(57)【要約】【課題】自励式無効電力補償装置を構成する二台のインバータ間に発生する循環電流を抑制する。【解決手段】並列接続した非同期の二台のインバータ間に、高周波の循環電流を抑制するリアクトルを接続して構成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器部と電力変換器部からなり、該電力変換器部を構成する並列接続した非同期の二台のインバータ間に、高周波の循環電流を抑制するリアクトルを接続して構成したことを特徴とする自励式無効電力補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自励式無効電力補償装置（以下、STAOCOMという。）を構成する二台のインバータ間に発生する循環電流を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電など自然エネルギーを利用する分散型電源が配電系統に大量導入された場合、系統電圧の変動が増大することが懸念される。特に、日射や風力の急変により、これらの出力は大きく変動する。
【０００３】
その影響による急激な電圧変動に対しては、変圧器のタップを切換えて電圧を調整する従来の電圧調整装置では対応できず、この問題を解決する装置としてＳＴＡＴＣＯＭなどの無効電力補償装置が有効と考えられる。
【０００４】
ＳＴＡＴＣＯＭは、高圧配電系統に接続されて、無効電力を無段階かつ高速に供給するものであり、無効電力が配電線を流れることで発生する電圧を利用して、配電線の電圧を調整する。無効電力はインバータで制御される。
【０００５】
インバータはサイリスタよりも高速動作が可能な半導体（ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ（炭化ケイ素ＭＯＳ型電界効果トランジスタ））を用いて構成されており、高速な無効電力出力制御によって急激な電圧変動を迅速に抑制することができる。（下記非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】［平成３１年４月１０日検索］インターネット＜URL：http://www.aichidenki.jp/products/catalog_pdf/a2-statcom.pdf＞
【０００７】
非特許文献１記載のＳＴＡＴＣＯＭの制御性能としては、高圧配電系統の電圧一定制御は、応答時間３０ｍｓ以内、無効電力一定制御は、応答時間３０ｍｓ以内、フリッカ抑制制御はフリッカ電圧（６Ｈｚ）４５％以下を実現している。
【０００８】
図２に従来のＳＴＡＴＣＯＭの主回路構成をブロック図で示す。ＳＴＡＴＣＯＭ１０１は、二台のインバータ１０２ａ，１０２ｂと制御ユニット１０３、連系用変圧器１０４、電圧検出器１０５を備えて概略構成されている。
【０００９】
二台のインバータ１０２ａ，１０２ｂは互いに並列接続されており、連系用変圧器１０４を介して高圧配電系統（以下、単に配電系統という）１０６に接続される。
【００１０】
制御ユニット１０３は電圧検出器１０５を介して配電系統１０６に接続されており、電圧検出器１０５にて配電系統１０６の（線間）電圧を検出し、配電系統１０６の電圧が目標電圧となるようにインバータ１０２ａ，１０２ｂを制御する。
【００１１】
インバータ１０２ａ，１０２ｂはＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのスイッチングによって、連系用変圧器１０４を介して無効電力を配電系統１０６に流し、配電線に無効電力が流れることによって発生する電圧を利用して、配電系統１０６の電圧を目標電圧に調整する。
【００１２】
インバータ１０２ａ，１０２ｂは無効電力を無段階で調節可能なため、きめ細かい電圧調整が可能となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
然るに、前記インバータ１０２ａ，１０２ｂは並列構成となっているので、互いに非同期とした場合、インバータ１０２ａ，１０２ｂ間に高周波の循環電流が流れる。
【００１４】
インバータ１０２ａ，１０２ｂ間に高周波の循環電流が流れることによって、インバータ１０２ａ，１０２ｂを構成するＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスで生じる導通損失を増大させることとなるので、好ましくない。
【００１５】
そこで従来は、インバータ１０２ａ，１０２ｂを構成する制御部（図示せず）の補償器（ゲイン）を理想の値よりも下げることで、循環電流の影響を抑制していた。
【００１６】
しかし、補償器（ゲイン）を理想の値よりも下げることによって、インバータ１０２ａ，１０２ｂの性能が低下する問題が発生する。
【００１７】
本発明は、前述の問題を解決できるものであり、インバータの制御性能を低下させることなく、循環電流の影響を抑制することのできる無効電力補償装置の構造に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１記載の発明は、変圧器部と電力変換器部からなり、当該電力変換器部を構成する並列接続した非同期の二台のインバータ間に、高周波の循環電流を抑制するリアクトルを接続して構成したことに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、インバータ内の制御部の調整が不要となるので、インバータの制御性能を低下させることなく、循環電流を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る自励式無効電力補償装置の主回路を示すブロック図である。
【図２】従来の自励式無効電力補償装置の主回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図１により説明する。図１において、１は配電系統２に接続される自励式無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ）であり、３ａ，３ｂはＳＴＡＴＣＯＭ１の電力変換器部を構成する二台のインバータである。
【００２２】
二台のインバータ３ａ，３ｂは互いに並列接続されており、非同期構成となっている。
【００２３】
４は配電系統２に接続される電圧検出器であり、５は電圧検出器４を介して配電系統２に接続され、配電系統２の配電線電圧を制御する制御ユニットを示している。
【００２４】
６ａ，６ｂは本発明の特徴的部分であるリアクトルを示している。各リアクトル６ａ，６ｂはインバータ３ａ，３ｂの出力側にそれぞれ一端を接続し、他端を他方のリアクトル６ｂ，６ａの一端に接続することで、互いに直列接続されている。
【００２５】
各リアクトル３ａ，３ｂ間の接続点には、変圧器部を構成する連系用変圧器７が接続されており、当該連系用変圧器７を介して配電系統２に接続されている。
【００２６】
以上のように構成されたＳＴＡＴＣＯＭ１の動作は図２で説明した従来のＳＴＡＴＣＯＭ１０１の場合と概ね同一である。つまり、制御ユニット５は電圧検出器４を介して配電系統２の（線間）電圧を検出し、配電系統２の電圧が目標電圧となるようにインバータ３ａ，３ｂを制御する。
【００２７】
インバータ３ａ，３ｂはＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのスイッチングによって、リアクトル６ａ，６ｂおよび連系用変圧器７を介して無効電力を配電系統２に流し、配電線に無効電力が流れることによって発生する電圧を利用して、配電系統２の電圧を目標電圧に調整する。
【００２８】
このとき、並列構成となっている非同期のインバータ３ａ，３ｂ間には高周波の循環電流が流れるが、インバータ３ａ，３ｂ間にはリアクトル６ａ，６ｂが直列接続されているので、循環電流はこのリアクトル６ａ，６ｂによって抑制される。
【００２９】
循環電流が抑制されることにより、インバータ３ａ，３ｂを構成するＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスで生じる導通損失が増大することを確実に防止することができる。
【００３０】
そして、この循環電流の抑制は、従来のように、インバータ３ａ，３ｂを構成する制御部内の補償器（ゲイン）を調節（ゲインを理想値より下げる）することなく実現できるので、インバータ３ａ，３ｂの制御性能の低下を招くことはない。
【００３１】
この結果、本発明に係るＳＴＡＴＣＯＭ１による配電系統２の電圧制御性能を従来のＳＴＡＴＣＯＭ１０１と比較して向上させることが可能となる。
【００３２】
具体的には、電圧一定制御の応答時間を２０ｍｓ以内に、無効電力一定制御の応答時間を２０ｍｓ以内に、フリッカ抑制制御のフリッカ電圧（６Ｈｚ）を３０％以下とすることが可能となった。
【００３３】
以上説明したように、本発明の自励式無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ）によれば、当該装置を構成する並列接続した二台のインバータ間に流れる循環電流を、両インバータ間にリアクトルを追加するという簡易な構成によって抑制できるので、従来のように、インバータの制御性能を低下させることなく、循環電流による弊害を確実に防止することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、並列接続した非同期のインバータを備えた各種機器に利用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１０１  自励式無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ）
２，１０６  高圧配電系統
３ａ，３ｂ，１０２ａ，１０２ｂ  インバータ
４，１０５  電圧検出器
５，１０３  制御ユニット
６ａ，６ｂ  リアクトル
７，１０４  連系用変圧器
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年9月8日(2020.9.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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