JP3581528B2 - 無効電力発生装置及び無効電力発生方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統の有効電力、無効電力を調整するために、電力系統に対して進相無効電力、遅相無効電力を発生する無効電力発生装置及び無効電力発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３乃至図１５は、例えば米国で発表された論文「ＩＥＥＥ、９６ ＷＭ １２０−６ ＰＷＲＤ」に示された従来の電力系統を２つの電圧源に置き換えた２機モデルにおいて、直列補償型の無効電力発生装置を適用した場合の動作原理を示すものである。
【０００３】
図１３において、符号１ａ、１ｂは系統の電源電圧、２は送電線のインピーダンス、３は２つの電源間の位相差とインピーダンス２から決まる系統の有効電力Ｐ、４は直列補償型の無効電力発生装置（以後、直列補償装置と略称する）を示し、５は結合変圧器、６は自励式インバータ変換器、７はインバータ変換器の直流電圧源となる直流コンデンサ、８は前記直列補償装置４が系統に対して直列に挿入する出力電圧を示す。
【０００４】
また、図１４の（ａ）は、図１３を簡単のためにモデル化した構成図、（ｂ）及び（ｃ）はそのベクトル図を示す。
【０００５】
図１５の（ａ）は、直列補償装置４の出力電圧を系統のインピーダンス２を調整する方向に制御した場合（以後、インピーダンス制御と呼ぶ）の位相差δ（δ＝δｓ−δｒ）と有効電力Ｐの特性を示し、図１５の（ｂ）は、直列補償装置４の出力電圧を電流に対して直交する方向に制御した場合（以後、直交電圧制御と呼ぶ）の位相差δと有効電力Ｐの特性を示す。
【０００６】
次に、この従来例の動作について説明する。
図１３、１４において、系統電流に対して直交する方向に、且つ大きさが系統電流に比例するように直列補償装置４の出力電圧８の電圧ベクトルを制御することにより、系統のインピーダンス２を調整できるので、以後これをインピーダンス制御と呼ぶ。
【０００７】
調整するインピーダンス量Ｘｃを発生するために直列補償装置４が出力する電圧ベクトルは次式となる。
Ｖ＿ｑ＝Ｘｃ・Ｉ＿・ｅ−ｊ９０°
この結果、系統の有効電力は次式となる。
Ｐ＝（Ｖ２／ＸＬ）｛１／（１−Ｓ）｝ｓｉｎδ
但し、Ｖ＿ｓ＝Ｖ＿ｒ＝Ｖ，Ｓ＝Ｘｃ／ＸＬ
このＰをＶ２／ＸＬで単位化したＰ−δ特性を図１５の（ａ）に示す。図１５の（ａ）より直列補償装置４で、系統のインピーダンス２を調整することで、系統の有効電力Ｐを制御できるがことが分かる。
【０００８】
また、系統電流に対して直交する方向に直列補償装置４の出力電圧８の電圧ベクトルを制御する。以後、これを直交電圧制御と呼ぶ。
【０００９】
系統に直列に挿入する直交電圧量Ｖｑを発生するために、直列補償装置４が出力する電圧ベクトルは次式となる。
Ｖ＿ｃ＝Ｖｑ・（Ｉ＿／｜Ｉ＿｜）・ｅ± ｊ９０°
この結果、系統の有効電力は次式となる。
Ｐ＝（Ｖ２／ＸＬ）｛ｓｉｎδ＋（Ｖｑ／Ｖ）ｃｏｓ（δ／２）｝
但し、Ｖ＿１＝Ｖ＿２＝Ｖ
このＰをＶ２／ＸＬで単位化したＰ−δ特性を図１５の（ｂ）に示す。図１５の（ｂ）より直列補償装置４で、系統に挿入する直交電圧を調整することにより、系統の有効電力Ｐを制御でき、且つ有効電力の方向を逆転できることが分かる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式は、以上のように構成されているので、直列補償型の無効電力発生装置のインピーダンス制御と直交電圧制御は、１線地絡のような不平衡系統事故の場合には、系統電流は正相分以外に逆相分、直流分を含む電流となり、この電流を使用して、系統に挿入するインピーダンスまたは電流に対して直交する電圧を調整するための電圧を発生すると、逆相分、直流分を含む電圧を発生することになり、その結果、結合変圧器を偏磁させてインバータ過電流となり、インバータ装置の保護が働き運転できなくなるという問題点があった。
【００１１】
また、インピーダンス制御と直交電圧制御は、系統電流の方向を逆転させる系統事故の場合は、系統電流の方向が瞬時に逆転するため、この電流を使用して前記インピーダンスまたは電流に対して直交する電圧を制御しようとすると、電圧ベクトル演算に誤差が生じ、系統と変換器との間に急激な有効電力のやり取りが発生して、直流コンデンサ電圧が変動し、直流コンデンサの過電圧となりインバータ装置の保護が働き運転できなくなるという問題点もあった。
【００１２】
さらに、直交電圧制御では、系統電流が零になると、補償電圧の演算において、零で除算することになるため演算できず、補償電圧が不定となるという問題点もあった。
【００１３】
さらにまた、インピーダンス制御と直交電圧制御とを使用して電力系統の有効電力を制御すると、直流補償装置が発生した無効電力により、系統の無効電力が変動しその結果、系統電圧を変動させるという問題点もあった。
【００１４】
この発明は上述したような種々の問題点を解決するためになされたものであり、系統電流が逆相分、零相分、直流分を含む場合、あるいは零になる場合、あるいは急激に反転する場合にも、直列補償装置として安定して運転を継続することができる無効電力発生装置及び無効電力発生方法を得ることを目的とするものである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、直列型の無効電力発生装置と並列型の無効電力発生装置とを併用して運転することにより、系統の無効電力の変動による系統電圧変動を抑制することができる無効電力発生装置及び無効電力発生方法を得ることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る無効電力発生装置は、系統に直列に挿入する電圧の電圧ベクトルを、電流に対して直交した方向に且つ大きさが電流に比例するように、制御するインピーダンス制御において、出力電圧指令と系統電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して前記電圧ベクトルの演算誤差を補正するための検出回路を備えるものである。
【００２１】
請求項２の発明に係る無効電力発生装置は、系統に直列に挿入する電圧の電圧ベクトルを、系統電流に対して直交した方向に、制御する直交電圧制御において、出力電圧指令と系統電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して、単位電圧ベクトルを系統電流に対して回転させる時の誤差を補正する検出回路を備えるものである。
【００２３】
請求項３の発明に係る無効電力発生方法は、並列補償器を系統電圧制御し、直列補償器を直交電圧制御することにより、系統の有効電力の調整範囲が最大となるようにしたものである。
【００２４】
請求項４の発明に係る無効電力発生方法は、系統と直列に、直列補償器と並列補償器とを接続し、前記直列補償器が系統の有効電力を調整するために発生した無効電力を、出力電圧指令と系統電流とから演算し、前記無効電力を吸収するように前記並列補償器を制御するものである。
【００２５】
請求項５の発明に係る無効電力発生方法は、系統と直列に、直列補償器と並列補償器とを接続し、前記並列補償器を系統電圧制御し、前記直列補償器を直交電圧制御することにより、系統の有効電力の調整範囲が最大となるようにしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
実施の形態１．
図１乃至図３は、この発明の実施の形態１に関連した直列補償型の無効電力発生装置を示すもので、上述した従来例と同一機能は同一番号で表し、その説明を省略する。
【００２８】
図１において、９ａは系統電圧Ｖ＿を検出するセンサ、９ｂは直流電圧Ｖｄｃを検出するセンサ、１０は系統電流Ｉ＿を検出するセンサ、１１ａは系統電圧に同期した角速度θｖを検出するＰＬＬ回路、１２ａは直流電圧指令値Ｖｄｃ−ｒｅｆを第１指令値発生器、１２ｂは系統の有効電力指令値Ｐ−ｒｅｆを出力する第２指令値発生器、１２ｃはインピーダンス指令値Ｘｃを出力する第３指令値発生器、１３は直流電圧指令値と現在の直流電圧から直流電圧を制御するための指令を演算する直流電圧制御器（ＤＣＡＶＲ）、１４は掛け算器、１５は２軸の信号を回転させる回転回路（詳細は後述）、１６は加減算器、１７は２軸の信号を３軸の信号に変換する２相３相変換器（詳細は後述）、１８はインバータ変換器のゲート信号を発生するゲートパルス発生回路、１９は有効電力検出回路（詳細は後述）、２０は、有効電力指令Ｐ−ｒｅｆと現在の有効電力Ｐから有効電力を制御するための指令を演算する有効電力制御器（ＰＦＣ）、２１はＰの極性から信号を選択するスイッチ回路、２２は正相基本波電流を検出する回路（詳細は後述）、３０は直流成分を減衰させるフィルタ（詳細は後述）である。
【００２９】
図２は、正相基本波電流検出回路２２の詳細を示し、２３ａは３軸の信号を２軸の正相に変換する３相２相変換器（詳細は後述）、２３ｂは３軸の信号を２軸の逆相に変換する３相２相変換器（詳細は後述）、２４は高調波リップルを減衰させるローパスフィルタ、２５ａは正相の２軸信号を３軸に変換する２相３相変換器、２５ｂは逆相の２軸信号を３軸に変換する２相３相変換器、２６ａ、２６ｂはゲインである。
【００３０】
図３は、直流成分を減衰させるフィルタ３０の詳細を示し、１６は信号を加算する加算器、３０ａは電源周波数Ｔの３分の１周期でサンプルするサンプラー、３０ｂは３分の１ゲイン、３０ｃは一時遅れ要素を２段構成にしたローパスフィルタを示す。
【００３１】
次に、図１〜図３に示した無効電力発生装置の動作について説明する。初めに、主要構成要素の基本動作について説明する。
【００３２】
図２において、正相基本波電流検出回路２２は、系統事故時などの場合に、系統電流に含まれる逆相、零相、直流の成分を除去する回路であり、逆相分、零相、直流分、正相分を含む電流を３相２相変換器２３ａにより正相３相から２相に変換し、逆相は交流分２ｆへ、直流分は交流分１ｆへ、正相分は直流分に変換されるので、２ｆ、１ｆの交流信号をローパスフィルタ２４ａにより減衰させ、正相分を２相３相変換器２５ａにより２相から３相に逆変換することで逆相分と零相分と直流分を減衰させた３相信号を取り出す。同様に、逆相分を２相３相変換器２５ｂにより２相から３相に逆変換して正相分を減衰させた３相信号を取り出す。そして、３相上で元の信号から逆相分を減算し、再度、３相２相変換器２３ｂにより３相２相変換するとともにローパスフィルタ２４ｂにより逆相分、直流分の除去をすることで、２軸の正相基本波電流Ｉ１ｐ、ｑを検出する。
【００３３】
図３は、指令値に含まれる直流成分（２相３相変換した時に直流分となる成分を意味する）を除去するフィルタ３０であり、このフィルタ３０は、電源周波数の３分の１の無駄時間によるサンプラー３０ａと、一時遅れ要素を２段に構成したローパスフィルタ３０ｃとにより、指令値変化の動作時間を一定時間（電源周期）にすることができ、指令値に含まれる直流成分を除去できる。この指令値を制御指令として制御すると出力電圧に直流分を含まないので、結合変圧器５を偏磁させてインバータ過電流となるなどの不具合を取り除くことができる。
【００３４】
３相２相変換は、次式で表され、角速度θで回転する３相の交流信号［Ａ、Ｂ、Ｃ］を２軸の直流信号［Ｑ、Ｐ］に変換する。
【００３５】
【数１】
２相３相変換は、前記３相２相変換の逆変換で、次式で表される。
【００３６】
【数２】
回転は、２軸の信号を位相を回転させる変換であり、次式で表される。
【００３７】
【数３】
有効電力（Ｐ）、無効電力（Ｑ）の計算は、次式で表される。
【００３８】
Ｐ＝Ｖｐ・Ｉｐ＋Ｖｑ・Ｉｑ
Ｑ＝Ｖｐ・Ｉｑ−Ｖｑ・Ｉｐ
【００３９】
次に、図１に戻って、詳細に説明する。インピーダンス制御において、問題となるのは、系統事故時に系統電流に含まれる逆相、零相、直流分であり、これを取り除くために、系統電流を正相基本波電流検出回路２２により２軸の正相基本波電流Ｉ１ｐ，ｑを検出し、電流に対して直交させるために回転回路１５を使用して９０度回転させて、インピーダンス方向の電流ベクトルを検出する。また、有効電力制御器（ＰＦＣ）２０の出力あるいは第３指令値発生器１２ｃの出力する指令値Ｘｃから直流成分除去フィルタ３０を介して得られたインピーダンス量Ｘｃ＊と、前記インピーダンス方向の電流ベクトルとを乗算して、インピーダンス相当の電圧指令を演算する。また、第１指令値発生器１２ａの直流電圧指令（Ｖｄｃ-ｒｅｆ）と自励式インバータ変換器６からの直流電圧（Ｖｄｃ）の偏差を比例積分要素などにより算出した直流電圧制御器（ＤＣＡＶＲ）１３の出力信号Ｒｃ＊を、掛け算器１４により電流Ｉ_ｐ，ｑと乗算して抵抗相当の電圧指令を算出し、加算器１６により前記インピーダンス相当の電圧指令と抵抗相当の電圧指令を加算して出力電圧指令Ｖｃｐ、ｑ＊とし、これを２相３相変換器１７により２相３相変換して３相交流指令に変換し、ゲートパルス発生回路１８においてインバータ変換器６のスイッチングパルスが作られ、このスイッチングパルスがインバータ変換器６に与えられて、電圧指令Ｖｃｐ、ｑ＊に相当した出力電圧Ｖ_ｃが系統に直列に挿入される。すなわち、インピーダンス量Ｘｃ＊は無効電力を発生するための操作量であり、抵抗量Ｒｃ＊は有効電力を発生するための操作量である。このインピーダンス量Ｘｃ＊により系統のインピーダンスを調整して系統の有効電力を調整し、抵抗量Ｒｃ＊により系統から有効電力を流入させて直流電圧を制御する。
【００４０】
図４は本発明の実施の形態１による無効電力発生装置の概略構成を示している。上記装置（図１〜図３参照）では、直流電圧制御が、補償器の損失分と電圧ベクトル演算の誤差の補正を行っていたが、この実施の形態１では、図４に示すように、電圧ベクトル演算の誤差を補正するために、電圧指令Ｖｃｘｐ、ｑ＊と系統電流より有効電力を演算して、誤差に相当する補正角θｐｃｘ＊を算出し、回転回路１５による回転量を補正する方式とした。
【００４１】
図５に補正角θｐｃｘ＊を演算する補正角演算装置２９の詳細を示す。図５において、正相基本波電流検出回路２２により正相基本波電流Ｉ１ｐ，ｑを算出し、この正相基本波電流Ｉ１ｐ，ｑと電圧指令Ｖｃｘｐ、ｑ＊とから、有効電力演算回路２９ａにより、誤差に相当する有効電力Ｐｃｘ＊を次式により演算する。
Ｐｃｘ＊＝Ｖｃｘｐ＊・Ｉ１ｐ＋Ｖｃｘｑ＊・Ｉ１ｑ
【００４２】
そして、位相角演算回路２９ｂにより、この有効電力Ｐｃｘから次式により位相角を演算する。
θｐｃ＝ｓｉｎ−１（Ｐｃ＊／Ｋ）
【００４３】
図６は本発明に関連する無効電力発生装置の概略構成を示している。直交電圧制御では、電流が零になると電圧ベクトル演算できない問題があったが、この場合には、系統電流の変わりに系統電圧を使用してベクトルを演算する方式とした。
【００４４】
図６に示す装置は、図１の装置とほぼ同じ構成であるが、系統電流Ｉ_を検出するセンサ１０の後段に、系統電流の角速度θ１を求めるＰＬＬ回路１１ｂを付加し、図１の正相基本波電流検出回路２２を、系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトルを検出する回路２７に置き換えた点が相違している。
【００４５】
系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトル検出回路２７は、図７に示すように、正相基本波電流検出回路２２の次段に、単位ベクトル化回路２８を付加した構成である。
【００４６】
単位ベクトル化回路２８は、正相基本波電流検出回路２２の出力Ｖ１ｐ、ｑを次式により単位ベクトル化する。
Ｅ＿ｖ１ｐ、ｑ＝Ｖ１ｐ、ｑ／（Ｖ１ｐ２＋Ｖ１ｑ２）１／２
【００４７】
また、系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトル検出回路２７は、図８に示すように、正相基本波電流検出回路２２の回路部分を簡略化してもさしさえない。
【００４８】
次に、図６〜図８に示した装置の動作について説明する。系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトル検出回路２７で算出した単位ベクトルを回転回路１５を使用して９０度＋電圧θＶと電流θＩの位相差角（θＶ＋９０-θＩ）に相当する角度回転させて電流に対して直交する単位ベクトルを演算し、また電圧と電流の位相差角に相当する角度回転させて電流に対して同相（抵抗方向）の単位ベクトルを演算するものである。
【００４９】
実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２による無効電力発生装置の概略構成を示している。上記装置（図６〜図８参照）では、直流電圧制御により、補償器の損失分と電圧ベクトル演算の誤差の補正を行っていたが、本実施の形態２では、図９のように、電圧ベクトル演算の誤差を補正するために、電圧指令Ｖｃｘｐ、ｑ＊と系統電流Ｉ_より有効電力を次の式により演算して誤差に相当する補正角θｐｃｘ＊を算出するθｐｃｘ演算回路２９（図５参照）を設け、回転回路１５の出力を補正する方式とした。
【００５０】
θｐｃｘ＊＝ｓｉｎ−１｛（Ｖｃｘｐ＊・Ｉ１ｐ＋Ｖｃｘｑ＊・Ｉ１ｑ）／ｋ｝
【００５１】
実施の形態３．
図１０は本発明の実施の形態３による無効電力発生方法を実施するための無効電力発生装置の概略構成を示している。上述したインピーダンス制御または直交電圧制御を使用して系統の有効電力を制御すると、直列補償装置は発生した無効電力により系統電圧を変動させる場合がある。そこで、本実施の形態３は、図１０に示すように、直列補償装置が系統有効電力制御のために発生した無効電力を補償する方式とした。
【００５２】
図１０において、４ａは並列補償器、４ｂは直列補償装置、３１は系統電圧制御器、３２は無効電力制御器、３３は無効電力検出回路を示す。
【００５３】
直列補償装置４ｂと同様の構成回路の並列補償器４ａを系統に接続し、直列補償装置４ｂの系統有効電力制御用の出力電圧指令と系統電流から直列補償装置４ｂが発生する無効電力Ｑｃ２を次式により算出し、これを並列補償器４ａに対して無効電力指令として与え、直列補償装置４ｂの無効電力を打ち消す無効電力を並列補償器４ａより発生させる。
【００５４】
Ｑｃ２＝Ｖｃｐ＊・Ｉ２ｑ−Ｖｃｑ＊・Ｉ２ｐ
【００５５】
実施の形態４．
次に、並列補償器と直列補償装置との併用運転について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００５６】
図１１は、上述の図１０の系統において、並列補償器４ａで系統電圧を制御し、直列補償装置４ｂで直交電圧を制御した場合のベクトル図を示しており、系統の有効電力は次のように表される。
第一区間（Ｖｓ〜Ｖ１間）は次式で表される。
Ｐ１＝（２Ｖ２／ＸＬ）ｓｉｎδ１
第二区間（Ｖ１〜Ｖｓの間）は次式で表される。
Ｐ２＝（４Ｖ２／ＸＬ）｛ｓｉｎ（δ２／２）＋（Ｖｃ／２Ｖ）｝ｃｏｓ（δ２／２）
【００５７】
同様に、並列補償器４ａのみで系統電圧を制御した場合の系統の有効電力は次式となる。
Ｐ＝（２Ｖ２／ＸＬ）ｓｉｎδ
ここで、Ｐ１＝Ｐ２の条件下で、合成位相差（δ＝δ１＋δ２）を計算すると、Ｐ−δは図１２のようになる。
【００５８】
図１２より、並列補償器４ａで系統電圧を制御し、直列補償装置４ｂで直交電圧を制御する併用運転は、系統の有効電力を調整する範囲を大きくとれることが分かる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、次のような優れた効果を奏するものである。
【００６３】
請求項１の発明によれば、インピーダンス制御において、電流に直交する電圧ベクトルを算出するために使用する系統電流に対して、正相基本波を検出する回路を用いることにより、系統事故時の電流に対して精度よく電圧ベクトルを算出でき、また、演算した電圧ベクトルと電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して電圧ベクトルを補正するようにしたので、誤差によって生じる有効電力分の直流電圧変動が更に少なくなり、直流コンデンサを小さくでき、安価な装置を製作できる効果がある。
【００６５】
請求項２の発明によれば、直交電圧制御おいて、電流に直交する電圧ベクトルを算出するために、系統電圧の正相基本波単位ベクトルを検出する回路を用いることにより、系統電流が零の時でも電圧ベクトルが算出でき、また、演算した電圧ベクトルと電流から有効電力に相当する位相差角を演算して電圧ベクトルを補正するようにしたので、誤差によって生じる有効電力分の直流電圧変動が少なくなり、直流コンデンサを小さくでき、安価な装置が製作でき、且つ、系統の有効電力が零または反転するときでも、調整電圧を発生できる効果がある。
【００６６】
請求項４の発明によれば、直列補償装置で、系統の有効電力を制御するために出力した無効電力のみを並列補償器で補償するようにしたので、並列補償器の容量を効率よく使用でき、系統の無効電力を増大させることなく有効電力を調整でき、且つ、系統電圧の変動が生じない効果がある。
【００６７】
請求項３あるいは請求項５の発明によれば、並列補償器と直列補償装置の併用運転において、直列補償装置は直交電圧制御し、並列補償器は系統電圧制御することにより、それぞれの補償容量を最大限に有効活用でき、且つ、系統の有効電力の調整範囲が他の方式より大きくなり、逆に補償装置として必要な調整容量が少なくなり、安価な装置を製作できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に関連した直列補償装置インピーダンス制御の構成図である。
【図２】この発明に関連した正相基本波電流検出回路の構成図である。
【図３】この発明に関連したフィルタの構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による直列補償装置インピーダンス制御の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１の補正位相角の構成図である。
【図６】この発明に関連した直列補償装置直交電圧制御の構成図である。
【図７】この発明に関連した正相基本波電圧単位ベクトル検出回路の構成図である。
【図８】この発明に関連した正相基本波電圧単位ベクトル検出回路の他の実施の形態の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態２による直列補償装置直交電圧制御の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による直列補償装置と並列補償器の併用運転による無効電力制御の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による直列補償装置と並列補償器の併用運転によるベクトル図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による直列補償装置と並列補償器の併用運転によるＰ-δ特性図である。
【図１３】従来の直列補償装置の構成図である。
【図１４】従来の直列補償装置のモデル図とベクトル図である。
【図１５】従来の直列補償装置のインピーダンス制御と直交電圧制御のＰ-δ特性図である。
【符号の説明】
１ 電源電圧、２ 系統インピーダンス、３ 系統有効電力、４ 補償装置、５ 結合変圧器、６ 自励式インバータ変換器、７ 直流コンデンサ、８ 直列補償装置出力電圧、９ 電圧センサ、１０ 電流センサ、１１ ＰＬＬ回路、１２ 直流電圧制御基準、１３ 直流電圧制御器、１４ 掛け算器、１５ 回転器、１６ 加減算器、１７ ２相３相変換器、１８ ゲートパルス発生回路、１９ Ｐ検出回路、２０ 有効電力制御器、２１ 選択スイッチ、２２ 正相基本波電流検出回路、２３ 正相、逆相２相３相変換器、２４ ローパスフィルタ、２５ａ 正相の２相３相変換器、２５ｂ 逆相の２相３相変換器、２６ａ、２６ｂ ゲイン、２７ 正相基本波電圧単位ベクトル検出回路、２８ 単位化回路、２９ 補正角演算回路、３０ フィルタ、３１ 交流電圧制御器、３２ 無効電力制御器、３３ 無効電力検出回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統の有効電力、無効電力を調整するために、電力系統に対して進相無効電力、遅相無効電力を発生する無効電力発生装置及び無効電力発生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３乃至図１５は、例えば米国で発表された論文「ＩＥＥＥ、９６ ＷＭ １２０−６ ＰＷＲＤ」に示された従来の電力系統を２つの電圧源に置き換えた２機モデルにおいて、直列補償型の無効電力発生装置を適用した場合の動作原理を示すものである。
【０００３】
図１３において、符号１ａ、１ｂは系統の電源電圧、２は送電線のインピーダンス、３は２つの電源間の位相差とインピーダンス２から決まる系統の有効電力Ｐ、４は直列補償型の無効電力発生装置（以後、直列補償装置と略称する）を示し、５は結合変圧器、６は自励式インバータ変換器、７はインバータ変換器の直流電圧源となる直流コンデンサ、８は前記直列補償装置４が系統に対して直列に挿入する出力電圧を示す。
【０００４】
また、図１４の（ａ）は、図１３を簡単のためにモデル化した構成図、（ｂ）及び（ｃ）はそのベクトル図を示す。
【０００５】
図１５の（ａ）は、直列補償装置４の出力電圧を系統のインピーダンス２を調整する方向に制御した場合（以後、インピーダンス制御と呼ぶ）の位相差δ（δ＝δｓ−δｒ）と有効電力Ｐの特性を示し、図１５の（ｂ）は、直列補償装置４の出力電圧を電流に対して直交する方向に制御した場合（以後、直交電圧制御と呼ぶ）の位相差δと有効電力Ｐの特性を示す。
【０００６】
次に、この従来例の動作について説明する。
図１３、１４において、系統電流に対して直交する方向に、且つ大きさが系統電流に比例するように直列補償装置４の出力電圧８の電圧ベクトルを制御することにより、系統のインピーダンス２を調整できるので、以後これをインピーダンス制御と呼ぶ。
【０００７】
調整するインピーダンス量Ｘｃを発生するために直列補償装置４が出力する電圧ベクトルは次式となる。
Ｖ＿ｑ＝Ｘｃ・Ｉ＿・ｅ−ｊ９０°
この結果、系統の有効電力は次式となる。
Ｐ＝（Ｖ２／ＸＬ）｛１／（１−Ｓ）｝ｓｉｎδ
但し、Ｖ＿ｓ＝Ｖ＿ｒ＝Ｖ，Ｓ＝Ｘｃ／ＸＬ
このＰをＶ２／ＸＬで単位化したＰ−δ特性を図１５の（ａ）に示す。図１５の（ａ）より直列補償装置４で、系統のインピーダンス２を調整することで、系統の有効電力Ｐを制御できるがことが分かる。
【０００８】
また、系統電流に対して直交する方向に直列補償装置４の出力電圧８の電圧ベクトルを制御する。以後、これを直交電圧制御と呼ぶ。
【０００９】
系統に直列に挿入する直交電圧量Ｖｑを発生するために、直列補償装置４が出力する電圧ベクトルは次式となる。
Ｖ＿ｃ＝Ｖｑ・（Ｉ＿／｜Ｉ＿｜）・ｅ± ｊ９０°
この結果、系統の有効電力は次式となる。
Ｐ＝（Ｖ２／ＸＬ）｛ｓｉｎδ＋（Ｖｑ／Ｖ）ｃｏｓ（δ／２）｝
但し、Ｖ＿１＝Ｖ＿２＝Ｖ
このＰをＶ２／ＸＬで単位化したＰ−δ特性を図１５の（ｂ）に示す。図１５の（ｂ）より直列補償装置４で、系統に挿入する直交電圧を調整することにより、系統の有効電力Ｐを制御でき、且つ有効電力の方向を逆転できることが分かる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方式は、以上のように構成されているので、直列補償型の無効電力発生装置のインピーダンス制御と直交電圧制御は、１線地絡のような不平衡系統事故の場合には、系統電流は正相分以外に逆相分、直流分を含む電流となり、この電流を使用して、系統に挿入するインピーダンスまたは電流に対して直交する電圧を調整するための電圧を発生すると、逆相分、直流分を含む電圧を発生することになり、その結果、結合変圧器を偏磁させてインバータ過電流となり、インバータ装置の保護が働き運転できなくなるという問題点があった。
【００１１】
また、インピーダンス制御と直交電圧制御は、系統電流の方向を逆転させる系統事故の場合は、系統電流の方向が瞬時に逆転するため、この電流を使用して前記インピーダンスまたは電流に対して直交する電圧を制御しようとすると、電圧ベクトル演算に誤差が生じ、系統と変換器との間に急激な有効電力のやり取りが発生して、直流コンデンサ電圧が変動し、直流コンデンサの過電圧となりインバータ装置の保護が働き運転できなくなるという問題点もあった。
【００１２】
さらに、直交電圧制御では、系統電流が零になると、補償電圧の演算において、零で除算することになるため演算できず、補償電圧が不定となるという問題点もあった。
【００１３】
さらにまた、インピーダンス制御と直交電圧制御とを使用して電力系統の有効電力を制御すると、直流補償装置が発生した無効電力により、系統の無効電力が変動しその結果、系統電圧を変動させるという問題点もあった。
【００１４】
この発明は上述したような種々の問題点を解決するためになされたものであり、系統電流が逆相分、零相分、直流分を含む場合、あるいは零になる場合、あるいは急激に反転する場合にも、直列補償装置として安定して運転を継続することができる無効電力発生装置及び無効電力発生方法を得ることを目的とするものである。
【００１５】
また、本発明の他の目的は、直列型の無効電力発生装置と並列型の無効電力発生装置とを併用して運転することにより、系統の無効電力の変動による系統電圧変動を抑制することができる無効電力発生装置及び無効電力発生方法を得ることである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る無効電力発生装置は、系統に直列に挿入する電圧の電圧ベクトルを、電流に対して直交した方向に且つ大きさが電流に比例するように、制御するインピーダンス制御において、出力電圧指令と系統電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して前記電圧ベクトルの演算誤差を補正するための検出回路を備えるものである。
【００２１】
請求項２の発明に係る無効電力発生装置は、系統に直列に挿入する電圧の電圧ベクトルを、系統電流に対して直交した方向に、制御する直交電圧制御において、出力電圧指令と系統電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して、単位電圧ベクトルを系統電流に対して回転させる時の誤差を補正する検出回路を備えるものである。
【００２３】
請求項３の発明に係る無効電力発生方法は、並列補償器を系統電圧制御し、直列補償器を直交電圧制御することにより、系統の有効電力の調整範囲が最大となるようにしたものである。
【００２４】
請求項４の発明に係る無効電力発生方法は、系統と直列に、直列補償器と並列補償器とを接続し、前記直列補償器が系統の有効電力を調整するために発生した無効電力を、出力電圧指令と系統電流とから演算し、前記無効電力を吸収するように前記並列補償器を制御するものである。
【００２５】
請求項５の発明に係る無効電力発生方法は、系統と直列に、直列補償器と並列補償器とを接続し、前記並列補償器を系統電圧制御し、前記直列補償器を直交電圧制御することにより、系統の有効電力の調整範囲が最大となるようにしたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２７】
実施の形態１．
図１乃至図３は、この発明の実施の形態１に関連した直列補償型の無効電力発生装置を示すもので、上述した従来例と同一機能は同一番号で表し、その説明を省略する。
【００２８】
図１において、９ａは系統電圧Ｖ＿を検出するセンサ、９ｂは直流電圧Ｖｄｃを検出するセンサ、１０は系統電流Ｉ＿を検出するセンサ、１１ａは系統電圧に同期した角速度θｖを検出するＰＬＬ回路、１２ａは直流電圧指令値Ｖｄｃ−ｒｅｆを第１指令値発生器、１２ｂは系統の有効電力指令値Ｐ−ｒｅｆを出力する第２指令値発生器、１２ｃはインピーダンス指令値Ｘｃを出力する第３指令値発生器、１３は直流電圧指令値と現在の直流電圧から直流電圧を制御するための指令を演算する直流電圧制御器（ＤＣＡＶＲ）、１４は掛け算器、１５は２軸の信号を回転させる回転回路（詳細は後述）、１６は加減算器、１７は２軸の信号を３軸の信号に変換する２相３相変換器（詳細は後述）、１８はインバータ変換器のゲート信号を発生するゲートパルス発生回路、１９は有効電力検出回路（詳細は後述）、２０は、有効電力指令Ｐ−ｒｅｆと現在の有効電力Ｐから有効電力を制御するための指令を演算する有効電力制御器（ＰＦＣ）、２１はＰの極性から信号を選択するスイッチ回路、２２は正相基本波電流を検出する回路（詳細は後述）、３０は直流成分を減衰させるフィルタ（詳細は後述）である。
【００２９】
図２は、正相基本波電流検出回路２２の詳細を示し、２３ａは３軸の信号を２軸の正相に変換する３相２相変換器（詳細は後述）、２３ｂは３軸の信号を２軸の逆相に変換する３相２相変換器（詳細は後述）、２４は高調波リップルを減衰させるローパスフィルタ、２５ａは正相の２軸信号を３軸に変換する２相３相変換器、２５ｂは逆相の２軸信号を３軸に変換する２相３相変換器、２６ａ、２６ｂはゲインである。
【００３０】
図３は、直流成分を減衰させるフィルタ３０の詳細を示し、１６は信号を加算する加算器、３０ａは電源周波数Ｔの３分の１周期でサンプルするサンプラー、３０ｂは３分の１ゲイン、３０ｃは一時遅れ要素を２段構成にしたローパスフィルタを示す。
【００３１】
次に、図１〜図３に示した無効電力発生装置の動作について説明する。初めに、主要構成要素の基本動作について説明する。
【００３２】
図２において、正相基本波電流検出回路２２は、系統事故時などの場合に、系統電流に含まれる逆相、零相、直流の成分を除去する回路であり、逆相分、零相、直流分、正相分を含む電流を３相２相変換器２３ａにより正相３相から２相に変換し、逆相は交流分２ｆへ、直流分は交流分１ｆへ、正相分は直流分に変換されるので、２ｆ、１ｆの交流信号をローパスフィルタ２４ａにより減衰させ、正相分を２相３相変換器２５ａにより２相から３相に逆変換することで逆相分と零相分と直流分を減衰させた３相信号を取り出す。同様に、逆相分を２相３相変換器２５ｂにより２相から３相に逆変換して正相分を減衰させた３相信号を取り出す。そして、３相上で元の信号から逆相分を減算し、再度、３相２相変換器２３ｂにより３相２相変換するとともにローパスフィルタ２４ｂにより逆相分、直流分の除去をすることで、２軸の正相基本波電流Ｉ１ｐ、ｑを検出する。
【００３３】
図３は、指令値に含まれる直流成分（２相３相変換した時に直流分となる成分を意味する）を除去するフィルタ３０であり、このフィルタ３０は、電源周波数の３分の１の無駄時間によるサンプラー３０ａと、一時遅れ要素を２段に構成したローパスフィルタ３０ｃとにより、指令値変化の動作時間を一定時間（電源周期）にすることができ、指令値に含まれる直流成分を除去できる。この指令値を制御指令として制御すると出力電圧に直流分を含まないので、結合変圧器５を偏磁させてインバータ過電流となるなどの不具合を取り除くことができる。
【００３４】
３相２相変換は、次式で表され、角速度θで回転する３相の交流信号［Ａ、Ｂ、Ｃ］を２軸の直流信号［Ｑ、Ｐ］に変換する。
【００３５】
【数１】
【００３６】
【数２】
【００３７】
【数３】
【００３８】
Ｐ＝Ｖｐ・Ｉｐ＋Ｖｑ・Ｉｑ
Ｑ＝Ｖｐ・Ｉｑ−Ｖｑ・Ｉｐ
【００３９】
次に、図１に戻って、詳細に説明する。インピーダンス制御において、問題となるのは、系統事故時に系統電流に含まれる逆相、零相、直流分であり、これを取り除くために、系統電流を正相基本波電流検出回路２２により２軸の正相基本波電流Ｉ１ｐ，ｑを検出し、電流に対して直交させるために回転回路１５を使用して９０度回転させて、インピーダンス方向の電流ベクトルを検出する。また、有効電力制御器（ＰＦＣ）２０の出力あるいは第３指令値発生器１２ｃの出力する指令値Ｘｃから直流成分除去フィルタ３０を介して得られたインピーダンス量Ｘｃ＊と、前記インピーダンス方向の電流ベクトルとを乗算して、インピーダンス相当の電圧指令を演算する。また、第１指令値発生器１２ａの直流電圧指令（Ｖｄｃ-ｒｅｆ）と自励式インバータ変換器６からの直流電圧（Ｖｄｃ）の偏差を比例積分要素などにより算出した直流電圧制御器（ＤＣＡＶＲ）１３の出力信号Ｒｃ＊を、掛け算器１４により電流Ｉ_ｐ，ｑと乗算して抵抗相当の電圧指令を算出し、加算器１６により前記インピーダンス相当の電圧指令と抵抗相当の電圧指令を加算して出力電圧指令Ｖｃｐ、ｑ＊とし、これを２相３相変換器１７により２相３相変換して３相交流指令に変換し、ゲートパルス発生回路１８においてインバータ変換器６のスイッチングパルスが作られ、このスイッチングパルスがインバータ変換器６に与えられて、電圧指令Ｖｃｐ、ｑ＊に相当した出力電圧Ｖ_ｃが系統に直列に挿入される。すなわち、インピーダンス量Ｘｃ＊は無効電力を発生するための操作量であり、抵抗量Ｒｃ＊は有効電力を発生するための操作量である。このインピーダンス量Ｘｃ＊により系統のインピーダンスを調整して系統の有効電力を調整し、抵抗量Ｒｃ＊により系統から有効電力を流入させて直流電圧を制御する。
【００４０】
図４は本発明の実施の形態１による無効電力発生装置の概略構成を示している。上記装置（図１〜図３参照）では、直流電圧制御が、補償器の損失分と電圧ベクトル演算の誤差の補正を行っていたが、この実施の形態１では、図４に示すように、電圧ベクトル演算の誤差を補正するために、電圧指令Ｖｃｘｐ、ｑ＊と系統電流より有効電力を演算して、誤差に相当する補正角θｐｃｘ＊を算出し、回転回路１５による回転量を補正する方式とした。
【００４１】
図５に補正角θｐｃｘ＊を演算する補正角演算装置２９の詳細を示す。図５において、正相基本波電流検出回路２２により正相基本波電流Ｉ１ｐ，ｑを算出し、この正相基本波電流Ｉ１ｐ，ｑと電圧指令Ｖｃｘｐ、ｑ＊とから、有効電力演算回路２９ａにより、誤差に相当する有効電力Ｐｃｘ＊を次式により演算する。
Ｐｃｘ＊＝Ｖｃｘｐ＊・Ｉ１ｐ＋Ｖｃｘｑ＊・Ｉ１ｑ
【００４２】
そして、位相角演算回路２９ｂにより、この有効電力Ｐｃｘから次式により位相角を演算する。
θｐｃ＝ｓｉｎ−１（Ｐｃ＊／Ｋ）
【００４３】
図６は本発明に関連する無効電力発生装置の概略構成を示している。直交電圧制御では、電流が零になると電圧ベクトル演算できない問題があったが、この場合には、系統電流の変わりに系統電圧を使用してベクトルを演算する方式とした。
【００４４】
図６に示す装置は、図１の装置とほぼ同じ構成であるが、系統電流Ｉ_を検出するセンサ１０の後段に、系統電流の角速度θ１を求めるＰＬＬ回路１１ｂを付加し、図１の正相基本波電流検出回路２２を、系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトルを検出する回路２７に置き換えた点が相違している。
【００４５】
系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトル検出回路２７は、図７に示すように、正相基本波電流検出回路２２の次段に、単位ベクトル化回路２８を付加した構成である。
【００４６】
単位ベクトル化回路２８は、正相基本波電流検出回路２２の出力Ｖ１ｐ、ｑを次式により単位ベクトル化する。
Ｅ＿ｖ１ｐ、ｑ＝Ｖ１ｐ、ｑ／（Ｖ１ｐ２＋Ｖ１ｑ２）１／２
【００４７】
また、系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトル検出回路２７は、図８に示すように、正相基本波電流検出回路２２の回路部分を簡略化してもさしさえない。
【００４８】
次に、図６〜図８に示した装置の動作について説明する。系統電圧の正相基本波電圧単位ベクトル検出回路２７で算出した単位ベクトルを回転回路１５を使用して９０度＋電圧θＶと電流θＩの位相差角（θＶ＋９０-θＩ）に相当する角度回転させて電流に対して直交する単位ベクトルを演算し、また電圧と電流の位相差角に相当する角度回転させて電流に対して同相（抵抗方向）の単位ベクトルを演算するものである。
【００４９】
実施の形態２．
図９は本発明の実施の形態２による無効電力発生装置の概略構成を示している。上記装置（図６〜図８参照）では、直流電圧制御により、補償器の損失分と電圧ベクトル演算の誤差の補正を行っていたが、本実施の形態２では、図９のように、電圧ベクトル演算の誤差を補正するために、電圧指令Ｖｃｘｐ、ｑ＊と系統電流Ｉ_より有効電力を次の式により演算して誤差に相当する補正角θｐｃｘ＊を算出するθｐｃｘ演算回路２９（図５参照）を設け、回転回路１５の出力を補正する方式とした。
【００５０】
θｐｃｘ＊＝ｓｉｎ−１｛（Ｖｃｘｐ＊・Ｉ１ｐ＋Ｖｃｘｑ＊・Ｉ１ｑ）／ｋ｝
【００５１】
実施の形態３．
図１０は本発明の実施の形態３による無効電力発生方法を実施するための無効電力発生装置の概略構成を示している。上述したインピーダンス制御または直交電圧制御を使用して系統の有効電力を制御すると、直列補償装置は発生した無効電力により系統電圧を変動させる場合がある。そこで、本実施の形態３は、図１０に示すように、直列補償装置が系統有効電力制御のために発生した無効電力を補償する方式とした。
【００５２】
図１０において、４ａは並列補償器、４ｂは直列補償装置、３１は系統電圧制御器、３２は無効電力制御器、３３は無効電力検出回路を示す。
【００５３】
直列補償装置４ｂと同様の構成回路の並列補償器４ａを系統に接続し、直列補償装置４ｂの系統有効電力制御用の出力電圧指令と系統電流から直列補償装置４ｂが発生する無効電力Ｑｃ２を次式により算出し、これを並列補償器４ａに対して無効電力指令として与え、直列補償装置４ｂの無効電力を打ち消す無効電力を並列補償器４ａより発生させる。
【００５４】
Ｑｃ２＝Ｖｃｐ＊・Ｉ２ｑ−Ｖｃｑ＊・Ｉ２ｐ
【００５５】
実施の形態４．
次に、並列補償器と直列補償装置との併用運転について、図１１及び図１２を参照して説明する。
【００５６】
図１１は、上述の図１０の系統において、並列補償器４ａで系統電圧を制御し、直列補償装置４ｂで直交電圧を制御した場合のベクトル図を示しており、系統の有効電力は次のように表される。
第一区間（Ｖｓ〜Ｖ１間）は次式で表される。
Ｐ１＝（２Ｖ２／ＸＬ）ｓｉｎδ１
第二区間（Ｖ１〜Ｖｓの間）は次式で表される。
Ｐ２＝（４Ｖ２／ＸＬ）｛ｓｉｎ（δ２／２）＋（Ｖｃ／２Ｖ）｝ｃｏｓ（δ２／２）
【００５７】
同様に、並列補償器４ａのみで系統電圧を制御した場合の系統の有効電力は次式となる。
Ｐ＝（２Ｖ２／ＸＬ）ｓｉｎδ
ここで、Ｐ１＝Ｐ２の条件下で、合成位相差（δ＝δ１＋δ２）を計算すると、Ｐ−δは図１２のようになる。
【００５８】
図１２より、並列補償器４ａで系統電圧を制御し、直列補償装置４ｂで直交電圧を制御する併用運転は、系統の有効電力を調整する範囲を大きくとれることが分かる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、次のような優れた効果を奏するものである。
【００６３】
請求項１の発明によれば、インピーダンス制御において、電流に直交する電圧ベクトルを算出するために使用する系統電流に対して、正相基本波を検出する回路を用いることにより、系統事故時の電流に対して精度よく電圧ベクトルを算出でき、また、演算した電圧ベクトルと電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して電圧ベクトルを補正するようにしたので、誤差によって生じる有効電力分の直流電圧変動が更に少なくなり、直流コンデンサを小さくでき、安価な装置を製作できる効果がある。
【００６５】
請求項２の発明によれば、直交電圧制御おいて、電流に直交する電圧ベクトルを算出するために、系統電圧の正相基本波単位ベクトルを検出する回路を用いることにより、系統電流が零の時でも電圧ベクトルが算出でき、また、演算した電圧ベクトルと電流から有効電力に相当する位相差角を演算して電圧ベクトルを補正するようにしたので、誤差によって生じる有効電力分の直流電圧変動が少なくなり、直流コンデンサを小さくでき、安価な装置が製作でき、且つ、系統の有効電力が零または反転するときでも、調整電圧を発生できる効果がある。
【００６６】
請求項４の発明によれば、直列補償装置で、系統の有効電力を制御するために出力した無効電力のみを並列補償器で補償するようにしたので、並列補償器の容量を効率よく使用でき、系統の無効電力を増大させることなく有効電力を調整でき、且つ、系統電圧の変動が生じない効果がある。
【００６７】
請求項３あるいは請求項５の発明によれば、並列補償器と直列補償装置の併用運転において、直列補償装置は直交電圧制御し、並列補償器は系統電圧制御することにより、それぞれの補償容量を最大限に有効活用でき、且つ、系統の有効電力の調整範囲が他の方式より大きくなり、逆に補償装置として必要な調整容量が少なくなり、安価な装置を製作できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に関連した直列補償装置インピーダンス制御の構成図である。
【図２】この発明に関連した正相基本波電流検出回路の構成図である。
【図３】この発明に関連したフィルタの構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による直列補償装置インピーダンス制御の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１の補正位相角の構成図である。
【図６】この発明に関連した直列補償装置直交電圧制御の構成図である。
【図７】この発明に関連した正相基本波電圧単位ベクトル検出回路の構成図である。
【図８】この発明に関連した正相基本波電圧単位ベクトル検出回路の他の実施の形態の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態２による直列補償装置直交電圧制御の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態４による直列補償装置と並列補償器の併用運転による無効電力制御の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態４による直列補償装置と並列補償器の併用運転によるベクトル図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による直列補償装置と並列補償器の併用運転によるＰ-δ特性図である。
【図１３】従来の直列補償装置の構成図である。
【図１４】従来の直列補償装置のモデル図とベクトル図である。
【図１５】従来の直列補償装置のインピーダンス制御と直交電圧制御のＰ-δ特性図である。
【符号の説明】
１ 電源電圧、２ 系統インピーダンス、３ 系統有効電力、４ 補償装置、５ 結合変圧器、６ 自励式インバータ変換器、７ 直流コンデンサ、８ 直列補償装置出力電圧、９ 電圧センサ、１０ 電流センサ、１１ ＰＬＬ回路、１２ 直流電圧制御基準、１３ 直流電圧制御器、１４ 掛け算器、１５ 回転器、１６ 加減算器、１７ ２相３相変換器、１８ ゲートパルス発生回路、１９ Ｐ検出回路、２０ 有効電力制御器、２１ 選択スイッチ、２２ 正相基本波電流検出回路、２３ 正相、逆相２相３相変換器、２４ ローパスフィルタ、２５ａ 正相の２相３相変換器、２５ｂ 逆相の２相３相変換器、２６ａ、２６ｂ ゲイン、２７ 正相基本波電圧単位ベクトル検出回路、２８ 単位化回路、２９ 補正角演算回路、３０ フィルタ、３１ 交流電圧制御器、３２ 無効電力制御器、３３ 無効電力検出回路。
Claims (5)
- 系統に直列に挿入する電圧の電圧ベクトルを、電流に対して直交した方向に且つ大きさが電流に比例するように、制御するインピーダンス制御において、
出力電圧指令と系統電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して前記電圧ベクトルの演算誤差を補正するための検出回路を備えたことを特徴とする無効電力発生装置。 - 系統に直列に挿入する電圧の電圧ベクトルを、系統電流に対して直交した方向に、制御する直交電圧制御において、
出力電圧指令と系統電流とから有効電力に相当する位相差角を演算して、単位電圧ベクトルを系統電流に対して回転させる時の誤差を補正する検出回路を備えたことを特徴とする無効電力発生装置。 - 並列補償器を系統電圧制御し、直列補償器を直交電圧制御することにより、系統の有効電力の調整範囲が最大となるようにしたことを特徴とする無効電力発生方法。
- 系統と直列に、直列補償器と並列補償器とを接続し、
前記直列補償器が系統の有効電力を調整するために発生した無効電力を、出力電圧指令と系統電流とから演算し、
前記無効電力を吸収するように前記並列補償器を制御することを特徴とする無効電力発生方法。 - 系統と直列に、直列補償器と並列補償器とを接続し、
前記並列補償器を系統電圧制御し、
前記直列補償器を直交電圧制御することにより、系統の有効電力の調整範囲が最大となるようにしたことを特徴とする無効電力発生方法。
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