JPH07312828A

JPH07312828A - 電圧制御装置

Info

Publication number: JPH07312828A
Application number: JP6126827A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Takakado; 祐三高門; Masaharu Ishiguro; 正治石黒; Toshiaki Ikuma; 俊明井熊
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】無効電力補償装置および自動電圧調整器の機
能を併せ持つことができる電圧制御装置を提供する。【構成】三相／二相変換器２，３、無効電流検出器６
により、負荷１０に流れる無効電流（振幅値）Ｉ_Ldが求
められる。また、加算器１７が出力する無効電流指令値
Ｉ_d ^*により、インバータ９が発生する無効電流が設定さ
れる。スイッチ２２がオフでありスイッチ２３がオンで
ある場合、負荷無効電流Ｉ_Ldがそのまま無効電流指令値
Ｉ_d ^*になり、無効電力が補償されることになる。一方、
スイッチ２２をオンにした場合、受電端三相電圧ｖ_LU，
ｖ_LV，ｖ_LWの振幅Ｖ_Lによって無効電流指令値Ｉ_d ^*が変
更される。これにより、振幅Ｖ_Lが所定値になるように
電圧補償が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、配電系統に用いて好
適な電圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、配電系統においては、線路電
圧を所定値に保持するため、自動電圧調整器が随所に設
けられている。これら自動電圧調整器は主としてスライ
ダックによって構成されており、検出した線路電圧に応
じてスライダックの接点位置を適宜変更することによ
り、電圧調整を行う。

【０００３】また、近年、無効電力を高速に補償するた
めに、静止型無効電力補償装置（以下ＳＶＧという。但
しＳＶＣと称することもある）を送配電系統に設けるこ
とが多い。ＳＶＧは、サイリスタ回路を介して線路電圧
をコンデンサまたはリアクトルに印加するものであり、
このサイリスタ回路の点弧角を適宜制御することによっ
て可変リアクトルおよび可変コンデンサとして機能す
る。すなわち、ＳＶＧは負荷と並列に接続され、この負
荷に供給される無効電力に応じてインピーダンスを高速
かつ自動的に変動し、この負荷によって生ずる無効電力
を相殺する。

【０００４】ここで、無効電力を高速に補償する理由と
しては、以下の３点が挙げられる。 (ａ)変動負荷による電圧フリッカの抑制アーク炉や圧延機などの急激な負荷変動によって電圧フ
リッカが発生する。それを抑制するためには、ランダム
な無効電力の変動を正確かつ迅速に検出して、無効電力
を高速に補償することが必要である。

【０００５】(ｂ)受電端電圧の安定化系統が重負荷になると、電圧の異常低下や電圧変動の増
大が生じる。これを安定化するためには、無効電力を補
償して負荷端の電圧を一定に維持することが必要であ
る。

【０００６】(ｃ)系統安定度の向上長距離送電系統において、運転条件や負荷条件によって
は安定な発電運転ができない領域が生じる。この場合、
送電系統の中間点で無効電力を補償して電圧を一定に維
持し、中間点を等価的に無限大母線化することにより、
定態および過度安定度を向上することが必要である。こ
こで、ＳＶＧを用いた配電系統の例を図２に示す。図に
おいて、電源３０から出力された電流は、線路４０を介
して負荷１０に供給される。ＳＶＧ５０は、負荷１０と
並列に接続され、線路４０の受電端電圧ｖ₀と線路電流
ｉとの位相差が「０」になるように、そのインピーダン
スが制御される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した自
動電圧調整器は接点位置を機械的に駆動して電圧調整を
行うため、線路電圧が所定値に安定するまで長時間（約
１分）の遅れを有し、瞬時電圧変動には対応できないと
いう欠点があった。また、瞬時電圧変動に応答する静止
型自動電圧調整器も実用化されているが、装置が高価に
なることから送配電系統に用いることは実現性に乏し
い。

【０００８】また、瞬時電圧変動が負荷の無効電力の増
減に起因するものであれば、ＳＶＧを用いて無効電力を
相殺し、結果的に線路電圧を所定値に維持することは可
能である。しかし、有効電力の増減に起因して瞬時電圧
変動が生ずる場合は、無効電力を相殺したとしても線路
電圧を維持することはできない。この発明は上述した事
情に鑑みてなされたものであり、無効電力補償機能を併
せ持つことにより、送配電システム全体を安価に構成す
ることができる電圧制御装置を提供することを目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に係る構成にあっては、無効電流振幅指令
値に基づいて負荷に無効電流を供給する無効電流発生手
段と、前記負荷に印加される電圧の振幅値を検出する電
圧振幅検出手段と、前記電圧の振幅値と所定値との偏差
に基づいて、この偏差を小とするような無効電流の振幅
値を前記無効電流振幅指令値として出力する制御手段と
を具備することを特徴としている。

【００１０】また、請求項２に係る構成にあっては、無
効電流振幅指令値に基づいて負荷に無効電流を供給する
無効電流発生手段と、前記負荷に印加される電圧の振幅
値を検出する電圧振幅検出手段と、前記負荷に供給され
る無効電流の振幅値を検出し、その結果を第１の指令値
として出力する第１の制御手段と、前記電圧の振幅値と
所定値との偏差に基づいて、この偏差を小とするような
無効電流の振幅値を第２の指令値として出力する第２の
制御手段と、前記第１の指令値または前記第２の指令値
のうち何れかを選択し、その結果を前記無効電流振幅指
令値として出力する選択手段とを具備することを特徴と
している。

【００１１】また、請求項３に係る構成にあっては、請
求項２に記載の電圧制御装置において、前記負荷に印加
される電圧は三相電圧であり、前記第１の制御手段は、
負荷に供給される交流電流を検出する電流検出手段（２
４〜２６）と、該交流電流の検出結果を二相電流に変換
する電流変換手段(３)と、前記三相電圧を二相電圧に変
換する電圧変換手段(２)とを有し、これら二相電流およ
び二相電圧に基づいて前記振幅値を演算するものであ
り、前記無効電流発生手段は、コンデンサ（２７）と、
このコンデンサの端子電圧と所定値との偏差に基づいて
有効電流指令値を出力する有効電流制御手段（２１，１
２）と、この有効電流指令値と前記無効電流指令値に基
づいて前記コンデンサの端子電圧をパルス幅変調する変
調手段（１５）とを有することを特徴としている。

【００１２】

【作用】請求項１に係る構成にあっては、電圧振幅検出
手段は負荷に印加される電圧の振幅値を検出する。制御
手段は、電圧の振幅値と所定値との偏差に基づいて、こ
の偏差を小とするような無効電流の振幅値を無効電流振
幅指令値として出力する。無効電流発生手段はこの無効
電流振幅指令値に基づいて負荷に無効電流を供給するか
ら、電圧の振幅値が上記所定値に保持される。

【００１３】また、請求項２に係る構成にあっては、電
圧振幅検出手段は負荷に印加される電圧の振幅値を検出
する一方、第１の制御手段は負荷に供給される無効電流
の振幅値を検出するとともにその結果を第１の指令値と
して出力する。また、第２の制御手段は、電圧の振幅値
と所定値との偏差に基づいて、この偏差を小とするよう
な無効電流の振幅値を第２の指令値として出力する。選
択手段が第１の指令値または第２の指令値のうち何れか
を選択し、その結果を前記無効電流振幅指令値として出
力すると、無効電流発生手段はこの無効電流振幅指令値
に基づいて負荷に無効電流を供給する。

【００１４】

【実施例】Ａ．実施例の原理以下、この発明の一実施例について説明する。まず、図
２において、ＳＶＧ５０と負荷１０との並列回路は、一
般的には合成インピーダンスが抵抗成分のみになる。換
言すれば、合成インピーダンスが抵抗成分のみになるよ
うに、ＳＶＧ５０のインピーダンスが制御される。

【００１５】本実施例のブロック図を図１に示すが、こ
こでは図２のＳＶＧ５０に代えて電圧・無効電力補償装
置２０が用いられている。詳細は後述するが、電圧・無
効電力補償装置２０には、「無効電力補償モード」、
「電圧補償モード」および「併用モード」の三の動作モ
ードがある。まず、無効電力補償モードにおいては、電
圧・無効電力補償装置２０は、ＳＶＧ５０と同様に、負
荷１０との合成インピーダンスが抵抗成分のみになるよ
うに動作する。

【００１６】一方、電圧補償モードおよび併用モードに
おいては、上記合成インピーダンスが若干のリアクタン
ス成分を含むように、電圧・無効電力補償装置２０のイ
ンピーダンスを制御することが前提になっている。すな
わち、これらのモードにおいては、電圧・無効電力補償
装置２０の無効電力補償機能が若干犠牲になるのである
が、その代りに線路電圧を補償することが可能になる。
その原理について以下説明する。

【００１７】まず、負荷１０と電圧・無効電力補償装置
２０との合成インピーダンスが誘導性であり、かつ、負
荷１０，電圧・無効電力補償装置２０および電源３０の
各中性点の電圧が「０ボルト」とすると、図１の１相あ
たりの等価回路は、図３に示すようになる。図３におい
てＲ₁およびＬ₁は線路４０の抵抗およびインダクタンス
であり、Ｒ₂およびＬ₂は電圧・無効電力補償装置２０と
負荷１０の並列回路における抵抗およびインダクタンス
である。この等価回路について回路方程式を求めると、
下記数１のようになる。

【００１８】

【数１】

【００１９】但し、数１において“ｓ”はラプラス演算
子であり、“ｊω”と等価である。また、図３に対する
ベクトル図を図９(ｃ)に示す。なお、同図(ａ)は、電圧
・無効電力補償装置２０と負荷１０の並列回路のインピ
ーダンスにリアクタンス成分が無い場合（無効電力補償
モード）のベクトル図であり、同図(ｂ)は後述する図４
の等価回路に対するベクトル図である。これらの図にお
いては、便宜上「Ｒ₂＝１」としているため、受電端電
圧ｖ₀のベクトルと電流ｉ_R2のベクトルとは同一の大き
さになっている。さて、数１より線路電流ｉを求め、伝
達関数Ｇ（受電端電圧ｖ₀と送電端電圧ｖ_iの比）を求め
ると、下記数２が得られる。

【数２】

【００２０】数２より、ｓ＝ｊωとして、伝達関数Ｇの
ゲイン｜Ｇ｜を求めると、下記数３が得られる。

【数３】

【００２１】電力系統においては、「線路インピーダン
ス（Ｒ₁，ωＬ₁）＜＜電圧・無効電力補償装置２０と負
荷との合成インピーダンス（Ｒ₂，ωＬ₂）」が成立する
ため、ゲイン｜Ｇ｜は「１／Ｌ₂」に対して単調減少す
る。例えば、Ｒ₁＝０．３Ω、Ｌ₁＝０．８ｍＨ、Ｒ₂＝
３Ω、電源角周波数ω＝２π×６０Ｈzとすると、誘導
性リアクタンスＬ₂に対するゲイン｜Ｇ｜は図５に示す
ようになる。このとき、ゲイン｜Ｇ｜と「１／Ｌ₂」と
は、近似的に比例関係を有する。

【００２２】また、電圧・無効電力補償装置２０と負荷
との合成インピーダンスが容量性である場合、図２およ
び図１の１相あたりの等価回路は図４のようになり、回
路方程式を求めると、下記数４のようになる。

【数４】

【００２３】数４より、送電端電圧ｖ_iに対する受電端
電圧ｖ₀の伝達関数Ｇを求めると、下記数５が得られ
る。

【数５】

【００２４】数５より、ｓ＝ｊωとして、伝達関数Ｇの
ゲイン｜Ｇ｜を求めると、下記数６が得られる。

【数６】

【００２５】電力系統においては、「線路インピーダン
ス（Ｒ₁，ωＬ₁）＜＜電圧・無効電力補償装置２０と負
荷との合成インピーダンス（Ｒ₂，１／ωＣ）」が成立
するため、ゲイン｜Ｇ｜はＣに対して単調増加する。例
えば、Ｒ₁＝０．３Ω、Ｌ₁＝０．８ｍＨ、Ｒ₂＝３Ω、
電源角周波数ω＝２π×６０Ｈzとすると、容量性リア
クタンスＣに対するゲイン｜Ｇ｜は図６に示すようにな
る。このとき、ゲイン｜Ｇ｜とリアクタンスＣは、近似
的に比例関係を有する。

【００２６】ここで、無効電力Ｑの極性を次のように定
義する。誘導性リアクタンスが発生する無効電力Ｑ_L＜０容量性リアクタンスが発生する無効電力Ｑ_C＞０このとき、「１／Ｌ₂」を大とすることは無効電力Ｑ_Lを
小とすることに等しく、リアクタンスＣを大とすること
は無効電力Ｑ_Cを大とすることに等しい。従って、ＳＶ
Ｇと負荷の無効電力Ｑに対するゲイン｜Ｇ｜の特性は、
図７のように単調増加の関係になる。

【００２７】すなわち、ＳＶＧで無効電力を操作するこ
とにより、受電端電圧（系統電圧）ｖ₀を制御すること
ができる。ここで、図６に着目すると、受電端電圧ｖ₀
は送電端電圧ｖ_iよりも高くできることがわかる。すな
わち、無効電力を操作することによって、線路インピー
ダンスの電圧効果を補償できるのは勿論のこと、受電端
電圧を送電端電圧よりも高くすることができ、系統電圧
を幅広く制御することができる。以上が本実施例の原理
である。

【００２８】Ｂ．実施例の構成次に、本実施例の構成を図１を参照し説明する。なお、
図において図２の各部に対応する部分には同一の符号を
付しその説明を省略する。図において２は三相／二相変
換器であり、図１０に示すように構成されている。三相
／二相変換器２は線路４０の受電端における三相電圧ｖ
_LU，ｖ_LV，ｖ_LWが入力されるが、これらの電圧は下式に
よって表現される。

【００２９】

【数７】

【００３０】図１０において受電端Ｕ相電圧ｖ_LUはその
まま受電端α相電圧ｖ_Lαとして出力される。また、加
算器３１において受電端Ｖ相電圧ｖ_LVから受電端Ｗ相電
圧ｖ_LWが減算され、その減算結果に「１／√３」を乗算
したものが、乗算器３２を介して、受電端β相電圧ｖ_L
βとして出力される。従って、受電端二相電圧ｖ_Lα，
ｖ_Lβは下式によって表現される。

【００３１】

【数８】

【００３２】図１に戻り、２４〜２６は電流検出器であ
り、負荷三相電流ｉ_LU，ｉ_LV，ｉ_LWを各々検出し出力す
る。ここで、負荷における電圧と電流の位相差をφとす
ると、上記各電流は下式によって表わされる。

【００３３】

【数９】

【００３４】次に、３は三相／二相変換器であり、三相
／二相変換器２と同様に構成され、上記負荷三相電流ｉ
_LU，ｉ_LV，ｉ_LWが供給されると、これらを負荷二相電流
ｉ_Lα，ｉ_Lβに変換し出力する。すなわち、負荷二相電
流ｉ_Lα，ｉ_Lβは下式により表される。

【００３５】

【数１０】

【００３６】次に、６は無効電流検出器であり、図１１
に示すように構成されている。図１１において乗算器６
１は受電端α相電圧ｖ_Lαと負荷β相電流ｉ_Lβの乗算結
果を出力する。また、乗算器６２は受電端β相電圧ｖ_L
βと負荷α相電流ｉ_Lαの乗算結果を出力する。加算器
６３においては後者の乗算結果から前者の乗算結果が減
算される。そして、乗算器６４においては、この減算結
果に所定の定数Ｋが乗算され、この乗算結果が下式に示
す値Ｉ_Ldとして出力される。

【００３７】

【数１１】

【００３８】数１１に数８および数１０を代入すると、
下式が得られる。

【数１２】

【００３９】ここで、受電端電圧振幅Ｖ_Lは既知の値で
あり、予め“Ｋ＝１／Ｖ_L”となるように定数Ｋを定め
ておく。これにより、値Ｉ_Ldは、次式の通りになり、負
荷における無効電流の振幅を表すことがわかる。

【数１３】

【００４０】次に、５は電圧振幅検出器であり、図１３
に示すように構成され、下式によって受電端電圧振幅Ｖ
_Lを出力する。

【数１４】

【００４１】１６は加算器であり、所定の受電端電圧振
幅指令値Ｖ_L ^*から受電端電圧振幅Ｖ_Lを減算する。１１
は偏差増幅器であり、加算器１６における減算結果に基
づいて無効電流補正値Ｉ_dCとして出力する（詳細は後述
する）。２２，２３はモード切換スイッチであり、それ
らのオン／オフ状態に基づいて、負荷無効電流Ｉ_Ldまた
は無効電流補正値Ｉ_dCのうちの一方、または双方を加算
器１７に供給する。加算器１７は、供給された信号の加
算結果を無効電流指令値Ｉ_d ^*として出力する。

【００４２】次に、４は電圧位相検出器であり、図１５
に示すように構成され、受電端二相電圧ｖ_Lα，ｖ_Lβに
基づいて受電端α相電圧ｖ_Lαの位相θを出力する。な
お、電圧位相検出器４の詳細については、本出願人によ
る特許出願（平成６年２月１０日付、整理番号９３７０
４３）に開示されている。

【００４３】次に、９はインバータであり、図１８に示
すように構成されている。図においてスイッチング素子
９１１と９１２、９１３と９１４、９１５と９１６は各
々直列に接続され、各直列回路に電圧Ｅが印加されてい
る。また、各スイッチング素子９１１〜９１６には、ダ
イオード９０１〜９０６が各々並列に接続されている。
従って、適切なタイミングでスイッチング素子９１１〜
９１６をオン／オフ制御することにより、各直列回路の
中点には三相電圧が発生する。

【００４４】図１に戻り、インバータ９から出力される
三相電圧は、若干の高周波成分を含むものの、受電端三
相電圧ｖ_LU，ｖ_LV，ｖ_LWとほぼ等しい。また、インバー
タ９から出力される三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wは、フィル
タ１を介して線路４０の受電端に供給されるとともに、
それらの値は電流検出器３４〜３６を介して検出され
る。７は静止座標／回転座標変換器であり、検出された
三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wに基づいて無効電流Ｉ_dおよび有
効電流Ｉ_qの計算値を出力するものである。以下、その
詳細を説明する。

【００４５】まず、三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wの角周波数
ｄθ／ｄｔで回転し相互に直交するｄ軸、ｑ軸を想定す
る。そして、三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wを有効電流Ｉ_q（ｑ
軸成分）と無効電流Ｉ_d（ｄ軸成分）とに分解して解析
する。各相の有効電流は、その位相が電圧（受電端三相
電圧ｖ_LU，ｖ_LV，ｖ_LW）と一致する筈である。一方、各
相の無効電流は、その位相が電圧に対して「π／２」だ
け異なる。従って、各三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wは下式に
より表される。

【００４６】

【数１５】

【００４７】ここで、静止座標／回転座標変換器７の構
成を図１６に示す。図において、加算器１６１および乗
算器１６２を介して、三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wが二相電
流ｉα，ｉβに変換される。なお、この部分の構成は上
述した三相／二相変換器２，３と同様であり、二相電流
ｉα，ｉβは下式のように表される。

【００４８】

【数１６】

【００４９】一方、二相発振器１６３は、電圧位相検出
器４から供給される位相θに基づいて、信号sinθ，cos
θを出力する。次に、乗算器１６４，１６５を介して、
加算器１６８から下式に示す信号が出力される。

【００５０】

【数１７】

【００５１】また、乗算器１６６，乗算器１６７を介し
て、加算器１６９から下式に示す信号が出力される。

【００５２】

【数１８】

【００５３】以上のように、静止座標／回転座標変換器
７からは無効電流Ｉ_dおよび有効電流Ｉ_qの計算値が出力
されることが判る。次に、８は回転座標／静止座標変換
器であり、図１７に示すように構成されている。図にお
いて１７８は三相発振器であり、位相θを受信すると、
cosθ，sinθ，cos（θ−４π／３），およびsin（θ−
４π／３）なる値を有する信号を乗算器１７１〜１７４
の各一端に各々供給する。乗算器１７１，１７３の他端
には有効電圧指令値Ｖ_q ^*が供給され、乗算器１７２，１
７４の他端には無効電圧指令値Ｖ_d ^*が供給される。１７
５〜１７７は加算器であり、上記乗算器１７１〜１７４
の出力信号に基づいて下式に示す三相電圧指令値ｖ_U ^*，
ｖ_V ^*，ｖ_W ^*を出力する。

【００５４】

【数１９】

【００５５】１５はＰＷＭ（パルス幅）変調回路であ
り、各スイッチング素子９１１〜９１６をオン／オフ制
御するとともに、上記三相電圧指令値ｖ_U ^*，ｖ_V ^*，ｖ_W ^*
に基づいて、オン／オフ時間のデューティ比を設定す
る。なお、インバータ９の出力端はフィルタ１を介して
線路４０に接続されているため、インバータ９の出力電
圧は受電端三相電圧ｖ_LU，ｖ_LV，ｖ_LWにほぼ等しくな
る。従って、三相電圧指令値ｖ_U ^*，ｖ_V ^*，ｖ_W ^*が変動し
たとしても、インバータ９の出力電圧の変動は僅かであ
る。すなわち、これら指令値が変動すると、スイッチン
グ素子９１１〜９１６のデューティ比が変動するため、
三相電流ｉ_U，ｉ_V，ｉ_Wが指令値に追従して変動するこ
とになる。

【００５６】次に、１８は加算器であり、無効電流指令
値Ｉ_d ^*と無効電流Ｉ_dの偏差を出力する。１３は偏差増
幅器であり、偏差「Ｉ_d ^*−Ｉ_d」が「０」に近付くよう
な無効電圧指令値Ｖ_d ^*を出力する。また、２７はコンデ
ンサであり、その端子電圧Ｅが上述したインバータ９に
印加される。２１は加算器であり、所定の端子電圧指令
値Ｅ^*と端子電圧Ｅの偏差を出力する。１２は偏差増幅
器であり、偏差「Ｅ^*−Ｅ」が「０」に近付くような有
効電圧指令値Ｖ_q ^*を出力する。

【００５７】ここで、端子電圧Ｅと端子電圧指令値Ｅ^*
とに基づいて回転座標／静止座標変換器８に有効電圧指
令値Ｖ_q ^*を供給する理由を説明しておく。まず、インバ
ータ９は、コンデンサ２７の端子電圧Ｅをパルス幅変調
することにより受電端三相電圧ｖ_LU，ｖ_LV，ｖ_LWを出力
するため、端子電圧Ｅは少なくとも受電端三相電圧
ｖ_LU，ｖ_LV，ｖ_LWの振幅よりも高くなければならない。
そこで、本実施例にあっては、端子電圧Ｅが低下した場
合には、インバータ９を介してコンデンサ２７を充電す
る。コンデンサ２７を充電するのは、インバータ９を介
して有効電力を消費することに他ならないため、偏差
「Ｅ^*−Ｅ」に基づいて有効電圧指令値Ｖ_q ^*を出力する
こととしたものである。

【００５８】Ｃ．実施例の動作Ｃ−１．無効電力補償モード次に、本実施例の動作を説明する。まず、電圧・無効電
力補償装置２０を用いて無効電力のみを補償する場合
（無効電力補償モード）においては、スイッチ２２をオ
フにするとともに、スイッチ２３をオンにする。この場
合、加算器１７を介して、負荷無効電流Ｉ_Ldの検出値そ
のものが無効電流指令値Ｉ_d ^*として加算器１８に供給さ
れる。一方、静止座標／回転座標変換器７から無効電流
Ｉ_dの検出値がフィードバックされる。従って、静止座
標／回転座標変換器７、加算器１８、偏差増幅器１３、
ＰＷＭ変調回路１５およびインバータ９から成るループ
を介して、インバータ９の発生する無効電流Ｉ_dと負荷
１０に供給される無効電流Ｉ_Ldとが一致するように、無
効電流Ｉ_dが制御される。この結果、負荷１０と電圧・
無効電力補償装置２０の並列回路においては、力率が
「１」になる。

【００５９】Ｃ−２．電圧補償モード次に、受電端三相電圧ｖ_LU，ｖ_LV，ｖ_LWを一定値に保持
する場合（電圧補償モード）においては、スイッチ２２
をオンにするとともに、スイッチ２３をオフにする。こ
の場合、偏差「Ｖ_L ^*−Ｖ_L」に対応した無効電流補正値
Ｉ_dCが、無効電流指令値Ｉ_d ^*として加算器１８に供給さ
れる。従って、静止座標／回転座標変換器７、加算器１
８、偏差増幅器１３、ＰＷＭ変調回路１５およびインバ
ータ９から成るループを介して、インバータ９の発生す
る無効電流Ｉ_dと無効電流補正値Ｉ_d _Cとが一致するよう
に、無効電流Ｉ_dが制御される。

【００６０】従って、偏差「Ｖ_L ^*−Ｖ_L」が小となるよ
うな無効電流補正値Ｉ_dCを出力するように偏差増幅器１
１の特性を設定しておくと、受電端電圧振幅Ｖ_Lが受電
端電圧振幅指令値Ｖ_L ^*と一致するように、無効電流Ｉ_d
が設定されることになる。

【００６１】Ｃ−３．併用モードスイッチ２２，２３の双方をオン状態にしておくと、負
荷無効電流Ｉ_Ldと無効電流補正値Ｉ_dCの加算値が無効電
流指令値Ｉ_d ^*として加算器１８に供給される。従って、
かかる場合には、受電端電圧および力率とも、ある程度
は補償できる。なお、配電系統の性能あるいは負荷１０
の種類によっては、受電端電圧および力率の何れかを優
先して制御する方が好ましい場合もある。かかる場合
は、偏差増幅器１１のゲインや遅れ要素等を適宜設定す
ることにより対処するとよい。

【００６２】Ｄ．変形例なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、例えば以下のように種々の変形が可能である。

【００６３】上記実施例においては、受電端電圧振幅
Ｖ_Lはほぼ一定であるとしたため、無効電流検出器６の
加算器６３（図１１参照）の出力信号に対して、乗算器
６４を介して定数Ｋ（Ｋ＝１／Ｖ_L）を乗算した。しか
し、受電端電圧振幅Ｖ_Lの変動が大きい場合、あるいは
精密な制御が必要な場合は、無効電流検出器６を図１２
に示すように構成してもよい。図１２においては、乗算
器６４に代えて除算器６５が設けられ、加算器６３の出
力信号が受電端電圧振幅Ｖ_Lの測定値によって除算され
る。これにより、現実の受電端電圧振幅Ｖ_Lに基づいて
負荷無効電流Ｉ_Ldを算出することが可能になる。

【００６４】また、無効電流検出器６は図２０に示す
ように構成してもよい。図において６６，６７は乗算
器、６８は二相発振器、６９は加算器であり、下式によ
り負荷無効電流Ｉ_Ldが求められる。

【００６５】

【数２０】

【００６６】電圧振幅検出器５は図１４に示すように
構成してもよい。図１４の構成においては、図１３のも
のから開平演算回路５４が除去されているため、出力信
号は受電端電圧振幅Ｖ_Lの自乗値になる。これは、精度
のよい開平演算回路を安価に構成することが困難である
ことに鑑みてである。なお、この場合には、図１におい
て、加算器１６に供給される受電端電圧振幅指令値Ｖ_L ^*
をその自乗値に変更するとともに、偏差「Ｖ_L ^*2−
Ｖ_L ²」に基づいて無効電流補正値Ｉ_dCを出力するように
偏差増幅器１１を構成するとよい。

【００６７】また、電圧振幅検出器５は図２１に示す
ように構成してもよい。図において６６，６７は乗算
器、６８は二相発振器、６９は加算器であり、下式によ
り受電端電圧振幅Ｖ_Lが求められる。

【００６８】

【数２１】

【００６９】また、本実施例は図８に示すように変形
することも可能である。図において８は演算回路であ
り、無効電力指令信号Ｑ^*が「０」未満である場合に、
無効電力指令信号Ｑ^*が小となるほど大となるような
「１／Ｌ」の指令値を出力する。１０は除算回路であ
り、「１／Ｌ」に基づいてインダクタンスＬの指令値を
出力する。一方、９は演算回路であり、無効電力指令信
号Ｑ^*が「０」以上である場合に、無効電力指令信号Ｑ^*
が大となるほど大となるようなリアクタンスＣの指令値
を出力する。そして、ＳＶＧ１は、リアクタンスＣおよ
びインダクタンスＬの指令値に基づいて、無効電力Ｑを
発生させる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電圧制
御装置によれば、無効電流の振幅値を制御することによ
って電圧を制御することができるから、無効電力補償機
能と電圧制御機能とを併せ持つことができ、送配電シス
テム全体を安価に構成することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】従来の配電系統のブロック図である。

【図３】一実施例の等価回路である。

【図４】変形例の等価回路である。

【図５】一実施例のゲイン特性図である。

【図６】一実施例のゲイン特性図である。

【図７】一実施例のゲイン特性図である。

【図８】一実施例の変形例のブロック図である。

【図９】同図(ａ)は無効電力補償モードにおけるベク
トル図、同図(ｂ)，(ｃ)は電圧補償モードにおけるベク
トル図である。

【図１０】三相／二相変換器２，３のブロック図であ
る。

【図１１】無効電流検出器６のブロック図である。

【図１２】無効電流検出器６の変形例のブロック図で
ある。

【図１３】電圧振幅検出器５のブロック図である。

【図１４】電圧振幅検出器５の変形例のブロック図で
ある。

【図１５】電圧位相検出器４のブロック図である。

【図１６】静止座標／回転座標変換器７のブロック図
である。

【図１７】回転座標／静止座標変換器８のブロック図
である。

【図１８】インバータ９のブロック図である。

【図１９】フィルタ１のブロック図である。

【図２０】無効電流検出器６の変形例のブロック図で
ある。

【図２１】電圧振幅検出器５の変形例のブロック図で
ある。

【符号の説明】

２，３三相／二相変換器（電圧振幅検出手段、第１の
制御手段）４電圧位相検出器（無効電流発生手段）５電圧振幅検出器（電圧振幅検出手段）６無効電流検出器（第１の制御手段）７静止座標／回転座標変換器（無効電流発生手段）８回転座標／静止座標変換器（無効電流発生手段）９インバータ（無効電流発生手段）１１偏差増幅器（第２の制御手段）１５ＰＷＭ変調回路（無効電流発生手段）２２，２３モード切換スイッチ（選択手段）２４〜２６電流検出器（電流検出手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無効電流振幅指令値に基づいて負荷に無
効電流を供給する無効電流発生手段と、前記負荷に印加される電圧の振幅値を検出する電圧振幅
検出手段と、前記電圧の振幅値と所定値との偏差に基づいて、この偏
差を小とするような無効電流の振幅値を前記無効電流振
幅指令値として出力する制御手段とを具備することを特
徴とする電圧制御装置。
【請求項２】無効電流振幅指令値に基づいて負荷に無
効電流を供給する無効電流発生手段と、前記負荷に印加される電圧の振幅値を検出する電圧振幅
検出手段と、前記負荷に供給される無効電流の振幅値を検出し、その
結果を第１の指令値として出力する第１の制御手段と、前記電圧の振幅値と所定値との偏差に基づいて、この偏
差を小とするような無効電流の振幅値を第２の指令値と
して出力する第２の制御手段と、前記第１の指令値または前記第２の指令値のうち何れか
を選択し、その結果を前記無効電流振幅指令値として出
力する選択手段とを具備することを特徴とする電圧制御
装置。
【請求項３】前記負荷に印加される電圧は三相電圧で
あり、前記第１の制御手段は、負荷に供給される交流電流を検
出する電流検出手段（２４〜２６）と、該交流電流の検
出結果を二相電流に変換する電流変換手段(３)と、前記
三相電圧を二相電圧に変換する電圧変換手段(２)とを有
し、これら二相電流および二相電圧に基づいて前記振幅
値を演算するものであり、前記無効電流発生手段は、コンデンサ（２７）と、この
コンデンサの端子電圧と所定値との偏差に基づいて有効
電流指令値を出力する有効電流制御手段（２１，１２）
と、この有効電流指令値と前記無効電流指令値に基づい
て前記コンデンサの端子電圧をパルス幅変調する変調手
段（１５）とを有することを特徴とする請求項２に記載
の電圧制御装置。