JPH0993819A - モジュール型ｓｍｅｓの小電力領域ｐｑ制御方法 - Google Patents
モジュール型ｓｍｅｓの小電力領域ｐｑ制御方法Info
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- JPH0993819A JPH0993819A JP7248052A JP24805295A JPH0993819A JP H0993819 A JPH0993819 A JP H0993819A JP 7248052 A JP7248052 A JP 7248052A JP 24805295 A JP24805295 A JP 24805295A JP H0993819 A JPH0993819 A JP H0993819A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 超電導エネルギ一貯蔵装置の電流型ＰＷＭ交
直変換装置における小電力領域制御は交直変換装置の素
子及び制御特性から、制御困難であるが、その領域を円
滑にかつ高速に制御する方法を提供する。 【解決手段】 超電導エネルギ一貯蔵装置の電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置の小電力領域制御方法において、それぞ
れが超電導コイル１２及び変換器１３等で構成された２
つのモジュールの超電導エネルギ一貯蔵装置を用いて、
各モジュールの有効電力及び無効電力を前記電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置１３の小電力領域境界近傍の制御円周上
の２点に変換し、それらを合成することにより、小電力
領域全体を制御する。
直変換装置における小電力領域制御は交直変換装置の素
子及び制御特性から、制御困難であるが、その領域を円
滑にかつ高速に制御する方法を提供する。 【解決手段】 超電導エネルギ一貯蔵装置の電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置の小電力領域制御方法において、それぞ
れが超電導コイル１２及び変換器１３等で構成された２
つのモジュールの超電導エネルギ一貯蔵装置を用いて、
各モジュールの有効電力及び無効電力を前記電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置１３の小電力領域境界近傍の制御円周上
の２点に変換し、それらを合成することにより、小電力
領域全体を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導エネルギ一貯蔵
装置の有効電力及び無効電力の小電力領域（定格の１０
％程度以下の領域）制御方法に関する。
装置の有効電力及び無効電力の小電力領域（定格の１０
％程度以下の領域）制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導エネルギー貯蔵装置（以下ＳＭＥ
Ｓ(Superconducting Magnetic EnergyStrage)という）
は、系統安定化、周波数調整などの電力系統の様々なニ
ーズに対応できる制御装置として実用化の期待が高まっ
ている。
Ｓ(Superconducting Magnetic EnergyStrage)という）
は、系統安定化、周波数調整などの電力系統の様々なニ
ーズに対応できる制御装置として実用化の期待が高まっ
ている。
【０００３】ＳＭＥＳの電流型ＰＷＭ(Pulse Width Mod
ulation)交直変換装置（以下変換器という）は、ＧＴＯ
(gate turn off)サイリスタを使用しているため、出力
はゲート信号の点弧角を変化させて行うが、点弧時には
立ち上がり及び立ち下がりまで一定の時間が必要であ
る。この時間帯のため短い時間での制御が不可能とな
り、その制御の間には、常に一定の電力を出すこととな
る。この値はＧＴＯ素子の特性、ＰＷＭ周波数、ＰＷＭ
制御特性により異なるが、一般に定格出力の１０％程度
以下である。
ulation)交直変換装置（以下変換器という）は、ＧＴＯ
(gate turn off)サイリスタを使用しているため、出力
はゲート信号の点弧角を変化させて行うが、点弧時には
立ち上がり及び立ち下がりまで一定の時間が必要であ
る。この時間帯のため短い時間での制御が不可能とな
り、その制御の間には、常に一定の電力を出すこととな
る。この値はＧＴＯ素子の特性、ＰＷＭ周波数、ＰＷＭ
制御特性により異なるが、一般に定格出力の１０％程度
以下である。
【０００４】但し、バイパスペアー回路を採用している
場合は、出力をゼロとすることが可能である。
場合は、出力をゼロとすることが可能である。
【０００５】この小電力領域制御不能領域の制御信号を
２グループの変換器の制御信号に分けて、各々逆極性の
有効電力又は無効電力を小電力領域以外にシフトさせ、
ステップ状に出力し、それらを合成して小電力領域を制
御する方法のシミュレーション結果が報告されている。
２グループの変換器の制御信号に分けて、各々逆極性の
有効電力又は無効電力を小電力領域以外にシフトさせ、
ステップ状に出力し、それらを合成して小電力領域を制
御する方法のシミュレーション結果が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の制御方
法では、逆極性の有効電力又は無効電力をシフトしてス
テップ状に出力するため、制御の変化幅が大きく、制御
の円滑性に欠けるので、グループを多くして小刻みに切
り換えていくなどが必要であるが、グループ数を多くす
ることにより、切替え回数の増加など変換器間の連系制
御などが複雑となり、そのための制御時間遅れなどの不
具合が生じる。
法では、逆極性の有効電力又は無効電力をシフトしてス
テップ状に出力するため、制御の変化幅が大きく、制御
の円滑性に欠けるので、グループを多くして小刻みに切
り換えていくなどが必要であるが、グループ数を多くす
ることにより、切替え回数の増加など変換器間の連系制
御などが複雑となり、そのための制御時間遅れなどの不
具合が生じる。
【０００７】また、従来の制御方法は２グループ及び４
グループのシミュレーシヨンによる無効電力の確認のみ
で、実際のＳＭＥＳを適用しての有効電力及び無効電力
の合成した制御や実験的検証はなされていない。
グループのシミュレーシヨンによる無効電力の確認のみ
で、実際のＳＭＥＳを適用しての有効電力及び無効電力
の合成した制御や実験的検証はなされていない。
【０００８】本発明が解決すべき課題は、ＳＭＥＳの小
電力領域を制御幅が小さく連続的に制御し、迅速かつ円
滑に制御する制御方法を提供することにある。
電力領域を制御幅が小さく連続的に制御し、迅速かつ円
滑に制御する制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、他に例のない
新しい概念に基づいて、モジュール型ＳＭＥＳの変換器
の小電力領域制御について提案したもので、小電力制御
不能領域にて、２モジュールのＳＭＥＳを用いて、各モ
ジュールの有効電力及び無効電力を変換器の小電力領域
境界近傍の制御円周上の２点に変換し、それらを合成す
ることにより、小電力領域全体を制御する制御方法てあ
り、小電力領域を円滑かつ迅速に制御することが可能で
ある。
新しい概念に基づいて、モジュール型ＳＭＥＳの変換器
の小電力領域制御について提案したもので、小電力制御
不能領域にて、２モジュールのＳＭＥＳを用いて、各モ
ジュールの有効電力及び無効電力を変換器の小電力領域
境界近傍の制御円周上の２点に変換し、それらを合成す
ることにより、小電力領域全体を制御する制御方法てあ
り、小電力領域を円滑かつ迅速に制御することが可能で
ある。
【００１０】
【発明の実施の態様】図１に、本発明のモジュール型Ｓ
ＭＥＳの小電力領域ＰＱ制御の原理図を示す。変換器の
制御率が小電力領域限界値１以下で、出力指令値がＸ
（Ｐ，Ｑ）３の場合、各モジュールの有効電力及び無効
電力の出力を原点と３を結んだ線に垂直な線と小電力制
御不能領域近傍の制御円（半径Ｍmin）２との２交点
（ａ点４をＡモジュール、ｂ点５をＢモジュール）の出
力を合成して制御する方法である。
ＭＥＳの小電力領域ＰＱ制御の原理図を示す。変換器の
制御率が小電力領域限界値１以下で、出力指令値がＸ
（Ｐ，Ｑ）３の場合、各モジュールの有効電力及び無効
電力の出力を原点と３を結んだ線に垂直な線と小電力制
御不能領域近傍の制御円（半径Ｍmin）２との２交点
（ａ点４をＡモジュール、ｂ点５をＢモジュール）の出
力を合成して制御する方法である。
【００１１】その関係式は次のようになる。 Ａモジュール： （Ｐ＋ΔＰ）2＋（Ｑ＋ΔＱ）2＝Ｍmin 2 Ｂモジュール： （Ｐ−ΔＰ）2＋（Ｑ−ΔＱ）2＝Ｍmin 2
【００１２】図２に、本発明のモジュール型ＳＭＥＳの
小電力領域ＰＱ制御の有効電力、無効電力の入出力形態
を示す。有効電力及び無効電力の制御信号が共に負領域
から小電力制御不能領域１を通り正領域に変化する場
合、各モジュールの出力を小電力領域境界近傍の制御円
上２に変換して制御する制御方法である。
小電力領域ＰＱ制御の有効電力、無効電力の入出力形態
を示す。有効電力及び無効電力の制御信号が共に負領域
から小電力制御不能領域１を通り正領域に変化する場
合、各モジュールの出力を小電力領域境界近傍の制御円
上２に変換して制御する制御方法である。
【００１３】有効電力はＡモジュール有効電力出力値６
及びＢモジュール有効電力出力値７に変換して、小電力
制御不能領域を各モジュール毎に回避し、Ａ、Ｂモジュ
ールの有効電力合成出力値８を出力する。また、無効電
力はＡモジュール無効電力出力値９及びＢモジュール無
効電力出力値１０に変換して、小電力制御不能領域を各
モジュール毎に回避し、Ａ、Ｂモジュールの無効電力合
成出力値１１を出力する。
及びＢモジュール有効電力出力値７に変換して、小電力
制御不能領域を各モジュール毎に回避し、Ａ、Ｂモジュ
ールの有効電力合成出力値８を出力する。また、無効電
力はＡモジュール無効電力出力値９及びＢモジュール無
効電力出力値１０に変換して、小電力制御不能領域を各
モジュール毎に回避し、Ａ、Ｂモジュールの無効電力合
成出力値１１を出力する。
【００１４】図３に、本発明のモジュール型ＳＭＥＳの
小電力領域ＰＱ制御の実施例に係るＳＭＥＳの結線構成
図を示す。電力系統１５から要求されるＳＭＥＳへの小
電力領域制御信号に対して、２モジュールの電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置１３にて超電導コイル１２の蓄積エネル
ギーを変圧器１４を介して、小電力領域の充電・放電の
ＰＱ制御を行う。
小電力領域ＰＱ制御の実施例に係るＳＭＥＳの結線構成
図を示す。電力系統１５から要求されるＳＭＥＳへの小
電力領域制御信号に対して、２モジュールの電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置１３にて超電導コイル１２の蓄積エネル
ギーを変圧器１４を介して、小電力領域の充電・放電の
ＰＱ制御を行う。
【００１５】図４に、本発明のモジュール型ＳＭＥＳの
小電力領域ＰＱ制御のプログラムフローチャートを示
す。小電力領域制御の出力指令値Ｘ（Ｐ，Ｑ）を各モジ
ュールの有効電力、無効電力に分配し（ステップ１０
０）、皮相電力を計算するとともに（ステップ１１
０）、ＳＭＥＳ出力可能電力と小電力制御不能領域制御
率（約１０％）から制御不能領域電力を計算する（ステ
ップ１２０）。次に、出力指令値が小電力領域制御不能
領域内か外かを判断し（ステップ１３０）、小電力領域
制御不能領域外の場合は、そのまま各モジュールの変換
器出力指令値を計算し（ステップ１６０）、変換器へ出
力指令を与える。また、小電力領域制御不能領域内の場
合は、各モジュールの制御不能領域電力の大きな値を両
モジュール制御不能領域電力（Ｍｍｉｎ）として（ステ
ップ１４０）、各モジュールを変化させる有効電力・無
効電力及び変換器の出力指令値を次式により計算し（ス
テップ１５０）、各変換器へ出力指令を与える（ステッ
プ１６０）。
小電力領域ＰＱ制御のプログラムフローチャートを示
す。小電力領域制御の出力指令値Ｘ（Ｐ，Ｑ）を各モジ
ュールの有効電力、無効電力に分配し（ステップ１０
０）、皮相電力を計算するとともに（ステップ１１
０）、ＳＭＥＳ出力可能電力と小電力制御不能領域制御
率（約１０％）から制御不能領域電力を計算する（ステ
ップ１２０）。次に、出力指令値が小電力領域制御不能
領域内か外かを判断し（ステップ１３０）、小電力領域
制御不能領域外の場合は、そのまま各モジュールの変換
器出力指令値を計算し（ステップ１６０）、変換器へ出
力指令を与える。また、小電力領域制御不能領域内の場
合は、各モジュールの制御不能領域電力の大きな値を両
モジュール制御不能領域電力（Ｍｍｉｎ）として（ステ
ップ１４０）、各モジュールを変化させる有効電力・無
効電力及び変換器の出力指令値を次式により計算し（ス
テップ１５０）、各変換器へ出力指令を与える（ステッ
プ１６０）。
【００１６】 Ａモジュール：有効電力 Ｐ／２＋ΔＰ， 無効電力： Ｑ／２−ΔＱ Ｂモジュール：有効電力 Ｐ／２−ΔＰ， 無効電力： Ｑ／２＋ΔＱ 但し、 ΔＰ＝Ｑ×√｛Ｍmin 2／（Ｐ2＋Ｑ2）−１／４｝ ΔＱ＝−Ｐ×√｛Ｍmin 2／（Ｐ2＋Ｑ2）−１／４｝
【００１７】
【発明の効果】上述したように、本発明によれば、超電
導エネルギー貯蔵装置の小電力領域制御を、制御幅が小
さく連続的に制御し、迅速かつ円滑に制御することがで
きる。現在、ＳＭＥＳを負荷変動補償や系統安定化など
系統制御用として多岐にわたって用途が拡大検討されて
いる中で、本発明の小電力領域の制御方法は必要なもの
と考えられる。また、本発明は、将来の大・中規模ＳＭ
ＥＳにて小電力領域を活用した系統制御用として多目的
に活用する場合には重要な技術である。
導エネルギー貯蔵装置の小電力領域制御を、制御幅が小
さく連続的に制御し、迅速かつ円滑に制御することがで
きる。現在、ＳＭＥＳを負荷変動補償や系統安定化など
系統制御用として多岐にわたって用途が拡大検討されて
いる中で、本発明の小電力領域の制御方法は必要なもの
と考えられる。また、本発明は、将来の大・中規模ＳＭ
ＥＳにて小電力領域を活用した系統制御用として多目的
に活用する場合には重要な技術である。
【図１】 本発明のモジュール型ＳＭＥＳの小電力領域
ＰＱ制御の原理図を示す説明図である。
ＰＱ制御の原理図を示す説明図である。
【図２】 本発明のモジュール型ＳＭＥＳの小電力領域
ＰＱ制御の有効電力、無効電力の入出力形態を示す説明
図である。
ＰＱ制御の有効電力、無効電力の入出力形態を示す説明
図である。
【図３】 本発明のモジュール型ＳＭＥＳの小電力領域
ＰＱ制御の実施例に係るＳＭＥＳの結線構成図である。
ＰＱ制御の実施例に係るＳＭＥＳの結線構成図である。
【図４】 本発明のモジュール型ＳＭＥＳの小電力領域
ＰＱ制御のプログラムフローチャートである。
ＰＱ制御のプログラムフローチャートである。
１ 小電力制御不能領域、２ 小電力制御不能領域近傍
の制御円、３ 出力指令値、４ 出力指令値のＡモジュ
ール変換点、５ 出力指令値のＢモジュール変換点、６
Ａモジュール有効電力出力値、７ Ｂモジュール有効
電力出力値、８Ａ，Ｂモジュールの有効電力合成出力
値、９ Ａモジュール無効電力出力値、１０ Ｂモジュ
ール無効電力出力値、１１ Ａ，Ｂモジュールの無効電
力合成出力値、１２ 超電導コイル、１３ 電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置（変換器）、１４変圧器、１５ 電力系
統
の制御円、３ 出力指令値、４ 出力指令値のＡモジュ
ール変換点、５ 出力指令値のＢモジュール変換点、６
Ａモジュール有効電力出力値、７ Ｂモジュール有効
電力出力値、８Ａ，Ｂモジュールの有効電力合成出力
値、９ Ａモジュール無効電力出力値、１０ Ｂモジュ
ール無効電力出力値、１１ Ａ，Ｂモジュールの無効電
力合成出力値、１２ 超電導コイル、１３ 電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置（変換器）、１４変圧器、１５ 電力系
統
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｈ０１Ｆ 5/08 ＺＡＡＣ (72)発明者 林 秀美 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内 (72)発明者 平井 浩 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82号 九州電力株式会社内 (72)発明者 下條 敏一 福岡県福岡市中央区渡辺通１丁目１番１号 西日本技術開発株式会社内 (72)発明者 石井 敏則 福岡県福岡市中央区渡辺通１丁目１番１号 西日本技術開発株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 超電導エネルギ一貯蔵装置の電流型ＰＷ
Ｍ交直変換装置の小電力領域制御方法において、それぞ
れが超電導コイル及び変換器等で構成された２つのモジ
ュールの超電導エネルギ一貯蔵装置を用いて、各モジュ
ールの有効電力及び無効電力を前記電流型ＰＷＭ交直変
換装置の小電力領域境界近傍の制御円周上の２点に変換
し、それらを合成することにより、小電力領域全体を制
御することを特徴とするモジュール型ＳＭＥＳの小電力
領域ＰＱ制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24805295A JP3706417B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | モジュール型ｓｍｅｓの小電力領域ｐｑ制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24805295A JP3706417B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | モジュール型ｓｍｅｓの小電力領域ｐｑ制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0993819A true JPH0993819A (ja) | 1997-04-04 |
| JP3706417B2 JP3706417B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=17172489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24805295A Expired - Fee Related JP3706417B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | モジュール型ｓｍｅｓの小電力領域ｐｑ制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3706417B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5991173A (en) * | 1997-10-30 | 1999-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control device for self-exciting current source power converter |
| EP1113570A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-04 | Electric Boat Corporation | Modular transformer for use with multi-level power converter |
| CN102377362A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-03-14 | 中国电力科学研究院 | 电压源型单位功率因数高温超导储能变流器的控制方法 |
-
1995
- 1995-09-26 JP JP24805295A patent/JP3706417B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5991173A (en) * | 1997-10-30 | 1999-11-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Control device for self-exciting current source power converter |
| EP1113570A1 (en) * | 1999-12-28 | 2001-07-04 | Electric Boat Corporation | Modular transformer for use with multi-level power converter |
| CN102377362A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-03-14 | 中国电力科学研究院 | 电压源型单位功率因数高温超导储能变流器的控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3706417B2 (ja) | 2005-10-12 |
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