JPS6158018A - インバ−タの有効，無効電力制御方式 - Google Patents
インバ−タの有効，無効電力制御方式Info
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- JPS6158018A JPS6158018A JP59179223A JP17922384A JPS6158018A JP S6158018 A JPS6158018 A JP S6158018A JP 59179223 A JP59179223 A JP 59179223A JP 17922384 A JP17922384 A JP 17922384A JP S6158018 A JPS6158018 A JP S6158018A
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- Japan
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- inverter
- voltage
- output
- regulator
- power
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、系統連系運転を行なう電圧形自励インバー
タの制御系に関する。一般に、電圧形自 ′励インバー
タを電力系統に併入してその出力制御を行なう場合、有
効電力とともに無効電力の制御が行なわれる。この時、
これら有効電力と無効電力は系統や直流電源の変動また
は出力設定の変更に対し安定且つすみやかに応答し、系
統に外乱を与えることのないようにこれを極力抑制して
制御することが望まれる。
タの制御系に関する。一般に、電圧形自 ′励インバー
タを電力系統に併入してその出力制御を行なう場合、有
効電力とともに無効電力の制御が行なわれる。この時、
これら有効電力と無効電力は系統や直流電源の変動また
は出力設定の変更に対し安定且つすみやかに応答し、系
統に外乱を与えることのないようにこれを極力抑制して
制御することが望まれる。
出願人は、系統連系運転を行な５′ｉｒ；、玉形自励イ
ンバータシステムにおいて、有効電力と無効電力とを互
いに非干渉（独立）に制御する制御システムを既に提案
している（特願昭５８−８４２１２号）。
ンバータシステムにおいて、有効電力と無効電力とを互
いに非干渉（独立）に制御する制御システムを既に提案
している（特願昭５８−８４２１２号）。
この制御システムによれば、有効電力と無効電力をそれ
ぞれ分離して制御できるため、例えば従来のように有効
電力のみを変化させたい時に無効電力も有効電力の変化
とともに過渡的に変動してしまうといつ現象が無くなり
、過渡応答特性が大幅に改善される。これは、以下の如
き原理にもとづいている。
ぞれ分離して制御できるため、例えば従来のように有効
電力のみを変化させたい時に無効電力も有効電力の変化
とともに過渡的に変動してしまうといつ現象が無くなり
、過渡応答特性が大幅に改善される。これは、以下の如
き原理にもとづいている。
第５図はかかる有効電力、無効電力の非干渉制御システ
ムを示す基本構成図である。本システムは、直流電源１
１０発生する直流電圧をインバータ１２により適当な振
幅（大きさ）と位相とを持った交流電圧に変換し、この
交流エネルギーをトランス１３、リアクトル１４を介し
て電力系統１５に供給するものでおる。これをモデル化
して考えるなら、本システムは第６図の様に表わすこと
がテキる。これは、インバータおよび系統を符号２１゜
２２に示す電圧源でそれぞれ置き換え、その間にトラン
スおよびリアクトルなどを合成したリアクタンスＸが考
慮され、インバータ電圧Ｖｉの大きさと位相を変化させ
ることにより、このリアクトルＸに加わる電圧Ｖｘを制
御しインバータ出力の制御を行なう。このモデルにおけ
る電圧、’Ｅ流のベクトル図は第７図の様に表わされる
。そして、このようなシステムにおいて、無効電力を一
定に保ったまま有効電力のみを変化させる場合には、第
８図の様にインバータ電圧Ｖ１が制御される。
ムを示す基本構成図である。本システムは、直流電源１
１０発生する直流電圧をインバータ１２により適当な振
幅（大きさ）と位相とを持った交流電圧に変換し、この
交流エネルギーをトランス１３、リアクトル１４を介し
て電力系統１５に供給するものでおる。これをモデル化
して考えるなら、本システムは第６図の様に表わすこと
がテキる。これは、インバータおよび系統を符号２１゜
２２に示す電圧源でそれぞれ置き換え、その間にトラン
スおよびリアクトルなどを合成したリアクタンスＸが考
慮され、インバータ電圧Ｖｉの大きさと位相を変化させ
ることにより、このリアクトルＸに加わる電圧Ｖｘを制
御しインバータ出力の制御を行なう。このモデルにおけ
る電圧、’Ｅ流のベクトル図は第７図の様に表わされる
。そして、このようなシステムにおいて、無効電力を一
定に保ったまま有効電力のみを変化させる場合には、第
８図の様にインバータ電圧Ｖ１が制御される。
つまり、インバータ電圧Ｖｉの系統電圧ｖｓとの同相成
分をＶｄ、直交成分をＶ９としたとき、無効電力を一定
として有効電力を増減させるならば、第８図（Ａ）の如
＜ ｖｄを一定にしてＶ、のみを変化させればよく、ま
た、有効電力を一定に保つ場合は、同図（Ｂ）の如くＶ
ｑを一定にしてＶｄのみを変化させればよい。そこで、
有効電力と無効電力を制御す羞とき、有効電力（あるい
は有効電流Ｉｄ）とｖｑ、無効電力（あるいは無効電流
Ｉ、）とＶｄをそれぞれ対応させた第５図のような制御
系を構成することＫより、有効電力と無効電力とが互い
に分離して制御されることになる。
分をＶｄ、直交成分をＶ９としたとき、無効電力を一定
として有効電力を増減させるならば、第８図（Ａ）の如
＜ ｖｄを一定にしてＶ、のみを変化させればよく、ま
た、有効電力を一定に保つ場合は、同図（Ｂ）の如くＶ
ｑを一定にしてＶｄのみを変化させればよい。そこで、
有効電力と無効電力を制御す羞とき、有効電力（あるい
は有効電流Ｉｄ）とｖｑ、無効電力（あるいは無効電流
Ｉ、）とＶｄをそれぞれ対応させた第５図のような制御
系を構成することＫより、有効電力と無効電力とが互い
に分離して制御されることになる。
ところで、このような制御システムについて更に詳細に
検討してみると、系統とインバータ間のインピーダンス
は第６図の様なリアクタンス分のみでなく、一般的には
抵抗分が存在し、これが無視できない大きさの場合には
有効電力と無効電力とを分離して制御することができず
、初期の過渡応答性能が得られないという問題点がある
。つまり、上記提案によるものはインバータと系統間の
抵抗分を無視したものであり、検討の余地が残されてい
る。
検討してみると、系統とインバータ間のインピーダンス
は第６図の様なリアクタンス分のみでなく、一般的には
抵抗分が存在し、これが無視できない大きさの場合には
有効電力と無効電力とを分離して制御することができず
、初期の過渡応答性能が得られないという問題点がある
。つまり、上記提案によるものはインバータと系統間の
抵抗分を無視したものであり、検討の余地が残されてい
る。
従来、系統とインバータ間のインピーダンスのうち、リ
アクタンス分（Ｘ）に比較して抵抗分（ｒ）は小さいも
のとしてこれを無視することにより、有効電力Ｐ（或い
は有効電流Ｉｄ）とインバータ出力電圧Ｖｉの系統電圧
Ｖ５との直交成分■１、そして無効電力Ｑ（或いは無効
電流Ｉ、）とインバータ電圧Ｖｉの同相成分ｖｄとを一
対一に対応させ、Ｐ（或いはＩａＬＱ（或いは工ｑ）の
調節器出力を直接ｖ９．Ｖｄに相当する制ｇ２量として
扱′）制御系を構成していたのに対し、この発明は抵抗
分子を考慮した関係式をもとに■ｄ、■ｑｔ−求めるべ
く、Ｐ（或いはＩａ）、Ｑ（或いはＩ、）の調節器出力
に抵抗ｒとリアクタンスＸとの比α（−ｒ／Ｘ）を掛け
た制御量を求め、これをＰ（或いはＩａ）、Ｑ（或いは
■ｑ）の調節器出力にそれぞれクロスして加減算する回
路を付加することＫより、抵抗分が無視できないシステ
ムに対しても有効電力Ｐと無効電力Ｑを非干渉に制御で
きる制御システムを簡易に構成するものである。
アクタンス分（Ｘ）に比較して抵抗分（ｒ）は小さいも
のとしてこれを無視することにより、有効電力Ｐ（或い
は有効電流Ｉｄ）とインバータ出力電圧Ｖｉの系統電圧
Ｖ５との直交成分■１、そして無効電力Ｑ（或いは無効
電流Ｉ、）とインバータ電圧Ｖｉの同相成分ｖｄとを一
対一に対応させ、Ｐ（或いはＩａＬＱ（或いは工ｑ）の
調節器出力を直接ｖ９．Ｖｄに相当する制ｇ２量として
扱′）制御系を構成していたのに対し、この発明は抵抗
分子を考慮した関係式をもとに■ｄ、■ｑｔ−求めるべ
く、Ｐ（或いはＩａ）、Ｑ（或いはＩ、）の調節器出力
に抵抗ｒとリアクタンスＸとの比α（−ｒ／Ｘ）を掛け
た制御量を求め、これをＰ（或いはＩａ）、Ｑ（或いは
■ｑ）の調節器出力にそれぞれクロスして加減算する回
路を付加することＫより、抵抗分が無視できないシステ
ムに対しても有効電力Ｐと無効電力Ｑを非干渉に制御で
きる制御システムを簡易に構成するものである。
ここで インバータと系統間のインピーダンスに抵抗分
を考慮した場合の有効電力Ｐ（あるいは有効電流Ｉｄ）
および無効電力Ｑ（ちるいは無効電流工ｑ）と、インバ
ータ出力電圧Ｖｉのｄ、ｑ成分ｖｄ、Ｖ、 との関係に
ついて考察する。
を考慮した場合の有効電力Ｐ（あるいは有効電流Ｉｄ）
および無効電力Ｑ（ちるいは無効電流工ｑ）と、インバ
ータ出力電圧Ｖｉのｄ、ｑ成分ｖｄ、Ｖ、 との関係に
ついて考察する。
第２図は抵抗分を考慮した場合の系統連系インバータシ
ステムのブロックモデル図であり、第６図はそのベクト
ル関係を示すベクトル図である。
ステムのブロックモデル図であり、第６図はそのベクト
ル関係を示すベクトル図である。
この図をもとに、その関係式を求めると以下の様になる
。
。
なお、（１）式において、Ｍｉはインバータ電圧Ｚクト
ル、？、は系統電圧ベクトル、ｒは系統とインバータ間
の抵抗、Ｘは系統とインバータ間のリアクタンス、ｉは
出力電流ベクトルである。ここで、 と表わせば、（１）式より となる。さらに、 とおくと、 となり、Ｖｄｓ ｓ Ｖｑについて整理すると、となる
。こメで、工、に関し遅れを正にとり、−Ｉｑを新ため
てＩｑとおくと、 の関係が得られる。
ル、？、は系統電圧ベクトル、ｒは系統とインバータ間
の抵抗、Ｘは系統とインバータ間のリアクタンス、ｉは
出力電流ベクトルである。ここで、 と表わせば、（１）式より となる。さらに、 とおくと、 となり、Ｖｄｓ ｓ Ｖｑについて整理すると、となる
。こメで、工、に関し遅れを正にとり、−Ｉｑを新ため
てＩｑとおくと、 の関係が得られる。
ところで有効電力Ｐ、無効電力Ｑと電流Ｉｄｐ工、との
間には なる関係があるから、系統電圧■、一定の条件外ら電流
工ｄ、Ｉｑは電力Ｐ、Ｑと等価な量と云うことができる
。従って、Ｑ（工ｑ）を一定に保ってＰ（Ｉａ）のみを
変化させる場合は、（５）式よりｖｄ、Ｖｑともに変化
させる必要のあることがわかる。つまり、ｖｄ、ｖ、、
Ｉｄ＊ Ｉ。の各変化量をそれぞれΔＶｄ、ΔＶｑ、Δ
Ｉｄ、ΔＩｑとしたとき、Ｑ（Ｉｑ）一定の場合はｖｃ
ｔ 、 Ｖｑはそれぞれであり、変化分に注目すると、 の様に書き表わされる。
間には なる関係があるから、系統電圧■、一定の条件外ら電流
工ｄ、Ｉｑは電力Ｐ、Ｑと等価な量と云うことができる
。従って、Ｑ（工ｑ）を一定に保ってＰ（Ｉａ）のみを
変化させる場合は、（５）式よりｖｄ、Ｖｑともに変化
させる必要のあることがわかる。つまり、ｖｄ、ｖ、、
Ｉｄ＊ Ｉ。の各変化量をそれぞれΔＶｄ、ΔＶｑ、Δ
Ｉｄ、ΔＩｑとしたとき、Ｑ（Ｉｑ）一定の場合はｖｃ
ｔ 、 Ｖｑはそれぞれであり、変化分に注目すると、 の様に書き表わされる。
また、Ｐ（Ｉｄ）を一定に保ってＱ（Ｉｑ）を変化させ
る場合は、 となり、これら（７）、 （８）式をまとめると、が得
られる。
る場合は、 となり、これら（７）、 （８）式をまとめると、が得
られる。
以上より、抵抗分を考慮したときのＱ一定制御時、Ｐ一
定制御時のベクトル図はそれぞれ第４図（Ａ）、（Ｂ）
の如くなり、第８図（人）、（Ｂ）と比べ第１図はこの
発明の実施例を示すブロック図である。同図において、
１１，１２は電流調節器、２はベクトル演算器、６は電
圧、電流検出器、１１は直流電源、４１ ｐ ４２はア
ンプ、５は減算器、６゜７は加算器、１２はインバータ
、１３，１７は変圧器、１４はリアクトル、１５は電力
系統、１６は変流器である。
定制御時のベクトル図はそれぞれ第４図（Ａ）、（Ｂ）
の如くなり、第８図（人）、（Ｂ）と比べ第１図はこの
発明の実施例を示すブロック図である。同図において、
１１，１２は電流調節器、２はベクトル演算器、６は電
圧、電流検出器、１１は直流電源、４１ ｐ ４２はア
ンプ、５は減算器、６゜７は加算器、１２はインバータ
、１３，１７は変圧器、１４はリアクトル、１５は電力
系統、１６は変流器である。
すなわち、本システムの主回路部は第５図と全く同様で
あり、制御回路部に図示の如く一点鎖線で囲まれた部分
が付加されている点が特徴でちる。
あり、制御回路部に図示の如く一点鎖線で囲まれた部分
が付加されている点が特徴でちる。
第５図では、Ｉｄ、Ｉｑに対する調節器１ｉｙ１２の出
力を直接Ｖｑ 、 Ｖｄとして扱っているのに対し、こ
又では、ＶｄについてはＩｑの調節器１２からの出力と
、Ｉｄの調節器１１からの出力をアンプ４１によりα倍
（ｒ／Ｘ）ｌ、た値とを加算器６にて加算し、これに検
出器６を介して求められる系統電圧Ｖ、を加算器７にて
さらに加算して求める一方、ＶＱはＩｄに対する調節器
１１の出力からＩｑの調節器１２による出力をα倍した
脇を減算器５にて減算して求めるようにしている。こう
することにより、Ｐ（Ｉｄ）またはＱ（Ｉｑ）を変化さ
せるときは、先の（９）式の如（Ｖｄ、Ｖｑがともに変
化し、これによって、抵抗分が存在する（無視できない
）場合でもＰ、Ｑが非干渉に制御できることになる。
力を直接Ｖｑ 、 Ｖｄとして扱っているのに対し、こ
又では、ＶｄについてはＩｑの調節器１２からの出力と
、Ｉｄの調節器１１からの出力をアンプ４１によりα倍
（ｒ／Ｘ）ｌ、た値とを加算器６にて加算し、これに検
出器６を介して求められる系統電圧Ｖ、を加算器７にて
さらに加算して求める一方、ＶＱはＩｄに対する調節器
１１の出力からＩｑの調節器１２による出力をα倍した
脇を減算器５にて減算して求めるようにしている。こう
することにより、Ｐ（Ｉｄ）またはＱ（Ｉｑ）を変化さ
せるときは、先の（９）式の如（Ｖｄ、Ｖｑがともに変
化し、これによって、抵抗分が存在する（無視できない
）場合でもＰ、Ｑが非干渉に制御できることになる。
なお、こうして求められたｖｄ、Ｖｑからインバータの
出力すべき電圧の大きさ１Ｖｉｌと位相ψ（周波数）と
を求めるのは、従来と同様にベクトル演算器２を用いて
行なわれる。また、この実施例ではＶｄ、ｖｑを求める
に当たって電流調節器を用いるようにしたが、■５が一
定という条件を付ければ、この部分を有効電力Ｐ、無効
電力Ｑの各調節器に置き換えてもよいことは明らかであ
り、この場合は単にゲインが変わるだけにすぎない。
出力すべき電圧の大きさ１Ｖｉｌと位相ψ（周波数）と
を求めるのは、従来と同様にベクトル演算器２を用いて
行なわれる。また、この実施例ではＶｄ、ｖｑを求める
に当たって電流調節器を用いるようにしたが、■５が一
定という条件を付ければ、この部分を有効電力Ｐ、無効
電力Ｑの各調節器に置き換えてもよいことは明らかであ
り、この場合は単にゲインが変わるだけにすぎない。
この発明によれば、系統連系運転を行なう電圧形自励イ
ンバータシステムにおいて、インバータと系統間のイン
ピーダンスとして抵抗分が無視できない場合にも有効電
力と無効電力とを分離して制御することができ、過渡応
答性能を向上させることができる。しかも、この回路は
、従来抵抗分を無視した場合の有効電力と無効電力の非
干渉制御系に単にアンプと加減算器を付加しただけの簡
易な構成である。ここで、アンプのゲインはあらかじめ
リアクタンスと抵抗の各測定呟から求めてもよく、また
これを可変とし運転中に調整するようにしてもよいもの
である。
ンバータシステムにおいて、インバータと系統間のイン
ピーダンスとして抵抗分が無視できない場合にも有効電
力と無効電力とを分離して制御することができ、過渡応
答性能を向上させることができる。しかも、この回路は
、従来抵抗分を無視した場合の有効電力と無効電力の非
干渉制御系に単にアンプと加減算器を付加しただけの簡
易な構成である。ここで、アンプのゲインはあらかじめ
リアクタンスと抵抗の各測定呟から求めてもよく、また
これを可変とし運転中に調整するようにしてもよいもの
である。
第１図はこの発明の実施例を示すブロック図、第２図は
抵抗分を考慮した場合の系統連系インバータシステムを
示すブロックモデル図、第３図は第２図の電圧、電流ベ
クトルを示すベクトル図、第４図は第３図において有効
電力または無効電カ一定制御を行なった場合の電圧、電
流ベクトルを示すベクトル図、第５図は提案済みの有効
、無効電力非干渉制御システムを示す基本構成図、第６
図は抵抗分を考慮しない場合の系統連系インバータシス
テムを示すブロックモデル図、第７図は第６図の電圧、
電流ベクトルを示すベクトル図、第８図は第７図におい
て有効電力または無効電カ一定制御を行なった場合の電
圧、電流ベクトルを示すベクトル図である。 符号説明 １ｉ、１２・−・・・・電流調節器、２−・・・・・ベ
クトル演算器、６・・・・・・検出器、４１，４２・・
・・・・アンプ、５・・・・・・減算器、６，７・・・
・・・加算器、１１・・・・・・直流電源、１２・・・
・・・インバータ、１５，１７・・・・・・変圧器、１
４・・・・・・リアクトル、１５・・・・・・電力系統
、１６・・・−・・変流器、２１・・・・・・インバー
タモデル、２２・・・・・・系統そデル。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第２図 リ ２１４ン／、−一タ乏干“１し
−第 ３ 図 第 ４ 図 ”７９３ ％２ ”７６１ １１０
％３ ％２Ｖ＃第６図
抵抗分を考慮した場合の系統連系インバータシステムを
示すブロックモデル図、第３図は第２図の電圧、電流ベ
クトルを示すベクトル図、第４図は第３図において有効
電力または無効電カ一定制御を行なった場合の電圧、電
流ベクトルを示すベクトル図、第５図は提案済みの有効
、無効電力非干渉制御システムを示す基本構成図、第６
図は抵抗分を考慮しない場合の系統連系インバータシス
テムを示すブロックモデル図、第７図は第６図の電圧、
電流ベクトルを示すベクトル図、第８図は第７図におい
て有効電力または無効電カ一定制御を行なった場合の電
圧、電流ベクトルを示すベクトル図である。 符号説明 １ｉ、１２・−・・・・電流調節器、２−・・・・・ベ
クトル演算器、６・・・・・・検出器、４１，４２・・
・・・・アンプ、５・・・・・・減算器、６，７・・・
・・・加算器、１１・・・・・・直流電源、１２・・・
・・・インバータ、１５，１７・・・・・・変圧器、１
４・・・・・・リアクトル、１５・・・・・・電力系統
、１６・・・−・・変流器、２１・・・・・・インバー
タモデル、２２・・・・・・系統そデル。 代理人 弁理士 並 木 昭 夫 代理人 弁理士 松 崎 清 第２図 リ ２１４ン／、−一タ乏干“１し
−第 ３ 図 第 ４ 図 ”７９３ ％２ ”７６１ １１０
％３ ％２Ｖ＃第６図
Claims (1)
- 電力系統と連系運転される電圧形自励インバータにその
出力有効電力（電流）および無効電力（電流）をそれぞ
れ制御する調節器を設け、該各調節器を介してインバー
タ出力電圧の系統電圧との同相成分および直交成分また
はこれらと等価な量である制御量を導出するとともに、
該制御量からインバータの出力すべき電圧の大きさと位
相量とを演算し、該演算結果にもとづいてインバータの
有効、無効電力を制御する制御方式であつて、前記各調
節器出力側の各々にインバータと系統間のリアクタンス
と抵抗との比をゲインとしてもつアンプと、該アンプの
出力を調節器の出力にそれぞれクロスして加減算する加
減算器とを備え、該加減算器を介して前記制御量に相当
する量を得ることにより、インバータと系統間に存在す
る抵抗分が無視できない場合にも有効電力と無効電力と
を互いに独立に制御可能とすることを特徴とするインバ
ータの有効、無効電力制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59179223A JPS6158018A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | インバ−タの有効，無効電力制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59179223A JPS6158018A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | インバ−タの有効，無効電力制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6158018A true JPS6158018A (ja) | 1986-03-25 |
| JPH0527137B2 JPH0527137B2 (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=16062085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59179223A Granted JPS6158018A (ja) | 1984-08-30 | 1984-08-30 | インバ−タの有効，無効電力制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6158018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04367011A (ja) * | 1991-06-14 | 1992-12-18 | Hitachi Ltd | 電力変換方法及び装置 |
-
1984
- 1984-08-30 JP JP59179223A patent/JPS6158018A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04367011A (ja) * | 1991-06-14 | 1992-12-18 | Hitachi Ltd | 電力変換方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0527137B2 (ja) | 1993-04-20 |
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