JP4064566B2 - 周波数変換装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘導機と電力変換装置で構成された周波数変換装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図6は、従来例に係る誘導機と電力変換装置で構成された周波数変換装置の構成を示す図である。この種の装置は、例えば特開平6−269173号公報に開示されている。図6において、第1の電力系統1は周波数がf1 [Hz]の系統であり、第2の電力系統2は第1の電力系統1と異なり周波数がf2 [Hz]の系統である。
【0003】
第1の巻線形誘導機3の1次巻線4は、第1の電力系統1に接続されている。第1の巻線形誘導機3の2次巻線5は、第2の電力系統2に接続されている。第2の巻線形誘導機6の回転子(図示せず)は第1の巻線形誘導機3の回転子(図示せず)と機械的に結合されており、その1次巻線7は第1の電力系統1に接続され、その2次巻線8は後述する静止形電力変換装置9を介して第2の電力系統2に接続されている。この電力変換装置9は2次巻線8の電流を制御するものである。
【0004】
一方、電力検出器10は第1の巻線形誘導機3から第1の電力系統1へ供給される電力を検出し、この電力検出値を潮流制御装置12に入力する。また、回転速度検出器(TG)11は、第2の巻線形誘導機6と機械的に結合されており、第1の巻線形誘導機3または第2の巻線形誘導機6の回転速度を検出して潮流制御装置12に入力する。
【0005】
上記潮流制御装置12は、第1の電力系統1から第2の電力系統2への潮流制御の指令値を与える電力指令値13と電力検出器10で検出された電力値との偏差を求める加算器14と、この加算器14から出力される偏差を増幅する増幅器(AMP)15と、同期速度基準値16と回転速度検出器11で検出される回転速度との偏差を求める加算器17と、この加算器17の出力と増幅器 (AMP)15からの出力との偏差を求める加算器18と、この加算器18より入力される制御信号の振幅を制限する振幅制限器19とから構成され、本周波数変換装置の潮流を制御する。
【0006】
ここで、同期速度基準値16は、第1の巻線形誘導機3の1次と2次の周波数比が第1の電力系統1と第2の電力系統2の周波数比に一致するような回転速度を示している。
【0007】
図7は、上記静止形電力変換装置9の回路構成の一例を示す図である。静止形電力変換装置9は、自己消弧形スイッチング素子20〜25とダイオード26〜31から成るインバータ部、自己消弧形スイッチング素子32〜37とダイオード38〜43から成るコンバータ部、及び平滑用コンデンサ44から構成され、第2の巻線形誘導機6の二次巻線8の交流励磁を行なう。
【0008】
以上の構成において、電力指令値13を0からステップ的に増加させると、振幅制限器19の出力に制御信号が現れ、この制御信号は電力変換装置9に与えられる。電力変換装置9は、第2の巻線形誘導機6の1次電力を前記制御信号により制御する。電力の方向は誘導機から電力系統へ供給する方向を正とし、第2の巻線形誘導機6から第1の電力系統1へ供給される電力は正の方向に増加する。すなわち、第2の巻線形誘導機6は発電機として作用し、第1の巻線形誘導機3の回転速度を減少させる。したがって、回転速度検出器11で検出される回転速度と同期速度基準値16との偏差信号は負の方向に増加する。
【0009】
また、この偏差の積分値に比例して、第1の巻線形誘導機3の2次側内部誘起電圧における第2の電力系統2の電圧に対する位相角が負の方向に増加し、第1の巻線形誘導機3における1次側内部誘起電圧の第1の電力系統1の電圧に対する位相角は正の方向に増加する。これにより、第1の巻線形誘導機3の1次から電力系統1へ供給される電力は正の方向に増加し、第1の巻線形誘導機3の2次から電力系統2へ供給される電力は負の方向に増加する。
【0010】
加算器17からの出力が負の方向に増加し、増幅器15からの出力より大きくなると、振幅増幅器19の出力極性が反転し、第2の巻線形誘導機6の1次電力の極性も反転する。このとき、第2の巻線形誘導機6は電動機として作用し、第1の巻線形誘導機3の回転速度を増加させる。したがって、回転速度検出器11で検出される回転速度と同期速度基準値16との偏差信号は減少する。このようにして、第1の巻線形誘導機3の1次電力は電力指令値に一致するように制御され、これに比例して第1の巻線形誘導機3の2次電力は負の方向に増加する。
【0011】
最終的には、第1の巻線形誘導機3の1次電力と第2の巻線形誘導機6の1次電力の和と、第1の巻線形誘導機3の2次電力の大きさが等しくなる。このとき、第2の電力系統2から第1の電力系統1へ電力が供給される。
【0012】
また、電力指令値13を0からステップ的に負に変化させると、第2の巻線形誘導機6から第1の電力系統1へ供給される電力は負の方向に増加する。すなわち、第2の巻線形誘導機6は電動機として作用し、第1の巻線形誘導機3の回転速度を増加させる。したがって、回転速度検出器11で検出される回転速度と同期速度基準値16との偏差信号は正の方向に増加する。この偏差の積分値に比例して、第1の巻線形誘導機3の2次側内部誘起電圧における第2の電力系統2の電圧に対する位相角が正の方向に増加し、第1の巻線形誘導機3の1次側内部誘起電圧における第1の電力系統1の電圧に対する位相角は負の方向に増加する。これにより、第1の巻線形誘導機3の1次から電力系統1へ供給される電力は負の方向に増加し、第1の巻線形誘導機3の2次から電力系統2へ供給される電力は正の方向に増加する。
【0013】
加算器17からの出力が正の方向に増加し、増幅器15からの出力より小さくなると、振幅増幅器19の出力極性が反転し、第2の巻線形誘導機6の1次電力の極性も反転する。このとき第2の巻線形誘導機6は発電機として作用し、第1の巻線形誘導機3の回転速度を減少させる。したがって、回転速度検出器11で検出される回転速度と同期速度基準値16との偏差信号は小さくなる。このようにして、第1の巻線形誘導機3の1次電力は電力指令値に一致するように制御され、これに比例して第1の巻線形誘導機3の2次電力は増加する。
【0014】
最終的には、第1の巻線形誘導機3の1次電力と第2の巻線形誘導機6の1次電力の和と、第1の巻線形誘導機3の2次電力の大きさが等しくなる。このとき、第1の電力系統1から第2の電力系統2へ電力が供給される。
【0015】
以上のようにして、図6の装置は周波数変換装置として作用する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の構成では、二つの系統間の有効電力の融通は可能であるが、無効電力を制御して、周波数変換装置が接続された系統の電圧調整を行うことはできなかった。
【0017】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、無効電力の制御により電力変換器が接続された系統の電圧調整を簡単且つ容易に行うことができる周波数変換装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の周波数変換装置は以下の如く構成されている。
【0019】
(1)本発明の周波数変換装置は、第1の誘導機の回転子と第2の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第1の誘導機の1次巻線と前記第2の誘導機の1次巻線を第1の電力系統に接続し、前記第1の誘導機の2次巻線をタップ付き変圧器を介して第2の電力系統に接続し、前記第2の誘導機の2次巻線を電力変換器を介して前記第1の誘導機の2次巻線と前記タップ付き変圧器との間に接続し、前記第1及び第2の誘導機の1次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第1の誘導機または前記第2の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第2の誘導機の2次電流を制御して、前記第1の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、記第2の電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力信号から電圧信号を算出する電圧算出手段、この電圧算出手段で求められた電圧信号と電圧設定値との電圧偏差を求める加算手段と、許容偏差範囲が設定され且つ前記加算手段により求められた電圧偏差信号が前記許容偏差範囲内にあるか否かを判別する比較手段及びこの比較手段により電圧偏差信号が許容範囲外にあると判別されると前記タップ付き変圧器のタップを切替えるタップ操作器から構成されたタップ制御装置とを備える。
【0020】
(2)本発明の周波数変換装置は、第1の誘導機の回転子と第2の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第1の誘導機の1次巻線と第2の誘導機の1次巻線とを第1の電力系統に接続し、前記第1の誘導機の2次巻線を第2の電力系統に接続し、前記第2の誘導機の2次巻線を電力変換器を介して前記第2の電力系統に接続し、前記第1及び第2の誘導機の1次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第1の誘導機または前記第2の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第2の誘導機の2次電流を制御して、前記第1の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、前記第2の電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、前記電力変換器より前記第2の電力系統へ出力される電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器の出力信号から電圧信号を算出する電圧算出手段、この電圧算出手段で求められた電圧信号と電圧設定値との電圧偏差を求める第1の加算手段、前記電圧検出器で検出された電圧をもとに位相信号を作成する位相検出手段、この位相検出手段より出力される位相信号と前記電流検出器で検出された電流信号とから無効電流信号を算出する無効電流検出手段及びこの無効電流信号と前記第1の加算手段より得られる電圧偏差との差を求め、この偏差信号を前記電力変換器に無効電力制御信号として出力する第2の加算手段から構成された無効電力制御装置とを備える。
【0022】
)本発明の周波数変換装置は、第1の誘導機の回転子と第2の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第1の誘導機の1次巻線と前記第2の誘導機の1次巻線とを第1の電力系統に接続し、前記第1の誘導機の2次巻線をタップ付き変圧器を介して第2の電力系統に接続し、前記第2の誘導機の2次巻線を電力変換器を介して前記第1の誘導機の2次巻線と前記タップ付き変圧器との間に接続し、前記第1及び第2の誘導機の1次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第1の誘導機または前記第2の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第2の誘導機の2次電流を制御して、前記第1の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、記第2の電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、前記電力変換器より前記第2の電力系統へ出力される電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器の出力信号から電圧信号を算出する電圧算出手段、この電圧算出手段で求められた電圧信号と電圧設定値との電圧偏差を求める第1の加算手段、許容偏差範囲が設定され且つ前記第1の加算手段により求められた電圧偏差信号が前記許容偏差範囲内にあるか否かを判別する比較手段及びこの比較手段により電圧偏差信号が許容範囲外にあると判別されると前記タップ付き変圧器のタップを切替えるタップ操作器、前記電圧検出器で検出された電圧をもとに位相信号を作成する位相検出手段、この位相検出手段より出力される位相信号と前記電流検出器で検出された電流信号とから無効電流信号を算出する無効電流検出手段及びこの無効電流信号と前記第1の加算手段より得られる電圧偏差との差を求め、この偏差信号を前記電力変換器に無効電力制御信号として出力する第2の加算手段から構成された制御装置とを備える。
【0023】
従って、上記(1)乃至(4)に記載の発明にあっては、誘導機と電力変換器を用いた周波数変換装置において、無効電力を制御して電力変換器が接続された系統の電圧調整が可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0025】
図1は本発明による周波数変換装置の第1の実施の形態を示す回路構成図である。なお、図1において、従来例の構成として示す図6と同一部分には同符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【0026】
図1において、第1の巻線形誘導機3の2次巻線5をタップ付き変圧器44を介して第2の電力系統2に接続し、また第2の電力系統2の電圧を検出する電圧検出器45を設け、この電圧検出器45より3相系統電圧が入力され、タップ付き変圧器44のタップを調整するタップ制御装置46を設ける構成としたものである。
【0027】
上記タップ制御装置46は、電圧検出器45により検出された3相系統電圧から系統電圧値を算出する電圧算出回路47と、この電圧算出回路47の出力と第2の電力系統2の電圧設定値48とを加算して偏差を求める加算器49と、この加算器49より偏差が入力され、この偏差をタップ付き変圧器44の最小タップ変化による電圧調整幅に対応する許容偏差上限値51及び許容偏差下限値と比較する比較器50と、この比較器50の出力が動作指令として与えられ、タップ付き変圧器44のタップを操作するタップ操作器53とから構成されている。
【0028】
ここで、上記比較器50は図2に示すように入力が正の値を持つ許容偏差上限値51を超えると、出力が1となり、負の値を持つ許容偏差下限値52より小さくなると、出力は−1となる。また、入力が許容偏差上限値51以下で許容偏差下限値52以上の場合は、比較器50の出力は0となる。
【0029】
この比較器50よりタップ操作器53に1,0,−1が入力されると、このタップ操作器53は次のような動作を行う。
【0030】
(1)入力が1の場合には、タップ付き変圧器44のタップを1段階1次電圧が上昇する方向に切替える。
【0031】
(2)入力が0の場合には、現状のタップ状態を維持する。
【0032】
(3)入力が−1の場合には、タップ付き変圧器44のタップを1段階1次電圧が減少する方向に切替える。
【0033】
次に上記のように構成された周波数電力変換装置の作用を図1及び図2を用いて説明する。
【0034】
第2の電力系統2において、無効電力を消費する負荷が増大し、第2の電力系統のリアクタンスにより第2の電力系統2の電圧が低下した状況を考える。このような状況にあるとき、電圧検出器45により検出された第2の電力系統2の電圧は通常よりも低目の電圧として検出され、タップ制御装置46の電圧算出回路47に入力される。
【0035】
この電圧算出回路47では電圧検出器45より出力される第2の電力系統2の三相線間電圧VUV,VVW,VWUから、次式の演算により系統電圧の実効値に相当する値VLを算出する。
【0036】
VA=VUV/3+VWU/3
VB=−VUV/(3×Sqrt(3))−VWU/(3Sqrt(3))
VL=Sqrt(VA×VA+VB×VB)/Sqrt(2)
加算器49において、電圧加算回路47で求められた系統電圧の実効値に相当する値と電圧設定値との偏差が算出され、この偏差は比較器50に与えられる。比較器50では、加算器49より入力される偏差と許容偏差上限値51及び許容偏差下限値52とを比較し、偏差が許容偏差上限値51より大きくなると、比較器50の出力が変化し、タップ操作器53に動作指令を与える。これにより、タップ操作器53はタップ付き変圧器44のタップを一次側電圧が1段階上昇するようにタップを変更する。
【0037】
その結果、第2の電力系統2に対して、周波数電力変換装置の出力する電圧が上昇し、第2の電力系統2に無効電力を供給する。従って、第2の電力系統2には周波数変換装置から無効電力が供給されるので、リアクタンス降下による電圧降下が緩和され、系統電圧が上昇する。
【0038】
電圧検出器45により検出される電圧が上昇すると、加算器49によって算出される偏差が減少し、比較器50において許容偏差上限値51以下の値になると比較器50の出力が0に変化する。これにより、タップ操作器53は、現状のタップを保持する。もし、1段階のタップ変更で、第2の電力系統2の電圧上昇が十分でなく、電圧検出器45の出力と電圧設定値48の偏差が許容偏差上限値51以下とならない場合、比較器50の出力は前回と同様に1であり、タップ操作器53はさらにもう1段階1次電圧が上昇するようにタップを変更する。
【0039】
以上の動作を行うことで、第2の電力系統2の電圧と電圧設定値48との偏差が許容偏差上限値51以下の値に調整される。
【0040】
この一連の動作において、第2の電力系統2に供給される無効電力は、第1の電力系統1から供給されることになる。電力変換器9の潮流制御装置12は有効電力に対してだけ動作するので、周波数変換装置を介して第1の電力系統1から第2の電力系統2に無効電力が供給されても、特に動作せず、それまでの有効電力の制御を継続する。
【0041】
一方、第2の電力系統2において、無効電力を消費する負荷が減少し、相対的に無効電力を発生する負荷が増え、第2の電力系統2の電圧が上昇した場合には、電圧設定値48と電圧検出器45の出力との偏差が負の値となり、比較器50において、その偏差が許容偏差下限値52以下の値になると、比較器50の出力は−1に変化し、タップ操作器53はタップ付き変圧器44の1次電圧が減少する方向に1段階タップを切替える。
【0042】
その結果、第2の電力系統2に対して、周波数電力変換装置の出力する電圧が降下し、第2の電力系統2から無効電力を吸収する。従って、第2の電力系統2は周波数変換装置により無効電力が吸収されるので、リアクタンスによる電圧上昇が緩和され、系統電圧が低下する。
【0043】
電圧検出器45により検出される電圧が低下し、加算器49によって算出される偏差が負の値で減少し、比較器50において許容偏差下限値52以下の値になると比較器50の出力が0に変化する。これにより、タップ操作器53は、現状のタップを保持する。以上の動作を電圧検出器45の出力と電圧設定値48との偏差偏差が許容偏差下限値52以下になるまで繰返す。
【0044】
以上の動作を行うことで、第2の電力系統2の電圧と電圧設定値48との偏差は許容偏差下限値52以上の値に調整される。
【0045】
この一連の動作において、第2の電力系統2から吸収された無効電力は、第1の電力系統1に供給されることになり、電力変換器9の潮流制御装置12は有効電力に対してだけ動作するので、周波数変換装置を介して第1の電力系統1から第2の電力系統2に無効電力が供給されても、特に動作せず、それまでの有効電力の制御を継続する。
【0046】
以上の動作を行うことで、第2の電力系統2の電圧は、許容偏差上限値51と許容偏差下限値52に対応する範囲に制御される。
【0047】
以上の説明では、タップ付き変圧器44を第2の電力系統2側に設け、第2の電力系統2の電圧を調整する方式について説明したが、第1の電力系統1側にタップ付き変圧器を設けて第1の電力系統1の電圧を調整するようにしてもよいことは言うまでもない。
【0048】
図3は本発明による周波数変換装置の第2の実施の形態を示す回路構成図である。なお、図1において、従来例の構成として示す図6と同一部分には同符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【0049】
図3において、第2の電力系統2の電圧を検出する電圧検出器45と、電力変換器9より第2の電力系統2へ出力する電流を検出する電流検出器54と、これら電圧検出器45の出力電圧及び電流検出器54の出力電流が入力される無効電力制御装置55とを設け、この無効電力制御装置55の出力により電力変換器9を制御して無効電力調整を行なうようにしたものである。
【0050】
上記無効電力制御装置55は、電圧検出器45により検出された3相系統電圧から系統電圧値を算出する電圧算出回路47と、この電圧算出回路47の出力と第2の電力系統2の電圧設定値48とを加算して偏差を求める加算器49と、この加算器49より得られる偏差を増幅する増幅器(AMP)と、電圧検出器45より入力される系統電圧を基準として位相信号を作成する位相検出回路57と、電流検出器54の出力及び位相検出回路57の出力が入力され、これら電流及び位相信号より無効電流を検出する無効電流検出回路58と、この無効電流検出回路58の出力及び前記増幅器56の出力との偏差を求める加算器59と、この加算器59の出力を増幅する増幅器60と、この増幅器60より制御信号が入力され、その制御信号の振幅を制限して電力変換器9を制御する振幅制限器61とから構成されている。
【0051】
次に上記のように構成された周波数電力変換装置の作用を説明する。
【0052】
第2の電力系統2において、無効電力を消費する負荷が増大し、第2の電力系統のリアクタンスにより第2の電力系統2の電圧が低下した状況を考える。このような状況にあるとき、電圧検出器45により検出された第2の電力系統2の電圧は通常よりも低目の電圧として検出され、無効電力制御装置55の電圧算出回路47に入力される。
【0053】
この電圧算出回路47では電圧検出器45の出力から第1の実施の形態と同様に系統電圧の実効値に相当する電圧を算出する。
【0054】
加算器49において、電圧加算回路47で求められた系統電圧の実効値に相当する値と電圧設定値との偏差が正の値として算出され、この偏差は増幅器56により増幅されて加算器59に与えられる。
【0055】
一方、位相検出回路57により第2の電力系統2の電圧を基準とする位相信号を無効電流検出回路58に入力する。この無効電流検出回路58は位相信号と電流検出器54により検出された電流とから無効電流を算出し、この無効電流を加算器59に与える。
【0056】
加算器59では無効電流検出回路58により算出された無効電流と前記増幅器56により増幅された偏差との差を求める。この加算器59の出力は第2の電力系統2の電圧低下により加算器59の出力は正の値へ増加する。この加算器59の出力は増幅器60により増幅され、制御信号として確立した後、振幅制限器61を介して電力変換器9へ出力される。
【0057】
この電力変換器9では、無効電力制御装置61からの制御信号が増加したことで、第2の電力系統2へ無効電力を供給する方向に電流を出力する。これによりリアクタンス降下による電圧降下が緩和され、第2の電力系統2の電圧が上昇する。従って、この動作を繰返すことにより第2の電力系統2の電圧は、電圧設定値を維持することが可能となる。
【0058】
この一連の動作において、第2の電力系統2に供給された無効電力は電力変換器9の有効電力制御に影響を及ぼすことはない。
【0059】
一方、第2の電力系統2において、無効電力を消費する負荷が減少し、相対的に無効電力を発生する負荷が増え、第2の電力系統2の電圧が上昇した場合には、電圧設定値48と電圧検出器45の出力との偏差が負の値となり、その偏差は増幅器56にて増幅される。
【0060】
また、無効電流検出回路58の出力と前記増幅器56の出力との差が加算器59にて算出される。この加算器59の出力は負の値で減少し、電力変換器9へ出力される。
【0061】
この電力変換器9は、無効電力制御装置55からの制御信号が負の値で減少したことにより、第2の電力系統2から無効電力を吸収する方向に電流を出力する。これにより第2の電力系統2の電圧が減少する。このような動作を繰返すことで、第2の電力系統2の電圧は電圧設定値を維持することが可能となる。
【0062】
この一連の動作において、第2の電力系統2から吸収された無効電力は、電力変換器9で処理されるので、電力変換器9の有効電力制御に影響を及ぼすことはない。
【0063】
以上の説明では、電力変換器を第2の電力系統2側に設け、第2の電力系統2の電圧を調整する方式について説明したが、第1の電力系統1側に電力変換器を設けて第1の電力系統1の電圧を調整するようにしてもよいことは言うまでもない。
【0064】
図4は本発明による周波数変換装置の第3の実施の形態を示す回路構成図である。なお、図1において、従来例の構成として示す図6と同一部分には同符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【0065】
図4において、第1の巻線形誘導機3の一次巻線4と第1の電力系統1との接続間にコンデンサ62からなるコンデンサ群63を並列に接続し、同様に第1の巻線形誘導機3の二次巻線5と第2の電力系統2との接続間にコンデンサ62からなるコンデンサ群64を並列に接続する。
【0066】
なお、図4ではコンデンサ62を単体構成としたが、複数台を直並列に接続して適切なコンデンサ容量を選択できる構成としてもよい。また、コンデンサ群を複数台用意して、適切なコンデンサ容量を選択できる構成としてもよい。
【0067】
このような構成の周波数電力変換装置とすれば、第1の電力系統1および第2の電力系統2において、無効電力を消費する負荷が増大し、電力系統のリアクタンスにより電力系統の電圧が低下した場合、コンデンサ62から電力系統に無効電力を供給することが可能となるので、リアクタンス降下による電圧降下が緩和され、系統電圧を上昇させることができる。
【0068】
また、複数台のコンデンサを適切に接続することにより、系統電圧の調整を行なうことができる。
【0069】
この一連の動作において、第2の電力系統2に供給された無効電力はコンデンサ62で処理されるので、電力変換器9の有効電力制御に影響を及ぼすことはない。
【0070】
図5は本発明による周波数変換装置の第4の実施の形態を示す回路構成図である。なお、図5において、従来例の構成として示す図6と同一部分には同符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【0071】
図5において、第1の巻線形誘導機3の2次巻線5をタップ付き変圧器44を介して第2の電力系統2に接続し、また第2の電力系統2の電圧を検出する電圧検出器45と、電力変換装置9より第2の電力系統2へ出力する電流を検出する電流検出器54とを設け、これら電圧検出器45の出力電圧及び電流検出器54の出力電流を入力してタップ付き変圧器44のタップ調整と電力変換器9の無効電力制御を組合せて制御する制御装置65を設ける構成としたものである。
【0072】
上記制御装置65は、電圧検出回路47、加算器48、比較器50及びタップ操作器53からなる図1に示すタップ制御装置46と、位相検出回路57、無効電流検出回路58、前記加算器49の出力を増幅する増幅器56、加算器59、増幅器60及び振幅制限器61からなる図3に示す無効電力制御装置55とを組合せたものである。
【0073】
ここで、制御装置65の各構成要素の機能並びにタップ付き変圧器44と電力変換器9の無効電力の制御については重複するため、ここではその説明を省略する。
【0074】
このような構成の周波数変換装置とすれば、タップ付き変圧器44と電力変換器9とを組合せて制御することで、タップ付き巻線のタップ間における無効電力調整が周波数変換装置の働きにより可能となり、滑らかな無効電力調整を実現することができる。また、電力変換器9単体で無効電力制御を行なう場合と比較して無効電力を調整するための電力変換器の容量をタップ付き変圧器のタップ間の無効電力容量にすることができ、電力変換器9の小型、軽量化を図ることができる。
【0075】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、無効電力の制御により電力変換器が接続された系統の電圧調整を行うことができる周波数変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による周波数変換装置の第1の実施の形態を示す回路構成図。
【図2】同実施の形態における比較器の入出力関係を示すタイムチャート。
【図3】本発明による周波数変換装置の第2の実施の形態を示す回路構成図。
【図4】本発明による周波数変換装置の第3の実施の形態を示す回路構成図。
【図5】本発明による周波数変換装置の第4の実施の形態を示す回路構成図。
【図6】従来例に係る周波数変換装置の構成図。
【図7】従来例に係る静止形電力変換装置の回路構成の一例を示す図。
【符号の説明】
1…第1の電力系統
2…第2の電力系統
3…第1の巻線形誘導機
4…第1の巻線形誘導機の1次巻線
5…第1の巻線形誘導機の2次巻線
6…第2の巻線形誘導機
7…第2の巻線形誘導機の1次巻線
8…第2の巻線形誘導機の2次巻線
9…電力変換装置
10…電力検出器
11…回転速度検出器
12…潮流制御装置
13…電力指令値
14…加算器
15…増幅器
16…同期速度基準値
17…加算器
18…加算器
19…振幅制限器
20〜25…自己消弧形スイッチング素子
26〜31…ダイオード
32〜37…自己消弧形スイッチング素子
38〜43…ダイオード
44…タップ付き変圧器
45…電圧検出器
46…タップ制御装置
47…電圧算出回路
48…電圧設定値
49…加算器
50…比較器
51…許容偏差上限値
52…許容偏差下限値
53…タップ操作器
54…電流検出器
55…無効電力制御装置
56…増幅器
57…位相検出器
58…無効電流検出回路
59…加算器
60…増幅器
61…振幅制限器
62…コンデンサ
63,64…コンデンサ群
65…制御装置

Claims (3)

  1. 第1の誘導機の回転子と第2の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第1の誘導機の1次巻線と前記第2の誘導機の1次巻線を第1の電力系統に接続し、前記第1の誘導機の2次巻線をタップ付き変圧器を介して第2の電力系統に接続し、前記第2の誘導機の2次巻線を電力変換器を介して前記第1の誘導機の2次巻線と前記タップ付き変圧器との間に接続し、前記第1及び第2の誘導機の1次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第1の誘導機または前記第2の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第2の誘導機の2次電流を制御して、前記第1の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、
    記第2の電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、この電圧検出器の出力信号から電圧信号を算出する電圧算出手段、この電圧算出手段で求められた電圧信号と電圧設定値との電圧偏差を求める加算手段と、許容偏差範囲が設定され且つ前記加算手段により求められた電圧偏差信号が前記許容偏差範囲内にあるか否かを判別する比較手段及びこの比較手段により電圧偏差信号が許容範囲外にあると判別されると前記タップ付き変圧器のタップを切替えるタップ操作器から構成されたタップ制御装置とを備えたことを特徴とする周波数変換装置。
  2. 第1の誘導機の回転子と第2の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第1の誘導機の1次巻線と第2の誘導機の1次巻線とを第1の電力系統に接続し、前記第1の誘導機の2次巻線を第2の電力系統に接続し、前記第2の誘導機の2次巻線を電力変換器を介して前記第2の電力系統に接続し、前記第1及び第2の誘導機の1次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第1の誘導機または前記第2の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第2の誘導機の2次電流を制御して、前記第1の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、
    前記第2の電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、前記電力変換器より前記第2の電力系統へ出力される電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器の出力信号から電圧信号を算出する電圧算出手段、この電圧算出手段で求められた電圧信号と電圧設定値との電圧偏差を求める第1の加算手段、前記電圧検出器で検出された電圧をもとに位相信号を作成する位相検出手段、この位相検出手段より出力される位相信号と前記電流検出器で検出された電流信号とから無効電流信号を算出する無効電流検出手段及びこの無効電流信号と前記第1の加算手段より得られる電圧偏差との差を求め、この偏差信号を前記電力変換器に無効電力制御信号として出力する第2の加算手段から構成された無効電力制御装置とを備えたことを特徴とする周波数変換装置。
  3. 第1の誘導機の回転子と第2の誘導機の回転子とを機械的に結合し、前記第1の誘導機の1次巻線と前記第2の誘導機の1次巻線とを第1の電力系統に接続し、前記第1の誘導機の2次巻線をタップ付き変圧器を介して第2の電力系統に接続し、前記第2の誘導機の2次巻線を電力変換器を介して前記第1の誘導機の2次巻線と前記タップ付き変圧器との間に接続し、前記第1及び第2の誘導機の1次巻線側に設けた電力検出器からの出力信号と電力の指令値との電力偏差信号を求め、前記第1の誘導機または前記第2の誘導機の回転速度検出器からの出力信号と同期速度基準値との速度偏差信号を求め、前記電力偏差信号と前記速度偏差信号の偏差信号を基に前記電力変換器に制御信号を出力し、前記第2の誘導機の2次電流を制御して、前記第1の誘導機の回転速度を制御する周波数変換装置において、
    記第2の電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、前記電力変換器より前記第2の電力系統へ出力される電流を検出する電流検出器と、前記電圧検出器の出力信号から電圧信号を算出する電圧算出手段、この電圧算出手段で求められた電圧信号と電圧設定値との電圧偏差を求める第1の加算手段、許容偏差範囲が設定され且つ前記第1の加算手段により求められた電圧偏差信号が前記許容偏差範囲内にあるか否かを判別する比較手段及びこの比較手段により電圧偏差信号が許容範囲外にあると判別されると前記タップ付き変圧器のタップを切替えるタップ操作器、前記電圧検出器で検出された電圧をもとに位相信号を作成する位相検出手段、この位相検出手段より出力される位相信号と前記電流検出器で検出された電流信号とから無効電流信号を算出する無効電流検出手段及びこの無効電流信号と前記第1の加算手段より得られる電圧偏差との差を求め、この偏差信号を前記電力変換器に無効電力制御信号として出力する第2の加算手段から構成された制御装置とを備えたことを特徴とする周波数変換装置。
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