JP5951322B2 - 電圧変動抑制装置および電圧変動抑制方法 - Google Patents
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Description
図7は、電圧変動抑制装置が接続される電力系統の構成例を示す図である。図7には、図示していない発電所から供給される電力の電圧を降圧する配電変電所1、配電線2、自動電圧調整器SVR(Step Voltage Regulator)3、需要家における負荷4、電圧変動抑制装置5が記載されている。
図10は、可変制御リアクトルを用いた無効電力発生装置における従来の制御方式を説明する図である(例えば、非特許文献1を参照)。図10に示す無効電力発生装置は、配電線等の電力系統、すなわち交流系統の電圧変動抑制装置に用いられるものとしている。なお、以下の図面の説明においては、同様な機能を有するものについては、同一の符号を付すこととする。
図2は、本発明の制御方式による制御応答を模式的に示す図である。図2の(a)に示す無効電力指令値23の制御指令に対して、可変制御リアクトルの直流巻線に印加される直流電圧は、直流電圧指令値45がゲイン調整部44において高ゲインで増幅されたものであるので、図2の(b)に示すように一旦無効電力指令値23に相当する直流電圧を超えた値で応答する。
先に述べたように、配電線等の電力系統にアーク炉等の負荷設備が接続された場合、短周期電圧変動であるフリッカが発生する。しかしながら、AVRによる無効電力制御部は、本発明の直流フィードバック制御を採用した無効電力発生装置と組み合わせても、制御応答速度が充分でなく、10Hzを中心とした短周期電圧変動であるフリッカに対して有効な変動抑制効果が得られなかった。またフリッカの電圧変動周波数範囲は0.1〜30Hzに広がるため、特定の周波数のみでなく、任意の周波数帯での電圧変動抑制制御は難しいものとされてきた。
図5は、本発明の電圧変動抑制装置の第3の実施の形態を説明する図である。第3の実施の形態は、電圧変動抑制装置が比較的長時間の電圧変動を監視し、ステップ的な電圧変更を行う装置と協調するためのものである。
無効電力制御部22cは、図3に示す無効電力制御部22aまたは図4に示す無効電力制御部22bである。無効電力制御部22cは、無効電力制御部22aまたは無効電力制御部22bが出力する無効電力指令値23を無効電力制御成分104として出力する。
図6は、本発明の電圧変動抑制装置の低圧実機モデルの制御ブロック構成を説明する図である。この制御ブロック構成は、図5に示す制御ブロック構成の無効電力制御部22cを、図4に示す無効電力制御部22bとしたものである。
図12に示すように、系統電圧200Vに10Hzの周期変動を重畳しており、可変制御リアクトル30の直流巻線にはほぼ2Aの直流電流が流れている。
2 配電線
3 SVR
4 負荷
5 電圧変動抑制装置
6 系統電圧
7 無効電力
21 電圧検出演算部
22 無効電力制御部
23 無効電力指令値
24 無効電力発生装置
30 可変制御リアクトル
31 直流電源装置
32 直流巻線
33 交流系統
34 交流巻線
35 コア
36 直流電流
37 無効電力
41 減算部
42 交流電圧指令値
43 AVR
44 ゲイン調整部
45 直流電圧指令値
61 電流検出演算部
62 直流電流検出器
63 直流電流検出値
91 第1位相調整部
92 第2位相調整部
93 ゲイン調整部
101 長時間電圧制御部
102 一次遅れ演算部
103 ゲイン調整部
Claims (8)
- 交流系統の電圧変動を抑制する電圧変動抑制装置において、
前記交流系統の電圧実効値を求める電圧検出演算部と、
前記電圧実効値と該電圧実効値の目標である交流電圧指令値の差分に基づき無効電力指令値を出力する無効電力制御部と、
可変制御リアクトルによる無効電力を発生し、該発生した無効電力を前記交流系統に出力する無効電力発生装置を備え、
前記無効電力発生装置は、前記無効電力指令値と前記可変制御リアクトルの直流巻線の直流電流検出値に基づき、前記可変制御リアクトルの直流電源電圧を制御することにより前記無効電力を発生することを特徴とする電圧変動抑制装置。 - 請求項1に記載の電圧変動抑制装置において、
前記無効電力発生装置は、前記直流電流検出値と第1の一次遅れと第1のゲインにより直流電流フィードバック値を演算する電流検出演算部と、
前記無効電力指令値から前記直流電流フィードバック値を減算し前記無効電力指令値を修正する減算部と、
該修正された無効電力指令値と第2のゲインに基づき直流電圧指令値を演算する第2のゲイン調整部を備え、
前記直流電圧指令値により前記可変制御リアクトルの直流電源電圧を制御することを特徴とする電圧変動抑制装置。 - 請求項1または請求項2に記載の電圧変動抑制装置において、
前記無効電力制御部は、前記電圧実効値と該電圧実効値の目標である交流電圧指令値の差分に基づき無効電力指令値を出力することに替えて、前記電圧実効値の位相を調整し、さらに位相を調整した前記電圧実効値のゲインを調整することにより前記無効電力指令値を出力することを特徴とする電圧変動抑制装置。 - 請求項3に記載の電圧変動抑制装置において、
前記電圧実効値の位相の調整は、それぞれ進み90度から遅れ90度まで位相調整が可能な2つの位相調整部により実行されることを特徴とする電圧変動抑制装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の電圧変動抑制装置において、
前記電圧実効値から、比較的長時間の電圧変動を監視しステップ的な電圧変更を行う装置の調整対象となる電圧変動周波数範囲の成分である長時間電圧制御成分を取り出し、該取り出した長時間電圧制御成分を前記無効電力指令値から減算することを特徴とする電圧変動抑制装置。 - 交流系統の電圧変動を抑制する電圧変動抑制方法において、
前記交流系統の電圧実効値を求める電圧検出演算ステップと、
前記電圧実効値と該電圧実効値の目標である交流電圧指令値の差分に基づき無効電力指令値を出力する無効電力制御ステップと、
可変制御リアクトルによる無効電力を発生し、該発生した無効電力を前記交流系統に出力する無効電力発生ステップを備え、
前記無効電力発生ステップは、前記無効電力指令値と前記可変制御リアクトルの直流巻線の直流電流検出値に基づき、前記可変制御リアクトルの直流電源電圧を制御することにより前記無効電力を発生することを特徴とする電圧変動抑制方法。 - 請求項6に記載の電圧変動抑制方法において、
前記無効電力発生ステップは、前記直流電流検出値と第1の一次遅れと第1のゲインにより直流電流フィードバック値を演算し、
前記無効電力指令値から前記直流電流フィードバック値を減算し前記無効電力指令値を修正し、
該修正された無効電力指令値と第2のゲインに基づき直流電圧指令値を演算し、
前記直流電圧指令値により前記可変制御リアクトルの直流電源電圧を制御することを特徴とする電圧変動抑制方法。 - 請求項6または請求項7に記載の電圧変動抑制方法において、
前記無効電力制御ステップは、前記電圧実効値と該電圧実効値の目標である交流電圧指令値の差分に基づき無効電力指令値を出力することに替えて、前記電圧実効値の位相を調整し、さらに位相を調整した前記電圧実効値のゲインを調整することにより前記無効電力指令値を出力することを特徴とする電圧変動抑制方法。
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