JPS58175931A - 配電系統発電装置の制御方式 - Google Patents
配電系統発電装置の制御方式Info
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- JPS58175931A JPS58175931A JP57057641A JP5764182A JPS58175931A JP S58175931 A JPS58175931 A JP S58175931A JP 57057641 A JP57057641 A JP 57057641A JP 5764182 A JP5764182 A JP 5764182A JP S58175931 A JPS58175931 A JP S58175931A
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- load
- power generation
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、配電系統に連系運転される発電装置の制御方
式に関し、その目的とするところは既存の系統構成の見
直しを要することなく、許容される負荷電圧変動幅を守
りつ\発電装置の連系運転を行なわせるにある。
式に関し、その目的とするところは既存の系統構成の見
直しを要することなく、許容される負荷電圧変動幅を守
りつ\発電装置の連系運転を行なわせるにある。
配電系統において高圧母線より柱上変圧器を介して接続
される低圧負荷の電圧は101±6■が一般的であり、
また低圧負荷は通常101±IQVに耐え得るように設
計されている。すなわち、電圧の許容変動幅は20%で
ある。従来の配電系統は負荷変動があっても電圧が充分
この許容変動幅以内に収まるよう系統構成および運用制
御がなされているが、電圧変動幅拡大に対する余裕は系
統によって異なるが一般に少なく数−程度である。
される低圧負荷の電圧は101±6■が一般的であり、
また低圧負荷は通常101±IQVに耐え得るように設
計されている。すなわち、電圧の許容変動幅は20%で
ある。従来の配電系統は負荷変動があっても電圧が充分
この許容変動幅以内に収まるよう系統構成および運用制
御がなされているが、電圧変動幅拡大に対する余裕は系
統によって異なるが一般に少なく数−程度である。
石油危機以来エネルギー問題の解決策として燃料電池や
太陽電池などの新エネルギー源による分散形発電装置が
将来多数使用される動向にある。
太陽電池などの新エネルギー源による分散形発電装置が
将来多数使用される動向にある。
これらの発電装置は負荷電圧の安定供給および新エネル
ギーの有効利用の見地から既存配電系統と連系運転され
る方向にある。発電装置によっては、専用外圧変圧器又
は専用配電線を介して既存配電系統に連系される。この
場合発電装置普及が進む4こつれて軽負荷時に配電用変
電所への電力逆送が起り、負荷電圧上昇により負荷端電
圧変動幅が拡大する。このような点から系統構成の見直
しが必要になってくる。次にこの問題点につき、具体的
数値を挙げながらさらに評しく説明する。
ギーの有効利用の見地から既存配電系統と連系運転され
る方向にある。発電装置によっては、専用外圧変圧器又
は専用配電線を介して既存配電系統に連系される。この
場合発電装置普及が進む4こつれて軽負荷時に配電用変
電所への電力逆送が起り、負荷電圧上昇により負荷端電
圧変動幅が拡大する。このような点から系統構成の見直
しが必要になってくる。次にこの問題点につき、具体的
数値を挙げながらさらに評しく説明する。
第1図に示す例のように、配電用変電所1次−人魚を送
配電系統の定電圧点とし、3相10,000(kVA)
の配電用変圧器Tを介して接続されている配電系統に専
用昇圧トランス又は専用配電線(B−C)を介して発電
装置Gが接続される場合について、一般的に使用されて
いる回路常数を利用して話を進める。変圧器Tの慢イン
ピーダンスを7.5チとし、負荷L 4−1 B点に接
続され、発電装置は3相1000(kVA) pf 1
の定電流源として扱う。高圧配線は6 Q (mmり架
空で、配電用変電所から負荷点Bまで5 kmとし、1
ooo(m)当りのインピーダンスを0.3(Ω)+j
0.3 (Ω)とする。この場合、計算により次の値
が求まる。
配電系統の定電圧点とし、3相10,000(kVA)
の配電用変圧器Tを介して接続されている配電系統に専
用昇圧トランス又は専用配電線(B−C)を介して発電
装置Gが接続される場合について、一般的に使用されて
いる回路常数を利用して話を進める。変圧器Tの慢イン
ピーダンスを7.5チとし、負荷L 4−1 B点に接
続され、発電装置は3相1000(kVA) pf 1
の定電流源として扱う。高圧配線は6 Q (mmり架
空で、配電用変電所から負荷点Bまで5 kmとし、1
ooo(m)当りのインピーダンスを0.3(Ω)+j
0.3 (Ω)とする。この場合、計算により次の値
が求まる。
(H−D間高圧線路)5km相当として線路抵抗
Rt= 1.5 (Ω)線路リアクタンスXt =
1.5 (Q)(B−C間専用線専用変圧器バンク)R
,、X!(発電) 定電流源 する等価回路を示しである。
Rt= 1.5 (Ω)線路リアクタンスXt =
1.5 (Q)(B−C間専用線専用変圧器バンク)R
,、X!(発電) 定電流源 する等価回路を示しである。
ここで、発電装置が系統に接続された時の負荷端りの電
圧変動△VLは近似的に上記の数値を用いて以下の様に
なる。
圧変動△VLは近似的に上記の数値を用いて以下の様に
なる。
ΔVL = (X1+Xz)”+R7’XIG=206
.767(V)この変動は、負荷端での電圧位相(ある
いはカ4A)にもよるが、発電装置の並存により、5.
43−の電圧変動を引き起こす事になり、負荷電圧変動
幅拡大に対する余裕によっては許容される電圧変動幅を
越えることが考えられる。
.767(V)この変動は、負荷端での電圧位相(ある
いはカ4A)にもよるが、発電装置の並存により、5.
43−の電圧変動を引き起こす事になり、負荷電圧変動
幅拡大に対する余裕によっては許容される電圧変動幅を
越えることが考えられる。
上述から明らかのようlこ、配電系統に発電装置を接続
する場合には配電系統の蒐直しが必要とな・す、場合に
よっては系統構成ないしは運用制御の変更のための費用
が発生する。
する場合には配電系統の蒐直しが必要とな・す、場合に
よっては系統構成ないしは運用制御の変更のための費用
が発生する。
この解決策として過電圧継電器で発電装置を解列する方
式が考えられるが、この方式はボンピング現象をひき起
こし、エネルギー利用率も悪い。
式が考えられるが、この方式はボンピング現象をひき起
こし、エネルギー利用率も悪い。
さらに、自動電圧調整装置により発電装置無効電力の可
変制御を行なって電圧安定化を計る方法も考えられる。
変制御を行なって電圧安定化を計る方法も考えられる。
しかしながら、先に例示した如く、配電系統の場合線路
の抵抗とりアクタンスとが則しオーダーなので効きが悪
く、発電装置の有効出力を大幅に上回る無効電力が必要
であり、実現性に乏しい。また、多数の小容量発電装置
で適正な相互電力配分をとりつつ系統の電圧調整を行な
うことは現実的に不可能である。
の抵抗とりアクタンスとが則しオーダーなので効きが悪
く、発電装置の有効出力を大幅に上回る無効電力が必要
であり、実現性に乏しい。また、多数の小容量発電装置
で適正な相互電力配分をとりつつ系統の電圧調整を行な
うことは現実的に不可能である。
本発明の目的は、既存配電系統の見直しを要することな
くそのま5利用しながらも、発電装置接続による負荷電
圧f動幅の拡大を防止し、できるだけ多くの発電装置の
設置を可能にすることにあ 5− る。
くそのま5利用しながらも、発電装置接続による負荷電
圧f動幅の拡大を防止し、できるだけ多くの発電装置の
設置を可能にすることにあ 5− る。
この目的は、配電系統に連糸運転される発電装置の出力
電流を負に′WIL圧監視のもとて次のように制御する
こと、すなわち負荷電圧の推定値として発電装置負荷点
間のインピーダンスに出力電流を乗じた電圧と出力電圧
との加算値を求め、これが設定上限電圧に接近した段階
より進相無効電流の供給を開始させ、負荷電圧推定値が
設定上限電圧に達したときに、配電系統としての定電圧
受電点と負荷点との間のインピータンスlこ発電装置出
力電流を乗じた電圧と定電圧受電点電圧へのベクトル和
の大きさが定電圧受電点電圧の大さきに等しくなるよう
制御することによって達成さf+る。
電流を負に′WIL圧監視のもとて次のように制御する
こと、すなわち負荷電圧の推定値として発電装置負荷点
間のインピーダンスに出力電流を乗じた電圧と出力電圧
との加算値を求め、これが設定上限電圧に接近した段階
より進相無効電流の供給を開始させ、負荷電圧推定値が
設定上限電圧に達したときに、配電系統としての定電圧
受電点と負荷点との間のインピータンスlこ発電装置出
力電流を乗じた電圧と定電圧受電点電圧へのベクトル和
の大きさが定電圧受電点電圧の大さきに等しくなるよう
制御することによって達成さf+る。
本発明原理を説明するた狛に、第3図に再び配電系統と
しての定電圧受電点と負荷端との間の等価インピーダン
スが示されている。このインピーダンスに関し、ここで
は第2図に3ける変圧器リアクタンスXtと線路リアク
タンスXtとの合成値をXて表わし、菫なI@2図にお
け4i路抵抗RtをRで表わすものとする。定電圧受電
点の電圧およ 6− び負荷端の電圧をそれぞれE3VLにてベクトル表示し
、そして各ベクトルの大きさをkJR、VLにて表わす
。さらに負荷りは有効電流IPLと遅れの無効電流IQ
Lをとるものとすると、負荷電流ILは、IL = I
PL −j IQL と表わすことができる。また、発電装置Gは有効電流I
paと進みの無効電流を供給するものとすると、発電装
置出力電流IQは、 IQ= Ipa −)−j IQG と表わすことができる。
しての定電圧受電点と負荷端との間の等価インピーダン
スが示されている。このインピーダンスに関し、ここで
は第2図に3ける変圧器リアクタンスXtと線路リアク
タンスXtとの合成値をXて表わし、菫なI@2図にお
け4i路抵抗RtをRで表わすものとする。定電圧受電
点の電圧およ 6− び負荷端の電圧をそれぞれE3VLにてベクトル表示し
、そして各ベクトルの大きさをkJR、VLにて表わす
。さらに負荷りは有効電流IPLと遅れの無効電流IQ
Lをとるものとすると、負荷電流ILは、IL = I
PL −j IQL と表わすことができる。また、発電装置Gは有効電流I
paと進みの無効電流を供給するものとすると、発電装
置出力電流IQは、 IQ= Ipa −)−j IQG と表わすことができる。
今、負荷のみの場合(IQ=Oの場合)について考える
と、この場合には、 が成り立つ。この場合には、もちろん配電系統は、負荷
電圧VLの大きさVLの変動が許容幅内におさまるよう
構成ないし運用されている。許容変動幅内にある最悪条
件下にある負荷端について考えるとすると、無負荷時に
はVL(=BR)=111V全負荷時にはVL=91V
となる。したがって、定電圧受電点の電圧ERを基準と
するベクトル図を示す第4図−7〜 には点Aにあるが、全負荷時には点Bに移動することに
なる。これに対して、発電装置Gの出力電流ioが存在
すると会は、逆送電力による負荷電圧突き上げが起こり
、これは無負荷時に最もきびしくなる。発電装置Gの出
力電流が、 Io=Ipe −)−j IQQ であるとき、無負荷時の負荷電圧VLは、VL =ER
+ (R+ jX) (Ipa +j IQG )と表
わすことができる。本発明は、負荷電圧の大きさVLの
監視のもとに、負荷電圧の大きさVLが設定上限電圧V
LmJIXに接近した段階より(ML =vLmax
−gとなった段階より)発電装置Gに進相無効電流IQ
Gの供給を開始させs Vt = VLmax hなっ
たときに、上記の無負荷時電圧VLの大きさがhの大き
さl温I =ERに等しくなるように、即ち、1止R+
(R+jX) (Ipa+j IQQ )l =BR
・・・・・・・・・(1)となるように発電装置Gの出
力電流を制御するものである。かへる制御によれば、V
L < VLmax ’の範囲では、発電装置Gは有
効電流IPQのみを供8− 給し、この場合に有効電流IPQは負荷電圧増大方向に
作用するので、負荷電圧の低下方向の変動を許容範Hに
とどめることに関しては何ら問題はない。また、VL
〉VLmaxの範囲では、最悪条件下にあっても第今図
のベクトル図において負荷電圧ベクトルの尖端は最大貯
容限界を示す円上にとど才る(点C)。すなわち、無負
荷であっても負荷電圧の大きさVLは発電装置Gがない
ときと同様に定電圧受電点電圧の大きさERにとどめら
れる。その都度において供給すべき無効分1qaの値は
その都度における有効分IPQに応じて異なる値をとる
。
と、この場合には、 が成り立つ。この場合には、もちろん配電系統は、負荷
電圧VLの大きさVLの変動が許容幅内におさまるよう
構成ないし運用されている。許容変動幅内にある最悪条
件下にある負荷端について考えるとすると、無負荷時に
はVL(=BR)=111V全負荷時にはVL=91V
となる。したがって、定電圧受電点の電圧ERを基準と
するベクトル図を示す第4図−7〜 には点Aにあるが、全負荷時には点Bに移動することに
なる。これに対して、発電装置Gの出力電流ioが存在
すると会は、逆送電力による負荷電圧突き上げが起こり
、これは無負荷時に最もきびしくなる。発電装置Gの出
力電流が、 Io=Ipe −)−j IQQ であるとき、無負荷時の負荷電圧VLは、VL =ER
+ (R+ jX) (Ipa +j IQG )と表
わすことができる。本発明は、負荷電圧の大きさVLの
監視のもとに、負荷電圧の大きさVLが設定上限電圧V
LmJIXに接近した段階より(ML =vLmax
−gとなった段階より)発電装置Gに進相無効電流IQ
Gの供給を開始させs Vt = VLmax hなっ
たときに、上記の無負荷時電圧VLの大きさがhの大き
さl温I =ERに等しくなるように、即ち、1止R+
(R+jX) (Ipa+j IQQ )l =BR
・・・・・・・・・(1)となるように発電装置Gの出
力電流を制御するものである。かへる制御によれば、V
L < VLmax ’の範囲では、発電装置Gは有
効電流IPQのみを供8− 給し、この場合に有効電流IPQは負荷電圧増大方向に
作用するので、負荷電圧の低下方向の変動を許容範Hに
とどめることに関しては何ら問題はない。また、VL
〉VLmaxの範囲では、最悪条件下にあっても第今図
のベクトル図において負荷電圧ベクトルの尖端は最大貯
容限界を示す円上にとど才る(点C)。すなわち、無負
荷であっても負荷電圧の大きさVLは発電装置Gがない
ときと同様に定電圧受電点電圧の大きさERにとどめら
れる。その都度において供給すべき無効分1qaの値は
その都度における有効分IPQに応じて異なる値をとる
。
その都度における有効分Ipaに応じて式(1)を満足
する無効分IQQを算出する場合に、その算出式たEn
とおくと、 が得られる。したがって、ML〉VLmaxの範囲にお
1 ル発を装f G(7)a作A (IPG 、 IQ
Q ) 4−1K 45i!i[9− 破、1iOYで示すような特性曲線上lこある。式(1
)′においてR,Xおよびfhは既知の値であるので、
IPQの値が与えられればそれに応じてIQQの値が求
Iる。
する無効分IQQを算出する場合に、その算出式たEn
とおくと、 が得られる。したがって、ML〉VLmaxの範囲にお
1 ル発を装f G(7)a作A (IPG 、 IQ
Q ) 4−1K 45i!i[9− 破、1iOYで示すような特性曲線上lこある。式(1
)′においてR,Xおよびfhは既知の値であるので、
IPQの値が与えられればそれに応じてIQQの値が求
Iる。
第5図に本発明による制御方式の実施例を示す。
この図において、1は配電系統Sに連系運転される発電
装置であり、2は負荷である。発電装置1は例えば太陽
電池である発光素子11と、平滑リアクトル12および
コンデンサ13からなる直流フィルタと、インバータ1
4とから構成することができる。インバータ14は例え
ばブロック内に一相分を略示するようにトランジスタ大
電圧形インバータを使用することができる。この場合に
発電装置1の系統への接続点とインバータ14の出力端
との間の各相接続線に交流リアクトル15を挿入すると
よい。インバータ14は制御回路16によってパルス幅
変調制御される。インバータ14に所望の出力電流IQ
を流すために変調制御回路16に与えるべき制御信号波
形は波形合成回路17が発生する。波形合成回路17に
は電圧検出器1810− と電流検出器31によって負荷電圧演算回路32から推
定される負荷電圧VLに相当する正弦波11号が導かれ
、さらに有効電流操作部19および無効電流操作部20
の出力信号を導かれる。有効電流指令値演算部21によ
って、例えば太陽電池11の電圧、電流の検出値からそ
の都度太陽電池11から最大出力を取り出し得るように
有効電流指令値が形成される。操作部19はこの指令値
どうりの有効電流IPGが流れるよう波形合成回路17
に作用する。才た、この有効電流指令値は演算回路22
にも導かれ、演算回路22は先の式(1)′にしたがっ
て無効電流指令値を算出する。この無効電流指令値は特
性変更要素23を介して無効電流操作部20に伝達され
る。この要素23は負荷電圧演算回路32からのVLに
相当する信号からその大きさVLを、求め、このVLに
応じて変化するゲインを持つ可変ゲイン要素である。第
7図にはVLに対する出力IQQの特性が演算回路22
からの2つの異なる入力値について示されている。これ
かられかるように、VL <VLmax−8の範囲に詔
いては要素VLのゲインは零であり、したがって発電装
置lは有効電流のみを供給する。VL 〉VLmaxの
範囲では袂索23のゲインは1であり、演算回路22に
よって算出された無効電流指令値がそのま\操作部20
に伝達される。vLmax −t <−VL <VLm
axの範囲では、要素2のゲインは0から1才でVLの
増大にともなって直線的に上昇する。これにより円滑な
特性変更を行なわせることができる。
装置であり、2は負荷である。発電装置1は例えば太陽
電池である発光素子11と、平滑リアクトル12および
コンデンサ13からなる直流フィルタと、インバータ1
4とから構成することができる。インバータ14は例え
ばブロック内に一相分を略示するようにトランジスタ大
電圧形インバータを使用することができる。この場合に
発電装置1の系統への接続点とインバータ14の出力端
との間の各相接続線に交流リアクトル15を挿入すると
よい。インバータ14は制御回路16によってパルス幅
変調制御される。インバータ14に所望の出力電流IQ
を流すために変調制御回路16に与えるべき制御信号波
形は波形合成回路17が発生する。波形合成回路17に
は電圧検出器1810− と電流検出器31によって負荷電圧演算回路32から推
定される負荷電圧VLに相当する正弦波11号が導かれ
、さらに有効電流操作部19および無効電流操作部20
の出力信号を導かれる。有効電流指令値演算部21によ
って、例えば太陽電池11の電圧、電流の検出値からそ
の都度太陽電池11から最大出力を取り出し得るように
有効電流指令値が形成される。操作部19はこの指令値
どうりの有効電流IPGが流れるよう波形合成回路17
に作用する。才た、この有効電流指令値は演算回路22
にも導かれ、演算回路22は先の式(1)′にしたがっ
て無効電流指令値を算出する。この無効電流指令値は特
性変更要素23を介して無効電流操作部20に伝達され
る。この要素23は負荷電圧演算回路32からのVLに
相当する信号からその大きさVLを、求め、このVLに
応じて変化するゲインを持つ可変ゲイン要素である。第
7図にはVLに対する出力IQQの特性が演算回路22
からの2つの異なる入力値について示されている。これ
かられかるように、VL <VLmax−8の範囲に詔
いては要素VLのゲインは零であり、したがって発電装
置lは有効電流のみを供給する。VL 〉VLmaxの
範囲では袂索23のゲインは1であり、演算回路22に
よって算出された無効電流指令値がそのま\操作部20
に伝達される。vLmax −t <−VL <VLm
axの範囲では、要素2のゲインは0から1才でVLの
増大にともなって直線的に上昇する。これにより円滑な
特性変更を行なわせることができる。
第1図は配電系統における定電圧受電点と1つの負荷端
との間の線路の概略図、第2図は@1図に対する等価回
路図、第3図はインピーダンス等価回路図、第4図は本
発明を説明するための電圧。 電流ベクトル図、第5図は本発明一実施例を示すブロッ
ク図、[6図は#I5FgJの実施例の動作についての
説明図である0 1・・・発電装置、2・・・負荷、11・・・発電素子
、12.13・・・フィルタ、14・・・インバータ、
15・・・交流リアクトル、16・・・変調制御回路、
17・・・波形合成回路、18・・・電圧検出器、19
・・・有効電流操作部、20・・・無効電流操作部、2
1・・・有効電流指令値演算部、 22・・・無効K fi I’m令値演算部、23・・
・特性変更回路、31・・・電流検出器、32・・・負
荷電圧演算回路。 =13− 1′16 第2図
との間の線路の概略図、第2図は@1図に対する等価回
路図、第3図はインピーダンス等価回路図、第4図は本
発明を説明するための電圧。 電流ベクトル図、第5図は本発明一実施例を示すブロッ
ク図、[6図は#I5FgJの実施例の動作についての
説明図である0 1・・・発電装置、2・・・負荷、11・・・発電素子
、12.13・・・フィルタ、14・・・インバータ、
15・・・交流リアクトル、16・・・変調制御回路、
17・・・波形合成回路、18・・・電圧検出器、19
・・・有効電流操作部、20・・・無効電流操作部、2
1・・・有効電流指令値演算部、 22・・・無効K fi I’m令値演算部、23・・
・特性変更回路、31・・・電流検出器、32・・・負
荷電圧演算回路。 =13− 1′16 第2図
Claims (1)
- l)配電系統に連系運転される発電装置の出力電流を出
力電流、電圧監視のもとて次のように制御するようにし
たこと、すなわち出力電圧と発電装置負荷点間のインピ
ーダンスに出力電流を乗じた電圧との加算値が設定上限
電圧に接近した段階より進相無効電流の供給を開始させ
、前記加算電圧が設定上限電圧に達したときに、配電系
統としての定電圧受電点と負荷点との間のインピーダン
スに発電装置出力電流を乗じた電圧と定電圧受電点電圧
とのベクトル和の大きさが定電圧受電点電圧の大きさに
等しくなるように制御することを特徴とする配電系統発
電装置の制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57057641A JPS58175931A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 配電系統発電装置の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57057641A JPS58175931A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 配電系統発電装置の制御方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58175931A true JPS58175931A (ja) | 1983-10-15 |
Family
ID=13061510
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57057641A Pending JPS58175931A (ja) | 1982-04-07 | 1982-04-07 | 配電系統発電装置の制御方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58175931A (ja) |
-
1982
- 1982-04-07 JP JP57057641A patent/JPS58175931A/ja active Pending
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