JP3311036B2 - 超電導エネルギー貯蔵装置 - Google Patents
超電導エネルギー貯蔵装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導エネルギー貯蔵
装置に係り、並列接続された電力変換器の電流アンバラ
ンス抑制を可能にしたものに関する。
装置に係り、並列接続された電力変換器の電流アンバラ
ンス抑制を可能にしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、超電導コイルに直流電流を流して
電力を貯蔵し、必要に応じて電力変換器を制御し、超電
導コイルの電力をパルス負荷に供給したり、電力系統に
帰還させて電力系統の安定化を図る超電導エネルギー貯
蔵装置（以下ＳＭＥＳと略す。）が研究されている。図
４は、従来のＳＭＥＳ用自励式変換器の構成図である。
電力を貯蔵し、必要に応じて電力変換器を制御し、超電
導コイルの電力をパルス負荷に供給したり、電力系統に
帰還させて電力系統の安定化を図る超電導エネルギー貯
蔵装置（以下ＳＭＥＳと略す。）が研究されている。図
４は、従来のＳＭＥＳ用自励式変換器の構成図である。
【０００３】１は交流母線であり、交流母線１の電圧を
変圧器２によって変圧し、交流コンデンサ３ａ，３ｂを
経て自己消弧可能な電力変換素子（例えばゲートターン
オフサイリスタ以下ＧＴＯと略す。）から構成される自
励式変換器４ａ，４ｂと接続している。該自励式変換器
４ａ，４ｂは、相間リアクトル５によって並列接続さ
れ、出力側で負荷であるところの超電導コイル７に接続
されている。
変圧器２によって変圧し、交流コンデンサ３ａ，３ｂを
経て自己消弧可能な電力変換素子（例えばゲートターン
オフサイリスタ以下ＧＴＯと略す。）から構成される自
励式変換器４ａ，４ｂと接続している。該自励式変換器
４ａ，４ｂは、相間リアクトル５によって並列接続さ
れ、出力側で負荷であるところの超電導コイル７に接続
されている。
【０００４】超電導コイル７への電力の授受は、自励式
変換器４ａ，４ｂの自己消弧可能な素子へ後述するよう
にゲート信号を与え、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御する
ことにより行う。
変換器４ａ，４ｂの自己消弧可能な素子へ後述するよう
にゲート信号を与え、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御する
ことにより行う。
【０００５】交流計器用変圧器８と、交流計器用変流器
９によって計測された電圧、電流から有効電力、無効電
力を有効電力・無効電力検出器（ＰＱ検出器）１０によ
って検出する。検出された有効電力Ｐは、有効電力基準
Ｐｒと、直流計器用変流器６によって計測された直流電
流Ｉｄを一定に制御するための直流電流制御器２０の出
力である直流電流制御用有効電力基準Ｐｒ−Ｉｄの合計
と等しくなるよう、比較器１１ａを経て、有効電力・無
効電力制御器１２で制御される。
９によって計測された電圧、電流から有効電力、無効電
力を有効電力・無効電力検出器（ＰＱ検出器）１０によ
って検出する。検出された有効電力Ｐは、有効電力基準
Ｐｒと、直流計器用変流器６によって計測された直流電
流Ｉｄを一定に制御するための直流電流制御器２０の出
力である直流電流制御用有効電力基準Ｐｒ−Ｉｄの合計
と等しくなるよう、比較器１１ａを経て、有効電力・無
効電力制御器１２で制御される。
【０００６】一方、無効電力Ｑは、無効電力基準Ｑｒと
等しくなるよう比較器１１ｂを経て、有効電力・無効電
力制御器１２で制御される。有効電力・無効電力制御器
１２は、有効電力指令値Ｐｉｎ、無効電力指令値Ｑｉｎ
を出力する。該有効電力指令値Ｐｉｎ、無効電力指令値
Ｑｉｎに基づいて、制御演算器１３は、変換器４ａ，４
ｂの出力すべき電流の振幅Ｍと、電流の位相αを決定す
る。パルス幅変調（以下ＰＷＭと略す。）パターン発生
回路１９は制御演算器１３から出力されたＭ，αに基づ
き自己消弧可能な素子に与えるゲート信号を出力する。
等しくなるよう比較器１１ｂを経て、有効電力・無効電
力制御器１２で制御される。有効電力・無効電力制御器
１２は、有効電力指令値Ｐｉｎ、無効電力指令値Ｑｉｎ
を出力する。該有効電力指令値Ｐｉｎ、無効電力指令値
Ｑｉｎに基づいて、制御演算器１３は、変換器４ａ，４
ｂの出力すべき電流の振幅Ｍと、電流の位相αを決定す
る。パルス幅変調（以下ＰＷＭと略す。）パターン発生
回路１９は制御演算器１３から出力されたＭ，αに基づ
き自己消弧可能な素子に与えるゲート信号を出力する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の超電
導エネルギー貯蔵用自励式変換器において、変圧器２の
２次電圧の誤差、インピーダンスの差などの原因で、図
４の自励式変換器４ａが出力する変換器電流Ｉｄ1 と自
励式変換器４ｂが出力する変換器電流Ｉｄ2 の大きさの
バランスが崩れ、電流アンバランスが発生することがあ
る。そのような場合、自励式変換器４ａ、または自励式
変換器４ｂのいずれかが過電流になり、ＳＭＥＳが安定
に運転できなくなる。また、アンバランス状態で運転で
きるように設計すると、素子並列数を増やす等が必要に
なり、経済的でない上、発生高調波も増える。本発明の
目的は、複数の電力変換器の出力電流をバランスさせ、
経済的で安定に運転できる超電導エネルギー貯蔵装置を
提供することを目的とする。
導エネルギー貯蔵用自励式変換器において、変圧器２の
２次電圧の誤差、インピーダンスの差などの原因で、図
４の自励式変換器４ａが出力する変換器電流Ｉｄ1 と自
励式変換器４ｂが出力する変換器電流Ｉｄ2 の大きさの
バランスが崩れ、電流アンバランスが発生することがあ
る。そのような場合、自励式変換器４ａ、または自励式
変換器４ｂのいずれかが過電流になり、ＳＭＥＳが安定
に運転できなくなる。また、アンバランス状態で運転で
きるように設計すると、素子並列数を増やす等が必要に
なり、経済的でない上、発生高調波も増える。本発明の
目的は、複数の電力変換器の出力電流をバランスさせ、
経済的で安定に運転できる超電導エネルギー貯蔵装置を
提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、複数の自己消弧可能な
電力変換素子から構成され、出力として直流電力を得る
電力変換器を複数台並列接続した電力変換器群と、有効
電力指令値に基づいて前記各電力変換器の出力電流を制
御する制御手段と、この電力変換器群の出力側に共通接
続された超電導コイルと、前記各電力変換器の直流電流
値を検出する電流検出手段と、前記超電導コイルに流れ
る直流電流を検出し、この電流平均値を求める検出手段
と、 前記検出手段により検出された電流平均値と前記各
電流検出手段により検出された各直流電流値とを夫々比
較し、前記直流電流検出値の方が大きい電力変換器に対
しては出力電流を下げる方向に有効電力指令値を補正
し、前記直流電流検出値の方が小さい電力変換器に対し
ては出力電流を上げる方向に有効電力指令値を補正する
補正手段と、を具備したことを特徴とする超電導エネル
ギー貯蔵装置である。
め、請求項１に対応する発明は、複数の自己消弧可能な
電力変換素子から構成され、出力として直流電力を得る
電力変換器を複数台並列接続した電力変換器群と、有効
電力指令値に基づいて前記各電力変換器の出力電流を制
御する制御手段と、この電力変換器群の出力側に共通接
続された超電導コイルと、前記各電力変換器の直流電流
値を検出する電流検出手段と、前記超電導コイルに流れ
る直流電流を検出し、この電流平均値を求める検出手段
と、 前記検出手段により検出された電流平均値と前記各
電流検出手段により検出された各直流電流値とを夫々比
較し、前記直流電流検出値の方が大きい電力変換器に対
しては出力電流を下げる方向に有効電力指令値を補正
し、前記直流電流検出値の方が小さい電力変換器に対し
ては出力電流を上げる方向に有効電力指令値を補正する
補正手段と、を具備したことを特徴とする超電導エネル
ギー貯蔵装置である。
【０００９】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、複数の自己消弧可能な電力変換素子から構
成され、出力として直流電力を得る電力変換器を複数台
並列接続した電力変換器群と、この電力変換器群の出力
側に共通接続された超電導コイルと、前記超電導コイル
の充電指令であるとき負の値をとり放電指令であるとき
正の値をとる有効電力指令値に基づいて前記各電力変換
器の出力電流を制御する制御手段と、前記各電力変換器
の直流電流値を検出する電流検出手段と、前記超電導コ
イルに流れる直流電流を検出し、この電流平均値を求め
る検出手段と、前記各電流検出手段により検出された各
直流電流値と前記検出手段により検出されたの電流平均
値に基づき、各電力変換器毎の電流アンバランス比率を
夫々求める電流アンバランス比率算出手段と、前記超電
導コイルが充電状態であって、前記各電流アンバランス
比率算出手段で求められた電流アンバランス比率が１よ
り大きい方の電力変換器に対して有効電力指令値の負の
絶対値を下げる方向に補正し、かつ電流アンバランス比
率が１より小さい方の電力変換器に対して有効電力指令
値の負の絶対値を上げる方向に補正を加え、又前記超電
導コイルが放電状態であって、前記各電流アンバランス
比率算出手段で求められた電流アンバランス比率が１よ
り大きい方の電力変換器に対して有効電力指令値の正の
絶対値を上げる方向に補正し、かつ電流アンバランス比
率が１より小さい方の電力変換器に対して有効電力指令
値の正の絶対値を下げる方向に補正を加える手段と、を
具備したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置で
ある。前記目的を達成するため、請求項３に対応する発
明は、複数の自己消弧可能な電力変換素子から構成さ
れ、出力として直流電力を得る電力変換器を複数台並列
接続した電力変換器群と、有効電力指令値に基づいて前
記各電力変換器の出力電流を制御する制御手段と、 この
電力変換器群の出力側に共通接続された超電導コイル
と、前記各電力変換器の直流電流値を検出する電流検出
手段と、前記超電導コイルに流れる直流電流を検出し、
この電流平均値を求める検出手段と、前記検出手段によ
り検出された電流平均値と前記各電流検出手段により検
出された各直流電流値とを夫々比較し電流偏差を求める
電流偏差算出手段と、前記各電流偏差算出手段で求めら
れた電流偏差が正のとき前記直流電流の検出値の大きい
方の電力変換器に対して出力電流を下げる有効電力指令
値に補正し、かつ前記各電流偏差算出手段で求められた
電流偏差が負のとき前記直流電流の検出値の小さい方の
電力変換器に対して出力電流を上げる有効電力指令値に
補正を加える手段と、を具備したことを特徴とする超電
導エネルギー貯蔵装置である。
する発明は、複数の自己消弧可能な電力変換素子から構
成され、出力として直流電力を得る電力変換器を複数台
並列接続した電力変換器群と、この電力変換器群の出力
側に共通接続された超電導コイルと、前記超電導コイル
の充電指令であるとき負の値をとり放電指令であるとき
正の値をとる有効電力指令値に基づいて前記各電力変換
器の出力電流を制御する制御手段と、前記各電力変換器
の直流電流値を検出する電流検出手段と、前記超電導コ
イルに流れる直流電流を検出し、この電流平均値を求め
る検出手段と、前記各電流検出手段により検出された各
直流電流値と前記検出手段により検出されたの電流平均
値に基づき、各電力変換器毎の電流アンバランス比率を
夫々求める電流アンバランス比率算出手段と、前記超電
導コイルが充電状態であって、前記各電流アンバランス
比率算出手段で求められた電流アンバランス比率が１よ
り大きい方の電力変換器に対して有効電力指令値の負の
絶対値を下げる方向に補正し、かつ電流アンバランス比
率が１より小さい方の電力変換器に対して有効電力指令
値の負の絶対値を上げる方向に補正を加え、又前記超電
導コイルが放電状態であって、前記各電流アンバランス
比率算出手段で求められた電流アンバランス比率が１よ
り大きい方の電力変換器に対して有効電力指令値の正の
絶対値を上げる方向に補正し、かつ電流アンバランス比
率が１より小さい方の電力変換器に対して有効電力指令
値の正の絶対値を下げる方向に補正を加える手段と、を
具備したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装置で
ある。前記目的を達成するため、請求項３に対応する発
明は、複数の自己消弧可能な電力変換素子から構成さ
れ、出力として直流電力を得る電力変換器を複数台並列
接続した電力変換器群と、有効電力指令値に基づいて前
記各電力変換器の出力電流を制御する制御手段と、 この
電力変換器群の出力側に共通接続された超電導コイル
と、前記各電力変換器の直流電流値を検出する電流検出
手段と、前記超電導コイルに流れる直流電流を検出し、
この電流平均値を求める検出手段と、前記検出手段によ
り検出された電流平均値と前記各電流検出手段により検
出された各直流電流値とを夫々比較し電流偏差を求める
電流偏差算出手段と、前記各電流偏差算出手段で求めら
れた電流偏差が正のとき前記直流電流の検出値の大きい
方の電力変換器に対して出力電流を下げる有効電力指令
値に補正し、かつ前記各電流偏差算出手段で求められた
電流偏差が負のとき前記直流電流の検出値の小さい方の
電力変換器に対して出力電流を上げる有効電力指令値に
補正を加える手段と、を具備したことを特徴とする超電
導エネルギー貯蔵装置である。
【００１０】
【作用】請求項１、２、３のいずれかに対応する発明に
よれば、複数台の電力変換器の個々の出力電流にアンバ
ランスが生じても、各電力変換器に流れる電流を検出し
電流値に応じて各電力変換器の有効電力指令値に補正を
加えるようにしたので、電力変換器の電流アンバランス
を抑制することができ、安定に運転できる超電導エネル
ギー貯蔵装置が得られる。
よれば、複数台の電力変換器の個々の出力電流にアンバ
ランスが生じても、各電力変換器に流れる電流を検出し
電流値に応じて各電力変換器の有効電力指令値に補正を
加えるようにしたので、電力変換器の電流アンバランス
を抑制することができ、安定に運転できる超電導エネル
ギー貯蔵装置が得られる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。はじめに、図１により第１の実施例につい
て説明するが、既に説明した図４と同一の要素は同一の
符号として説明を省略する。６ａ，６ｂは各自励式変換
器４ａ，４ｂに流れる電流Ｉｄ1 ，Ｉｄ2 を計測するた
めの計器用変流器、１５ａ，１５ｂは電流アンバランス
比率７４ａ，７４ｂを求めるための除算器、１６ａ，１
６ｂは電流アンバランス比率７４ａ，７４ｂから電流ア
ンバランス補正用ゲインＧｘ1 ，Ｇｘ2 を求めるための
制御器、１７は有効電力指令値の極性に応じて電流アン
バランス補正用ゲインＧｘ1 ，Ｇｘ2 を入力する可変ゲ
イン比例制御器１４ａ，１４ｂを決定するための選択
器、１３ａ，１３ｂは図４の１３と同じ制御演算器であ
り、１９ａ，１９ｂはＰＷＭパターン発生回路（図４の
１９と同じ動作を行うもの）である。
て説明する。はじめに、図１により第１の実施例につい
て説明するが、既に説明した図４と同一の要素は同一の
符号として説明を省略する。６ａ，６ｂは各自励式変換
器４ａ，４ｂに流れる電流Ｉｄ1 ，Ｉｄ2 を計測するた
めの計器用変流器、１５ａ，１５ｂは電流アンバランス
比率７４ａ，７４ｂを求めるための除算器、１６ａ，１
６ｂは電流アンバランス比率７４ａ，７４ｂから電流ア
ンバランス補正用ゲインＧｘ1 ，Ｇｘ2 を求めるための
制御器、１７は有効電力指令値の極性に応じて電流アン
バランス補正用ゲインＧｘ1 ，Ｇｘ2 を入力する可変ゲ
イン比例制御器１４ａ，１４ｂを決定するための選択
器、１３ａ，１３ｂは図４の１３と同じ制御演算器であ
り、１９ａ，１９ｂはＰＷＭパターン発生回路（図４の
１９と同じ動作を行うもの）である。
【００１２】次に、図１の実施例装置の動作について説
明する。前述の通り変圧器２の２次電圧の誤差、インピ
ーダンスの差等の原因で、各自励式変換器４ａ，４ｂに
流れる電流には電流アンバランスが発生する。アンバラ
ンス比率７４ａ，７４ｂは、直流計器用変流器６ａ，６
ｂで計測された各変換器電流Ｉｄ１，Ｉｄ２ を、除算器
４１により直流電流Ｉｄの２分の１で除算することによ
り求める。そして、制御器１６ａ，１６ｂによってさら
に補正を加え、電流アンバランス補正用ゲインＧ
ｘ１ ，Ｇｘ２ を得る。選択器１７は、有効電力指令
値Ｐｉｎの極性により、電流アンバランス補正用ゲイン
を入力する可変ゲイン比例制御器１４ａ，１４ｂを選択
する。
明する。前述の通り変圧器２の２次電圧の誤差、インピ
ーダンスの差等の原因で、各自励式変換器４ａ，４ｂに
流れる電流には電流アンバランスが発生する。アンバラ
ンス比率７４ａ，７４ｂは、直流計器用変流器６ａ，６
ｂで計測された各変換器電流Ｉｄ１，Ｉｄ２ を、除算器
４１により直流電流Ｉｄの２分の１で除算することによ
り求める。そして、制御器１６ａ，１６ｂによってさら
に補正を加え、電流アンバランス補正用ゲインＧ
ｘ１ ，Ｇｘ２ を得る。選択器１７は、有効電力指令
値Ｐｉｎの極性により、電流アンバランス補正用ゲイン
を入力する可変ゲイン比例制御器１４ａ，１４ｂを選択
する。
【００１３】有効電力指令値Ｐｉｎが超電導コイル７の
充電指令であるとき、負の値をとり、逆にコイル７の放
電指令の時は正の値をとると仮定した場合の選択器１７
の選択方法を、図３に示してある。
充電指令であるとき、負の値をとり、逆にコイル７の放
電指令の時は正の値をとると仮定した場合の選択器１７
の選択方法を、図３に示してある。
【００１４】有効電力指令値Ｐｉｎが負（充電指令）で
は有効電力指令値の負の絶対値が大きい変換器ほど直流
電流が上昇し、逆に有効電力指令値Ｐｉｎが正（放電指
令）では正の絶対値が大きい変換器ほど直流電流は下降
する。
は有効電力指令値の負の絶対値が大きい変換器ほど直流
電流が上昇し、逆に有効電力指令値Ｐｉｎが正（放電指
令）では正の絶対値が大きい変換器ほど直流電流は下降
する。
【００１５】例えば、有効電力指令値Ｐｉｎが負（充電
指令）で、なおかつ、Ｉｄ1 ＞Ｉｄ2 の場合において、
電流アンバランス比率７４ａは１より大、電流アンバラ
ンス比率７４ｂは１より小になる。そして、制御器１６
ａ，１６ｂで、電流アンバランス比率７４ａ，７４ｂを
補正して電流アンバランス用補正ゲインＧｘ1 ，Ｇｘ2
を得る。選択器１７は、有効電力指令値Ｐｉｎが負（充
電指令）なので、Ｇｘ1 を変換器４ｂ側の可変比例制御
器１４ｂのゲインＧ2 に、Ｇｘ2 を変換器４ａ側可変比
例制御器１４ａのゲインＧ1 に代入する。有効電力指令
値Ｐｉｎは、自励式変換器４ａの有効電力補正指令値Ｐ
ｉｎ1 及び自励式変換器４ｂの有効電力補正指令値Ｐｉ
ｎ2 に補正され、制御演算器１３ａ，１３ｂによって各
自励式変換器４ａ，４ｂの出力すべき電流の振幅Ｍ1 ，
Ｍ2 と、電流の位相α1 ，α2 を決定する。そして、制
御演算器１３ａ，１３ｂから出力されたＭ1 ，Ｍ2 ，α
1，α2 に基づき、ＰＷＭパターン発生回路１９ａ，１
９ｂは、自己消弧素子に与えるゲート信号８２ａ，８２
ｂを出力する。この場合、 Ｇ1 ＜Ｇ2 となるので、 ｜Ｐｉｎ1 ｜＜｜Ｐｉｎ2 ｜ Ｐｉｎ1 ，Ｐｉｎ2
＜０
指令）で、なおかつ、Ｉｄ1 ＞Ｉｄ2 の場合において、
電流アンバランス比率７４ａは１より大、電流アンバラ
ンス比率７４ｂは１より小になる。そして、制御器１６
ａ，１６ｂで、電流アンバランス比率７４ａ，７４ｂを
補正して電流アンバランス用補正ゲインＧｘ1 ，Ｇｘ2
を得る。選択器１７は、有効電力指令値Ｐｉｎが負（充
電指令）なので、Ｇｘ1 を変換器４ｂ側の可変比例制御
器１４ｂのゲインＧ2 に、Ｇｘ2 を変換器４ａ側可変比
例制御器１４ａのゲインＧ1 に代入する。有効電力指令
値Ｐｉｎは、自励式変換器４ａの有効電力補正指令値Ｐ
ｉｎ1 及び自励式変換器４ｂの有効電力補正指令値Ｐｉ
ｎ2 に補正され、制御演算器１３ａ，１３ｂによって各
自励式変換器４ａ，４ｂの出力すべき電流の振幅Ｍ1 ，
Ｍ2 と、電流の位相α1 ，α2 を決定する。そして、制
御演算器１３ａ，１３ｂから出力されたＭ1 ，Ｍ2 ，α
1，α2 に基づき、ＰＷＭパターン発生回路１９ａ，１
９ｂは、自己消弧素子に与えるゲート信号８２ａ，８２
ｂを出力する。この場合、 Ｇ1 ＜Ｇ2 となるので、 ｜Ｐｉｎ1 ｜＜｜Ｐｉｎ2 ｜ Ｐｉｎ1 ，Ｐｉｎ2
＜０
【００１６】になり、電流上昇率は電流の少ない自励式
変換器４ｂのほうが自励式変換器４ａより大きい。従っ
て、自励式変換器４ａ，４ｂ間の電流アンバランスは抑
制される。
変換器４ｂのほうが自励式変換器４ａより大きい。従っ
て、自励式変換器４ａ，４ｂ間の電流アンバランスは抑
制される。
【００１７】同様に、有効電力指令値が正（放電指令）
で、なおかつＩｄ1 ＞Ｉｄ2 の場合は、選択器１７によ
ってＧｘ1 をＧ1 に、Ｇｘ2 をＧ2 に代入する。この場
合、 Ｇ1 ＞Ｇ2 となるので、 ｜Ｐｉｎ1 ｜＞｜Ｐｉｎ2 ｜ Ｐｉｎ1 ，Ｐｉｎ2
＞０
で、なおかつＩｄ1 ＞Ｉｄ2 の場合は、選択器１７によ
ってＧｘ1 をＧ1 に、Ｇｘ2 をＧ2 に代入する。この場
合、 Ｇ1 ＞Ｇ2 となるので、 ｜Ｐｉｎ1 ｜＞｜Ｐｉｎ2 ｜ Ｐｉｎ1 ，Ｐｉｎ2
＞０
【００１８】になり、電流下降率は電流の多い自励式変
換器４ａのほうが自励式変換器４ｂより大きい。従っ
て、自励式変換器４ａ，４ｂ間の電流アンバランスは抑
制される。
換器４ａのほうが自励式変換器４ｂより大きい。従っ
て、自励式変換器４ａ，４ｂ間の電流アンバランスは抑
制される。
【００１９】同様に、Ｉｄ1 ＜Ｉｄ2 の場合も前述の通
り、選択器１７で電流アンバランスを補償するように、
Ｇｘ1 ，Ｇｘ2 を選択すれば、電流アンバランスは抑制
される。以上、説明したように、本発明の第１の実施例
によれば、電流アンバランスを抑制でき、経済的で安定
に運転できる超電導エネルギー貯蔵装置が得られる。次
に、本発明の第２の実施例について図２を参照して説明
するが、図１及び図４と同一の要素は同一の符号として
説明を省略する。
り、選択器１７で電流アンバランスを補償するように、
Ｇｘ1 ，Ｇｘ2 を選択すれば、電流アンバランスは抑制
される。以上、説明したように、本発明の第１の実施例
によれば、電流アンバランスを抑制でき、経済的で安定
に運転できる超電導エネルギー貯蔵装置が得られる。次
に、本発明の第２の実施例について図２を参照して説明
するが、図１及び図４と同一の要素は同一の符号として
説明を省略する。
【００２０】変換器４ａの出力電流を検出する直流計器
用変流器６ａにて計測した直流電流Ｉｄ１ と、超電導
コイル７に流れる電流を検出する直流計器用変流器６に
て計測した直流電流Ｉｄの２分の１の電流とを比較器１
８ａで比較する。この場合、直流電流制御器２０ｂは、
比較器１８ａの出力である電流偏差を制御し、電流アン
バランス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ１を出力する。
ＰｒーＩｄ１は、加算器２１ａで、ＰＱ制御器１２から
の有効電力指令値Ｐｉｎと加算され、有効電力指令値Ｐ
ｉｎは、自励式変換器４ａの有効電力補正指令値Ｐｉｎ
１に補正される。
用変流器６ａにて計測した直流電流Ｉｄ１ と、超電導
コイル７に流れる電流を検出する直流計器用変流器６に
て計測した直流電流Ｉｄの２分の１の電流とを比較器１
８ａで比較する。この場合、直流電流制御器２０ｂは、
比較器１８ａの出力である電流偏差を制御し、電流アン
バランス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ１を出力する。
ＰｒーＩｄ１は、加算器２１ａで、ＰＱ制御器１２から
の有効電力指令値Ｐｉｎと加算され、有効電力指令値Ｐ
ｉｎは、自励式変換器４ａの有効電力補正指令値Ｐｉｎ
１に補正される。
【００２１】同様に、変換器４ｂの出力電流を検出する
直流計器用変流器６ｂにて計測した直流電流Ｉｄ2 と、
超電導コイル７に流れる電流を検出する直流計器用変流
器６にて計測した直流電流Ｉｄの２分の１の電流とを比
較器１８ｂで比較する。そして、直流電流制御器２０ｂ
は、比較器１８ｂの出力である電流偏差を制御し、電流
アンバランス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ2 を出力す
る。ＰｒーＩｄ2 は、比較器２１ｂで、有効電力指令値
Ｐｉｎと加算され、有効電力指令値Ｐｉｎは、自励式変
換器４ｂの有効電力補正指令値Ｐｉｎ2 に補正される。
直流計器用変流器６ｂにて計測した直流電流Ｉｄ2 と、
超電導コイル７に流れる電流を検出する直流計器用変流
器６にて計測した直流電流Ｉｄの２分の１の電流とを比
較器１８ｂで比較する。そして、直流電流制御器２０ｂ
は、比較器１８ｂの出力である電流偏差を制御し、電流
アンバランス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ2 を出力す
る。ＰｒーＩｄ2 は、比較器２１ｂで、有効電力指令値
Ｐｉｎと加算され、有効電力指令値Ｐｉｎは、自励式変
換器４ｂの有効電力補正指令値Ｐｉｎ2 に補正される。
【００２２】その後補正された各変換器４ａ，４ｂの有
効電力補正指令値Ｐｉｎ1 ，Ｐｉｎ2 は、制御演算器１
３ａ，１３ｂによって各自励式変換器４ａ，４ｂの出力
すべき電流の振幅Ｍ1 ，Ｍ2 と、電流の位相α1 ，α2
を決定する。そして、制御演算器１３ａ，１３ｂから出
力されたＭ1 ，Ｍ2 ，α1 ，α2 に基づき、ＰＷＭパタ
ーン発生回路１９ａ，１９ｂは、自己消弧素子に与える
ゲート信号８２ａ，８２ｂを出力する。
効電力補正指令値Ｐｉｎ1 ，Ｐｉｎ2 は、制御演算器１
３ａ，１３ｂによって各自励式変換器４ａ，４ｂの出力
すべき電流の振幅Ｍ1 ，Ｍ2 と、電流の位相α1 ，α2
を決定する。そして、制御演算器１３ａ，１３ｂから出
力されたＭ1 ，Ｍ2 ，α1 ，α2 に基づき、ＰＷＭパタ
ーン発生回路１９ａ，１９ｂは、自己消弧素子に与える
ゲート信号８２ａ，８２ｂを出力する。
【００２３】次に、図１の説明と同様に、有効電力指令
値Ｐｉｎは、コイルの充電指令である時、負の値をと
り、逆にコイルの放電指令の時は正の値をとると仮定
し、図２の動作を説明する。
値Ｐｉｎは、コイルの充電指令である時、負の値をと
り、逆にコイルの放電指令の時は正の値をとると仮定
し、図２の動作を説明する。
【００２４】例えば、Ｉｄ１＞Ｉｄ２のとき自励式変換
器４ａ側の電流偏差７３ａは、正の値になり、逆に自励
式変換器４ｂ側の電流偏差７３ｂは、負の値になる。そ
れぞれの電流偏差を直流電流制御器２０ａ，２０ｂに入
力し、制御を行う。自励式変換器４ａ側の電流アンバラ
ンス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ１は、正の値にな
る。前述の仮定から正の有効電力基準は放電指令であり
電流を下げる補正指令になる。逆に、自励式変換器４ｂ
側の電流アンバランス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ
２ は、負の値、すなわち充電指令であり電流を上昇さ
せる補正指令となる。このＰｒーＩｄ１とＰｒーＩｄ２
は、それぞれ加算器２１ａ，２１ｂにおいて有効電力指
令値Ｐｉｎと加算される。そして、加算器２１ａ，２１
ｂは、各変換器４ａ，４ｂに対応する有効電力補正指令
値Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２を出力する。この場合、 ＰｒーＩｄ１＞０，ＰｒーＩｄ２＜０ になるので、 Ｐｉｎ１＝｜Ｐｉｎ｜＋ＰｒーＩｄ１＞｜Ｐｉｎ｜… 自励式変換器４ａ Ｐｉｎ２＝｜Ｐｉｎ｜＋ＰｒーＩｄ２＜｜Ｐｉｎ｜… 自励式変換器４ｂ 上式より、自励式変換器４ａ側の変換器電流Ｉｄ１は下
降し、自励式変換器４ｂ側の変換器電流Ｉｄ２は上昇す
るので、電流アンバランスは抑制される。Ｉｄ１＜Ｉｄ
２も同様である。
器４ａ側の電流偏差７３ａは、正の値になり、逆に自励
式変換器４ｂ側の電流偏差７３ｂは、負の値になる。そ
れぞれの電流偏差を直流電流制御器２０ａ，２０ｂに入
力し、制御を行う。自励式変換器４ａ側の電流アンバラ
ンス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ１は、正の値にな
る。前述の仮定から正の有効電力基準は放電指令であり
電流を下げる補正指令になる。逆に、自励式変換器４ｂ
側の電流アンバランス補正用有効電力基準ＰｒーＩｄ
２ は、負の値、すなわち充電指令であり電流を上昇さ
せる補正指令となる。このＰｒーＩｄ１とＰｒーＩｄ２
は、それぞれ加算器２１ａ，２１ｂにおいて有効電力指
令値Ｐｉｎと加算される。そして、加算器２１ａ，２１
ｂは、各変換器４ａ，４ｂに対応する有効電力補正指令
値Ｐｉｎ１，Ｐｉｎ２を出力する。この場合、 ＰｒーＩｄ１＞０，ＰｒーＩｄ２＜０ になるので、 Ｐｉｎ１＝｜Ｐｉｎ｜＋ＰｒーＩｄ１＞｜Ｐｉｎ｜… 自励式変換器４ａ Ｐｉｎ２＝｜Ｐｉｎ｜＋ＰｒーＩｄ２＜｜Ｐｉｎ｜… 自励式変換器４ｂ 上式より、自励式変換器４ａ側の変換器電流Ｉｄ１は下
降し、自励式変換器４ｂ側の変換器電流Ｉｄ２は上昇す
るので、電流アンバランスは抑制される。Ｉｄ１＜Ｉｄ
２も同様である。
【００２５】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ず以下のように変形して実施できる。すなわち、第１の
実施例においては、２台の電力変換器で説明したが、３
台以上の電力変換器であっても、電流アンバランス量
と、有効電力指令値の極性に応じて、各電力変換器の有
効電力指令値を補正すれば電流アンバランスは補正され
る。また、第１の実施例において、自己消弧可能な素子
としてＧＴＯ以外の素子、例えばトランジスタや、静電
誘導サイリスタ等を使用しても同一の効果が得られるこ
とはいうまでもない。
ず以下のように変形して実施できる。すなわち、第１の
実施例においては、２台の電力変換器で説明したが、３
台以上の電力変換器であっても、電流アンバランス量
と、有効電力指令値の極性に応じて、各電力変換器の有
効電力指令値を補正すれば電流アンバランスは補正され
る。また、第１の実施例において、自己消弧可能な素子
としてＧＴＯ以外の素子、例えばトランジスタや、静電
誘導サイリスタ等を使用しても同一の効果が得られるこ
とはいうまでもない。
【００２６】第２の実施例においては、２台の電力変換
器で説明したが、例えば３台の電力変換器であるとき
は、直流電流の３分の１、４台の変換器ならば直流電流
の４分の１と各電力変換器電流を比較して上述の制御を
行えば、複数台の電力変換器であっても同じ効果が得ら
れることはいうまでもない。また、第２の実施例におい
て電力指令値をコイルの充電で正、放電で負とした場合
も同様の効果が得られることはいうまでもない。
器で説明したが、例えば３台の電力変換器であるとき
は、直流電流の３分の１、４台の変換器ならば直流電流
の４分の１と各電力変換器電流を比較して上述の制御を
行えば、複数台の電力変換器であっても同じ効果が得ら
れることはいうまでもない。また、第２の実施例におい
て電力指令値をコイルの充電で正、放電で負とした場合
も同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、自己消弧可能な素子か
ら構成される複数台の電力変換器と超電導コイルからな
る超電導エネルギー貯蔵装置において、各電力変換器の
電流を検出する手段と、電流値に応じて有効電力指令値
を補正する手段を具備すれば、各電力変換器間の電流ア
ンバランスを抑制でき、安定に運転できる超電導エネル
ギー貯蔵装置を提供できる。
ら構成される複数台の電力変換器と超電導コイルからな
る超電導エネルギー貯蔵装置において、各電力変換器の
電流を検出する手段と、電流値に応じて有効電力指令値
を補正する手段を具備すれば、各電力変換器間の電流ア
ンバランスを抑制でき、安定に運転できる超電導エネル
ギー貯蔵装置を提供できる。
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。
【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック図。
【図３】図１の選択器１７の選択方法を説明するための
図。
図。
【図４】従来の超電導エネルギー貯蔵装置用自励式変換
器の一例を示すブロック図。
器の一例を示すブロック図。
１…交流母線、２…変圧器、３ａ，３ｂ…交流コンデン
サ、４ａ，４ｂ…自励式変換器、５…相間リアクトル、
６…直流側計器用変流器、６ａ，６ｂ…直流側計器用変
流器、７…超電導コイル、８…交流側計器用変圧器、９
…交流側計器用変流器、１０…有効電力、無効電力検出
器、１１ａ，１１ｂ…比較器、１２…有効電力、無効電
力制御器、１３…制御演算器、１３ａ，１３ｂ…制御演
算器、１４ａ，１４ｂ…可変比例制御器、１５ａ，１５
ｂ…除算器、１６ａ，１６ｂ…比例制御器、１７…選択
器、１９…ＰＷＭパターン発生回路、２０…直流電流制
御器。
サ、４ａ，４ｂ…自励式変換器、５…相間リアクトル、
６…直流側計器用変流器、６ａ，６ｂ…直流側計器用変
流器、７…超電導コイル、８…交流側計器用変圧器、９
…交流側計器用変流器、１０…有効電力、無効電力検出
器、１１ａ，１１ｂ…比較器、１２…有効電力、無効電
力制御器、１３…制御演算器、１３ａ，１３ｂ…制御演
算器、１４ａ，１４ｂ…可変比例制御器、１５ａ，１５
ｂ…除算器、１６ａ，１６ｂ…比例制御器、１７…選択
器、１９…ＰＷＭパターン発生回路、２０…直流電流制
御器。
Claims (3)
- 【請求項１】 複数の自己消弧可能な電力変換素子から
構成され、出力として直流電力を得る電力変換器を複数
台並列接続した電力変換器群と、有効電力指令値に基づいて前記各電力変換器の出力電流
を制御する制御手段と、 この電力変換器群の出力側に共通接続された超電導コイ
ルと、 前記各電力変換器の直流電流値を検出する電流検出手段
と、前記超電導コイルに流れる直流電流を検出し、この電流
平均値を求める検出手段と、 前記検出手段により検出された電流平均値と前記各電流
検出手段により検出された各直流電流値とを夫々比較
し、前記直流電流検出値の方が大きい電力変換器に対し
ては出力電流を下げる方向に有効電力指令値を補正し、
前記直流電流検出値の方が小さい電力変換器に対しては
出力電流を上げる方向に有効電力指令値を補正する補正
手段と、 を具備したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装
置。 - 【請求項２】 複数の自己消弧可能な電力変換素子から
構成され、出力として直流電力を得る電力変換器を複数
台並列接続した電力変換器群と、 この電力変換器群の出力側に共通接続された超電導コイ
ルと、 前記超電導コイルの充電指令であるとき負の値をとり放
電指令であるとき正の値をとる有効電力指令値に基づい
て前記各電力変換器の出力電流を制御する制御手段と、 前記各電力変換器の直流電流値を検出する電流検出手段
と、 前記超電導コイルに流れる直流電流を検出し、この電流
平均値を求める検出手段と、 前記各電流検出手段により検出された各直流電流値と前
記検出手段により検出されたの電流平均値に基づき、各
電力変換器毎の電流アンバランス比率を夫々求める電流
アンバランス比率算出手段と、 前記超電導コイルが充電状態であって、前記各電流アン
バランス比率算出手段で求められた電流アンバランス比
率が１より大きい方の電力変換器に対して有効電 力指令
値の負の絶対値を下げる方向に補正し、かつ電流アンバ
ランス比率が１より小さい方の電力変換器に対して有効
電力指令値の負の絶対値を上げる方向に補正を加え、又
前記超電導コイルが放電状態であって、前記各電流アン
バランス比率算出手段で求められた電流アンバランス比
率が１より大きい方の電力変換器に対して有効電力指令
値の正の絶対値を上げる方向に補正し、かつ電流アンバ
ランス比率が１より小さい方の電力変換器に対して有効
電力指令値の正の絶対値を下げる方向に補正を加える手
段と、 を具備したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装
置。 - 【請求項３】 複数の自己消弧可能な電力変換素子から
構成され、出力として直流電力を得る電力変換器を複数
台並列接続した電力変換器群と、 有効電力指令値に基づいて前記各電力変換器の出力電流
を制御する制御手段と、 この電力変換器群の出力側に共通接続された超電導コイ
ルと、 前記各電力変換器の直流電流値を検出する電流検出手段
と、 前記超電導コイルに流れる直流電流を検出し、この電流
平均値を求める検出手段と、 前記検出手段により検出された電流平均値と前記各電流
検出手段により検出された各直流電流値とを夫々比較し
電流偏差を求める電流偏差算出手段と、 前記各電流偏差算出手段で求められた電流偏差が正のと
き前記直流電流の検出値の大きい方の電力変換器に対し
て出力電流を下げる有効電力指令値に補正し、かつ前記
各電流偏差算出手段で求められた電流偏差が負のとき前
記直流電流の検出値の小さい方の電力変換器に対して出
力電流を上げる有効電力指令値に補正を加える手段と、 を具備したことを特徴とする超電導エネルギー貯蔵装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23837892A JP3311036B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 超電導エネルギー貯蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23837892A JP3311036B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 超電導エネルギー貯蔵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0690535A JPH0690535A (ja) | 1994-03-29 |
| JP3311036B2 true JP3311036B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=17029300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23837892A Expired - Fee Related JP3311036B2 (ja) | 1992-09-07 | 1992-09-07 | 超電導エネルギー貯蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3311036B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102709937B (zh) * | 2012-05-18 | 2015-03-25 | 西安理工大学 | 一种电力储能用大容量组合型变换器 |
-
1992
- 1992-09-07 JP JP23837892A patent/JP3311036B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690535A (ja) | 1994-03-29 |
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