JP3279638B2 - 自励式無効電力補償装置 - Google Patents
自励式無効電力補償装置Info
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- Y02E40/30—Reactive power compensation
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、変圧器を介して交流系
統に連系する自励式インバータと直流コンデンサ及びこ
の自励式インバータを制御する制御装置からなる自励式
無効電力補償装置に関する。
統に連系する自励式インバータと直流コンデンサ及びこ
の自励式インバータを制御する制御装置からなる自励式
無効電力補償装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５を用いて従来の技術を説明する。図
５は３相変圧器を介して交流系統に連系する自励式イン
バータと直流コンデンサ及びこの自励式インバータを制
御する制御装置からなる自励式無効電力補償装置の従来
例を表す図である。図５において、１は自励式インバー
タの主回路、２は直流コンデンサ、３は変圧器、４は交
流系統を夫々示している。又、101 はＰＷＭゲート制御
回路、102は同期検出回路、103 はインバータ出力電圧
基準算出回路、104 は電流３相／２相変換回路、105 は
電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路、106 は電圧３相／２相変
換回路、107 は電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路、108 は交
流電圧実効値検出回路、109は交流電圧自動電圧調整回
路（以下、交流電圧ＡＶＲという）、110 は直流電圧検
出回路、111 は直流電圧自動電圧調整回路（以下、直流
電圧ＡＶＲという）を夫々示し、自励式インバータ制御
装置は、これら101 〜111 から構成される。自励式イン
バータ主回路１は可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷ，Ｇ
Ｘ，ＧＹ，ＧＺと整流素子ＤＵ，ＤＶ，ＤＷ，ＤＸ，Ｄ
Ｙ，ＤＺで構成される。可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，Ｇ
Ｗ，ＧＸ，ＧＹ，ＧＺとしては、ＧＴＯやＳＩサイリス
タなどの自己消弧能力のあるパワーエレクトロニクス素
子が用いられる。
５は３相変圧器を介して交流系統に連系する自励式イン
バータと直流コンデンサ及びこの自励式インバータを制
御する制御装置からなる自励式無効電力補償装置の従来
例を表す図である。図５において、１は自励式インバー
タの主回路、２は直流コンデンサ、３は変圧器、４は交
流系統を夫々示している。又、101 はＰＷＭゲート制御
回路、102は同期検出回路、103 はインバータ出力電圧
基準算出回路、104 は電流３相／２相変換回路、105 は
電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路、106 は電圧３相／２相変
換回路、107 は電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路、108 は交
流電圧実効値検出回路、109は交流電圧自動電圧調整回
路（以下、交流電圧ＡＶＲという）、110 は直流電圧検
出回路、111 は直流電圧自動電圧調整回路（以下、直流
電圧ＡＶＲという）を夫々示し、自励式インバータ制御
装置は、これら101 〜111 から構成される。自励式イン
バータ主回路１は可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷ，Ｇ
Ｘ，ＧＹ，ＧＺと整流素子ＤＵ，ＤＶ，ＤＷ，ＤＸ，Ｄ
Ｙ，ＤＺで構成される。可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，Ｇ
Ｗ，ＧＸ，ＧＹ，ＧＺとしては、ＧＴＯやＳＩサイリス
タなどの自己消弧能力のあるパワーエレクトロニクス素
子が用いられる。
【０００３】自励式無効電力補償装置は自励式インバー
タ主回路１を構成する可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，Ｇ
Ｗ，ＧＸ，ＧＹ，ＧＺの通電期間を変化させることによ
り、インバータ主回路１の３相の出力電圧を制御するこ
とができる。インバータ主回路１の３相の出力電圧の位
相と振幅を、交流系統４の系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの
位相と振幅に応じて調整することにより、変圧器３のイ
ンピーダンスを介して交流系統４と授受する電流を制御
する。上記により、自励式無効電力補償装置は、交流系
統４の無効電力を調整する。次に、自励式インバータの
制御装置について説明する。自励式インバータ制御装置
は、ＰＷＭゲート制御回路101 ，同期検出回路102 ，イ
ンバータ出力電圧基準算出回路103 ，電流３相／２相変
換回路104 ，電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 ，電圧３
相／２相変換回路106 ，電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路10
7 ，交流電圧実効値検出回路108 ，交流電圧ＡＶＲ109
，直流電圧検出回路110 ，直流電圧ＡＶＲ111 から構
成され、上記の自励式インバータ主回路１の有効電力と
無効電力を制御する。
タ主回路１を構成する可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，Ｇ
Ｗ，ＧＸ，ＧＹ，ＧＺの通電期間を変化させることによ
り、インバータ主回路１の３相の出力電圧を制御するこ
とができる。インバータ主回路１の３相の出力電圧の位
相と振幅を、交流系統４の系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの
位相と振幅に応じて調整することにより、変圧器３のイ
ンピーダンスを介して交流系統４と授受する電流を制御
する。上記により、自励式無効電力補償装置は、交流系
統４の無効電力を調整する。次に、自励式インバータの
制御装置について説明する。自励式インバータ制御装置
は、ＰＷＭゲート制御回路101 ，同期検出回路102 ，イ
ンバータ出力電圧基準算出回路103 ，電流３相／２相変
換回路104 ，電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 ，電圧３
相／２相変換回路106 ，電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路10
7 ，交流電圧実効値検出回路108 ，交流電圧ＡＶＲ109
，直流電圧検出回路110 ，直流電圧ＡＶＲ111 から構
成され、上記の自励式インバータ主回路１の有効電力と
無効電力を制御する。
【０００４】同期検出回路102 は交流系統４の系統電圧
ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの系統電圧位相θを検出する。電流３
相／２相変換回路104 は自励式インバータの出力電流Ｉ
Ｒ，ＩＳ，ＩＴをＩα，Ｉβの２相電流成分へ変換し、
電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 はＩα，Ｉβの２相電
流成分を有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑに変換す
る。電圧３相／２相変換回路106 は系統電圧ＶＲ，Ｖ
Ｓ，ＶＴをＶα，Ｖβの２相電圧成分に変換し、電流２
相／ｄ−ｑ軸変換回路107 はＶα，Ｖβの２相電圧成分
を電圧成分ＶｄとＶｑに変換する。交流電圧実効値検出
回路108 は系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴから、系統電圧の
実効値ＶACを算出する。交流電圧ＡＶＲ109 は交流電圧
基準設定器112 で設定された交流電圧設定値ＶACR とＶ
ACから無効電流指令値Ｉqcを決定する。直流電圧検出回
路110 は直流コンデンサ２の直流電圧ＶDCを検出し、直
流電圧ＡＶＲ111 は直流電圧基準設定器113 で設定され
た直流電圧設定値ＶDCR とＶDCから有効電流指令値Ｉdc
を決定する。
ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの系統電圧位相θを検出する。電流３
相／２相変換回路104 は自励式インバータの出力電流Ｉ
Ｒ，ＩＳ，ＩＴをＩα，Ｉβの２相電流成分へ変換し、
電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 はＩα，Ｉβの２相電
流成分を有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑに変換す
る。電圧３相／２相変換回路106 は系統電圧ＶＲ，Ｖ
Ｓ，ＶＴをＶα，Ｖβの２相電圧成分に変換し、電流２
相／ｄ−ｑ軸変換回路107 はＶα，Ｖβの２相電圧成分
を電圧成分ＶｄとＶｑに変換する。交流電圧実効値検出
回路108 は系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴから、系統電圧の
実効値ＶACを算出する。交流電圧ＡＶＲ109 は交流電圧
基準設定器112 で設定された交流電圧設定値ＶACR とＶ
ACから無効電流指令値Ｉqcを決定する。直流電圧検出回
路110 は直流コンデンサ２の直流電圧ＶDCを検出し、直
流電圧ＡＶＲ111 は直流電圧基準設定器113 で設定され
た直流電圧設定値ＶDCR とＶDCから有効電流指令値Ｉdc
を決定する。
【０００５】インバータ出力電圧基準算出回路103 は、
交流電圧ＡＶＲ109 からの無効電流指令値Ｉqcと、直流
電圧ＡＶＲ111 からの有効電流指令値Ｉdcに応じて、電
流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 から出力される有効電流
成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑを調整するように、自励式
インバータ主回路１の３相の出力電圧を決定するインバ
ータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，ＶＴｃを算出する。
このインバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，ＶＴｃの
算出では、交流系統４の系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの位
相に対して、インバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，
ＶＴｃの位相を決定するため、同期検出回路102 で検出
される系統電圧位相θを使用する。ＰＷＭゲート制御回
路101 は、インバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，Ｖ
Ｔｃと三角波搬送信号とを比較して、自励式インバータ
主回路１を構成する可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷ，
ＧＸ，ＧＹ，ＧＺの通電期間を決定するゲート信号を出
力する。
交流電圧ＡＶＲ109 からの無効電流指令値Ｉqcと、直流
電圧ＡＶＲ111 からの有効電流指令値Ｉdcに応じて、電
流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 から出力される有効電流
成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑを調整するように、自励式
インバータ主回路１の３相の出力電圧を決定するインバ
ータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，ＶＴｃを算出する。
このインバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，ＶＴｃの
算出では、交流系統４の系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの位
相に対して、インバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，
ＶＴｃの位相を決定するため、同期検出回路102 で検出
される系統電圧位相θを使用する。ＰＷＭゲート制御回
路101 は、インバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，Ｖ
Ｔｃと三角波搬送信号とを比較して、自励式インバータ
主回路１を構成する可制御整流素子ＧＵ，ＧＶ，ＧＷ，
ＧＸ，ＧＹ，ＧＺの通電期間を決定するゲート信号を出
力する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の自励式無効
電力補償装置には以下の問題点があった。交流系統４の
近くで系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴが大きく低下するよう
な擾乱の発生直後、又はこの擾乱の除去直後では、系統
電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの位相は、擾乱発生直前又は擾乱
除去直前の位相から急激に変化する。同期検出回路102
は位相の急激な変化に対して追従できずに、同期検出回
路102 の出力である系統電圧位相θは過渡的な変化を生
ずる。この過渡的変化を生ずる期間は、20〜30ms程度と
いう短い時間ではあるが、過渡的変化の期間では、同期
検出回路102 の出力である系統電圧位相θは実際の系統
電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの位相とずれているため、自励式
インバータ主回路１の出力電圧の位相と系統電圧との位
相との間に位相差が生じ、その位相ずれの方向により、
自励式インバータ主回路１と交流系統４との間で有効電
力の授受が行なわれる。
電力補償装置には以下の問題点があった。交流系統４の
近くで系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴが大きく低下するよう
な擾乱の発生直後、又はこの擾乱の除去直後では、系統
電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの位相は、擾乱発生直前又は擾乱
除去直前の位相から急激に変化する。同期検出回路102
は位相の急激な変化に対して追従できずに、同期検出回
路102 の出力である系統電圧位相θは過渡的な変化を生
ずる。この過渡的変化を生ずる期間は、20〜30ms程度と
いう短い時間ではあるが、過渡的変化の期間では、同期
検出回路102 の出力である系統電圧位相θは実際の系統
電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴの位相とずれているため、自励式
インバータ主回路１の出力電圧の位相と系統電圧との位
相との間に位相差が生じ、その位相ずれの方向により、
自励式インバータ主回路１と交流系統４との間で有効電
力の授受が行なわれる。
【０００７】以下、図６を用いて説明する。擾乱発生か
ら擾乱除去までの期間は交流系統４の系統電圧の実効値
ＶACは交流電圧設定値ＶACR よりも低下しており、交流
電圧ＡＶＲ109 は系統電圧をＶACR に維持するように、
無効電流指令値Ｉqcを上昇させる。しかし、擾乱継続中
であるため系統電圧は低く、自励式インバータ主回路１
は交流系統４へ無効電力を供給できない。更に無効電流
指令値Ｉqcは上昇し、上限値Ｉqc maxとなる。同期検
出回路102 の過渡的な変化は20〜30ms程度でおさまり
、同期検出回路の出力である系統電圧位相θと実際の
系統電圧位相θｏは一致するため、自励式インバータ主
回路１と交流系統４の間を流れる電流Ｉｑは、無効電流
指令値Ｉqc＝Ｉqc maxに追従して流れる。擾乱継続中
は交流系統４の系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは大きく低下
しているため、自励式インバータ主回路１の出力電圧の
位相と系統電圧との位相との間の位相ずれにより、自励
式インバータ主回路１と交流系統４との間でやりとりさ
れる有効電力量Ｐは小さく、特に問題はない。しか
し、擾乱除去直後には交流系統４の系統電圧ＶＲ，Ｖ
Ｓ，ＶＴは擾乱発生直前の電圧値付近まで復帰してお
り、又、自励式インバータ主回路１と交流系統４の間を
流れる電流は、擾乱継続中の間に無効電流指令値Ｉqc＝
Ｉqc maxに追従して大きく流れているため、擾乱除去直
後の同期検出回路102 の出力θと実際の系統電圧位相θ
ｏの位相ずれにより、自励式インバータ主回路１と交
流系統４との間でやりとりされる有効電力量Ｐは大きく
なり、交流系統４からの自励式インバータ主回路１へ
有効電力が供給される場合には、直流コンデンサ２の直
流電圧ＶDCは上昇し、直流コンデンサ２の許容最大電圧
ＶDC maxを越え、直流過電圧が発生する。
ら擾乱除去までの期間は交流系統４の系統電圧の実効値
ＶACは交流電圧設定値ＶACR よりも低下しており、交流
電圧ＡＶＲ109 は系統電圧をＶACR に維持するように、
無効電流指令値Ｉqcを上昇させる。しかし、擾乱継続中
であるため系統電圧は低く、自励式インバータ主回路１
は交流系統４へ無効電力を供給できない。更に無効電流
指令値Ｉqcは上昇し、上限値Ｉqc maxとなる。同期検
出回路102 の過渡的な変化は20〜30ms程度でおさまり
、同期検出回路の出力である系統電圧位相θと実際の
系統電圧位相θｏは一致するため、自励式インバータ主
回路１と交流系統４の間を流れる電流Ｉｑは、無効電流
指令値Ｉqc＝Ｉqc maxに追従して流れる。擾乱継続中
は交流系統４の系統電圧ＶＲ，ＶＳ，ＶＴは大きく低下
しているため、自励式インバータ主回路１の出力電圧の
位相と系統電圧との位相との間の位相ずれにより、自励
式インバータ主回路１と交流系統４との間でやりとりさ
れる有効電力量Ｐは小さく、特に問題はない。しか
し、擾乱除去直後には交流系統４の系統電圧ＶＲ，Ｖ
Ｓ，ＶＴは擾乱発生直前の電圧値付近まで復帰してお
り、又、自励式インバータ主回路１と交流系統４の間を
流れる電流は、擾乱継続中の間に無効電流指令値Ｉqc＝
Ｉqc maxに追従して大きく流れているため、擾乱除去直
後の同期検出回路102 の出力θと実際の系統電圧位相θ
ｏの位相ずれにより、自励式インバータ主回路１と交
流系統４との間でやりとりされる有効電力量Ｐは大きく
なり、交流系統４からの自励式インバータ主回路１へ
有効電力が供給される場合には、直流コンデンサ２の直
流電圧ＶDCは上昇し、直流コンデンサ２の許容最大電圧
ＶDC maxを越え、直流過電圧が発生する。
【０００８】同期検出回路102 の過渡的な変化は20〜30
ms程度でおさまり、同期検出回路の出力である系統電圧
位相θと実際の系統電圧位相θｏは一致すると、直流電
圧ＡＶＲ111 の働きにより、直流電圧ＶDCは直流電圧基
準値ＶDCR まで引き戻される。このため従来の自励式
無効電力補償装置は、直流過電圧から直流コンデンサ２
を保護するために、擾乱発生時に系統電圧の低下を検出
して自励式無効電力補償装置を交流系統４から切り離
し、擾乱除去後に自励式無効電力補償装置を再び交流系
統４に併入する方法を行なっている。しかし、上記方法
では擾乱除去後から自励式無効電力補償装置が再び交流
系統４に併入されるまでの期間は、自励式無効電力補償
装置の電圧安定化効果は期待できない。本発明は上記事
情に鑑みてなされたものであり、直流コンデンサ２の直
流過電圧の発生を抑制することにより、擾乱発生時にお
いても交流系統４から切り離すことなく、継続して安定
に運転できる自励式無効電力補償装置を提供することを
目的としている。
ms程度でおさまり、同期検出回路の出力である系統電圧
位相θと実際の系統電圧位相θｏは一致すると、直流電
圧ＡＶＲ111 の働きにより、直流電圧ＶDCは直流電圧基
準値ＶDCR まで引き戻される。このため従来の自励式
無効電力補償装置は、直流過電圧から直流コンデンサ２
を保護するために、擾乱発生時に系統電圧の低下を検出
して自励式無効電力補償装置を交流系統４から切り離
し、擾乱除去後に自励式無効電力補償装置を再び交流系
統４に併入する方法を行なっている。しかし、上記方法
では擾乱除去後から自励式無効電力補償装置が再び交流
系統４に併入されるまでの期間は、自励式無効電力補償
装置の電圧安定化効果は期待できない。本発明は上記事
情に鑑みてなされたものであり、直流コンデンサ２の直
流過電圧の発生を抑制することにより、擾乱発生時にお
いても交流系統４から切り離すことなく、継続して安定
に運転できる自励式無効電力補償装置を提供することを
目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明による自励式無効電力補償装置は、変圧器を
介して交流系統に連係する自励式インバータと直流コン
デンサ及び自励式インバータ制御装置からなる自励式無
効電力補償装置において、交流系統から検出された電圧
が擾乱発生を原因として基準電圧よりも低下したか否か
を検出する交流電圧実効値検出回路と、前記交流電圧実
効値検出回路の検出結果が前記基準電圧より低下したと
き、前記交流電圧実効値検出回路に接続された交流電圧
自動電圧調整回路から出力される無効電流指令値を、抑
制前無効電流指令値以下の制限値に抑制すると共に、前
記交流系統から検出された電圧が擾乱除去を原因として
前記基準電圧以上に復帰したとき、それまで制限値にあ
った前記無効電流指令値を起点とし、前記抑制前無効電
流を終点とすることにより、その間を傾きＫを有するス
ロープにて接続して復帰させる無効電流指令値抑制回路
と、直流コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出回路
に接続され直流電圧基準設定器で設定された直流電圧設
定値と前記直流コンデンサの直流電圧とから有効電流指
令値を決定して出力する直流電圧自動電圧調整回路と、
前記無効電流指令値抑制回路からの無効電流指令値と前
記直流電圧自動電圧調整回路からの有効電流指令値とか
ら自励式インバータの出力電圧又は出力電流を決定する
ゲート制御回路とを備えた。
に、本発明による自励式無効電力補償装置は、変圧器を
介して交流系統に連係する自励式インバータと直流コン
デンサ及び自励式インバータ制御装置からなる自励式無
効電力補償装置において、交流系統から検出された電圧
が擾乱発生を原因として基準電圧よりも低下したか否か
を検出する交流電圧実効値検出回路と、前記交流電圧実
効値検出回路の検出結果が前記基準電圧より低下したと
き、前記交流電圧実効値検出回路に接続された交流電圧
自動電圧調整回路から出力される無効電流指令値を、抑
制前無効電流指令値以下の制限値に抑制すると共に、前
記交流系統から検出された電圧が擾乱除去を原因として
前記基準電圧以上に復帰したとき、それまで制限値にあ
った前記無効電流指令値を起点とし、前記抑制前無効電
流を終点とすることにより、その間を傾きＫを有するス
ロープにて接続して復帰させる無効電流指令値抑制回路
と、直流コンデンサの電圧を検出する直流電圧検出回路
に接続され直流電圧基準設定器で設定された直流電圧設
定値と前記直流コンデンサの直流電圧とから有効電流指
令値を決定して出力する直流電圧自動電圧調整回路と、
前記無効電流指令値抑制回路からの無効電流指令値と前
記直流電圧自動電圧調整回路からの有効電流指令値とか
ら自励式インバータの出力電圧又は出力電流を決定する
ゲート制御回路とを備えた。
【作用】交流系統から検出した電圧が基準電圧よりも低
下したとき、自励式インバータ交流電圧自動電圧調整回
路から出力される無効電流指令値を制限値に抑制するた
め、擾乱発生時又は擾乱除去後に発生する直流コンデン
サの直流過電圧を抑制することができ、擾乱発生時にお
いても交流系統４から自励式無効電力補償装置を切り離
すことなく、継続して安定に運転でき、擾乱除去直後か
ら自励式無効電力補償装置の電圧安定化効果が期待でき
る。
下したとき、自励式インバータ交流電圧自動電圧調整回
路から出力される無効電流指令値を制限値に抑制するた
め、擾乱発生時又は擾乱除去後に発生する直流コンデン
サの直流過電圧を抑制することができ、擾乱発生時にお
いても交流系統４から自励式無効電力補償装置を切り離
すことなく、継続して安定に運転でき、擾乱除去直後か
ら自励式無効電力補償装置の電圧安定化効果が期待でき
る。
【００１０】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図１
は本発明による自励式無効電力補償装置の一実施例の構
成図であり、図５と同一部分については同一符号を付し
て説明を省略する。無効電流指令値抑制回路200 は図２
に示すように、交流電圧実効値検出回路108 からの系統
電圧の実効値ＶACが基準電圧ＶACR よりも低下したと
き、交流電圧ＡＶＲ109 からの抑制前無効電流指令値Ｉ
qoを制限値Ｉqkに抑制し、無効電流指令値Ｉqc＝Ｉqkと
して出力する。その後、系統電圧の実効値ＶACが基準電
圧ＶACR 以上に復帰したとき、無効電流指令値Ｉqcを現
時点の交流電圧ＡＶＲ109 からの抑制前無効電流指令値
ＩqoへスロープＫの傾きで徐々に近づけ、復帰させるよ
うに無効電流指令値Ｉqcを出力する。インバータ出力電
圧基準算出回路103 は、無効電流指令値抑制回路200 か
らの無効電流指令値Ｉqcと、直流電圧ＡＶＲ111 からの
有効電流指令値Ｉdcに応じて、電流３相／２相変換回路
104 と電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 を通して検出さ
れる有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑを調整するよ
うに、自励式インバータ主回路１の、３相の出力電圧を
決定するインバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，ＶＴ
ｃを算出する。このインバータ出力電圧基準ＶＲｃ，Ｖ
Ｓｃ，ＶＴｃの算出では、交流系統４の系統電圧ＶＲ，
ＶＳ，ＶＴの位相に対して、インバータ出力電圧基準Ｖ
Ｒｃ，ＶＳｃ，ＶＴｃの位相を決定するため、同期検出
回路102で検出される系統電圧位相θを使用する。その
他の構成は図５と同様である。
は本発明による自励式無効電力補償装置の一実施例の構
成図であり、図５と同一部分については同一符号を付し
て説明を省略する。無効電流指令値抑制回路200 は図２
に示すように、交流電圧実効値検出回路108 からの系統
電圧の実効値ＶACが基準電圧ＶACR よりも低下したと
き、交流電圧ＡＶＲ109 からの抑制前無効電流指令値Ｉ
qoを制限値Ｉqkに抑制し、無効電流指令値Ｉqc＝Ｉqkと
して出力する。その後、系統電圧の実効値ＶACが基準電
圧ＶACR 以上に復帰したとき、無効電流指令値Ｉqcを現
時点の交流電圧ＡＶＲ109 からの抑制前無効電流指令値
ＩqoへスロープＫの傾きで徐々に近づけ、復帰させるよ
うに無効電流指令値Ｉqcを出力する。インバータ出力電
圧基準算出回路103 は、無効電流指令値抑制回路200 か
らの無効電流指令値Ｉqcと、直流電圧ＡＶＲ111 からの
有効電流指令値Ｉdcに応じて、電流３相／２相変換回路
104 と電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路105 を通して検出さ
れる有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑを調整するよ
うに、自励式インバータ主回路１の、３相の出力電圧を
決定するインバータ出力電圧基準ＶＲｃ，ＶＳｃ，ＶＴ
ｃを算出する。このインバータ出力電圧基準ＶＲｃ，Ｖ
Ｓｃ，ＶＴｃの算出では、交流系統４の系統電圧ＶＲ，
ＶＳ，ＶＴの位相に対して、インバータ出力電圧基準Ｖ
Ｒｃ，ＶＳｃ，ＶＴｃの位相を決定するため、同期検出
回路102で検出される系統電圧位相θを使用する。その
他の構成は図５と同様である。
【００１１】先ず、無効電流指令値抑制回路200 の作用
について説明する。図４に示すように交流電圧実効値検
出回路108 からの系統電圧の実効値ＶACが、基準電圧Ｖ
ACR よりも低下したとき、交流電圧ＡＶＲ109 からの抑
制前無効電流指令値Ｉqoを制限値Ｉqkに抑制し、無効電
流指令値Ｉqc＝Ｉqkとして出力する。その後、系統電圧
の実効値ＶACが基準電圧ＶACR 以上に復帰したとき、無
効電流指令値Ｉqcを現時点の交流電圧ＡＶＲ109 からの
抑制前無効電流指令値Ｉqoへ時定数Ｔk の一時遅れで徐
々に近づけ、復帰させるように無効電流指令値Ｉqcを出
力する。次に図３を用いて自励式無効電力補償装置の全
体的な作用について説明する。擾乱発生から擾乱除去ま
での期間は交流系統４の系統電圧の実効値ＶACは交流電
圧設定値ＶACR よりも低下しており、交流電圧ＡＶＲ10
9 は系統電圧をＶACRに維持するように、抑制前無効電
流指令値Ｉqoを上昇させる。しかし、擾乱継続中では
系統電圧の実効値ＶACは基準電圧ＶACR よりも低下して
いるため、無効電力指令抑制回路200 により、無効電流
指令値Ｉqcは制限値Ｉqkに抑えられる。同期検出回路10
2 の過渡的な変化は20〜30ms程度でおさまり、同期検
出回路の出力である系統電圧位相θと実際の系統電圧位
相θo は一致するため、自励式インバータ主回路１と交
流系統４の間を流れる電流Ｉｑは、無効電流指令値Ｉqc
＝Ｉqkに追従して流れ、自励式インバータ主回路１と
交流系統４の間を流れる電流は低く抑えられる。
について説明する。図４に示すように交流電圧実効値検
出回路108 からの系統電圧の実効値ＶACが、基準電圧Ｖ
ACR よりも低下したとき、交流電圧ＡＶＲ109 からの抑
制前無効電流指令値Ｉqoを制限値Ｉqkに抑制し、無効電
流指令値Ｉqc＝Ｉqkとして出力する。その後、系統電圧
の実効値ＶACが基準電圧ＶACR 以上に復帰したとき、無
効電流指令値Ｉqcを現時点の交流電圧ＡＶＲ109 からの
抑制前無効電流指令値Ｉqoへ時定数Ｔk の一時遅れで徐
々に近づけ、復帰させるように無効電流指令値Ｉqcを出
力する。次に図３を用いて自励式無効電力補償装置の全
体的な作用について説明する。擾乱発生から擾乱除去ま
での期間は交流系統４の系統電圧の実効値ＶACは交流電
圧設定値ＶACR よりも低下しており、交流電圧ＡＶＲ10
9 は系統電圧をＶACRに維持するように、抑制前無効電
流指令値Ｉqoを上昇させる。しかし、擾乱継続中では
系統電圧の実効値ＶACは基準電圧ＶACR よりも低下して
いるため、無効電力指令抑制回路200 により、無効電流
指令値Ｉqcは制限値Ｉqkに抑えられる。同期検出回路10
2 の過渡的な変化は20〜30ms程度でおさまり、同期検
出回路の出力である系統電圧位相θと実際の系統電圧位
相θo は一致するため、自励式インバータ主回路１と交
流系統４の間を流れる電流Ｉｑは、無効電流指令値Ｉqc
＝Ｉqkに追従して流れ、自励式インバータ主回路１と
交流系統４の間を流れる電流は低く抑えられる。
【００１２】擾乱除去直後には交流系統４の系統電圧Ｖ
Ｒ，ＶＴは、擾乱発生直前の電圧値付近まで復帰してい
るが、自励式インバータ主回路１と交流系統４の間を流
れる電流は、擾乱継続中の間に無効電流指令値Ｉqc＝Ｉ
qkに追従して流れているため低く抑えられているので、
擾乱除去直後の同期検出回路102 の出力θと実際の系統
電圧位相θｏの位相ずれによる自励式インバータ主回
路１と交流系統４との間でやりとりされる有効電力量Ｐ
は小さくなる。上記作用により、交流系統４から自励
式インバータ主回路１へ有効電力が供給される場合であ
っても、直流コンデンサ２の直流電圧ＶDCの上昇を、許
容最大電圧ＶDC maxよりも低く抑えることができ、直
流過電圧の発生を抑制できる。同期検出回路102 の過渡
的な変化は20〜30ms程度でおさまり、同期検出回路の出
力である系統電圧位相θと実際の系統電圧位相θｏは一
致すると、直流電圧ＡＶＲ111 の働きにより、直流電圧
ＶDCは直流電圧基準値ＶDCR まで引き戻され、定常運
転へ復帰する。本実施例において、自励式インバータ制
御回路がマイクロコンピュータなどを用いてソフトウェ
アで実現されている場合には、無効電流指令値抑制回路
200 の機能をソフトウェアとして追加することにより、
従来装置に容易に組み込むことができる。
Ｒ，ＶＴは、擾乱発生直前の電圧値付近まで復帰してい
るが、自励式インバータ主回路１と交流系統４の間を流
れる電流は、擾乱継続中の間に無効電流指令値Ｉqc＝Ｉ
qkに追従して流れているため低く抑えられているので、
擾乱除去直後の同期検出回路102 の出力θと実際の系統
電圧位相θｏの位相ずれによる自励式インバータ主回
路１と交流系統４との間でやりとりされる有効電力量Ｐ
は小さくなる。上記作用により、交流系統４から自励
式インバータ主回路１へ有効電力が供給される場合であ
っても、直流コンデンサ２の直流電圧ＶDCの上昇を、許
容最大電圧ＶDC maxよりも低く抑えることができ、直
流過電圧の発生を抑制できる。同期検出回路102 の過渡
的な変化は20〜30ms程度でおさまり、同期検出回路の出
力である系統電圧位相θと実際の系統電圧位相θｏは一
致すると、直流電圧ＡＶＲ111 の働きにより、直流電圧
ＶDCは直流電圧基準値ＶDCR まで引き戻され、定常運
転へ復帰する。本実施例において、自励式インバータ制
御回路がマイクロコンピュータなどを用いてソフトウェ
アで実現されている場合には、無効電流指令値抑制回路
200 の機能をソフトウェアとして追加することにより、
従来装置に容易に組み込むことができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば交
流系統から検出した電圧が基準電圧よりも低下したと
き、自励式インバータの交流電圧自動電圧調整回路から
出力される無効電流指令値を制限値に抑制する構成とし
たので、直流コンデンサの直流過電圧の発生を抑制する
ことができ、擾乱発生時においても自励式無効電力補償
装置を交流系統から切り離すことなく、継続して安定に
運転できる。又、本発明は従来の自励式無効電力補償装
置に無効電流指令値抑制回路を組み込むだけでその効果
が得られる。
流系統から検出した電圧が基準電圧よりも低下したと
き、自励式インバータの交流電圧自動電圧調整回路から
出力される無効電流指令値を制限値に抑制する構成とし
たので、直流コンデンサの直流過電圧の発生を抑制する
ことができ、擾乱発生時においても自励式無効電力補償
装置を交流系統から切り離すことなく、継続して安定に
運転できる。又、本発明は従来の自励式無効電力補償装
置に無効電流指令値抑制回路を組み込むだけでその効果
が得られる。
【図１】本発明による自励式無効電力補償装置の一実施
例の構成図。
例の構成図。
【図２】無効電流指令値抑制回路の動作説明の図。
【図３】無効電力指令値抑制回路による直流電圧過電圧
の抑制を説明する図。
の抑制を説明する図。
【図４】実施例の無効電流指令値抑制回路の動作説明の
図。
図。
【図５】従来の自励式無効電力補償装置の構成を示す
図。
図。
【図６】直流コンデンサの直流過電圧発生を説明する
図。
図。
１ 自励式インバータ主回路 ２ 直流コンデンサ ３ 変圧器 ４ 交流系統 101 ＰＷＭゲート制御回路 102 同期検出回路 103 インバータ出力電圧基準算出回路 104 電流３相／２相変換回路 105 電流２相／ｄ−ｑ軸変換回路 106 電圧３相／２相変換回路 107 電圧２相／ｄ−ｑ軸変換回路 108 交流電圧実効値検出回路 109 交流電圧自動電圧調整回路（ＡＶＲ） 110 直流電圧検出回路 111 直流電圧自動電圧調整回路（ＡＶＲ） 112 交流電圧基準設定器 113 直流電圧基準設定器 200 無効電流指令値抑制回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田能村 顕一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東 芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭62−9414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181620（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−259728（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−173654（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00
Claims (1)
- 【請求項１】 変圧器を介して交流系統に連係する自励
式インバータと直流コンデンサ及び自励式インバータ制
御装置からなる自励式無効電力補償装置において、交流
系統から検出された電圧が擾乱発生を原因として基準電
圧よりも低下したか否かを検出する交流電圧実効値検出
回路と、前記交流電圧実効値検出回路の検出結果が前記
基準電圧より低下したとき、前記交流電圧実効値検出回
路に接続された交流電圧自動電圧調整回路から出力され
る無効電流指令値を、抑制前無効電流指令値以下の制限
値に抑制すると共に、前記交流系統から検出された電圧
が擾乱除去を原因として前記基準電圧以上に復帰したと
き、それまで制限値にあった前記無効電流指令値を起点
とし、前記抑制前無効電流を終点とすることにより、そ
の間を傾きＫを有するスロープにて接続して復帰させる
無効電流指令値抑制回路と、直流コンデンサの電圧を検
出する直流電圧検出回路に接続され直流電圧基準設定器
で設定された直流電圧設定値と前記直流コンデンサの直
流電圧とから有効電流指令値を決定して出力する直流電
圧自動電圧調整回路と、前記無効電流指令値抑制回路か
らの無効電流指令値と前記直流電圧自動電圧調整回路か
らの有効電流指令値とから自励式インバータの出力電圧
又は出力電流を決定するゲート制御回路とを備えたこと
を特徴とする自励式無効電力補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13154392A JP3279638B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 自励式無効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13154392A JP3279638B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 自励式無効電力補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304725A JPH05304725A (ja) | 1993-11-16 |
| JP3279638B2 true JP3279638B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=15060539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13154392A Expired - Fee Related JP3279638B2 (ja) | 1992-04-24 | 1992-04-24 | 自励式無効電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279638B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| 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 |
| JP5596395B2 (ja) * | 2010-03-31 | 2014-09-24 | 株式会社ダイヘン | インバータ制御回路、および、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム |
| JP6981260B2 (ja) * | 2018-01-05 | 2021-12-15 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置及びその制御回路 |
| US11942876B2 (en) * | 2019-12-20 | 2024-03-26 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | Power conversion device |
-
1992
- 1992-04-24 JP JP13154392A patent/JP3279638B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05304725A (ja) | 1993-11-16 |
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