JPH0261050B2 - - Google Patents

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JPH0261050B2
JPH0261050B2 JP57120831A JP12083182A JPH0261050B2 JP H0261050 B2 JPH0261050 B2 JP H0261050B2 JP 57120831 A JP57120831 A JP 57120831A JP 12083182 A JP12083182 A JP 12083182A JP H0261050 B2 JPH0261050 B2 JP H0261050B2
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JP
Japan
Prior art keywords
voltage
reactive power
transformer
inverter
control device
Prior art date
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JP57120831A
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English (en)
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JPS5911734A (ja
Inventor
Susumu Matsumura
Takeaki Asaeda
Eizo Kashino
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Kansai Denryoku KK
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Publication date
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Publication of JPS5911734A publication Critical patent/JPS5911734A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は系統無効電力制御装置に関し、特に自
励式インバータで直流連系される装置の交流系統
の無効電力を制御しようとするものである。
従来この種の装置として第1図に示すものがあ
つた。図において1Aは系統Aに接続される負荷
時タツプ切換器付変圧器、2Aはこの負荷時タツ
プ切換付変圧器1Aに接続される自励式インバー
タ、3Aは系統Aの電圧を検出するPT、4Aは
系統Aの電流を検出するCT、5AはPT3A及び
CT4Aの検出出力を受けて系統Aの無効電力を
演算する無効電力検出装置、6Aはこの無効電力
検出装置5Aの出力端に得られる系統Aの無効電
力量を基準信号QAと等しくなるように制御する
無効電力制御装置、7Aは自励式インバータ2A
の直流端子間電圧を検出する直流電圧検出器、8
Aは無効電力制御装置6Aの出力信号を電圧基準
信号として受けて、これと一致するように直流電
圧検出器7Aによつて検出される直流電圧を制御
する電圧制御装置、9Aはこの電圧制御装置8A
の出力信号により、系統Aの電圧の位相に対して
自励式インバータ2Aの交流電圧の位相を制御す
る位相制御装置である。
また1Bは系統Bに接続される負荷時タツプ切
換器付変圧器、2Bはこの負荷時タツプ切換器付
変圧器1Bに接続される自励式インバータ、3B
は系統Bの電圧を検出するPT、4Bは系統Bの
電流を検出するCT、5BはPT3B及びCT4B
の検出出力を受けて系統Bの有効電力を演算する
有効電力検出装置、6Bはこの有効電力検出装置
5Bの出力端に得られる系統Bの有効電力量を基
準信号PBと等しくなるように制御する有効電力
制御装置、7Bはこの有効電力制御装置6Bの出
力信号により系統Bの電圧の位相に対して自励式
インバータ2Bの交流電圧の位相を制御する位相
制御装置である。
次に動作について説明する。先ず自励式インバ
ータ2A,2Bは図示していないが直流端子間に
直流電圧の平滑用コンデンサを有し、主サイリス
タを強制的に消弧するための補助サイリスタ及び
転流リアクトルと、コンデンサと、主サイリスタ
と逆並列に接続された帰還用ダイオードとを有す
るそれ自体公知の電圧形インバータで構成されて
いる。
系統Aの無効電力制御は次のようにして行う。
簡単のため、変圧器1Aの1次電圧及び2次電圧
が等しいとし、この変圧器1Aのリアクタンス値
をXLAとする。系統Aの電圧をVSA、インバータ
2Aの交流電圧をVIA、直流電圧をEdとし、変圧
器1Aの抵抗分を無視すると、系統Aの電流ISA
は次式のようになる。
I〓SA=V〓SA−V〓IA/jXLA ……(1) 系統Aの電圧VSAとインバータ2Aの交流電圧
VIAの位相が同じとすれば、系統Aの電流ISAは、
VSA>VIAのときには90゜遅れ、VSA<VS2のときに
は90°進みとなり、インバータ2Aの交流電圧VIA
の大きさを変えることにより、系統Aの遅相ある
いは進相の無効電力を制御することができる。
しかるに電圧形インバータの場合には交流電圧
VIAと直流電圧Edの関係式は3相全波ブリツジ接
続で180゜通電形では次のようになる。
VIA=6/―/πEd ……(2) 従つて直流電圧Edを制御することにより、系
統Aの無効電力を制御できる。
第1図において系統Aの電圧及び電流はPT3
A及びCT4Aで検出され、無効電力検出装置5
Aにおいて系統Aの無効電力量が検出される。こ
の無効電力量の極性を進相のとき正極性、遅相の
とき負極性とすると、基準信号QAが正極性のと
きには、系統Aの無効電力が遅相となるように無
効電力制御装置6Aが動作する。すなわち基準信
号QAと無効電力検出量に偏差がありかつ基準信
号QAが大きい場合には無効電力制御装置6Aの
出力が減少するため、電力制御装置8Aにより、
直流電圧Edは減少する。このときVSA>VIAとな
り、遅相の無効電力を発生する。
位相制御装置9Aは過渡的には直流側の平滑コ
ンデンサの電圧を減少させるべく、このコンデン
サの電荷を系統Aへ放出するように(すなわち有
効電力を系統Aに返還するように)A系統の電圧
VSAとインバータ2Aの交流電圧VIAとに位相差
をもたせるように動作する。基準量QAと系統A
の無効電力が等しくなると、有効電力の返還は必
要でなくなり、直流電圧Edは所定の値に整定さ
れ、A系統の電圧VSAと交流電圧VIAとの位相が
同じになるように位相制御する。
次に系統Bの電圧及び電流はPT3B及びCT4
Bで検出され、有効電力検出装置5Bにおいて系
統Bの有効電力量が検出される。
有効電力の制御は次のように行う。簡単のた
め、変圧器1Bの1次電圧及び2次電圧が等しい
とし、変圧器1Bのリアクタンス値をXLBとす
る。系統Bの電圧をVSB、インバータ2Bの交流
電圧をVIBとし、変圧器1Bの抵抗分を無視する
と、系統Bの電流ISBは次式のようになる。
I〓SB=V〓SB−V〓IB/jXLB ……(3) 今インバータ2Bの交流電圧V〓2Bを次のように
位相制御する。
V〓IB=(a+jb)V〓SB ……(4) (4)式を(3)式に代入すると、系統Bの電流ISB
次のようになる。
I〓SB=(1−a)V〓SB/jXLB−b/XLBV〓SB……
(5) (5)式の右辺の第1項は無効電力成分を示し、第
2項は有効電力を示す。すなわち(4)式より系統B
の電圧VSBとインバータ2Bの交流電圧V2Bの位
相差θBは次のようになる。
θB=tan-1b/a ……(6) ところで有効電力検出装置5Bで検出される有
効電力量の極性として、系統Bから系統Aへ電力
を送る方向を正極性、逆に系統AからBへ電力を
送る方向を負極性とすると、有効電力の基準信号
PBが正極性のときには、系統Aから系統Bへ電
力を送るように有効電力制御装置5Bが動作す
る。すなわち、基準信号PBと有効電力検出量に
偏差がありかつ基準信号PBが大きい場合には、
有効電力制御装置5Bの出力は負極性へ増加し
て、位相制御装置7Bにより系統Bの電圧VSB
インバータ2Bの交流電圧VIBの位相差θBは(6)式
においてθB>0の状態で増加して行く。
有効電力量が基準値に達すると、位相差θBは所
定の値に整定される。系統Bへの有効電力を放出
するために、直流電圧Edは低下しようとするが、
系統Aではインバータ2Aの位相制御により、無
効電力量が基準の値に保持されるように動作する
ために、インバータ2Aの交流電圧VIAと系統A
の電圧VSAとの位相差θAが増加して所定の直流電
圧Edの値に保持されて系統Aから有効電力を吸
収する。
また図示していないが変圧器1Aと1Bのタツ
プ切換制御は系統電圧の変動を補償するように動
作する。
従来の自励式インバータの無効電力制御装置は
以上のように構成されているので、無効電力量を
系統A側でインバータ2Aによつて制御すると
き、無効電力量に対応して直流電圧Edが変動す
るため系統Bの無効電力量を変圧器1Bのタツプ
切換制御で行なう場合にタツプ幅を大きくするこ
とが必要であり、また自励式インバータの転流電
圧が直流電圧Edに対応して変動するため転流動
作が正常に行えなくなる欠点があつた。
本発明はこのような従来のものの欠点を除去す
るためになされたもので、系統Aの無効電力量を
インバータの位相制御により制御したときに、直
流電圧Edが変動するのを変圧器のタツプ切換制
御をすることによつて一定値に保持して、系統B
の無効電力量の制御を変圧器のタツプ切換制御で
行うことにより、系統Bの変圧器のタツプ幅を標
準並みにできる自励式インバータの無効電力制御
装置を提供しようとするものである。
以上第1図との対応部分に同一符号を附して示
す第2図について本発明の一実施例を説明する。
第2図において21Aは直流電圧検出器7Aの検
出出力と基準信号VDとを受けて直流電圧Edを直
流電圧の基準信号VDに等しくなるように変圧器
1Aのタツプを切換制御するタツプ切換制御装
置、22BはPT3B及びCT4Bの検出出力を受
けて系統Bの無効電力を検出する無効電力検出装
置、21Bはこの無効電力検出装置22Bの出力
を受けて系統Bの無効電力量を無効電力の基準信
号QBと等しくなるように変圧器1Bのタツプを
切換えて制御するタツプ切換制御装置である。
第2図の構成において、インバータ2Aの位相
制御を行うことにより系統Aに1P.Uの進相無効
電力量を発生しているとき、今変圧器1Aの%リ
アクタンス(%XLA)を20%とすると、変圧器1
Aのタツプ位置が中点にあるときは、(1)式にISA
=jI〓SAiXLA=0.2×V〓SA1/ISA1・V〓SA=V〓SA1を代
入するこ とによりインバータ2Aの交流電圧VIAは、 V〓IA=V〓SA1−I〓SA・jXLA =VSA1−(jISA1)・(j0.2×V〓SA1/ISA1)・ (j0.2×V〓SA1/ISA1)=1.2V〓SA1 ……(7) となる。ここでV〓SA1及I〓SA1は系統Aの定格電圧及
び電流である。
(7)式からインバータ2Aの交流電圧VIAは系統
電圧VSA1より20%大きくなることが分る。従つて
(2)式より直流電圧Edは無効電力量が零のときに
比べて20%上昇することになる。
この状態で系統Bの遅相無効電力量を1P.U発
生させようとするときは、(3)式に、V〓IB
1.2V〓IB1、I〓SB=−jI〓SB1、 XLB=0.2×V〓SB1/ISB1を代入することにより、系統B の交流電圧V〓SBは、 V〓SB=V〓IB+I〓SB・jXLB =1.2V〓SB1+(−jI〓SB1)×(j0.2×V〓SB1/IS
B1
) =1.4V〓SB1 ……(8) となる。ここでV〓SB1及びI〓SB1は系統Bの定格電圧
及び電流で、V〓IB1はインバータ2Bの定格交流電
圧である。
(8)式から系統Bの交流電圧V〓SBが40%上昇する
必要があることが分る。この上昇分は変圧器1B
のタツプ切換制御により、変圧器1Bの2次巻線
電圧を上昇させることにより補償するがこれは変
換器1Bの1次巻線側のタツプ位置を中点より40
%下げることになる。
逆に系統Aで1P.U.の遅相無効電力量を発生す
るときには直流電圧Edは20%下降し、系統Bで
1P.U.の進相無効電力量を発生するためには変圧
器1Bのタツプ位置を中点より40%上昇させる必
要がある。
ところで変圧器1A及び変圧器1Bの%リアク
タンスを減らせば、タツプ位置の変動幅は減少す
るが系統事故時の故障電流を抑制することと共に
インバータ2A及び2Bの保護協調を考慮する
と、一般に約20%程度のリアクタンスは必要とな
る。さらにインバータ装置を簡単にするために、
転流電圧を確保するための補助電源を備えない装
置では直流電圧Edの変動が転流電圧の変動とな
つて現われ、特に直流電圧Edが低下する場合に
正常に転流動作を行えない場合が生じる。
系統Aのタツプ切換制御装置21Aは直流電圧
の基準信号VDと直流電圧検出装置7Aの出力信
号Ed′に偏差が生じると、例えばVD>Ed′のとき
には変圧器1Aの1次巻線のタツプを中点より下
降させて直流電圧Edを基準信号VDと等しくなる
ように制御する。このようにしてタツプ切換制御
することによつて直流電圧Edを一定値に保持す
るようにすれば系統Aの交流電圧VSAは等価的に
上昇したことになり、遅相無効電力量を発生する
ことになる。
このことは、系統Aの交流電圧VSAとインバー
タ2Aの交流電圧VIAの電圧差を発生させて無効
電力量を発生させるとき、従来の装置では系統A
の電圧VSAを一定してインバータ2Aの交流電圧
VIAを変動させていたのに対して、本発明による
装置ではインバータ2Aの交流電圧VIAを一定に
して、等価的に系統Aの電圧VSAを変動させて電
圧差を発生させることを意味する。
一方系統Bの無効電力量は無効電力検出装置2
2Bで検出され、これが系統Bの無効電力基準信
号QBと等しくなるようにタツプ切換制御装置2
1Bが変圧器1Bの1次巻線のタツプを切換えさ
せる。直流電圧Edが一定値に保持された状態で
は、例えば1P.U.の無効電力を発生するために変
圧器1Bの%リアクタンスを20%とすると20%の
タツプ変動幅を必要とするが、これは標準のタツ
プ変動範囲内に入つている。
上述の説明では簡単のため各部の損失を無視
し、かつ変圧器のタツプ変動による%リアクタン
ス値の変動を無視しているが、厳密に言えば、タ
ツプの変動範囲は20%より多少大きくなる。
なお上述の実施例では、変圧器1A,1Bに20
%のリアクタンスをもたせたものを示したが、変
圧器1A又は1Bと、インバータ2A又は2Bと
の間に交流リアクトルを設けてもよい。またイン
バータ2A又は2Bは1ユニツトで構成したもの
を示したが、変圧器1A又は1Bに3次巻線を設
けてインバータユニツトを追加した多相整流構成
のインバータを用いてもよい。また交流フイルタ
あるいは進相コンデンサを変圧器1A又は1Bの
1次側に設けてもよい。
以上のように本発明によれば系統Aの変圧器の
タツプ切換制御によつて直流電圧が一定になるよ
うに構成したので、系統Bの変圧器のタツプ幅を
標準並みにできるとともに、第B交流系統の無効
電力制御を第A交流系統に対して独立に安定に行
ない得、またインバータの転流動作を安定に行な
い得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の系統の無効電力制御装置を示す
回路構成図、第2図は本発明の一実施例による系
統の無効電力制御装置を示す回路構成図である。 1A,1B:負荷時タツプ切換器付変圧器、2
A,2B:自励式インバータ、3A,3B:PT、
4A,4B:CT、5A,22B:無効電力検出
装置、5B:有効電力検出装置、6A:無効電力
制御装置、6B:有効電力制御装置、7A:直流
電圧検出装置、8A:直流電圧制御装置、9A,
7B:位相制御装置、21A,21B:タツプ切
換制御装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1及び第2の交流系統にそれぞれ接続され
    た第1及び第2の自励式インバータと、上記第1
    及び第2のインバータの交流端子にそれぞれ接続
    された第1及び第2の負荷時タツプ切換器付変圧
    器とを有し、上記第1及び第2のインバータ間を
    直流連系する装置において、上記第1のインバー
    タの直流電圧出力を検出する直流電圧検出器と、
    該検出器の検出出力と予め設定した基準信号とを
    受け、上記直流電圧を基準信号に等しくなるよう
    に上記第1の負荷時タツプ切換器付変圧器のタツ
    プ切換え制御するタツプ切換え制御装置と、第2
    の交流系統の無効電力を検出する無効電力検出装
    置と、該検出装置の検出出力と予め設定した無効
    電力基準信号とを受け、第2交流系統の無効電力
    を無効電力基準信号と等しくなるように上記第2
    の負荷時タツプ切換器付変圧器のタツプ切換え制
    御するタツプ切換え制御装置とを備え、各交流系
    統の無効電力制御を独立して行なうことを特徴と
    する系統の無効電力制御装置。 2 上記第1及び第2のインバータのうち他方の
    インバータを位相制御することによつて有効電力
    を制御しかつ当該他方のインバータに接続された
    負荷時タツプ切換器付変圧器をタツプ切換制御す
    ることにより上記第1及び第2のインバータにそ
    れぞれ接続された交流系統の無効電力をそれぞれ
    独立に制御できるようにしたことを特徴とする特
    許請求の範囲第1項に記載の系統の無効電力制御
    装置。
JP57120831A 1982-07-12 1982-07-12 系統の無効電力制御装置 Granted JPS5911734A (ja)

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