JP6372642B2 - Reactive power control device, reactive power control method, and program - Google Patents

Reactive power control device, reactive power control method, and program Download PDF

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Description

本発明は、無効電力制御装置、無効電力制御方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to a reactive power control device, a reactive power control method, and a program.

交流回路における無効電力補償を、半導体を用いた電力変換装置によって行う方式はいくつか知られている。特にコンデンサと半導体スイッチによって構成される電圧型コンバータを用いる方式は広く用いられている。
負荷が消費または発生する無効電力変動を補償することで力率を改善し、または配電・送電系統の電圧変動を補償する技術として、STATCOM(STATic synchronous COMpensator)と呼ばれる無効電力補償装置が知られている(例えば、特許文献1)。
また、交流電源と負荷または別の交流電源との間に電圧型コンバータを直列に接続することで、回路に直列に存在するリアクタンスを補償し、電力潮流の制御や電力の増大を図る装置としてSSSC(Static Synchronous Series Compensator)が知られている。
また電圧型の単相ブリッジを交流回路に直列に接続し、電源周波数によるスイッチングと電源電圧位相を基準とした位相角制御を行うものとしてMERS(Magnetic Energy Recovery Switch)が知られている(特許文献2)。MERSは、電圧型変換器の直流側電圧を一定にする制御を必須としない。そのため、コンデンサ容量を小さくしても同様に無効電力発生ができることが知られている。
これらは、固定コンデンサまたはリアクトルを段階的に切り替えることによる古典的な無効電力補償に比べ、高速かつ連続的に無効電力を制御可能であるため、系統電圧の急変にも高速に対応できる。
There are several known methods for performing reactive power compensation in an AC circuit using a power converter using a semiconductor. In particular, a method using a voltage type converter composed of a capacitor and a semiconductor switch is widely used.
A reactive power compensator called STATCOM (STATic synchronous COMPensator) is known as a technology that improves power factor by compensating for reactive power fluctuations consumed or generated by loads, or compensates for voltage fluctuations in distribution and transmission systems. (For example, Patent Document 1).
SSSC is a device that compensates reactance existing in series by connecting a voltage converter in series between an AC power source and a load or another AC power source, and controls power flow and increases power. (Static Synchronous Series Compensator) is known.
Further, MERS (Magnetic Energy Recovery Switch) is known as one in which a voltage type single-phase bridge is connected in series to an AC circuit to perform switching based on the power frequency and phase angle control based on the power voltage phase (Patent Literature). 2). MERS does not require control to make the DC side voltage of the voltage type converter constant. For this reason, it is known that reactive power can be generated in the same manner even when the capacitor capacity is reduced.
Since these can control reactive power at high speed and continuously compared to classic reactive power compensation by switching a fixed capacitor or a reactor in stages, they can cope with a rapid change in system voltage.

特開2007−280358JP2007-280358 特許第3735673号Japanese Patent No. 3735673

しかし、一般的に、SSSCおよびSTATCOMは、多くの電圧型変換回路と同様に、直流側電圧をほぼ一定とすることを仮定して制御している。そのため、接続するコンデンサの容量を十分大きくすることが必要である。多くの場合これはコンデンサの寸法が大きくなるという問題がある。電解コンデンサを用いることによって、大容量のコンデンサを小型にすることも可能であるが、電解コンデンサの寿命はフィルムコンデンサなどの寿命に比べ非常に短く,電力機器としての信頼性に足らないものとなる。また、スイッチングロスを減らすという点で改善の余地がある。   However, in general, SSSC and STATCOM are controlled on the assumption that the DC side voltage is substantially constant, as in many voltage type conversion circuits. Therefore, it is necessary to sufficiently increase the capacity of the capacitor to be connected. In many cases this has the problem of increasing the size of the capacitor. By using an electrolytic capacitor, it is possible to reduce the size of a large-capacity capacitor, but the life of an electrolytic capacitor is very short compared to the life of a film capacitor or the like, and the reliability as a power device is insufficient. . There is also room for improvement in terms of reducing switching loss.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、容量の小さなコンデンサを利用可能な無効電力制御装置、無効電力供給方法及びプログラムを提供することを目的とする。また、スイッチングロスの少ない無効電力制御装置、無効電力供給方法及びプログラムを提供することを他の目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a reactive power control device, a reactive power supply method, and a program that can use a capacitor having a small capacity. Another object of the present invention is to provide a reactive power control device, a reactive power supply method, and a program with little switching loss.

上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る無効電力補償装置は、
第1から第4の4つのスイッチと少なくとも一つのコンデンサとから構成され交流電力回路に接続されるブリッジ回路と、
前記交流電力回路の周波数より高い周波数で前記第1から第4のスイッチのオン・オフを切り替え、前記切り替えるタイミングを制御することで前記交流電力回路に供給する無効電力を制御する制御部と、
を備え、
前記第1から第4のスイッチは、第1及び第2の端子と制御端子とを備え、前記制御端子にオン信号を入力される第1と第2の端子の間の両方向の電流を導通するオン状態になり、前記制御端子にオフ信号を入力される前記第1の端子から前記第2の端子への電流を遮断し、前記第2の端子から前記第1の端子への電流を導通するオフ状態になり、
前記ブリッジ回路は、
前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第3のスイッチの第1の端子とが接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第2のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第3のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第2のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第2の端子とが接続され、前記コンデンサを前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第2のスイッチの前記第2の端子との間に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第3のスイッチの前記第2の端子とによって交流電力回路に接続され、
前記制御部は、前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記切り替えるタイミングを制御する、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a reactive power compensator according to a first aspect of the present invention includes:
A bridge circuit composed of first to fourth switches and at least one capacitor and connected to an AC power circuit;
A controller that controls on / off of the first to fourth switches at a frequency higher than the frequency of the AC power circuit, and controls reactive power supplied to the AC power circuit by controlling the switching timing;
With
Each of the first to fourth switches includes first and second terminals and a control terminal, and conducts current in both directions between the first and second terminals to which an ON signal is input to the control terminal. It is turned on, and the current from the first terminal to the second terminal is cut off and the current from the second terminal to the first terminal is turned on when an OFF signal is input to the control terminal It ’s off,
The bridge circuit is
The first terminal of the first switch and the first terminal of the third switch are connected, and the second terminal of the first switch and the first terminal of the second switch Are connected, the second terminal of the third switch and the first terminal of the fourth switch are connected, and the second terminal of the second switch and the fourth switch The second terminal of the first switch, and the capacitor is connected between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch, Connected to an AC power circuit by the second terminal and the second terminal of the third switch;
The control unit controls the switching timing based on reactance of the capacitor.
It is characterized by that.

上記目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る無効電力補償方法は、
第1及び第2の端子と制御端子とを備え、前記制御端子にオン信号を入力される第1と第2の端子の間の両方向の電流を導通するオン状態になり、前記制御端子にオフ信号を入力される前記第1の端子から前記第2の端子への電流を遮断し、前記第2の端子から前記第1の端子への電流を導通するオフ状態になる第1から第4のスイッチを備え、前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第3のスイッチの第1の端子とが接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第2のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第3のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第2のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第2の端子とが接続され、コンデンサを前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第2のスイッチの前記第2の端子との間に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第3のスイッチの前記第2の端子とによって交流電力回路に接続されるブリッジ回路を制御することによって、前記交流電力回路に供給する無効電力を制御する無効電力制御方法であって、
前記交流電力回路の周波数より高い周波数で前記第1から第4のスイッチのオン・オフを切り替え、前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記切り替えるタイミングを制御するステップを含む、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a reactive power compensation method according to a second aspect of the present invention includes:
The first and second terminals and a control terminal are provided, and an ON signal is input to the control terminal, and a current in both directions between the first and second terminals is turned on, and the control terminal is turned off. A first to a fourth state in which an electric current is cut off from the first terminal to the second terminal and a current from the second terminal to the first terminal is turned off. A switch, wherein the first terminal of the first switch and the first terminal of the third switch are connected, and the second terminal of the first switch and the second switch of the second switch A first terminal is connected, the second terminal of the third switch and the first terminal of the fourth switch are connected, and the second terminal of the second switch and the the fourth and the second terminal of the switch is connected, co the first scan the capacitor Connected between the first terminal of the switch and the second terminal of the second switch, and the second terminal of the first switch and the second terminal of the third switch. A reactive power control method for controlling reactive power supplied to the AC power circuit by controlling a bridge circuit connected to the AC power circuit by:
Switching on and off of the first to fourth switches at a frequency higher than the frequency of the AC power circuit, and controlling the switching timing based on reactance of the capacitor,
It is characterized by that.

上記目的を達成するため、本発明の第3の観点に係るプログラムは、
第1及び第2の端子と制御端子とを備え、前記制御端子にオン信号を入力される第1と第2の端子の間の両方向の電流を導通するオン状態になり、前記制御端子にオフ信号を入力される前記第1の端子から前記第2の端子への電流を遮断し、前記第2の端子から前記第1の端子への電流を導通するオフ状態になる第1から第4のスイッチを備え、前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第3のスイッチの第1の端子とが接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第2のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第3のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第2のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第2の端子とが接続され、コンデンサを前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第2のスイッチの前記第2の端子との間に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第3のスイッチの前記第2の端子とによって交流電力回路に接続されるブリッジ回路を制御することによって、前記交流電力回路に供給する無効電力を制御するコンピュータに、
前記交流電力回路の周波数より高い周波数で前記第1から第4のスイッチのオン・オフを切り替え、前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記切り替えるタイミングを制御させる、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a program according to the third aspect of the present invention provides:
The first and second terminals and a control terminal are provided, and an ON signal is input to the control terminal, and a current in both directions between the first and second terminals is turned on, and the control terminal is turned off. A first to a fourth state in which an electric current is cut off from the first terminal to the second terminal and a current from the second terminal to the first terminal is turned off. A switch, wherein the first terminal of the first switch and the first terminal of the third switch are connected, and the second terminal of the first switch and the second switch of the second switch A first terminal is connected, the second terminal of the third switch and the first terminal of the fourth switch are connected, and the second terminal of the second switch and the the fourth and the second terminal of the switch is connected, co the first scan the capacitor Connected between the first terminal of the switch and the second terminal of the second switch, and the second terminal of the first switch and the second terminal of the third switch. By controlling a reactive power supplied to the AC power circuit by controlling a bridge circuit connected to the AC power circuit.
Switching on and off the first to fourth switches at a frequency higher than the frequency of the AC power circuit, and controlling the switching timing based on the reactance of the capacitor;
It is characterized by that.

本発明によれば、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、容量の小さなコンデンサを利用可能な無効電力制御装置、無効電力制御方法及びプログラムを提供することが可能である。また、スイッチングロスの少ない無効電力制御装置、無効電力制御方法及びプログラムを提供可能である。   According to the present invention, the present invention has been made in view of the above-described problems, and can provide a reactive power control device, a reactive power control method, and a program that can use a capacitor having a small capacity. In addition, it is possible to provide a reactive power control device, a reactive power control method, and a program with little switching loss.

本発明の第1の実施の形態に係る無効電力制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the reactive power control apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す無効電力制御装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the reactive power control apparatus shown in FIG. 図1に示す無効電力制御装置のPWM制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the PWM control of the reactive power control apparatus shown in FIG. 図1に示す無効電力制御装置のPWM制御を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the PWM control of the reactive power control apparatus shown in FIG. 図1に示す無効電力制御装置の各部の電流・電圧を示した波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing currents and voltages of respective parts of the reactive power control device shown in FIG. 1. 図1に示す無効電力制御装置の各部の電流・電圧を示した波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing currents and voltages of respective parts of the reactive power control device shown in FIG. 1. 図1に示す無効電力制御装置の各部の電流・電圧を示した波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing currents and voltages of respective parts of the reactive power control device shown in FIG. 1. 本発明の第2の実施の形態に係る無効電力制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the reactive power control apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図8に示す無効電力制御装置の詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the reactive power control apparatus shown in FIG. 図9に示す無効電力制御装置の制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of the reactive power control apparatus shown in FIG. 図9に示す無効電力制御装置の各部の電流・電圧を示した波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing currents and voltages of respective parts of the reactive power control device shown in FIG. 9. 図9に示す無効電力制御装置の各部の電流・電圧を示した波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing currents and voltages of respective parts of the reactive power control device shown in FIG. 9. 図9に示す無効電力制御装置の各部の電流・電圧を示した波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing currents and voltages of respective parts of the reactive power control device shown in FIG. 9. 図1の電力変換装置の変形例の回路構成などを示す図である。It is a figure which shows the circuit structure etc. of the modification of the power converter device of FIG.

(第1の実施の形態)
以下、本発明の第1の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。本発明の第1の実施の形態に係る無効電力制御装置100は、通過する交流電流の位相に対して90度進み位相の交流電圧を発生する装置である。これにより、直列に接続された誘導性リアクタンス(たとえば、線路リアクタンス)を補償する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The reactive power control apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention is an apparatus that generates an AC voltage having a phase advanced by 90 degrees with respect to the phase of an alternating current passing therethrough. Thereby, inductive reactance (for example, line reactance) connected in series is compensated.

(第1の実施の形態:構成)
無効電力制御装置100は、図1に示すように、ブリッジ回路110と、入出力端子111並びに112と、電圧計115と、電流計117と、制御部150と、から構成されている。無効電力制御装置100は、入出力端子111に内部に誘導性リアクタンスLを持つ交流電源VSが接続され、入出力端子112に負荷LDを接続されている(交流電源VSと負荷LDとが接続された交流電力回路内に直列に接続されている)。例えば、交流電源VSは遠方の発電所からの出力であり、負荷LDは遠方の電力需要家での電力消費である。
(First Embodiment: Configuration)
As shown in FIG. 1, the reactive power control device 100 includes a bridge circuit 110, input / output terminals 111 and 112, a voltmeter 115, an ammeter 117, and a control unit 150. In the reactive power control apparatus 100, an AC power supply VS having an inductive reactance L is connected to an input / output terminal 111, and a load LD is connected to the input / output terminal 112 (the AC power supply VS and the load LD are connected). Connected in series in the AC power circuit). For example, the AC power supply VS is an output from a distant power plant, and the load LD is power consumption at a distant power consumer.

ブリッジ回路110は、接続点N1乃至N4と、第1乃至第4スイッチSWU乃至SWYと、コンデンサCMと、を備える。ブリッジ回路110は、第1のスイッチSWUと第2のスイッチSWXが同時にオンすることがない。また、同様に、第3のスイッチSWVと第4のスイッチSWYが同時にオンすることがない。   The bridge circuit 110 includes connection points N1 to N4, first to fourth switches SWU to SWY, and a capacitor CM. In the bridge circuit 110, the first switch SWU and the second switch SWX are not turned on at the same time. Similarly, the third switch SWV and the fourth switch SWY do not turn on at the same time.

接続点N1には入出力端子111が接続されている。接続点N2には入出力端子112が接続されている。これによりブリッジ回路110は、接続点N1を介して交流電源VSに接続され、接続点N2を介して負荷LDに接続されている。   An input / output terminal 111 is connected to the connection point N1. An input / output terminal 112 is connected to the connection point N2. As a result, the bridge circuit 110 is connected to the AC power source VS via the connection point N1, and is connected to the load LD via the connection point N2.

第1のスイッチSWUは、並列に接続されたスイッチ部とダイオード部とから構成されている(等価回路的に並列に接続されている場合も含む)。第1スイッチSWUは、例えば、ダイオード素子とスイッチング素子(例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)など)とを並列に接続した複数の素子から構成されている。なお、第1のスイッチSWUは、例えば、Nチャンネル型シリコンMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)等の逆導通型半導体スイッチであってもよい。この場合、スイッチ部は、例えば、Nチャンネル型シリコンMOSFETの自己消弧型素子の部分から構成されており、ダイオード部は、Nチャンネル型シリコンMOSFETの寄生ダイオードの部分から構成される。   The first switch SWU is composed of a switch part and a diode part connected in parallel (including a case where they are connected in parallel in an equivalent circuit). The first switch SWU includes, for example, a plurality of elements in which a diode element and a switching element (for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)) are connected in parallel. The first switch SWU may be a reverse conducting semiconductor switch such as an N-channel silicon MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). In this case, for example, the switch part is constituted by a part of a self-extinguishing element of an N channel type silicon MOSFET, and the diode part is constituted by a part of a parasitic diode of the N channel type silicon MOSFET.

スイッチSWUは、ゲート(制御端子)GUを備える。ゲートGUには、制御部150から制御信号(ゲート信号)、つまり、オン信号又はオフ信号のいずれかが供給される。   The switch SWU includes a gate (control terminal) GU. A control signal (gate signal), that is, either an on signal or an off signal is supplied from the control unit 150 to the gate GU.

スイッチSWUは、ゲートGUにオン信号が供給されると、スイッチ部がオン(導通状態)になる。よって、第1スイッチSWUは、オン信号が供給されると、双方向へ導通状態になる。   The switch SWU is turned on (conductive state) when an on signal is supplied to the gate GU. Therefore, the first switch SWU becomes conductive in both directions when the ON signal is supplied.

スイッチSWUは、ゲートGUにオフ信号が供給されると、スイッチ部が非導通状態になる。よって、スイッチSWUは、オフ信号が供給されると、ダイオードとして機能する。   In the switch SWU, when an off signal is supplied to the gate GU, the switch unit becomes non-conductive. Therefore, the switch SWU functions as a diode when an off signal is supplied.

第2乃至第4のスイッチSWX乃至SWYは、それぞれが、第1のスイッチSWUと同じ構成である。それぞれ、第1のスイッチSWUと同様に、オン信号によってオンしたときに導通状態になり、オフ信号によってオフしたときにダイオードとして機能する。   The second to fourth switches SWX to SWY have the same configuration as the first switch SWU. Similarly to the first switch SWU, each is turned on when turned on by an on signal, and functions as a diode when turned off by an off signal.

第1のスイッチSWUは、ダイオード部のカソード側(第1の端子)が接続点N3に接続されダイオード部のアノード側(第2の端子)が接続点N1に接続される向きで、接続点N1と接続点N3との間に接続されている。   The first switch SWU is arranged such that the cathode side (first terminal) of the diode part is connected to the connection point N3, and the anode side (second terminal) of the diode part is connected to the connection point N1. And the connection point N3.

第2のスイッチSWXは、ダイオード部のカソード側(第1の端子)が接続点N1に接続され、ダイオード部のアノード側(第2の端子)がN4に接続される向きで、接続点N4と接続点N1との間に接続されている。   In the second switch SWX, the cathode side (first terminal) of the diode part is connected to the connection point N1, and the anode side (second terminal) of the diode part is connected to N4. It is connected between the connection point N1.

第3のスイッチSWVは、ダイオード部のカソード側(第1の端子)がN3に接続され、アノード側(第2の端子)が接続点N2に接続される向きで、接続点N2と接続点N3との間に接続されている。   In the third switch SWV, the cathode side (first terminal) of the diode part is connected to the node N3, and the anode side (second terminal) is connected to the node N2, and the node N2 and the node N3 are connected. Connected between and.

第4のスイッチSWYは、ダイオード部の、カソード側(第1の端子)が接続点N2に接続され、アノード側(第2の端子)が接続点N4に接続される向きで、接続点N4と接続点N3との間に接続されている。   The fourth switch SWY is arranged such that the cathode side (first terminal) of the diode portion is connected to the connection point N2, and the anode side (second terminal) is connected to the connection point N4. It is connected between the connection point N3.

コンデンサCMは、一端(正極側)が接続点N3に接続され、他端(負極側)が接続点N4に接続されている。コンデンサCMは、一般的な平滑コンデンサの1/4〜1/10の大きさの容量を持つ。   One end (positive electrode side) of the capacitor CM is connected to the connection point N3, and the other end (negative electrode side) is connected to the connection point N4. The capacitor CM has a capacity of 1/4 to 1/10 that of a general smoothing capacitor.

電圧計115は、コンデンサCMの他端に対する一端の電圧を測定し、その電圧値vを制御部150へ送信する。 Voltmeter 115 measures the end of a voltage to the other end of the capacitor CM, and transmits the voltage value v c to the controller 150.

電流計117は、ブリッジ回路110の入出力端子111から入出力端子112の方向へ流れる電流を測定し、その電流値iを制御部150へ送信する。   The ammeter 117 measures the current flowing from the input / output terminal 111 to the input / output terminal 112 of the bridge circuit 110 and transmits the current value i to the control unit 150.

制御部150は、CPU(Central Processing Unit)151と、RAM(Random Access Memory)152と、ROM(Read Only Memory)153と、入出力部154と、を備える。本実施形態では、RAM152及びROM153によって、制御部150の記憶部が構成されているが、この記憶部は、他の記憶装置を含んで構成されてもよい。また、記憶部は、制御部150の外部にあってもよい。さらに、制御部150の少なくとも一部は、CPU151が行う下記処理の少なくとも一部を実行する専用回路(ASIC(Application Specific Integrated Circuit)など)によって構成されてもよい。   The control unit 150 includes a CPU (Central Processing Unit) 151, a RAM (Random Access Memory) 152, a ROM (Read Only Memory) 153, and an input / output unit 154. In the present embodiment, the storage unit of the control unit 150 is configured by the RAM 152 and the ROM 153, but this storage unit may be configured to include other storage devices. The storage unit may be outside the control unit 150. Furthermore, at least a part of the control unit 150 may be configured by a dedicated circuit (ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like) that executes at least a part of the following processing performed by the CPU 151.

CPU151は、ROM153が記憶するプログラムに従って、制御部150が行う下記処理を実行する。RAM152は、CPU151のメインメモリとして機能する。ROM153は、プログラムや、下記処理中にCPU151に使用される各種データを記憶する。CPU151は、下記処理を、ROM153が記憶するデータを適宜用いて行うものとする。入出力部154は、各種ポートから構成される。制御部150に入出力される制御信号、各種データ等は、入出力部154を介して、CPU151に入出力される。   The CPU 151 executes the following processing performed by the control unit 150 in accordance with a program stored in the ROM 153. The RAM 152 functions as a main memory for the CPU 151. The ROM 153 stores programs and various data used by the CPU 151 during the following processing. The CPU 151 performs the following process using data stored in the ROM 153 as appropriate. The input / output unit 154 includes various ports. Control signals, various data, etc. input / output to / from the control unit 150 are input / output to / from the CPU 151 via the input / output unit 154.

制御部150は、ヒューマンインターフェイスまたは上位の制御系155より与えられるリアクタンスXによって制御を行う。リアクタンスXは、ブリッジ回路110の基本波成分の等価リアクタンス(等価リアクタンス)を意味する指令値である。 The control unit 150 performs control by reactance X * given from the human interface or the upper control system 155. The reactance X * is a command value that means an equivalent reactance (equivalent reactance) of the fundamental wave component of the bridge circuit 110.

制御部150の行う処理は、図2に示すように、入力部159と,PLL部160と、比較部162と,算出部163,164と,PWM部165と,1−パルス制御部168と,出力部170と,から構成されている。   As shown in FIG. 2, the processing performed by the control unit 150 includes an input unit 159, a PLL unit 160, a comparison unit 162, calculation units 163 and 164, a PWM unit 165, a 1-pulse control unit 168, And an output unit 170.

なお、以下の説明では、各記号は下記データを代表する。また、各処理において制御部150は、各データをRAM152及びROM153を活用し、適宜読み書きするものとする。なお、小文字の記号は、値が連続的に変化する瞬時電圧・瞬時電流等のデータ列を表す(例えば電流の瞬時値i)。大文字の記号は、電源の1サイクルごとに更新されるデータを表す(例えば電流の実効値I)。また、ユーザーなどによって指令される指令値には*を付している。
i:ブリッジ回路110の入出力端子111から112の方向に流れる電流(実測)
I:電流値iの実効電流値(iから計算される)
v:ブリッジ回路110の入出力端子112に対する111の電圧値(本実施形態の動作においては制御に用いられない)
:ブリッジ回路110の入出力端子112に対する111の実効電圧値(計算値)
θ:電流iの位相(計算値,電流が最大になる時点を0度とする)
:コンデンサCMの電圧の値(実測)
:コンデンサCMの電圧の値(計算値)
c.peak:コンデンサCMのピーク電圧の値(ユーザーによって設定,電圧値vのピーク値より大きな値)
ref+:リファレンス電圧(ブリッジ回路110に発生する電圧の基本波成分波形であって、ユーザーが所望のもの)
:ブリッジ回路110の基本波成分の等価リアクタンスの指令値
:ブリッジ回路110のコンデンサCMのリアクタンスX(コンデンサCMの容量から計算値)
t0:大きさが±1で振幅する三角波
:電圧値v を包絡線とする三角波
In the following description, each symbol represents the following data. In each process, the control unit 150 reads / writes each data appropriately using the RAM 152 and the ROM 153. Note that the lowercase symbols represent data strings such as instantaneous voltage and instantaneous current whose values change continuously (for example, instantaneous value i of current). The capital letters represent data that is updated every cycle of the power supply (for example, the effective current value I). In addition, a command value commanded by a user or the like is marked with *.
i: Current flowing in the direction of the input / output terminals 111 to 112 of the bridge circuit 110 (actual measurement)
I: Effective current value of current value i (calculated from i)
v: A voltage value of 111 with respect to the input / output terminal 112 of the bridge circuit 110 (not used for control in the operation of the present embodiment).
V * : The effective voltage value of 111 with respect to the input / output terminal 112 of the bridge circuit 110 (calculated value)
θ: Phase of current i (calculated value, the time when the current becomes maximum is 0 degree)
v c : voltage value of capacitor CM (actual measurement)
v c *: the value of the voltage of the capacitor CM (calculated)
V c. peak : The peak voltage value of the capacitor CM (set by the user, larger than the peak value of the voltage value v)
v ref + : Reference voltage (the fundamental wave component waveform of the voltage generated in the bridge circuit 110, which is desired by the user)
X * : Command value of equivalent reactance of fundamental wave component of bridge circuit 110 Xc : Reactance Xc of capacitor CM of bridge circuit 110 (calculated value from capacitance of capacitor CM)
v t0 : Triangular wave with amplitude of ± 1 and v t : Triangular wave with voltage value v c * as envelope.

また、以下の説明では、理解を容易にするため、ブリッジ回路110の入出力端子111から112の方向に流れる実効電流は一定(電流値Iは一定)であるとする。   In the following description, it is assumed that the effective current flowing in the direction from the input / output terminals 111 to 112 of the bridge circuit 110 is constant (the current value I is constant) for easy understanding.

入力部159には、電圧計115及び電流計117から電圧値v及び電流値iが入力される。制御部150は、入力されたデータに基づいてRAM152のデータを適宜更新する。
また、入力部159は、外部の制御系155から各種データを受信する。また、入力部159はユーザーインターフェース(図示せず)を備える。ユーザーは、外部の制御系155またはこのユーザーインターフェースを介して等価リアクタンスXを制御部150に指示する。制御部150は、指示された等価リアクタンスXに基づいてRAM152のリアクタンスXを更新する。また、入力部159は、V=X×Iを計算しVを更新する。
また、入力部159は、ユーザーインターフェースを介して、ユーザーが他のデータを入力することもできる。制御部150は、RAM152の各データを入力された各データに更新する。
また、制御部150は、故障やデータの不備などがあると、入力部159のユーザーインターフェースを介して、ユーザーに適切な処置を求める。
The input unit 159, the voltage value v c and the current value i from the voltmeter 115 and an ammeter 117 is input. The control unit 150 appropriately updates the data in the RAM 152 based on the input data.
The input unit 159 receives various data from the external control system 155. The input unit 159 includes a user interface (not shown). The user instructs the control unit 150 of the equivalent reactance X * via the external control system 155 or this user interface. The control unit 150 updates the reactance X * of the RAM 152 based on the instructed equivalent reactance X * . Also, the input unit 159 calculates V * = X * × I and updates V * .
The input unit 159 can also allow the user to input other data via the user interface. The control unit 150 updates each data in the RAM 152 to each input data.
In addition, when there is a failure or data deficiency, the control unit 150 requests an appropriate measure from the user via the user interface of the input unit 159.

PLL部160は、電流値iの位相θ,周波数f及び実効電流値Iを検出する。なお、位相θは、電流値iが最大になる時点を0度とする。検出された周波数f及び位相θはRAM152に保存される。   The PLL unit 160 detects the phase θ, the frequency f, and the effective current value I of the current value i. The phase θ is set to 0 degree when the current value i becomes maximum. The detected frequency f and phase θ are stored in the RAM 152.

比較部162は、記憶されている等価リアクタンスXとリアクタンスXとを比較し、その大小によって、算出部163,164若しくは168を実行する。 The comparison unit 162 compares the stored equivalent reactance X * with the reactance Xc, and executes the calculation units 163, 164, or 168 depending on the magnitude.

<Xの場合、算出部163が実行される。具体的には、下記の数式1に定められた計算を実行する。数式1によって、コンデンサCMのリアクタンスXを用いて、X<Xの場合の次の周期におけるコンデンサCMの電圧値v (θ)が求まる。 When X * < Xc , the calculation unit 163 is executed. Specifically, the calculation defined in Equation 1 below is executed. Using the reactance X c of the capacitor CM, the voltage value v c * (θ) of the capacitor CM in the next period when X * <X c is obtained from Equation 1.

Figure 0006372642
Figure 0006372642

>Xの場合、算出部164が実行される。具体的には、下記の数式2に定められた計算を実行する。数式2によって、コンデンサCMのリアクタンスXを用いて、X>Xの場合の次の周期におけるコンデンサCMの電圧値v (θ)が求まる。 When X * > Xc , the calculation unit 164 is executed. Specifically, the calculation defined in Equation 2 below is executed. According to Equation 2, the voltage value v c * (θ) of the capacitor CM in the next cycle when X * > X c is obtained using the reactance X c of the capacitor CM.

Figure 0006372642
Figure 0006372642

算出部163または164によって電流値v (θ)が求まると、PWM制御部165が実行される。 When the current value v c * (θ) is obtained by the calculation unit 163 or 164, the PWM control unit 165 is executed.

PWM制御部165は、数式1または2で求まったコンデンサCMの電圧値v (θ)を用いてブリッジ回路110をPWM制御する。
PWM制御部165は、図3及び図4に示す特殊なPWMを行う。PWM制御部165は、まず、算出部163または164で算出された±v (θ)を包絡線とする振幅の変化する三角波vを作る。具体的には、所望のスイッチング周波数をもった大きさが±1の三角波vt0にv (θ)を乗ずる。
The PWM control unit 165 performs PWM control on the bridge circuit 110 using the voltage value v c * (θ) of the capacitor CM obtained by Expression 1 or 2.
The PWM control unit 165 performs special PWM shown in FIGS. First, the PWM control unit 165 creates a triangular wave v t whose amplitude changes with ± v c * (θ) calculated by the calculation unit 163 or 164 as an envelope. Specifically, a triangular wave v t0 having a magnitude of ± 1 having a desired switching frequency is multiplied by v c * (θ).

次に、PWM制御部165は、リファレンス電圧vref+を三角波vと比較しゲート信号SGU,SGXを作成する。本実施形態では、PWM制御部165は、リファレンス電圧vref+が三角波vより大きい場合に、ゲート信号SGUをオン信号にし、ゲート信号SGXをオフ信号にする。PWM制御部165は、リファレンス電圧が三角波vより小さい場合に、ゲート信号SGUをオフ信号にし、ゲート信号SGXをオン信号にする。
同様に、PWM制御部165は、リファレンス電圧vref+のマイナス値vref−を上記三角波vと比較しゲート信号SGV,SGYを作成する。PWM制御部165は、三角波vのほうが大きい場合に、ゲート信号SGVをオフ信号にし、ゲート信号SGYをオン信号にする。PWM制御部165は、三角波vのほうが小さい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。
Next, the PWM control unit 165 compares the reference voltage v ref + with the triangular wave v t and generates gate signals SGU and SGX. In the present embodiment, when the reference voltage v ref + is larger than the triangular wave v t , the PWM control unit 165 turns on the gate signal SGU and turns off the gate signal SGX. When the reference voltage is smaller than the triangular wave v t , the PWM control unit 165 turns off the gate signal SGU and turns on the gate signal SGX.
Similarly, the PWM control unit 165 compares the negative value v ref− of the reference voltage v ref + with the triangular wave v t to generate gate signals SGV and SGY. When the triangular wave v t is larger, the PWM control unit 165 turns off the gate signal SGV and turns on the gate signal SGY. When the triangular wave v t is smaller, the PWM control unit 165 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY.

また、PWM制御部165は、電源電圧周期の過去1サイクル分のコンデンサCMの実際の電圧値vと算出部163で求めた電圧値v を比較し、この差が0になるように、ゲート信号の位相をフィードバック制御する(具体的には、vref+の位相を制御する)。例えば、電圧値v の方が大きいときは位相を遅らせ、小さい時は位相を進める。 Further, the PWM control unit 165 compares the actual voltage value v c of the capacitor CM for the past one cycle of the power supply voltage cycle with the voltage value v c * obtained by the calculation unit 163 so that the difference becomes zero. The feedback control is performed on the phase of the gate signal (specifically, the phase of v ref + is controlled). For example, when the voltage value v c * is larger, the phase is delayed, and when it is smaller, the phase is advanced.

=Xの場合、1−パルス制御部170が実行される。PLL部160で求めた周波数(すなわち交流電源VSの周波数)で制御部150は、ブリッジ回路110をスイッチング制御する。具体的には、0度≦θ<180度で、ゲート信号SGU及びSGYをオンにし、ゲート信号SGV及びSGXをオフにする。また、180≦θ<360でゲート信号SGU及びSGYをオフにしゲート信号SGV及びSGXをオンにする。なお、先述したように、SGUとSGXが同時にオンすることはなく、SGVとSGYは同時にオンすることはない。 When X * = Xc , the 1-pulse controller 170 is executed. The control unit 150 performs switching control of the bridge circuit 110 at the frequency obtained by the PLL unit 160 (that is, the frequency of the AC power supply VS). Specifically, when 0 degree ≦ θ <180 degrees, the gate signals SGU and SGY are turned on, and the gate signals SGV and SGX are turned off. Further, when 180 ≦ θ <360, the gate signals SGU and SGY are turned off and the gate signals SGV and SGX are turned on. As described above, SGU and SGX are not simultaneously turned on, and SGV and SGY are not simultaneously turned on.

また、1−パルス制御部170は、上述の数式1を計算して電圧値v を算出する。1−パルス制御部170は、算出された電圧値v と過去1サイクル分のコンデンサCMの実際の電圧値vとを比較し、この差が0になるように、ゲート信号をオンからオフへ切り替えるタイミングを制御する。 Also, the 1-pulse control unit 170 calculates the voltage value v c * by calculating Equation 1 above. 1-Pulse control unit 170 compares the calculated voltage value v c * with the actual voltage value v c of capacitor CM for the past one cycle, and sets the gate signal from ON so that this difference becomes zero. Controls when to switch off.

出力部170は、算出部163並びに164及び1−パルス制御部168で定まった各ゲート信号を出力し、各ゲートGU乃至GYに供給する。   The output unit 170 outputs the gate signals determined by the calculation units 163 and 164 and the 1-pulse control unit 168 and supplies the gate signals to the gates GU to GY.

制御部150は、以上の処理を、適宜繰り返す。   The control unit 150 repeats the above processing as appropriate.

(第1の実施の形態:具体的な制御及び動作)
以上説明した構成によって、無効電力制御装置100は、以下に説明するのように無効電力を制御する。
なお、以下の説明では、初期に指令される等価リアクタンスXがコンデンサCMのリアクタンスXより小さく、ユーザーの指令によって等価リアクタンスXがしだいに大きくなっていくものとして説明する。
(First embodiment: specific control and operation)
With the configuration described above, the reactive power control apparatus 100 controls reactive power as described below.
In the following description, it is assumed that the equivalent reactance X * that is initially commanded is smaller than the reactance Xc of the capacitor CM, and that the equivalent reactance X * gradually increases with the user's command.

無効電力制御装置100が動作を開始すると、制御部150は、RAM152及びROM153に記憶されている各種データ・プログラムに従いブリッジ回路110の制御を開始する。   When the reactive power control apparatus 100 starts operation, the control unit 150 starts control of the bridge circuit 110 according to various data programs stored in the RAM 152 and the ROM 153.

制御部150は、入力部159に、電圧計115からコンデンサCMの電圧値vを,電流計117からブリッジ回路110を流れる電流値iを、外部の制御系から等価リアクタンスXを入力される。また、制御部150は、入力部159において、入力された等価リアクタンスXからブリッジ回路110に発生すべき電圧の実効電圧値Vを特定する。 Controller 150, an input unit 159, the voltage value v c of the capacitor CM voltmeter 115, a current value i flowing through the bridge circuit 110 from the ammeter 117 is input the equivalent reactance X * from an external control system . Further, the control unit 150 specifies an effective voltage value V * of a voltage to be generated in the bridge circuit 110 from the input equivalent reactance X * at the input unit 159.

制御部150は、算出部160において、入力部159で入力された電流値iに基づいて、電流値iの位相θ,周波数f及び実効電流値Iを検出する。   In the calculation unit 160, the control unit 150 detects the phase θ, the frequency f, and the effective current value I of the current value i based on the current value i input by the input unit 159.

制御部150は、比較部162において、入力部159で入力された等価リアクタンスXとコンデンサCMの実際のリアクタンスXを比較する。 In the comparison unit 162, the control unit 150 compares the equivalent reactance X * input from the input unit 159 with the actual reactance Xc of the capacitor CM.

(X<Xの時の動作)
初期状態では等価リアクタンスXがリアクタンスXより小さいため、制御部150は、算出部163の計算を実行する。すなわち、制御部150は、数式1を計算することにより、入力部159で算出した電圧値VからコンデンサCMの電圧値v (θ)を求める。
(Operation when X * < Xc )
Since the equivalent reactance X * is smaller than the reactance Xc in the initial state, the control unit 150 executes the calculation of the calculation unit 163. That is, the control unit 150 calculates Formula 1 to obtain the voltage value v c * (θ) of the capacitor CM from the voltage value V * calculated by the input unit 159.

制御部150は、PWM制御部165において、電圧値v (θ)に基づいてゲート信号を作成する。 In the PWM control unit 165, the control unit 150 creates a gate signal based on the voltage value v c * (θ).

具体的には、制御部150は、三角波vt0に電圧値v (θ)を乗じて、三角波vを生成する。三角波vは、包絡線が±v (θ)である三角波となる。
制御部150は、PWM制御部165において、リファレンス電圧vref+及びvref−と三角波Vとを比較することによりゲート信号を作成する。
Specifically, the control unit 150 generates the triangular wave v t by multiplying the triangular wave v t0 by the voltage value v c * (θ). The triangular wave v t is a triangular wave whose envelope is ± v c * (θ).
In the PWM control unit 165, the control unit 150 creates a gate signal by comparing the reference voltages v ref + and v ref− with the triangular wave V t .

制御部150は、出力部170から、ゲート信号をゲートGU,GV,GX及びGYへ送信する。スイッチSWU,SWV,SWX及びSWYは、受信したゲート信号に従い、スイッチのオン・オフを切り替える。   The control unit 150 transmits a gate signal from the output unit 170 to the gates GU, GV, GX, and GY. The switches SWU, SWV, SWX, and SWY switch on / off according to the received gate signal.

これによって、図5に示すように、ブリッジ回路110を流れる電流(電流値i)の位相から基本波成分が90度ずれた電圧がブリッジ回路に発生する(電圧値v)。すなわち、ここでは無効電力が発生している。また、ブリッジ回路110の実際の等価リアクタンスXがコンデンサCMの実際のリアクタンスより小さくなるため、コンデンサCMの電圧(電圧値v)が0電圧まで落ちている。なお、図5においては、波形を見やすくするために、リファレンス電圧vref+等の周波数を小さくして表示している。
また、コンデンサ電圧値v の包絡線を持った三角波vを用いることによって、
高調波(スイッチング周波数より低い周波数成分の高調波)の少ない電圧(電圧値v)を発生させることができる。
As a result, as shown in FIG. 5, a voltage in which the fundamental component is shifted by 90 degrees from the phase of the current (current value i) flowing through the bridge circuit 110 is generated in the bridge circuit (voltage value v). That is, reactive power is generated here. In addition, since the actual equivalent reactance X of the bridge circuit 110 is smaller than the actual reactance of the capacitor CM, the voltage (voltage value v c ) of the capacitor CM has dropped to 0 voltage. In FIG. 5, in order to make the waveform easier to see, the frequency of the reference voltage v ref + is reduced and displayed.
Further, by using a triangular wave v t having an envelope of the capacitor voltage value v c * ,
A voltage (voltage value v) with less harmonics (harmonics having a frequency component lower than the switching frequency) can be generated.

(X=Xの時の動作)
ユーザーが入力部159を介して、等価リアクタンスXの値を変更すると、RAM152の等価リアクタンスXの値が更新される。リアクタンスXの変化に伴い、制御部150は、電圧値v 等各種データの値を更新する。更新が完了すると、制御部150は、出力部170から、更新されたデータに基づいたゲート信号をゲートGU,GV,GX及びGYへ送信する。スイッチSWU,SWV,SWX及びSWYは、ゲート信号を受信し、スイッチのオン・オフを切り替える。
更に、ユーザーが等価リアクタンスXの値を変更し、等価リアクタンスXがコンデンサCMのリアクタンスXと同じ値になると、制御部150は、比較部162においてX=Xを判断し、1−パルス制御部168を実行する。
(Operation when X * = Xc )
When the user changes the value of the equivalent reactance X via the input unit 159, the value of the equivalent reactance X * in the RAM 152 is updated. As the reactance X * changes, the control unit 150 updates the values of various data such as the voltage value v c * . When the update is completed, the control unit 150 transmits a gate signal based on the updated data from the output unit 170 to the gates GU, GV, GX, and GY. The switches SWU, SWV, SWX and SWY receive the gate signal and switch the switch on and off.
Furthermore, the user changes the equivalent reactance X * value, the equivalent reactance X * is the same value as the reactance X c of a capacitor CM, the control unit 150 determines X * = X c in the comparison section 162, 1 -Run the pulse controller 168;

制御部150は、1−パルス制御部168により、入出力端子111から112への方向で流れる電流のピークで、ゲート信号SGU及びSGYをオンにし、ゲート信号SGV及びSGXをオフにする。そして制御部150は、1−パルス制御部168により、入出力端子112から111への方向で流れる電流のピークで、ゲート信号SGU及びSGYをオフにし、ゲート信号SGV及びSGXをオンにする。
作成されたゲート信号は、出力部170から各ゲートへ供給される。スイッチSWU,SWV,SWX及びSWYは、ゲート信号を受信し、スイッチのオン・オフを切り替える。
The controller 150 uses the 1-pulse controller 168 to turn on the gate signals SGU and SGY and turn off the gate signals SGV and SGX at the peak of the current flowing in the direction from the input / output terminals 111 to 112. Then, the control unit 150 causes the 1-pulse control unit 168 to turn off the gate signals SGU and SGY and turn on the gate signals SGV and SGX at the peak of the current flowing in the direction from the input / output terminal 112 to 111.
The created gate signal is supplied from the output unit 170 to each gate. The switches SWU, SWV, SWX and SWY receive the gate signal and switch the switch on and off.

これによって、図6に示すように、ブリッジ回路110を流れる電流(電流値i)の位相から基本波成分が90度ずれた電圧がブリッジ回路に発生する(電圧値v)。また、ブリッジ回路110の実際の等価リアクタンスXがコンデンサCMの実際のリアクタンスと同じになるため、コンデンサCMの電圧(電圧値v)がブリッジ回路110の電圧の絶対値と等しくなる。この場合、コンデンサCMを直接接続した場合と同じことを意味するので、高調波が少ない。また、電源周波数の1周期に1度しかスイッチングしないので、損失がすくない。 As a result, as shown in FIG. 6, a voltage in which the fundamental component is shifted by 90 degrees from the phase of the current (current value i) flowing through the bridge circuit 110 is generated in the bridge circuit (voltage value v). Further, since the actual equivalent reactance X of the bridge circuit 110 is the same as the actual reactance of the capacitor CM, the voltage (voltage value v c ) of the capacitor CM becomes equal to the absolute value of the voltage of the bridge circuit 110. In this case, since it means the same as the case where the capacitor CM is directly connected, there are few harmonics. Further, since switching is performed only once in one cycle of the power supply frequency, loss is not great.

(X>Xの時の動作)
さらにユーザーが等価リアクタンスXの値をより大きくしリアクタンスXより大きくなると、制御部150は比較部162においてX>Xを判定し、算出部154の計算を実行する。すなわち、制御部150は、数式2を計算することにより、コンデンサCMの電圧値v (θ)を更新する。
(Operation when X * > Xc )
When the user further increases the value of the equivalent reactance X * to be larger than the reactance Xc , the control unit 150 determines X * > Xc in the comparison unit 162 and executes the calculation of the calculation unit 154. That is, the control unit 150 updates the voltage value v c * (θ) of the capacitor CM by calculating Formula 2.

電圧値v (θ)が更新されると、制御部150は、PWM制御部165において、電圧値v (θ)に基づいてゲート信号を作成する。
制御部150は、三角波vt0に電圧値v (θ)を乗じて、三角波vを生成する。本実施形態において制御部150は、包絡線が±v(θ)の三角波vになる。
When the voltage value v c * (θ) is updated, the control unit 150 causes the PWM control unit 165 to create a gate signal based on the voltage value v c * (θ).
The controller 150 multiplies the triangular wave v t0 by the voltage value v c * (θ) to generate a triangular wave v t . In the present embodiment, the control unit 150 becomes a triangular wave v t whose envelope is ± v c (θ).

次に制御部150は、PWM制御部165において、リファレンス電圧値vref+と三角波vとを比較することによりゲート信号を作成する。 Next, in the PWM control unit 165, the control unit 150 creates a gate signal by comparing the reference voltage value v ref + with the triangular wave v t .

ゲート信号が作成されると、制御部150は、出力部170から、ゲート信号をゲートGU,GV,GX及びGYへ送信する。スイッチSWU,SWV,SWX及びSWYは、制御部150からゲート信号を受信し、スイッチのオン・オフを切り替える。   When the gate signal is generated, the control unit 150 transmits the gate signal from the output unit 170 to the gates GU, GV, GX, and GY. The switches SWU, SWV, SWX, and SWY receive the gate signal from the control unit 150 and switch the switch on and off.

これによって、図7に示すように、ブリッジ回路110を流れる電流(電流値i)の位相から基本波成分が90度ずれた電圧がブリッジ回路に発生する(電圧値v)。すなわち、ここでは無効電力が発生している。また、ブリッジ回路110の実際の等価リアクタンスXがコンデンサCMの実際のリアクタンスより大きくなるため、コンデンサCMの電圧(電圧値v)が0電圧まで落ちることがない。なお、図7においては、波形を見やすくするために、リファレンス電圧値vref+等の周波数を小さくして表示している。
また、コンデンサ電圧値v の包絡線を持った三角波vを用いることによって、
高調波(三角波vのスイッチング周波数より低い周波数成分)の少ない電圧(電圧値v)を発生させることができる。
As a result, as shown in FIG. 7, a voltage in which the fundamental component is shifted by 90 degrees from the phase of the current (current value i) flowing through the bridge circuit 110 is generated in the bridge circuit (voltage value v). That is, reactive power is generated here. In addition, since the actual equivalent reactance X of the bridge circuit 110 becomes larger than the actual reactance of the capacitor CM, the voltage (voltage value v c ) of the capacitor CM does not drop to 0 voltage. In FIG. 7, in order to make the waveform easier to see, the frequency of the reference voltage value v ref + and the like is reduced and displayed.
Further, by using a triangular wave v t having an envelope of the capacitor voltage value v c * ,
Harmonic small voltages (triangular wave v t lower frequency components than the switching frequency of) (voltage value v) can be generated.

上述したように無効電力制御装置100によって任意のXに対して制御が可能である。よって、電源VSと負荷LDとの間にある任意の大きさの誘導性リアクタンスを任意に補償することが可能である。すなわち、無効電力制御装置100は任意の無効電力を制御可能である。 As described above, the reactive power control apparatus 100 can control any X * . Therefore, it is possible to arbitrarily compensate for an inductive reactance having an arbitrary magnitude between the power supply VS and the load LD. That is, the reactive power control apparatus 100 can control arbitrary reactive power.

(第1の実施の形態:まとめ)
以上説明したように、本実施形態に係る無効電力制御装置100によって、任意の無効電力を交流電力回路に供給可能である。無効電力制御装置100は、ブリッジ回路110の等価リアクタンスXを制御することによって、無効電力を制御することができる。
(First embodiment: summary)
As described above, any reactive power can be supplied to the AC power circuit by the reactive power control apparatus 100 according to the present embodiment. The reactive power control apparatus 100 can control reactive power by controlling the equivalent reactance X of the bridge circuit 110.

特に、交流電源VSの出力周波数におけるブリッジ回路110の等価リアクタンスXがコンデンサCMのリアクタンスより小さい場合を含むため、一般的なSSSCなどで用いられるコンデンサに比べて、極めて容量の小さいコンデンサを用いることができる。
また、コンデンサCMのリアクタンスXに基づいて求まるコンデンサCMの電圧値v から三角波vを作成することにより、コンデンサ電圧の大きな脈動に対しても、適切な無効電力の制御が可能である。
また、コンデンサCMの電圧が0電圧まで下がる場合と下がらない場合と(X<X及びX=XあるいはX>Xの場合)で制御を切り替えることにより高調波の少ない制御が可能である。特に、数式1,2によって将来のコンデンサCMの電圧を求めることが可能であるため、実際に測定するよりも安定した制御が可能である。
また、ブリッジ回路110の等価リアクタンスXとブリッジ回路110のコンデンサCMのリアクタンスXの値が同じ時は、電源周波数と同じ周波数でスイッチングが可能であるため、スイッチング損失を低く抑えられる。
また、PWM制御の場合は、コンデンサCMの電圧の位相と、ブリッジ回路110を流れる電流の位相が90度ずれるためスイッチング損失がより低くなる。コンデンサ電圧が一定である一般的な電圧形コンバータと比較するとスイッチング損失は最大半分である。
In particular, since the equivalent reactance X of the bridge circuit 110 at the output frequency of the AC power supply VS is smaller than the reactance of the capacitor CM, it is necessary to use a capacitor having a very small capacity compared to a capacitor used in a general SSSC or the like. it can.
Further, by generating a triangular wave v t from the voltage value v c * of the capacitor CM obtained based on the reactance X c of the capacitor CM, it is possible to appropriately control reactive power even for a large pulsation of the capacitor voltage. .
Further, it is possible to control with less harmonics by switching the control depending on whether the voltage of the capacitor CM drops to 0 voltage or not (when X < Xc and X = Xc or X> Xc ). . In particular, since the voltage of the capacitor CM in the future can be obtained by Formulas 1 and 2, more stable control than actual measurement is possible.
When the equivalent reactance X * of the bridge circuit 110 and the reactance Xc of the capacitor CM of the bridge circuit 110 are the same, switching can be performed at the same frequency as the power supply frequency, so that the switching loss can be kept low.
In the case of PWM control, the phase of the voltage of the capacitor CM and the phase of the current flowing through the bridge circuit 110 are shifted by 90 degrees, so that the switching loss becomes lower. The switching loss is halved in comparison with a general voltage source converter in which the capacitor voltage is constant.

(第1の実施の形態:応用及び変形例)
以上、本発明の第1の形態を説明したが、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。
例えば、上記説明では1−パルス制御について、X=Xの時と説明したが、もちろんこの1点に限定しなくてもよく、無効電力制御装置100の運用方法に合わせて1−パルス制御の範囲を適切に設定するのが好ましい。例えば、範囲をX=X±5%などとしてもよい。許容される高調波の量などによって適切に設定することが好ましい。この場合、オン時間を調整したり、各ゲート信号の位相を制御するのが好ましい。加えて、コンデンサCMを介さずに電流が流れる期間を設けてもよい。例えば、θ=0度とθ=180度の周辺に、第1のスイッチSWU及び第3のスイッチSWVをオンにし、第2のスイッチSWX及びSWYをオフにする、あるいは、第1のスイッチSWU及び第3のスイッチSWVをオフにし、第2のスイッチSWX及びSWYをオンにする期間を設ける。また、X<Xの時、あるいは、X>Xの時に上述の1−パルス制御を行い、それ以外では上述のPWM制御を行うように制御されてもよい。
(First embodiment: application and modification)
The first embodiment of the present invention has been described above, but the embodiment of the present invention is not limited to the above.
For example, in the above description, 1-pulse control has been described as when X * = Xc , but of course, it is not limited to this one point, and 1-pulse control may be performed in accordance with the operation method of the reactive power control apparatus 100. It is preferable to appropriately set the range. For example, the range may be X * = Xc ± 5%. It is preferable to set appropriately depending on the amount of harmonics allowed. In this case, it is preferable to adjust the on-time or control the phase of each gate signal. In addition, a period in which current flows without passing through the capacitor CM may be provided. For example, in the vicinity of θ = 0 degrees and θ = 180 degrees, the first switch SWU and the third switch SWV are turned on, the second switches SWX and SWY are turned off, or the first switch SWU and A period is provided in which the third switch SWV is turned off and the second switches SWX and SWY are turned on. Further, the above-described 1-pulse control may be performed when X * < Xc or X * > Xc , and the above-described PWM control may be performed otherwise.

また、PWMにおけるゲート信号の作成も上記例に限定されない。コンデンサCMの実際のリアクタンスXに基づいて求まる電圧値v (θ)からスイッチングパターンを作成することが重要であり、一般的に知られている他の制御が応用可能である。 The creation of the gate signal in PWM is not limited to the above example. It is important to create a switching pattern from the voltage value v c * (θ) obtained based on the actual reactance X c of the capacitor CM, and other generally known controls can be applied.

また、上記実施形態では三角波比較法によるPWM制御を行ったが、制御はこれに限定されない。例えば、固定パルスパターンでもよい。
また、X<Xの場合であれば、電源周波数の一周期においてのゲート信号のデューティーはほぼ一定になる。そのため、X<Xの場合は、等価リアクタンスXにするデューティーを予め設定しておき、等価リアクタンスXに対応して、その周期のデューティーを設定してもよい。
In the above embodiment, the PWM control by the triangular wave comparison method is performed, but the control is not limited to this. For example, a fixed pulse pattern may be used.
If X * < Xc , the duty of the gate signal in one cycle of the power supply frequency is substantially constant. Therefore, in the case of X * <X c, may be set a duty for the equivalent reactance X * in advance, corresponding to the equivalent reactance X *, it may be set the duty of the cycle.

また、上記実施形態では、無効電力制御装置100で消費される有効電力は無いとして説明したが、消費される有効電力を補充してもよい。例えば、外部の電源から電力を供給してもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated that there was no active power consumed with the reactive power control apparatus 100, you may supplement the consumed active power. For example, power may be supplied from an external power source.

また、上述の説明は、電流が一定であるとして説明したが、電圧が一定の場合でもよい。   In the above description, the current is constant. However, the voltage may be constant.

また、上記無効電力制御装置100は、ブリッジ回路110を交流電力回路に直列に接続することによって無効電力を制御供給した。他方、ブリッジ回路110を交流電力回路に並列に接続することによって無効電力を供給することも可能である。すなわち、STATCOMに応用可能である。   The reactive power control apparatus 100 controls and supplies reactive power by connecting the bridge circuit 110 in series with an AC power circuit. On the other hand, it is possible to supply reactive power by connecting the bridge circuit 110 in parallel with an AC power circuit. That is, it can be applied to STATCOM.

(第2の実施の形態)
以下、無効電力制御装置100をSTATCOMに応用した、本発明の第2の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention in which the reactive power control apparatus 100 is applied to STATCOM will be described with reference to the drawings.

(第2の実施の形態:構成)
本発明の実施の形態に係る無効電力制御装置200は、図8に示すように、三相交流電力回路280に、デルタ接続された3つのユニット201から構成されている。
(Second Embodiment: Configuration)
As shown in FIG. 8, reactive power control apparatus 200 according to the embodiment of the present invention includes three units 201 that are delta-connected to three-phase AC power circuit 280.

三相交流電力回路280は、R相,S相及びT相から構成されている。本実施形態では、三相交流電力回路280は、200V,50Hzの三相交流電源から交流電圧を供給された送電線である。   The three-phase AC power circuit 280 includes an R phase, an S phase, and a T phase. In the present embodiment, the three-phase AC power circuit 280 is a transmission line supplied with an AC voltage from a 200 V, 50 Hz three-phase AC power source.

3つのユニット201はそれぞれ同様の構成をしている。これらは、無効電力制御装置200とリアクトル205の直列回路から構成されている。無効電力制御装置200に発生する電圧をVconvとすると、線間電圧とVconvとの差がリアクトル205に印加される。これによりリアクトル205に電流が流れ無効電力が発生する。それぞれの無効電力制御装置200は、電圧Vconvを制御することでリアクトル205に印加される電圧を制御するため、無効電力を制御することができる。 The three units 201 have the same configuration. These are composed of a series circuit of a reactive power control device 200 and a reactor 205. The voltage generated in the reactive power control device 200 when the V conv, the difference between the line voltage and V conv is applied to the reactor 205. As a result, a current flows through the reactor 205 and reactive power is generated. Since each reactive power control device 200 controls the voltage applied to the reactor 205 by controlling the voltage V conv , the reactive power can be controlled.

なお、以下では、理解を容易にするため、R相とS相との間に接続されている単相のユニット201を代表して説明する。   In the following, for ease of understanding, the single-phase unit 201 connected between the R phase and the S phase will be described as a representative.

ユニット201は、図9に示すように、リアクトル205と無効電力制御装置200との直列回路から構成されている。   As shown in FIG. 9, the unit 201 includes a series circuit of a reactor 205 and a reactive power control device 200.

リアクトル205の一端はR相に接続されている。
無効電力制御装置200は、ブリッジ回路110と電圧計246並びに247と制御部250とを備える。
One end of the reactor 205 is connected to the R phase.
The reactive power control device 200 includes a bridge circuit 110, a voltmeter 246 and 247, and a control unit 250.

ブリッジ回路110は、上述の第1の実施形態のブリッジ回路110と同様である。   The bridge circuit 110 is the same as the bridge circuit 110 of the first embodiment described above.

ブリッジ回路110は、入出力端子111をリアクトル205の他端に接続され、入出力端子112をS相に接続されている。   In the bridge circuit 110, the input / output terminal 111 is connected to the other end of the reactor 205, and the input / output terminal 112 is connected to the S phase.

電圧計246は、ブリッジ回路110のコンデンサCMの電圧値vを計測し、その値を制御部250へ送信する。
電圧計247は、R相とS相との線間電圧値vを計測し、制御部250へ送信する。
Voltmeter 246, the voltage value v c of the capacitor CM of the bridge circuit 110 measures and sends the value to the control unit 250.
Voltmeter 247 measures the line voltage value v s between the R-phase and S-phase, and transmits to the control unit 250.

制御部250は、CPUやメモリ、RAMから構成されている。制御部250は、ブリッジ回路110の等価リアクタンスXの大きさによって、制御を切り替える。
具体的には、図10に示す各機能部を実現することによって後述の制御を行う。
なお、以下の説明では、各記号は下記データを代表する。また、各処理において制御部250は、各データを内部のRAM及びROMを活用し、適宜読み書きする。
なお、小文字の記号は、値が連続的に変化するデータ列である(例えば電流の瞬時値i)。大文字の記号は、電源の1サイクルごとに更新されるデータである(例えば電流の実効値I)。また、指令値には*を付している。
i:ブリッジ回路110の入出力端子111から112の方向に流れる電流値(本実施形態の動作においては制御に用いられない)
I:ブリッジ回路110の入出力端子111から112の方向に流れる電流実効値(指令値)
Imax:ブリッジ回路110の入出力端子111から112の方向に流れる電流の期待される最大値(ユーザーによって設定する値)
conv:ブリッジ回路110の入出力端子112に対すると111の電圧(本実施形態の動作においては制御に用いられない)
conv:ブリッジ回路110の入出力端子112に対すると111の実効電圧(計算)
:コンデンサ電圧(実測値)
:コンデンサ電圧(IやVconvから求まる計算値であり指令値)
c. * peak:コンデンサCMのピーク電圧(指令値)
:線間電圧(実測値)
:線間電圧の実効値(vから求まる計算値)
θ:電圧値vの位相(vから求める計算値。負から正に切り替わる零点を0度とする。)
ref+:リファレンス電圧(入出力端子111,112間の所望の波形をもった電圧)
:ブリッジ回路110の等価リアクタンス(この値の大小によって制御部150は、単相電圧型ブリッジ回路110の制御を切り替える。)
:ブリッジ回路110のコンデンサCMのリアクタンス(初期値として制御部250に記憶されている。)
:リアクトル205のリアクタンス(初期値として制御部250に記憶されている。)
The control unit 250 includes a CPU, a memory, and a RAM. The control unit 250 switches control according to the magnitude of the equivalent reactance X of the bridge circuit 110.
Specifically, the below-described control is performed by realizing each functional unit shown in FIG.
In the following description, each symbol represents the following data. In each process, the control unit 250 reads / writes each data as appropriate using the internal RAM and ROM.
The lowercase symbols are data strings whose values change continuously (for example, instantaneous value i of current). The capital letter is data updated every cycle of the power supply (for example, the effective value I of the current). The command value is marked with *.
i: Current value flowing in the direction of the input / output terminals 111 to 112 of the bridge circuit 110 (not used for control in the operation of the present embodiment)
I * : Effective current value (command value) flowing in the direction of the input / output terminals 111 to 112 of the bridge circuit 110
I max : Expected maximum value of current flowing in the direction of the input / output terminals 111 to 112 of the bridge circuit 110 (value set by the user)
v conv : voltage of 111 with respect to the input / output terminal 112 of the bridge circuit 110 (not used for control in the operation of the present embodiment)
V * conv : Effective voltage 111 for the input / output terminal 112 of the bridge circuit 110 (calculation)
v c : Capacitor voltage (actual measured value)
v c * : Capacitor voltage (calculated value and command value obtained from I * and V conv )
V c * peak:. Peak voltage of the capacitor CM (command value)
v s : line voltage (actual measured value)
V s : Effective value of line voltage (calculated value obtained from v s )
theta: voltage v s of the phase (. The calculated value positively switched zeros from negative obtained from v s to 0 °.)
v ref + : Reference voltage (voltage having a desired waveform between the input / output terminals 111 and 112)
X * : equivalent reactance of the bridge circuit 110 (the control unit 150 switches the control of the single-phase voltage bridge circuit 110 depending on the magnitude of this value)
X c : reactance of the capacitor CM of the bridge circuit 110 (stored in the control unit 250 as an initial value)
X L : Reactance of reactor 205 (stored in control unit 250 as an initial value)

制御部250は、図10に示すように、入力部251,PLL部252,算出部253,255,256,257,258,259並びに260,及び,出力部270を備える。   As shown in FIG. 10, the control unit 250 includes an input unit 251, a PLL unit 252, a calculation unit 253, 255, 256, 257, 258 and 259 and 260, and an output unit 270.

入力部251は、ユーザーインターフェース(図示せず)を備える。ユーザーは、このユーザーインターフェースを介して、電流値Imaxを入力する。電流値Imaxは、所望の無効電力を供給するためにブリッジ回路110を流れるべき電流の最大値である。
また、入力部251には、電圧計246からコンデンサCMの電圧値Vが、電圧計247から線間電圧値vが入力される。入力されたデータは、前述のRAMに記憶され、後述の各種動作に使用される。
また、入力部251を介してユーザーは、各種データの閲覧及び更新が可能である。
The input unit 251 includes a user interface (not shown). The user inputs the current value I max via this user interface. The current value I max is the maximum value of the current that should flow through the bridge circuit 110 in order to supply the desired reactive power.
Further, the input unit 251, the voltage value V c of the capacitor CM voltmeter 246, the line voltage value v s voltmeter 247 is inputted. The input data is stored in the above-mentioned RAM and used for various operations described later.
Further, the user can browse and update various data via the input unit 251.

PLL部252は、線間電圧値vの周波数f及び位相を検出する。検出された周波数f及び位相θはRAMに保存される。また、PLL部252は、線間電圧値vの実効電圧値Vを算出する。算出された実効電圧値VはRAMに保存される。 PLL unit 252 detects the frequency f and phase of the line voltage value v s. The detected frequency f and phase θ are stored in the RAM. Also, PLL unit 252 calculates the effective voltage value V s of the line voltage value v s. The calculated effective voltage value V s is stored in RAM.

算出部253は、線間電圧値vに対応する電流値Iを算出する。具体的には、電流値Iは、電圧値vが小さいほど大きく、電圧値vが大きいほど小さくなる。電流値Iが算出されると、RAMに保存されているIが更新される。電流値Iに相当する電流が実際に流れることによって、無効電力補償装置200は、所望の無効電力を三相交流電力回路280に供給することになる。
また、算出部253は電流値Iを一定にすることも可能である。対象箇所の力率を一定にすることを目的にする場合になどには、それに適した電流値Iに設定することが望ましい。
なお、以下では、算出部253は線間電圧値vに対応する電流値Iを算出するものとして説明する。
Calculator 253 calculates the current value I * corresponding to the line voltage value v s. Specifically, the current value I * is greater as the voltage value v s small, the larger the voltage value v s decreases. When the current value I * is calculated, I * is updated that is stored in RAM. When a current corresponding to the current value I * actually flows, the reactive power compensator 200 supplies desired reactive power to the three-phase AC power circuit 280.
The calculation unit 253 can also make the current value I * constant. For example, when the purpose is to make the power factor of the target portion constant, it is desirable to set the current value I * suitable for it.
In the following, the calculation unit 253 will be described as to calculate the current value I * corresponding to the line voltage value v s.

算出部255は、所望の無効電力を補償するのに適したブリッジ回路110の実効電圧値V convを算出する。具体的には、下記の数式3に定められた計算を実行する。数式3によって、電圧値Vconv が求まる。 The calculation unit 255 calculates the effective voltage value V * conv of the bridge circuit 110 suitable for compensating for the desired reactive power. Specifically, the calculation defined in Equation 3 below is executed. The voltage value V conv * is obtained from Equation 3.

Figure 0006372642
Figure 0006372642

算出部256は、算出された最適な電圧値V convと算出された流れるべき電流値IからコンデンサCMの持つべき電圧値v を算出する。具体的には、X=V conv/Iを計算し、X≦Xの場合は下記の数式4,X>Xの場合は数式5,6に定められた計算を実行する。数式4乃至6によって、コンデンサCMの持つべき電圧値v が算出される。 The calculation unit 256 calculates the voltage value v c * that the capacitor CM should have from the calculated optimum voltage value V * conv and the calculated current value I * that should flow. Specifically, X * = V * conv / I * is calculated, and when X *Xc , the following formula 4, and when X * > Xc , the calculations defined in formulas 5 and 6 are executed. To do. The voltage value v c * that the capacitor CM should have is calculated by Equations 4 to 6.

Figure 0006372642
Figure 0006372642

すなわち、X≦Xである場合、数式4によって、電流値Iが流れる場合のコンデンサCMの持つべき電圧値v が求まる。 In other words, when X *Xc , the voltage value v c * that the capacitor CM should have when the current value I * flows is obtained by Equation 4.

Figure 0006372642
Figure 0006372642
Figure 0006372642
Figure 0006372642

すなわち、X>Xの場合、数式5によって、電流値が最大でImaxとなるために必要なコンデンサCMのピーク電圧値が算出され、数式6によって、電流値Iが流れる場合のコンデンサCMの持つべき電圧値v が算出される。 That is, in the case of X * > Xc , the peak voltage value of the capacitor CM necessary for the current value to be I max at the maximum is calculated by Formula 5, and the capacitor when the current value I * flows by Formula 6 The voltage value v c * that the CM should have is calculated.

算出部257は、コンデンサCMに補充すべき有効電力を算出する。
具体的には、算出部257は、算出したコンデンサ電圧の電圧(電圧値v )と実測したコンデンサCMの電圧(電圧値v)とを比較し、その差が0になるように実効電圧値Vactをフィードバック制御する。例えば三相交流電力回路280の1周期間における移動平均を比較してフィードバック制御する。
The calculation unit 257 calculates active power to be supplemented to the capacitor CM.
Specifically, the calculation unit 257 compares the calculated voltage of the capacitor voltage (voltage value v c * ) with the actually measured voltage of the capacitor CM (voltage value v c ), and effectively calculates the difference to be zero. The voltage value V act is feedback controlled. For example, feedback control is performed by comparing moving averages during one period of the three-phase AC power circuit 280.

算出部258は、入出力端子112に対する入出力端子111の電圧の理想的な波形を求める。具体的には、下記の数式7に定められた計算を実行する。数式7によって、リファレンス電圧vref+が求まる。 The calculation unit 258 obtains an ideal waveform of the voltage of the input / output terminal 111 with respect to the input / output terminal 112. Specifically, the calculation defined in Equation 7 below is executed. The reference voltage v ref + is obtained from Equation 7.

Figure 0006372642
Figure 0006372642

数式7によって、発生すべき無効電力(右辺第1項に相当)と、補充すべき有効電力(右辺第2項に相当)と、の両方を考慮したリファレンス電圧が求まる。   According to Equation 7, a reference voltage considering both reactive power to be generated (corresponding to the first term on the right side) and active power to be supplemented (corresponding to the second term on the right side) is obtained.

算出部259は、電流値Iが流れる場合のコンデンサCMの電圧値v を包絡線に持つ三角波vを算出する。具体的には、三角波vt0に電圧値v を乗ずる。 The calculation unit 259 calculates a triangular wave v t having an envelope with the voltage value v c * of the capacitor CM when the current value I * flows. Specifically, the triangular wave v t0 is multiplied by the voltage value v c * .

算出部260は、算出されたリファレンス電圧値vref+と、算出された三角波vを比較する。
算出部260は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより大きい場合に、ゲート信号SGUをオン信号にし、ゲート信号SGXをオフ信号にする。算出部260は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより小さい場合に、ゲート信号SGUをオフ信号にし、ゲート信号SGXをオン信号にする。
同様に、算出部260は、リファレンス電圧値vref+のマイナス値−Vref−を上記三角波vと比較しゲート信号SGV,SGYを作成する。算出部260は、三角波vのほうが大きい場合に、ゲート信号SGVをオフ信号にし、ゲート信号SGYをオン信号にする。算出部260は、三角波vのほうが小さい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。
The calculation unit 260 compares the calculated reference voltage value v ref + with the calculated triangular wave v t .
When the reference voltage value v ref + is larger than the triangular wave v t , the calculation unit 260 turns on the gate signal SGU and turns off the gate signal SGX. When the reference voltage value v ref + is smaller than the triangular wave v t , the calculation unit 260 turns off the gate signal SGU and turns on the gate signal SGX.
Similarly, the calculation unit 260 compares the negative value −V ref− of the reference voltage value v ref + with the triangular wave v t to generate gate signals SGV and SGY. When the triangular wave v t is larger, the calculation unit 260 turns off the gate signal SGV and turns on the gate signal SGY. When the triangular wave v t is smaller, the calculation unit 260 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY.

出力部270は、算出部260で求められたゲート信号を、ゲートGU,GV,GX及びGYに送信する。   The output unit 270 transmits the gate signal obtained by the calculation unit 260 to the gates GU, GV, GX, and GY.

(第2の実施の形態:具体的な制御及び動作)
以上説明した構成によって、無効電力制御装置201は、以下のように無効電力を制御する。
なお、初期状態は、発生すべき無効電力が少ないため電流値Iが小さく、X(=V conv/I)がXより大きいとして説明する。
(Second Embodiment: Specific Control and Operation)
With the configuration described above, the reactive power control apparatus 201 controls reactive power as follows.
The initial state will be described on the assumption that the current value I * is small and X * (= V * conv / I * ) is larger than Xc because there is little reactive power to be generated.

無効電力制御装置201が動作を開始すると、制御部250は、RAM及びROMに記憶されている各種データ・プログラムに従い上記各部を実行し、ブリッジ回路110の制御を開始する。   When the reactive power control apparatus 201 starts operation, the control unit 250 executes the above-described units in accordance with various data programs stored in the RAM and ROM, and starts control of the bridge circuit 110.

制御部250は、入力部251に電圧計246からコンデンサCMの電圧値vが、電圧計247から線間電圧値vが入力される。 Controller 250, the voltage value v c of the capacitor CM voltmeter 246 in the input unit 251, the line voltage value v s voltmeter 247 is inputted.

制御部250は、入力されたデータに基づき、PLL部252において、線間電圧値vの位相θ,周波数f及び実効電圧値Vを検出する。 Control unit 250 based on the input data, the PLL unit 252, detects the phase theta, frequency f and the effective voltage value V s of the line voltage value v s.

制御部250は、算出部253において、線間電圧値vに対応する電流値Iを算出する。 Controller 250, the calculation unit 253 calculates the current value I * corresponding to the line voltage value v s.

制御部250は、算出部255において、数式3によって電圧値V convを算出する。 In the calculation unit 255, the control unit 250 calculates the voltage value V * conv using Equation 3.

(X>Xの時の動作)
制御部250は、算出部256において、初期状態ではX>Xなので、数式5及び6によって、コンデンサCMの持つべき電圧値v を算出する。
(Operation when X * > Xc )
In the initial state, the control unit 250 calculates the voltage value v c * that the capacitor CM should have, using Equations 5 and 6, since X * > X c in the initial state.

制御部250は、算出部257において、算出されたコンデンサ電圧値v と実測したコンデンサ電圧値vとを比較することで、コンデンサに補充すべき有効電力Vactを算出する。 In the calculation unit 257, the control unit 250 compares the calculated capacitor voltage value v c * with the actually measured capacitor voltage value v c to calculate the effective power V act to be supplemented to the capacitor.

制御部250は、算出部258において、数式7によって、リファレンス電圧値vref+が求まる。 In the control unit 250, the reference voltage value v ref + is obtained by Equation 7 in the calculation unit 258.

制御部250は、算出部259において、三角波vt0にv を乗じて、電圧値v を包絡線に持つ三角波vを算出する。 In the calculation unit 259, the control unit 250 multiplies the triangular wave v t0 by v c * to calculate a triangular wave v t having the voltage value v c * in the envelope.

制御部250は、算出部260において、算出されたvref+と、算出されたコンデンサ電圧値vを包絡線に持つ三角波vを比較する。
制御部250は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより大きい場合に、ゲート信号SGUをオン信号にし、ゲート信号SGXをオフ信号にする。算出部260は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより小さい場合に、ゲート信号SGUをオフ信号にし、ゲート信号SGXをオン信号にする。
同様に、制御部250は算出部260において、リファレンス電圧値vref+のマイナス値vref−を上記三角波vと比較しゲート信号SGV,SGYを作成する。算出部260は、三角波vのほうが大きい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。算出部260は、三角波vのほうが小さい場合に、ゲート信号SGVをオフ信号にし、ゲート信号SGYをオン信号にする。
Controller 250, the calculation unit 260, v and ref + calculated, compares the triangular wave v t with capacitor voltage value v c, which is calculated in the envelope.
When the reference voltage value v ref + is larger than the triangular wave v t , the control unit 250 turns on the gate signal SGU and turns off the gate signal SGX. When the reference voltage value v ref + is smaller than the triangular wave v t , the calculation unit 260 turns off the gate signal SGU and turns on the gate signal SGX.
Similarly, in the calculation unit 260, the control unit 250 compares the negative value v ref− of the reference voltage value v ref + with the triangular wave v t to generate gate signals SGV and SGY. When the triangular wave v t is larger, the calculation unit 260 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY. When the triangular wave v t is smaller, the calculation unit 260 turns off the gate signal SGV and turns on the gate signal SGY.

制御部250は、算出部260において求まったゲート信号を、出力部270からゲートGU,GV,GX及びGYに送信する。   The control unit 250 transmits the gate signal obtained by the calculation unit 260 from the output unit 270 to the gates GU, GV, GX, and GY.

スイッチSWU乃至SWYは、ゲートに受信したゲート信号によってオン・オフを切り替える。これによって図11に示すように、各電圧・電流が発生する。
スイッチSWU乃至SWYのオン・オフに伴い、コンデンサCMの電圧(電圧値v)が、ブリッジ回路110の電圧として(電圧値vconv)発生する。なお、ブリッジ回路110の等価リアクタンスXがコンデンサCMのリアクタンスより大きくなるため、コンデンサCMの電圧(電圧値v)は、0電圧には落ちない。また、図中の電圧値vconv1で表される電圧が基本波成分としてブリッジ回路110の電圧として発生しており、ブリッジ回路110の電圧(電圧値vconv)は高調波(三角波vのスイッチング周波数以下の高調波)が少ない。
線間電圧(電圧値v)とブリッジ回路110の電圧(電圧vconv)がリアクトル205に印加される。これにより、リアクトル205及びブリッジ回路110には、電流(電流値i)が流れる。ブリッジ回路110の電圧は高調波が少ないため、電流(電流値i)は正弦波に近い波形を持つ。
すなわち、リアクトル205に正弦波に近い波形を持った電流を流すことによって、無効電力制御装置200は無効電力を発生させることが可能である。
The switches SWU to SWY are turned on / off by a gate signal received at the gate. As a result, each voltage and current is generated as shown in FIG.
As the switches SWU to SWY are turned on and off, the voltage of the capacitor CM (voltage value v s ) is generated as the voltage of the bridge circuit 110 (voltage value v conv ). In addition, since the equivalent reactance X of the bridge circuit 110 becomes larger than the reactance of the capacitor CM, the voltage (voltage value v c ) of the capacitor CM does not drop to zero voltage. In addition, a voltage represented by a voltage value v conv1 in the figure is generated as a voltage of the bridge circuit 110 as a fundamental wave component, and the voltage (voltage value v conv ) of the bridge circuit 110 is a harmonic (triangular wave v t switching). There are few harmonics below the frequency.
The line voltage (voltage value v s ) and the voltage of the bridge circuit 110 (voltage v conv ) are applied to the reactor 205. As a result, a current (current value i) flows through the reactor 205 and the bridge circuit 110. Since the voltage of the bridge circuit 110 has few harmonics, the current (current value i) has a waveform close to a sine wave.
That is, the reactive power control apparatus 200 can generate reactive power by flowing a current having a waveform close to a sine wave through the reactor 205.

(X=Xの時の動作)
例えば、線間電圧値vが低下したとする(一般的な交流電力回路においては、無効電力が低下するなどし、電圧が下がることが知られている)。すると、制御部250は、算出部253において電流値Iを大きくする。X>Xになるまでは、各データを更新しつつ上述の動作を繰り返す。
更にIが大きくなりX=Xになると、制御部250は、算出部256において、数式4によって、コンデンサCMの持つべき電圧値v を算出する。なお、X=Xの時、計算上は、X=X=Vconv/Iになる。すると、制御部250が算出部256において用いる数式4は、下記数式と等価になる。
(Operation when X * = Xc )
For example, it is assumed that the line voltage value v s decreases (in a general AC power circuit, and the like reactive power is decreased, it is known that the voltage drops). Then, the control unit 250 increases the current value I * in the calculation unit 253. The above operation is repeated while updating each data until X * > Xc .
When I * further increases and X * = Xc , the control unit 250 calculates the voltage value v c * to be possessed by the capacitor CM by Equation 4 in the calculation unit 256. Note that when X * = Xc , the calculation is X * = Xc = V conv / I * . Then, Formula 4 used by the control unit 250 in the calculation unit 256 is equivalent to the following formula.

Figure 0006372642
Figure 0006372642

数式8は、X=Xの場合にはコンデンサ電圧(電圧値v )が、入出力端子111−112間の電圧の絶対値に等しくなることを意味する。 Equation 8 means that when X * = Xc , the capacitor voltage (voltage value v c * ) is equal to the absolute value of the voltage between the input / output terminals 111-112.

制御部250は、算出部257において、算出したコンデンサ電圧値v と実測したコンデンサ電圧値vとを比較することで、コンデンサに補充すべき有効電力Vactを算出する。 In the calculation unit 257, the control unit 250 compares the calculated capacitor voltage value v c * with the actually measured capacitor voltage value v c to calculate the effective power V act to be supplemented to the capacitor.

制御部250は、算出部258において、数式7によってリファレンス電圧値vref+を求める。 In the calculation unit 258, the control unit 250 obtains the reference voltage value v ref + using Equation 7.

制御部250は、算出部259において、大きさが1で周波数2500Hzの三角波vt0にv を乗じて、v を包絡線に持つ三角波vを算出する。 Controller 250, the calculation unit 259 is multiplied by the size v c * triangular wave v t0 frequency 2500Hz at 1, the v c * to calculate a triangular wave v t with the envelope.

制御部250は、算出部260において、算出されたvref+と、算出されたコンデンサ電圧値vを包絡線に持つ三角波vを比較する。
制御部250は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより小さい場合に、ゲート信号SGUをオン信号にし、ゲート信号SGXをオフ信号にする。算出部260は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより大きい場合に、ゲート信号Uをオン信号にし、ゲート信号Xをオフ信号にする。
同様に、制御部250は算出部260において、リファレンス電圧値vref+のマイナス値Vref−を上記三角波vと比較しゲート信号SGV,SGYを作成する。算出部260は、三角波vのほうが小さい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。算出部260は、三角波vのほうが大きい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。
Controller 250, the calculation unit 260, v and ref + calculated, compares the triangular wave v t with capacitor voltage value v c, which is calculated in the envelope.
When the reference voltage value v ref + is smaller than the triangular wave v t , the controller 250 turns on the gate signal SGU and turns off the gate signal SGX. When the reference voltage value v ref + is greater than the triangular wave v t , the calculation unit 260 turns on the gate signal U and turns off the gate signal X.
Similarly, in the calculation unit 260, the control unit 250 compares the negative value V ref− of the reference voltage value v ref + with the triangular wave v t to generate gate signals SGV and SGY. When the triangular wave v t is smaller, the calculation unit 260 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY. When the triangular wave v t is larger, the calculation unit 260 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY.

ところで、数式8が示すように、X=Xの場合にはコンデンサ電圧(電圧値v )が、入出力端子111−112間の電圧の絶対値に等しくなる。そのため三角波vは±v を包絡線に持ち、vref+の絶対値はv に大きさが等しい。すなわち、三角波vの包絡線とリファレンス電圧値vref+は実質的に同じ波形を持つ。よって、算出部260が、三角波vとリファレンス電圧値vref+を比較して作成されるゲート信号は、一度オン信号になると、電源周期の半周期の間オンを継続し、一度オフになると電源周期の半周期の間オフを継続することになる。 By the way, as shown in Equation 8, when X = Xc , the capacitor voltage (voltage value v c * ) is equal to the absolute value of the voltage between the input / output terminals 111-112. Therefore, the triangular wave v t has ± v c * as an envelope, and the absolute value of v ref + is equal to v c * . That is, the envelope of the triangular wave v t and the reference voltage value v ref + have substantially the same waveform. Therefore, the gate signal generated by the calculation unit 260 comparing the triangular wave v t and the reference voltage value v ref + once remains on for half a cycle of the power cycle once turned on, and once turned off, It will continue to turn off for half the period.

算出部260がゲート信号を作成すると、制御部250は、出力部270からゲートGU,GV,GX及びGYに送信する。   When the calculation unit 260 creates the gate signal, the control unit 250 transmits the output signal from the output unit 270 to the gates GU, GV, GX, and GY.

スイッチSWU乃至SWYは、ゲートに受信したゲート信号によってオン・オフを切り替える。これによって図12に示すように、各電圧・電流が発生する。
X=Xであるため、コンデンサCMの電圧(電圧値v)は毎周期0電圧に落ちる。スイッチSWU乃至SWYのオン・オフに伴い、コンデンサCMの電圧(電圧値vs)が、0電圧に落ちる度に極性が切り替わってブリッジ回路110に発生する(電圧値vconv)。このブリッジ回路110の電圧(電圧値vconv)は正弦波を波形に持ち高調波(三角波vのスイッチング周波数以下の高調波)が少ない。
線間電圧(電圧値v)とブリッジ回路110の電圧(電圧vconv)がリアクトル205に印加される。これにより、リアクトル205及びブリッジ回路110には、電流(電流値i)が流れる。ブリッジ回路110の電圧(電圧vconv)は高調波が少ないため、電流(電流値i)は正弦波に近い波形を持つ。
すなわち、リアクトル205に正弦波に近い波形を持った電流を流すことによって、無効電力制御装置200は、無効電力を発生させることが可能である。
The switches SWU to SWY are turned on / off by a gate signal received at the gate. As a result, each voltage / current is generated as shown in FIG.
Since X = Xc , the voltage of the capacitor CM (voltage value v c ) drops to 0 voltage every cycle. As the switches SWU to SWY are turned on / off, the polarity of the voltage of the capacitor CM (voltage value vs) is switched every time it falls to 0 voltage, and the voltage is generated in the bridge circuit 110 (voltage value v conv ). Voltage of the bridge circuit 110 (voltage value v conv) harmonic has a sinusoidal waveform (triangular wave v harmonics below the switching frequency of t) is small.
The line voltage (voltage value v s ) and the voltage of the bridge circuit 110 (voltage v conv ) are applied to the reactor 205. As a result, a current (current value i) flows through the reactor 205 and the bridge circuit 110. Since the voltage (voltage v conv ) of the bridge circuit 110 has few harmonics, the current (current value i) has a waveform close to a sine wave.
That is, the reactive power control apparatus 200 can generate reactive power by flowing a current having a waveform close to a sine wave through the reactor 205.

(X<Xの時の動作)
線間電圧値vがさらに低下してIが大きくなり、X>Xになると、制御部250は、算出部256において、引き続き数式4によって、コンデンサCMの持つべき電圧値v を算出する。
(Operation when X < Xc )
I * increases with decrease in the line voltage value v s In addition, at the X> X c, the control unit 250, the calculating unit 256, subsequently by Equation 4, the * voltage value v c should have a capacitor CM calculate.

制御部250は、算出部257において、算出したコンデンサ電圧値v と実測したコンデンサ電圧値vとを比較することで、コンデンサに補充すべき有効電力Vactを算出する。 In the calculation unit 257, the control unit 250 compares the calculated capacitor voltage value v c * with the actually measured capacitor voltage value v c to calculate the effective power V act to be supplemented to the capacitor.

制御部250は、算出部258において、数式7によってリファレンス電圧値vref+を求める。 In the calculation unit 258, the control unit 250 obtains the reference voltage value v ref + using Equation 7.

制御部250は、算出部259において、大きさが1で周波数2500Hzの三角波vt0にv を乗じて、v を包絡線に持つ三角波vを算出する。 Controller 250, the calculation unit 259 is multiplied by the size v c * triangular wave v t0 frequency 2500Hz at 1, the v c * to calculate a triangular wave v t with the envelope.

制御部250は、算出部260において、算出されたvref+と、算出されたコンデンサ電圧値vを包絡線に持つ三角波vを比較する。
制御部250は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより小さい場合に、ゲート信号SGUをオン信号にし、ゲート信号SGXをオフ信号にする。算出部260は、リファレンス電圧値vref+が三角波vより大きい場合に、ゲート信号Uをオン信号にし、ゲート信号Xをオフ信号にする。
同様に、制御部250は算出部260において、リファレンス電圧値vref+のマイナス値Vref−を上記三角波vと比較しゲート信号SGV,SGYを作成する。算出部260は、三角波vのほうが小さい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。算出部260は、三角波vのほうが大きい場合に、ゲート信号SGVをオン信号にし、ゲート信号SGYをオフ信号にする。
Controller 250, the calculation unit 260, v and ref + calculated, compares the triangular wave v t with capacitor voltage value v c, which is calculated in the envelope.
When the reference voltage value v ref + is smaller than the triangular wave v t , the controller 250 turns on the gate signal SGU and turns off the gate signal SGX. When the reference voltage value v ref + is greater than the triangular wave v t , the calculation unit 260 turns on the gate signal U and turns off the gate signal X.
Similarly, in the calculation unit 260, the control unit 250 compares the negative value V ref− of the reference voltage value v ref + with the triangular wave v t to generate gate signals SGV and SGY. When the triangular wave v t is smaller, the calculation unit 260 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY. When the triangular wave v t is larger, the calculation unit 260 turns on the gate signal SGV and turns off the gate signal SGY.

制御部250は、算出部260において求まったゲート信号を、出力部270からゲートGU,GV,GX及びGYに送信する。   The control unit 250 transmits the gate signal obtained by the calculation unit 260 from the output unit 270 to the gates GU, GV, GX, and GY.

スイッチSWU乃至SWYは、ゲートに受信したゲート信号によってオン・オフを切り替える。これによって図13に示すように、各電圧・電流が発生する。
X<Xであるため、コンデンサCMの電圧(電圧値v)は毎周期0電圧に落ちる。スイッチSWU乃至SWYのオン・オフに伴い、コンデンサCMの電圧(電圧値v)がブリッジ回路110に発生する(電圧値vconv)。このブリッジ回路110の電圧(vconv)は電圧値vconv1で表される基本波成分を持つ。ブリッジ回路110の電圧(vconv)は、高調波(三角波vのスイッチング周波数以下の高調波)が少ない。
線間電圧(電圧値v)とブリッジ回路110の電圧(電圧vconv)との差がリアクトル205に印加される。これにより、リアクトル205及びブリッジ回路110には、電流(電流値i)が流れる。ブリッジ回路110の電圧は高調波が少ないため、電流(電流値i)は正弦波に近い波形を持つ。
すなわち、リアクトル205に正弦波に近い波形を持った電流を流すことによって、無効電力制御装置200は、無効電力を発生させることが可能である。
The switches SWU to SWY are turned on / off by a gate signal received at the gate. As a result, each voltage and current is generated as shown in FIG.
Since X < Xc , the voltage of the capacitor CM (voltage value v c ) drops to 0 voltage every cycle. As the switches SWU to SWY are turned on / off, the voltage of the capacitor CM (voltage value v s ) is generated in the bridge circuit 110 (voltage value v conv ). The voltage (v conv ) of the bridge circuit 110 has a fundamental wave component represented by a voltage value v conv1 . The voltage (v conv ) of the bridge circuit 110 has few harmonics (harmonics below the switching frequency of the triangular wave v t ).
The difference between the line voltage (voltage value v s ) and the voltage of the bridge circuit 110 (voltage v conv ) is applied to the reactor 205. As a result, a current (current value i) flows through the reactor 205 and the bridge circuit 110. Since the voltage of the bridge circuit 110 has few harmonics, the current (current value i) has a waveform close to a sine wave.
That is, the reactive power control apparatus 200 can generate reactive power by flowing a current having a waveform close to a sine wave through the reactor 205.

以上のように、本発明の第2の実施形態に係る無効電力制御装置200によって、任意の無効電力を発生可能である。これによって、交流電力回路の電圧変動等を抑制することができる。言い換えると、前述の無効電力制御装置100をSTATCOMとして応用することができる。   As described above, any reactive power can be generated by the reactive power control apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention. As a result, voltage fluctuations in the AC power circuit can be suppressed. In other words, the reactive power control device 100 described above can be applied as STATCOM.

(第2の実施の形態:まとめ)
上記のように、本実施形態では、容量の小さなコンデンサを用いて、交流電力回路に供給する無効電力を制御可能である。また、ブリッジ回路の等価リアクタンスが、コンデンサのリアクタンスより小さい場合であっても、大きい場合とは違う制御を用いることで、高調波を少ないまま、適切な無効電力を供給可能である。
(Second Embodiment: Summary)
As described above, in this embodiment, the reactive power supplied to the AC power circuit can be controlled using a capacitor having a small capacity. Further, even when the equivalent reactance of the bridge circuit is smaller than the reactance of the capacitor, appropriate reactive power can be supplied with less harmonics by using a control different from the case where the equivalent reactance is large.

(変形例等の説明)
なお、本発明は、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態や変形例は、本発明の実施例を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。下記に上記実施形態の変形例を例示するが、各変形例は適宜組み合わせることが可能である。
(Explanation of modification etc.)
It should be noted that the present invention can be variously modified and modified. Further, the above-described embodiments and modifications are for explaining examples of the present invention and do not limit the scope of the present invention. Although the modification of the said embodiment is illustrated below, each modification can be combined suitably.

(変形例1)
無効電力制御装置100は、ブリッジ回路110を流れる電流値を用いて制御する例として説明した。しかし、無効電力制御装置100が接続される付近の線間電圧を用いて制御してもよい。その場合、図14に示無効電力制御装置300ように、電流計117で電流を検知する代わりに電圧計116によって線間電圧を検知すればよい。この場合、検出した線間電圧から位相や周波数などを検出し、ブリッジ回路110を流れる電流を指令値にすればよい。
(Modification 1)
The reactive power control apparatus 100 has been described as an example in which control is performed using a current value flowing through the bridge circuit 110. However, you may control using the line voltage of the vicinity where the reactive power control apparatus 100 is connected. In that case, a line voltage may be detected by the voltmeter 116 instead of detecting the current by the ammeter 117 as in the reactive power control apparatus 300 shown in FIG. In this case, the phase and frequency may be detected from the detected line voltage, and the current flowing through the bridge circuit 110 may be used as a command value.

(変形例2)
無効電力制御装置100及び200は、無効電力を供給する装置として説明したが、一般的なSTATCOMと同じように、無効電力供給するだけではなく、さらに無効電力を消費するようにしてもよい。
(Modification 2)
Although the reactive power control devices 100 and 200 have been described as devices that supply reactive power, they may not only supply reactive power but also consume reactive power in the same way as general STATCOM.

(変形例3)
上記処理を実行させるプログラムは、上記実施形態では所定のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体(上記では、記憶部を構成するRAM152、ROM153)にはじめから記憶されているものとしている。しかし、上記処理を実行させるプログラムは、フレキシブルディスク、CD−R (Compact Disc Recordable) 、CD−ROM(Compact Disk Read Only Memory)などの持ち運び可能なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して配布してもよい。また、上記処理を実行させるプログラムは、インターネットなどを介して、コンピュータに供給することによって、コンピュータを上記無効電力制御装置100としてもよい。また、上記処理を実行させるプログラムは、OS(Operating System)などと協働して上記処理を実行させるプログラムであってもよい。
(Modification 3)
In the above embodiment, the program for executing the above processing is stored in a predetermined computer-readable storage medium (in the above, RAM 152 and ROM 153 constituting the storage unit) from the beginning. However, a program for executing the above processing is stored in a portable computer-readable storage medium such as a flexible disk, a CD-R (Compact Disc Recordable), or a CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) and distributed. Also good. The program for executing the processing may be supplied to the computer via the Internet or the like so that the computer becomes the reactive power control apparatus 100. The program for executing the above process may be a program for executing the above process in cooperation with an OS (Operating System) or the like.

(変形例4)
上記説明で用いた算出処理等は一例であって、本発明の目的を達するのであれば様々な応用が可能である。例えば、指令値に対するゲート信号を予め外部で計算しておいてもよい。無効電力制御装置200であれば、線間電圧vを測定し、測定した線間電圧vの大きさに対してのゲート信号を予め設定する。また、予め設定されたゲート信号のパターンのうち、適切なパターンを選択するように、ブリッジ回路110の実効電圧をフィードバック制御することもできる。
(Modification 4)
The calculation process used in the above description is an example, and various applications are possible as long as the object of the present invention is achieved. For example, the gate signal for the command value may be calculated externally in advance. If the reactive power controller 200 measures the line voltage v s, presetting gate signals with respect to the size of the measured line voltage v s. Further, the effective voltage of the bridge circuit 110 can be feedback-controlled so that an appropriate pattern is selected from preset gate signal patterns.

また、上記説明では、コンデンサCMのリアクタンスXに直接基づいて、スイッチSWU乃至SWYのオン・オフを切り替えるタイミングを制御した。しかし、実質的にリアクタンスXに基づいて制御すればよく、リアクタンスXに相関関係のある別の値、例えば、アドミッタンスやキャパシタンスを用いても良い。
その他の値も、上記説明に限定されるわけではなく、相関性のある別の値を用いることで本発明を実施することで、本発明を実施することが可能である。
In the above description, the timing for switching on / off the switches SWU to SWY is controlled based directly on the reactance Xc of the capacitor CM. However, it may be controlled substantially based on the reactance Xc, and another value correlated with the reactance Xc , for example, admittance or capacitance may be used.
Other values are not limited to the above description, and the present invention can be implemented by implementing the present invention by using other correlated values.

また上記説明では、無効電力制御装置100でX=Xで1−パルス制御部168を用いたが、これは必須ではない。X=Xの場合においても算出部163を用いてよい。また、無効電力制御装置200において、X=Xの時に算出部256を用いねばならないわけではない。代わりに1−パルス制御部168と同様の制御を用いるだけでよい。
いずれの実施の形態のおいても、互いの制御を流用可能である。
In the above description, the reactive power control apparatus 100 uses the 1-pulse control unit 168 with X = Xc , but this is not essential. Even in the case of X = Xc, the calculation unit 163 may be used. In reactive power control apparatus 200, calculation unit 256 does not have to be used when X = Xc . Instead, the same control as that of the 1-pulse control unit 168 may be used.
In any of the embodiments, mutual control can be used.

100,200,300 無効電力制御装置
VS 交流電源
LD 負荷
L リアクタンス
110 ブリッジ回路
SWU,SWV,SWX,SWY スイッチ
CM コンデンサ
111,112 入出力端子
115 116 電圧計
117 電流計
150,250 制御部
201 ユニット
205 リアクトル
246,247 電圧計
280 三相交流電力回路
LD 負荷
150 制御部
100, 200, 300 Reactive power control device VS AC power supply LD Load L Reactance 110 Bridge circuit SWU, SWV, SWX, SWY Switch CM Capacitor 111, 112 Input / output terminal 115 116 Voltmeter 117 Ammeter 150, 250 Control unit 201 Unit 205 Reactor 246, 247 Voltmeter 280 Three-phase AC power circuit LD Load 150 Control unit

Claims (5)

第1から第4の4つのスイッチと少なくとも一つのコンデンサとから構成され交流電力回路に接続されるブリッジ回路と、
前記交流電力回路の周波数より高い周波数で前記第1から第4のスイッチのオン・オフを切り替え、前記切り替えるタイミングを制御することで前記交流電力回路に供給する無効電力を制御する制御部と、
を備え、
前記第1から第4のスイッチは、第1及び第2の端子と制御端子とを備え、前記制御端子にオン信号を入力される第1と第2の端子の間の両方向の電流を導通するオン状態になり、前記制御端子にオフ信号を入力される前記第1の端子から前記第2の端子への電流を遮断し、前記第2の端子から前記第1の端子への電流を導通するオフ状態になり、
前記ブリッジ回路は、
前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第3のスイッチの第1の端子とが接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第2のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第3のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第2のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第2の端子とが接続され、前記コンデンサを前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第2のスイッチの前記第2の端子との間に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第3のスイッチの前記第2の端子とによって前記交流電力回路に接続され、
前記制御部は、前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記切り替えるタイミングを制御する、
ことを特徴とする無効電力制御装置。
A bridge circuit composed of first to fourth switches and at least one capacitor and connected to an AC power circuit;
A controller that controls on / off of the first to fourth switches at a frequency higher than the frequency of the AC power circuit, and controls reactive power supplied to the AC power circuit by controlling the switching timing;
With
Each of the first to fourth switches includes first and second terminals and a control terminal, and conducts current in both directions between the first and second terminals to which an ON signal is input to the control terminal. It is turned on, and the current from the first terminal to the second terminal is cut off and the current from the second terminal to the first terminal is turned on when an OFF signal is input to the control terminal It ’s off,
The bridge circuit is
The first terminal of the first switch and the first terminal of the third switch are connected, and the second terminal of the first switch and the first terminal of the second switch Are connected, the second terminal of the third switch and the first terminal of the fourth switch are connected, and the second terminal of the second switch and the fourth switch The second terminal of the first switch, and the capacitor is connected between the first terminal of the first switch and the second terminal of the second switch, Connected to the AC power circuit by the second terminal and the second terminal of the third switch;
The control unit controls the switching timing based on reactance of the capacitor.
The reactive power control apparatus characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、
前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記コンデンサの電圧を特定し、前記特定されたコンデンサ電圧に基づいて前記切り替えるタイミングを制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の無効電力制御装置。
The controller is
Identifying the capacitor voltage based on the reactance of the capacitor, and controlling the switching timing based on the identified capacitor voltage;
The reactive power control apparatus according to claim 1.
前記コンデンサの電圧を検出し、検出したコンデンサ電圧を前記制御部へ送信する電圧検出部を更に備え、
前記制御部は、前記特定されたコンデンサ電圧と、前記検出したコンデンサ電圧と、に基づいて前記切り替えるタイミングを制御する、
ことを特徴とする請求項2に記載の無効電力制御装置。
A voltage detection unit for detecting the voltage of the capacitor and transmitting the detected capacitor voltage to the control unit;
The control unit controls the switching timing based on the identified capacitor voltage and the detected capacitor voltage.
The reactive power control apparatus according to claim 2.
第1及び第2の端子と制御端子とを備え、前記制御端子にオン信号を入力される第1と第2の端子の間の両方向の電流を導通するオン状態になり、前記制御端子にオフ信号を入力される前記第1の端子から前記第2の端子への電流を遮断し、前記第2の端子から前記第1の端子への電流を導通するオフ状態になる第1から第4のスイッチを備え、前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第3のスイッチの第1の端子とが接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第2のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第3のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第2のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第2の端子とが接続され、コンデンサを前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第2のスイッチの前記第2の端子との間に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第3のスイッチの前記第2の端子とによって交流電力回路に接続されるブリッジ回路を制御することによって、前記交流電力回路に供給する無効電力を制御する無効電力制御方法であって、
前記交流電力回路の周波数より高い周波数で前記第1から第4のスイッチのオン・オフを切り替え、前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記切り替えるタイミングを制御するステップを含む、
ことを特徴とする無効電力制御方法。
The first and second terminals and a control terminal are provided, and an ON signal is input to the control terminal, and a current in both directions between the first and second terminals is turned on, and the control terminal is turned off. A first to a fourth state in which an electric current is cut off from the first terminal to the second terminal and a current from the second terminal to the first terminal is turned off. A switch, wherein the first terminal of the first switch and the first terminal of the third switch are connected, and the second terminal of the first switch and the second switch of the second switch A first terminal is connected, the second terminal of the third switch and the first terminal of the fourth switch are connected, and the second terminal of the second switch and the the fourth and the second terminal of the switch is connected, co the first scan the capacitor Connected between the first terminal of the switch and the second terminal of the second switch, and the second terminal of the first switch and the second terminal of the third switch. A reactive power control method for controlling reactive power supplied to the AC power circuit by controlling a bridge circuit connected to the AC power circuit by:
Switching on and off of the first to fourth switches at a frequency higher than the frequency of the AC power circuit, and controlling the switching timing based on reactance of the capacitor,
And a reactive power control method.
第1及び第2の端子と制御端子とを備え、前記制御端子にオン信号を入力される第1と第2の端子の間の両方向の電流を導通するオン状態になり、前記制御端子にオフ信号を入力される前記第1の端子から前記第2の端子への電流を遮断し、前記第2の端子から前記第1の端子への電流を導通するオフ状態になる第1から第4のスイッチを備え、前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第3のスイッチの第1の端子とが接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第2のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第3のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第1の端子とが接続され、前記第2のスイッチの前記第2の端子と前記第4のスイッチの前記第2の端子とが接続され、コンデンサを前記第1のスイッチの前記第1の端子と前記第2のスイッチの前記第2の端子との間に接続され、前記第1のスイッチの前記第2の端子と前記第3のスイッチの前記第2の端子とによって交流電力回路に接続されるブリッジ回路を制御することによって、前記交流電力回路に供給する無効電力を制御するコンピュータに、
前記交流電力回路の周波数より高い周波数で前記第1から第4のスイッチのオン・オフを切り替え、前記コンデンサのリアクタンスに基づいて前記切り替えるタイミングを制御させる、
ことを特徴とするプログラム。
The first and second terminals and a control terminal are provided, and an ON signal is input to the control terminal, and a current in both directions between the first and second terminals is turned on, and the control terminal is turned off. A first to a fourth state in which an electric current is cut off from the first terminal to the second terminal and a current from the second terminal to the first terminal is turned off. A switch, wherein the first terminal of the first switch and the first terminal of the third switch are connected, and the second terminal of the first switch and the second switch of the second switch A first terminal is connected, the second terminal of the third switch and the first terminal of the fourth switch are connected, and the second terminal of the second switch and the the fourth and the second terminal of the switch is connected, co the first scan the capacitor Connected between the first terminal of the switch and the second terminal of the second switch, and the second terminal of the first switch and the second terminal of the third switch. By controlling a reactive power supplied to the AC power circuit by controlling a bridge circuit connected to the AC power circuit.
Switching on and off the first to fourth switches at a frequency higher than the frequency of the AC power circuit, and controlling the switching timing based on the reactance of the capacitor;
A program characterized by that.
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