JPS59153426A - 自励式電力変換装置の運転方法 - 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、他の交流電源と連系運転される交流連系シス
テムに係り、特に交流電源の電圧変動時においても安定
に所定の無効酸カを供給し、交流電源の事故時において
は特定の負荷に曳カを供給するに適した自励式電力変換
装置の運転方法に関する。

〔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
１（ｊ、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
換装置と略称する）を用いて、有効電ツバ無効電力を制
御する方法が採用される。

第１図に、従来の′ｒに力変換装置の制御方法を示すブ
ロック図を表わす。

直流′電源１の直流出力はＢｔ、力変換装置２により交
流に変換され、変圧器３により所輩の電圧に変換され、
開閉器４を介しで電力系統５へ接続される。

制御回路１００においては、屯圧基１２１と電力変換装
置２に接続される変圧器３０２次検出慮圧１２とを比較
し、その偏差２５ａは切替スイッチかを介して誤差増幅
器２・１へ印加される。無効電力基準２２と変Ｊ１憚非
３の２次検出屯圧】２および変圧器３の２次検出電流１
１より無効電力を検出する無効電力検出回路器との出力
を比較し、その偏差２５ｂは切替スイッチ２４を介して
誤差増幅器勢に印加され、誤差増幅器Ｕの出力は電圧制
御回路あの入力となっている。

同様江、有効電力基準３１と変圧器３０２次検出電圧１
２および変圧器３の２次検出電流１１より有効゛出力を
検出する有効電力検出回路３２の出力とを比較し、その
偏差３３ａは誤差増幅器３３の入カベ与え、誤差増幅器
：３３の出力の出力はフェーズロックループ（Ｐｈａｓ
ｅ　１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ）いわゆる１）　Ｌ　Ｌ回
路３４の１つの人力°゛イ”となっている。３５は分周
器でＰ　Ｌ　’Ｊ　（＋”　：’、”　”　ａの出力周
波数を分周し、その出力はＰＬ”、−１１路３４）他の
１　つの入力′ハ″となる。Ｐ　Ｉ、　Ｌ回路；）、ｐ
仙の１つ二、力”１口”には、電力系統検出電圧１３が
位相基糸として与えられる。

とこで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のブロック図の一例
である。Ｐ　Ｌ　Ｌ回路３４の構成は位相誤差検出器Ｐ
ＨＤ、低域ｆ２波器ＬＰＦそして電圧制御発振器ＶＣＯ
から構成される。これ等各便素の概要を説明すると、位
相誤差検出器Ｐ　ＨＤは位相基準信号゛′ロバと位相帰
還信号パハ”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ｆ：Ｉ波器ＬＰ
Ｆの人力となり、この低域ｄ′１波器ＬＰＦで１％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ｆｉ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ＶＣ
Ｏの出力“へ”は分周器３５へ与えられる。分周器３５
の段数′ｆｃＮ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Ｔｌ　、　ＩＩのＮ倍となる。

ここでＮは電力変換装置２のインノ々−タ回路の相数に
より、任意の整数に選ばれる。

分周器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■ＣＯの発振
周波数は位相基準１ぎ号゛′口″と位相帰還信号パハ″
′との位相が一致するように自動制御される。

ここでＰＬＬ回路馴の１つの入力イ″の働きは、低域σ
４波５ＬＰＦへ信号を与えることにより、位相基準信号
口”と位相帰還信号ハ”との位相差を任意に設定可能と
なる。

再び第１図の動作説明に戻る。ＰＬＬ回路回路３佼０ されているので、ＰＬＬ回路あ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ｆｆ２０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５は偏差２５ａを選択
しており、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３
３０人出力はスイッチ：３６で短絡されており、有効電
力の偏差３３ａによる電力変換装置２０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δ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。

また、開閉器４を閉の状態にすると同時にスイッチ３６
が開き、誤差増幅器３３０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準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。

しかして、本発明の詳細な説明では有効電力は特に関係
がないので、１ン、下の説明では電力変換装置２と′重
力系統５の電圧位相が全く等しいとする。

いｔ、ｔｉｔ力変換装置２の出力電圧２１１をＥｌ　電
力系統５との連系点の′電圧すなわち変圧器３の２次′
戊圧１４をＥ２とすると、変圧器３には第３図のベクト
ルのＥｌ−Ｅ２の電圧が印加されることになり、変圧器
３を流れる電流ＩＬは変圧器３のインピーダンスをリア
ククンス分のみと考えると、電圧ベクトルＩＺｚ＋　Ｅ
２に対して９０°位相の遅れたはクトル峠で表わされる
。

この時の電力は無効目（力であり、電力変換装置ｄ２の
出力ｒ比圧副脚は無効電力の授受を′ｒｆなうことにな
る。ＡＩ／−１換えれば′電力変換装置２の無効′市力
制醐Ｉｔ／こよる電力系統５との無効中、力の授受は、
連系点の電圧の安定化を行なうことができる。すなわち
、電力系統５の′電圧が所定直よりも小であれば無効１
Ｆ〜力基準２２に所定の指令を与え、電力変換装置２か
ら電力系統５へ無効電力を供給することにより、連系点
の電圧を上げることができ、電力系統５の１７．圧が所
定値よりも犬であれば、その逆が行なわれることになる
。すなわち、電力系統５の電圧は変えられないものとす
ると、電力変換装置樅２の電圧を変化婆せることにより
、両電源間の無効電力を制御することができる。

〔背景技術の問題点〕

ところが電力変換装置２に対して電力系統５の容量−が
非常に大きい場合、所謂交流電源が強い場合は、′電力
変換装置２の無効′電力制御を行なっても、連系点の電
圧の安だ化に対する寄与度は小さい。その上、かかる第
１図に示す従来の方式は、電力系統５の電圧の急変に対
しては無効亀ツノ検出回路乙に無効電力を演算する回路
が必要なため、この演−鱒回路の遅れが生じて（７まい
、航力変換装装置２の出力電圧制御１磯北も浮れ−Ｃし
まう。

この出力電圧制御機能の遅れは第３図に示す電圧兼合−
党　によって生じる電流′ＸＬの急変を生２ じ、電力系統５の電圧の急変量によっては電力変換装置
ｉ＆、　２の保護」二周知とされる過電流検出値に達し
てし甘い、電力変換装置２が保護連動動作をし、停止し
でし甘う欠点が生じる。

また、開閉器４の操作と同時に切替スイッチ局で電力変
換装置２の出力電圧制御と無効電力制御の切り替えを行
なうため、開閉器４の開閉動作時に、電力変換装置２の
電力、特に無効電力の急変を余儀なくされてしまう欠点
が生じる。

〔発明の目的〕

本発明ケよ、この点に鑑み所謂強い他の交流電源と連系
運転される交流部系システムにおいて、重力系統５の電
圧の急変に対しても安定に動作を続け、また開閉器４の
開閉動作時における連系点の電圧の急変を抑え、しかも
電力系統５の事故時において速やかに開閉器４を開放し
て所定の負荷のみの単独負荷運転に移行することができ
る自励式・１ｉ〕力変換装置の運転方法を陽供すること
を、その目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、直流鶏、源の出力を交流に変換する自励式電
力変換装置が開閉器を介して他の交流電源に接続され、
この交流電源の無効電力、有効′重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、 前記自励式電力変換装置の出力電圧制御系の電圧基準を
所定の設定値と前記交流電源電圧検出値のいずれかを選
択する選択回路を備え、前記交流電源の電圧が所定の範
囲内であれば、前記交流′屯源屯圧検出値を電圧基準に
選択し、この交流電源電圧検出値と前記自励式電力変換
装置の出力電圧検出値と無効′重力制御回路の制御偏差
とを入力とする電圧制御回路の出力信号により、前記自
励式電力変換装置の出力電圧を制御するとともに、 前記交流電源の電圧が所定の範囲外であれば、前記開閉
器を開放して前記無効電力制御回路および有効電力制御
回路を停止させ、前記所定の設定値を電圧基準に選択し
、この所定の設定値と前記自励式電力変換装置の出力電
圧検出値を入力とする前記電圧制御回路の出力信号によ
シ、前記自励式Ｔｌτ１力変換突変換装出力電圧を制御
する自励式１４を力変換装置の運転方法である。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第４図にその構成を示すブロック図
により説明する。

８Ｂ　４図において、第１図と回し符号のものは同一機
能をそなえるものである。

この実施例（第４図）で従来（第１図）と相異する点は
次のとおり。すなわち、誤差増幅器別の′ｆ１）、圧基
準よして電力系統検出１孔圧１３あるいは’ｉｆｆ、圧
基準２１の一方を選択する切替スイッチ４２を介し２て
選択された基準信号４２ａとｊｔｔ力変換装置Ｋ２の出
力倹１１冒１ｊ、Ｉ：Ｅ　１５および無効電力料０１１
ｊのための誤差増幅器４３の出力信号４３ａを人力とし
ている点である。

では１．＋：究明の作用を述べる。

第４図において、′ｄに力系統５が所定の範囲内で確立
していれば電力系統検出ｒ１ｉ、圧１３を入力とする電
圧判別回路４１により、切替スイッチ・１２はｓｔ力糸
系統検出電圧１３選択して、′Ｆｂ−圧制ｎ［１１系の
基準信号・１２ａとし−７でいる。

開閉器４が開の状態、つまυ電力変換装置２が負荷６の
みに電力を供給している状態では、誤差増幅器３３　、
４３ともその入出力はそれぞれスイッチ３６　、４４に
より短絡されていて有効電力、無効電力制御系とも機能
を停止しており、誤差増幅器２４は基準信号４２ａと電
力変換装置２の出力検出電圧１５の偏差２４ａを入力と
して電圧制御を行なう。すなわち、電力変換装置２の出
力電圧が電力系統５の電圧に等しくなるよう自動側＠ｊ
される。

この状態で開閉器４を投入すると、′電力変換装置２の
出力電圧２１１と電力系統５の電圧が等しいため両者の
電圧差による無効電力の授受がないから、連系点の電圧
の変動を抑えることができる。

誤差増幅器３３　、４３は各々のスイッチ３６　、７１
４が開放されると図示されない起動回路により、緩やか
に所定の有効＞（ｊ力、無効ｉｔｔ制御を行なうよう動
作する。

誤差増幅器４３の出力信号４３ａは基準信号４２ａと１
に力変換装置２の出力検出電圧１５の加算点に与えられ
、無効′ルカ制御量で電圧制御系の偏差２４ａを補（Ｅ
するように働き、結果として電力変換装置２とｍ力系統
５０間の無効電力の授受が無効電力基亭２２に等しく々
るよう自動制御される。

また、重力系統５の電圧が急変しても電圧制御系の基準
信号・１２ａが瞬時に変化するため偏差２４　ａにより
、誤差増幅器２４が速応することができ、無効、・槻力
肘の変化は抑えられる。つ捷り、両電源間での直流の増
加が抑えられるため電力変換装置２が過電流検出して保
穫連動動作することも力い。

しかして、電力系統５が所定の範囲以−ヒに変動した場
合口１、電圧判別回路４］によりそれを検出して開閉器
４を開放動作させるとともに、切替スイッチ４２を電圧
基準２１ＶＣ切り替えることにより電力に換装置２の出
力電圧２１１を５’ｔ’−電圧制御することかでき、負
荷６に安定した電力を供給することができる。

ところで、この実施例では′電力系統検出［１７圧１３
が％を定の範囲内であることを検出して、電圧判別回路
４１により切替スイッチ４２で電力系統検出耐圧１３を
選択させ、所定の範囲外であれば、電圧基亭２１を選択
するようにしたが、電力変換装置２の出力電圧制御範囲
に合わせて電圧判別回路４１による検出範囲を定めても
良い。

すなわち、電力系統５の一部分岐回路での一時的な短絡
事故が発生した場合でも、電力変換装置２の出力電圧制
御範囲を広くしておくことにより、電力変換装置２は電
力系統５の電圧に追従するため、過電流を検出すること
なく、動作し続けることができる。

寸た、切替スイッチ４２は、開閉器４が開放の状態では
負葡６に一定な電圧を供給するよう電圧基準２１全選択
させておいて、開閉器４０投入時に切替スイッチ４２を
切り替えて電力系統５の電圧に等しくなるよう制御させ
ても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、直流電源からの
直流を交流に変換する電力変換装置と他の異なる交流電
源を接続する交流連系システムにおいて、開閉器の投入
による連系時点での過渡的な無効′重力の授受を抑え、
連系点の電圧を変動させることなく、また、電力系統の
′間圧が角、変しても、ｉｊ圧制御系が速応することに
よって、不要な無効電ブ月社の授受が抑えられるため、
電力変換装置が過電流を検出することもなく動作ｌ〜続
けることができる。万一、紙力系統が事故を起こしても
、開閉器４を速やかに開放することによって定められた
負荷への１（）：力は絶えることなくイ↓（給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ｍは従来の交流連系システムの制萌１方式を示すブ
ロック図、第２図は第１図のＰ　Ｌ　Ｌｌコ１路の具体
的な回路構成図、第３図は無効′「出力の発生を説明す
るベクトル図、第４図は本発明の一実施例の構成を示す
ブロック図である。 １・・・直流電源、２・・・白励式策力変換装置ｆ（２
１１はその出力′ｒ）１、）−Ｅ）、３・・・変ＩＦ、
器、４・・・開閉器あるいｉＩｉ蝿断器、５・・・電力
系統、６・・・負荷、１１・・・出力電流、１２・・・
Ａ２圧器３の２次検出電圧、＋３・・・重力系統検出ｒ
ｉ、圧、１７１・・・変圧器３の２次′混圧、１５・・
・′に力変換装置２の出力検出電圧、２１・・・電圧基
準、２２・・・無効ポカ基準、詔・・・無効′電力検出
回路、２４・・・誤差増幅器、′２Ａａ・・・偏差、５
・・・切替スイッチ、２５　ａ　。 ′２５ｂ・・・偏差、２６・・・電圧制御回路、３］・
・・有効電力基準、３２・・・有効電力検出回路、３３
・・・誤差増幅器、３４・・・Ｐ　Ｌ　Ｉ、回路、３５
・・・分周器、３６・・・スイッチ、４１・・・電圧判
別回路、・１２・・・切替スイッチ、４：つ・・誤差増
幅器、４；３ａ・・出力信号、・１４・・・スイッチ。 出願人代理人　　猪　　股　　　清 第２図 第３図

Claims (1)

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′電力変電
   装置が１チｂ閉器を介して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ｉｔ℃力
   変換装置によって制御する重力変換システムにおいて、 前記自励式′重力変換装置の出力電圧制御系の′電圧シ
   ん（ｆｐ−を所定の設定値と前記聞流′市源電圧検出植
   のいずれかｆ：選択する選択回路を備え、前記交流電源
   の′醒、ＬＬが所定の範囲内であれば、前記交流市源醒
   土検出値を電圧基準に選択し、この交流ｒＬ源電電圧検
   出値前記自励式電力変換装置６の出）丁ｒｉＭ、圧検出
   値と無効抵力制御回路の制御偏差とを人力とする′電圧
   制御回路の出力信号により、前記自励式電力変換装置の
   出力電圧を制御するとともに、 前記交流電源の電圧が所定の範囲外であれば、前記開閉
   器を開放して前記無効区カ制御回路および有効電力制御
   回路を停市させ、前記所定の設定値を電圧基準に選択し
   、この所定の設定値と前記自励式電力変換装置の出力電
   圧検出値を入力とする前記電圧制御回路の出力信号によ
   り、前記自励式′Ｅに力変換装置の出力電圧を制御する
   ことを特徴とする自励式電力変換装置の運転方法。