JPS59103528A - 自励式電力変換装置の制御方式 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は他の交流電源に連系する自励式電力変換装置の
制御方式に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来、異なる系統の交流電源を並列運転するには無効電
力の偏差で各交流電源間の電圧差を、有効電力の偏差で
各交流電源間の位相をそれぞれ制御することが知られて
いる。インバータ装置に代表される直流−交流電力変換
装置と電力系統を連系する場合は電力系統は制御できな
いので変換装置に自励式電力変換装置（以下電力変換装
置と略す）を用いて有効電力、無効電力を制御する方法
が採用される。第１図に電力変換装置の制御方式の従来
例を示す。

図中、１は直流電源で、直流電源１の直流出力は電力変
換装置２にょシ交流に変換され、変圧器３によシ所定の
電圧に変換され、開閉器４を介して電力系統５へ接続さ
れる。

制御回路１００ＦＣあっては電圧基準２１と電力変換装
置２に接続される変圧器３の２次検出電圧１２とを比較
し、その偏差２５＆は切替スイッチ２５を介して誤差増
幅器２４へ印加される。無効電力基準２２と無効電力検
出回路２３の出力を比較し、その偏差２５ｂは切替スイ
ッチ２５を介して誤差増幅器２４に印加され、誤差増幅
器２４の出力は電圧制御回路２６の入力となっている。

同様に、有効電力基準３１と有効電力検出回路３２の出
力を比較し、その偏差３３＆は誤差増幅器３３の入力へ
与えられ、誤差増幅器３３の出力はフェーズロックルー
ゾ（ｐｈａｓｅ　１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ　）いわゆる
ＰＬＬ回路３４０１つの入力“イ”となっている。３５
は分周器でＰＬＬ回路３４の出力周波数を分周し、その
出力はＰＬＬ回路３４の他の１つの入力１ハ”となる。

ＰＬＬ回路３４の他の１つの入力“口”には、電力系統
検出屯圧１３が位相基準として与えられる。

ここでＰＬＬ回路３４は周知の回路であるが簡単に説明
する。第２図はＰＬＬ回路３４のブロック図の１例であ
シ、ＰＬＬ回路３４の構成は位相誤差検出器ＰＩ（Ｄ　
、低域テ波器ＬＰＦそして電圧制御発振器ＶＣＯから構
成される。これ等各要素の概要を説明すると、位相誤差
検出器ＰＨＤは位相基準信号“口”と位相帰還信号ハ”
との位相差に比例した信号°二″を発生する。この位相
差に比例した信号”二”が低域ｐ波器ＬＰＦの入力とな
シ、この低域Ｆ波器ＬＰＦで高調波成分を除去すると共
に、位相誤差を増幅する。そして電圧制御発振器ｖＣＯ
は低域Ｆ波器ＬＰＦの出力ホ”に比例した周波数を出力
し、この電圧制御発振器ＶＣＯの出力１へ”は、分局器
３５へ接続される。分周器３５の段数をＮとすれば、電
圧制御発振器ＶＣＯの発振周波数は位相基準信号“口”
のＮ倍となる。

ここでＮは電力変換装置２のイン・ぐ−夕回路の相数に
よシ、任意の整数に選ばれる。分局器３５の出力は位相
誤差検出器ＰＨＤの位相帰還信号”ハ”となっているの
で、電圧制御発振器ｖＣＯの発振周波数は位相基準信号
”口”と位相帰還信号１ハ”との位相が一致するように
自動制御される。ここでＰＬＬ回路３４の１つの入力“
イ”の働きは、低域戸波器ＬＰＦへ信号を与えることに
より位相基準信号１０”と位相帰還信号１ハ”との位相
差を任意に設定可能となる。

再び第１図に戻シ、その動作の説明を行うと、ＰＬＬ回
路３４の位相基準信号“口”としては電力系統５の位相
が印加されているので、ＰＬＬ回路３４の出力周波数は
電力系統５の位相と同期し、従って電力変換装置２の位
相も電力系統５の位相と同期している。開閉器４が開の
状態ではスイッチ２５は偏差２５ｍを選択しておシ、変
圧器３の２次検出電圧１２が電圧基準２１に等しくなる
よう自動制御される。また誤差増幅器３３の入出力はス
イッチ３６で短絡されておシ、有効電力の偏差３３ｔｈ
による電力変換装置２の位相を制御する有効電力制御回
路は形成されていない。次に開閉器４を閉の状態にする
と、切替スイッチ２５は偏差２５ｂを選択し電力変換装
　　　　。

置２の無効電力が無効電力基準２２に等しくなるよう電
力変換装置２の出力電圧が自動制御される。

又、開閉器４を閉の状態にすると同時にスイ、チ３６が
開き誤差増幅器３３の入出力の短絡が解除され、電力変
換装置２の有効電力が有効電力基１ｐ　３１と等しくな
るよう電力変換装置２の電圧位相が自動制御される。

〔背景技術の問題点〕

かかる従来の電力系統に連系する自励式電力変換装置の
制御方式においては電力系統５が電力変換装置２に対し
て大容量の場合（いわゆる電力系統が強い場合）は電力
変換装置２の無効電力制御による電力系統５の電圧安定
化に対する効果が低いにも拘らず有効電力と無効電力を
電力変換装置２の定格容量Ｐの範囲で各々独立に制御を
行なう方式がとられておシ、電力変換装置２の制御系が
複雑であるという欠点がちりたＯ 〔発明の目的〕 本発明の目的はこの点にかんがみ、電力変換装置２に比
較して大容量の他の交流電源と連系運転される反流連系
システムにおいて電力変換装置２の無効電力制御系の基
準信号を簡略化し、電力変換装置２の定格容量の許容値
内で電力系統５の無効電力を補償するに適した自励式電
力変換装置の制御方式を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はこの目的を達成するために自励式電力変換装置
の無効電力制御系の無効電力基準値を自励式電力変換装
置の定格容量（位相電力許容量）Ｐに対し、有効電力の
基準値Ｗｒ、、に応じて変化する演算値／ｐ−π７とし
、前記直流電ｊから自励式電力変換装置を介して有効電
力を他の交流電源に供給している場合は前記演算値／７
；−７なる無効電力を自励式電力変換装置から他の交流
電源に供給し、又、他の交流電源から自励式電力変換装
置を介して有効電力を直流電源に供給している場合は前
記演算値〆ｐ”−＋ζ？なる無効電力を他の交流電源か
ら自励式電力変換装置に供給するように前記自励式電力
変換装置を制御するようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第３図を参照して説明する。こ
の第３図では、第１図と同符号のものは同一機能のもの
であるからそれらの説明は省略する。第３図で第１図と
異なる点は、無効電力基準２２の代わシに有効電力基準
３１の出力信号３１ａを入力とする演算回路４１の出方
信号４１ｍが接続されている点であシ、有効電力の基準
値に応じて演算された値で電力変換装置２の無効電力を
制御している。開閉器４が開の状態では、変圧器３の２
次検出電圧１２が電圧基準２１に等しくなるよう電力変
換装置２が自動制御される。

次に開閉器４を閉の状態にすると同時にスイッチ２５は
偏差２５ｂを選択し電力変換装置２の無効電力が演算回
路４ノの出力信号４１ａに等しくなるよう、電力変換装
置２の出力電圧が自動制御される。

一般に電力系統５の負荷は遅れ力率であるため電力系統
５の負荷率が高い場合は電力系統５は有効電力も無効電
力も必要とし、又、電力系統５の負荷率が低い場合は電
力系統５は有効電力も無効電力も余剰状態である。すな
わち、電力変換装置２の有効電力制御、無効電力制御は
電力系統５に対して共に送電か受電の電力の流れが同一
方向となる制御を行なうことになる。

ところが電力変換装置２には許容できる電力の上限値が
あフ、送電あるいは受電できる定格電力ｉＰ、この時の
有効電力をＷ、無効電力をＱとすると ＩＰＩ≧Ｙ４耳マ　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・（１）なる関係が成シ立つ。従って有効電力基準３
１の設定をＷｒｅ、とするとこの時の無効電力Ｑの上限
値Ｑ１ｉｍｉｔは　　。

ｌ　Ｑｌｉｍｉｔ　ｌう１戸１ζ７　　・・・・・・・
・・叫・・（２）で示される。

又、電力系統５が電力変換装置２に対して容量が大きい
場合は電力変換装置２の無効電力を制御することによる
電力系統５の電圧安定化に対する効果は低い。従って制
御回路をよシ簡略化し、かつ電力変換装置２の定格容量
内で可能な限シ電力系統５の無効電力を補償するよう制
御すれば良い。

ここで演算回路４１の具体例を第４図に示す。

有効電力基準３１の出力信号３１ｍを２乗演算回路４１
ノでｗｒ、ｆ’の演算を行い、その出方信号４１１ａを
電力変換装置２の定格電力換算値を２乗した基準信号４
１１ｂとの減算を減算回路４１２で行い、その出力信号
４１２＆を平方根演算回路４１３で演算を行い、その出
力信号４１３＆は有効電力基準３１の出力信号３１ａの
極性を判別する極性判別回路４１４の出力信号４１４＆
によシ制御されるスイッチ４１６を有する極性反転回路
４１５を介して出力信号４１ｈとなる。すなわち有効電
力基準３１の極性に合わせて無効電力制御基準となる出
力信号４１ｍを得る。

再び第３図に戻シ、電力変換装置２の無効電力制御系の
誤差増幅器２４は有効電力基準３ノの出力信号３１ａを
入力とする演算回路４１の出力信号４ノ＆と無効電力検
出回路２３の出力信号２３ｈが等しくなるよう制御する
。従って有効電力基準３１の出力信号３１ｍの極性が例
えば正で電力変換装置２から電力系統５へ有効電力を供
給しているとすると、無効電力も電力変換装置２から電
力系統５へ供給するよう制御され、又、有効電力基準３
１の出力信号３１ａの極性が負であれば電力系統５から
電力変換装置２へ有効電力を供給していると同時に無効
電力も電力系統５から電力変換装置２へ供給するよう制
御され、しかも電力変換装置２が送受する位相電力は常
に定格容量に制御されている。

前述の実施例では、無効電力制御量を決定する演算回路
４ノの入力を有効電力基準３１の出力信号３１ａによシ
行うようにしているが、第５図に示す本発明の他の実施
例のように有効電力検出回路３２の出力信号３２ｇで行
い、第４図の出力信号３１ｈの代わりに出力信号３２ａ
を入力として、極性判別回路４１４の極性判別を有効電
力基準３１の出力信号３１ａの検出極性に対し、反転す
れば本発明と同様の作用が得られる。又、有効電力の検
出は交流側ばが９でなく電力変換装置２の直流入力側で
行っても同様の作用が得られる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば電力変換装置２に与える基準信号
は有効電力基準３１のみで良く、交流連系システムにお
ける制御信号を簡略化することができる上、電力変換装
置２を常に定格容量で運転するため、効率的な運転を行
うことができ、電力系統５が必要としている、あるいは
余剰としている無効電力を電力変換装置２の定格容量の
許容値分を補償することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の交流連系システムの制御方式を示すブロ
ック図、第２図は第１図のＰＬＬ回路の具体的な回路構
成図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第
４図は第３図の演算回路の具体的な回路構成図、第５図
は本発明の他の実施例を示すプロ、り図である。 ノ・・・直流電源、２・・・自励式電力変換装置、３・
・・変圧器、４・・・開閉器あるいはし中断器、５・・
・電力系統、１１・・・出力電流、１２−・・変圧器３
０２次検出電圧、１３・・・電力系統検出電圧、２１・
・・層圧基準、２２・・・無効電力基準、２３・・・無
効電力検出回路、２３ａ・・・出力信号、２４・・・誤
差増幅器、２４＆・・・出力信号、２５・・・切替スイ
。 チ、２５ａ、２５ｂ・・・偏差、２６・・・電圧制御回
路、３１・・・有効電力基準、３２・・・有効電力検出
回路、３１ｍ、３２ｇ・・・出力信号、３３・・・誤差
増幅器、３４・・・ＰＬＬ回路、３５・・・分周器、３
６・・・スイッチ、４ノ・・・演算回路、４ノ＆・・・
出力信号、４１ノ・・・２乗演算回路、４１１ｈ、４１
２＊ｅ４１３＊、４１４ｈ−−−出力信号、４１１ｂ−
・・基準信号、４１２・・・減算回路、４１３・・・平
方根演算回路、４１４・・・極性判別回路、４１５・・
・極性反転回路、４１６・・・スイッチ。 第２図 、９，５ 第４図 ｆ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直流電源の出力を交流に変換する自励式電力変換装置が
   他の交流電源に接続され、この交流電源の無効電力、有
   効電力を前記自励式電力変換装置によって制御する電力
   変換システムにおいて、無効電力制御系の無効電力の基
   準値を自励式電力変換装置の定格容量（皮相電力許容量
   ）Ｐに対し、有効電力の基準値ｗｒｅｆに応じて変化す
   る演算値〆−７＝７とし、或は自励式電力変換装置の入
   力又は出力の有効電力Ｗを検出して演算値〆ｐ”−ｗ’
   として前記直流電源から自励式電力変換装置を介して有
   効電力を前記交流電装置から交流電源に供給し、又交流
   電源から自励式電力変換装置を介して、有効電力を直流
   電源に供給している場合は、前記演算値メｐ’−ｗ、、
   ン又はＶ／ｖ［扉７なる無効電力を交流電源から自励式
   電力変換装置に供給するように前記自励式電力変換装置
   を制御するようにしたことを特徴とする自励式電力変換
   装置の制御方式。