JP7265512B2 - reactive power compensator - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、無効電力補償装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to reactive power compensators.

交流の電力系統に接続され、電力系統に無効電力を出力することにより、電力系統の電圧の変動などを抑制する自励式の無効電力補償装置が知られている。無効電力補償装置は、電力の変換を行う変換器と、変換器の動作を制御する制御装置と、を備える。こうした無効電力補償装置は、例えば、電気炉のフリッカの抑制などに用いられている。 A self-excited reactive power compensator that is connected to an AC power system and outputs reactive power to the power system to suppress fluctuations in the voltage of the power system is known. A reactive power compensator includes a converter that converts power and a controller that controls the operation of the converter. Such reactive power compensators are used, for example, to suppress flicker in electric furnaces.

電気炉のフリッカの抑制に用いられる自励式の無効電力補償装置において、検出した負荷電流の変動分に対して補償電流を供給する制御モードと、任意で設定した指令値に沿って無効電力を出力する制御モードと、の2つの制御モードを設けることが行われている。 In a self-excited reactive power compensator used to suppress flicker in an electric furnace, a control mode that supplies compensation current for the detected load current fluctuation and outputs reactive power according to an arbitrarily set command value. Two control modes have been provided: a control mode for

このような無効電力補償装置では、各制御モードの切り替えの際に、制御装置が変換器の出力電流の過電流を検出し、意図せず停止してしまう可能性があった。 In such a reactive power compensator, there is a possibility that the controller detects an overcurrent in the output current of the converter and unintentionally stops the converter when switching between control modes.

各制御モードを切り替える際に、各制御モードの指令値の差が大きい場合、制御モードの切り替えに応じて指令値が急峻に変化してしまう。このように、指令値が急峻に変化すると、変換器の出力電流が指令値に追従しきれずに、オーバーシュートを起こしてしまい、結果として上記のように過電流が発生してしまう可能性がある。 When switching between control modes, if there is a large difference between the command values of the control modes, the command values change abruptly according to the switching of the control modes. If the command value changes abruptly in this way, the output current of the converter cannot follow the command value, causing an overshoot, and as a result, overcurrent may occur as described above. .

このため、無効電力補償装置では、2つの制御モードの切り替えの際にも、過電流に起因する意図しない動作の停止を抑制できるようにすることが望まれる。 For this reason, it is desirable for the reactive power compensator to be able to suppress unintended stoppage of operation due to overcurrent even when switching between two control modes.

特開昭57-25014号公報JP-A-57-25014

本発明の実施形態は、過電流に起因する意図しない動作の停止を抑制した無効電力補償装置を提供する。 An embodiment of the present invention provides a reactive power compensator that suppresses unintended stoppage of operation due to overcurrent.

本発明の実施形態によれば、電気炉の接続された負荷系統に接続され、前記負荷系統に無効電力を出力することにより、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧の変動を抑制する自励式変換器と、前記自励式変換器から前記負荷系統に出力する出力電流に関連する指令値に従って前記自励式変換器の動作を制御する制御装置であって、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧フリッカを抑制するように前記自励式変換器の動作を制御する第1制御モードと、前記負荷系統に対して一定の無効電力を出力するように前記自励式変換器の動作を制御する第2制御モードと、を有する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第1制御モードから前記第2制御モードへの切り替えにともなって、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に切り替える際に、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に漸次的に変化させる無効電力補償装置が提供される。 According to the embodiment of the present invention, it is connected to a load system to which an electric furnace is connected, and outputs reactive power to the load system, thereby suppressing fluctuations in the voltage of the load system due to the operation of the electric furnace. A self-commutated converter and a control device for controlling the operation of the self-commutated converter in accordance with a command value related to the output current output from the self-commutated converter to the load system, the controller comprising: A first control mode for controlling the operation of the self-commutated converter to suppress voltage flicker in the load system, and a control mode for controlling the operation of the self-commutated converter to output constant reactive power to the load system. and a control device having a second control mode, wherein the control device changes from the command value for the first control mode in accordance with switching from the first control mode to the second control mode A reactive power compensator is provided for gradually changing the command value for the first control mode to the command value for the second control mode when switching to the command value for the second control mode. .

過電流に起因する意図しない動作の停止を抑制した無効電力補償装置が提供される。 A reactive power compensator that suppresses unintended stoppage of operation due to overcurrent is provided.

実施形態に係る電気炉システム及び無効電力補償装置を模式的に表すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an electric furnace system and a reactive power compensator according to an embodiment; FIG. 実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。It is a block diagram which represents typically the control apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る切替回路を模式的に表すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a switching circuit according to an embodiment; FIG. 図4(a)~図4(e)は、実施形態に係る無効電力補償装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。4(a) to 4(e) are graphs schematically showing an example of the operation of the reactive power compensator according to the embodiment. 図5(a)~図5(e)は、無効電力補償装置の参考の動作の一例を模式的に表すグラフである。FIGS. 5(a) to 5(e) are graphs schematically showing an example of reference operation of the reactive power compensator. 図6(a)及び図6(b)は、実施形態に係る無効電力補償装置の動作の変形例を模式的に表すグラフである。6(a) and 6(b) are graphs schematically showing a modification of the operation of the reactive power compensator according to the embodiment.

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each portion, the size ratio between portions, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Also, even when the same parts are shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
In addition, in the present specification and each figure, the same reference numerals are given to the same elements as those described above with respect to the already-appearing figures, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.

図1は、実施形態に係る電気炉システム及び無効電力補償装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、電気炉システム2は、無効電力補償装置10と、電気炉100と、を備える。無効電力補償装置10及び電気炉100は、負荷系統102に接続されている。負荷系統102は、変圧器104及び受電系統106などを介して電力系統108と接続されている。負荷系統102には、電力系統108から供給され、変圧器104などで変圧された三相の交流電力が供給される。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an electric furnace system and a reactive power compensator according to an embodiment.
As shown in FIG. 1 , the electric furnace system 2 includes a reactive power compensator 10 and an electric furnace 100 . The reactive power compensator 10 and the electric furnace 100 are connected to a load system 102 . The load system 102 is connected to a power system 108 via a transformer 104, a power receiving system 106, and the like. The load system 102 is supplied with three-phase AC power supplied from a power system 108 and transformed by a transformer 104 or the like.

電気炉100は、負荷系統102から供給された三相の交流電力を基に、金属材料の溶融を行う。電気炉100は、例えば、アーク炉である。電気炉100は、電極を昇降させ、電極と金属材料(例えば、スクラップ)との間にアーク放電を発生させることにより、炉体に装入されている金属材料を溶融させる。 The electric furnace 100 melts metal materials based on three-phase AC power supplied from the load system 102 . The electric furnace 100 is, for example, an arc furnace. The electric furnace 100 melts the metal material charged into the furnace body by raising and lowering the electrode and generating arc discharge between the electrode and the metal material (for example, scrap).

無効電力補償装置10は、負荷系統102に無効電力を出力することにより、電気炉100の運転にともなう負荷系統102の電圧の変動を抑制する。 By outputting reactive power to the load system 102 , the reactive power compensator 10 suppresses fluctuations in the voltage of the load system 102 caused by the operation of the electric furnace 100 .

電気炉システム2は、例えば、電圧検出器110、112、電流検出器114、116、高調波フィルタ118をさらに備える。 The electric furnace system 2 further comprises voltage detectors 110, 112, current detectors 114, 116, and a harmonic filter 118, for example.

電圧検出器110は、受電系統106の交流電圧vs1を検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。受電系統106の交流電圧vs1は、換言すれば、電力系統108の交流電圧である。電圧検出器110は、換言すれば、電力系統108の交流電圧を検出する。 Voltage detector 110 detects AC voltage vs1 of power receiving system 106 and inputs the detection result to reactive power compensator 10 . In other words, the AC voltage vs1 of the power receiving system 106 is the AC voltage of the power system 108 . Voltage detector 110 , in other words, detects the AC voltage of power system 108 .

電圧検出器112は、負荷系統102の交流電圧vs2を検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。電流検出器114は、電気炉100に流れる交流の負荷電流iを検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。電流検出器116は、無効電力補償装置10から負荷系統102に出力される出力電流ISVCをを検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。 Voltage detector 112 detects AC voltage vs2 of load system 102 and inputs the detection result to reactive power compensator 10 . The current detector 114 detects an AC load current i L flowing through the electric furnace 100 and inputs the detection result to the reactive power compensator 10 . Current detector 116 detects an output current I SVC output from reactive power compensator 10 to load system 102 and inputs the detection result to reactive power compensator 10 .

高調波フィルタ118は、負荷系統102に接続され、負荷系統102の交流電圧の周波数に対する高調波を抑制する。なお、負荷系統102には、例えば、電気炉100による遅れ無効電力を補償して力率を改善するための進相コンデンサや、調相設備であるサイリスタ制御リアクトル(Thyristor Controlled Reactor、TCR)などが、さらに接続されていてもよい。 Harmonic filter 118 is connected to load system 102 and suppresses harmonics with respect to the frequency of the AC voltage of load system 102 . Note that the load system 102 includes, for example, a phase-advancing capacitor for compensating for the delayed reactive power of the electric furnace 100 to improve the power factor, a thyristor controlled reactor (TCR) that is a phase-modifying facility, and the like. , may be further connected.

無効電力補償装置10は、自励式変換器12と、制御装置14と、を備える。自励式変換器12は、電気炉100の接続された負荷系統102に接続されている。自励式変換器12は、例えば、フルブリッジ接続された複数の自励式のスイッチング素子と、各スイッチング素子の直流端に接続された電荷蓄積素子と、を有する。自励式変換器12は、各スイッチング素子のスイッチングにより、負荷系統102の交流電力を直流電力に変換し、電荷蓄積素子に蓄積させるとともに、電荷蓄積素子に蓄積された直流電力を交流電力に変換し、負荷系統102に供給することにより、負荷系統102の電圧の変動を抑制する。 A reactive power compensator 10 includes a self-commutated converter 12 and a controller 14 . The self-commutated converter 12 is connected to a load system 102 to which the electric furnace 100 is connected. The self-commutated converter 12 has, for example, a plurality of self-commutated switching elements connected in a full bridge, and a charge storage element connected to the DC end of each switching element. The self-commutated converter 12 converts the AC power of the load system 102 into DC power by switching each switching element, stores the DC power in the charge storage element, and converts the DC power stored in the charge storage element into AC power. , to the load system 102 to suppress fluctuations in the voltage of the load system 102 .

制御装置14は、自励式変換器12の動作を制御する。すなわち、制御装置14は、自励式変換器12の各スイッチング素子のスイッチングを制御する。制御装置14には、電圧検出器110、112、及び電流検出器114、116の各検出結果が入力される。 Controller 14 controls the operation of self-commutated converter 12 . That is, the control device 14 controls switching of each switching element of the self-commutated converter 12 . Detection results of voltage detectors 110 and 112 and current detectors 114 and 116 are input to control device 14 .

制御装置14は、電圧検出器110、112、及び電流検出器114の各検出結果を基に、自励式変換器12の動作を制御することにより、負荷系統102の電圧の変動を抑制する。 The control device 14 suppresses fluctuations in the voltage of the load system 102 by controlling the operation of the self-commutated converter 12 based on the detection results of the voltage detectors 110 and 112 and the current detector 114 .

また、制御装置14は、電流検出器116の検出結果を基に、出力電流ISVCの過電流の検出を行う。制御装置14は、電流検出器116の検出結果が所定の過電流検出レベル以上か否か判定し、過電流検出レベル以上である場合に、出力電流ISVCの過電流を検出する。制御装置14は、出力電流ISVCの過電流を検出した場合、自励式変換器12の動作を停止させる。 Also, based on the detection result of the current detector 116, the control device 14 detects an overcurrent of the output current I SVC . The control device 14 determines whether or not the detection result of the current detector 116 is equal to or higher than a predetermined overcurrent detection level, and detects an overcurrent of the output current I SVC when it is equal to or higher than the overcurrent detection level. The controller 14 stops the operation of the self-commutated converter 12 when it detects an overcurrent of the output current I SVC .

制御装置14は、電気炉100の運転にともなう負荷系統102の電圧フリッカを抑制するように自励式変換器12の動作を制御する第1制御モードと、負荷系統102に対して一定の無効電力を出力するように自励式変換器12の動作を制御する第2制御モードと、を有する。 The control device 14 controls the operation of the self-commutated converter 12 so as to suppress the voltage flicker of the load system 102 due to the operation of the electric furnace 100, and the constant reactive power to the load system 102 in a first control mode. and a second control mode for controlling the operation of the self-commutated converter 12 to output.

第1制御モードは、例えば、電気炉100が運転している時に選択される。第2制御モードは、例えば、電気炉100が停止している時に選択される。 The first control mode is selected, for example, when the electric furnace 100 is in operation. The second control mode is selected, for example, when the electric furnace 100 is stopped.

例えば、電気炉100の運転時においては、金属材料を融解する際、電極と金属材料との間の距離が安定しないため、電圧フリッカが発生し易い。従って、負荷系統102の電圧が激しく変動する電気炉100の運転時などにおいては、第1制御モードを選択することで、電気炉100の運転による電圧フリッカの発生を抑制することができる。第1制御モードは、換言すれば、フリッカ抑制制御モードである。 For example, during operation of the electric furnace 100, voltage flicker is likely to occur because the distance between the electrode and the metal material is not stable when the metal material is melted. Therefore, when the electric furnace 100 is operated in which the voltage of the load system 102 fluctuates sharply, the occurrence of voltage flicker due to the operation of the electric furnace 100 can be suppressed by selecting the first control mode. The first control mode is, in other words, a flicker suppression control mode.

一方で、電気炉100の停止時においては、高調波フィルタ118などの影響により負荷系統102の電圧が一定に変動してしまう場合がある。従って、負荷系統102の電圧が一定に変動する電気炉100の停止時などにおいては、第2制御モードを選択することで、電気炉100の停止による負荷系統102の電圧の変動を抑制することができる。第2制御モードは、換言すれば、無効電力一定制御モードである。 On the other hand, when the electric furnace 100 is stopped, the voltage of the load system 102 may fluctuate due to the influence of the harmonic filter 118 or the like. Therefore, when the electric furnace 100 is stopped when the voltage of the load system 102 fluctuates constantly, the voltage fluctuation of the load system 102 due to the stop of the electric furnace 100 can be suppressed by selecting the second control mode. can. The second control mode is, in other words, the constant reactive power control mode.

図2は、実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。
図2に表したように、制御装置14は、同期検出回路20と、dq変換回路22と、電流指令値演算回路24と、切替回路26と、電流指令値演算回路28と、逆dq変換回路30と、制御回路32と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the control device according to the embodiment.
As shown in FIG. 2, the control device 14 includes a synchronization detection circuit 20, a dq conversion circuit 22, a current command value calculation circuit 24, a switching circuit 26, a current command value calculation circuit 28, and an inverse dq conversion circuit. 30 and a control circuit 32 .

同期検出回路20には、受電系統106(電力系統108)の交流電圧vs1が入力される。同期検出回路20は、入力された交流電圧vs1を基に、電力系統108の交流電圧に同期した同期位相θを検出する。同期検出回路20は、例えば、PLL(Phase-Locked-Loop)の演算を用いることにより、電力系統108の交流電圧に同期した同期位相θを検出する。同期検出回路20は、検出した同期位相θをdq変換回路22と逆dq変換回路30に入力する。 The AC voltage vs1 of the power receiving system 106 (power system 108) is input to the synchronous detection circuit 20 . The synchronous detection circuit 20 detects a synchronous phase θ synchronized with the AC voltage of the electric power system 108 based on the input AC voltage vs1. The synchronization detection circuit 20 detects the synchronization phase θ synchronized with the AC voltage of the electric power system 108 by using, for example, PLL (Phase-Locked-Loop) calculation. The synchronization detection circuit 20 inputs the detected synchronization phase θ to the dq conversion circuit 22 and the inverse dq conversion circuit 30 .

dq変換回路22には、同期検出回路20からの同期位相θが入力されるとともに、電流検出器114によって検出された負荷電流iが入力される。dq変換回路22は、例えば、三相の電流信号である負荷電流iに対して三相二相変換(クラーク変換)を行うとともに、同期位相θを基に、二相変換後の電流信号に対してdq変換(パーク変換)を行うことにより、電気炉100に流れる負荷電流iの有効電流(d軸成分)の電流信号iと、無効電流(q軸成分)の電流信号iと、を演算する。 The dq conversion circuit 22 receives the synchronous phase θ from the synchronous detection circuit 20 and the load current iL detected by the current detector 114 . The dq conversion circuit 22 performs, for example, three-phase to two-phase conversion (Clark transformation) on the load current iL , which is a three-phase current signal, and converts the current signal after the two-phase conversion based on the synchronous phase θ. By performing dq transformation (Park transformation) on the electric furnace 100, the current signal i d of the active current (d-axis component) of the load current i L flowing in the electric furnace 100 and the current signal i q of the reactive current (q-axis component) , is calculated.

電流指令値演算回路24は、電流信号i、iを基に、負荷系統102の電圧フリッカを抑制するために自励式変換器12から負荷系統102に出力する有効電流の指令値(D指令値)と無効電流の指令値(Q指令値)とを演算する。電流指令値演算回路24は、換言すれば、第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とを演算する。電流指令値演算回路24は、例えば、比例積分演算などにより、第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とを演算する。 Based on the current signals id and iq , the current command value calculation circuit 24 outputs a command value (D command value) and the reactive current command value (Q command value). In other words, the current command value calculation circuit 24 calculates the command value of the active current and the command value of the reactive current for the first control mode. The current command value calculation circuit 24 calculates a command value of active current and a command value of reactive current for the first control mode by, for example, proportional integral calculation.

なお、第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とは、制御装置14内で演算する構成に限ることなく、例えば、上位のコントローラなどからネットワークなどを介して制御装置14に入力してもよい。 Note that the active current command value and the reactive current command value for the first control mode are not limited to being calculated within the control device 14. can be entered in

切替回路26には、電流指令値演算回路24から第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とが入力されるとともに、第2制御モード用の無効電流の指令値(Q指令値)と、切替信号と、が入力される。 The switching circuit 26 receives the active current command value and the reactive current command value for the first control mode from the current command value calculation circuit 24, and outputs the reactive current command value (Q command value) and a switching signal are input.

第2制御モードの有効電流の指令値は、例えば、0pu(Per Unit)に設定される。従って、切替回路26には、第2制御モードについては、無効電流の指令値のみが入力される。第2制御モード用の無効電流の指令値は、予め設定された一定の値でもよいし、上位のコントローラなどからネットワークなどを介して切替回路26に入力してもよい。 The command value of the active current in the second control mode is set to 0 pu (Per Unit), for example. Therefore, only the reactive current command value is input to the switching circuit 26 for the second control mode. The command value of the reactive current for the second control mode may be a preset constant value, or may be input to the switching circuit 26 from a host controller or the like via a network or the like.

切替信号は、第1制御モードと第2制御モードとの切り替えを切替回路26に指示する信号である。切替回路26は、入力された切替信号に応じて、第1制御モード用の指令値及び第2制御モード用の指令値のいずれか一方を選択的に電流指令値演算回路28に入力する。切替信号は、上位のコントローラなどからネットワークなどを介して切替回路26に入力してもよい。あるいは、切替信号は、交流電圧vs2や負荷電流iなどを基に、制御装置14内で生成してもよい。 The switching signal is a signal that instructs the switching circuit 26 to switch between the first control mode and the second control mode. The switching circuit 26 selectively inputs either the command value for the first control mode or the command value for the second control mode to the current command value calculation circuit 28 according to the input switching signal. The switching signal may be input to the switching circuit 26 from a host controller or the like via a network or the like. Alternatively, the switching signal may be generated within the control device 14 based on the AC voltage vs2, the load current iL, or the like.

電流指令値演算回路28は、切替回路26から入力された有効電流の指令値及び無効電流の指令値を基に、自励式変換器12から負荷系統102に出力する出力電流の有効電流(d軸成分)の電流信号i と、無効電流(q軸成分)の電流信号i と、を演算する。 The current command value calculation circuit 28 calculates the active current (d-axis component) current signal i d * and reactive current (q-axis component) current signal i q * .

逆dq変換回路30は、同期検出回路20からの同期位相θが入力されるとともに、電流指令値演算回路28から入力された電流信号i 、i に対して逆変換(逆パーク変換及び逆クラーク変換)を行うことにより、電流信号i 、i を基に、自励式変換器12から負荷系統102に出力する三相の出力電流の電流信号iを演算する。 The inverse dq conversion circuit 30 receives the synchronization phase θ from the synchronization detection circuit 20 and inversely converts the current signals i d * and i q * inputted from the current command value calculation circuit 28 (inverse Park conversion). and inverse Clarke transformation), the current signal i * of the three-phase output current to be output from the self-commutated converter 12 to the load system 102 is calculated based on the current signals id* and iq * .

制御回路32は、逆dq変換回路30から入力された電流信号iを基に、電流信号iに応じた出力電流を自励式変換器12から負荷系統102に出力するための自励式変換器12の制御信号を生成し、生成した制御信号に基づいて自励式変換器12の動作を制御する。 Based on the current signal i * input from the inverse dq conversion circuit 30, the control circuit 32 is a self-commutated converter for outputting an output current corresponding to the current signal i * from the self-commutated converter 12 to the load system 102. 12 control signals are generated and the operation of the self-commutated converter 12 is controlled based on the generated control signals.

このように、制御装置14は、自励式変換器12から負荷系統102に出力する出力電流ISVCに関連する指令値(D指令値及びQ指令値)に従って自励式変換器12の動作を制御する。これにより、制御装置14では、第1制御モードにおいては、検出結果に応じた有効電流及び無効電流の指令値に基づいて負荷系統102の電圧フリッカを抑制することができ、第2制御モードにおいては、入力された無効電流の指令値に応じた一定の無効電力を負荷系統102に出力することができる。 Thus, the controller 14 controls the operation of the self-commutated converter 12 according to the command values (the D command value and the Q command value) related to the output current I SVC output from the self-commutated converter 12 to the load system 102. . As a result, in the first control mode, the control device 14 can suppress voltage flicker in the load system 102 based on the command values of the active current and the reactive current according to the detection result, and in the second control mode, , a constant reactive power corresponding to the input reactive current command value can be output to the load system 102 .

図3は、実施形態に係る切替回路を模式的に表すブロック図である。
図3に表したように、切替回路26は、スイッチ回路41~44と、演算回路45、46と、遅延回路47と、を有する。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing a switching circuit according to the embodiment;
As shown in FIG. 3, the switching circuit 26 has switch circuits 41 to 44, arithmetic circuits 45 and 46, and a delay circuit 47.

スイッチ回路41は、2つの入力端子41a、41bと、出力端子41cと、を有する。入力端子41aには、第1制御モード用の有効電流の指令値が入力される。入力端子41bには、第2制御モード用の有効電流の指令値が入力される。前述のように、第2制御モードの有効電流の指令値は、例えば、0puである。 The switch circuit 41 has two input terminals 41a and 41b and an output terminal 41c. An active current command value for the first control mode is input to the input terminal 41a. An active current command value for the second control mode is input to the input terminal 41b. As described above, the command value of the active current in the second control mode is 0 pu, for example.

スイッチ回路41には、切替信号が入力される。スイッチ回路41は、入力された切替信号に応じて、第1制御モード用の有効電流の指令値及び第2制御モード用の有効電流の指令値のいずれか一方を選択的に出力端子41cから出力する。 A switching signal is input to the switch circuit 41 . The switch circuit 41 selectively outputs one of the active current command value for the first control mode and the active current command value for the second control mode from the output terminal 41c according to the input switching signal. do.

切替信号は、例えば、0(Low)又は1(High)の二値の信号である。例えば、切替信号の0が、第1制御モードに対応し、切替信号の1が、第2制御モードに対応する。スイッチ回路41は、切替信号が0の時に、第1制御モード用の有効電流の指令値を出力し、切替信号が1の時に、第2制御モード用の有効電流の指令値を出力する。出力端子41cは、演算回路45と接続されている。スイッチ回路41は、第1制御モード用の有効電流の指令値及び第2制御モード用の有効電流の指令値のいずれか一方を選択的に演算回路45に入力する。なお、切替信号やスイッチ回路41の構成は、上記に限ることなく、第1制御モードと第2制御モードとの切り替えを適切に行うことができる任意の構成でよい。 The switching signal is, for example, a binary signal of 0 (Low) or 1 (High). For example, a switching signal of 0 corresponds to the first control mode, and a switching signal of 1 corresponds to the second control mode. The switch circuit 41 outputs an active current command value for the first control mode when the switching signal is 0, and outputs an active current command value for the second control mode when the switching signal is 1. The output terminal 41 c is connected to the arithmetic circuit 45 . The switch circuit 41 selectively inputs either one of the active current command value for the first control mode and the active current command value for the second control mode to the arithmetic circuit 45 . Note that the configuration of the switching signal and the switch circuit 41 is not limited to the above, and may be any configuration that can appropriately switch between the first control mode and the second control mode.

演算回路45は、入力された指令値を漸次的に変化させる演算を行う。換言すれば、演算回路45は、入力された指令値に対し、単位時間当たりの所定値以上の指令値の変化を抑制する演算を行う。すなわち、演算回路45は、入力された指令値の急峻な変化を抑制する演算を行う。演算回路45は、例えば、一次遅れ回路である。演算回路45は、入力された指令値に対して一次遅れの演算を行うことにより、入力された指令値を漸次的に変化させる。演算回路45は、演算後の有効電流の指令値をスイッチ回路42に入力する。 Arithmetic circuit 45 performs a computation to gradually change the input command value. In other words, the arithmetic circuit 45 performs an operation on the input command value to suppress changes in the command value by a predetermined value or more per unit time. That is, the arithmetic circuit 45 performs an arithmetic operation that suppresses sharp changes in the input command value. The arithmetic circuit 45 is, for example, a first-order lag circuit. The arithmetic circuit 45 gradually changes the input command value by performing a first-order lag operation on the input command value. The arithmetic circuit 45 inputs the calculated effective current command value to the switch circuit 42 .

スイッチ回路42は、2つの入力端子42a、42bと、出力端子42cと、を有する。入力端子42aには、第1制御モード用の有効電流の指令値が入力される。入力端子42bには、演算回路45によって演算された後の指令値が入力される。 The switch circuit 42 has two input terminals 42a and 42b and an output terminal 42c. An active current command value for the first control mode is input to the input terminal 42a. The command value calculated by the arithmetic circuit 45 is input to the input terminal 42b.

スイッチ回路42には、切替信号が入力される。スイッチ回路42は、入力された切替信号に応じて、第1制御モード用の有効電流の指令値及び演算回路45の演算後の有効電流の指令値のいずれか一方を選択的に出力端子42cから出力する。出力端子42cの出力は、換言すれば、切替回路26の出力である。 A switching signal is input to the switch circuit 42 . The switch circuit 42 selectively outputs either one of the command value of the active current for the first control mode and the command value of the active current after calculation by the arithmetic circuit 45 from the output terminal 42c according to the input switching signal. Output. The output of the output terminal 42c is the output of the switching circuit 26, in other words.

スイッチ回路43は、2つの入力端子43a、43bと、出力端子43cと、を有する。同様に、スイッチ回路44は、2つの入力端子44a、44bと、出力端子44cと、を有する。スイッチ回路43、44、及び演算回路46の構成は、入力される指令値が無効電流の指令値である点を除いてスイッチ回路41、42、及び演算回路45の構成と実質的に同じであるから、詳細な説明は、省略する。 The switch circuit 43 has two input terminals 43a and 43b and an output terminal 43c. Similarly, the switch circuit 44 has two input terminals 44a, 44b and an output terminal 44c. The configurations of the switch circuits 43 and 44 and the arithmetic circuit 46 are substantially the same as those of the switch circuits 41 and 42 and the arithmetic circuit 45 except that the input command value is the reactive current command value. Therefore, detailed description is omitted.

遅延回路47には、切替信号が入力される。遅延回路47は、入力された切替信号の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングを所定時間遅らせる。この例では、切替信号の0が、第1制御モードに対応し、切替信号の1が、第2制御モードに対応する。この場合、遅延回路47は、切替信号の立ち下がりのタイミングを所定時間遅らせる。遅延回路47は、例えば、オフディレイ回路である。これにより、入力された切替信号の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングを所定時間遅らせることができる。 A switching signal is input to the delay circuit 47 . The delay circuit 47 delays the switching timing of the input switching signal from the second control mode to the first control mode by a predetermined time. In this example, a switching signal of 0 corresponds to the first control mode, and a switching signal of 1 corresponds to the second control mode. In this case, the delay circuit 47 delays the fall timing of the switching signal by a predetermined time. The delay circuit 47 is, for example, an off-delay circuit. As a result, the timing of switching from the second control mode to the first control mode of the input switching signal can be delayed by a predetermined time.

上記と反対に、切替信号の0を第2制御モードに対応させ、切替信号の1を第1制御モードに対応させた場合には、切替信号の立ち上がりのタイミングを所定時間遅らせてもよい。遅延回路47の構成は、入力された切替信号の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングを所定時間遅らせることが可能な任意の構成でよい。 Contrary to the above, when 0 of the switching signal corresponds to the second control mode and 1 of the switching signal corresponds to the first control mode, the rise timing of the switching signal may be delayed by a predetermined time. The configuration of the delay circuit 47 may be any configuration capable of delaying the switching timing of the input switching signal from the second control mode to the first control mode by a predetermined time.

スイッチ回路41、43には、遅延回路47に入力される前の切替信号が入力される。スイッチ回路42、44には、遅延回路47から出力された後の切替信号が入力される。従って、スイッチ回路42、44の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングは、スイッチ回路41、43の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングよりも所定時間遅れる。 Switching signals before being input to the delay circuit 47 are input to the switch circuits 41 and 43 . The switching signals output from the delay circuit 47 are input to the switch circuits 42 and 44 . Therefore, the switching timing of the switch circuits 42 and 44 from the second control mode to the first control mode is delayed by a predetermined time from the switching timing of the switch circuits 41 and 43 from the second control mode to the first control mode.

図4(a)~図4(e)は、実施形態に係る無効電力補償装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図4(a)は、切替信号の一例を表す。
図4(b)は、第1制御モード用の無効電流の指令値の一例を表す。
図4(c)は、第2制御モード用の無効電流の指令値の一例を表す。
図4(d)は、切替回路26から出力される無効電流の指令値の一例を表す。
図4(e)は、自励式変換器12(無効電力補償装置)から出力される出力電流ISVCの一例を表す。
4(a) to 4(e) are graphs schematically showing an example of the operation of the reactive power compensator according to the embodiment.
FIG. 4A shows an example of a switching signal.
FIG. 4B shows an example of the reactive current command value for the first control mode.
FIG. 4(c) shows an example of the reactive current command value for the second control mode.
FIG. 4D shows an example of the reactive current command value output from the switching circuit 26 .
FIG. 4(e) represents an example of the output current I SVC output from the self-commutated converter 12 (var compensator).

図4では、第1制御モード用の無効電流の指令値が0puであり、第2制御モード用の無効電流の指令値が1puである状態において、制御装置14の第1制御モードと第2制御モードとを切り替えた際に、切替回路26から出力される無効電流の指令値の一例を表している。 In FIG. 4, in a state where the reactive current command value for the first control mode is 0 pu and the reactive current command value for the second control mode is 1 pu, the first control mode and the second control of the control device 14 An example of a reactive current command value output from the switching circuit 26 when the mode is switched is shown.

切替信号によって第1制御モードが選択されている場合、スイッチ回路42は、第1制御モード用の有効電流の指令値を出力し、スイッチ回路44は、第1制御モード用の無効電流の指令値を出力する。従って、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合には、第1制御モード用の有効電流の指令値及び第1制御モード用の無効電流の指令値が、切替回路26から出力される(図4のタイミングt0)。これにより、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合には、検出結果に応じて電流指令値演算回路24で演算された有効電流の指令値及び無効電流の指令値に基づいて負荷系統102の電圧フリッカが抑制される。 When the first control mode is selected by the switching signal, the switch circuit 42 outputs the active current command value for the first control mode, and the switch circuit 44 outputs the reactive current command value for the first control mode. to output Therefore, when the first control mode is selected by the switching signal, the switching circuit 26 outputs the active current command value for the first control mode and the reactive current command value for the first control mode. (timing t0 in FIG. 4). As a result, when the first control mode is selected by the switching signal, the load system is controlled based on the active current command value and the reactive current command value calculated by the current command value calculation circuit 24 according to the detection result. 102 voltage flicker is suppressed.

また、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合、スイッチ回路41は、第1制御モード用の有効電流の指令値を出力し、スイッチ回路43は、第1制御モード用の無効電流の指令値を出力する。このため、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合には、第1制御モード用の有効電流の指令値が、演算回路45に入力されるとともに、第1制御モード用の無効電流の指令値が、演算回路46に入力される。 Further, when the first control mode is selected by the switching signal, the switch circuit 41 outputs the command value of the active current for the first control mode, and the switch circuit 43 outputs the reactive current command value for the first control mode. Output command value. Therefore, when the first control mode is selected by the switching signal, the active current command value for the first control mode is input to the arithmetic circuit 45, and the reactive current command value for the first control mode is input. A command value is input to the arithmetic circuit 46 .

切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、スイッチ回路41の出力が、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、スイッチ回路43の出力が、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる。このため、切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、演算回路45の入力が、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、演算回路46の入力が、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる。 When the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the output of the switch circuit 41 switches from the active current command value for the first control mode to the active current command value for the second control mode. The output of circuit 43 switches from the reactive current command value for the first control mode to the reactive current command value for the second control mode. Therefore, when the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the input to the arithmetic circuit 45 changes from the active current command value for the first control mode to the active current command value for the second control mode. Then, the input of the arithmetic circuit 46 is switched from the reactive current command value for the first control mode to the reactive current command value for the second control mode.

そして、切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、スイッチ回路42の出力が、第1制御モード用の有効電流の指令値から演算回路45によって演算された後の指令値に切り替わり、スイッチ回路44の出力が、第1制御モード用の無効電流の指令値から演算回路46によって演算された後の指令値に切り替わる。 When the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the output of the switch circuit 42 switches from the command value of the active current for the first control mode to the command value calculated by the arithmetic circuit 45. , the output of the switch circuit 44 is switched from the reactive current command value for the first control mode to the command value calculated by the arithmetic circuit 46 .

従って、切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、演算回路45によって演算された後の第2制御モード用の有効電流の指令値、及び演算回路46によって演算された後の第2制御モード用の無効電流の指令値が、切替回路26から出力される(図4のタイミングt1)。 Therefore, when the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the command value of the active current for the second control mode after being calculated by the arithmetic circuit 45 and the command value of the active current for the second control mode after being calculated by the arithmetic circuit 46 A reactive current command value for the two control modes is output from the switching circuit 26 (timing t1 in FIG. 4).

これにより、制御装置14は、第1制御モードから第2制御モードへの切り替えにともなって、第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。以降、切替信号によって第2制御モードが選択されている場合には、入力された第2制御モード用の無効電流の指令値に応じた一定の無効電力が負荷系統102に出力される。 As a result, when the first control mode is switched to the second control mode, the control device 14 changes the active current command value for the first control mode and the reactive current command value to the active current command value for the second control mode. When switching to the command value and the reactive current command value, the active current command value for the first control mode is gradually changed to the active current command value for the second control mode, and the reactive current command value for the first control mode is changed. The current command value is gradually changed to the reactive current command value for the second control mode. After that, when the second control mode is selected by the switching signal, a constant reactive power corresponding to the input command value of the reactive current for the second control mode is output to the load system 102 .

切替信号が第2制御モードから再び第1制御モードに切り替わると、スイッチ回路41の出力が、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、スイッチ回路43の出力が、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる(図4のタイミングt2)。このため、切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わると、演算回路45の入力が、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、演算回路46の入力が、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる。 When the switching signal switches from the second control mode to the first control mode again, the output of the switch circuit 41 switches from the active current command value for the second control mode to the active current command value for the first control mode, The output of the switch circuit 43 is switched from the reactive current command value for the second control mode to the reactive current command value for the first control mode (timing t2 in FIG. 4). Therefore, when the switching signal switches from the second control mode to the first control mode, the input to the arithmetic circuit 45 changes from the active current command value for the second control mode to the active current command value for the first control mode. Then, the input of the arithmetic circuit 46 is switched from the reactive current command value for the second control mode to the reactive current command value for the first control mode.

一方、遅延回路47の動作により、スイッチ回路42、44の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングは、スイッチ回路41、43の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングよりも所定時間遅れる。従って、切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わったタイミングから所定時間の間は、演算回路45によって演算された後の第1制御モード用の有効電流の指令値、及び演算回路46によって演算された後の第1制御モード用の無効電流の指令値が、切替回路26から出力される(図4のタイミングt2~t3)。 On the other hand, due to the operation of the delay circuit 47, the switching timing of the switch circuits 42 and 44 from the second control mode to the first control mode is the same as the switching timing of the switch circuits 41 and 43 from the second control mode to the first control mode. A predetermined time delay from the timing. Therefore, for a predetermined time from the timing when the switching signal switches from the second control mode to the first control mode, the command value of the active current for the first control mode calculated by the calculation circuit 45 and the calculation circuit 46 The command value of the reactive current for the first control mode after being calculated by is output from the switching circuit 26 (timings t2 to t3 in FIG. 4).

これにより、制御装置14は、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えにともなって、第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。 As a result, when the second control mode is switched to the first control mode, the control device 14 changes the active current command value for the second control mode and the reactive current command value to the active current command value for the first control mode. When switching to the command value and the reactive current command value, the active current command value for the second control mode is gradually changed to the active current command value for the first control mode, and the reactive current command value for the second control mode is changed. The current command value is gradually changed to the reactive current command value for the first control mode.

切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わったタイミングから所定時間が経過すると、スイッチ回路42の出力が、演算回路45によって演算された後の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、スイッチ回路44の出力が、演算回路46によって演算された後の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる(図4のタイミングt3)。 When a predetermined time elapses from the timing when the switching signal switches from the second control mode to the first control mode, the output of the switch circuit 42 is changed from the command value calculated by the arithmetic circuit 45 to the effective current for the first control mode. , and the output of the switch circuit 44 is switched from the command value calculated by the arithmetic circuit 46 to the reactive current command value for the first control mode (timing t3 in FIG. 4).

従って、切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わったタイミングから所定時間が経過した後には、演算回路45、46によって演算される前の第1制御モード用の有効電流の指令値及び第1制御モード用の無効電流の指令値が、直接的に切替回路26から出力される。 Therefore, after a predetermined time has passed since the switching signal switched from the second control mode to the first control mode, the active current command value for the first control mode before being calculated by the arithmetic circuits 45 and 46 and The reactive current command value for the first control mode is directly output from the switching circuit 26 .

このように、制御装置14は、第1制御モードにおいて、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われた指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御し、所定時間が経過した後は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われる前の指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御する。 In this way, in the first control mode, the control device 14 gradually changes by the arithmetic circuits 45 and 46 until a predetermined time elapses from the timing of switching from the second control mode to the first control mode. The operation of the self-commutated converter 12 is controlled based on the command value for which the calculation for causing the change is performed. to control the operation of the self-commutated converter 12.

図5(a)~図5(e)は、無効電力補償装置の参考の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図5(a)~図5(e)の各グラフの表す信号の項目は、図4(a)~図4(e)の各グラフの表す信号の項目と同じである。
FIGS. 5(a) to 5(e) are graphs schematically showing an example of reference operation of the reactive power compensator.
The signal items represented by the graphs of FIGS. 5A to 5E are the same as the signal items represented by the graphs of FIGS. 4A to 4E.

図5(a)~図5(e)では、第1制御モードから第2制御モードに切り替わった際に、自励式変換器12の制御に用いられる指令値が、第1制御モード用の無効電流の指令値(例えば0pu)から第2制御モード用の無効電流の指令値(例えば1pu)に急峻に変化した例を模式的に表している(図5のタイミングt11)。 5(a) to 5(e), when the first control mode is switched to the second control mode, the command value used for controlling the self-commutated converter 12 is the reactive current for the first control mode. (eg, 0 pu) to the reactive current command value (eg, 1 pu) for the second control mode (timing t11 in FIG. 5).

このように、自励式変換器12の制御に用いられる指令値が急峻に変化すると、図5(e)に表したように、自励式変換器12の出力電流ISVCが指令値に追従しきれずに、オーバーシュートを起こしてしまい、制御装置14が自励式変換器12の動作を停止させる過電流検出レベルを超えてしまう可能性がある。すなわち、制御装置14が出力電流ISVCの過電流を検出し、自励式変換器12の動作を停止させてしまう可能性がある。 When the command value used to control the self-commutated converter 12 changes abruptly in this manner, the output current I SVC of the self-commutated converter 12 cannot follow the command value as shown in FIG. Otherwise, it may overshoot and exceed the overcurrent detection level at which the controller 14 stops the operation of the self-commutated converter 12 . That is, there is a possibility that the control device 14 will detect an overcurrent of the output current I SVC and stop the operation of the self-commutated converter 12 .

これに対して、本実施形態に係る無効電力補償装置10では、図4(d)のタイミングt1に表したように、制御装置14が、第1制御モードから第2制御モードへの切り替えにともなって、第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。 On the other hand, in the reactive power compensator 10 according to the present embodiment, the controller 14 switches from the first control mode to the second control mode as shown at timing t1 in FIG. When switching from the active current command value and reactive current command value for the first control mode to the active current command value and reactive current command value for the second control mode, the active current command value for the first control mode to the command value of the active current for the second control mode, and the command value of the reactive current for the first control mode is gradually changed to the command value of the reactive current for the second control mode. .

このように、指令値の急峻な変化を抑制することにより、出力電流ISVCのオーバーシュートなどを抑制し、過電流の発生を抑制することができる。従って、過電流に起因する自励式変換器12の意図しない動作の停止を抑制することができる。 By suppressing abrupt changes in the command value in this manner, overshoot of the output current ISVC can be suppressed, and occurrence of overcurrent can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress unintended stoppage of operation of the self-commutated converter 12 due to overcurrent.

また、本実施形態に係る無効電力補償装置10では、図4(d)のタイミングt2に表したように、制御装置14が、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えにともなって、第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。これにより、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えの際にも、指令値の急峻な変化を抑制することができる。従って、過電流に起因する自励式変換器12の意図しない動作の停止をより確実に抑制することができる。 Further, in the reactive power compensator 10 according to the present embodiment, as shown at timing t2 in FIG. 4D, the control device 14 switches from the second control mode to the first control mode, When switching from the active current command value and reactive current command value for the second control mode to the active current command value and reactive current command value for the first control mode, the active current command value for the second control mode is changed to the second The active current command value for the first control mode is gradually changed, and the reactive current command value for the second control mode is gradually changed to the reactive current command value for the first control mode. As a result, even when switching from the second control mode to the first control mode, it is possible to suppress sharp changes in the command value. Therefore, unintended stoppage of operation of the self-commutated converter 12 due to overcurrent can be suppressed more reliably.

さらに、本実施形態に係る無効電力補償装置10では、制御装置14が、第1制御モードにおいて、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われた指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御し、所定時間が経過した後は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われる前の指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御する。 Furthermore, in the reactive power compensator 10 according to the present embodiment, the control device 14 in the first control mode until a predetermined time elapses from the timing of switching from the second control mode to the first control mode, The operation of the self-commutated converter 12 is controlled based on the command value that has been calculated to be gradually changed by the arithmetic circuits 45 and 46. The operation of the self-commutated converter 12 is controlled based on the command value before the calculation for changing is performed.

第2制御モードでは、例えば、上位のコントローラからの指令値の変更の指示などが無い限り、指令値は、実質的に一定である。従って、第2制御モードでは、演算回路45、46から出力された指令値を用いて自励式変換器12の動作の制御を行ったとしても、実質的な影響は小さい。 In the second control mode, for example, the command value is substantially constant unless there is an instruction to change the command value from a higher-level controller. Therefore, in the second control mode, even if the command values output from the arithmetic circuits 45 and 46 are used to control the operation of the self-commutated converter 12, the substantial influence is small.

一方、第1制御モードでは、電気炉100の運転にともなう負荷系統102の電圧フリッカを抑制するため、電圧検出器110、112、及び電流検出器114の検出結果に基づいて、指令値が随時変化する。このため、第1制御モードにおいて、演算回路45、46から出力された指令値を用いて自励式変換器12の動作の制御を行うと、指令値を漸次的に変化させる演算が、制御の高速性に影響を与えてしまうことが懸念される。 On the other hand, in the first control mode, in order to suppress the voltage flicker of the load system 102 due to the operation of the electric furnace 100, the command value changes as needed based on the detection results of the voltage detectors 110, 112 and the current detector 114. do. Therefore, in the first control mode, when the command values output from the arithmetic circuits 45 and 46 are used to control the operation of the self-commutated converter 12, the calculation for gradually changing the command value can be performed at a high speed of control. It is feared that it will affect sexuality.

このため、制御装置14は、第1制御モードにおいて、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われた指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御し、所定時間が経過した後は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われる前の指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御する。これにより、第1制御モードにおける制御の高速性の低下を抑制しつつ、過電流に起因する自励式変換器12の意図しない動作の停止を抑制することができる。 Therefore, in the first control mode, the control device 14 causes the arithmetic circuits 45 and 46 to gradually change the control mode until a predetermined time elapses from the timing of switching from the second control mode to the first control mode. Based on the calculated command value, the operation of the self-commutated converter 12 is controlled. Based on this, the operation of the self-commutated converter 12 is controlled. As a result, it is possible to suppress unintended stoppage of operation of the self-commutated converter 12 due to overcurrent while suppressing a decrease in high-speed control in the first control mode.

所定時間は、例えば、一次遅れの演算を行う演算回路45、46の時定数などに応じて設定すればよい。所定時間は、例えば、指令値が漸次的に変化する最長の時間以上に設定されることが好ましい。これにより、漸次的な変化の途中で演算前の指令値に切り替わってしまうことを抑制することができる。指令値が漸次的に変化する最長の時間とは、例えば、指令値が0puから1puまで漸次的に変化する時間である。また、所定時間は、例えば、指令値が漸次的に変化する最長の時間の2倍以下に設定されることが好ましい。これにより、指令値を漸次的に変化させる演算が、制御の高速性に影響を与えてしまうことを、より抑制することができる。 The predetermined time may be set according to, for example, the time constants of the arithmetic circuits 45 and 46 that perform first-order lag calculations. The predetermined time is preferably set to, for example, the longest time during which the command value gradually changes or longer. As a result, it is possible to prevent the command value from being switched to the pre-computation command value during the gradual change. The longest time during which the command value gradually changes is, for example, the time during which the command value changes gradually from 0 pu to 1 pu. Also, the predetermined time is preferably set to, for example, twice or less the longest time during which the command value gradually changes. As a result, it is possible to further suppress the influence of the calculation for gradually changing the command value on the high-speed control.

なお、上記実施形態では、切替回路26において指令値の伝達経路を切り替えることにより、各モードの切り替えに応じて指令値が漸次的に変化するようにしている。制御装置14の構成は、これに限ることなく、各モードの切り替えに応じて指令値を漸次的に変化させることが可能な任意の構成でよい。 In the above-described embodiment, the switching circuit 26 switches the transmission path of the command value so that the command value changes gradually according to the switching of each mode. The configuration of the control device 14 is not limited to this, and may be any configuration that can gradually change the command value according to the switching of each mode.

上記実施形態では、負荷系統102に出力する出力電流ISVCに関連する指令値の一例として、自励式変換器12から負荷系統102に出力する有効電流の指令値及び無効電流の指令値を例示している。出力電流ISVCに関連する指令値は、これに限ることなく、例えば、自励式変換器12から負荷系統102に出力する有効電力の指令値や無効電力の指令値などでもよい。出力電流ISVCに関連する指令値は、例えば、自励式変換器12から負荷系統102に出力する電圧の指令値などでもよい。漸次的に変化させる指令値は、出力電流ISVCに関連する任意の指令値でよい。 In the above embodiment, the active current command value and the reactive current command value output from the self-commutated converter 12 to the load system 102 are exemplified as an example of the command value related to the output current ISVC to be output to the load system 102. ing. The command value related to the output current I SVC is not limited to this, and may be, for example, a command value for active power or a command value for reactive power output from the self-commutated converter 12 to the load system 102 . A command value related to the output current I SVC may be, for example, a command value for the voltage output from the self-commutated converter 12 to the load system 102 . The gradual command value can be any command value related to the output current ISVC .

図6(a)及び図6(b)は、実施形態に係る無効電力補償装置の動作の変形例を模式的に表すグラフである。
上記実施形態では、一次遅れの演算により、指令値を指数関数的に漸次的に変化させている。指令値の漸次的な変化は、指数関数的な変化に限ることなく、例えば、図6(a)に表したように、一次関数的な変化などでもよい。このような一次関数的な変化は、例えば、指令値の所定の変化率以上の変化を抑制する変化率リミッタなどで実現することができる。
6(a) and 6(b) are graphs schematically showing a modification of the operation of the reactive power compensator according to the embodiment.
In the above embodiment, the command value is exponentially and gradually changed by the first-order lag calculation. The gradual change in the command value is not limited to an exponential change, and may be, for example, a linear change as shown in FIG. 6(a). Such a linear function change can be realized, for example, by a change rate limiter that suppresses a change of the command value beyond a predetermined change rate.

また、指令値の漸次的な変化は、例えば、図6(b)に表したように、階段状の変化などでもよい。このような階段状変化は、例えば、単位時間当たりの所定値以上の指定値の変化を抑制するリミッタなどで実現することができる。 Also, the gradual change of the command value may be, for example, a step-like change as shown in FIG. 6(b). Such a stair-like change can be realized, for example, by a limiter or the like that suppresses a change in a specified value exceeding a predetermined value per unit time.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.

2…電気炉システム、 10…無効電力補償装置、 12…自励式変換器、 14…制御装置、 20…同期検出回路、 22…dq変換回路、 24…電流指令値演算回路、 26…切替回路、 28…電流指令値演算回路、 30…逆dq変換回路、 32…制御回路、 41~44…スイッチ回路、 45…演算回路、 46…演算回路、 47…遅延回路、 100…電気炉、 102…負荷系統、 104…変圧器、 106…受電系統、 108…電力系統、 110…電圧検出器、 112…電圧検出器、 114…電流検出器、 116…電流検出器、 118…高調波フィルタ 2 Electric furnace system 10 Reactive power compensator 12 Self-commutated converter 14 Control device 20 Synchronization detection circuit 22 dq conversion circuit 24 Current command value calculation circuit 26 Switching circuit 28 Current command value arithmetic circuit 30 Inverse dq conversion circuit 32 Control circuit 41 to 44 Switch circuit 45 Arithmetic circuit 46 Arithmetic circuit 47 Delay circuit 100 Electric furnace 102 Load System 104 Transformer 106 Power receiving system 108 Power system 110 Voltage detector 112 Voltage detector 114 Current detector 116 Current detector 118 Harmonic filter

Claims (4)

電気炉の接続された負荷系統に接続され、前記負荷系統に無効電力を出力することにより、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧の変動を抑制する自励式変換器と、
前記自励式変換器から前記負荷系統に出力する出力電流に関連する指令値に従って前記自励式変換器の動作を制御する制御装置であって、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧フリッカを抑制するように前記自励式変換器の動作を制御する第1制御モードと、前記負荷系統に対して一定の無効電力を出力するように前記自励式変換器の動作を制御する第2制御モードと、を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第1制御モードから前記第2制御モードへの切り替えにともなって、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に切り替える際に、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に漸次的に変化させる無効電力補償装置。
a self-commutated converter connected to a load system to which an electric furnace is connected and outputting reactive power to the load system to suppress fluctuations in the voltage of the load system caused by the operation of the electric furnace;
A control device for controlling the operation of the self-commutated converter in accordance with a command value related to the output current output from the self-commutated converter to the load system, wherein the voltage flicker of the load system caused by the operation of the electric furnace is reduced. a first control mode for controlling the operation of the self-commutated converter so as to suppress and a second control mode for controlling the operation of the self-commutated converter so as to output constant reactive power to the load system; a controller having
with
When the control device switches from the command value for the first control mode to the command value for the second control mode with switching from the first control mode to the second control mode, the A reactive power compensator for gradually changing the command value for the first control mode to the command value for the second control mode.
前記制御装置は、前記第2制御モードから前記第1制御モードへの切り替えにともなって、前記第2制御モード用の前記指令値から前記第1制御モード用の前記指令値に切り替える際に、前記第2制御モード用の前記指令値から前記第1制御モード用の前記指令値に漸次的に変化させる請求項1記載の無効電力補償装置。 When the control device switches from the command value for the second control mode to the command value for the first control mode with switching from the second control mode to the first control mode, the 2. A reactive power compensator according to claim 1, wherein said command value for said second control mode is gradually changed to said command value for said first control mode. 前記制御装置は、前記指令値を漸次的に変化させる演算を行う演算回路を有し、前記第1制御モードにおいて、前記第2制御モードから前記第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、前記演算回路によって漸次的に変化させる演算が行われた前記指令値を基に、前記自励式変換器の動作を制御し、前記所定時間が経過した後は、前記演算回路によって漸次的に変化させる演算が行われる前の前記指令値を基に、前記自励式変換器の動作を制御する請求項2記載の無効電力補償装置。 The control device has an arithmetic circuit that performs an arithmetic operation to gradually change the command value, and in the first control mode, a predetermined time elapses from the timing of switching from the second control mode to the first control mode. Until the predetermined time elapses, the operation of the self-commutated converter is controlled based on the command value that has been calculated to be gradually changed by the arithmetic circuit, and after the predetermined time elapses, the calculation 3. A reactive power compensator according to claim 2, wherein the operation of the self-commutated converter is controlled based on the command value before the circuit gradually changes the calculation. 前記演算回路は、入力された前記指令値に対して一次遅れの演算を行うことにより、前記指令値を漸次的に変化させる請求項3記載の無効電力補償装置。 4. A reactive power compensator according to claim 3, wherein said arithmetic circuit gradually changes said command value by performing a first-order lag operation on said input command value.
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