JPH11252798A - 直列形系統補償装置の電圧挿入制御回路 - Google Patents

直列形系統補償装置の電圧挿入制御回路

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JPH11252798A
JPH11252798A JP10052572A JP5257298A JPH11252798A JP H11252798 A JPH11252798 A JP H11252798A JP 10052572 A JP10052572 A JP 10052572A JP 5257298 A JP5257298 A JP 5257298A JP H11252798 A JPH11252798 A JP H11252798A
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JP
Japan
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voltage
phase
fundamental wave
series
component
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JP10052572A
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English (en)
Inventor
Hideto Kishibe
英人 岸部
Koya Yoshioka
康哉 吉岡
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Tohoku Electric Power Co Inc
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Tohoku Electric Power Co Inc
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • Y02E40/50Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の位相,振幅,周波数の三相交流電圧を
系統線路に直列に挿入し、負荷端電圧を目標電圧値に保
つ直列形系統補償装置の、演算回路を簡素化し誤差の低
減化を図る。 【解決手段】 受電端電圧基本波成分の大きさを三相/
二相変換器1,回転座標変換器2およびフィルタ3等で
抽出し、系統電流基本波の有効成分,無効成分を三相/
二相変換器10,回転座標変換器11およびフィルタ1
2等で抽出し、目標電圧演算器4によって負荷端電圧の
目標となる目標電圧基本波成分を求めることにより、直
列形系統補償装置が系統線路に挿入すべき電圧を簡単か
つ精度良く求められるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統線路に
直列に電圧を挿入する直列形系統補償装置の電圧挿入制
御回路に関する。
【0002】
【従来の技術】直列形系統補償装置は図4に示すよう
に、直列変圧器(トランス)の二次側を電力変換装置を
用いて励磁し、電力系統に任意の位相,振幅,周波数の
三相交流電圧を挿入するものである。図5,図6に従来
の直列形系統補償装置の具体例を示す。図5では、系統
電流IS を三相/二相変換器14と、理想基本周波数で
回転する基準ベクトルの位相角ΘR を基準とする回転座
標変換器15とによって回転座標系上の直交2軸成分で
あるdq軸成分に変換し、フィルタ16によって基本波
成分を抽出する。この系統電流基本波dq軸成分と、予
め推定した系統線路の誘導性インピーダンスに相当する
容量性インピーダンスCP のdq軸成分とを用いて、直
列形系統補償装置が系統線路に挿入する系統電流に直交
する電圧のdq軸成分を推定し、この電圧のdq軸成分
を静止座標変換器18と二相/三相変換器19を用い
て、直列形系統補償装置が系統線路に挿入する電圧の指
令値を求めている。
【0003】図6では、受電端電圧VS を三相/二相変
換器20と、理想基本周波数で回転する基準ベクトルの
位相角ΘR を基準とする回転座標変換器21とによって
dq軸成分に変換し、フィルタ22によって基本波軸成
分を抽出した後、静止座標変換器23と二相/三相変換
器24で三相交流の受電端電圧基本波成分VSFを求め
る。そして、この受電端電圧基本波成分VSFから、極座
標変換器25により受電端電圧基本波成分VSFの瞬時空
間ベクトルの大きさ|VSF|と位相角ΘVSF を求める。
一方、系統電流IS の瞬時空間ベクトルの位相角ΘIS
極座標変換器30にて求め、減算器31により位相角Θ
ISから基準ベクトルの位相角ΘR を引いて、フィルタ3
2により変動分を除去し、加算器33により基準ベクト
ルの位相角ΘRを加え、系統電流基本波の瞬時空間ベク
トルの位相角ΘISF を求める。
【0004】これら受電端電圧基本波の瞬時空間ベクト
ルの大きさ|VSF|と位相角ΘVSF、および系統電流基
本波の瞬時空間ベクトルの位相角ΘISF を用いて、直列
形系統補償装置が系統線路に挿入する系統電流に直交す
る電圧VCFと受電端電圧基本波VSFの2つのベクトルの
和の大きさが、電源電圧目標値|VLF|になるように、
挿入電圧演算器26で直列形系統補償装置が系統線路に
挿入する系統電流に直交する電圧の大きさ|VCF|を求
める。挿入電圧演算器26での演算式を次の数1に式
(1)として示す。
【数1】
【0005】直列形系統補償装置が系統線路に挿入する
系統電流に直交する電圧の大きさ|VCF|と、系統電流
基本波成分の位相角ΘISF に加算器34によりπ/2を
加えた位相角ΘVCF から、直交座標変換器27により直
列形系統補償装置が系統線路に挿入する系統電流IS
直交する電圧VCFの3相交流成分を求める。求めた電圧
CFと受電端電圧基本波成分VSFを加算器28により合
成して目標電圧の基本波成分VLFを推定し、この推定さ
れた目標電圧の基本波成分VLFを、減算器29により受
電端電圧VS から差し引くことにより、直列形系統補償
装置が系統線路に挿入する電圧VC の指令値を求める。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5の
構成では、予め推定した系統線路の誘導性インピーダン
スに相当する容量性インピーダンスCP を用いて、直列
形系統補償装置が系統線路に挿入すべき電圧を求めるた
め、系統線路の誘導性インピーダンス値の推定に誤差が
あると、受電端電圧と直列形系統補償装置が系統線路に
挿入する電圧の2つの電圧ベクトルの和の大きさが電源
電圧目標値にならず、負荷端電圧を目標電圧に保つこと
ができないという問題が発生する。一方、図6の構成で
は、目標電圧の基本波成分を推定するために、まず直列
形系統補償装置が系統線路に挿入する電圧の大きさと位
相角を個別に求めなければならない。また、直列形系統
補償装置が系統線路に挿入する電圧の大きさを求めるた
めに、受電端電圧基本波成分の大きさと位相角を求めな
ければならず、受電端電圧基本波成分を求めるために一
度回転座標軸上のdq軸成分に変換する演算が必要にな
るという問題がある。つまり、演算回路が複雑で誤差が
増加するという問題がある。したがって、この発明の課
題は、演算回路を簡素化し誤差を低減化することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】三相交流の受電端電圧
を、三相/二相変換と受電端電圧基本波の位相角を基準
とする回転座標変換を用いてdq軸成分に変換し、フィ
ルタを用いて受電端電圧基本波成分を求める。同様に、
系統電流についても三相/二相変換と受電端電圧基本波
の位相角を基準とする回転座標変換を用いてdq軸成分
に変換し、フィルタを用いて系統電流基本波成分を求め
る。この場合、受電端電圧基本波はd軸成分のみとな
り、これは受電端電圧基本波成分の大きさを表わし、系
統電流基本波成分のd軸成分,q軸成分の比は、系統電
流基本波成分と受電端電圧基本波成分との位相関係を表
わす。これら受電端電圧基本波成分の大きさと系統電流
基本波成分のd軸成分,q軸成分から、ベクトルの大き
さが電源電圧目標値と等しく、受電端電圧基本波とのベ
クトル差が常に系統電流基本波に直交する位相を持った
目標電圧基本波成分の回転座標軸上のd軸成分,q軸成
分を推定し、この推定した目標電圧基本波dq軸成分を
三相交流電圧に変換し、その電圧と三相交流受電端電圧
との差から直列形系統補償装置が系統線路に挿入する電
圧の指令値を求めるようにしている。
【0008】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の実施の形態を示
す構成図である。三相交流量の受電端電圧VS を、下記
に数2として示す式(2)の演算を行なう三相/二相変
換器1により二相成分に変換する。三相から二相に変換
された受電端電圧からフィルタ8と、下記数3として示
す式(3)の演算を行なう極座標変換器9により受電端
電圧基本波電圧の位相角ΘVSF を求め、この位相角Θ
VSFを基準として下記数4として示す式(4)の演算を
行なう回転座標変換器2により二相成分の受電端電圧を
回転座標系のd軸成分,q軸成分に変換し、フィルタ3
により受電端電圧の基本波成分を求める。このとき、受
電端電圧基本波成分は回転座標系上ではd軸成分のみと
なり、このd軸成分は受電端電圧基本波成分の大きさを
表わす。
【0009】
【数2】
【数3】
【数4】
【0010】系統電流も同じように、上記式(2)の演
算を行なう三相/二相変換器10と受電端電圧基本波電
圧の位相角ΘVSF を基準とする回転座標変換器11によ
りd軸成分,q軸成分に変換し、フィルタ12により系
統電流の基本波成分を抽出する。このとき、受電端電圧
基本波の位相角を基準として上記式(4)の演算を行な
う回転座標変換を行なっているため、図2に示すように
系統電流基本波成分のd軸成分とq軸成分の比は、受電
端電圧基本波成分と系統電流基本波成分の位相差を表わ
すので、系統電流基本波成分のd軸成分とq軸成分を用
いて下記に数5として示す式(5)の演算を行なう極座
標変換器13により、受電端電圧基本波成分と系統電流
基本波成分の位相差ΘISF を求める。
【数5】
【0011】受電端電圧基本波成分の大きさ、受電端電
圧基本波成分と系統電流基本波成分の位相差ΘISF 、お
よび電源電圧目標値|VLF|から目標電圧演算器4によ
り、負荷端電圧の目標となる目標電圧基本波成分のd軸
成分とq軸成分を求めることができる。すなわち、目標
電圧演算器4は下記に数6として示す式(6)の演算式
により、ベクトルの大きさが電源電圧目標値|VLF|と
等しく、受電端電圧基本波成分とのベクトル差が、常に
系統電流基本波に直交する位相を持つような目標電圧基
本波成分のd軸成分,q軸成分を求める。
【数6】
【0012】以上のようにして求められるd軸成分,q
軸成分を、下記に数7として示す式(7)の演算を行な
う静止座標変換器5と、下記に数8として示す式(8)
の演算を行なう二相/三相変換器6により三相交流の目
標電圧基本波成分VLFに変換し、得られた目標電圧基本
波成分VLFから受電端電圧VS を減算器7にて差し引く
と、直列形系統補償装置が系統線路に挿入すべき三相交
流電圧VC の指令値が求められることになる。これらの
関係を示すのが図3で、直列形系統補償装置が系統線路
に挿入すべき、系統電流IS と直交する三相交流電圧の
指令値VC * が、目標電圧基本波成分VLF * から受電端
電圧VS を引いて求められることを示している。
【0013】
【数7】
【数8】
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、受電端電圧基本波成
分の大きさと系統電流基本波のd軸成分量,q軸成分量
のみで負荷端電圧の目標となる目標電圧基本波成分を求
めることができ、直列形系統補償装置が系統線路に挿入
すべき三相交流電圧VC の指令値を求めるための演算回
路を簡素化し、誤差の低減を図ることができる利点が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態を示す構成図である。
【図2】図1の電流ベクトル説明図である。
【図3】図1の電圧,電流ベクトルの関係説明図であ
る。
【図4】直列形系統補償装置の概念図である。
【図5】従来の直列形系統補償装置の電圧挿入制御回路
の第1の具体例を示す構成図である。
【図6】従来の直列形系統補償装置の電圧挿入制御回路
の第2の具体例を示す構成図である。
【符号の説明】
1,10,14,20…三相/二相変換器、2,11,
15,21…回転座標変換器、3,8,12,16,2
2,32…フィルタ、4…目標電圧演算器、5,18,
23…静止座標変換器、6,19,24…二相/三相変
換器、7,29,31…減算器、28,33,34…加
算器、9,13,25,30…極座標変換器、27…直
交座標変換器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統線路に直列に接続された直列変
    圧器を介して系統電源と負荷の間に任意の位相,振幅,
    周波数の三相交流電圧を直列に挿入し、負荷端電圧値を
    目標電圧値に保つ直列形系統補償装置の電圧挿入制御回
    路であって、 電力系統受電端の基本波電圧の位相角を基準とする回転
    座標系上の受電端電圧基本波のd軸成分,q軸成分を抽
    出する第1の成分抽出手段と、同じく電力系統受電端の
    基本波電圧の位相角を基準とする回転座標系上の直列変
    圧器を通流する系統電流基本波のd軸成分,q軸成分を
    抽出する第2の成分抽出手段と、前記第1,第2成分抽
    出手段からの出力にもとづき、ベクトルの大きさが電源
    電圧目標値と等しく、受電端電圧基本波とのベクトル差
    が常に系統電流基本波に直交する位相を持った目標電圧
    の基本波d軸成分,q軸成分を推定,演算する第1の演
    算手段と、この推定された目標電圧の基本波d軸成分,
    q軸成分を3相交流電圧成分に変換する変換手段と、こ
    の3相交流電圧基本波と3相交流受電端電圧との差か
    ら、直列形系統補償装置が系統線路に挿入する電圧の指
    令値を求める第2の演算手段とからなることを特徴とす
    る直列形系統補償装置の電圧挿入制御回路。
JP10052572A 1998-03-05 1998-03-05 直列形系統補償装置の電圧挿入制御回路 Pending JPH11252798A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142464A (ja) * 2000-09-01 2002-05-17 Ecostar Electric Drive Syst Llc 補助電源をパワー・グリッドに接続し同期する方法
JP2013167500A (ja) * 2012-02-15 2013-08-29 Daihen Corp 位相検出装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002142464A (ja) * 2000-09-01 2002-05-17 Ecostar Electric Drive Syst Llc 補助電源をパワー・グリッドに接続し同期する方法
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