JPH11136945A - Transformer and operation thereof - Google Patents

Transformer and operation thereof

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JPH11136945A
JPH11136945A JP9299912A JP29991297A JPH11136945A JP H11136945 A JPH11136945 A JP H11136945A JP 9299912 A JP9299912 A JP 9299912A JP 29991297 A JP29991297 A JP 29991297A JP H11136945 A JPH11136945 A JP H11136945A
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JP
Japan
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voltage
transformer
power
power supply
phase
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JP9299912A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidefumi Shirahama
秀文 白濱
Shunichi Hirose
俊一 広瀬
Ikuo Yamato
育男 大和
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability and operation rate and also adjust phase by providing a function to stabilize a mechanical voltage regulating mechanism in the transformer and keep constant a voltage in the negative side even when a voltage value of AC system is varied. SOLUTION: A stabilized voltage regulation type transformer 3 is composed of coils 5, 6, 7 electro-maganetically coupled in series via an iron core 4, a capacitor 8 connected in series with the coil 5, an AC voltage detector 14 and a power supply 9. The power supply 9 obtains phase information of a voltage Vs of the AC power supply system 1 from the AC voltage detector 14 and also obtains a control voltage V3 from the coil 7 to control a voltage Vc across terminals of capacitor 8 and the voltage V1 across terminals of coil 5 is adjusted so that the voltage V2 across the terminals of coil 6 becomes equal to the value requested by the AC load system 2. Thereby, the voltage regulating mechanism is stabilized to improve reliability and operation rate and also voltage amplitude and phase of the AC load system can be adjusted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は変圧器に係り、特に
負荷側の潮流状態を制御する機能を有する変圧器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transformer, and more particularly to a transformer having a function of controlling a power flow state on a load side.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の変圧器では、交流負荷系統の電圧
を調整する際、1次側、あるいは2次側の巻線に設けた
タップを機械的に切り換えることにより、負荷電圧を段
階的に調整していた。
2. Description of the Related Art In a conventional transformer, when adjusting a voltage of an AC load system, a tap provided on a winding on a primary side or a secondary side is mechanically switched to gradually change a load voltage. I was adjusting.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このため、動作速度
は、数十秒と遅く、また、機能としても、電圧振幅のみ
で位相の調整はできなかった。さらに、機械式のため寿
命が短く、トラブルも多かった。
Therefore, the operating speed is as slow as several tens of seconds, and the phase cannot be adjusted only by the voltage amplitude as a function. Furthermore, the mechanical life was short and there were many troubles.

【0004】本発明の目的は、変圧器における機械式の
電圧調整機構を静止化し、信頼性,動作速度の改善を図
ると共に、電圧振幅だけでなく位相も調整できるように
し、系統安定化装置としても利用可能にすることにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to stabilize a mechanical voltage adjusting mechanism in a transformer, improve reliability and operation speed, and adjust not only a voltage amplitude but also a phase. Is also to make it available.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では交流電圧を所定の電圧値に変換し負荷に
電力を供給する変圧器において、交流系統の電圧値が変
動しても負荷側の電圧を一定に保つ機能を備えるように
したものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in a transformer for converting an AC voltage to a predetermined voltage value and supplying power to a load, even if the voltage value of the AC system fluctuates. This is provided with a function of keeping the voltage on the load side constant.

【0006】また、上記目的を達成するために本発明で
は、交流電源系統の各相端子に接続された第1の変圧器
巻線と、第1の変圧器巻線と電磁結合し交流負荷系統の
各相端子に接続された第2の変圧器巻線からなる変圧器
において、第1の変圧器巻線と交流電源系統との間、ま
たは第2の変圧器巻線と交流負荷系統との間に該第1あ
るいは第2の変圧器巻線と直列にコンデンサを設け、コ
ンデンサの端子間に並列に設けた電源装置によりコンデ
ンサの端子電圧の大きさ或いは位相を変化させ、交流負
荷系統の電圧または位相を交流負荷系統または交流電源
系統が要求する値に保つようにしたものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided an AC load system comprising: a first transformer winding connected to each phase terminal of an AC power supply system; and an electromagnetically coupled first transformer winding. A second transformer winding connected to each phase terminal of the transformer between the first transformer winding and the AC power supply system, or between the second transformer winding and the AC load system. A capacitor is provided in series with the first or second transformer winding, and the magnitude or phase of the terminal voltage of the capacitor is changed by a power supply device provided in parallel between the terminals of the capacitor. Alternatively, the phase is maintained at a value required by the AC load system or the AC power supply system.

【0007】また、上記目的を達成するために本発明で
は第1の変圧器巻線および第2の変圧器巻線と電磁結合
する第3の変圧器巻線を設け、コンデンサの端子電圧を
変化させる電源装置の入力電力を第3の変圧器巻線を介
して交流電源系統から得るようにしたものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a third transformer winding electromagnetically coupled to a first transformer winding and a second transformer winding is provided to change a terminal voltage of a capacitor. The input power of the power supply device to be obtained is obtained from an AC power supply system via a third transformer winding.

【0008】また、上記目的を達成するために本発明で
は電源装置を、第3の変圧器巻線から得た交流電力を直
流電力に変換する第1の電力変換回路と、第1の電力変
換回路の出力として得られる直流電力を蓄積する電力蓄
積手段と、電力蓄積手段の直流電力を交流電力に変換し
てコンデンサの端子電圧を操作する第2の電力変換回路
で構成したものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a power supply device includes a first power conversion circuit for converting AC power obtained from a third transformer winding into DC power, and a first power conversion circuit. It comprises a power storage means for storing DC power obtained as an output of the circuit, and a second power conversion circuit for converting the DC power of the power storage means into AC power and operating the terminal voltage of the capacitor.

【0009】また、上記目的を達成するために、本発明
の変圧器では第1の電力変換回路により、交流負荷系統
が発生する高調波電流の逆相電流を発生させ、逆相電流
を第3の変圧器巻線を介して交流電源系統に注入し、交
流負荷系統から交流電源系統へ流入する高調波電流を抑
制するようにしたものである。
In order to achieve the above object, in the transformer according to the present invention, the first power conversion circuit generates a negative-phase current of a harmonic current generated by the AC load system and converts the negative-phase current into a third current. In this case, the harmonic current flowing from the AC load system into the AC power supply system is suppressed by injecting the AC power supply system through the transformer winding.

【0010】また、上記目的を達成するために、本発明
の変圧器では電力蓄積手段の端子に直流発電設備、或い
は電力貯蔵設備を接続し、直流発電設備、或いは電力貯
蔵設備と交流電源系統間の電力融通を行えるようにした
ものである。
In order to achieve the above object, in the transformer of the present invention, a DC power generation facility or a power storage facility is connected to a terminal of the power storage means, and a DC power generation facility or a power storage facility is connected to an AC power supply system. Power interchange.

【0011】また、上記目的を達成するために、本発明
の変圧器では変圧器を交流送電線の各端子に設置し、各
変圧器出力電圧の振幅差または位相差を互いに協調して
調整するようにし、交流電源系統間電力融通を高速に操
作し、交流系統全体の安定動作、或いは高力率送電を実
現するようにしたものである。
In order to achieve the above object, in the transformer of the present invention, a transformer is installed at each terminal of an AC transmission line, and an amplitude difference or a phase difference of each transformer output voltage is adjusted in cooperation with each other. In this way, the power interchange between the AC power systems is operated at a high speed to realize stable operation of the entire AC system or high power factor transmission.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の一実施
例を説明する。図1において、1は交流電源系統、2は
交流負荷系統、3は本発明を適用した静止化電圧調整式
変圧器である。上記の静止化電圧調整式変圧器3は、鉄
心4を介して互いに電磁結合された巻線5,6,7,巻
線5と直列接続されたコンデンサ8,交流電圧検出器1
4,巻線7を介して交流電源系統1から電力を得てコン
デンサ8の端子間電圧Vcを操作し巻線6の端子間電圧
V2が交流負荷系統2の要求する値になるように巻線5
の端子間電圧V1を調整する電源装置9から構成されて
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an AC power supply system, 2 denotes an AC load system, and 3 denotes a static voltage adjustment type transformer to which the present invention is applied. The quiescent voltage-adjustable transformer 3 includes windings 5, 6, 7, electromagnetically coupled to each other via an iron core 4, a capacitor 8 connected in series with the winding 5, and an AC voltage detector 1.
4, the power is obtained from the AC power supply system 1 via the winding 7 and the voltage Vc between the terminals of the capacitor 8 is manipulated so that the voltage V2 between the terminals of the winding 6 becomes a value required by the AC load system 2. 5
The power supply 9 adjusts the inter-terminal voltage V1.

【0013】図2は、図1における静止化電圧調整式変
圧器3の動作原理を示している。該図において巻線5の
端子間電圧V1は、交流電源系統の電圧Vsとコンデン
サ8の端子間電圧Vcをベクトル的に加算したものであ
り、Vcの大きさ|Vc|及び位相θ1を変化させるこ
とでV1の大きさ及び位相を変えることができる。巻線
6は巻線5と電磁的に結合しているので電圧V2とV1
は比例し、巻線6と巻線5の巻数比をnとすると、V2
は(n・V1)となる。したがって、Vcを変化させて
電圧V2を交流負荷系統2の要求する大きさ及び位相に
調整することができる。ここで、図1における交流電圧
検出器14を介して得られる電圧波形信号V0は、交流
電源系統1の電圧Vsの位相情報を得るために、電源装
置9内の制御回路で使用する。
FIG. 2 shows the principle of operation of the static voltage adjustment type transformer 3 shown in FIG. In this figure, the voltage V1 between the terminals of the winding 5 is obtained by vectorwise adding the voltage Vs of the AC power supply system and the voltage Vc between the terminals of the capacitor 8, and changes the magnitude | Vc | of the Vc and the phase θ1. Thus, the magnitude and phase of V1 can be changed. Since the winding 6 is electromagnetically coupled to the winding 5, the voltages V2 and V1
Is proportional to the number of turns of the winding 6 and the winding 5 is n, V2
Is (n · V1). Therefore, the voltage V2 can be adjusted to the magnitude and phase required by the AC load system 2 by changing Vc. Here, the voltage waveform signal V0 obtained via the AC voltage detector 14 in FIG. 1 is used by a control circuit in the power supply device 9 to obtain phase information of the voltage Vs of the AC power supply system 1.

【0014】本実施例によれば、従来変圧器における機
械式の電圧調整機構を静止化し、信頼性,動作速度の改
善を図ると共に、交流負荷系統の電圧振幅だけでなく位
相も調整できるようにした静止化電圧調整式変圧器を提
供することができる。
According to this embodiment, the mechanical voltage adjusting mechanism of the conventional transformer is stationary, reliability and operation speed are improved, and not only the voltage amplitude but also the phase of the AC load system can be adjusted. Thus, it is possible to provide a quiescent voltage-adjustable transformer.

【0015】図3と図4は、本発明の変形例であり、図
1におけるコンデンサ8を交流負荷系統側の巻線6と直
列に設けたものである。このときの電圧ベクトル図は図
4のようになり、交流負荷系統の電圧V4は、交流負荷
系統側の巻線6の端子間電圧V2とコンデンサ電圧Vc
をベクトル的に加算したものとなる。したがって、Vc
の大きさ|Vc|及び位相θ1を操作することで、V4
の大きさ及び位相を変えることができる。本変形例によ
っても、図1と同様の効果を得ることができる。
FIGS. 3 and 4 show a modification of the present invention, in which the capacitor 8 in FIG. 1 is provided in series with the winding 6 on the AC load system side. The voltage vector diagram at this time is as shown in FIG. 4, and the voltage V4 of the AC load system is a voltage V2 between terminals of the winding 6 on the AC load system side and a capacitor voltage Vc.
Are vector-wise added. Therefore, Vc
By manipulating the magnitude | Vc |
Can be changed in size and phase. According to this modification, the same effect as in FIG. 1 can be obtained.

【0016】図5,図6、および図7は、電源装置9の
具体例である。図5では、電源装置9を、4個のダイオ
ード10u,10v,10x,10yによる単相のダイ
オードブリッジ回路10,ダイオードブリッジ回路10
の出力電圧波形を平滑化するコンデンサ11,4個の自
己消弧形のスイッチング素子12u,12v,12x,
12y(図5では、自己消弧形のスイッチング素子をI
GBT素子で示している)によるインバータ回路12,
インバータ回路12の出力電流を平滑化するリアクトル
13,インバータの制御回路16、および交流電圧検出
器15で構成されている。ダイオードブリッジ回路10
は、巻線7の端子間電圧V3を整流し、直流電圧に変換
して出力する。コンデンサ11は、ダイオードブリッジ
回路10の電力出力を蓄積し安定した直流電圧源として
作用する。インバータ回路12は、コンデンサ11の直
流電圧Vdにより駆動されパルス幅変調された矩形波電
圧Viを出力する。矩形波電圧Viは、リアクトル13
とコンデンサ8により平滑化され、滑らかな正弦波形の
交流電圧Vcとなる。ここで、コンデンサ8と電源装置
9との間の電気絶縁のため、リアクトル13の働きを絶
縁用変圧器の漏れリアクタンスで実現することも可能で
ある。
FIGS. 5, 6, and 7 show specific examples of the power supply device 9. FIG. In FIG. 5, the power supply device 9 includes a single-phase diode bridge circuit 10, a diode bridge circuit 10 including four diodes 10u, 10v, 10x, and 10y.
, And four self-extinguishing type switching elements 12u, 12v, 12x,
12y (in FIG. 5, the self-turn-off type switching element is
An inverter circuit 12 (shown by GBT elements),
It comprises a reactor 13 for smoothing the output current of the inverter circuit 12, an inverter control circuit 16, and an AC voltage detector 15. Diode bridge circuit 10
Rectifies the inter-terminal voltage V3 of the winding 7 and converts it to a DC voltage for output. The capacitor 11 stores the power output of the diode bridge circuit 10 and acts as a stable DC voltage source. The inverter circuit 12 outputs a rectangular-wave voltage Vi that is driven by the DC voltage Vd of the capacitor 11 and is pulse-width-modulated. The rectangular wave voltage Vi is supplied to the reactor 13
And the capacitor 8 to provide a smooth sinusoidal AC voltage Vc. Here, for electrical insulation between the capacitor 8 and the power supply device 9, the function of the reactor 13 can be realized by the leakage reactance of the insulating transformer.

【0017】次に、インバータ回路12の動作原理を簡
単に述べる。各スイッチング素子のオン,オフ動作は、
基本的には2つの動作モードがあり、その1つは、12
uと12yが導通し、他の素子がオフ状態となるモード
であり、このとき出力電圧Viは、Vi=Vdとなる。
また、もう1つのモードは、逆に12vと12xがオ
ン、他の素子がオフとなる場合であり、このときは、V
i=−Vdとなる。この2つのモードが交互に繰り返さ
れるが、各モードの継続時間を操作することで、平滑化
後の交流電圧Vcの振幅および位相を任意に変化させる
ことができる。上記モード継続時間の操作は、制御回路
16が担っている。
Next, the operation principle of the inverter circuit 12 will be briefly described. The on / off operation of each switching element is
There are basically two modes of operation, one of which is 12
This is a mode in which u and 12y conduct and other elements are turned off. At this time, the output voltage Vi becomes Vi = Vd.
Another mode is a case where 12v and 12x are turned on and the other elements are turned off.
i = −Vd. These two modes are alternately repeated. By manipulating the duration of each mode, the amplitude and phase of the smoothed AC voltage Vc can be arbitrarily changed. The operation of the mode duration is performed by the control circuit 16.

【0018】図6は、制御回路16の機能をブロック図
で示したものである。該図においてブロック16cは正
弦波波形を出力する発振器であり、その出力波形W1は
交流電圧検出器15を介して得られる電圧波形信号V0
(図1では交流電源系統1の電圧波形Vs、図3の例で
は交流負荷系統側の巻線6の端子間電圧波形V2)との
位相差θ1を位相差検出回路16aにより検出し位相差
指令θrとの偏差Δθを求め、位相制御関数16bによ
り発振器16cの操作信号C1を作成する。
FIG. 6 is a block diagram showing the function of the control circuit 16. In the figure, a block 16c is an oscillator for outputting a sine wave waveform, and its output waveform W1 is a voltage waveform signal V0 obtained through the AC voltage detector 15.
The phase difference θ1 from the voltage waveform Vs of the AC power supply system 1 in FIG. 1 and the voltage waveform V2 between the terminals of the winding 6 on the AC load system side in the example of FIG. A deviation Δθ from θr is obtained, and an operation signal C1 for the oscillator 16c is created by the phase control function 16b.

【0019】以上述べたブロック16a,16b,16
cからなる閉ループ系は、結果として、電圧波形V0を
基準として位相がθrとなる正弦波波形W1を作成す
る。
The blocks 16a, 16b, 16 described above
As a result, the closed loop system composed of c creates a sinusoidal waveform W1 having a phase of θr based on the voltage waveform V0.

【0020】W1の振幅は一定とし、ここでは1とす
る。次にコンデンサ8の端子間電圧Vcを電圧検出器1
5を介して得、Vcの振幅|Vc|を振幅検出回路16
dにより作成し、振幅指令|Vcr|との偏差ΔVを作
成する。電圧制御関数はΔVに応じて制御信号C2を作
成する。乗算器16fはC2とW1との積W2を生成す
る。これ以降のブロックは、パルス幅変調を行いW2の
波形に応じたコンデンサ端子電圧Vcを作成する。16
gは、パルス幅変調に使用する三角波状のキャリア波形
CWを発生する発振器であり、W2とCWとの偏差ΔW
をコンパレータ16hの入力信号とすることでパルス幅変
調波形S1が得られる。S1のレベルがHighのときは、
ゲートロジック16iによりゲートパルスG1uおよび
G1yが作成され、スイッチング素子12u,12yが
オン状態となる。また、S1のレベルがLow のときは、
ゲートパルスG1vおよびG1xが作成され、スイッチ
ング素子12v,12xがオン状態となる。このように
してインバータ回路12の出力電圧Viが得られるが、
パルス幅変調については、図7に動作波形を示してい
る。図7(1)は、キャリア波形CWとW2の波形を示
しており、この偏差に応じてコンパレータ16hが動作
し、(2)に示す信号S1が作成される。ここで、S1
は、W2≧CWのときHighとなり、W2<CWのときLo
w となる。ゲートロジック16iが信号S1に応じてス
イッチング素子を操作し、(3)に示す電圧波形Viが
インバータ回路12より出力される。Viは、リアクト
ル13およびコンデンサ8により平滑化されるので、コ
ンデンサ8の端子間電圧波形は、(3)に破線で示すよう
に正弦波状となる。以上の方法で、コンデンサ8の端子
間電圧Vcの波形を任意に変化さけることが可能であ
る。
The amplitude of W1 is constant, and is set to 1 here. Next, the voltage Vc between the terminals of the capacitor 8 is detected by the voltage detector 1.
5, the amplitude | Vc | of the Vc is obtained by the amplitude detection circuit 16
d, and a deviation ΔV from the amplitude command | Vcr | is created. The voltage control function creates a control signal C2 according to ΔV. The multiplier 16f generates a product W2 of C2 and W1. The subsequent blocks perform pulse width modulation to create a capacitor terminal voltage Vc according to the waveform of W2. 16
g denotes an oscillator for generating a triangular carrier waveform CW used for pulse width modulation, and a deviation ΔW between W2 and CW.
Is used as an input signal of the comparator 16h to obtain a pulse width modulation waveform S1. When the level of S1 is High,
The gate pulses G1u and G1y are generated by the gate logic 16i, and the switching elements 12u and 12y are turned on. When the level of S1 is Low,
Gate pulses G1v and G1x are generated, and switching elements 12v and 12x are turned on. Thus, the output voltage Vi of the inverter circuit 12 is obtained,
FIG. 7 shows operation waveforms for pulse width modulation. FIG. 7A shows the waveforms of the carrier waveforms CW and W2, and the comparator 16h operates according to the deviation to generate the signal S1 shown in FIG. Here, S1
Is High when W2 ≧ CW and Lo when W2 <CW
w The gate logic 16i operates the switching element according to the signal S1, and the voltage waveform Vi shown in (3) is output from the inverter circuit 12. Since Vi is smoothed by the reactor 13 and the capacitor 8, the voltage waveform between the terminals of the capacitor 8 becomes sinusoidal as shown by the broken line in (3). With the above method, the waveform of the voltage Vc between the terminals of the capacitor 8 can be changed arbitrarily.

【0021】図8,図9は、電源装置9の変形例であ
り、図5におけるダイオードブリッジ回路10を自己消
弧形素子17u,17v,17x,17yによるブリッ
ジ回路17で構成したものである。このように構成する
と、コンデンサ11の電圧を一定にすると共に、系統負
荷が発生する高調波電流を抑制することが可能となる。
ブリッジ回路17は、インバータ回路と区別するため
に、以下、コンバータ回路と呼ぶことにする。図8の制
御系は、電流検出器18,19,交流電圧検出器20,
直流電圧検出器21、およびコンバータ制御回路22か
らなっている。
FIGS. 8 and 9 show a modification of the power supply device 9, in which the diode bridge circuit 10 in FIG. 5 is constituted by a bridge circuit 17 composed of self-extinguishing elements 17u, 17v, 17x and 17y. With this configuration, it is possible to keep the voltage of the capacitor 11 constant and to suppress the harmonic current generated by the system load.
The bridge circuit 17 is hereinafter referred to as a converter circuit to distinguish it from an inverter circuit. The control system in FIG. 8 includes current detectors 18 and 19, an AC voltage detector 20,
It comprises a DC voltage detector 21 and a converter control circuit 22.

【0022】図9により、制御系の動作を説明する。該
図において、ブロック22cは正弦波波形を出力する発
振器であり、その出力波形W3は交流電圧検出器20を
介して得られる電圧波形V3との位相差θ2を位相差検
出回路22aにより検出し、(−θ2)に応じ位相制御
関数22bにより発振器22cの操作信号C3を作成す
る。以上述べたブロック22a,22b,22cからな
る閉ループ系は、電圧波形V3に同期した正弦波波形W
3を作成する。W3の振幅は一定とし、ここでは1とす
る。次にコンデンサ11の端子間電圧Vdを直流電圧検
出器21を介して得、電圧指令Vdrとの偏差ΔVdを
作成する。電圧制御関数22dはΔVdに応じて制御信
号C4を作成する。乗算器22eはC4とW3との積と
して与えられる交流入力電流指令irを作成する。次
に、電流検出器19を介して得られる交流入力電流i3
とirとの偏差Δiを求め、偏差Δiを抑制しi3をi
rに近づけるための制御信号C5を制御関数22fによ
り作成する。また、交流負荷系統の電流i2は、電流検
出器18により得られ、その高調波成分ixのみを高調
波検出回路22gにより検出し、逆相にしてC5に加
え、信号W4を作成する、これ以降のブロックは、図6
と同様のパルス幅変調系である。ここで、22hは、パ
ルス幅変調に使用する三角波状のキャリア波形CW2を
発生する発振器であり、W4とCW2との偏差ΔW2を
コンパレータ22iの入力信号とすることでパルス幅変
調波形S2が得られる。S2のレベルがHighのときは、
ゲートロジック22jによりゲートパルスG2uおよび
G2yが作成され、スイッチング素子17u,17yがオ
ン状態となる。また、S2のレベルがLow のときは、ゲ
ートパルスG2vおよびG2xが作成され、スイッチン
グ素子17v,17xがオン状態となる。このようにし
てコンデンサ11の電圧を一定にすると共に、交流負荷
系統の電流i2に含まれる高調波電流をコンバータ回路
17の入力電流i3でキャンセルし、交流電源系統の電
流i1の高調波成分を抑制することができる。ここで
は、コンバータ回路17の入力電流i3の平滑化のため
のリアクトルは省略したが、電流の平滑化は巻線間の漏
れインダクタンスによっても可能であり、リアクトルを
省略する場合もある。
The operation of the control system will be described with reference to FIG. In the figure, a block 22c is an oscillator that outputs a sine wave waveform, and its output waveform W3 detects a phase difference θ2 from a voltage waveform V3 obtained via an AC voltage detector 20 by a phase difference detection circuit 22a. An operation signal C3 for the oscillator 22c is created by the phase control function 22b according to (-θ2). The closed loop system including the blocks 22a, 22b, and 22c described above has a sine wave waveform W synchronized with the voltage waveform V3.
Create 3. The amplitude of W3 is constant, and is set to 1 here. Next, the terminal voltage Vd of the capacitor 11 is obtained via the DC voltage detector 21, and a deviation ΔVd from the voltage command Vdr is created. The voltage control function 22d creates a control signal C4 according to ΔVd. The multiplier 22e creates an AC input current command ir given as a product of C4 and W3. Next, the AC input current i3 obtained through the current detector 19
Δir between i and ir is obtained, the deviation Δi is suppressed, and i3 is changed to i
A control signal C5 for approaching r is created by the control function 22f. Further, the current i2 of the AC load system is obtained by the current detector 18, and only the higher harmonic component ix is detected by the higher harmonic detection circuit 22g, the phase is reversed and added to C5 to generate the signal W4. Block of FIG. 6
Is a pulse width modulation system similar to. Here, 22h is an oscillator for generating a triangular carrier waveform CW2 used for pulse width modulation, and a pulse width modulation waveform S2 is obtained by using a deviation ΔW2 between W4 and CW2 as an input signal of the comparator 22i. . When the level of S2 is High,
The gate pulses G2u and G2y are generated by the gate logic 22j, and the switching elements 17u and 17y are turned on. When the level of S2 is Low, gate pulses G2v and G2x are generated, and the switching elements 17v and 17x are turned on. In this way, the voltage of the capacitor 11 is kept constant, the harmonic current included in the current i2 of the AC load system is canceled by the input current i3 of the converter circuit 17, and the harmonic component of the current i1 of the AC power system is suppressed. can do. Here, the reactor for smoothing the input current i3 of the converter circuit 17 is omitted, but the smoothing of the current is also possible by the leakage inductance between the windings, and the reactor may be omitted.

【0023】本変形例を適用することにより、静止化電
圧調整式変圧器に高調波電流抑制機能を付加することが
できる。
By applying this modification, it is possible to add a harmonic current suppressing function to the static voltage adjustment type transformer.

【0024】図10,図11は、本発明を3相系統に拡
張した場合の実施例である。図10は、3相交流電源系
統22,3相系統負荷23,鉄心24,25,26,巻
線27〜35,コンデンサ36,37,38,交流電圧
検出器および電源装置39からなっている。図11は、
電源装置39の具体的な構成例であるが、ダイオードブ
リッジ回路40,インバータ回路42共に、図5に対し
1相分追加し、3相構成となっている。
FIGS. 10 and 11 show an embodiment in which the present invention is extended to a three-phase system. FIG. 10 includes a three-phase AC power supply system 22, a three-phase system load 23, iron cores 24, 25, 26, windings 27 to 35, capacitors 36, 37, 38, an AC voltage detector, and a power supply device 39. FIG.
As a specific configuration example of the power supply device 39, the diode bridge circuit 40 and the inverter circuit 42 have a three-phase configuration by adding one phase to FIG.

【0025】図12は、本発明を系統安定化装置として
使用した場合の応用例である。図12に示す例は、発電
設備49,50,交流送電系統51,52からなってお
り、交流送電系統52に本発明を適用している。56が
本発明の静止化電圧調整式変圧器である。また54,5
5は、系統インピーダンスを表わしている。本発明の効
果を図13および図14により説明する。図13のよう
に、系統電圧Vt1とVt2の大きさと位相を任意に変
化できるので、図14に示すように、電圧(Vt1−V
t2)を発電設備49,50の電圧Vs1,Vs2に対
し、位相を略90度にすることができるので、高力率の
送電が行える。また、電圧(Vt1−Vt2)の位相お
よび大きさをインバータ回路により高速に操作できるの
で、他の交流送電系統51に不安定現象が発生しても、
これを高速に抑制することができる。
FIG. 12 shows an application example when the present invention is used as a system stabilizing device. The example illustrated in FIG. 12 includes power generation facilities 49 and 50 and AC transmission systems 51 and 52, and the present invention is applied to the AC transmission system 52. Reference numeral 56 denotes a static voltage adjustment type transformer according to the present invention. 54,5
5 represents system impedance. The effects of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 13, since the magnitudes and phases of the system voltages Vt1 and Vt2 can be arbitrarily changed, as shown in FIG.
Since t2) can be set to approximately 90 degrees in phase with respect to the voltages Vs1 and Vs2 of the power generation facilities 49 and 50, power transmission with a high power factor can be performed. Further, since the phase and magnitude of the voltage (Vt1−Vt2) can be controlled at high speed by the inverter circuit, even if an unstable phenomenon occurs in the other AC power transmission system 51,
This can be suppressed at high speed.

【0026】図15は、本発明による静止化電圧調整式
変圧器の直流電圧部、例えば図8におけるコンデンサ1
1の端子に、直流発電設備、或いは電力貯蔵設備などの
直流電源設備を接続した場合のシステム構成を示したも
のであり、交流電源系統59,交流負荷系統60,静止
化電圧調整式変圧器61、および直流電源設備62から
なっている。このようなシステムを構成すると、太陽光
発電設備,燃料電池,無停電電源装置,蓄電池,超電導
エネルギー貯蔵装置などの直流電源設備と交流電源系統
との間の電力融通が可能となる。
FIG. 15 shows a DC voltage part of the static voltage adjustment type transformer according to the present invention, for example, the capacitor 1 in FIG.
1 shows a system configuration in a case where a DC power supply facility such as a DC power generation facility or a power storage facility is connected to a terminal No. 1; an AC power supply system 59; an AC load system 60; , And a DC power supply 62. By configuring such a system, power can be interchanged between a DC power supply such as a photovoltaic power generation facility, a fuel cell, an uninterruptible power supply, a storage battery, and a superconducting energy storage, and an AC power supply system.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によれば、変圧器における機械式
電圧調整機構をなくすことができ、また、電圧振幅だけ
でなく位相も高速に調整することが可能である。
According to the present invention, the mechanical voltage adjusting mechanism in the transformer can be eliminated, and not only the voltage amplitude but also the phase can be adjusted at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例。FIG. 2 shows an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の一実施例。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の一実施例。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の電源装置の構成例。FIG. 5 is a configuration example of a power supply device of the present invention.

【図6】本発明の電源装置の構成例。FIG. 6 is a configuration example of a power supply device of the present invention.

【図7】本発明の電源装置の構成例。FIG. 7 is a configuration example of a power supply device of the present invention.

【図8】本発明の電源装置の他の構成例。FIG. 8 is another configuration example of the power supply device of the present invention.

【図9】本発明の電源装置の他の構成例。FIG. 9 shows another configuration example of the power supply device of the present invention.

【図10】3相系統に拡張した場合の本発明の他の実施
例。
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention when extended to a three-phase system.

【図11】3相系統に拡張した場合の本発明の他の実施
例。
FIG. 11 shows another embodiment of the present invention when extended to a three-phase system.

【図12】本発明を系統安定化装置として使用した場合
の実施例。
FIG. 12 shows an example in which the present invention is used as a system stabilization device.

【図13】本発明を系統安定化装置として使用した場合
の実施例。
FIG. 13 shows an example in which the present invention is used as a system stabilization device.

【図14】本発明を系統安定化装置として使用した場合
の実施例。
FIG. 14 shows an example in which the present invention is used as a system stabilization device.

【図15】本発明と直流電源設備との電力融通を行う場
合の実施例。
FIG. 15 shows an embodiment in which power is exchanged between the present invention and DC power supply equipment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…交流電源系統、2…交流負荷系統、3…静止化電圧
調整式変圧器、4…鉄心、5,6,7…巻線、8,11
…コンデンサ、9…電源装置、10…ダイオードブリッ
ジ回路、12…インバータ回路、13…リアクトル、1
4,15,20…交流電圧検出器、16…制御回路、1
7…ブリッジ回路、18,19…電流検出器、21…直
流電圧検出器、22…コンバータ制御回路。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC power supply system, 2 ... AC load system, 3 ... Static voltage adjustment type transformer, 4 ... Iron core, 5,6,7 ... Winding, 8,11
... Capacitor, 9 ... Power supply device, 10 ... Diode bridge circuit, 12 ... Inverter circuit, 13 ... Reactor, 1
4, 15, 20: AC voltage detector, 16: Control circuit, 1
7 bridge circuit, 18 19 current detector, 21 DC voltage detector, 22 converter control circuit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】交流電圧を所定の電圧値に変換し負荷に電
力を供給する変圧器において、交流系統の電圧値が変動
しても負荷側の電圧を一定に保つ電圧調整機能を備えた
ことを特徴とする変圧器。
1. A transformer for converting an AC voltage into a predetermined voltage value and supplying power to a load, wherein the transformer is provided with a voltage adjusting function for keeping the voltage on the load side constant even when the voltage value of the AC system fluctuates. A transformer.
【請求項2】交流電源系統の各相端子に接続された第1
の変圧器巻線と、第1の変圧器巻線と電磁結合し交流負
荷系統の各相端子に接続された第2の変圧器巻線からな
る変圧器において、 前記第1の変圧器巻線と交流電源系統との間、または前
記第2の変圧器巻線と交流負荷系統との間に該第1ある
いは第2の変圧器巻線と直列にコンデンサを設け、該コ
ンデンサの端子間に並列に設けた電源装置により前記コ
ンデンサの端子電圧の大きさ或いは位相を変化させ、前
記交流負荷系統の電圧または位相を、該交流負荷系統ま
たは交流電源系統が要求する値に保つようにしたことを
特徴とする変圧器。
2. A first power supply connected to each phase terminal of an AC power supply system.
, And a second transformer winding electromagnetically coupled to the first transformer winding and connected to each phase terminal of an AC load system, wherein the first transformer winding A capacitor is provided in series with the first or second transformer winding between the second transformer winding and the AC load system, or in parallel between the terminals of the capacitor. The magnitude or phase of the terminal voltage of the capacitor is changed by the power supply device provided in the above, so that the voltage or phase of the AC load system is maintained at a value required by the AC load system or the AC power system. And transformer.
【請求項3】請求項1の変圧器において、 前記第1の変圧器巻線および第2の変圧器巻線と電磁結
合する第3の変圧器巻線を設け、前記コンデンサの端子
電圧を変化させる電源装置の入力電力を該第3の変圧器
巻線を介して前記交流電源系統から得るようにしたこと
を特徴とする変圧器。
3. The transformer according to claim 1, further comprising a third transformer winding electromagnetically coupled to said first transformer winding and said second transformer winding, and changing a terminal voltage of said capacitor. The input power of a power supply device to be obtained is obtained from the AC power supply system via the third transformer winding.
【請求項4】請求項2の変圧器において、 前記電源装置を、前記第3の変圧器巻線から得た交流電
力を直流電力に変換する第1の電力変換回路と、該第1
の電力変換回路の出力として得られる直流電力を蓄積す
る電力蓄積手段と、該電力蓄積手段の直流電力を交流電
力に変換して前記コンデンサの端子電圧を操作する第2
の電力変換回路とで構成したことを特徴とする変圧器。
4. The transformer according to claim 2, wherein said power supply device comprises: a first power conversion circuit for converting AC power obtained from said third transformer winding into DC power;
Power storage means for storing DC power obtained as an output of the power conversion circuit, and a second means for converting the DC power of the power storage means into AC power and operating the terminal voltage of the capacitor.
And a power conversion circuit.
【請求項5】請求項4の変圧器において 前記第1の電力変換回路により、前記交流負荷系統が発
生する高調波電流の逆相電流を発生させ、該逆相電流を
前記第3の変圧器巻線を介して交流電源系統に注入し、
前記交流負荷系統から交流電源系統へ流入する高調波電
流を抑制するようにしたことを特徴とする変圧器。
5. The transformer according to claim 4, wherein the first power conversion circuit generates a negative-phase current of a harmonic current generated by the AC load system, and converts the negative-phase current into the third transformer. Injected into the AC power system through the winding,
A transformer, wherein a harmonic current flowing from the AC load system to the AC power supply system is suppressed.
【請求項6】請求項4の変圧器において、 前記電力蓄積手段の端子に直流発電設備、或いは電力貯
蔵設備を接続し、該直流発電設備、或いは電力貯蔵設備
と前記交流電源系統間の電力融通を行えるようにしたこ
とを特徴とする変圧器。
6. The transformer according to claim 4, wherein a DC power generation facility or a power storage facility is connected to a terminal of the power storage means, and power is exchanged between the DC power generation facility or the power storage facility and the AC power supply system. A transformer characterized by being able to perform.
【請求項7】請求項1または請求項2の変圧器の運用方
法であって、 請求項1または請求項2の変圧器を交流送電線の各端子
に設置し、各変圧器出力電圧の振幅差または位相差を互
いに協調して調整するようにして交流電源系統間電力融
通を高速に操作するようにしたことを特徴とする変圧器
の運用方法。
7. The operating method of the transformer according to claim 1 or 2, wherein the transformer according to claim 1 or 2 is installed at each terminal of an AC transmission line, and an amplitude of each transformer output voltage. A method for operating a transformer, wherein power interchange between AC power supply systems is operated at high speed by adjusting a difference or a phase difference in cooperation with each other.
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