圧の低下に応じて円ｂまで縮小し、ゲインをＫ′＝（S
max 2／（Pin 2＋Qin 2））1/2として PrefをPref＝Ｋ′＊Pin QrefをQref＝Ｋ′＊Qin と決定し、ＰとＱの皮相電力量をｂの円上（第２図中Ｆ
点）に縮小し制限する。制御変数変換器90は（５）式お
よび（６）式のＰおよびＱをそれぞれ有効電力指令値P
refおよび無効電力指令値Qrefとすることにより変調度
Ｍと相差角φを決定し、ゲート制御回路へと出力する。
ゲート制御回路350は制御変数変換器90から出力された
Ｍとφに基づいてインバータ主回路10の各GTO素子の通
電時間幅を決定するゲート信号をインバータ10に出力す
る。
変換装置が定格皮相電力範囲内で運転している状態
で、系統側の電圧が低下しても、それに応じて最大皮相
電力を縮小するので、変換器の出力電圧も低下するため
過電流を起こすことなく変換装置の運転を安定に続ける
ことができる。また、このような構成で有効電力制御回
路77と無効電力制御回路78の誤差増幅器75,76として比
例積分演算を行う回路が用いられていたとき、系統電圧
が低下した場合に誤差増幅器が飽和してしまうことを、
82の有効電力・無効電力制限器で基準値も制限すること
により、抑制している。これにより、系統電圧が定格値
に回復した場合にも、電力変換装置に出力過電流を発生
させず安定な運転を継続させることができる効果があ
る。
で、系統側の電圧が低下しても、それに応じて最大皮相
電力を縮小するので、変換器の出力電圧も低下するため
過電流を起こすことなく変換装置の運転を安定に続ける
ことができる。また、このような構成で有効電力制御回
路77と無効電力制御回路78の誤差増幅器75,76として比
例積分演算を行う回路が用いられていたとき、系統電圧
が低下した場合に誤差増幅器が飽和してしまうことを、
82の有効電力・無効電力制限器で基準値も制限すること
により、抑制している。これにより、系統電圧が定格値
に回復した場合にも、電力変換装置に出力過電流を発生
させず安定な運転を継続させることができる効果があ
る。
第３図は別の実施例を説明する図である。第３図では
第４図と同じ機能を遂行する装置には同じ符号を付して
ある。系統連系用電力変換装置の電力制御装置は、有効
電力基準設定器71と無効電力基準設定器72と有効電力制
御回路77と無効電力制御回路78と有効電力・無効電力制
限器81と制御変数変換器90から構成されている。有効電
力制御回路77は有効電力・無効電力検出器60からの有効
電力Ｐを有効電力基準設定器71からの有効電力基準値P
dpと一致させるよう制御する有効電力指令Pinを有効電
力・無効電力制限器81に出力し、無効電力制御回路78は
有効電力・無効電力検出器60からの無効電力Ｑを無効電
力基準設定器72からの無効電力基準Qdpと一致させるよ
う制御する無効電力指令Qinを有効電力・無効電力制限
器81に出力する。有効電力・無効電力制限器は、最大皮
相電力を交流系統電圧信号Vsyによって変化させるた
め、交流系統電圧信号Vsyと系統側定格電圧Vsy（０）と
定格時皮相電力Smとから最大皮相電力Smaxを、Smax＝
（Vsy／Vsy（０））＊Smの式に基づき決定し、Smaxに対
して、Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立つときには、
有効電力指令値PrefをPref＝Pinとし、無効電力指令値Q
refをQref＝Qinとして制御変数変換器へ信号を出力し、
Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立たないときにはPref
とQrefをSmax 2＝P2＋Q2の円内におさまる値に制限して
制御変数変換器へ信号を出力する。また、82を除き81の
みとすることもでき、同様の効果が得られる。
第４図と同じ機能を遂行する装置には同じ符号を付して
ある。系統連系用電力変換装置の電力制御装置は、有効
電力基準設定器71と無効電力基準設定器72と有効電力制
御回路77と無効電力制御回路78と有効電力・無効電力制
限器81と制御変数変換器90から構成されている。有効電
力制御回路77は有効電力・無効電力検出器60からの有効
電力Ｐを有効電力基準設定器71からの有効電力基準値P
dpと一致させるよう制御する有効電力指令Pinを有効電
力・無効電力制限器81に出力し、無効電力制御回路78は
有効電力・無効電力検出器60からの無効電力Ｑを無効電
力基準設定器72からの無効電力基準Qdpと一致させるよ
う制御する無効電力指令Qinを有効電力・無効電力制限
器81に出力する。有効電力・無効電力制限器は、最大皮
相電力を交流系統電圧信号Vsyによって変化させるた
め、交流系統電圧信号Vsyと系統側定格電圧Vsy（０）と
定格時皮相電力Smとから最大皮相電力Smaxを、Smax＝
（Vsy／Vsy（０））＊Smの式に基づき決定し、Smaxに対
して、Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立つときには、
有効電力指令値PrefをPref＝Pinとし、無効電力指令値Q
refをQref＝Qinとして制御変数変換器へ信号を出力し、
Smax 2≧Pin 2＋Qin 2の条件が成り立たないときにはPref
とQrefをSmax 2＝P2＋Q2の円内におさまる値に制限して
制御変数変換器へ信号を出力する。また、82を除き81の
みとすることもでき、同様の効果が得られる。
上記の実施例では、系統電圧が定格値以上となる場合
についてふれていないが、この場合にも系統電圧の増加
に応じて最大皮相電力Smaxを減少方向に制限することも
できる。それにより、変換装置は出力電圧を変換装置の
直流電圧に応じた（４）式で決まる最大電圧値以内に
し、有効電力と無効電力の制御を安定に続けることがで
きるという効果がある。
についてふれていないが、この場合にも系統電圧の増加
に応じて最大皮相電力Smaxを減少方向に制限することも
できる。それにより、変換装置は出力電圧を変換装置の
直流電圧に応じた（４）式で決まる最大電圧値以内に
し、有効電力と無効電力の制御を安定に続けることがで
きるという効果がある。
実施例として、電圧源形自励式電力変換装置を用いた
が、電流形の自励式電力変換装置にも本方式を適用でき
る。また、有効電力Ｐの制御を持たない無効電力Ｑのみ
を制御する無効電力調整装置にも本方式を適用できる。
が、電流形の自励式電力変換装置にも本方式を適用でき
る。また、有効電力Ｐの制御を持たない無効電力Ｑのみ
を制御する無効電力調整装置にも本方式を適用できる。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明では系統連系用電力変換装置
において、前記変換装置が交流系統と授受する有効電力
と無効電力を制御する系統連系用電力変換装置の電力制
御装置を、交流系統と授受する有効電力を有効電力基準
値と等しくするよう制御する有効電力制御回路と、無効
電力を無効電力基準値と等しくするよう制御する無効電
力制御回路と、系統連系用電力変換装置の出力皮相電力
を制限する有効電力・無効電力制限器と、該有効電力・
無効電力制限器の出力値からPWMゲート発生装置への出
力値となる値を演算する制御変数変換器とで構成し、該
系統連系用電力変換装置の出力する最大皮相電力を、系
統電圧Vsyの状態により変化させるようにしたので、変
換装置が、定格皮相電力範囲内で運転している状態で系
統側の電圧が低下しても、過電流を起こすことなく運転
を安定に続けることができる。また、系統電圧が定格値
以上となった場合にも、変換装置は出力電圧を変換装置
の直流電圧に応じた最大電圧値以内にし、有効電力と無
効電力の制御を安定に続けることができる。
において、前記変換装置が交流系統と授受する有効電力
と無効電力を制御する系統連系用電力変換装置の電力制
御装置を、交流系統と授受する有効電力を有効電力基準
値と等しくするよう制御する有効電力制御回路と、無効
電力を無効電力基準値と等しくするよう制御する無効電
力制御回路と、系統連系用電力変換装置の出力皮相電力
を制限する有効電力・無効電力制限器と、該有効電力・
無効電力制限器の出力値からPWMゲート発生装置への出
力値となる値を演算する制御変数変換器とで構成し、該
系統連系用電力変換装置の出力する最大皮相電力を、系
統電圧Vsyの状態により変化させるようにしたので、変
換装置が、定格皮相電力範囲内で運転している状態で系
統側の電圧が低下しても、過電流を起こすことなく運転
を安定に続けることができる。また、系統電圧が定格値
以上となった場合にも、変換装置は出力電圧を変換装置
の直流電圧に応じた最大電圧値以内にし、有効電力と無
効電力の制御を安定に続けることができる。
さらに、有効電力基準値と無効電力基準値を、系統連
系用電力変換装置の出力する最大皮相電力により制限す
ることにより、有効電力制御回路と無効電力制御回路の
誤差増幅器として比例積分演算を行う回路が用いられて
いたとき、系統電圧が低下した場合に誤差増幅器が飽和
してしまうことを、抑制できるので系統電圧回復時にも
電力変換装置を安定に運転できる。
系用電力変換装置の出力する最大皮相電力により制限す
ることにより、有効電力制御回路と無効電力制御回路の
誤差増幅器として比例積分演算を行う回路が用いられて
いたとき、系統電圧が低下した場合に誤差増幅器が飽和
してしまうことを、抑制できるので系統電圧回復時にも
電力変換装置を安定に運転できる。
第１図は本発明による１実施例の系統連系用電力変換装
置の構成例を説明する図、第２図は第１図の実施例の動
作を説明する図、第３図は本発明による他の実施例の系
統連系用電力変換装置の構成例を説明する図、第４図は
電圧源形自励式電力変換装置を説明する図、第５図は電
圧源形自励式電力変換装置を構成するインバータの主回
路の１構成例を説明する図、第６図は第５図のインバー
タ主回路の動作原理を説明する図、第７図は系統連系用
電力変換装置の従来例の構成を説明する図、第８図は第
７図の従来例の系統連系用電力変換装置の動作を説明す
る図である。 100……交流系統、50……直流電源、1000……電圧形自
励式変換装置、10……インバータ、20……直流コンデン
サ、30……連系リアクトル、40……変圧器、45……変流
器、60……有効電力・無効電力検出器、71……有効電力
基準設定器、72……無効電力基準設定器、73……減算
器、74……加算器、75,76……誤差増幅器、77……有効
電力制御回路、78……無効電力制御回路、90……制御変
数変換器、300……電力制御装置、350……ゲート制御回
路、81,82……有効電力・無効電力制限器。
置の構成例を説明する図、第２図は第１図の実施例の動
作を説明する図、第３図は本発明による他の実施例の系
統連系用電力変換装置の構成例を説明する図、第４図は
電圧源形自励式電力変換装置を説明する図、第５図は電
圧源形自励式電力変換装置を構成するインバータの主回
路の１構成例を説明する図、第６図は第５図のインバー
タ主回路の動作原理を説明する図、第７図は系統連系用
電力変換装置の従来例の構成を説明する図、第８図は第
７図の従来例の系統連系用電力変換装置の動作を説明す
る図である。 100……交流系統、50……直流電源、1000……電圧形自
励式変換装置、10……インバータ、20……直流コンデン
サ、30……連系リアクトル、40……変圧器、45……変流
器、60……有効電力・無効電力検出器、71……有効電力
基準設定器、72……無効電力基準設定器、73……減算
器、74……加算器、75,76……誤差増幅器、77……有効
電力制御回路、78……無効電力制御回路、90……制御変
数変換器、300……電力制御装置、350……ゲート制御回
路、81,82……有効電力・無効電力制限器。
Claims (1)
- 【請求項１】交流電力を直流電力に或いは直流電力を交
流電力に変換し、交流系統と直流線路との間で電力の授
受を行なう系統連系用電力変換装置において、前記系統
連系用電力変換装置が交流系統と授受する有効電力及び
無効電力を制御する系統連系用電力変換装置の電力制御
装置を、交流系統と授受する有効電力を有効電力基準値
と等しくするよう制御する有効電力制御回路と、無効電
力を無効電力基準値と等しくするよう制御する無効電力
制御回路と、前記系統連系用電力変換装置の出力皮相電
力を制御する有効電力・無効電力制限器と、当該有効電
力・無効電力制限器の出力値から前記系統連系用電力変
換装置を制御するPWMゲート発生装置へ出力する値を演
算する制御変数変換器とで構成し、前記系統連系用電力
変換装置の出力する最大皮相電力を、前記交流系統の系
統電圧に応じて変化させることを特徴とする系統連系用
電力変換装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037639A JP2736102B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 系統連系用電力変換装置の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1037639A JP2736102B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 系統連系用電力変換装置の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02217906A JPH02217906A (ja) | 1990-08-30 |
| JP2736102B2 true JP2736102B2 (ja) | 1998-04-02 |
Family
ID=12503220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1037639A Expired - Lifetime JP2736102B2 (ja) | 1989-02-17 | 1989-02-17 | 系統連系用電力変換装置の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2736102B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5335196B2 (ja) * | 2007-03-13 | 2013-11-06 | 北陸電力株式会社 | 分散型電源用のインバータ連系装置の制御方法及びその制御装置 |
| JP5659290B2 (ja) * | 2011-02-23 | 2015-01-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 太陽光発電システム |
| JP6432334B2 (ja) * | 2014-12-18 | 2018-12-05 | 株式会社明電舎 | 瞬低補償装置の負荷起動方法 |
-
1989
- 1989-02-17 JP JP1037639A patent/JP2736102B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02217906A (ja) | 1990-08-30 |
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