JPH0667122B2 - 可変リアクタンスによる三相交流電力回線の相互接続方法および装置 - Google Patents
可変リアクタンスによる三相交流電力回線の相互接続方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は同一または近接した周波数で同期または非同期
動作する２つの三相交流電力回線を相互接続する方法と
装置に関する。 〔従来の技術及び問題点〕 この技術分野で知られるように、現在行なわれている２
つの交流電力回線を相互接続する方式の大部分は一方の
回線から他方の回線へ交流→直流→交流の変換を行う電
力変換器を含む接続装置により構成される。このような
接続方式の欠点は接続点の電圧を所定値に保つために内
部無効電力を中和するための補償器を用い、更に接続装
置が発生する高調波を減衰するためのフイルタを用いる
ことである。 このように異なる周波数で動作する２つの交流回線の相
互接続に用い得る他の公知の方式が1966年９月27日ASEA
に付与された米国特許第3,275,838（ALSTROM）に記載さ
れている。この方式は両交流回線にそれぞれ接続された
２つの電流変換器を有し、制御装置が各回線の周波数お
よび一方の回線から他方の回線への転送電力を測定して
転送電力量を所定値に保つように２つの変換器の少なく
とも一方に作用を行う。このような方式は複雑な回路を
用いる必要があり、且つ電流変換を必要とする。 1940年10月15日にゼネラル・エレクトリック社に付与さ
れた米国特許第2,218,383号（HERSKIND）には異なる周
波数で動作する２つの交流回線を相互接続する装置が示
される。この装置にはトランス、開閉素子、相変換器、
その他三相回線から単相回線へ電力を変換するための要
素を含み、三相回線は単相回線より高い周波数で動作す
る。この種の接続装置は２つの同期または非同期の三相
交流回線の間で所定の電力転送を行うためのものでない
ことは明白であるが、いずれにしても電力転送は交流→
直流→交流の形式でおこなわれている。 本発明の目的は２つの同期または非同期の交流電力回線
を相互接続する新規で改良された方法と装置を提供する
ことであり、この装置は簡単な構造を有し、周知の方法
で容易に制御でき、市販の部品で構成される。更にこの
新規な方法と装置は電流変換器を用いる上記の接続装置
の場合のような補償器やフイルタを要しない。 〔問題点を解決するための手段〕 より具体的には本発明は同一または近接した周波数で同
期または非同期動作する第1,第２の三相電力回線を相互
接続する装置を提案するものである。各回線はその回線
固有の電圧で動作する第1,第2,第３の相を有し、第１回
線の各相の電圧と第２回線の対応する相の電圧とは互に
第１の角度だけ位相が異なる。この相互接続装置は、一
方の回線から他方の回線への所望の有効電力転送を行う
ために上記２つの回線を接続する複数の三相可変リアク
タンス性インピダンス手段を含み、上記三相可変リアク
タンス性インピダンス手段は（ａ）第1,第２回線の各第
１相間、第1,第２回線の各第２相間、および第1,第２回
線の各第３相間に上記可変リアクタンス性インピダンス
により変化する第１のサセプタンスをそれぞれ有する３
つの第１接続と、（ｂ）第１回線の第１相と第２回線の
第３相の間、第１回線の第２相と第２回線の第１相の
間、および第１回線の第３相と第２回線の第２相の間に
上記可変リアクタンス性インピダンスにより変化する第
２のサセプタンスをそれぞれ有する３つの第２接続と、
（ｃ）第１回線の第１相と第２回線の第２相の間、第１
回線の第２相と第２回線の第３相の間、および第１回線
の第３相と第２回線の第１相の間に上記可変リアクタン
スにより変化する第３のサセプタンスをそれぞれ有する
３つの第３接続を確立するものであり、更に上記第1,第
２回線上の少なくとも１つの対応する相の電気的パラメ
ータを検出する制御手段を含み、該制御手段は、回線間
の所望の有効電力転送を確立し且つ該有効電力転送に付
随する無効電力を所望の値に保つように上記第1,第2,第
３の接続の第1,第2,第３のサセプタンスを変化させるた
めに上記検出パラメータに関連して上記三相可変リアク
タンス性インピダンス手段を操作する。 本発明の装置の好適な実施例によれば、制御手段は、第
1,第２回線の少なくとも一方で発振が生じた場合、検出
した電気的パラメータに関連して三相可変リアクタンス
性インピダンス手段（以下“三相可変リアクタンス”と
称する）を操作する手段を有し、発振を減衰させること
を目的として回線間で複数の三相可変リアクタンスを介
する有効電力の変調転送を行い、この有効電力の変調送
電が所望の有効電力転送を成す。 本発明は更に同一または近接した周波数で同期または非
同期動作する第1,第２の三相電力回線を相互接続する方
法に関する。各回線はその回線固有の電圧で動作する第
1,第2,第３の相を有し、第１回線の各相の電圧と第２回
線の対応する相の電圧とは互に一定角度または時間的に
変る角度だけ位相が異なる。この方法は該回線間で所望
の有効電力転送を行う複数の三相可変リアクタンス性イ
ンピダンスにより、（ａ）第1,第２回線の各第１相間、
第1,第２回線の各第２相間、および第1,第２回線の各第
３相間に（該可変リアクタンスにより変化する）第１の
サセプタンスをそれぞれ有する３つの第１接続と、
（ｂ）第１回線の第１相と第２回線の第３相の間、第１
回線の第２相と第２回線の第１相の間、および第１回線
の第３相と第２回線の第２相の間に上記可変リアクタン
ス性インピダンスにより変化する第２のサセプタンスを
それぞれ有する３つの第２接続と、（ｃ）第１回線の第
１相と第２回線の第２相の間、第１回線の第２相と第２
回線の第３相の間、および第１回線の第３相と第２回線
の第１相の間に上記可変リアクタンス性インピダンスに
より変化する第３のサセプタンスをそれぞれ有する３つ
の第３接続を確立する段階と、上記第1,第２回線上の少
なくとも１つの対応する相の電気的パラメータを検出す
る段階と上記回線間で所望の有効電力転送を確立すると
共に該有効電力転送に付随する無効電力を所望の値に保
つように上記第1,第2,第３接続の第1,第2,第３サセプタ
ンスを変化させるために上記検出された電気的パラメー
タに関連して上記三相可変リアクタンスを操作する段階
とを含む。 本発明の方法の好適な実施例によれば、第1,第２回線の
少なくとも一方で発振が生じた場合、発振を減少させる
目的で、複数の三相可変リアクタンス性インピダンス手
段を通して有効電力の変調転送を他の回線に受入させる
ために、検出した電気的パラメータにより三相可変リア
クタンス性インピダンス手段が操作される。 三相可変リアクタンスは所望の有効電力転送に付随する
無効電力を打消すため、あるいは複数の三相可変リアク
タンスが第1,第２の回線の要求に応じて所定量の無効電
力を発生または吸収するために検出した電気的パラメー
タに関連して操作することができる。 本発明の好ましい特徴によれば、検出される電気的パラ
メータは第1,第２の回線の対応する相から取出して複数
の三相可変リアクタンスに印加される第1,第２の電圧
と、第1,第２の回線に対応して複数の三相可変リアクタ
ンスへ流入または流出する第1,第２の電流とを含む。 本発明の他の好ましい特徴によれば三相可変リアクタン
スは回線間での所望の有効電力転送を表わす第１基準
値、および所望の有効電力転送に付随する無効電力の所
望の値を表わす第２基準値とに関連して操作される。 上記の接続方法によれば、２つの多相電圧系の間に接続
された複数の三相可変リアクタンスによつて２つの三相
同期または非同期回線を相互接続することも可能であ
り、この多相電圧系は１次巻線が２つの回線に接続され
２次巻線に多相電圧系を発生するように構成したトラン
スにより作ることができる。このような多相電圧系は例
えば６相、12相、24相である。 〔実施例〕 第１図に単線図で示す三相同期または非同期相互接続装
置はサセプタンスB1をそれぞれ有する３つの単相可変リ
アクタンス11と、サセプタンスB2をそれぞれ有する３つ
の単相可変リアクタンス12と、サセプタンスB3をそれぞ
れ有する３つの単相可変リアクタンス13とをそれぞれ含
む３つの三相可変リアクタンスで構成される。 ３つの単相可変リアクタンス11はブロック11a内に略示
するように回線１のa1,b1,c1相と回線２のa2,b2,c2相と
をそれぞれ結び、３つの単相可変リアクタンス12はブロ
ック14内に略示するように回線１のa1,b1,c1相と回線２
のc2,a2,b2相とをそれぞれ結ぶ。後者の場合、３つの単
相可変リアクタンス12は回線１から回線２へ３つの相を
逆にずらして両回線を接続する。３つの単相可変リアク
タンス13はブロック15内に略示するように回線１のa1,b
1,c1相と回線２のb2,c2,a2相とをそれぞれ結ぶ。この場
合、単相可変リアクタンス13は回線１から２への３つの
相を順直にずらし両回線を接続する。 ２つのトランス3,4を介して３つの三相可変リアクタン
スが回線1,2に接続される。各トランス3,4はスター接続
された３つの１次巻線を有し、その中性点は接地され
る。両トランス3,4の３つの１次巻線はそれぞれ回線１
と２の３つの相に接続される。トランス3,4はそれぞれ
デルタ接続された３つの２次巻線を有し、これらは接続
装置の３つの三相可変リアクタンスに結ばれる。 トランス3,4の巻線比は接続装置の用途に応じて任意の
値にすることができる。更に回線1,2の電圧が十分低く
サイリスタ10の使用が可能であれば接続装置の３つの三
相可変リアクタンスは両回線に直接接続することがで
き、その場合はトランス3,4を除外できる。 上記のように交流電力回線1,2は同一または近接した周
波数で同期または非同期動作し、これらの回線はそれぞ
れ線路インダクタンスL1,L2を有する。 第１図に示すように電圧V1,V2は両回線1,2の対応する３
つの相の電圧を代表し、これらの電圧V1,V2は３つの三
相可変リアクタンスに印加される。電流I1,I2は両回線
1,2の対応する各相の電流を代表する。図示の例では、
電流I1が可変リアクタンスに流入し、電流I2が可変リア
クタンスから流出する。 一方の回線から他方の回線へ所望の有効電力転送を行う
ために、単相可変リアクタンス11,12,13は第１図に示す
制御装置５により操作される。制御装置５により行われ
る回線間の有効電力転送は両回線の少なくとも一方で発
振が生じた時に行われる変調された有効電力転送であ
り、この変調電力転送が発振を減衰させるために用いら
れる。制御装置５は両回線1,2の対応する各相の電圧V1,
V2を電圧トランス6,7を通して検出し、且つ対応する各
相の電流I1,I2を電流トランス8,9を通して検出する。 制御装置５はサイリスタ10を通して単相可変リアクタン
ス11,12,13を操作する。有効電力転送の大きさと方向は
制御装置５の入力PREFにより選ばれる。制御装置５は更
に入力QREFを有し、回線1,2の要求に応じて所定量の無
効電力を第１図の接続装置が発生または吸収するよう
に、あるいは回線間の有効電力転送に付随する無効電力
を打消すように要望に応じてQREFが調整される。制御装
置の動作については後に第４図を参照して更に詳しく説
明する。 第２図は第１図に示すサイリスタ駆動による単相可変リ
アクタンス11,12,13の１実施例を示す。各単相可変リア
クタンスは並列に配置されたインダクタ列とコンデンサ
列を有する。 コンデンサ列は同一容量で且つサイリスタにより駆動さ
れる１つ以上のコンデンサで構成される。これらのコン
デンサの少なくとも１つは原理的に恒久的に接続され
る。 第２図に示す実施例は同一容量Ｃの４個のコンデンサ16
〜19を含み、これらはサイリスタY1〜Y4を介して操作さ
れる。サイリスタが点弧した時の電流の変化を制限する
ためにインダクタンスLSを有するインダクタ26〜29がそ
れぞれコンデンサ16〜19に直列に接続される。更にサイ
リスタが点弧した時に生じる発振を減衰させるために抵
抗値R1を有する抵抗器30〜33がそれぞれインダクタ26〜
29に並列に接続される。接続装置の用途に応じて要求さ
れるコンデンサ列のサセプタンスのゼロから最大値Bmま
での変化は４段階に行われる。コンデンサ列のサセプタ
ンスはサイリスタY1〜Y4の導通・非導通状態によつて
（１）式により算出することができる。 （１）式において、Bmは４個のサイリスタが導通の場合
のコンデンサ列のサセプタンスの最大値を表わし、Bc
（Ｙ）は４個のサイリスタY1〜Y4が導通または非導通の
場合のコンデンサ列のサセプタンスの値を表わす。Yi項
のｉはサイリスタY1〜Y4を表わすように１から４まで変
化し、サイリスタが導通状態の時にYi＝１、非導通状態
の時にYi＝０となる。 コンデンサ16〜19の容量Ｃは次の（２）式で求めること
ができる。 但し、ωは回線の周波数で回転するベクトルの角速度、
ωｎは容量Ｃのコンデンサ16〜19の１つおよびインダク
タンスLSのインダクタ26〜29の１つで構成される回路の
共振周波数で回転するベクトルの角速度である。 インダクタ列は並列接続された複数のインダクタを含
み、各インダクタは付属するサイリスタを介して接続ま
たは切断される。第２図に示す実施例はそれぞれのサセ
プタンスを有する６個のインダクタ20〜25を含み、各サ
セプタンスは幾何級数的に１／2Lから１／64Lまでの値
を有する。具体的には各インダクタはL(n)＝2nLで決ま
る値を有する。但しＬは接続装置の用途に応じて決定さ
れるインダクタンス値、ｎは１からインダクタの数量
（この例では６）まで変化する値である。 上記の構成によりインダクタ列の総合サセプタンスは、
サイリスタX1〜X6が導通状態にある時と各サイリスタが
導通または非導通の時により64の等間隔の段階でゼロか
ら最大値の−（１−2-6）Bmまで変化する。サイリスタX
1〜X6の導通または非導通状態に応じてインダクタ20〜2
5で構成されるインダクタ列のサセプタンス値は次の
（３）式で求められる。 この式でBmは以前に定義した最大値、BL（Ｘ）はサイリ
スタX1〜X6の導通または非導通状態に応じたインダクタ
列のサセプタンスの値、XkのｋはサイリスタX1〜X6に対
応して１から６まで変化し、Xkはサイリスタが導通状態
の時に１、非導通状態の時に０となる。 上に定義したインダクタンス値Ｌは接続装置の用途に応
じたBmの値から次の式により算出することができる。 但し、式中のωとBmは以前に定義した通りである。 第２図に示す実施例によれば、６個のインダクタ20〜25
は各々２分割して設けられ、その間に対応するサイリス
タが配置されることによりサイリスタ及び付属回路に対
する良好な保護が計られる。インダクタはサイリスタと
付属回路により駆動される。原理的にインダクタ20〜25
の１つは対応するサイリスタの点弧角を制御することに
よりほぼ連続的に制御され、それによりサセプタンスの
平滑な変化を得ることができる。しかし、このようなイ
ンダクタは高調波を生ずることとなる。上記の（１）式
〜（３）式で示したようにコンデンサ列とインダクタ列
の総合サセプタンスはサイリスタY1〜Y4およびX1〜X6に
より最小誘導性サセプタンスBmin＝−（１−2-6）Bmか
ら最大容量性サセプタンスBmax＝Bmまで変化する。 このような総合サセプタンスの変化は最大値から最小値
まで128の段階で行われる。具体的にはコンデンサ16〜1
9とインダクタ20〜21を用いて大幅な段階での変化が行
われ、インダクタ22〜25を用いてこの段階の間を16の小
幅な段階で変化が行われる。勿論インダクタ22〜25はイ
ンダクタ20〜21によるサセプタンスの誘導性サセプタン
スを増加させるためにも使われる。 本発明による接続方法を実施する場合、第１図のサセプ
タンスB1,B2,B3の１つが誘導性の時は残りのサセプタン
スが共に容量性であるか、または一方が容量性で他方が
ゼロであり、B1,B2,B3の１つが容量性の時は残りのサセ
プタンスが共に誘導性であるか、または１方が誘導性で
他方がゼロとなることがわかる。 これにより第3A図、第3B図の構成を用いることにより回
線1,2を接続するために要するインダクタとコンデンサ
の数を減らすことができる。 第3A図の実施例では全ての単相可変リアクタンス11,12,
13における第２図のコンデンサ16〜19を同一容量Ｃの３
個のコンデンサ39〜41で置換えることができる。この構
成により第１図の制御装置５でサイリスタ42を適切に制
御することにより回線１の各相と回線２の各相をコンデ
ンサ39〜41の１つを介して接続することができる。この
構成には第２図のインダクタ26〜29および抵抗器30〜33
と同じ機能を有するインダクタ43〜45および抵抗器46〜
48が含まれる。 第２図の全ての単相可変リアクタンス11,12,13のインダ
クタンス20はインダクタンスＬのインダクタ49〜54で置
換えることができ、これらは第１図の制御装置５により
サイリスタ55を制御して操作される。勿論第１図の全リ
アクタンス11,12,13のインダクタ21〜25も類似の構成で
置換えることができる。これによりサイリスタ55を適切
に制御することによりインダクタ49〜54の内の２個を介
して回線１の各相と回線２の各相を接続することができ
る。但し注意すべき事は第２図の全ての単相可変リアク
タンス11,12,13のインダクタとコンデンサを置換えるた
めの第3A〜3B図の構成に加えて、この種の構成を第２図
のインダクタ20〜25の一部に対して設け、それによりサ
セプタンスB1〜B3の値に対して回線1,2の対応する相の
電圧間の位相角δに関する全ての可能性に対処する。 上記のようにこの実施例による三相可変リアクタンスは
同一機能を実行しながらインダクタとコンデンサの個数
を大幅に減らすことを可能にする。但し、第3A〜3B図の
構成を用いる場合は第１図の制御装置５に対してソフト
ウエアとハードウエアについてある程度の改良が必要と
なる。それでもこれらの構成は装置の最適化を可能にす
る点で有利である。 重要なことは、三相可変リアクタンスを第3A〜3B図のよ
うに実施した場合は回線1,2の３つの相の接続を第１図
に定義した通りに保たなければならない。これらの接続
点のサセプタンスB1,B2,B3は位相角δに関連して変化す
る。 回線１から回線２への有効電力の転送を第１図を用いて
示したが、回線２から回線１への有効電力の転送を行う
ために同じ概念を適用することができる。 〔動作〕 本発明による接続装置の動作原理は次の通りである。 位相差がδの２つの電圧の間に最大の容量性サセプタン
スが接続された時、最大の有効電力が接続リアクタンス
を介して転送される。これに対して、同じ位相差の２つ
の電圧の間に絶対値が上記容量性サセプタンスに等しい
最大誘導性サセプタンスが接続された時、同じ最大有効
電力が接続リアクタンスを介して逆方向に転送される。 従つて可変リアクタンスのサセプタンスを変えることに
より接続装置による２回線間の有効電力転送の大きさと
方向を変えることができる。この有効電力転送にある量
の無効電力が関与する（接続装置の可変リアクタンスに
より無効電力の発生または吸収が行われる）。これらの
有効、無効電力は上記に定義した電圧V1,V2間の位相差
δおよび各電圧値に依存する。 従つて２回線1,2の間の有効電力の転送は各回線の対応
する相の電圧V1とV2の間の位相角δおよびV1とV2の電圧
値を考慮して接続リアクタンスの値を適切に選ぶことに
より確立される。接続が可変インダクタにより行われる
場合は接続装置が無効電力を吸収し、それを外部で補償
しなければならない。接続が可変コンデンサを介して行
われる場合は接続装置がある量の無効電力を生ずる。も
し接続リアクタンスが上記のようにインダクタとコンデ
ンサで構成されれば２回線間の有効電力転送がより効率
的に行われ、有効電力転送に付随する無効電力を接続装
置内部で補償することが可能である。 有効電力と無効電力はそれぞれ次の（５）式と（６）式
で表わすことができる。 Pi＝BiV1V2sinδｉ （５） Qi＝Bi（V1 2＋V2 2−2V1V2cosδｉ） （６） 但し、 ｉ＝1,2及び３ 位相角δｉが０になると転送される有効電力Piも０とな
るが、V1とV2の値が異なれば無効電力Qiは生じる。位相
角δｉがπラジアンに等しい場合は有効電力Piは転送さ
れず、無効電力Qiは最大となる。３つの三相可変リアク
タンスがサセプタンスB1,B2,B3の接続を確立し、互に ずれた３つの位相差δ1,δ2,δ３の電圧間に接続されれ
ば第1,第２回線の同位相の電圧V1とV2の間の任意の位相
差δに対して有効電力の転送が可能である。 更に接続装置が３つの変数B1,B2,B3により制御可能な場
合、あるいは位相角δｉの１つが０またはπラジアンの
時は２つの変数により制御可能な場合は、第１図の制御
装置５により所望の有効電力転送 P1＋P2＋P3＝PREF を確立することができる。制御装置は有効電力転送に付
随する内部無効電力を内部で補償する等の補足機能、あ
るいは回線1,2の要求に応じて三相可変リアクタンスに
よる所定量の無効電力の発生または吸収を行うこともで
きる。この無効電力の発生または吸収は次のように表わ
すことができる。 Q1＋Q2＋Q3＝QREF 従つて制御装置５は接続装置の内部無効電力の絶対値を
最小にし、且つ第1,第２回線の同位相の電圧V1とV2の間
の位相角δの異なる値に対するサセプタンスB1,B2,B3の
変化を最小にしながら上記の機能を行うことができる。 原理的には制御装置５は例えば接続点における回線1,2
の電圧V1,V2の平均値の安定化、即ち無効電力の静止補
償器としての機能等の他の付加的な機能を行うこともで
きる。 第１図の制御装置５の構成は要求される制御機能および
それらを実施する方法に全体的に依存する。 制御装置５の一実施例の説明を第４図に示す。 検出装置56は接続装置により実際に転送された三相有
効電力Ｐ、有効電力転送に付随する三相無効電力の値
Ｑ、回線1,2の対応する相の電圧V1,V2および位相差
δ、をそれぞれ表わす信号を作る。これらの信号は接続
装置の可変リアクタンスに印加される回線1,2の対応す
る相の電圧V1,V2の検出値、および電圧V1,V2と同様な対
応関係にある第１図により上記に定義した電流I1,I2の
値から求められる。検出した電力値P,Qと入力基準値P
REF,QREFの差が２つの減算器57,58で求められ、これら
の差が比例項が最適に調整された比例積分PI形の制御器
59,60により処理されて要求電力PD,QDが決定される。 計算機61は有効電力制御器59および無効電力制御器60が
それぞれ作つた要求電力PD,QD、電圧V1,V2の値、および
回線1,2の対応する各位相に対して検出装置56が求めた
位相角δからサセプタンスB1,B2,B3を計算する。計算機
61は出力62〜64を介して接続装置の三相可変リアクタン
スのサイリスタを点弧制御することによりサセプタンス
B1,B2,B3を有する上記の接続を確立する。 この計算を実行する時、上記の最適化基準は最小にさ
れ、基準値PREF,QREFに従つて２回線間の有効電力転送
を行い、無効電力を接続装置により発生または吸収す
る。閉ループにより制御装置５は基準値PREF,QREFと検
出値P,Qの差異に応答して両者が等しくなければＰとＱ
をすみやかに入力値に移行させる。 サイリスタの点弧の瞬間に可変リアクタンスのインダク
タおよびコンデンサに生じる過渡電流を減らすために、
第４図には示されない装置がサイリスタの点弧を同期化
するために設けられる。この機能にインダクタのサイリ
スタ両端の電圧が最大になつたときにこのサイリスタを
点弧し、コンデンサのサイリスタ両端の電圧がコンデン
サ残留電圧を考慮に入れて最小になつたときにこのサイ
リスタを点弧することにより行われる。 更にトランス3,4は接続装置の三相可変リアクタンスに
多相電圧系（例えば６相）を印加する装置により構成し
ても良い。この場合、接続装置は複数の三相可変リアク
タンスにより、第１図による説明と同じ方法でサセプタ
ンスB1,B2,B3を有する接続点を介して回線1,2の３つの
相を接続する。この構成によれば小容量の装置を用いる
ことができ、その結果接続装置の価格を下げることがで
き、同時に付随する無効電力の絶対値を低減することが
できる。 本発明の実施例で使用した部材の具体的な数値を挙げる
と、第２図で示したところのものはＬ＝0.1563ヘンリー
（Ｈ）、LS＝24.4ミリヘンリー（mH）、RL＝1KΩ、Ｃ＝
14.27μＦである。また、トランス3,4の定格はＰ＝257.
4VA、一次二次ともＶ＝100.0Vである。また、制御装置
５にはマイクロコンピュータPDP−11／23を使用してい
る。第1,第２回線の電圧値と回線間に流入する電流値か
らB1＝2.518mS、B2＝−15.79mS、B3＝13.28mSとなり、
対応する相の位相角δは0.2978rad、前述した容量性最
大サセプタンスBm＝16.97mSとなる。そして、これらの
数値からP1＝7.54W、P2＝157.3W、P3＝92.43Wとなっ
て、合計転送電力Ｐ＝257.3Wとなった。 本発明を具体的な実施例により説明したが、回路の変
更、要素の同一機能装置による置換え等本発明の範囲内
で改変が可能である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、三相交流電力回
線の一方の回線から他方の回線への所望の有効電力の転
送を、従来のように交流→直流→交流と変換しておこな
う必要がなく、簡単に電力転送をおこなうことができ
る。
動作する２つの三相交流電力回線を相互接続する方法と
装置に関する。 〔従来の技術及び問題点〕 この技術分野で知られるように、現在行なわれている２
つの交流電力回線を相互接続する方式の大部分は一方の
回線から他方の回線へ交流→直流→交流の変換を行う電
力変換器を含む接続装置により構成される。このような
接続方式の欠点は接続点の電圧を所定値に保つために内
部無効電力を中和するための補償器を用い、更に接続装
置が発生する高調波を減衰するためのフイルタを用いる
ことである。 このように異なる周波数で動作する２つの交流回線の相
互接続に用い得る他の公知の方式が1966年９月27日ASEA
に付与された米国特許第3,275,838（ALSTROM）に記載さ
れている。この方式は両交流回線にそれぞれ接続された
２つの電流変換器を有し、制御装置が各回線の周波数お
よび一方の回線から他方の回線への転送電力を測定して
転送電力量を所定値に保つように２つの変換器の少なく
とも一方に作用を行う。このような方式は複雑な回路を
用いる必要があり、且つ電流変換を必要とする。 1940年10月15日にゼネラル・エレクトリック社に付与さ
れた米国特許第2,218,383号（HERSKIND）には異なる周
波数で動作する２つの交流回線を相互接続する装置が示
される。この装置にはトランス、開閉素子、相変換器、
その他三相回線から単相回線へ電力を変換するための要
素を含み、三相回線は単相回線より高い周波数で動作す
る。この種の接続装置は２つの同期または非同期の三相
交流回線の間で所定の電力転送を行うためのものでない
ことは明白であるが、いずれにしても電力転送は交流→
直流→交流の形式でおこなわれている。 本発明の目的は２つの同期または非同期の交流電力回線
を相互接続する新規で改良された方法と装置を提供する
ことであり、この装置は簡単な構造を有し、周知の方法
で容易に制御でき、市販の部品で構成される。更にこの
新規な方法と装置は電流変換器を用いる上記の接続装置
の場合のような補償器やフイルタを要しない。 〔問題点を解決するための手段〕 より具体的には本発明は同一または近接した周波数で同
期または非同期動作する第1,第２の三相電力回線を相互
接続する装置を提案するものである。各回線はその回線
固有の電圧で動作する第1,第2,第３の相を有し、第１回
線の各相の電圧と第２回線の対応する相の電圧とは互に
第１の角度だけ位相が異なる。この相互接続装置は、一
方の回線から他方の回線への所望の有効電力転送を行う
ために上記２つの回線を接続する複数の三相可変リアク
タンス性インピダンス手段を含み、上記三相可変リアク
タンス性インピダンス手段は（ａ）第1,第２回線の各第
１相間、第1,第２回線の各第２相間、および第1,第２回
線の各第３相間に上記可変リアクタンス性インピダンス
により変化する第１のサセプタンスをそれぞれ有する３
つの第１接続と、（ｂ）第１回線の第１相と第２回線の
第３相の間、第１回線の第２相と第２回線の第１相の
間、および第１回線の第３相と第２回線の第２相の間に
上記可変リアクタンス性インピダンスにより変化する第
２のサセプタンスをそれぞれ有する３つの第２接続と、
（ｃ）第１回線の第１相と第２回線の第２相の間、第１
回線の第２相と第２回線の第３相の間、および第１回線
の第３相と第２回線の第１相の間に上記可変リアクタン
スにより変化する第３のサセプタンスをそれぞれ有する
３つの第３接続を確立するものであり、更に上記第1,第
２回線上の少なくとも１つの対応する相の電気的パラメ
ータを検出する制御手段を含み、該制御手段は、回線間
の所望の有効電力転送を確立し且つ該有効電力転送に付
随する無効電力を所望の値に保つように上記第1,第2,第
３の接続の第1,第2,第３のサセプタンスを変化させるた
めに上記検出パラメータに関連して上記三相可変リアク
タンス性インピダンス手段を操作する。 本発明の装置の好適な実施例によれば、制御手段は、第
1,第２回線の少なくとも一方で発振が生じた場合、検出
した電気的パラメータに関連して三相可変リアクタンス
性インピダンス手段（以下“三相可変リアクタンス”と
称する）を操作する手段を有し、発振を減衰させること
を目的として回線間で複数の三相可変リアクタンスを介
する有効電力の変調転送を行い、この有効電力の変調送
電が所望の有効電力転送を成す。 本発明は更に同一または近接した周波数で同期または非
同期動作する第1,第２の三相電力回線を相互接続する方
法に関する。各回線はその回線固有の電圧で動作する第
1,第2,第３の相を有し、第１回線の各相の電圧と第２回
線の対応する相の電圧とは互に一定角度または時間的に
変る角度だけ位相が異なる。この方法は該回線間で所望
の有効電力転送を行う複数の三相可変リアクタンス性イ
ンピダンスにより、（ａ）第1,第２回線の各第１相間、
第1,第２回線の各第２相間、および第1,第２回線の各第
３相間に（該可変リアクタンスにより変化する）第１の
サセプタンスをそれぞれ有する３つの第１接続と、
（ｂ）第１回線の第１相と第２回線の第３相の間、第１
回線の第２相と第２回線の第１相の間、および第１回線
の第３相と第２回線の第２相の間に上記可変リアクタン
ス性インピダンスにより変化する第２のサセプタンスを
それぞれ有する３つの第２接続と、（ｃ）第１回線の第
１相と第２回線の第２相の間、第１回線の第２相と第２
回線の第３相の間、および第１回線の第３相と第２回線
の第１相の間に上記可変リアクタンス性インピダンスに
より変化する第３のサセプタンスをそれぞれ有する３つ
の第３接続を確立する段階と、上記第1,第２回線上の少
なくとも１つの対応する相の電気的パラメータを検出す
る段階と上記回線間で所望の有効電力転送を確立すると
共に該有効電力転送に付随する無効電力を所望の値に保
つように上記第1,第2,第３接続の第1,第2,第３サセプタ
ンスを変化させるために上記検出された電気的パラメー
タに関連して上記三相可変リアクタンスを操作する段階
とを含む。 本発明の方法の好適な実施例によれば、第1,第２回線の
少なくとも一方で発振が生じた場合、発振を減少させる
目的で、複数の三相可変リアクタンス性インピダンス手
段を通して有効電力の変調転送を他の回線に受入させる
ために、検出した電気的パラメータにより三相可変リア
クタンス性インピダンス手段が操作される。 三相可変リアクタンスは所望の有効電力転送に付随する
無効電力を打消すため、あるいは複数の三相可変リアク
タンスが第1,第２の回線の要求に応じて所定量の無効電
力を発生または吸収するために検出した電気的パラメー
タに関連して操作することができる。 本発明の好ましい特徴によれば、検出される電気的パラ
メータは第1,第２の回線の対応する相から取出して複数
の三相可変リアクタンスに印加される第1,第２の電圧
と、第1,第２の回線に対応して複数の三相可変リアクタ
ンスへ流入または流出する第1,第２の電流とを含む。 本発明の他の好ましい特徴によれば三相可変リアクタン
スは回線間での所望の有効電力転送を表わす第１基準
値、および所望の有効電力転送に付随する無効電力の所
望の値を表わす第２基準値とに関連して操作される。 上記の接続方法によれば、２つの多相電圧系の間に接続
された複数の三相可変リアクタンスによつて２つの三相
同期または非同期回線を相互接続することも可能であ
り、この多相電圧系は１次巻線が２つの回線に接続され
２次巻線に多相電圧系を発生するように構成したトラン
スにより作ることができる。このような多相電圧系は例
えば６相、12相、24相である。 〔実施例〕 第１図に単線図で示す三相同期または非同期相互接続装
置はサセプタンスB1をそれぞれ有する３つの単相可変リ
アクタンス11と、サセプタンスB2をそれぞれ有する３つ
の単相可変リアクタンス12と、サセプタンスB3をそれぞ
れ有する３つの単相可変リアクタンス13とをそれぞれ含
む３つの三相可変リアクタンスで構成される。 ３つの単相可変リアクタンス11はブロック11a内に略示
するように回線１のa1,b1,c1相と回線２のa2,b2,c2相と
をそれぞれ結び、３つの単相可変リアクタンス12はブロ
ック14内に略示するように回線１のa1,b1,c1相と回線２
のc2,a2,b2相とをそれぞれ結ぶ。後者の場合、３つの単
相可変リアクタンス12は回線１から回線２へ３つの相を
逆にずらして両回線を接続する。３つの単相可変リアク
タンス13はブロック15内に略示するように回線１のa1,b
1,c1相と回線２のb2,c2,a2相とをそれぞれ結ぶ。この場
合、単相可変リアクタンス13は回線１から２への３つの
相を順直にずらし両回線を接続する。 ２つのトランス3,4を介して３つの三相可変リアクタン
スが回線1,2に接続される。各トランス3,4はスター接続
された３つの１次巻線を有し、その中性点は接地され
る。両トランス3,4の３つの１次巻線はそれぞれ回線１
と２の３つの相に接続される。トランス3,4はそれぞれ
デルタ接続された３つの２次巻線を有し、これらは接続
装置の３つの三相可変リアクタンスに結ばれる。 トランス3,4の巻線比は接続装置の用途に応じて任意の
値にすることができる。更に回線1,2の電圧が十分低く
サイリスタ10の使用が可能であれば接続装置の３つの三
相可変リアクタンスは両回線に直接接続することがで
き、その場合はトランス3,4を除外できる。 上記のように交流電力回線1,2は同一または近接した周
波数で同期または非同期動作し、これらの回線はそれぞ
れ線路インダクタンスL1,L2を有する。 第１図に示すように電圧V1,V2は両回線1,2の対応する３
つの相の電圧を代表し、これらの電圧V1,V2は３つの三
相可変リアクタンスに印加される。電流I1,I2は両回線
1,2の対応する各相の電流を代表する。図示の例では、
電流I1が可変リアクタンスに流入し、電流I2が可変リア
クタンスから流出する。 一方の回線から他方の回線へ所望の有効電力転送を行う
ために、単相可変リアクタンス11,12,13は第１図に示す
制御装置５により操作される。制御装置５により行われ
る回線間の有効電力転送は両回線の少なくとも一方で発
振が生じた時に行われる変調された有効電力転送であ
り、この変調電力転送が発振を減衰させるために用いら
れる。制御装置５は両回線1,2の対応する各相の電圧V1,
V2を電圧トランス6,7を通して検出し、且つ対応する各
相の電流I1,I2を電流トランス8,9を通して検出する。 制御装置５はサイリスタ10を通して単相可変リアクタン
ス11,12,13を操作する。有効電力転送の大きさと方向は
制御装置５の入力PREFにより選ばれる。制御装置５は更
に入力QREFを有し、回線1,2の要求に応じて所定量の無
効電力を第１図の接続装置が発生または吸収するよう
に、あるいは回線間の有効電力転送に付随する無効電力
を打消すように要望に応じてQREFが調整される。制御装
置の動作については後に第４図を参照して更に詳しく説
明する。 第２図は第１図に示すサイリスタ駆動による単相可変リ
アクタンス11,12,13の１実施例を示す。各単相可変リア
クタンスは並列に配置されたインダクタ列とコンデンサ
列を有する。 コンデンサ列は同一容量で且つサイリスタにより駆動さ
れる１つ以上のコンデンサで構成される。これらのコン
デンサの少なくとも１つは原理的に恒久的に接続され
る。 第２図に示す実施例は同一容量Ｃの４個のコンデンサ16
〜19を含み、これらはサイリスタY1〜Y4を介して操作さ
れる。サイリスタが点弧した時の電流の変化を制限する
ためにインダクタンスLSを有するインダクタ26〜29がそ
れぞれコンデンサ16〜19に直列に接続される。更にサイ
リスタが点弧した時に生じる発振を減衰させるために抵
抗値R1を有する抵抗器30〜33がそれぞれインダクタ26〜
29に並列に接続される。接続装置の用途に応じて要求さ
れるコンデンサ列のサセプタンスのゼロから最大値Bmま
での変化は４段階に行われる。コンデンサ列のサセプタ
ンスはサイリスタY1〜Y4の導通・非導通状態によつて
（１）式により算出することができる。 （１）式において、Bmは４個のサイリスタが導通の場合
のコンデンサ列のサセプタンスの最大値を表わし、Bc
（Ｙ）は４個のサイリスタY1〜Y4が導通または非導通の
場合のコンデンサ列のサセプタンスの値を表わす。Yi項
のｉはサイリスタY1〜Y4を表わすように１から４まで変
化し、サイリスタが導通状態の時にYi＝１、非導通状態
の時にYi＝０となる。 コンデンサ16〜19の容量Ｃは次の（２）式で求めること
ができる。 但し、ωは回線の周波数で回転するベクトルの角速度、
ωｎは容量Ｃのコンデンサ16〜19の１つおよびインダク
タンスLSのインダクタ26〜29の１つで構成される回路の
共振周波数で回転するベクトルの角速度である。 インダクタ列は並列接続された複数のインダクタを含
み、各インダクタは付属するサイリスタを介して接続ま
たは切断される。第２図に示す実施例はそれぞれのサセ
プタンスを有する６個のインダクタ20〜25を含み、各サ
セプタンスは幾何級数的に１／2Lから１／64Lまでの値
を有する。具体的には各インダクタはL(n)＝2nLで決ま
る値を有する。但しＬは接続装置の用途に応じて決定さ
れるインダクタンス値、ｎは１からインダクタの数量
（この例では６）まで変化する値である。 上記の構成によりインダクタ列の総合サセプタンスは、
サイリスタX1〜X6が導通状態にある時と各サイリスタが
導通または非導通の時により64の等間隔の段階でゼロか
ら最大値の−（１−2-6）Bmまで変化する。サイリスタX
1〜X6の導通または非導通状態に応じてインダクタ20〜2
5で構成されるインダクタ列のサセプタンス値は次の
（３）式で求められる。 この式でBmは以前に定義した最大値、BL（Ｘ）はサイリ
スタX1〜X6の導通または非導通状態に応じたインダクタ
列のサセプタンスの値、XkのｋはサイリスタX1〜X6に対
応して１から６まで変化し、Xkはサイリスタが導通状態
の時に１、非導通状態の時に０となる。 上に定義したインダクタンス値Ｌは接続装置の用途に応
じたBmの値から次の式により算出することができる。 但し、式中のωとBmは以前に定義した通りである。 第２図に示す実施例によれば、６個のインダクタ20〜25
は各々２分割して設けられ、その間に対応するサイリス
タが配置されることによりサイリスタ及び付属回路に対
する良好な保護が計られる。インダクタはサイリスタと
付属回路により駆動される。原理的にインダクタ20〜25
の１つは対応するサイリスタの点弧角を制御することに
よりほぼ連続的に制御され、それによりサセプタンスの
平滑な変化を得ることができる。しかし、このようなイ
ンダクタは高調波を生ずることとなる。上記の（１）式
〜（３）式で示したようにコンデンサ列とインダクタ列
の総合サセプタンスはサイリスタY1〜Y4およびX1〜X6に
より最小誘導性サセプタンスBmin＝−（１−2-6）Bmか
ら最大容量性サセプタンスBmax＝Bmまで変化する。 このような総合サセプタンスの変化は最大値から最小値
まで128の段階で行われる。具体的にはコンデンサ16〜1
9とインダクタ20〜21を用いて大幅な段階での変化が行
われ、インダクタ22〜25を用いてこの段階の間を16の小
幅な段階で変化が行われる。勿論インダクタ22〜25はイ
ンダクタ20〜21によるサセプタンスの誘導性サセプタン
スを増加させるためにも使われる。 本発明による接続方法を実施する場合、第１図のサセプ
タンスB1,B2,B3の１つが誘導性の時は残りのサセプタン
スが共に容量性であるか、または一方が容量性で他方が
ゼロであり、B1,B2,B3の１つが容量性の時は残りのサセ
プタンスが共に誘導性であるか、または１方が誘導性で
他方がゼロとなることがわかる。 これにより第3A図、第3B図の構成を用いることにより回
線1,2を接続するために要するインダクタとコンデンサ
の数を減らすことができる。 第3A図の実施例では全ての単相可変リアクタンス11,12,
13における第２図のコンデンサ16〜19を同一容量Ｃの３
個のコンデンサ39〜41で置換えることができる。この構
成により第１図の制御装置５でサイリスタ42を適切に制
御することにより回線１の各相と回線２の各相をコンデ
ンサ39〜41の１つを介して接続することができる。この
構成には第２図のインダクタ26〜29および抵抗器30〜33
と同じ機能を有するインダクタ43〜45および抵抗器46〜
48が含まれる。 第２図の全ての単相可変リアクタンス11,12,13のインダ
クタンス20はインダクタンスＬのインダクタ49〜54で置
換えることができ、これらは第１図の制御装置５により
サイリスタ55を制御して操作される。勿論第１図の全リ
アクタンス11,12,13のインダクタ21〜25も類似の構成で
置換えることができる。これによりサイリスタ55を適切
に制御することによりインダクタ49〜54の内の２個を介
して回線１の各相と回線２の各相を接続することができ
る。但し注意すべき事は第２図の全ての単相可変リアク
タンス11,12,13のインダクタとコンデンサを置換えるた
めの第3A〜3B図の構成に加えて、この種の構成を第２図
のインダクタ20〜25の一部に対して設け、それによりサ
セプタンスB1〜B3の値に対して回線1,2の対応する相の
電圧間の位相角δに関する全ての可能性に対処する。 上記のようにこの実施例による三相可変リアクタンスは
同一機能を実行しながらインダクタとコンデンサの個数
を大幅に減らすことを可能にする。但し、第3A〜3B図の
構成を用いる場合は第１図の制御装置５に対してソフト
ウエアとハードウエアについてある程度の改良が必要と
なる。それでもこれらの構成は装置の最適化を可能にす
る点で有利である。 重要なことは、三相可変リアクタンスを第3A〜3B図のよ
うに実施した場合は回線1,2の３つの相の接続を第１図
に定義した通りに保たなければならない。これらの接続
点のサセプタンスB1,B2,B3は位相角δに関連して変化す
る。 回線１から回線２への有効電力の転送を第１図を用いて
示したが、回線２から回線１への有効電力の転送を行う
ために同じ概念を適用することができる。 〔動作〕 本発明による接続装置の動作原理は次の通りである。 位相差がδの２つの電圧の間に最大の容量性サセプタン
スが接続された時、最大の有効電力が接続リアクタンス
を介して転送される。これに対して、同じ位相差の２つ
の電圧の間に絶対値が上記容量性サセプタンスに等しい
最大誘導性サセプタンスが接続された時、同じ最大有効
電力が接続リアクタンスを介して逆方向に転送される。 従つて可変リアクタンスのサセプタンスを変えることに
より接続装置による２回線間の有効電力転送の大きさと
方向を変えることができる。この有効電力転送にある量
の無効電力が関与する（接続装置の可変リアクタンスに
より無効電力の発生または吸収が行われる）。これらの
有効、無効電力は上記に定義した電圧V1,V2間の位相差
δおよび各電圧値に依存する。 従つて２回線1,2の間の有効電力の転送は各回線の対応
する相の電圧V1とV2の間の位相角δおよびV1とV2の電圧
値を考慮して接続リアクタンスの値を適切に選ぶことに
より確立される。接続が可変インダクタにより行われる
場合は接続装置が無効電力を吸収し、それを外部で補償
しなければならない。接続が可変コンデンサを介して行
われる場合は接続装置がある量の無効電力を生ずる。も
し接続リアクタンスが上記のようにインダクタとコンデ
ンサで構成されれば２回線間の有効電力転送がより効率
的に行われ、有効電力転送に付随する無効電力を接続装
置内部で補償することが可能である。 有効電力と無効電力はそれぞれ次の（５）式と（６）式
で表わすことができる。 Pi＝BiV1V2sinδｉ （５） Qi＝Bi（V1 2＋V2 2−2V1V2cosδｉ） （６） 但し、 ｉ＝1,2及び３ 位相角δｉが０になると転送される有効電力Piも０とな
るが、V1とV2の値が異なれば無効電力Qiは生じる。位相
角δｉがπラジアンに等しい場合は有効電力Piは転送さ
れず、無効電力Qiは最大となる。３つの三相可変リアク
タンスがサセプタンスB1,B2,B3の接続を確立し、互に ずれた３つの位相差δ1,δ2,δ３の電圧間に接続されれ
ば第1,第２回線の同位相の電圧V1とV2の間の任意の位相
差δに対して有効電力の転送が可能である。 更に接続装置が３つの変数B1,B2,B3により制御可能な場
合、あるいは位相角δｉの１つが０またはπラジアンの
時は２つの変数により制御可能な場合は、第１図の制御
装置５により所望の有効電力転送 P1＋P2＋P3＝PREF を確立することができる。制御装置は有効電力転送に付
随する内部無効電力を内部で補償する等の補足機能、あ
るいは回線1,2の要求に応じて三相可変リアクタンスに
よる所定量の無効電力の発生または吸収を行うこともで
きる。この無効電力の発生または吸収は次のように表わ
すことができる。 Q1＋Q2＋Q3＝QREF 従つて制御装置５は接続装置の内部無効電力の絶対値を
最小にし、且つ第1,第２回線の同位相の電圧V1とV2の間
の位相角δの異なる値に対するサセプタンスB1,B2,B3の
変化を最小にしながら上記の機能を行うことができる。 原理的には制御装置５は例えば接続点における回線1,2
の電圧V1,V2の平均値の安定化、即ち無効電力の静止補
償器としての機能等の他の付加的な機能を行うこともで
きる。 第１図の制御装置５の構成は要求される制御機能および
それらを実施する方法に全体的に依存する。 制御装置５の一実施例の説明を第４図に示す。 検出装置56は接続装置により実際に転送された三相有
効電力Ｐ、有効電力転送に付随する三相無効電力の値
Ｑ、回線1,2の対応する相の電圧V1,V2および位相差
δ、をそれぞれ表わす信号を作る。これらの信号は接続
装置の可変リアクタンスに印加される回線1,2の対応す
る相の電圧V1,V2の検出値、および電圧V1,V2と同様な対
応関係にある第１図により上記に定義した電流I1,I2の
値から求められる。検出した電力値P,Qと入力基準値P
REF,QREFの差が２つの減算器57,58で求められ、これら
の差が比例項が最適に調整された比例積分PI形の制御器
59,60により処理されて要求電力PD,QDが決定される。 計算機61は有効電力制御器59および無効電力制御器60が
それぞれ作つた要求電力PD,QD、電圧V1,V2の値、および
回線1,2の対応する各位相に対して検出装置56が求めた
位相角δからサセプタンスB1,B2,B3を計算する。計算機
61は出力62〜64を介して接続装置の三相可変リアクタン
スのサイリスタを点弧制御することによりサセプタンス
B1,B2,B3を有する上記の接続を確立する。 この計算を実行する時、上記の最適化基準は最小にさ
れ、基準値PREF,QREFに従つて２回線間の有効電力転送
を行い、無効電力を接続装置により発生または吸収す
る。閉ループにより制御装置５は基準値PREF,QREFと検
出値P,Qの差異に応答して両者が等しくなければＰとＱ
をすみやかに入力値に移行させる。 サイリスタの点弧の瞬間に可変リアクタンスのインダク
タおよびコンデンサに生じる過渡電流を減らすために、
第４図には示されない装置がサイリスタの点弧を同期化
するために設けられる。この機能にインダクタのサイリ
スタ両端の電圧が最大になつたときにこのサイリスタを
点弧し、コンデンサのサイリスタ両端の電圧がコンデン
サ残留電圧を考慮に入れて最小になつたときにこのサイ
リスタを点弧することにより行われる。 更にトランス3,4は接続装置の三相可変リアクタンスに
多相電圧系（例えば６相）を印加する装置により構成し
ても良い。この場合、接続装置は複数の三相可変リアク
タンスにより、第１図による説明と同じ方法でサセプタ
ンスB1,B2,B3を有する接続点を介して回線1,2の３つの
相を接続する。この構成によれば小容量の装置を用いる
ことができ、その結果接続装置の価格を下げることがで
き、同時に付随する無効電力の絶対値を低減することが
できる。 本発明の実施例で使用した部材の具体的な数値を挙げる
と、第２図で示したところのものはＬ＝0.1563ヘンリー
（Ｈ）、LS＝24.4ミリヘンリー（mH）、RL＝1KΩ、Ｃ＝
14.27μＦである。また、トランス3,4の定格はＰ＝257.
4VA、一次二次ともＶ＝100.0Vである。また、制御装置
５にはマイクロコンピュータPDP−11／23を使用してい
る。第1,第２回線の電圧値と回線間に流入する電流値か
らB1＝2.518mS、B2＝−15.79mS、B3＝13.28mSとなり、
対応する相の位相角δは0.2978rad、前述した容量性最
大サセプタンスBm＝16.97mSとなる。そして、これらの
数値からP1＝7.54W、P2＝157.3W、P3＝92.43Wとなっ
て、合計転送電力Ｐ＝257.3Wとなった。 本発明を具体的な実施例により説明したが、回路の変
更、要素の同一機能装置による置換え等本発明の範囲内
で改変が可能である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、三相交流電力回
線の一方の回線から他方の回線への所望の有効電力の転
送を、従来のように交流→直流→交流と変換しておこな
う必要がなく、簡単に電力転送をおこなうことができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は２つの三相同期または非同期回線を相互接続す
る本発明による接続装置の１実施例を示す単線図、第２
図は第１図の接続装置の可変リアクタンスの１実施例を
示す回路図、第3A〜3B図は本発明の接続装置に用いるこ
とができる三相可変リアクタンスの１実施例を示す回路
図、第４図は第１図の接続装置内の制御装置を示す単線
ブロック図である。 1,2……電力回線 11,12,13……単相可変リアクタンス ５……制御装置 56……検出装置 59……有効電力制御器 60……無効電力制御器 61……サセプタンス計算器
る本発明による接続装置の１実施例を示す単線図、第２
図は第１図の接続装置の可変リアクタンスの１実施例を
示す回路図、第3A〜3B図は本発明の接続装置に用いるこ
とができる三相可変リアクタンスの１実施例を示す回路
図、第４図は第１図の接続装置内の制御装置を示す単線
ブロック図である。 1,2……電力回線 11,12,13……単相可変リアクタンス ５……制御装置 56……検出装置 59……有効電力制御器 60……無効電力制御器 61……サセプタンス計算器
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フロントページの続き
(72)発明者 ピエール ペレテイエ
カナダ国 ジエー４ビー ３エー９ ケベ
ツク、ブーシエルヴイーユ、リビエール―
オー―ピン 840
(56)参考文献 特公 昭47−28489（ＪＰ，Ｂ１)
米国特許3567954（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】各回線がその回線固有の電圧で動作する第
1,第2,第３の相を有し、第１回線の各相の電圧と第２回
線の対応する相の電圧とは互いに第１の角度だけ位相が
異なる同一または近接した周波数で同期または非同期動
作する第１および第２の三相交流電力回線を相互接続す
る装置において、一方の回線から他方の回線への所望の
有効電力転送を行うために上記２つの回線を接続する複
数の三相可変リアクタンス性インピダンス手段を含み、
上記三相可変リアクタンス性インピダンス手段は、それ
ぞれサイリスタバルブ手段によって制御される少なくと
も１つのインダクタと、これに並列接続された少なくと
も１つのキャパシタとで形成され、（ａ）第1,第２回線
の各第１相間、第1,第２回線の各第２相間、および第1,
第２回線の各第３相間に上記可変リアクタンス性インピ
ダンスにより変化する第１のサセプタンスをそれぞれ有
する３つの第１接続と、（ｂ）第１回線の第１相と第２
回線の第３相の間、第１回線の第２相と第２回線の第１
相の間、および第１回線の第３相と第２回線の第２相の
間に上記可変リアクタンス性インピダンスにより変化す
る第２のサセプタンスをそれぞれ有する３つの第２接続
と、（ｃ）第１回線の第１相と第２回線の第２相の間、
第１回線の第２相と第２回線の第３相の間、および第１
回線の第３相と第２回線の第１相の間に上記可変リアク
タンス性インピダンスにより変化する第３のサセプタン
スをそれぞれ有する３つの第３接続とを確立するもので
あり、更に上記第1,第２回線上の少なくとも１つの対応
する相の電気的パラメータを検出する制御手段を含み、
該制御手段は、回線間の所望の有効電力転送を確立し且
つ該有効電力転送に付随する無効電力を所望の値に保つ
ように上記第1,第2,第３の接続の第1,第2,第３のサセプ
タンスを変化させるために上記検出パラメータに基づき
上記三相可変リアクタンス性インピダンス手段を操作す
ることを特徴とする三相電力回線の相互接続装置。 【請求項２】上記制御手段は、上記所望の有効電力転送
に付随する無効電力を打消すため、及び上記三相可変リ
アクタンス性インピダンス手段が第1,第２回線の要求に
応じて所定量の無効電力を発生及び吸収するために上記
検出パラメータに基づき、上記三相可変リアクタンス性
インピダンス手段を操作する手段を含むことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項３】上記複数の三相可変リアクタンス性インピ
ダンス手段はそれぞれ３つから成る第1,第2,第３の単相
可変リアクタンス性インピダンスを有する三相可変リア
クタンス性インピダンス手段を含み、該第１単相可変リ
アクタンス性インピダンスは第１サセプタンスを有する
上記３つの第１接続をそれぞれ確立し、該第２単相可変
リアクタンス性インピダンスは第２サセプタンスを有す
る上記３つの第２接続をそれぞれ確立し、該第３単相可
変リアクタンス性インピダンスは第３サセプタンスを有
する上記３つの第３接続をそれぞれ確立することを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項４】各三相可変リアクタンス性インピダンス手
段は、個々の該インダクタおよびコンデンサを上記制御
手段からの指令に従って操作するサイリスタバルブ手段
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
相互接続装置。 【請求項５】上記インダクタ列の各インダクタは同一の
インダクタンスを有して直列接続された第１および第２
のインダクタで構成され、上記インダクタに付属するサ
イリスタが該第1,第２インダクタの間に直列接続される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１又は４項に記載の
相互接続装置。 【請求項６】上記各単相可変インピダンス内の各コンデ
ンサは抵抗器が並列接続されたインダクタに直列接続さ
れ、該コンデンサに付属するサイリスタが該コンデンサ
と上記並列接続されたインダクタと抵抗器の間に直列接
続されることを特徴とする特許請求の範囲第１又は４項
に記載の相互接続装置。 【請求項７】各単相可変リアクタンス性インピダンスの
インダクタのインダクタンスは、Ｌ（ｎ）を各インダク
タのインダクタンス、Ｌを所定のインダクタンス値、ｎ
を１からｘまで変化する数値、ｘを各単相可変リアクタ
ンス性インピダンス内のインダクタの合計数とすると
き、 Ｌ（ｎ）＝2nL で定められることを特徴とする特許請求の範囲第１又は
４項に記載の相互接続装置。 【請求項８】上記各単相可変リアクタンス性インピダン
スの上記コンデンサは全て同一の容量を有することを特
徴とする特許請求の範囲第１又は４項に記載の相互接続
装置。 【請求項９】上記各三相可変リアクタンス性インピダン
ス手段は固定容量のコンデンサとサイリスタバルブ手段
から成るグループを含み、該グループは上記制御手段に
より該サイリスタバルブ手段を通して操作されて上記第
１および第２回線の各相を接続するように構成されるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の相互接続
装置。 【請求項１０】上記グループの上記サイリスタバルブ手
段は複数のサイリスタを含むことを特徴とする特許請求
の範囲第９項に記載の相互接続装置。 【請求項１１】上記コンデンサのグループはそれぞれ第
１および第２端子を有する３つのコンデンサを含み、該
３つのコンデンサの第１端子は上記第1,第２回線の一方
の３つの相にそれぞれ接続され、第２端子は該グループ
の上記サイリスタバルブ手段を介して他方の回線の３つ
の相にそれぞれ接続され、該サイリスタバルブ手段が該
３つのコンデンサの第２端子を該他方の回線の３つの相
に接続することにより上記第１および第２回線の各相の
間の接続を該３つのコンデンサの１つを介して確立する
ことを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の相互接
続装置。 【請求項１２】上記グループの３つのコンデンサは同一
の容量を有することを特徴とする特許請求の範囲第11項
に記載の相互接続装置。 【請求項１３】上記グループのサイリスタバルブ手段は
それぞれインダクタと抵抗器の並列接続により構成され
る３つのインピダンスを介して上記他方の回線の３つの
相にそれぞれ接続されることを特徴とする特許請求の範
囲第11項に記載の相互接続装置。 【請求項１４】上記検出電気的パラメータは、上記複数
の三相可変リアクタンス性インピダンス手段に印加され
且つ上記第１および第２回線の各相に対応する３つの第
１電圧および３つの第２電圧と、上記複数の三相可変リ
アクタンス性インピダンス手段を通って流れる上記第１
および第２回線の各相に対応する３つの第１電流および
３つの第２電流とを含み、上記制御手段は該第1,第２電
圧および該第1,第２電流を検出し、これらの検出された
電圧と電流から上記第1,第２回線の対応する各相の第１
検出電圧、第２検出電圧、該第1,第２検出電圧の位相
差、上記第1,第２回線間で上記複数の三相可変リアクタ
ンス性インピダンス手段を介して実際に転送された有効
電力、および該有効電力転送に付随する無効電力をそれ
ぞれ表わす出力信号を作る装置を含むことを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項１５】上記制御手段は上記第1,第２回線間の所
望の有効電力転送を表わす第１基準値が与えられる第１
入力と、該有効電力転送に付随する無効電力の所望値を
表わす第２基準値が与えられる第２入力とを有し、上記
制御手段は更に該第1,第２基準値、上記複数の三相可変
リアクタンス性インピダンス手段を介した実際の有効電
力転送、および該有効電力転送に付随する無効電力とか
ら要求有効電力を表わす信号および要求無効電力を表わ
す信号とを作る回路手段を含むことを特徴とする特許請
求の範囲第14項に記載の相互接続装置。 【請求項１６】上記回路手段は第１減算回路と比例積分
形の有効電力制御器を含み、該第１減算回路は上記第１
基準値と実際の有効電力転送を表わす出力信号の差を表
わす信号を作って該有効電力制御器へ与え、該有効電力
制御器は要求有効電力を表わす上記信号を出力し、上記
回路手段は更に第２減算回路と比例積分形式の無効電力
制御器を含み、該第２減算回路は上記第２基準値と上記
有効電力転送に付随する無効電力を表わす信号の差を表
わす信号を作って該無効電力制御器へ与え、該無効電力
制御器は要求無効電力と表わす上記信号を出力すること
を特徴とする特許請求の範囲第15項に記載の相互接続装
置。 【請求項１７】上記制御手段はサブシステムを含み、該
サブシステムは上記第１検出電圧、第２検出電圧、およ
び該第１、第２検出電圧の間を位相差をそれぞれ表わす
出力信号および要求有効電力を表わす信号および要求無
効電力を表わす信号とから上記第1,第2,第３接続の第1,
第2,第３サセプタンスを計算し、上記三相可変リアクタ
ンス性インピダンス手段を変化させてこれらに該第1,第
2,第３サセプタンスを与えることにより上記複数の三相
可変リアクタンス性インピダンス手段を介して上記第1,
第２回線間の有効電力転送を確立すると共に該有効電力
転送に付随する無効電力を所望の値に保つことを特徴と
する特許請求の範囲第15項に記載の相互接続装置。 【請求項１８】上記複数の三相リアクタンス性インピダ
ンス手段は複数のサイリスタを含み、該サイリスタを介
して上記三相可変リアクタンス性インピダンスは上記制
御手段により操作され、上記制御手段は上記サブシステ
ムの協同作用する同期化手段を有して該サイリスタの点
弧を制御することにより該サイリスタが点弧する時に生
じる上記三相可変リアクタンス性インピダンスに流れる
過渡電流成分を減らすことを特徴とする特許請求の範囲
第17項に記載の相互接続装置。 【請求項１９】上記第1,第２回線の少なくとも一方の３
つの相がトランスを介して上記複数の三相可変リアクタ
ンス性インピダンス手段に接続されることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項２０】上記トランスは３つの第１巻線と３つの
第２巻線を有し、該第１巻線は対応する回線の３つの相
に接続されて中性点が接地されたスター形接続回路を形
成し、該第２巻線はデルタ形接続回路を形成して上記複
数の三相可変リアクタンス性インピダンス手段に接続さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第19項記載の相互
接続装置。 【請求項２１】上記第1,第２回線の少なくとも一方はト
ランスを介して上記複数の三相可変リアクタンス性イン
ピダンス手段に接続され、該トランスはこの回線の３つ
の相に接続された第１巻線を有し、該トランスは更に上
記複数の三相可変リアクタンス性インピダンス手段に接
続された第２巻線を有し、該第２巻線は該第１巻線と協
同作用して対応回線の３つの相から上記複数の三相可変
リアクタンス性インピダンス手段に印加する多相電圧系
を作ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
相互接続装置。 【請求項２２】上記制御手段は上記第1,第２回線の少な
くとも一方で発振が生じた時に上記検出された電気的パ
ラメータに関連して上記三相可変リアクタンス性インピ
ダンス手段を操作することによりこの発振を減衰させる
ことを目的として上記第1,第２回線間に上記複数の三相
可変リアクタンス性インピダンスを介した有効電力の変
調された転送を確立する手段を含み、該変調有効電力転
送が所望の有効電力転送を成すことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項２３】上記第１の角度が一定であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項２４】上記第１の角度が変化することを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載の相互接続装置。 【請求項２５】上記三相可変リアクタンス性インピダン
ス手段は固定インダクタンスのインダクタとサイリスタ
バルブ手段からなるグループを含み、各グループは上記
制御手段により該サイリスタバルブ手段を通して操作さ
れて上記第１および第２回線の各相を接続するように構
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の相互接続装置。 【請求項２６】上記インダクタのグループは第１および
第２端子をそれぞれ有する３つの第１インダクタと３つ
の第２インダクタを含み、該３つの第１インダクタは第
１端子により第１回線の３つの相にそれぞれ接続され、
該３つの第２インダクタは第１端子により第２回線の３
つの相に接続され、上記グループの上記サイリスタバル
ブ手段は該３つの第１インダクタの第２端子と該３つの
第２インダクタの第２端子を接続するように構成され
て、上記第１および第２回線の各相の接続を該第１イン
ダクタの１つと該第２インダクタの１つとを介して確立
することを特徴とする特許請求の範囲第25項に記載の相
互接続装置。 【請求項２７】上記３つの第１インダクタと上記３つの
第２インダクタは全て同一のインダクタンスを有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第26項に記載の相互接続
装置。 【請求項２８】各回線がその回線固有の電圧で動作する
第1,第2,第３の相を有し、第１回線の各相の電圧と第２
回線の対応する相の電圧とは互に第１の角度だけ位相が
異なる同一または近接した周波数で同期または非同期動
作する第１および第２の三相交流電力回線を相互接続す
る方法において、該回線間で所望の有効電力転送を行う
それぞれサイリスタバルブ手段によって制御される少な
くとも１つのインダクタと、これに並列接続された少な
くとも１つのキャパシタとで形成された複数の三相可変
リアクタンス性インピダンス手段により、（ａ）第1,第
２回線の各第１相間、第1,第２回線の各第２相間、およ
び第1,第２回線の各第３相間に、該可変リアクタンス性
インピダンスにより変化する、第１のサセプタンスをそ
れぞれ有する３つの第１接続と、（ｂ）第１回線の第１
相と第２回線の第３相の間、第１回線の第２相と第２回
線の第１相の間、および第１回線の第３相と第２回線の
第２相の間に上記可変リアクタンス性インピダンスによ
り変化する第２のサセプタンスをそれぞれ有する３つの
第２接続と、（ｃ）第１回線の第１相と第２回線の第２
相の間、第１回線の第２相と第２回線の第３相の間、お
よび第１回線の第３相と第２回線の第１相の間に上記可
変リアクタンス性インピダンスにより変化する第３のサ
セプタンスをそれぞれ有する３つの第３接続を確立する
段階と、上記第1,第２回線上の少なくとも１つの対応す
る相の電気的パラメータを検出する段階と、上記回線間
で所望の有効電力転送を確立すると共に該有効電力転送
に付随する無効電力を所望の値に保つように上記第1,第
2,第３接続の第1,第2,第３サセプタンスを変化させるた
めに上記検出された電気的パラメータに関連して上記三
相可変リアクタンス手段を操作する段階とを含む三相電
力回線の相互接続方法。 【請求項２９】上記三相可変リアクタンス性インピダン
ス手段は上記所望の有効電力転送に付随する無効電力を
打消すため、または上記複数の三相可変リアクタンス性
インピダンス手段が第1,第２回線の要求に応じて所定量
の無効電力を発生または吸収するために上記検出パラメ
ータに関連して操作されることを特徴とする特許請求の
範囲第28項記載の相互接続方法。 【請求項３０】上記検出電気的パラメータは上記複数の
三相可変リアクタンス性インピダンス手段に印加され且
つ上記第１および第２回線の各対応する相に対応する第
１および第２電圧と、上記複数の三相可変リアクタンス
性インピダンス手段に流入または流出し且つ第1,第２回
線の各相に対応する第１および第２電流とを含むことを
特徴とする特許請求の範囲第28項に記載の相互接続方
法。 【請求項３１】上記三相可変リアクタンス性インピダン
ス手段は更に、上記第1,第２回線間の所望の有効電力転
送を表わす第１基準値と、該有効応力転送に付随する無
効電力の所望値を表わす第２基準値とに関連して操作さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第28項記載の相互
接続方法。 【請求項３２】上記第1,第２回線の少なくとも一方の３
つの相をトランスを介して上記複数の三相可変リアクタ
ンス性インピダンス手段に接続する段階を含むことを特
徴とする特許請求の範囲第28項に記載の相互接続方法。 【請求項３３】上記トランスは対応する回線の３つの相
から上記複数の三相可変リアクタンス性インピダンス手
段を印加する多相電圧系を作ることを特徴とする特許請
求の範囲第32項に記載の相互接続方法。 【請求項３４】上記三相可変リアクタンス性インピダン
ス手段は上記第1,第２回線の少なくとも一方で発振が生
じた時に該発振を減衰させることを目的として第1,第２
回線間で上記複数の三相可変リアクタンス性インピダン
ス手段を介した有効電力の変調された転送を確立するよ
うに上記検出パラメータに関連して操作され、該変調有
効電力転送が所望の有効電力転送を成すことを特徴とす
る特許請求の範囲第28項記載の相互接続方法。 【請求項３５】上記第１の角度が一定であることを特徴
とする特許請求の範囲第28項記載の相互接続方法。 【請求項３７】上記第１の角度が変化することを特徴と
する特許請求の範囲第28項記載の相互接続方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000430314A CA1193351A (fr) | 1983-06-14 | 1983-06-14 | Methode et systeme d'interconnexion de reseaux triphases syncrones au asynchrones au moyen d'impedances reactives variables |
| CA430314 | 1983-06-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6059923A JPS6059923A (ja) | 1985-04-06 |
| JPH0667122B2 true JPH0667122B2 (ja) | 1994-08-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10872084A Expired - Lifetime JPH0667122B2 (ja) | 1983-06-14 | 1984-05-30 | 可変リアクタンスによる三相交流電力回線の相互接続方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0129492B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0667122B2 (ja) |
| KR (1) | KR920004319B1 (ja) |
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| AU (1) | AU567644B2 (ja) |
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