JP3319640B2 - Active power and reactive power control device in AC system - Google Patents
Active power and reactive power control device in AC systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は交流システムにおける有
効電力及び無効電力の制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control apparatus for controlling active power and reactive power in an AC system.
【0002】[0002]
【従来の技術】交流電力配電網は巨大な回路網であり、
き電線は分布定数回路と見られる。き電線が長くなると
インピーダンス降下は大きくなり、電流の位相遅れも大
きくなるので送電可能な電力は減少する。そのため既設
の交流システムと並列に電流源を設けて注入する電流の
大きさと位相を変え、一方、交流システムと直列に電圧
源を設けて印加する電圧の大きさと位相を変え、交流シ
ステムによって送られる電力を負荷の要求に応じて増強
するために有効電力及び無効電力の制御装置が用いられ
ている。2. Description of the Related Art AC power distribution networks are huge networks,
The feeder is considered a distributed constant circuit. The longer the feeder line, the larger the impedance drop and the larger the phase lag of the current, so that the transmittable power decreases. Therefore, a current source is provided in parallel with the existing AC system to change the magnitude and phase of the injected current, while a voltage source is provided in series with the AC system to change the magnitude and phase of the applied voltage and sent by the AC system. Active power and reactive power controllers are used to increase power in response to load requirements.
【0003】以下、このような従来の制御装置を図14
について説明する。図14は一般の配電網を簡略化して
図示している。送電端の電圧はE1 、位相はθ1 であ
り、インピーダンスXのき電線を介してトランスTrに
伝達され、そのトランスTrの2次側より需要家U1 ,
U2 ,U3 ,U4 ,U5 に配電される。トランスTrに
おける電圧と位相をそれぞれE2 とθ2 とすると、この
配電網において送られる電力Pは進んだ位相から遅れた
位相の方向に送られ、次のような式で表現される。ここ
で、δは相差角である。 P=(E1 ・E2 /X)sinδ、δ=θ1 −θ2 このような交流システムにおいて、一部または全部の需
要家が非常に大きな電力を要求したり、大きな遅れ無効
電力を要求すると、き電線による電圧降下が大きくな
る。上式ではE2 が小さくなりθ2 は更に遅れるので、
相差角δは大きくなって送電電力を維持することにな
る。しかし、安定な電力供給を確保するためには相差角
δは90°以上になることは許されない。むしろ、90
°に余裕を持って運転することが必要であり、その意味
で送電電力には限界が存在する。Hereinafter, such a conventional control device is shown in FIG.
Will be described. FIG. 14 schematically shows a general power distribution network. The voltage at the transmitting end is E 1 , the phase is θ 1 , and is transmitted to the transformer Tr via a feeder having an impedance X, and the consumers U 1 ,
Power is distributed to U 2 , U 3 , U 4 , and U 5 . Assuming that the voltage and the phase in the transformer Tr are E 2 and θ 2 , respectively, the power P transmitted in the power distribution network is transmitted in a direction from the advanced phase to the delayed phase, and is expressed by the following equation. Here, δ is a phase difference angle. P = (E 1 · E 2 / X) sin δ, δ = θ 1 −θ 2 In such an AC system, some or all of the consumers require very large power or large delay reactive power. Then, the voltage drop due to the feeder line increases. In the above equation, E 2 becomes smaller and θ 2 is further delayed.
The phase difference angle δ increases to maintain transmission power. However, in order to secure stable power supply, the phase difference angle δ cannot be more than 90 °. Rather, 90
It is necessary to operate with a margin of °, and in that sense there is a limit to the transmitted power.
【0004】定常的な電圧降下の他に、時として負荷変
動が問題となることがある。一部の需要家が変動する負
荷を取ったとき、送電線のインピーダンス降下も変動す
ることになり、変動負荷を取る需要家自身の他、トラン
スTrを共有する他の需要家も受電端で電圧が変動す
る。これはフリッカーと呼ばれる照明器具のチラツキと
なって現れ、また、各種コンデンサ類の発熱を招く。こ
のような問題を解決するためにいくつかの方法が実用さ
れ、また検討がなされている。[0004] In addition to steady voltage drops, load fluctuations can sometimes be a problem. When some customers take a fluctuating load, the impedance drop of the transmission line also fluctuates, and in addition to the fleet itself with the fluctuating load, other consumers sharing the transformer Tr receive a voltage at the receiving end. Fluctuates. This appears as flickering of the lighting equipment called flicker, and also causes various capacitors to generate heat. Several methods have been put into practical use and studied to solve such problems.
【0005】図15は既に実系統で使用されている一つ
の方法で、交流系統に並列に補償装置を設ける方法であ
る。補償装置はコンデンサCとそれと並列に接続された
リアクトルL、サイリスタS1 ,S2 の逆並列回路から
構成される。このC,Lの並列回路がないとき、需要家
の取る遅れ無効電力Q2 が大きくなると、き電線のイン
ピーダンスによる電圧降下が大きくなって電圧変動が大
きくなる。ここで、コンデンサCをき電線に接続する
と、無効電力Q4 は進み無効電力となり、インピーダン
スX1 による電圧降下を小さくすることが出来るが、進
み成分を一定にしていては負荷が軽くなったとき系統全
体として進み電力をとることになり電圧の安定化の上で
好ましくない。FIG. 15 shows one method already used in an actual system, in which a compensator is provided in parallel with an AC system. The compensator is composed of an anti-parallel circuit of a capacitor C, a reactor L connected in parallel with the capacitor C, and thyristors S 1 and S 2 . The C, when there is no parallel circuit of L, and the delayed reactive power Q 2 to which take the customer increases, the voltage variation increases larger voltage drop due to the impedance of the feeder is. Here, when connected to the feeder line to capacitor C, reactive power Q4 goes invalid power, the impedance X 1 can be reduced voltage drop due proceeds system when is not a component constant load becomes lighter As a whole, the power is consumed, which is not preferable in terms of voltage stabilization.
【0006】そこで、コンデンサCと並列にリアクトル
Lを入れ、リアクトルLの電流をサイリスタS1 ,S2
によって連続的に制御し、インピーダンス降下を補償し
つつ無効電力を調整して系統全体の無効電力も進みとな
らないように制御する。需要家のとる負荷が無効電力変
動を伴うような場合、インピーダンス降下も変動しフリ
ッカーの原因になるが、変動成分を吸収するようにリア
クトルLの電流を制御することもできる。このように、
交流系統にC,L並列回路を接続し並列回路のとる無効
電力Q3 を進みにして遅れ無効電力Q2 と打ち消した
り、遅れ無効電力Q2 の変動分を無効電力Q3 によって
吸収したりして、負荷が大きくなったときの送電電力を
維持する。Therefore, a reactor L is inserted in parallel with the capacitor C, and the current of the reactor L is supplied to the thyristors S 1 , S 2
And the reactive power is adjusted while compensating for the impedance drop so that the reactive power of the entire system does not advance. When the load taken by the customer involves the fluctuation of the reactive power, the impedance drop also fluctuates and causes flicker. However, the current of the reactor L can be controlled so as to absorb the fluctuation component. in this way,
C in AC system, or absorbed by L connects the parallel circuit delay to take the reactive power Q 3 taken by the parallel circuit or cancel the reactive power Q 2, the reactive power Q 3 the variation of the lagging reactive power Q 2 Thus, the transmission power when the load becomes large is maintained.
【0007】図16はき電線のインピーダンス降下を補
償するために、き電回路に直列にコンデンサC1 ,
C2 ,C3 を入れる方法である。進相量を変化させるた
めにコンデンサは分割されており、不要なコンデンサは
切り放すことが出来るようにそれぞれのコンデンサに並
列にサイリスタの逆並列回路Sp1,Sp2,Sp3が接続さ
れている。コンデンサの投入が必要ないときはサイリス
タの逆並列回路Sp1,Sp2,Sp3はすべてゲート信号が
与えられ生かされる。コンデンサ容量を最大にしたいと
きは例えばC1 のみを生かし、サイリスタの逆並列回路
Sp2,Sp3にはゲート信号を与えてコンデンサC2 ,C
3 は短絡状態にする。き電線のインピーダンスX2 によ
る遅れ無効電力Q6 をコンデンサC1 ,C2 ,C3 によ
る進み無効電力Q7 ,Q8 ,Q9 で打ち消したり補償し
たりする考えは図15の場合と同じである。FIG. 16 shows a capacitor C 1 , connected in series with a feeder circuit to compensate for the impedance drop of the feeder line.
In this method, C 2 and C 3 are added. The capacitors in order to change the phase advance amount is divided, are antiparallel circuit of a thyristor in parallel to each capacitor as can the unwanted capacitor detach S p1, S p2, S p3 is connected . When it is not necessary to insert a capacitor, the antiparallel circuits Sp1 , Sp2 , and Sp3 of the thyristor are all supplied with gate signals and utilized. If you want to maximize the capacity of the capacitor making use of only C 1 example, the capacitor C 2 to give a gate signal to the anti-parallel circuit S p2, S p3 thyristor, C
3 is short-circuited. The idea is the same as that of FIG. 15 or to compensate or cancel the delayed reactive power Q6 due to the impedance X 2 of the feeder line by the capacitor C 1, C 2, leading reactive power due to C 3 Q 7, Q 8, Q 9 .
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】図15と図16に示し
た従来方法では、実際に制御するのはサイリスタであ
り、検出法の如何を問わず交流系統の1周期において1
回修正を加えるのが基本である。そうすると、高調波を
補償しようとしても交流の1サイクル以上に早い変動を
補償することはできない。実質的には低周波の変動成分
においてのみしか効果は期待できない。また図15の回
路においてはサイリスタS1 ,S2 にオン信号を入れた
ら、後はその時の電圧とリアクトルLの大きさで電流が
決まるので、電流波形は高調波を含んだままである。図
16の回路においては、進相用のコンデンサC1 ,
C2 ,C3 を投入するときステップ的に変化させざるを
得ないし、進み無効電力量Q7 ,Q8 ,Q9 もステップ
的にしか変化させることができない。In the conventional method shown in FIGS. 15 and 16, the thyristor is actually controlled, and one control is performed in one cycle of the AC system regardless of the detection method.
It is basically to make corrections several times. Then, even if an attempt is made to compensate for harmonics, it is not possible to compensate for a change that is faster than one cycle of AC. In effect, the effect can be expected only for the low-frequency fluctuation component. In the circuit shown in FIG. 15, when an ON signal is input to the thyristors S 1 and S 2 , the current is determined by the voltage and the size of the reactor L at that time, so that the current waveform still includes harmonics. Figure
In circuit 16, a capacitor C 1 for fast,
When C 2 and C 3 are turned on, they must be changed stepwise, and the amount of reactive power Q 7 , Q 8 and Q 9 can only be changed stepwise.
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、無効電力補償装置として交流系統の周
波数より早い変動にも高速応答できること、無効電力を
進み領域から遅れの領域まで連続に変えられること、ま
たできるだけ正弦波に近い電圧,電流を発生できるこ
と、さらに並列補償と直列補償を組み合わせて負荷条件
がどのように変わっても,安定な電力を供給できること
の可能な交流システムにおける有効電力及び無効電力制
御装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a reactive power compensator capable of responding quickly to fluctuations faster than the frequency of an AC system, and to continuously transmit reactive power from a leading region to a lag region. Active power in AC systems that can be changed, generate voltage and current as close as possible to sinusoidal waves as much as possible, and can supply stable power no matter how the load condition changes by combining parallel compensation and series compensation. And a reactive power control device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、交流き電線の適当な位置
に,電流制御可能な第1の電力変換器と、前記第1の電
力変換器と電気的に絶縁された電圧制御可能な第2の電
力変換器を設置し、前記第1の電力変換器は交流から直
流への変換機能を持ち、かつき電線に対して並列に設置
され、設置点の電圧が設定電圧を維持するようにその変
換器の入力電流の有効分と無効分を制御し、前記第2の
電力変換器は直流から交流への変換機能を持ち,かつそ
の出力を変圧器を介してき電線に対して直列に挿入し、
設置点の電圧が設定電圧を維持するようにき電線電圧に
対して同相の電圧と、き電線電流に対して90°位相が
ずれた電圧を発生させ、き電線のインピーダンスによる
電圧降下を補償することを特徴とする交流システムにお
ける有効電力及び無効電力制御装置である。In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 comprises a first power converter capable of controlling a current at an appropriate position of an AC feeder, A voltage controllable second power converter is provided which is electrically insulated from the power converter. The first power converter has a function of converting AC to DC and is provided in parallel with the feeder line. Installed, and controls the effective and ineffective components of the input current of the converter so that the voltage at the installation point maintains the set voltage, the second power converter has a function of converting DC to AC, and Insert the output in series with the incoming wire through the transformer,
The voltage in the same phase as the feeder voltage and the 90 ° phase with the feeder current so that the voltage at the installation point maintains the set voltage
An active power and reactive power control device in an AC system characterized by generating a shifted voltage and compensating for a voltage drop due to feeder line impedance.
【0011】請求項2記載の発明は、交流き電線の適当
な位置に、電流制御可能な第1の電力変換器と、前記第
1の電力変換器とき電線の交流より高い周波数の交流を
介して接続された出力電圧制御可能な第2の電力変換器
を設置し、第1の電力変換器はき電線の交流から高周波
の交流への変換機能を持ち、かつき電線に対して並列に
設置され、設置点の電圧が設定電圧を維持するようにそ
の変換器の入力電流の有効分と無効分を制御し、第2の
電力変換器は高周波の交流からき電線の交流への変換機
能を持ち、かつその出力を変圧器を介してき電線に対し
て直列に挿入し、設置点の電圧が設定電圧を維持するよ
うにき電線電圧の同相の電圧とき電線電流に対して90
°位相がずれた電圧を発生させ、き電線のインピーダン
スによる電圧降下を補償することを特徴とする交流シス
テムにおける有効電力・無効電力制御装置である。[0011] a second aspect of the present invention, an appropriate position of the AC-out wire through a first power converter capable current control, the alternating current with a frequency higher than the AC of the first wire when the power converter A second power converter that can control the output voltage is connected to the first power converter, and the first power converter has a function of converting feed line AC to high-frequency AC, and is installed in parallel with the feed line. The second power converter has a function of converting high-frequency AC to AC of the feeder line by controlling the effective and ineffective components of the input current of the converter so that the voltage at the installation point maintains the set voltage. And, the output is inserted in series with the feeder line through a transformer, and the voltage at the installation point is 90% with respect to the line current when the voltage is in phase with the feeder line voltage so as to maintain the set voltage.
An active power / reactive power control device in an AC system characterized by generating a voltage out of phase and compensating for a voltage drop due to feeder line impedance.
【0012】請求項3記載の発明は、請求項1記載の交
流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置にお
いて、前記第1の電力変換器の直流回路と前記第2の電
力変換器の直流回路を電気的に接続し、前記第1の電力
変換器の入力電流制御と前記第2の電力変換器の出力電
圧制御を併用し、き電線のインピーダンスによる電圧降
下を補償することを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the active power and reactive power control device in the AC system according to the first aspect, a DC circuit of the first power converter and a DC circuit of the second power converter are provided. It is electrically connected, and the input current control of the first power converter and the output voltage control of the second power converter are used together to compensate for a voltage drop due to the impedance of the feeder.
【0013】[0013]
【0014】請求項4記載の発明は、請求項3記載の交
流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置にお
いて、第1の電力変換器と第2の電力変換器を結ぶ回路
に設置されたコンデンサの電圧が一定に維持なるよう
に、第1の電力変換器の入力電流を制御することを特徴
とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the active power and reactive power control device in the AC system according to the third aspect , wherein the capacitor installed in a circuit connecting the first power converter and the second power converter. The input current of the first power converter is controlled so that the voltage is kept constant.
【0015】[0015]
【0016】請求項5記載の発明は、請求項2記載の交
流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置にお
いて、第1の電力変換器と第2の電力変換器を結ぶ回路
に設置されたコンデンサの電圧が一定に維持されるよう
に、第1の電力変換器の循環電流を制御することを特徴
とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the active power and reactive power control device in the AC system according to the second aspect, wherein the capacitor installed in a circuit connecting the first power converter and the second power converter. as the voltage is kept constant, and controlling the circulating current of the first power converter.
【0017】請求項6記載の発明は、請求項2記載の交
流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置にお
いて、前記第1の電力変換器の高周波側と前記第2の電
力変換器の高周波側の結合線路に他の高周波電源を接続
し、前記第1の電力変換器の入力電流制御と前記第2の
電力変換器の出力電圧制御を併用し、き電線のインピー
ダンスによる電圧降下を補償することを特徴とする。[0017] According to a sixth aspect of the invention, the active and reactive power control device in an alternating current system according to claim 2, of the first power converter of the high-frequency side and the high-frequency side of the second power converter Another high frequency power supply is connected to the coupling line, and the input current control of the first power converter and the output voltage control of the second power converter are used together to compensate for the voltage drop due to the impedance of the feeder. Features.
【0018】請求項7記載の発明は、請求項2記載の交
流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置にお
いて、前記前記第1の電力変換器の高周波側と前記第2
の電力変換器の高周波側を電気的に絶縁し、前記第1の
電力変換器の入力電流制御と前記第2の電力変換器の出
力電圧制御を併用し、き電線のインピーダンスによる電
圧降下を補償することを特徴とする。[0018] claimed invention seventh aspect, claim 2 in active and reactive power control device in an alternating current system, wherein said first high-frequency side of the power converter second
The high-frequency side of the power converter is electrically insulated, and the input current control of the first power converter and the output voltage control of the second power converter are used together to compensate for the voltage drop due to the impedance of the feeder. It is characterized by doing.
【0019】[0019]
【作用】本発明は電流制御可能な変換器をき電線に並列
に挿入し、また電圧制御可能な変換器の出力を変圧器を
介してき電回路に直列に挿入し、き電線を通して輸送さ
れる電力を制御する。前者は変換器の直流電圧または高
周波電圧を一定に維持しながら、き電線の無効電力を打
ち消すような無効電流を供給し、送電端と本制御装置の
接続点との間の電圧降下を補償し、後者は本制御装置の
接続点において能動的な電圧源を挿入して強化し、送電
端と受電端との間を実質的に別系統にして需要家の負荷
が悪質であっても異常なく電力を供給することができる
ようにしたものである。According to the present invention, a current controllable converter is inserted in parallel to a feeder line, and the output of the voltage controllable converter is inserted in series into a feeder circuit via a transformer and transported through the feeder line. Control power. The former supplies a reactive current that cancels out the reactive power of the feeder while maintaining the DC voltage or high-frequency voltage of the converter constant, and compensates for the voltage drop between the transmission end and the connection point of the controller. In the latter case, the active voltage source is inserted at the connection point of the control device and strengthened, and the power transmission end and the power reception end are substantially separated from each other so that even if the load on the customer is bad, there is no problem. The power can be supplied.
【0020】[0020]
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の回路構成図であり、図2
は図1の回路の等価回路図である。図1に示すように、
交流き電系統において、VS は送電端電圧、VR は受電
端電圧であり、両者はインピーダンスXのき電線によっ
て結ばれている。き電線中間点(電圧VM )には本実施
例の有効電力及び無効電力制御装置を設置し、き電損失
を最小限にするための補償装置として用いている。すな
わち、トランスTr1 を介して電流Iq を供給すること
のできるコンバータCONV1 が、き電線に並列に接続
されている。コンバータCONV1 の直流出力側はコン
デンサC11が接続され、直流電圧Vd1は一定になるよう
に制御される。一方、き電線に直列にトランスTr2 の
2次巻線を接続し、その1次巻線にはコンバータCON
V2 を接続し、き電線に交流電圧Vpqを供給する電圧源
として作動する。また、コンバータCONV1 は制御回
路CONT1 によって制御され、またコンバータCON
V2 の直流回路は直流定電圧源Vdcに接続されており、
制御回路CONT2 によって制御される。また、直流電
圧源Vdcは、可変電圧整流装置CONV3 とリアクトル
L12、コンデンサC12からなり、直流電圧はVd2であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the present invention, and FIG.
2 is an equivalent circuit diagram of the circuit of FIG. As shown in FIG.
In an AC feeding system, VS is a transmitting end voltage, VR is a receiving end voltage, and both are connected by a feeder having an impedance X. The feeder midpoint (voltage V M) established the active and reactive power control apparatus of the present embodiment is used as a compensation device for minimizing the feeding circuit losses. That is, a converter CONV1 capable of supplying the current Iq via the transformer Tr1 is connected in parallel to the feeder. DC output side of the converter CONV1 are connected capacitor C 11 is the DC voltage V d1 is controlled to be constant. On the other hand, the secondary winding of the transformer Tr2 is connected in series to the feeder line, and the primary winding thereof is connected to the converter CON.
V2 and operates as a voltage source for supplying an AC voltage Vpq to the feeder. The converter CONV1 is controlled by a control circuit CONT1.
The DC circuit of V2 is connected to a DC constant voltage source Vdc,
It is controlled by the control circuit CONT2. Further, the DC voltage source V dc, the variable voltage rectifier CONV3 a reactor L 12, consists capacitor C 12, a DC voltage is V d2.
【0021】なお、本実施例では、き電線の中間点に本
発明の有効電力及び無効電力制御装置を設置している
が、図にはインピーダンスXは省略されている。また、
中間点以外の場所に設置しても実用上何の問題もないこ
とは明かである。In the present embodiment, the active power and reactive power control devices of the present invention are installed at the midpoint of the feeder, but the impedance X is omitted in the figure. Also,
It is clear that there is no practical problem if it is installed at a place other than the intermediate point.
【0022】図1の回路の等価回路は図2に示される。
すなわち、本実施例の電力制御装置は、き電線の中間位
置に電流Iq を供給することのできるコンバータCON
V1を並列に、交流電圧Vpqを供給することのできる電
圧源CONV2 をき電線に直列に接続し、き電損失を最
小限にするための補償装置である。FIG. 2 shows an equivalent circuit of the circuit shown in FIG.
That is, the power control device according to the present embodiment uses the converter CON that can supply the current Iq to the intermediate position of the feeder line.
The V1 in parallel, connected in series to the feeder line voltage source CONV2 that can supply an AC voltage V pq, a compensation device for minimizing feeding circuit losses.
【0023】ところで、需要家の要求する電力がだんだ
ん大きくなると、特に補償装置を設置しないと、き電線
インピーダンスによる電圧降下が大きくなり、受電端の
電圧がどんどん低くなる。これを防ぐためには負荷の遅
れ電流成分を補償装置の進み電流成分によって打ち消す
ことである。両者の合成電流が理想的に打ち消し合い電
圧と同相の電流のみしか残らないとすると、これは実質
的にはき電線の抵抗ドロップだけしか残らないことを意
味し、インピーダンス降下は極めて小さいものとなる。
たとえ完全に打ち消すことができなくとも補償装置によ
り進み電流をとるようにすると、送電端と中間点間のイ
ンピーダンス降下を軽減することが出来る。By the way, when the electric power demanded by the consumer is gradually increased, the voltage drop due to the feeder line impedance is increased and the voltage at the receiving end is gradually decreased unless a compensator is installed. To prevent this, the delay current component of the load must be canceled by the lead current component of the compensator. Assuming that the combined current of both ideally cancels out and only the current in phase with the voltage remains, this means that only the resistance drop of the feeder wire substantially remains, and the impedance drop is extremely small .
Even if the current cannot be completely cancelled, if a compensating device is used to take the leading current, the impedance drop between the transmitting end and the intermediate point can be reduced.
【0024】それを具体化した制御回路が図3である。
すなわち図3において、送電端と中間点との電圧降下
は、中間点電圧の指令値VM0 * (3相の平均値)と測定
された電圧の平均値VM0との偏差により検出される。ま
た、き電線とコンバータCONV1 との間で安定な電流
制御を行うためには、直流電圧Vd1すなわちコンデンサ
C11の両端の電圧が確立していなければならない。従っ
て、図3はVd1とVM0の二つの電圧制御ループをもち、
二つの電圧を安定に制御しながら進み電流Iq (線電流
としてはIR ,IS ,IT )をも制御するためにコンバ
ータCONV1 の入力電圧の大きさと位相が制御され
る。FIG. 3 shows a control circuit which embodies this.
That is, in FIG. 3, the voltage drop between the transmitting end and the intermediate point is detected by a deviation between the command value VM0 * (average value of three phases) of the intermediate point voltage and the average value VM0 of the measured voltages. Further, in order to perform stable current control between the wire and the converter CONV1 can the voltage across the DC voltage V d1 i.e. capacitor C 11 must have established. Thus, FIG. 3 has two voltage control loops, V d1 and V M0 ,
The magnitude and phase of the input voltage of the converter CONV1 are controlled in order to control the advance current Iq (the line currents I R , I S , I T ) while controlling the two voltages stably.
【0025】その動作を実現するための構成を更に説明
する。直流電圧指令値Vd1 * と実際の電圧Vd1の偏差
は、比例増幅器によってK1 倍される。この偏差は有効
電力によって補う必要があるので、乗算器M1 ,M2 ,
M3 において、中間点の電圧の単位正弦波ΦR ,ΦS ,
ΦT と掛け合わせる。乗算器M1 ,M2 ,M3 の出力は
直流電圧偏差をゼロにするためのコンバータの入力電流
指令である。一方、中間点電圧の指令値VM0 * (3相の
平均値)と測定された電圧の平均値VM0との偏差は、き
電線の遅れ電流成分により発生しているので、その成分
を打ち消すような進み電流成分を流してやれば、き電線
の電圧降下は補償される。A configuration for realizing the operation will be further described. The deviation between the DC voltage command value V d1 * and the actual voltage V d1 is multiplied by K 1 by a proportional amplifier. Since this deviation needs to be compensated for by the active power, the multipliers M 1 , M 2 ,
In M 3, unit sine wave [Phi R voltage midpoint, [Phi S,
Multiply with Φ T. The outputs of the multipliers M 1 , M 2 and M 3 are the input current commands of the converter for reducing the DC voltage deviation to zero. On the other hand, the deviation between the command value V M0 * (average value of the three phases) of the midpoint voltage and the average value V M0 of the measured voltage is caused by the delay current component of the feeder line, and the component is canceled. When such a leading current component is supplied, the voltage drop of the feeder line is compensated.
【0026】そこで、中間点電圧の指令値VM0 * と測定
電圧の平均値VM0の偏差は比例増幅器によってK2 倍さ
れ、その出力を乗算器M4 ,M5 ,M6 において前記単
位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT より90°進んだ信号と掛け
合わされる。記号Dで示されている微分演算要素は、単
位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT を微分することによってその
位相を90°進めている。乗算器M4 ,M5 ,M6 の出
力はき電線の電圧降下を補償するためにコンバータにお
いて取るべき電流指令を意味する。乗算器M1,M2 ,
M3 の出力と乗算器M4 ,M5 ,M6 の出力はそれぞれ
加算器A1 ,A2 ,A3 において加算され、コンバータ
CONV1 の取るべき線電流指令IR *,IS * ,IT
* がつくられる。この後は通常の電流制御回路と同様に
各相ごとに比較器C3 ,C4 ,C5 において実電流と比
較し、増幅器K3 ,K4 ,K5 を通してPWM変調を行
いコンバータのR,S,T相に電圧指令を与える。コン
バータCONV2 はいわゆる直流を交流に変換する逆変
換器で、交流電圧Vpqを発生し、それをき電線に直列に
挿入して同様の効果を発生しようとするものであり、制
御回路の詳細は図4に示す。Therefore, the deviation between the command value V M0 * of the midpoint voltage and the average value V M0 of the measured voltage is multiplied by K 2 by the proportional amplifier, and the output is multiplied by the unit sine in multipliers M 4 , M 5 and M 6 . The signals Φ R , Φ S , and Φ T are multiplied by a signal advanced by 90 °. The differential operation element indicated by the symbol D advances the phase by 90 ° by differentiating the unit sine waves Φ R , Φ S , and Φ T. The output of the multipliers M 4 , M 5 , M 6 refers to the current command to be taken in the converter to compensate for the voltage drop in the feeder line. Multipliers M 1 , M 2 ,
Output a multiplier M 4 of M 3, M 5, the output of the M 6 are summed in adders A 1, A 2, A 3 , the line current to be taken by the converter CONV1 command I R *, I S *, I T
* Is made. After that, the comparators C 3 , C 4 , and C 5 compare the current with the actual current for each phase, and perform PWM modulation through the amplifiers K 3 , K 4 , and K 5 , and perform R, R A voltage command is given to the S and T phases. The converter CONV2 is a so-called reverse converter for converting DC into AC, which generates an AC voltage Vpq and inserts it in series into a feeder line to produce the same effect. As shown in FIG.
【0027】図4において、VM0 * はき電線の電圧指令
値(3相の平均値)、VM0は測定された平均のき電線の
電圧値を示す。この2つの電圧は比較器C10で比較さ
れ、増幅器によってK11倍され乗算器M11,M12,M13
に与えられ、それぞれ単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT と掛
け合わされる。乗算器M11,M12,M13の出力は、いわ
ばき電線と同相の電圧指令値を意味し、き電線の電圧降
下分をコンバータCONV2 から、言い換えると別電源
より供給することを意味する。[0027] In FIG. 4, (the average value of the three-phase) V M0 * wear voltage command value of the electric wire, V M0 denotes a voltage value of the average of the feeder line measured. The two voltages are compared by the comparator C 10, is K 11 times by the amplifier multiplier M 11, M 12, M 13
And are multiplied by the unit sine waves Φ R , Φ S , and Φ T respectively. The outputs of the multipliers M 11 , M 12 , and M 13 mean voltage command values that are in phase with the so-called electric wires, meaning that the voltage drop of the feed wires is supplied from the converter CONV2, in other words, from another power source.
【0028】一方、き電線の電圧降下はき電線のインダ
クタンスの誘導性に起因するので、容量性の電圧をき電
線に挿入すれば電圧降下は補償される。そのために、線
電流IR ,IS ,IT を検出し、それぞれの位相を90
°進めた信号を発生し、もう一つの電圧指令値を作る。On the other hand, since the voltage drop of the feeder line is caused by the inductance of the feeder line, the voltage drop can be compensated by inserting a capacitive voltage into the feeder line. For this purpose, the line currents I R , I S , and I T are detected, and the respective phases are set to 90 °.
° Generates advanced signal to create another voltage command value.
【0029】次に、代表してR相について説明する。電
流IR の位相(ωt−θ)は90°進められて(π/2
+ωt−θ)の位相になり、比例係数KR を掛ける。そ
して、加算器A11において乗算器M11の出力と足し合わ
せ、電圧指令値V* pq(R)を作る。前記の説明より明
らかなように電圧指令値V* pq(R)はき電線と同相の
電圧成分を別電源より供給する成分と、き電線に容量性
の電圧を供給する成分を含む指令値である。2つの成分
の割合は比例係数KR の大きさを変えて行う。次いで、
V* pq(R)は比較器C11において電圧の測定値V
pq(R)と比較され、両者が一致するように電圧制御用
増幅器K12を通し、PWM変調を行ってインバータR相
の電圧指令INV(R)を作る。S相、T相については
重複するので説明は省略するが、R相と全く同様の構成
によってインバータの電圧指令値INV(S)、INV
(T)を作る。直流電圧源Vdcは周知の可変電圧整流装
置とフィルターであるので特に説明を要しないと思われ
る。Next, the R phase will be described as a representative. The phase (ωt−θ) of the current IR is advanced by 90 ° (π / 2
+ Becomes .omega.t-theta) of the phase, multiplying the proportional coefficient K R. The sum output of the multiplier M 11 in the adder A 11, making the voltage command value V * pq (R). As is clear from the above description, the voltage command value V * pq (R) is a command value including a component for supplying a voltage component having the same phase as that of the feeder from another power source and a component for supplying a capacitive voltage to the feeder. is there. The ratio of the two components is determined by changing the magnitude of the proportionality coefficient K R. Then
V * pq (R) is the measured value of the voltage in the comparator C 11 V
It is compared with pq (R), through a voltage controlled amplifier K 12 so they match, making voltage command INV inverter R-phase (R) by performing the PWM modulation. The S-phase and the T-phase are redundant and will not be described.
Make (T). Since the DC voltage source Vdc is a well-known variable voltage rectifier and filter, it is not necessary to particularly explain.
【0030】以上、本発明の構成を実施例を基に説明し
たが、本発明は入力電流の大きさ及び位相を制御するこ
とのできる第1の変換器と、出力電圧の大きさ及び位相
を制御することのできる第2の変換器を併用することに
よって、き電線の電圧降下を補償し、き電線の有効電力
を制御して大きな電力の輸送を可能にするものである。Although the configuration of the present invention has been described based on the embodiment, the present invention provides a first converter capable of controlling the magnitude and phase of the input current and the magnitude and phase of the output voltage. By using a controllable second converter together, the voltage drop of the feeder line is compensated, and the active power of the feeder line is controlled to enable large power transfer.
【0031】図5は本発明の他の実施例の回路構成図で
ある。図1に示す実施例では、き電線に並列に設置され
電流制御を行う第1の変換器CONV1 と、き電線に直
列に挿入されき電回路に印加する電圧を制御する第2の
変換器はそれぞれ別の直流電源を持っていた。すなわ
ち、第1の変換器CONV1 の直流電源はコンデンサC
に充電された電圧Vd1であり、第2の変換器の直流電源
は可変電圧整流装置とフィルターとからなる定電圧源V
dcで、電圧はVd2である。変換器CONV1 とCONV
2 の直流回路は電気的に絶縁されているが、この直流回
路を結んでしまったのが図5で示す本実施例である。つ
まり、Vd1=Vd2=Vd としてしまえば可変電圧整流装
置とフィルターとからなる定電圧源Vdcは不要になって
しまう。制御回路CONTは図1のCONT1 とCON
T2 を一体化しそのまま適用することができる。すなわ
ち、コンバータCONV1 はコンデンサCの電圧Vd を
一定に維持しながら入力電流Iq を制御し、コンバータ
CONV2 はVd を直流電圧源として3相出力電圧Vpq
を制御する。FIG. 5 is a circuit diagram of another embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 1, a first converter CONV1 which is installed in parallel with a feeder line and performs current control, and a second converter inserted in series with the feeder line and controls a voltage applied to a feeder circuit are: Each had a separate DC power supply. That is, the DC power of the first converter CONV1 is
A voltage V d1 charged in the second converter of the DC power supply is a constant voltage source V consisting of a variable voltage rectifier and filter
At dc , the voltage is V d2 . Converter CONV1 and CONV
The DC circuit 2 is electrically insulated, but this DC circuit is connected in the present embodiment shown in FIG. That is, if V d1 = V d2 = V d , the constant voltage source V dc including the variable voltage rectifier and the filter becomes unnecessary. The control circuit CONT is comprised of CONT1 and CON in FIG.
T2 can be integrated and applied as it is. Namely, converter CONV1 controls the input current I q, while maintaining the voltage V d of the capacitor C to a constant, the converter CONV2 3-phase output voltage V pq is a V d as a DC voltage source
Control.
【0032】図6は、図5の実施例に適用される第1の
電力変換器の制御回路構成図である。既に図3で説明し
たように、需要家の要求する電力がだんだん大きくなる
と、き電線インピーダンスによる電圧降下が大きくな
り、受電端の電圧がどんどん低くなる。そこで、補償装
置により進み電流をとるようにすると、送電端と中間点
間のインピーダンス降下を軽減することが出来る。FIG. 6 shows a first embodiment applied to the embodiment of FIG.
It is a control circuit block diagram of a power converter . As already described with reference to FIG. 3, as the power required by the consumer gradually increases, the voltage drop due to the feeder line impedance increases, and the voltage at the power receiving end gradually decreases. Therefore, if a leading current is taken by the compensator, the impedance drop between the transmitting end and the intermediate point can be reduced.
【0033】それを具体化した制御回路が図6である。
図6において、送電端と中間点との電圧降下は、中間点
電圧の指令値VM0 * (3相の平均値)と測定された電圧
の平均値VM0との偏差により検出される。また、き電線
とコンバータCONV1 との間で安定な電流制御を行う
ためには、直流電圧Vd1すなわちコンデンサC11の両端
の電圧が確立していなければならない。本実施例では、
Vd1とVM0の二つの電圧制御ループをもち、二つの電圧
を安定に制御しながら進み電流Iq (線電流としてはI
R ,IS ,IT )をも制御するためにコンバータCON
V1 の入力電圧の大きさと位相が制御される。FIG. 6 shows a control circuit which embodies this.
In FIG. 6, the voltage drop between the power transmitting end and the intermediate point is detected by the deviation between the command value VM0 * (average value of three phases) of the intermediate point voltage and the average value VM0 of the measured voltages. Further, in order to perform stable current control between the wire and the converter CONV1 can the voltage across the DC voltage V d1 i.e. capacitor C 11 must have established. In this embodiment,
It has two voltage control loops of V d1 and V M0 and stably controls the two voltages to control the advance current I q (the line current is I
R , I S , I T )
The magnitude and phase of the input voltage of V1 are controlled.
【0034】次に、本実施例の動作を説明する。直流電
圧指令値Vd1 * と実際の電圧Vd1の偏差は、比例増幅器
によってK1 倍される。この偏差は有効電力によって補
う必要があるので、乗算器M1 ,M2 ,M3 において、
中間点の電圧の単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT と掛け合わ
せる。乗算器M1 ,M2 ,M3 の出力は直流電圧偏差を
ゼロにするためのコンバータの入力電流指令である。一
方、中間点電圧の指令値VM0 * (3相の平均値)と測定
された電圧の平均値VM0との偏差は、き電線の遅れ電流
成分により発生しているので、その成分を打ち消すよう
な進み電流成分を流してやれば、き電線の電圧降下は補
償される。Next, the operation of this embodiment will be described. The deviation between the DC voltage command value V d1 * and the actual voltage V d1 is multiplied by K 1 by a proportional amplifier. Since this deviation needs to be compensated for by the active power, in the multipliers M 1 , M 2 and M 3 ,
Multiply by the unit sine waves Φ R , Φ S , Φ T of the voltage at the intermediate point. The outputs of the multipliers M 1 , M 2 and M 3 are the input current commands of the converter for reducing the DC voltage deviation to zero. On the other hand, the deviation between the command value V M0 * (average value of the three phases) of the midpoint voltage and the average value V M0 of the measured voltage is caused by the delay current component of the feeder line, and the component is canceled. When such a leading current component is supplied, the voltage drop of the feeder line is compensated.
【0035】そこで、中間点電圧の指令値VM0 * と測定
電圧の平均値VM0の偏差は比例増幅器によってK2 倍さ
れ、その出力を乗算器M4 ,M5 ,M6 において前記単
位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT より90°進んだ信号と掛け
合わされる。記号Iで示されている積分演算要素は、単
位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT を積分することによってその
位相を90°進めている。乗算器M4 ,M5 ,M6 の出
力はき電線の電圧降下を補償するためにコンバータにお
いて取るべき電流指令を意味する。乗算器M1,M2 ,
M3 の出力と乗算器M4 ,M5 ,M6 の出力はそれぞれ
加算器A1 ,A2 ,A3 において加算され、コンバータ
CONV1 の取るべき線電流指令IR *,IS * ,IT
* がつくられる。この後は通常の電流制御回路と同様に
各相ごとに比較器C3 ,C4 ,C5 において実電流と比
較し、増幅器K3 ,K4 ,K5 を通してPWM変調を行
いコンバータのR,S,T相に電圧指令を与える。コン
バータCONV2 はいわゆる直流を交流に変換する逆変
換器で、交流電圧Vpqを発生し、それをき電線に直列に
挿入して同様の効果を発生しようとするものであり、制
御回路の詳細を図7に示す。Therefore, the deviation between the command value V M0 * of the midpoint voltage and the average value V M0 of the measured voltage is multiplied by K 2 by a proportional amplifier, and the output is multiplied by the unit sine in multipliers M 4 , M 5 and M 6 . The signals Φ R , Φ S , and Φ T are multiplied by a signal advanced by 90 °. The integration operation element indicated by the symbol I advances the phase by 90 ° by integrating the unit sine waves Φ R , Φ S , and Φ T. The output of the multipliers M 4 , M 5 , M 6 refers to the current command to be taken in the converter to compensate for the voltage drop in the feeder line. Multipliers M 1 , M 2 ,
Output a multiplier M 4 of M 3, M 5, the output of the M 6 are summed in adders A 1, A 2, A 3 , the line current to be taken by the converter CONV1 command I R *, I S *, I T
* Is made. Thereafter, the comparators C 3 , C 4 , and C 5 compare the current with the actual current for each phase, and perform PWM modulation through the amplifiers K 3 , K 4 , and K 5 , and perform R, R A voltage command is given to the S and T phases. The converter CONV2 is a so-called reverse converter for converting direct current to alternating current. The converter CONV2 generates an AC voltage Vpq , which is inserted in series into a feeder line to produce a similar effect. As shown in FIG.
【0036】図7において、VM0 * はき電線の電圧指令
値(3相の平均値)、VM0は測定れた平均のき電線の電
圧値を示す。この2つの電圧は比較器C10で比較され、
増幅器によってK11倍され乗算器M11,M12,M13に与
えられ、それぞれ単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT と掛け合
わされる。乗算器M11,M12,M13の出力は、いわばき
電線と同相の電圧指令値を意味し、き電線の電圧降下分
をコンバータCONV2 から、言い換えると別電源より
供給することを意味する。一方、き電線の電圧降下はき
電線のインダクタンスの誘導性に起因するので、容量性
の電圧をき電線に挿入すれば電圧降下は補償される。そ
のために、線電流IR ,IS ,IT を検出し、それぞれ
の位相を90°進めた信号を発生し、もう一つの電圧指
令値を作る。In FIG. 7, V M0 * indicates a feed command voltage value (average value of three phases), and V M0 indicates a measured average feed wire voltage value. The two voltages are compared by the comparator C 10,
Is K 11 times given to the multiplier M 11, M 12, M 13 by the amplifier, the unit sine wave [Phi R respectively, [Phi S, is multiplied with [Phi T. The outputs of the multipliers M 11 , M 12 , and M 13 mean voltage command values that are in phase with the so-called electric wires, meaning that the voltage drop of the feed wires is supplied from the converter CONV2, in other words, from another power source. On the other hand, since the voltage drop of the feeder line is caused by the inductance of the feeder line, the voltage drop is compensated by inserting a capacitive voltage into the feeder line. For this purpose, the line currents I R , I S , and I T are detected, and signals whose phases are advanced by 90 ° are generated to generate another voltage command value.
【0037】ここで、代表してR相について説明する。
電流IR の位相(ωt−θ)は、90°遅れて(ωt−
θ−π/2)の位相になり、比例係数KR を掛ける。そ
して、加算器A11において乗算器M11の出力と足し合わ
せ、電圧指令値V* pq(R)を作る。そうすると、電圧
指令値V* pq(R)はき電線と同相の電圧成分を別電源
より供給する成分と、き電線に容量性の電圧を供給する
成分を含む指令値である。2つの成分の割合は比例係数
KR の大きさを変えて行う。次いで、V* pq(R)は比
較器C11において電圧の測定値Vpq(R)と比較され、
両者が一致するように電圧制御用増幅器K12を通し、P
WM変調を行ってインバータR相の電圧指令INV
(R)を作る。S相、T相については重複するので説明
は省略するが、R相と全く同様の構成によってインバー
タの電圧指令値INV(S)、INV(T)を作る。直
流電圧源Vdcは周知の可変電圧整流装置とフィルターで
あるので、特に説明を要しないと思われる。Here, the R phase will be described as a representative.
The phase (ωt−θ) of the current IR is delayed by 90 ° (ωt−
θ−π / 2) and multiply by the proportional coefficient K R. The sum output of the multiplier M 11 in the adder A 11, making the voltage command value V * pq (R). Then, the voltage command value V * pq (R) is a command value including a component for supplying a voltage component having the same phase as that of the feeder from another power source and a component for supplying a capacitive voltage to the feeder. The ratio of the two components is determined by changing the magnitude of the proportionality coefficient K R. Then, V * pq (R) is compared with the measured values V pq of the voltage in the comparator C 11 (R),
Through a voltage control amplifier K 12 so they match, P
Performs WM modulation and outputs voltage command INV for inverter R-phase
Make (R). The S-phase and the T-phase are redundant and will not be described, but the voltage command values INV (S) and INV (T) of the inverter are generated by the same configuration as that of the R-phase. Since the DC voltage source Vdc is a well-known variable voltage rectifier and filter, it is not necessary to particularly explain.
【0038】図8は本発明の第3実施例の回路構成図で
ある。同図に示すように、交流き電系統においてVs は
送電端電圧、Vr は受電端電圧を表すものとする。両者
にインピーダンスXのき電線によって結ばれているもの
とし、き電線の中間点に本発明の有効電力及び無効電力
制御装置を設置するが、図にはインピーダンスXは省略
されている。また中間点以外の場所に設置しても実用上
何も問題もないことは明らかである。き電線中間点(電
圧VM )にはトランスTr1 を介して電流Iqを供給す
ることのできるコンバータCC−1が接続されている。
コンバータCC−1の出力側にはトランスTr3 が接続
され、その2次側巻線にはTr4 が接続され、さらにT
r4 の2次側にはコンバータCC−2が接続される。コ
ンバータCC−2はトランスTr2 を介してき電回路に
直列に交流電圧Vpqを供給する電圧源として作動する。FIG. 8 is a circuit diagram of a third embodiment of the present invention. As shown in the figure, V s in the AC feeding circuit lines sending end voltage, the V r denote the receiving end voltages. It is assumed that both are connected by a feeder having an impedance X, and the active power and reactive power control devices of the present invention are installed at an intermediate point of the feeder, but the impedance X is omitted in the figure. It is also clear that there is no practical problem if it is installed at a place other than the intermediate point. The feeder midpoint (voltage V M) converter CC-1 capable of providing a current I q via the transformer Tr1 is connected.
Transformer Tr3 is connected to the output side of converter CC-1, Tr4 is connected to its secondary winding, and
Converter CC-2 is connected to the secondary side of r4. Converter CC-2 operates as a voltage source that supplies AC voltage Vpq in series to the feeder circuit via transformer Tr2.
【0039】コンバータCC−1とCC−2はいわゆる
循環電流制御ができるサイクロコンバータであり、その
一相分は同図枠CC−R内に示している回路構成を持
つ。すなわち、コンバータCC−1はCC−1の構成を
もつCC−1Rと,図示しないCC−1S,CC−1
T、またコンバータCC−2は図示しないCC−2R,
CC−2S,CC−2Tからなる。また、トランスTr
3 とTr4 の接続点にはコンデンサCが接続される。コ
ンデンサCの端子電圧はサイクロコンバータCC−1,
CC−2の基準電圧を与えるもので、図示しない発振器
によって、き電線の商用周波数より一桁程度高い周波数
に設定され、コンデンサ電圧が一定になるように有効電
力の大きさを制御し、周波数が基準電圧に一致するよう
にサイクロコンバータの無効電力(循環電流)が制御さ
れる。すなわち、コンバータCC−1は商用周波数から
高い周波数へ、またコンバータCC−2は高い周波数か
らまた商用周波数へと変換する周波数変換器サイクロコ
ンバータである。The converters CC-1 and CC-2 are cycloconverters capable of so-called circulating current control, and one phase thereof has a circuit configuration shown in a frame CC-R in FIG. That is, converter CC-1 has CC-1R having the configuration of CC-1, CC-1S and CC-1 (not shown).
T, and a converter CC-2 is a CC-2R (not shown),
It consists of CC-2S and CC-2T. Also, the transformer Tr
A capacitor C is connected to the connection point between 3 and Tr4. The terminal voltage of the capacitor C is the cycloconverter CC-1,
A reference voltage of CC-2 is provided. The frequency is set by an oscillator (not shown) to about one digit higher than the commercial frequency of the feeder, and the magnitude of the active power is controlled so that the capacitor voltage becomes constant. The reactive power (circulating current) of the cycloconverter is controlled to match the reference voltage. That is, converter CC-1 is a frequency converter cycloconverter for converting a commercial frequency to a high frequency, and converter CC-2 is a frequency converter for converting a high frequency to a high frequency.
【0040】図8の回路の等価回路は図2と同様であ
る。すなわち、本実施例の電力制御装置は、き電線の適
当な位置に電流Iq を供給することのできるコンバータ
CC−1を並列に、交流電圧Vpqを供給することのでき
る電圧源CC−2をき電線に直列に接続し、き電損失を
最小限にするための補償装置である。The equivalent circuit of the circuit of FIG. 8 is the same as that of FIG. That is, the power control device of the present embodiment includes a voltage source CC-2 capable of supplying an AC voltage Vpq in parallel with a converter CC-1 capable of supplying a current Iq to an appropriate position of a feeder line. This is a compensator for minimizing feeder loss by connecting the feeder to the feeder wire in series.
【0041】図9はコンバータCC−1とコンバータC
C−2の中間に介在する共振回路の1相分の等価回路で
ある。この共振回路おいての回路損失は、き電線より有
効電力を供給して補われている。共振周波数を基準発振
器の周波数に一致するように制御すると、コンバータC
C−1とCC−2の遅れ無効電力とコンデンサCの進み
無効電力が釣り合うように制御される。言い換えると、
遅れ無効電力に相当するインダクタンス成分とコンデン
サCの並列共振によってコンデンサの電圧と周波数は一
定に維持される。FIG. 9 shows converters CC-1 and C
It is an equivalent circuit for one phase of a resonance circuit interposed in the middle of C-2. The circuit loss in this resonance circuit is compensated by supplying active power from the feeder. When the resonance frequency is controlled to match the frequency of the reference oscillator, the converter C
Control is performed so that the delayed reactive power of C-1 and CC-2 and the advanced reactive power of capacitor C are balanced. In other words,
Due to the parallel resonance of the inductance component corresponding to the delayed reactive power and the capacitor C, the voltage and frequency of the capacitor are kept constant.
【0042】すなわち、同図において、Vc はコンデン
サ電圧、LccはサイクロコンバータCC−1、CC−2
の循環電流の和による無効電力と等価なインダクタン
ス、Cは既に述べたようにトランスの中間に設置された
共振用コンデンサである。この並列共振回路において損
失はないものとすると次の関係が成り立つ。[0042] That is, in FIG., V c is the capacitor voltage, L cc is cycloconverter CC-1, CC-2
C, which is an inductance equivalent to the reactive power due to the sum of the circulating currents, is a resonance capacitor installed in the middle of the transformer as described above. If there is no loss in this parallel resonance circuit, the following relationship is established.
【0043】[0043]
【数1】 Vc が一定であるので循環電流が大きくなるということ
は、(1)式より実質的にLccが小さくなることを意味
する。そうすると、(2)式で決まる共振周波数fは大
きくなる方向に動く。しかし、循環電流は元の大きさに
戻ろうとするので、Lccは大きくなり、共振周波数も元
の値に戻って落ち着く。逆に循環電流が小さくなった状
態を考えると、(1)式できまるLccは大きくなる方向
へ動く。その結果、(2)式で決まる共振周波数は小さ
くなる。そうすると、前記と同様な経緯で循環電流は大
きくなり、Lccは小さくなって共振周波数は元の値に戻
って落ち着く。このように共振周波数を基準発信器の周
波数に一致するように制御すると、循環電流による遅れ
電流とコンデンサによる進み無効電力がバランスするよ
うに制御される。(Equation 1) An increase in the circulating current because V c is constant means that L cc is substantially smaller than in equation (1). Then, the resonance frequency f determined by the equation (2) moves in a direction to increase. However, since the circulating current attempts to return to the original magnitude, L cc increases, and the resonance frequency also returns to the original value and calms down. Given the state of the circulating current is reduced to the contrary, moves to the L cc is larger direction determined by the equation (1). As a result, the resonance frequency determined by the equation (2) decreases. Then, the circulating current is increased at the same as the background, L cc resonance frequency smaller settles back to its original value. When the resonance frequency is controlled to be equal to the frequency of the reference oscillator in this way, the delay current caused by the circulating current and the leading reactive power caused by the capacitor are controlled to be balanced.
【0044】コンデンサの電圧が確立すると後は非常に
考え易い。コンバータCC−2はトランスTr4 を入力
トランス、トランスTr2 を出力トランスとする循環電
流式のサイクロコンバータである。CC−2は既に述べ
たように同図余白の枠内に詳述されるコンバータCC−
Rを3個(図示しないCC−2R,CC−2S,CC−
2T)用いて構成される。またコンバータCC−1はト
ランスTr3 を入力、トランスTr1 を出力トランスと
する循環電流式のサイクロコンバータである。但し、電
力はTr1 側よりTr3 側へ流れるので、サイクロコン
バータにとっては電力回生モードで低周波側から高周波
側へ変換される。After the voltage of the capacitor is established, it is very easy to think later. Converter CC-2 is a circulating current type cycloconverter using transformer Tr4 as an input transformer and transformer Tr2 as an output transformer. As described above, the converter CC- 2 described in detail in the margin of FIG.
R (CC-2R, CC-2S, CC-
2T). The converter CC-1 is a circulating current type cycloconverter using the transformer Tr3 as an input and the transformer Tr1 as an output transformer. However, since power flows from the Tr1 side to the Tr3 side, the power is converted from the low frequency side to the high frequency side in the power regeneration mode for the cycloconverter.
【0045】変換器の制御は制御回路CONTによって
与えられるが、コンデンサの基準電圧と電圧指令をもと
にサイリスタに与えるゲート信号を作る方法は一般のサ
イクロコンバータと同じである。制御回路CONTの内
容は大きくわけてコンバータCC−1を制御する部分
(図10)と、コンバータCC−2を制御する部分(図
11)からなる。The control of the converter is given by the control circuit CONT. The method of producing a gate signal to be given to the thyristor based on the reference voltage of the capacitor and the voltage command is the same as that of a general cycloconverter. The content of the control circuit CONT is roughly divided into a portion for controlling the converter CC-1 (FIG. 10) and a portion for controlling the converter CC-2 (FIG. 11).
【0046】本発明のような制御装置がない状態で需要
家の要求する電力がだんだん大きくなると、き電線イン
ピーダンスによる電圧降下が大きくなり、受電端の電圧
はどんどん低くなる。これを防ぐためには負荷の遅れ電
流成分を補償装置の進み電流成分によって打ち消すこと
である。両者の合成電流が理想的に打ち消し合い電圧と
同相の電流のみしか残らないとすると、これは実質的に
はき電線の抵抗ドロップだけしか残らないことを意味
し、インピーダンス降下は極めて小さいものとなる。た
とえ完全に打ち消すことができなくとも補償装置により
進み電流をとるようにすると、送電端と中間点間のイン
ピーダンス降下を軽減することが出来る。それを具体化
した制御回路が図10である。As the power demanded by the consumer increases gradually without the control device as in the present invention, the voltage drop due to the feeder line impedance increases, and the voltage at the power receiving end decreases steadily. To prevent this, the delay current component of the load must be canceled by the lead current component of the compensator. Assuming that the combined current of both ideally cancels out and only the current in phase with the voltage remains, this means that only the resistance drop of the feeder wire substantially remains, and the impedance drop is extremely small . Even if the current cannot be completely cancelled, if a compensating device is used to take the leading current, the impedance drop between the transmitting end and the intermediate point can be reduced. FIG. 10 shows a control circuit that embodies this.
【0047】図10において、送電端と中間点との電圧
降下は、中間点電圧の指令値VM0 *(3相の平均値)と
測定された電圧の平均値VM0との偏差により検出され
る。また、き電線とコンバータCONV1 との間で安定
な電流制御を行うためには、コンデンサ電圧Vc が確立
していなければならない。従って、Vc とVM0の二つの
電圧制御ループをもち、二つの電圧を安定に制御しなが
ら進み電流Iq (線電流としてはIR ,IS ,IT )を
も制御するためにコンバータCONV1 の入力電圧の大
きさと位相が制御される。In FIG. 10, the voltage drop between the transmitting end and the intermediate point is detected by the deviation between the command value VM0 * (average value of three phases) of the intermediate point voltage and the average value VM0 of the measured voltages. You. Further, in order to perform stable current control between the wire and the converter CONV1 can shall be established capacitor voltage V c is. Therefore, having two voltage control loop of V c and V M0, converters in order to control also the (I R, I S, I T is the line current) leading current I q while stably controlling the two voltage The magnitude and phase of the input voltage of CONV1 are controlled.
【0048】その動作を実現するための構成を更に説明
する。コンデンサ電圧指令値Vc *と実際の電圧Vc の
偏差は、増幅器K1によってK1 倍される。この偏差は
有効電力によって補う必要があるので、乗算器M1 ,M
2 ,M3 において中間点の電圧の単位正弦波ΦR ,
ΦS ,ΦT と掛け合わせる。乗算器M1 ,M2 ,M3 の
出力はコンデンサ電圧の偏差をゼロにするためのコンバ
ータの入力電流指令である。一方、中間点電圧の指令値
VM0 * (3相の平均値)と測定された電圧の平均値VM0
との偏差は、き電線の遅れ電流成分により発生している
ので、その成分を打ち消すような進み電流成分を流して
やればき電線の電圧降下は補償される。The configuration for realizing the operation will be further described. Deviation of the capacitor voltage instruction value V c * and the actual voltage V c is 1 × K by amplifier K1. Since this deviation needs to be compensated for by the active power, the multipliers M 1 , M
2 , the unit sine wave Φ R of the voltage at the midpoint in M 3 ,
Multiply with Φ S , Φ T. The outputs of the multipliers M 1 , M 2 , M 3 are the input current commands of the converter for making the deviation of the capacitor voltage zero. On the other hand, the command value V M0 * (average value of three phases) of the midpoint voltage and the average value V M0 of the measured voltage
Is caused by the delay current component of the feeder line, and if a leading current component that cancels the component is supplied, the voltage drop of the feeder line is compensated.
【0049】そこで、VM0 * とVM0の偏差は増幅器K2
によってK2 倍され、その出力を乗算器M4 ,M5 ,M
6 において前記単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT より90°
進んだ信号と掛け合わされる。記号Dで示されている微
分演算要素は単位正弦波ΦR,ΦS ,ΦT を微分するこ
とによってその位相を90°進めている。乗算器M4,
M5 ,M6 の出力はき電線の電圧降下を補償するために
コンバータにおいて取るべき電流指令を意味する。乗算
器M1 ,M2 ,M3 の出力と乗算器M4 ,M5,M6 の
出力はそれぞれ加算器A1 ,A2 ,A3 において加算さ
れ、コンバータCONV1 の取るべき線電流指令
IR * ,IS * ,IT * がつくられる。この後は通常の
電流制御回路と同様に各相ごとに比較器C3 ,C4 ,C
5 において実電流と比較し、増幅器K3 ,K4 ,K5 を
通してコンバータCC−1に電圧指令を与える。具体的
には位相制御器PHC1 ,PHC2 ,PHC3 のそれぞ
れにおいて、前記電圧指令とコンデンサの電圧指令、す
なわち図示しない発振器の出力電圧Vosc を比較し、コ
ンバータCC−1R,CC−1S,CC−1Tに対する
位相信号α1 ,α2 ,α3 を作る。Therefore, the difference between V M0 * and V M0 is determined by the amplifier K2
It is doubled K by a multiplier M 4 and the output, M 5, M
6 at 90 ° from the unit sine waves Φ R , Φ S , Φ T
Multiplied with the advanced signal. The differential operation element indicated by the symbol D advances the phase by 90 ° by differentiating the unit sine waves Φ R , Φ S , Φ T. Multiplier M 4 ,
The output of M 5 and M 6 means a current command to be taken in the converter to compensate for the voltage drop of the feeder line. The outputs of the multipliers M 1 , M 2 , M 3 and the outputs of the multipliers M 4 , M 5 , M 6 are added in adders A 1 , A 2 , A 3 , respectively, and a line current command I to be taken by the converter CONV 1 is obtained. R * , IS * and IT * are created. Thereafter, the comparators C 3 , C 4 , C 4
Compared to the actual current in the 5 provides a voltage command through amplifier K 3, K 4, K 5 to the converter CC-1. Specifically, in each of the phase controllers PHC 1 , PHC 2 , and PHC 3 , the voltage command is compared with the capacitor voltage command, that is, the output voltage Vosc of an oscillator (not shown), and the converters CC-1R, CC-1S, Generate phase signals α 1 , α 2 , α 3 for CC-1T.
【0050】コンバータCC−2はコンバータCC−1
と逆の変換動作を行う変換器で、交流電圧Vpqを発生
し、それをき電線に直列に挿入して同様の効果を発生し
ようとするものであり、制御回路の詳細は図11に示さ
れる。Converter CC-2 is equivalent to converter CC-1.
A converter that performs the reverse conversion operation to generate an AC voltage Vpq and inserts it in series into a feeder cable to produce the same effect. The details of the control circuit are shown in FIG. It is.
【0051】図11において、VM0 * はき電線の電圧指
令値(3相の平均値)、VM0は測定された平均のき電線
の電圧値を示す。二つの電圧は比較器C10で比較され、
増幅器によってK11倍され乗算器M11,M12,M13に与
えられ、それぞれ単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT と掛け合
わされる。乗算器M11,M12,M13の出力は、き電線と
同相の電圧指令値を意味し、き電線の電圧降下分をコン
バータCC−2から、言い換えると別電源より供給する
ことを意味する。In FIG. 11, V M0 * indicates the voltage command value of the feeder wire (average value of three phases), and V M0 indicates the measured average feeder wire voltage value. The two voltages are compared by the comparator C 10,
Is K 11 times given to the multiplier M 11, M 12, M 13 by the amplifier, the unit sine wave [Phi R respectively, [Phi S, is multiplied with [Phi T. The outputs of the multipliers M 11 , M 12 , and M 13 mean voltage command values in phase with the feeder line, meaning that the voltage drop of the feeder line is supplied from the converter CC-2, in other words, from another power source. .
【0052】一方、き電線の電圧降下はき電線のインダ
クタンスの誘導性に起因するので、容量性の電圧を、き
電線に挿入すれば電圧降下は補償される。そのために線
電流IR ,IS ,IT を検出し、それぞれの位相を90
°進めた信号を発生しもう一つの電圧指令値を作る。代
表してR相について説明する。電流IR の位相(ωt−
θ)は90°進められて(π/2+ωt−θ)の位相に
なり、比例係数KR を掛ける。そして加算器A11におい
て乗算器M11の出力と足し合わせ、電圧指令値V
* pq(R)を作る。前記の説明により明らかなように電
圧指令値V* pq(R)はき電線と同相の電圧成分を別電
源より供給する成分と、き電線に容量性の電圧を供給す
る成分を含む指令値である。2つの成分割合は比例係数
KR の大きさを変えて行う。次いで、V* pq(R)は比
較器C11において電圧の測定値Vpq(R)と比較され、
両者が一致するように電圧制御用増幅器K12を通し、そ
の出力を位相制御器PHC4 において、発振器の電圧V
osc と比較しコンバータCC−2Rに与える位相信号α
4 を作る。S相、T相については重複するので説明は省
略するが、R相と全く同様の構成によってコンバータC
C−2S,CC−2Tに対する位相信号α5 ,α6 を作
る。On the other hand, since the voltage drop of the feeder line is caused by the inductivity of the inductance of the feeder line, the voltage drop is compensated by inserting a capacitive voltage into the feeder line. For this purpose, the line currents I R , I S , I T are detected, and their phases are set to 90 °.
° Generate an advanced signal to create another voltage command value. The R phase will be described as a representative. Current I R of the phase (ωt-
θ) is advanced by 90 ° to have a phase of (π / 2 + ωt−θ), and is multiplied by the proportional coefficient K R. Then, the adder A 11 adds the output of the multiplier M 11 to obtain the voltage command value V.
* Make pq (R). As is clear from the above description, the voltage command value V * pq (R) is a command value including a component for supplying a voltage component having the same phase as that of the feeder from a separate power source and a component for supplying a capacitive voltage to the feeder. is there. The two component ratios are determined by changing the magnitude of the proportional coefficient K R. Then, V * pq (R) is compared with the measured values V pq of the voltage in the comparator C 11 (R),
Through a voltage control amplifier K 12 so they match, the phase controller PHC 4 its output voltage of the oscillator V
osc and the phase signal α given to the converter CC-2R.
Make 4 . Since the S-phase and the T-phase overlap, the description is omitted, but the converter C has the same configuration as the R-phase.
Generate phase signals α 5 and α 6 for C-2S and CC-2T.
【0053】本発明の構成を実施例を基に説明したが、
本発明は入力電流の大きさ及び位相を制御することので
きる第1の変換器と、出力電圧の大きさ及び位相を制御
することのできる第2の変換器を併用することによって
き電線の電圧降下を補償し、き電線の有効電力と無効電
力を制御して大きな電力の輸送を可能にするものであ
る。The configuration of the present invention has been described based on the embodiments.
The present invention uses a first converter capable of controlling the magnitude and phase of an input current and a second converter capable of controlling the magnitude and phase of an output voltage to thereby provide a feeder voltage. It compensates for the drop and controls the active power and the reactive power of the feeder line to enable large power transport.
【0054】先に述べた図8の実施例では、コンバータ
CC−1とCC−2の間にコンデンサCを接続し循環電
流回路の等価インダクタンスLccとコンデンサCの共振
現象により電圧Vc を確立させていた。コンデンサCは
サイクロコンバータCC−1,CC−2にとっては入力
電圧であり、例えば高周波発電機のような回転機をおい
て他の駆動源によってエネルギーを注入しても構わな
い。また、高周波の送配電系統があれば中間回路の端子
をその系統へ接続する事もできる。高周波電源さえあれ
ば静止器であろうと回転機であろうと構わないし、また
中間回路を電気的に絶縁し、コンバータCC−1側には
共振用コンデンサをCC−2側には高周波発電機をおい
ても同様の動作をさせることが可能である。この場合も
2つのコンバータを制御する回路は図10、図11を用
いて前記と同じ補償効果が得られる。[0054] In the embodiment of FIG. 8 mentioned earlier, establishing a voltage V c by a resonance phenomenon of the equivalent inductance L cc and the capacitor C of the circulating current circuit and a capacitor C between the converter CC-1 and CC-2 I was letting it. The capacitor C is an input voltage for the cycloconverters CC-1 and CC-2. For example, a rotary machine such as a high-frequency generator may be used to inject energy by another driving source. Also, if there is a high-frequency transmission and distribution system, the terminals of the intermediate circuit can be connected to the system. It does not matter whether it is a stationary machine or a rotating machine as long as it has a high-frequency power supply.Also, the intermediate circuit is electrically insulated, a resonance capacitor is provided on the converter CC-1 side, and a high-frequency generator is provided on the CC-2 side. However, the same operation can be performed. Also in this case, the circuit for controlling the two converters can obtain the same compensation effect as described above with reference to FIGS.
【0055】既に図8の回路構成図で説明したように、
変換器の制御は制御回路CONTによって与えられる
が、コンデンサの基準電圧と電圧指令をもとにサイリス
タに与えるゲート信号を作る方法は一般のサイクロコン
バータと同じである。制御回路CONTの内容は大きく
わけてコンバータCC−1を制御する部分と、コンバー
タCC−2を制御する部分からなるが、コンバータCC
−1,コンバータCC−2を制御する別の実施例の回路
図を図12及び図13に示す。As already described with reference to the circuit diagram of FIG.
The control of the converter is given by the control circuit CONT, but the method of creating a gate signal to be given to the thyristor based on the reference voltage of the capacitor and the voltage command is the same as in a general cycloconverter. The content of the control circuit CONT is roughly divided into a portion for controlling the converter CC-1 and a portion for controlling the converter CC-2.
12 and 13 are circuit diagrams of another embodiment for controlling the converter CC-2.
【0056】図12において、送電端と中間点との電圧
降下は、中間点電圧の指令値VM0 *(3相の平均値)と
測定された電圧の平均値VM0との偏差により検出され
る。また、き電線とコンバータCONV1 との間で安定
な電流制御を行うためには、コンデンサ電圧Vc が確立
していなければならない。従って、Vc とVM0の二つの
電圧制御ループをもち、二つの電圧を安定に制御しなが
ら進み電流Iq (線電流としてはIR ,IS ,IT )を
も制御するためにコンバータCONV1 の入力電圧の大
きさと位相が制御される。In FIG. 12, the voltage drop between the transmitting end and the intermediate point is detected by a deviation between the command value VM0 * (average value of three phases) of the intermediate point voltage and the average value VM0 of the measured voltage. You. Further, in order to perform stable current control between the wire and the converter CONV1 can shall be established capacitor voltage V c is. Therefore, having two voltage control loop of V c and V M0, converters in order to control also the (I R, I S, I T is the line current) leading current I q while stably controlling the two voltage The magnitude and phase of the input voltage of CONV1 are controlled.
【0057】その動作を実現するための構成を更に説明
する。コンデンサ電圧指令値Vc *と実際の電圧Vc の
偏差は、増幅器K1によってK1 倍される。この偏差は
有効電力によって補う必要があるので、乗算器M1 ,M
2 ,M3 において中間点の電圧の単位正弦波ΦR ,
ΦS ,ΦT と掛け合わせる。乗算器M1 ,M2 ,M3 の
出力はコンデンサ電圧の偏差をゼロにするためのコンバ
ータの入力電流指令である。一方、中間点電圧の指令値
VM0 * (3相の平均値)と測定された電圧の平均値VM0
との偏差は、き電線の遅れ電流成分により発生している
ので、その成分を打ち消すような進み電流成分を流して
やればき電線の電圧降下は補償される。The configuration for realizing the operation will be further described. Deviation of the capacitor voltage instruction value V c * and the actual voltage V c is 1 × K by amplifier K1. Since this deviation needs to be compensated for by the active power, the multipliers M 1 , M
2 , the unit sine wave Φ R of the voltage at the midpoint in M 3 ,
Multiply with Φ S , Φ T. The outputs of the multipliers M 1 , M 2 , M 3 are the input current commands of the converter for making the deviation of the capacitor voltage zero. On the other hand, the command value V M0 * (average value of three phases) of the midpoint voltage and the average value V M0 of the measured voltage
Is caused by the delay current component of the feeder line, and if a leading current component that cancels the component is supplied, the voltage drop of the feeder line is compensated.
【0058】そこで、VM0 * とVM0の偏差は増幅器K2
によってK2 倍され、その出力を乗算器M4 ,M5 ,M
6 において前記単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT より90°
進んだ信号と掛け合わされる。記号Iで示されている積
分演算要素は単位正弦波ΦR,ΦS ,ΦT を積分するこ
とによってその位相を90°進めている。乗算器M4,
M5 ,M6 の出力はき電線の電圧降下を補償するために
コンバータにおいて取るべき電流指令を意味する。乗算
器M1 ,M2 ,M3 の出力と乗算器M4 ,M5,M6 の
出力はそれぞれ加算器A1 ,A2 ,A3 において加算さ
れ、コンバータCC−1の取るべき線電流指令IR * ,
IS * ,IT * がつくられる。この後は通常の電流制御
回路と同様に各相ごとに比較器C3 ,C4 ,C5 におい
て実電流と比較し、増幅器K3 ,K4 ,K5 を通してコ
ンバータCC−1に電圧指令を与える。具体的には位相
制御器PHC1 ,PHC2 ,PHC3 のそれぞれにおい
て、前記電圧指令とコンデンサの電圧指令、すなわち図
示しない発振器の出力電圧Vosc を比較し、コンバータ
CC−1R,CC−1S,CC−1Tに対する位相信号
α1 ,α2 ,α3 を作る。コンバータCC−2はコンバ
ータCC−1と逆の変換動作を行う変換器で、交流電圧
Vpqを発生し、それをき電線に直列に挿入して同様の効
果を発生しようとするものであり、制御回路の詳細は図
13に示される。Therefore, the difference between V M0 * and V M0 is determined by the amplifier K2
It is doubled K by a multiplier M 4 and the output, M 5, M
6 at 90 ° from the unit sine waves Φ R , Φ S , Φ T
Multiplied with the advanced signal. The integration operation element indicated by the symbol I advances the phase by 90 ° by integrating the unit sine waves Φ R , Φ S , and Φ T. Multiplier M 4 ,
The output of M 5 and M 6 means a current command to be taken in the converter to compensate for the voltage drop of the feeder line. The outputs of multipliers M 1 , M 2 , M 3 and the outputs of multipliers M 4 , M 5 , M 6 are added in adders A 1 , A 2 , A 3 , respectively, and the line current to be taken by converter CC-1 command I R *,
I S * and I T * are created. Thereafter, the comparators C 3 , C 4 , and C 5 compare the actual current with the actual current for each phase in the same manner as in a normal current control circuit, and send a voltage command to the converter CC-1 through the amplifiers K 3 , K 4 , and K 5. give. Specifically, in each of the phase controllers PHC 1 , PHC 2 , and PHC 3 , the voltage command is compared with the capacitor voltage command, that is, the output voltage Vosc of an oscillator (not shown), and the converters CC-1R, CC-1S, Generate phase signals α 1 , α 2 , α 3 for CC-1T. The converter CC-2 is a converter that performs the reverse conversion operation of the converter CC-1, generates an AC voltage Vpq , and inserts the AC voltage Vpq in series into a feeder line to produce a similar effect. Details of the control circuit are shown in FIG.
【0059】図13において、VM0 * はき電線の電圧指
令値(3相の平均値)、VM0は測定された平均のき電線
の電圧値を示す。二つの電圧は比較器C10で比較され、
増幅器によってK11倍され乗算器M11,M12,M13に与
えられ、それぞれ単位正弦波ΦR ,ΦS ,ΦT と掛け合
わされる。乗算器M11,M12,M13の出力は、き電線と
同相の電圧指令値を意味し、き電線の電圧降下分をコン
バータCC−2から、言い換えると別電源より供給する
ことを意味する。In FIG. 13, V M0 * indicates the voltage command value of the feeder wire (three-phase average value), and V M0 indicates the measured average feeder voltage value. The two voltages are compared by the comparator C 10,
Is K 11 times given to the multiplier M 11, M 12, M 13 by the amplifier, the unit sine wave [Phi R respectively, [Phi S, is multiplied with [Phi T. The outputs of the multipliers M 11 , M 12 , and M 13 mean voltage command values in phase with the feeder line, meaning that the voltage drop of the feeder line is supplied from the converter CC-2, in other words, from another power source. .
【0060】一方、き電線の電圧降下はき電線のインダ
クタンスの誘導性に起因するので、容量性の電圧を、き
電線に挿入すれば電圧降下は補償される。そのために線
電流IR ,IS ,IT を検出し、それぞれの位相を90
°遅らされた信号を発生し、もう一つの電圧指令値を作
る。代表してR相について説明する。電流IR の位相
(ωt−θ)は90°遅らされ(ωt−θ−π/2)の
位相になり、比例係数KR を掛ける。そして加算器A11
において乗算器M11の出力と足し合わせ、電圧指令値V
* pq(R)を作る。前記の説明により明らかなように電
圧指令値V* pq(R)はき電線と同相の電圧成分を別電
源より供給する成分と、き電線に容量性の電圧を供給す
る成分を含む指令値である。2つの成分割合は比例係数
KR の大きさを変えて行う。次いで、V* pq(R)は比
較器C11において電圧の測定値Vpq(R)と比較され、
両者が一致するように電圧制御用増幅器K12を通し、そ
の出力を位相制御器PHC4 において、発振器の電圧V
osc と比較しコンバータCC−2Rに与える位相信号α
4 を作る。S相、T相については重複するので説明は省
略するが、R相と全く同様の構成によってコンバータC
C−2S,CC−2Tに対する位相信号α5 ,α6 を作
る。On the other hand, since the voltage drop of the feeder line is caused by the inductance of the feeder line, the voltage drop can be compensated by inserting a capacitive voltage into the feeder line. For this purpose, the line currents I R , I S , I T are detected, and their phases are set to 90 °.
° Generate a delayed signal and create another voltage command value. The R phase will be described as a representative. Current I R of the phase (ωt-θ) becomes a phase of the delayed 90 ° (ωt-θ-π / 2), multiplied by proportional coefficient K R. And adder A 11
Summing the output of multiplier M 11 in the voltage command value V
* Make pq (R). As is clear from the above description, the voltage command value V * pq (R) is a command value including a component for supplying a voltage component having the same phase as that of the feeder from a separate power source and a component for supplying a capacitive voltage to the feeder. is there. The two component ratios are determined by changing the magnitude of the proportional coefficient K R. Then, V * pq (R) is compared with the measured values V pq of the voltage in the comparator C 11 (R),
Through a voltage control amplifier K 12 so they match, the phase controller PHC 4 its output voltage of the oscillator V
osc and the phase signal α given to the converter CC-2R.
Make 4 . Since the S-phase and the T-phase overlap, the description is omitted, but the converter C has the same configuration as the R-phase.
Generate phase signals α 5 and α 6 for C-2S and CC-2T.
【0061】[0061]
【発明の効果】以上説明したように、本発明は電流制御
可能な変換器をき電線に並列に、電圧制御可能な変換器
の出力を変圧器を介してき電回路に直列に挿入し、き電
線を通して輸送される電力を制御しているので、前者の
変換器は直流電圧または高周波電圧を一定に維持しなが
ら、き電線の無効電力を打ち消すような無効電流を供給
し、送電端と本制御装置の接続点との間の電圧降下を補
償し、また後者の変換器は本制御装置の接続点において
能動的な電圧源を挿入して強化し、送電端と受電端との
間を実質的に別系統にして需要家の負荷が悪質であって
も異常なく電力を供給することができる。As described above, according to the present invention, a current controllable converter is inserted in parallel to a feeder line, and the output of the voltage controllable converter is inserted in series into a feeder circuit via a transformer. The former converter controls the power transmitted through the electric wire, so the former converter supplies a reactive current that cancels the reactive power of the feeder while maintaining the DC voltage or the high-frequency voltage constant. The latter converter compensates for the voltage drop between the connection point of the device and the latter converter is strengthened by inserting an active voltage source at the connection point of the control device, and substantially converts between the transmitting end and the receiving end. Then, even if the load on the customer is bad, the power can be supplied without any abnormality.
【図1】本発明の第1実施例の回路構成図。FIG. 1 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の回路の等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the circuit of FIG.
【図3】図1に適用される第1の電力変換器の制御回路
構成図。FIG. 3 is a control circuit of the first power converter applied to FIG. 1;
Configuration diagram .
【図4】図1に適用される第2の電力変換器の制御回路
構成図。FIG. 4 is a control circuit of a second power converter applied to FIG . 1;
Configuration diagram .
【図5】本発明の第2実施例の回路構成図。FIG. 5 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention.
【図6】図5に適用される第1の電力変換器の制御回路
構成図。FIG. 6 is a control circuit of the first power converter applied to FIG . 5;
Configuration diagram .
【図7】図5に適用される第2の電力変換器の制御回路
構成図。FIG. 7 is a control circuit of the second power converter applied to FIG . 5;
Configuration diagram .
【図8】本発明の第3実施例の回路構成図。FIG. 8 is a circuit configuration diagram of a third embodiment of the present invention.
【図9】図8のコンバータCC−1とコンバータCC−
2の中間に介在する共振回路の1相分の等価回路図。FIG. 9 shows converter CC-1 and converter CC- shown in FIG.
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of one phase of a resonance circuit interposed between the two .
【図10】図8のCC−1の制御回路図。FIG. 10 is a control circuit diagram of CC-1 in FIG. 8;
【図11】図8のCC−2の制御回路図。FIG. 11 is a control circuit diagram of CC-2 in FIG. 8;
【図12】図8に示す第3実施例のCC−1の他の制御
回路図。FIG. 12 is another control circuit diagram of the CC-1 according to the third embodiment shown in FIG. 8;
【図13】図8に示す第3実施例のCC−2の他の制御
回路図。FIG. 13 is another control circuit diagram of the CC-2 according to the third embodiment shown in FIG. 8;
【図14】一般の交流システムの系統図。FIG. 14 is a system diagram of a general AC system.
【図15】従来の補償装置の回路図。FIG. 15 is a circuit diagram of a conventional compensator.
【図16】従来の補償装置の他の回路図。FIG. 16 is another circuit diagram of a conventional compensator.
VS …送電端電圧、VR …受電端電圧、VM …装置設置
点の電圧(“MO”は平均値、*は指令値、無印は測定
値を意味する)、CC−1,CC−2,CONV1 、C
ONV2 …変換器、Vd …定電圧源、Tr1 ,Tr2 ,
Tr3 ,Tr4,Tr5 …変圧器、CONV3 …可変電
圧整流装置、C01,C02,C…コンデンサ、L02…リア
クトル、Iq …補償電流、Vpq…補償電圧、CONT1
,CONT2 ,CONT…制御回路、C1 ,C2 ,C
3 ,C4 ,C5 ,C10,C11,C12,C13…比較器、A
1 ,A2 ,A3 ,A11,A12,A13…加算器、M1 ,M
2 ,M3 ,M11,M12,M13…乗算器、K1 ,K2 ,K
3 ,K4 ,K5 ,K11,K12,K13,K14…比例定数、
PHC1 ,PHC2 ,PHC3 ,PHC4 ,PHC5,
PHC6 …位相制御器。V S ... sending end voltage, V R ... receiving end voltages, the voltage of V M ... apparatus installation point ( "MO" is an average value, * is the command value, no mark means measurements), CC-1, CC- 2, CONV1, C
ONV2 ... converter, V d ... constant voltage source, Tr1, Tr2,
Tr3, Tr4, Tr5 ... transformer, CONV3 ... variable voltage rectifier, C 01, C 02, C ... Capacitor, L 02 ... reactor, I q ... compensation current, V pq ... compensation voltage, CONT1
, CONT2, CONT ... control circuit, C 1, C 2, C
3, C 4, C 5, C 10, C 11, C 12, C 13 ... comparator, A
1, A 2, A 3, A 11, A 12, A 13 ... adder, M 1, M
2 , M 3 , M 11 , M 12 , M 13 ... Multipliers, K 1 , K 2 , K
3, K 4, K 5, K 11, K 12, K 13, K 14 ... proportional constant,
PHC1, PHC2, PHC3, PHC4, PHC5,
PHC6 ... Phase controller.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02J 3/00-5/00
Claims (7)
能な第1の電力変換器と、前記第1の電力変換器と電気
的に絶縁された電圧制御可能な第2の電力変換器を設置
し、前記第1の電力変換器は交流から直流への変換機能
を持ち、かつき電線に対して並列に設置され、設置点の
電圧が設定電圧を維持するようにその変換器の入力電流
の有効分と無効分を制御し、前記第2の電力変換器は直
流から交流への変換機能を持ち,かつその出力を変圧器
を介してき電線に対して直列に挿入し、設置点の電圧が
設定電圧を維持するようにき電線電圧に対して同相の電
圧と、き電線電流に対して90°位相がずれた電圧を発
生させ、き電線のインピーダンスによる電圧降下を補償
することを特徴とする交流システムにおける有効電力及
び無効電力制御装置。1. A power controllable first power converter and a voltage controllable second power converter electrically insulated from the first power converter at an appropriate position of an AC feeder. The first power converter has an AC to DC conversion function and is installed in parallel with the feeder line, and the input of the converter is maintained so that the voltage at the installation point maintains the set voltage. The second power converter has a function of converting direct current to alternating current, and controls the active component and the reactive component of the current, and inserts the output of the second power converter in series with the feeder line through the transformer, and Generates a voltage in phase with the feeder line voltage and a voltage 90 ° out of phase with the feeder line current so that the voltage maintains the set voltage, and compensates for the voltage drop due to feeder line impedance. Power and reactive power control device in AC system
能な第1の電力変換器と、前記第1の電力変換器とき電
線の交流より高い周波数の交流を介して接続された出力
電圧制御可能な第2の電力変換器を設置し、第1の電力
変換器はき電線の交流から高周波の交流への変換機能を
持ち、かつき電線に対して並列に設置され、設置点の電
圧が設定電圧を維持するようにその変換器の入力電流の
有効分と無効分を制御し、第2の電力変換器は高周波の
交流からき電線の交流への変換機能を持ち、かつその出
力を変圧器を介してき電線に対して直列に挿入し、設置
点の電圧が設定電圧を維持するように、き電線電圧の同
相の電圧と、き電線電流に対して90°位相がずれた電
圧を発生させ、き電線のインピーダンスによる電圧降下
を補償することを特徴とする交流システムにおける有効
電力及び無効電力制御装置。2. An electric current controllable first power converter at an appropriate position of an AC feeder, and an output voltage connected to the first power converter via an AC having a higher frequency than the AC of the electric wire. A controllable second power converter is installed. The first power converter has a function of converting feed line AC to high-frequency AC, and is installed in parallel with the feed line, and the voltage at the installation point is Controls the effective and inactive components of the input current of the converter so as to maintain the set voltage, the second power converter has a function of converting high-frequency AC to feeder AC, and transforms its output. inserted in series with the wire has through the vessel, so that the voltage of the installation point to maintain the set voltage, the voltage of the phase of the feeder voltage feeding circuit of 90 ° phase shifted relative to the conductor current <br /> To compensate for the voltage drop due to feeder line impedance Active and reactive power control device in an alternating current system, wherein.
第2の電力変換器の直流回路を電気的に接続し、前記第
1の電力変換器の入力電流制御と前記第2の電力変換器
の出力電圧制御を併用し、き電線のインピーダンスによ
る電圧降下を補償することを特徴とする請求項1記載の
交流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置。3. A DC circuit of said first power converter and a DC circuit of said second power converter are electrically connected to each other to control input current of said first power converter and said second power. 2. The active power and reactive power control device in an AC system according to claim 1, wherein the output voltage control of the converter is used together to compensate for a voltage drop due to the impedance of the feeder line.
結ぶ回路に設置されたコンデンサの電圧が一定に維持さ
れるように、第1の電力変換器の入力電流を制御する請
求項3記載の交流システムにおける有効電力及び無効電
力制御装置。4. As the voltage of the first power converter capacitance for the circuit connecting the second power converter is maintained constant, 請 for controlling the input current of the first power converter
The active power and reactive power control device in the AC system according to claim 3 .
結ぶ回路に設置されたコンデンサの電圧が一定に維持さ
れるように、第1の電力変換器の循環電流を制御する請
求項2記載の交流システムにおける有効電力及び無効電
力制御装置。5. As the voltage of the installed capacitor circuit connecting the first power converter and the second power converter is maintained constant, 請 for controlling the circulating current of the first power converter
3. The active power and reactive power control device in the AC system according to claim 2 .
第2の電力変換器の高周波側の結合線路に他の高周波電
源を接続し、前記第1の電力変換器の入力電流制御と前
記第2の電力変換器の出力電圧制御を併用し、き電線の
インピーダンスによる電圧降下を補償することを特徴と
する請求項2記載の交流システムにおける有効電力及び
無効電力制御装置。6. A high-frequency side of the first power converter and a high-frequency side coupling line of the second power converter are connected to another high-frequency power supply to control input current of the first power converter. 3. The active power and reactive power control device in an AC system according to claim 2, wherein the output voltage control of the second power converter is used in combination to compensate for a voltage drop due to the impedance of the feeder line.
第2の電力変換器の高周波側を電気的に絶縁し、前記第
1の電力変換器の入力電流制御と前記第2の電力変換器
の出力電圧制御を併用し、き電線のインピーダンスによ
る電圧降下を補償することを特徴とする請求項2記載の
交流システムにおける有効電力及び無効電力制御装置。Wherein said first electrically insulates the high-frequency side of the high-frequency side and the second power converter of the power converter, the first input current control and the second power of the power converter 3. The active power and reactive power control device for an AC system according to claim 2 , wherein the output voltage control of the converter is used together to compensate for a voltage drop due to the impedance of the feeder line.
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