JP4084909B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一次側が交流電力系統に接続された発電電動機と、交流側が発電電動機の二次側に接続された電力変換器とを備え、交流電力系統との間で電力の入出力制御を行う電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流励磁発電電動機は、一次側が変圧器を介して交流電力系統に接続され、二次側は可変周波数の電力を発電電動機に供給する電力変換器が接続されている。発電電動機に可変周波数の電力を供給することにより、回転子を交流電力系統とは違う周波数で運転することができる。このため、高速に電力を供給、吸収することができ、交流電力系統の周波数調整、安定化に貢献できる。
【０００３】
図２３は従来の発電電動機の制御装置の構成の一例を示す構成図である。図において、１は交流電力系統、２は変圧器、３は発電電動機、４は電流制御形電力変換回路、５は電流検出器、６は電圧検出器、７は電力検出手段、８は電力制御手段である。図２３の構成は、例えば山本、元吉著「巻線形誘導機の有効・無効電力制御方式」、平成元年電気学会産業応用部門全国大会予稿集、pp443-446、1989に開示されている。
【０００４】
まず、電力制御手段８について説明する。まず、交流電力系統の有効電力と無効電力とは、電流検出器５と電圧検出器６とによって検出される交流電力系統１の電流電圧から電力検出手段７により演算される。三相の交流電力系統について、その電流をＩsa、Ｉsb、Ｉsc、電圧をＶsa、Ｖsb、Ｖscとすれば有効電力Ｐ、無効電力Ｑは例えば次のように演算される。
Ｐ＝Ｖsa＊Ｉsa＋Ｖsb＊Ｉsb＋Ｖsc＊Ｉsc （１）
Ｑ＝｛（Ｖsb−Ｖsc）＊Ｉsa＋（Ｖsc−Ｖsa）＊Ｉsb＋
（Ｖsa−Ｖsb）＊Ｉsc｝／√３ （２）
【０００５】
電力制御手段８では検出された電力Ｐ、Ｑと電力指令設定手段８０７、８０８の電力指令値Ｐref、Ｑrefの偏差を減算手段８０１、８０３により求め、それら偏差を補償器８０２、８０４により増幅して二次電流指令値Ｉ2Pref、Ｉ2Qrefを出力し、電力Ｐ、Ｑと指令値Ｐref、Ｑrefとが一致するように動作する。発電電動機３に二次電流が流れると一次側に誘起電圧が発生して、その結果一次電流が流れる。このとき、二次電流の大きさと位相を調節すると一次側に誘起される電圧の大きさと位相が変化する。誘起電圧の大きさを変えるように二次電流を調節すれば一次側の無効電流が変化し無効電力を調節できる。誘起電圧の位相を変えるように二次電流を調節すれば一次側の有効電流が変化して有効電力が調節できる。一次電圧の大きさをＶ1とすれば
Ｐ1≒Ｖ1＊I2P （３）
Ｑ1≒Ｖ1＊（I2Q−I2m） （４）
の関係が成り立つような直交する二次電流成分I2P、I2Qを選択できることが知られている。
【０００６】
ここで、Ｉ2mは発電電動機３の一次側に電流が流れていない状態で誘起電圧が系統電圧と一致するときの二次電流成分である。二次電流成分I2Qを変えると誘起電圧の大きさが変化し、二次電流成分I2PはI2Qに直交しているのでI2Pを変えると誘起電圧の位相が変化し、それぞれ無効電力、有効電力を調節することができる。発電電動機３の電力Ｐ1、Ｑ1と交流電力系統１の電力Ｐ、Ｑの二次電流に対する変化は同じであるから、電力制御手段８により出力された二次電流指令に応じて二次電流が制御されると系統電力がその指令値に一致するように動作する。
【０００７】
次に電流制御形電力変換回路４の動作について説明する。電流制御形電力変換回路４は例えばサイクロコンバータやインバータとコンバータとの組み合わせのように交流電力を周波数の異なる交流電力に変換する電力変換回路とその電流が電流指令に一致するように動作する制御回路で構成され、発電電動機３の二次電流が指令値に一致するように発電電動機３に印加する電圧を調節する。なお、電流制御形電力変換回路の動作の詳細な説明は前述した公知例またはB．K．Bose著（秦泉寺、内藤訳）、「パワーエレクトロニクス＆ＡＣドライブ」昭和６２年９月１５日発行等に開示されているのでここでは省略する。
【０００８】
以上のように従来の発電電動機の制御装置では電力制御手段８により発電電動機３の二次電流が調節されて電力が指令値に一致するように動作するが、地絡等の系統事故が発生しても動作が継続する。地絡が発生した線路は事故発生から数十から１００ミリ秒程度で遮断されるが、複数の線路で事故が発生した場合には、発電電動機３が交流電力系統１から切り離されて単独で運転することがある。この間、指令値Ｐref、Ｑrefは一定値を維持するにもかかわらず、交流電力系統側に電流を流すことができず電力Ｐ、Ｑはほぼ零となるため、電力制御手段８は二次電流を増加させる方向に動作する。交流電力系統側に電流が流れない場合は、発電電動機一次電圧の大きさは二次電流の大きさに比例することから、単独状態になると電圧が上昇することになり、過電圧となって機器を破損する可能性がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発電電動機の電流を制御する電力変換回路の制御装置は以上のように構成されているので、交流電力系統で地絡等の事故が発生した場合、出力電圧が過電圧になるという問題があった。
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、交流電力系統の状態に応じて常に適切で安定した制御が可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
また、交流電力系統に事故や動揺が発生した場合、そして交流電力系統がそれら異常現象から復帰した場合にも、常に適切で安定した制御が可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
更に、交流電力系統に事故や動揺が発生し、その後、交流電力系統が遮断された場合にも、常に適切で安定した制御が可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力変換装置は、一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または上記電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにし、
上記交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺有りを検出したとき、有効とする制御手段を上記無効電力制御手段から上記電圧制御手段に切り換えるようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の復帰を検出する事故復帰検出手段を備え、上記事故の復帰を検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力手段に切り換えるものである。
【００１２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１３】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１４】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１５】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１６】
また、この発明に係る電力変換装置は、事故の復帰を検出した後、動揺無しを検出した後、または再閉路信号を入力した後、所定時間経過してから、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１７】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、交流電力系統の正常を検出してから元の無効電力制御手段に切り換える迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するものである。
【００１８】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における有効電力の動揺の有無を検出する有効電力動揺検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、上記有効電力動揺検出手段が動揺無しを検出するとき迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するものである。
【００１９】
また、この発明に係る電力変換装置は、その抑制上限値を、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換える直前の上記無効電力制御手段の出力値としたものである。
【００２０】
また、この発明に係る電力変換装置は、発電電動機の一次側における、交流電力系統の遮断の有無を検出する系統遮断検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換えた後、上記系統遮断検出手段が遮断無しを検出する条件で、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００２１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電流の大きさから判別するものである。
【００２２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電圧の大きさから判別するものである。
【００２３】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電圧振幅値の時間変化率から判別するものである。
【００２４】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電力値の時間変化率から判別するものである。
【００２５】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記無効電力制御手段の出力を上記電圧制御手段の初期値とし、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記電圧制御手段の出力を上記無効電力制御手段の初期値とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における電力変換装置を示す構成図である。図において、１は三相の交流電力系統、３はその一次側が変圧器２を介して交流電力系統１に接続された発電電動機、４はその交流側が発電電動機３の二次側に接続された電流制御形の電力変換器である電力変換回路で、電流検出器５で検出した発電電動機３の一次側の電流が後述の指令値と一致するように、その交流側の出力電圧の大きさ、位相を制御する。６は発電電動機３の一次側の電圧を検出する電圧検出器、７は電流検出器５からの電流検出値と電圧検出器６からの電圧検出値とから有効電力検出値Ｐと無効電力検出値Ｑとを求める電力検出手段、９は電圧検出器６からの電圧検出値から電圧振幅値Ｖを求める電圧振幅検出手段である。
【００２７】
８は電力制御手段で、有効電力検出値Ｐが有効電力指令値Ｐrefと一致するよう、両者の偏差を演算する減算手段８０１とこの偏差出力に基づき二次電流有効指令値Ｉ２Ｐrefを出力する補償器８０２、および無効電力検出値Ｑが無効電力指令値Ｑrefと一致するよう、両者の偏差を演算する減算手段８０３とこの偏差出力に基づき二次電流無効分指令値Ｉ２Ｑref１を出力する補償器８０４を備えている。
１０は電圧制御手段で、電圧検出値Ｖが電圧指令値Ｖrefと一致するよう、両者の偏差を演算する減算手段１００１とこの偏差出力に基づき二次電流無効分指令値Ｉ２Ｑref２を出力する補償器１００２を備えている。
【００２８】
１１は切換手段で、後述する制御選択手段１２からの選択信号Ｃに基づき、無効電力制御手段である補償器８０４からの指令値Ｉ２Ｑref１または電圧制御手段である補償器１００２から指令値Ｉ２Ｑref２のいずれか一方を選択して二次電流無効分指令値Ｉ２Ｑrefとして電力変換回路４に出力する。１２は電流検出値ｉｓと電圧検出値ｖｓとに基づき選択信号Ｃを出力する制御選択手段である。
【００２９】
次に動作について説明する。電圧検出器６により検出された交流電圧をＶsa、Ｖsb、Ｖscとする。電圧振幅検出手段９では、例えば、交流電圧の振幅Ｖとして
Ｖ＝√（Ｖsa＊Ｖsa＋Ｖsb＊Ｖsb＋Ｖsc＊Ｖsc） （５）
を演算すると、線間電圧の実効値相当の電圧値が得られる。高調波、不平衡の影響を除去する場合は、電圧振幅検出手段９にはフィルタを構成して、演算した電圧Ｖに含まれる高調波成分を除去する。得られた電圧Ｖと電圧指令設定手段１００５の電圧指令値Ｖrefとの偏差を減算手段１００１により求め、その偏差を補償器１００２で増幅し、I2Qref2を出力する。I2Qrefを変えることにより、一次側に誘起する電圧の大きさが変化する。従って、I2Qref=I2Qref2として電力変換回路４が二次電流を制御することにより、電圧指令Ｖrefと電圧Ｖが一致するように動作する。電力変換回路４の電流指令値I2Qrefが電力制御手段８の出力のうち補償器８０４の出力I2Qref1に等しい場合は従来と同様で、電力変換回路４は、無効電力検出値Ｑと電力指令設定手段８０８の無効電力指令値Ｑrefが一致するように動作する。
【００３０】
切換手段１１は電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力するが、制御選択手段１２からの選択信号Ｃに応じて切り換えている。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択し出力しており（Ｃ＝０）、制御選択手段１２が交流電力系統１の電流、電圧等から動作すべき制御が電圧制御と判断すると選択信号Ｃが１に変化し、電流指令値I2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。例えば、事故が発生して制御選択手段１２がそれを検出すると、切換手段１１が電流指令値をI2Qref2に切り換え、その後事故回線が除去されて発電電動機３が交流電力系統１から遮断された場合でも、電圧制御手段１０が電圧を一定にするよう動作するため過電圧とならず、機器を破損することがない。また、交流電力系統１が通常の状態にあるときには、制御選択手段１２からの選択信号Ｃが０となり、切換手段１１が電流指令値I2Qref1に切り換え、発電電動機３の電力を一定に制御することができて交流電力系統１の電力を所望の指令値に保つことができる。
即ち、図１に示す電力変換装置は、後述する各実施の形態例のいわば上位に位置する構成であり、電力制御に係るユーザーは、その個別、具体的な系統運用条件等を加味して制御選択手段１２における選択信号Ｃの出力判別基準を設定しておくことにより、交流電力系統１の状態に応じて無効電力制御と電圧制御とを切り換え発電電動機３を常に適切に運転することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における電力変換装置を示す構成図を、図３はその事故検出手段１３の詳細な構成図を示す。図において、実施の形態１と同一の符号の説明は省略する。１３は電圧振幅検出手段９からの電圧振幅値Ｖから交流電力系統１における事故の発生を検出する事故検出手段である。１３０１は減算手段、１３０２はエッジ検出手段、１３０３はフリップフロップ、１３１４は設定手段である。
【００３２】
次に動作について説明する。切換手段１１は電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力するが、事故検出手段１３の出力に応じて切り換えている。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択し出力しており、事故検出手段１３が交流電力系統１の電圧から交流電力系統の事故を検出すると選択信号Ｃが１に変化し、電流指令I2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。これにより発電電動機３の一次電圧は過電圧とならず、機器を破損することがない。
【００３３】
次に事故検出手段１３の動作を説明する。減算手段１３０１により設定手段１３１４により設定された設定値ＶswからＶを減算する。Ｖswは通常のＶよりも小さい値（例えば、定格値の３０％程度）に設定されるので、減算手段１３０１は負の値を出力する。電圧Ｖが低下してＶswよりも小さい値になると、減算手段１３０１の出力は正に変化する。エッジ検出手段１３０２ではこの偏差信号の立ち上がりを検出するため、減算手段１３０１の出力が負から正に変化したときに、出力にパルスを発生する。フリップフロップ１３０３ではエッジ検出手段１３０２が出力したパルスにより出力Ｑ（選択信号Ｃ）を０から１に変化する。これにより、切換手段１１が電流指令値をI2Qref1からI2Qref2に切り換え、電圧制御手段１０を動作させる。
【００３４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３における電力変換装置を示す構成図である。図５はその事故検出手段１３の詳細な構成を示す構成図である。ここでは、事故検出手段１３は事故の発生およびその復帰を検出する。図において、実施の形態１と同一の符号の説明は省略する。１３０８は絶対値演算手段、１３０９はＯＲゲート、１３１０は電流振幅検出手段、１３１１はレベル判定手段、１３１２は遅れ手段、１３１３はＡＮＤゲート、１３１５は設定手段である。
【００３５】
次に動作について説明する。電流検出器５で検出した各相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃはそれぞれ絶対値演算手段１３０８ａ〜１３０８ｃに入力されてその絶対値を求める。それらの値から減算手段１３０１ａ〜ｃで設定手段１３１５により予め設定したＩswを減算する。Ｉswは通常の交流電流の波高値よりも大きな値に設定されるため、減算手段１３０１ａ〜ｃは常に負の値を出力する。事故が発生し、交流電流Ｉａ〜Ｉｃが大きくなり、その値が設定値Ｉswを越えると減算手段１３０１ａ〜ｃは正の値を出力する。エッジ検出手段１３０２ａ〜ｃではその入力が負から正に変化したときにパルスを発生するため、交流電流Ｉａ〜Ｉｃの大きさが設定値Ｉswを越えるとパルスが発生する。三相分のエッジ検出手段１３０２ａ〜ｃの出力はＯＲゲート１３０９を介してフリップフロップ１３０３に送られ、三相の交流電流Ｉａ〜Ｉｃのうちいずれかの大きさが設定値Ｉswを越えるとフリップフロップ１３０３の出力（選択信号Ｃ）が０から１に変化する。次に、切換手段１１は事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０のときはI2Qref1、１のときはI2Qref2をそれぞれ出力するように切り換え、交流電流の大きさがＩswを越えるとI2Qref2を出力して電圧制御手段１０が有効となる。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするよう動作するため発電電動機３の一次電圧は過電圧とならず、機器を破損することがない。
【００３６】
次に発電電動機３が交流電力系統から遮断されずに事故が回復した場合の動作を説明する。図６に動作の概略の波形例を示す。図６（１）は交流電力系統１が接続された状態で事故除去（事故復帰）がなされた場合を示し、図６（２）は交流電力系統１が遮断されて事故除去した場合を示す。図５の事故検出手段１３では電流振幅検出手段１３１０により交流電流の大きさを検出している。交流電流の大きさの検出は例えば（５）式と同様の手法で実現される。交流電流の大きさは事故が発生して電圧が低下すると大きくなり、交流電力系統１が接続されたままで事故が除去されると通常の電流値に戻る。また、交流電力系統１が遮断された状態で事故が除去されると、電流が流れなくなるため電流振幅も零となる。減算手段１３０１ｄでは交流電流振幅Ｉを設定値Ｉswから減算する。エッジ検出手段１３０２ｄの出力は交流電流振幅Ｉが設定値Ｉswよりも大きい値からそれ以下に低下するとパルスを発生する。従って、事故が除去されて交流電流が通常の電流値に戻るか、交流電力系統１が遮断されて電流が零となるとパルスが発生する（図６（１）ｃ、（２）ｃ）。その後、遅れ手段１３１２で、発生したパルスを所定時間（０．５〜１．０ｓｅｃ程度）遅らせ、（図６（１）ｄ、（２）ｄ）、この遅らせた時点で、後述するように、交流電力系統１が接続されているか、遮断されているかの判断を行う。
【００３７】
減算手段１３０１ｅでは交流電流振幅Ｉから予め設定された値Ｉminを減算し、その信号がレベル判定手段１３１１に送られる。レベル判定手段１３１１は入力信号が０以上のときに１、それ以外で０を出力し、レベル判定手段１３１１は交流電流振幅ＩがＩminよりも大きいときに１、それ以外で０を出力する。そして、遅れ手段１３１２の出力とレベル判定手段１３１１の出力はＡＮＤゲート１３１３を介してフリップフロップ１３０３のClear入力に送られる。フリップフロップ１３０３はClear入力にパルスが入力されると、その出力Ｑ（選択信号Ｃ）を０に戻す動作を行う。交流電力系統１が接続された状態で事故が除去されると、電流は通常に近い状態に復帰するため、レベル判定手段１３１１は１を出力する（図６（１）ｅ）。従って、ＡＮＤゲート１３１３の出力は遅れ手段１３１２の出力となり（図６（１）ｆ）、フリップフロップ１３０３がクリアされて選択信号Ｃが０となり、切換手段１１がI2Qref2からI2Qref1に切り換えて通常の動作に復帰する。交流電力系統１が遮断された場合は、レベル判定手段１３１１の出力が０であり（図６（２）ｅ）、ＡＮＤゲート１３１３の出力は０を維持するため（図６（２）ｆ）、フリップフロップ１３０３がクリアされずに選択信号Ｃは１を保持し、切換手段１１はI2Qref2を保持して電圧制御手段１０が動作を継続することにより過電圧とならない。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３においては、交流電力系統１に事故が発生すると、これを、いずれかの相の過電流から速やかに検出して、無効電力制御手段８から電圧制御手段１０へ切り換え、発電電動機３の過電圧発生を防止する。そして、事故が除去され、即ち、事故復帰が検出されると、遅れ手段１３１２で設定される、系統安定化のための時間を経て電圧制御手段１０から再び無効電力制御手段８に切り換えることで本来の制御動作に戻る訳である。
【００３９】
また、事故除去が交流電力系統１の遮断とともになされたときは、無効電力制御手段８に戻すと、大幅な電圧上昇が発生する可能性があるので、無効電力制御手段８へ切り換えることなく、電圧制御手段１０の動作を継続して過電圧の発生を確実に防止する。
【００４０】
なお、本実施の形態では一次電流により事故を検出しているが、事故が発生すると一次電流の増加と共に二次電流も増加するので、二次電流により事故を検出しても同様の効果がある。但し、この場合、交流電力系統１の遮断状態を検出するための設定値Ｉｍｉｎは、発電電動機３の励磁電流分を考慮して設定する必要がある。
【００４１】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、電圧振幅値Ｖから交流電力系統１における事故の発生を検出している。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。
【００４２】
次に動作について説明する。切換手段１１は事故検出手段１３から出力される選択信号Ｃに応じて電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力する。図８に事故検出手段１３の詳細な構成の一例を示す。図において、１３０１は減算手段、１３０２はエッジ検出手段、１３０３はフリップフロップである。減算手段１３０１により設定値Ｖswから電圧振幅検出手段９で検出したＶを減算する。設定値Ｖswは通常の電圧振幅値Ｖよりも小さい値に設定されるので、減算手段１３０１は負の値を出力する。電圧Ｖが低下して設定値Ｖswよりも小さい値になると、減算手段１３０１の出力は正に変化する。エッジ検出手段１３０２ではこの偏差信号の立ち上がりを検出するため、減算手段１３０１の出力が負から正に変化したときに、出力にパルスを発生する。フリップフロップ１３０３ではエッジ検出手段１３０２が出力したパルスにより出力Ｑ（選択信号Ｃ）が０から１に変化する。切換手段１１は事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０のときはI2Qref1、１のときはI2Qref2をそれぞれ出力するように切り換える。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択し出力しており、検出した電圧が所定値を下回ると、電流指令I2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。例えば、事故が発生して電圧が低下すると切換手段１１が電流指令をI2Qref1からI2Qref2に切り換え、電圧制御手段１０が電圧を一定にするよう動作するため過電圧とならず、機器を破損することがない。
【００４３】
復帰の動作については実施の形態３と同様であるので説明を省略する。なお、本実施の形態では一次電圧により事故を検出しているが、二次電圧の上昇により事故を検出しても同様の効果がある。
【００４４】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、無効電力偏差から交流電力系統１における事故の復帰を検出している。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。
【００４５】
次に動作について説明する。事故検出手段１３には電圧Ｖと無効電力偏差Ｑerrが入力されて、電流指令I2Qrefを切り換える。事故発生に対する構成は実施の形態２と同様であるが、無効電力偏差が小さくなることで事故の復帰を検出し、I2Qref2からI2Qref1に切り換える。これにより、電圧低下後に動作している電圧制御手段１０から無効電力制御手段８に切り換えられるため、事故前の動作に復帰することができる。
【００４６】
本実施の形態の事故検出手段１３の詳細な構成を図１０に示す。電圧Ｖに応じて、I2Qref1からI2Qref2に切り換える構成と動作は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。１３０３はフリップフロップ、１３０４は動揺検出手段、１３０５は論理反転手段である。
【００４７】
次に、動作、特に事故復帰時の動作について説明する。無効電力偏差Ｑerrは動揺検出手段１３０４に入力され、動揺検出手段１３０４は入力信号の時間変化率を演算してこの値が所定の設定値を越えて系統が動揺している場合に１、そうでない場合に０を出力する。従って、交流電力系統１の動揺が収まり、無効電力の動揺が収束すると動揺検出手段１３０４の出力は１から０に変化する。この信号は論理反転手段１３０５で論理が反転し、交流電力系統１の動揺が収まると、フリップフロップ１３０３のClear入力には１が入力される。フリップフロップ１３０３はClear入力が１になると出力Ｑを０にリセットする。フリップフロップ１３０３の出力Ｑ（選択信号Ｃ）が０になると、切換手段１１はI2QrefとしてI2Qref1を出力するように動作して、無効電力制御手段８の出力に応じて二次電流が制御され通常の動作に復帰する。このため、系統事故が除去されて交流電力系統１の動揺がなくなると、通常の無効電力制御動作に切り換わるように動作する。
【００４８】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、電圧振幅Ｖの動揺から交流電力系統１における事故の発生および復帰を検出する。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１９は入力信号の時間変化率から動揺の有無を検出する動揺検出手段である。
【００４９】
次に動作について説明する。切換手段１１は動揺検出手段１９の出力である選択信号Ｃに応じて電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力する。動揺検出手段１９は電圧振幅検出手段９により検出された電圧振幅Ｖの時間変化率の大きさから動揺の有無を検出して、電圧振幅が動揺している場合には１を出力し、動揺が収束して定常状態にある場合には０を出力する。切換手段１１は動揺検出手段１９からの選択信号Ｃが０のときはI2Qref1、１のときはI2Qref2をそれぞれ出力するように切り換える。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択して出力しており、検出した電圧Ｖが動揺すると、電流指令をI2Qref1からI2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。例えば、負荷が急激に変化して電圧が変動すると、切換手段１１が電流指令をI2Qref2に切り換えるため、発電電動機３が電圧を維持するように動作して、交流電力系統１の安定化に寄与することができる。
【００５０】
以上のように、この実施の形態６では、電圧振幅Ｖの動揺の有無を検出してその結果に基づき無効電力制御手段８と電圧制御手段１０との切り換えを行うので、電圧振幅Ｖの大きさに基づき両制御手段の切り換えを行う場合に比較して、特に交流電力系統１の復帰の状態がより現実に即した適確な判断で行え、無効電力制御手段８への移行がより円滑安定になされる。
【００５１】
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、制御手段の切り換え時における制御動作の円滑化を図っている。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１４は論理反転手段、８０５、１００３は補償器である。
【００５２】
次に動作について説明する。事故検出手段１３と切換手段１１による制御手段の切換動作については、実施の形態４と同様であるので説明を省略する。事故検出手段１３が事故を検出し、その出力である選択信号Ｃが０から１へ変化すると、切換手段１１が無効電力制御から電圧制御へ切り換える。このとき、論理反転手段１４の出力は１から０へ変化するが、補償器８０５は論理反転手段１４の出力が１のとき動作状態、０のとき停止状態となるため、補償器８０５は停止状態となる。一方、補償器１００３は事故検出手段１３の出力に応じて、動作、停止を制御するため、このとき停止状態から動作状態へと移行する。すなわち、切換手段１１で選択される信号を出力する補償器だけが動作状態にあり、もう一方は停止状態となる。ところで、補償器８０５、１００３は停止状態のとき、それぞれの補償器の出力値を補償器１００３、８０５の出力に設定している。そして、動作状態へ移行すると、その値を初期値として通常の動作となる。以上のように動作するため、電流指令値I2Qrefは切換手段１１により切り換えられても連続的に変化し、衝撃を伴わずに制御手段を切り換えることができる。
【００５３】
実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１５は上限値設定手段、１００４は補償器である。
【００５４】
次に動作について説明する。事故検出手段１３と切換手段１１による制御手段の切換動作については、実施の形態４と同様であるので説明を省略する。事故検出手段１３の出力に応じて上限値設定手段１５はその出力を変化させる。これに応じて、電圧制御手段１０の補償の出力上限値が設定される。交流電力系統１において事故が発生し電圧が低下すると、電圧制御手段１０は電圧を保持するように働くため、電流指令I2Qrefを大きくする。事故が除去されると交流電圧が復帰するため、大きくしたI2Qrefの影響で電圧が急激に大きくなりオーバーシュートが発生する。また、有効電力もオーバーシュートを伴い交流電力系統１の周波数を変動させる等の悪影響を及ぼす。上限値設定手段１５では事故検出手段１３の出力が０から１へ変化してから所定時間はI2Qrefを大きくしないように補償器１００４の出力上限値を通常の許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定する。これにより、事故除去後の電圧のオーバーシュートを軽減することができ、交流電力系統１へ悪影響を与えずに動作する。
なお、補償器１００４の出力上限値を制限することにより、その分進相無効電力の発生は制限されるが、出力値を低減して発生させる遅相無効電力の出力は制限されることはない。
【００５５】
図１４は上限値設定手段１５の構成の一例を示す構成図である。図において１５０１は切換手段、１５０２はタイマー手段である。事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１に変化すると、タイマー手段１５０２が動作し、所定の期間１を出力する。切換手段１５０１ではタイマー手段１５０２の出力が０のときは設定手段１５０３により設定されたAVRMAX1を、１のときは設定手段１５０４により設定されたAVRMAX2を出力するよう切り換える。ここで、AVRMAX1は通常の許容最大上限値であり、AVRMAX2は交流系の事故が発生したときに使用する抑制上限値である。従って、AVRMAX1＞AVRMAX2の関係がある。
【００５６】
ここで、タイマー手段１５０２で設定する時間は、上限値をAVRMAX2から通常のAVRMAX1に戻すタイミングが、実施の形態４の図８に示す遅れ手段１３１２の遅れ時間の途中になるように設定する。即ち、事故の除去、復帰が検出された後、電圧制御手段１０による電圧制御動作が安定した状態になってからその補償器１００４の上限値を通常の値AVRMAX1に戻し、しかる後、切換手段１１により制御手段を電圧制御手段１０から無効電力制御手段８に切り換える。勿論、交流電力系統１が遮断された場合は、上限値をAVRMAX1とした電圧制御手段１０がその動作を継続する。
事故の除去、復帰の検出時点を基準に考えると、上限値の抑制は、この検出時点の手前からそしてこの検出時点経過後一定時間にわたって実行されるので、事故除去に伴う電圧オーバーシュートを防止するための上述した補償器の上限値抑制による電圧抑制効果が確実に発揮されることになる訳である。
以上のように動作するため、事故除去された後の電圧オーバーシュートを低減すると共に、交流電力系統１から遮断される場合には過電圧を抑制することができる。
【００５７】
実施の形態９．
図１５はこの発明の実施の形態９における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１６は上限値設定手段である。
【００５８】
次に動作について説明する。電圧制御手段１０の補償器１００４が事故検出手段１３に応じてその出力上限値が制限され、事故除去後のオーバーシュートを低減する動作については、実施の形態８と同様であるので説明を省略する。上限値設定手段１６は事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１へ変化すると所定の抑制上限値を出力する。そして、有効電力の偏差の動揺が所定のレベル以下に低下すると、上限値を通常の値に戻すよう動作する。
図１６は上限値設定手段１６の一例の構成を示す構成図である。図において、１６０１は切換手段、１６０２はエッジ検出手段、１６０３はリセット付きフリップフロップ、１６０４は動揺検出手段、１６０５は論理反転手段、１６０６、１６０７は設定手段である。エッジ検出手段１６０２では事故検出手段１３からの選択Ｃが０から１へ変化するとパルスを発生する。このパルスを受けてフリップフロップ１６０３の出力が０から１へ変化するため、切換手段１６０１は設定手段１６０６で設定されたAVRMAX1から設定手段１６０７で設定されたAVRMAX2へ切り換える。有効電力の偏差Perrからフリップフロップ１６０３をクリアする動作については、実施の形態５に示す無効電力偏差Qerrからフリップフロップ１３０３をクリアする動作と同様であるので詳しい説明は省略するが、有効電力偏差Perrの動揺が収まればフリップフロップ１６０３がクリアされて、切換手段１６０１の出力がAVRMAX2から元のAVRMAX1へ変化し通常の設定値に戻るよう動作する。
【００５９】
補償器１００４の上限値を、抑制上限値AVRMAX2から元の通常上限値AVRMAX1に戻すタイミングを、先の実施の形態８では図１４に示すタイマー手段１５０２の設定時間により決めていたが、この実施の形態９では、有効電力偏差Ｐｅｒｒの動揺収束により決定するので、常に適正な動作特性が得られる。
以上のように構成されており、交流系事故が除去された後は有効電力制御手段が主として動作するため、速やかに有効電力の復帰が達成される。
【００６０】
実施の形態１０．
図１７はこの発明の実施の形態１０における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１７は上限値設定手段である。図１８に上限値設定手段１７の詳細な構成の一例を示す。図において１７０１は切換手段、１７０２はタイマー手段、１７０３はサンプルホールド手段、１７０４は設定手段である。
【００６１】
次に動作について説明する。電圧制御手段１０の補償器１００４が事故検出手段１３に応じてその出力上限値が制限され事故除去後のオーバーシュートを低減する動作については実施の形態８と同様であるので説明を省略する。また、上限値切換動作のタイミングについても実施の形態８と同様であるので説明を省略する。図１８では事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１に変化し、切換手段１７０１が上限値を設定手段１７０４で設定されたAVRMAX1からサンプルホールド手段１７０３の出力に切り換える。サンプルホールド手段１７０３の入力は無効電力制御手段８の補償器８０４の出力であり、事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１へ変化したときにその入力をサンプルし、出力はその値に保持される。このため、電圧制御手段１０が抑制上限値に制限されても、発電電動機３が出力すべき無効電力の発生は可能であり、発電電動機３の電圧が上昇したときには電圧制御手段１０が有効となり電圧を維持するよう動作する。
【００６２】
実施の形態１１．
図１９はこの発明の実施の形態１１における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例の構成図と同一の符号の説明は省略する。１８は上限値設定手段である。図２０に上限値設定手段１８の詳細な構成の一例を示す。図において、１８０１は切換手段、１８０２はエッジ検出手段、１８０３はリセット付きフリップフロップ、１８０４は動揺検出手段、１８０５は論理反転手段、１８０６はサンプルホールド手段、１８０７は設定手段である。
【００６３】
次に動作について説明する。電圧制御手段１０の補償器１００４が事故検出手段１３に応じてその出力上限値が制限され事故除去後のオーバーシュートを低減する動作については実施の形態９と同様であるので説明を省略する。また、上限値切換動作のタイミングについても実施の形態９と同様であるので説明を省略する。図２０では事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１に変化し、切換手段１８０１が上限値を設定手段１８０７で設定されたAVRMAX1からサンプルホールド手段１８０６の出力に切り換える。サンプルホールド手段１８０６の入力は無効電力制御手段８の補償器８０４の出力であり、事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１へ変化したときにその入力をサンプルし、出力はその値に保持される。このため、電圧制御手段１０が抑制上限値に制限されても、発電電動機３が出力すべき無効電力の発生は可能であり、発電電動機３の電圧が上昇したときには電圧制御手段１０が有効となり電圧を維持するよう動作する。
【００６４】
実施の形態１２．
図２１はこの発明の実施の形態１２における電力変換装置を示す構成図、また図２２は事故検出手段１３の詳細な構成を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。２０は交流電力系統１の回線の遮断器等を制御する系統制御手段、２１は遮断器である。
【００６５】
次に動作について説明する。事故が発生してフリップフロップ１３０３の出力を１とし、切換手段１１を切り換える動作は実施の形態３と同様である。系統制御手段２０は事故により遮断器２１を遮断するが、例えば時限を設けて再度回線を復帰するよう遮断器に再閉路信号を送る。これにより交流電力系統１が通常状態に戻ることができる。そして、事故検出手段１３のフリップフロップ１３０３のクリア信号にはこの再閉路信号が送られ、フリップフロップ１３０３の出力を０とするため、切換手段１１は再度電流指令I2Qref1を選ぶように動作して無効電力制御手段８が動作する。
【００６６】
以上のように本実施の形態によれば交流電力系統１が完全に通常の状態に復帰してから、発電電動機３の抑制動作を切り換えることができる。特に、三相のうちの一相だけが遮断され二相だけで電力を送受電する場合でもその間電圧制御手段１０が動作しているため、発電電動機３の電圧を維持して過電圧の発生を防止することができる。
【００６７】
なお、以上の各実施の形態例では、いずれも、交流電力系統１に接続された発電電動機３を電力変換回路４が制御して交流電力系統１との間で電力の制御を行う電力変換装置について説明したが、無効電力制御手段と電圧制御手段とを適宜切り換え、交流電力系統１への出力電圧を安定に保つという本願発明は、電力変換回路を直接交流電力系統１に接続し交流電力系統１との間で主として無効電力の制御を行う電力変換装置等にも同様に適用することができ同等の効果を奏する。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る電力変換装置は、一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにしたので、発電電動機の一次側電圧を常に安定に保つ制御動作特性が得られる。
更に、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺有りを検出したとき、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるので、交流電力系統の動揺により発電電動機が交流電力系統から遮断されても過電圧とな らず機器を破損することがない。
【００６９】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の復帰を検出する事故復帰検出手段を備え、上記事故の復帰を検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力手段に切り換えるので、交流電力系統が事故から復帰すると、元の無効電力制御動作に戻すことができる。
【００７０】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の動揺が収まると、元の無効電力制御動作に戻すことができる。
【００７１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の事故や動揺により欠相状態が所定時間継続する場合であっても、当該継続中電圧制御が維持されるので、発電電動機の電圧を安全な値に保つことができる。
【００７２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の動揺が収まると、元の無効電力制御動作に戻すことができる。
【００７３】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の事故や動揺により欠相状態が所定時間継続する場合であっても、当該継続中電圧制御が維持されるので、発電電動機の電圧を安全な値に保つことができる。
【００７４】
また、この発明に係る電力変換装置は、事故の復帰を検出した後、動揺無しを検出した後、または再閉路信号を入力した後、所定時間経過してから、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統が十分安定化した状態で無効電力制御手段に戻すので、この制御手段の切り換え動作がより円滑になされる。
【００７５】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、交流電力系統の正常を検出してから元の無効電力制御手段に切り換える迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するので、事故除去後の電圧オーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００７６】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における有効電力の動揺の有無を検出する有効電力動揺検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、上記有効電力動揺検出手段が動揺無しを検出するとき迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するので、電圧制御手段の上限値抑制解除のタイミングの判断がより確実になされる。
【００７７】
また、この発明に係る電力変換装置は、その抑制上限値を、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換える直前の上記無効電力制御手段の出力値としたので、電圧制御手段の上限値を抑制しても、元の無効電力量の出力は確保される。
【００７８】
また、この発明に係る電力変換装置は、発電電動機の一次側における、交流電力系統の遮断の有無を検出する系統遮断検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換えた後、上記系統遮断検出手段が遮断無しを検出する条件で、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統が遮断された場合は無効電力制御に切り換わることなく電圧制御を維持するので、遮断開放に伴う過電圧発生が未然に防止される。
【００７９】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電流の大きさから判別するので、交流電力系統の事故の発生および復帰を、簡便に検出することができる。
【００８０】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電圧の大きさから判別するので、交流電力系統の事故の発生および復帰を、簡便に検出することができる。
【００８１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電圧振幅値の時間変化率から判別するので、制御手段を切り換えるべきタイミングをより確実に検出することができる。
【００８２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電力値の時間変化率から判別するので、制御手段を切り換えるべきタイミングをより確実に検出することができる。
【００８３】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記無効電力制御手段の出力を上記電圧制御手段の初期値とし、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記電圧制御手段の出力を上記無効電力制御手段の初期値とするので、制御手段の切り換え時の制御動作が円滑になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における電力変換装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２における電力変換装置を示す構成図である。
【図３】 図２の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態３における電力変換装置を示す構成図である。
【図５】 図４の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態３の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態４における電力変換装置を示す構成図である。
【図８】 図７の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態５における電力変換装置を示す構成図である。
【図１０】 図９の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６における電力変換装置を示す構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態７における電力変換装置を示す構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態８における電力変換装置を示す構成図である。
【図１４】 図１３の上限値設定手段１５の詳細を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態９における電力変換装置を示す構成図である。
【図１６】 図１５の上限値設定手段１６の詳細を示す構成図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１０における電力変換装置を示す構成図である。
【図１８】 図１７の上限値設定手段１７の詳細を示す構成図である。
【図１９】 この発明の実施の形態１１における電力変換装置を示す構成図である。
【図２０】 図１９の動揺検出手段１８の詳細を示す構成図である。
【図２１】 この発明の実施の形態１２における電力変換装置を示す構成図である。
【図２２】 図２３の事故検出手段１２の詳細を示す構成図である。
【図２３】 従来の電力変換装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 交流電力系統、２ 変圧器、３ 発電電動機、４ 電流制御形電力変換回路、
５ 電流検出器、６ 電圧検出器、７ 電力検出手段、８ 電力制御手段、
９ 交流電圧振幅検出手段、１０ 電圧制御手段、１１ 切換手段、
１２ 制御選択手段、１３ 事故検出手段、１４ 論理反転手段、
１５〜１８ 上限値設定手段、１９ 動揺検出手段、２０ 系統制御手段、
２１ 遮断器、Ｃ 選択信号、Ｑref 無効電力指令、Ｖref 電圧指令、
Ｉ２Ｑref１，Ｉ２Ｑref２ 二次電流指令、Ｐ，Ｑ 電力検出値、Ｖ 電圧振幅値。
【発明の属する技術分野】
この発明は、一次側が交流電力系統に接続された発電電動機と、交流側が発電電動機の二次側に接続された電力変換器とを備え、交流電力系統との間で電力の入出力制御を行う電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流励磁発電電動機は、一次側が変圧器を介して交流電力系統に接続され、二次側は可変周波数の電力を発電電動機に供給する電力変換器が接続されている。発電電動機に可変周波数の電力を供給することにより、回転子を交流電力系統とは違う周波数で運転することができる。このため、高速に電力を供給、吸収することができ、交流電力系統の周波数調整、安定化に貢献できる。
【０００３】
図２３は従来の発電電動機の制御装置の構成の一例を示す構成図である。図において、１は交流電力系統、２は変圧器、３は発電電動機、４は電流制御形電力変換回路、５は電流検出器、６は電圧検出器、７は電力検出手段、８は電力制御手段である。図２３の構成は、例えば山本、元吉著「巻線形誘導機の有効・無効電力制御方式」、平成元年電気学会産業応用部門全国大会予稿集、pp443-446、1989に開示されている。
【０００４】
まず、電力制御手段８について説明する。まず、交流電力系統の有効電力と無効電力とは、電流検出器５と電圧検出器６とによって検出される交流電力系統１の電流電圧から電力検出手段７により演算される。三相の交流電力系統について、その電流をＩsa、Ｉsb、Ｉsc、電圧をＶsa、Ｖsb、Ｖscとすれば有効電力Ｐ、無効電力Ｑは例えば次のように演算される。
Ｐ＝Ｖsa＊Ｉsa＋Ｖsb＊Ｉsb＋Ｖsc＊Ｉsc （１）
Ｑ＝｛（Ｖsb−Ｖsc）＊Ｉsa＋（Ｖsc−Ｖsa）＊Ｉsb＋
（Ｖsa−Ｖsb）＊Ｉsc｝／√３ （２）
【０００５】
電力制御手段８では検出された電力Ｐ、Ｑと電力指令設定手段８０７、８０８の電力指令値Ｐref、Ｑrefの偏差を減算手段８０１、８０３により求め、それら偏差を補償器８０２、８０４により増幅して二次電流指令値Ｉ2Pref、Ｉ2Qrefを出力し、電力Ｐ、Ｑと指令値Ｐref、Ｑrefとが一致するように動作する。発電電動機３に二次電流が流れると一次側に誘起電圧が発生して、その結果一次電流が流れる。このとき、二次電流の大きさと位相を調節すると一次側に誘起される電圧の大きさと位相が変化する。誘起電圧の大きさを変えるように二次電流を調節すれば一次側の無効電流が変化し無効電力を調節できる。誘起電圧の位相を変えるように二次電流を調節すれば一次側の有効電流が変化して有効電力が調節できる。一次電圧の大きさをＶ1とすれば
Ｐ1≒Ｖ1＊I2P （３）
Ｑ1≒Ｖ1＊（I2Q−I2m） （４）
の関係が成り立つような直交する二次電流成分I2P、I2Qを選択できることが知られている。
【０００６】
ここで、Ｉ2mは発電電動機３の一次側に電流が流れていない状態で誘起電圧が系統電圧と一致するときの二次電流成分である。二次電流成分I2Qを変えると誘起電圧の大きさが変化し、二次電流成分I2PはI2Qに直交しているのでI2Pを変えると誘起電圧の位相が変化し、それぞれ無効電力、有効電力を調節することができる。発電電動機３の電力Ｐ1、Ｑ1と交流電力系統１の電力Ｐ、Ｑの二次電流に対する変化は同じであるから、電力制御手段８により出力された二次電流指令に応じて二次電流が制御されると系統電力がその指令値に一致するように動作する。
【０００７】
次に電流制御形電力変換回路４の動作について説明する。電流制御形電力変換回路４は例えばサイクロコンバータやインバータとコンバータとの組み合わせのように交流電力を周波数の異なる交流電力に変換する電力変換回路とその電流が電流指令に一致するように動作する制御回路で構成され、発電電動機３の二次電流が指令値に一致するように発電電動機３に印加する電圧を調節する。なお、電流制御形電力変換回路の動作の詳細な説明は前述した公知例またはB．K．Bose著（秦泉寺、内藤訳）、「パワーエレクトロニクス＆ＡＣドライブ」昭和６２年９月１５日発行等に開示されているのでここでは省略する。
【０００８】
以上のように従来の発電電動機の制御装置では電力制御手段８により発電電動機３の二次電流が調節されて電力が指令値に一致するように動作するが、地絡等の系統事故が発生しても動作が継続する。地絡が発生した線路は事故発生から数十から１００ミリ秒程度で遮断されるが、複数の線路で事故が発生した場合には、発電電動機３が交流電力系統１から切り離されて単独で運転することがある。この間、指令値Ｐref、Ｑrefは一定値を維持するにもかかわらず、交流電力系統側に電流を流すことができず電力Ｐ、Ｑはほぼ零となるため、電力制御手段８は二次電流を増加させる方向に動作する。交流電力系統側に電流が流れない場合は、発電電動機一次電圧の大きさは二次電流の大きさに比例することから、単独状態になると電圧が上昇することになり、過電圧となって機器を破損する可能性がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発電電動機の電流を制御する電力変換回路の制御装置は以上のように構成されているので、交流電力系統で地絡等の事故が発生した場合、出力電圧が過電圧になるという問題があった。
この発明は、以上のような問題を解決するためになされたもので、交流電力系統の状態に応じて常に適切で安定した制御が可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
また、交流電力系統に事故や動揺が発生した場合、そして交流電力系統がそれら異常現象から復帰した場合にも、常に適切で安定した制御が可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
更に、交流電力系統に事故や動揺が発生し、その後、交流電力系統が遮断された場合にも、常に適切で安定した制御が可能となる電力変換装置を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力変換装置は、一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または上記電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにし、
上記交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺有りを検出したとき、有効とする制御手段を上記無効電力制御手段から上記電圧制御手段に切り換えるようにしたものである。
【００１１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の復帰を検出する事故復帰検出手段を備え、上記事故の復帰を検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力手段に切り換えるものである。
【００１２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１３】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１４】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１５】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１６】
また、この発明に係る電力変換装置は、事故の復帰を検出した後、動揺無しを検出した後、または再閉路信号を入力した後、所定時間経過してから、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００１７】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、交流電力系統の正常を検出してから元の無効電力制御手段に切り換える迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するものである。
【００１８】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における有効電力の動揺の有無を検出する有効電力動揺検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、上記有効電力動揺検出手段が動揺無しを検出するとき迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するものである。
【００１９】
また、この発明に係る電力変換装置は、その抑制上限値を、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換える直前の上記無効電力制御手段の出力値としたものである。
【００２０】
また、この発明に係る電力変換装置は、発電電動機の一次側における、交流電力系統の遮断の有無を検出する系統遮断検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換えた後、上記系統遮断検出手段が遮断無しを検出する条件で、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるものである。
【００２１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電流の大きさから判別するものである。
【００２２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電圧の大きさから判別するものである。
【００２３】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電圧振幅値の時間変化率から判別するものである。
【００２４】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電力値の時間変化率から判別するものである。
【００２５】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記無効電力制御手段の出力を上記電圧制御手段の初期値とし、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記電圧制御手段の出力を上記無効電力制御手段の初期値とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における電力変換装置を示す構成図である。図において、１は三相の交流電力系統、３はその一次側が変圧器２を介して交流電力系統１に接続された発電電動機、４はその交流側が発電電動機３の二次側に接続された電流制御形の電力変換器である電力変換回路で、電流検出器５で検出した発電電動機３の一次側の電流が後述の指令値と一致するように、その交流側の出力電圧の大きさ、位相を制御する。６は発電電動機３の一次側の電圧を検出する電圧検出器、７は電流検出器５からの電流検出値と電圧検出器６からの電圧検出値とから有効電力検出値Ｐと無効電力検出値Ｑとを求める電力検出手段、９は電圧検出器６からの電圧検出値から電圧振幅値Ｖを求める電圧振幅検出手段である。
【００２７】
８は電力制御手段で、有効電力検出値Ｐが有効電力指令値Ｐrefと一致するよう、両者の偏差を演算する減算手段８０１とこの偏差出力に基づき二次電流有効指令値Ｉ２Ｐrefを出力する補償器８０２、および無効電力検出値Ｑが無効電力指令値Ｑrefと一致するよう、両者の偏差を演算する減算手段８０３とこの偏差出力に基づき二次電流無効分指令値Ｉ２Ｑref１を出力する補償器８０４を備えている。
１０は電圧制御手段で、電圧検出値Ｖが電圧指令値Ｖrefと一致するよう、両者の偏差を演算する減算手段１００１とこの偏差出力に基づき二次電流無効分指令値Ｉ２Ｑref２を出力する補償器１００２を備えている。
【００２８】
１１は切換手段で、後述する制御選択手段１２からの選択信号Ｃに基づき、無効電力制御手段である補償器８０４からの指令値Ｉ２Ｑref１または電圧制御手段である補償器１００２から指令値Ｉ２Ｑref２のいずれか一方を選択して二次電流無効分指令値Ｉ２Ｑrefとして電力変換回路４に出力する。１２は電流検出値ｉｓと電圧検出値ｖｓとに基づき選択信号Ｃを出力する制御選択手段である。
【００２９】
次に動作について説明する。電圧検出器６により検出された交流電圧をＶsa、Ｖsb、Ｖscとする。電圧振幅検出手段９では、例えば、交流電圧の振幅Ｖとして
Ｖ＝√（Ｖsa＊Ｖsa＋Ｖsb＊Ｖsb＋Ｖsc＊Ｖsc） （５）
を演算すると、線間電圧の実効値相当の電圧値が得られる。高調波、不平衡の影響を除去する場合は、電圧振幅検出手段９にはフィルタを構成して、演算した電圧Ｖに含まれる高調波成分を除去する。得られた電圧Ｖと電圧指令設定手段１００５の電圧指令値Ｖrefとの偏差を減算手段１００１により求め、その偏差を補償器１００２で増幅し、I2Qref2を出力する。I2Qrefを変えることにより、一次側に誘起する電圧の大きさが変化する。従って、I2Qref=I2Qref2として電力変換回路４が二次電流を制御することにより、電圧指令Ｖrefと電圧Ｖが一致するように動作する。電力変換回路４の電流指令値I2Qrefが電力制御手段８の出力のうち補償器８０４の出力I2Qref1に等しい場合は従来と同様で、電力変換回路４は、無効電力検出値Ｑと電力指令設定手段８０８の無効電力指令値Ｑrefが一致するように動作する。
【００３０】
切換手段１１は電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力するが、制御選択手段１２からの選択信号Ｃに応じて切り換えている。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択し出力しており（Ｃ＝０）、制御選択手段１２が交流電力系統１の電流、電圧等から動作すべき制御が電圧制御と判断すると選択信号Ｃが１に変化し、電流指令値I2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。例えば、事故が発生して制御選択手段１２がそれを検出すると、切換手段１１が電流指令値をI2Qref2に切り換え、その後事故回線が除去されて発電電動機３が交流電力系統１から遮断された場合でも、電圧制御手段１０が電圧を一定にするよう動作するため過電圧とならず、機器を破損することがない。また、交流電力系統１が通常の状態にあるときには、制御選択手段１２からの選択信号Ｃが０となり、切換手段１１が電流指令値I2Qref1に切り換え、発電電動機３の電力を一定に制御することができて交流電力系統１の電力を所望の指令値に保つことができる。
即ち、図１に示す電力変換装置は、後述する各実施の形態例のいわば上位に位置する構成であり、電力制御に係るユーザーは、その個別、具体的な系統運用条件等を加味して制御選択手段１２における選択信号Ｃの出力判別基準を設定しておくことにより、交流電力系統１の状態に応じて無効電力制御と電圧制御とを切り換え発電電動機３を常に適切に運転することができる。
【００３１】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２における電力変換装置を示す構成図を、図３はその事故検出手段１３の詳細な構成図を示す。図において、実施の形態１と同一の符号の説明は省略する。１３は電圧振幅検出手段９からの電圧振幅値Ｖから交流電力系統１における事故の発生を検出する事故検出手段である。１３０１は減算手段、１３０２はエッジ検出手段、１３０３はフリップフロップ、１３１４は設定手段である。
【００３２】
次に動作について説明する。切換手段１１は電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力するが、事故検出手段１３の出力に応じて切り換えている。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択し出力しており、事故検出手段１３が交流電力系統１の電圧から交流電力系統の事故を検出すると選択信号Ｃが１に変化し、電流指令I2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。これにより発電電動機３の一次電圧は過電圧とならず、機器を破損することがない。
【００３３】
次に事故検出手段１３の動作を説明する。減算手段１３０１により設定手段１３１４により設定された設定値ＶswからＶを減算する。Ｖswは通常のＶよりも小さい値（例えば、定格値の３０％程度）に設定されるので、減算手段１３０１は負の値を出力する。電圧Ｖが低下してＶswよりも小さい値になると、減算手段１３０１の出力は正に変化する。エッジ検出手段１３０２ではこの偏差信号の立ち上がりを検出するため、減算手段１３０１の出力が負から正に変化したときに、出力にパルスを発生する。フリップフロップ１３０３ではエッジ検出手段１３０２が出力したパルスにより出力Ｑ（選択信号Ｃ）を０から１に変化する。これにより、切換手段１１が電流指令値をI2Qref1からI2Qref2に切り換え、電圧制御手段１０を動作させる。
【００３４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３における電力変換装置を示す構成図である。図５はその事故検出手段１３の詳細な構成を示す構成図である。ここでは、事故検出手段１３は事故の発生およびその復帰を検出する。図において、実施の形態１と同一の符号の説明は省略する。１３０８は絶対値演算手段、１３０９はＯＲゲート、１３１０は電流振幅検出手段、１３１１はレベル判定手段、１３１２は遅れ手段、１３１３はＡＮＤゲート、１３１５は設定手段である。
【００３５】
次に動作について説明する。電流検出器５で検出した各相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃはそれぞれ絶対値演算手段１３０８ａ〜１３０８ｃに入力されてその絶対値を求める。それらの値から減算手段１３０１ａ〜ｃで設定手段１３１５により予め設定したＩswを減算する。Ｉswは通常の交流電流の波高値よりも大きな値に設定されるため、減算手段１３０１ａ〜ｃは常に負の値を出力する。事故が発生し、交流電流Ｉａ〜Ｉｃが大きくなり、その値が設定値Ｉswを越えると減算手段１３０１ａ〜ｃは正の値を出力する。エッジ検出手段１３０２ａ〜ｃではその入力が負から正に変化したときにパルスを発生するため、交流電流Ｉａ〜Ｉｃの大きさが設定値Ｉswを越えるとパルスが発生する。三相分のエッジ検出手段１３０２ａ〜ｃの出力はＯＲゲート１３０９を介してフリップフロップ１３０３に送られ、三相の交流電流Ｉａ〜Ｉｃのうちいずれかの大きさが設定値Ｉswを越えるとフリップフロップ１３０３の出力（選択信号Ｃ）が０から１に変化する。次に、切換手段１１は事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０のときはI2Qref1、１のときはI2Qref2をそれぞれ出力するように切り換え、交流電流の大きさがＩswを越えるとI2Qref2を出力して電圧制御手段１０が有効となる。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするよう動作するため発電電動機３の一次電圧は過電圧とならず、機器を破損することがない。
【００３６】
次に発電電動機３が交流電力系統から遮断されずに事故が回復した場合の動作を説明する。図６に動作の概略の波形例を示す。図６（１）は交流電力系統１が接続された状態で事故除去（事故復帰）がなされた場合を示し、図６（２）は交流電力系統１が遮断されて事故除去した場合を示す。図５の事故検出手段１３では電流振幅検出手段１３１０により交流電流の大きさを検出している。交流電流の大きさの検出は例えば（５）式と同様の手法で実現される。交流電流の大きさは事故が発生して電圧が低下すると大きくなり、交流電力系統１が接続されたままで事故が除去されると通常の電流値に戻る。また、交流電力系統１が遮断された状態で事故が除去されると、電流が流れなくなるため電流振幅も零となる。減算手段１３０１ｄでは交流電流振幅Ｉを設定値Ｉswから減算する。エッジ検出手段１３０２ｄの出力は交流電流振幅Ｉが設定値Ｉswよりも大きい値からそれ以下に低下するとパルスを発生する。従って、事故が除去されて交流電流が通常の電流値に戻るか、交流電力系統１が遮断されて電流が零となるとパルスが発生する（図６（１）ｃ、（２）ｃ）。その後、遅れ手段１３１２で、発生したパルスを所定時間（０．５〜１．０ｓｅｃ程度）遅らせ、（図６（１）ｄ、（２）ｄ）、この遅らせた時点で、後述するように、交流電力系統１が接続されているか、遮断されているかの判断を行う。
【００３７】
減算手段１３０１ｅでは交流電流振幅Ｉから予め設定された値Ｉminを減算し、その信号がレベル判定手段１３１１に送られる。レベル判定手段１３１１は入力信号が０以上のときに１、それ以外で０を出力し、レベル判定手段１３１１は交流電流振幅ＩがＩminよりも大きいときに１、それ以外で０を出力する。そして、遅れ手段１３１２の出力とレベル判定手段１３１１の出力はＡＮＤゲート１３１３を介してフリップフロップ１３０３のClear入力に送られる。フリップフロップ１３０３はClear入力にパルスが入力されると、その出力Ｑ（選択信号Ｃ）を０に戻す動作を行う。交流電力系統１が接続された状態で事故が除去されると、電流は通常に近い状態に復帰するため、レベル判定手段１３１１は１を出力する（図６（１）ｅ）。従って、ＡＮＤゲート１３１３の出力は遅れ手段１３１２の出力となり（図６（１）ｆ）、フリップフロップ１３０３がクリアされて選択信号Ｃが０となり、切換手段１１がI2Qref2からI2Qref1に切り換えて通常の動作に復帰する。交流電力系統１が遮断された場合は、レベル判定手段１３１１の出力が０であり（図６（２）ｅ）、ＡＮＤゲート１３１３の出力は０を維持するため（図６（２）ｆ）、フリップフロップ１３０３がクリアされずに選択信号Ｃは１を保持し、切換手段１１はI2Qref2を保持して電圧制御手段１０が動作を継続することにより過電圧とならない。
【００３８】
以上のように、この実施の形態３においては、交流電力系統１に事故が発生すると、これを、いずれかの相の過電流から速やかに検出して、無効電力制御手段８から電圧制御手段１０へ切り換え、発電電動機３の過電圧発生を防止する。そして、事故が除去され、即ち、事故復帰が検出されると、遅れ手段１３１２で設定される、系統安定化のための時間を経て電圧制御手段１０から再び無効電力制御手段８に切り換えることで本来の制御動作に戻る訳である。
【００３９】
また、事故除去が交流電力系統１の遮断とともになされたときは、無効電力制御手段８に戻すと、大幅な電圧上昇が発生する可能性があるので、無効電力制御手段８へ切り換えることなく、電圧制御手段１０の動作を継続して過電圧の発生を確実に防止する。
【００４０】
なお、本実施の形態では一次電流により事故を検出しているが、事故が発生すると一次電流の増加と共に二次電流も増加するので、二次電流により事故を検出しても同様の効果がある。但し、この場合、交流電力系統１の遮断状態を検出するための設定値Ｉｍｉｎは、発電電動機３の励磁電流分を考慮して設定する必要がある。
【００４１】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、電圧振幅値Ｖから交流電力系統１における事故の発生を検出している。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。
【００４２】
次に動作について説明する。切換手段１１は事故検出手段１３から出力される選択信号Ｃに応じて電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力する。図８に事故検出手段１３の詳細な構成の一例を示す。図において、１３０１は減算手段、１３０２はエッジ検出手段、１３０３はフリップフロップである。減算手段１３０１により設定値Ｖswから電圧振幅検出手段９で検出したＶを減算する。設定値Ｖswは通常の電圧振幅値Ｖよりも小さい値に設定されるので、減算手段１３０１は負の値を出力する。電圧Ｖが低下して設定値Ｖswよりも小さい値になると、減算手段１３０１の出力は正に変化する。エッジ検出手段１３０２ではこの偏差信号の立ち上がりを検出するため、減算手段１３０１の出力が負から正に変化したときに、出力にパルスを発生する。フリップフロップ１３０３ではエッジ検出手段１３０２が出力したパルスにより出力Ｑ（選択信号Ｃ）が０から１に変化する。切換手段１１は事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０のときはI2Qref1、１のときはI2Qref2をそれぞれ出力するように切り換える。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択し出力しており、検出した電圧が所定値を下回ると、電流指令I2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。例えば、事故が発生して電圧が低下すると切換手段１１が電流指令をI2Qref1からI2Qref2に切り換え、電圧制御手段１０が電圧を一定にするよう動作するため過電圧とならず、機器を破損することがない。
【００４３】
復帰の動作については実施の形態３と同様であるので説明を省略する。なお、本実施の形態では一次電圧により事故を検出しているが、二次電圧の上昇により事故を検出しても同様の効果がある。
【００４４】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、無効電力偏差から交流電力系統１における事故の復帰を検出している。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。
【００４５】
次に動作について説明する。事故検出手段１３には電圧Ｖと無効電力偏差Ｑerrが入力されて、電流指令I2Qrefを切り換える。事故発生に対する構成は実施の形態２と同様であるが、無効電力偏差が小さくなることで事故の復帰を検出し、I2Qref2からI2Qref1に切り換える。これにより、電圧低下後に動作している電圧制御手段１０から無効電力制御手段８に切り換えられるため、事故前の動作に復帰することができる。
【００４６】
本実施の形態の事故検出手段１３の詳細な構成を図１０に示す。電圧Ｖに応じて、I2Qref1からI2Qref2に切り換える構成と動作は実施の形態２と同様であるので説明を省略する。１３０３はフリップフロップ、１３０４は動揺検出手段、１３０５は論理反転手段である。
【００４７】
次に、動作、特に事故復帰時の動作について説明する。無効電力偏差Ｑerrは動揺検出手段１３０４に入力され、動揺検出手段１３０４は入力信号の時間変化率を演算してこの値が所定の設定値を越えて系統が動揺している場合に１、そうでない場合に０を出力する。従って、交流電力系統１の動揺が収まり、無効電力の動揺が収束すると動揺検出手段１３０４の出力は１から０に変化する。この信号は論理反転手段１３０５で論理が反転し、交流電力系統１の動揺が収まると、フリップフロップ１３０３のClear入力には１が入力される。フリップフロップ１３０３はClear入力が１になると出力Ｑを０にリセットする。フリップフロップ１３０３の出力Ｑ（選択信号Ｃ）が０になると、切換手段１１はI2QrefとしてI2Qref1を出力するように動作して、無効電力制御手段８の出力に応じて二次電流が制御され通常の動作に復帰する。このため、系統事故が除去されて交流電力系統１の動揺がなくなると、通常の無効電力制御動作に切り換わるように動作する。
【００４８】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、電圧振幅Ｖの動揺から交流電力系統１における事故の発生および復帰を検出する。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１９は入力信号の時間変化率から動揺の有無を検出する動揺検出手段である。
【００４９】
次に動作について説明する。切換手段１１は動揺検出手段１９の出力である選択信号Ｃに応じて電流指令値I2Qref1とI2Qref2のうちどちらか一方を出力する。動揺検出手段１９は電圧振幅検出手段９により検出された電圧振幅Ｖの時間変化率の大きさから動揺の有無を検出して、電圧振幅が動揺している場合には１を出力し、動揺が収束して定常状態にある場合には０を出力する。切換手段１１は動揺検出手段１９からの選択信号Ｃが０のときはI2Qref1、１のときはI2Qref2をそれぞれ出力するように切り換える。通常は切換手段１１が電流指令値I2Qref1を選択して出力しており、検出した電圧Ｖが動揺すると、電流指令をI2Qref1からI2Qref2に切り換える。これにより、電圧制御手段１０が電圧を一定にするように動作する。例えば、負荷が急激に変化して電圧が変動すると、切換手段１１が電流指令をI2Qref2に切り換えるため、発電電動機３が電圧を維持するように動作して、交流電力系統１の安定化に寄与することができる。
【００５０】
以上のように、この実施の形態６では、電圧振幅Ｖの動揺の有無を検出してその結果に基づき無効電力制御手段８と電圧制御手段１０との切り換えを行うので、電圧振幅Ｖの大きさに基づき両制御手段の切り換えを行う場合に比較して、特に交流電力系統１の復帰の状態がより現実に即した適確な判断で行え、無効電力制御手段８への移行がより円滑安定になされる。
【００５１】
実施の形態７．
図１２はこの発明の実施の形態７における電力変換装置を示す構成図である。ここでは、制御手段の切り換え時における制御動作の円滑化を図っている。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１４は論理反転手段、８０５、１００３は補償器である。
【００５２】
次に動作について説明する。事故検出手段１３と切換手段１１による制御手段の切換動作については、実施の形態４と同様であるので説明を省略する。事故検出手段１３が事故を検出し、その出力である選択信号Ｃが０から１へ変化すると、切換手段１１が無効電力制御から電圧制御へ切り換える。このとき、論理反転手段１４の出力は１から０へ変化するが、補償器８０５は論理反転手段１４の出力が１のとき動作状態、０のとき停止状態となるため、補償器８０５は停止状態となる。一方、補償器１００３は事故検出手段１３の出力に応じて、動作、停止を制御するため、このとき停止状態から動作状態へと移行する。すなわち、切換手段１１で選択される信号を出力する補償器だけが動作状態にあり、もう一方は停止状態となる。ところで、補償器８０５、１００３は停止状態のとき、それぞれの補償器の出力値を補償器１００３、８０５の出力に設定している。そして、動作状態へ移行すると、その値を初期値として通常の動作となる。以上のように動作するため、電流指令値I2Qrefは切換手段１１により切り換えられても連続的に変化し、衝撃を伴わずに制御手段を切り換えることができる。
【００５３】
実施の形態８．
図１３はこの発明の実施の形態８における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１５は上限値設定手段、１００４は補償器である。
【００５４】
次に動作について説明する。事故検出手段１３と切換手段１１による制御手段の切換動作については、実施の形態４と同様であるので説明を省略する。事故検出手段１３の出力に応じて上限値設定手段１５はその出力を変化させる。これに応じて、電圧制御手段１０の補償の出力上限値が設定される。交流電力系統１において事故が発生し電圧が低下すると、電圧制御手段１０は電圧を保持するように働くため、電流指令I2Qrefを大きくする。事故が除去されると交流電圧が復帰するため、大きくしたI2Qrefの影響で電圧が急激に大きくなりオーバーシュートが発生する。また、有効電力もオーバーシュートを伴い交流電力系統１の周波数を変動させる等の悪影響を及ぼす。上限値設定手段１５では事故検出手段１３の出力が０から１へ変化してから所定時間はI2Qrefを大きくしないように補償器１００４の出力上限値を通常の許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定する。これにより、事故除去後の電圧のオーバーシュートを軽減することができ、交流電力系統１へ悪影響を与えずに動作する。
なお、補償器１００４の出力上限値を制限することにより、その分進相無効電力の発生は制限されるが、出力値を低減して発生させる遅相無効電力の出力は制限されることはない。
【００５５】
図１４は上限値設定手段１５の構成の一例を示す構成図である。図において１５０１は切換手段、１５０２はタイマー手段である。事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１に変化すると、タイマー手段１５０２が動作し、所定の期間１を出力する。切換手段１５０１ではタイマー手段１５０２の出力が０のときは設定手段１５０３により設定されたAVRMAX1を、１のときは設定手段１５０４により設定されたAVRMAX2を出力するよう切り換える。ここで、AVRMAX1は通常の許容最大上限値であり、AVRMAX2は交流系の事故が発生したときに使用する抑制上限値である。従って、AVRMAX1＞AVRMAX2の関係がある。
【００５６】
ここで、タイマー手段１５０２で設定する時間は、上限値をAVRMAX2から通常のAVRMAX1に戻すタイミングが、実施の形態４の図８に示す遅れ手段１３１２の遅れ時間の途中になるように設定する。即ち、事故の除去、復帰が検出された後、電圧制御手段１０による電圧制御動作が安定した状態になってからその補償器１００４の上限値を通常の値AVRMAX1に戻し、しかる後、切換手段１１により制御手段を電圧制御手段１０から無効電力制御手段８に切り換える。勿論、交流電力系統１が遮断された場合は、上限値をAVRMAX1とした電圧制御手段１０がその動作を継続する。
事故の除去、復帰の検出時点を基準に考えると、上限値の抑制は、この検出時点の手前からそしてこの検出時点経過後一定時間にわたって実行されるので、事故除去に伴う電圧オーバーシュートを防止するための上述した補償器の上限値抑制による電圧抑制効果が確実に発揮されることになる訳である。
以上のように動作するため、事故除去された後の電圧オーバーシュートを低減すると共に、交流電力系統１から遮断される場合には過電圧を抑制することができる。
【００５７】
実施の形態９．
図１５はこの発明の実施の形態９における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１６は上限値設定手段である。
【００５８】
次に動作について説明する。電圧制御手段１０の補償器１００４が事故検出手段１３に応じてその出力上限値が制限され、事故除去後のオーバーシュートを低減する動作については、実施の形態８と同様であるので説明を省略する。上限値設定手段１６は事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１へ変化すると所定の抑制上限値を出力する。そして、有効電力の偏差の動揺が所定のレベル以下に低下すると、上限値を通常の値に戻すよう動作する。
図１６は上限値設定手段１６の一例の構成を示す構成図である。図において、１６０１は切換手段、１６０２はエッジ検出手段、１６０３はリセット付きフリップフロップ、１６０４は動揺検出手段、１６０５は論理反転手段、１６０６、１６０７は設定手段である。エッジ検出手段１６０２では事故検出手段１３からの選択Ｃが０から１へ変化するとパルスを発生する。このパルスを受けてフリップフロップ１６０３の出力が０から１へ変化するため、切換手段１６０１は設定手段１６０６で設定されたAVRMAX1から設定手段１６０７で設定されたAVRMAX2へ切り換える。有効電力の偏差Perrからフリップフロップ１６０３をクリアする動作については、実施の形態５に示す無効電力偏差Qerrからフリップフロップ１３０３をクリアする動作と同様であるので詳しい説明は省略するが、有効電力偏差Perrの動揺が収まればフリップフロップ１６０３がクリアされて、切換手段１６０１の出力がAVRMAX2から元のAVRMAX1へ変化し通常の設定値に戻るよう動作する。
【００５９】
補償器１００４の上限値を、抑制上限値AVRMAX2から元の通常上限値AVRMAX1に戻すタイミングを、先の実施の形態８では図１４に示すタイマー手段１５０２の設定時間により決めていたが、この実施の形態９では、有効電力偏差Ｐｅｒｒの動揺収束により決定するので、常に適正な動作特性が得られる。
以上のように構成されており、交流系事故が除去された後は有効電力制御手段が主として動作するため、速やかに有効電力の復帰が達成される。
【００６０】
実施の形態１０．
図１７はこの発明の実施の形態１０における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。１７は上限値設定手段である。図１８に上限値設定手段１７の詳細な構成の一例を示す。図において１７０１は切換手段、１７０２はタイマー手段、１７０３はサンプルホールド手段、１７０４は設定手段である。
【００６１】
次に動作について説明する。電圧制御手段１０の補償器１００４が事故検出手段１３に応じてその出力上限値が制限され事故除去後のオーバーシュートを低減する動作については実施の形態８と同様であるので説明を省略する。また、上限値切換動作のタイミングについても実施の形態８と同様であるので説明を省略する。図１８では事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１に変化し、切換手段１７０１が上限値を設定手段１７０４で設定されたAVRMAX1からサンプルホールド手段１７０３の出力に切り換える。サンプルホールド手段１７０３の入力は無効電力制御手段８の補償器８０４の出力であり、事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１へ変化したときにその入力をサンプルし、出力はその値に保持される。このため、電圧制御手段１０が抑制上限値に制限されても、発電電動機３が出力すべき無効電力の発生は可能であり、発電電動機３の電圧が上昇したときには電圧制御手段１０が有効となり電圧を維持するよう動作する。
【００６２】
実施の形態１１．
図１９はこの発明の実施の形態１１における電力変換装置を示す構成図である。図において、先の実施の形態例の構成図と同一の符号の説明は省略する。１８は上限値設定手段である。図２０に上限値設定手段１８の詳細な構成の一例を示す。図において、１８０１は切換手段、１８０２はエッジ検出手段、１８０３はリセット付きフリップフロップ、１８０４は動揺検出手段、１８０５は論理反転手段、１８０６はサンプルホールド手段、１８０７は設定手段である。
【００６３】
次に動作について説明する。電圧制御手段１０の補償器１００４が事故検出手段１３に応じてその出力上限値が制限され事故除去後のオーバーシュートを低減する動作については実施の形態９と同様であるので説明を省略する。また、上限値切換動作のタイミングについても実施の形態９と同様であるので説明を省略する。図２０では事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１に変化し、切換手段１８０１が上限値を設定手段１８０７で設定されたAVRMAX1からサンプルホールド手段１８０６の出力に切り換える。サンプルホールド手段１８０６の入力は無効電力制御手段８の補償器８０４の出力であり、事故検出手段１３からの選択信号Ｃが０から１へ変化したときにその入力をサンプルし、出力はその値に保持される。このため、電圧制御手段１０が抑制上限値に制限されても、発電電動機３が出力すべき無効電力の発生は可能であり、発電電動機３の電圧が上昇したときには電圧制御手段１０が有効となり電圧を維持するよう動作する。
【００６４】
実施の形態１２．
図２１はこの発明の実施の形態１２における電力変換装置を示す構成図、また図２２は事故検出手段１３の詳細な構成を示す構成図である。図において、先の実施の形態例と同一の符号の説明は省略する。２０は交流電力系統１の回線の遮断器等を制御する系統制御手段、２１は遮断器である。
【００６５】
次に動作について説明する。事故が発生してフリップフロップ１３０３の出力を１とし、切換手段１１を切り換える動作は実施の形態３と同様である。系統制御手段２０は事故により遮断器２１を遮断するが、例えば時限を設けて再度回線を復帰するよう遮断器に再閉路信号を送る。これにより交流電力系統１が通常状態に戻ることができる。そして、事故検出手段１３のフリップフロップ１３０３のクリア信号にはこの再閉路信号が送られ、フリップフロップ１３０３の出力を０とするため、切換手段１１は再度電流指令I2Qref1を選ぶように動作して無効電力制御手段８が動作する。
【００６６】
以上のように本実施の形態によれば交流電力系統１が完全に通常の状態に復帰してから、発電電動機３の抑制動作を切り換えることができる。特に、三相のうちの一相だけが遮断され二相だけで電力を送受電する場合でもその間電圧制御手段１０が動作しているため、発電電動機３の電圧を維持して過電圧の発生を防止することができる。
【００６７】
なお、以上の各実施の形態例では、いずれも、交流電力系統１に接続された発電電動機３を電力変換回路４が制御して交流電力系統１との間で電力の制御を行う電力変換装置について説明したが、無効電力制御手段と電圧制御手段とを適宜切り換え、交流電力系統１への出力電圧を安定に保つという本願発明は、電力変換回路を直接交流電力系統１に接続し交流電力系統１との間で主として無効電力の制御を行う電力変換装置等にも同様に適用することができ同等の効果を奏する。
【００６８】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る電力変換装置は、一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにしたので、発電電動機の一次側電圧を常に安定に保つ制御動作特性が得られる。
更に、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺有りを検出したとき、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるので、交流電力系統の動揺により発電電動機が交流電力系統から遮断されても過電圧とな らず機器を破損することがない。
【００６９】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の復帰を検出する事故復帰検出手段を備え、上記事故の復帰を検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力手段に切り換えるので、交流電力系統が事故から復帰すると、元の無効電力制御動作に戻すことができる。
【００７０】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の動揺が収まると、元の無効電力制御動作に戻すことができる。
【００７１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の事故や動揺により欠相状態が所定時間継続する場合であっても、当該継続中電圧制御が維持されるので、発電電動機の電圧を安全な値に保つことができる。
【００７２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の動揺が収まると、元の無効電力制御動作に戻すことができる。
【００７３】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統の事故や動揺により欠相状態が所定時間継続する場合であっても、当該継続中電圧制御が維持されるので、発電電動機の電圧を安全な値に保つことができる。
【００７４】
また、この発明に係る電力変換装置は、事故の復帰を検出した後、動揺無しを検出した後、または再閉路信号を入力した後、所定時間経過してから、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統が十分安定化した状態で無効電力制御手段に戻すので、この制御手段の切り換え動作がより円滑になされる。
【００７５】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、交流電力系統の正常を検出してから元の無効電力制御手段に切り換える迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するので、事故除去後の電圧オーバーシュートを確実に抑えることができる。
【００７６】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における有効電力の動揺の有無を検出する有効電力動揺検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、上記有効電力動揺検出手段が動揺無しを検出するとき迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定するので、電圧制御手段の上限値抑制解除のタイミングの判断がより確実になされる。
【００７７】
また、この発明に係る電力変換装置は、その抑制上限値を、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換える直前の上記無効電力制御手段の出力値としたので、電圧制御手段の上限値を抑制しても、元の無効電力量の出力は確保される。
【００７８】
また、この発明に係る電力変換装置は、発電電動機の一次側における、交流電力系統の遮断の有無を検出する系統遮断検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換えた後、上記系統遮断検出手段が遮断無しを検出する条件で、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるので、交流電力系統が遮断された場合は無効電力制御に切り換わることなく電圧制御を維持するので、遮断開放に伴う過電圧発生が未然に防止される。
【００７９】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電流の大きさから判別するので、交流電力系統の事故の発生および復帰を、簡便に検出することができる。
【００８０】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電圧の大きさから判別するので、交流電力系統の事故の発生および復帰を、簡便に検出することができる。
【００８１】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電圧振幅値の時間変化率から判別するので、制御手段を切り換えるべきタイミングをより確実に検出することができる。
【００８２】
また、この発明に係る電力変換装置は、交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電力値の時間変化率から判別するので、制御手段を切り換えるべきタイミングをより確実に検出することができる。
【００８３】
また、この発明に係る電力変換装置は、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記無効電力制御手段の出力を上記電圧制御手段の初期値とし、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記電圧制御手段の出力を上記無効電力制御手段の初期値とするので、制御手段の切り換え時の制御動作が円滑になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における電力変換装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２における電力変換装置を示す構成図である。
【図３】 図２の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図４】 この発明の実施の形態３における電力変換装置を示す構成図である。
【図５】 図４の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態３の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態４における電力変換装置を示す構成図である。
【図８】 図７の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図９】 この発明の実施の形態５における電力変換装置を示す構成図である。
【図１０】 図９の事故検出手段１３の詳細を示す構成図である。
【図１１】 この発明の実施の形態６における電力変換装置を示す構成図である。
【図１２】 この発明の実施の形態７における電力変換装置を示す構成図である。
【図１３】 この発明の実施の形態８における電力変換装置を示す構成図である。
【図１４】 図１３の上限値設定手段１５の詳細を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態９における電力変換装置を示す構成図である。
【図１６】 図１５の上限値設定手段１６の詳細を示す構成図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１０における電力変換装置を示す構成図である。
【図１８】 図１７の上限値設定手段１７の詳細を示す構成図である。
【図１９】 この発明の実施の形態１１における電力変換装置を示す構成図である。
【図２０】 図１９の動揺検出手段１８の詳細を示す構成図である。
【図２１】 この発明の実施の形態１２における電力変換装置を示す構成図である。
【図２２】 図２３の事故検出手段１２の詳細を示す構成図である。
【図２３】 従来の電力変換装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 交流電力系統、２ 変圧器、３ 発電電動機、４ 電流制御形電力変換回路、
５ 電流検出器、６ 電圧検出器、７ 電力検出手段、８ 電力制御手段、
９ 交流電圧振幅検出手段、１０ 電圧制御手段、１１ 切換手段、
１２ 制御選択手段、１３ 事故検出手段、１４ 論理反転手段、
１５〜１８ 上限値設定手段、１９ 動揺検出手段、２０ 系統制御手段、
２１ 遮断器、Ｃ 選択信号、Ｑref 無効電力指令、Ｖref 電圧指令、
Ｉ２Ｑref１，Ｉ２Ｑref２ 二次電流指令、Ｐ，Ｑ 電力検出値、Ｖ 電圧振幅値。
Claims (16)
- 一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または上記電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにし、
上記交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺有りを検出したとき、有効とする制御手段を上記無効電力制御手段から上記電圧制御手段に切り換えることを特徴とする電力変換装置。 - 交流電力系統における事故の復帰を検出する事故復帰検出手段を備え、上記事故の復帰を検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力手段に切り換えることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
- 交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
- 交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えることを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
- 一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または上記電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにし、
上記交流電力系統における事故の発生を検出する事故発生検出手段を備え、上記事故の発生を検出したとき、有効とする制御手段を上記無効電力制御手段から上記電圧制御手段に切り換え、
上記交流電力系統における動揺の有無を検出する動揺検出手段を備え、上記動揺無しを検出した後、有効とする制御手段を上記電圧制御手段から上記無効電力制御手段に切り換えることを特徴とする電力変換装置。 - 一次側が交流電力系統に接続された発電電動機、交流側が上記発電電動機の二次側に接続された電力変換器、上記発電電動機の一次側における無効電力を検出する無効電力検出手段、および上記無効電力検出値が無効電力指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する無効電力制御手段を備えた電力変換装置において、
上記発電電動機の一次側における電圧を検出する電圧検出手段、および上記電圧検出値が電圧指令値に一致するよう上記電力変換器を制御する電圧制御手段を備え、上記無効電力制御手段または上記電圧制御手段のいずれか一方が有効となるよう上記制御手段を切り換えるようにし、
上記交流電力系統における事故の発生を検出する事故発生検出手段を備え、上記事故の発生を検出したとき、有効とする制御手段を上記無効電力制御手段から上記電圧制御手段に切り換え、
上記交流電力系統の事故の発生後における再閉路信号を入力する手段を備え、上記再閉路信号を入力した後、有効とする制御手段を上記電圧制御手段から上記無効電力制御手段 に切り換えることを特徴とする電力変換装置。 - 請求項２で事故の復帰を検出した後、請求項３または５で動揺無しを検出した後、または請求項４または６で再閉路信号を入力した後、所定時間経過してから、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えることを特徴とする電力変換装置。
- 有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、請求項７に記載の所定時間の途中迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定することを特徴とする電力変換装置。
- 交流電力系統における有効電力の動揺の有無を検出する有効電力動揺検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えた後、上記有効電力動揺検出手段が動揺無しを検出するとき迄の期間内において、上記電圧制御手段の出力上限値を許容最大上限値より所定量低い抑制上限値に設定することを特徴とする請求項２ないし７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
- 抑制上限値を、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換える直前の上記無効電力制御手段の出力値としたことを特徴とする請求項８または９記載の電力変換装置。
- 発電電動機の一次側における、交流電力系統の遮断の有無を検出する系統遮断検出手段を備え、有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段へ切り換えた後、上記系統遮断検出手段が遮断無しを検出する条件で、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えることを特徴とする請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。
- 交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電流の大きさから判別することを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
- 交流電力系統における事故の発生または復帰を、発電電動機の一次側または二次側における電圧の大きさから判別することを特徴とする請求項２ないし１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
- 交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電圧振幅値の時間変化率から判別することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
- 交流電力系統における動揺の有無を、発電電動機の一次側における電力値の時間変化率から判別することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
- 有効とする制御手段を無効電力制御手段から電圧制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記無効電力制御手段の出力を上記電圧制御手段の初期値とし、有効とする制御手段を電圧制御手段から無効電力制御手段に切り換えるときは当該切り換え直前の上記電圧制御手段の出力を上記無効電力制御手段の初期値とすることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
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Cited By (1)
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1999
- 1999-06-29 JP JP18296899A patent/JP4084909B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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