(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された無効電力補償装置であって、
前記無効電力補償装置が出力する電圧または前記電力系統を流れる電流に基づいて前記電力系統の電圧または電流を安定化させる複数の補償器と、
前記無効電力補償装置の補償容量分担のために割り当てられる前記複数の補償器の出力の優先順位ｎを決定する優先順位決定部と、
前記優先順位決定部が決定した優先順位により
Ｓn+1＝Ｓn−Ｖn（ｎ＝１，２，３，４・・・）・・・（１）
（ただし、Ｓn+1は前記無効電力補償装置の残容量、Ｓnは現在の前記無効電力補償装置の容量、Ｖnは優先順位をつけた前記複数の補償器のうちでｎ番目の補償器の出力電力）
なる算出式にて前記無効電力補償装置の出力を分担し、
この場合、Ｓn+1＜０であればＶn＝Ｓnとする分担量演算割当部とを有する制御手段を備え、
前記分担量演算割当部は、前記優先順位のうち同じ優先順位が複数ある場合、前記複数の同じ優先順位の補償器の出力電力Ｖnを
Ｖn＝Ｖnm＋Ｖn(m+1)＋・・・
（ただし、ｍは１、Ｖnmは優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍの出力電力、Ｖn(m+1)は優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍ＋１の出力電力、優先順位ｎ番目の補償器ｍ＋２以降も同じ）
なる計算式にて算出し、
この場合、式（１）においてＳn+1＜０であれば前記複数の同じ優先順位を有する各補償器の出力電力Ｖnmは、
Ｖnm＝Ｖnm／Ｖn＊Ｓn（ｍ＝１，２，３，４・・・）
により算出されることを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項２】
電力系統に接続され、前記電力系統の電圧または電流を安定化させる複数の補償器、優先順位決定部および分担量演算割当部を備えた無効電力補償装置の出力分担方法であって、
前記優先順位決定部は、前記無効電力補償装置の補償容量分担のために割り当てられる前記複数の補償器の出力の優先順位ｎを決定し、
前記分担量演算割当部は、前記優先順位決定部が決定した優先順位により
Ｓn+1＝Ｓn−Ｖn（ｎ＝１，２，３，４・・・）・・・（１）
（ただし、Ｓn+1は前記無効電力補償装置の残容量、Ｓnは現在の前記無効電力補償装置の容量、Ｖnは優先順位をつけた前記複数の補償器のうちでｎ番目の補償器の出力電力）
なる算出式にて前記無効電力補償装置の出力を分担し、この場合、Ｓn+1＜０であればＶn＝Ｓnとし、
前記優先順位のうち同じ優先順位が複数ある場合、前記複数の同じ優先順位の補償器の出力電力Ｖnを
Ｖn＝Ｖnm＋Ｖn(m+1)＋・・・
（ただし、ｍは１、Ｖnmは優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍの出力電力、Ｖn(m+1)は優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍ＋１の出力電力、優先順位ｎ番目の補償器ｍ＋２以降も同じ）
なる計算式にて算出し、この場合、式（１）においてＳn+1＜０であれば前記複数の同じ優先順位を有する各補償器の出力電力Ｖnmを、
Ｖnm＝Ｖnm／Ｖn＊Ｓn（ｍ＝１，２，３，４・・・）
により算出することを特徴とする無効電力補償装置の出力分担方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の補償器を備えた無効電力補償装置であって、例えば複数の補償器の出力分担に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への対応などから太陽光発電、風力発電等の分散型電源の普及拡大が急速に進んでいる。今後、分散型電源が電力系統に大量に連系されるようになると、電力系統の電力品質に悪影響を及ぼすことが懸念されている。その電力品質の悪影響を補償するものに、図４のような自励式無効電力補償装置（ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ））あるいは電力用アクティブフィルタ等がある。
【０００３】
図４において、電力系統（配電系統）１０に接続された自励式無効電力補償装置１１（以下、無効電力補償装置１１と称す。）は、電力系統１０に一端が接続された連系変圧器１２、連系変圧器１２の他端に一端が接続されたリアクトル１３、リアクトル１３の他端に接続された自励式インバータ１４、および自励式インバータ１４を制御する制御回路１５を備えている。
【０００４】
制御回路１５には、図示省略の電圧検出器により検出される無効電力補償装置１１の出力電圧Ｖ、図示省略の電流検出器により検出される電力系統１０を流れる電流ＩＬおよび図示省略の電流検出器により検出される自励式インバータ１４の出力電流Ｉが入力される。制御回路１５は、これらの入力に基づいて自励式インバータ１４を制御する信号を生成する。
【０００５】
分散型電源の各々に対して図４のような装置を設置する場合、コスト面あるいは設置場所の問題があり、図４のような回路構成を変えずに、電圧変動、高調波電圧または電流、不平衡電圧または電流、フリッカ等を１台で対応可能な補償機能を有する多機能の無効電力補償装置が提案されている。
【０００６】
ただ、このような無効電力補償装置には出力できる容量に制限がある。このため、補償機能が増えたことにより、全ての補償機能で必要な補償量を出力するためには容量を増加させる必要があり、この場合、無効電力補償装置の大型化に伴ってコストが増えるなどの問題がある。この対策として、限られた無効電力補償装置の定格容量内で出力するための種々の出力分担方式が提案されている（例えば、特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開Ｈ０８−１１１９３７号公報。
【特許文献２】特開Ｈ１０−１１１７２５号公報。
【特許文献３】特開Ｈ１０−２４３５６１号公報。
【特許文献４】特開Ｈ１１−１８２９９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図５は、図４の前記制御回路１５の概略図である。
【０００９】
制御回路１５は、電圧変動補償演算部２０、高調波電圧（電流）補償演算部２１、不平衡電圧（電流）補償演算部２２、フリッカ補償演算部２３（以下、符号２０〜２３はまとめて補償器２０〜２３とも称す。）、分担量演算部２４、リミッタ部２５、加算器２６、ＡＣＲ２７およびＰＷＭ制御回路２８を備えている。
【００１０】
電圧変動補償演算部２０は、無効電力補償装置１１の出力電圧Ｖに基づいて電力系統１０の電圧変動を補償するような補償電流指令値を算出する。
【００１１】
高調波電圧（電流）補償演算部２１は、電力系統１０を流れる電流ＩＬに基づいて電力系統１０の高調波電圧（電流）を補償するような補償電流指令値を算出する。
【００１２】
不平衡電圧（電流）補償演算部２２は、電力系統１０を流れる電流ＩＬに基づいて電力系統１０が三相平衡化するような補償電流指令値を算出する。
【００１３】
フリッカ補償演算部２３は、無効電力補償装置１１の出力電圧Ｖ、電力系統１０を流れる電流ＩＬに基づいてフリッカを補償するような補償電流指令値を算出する。
【００１４】
分担量演算部２４は、所定の算出式により補償器２０〜２３が出力する出力電力を決定し、その結果をリミッタ部２５の各リミッタ２５ａ〜２５ｄに出力する。
【００１５】
リミッタ部２５は、リミッタ２５ａ〜２５ｄを備えており、分担量演算部２４により補償器２０〜２３に対するリミッタ２５ａ〜２５ｄの制限値が決定される。補償器２０〜２３の補償電流指令値は、リミッタ２５ａ〜２５ｄにより制限されて加算器２６に出力される。
【００１６】
加算器２６は、リミッタ２５ａ〜２５ｄの信号を全て加算した信号をＡＣＲ２７に出力する。
【００１７】
ＡＣＲ２７は、リミッタ部２５から加算器２６を介して出力された補償電流指令値と自励式インバータ１４の出力電流Ｉとの偏差信号に基づいて自励式インバータ１４の電圧指令を生成し、ＰＷＭ制御回路２８に出力する。
【００１８】
ＰＷＭ制御回路２８は、ＡＣＲ２７からの電圧指令に基づいてゲート信号を生成し自励式インバータ１４に送信する。
【００１９】
図５に示すような分担方式は、補償機能ごとに出力リミッタを設けるなどして、装置容量内で出力できるように、分担量演算部２４にて分担量を調整している。分担量演算部２４によって演算される分担の割合は、固定値または補償量と補償容量の総和の比とするなどして決めている。
【００２０】
従来の方式でもある程度の補償効果はある。しかし、設置箇所により補償したい事象は様々であり、どの補償機能にも補償量を割り振る場合、特に補償したい事象の補償効果まで下げてしまうという欠点があった。
【００２１】
本発明は、前記課題に基づいてなされたものであり、複数の補償器に対して有効に出力分担可能な無効電力補償装置またはその出力分担方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、前記課題の解決を図るために、電力系統に接続された無効電力補償装置であって、前記無効電力補償装置が出力する電圧または前記電力系統を流れる電流に基づいて前記電力系統の電圧または電流を安定化させる複数の補償器と、前記無効電力補償装置の補償容量分担のために割り当てられる前記複数の補償器の出力の優先順位ｎを決定する優先順位決定部と、前記優先順位決定部が決定した優先順位によりＳn+1＝Ｓn−Ｖn（ｎ＝１，２，３，４・・・）・・・（１）（ただし、Ｓn+1は前記無効電力補償装置の残容量、Ｓnは現在の前記無効電力補償装置の容量、Ｖnは優先順位をつけた前記複数の補償器のうちでｎ番目の補償器の出力電力）なる算出式にて前記無効電力補償装置の出力を分担し、この場合、Ｓn+1＜０であればＶn＝Ｓnとする分担量演算割当部とを有する制御手段を備え、
前記分担量演算割当部は、前記優先順位のうち同じ優先順位が複数ある場合、前記複数の同じ優先順位の補償器の出力電力ＶnをＶn＝Ｖnm＋Ｖn(m+1)＋・・・（ただし、ｍは１、Ｖnmは優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍの出力電力、Ｖn(m+1)は優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍ＋１の出力電力、優先順位ｎ番目の補償器ｍ＋２以降も同じ）なる計算式にて算出し、この場合、式（１）においてＳn+1＜０であれば前記複数の同じ優先順位を有する各補償器の出力電力Ｖnmは、Ｖnm＝Ｖnm／Ｖn＊Ｓn（ｍ＝１，２，３，４・・・）により算出されることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の無効電力補償装置の出力分担方法は、電力系統に接続され、前記電力系統の電圧または電流を安定化させる複数の補償器、優先順位決定部および分担量演算割当部を備えた無効電力補償装置の出力分担方法であって、前記優先順位決定部は、前記無効電力補償装置の補償容量分担のために割り当てられる前記複数の補償器の出力の優先順位ｎを決定し、前記分担量演算割当部は、前記優先順位決定部が決定した優先順位によりＳn+1＝Ｓn−Ｖn（ｎ＝１，２，３，４・・・）・・・（１）（ただし、Ｓn+1は前記無効電力補償装置の残容量、Ｓnは現在の前記無効電力補償装置の容量、Ｖnは優先順位をつけた前記複数の補償器のうちでｎ番目の補償器の出力電力）なる算出式にて前記無効電力補償装置の出力を分担し、この場合、Ｓn+1＜０であればＶn＝Ｓnとし、
前記優先順位のうち同じ優先順位が複数ある場合、前記複数の同じ優先順位の補償器の出力電力ＶnをＶn＝Ｖnm＋Ｖn(m+1)＋・・・（ただし、ｍは１、Ｖnmは優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍの出力電力、Ｖn(m+1)は優先順位ｎ番目の前記複数の同じ優先順位の補償器ｍ＋１の出力電力、優先順位ｎ番目の補償器ｍ＋２以降も同じ）なる計算式にて算出し、この場合、式（１）においてＳn+1＜０であれば前記複数の同じ優先順位を有する各補償器の出力電力Ｖnmを、Ｖnm＝Ｖnm／Ｖn＊Ｓn（ｍ＝１，２，３，４・・・）により算出することを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、複数の補償器に優先順位を設けている。そして、式（１）により無効電力補償装置の出力を複数の補償器に分担し、各補償器ごとに無効電力補償装置の残容量を計算し、最終的に無効電力補償装置の出力は無効電力補償装置の定格容量の範囲内で各補償器に分担される。また、Ｓn+1＜０のときは、該当する補償器の出力電力に制限をかけている。
【００２５】
これにより、無効電力補償装置の定格を超えずに優先順位に沿って割り当てることができ、必要な補償機能に最優先で無効電力補償装置の装置容量を割り当てることができるので、本来必要な補償機能が１００％補償できるようになる。また、補償機能が増えたとしても優先順位を指定するだけで簡単に無効電力補償装置の容量を分担することができる。
【００２８】
また、上記構成によれば、複数の補償器の優先順位のうち重複している優先順位があっても無効電力補償装置の容量を補償器に割り当てている。
これにより、優先順位が重複した場合でも、無効電力補償装置の容量を重複している補償器に割り当てることができる。
【００２９】
これにより、優先順位が重複した場合でも、無効電力補償装置の容量を重複している補償器に割り当てることができる。
【発明の効果】
【００３０】
請求項１、２の発明によれば、複数の補償器に優先順位を設けている。そして、式（１）により無効電力補償装置の出力を複数の補償器に分担し、各補償器ごとに無効電力補償装置の残容量を計算し、最終的に無効電力補償装置の出力は無効電力補償装置の定格容量の範囲内で各補償器に分担される。また、Ｓn+1＜０のときは、該当する補償器の出力電力に制限をかけている。
【００３１】
これにより、無効電力補償装置の定格を超えずに優先順位に沿って割り当てることができ、必要な補償機能に最優先で無効電力補償装置の装置容量を割り当てることができるので、本来必要な補償機能が１００％補償できるようになる。また、補償機能が増えたとしても優先順位を指定するだけで簡単に無効電力補償装置の容量を分担することができる。
【００３２】
また、複数の補償器の優先順位のうち重複している優先順位があっても無効電力補償装置の容量を補償器に割り当てている。
【００３３】
これにより、優先順位が重複した場合でも、無効電力補償装置の容量を重複している補償器に割り当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態における多機能補償を有する制御回路の構成図。
【図２】実施励１における制御回路の処理を説明するためのフローチャート。
【図３】実施励２における制御回路の処理を説明するためのフローチャート。
【図４】自励式無効電力補償装置の構成図。
【図５】従来の多機能補償を有する制御回路の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態における無効電力補償装置を図面等に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
図１は、本実施の形態における無効電力補償装置の制御回路３の構成図である。図５と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。図５と異なるのは、分担量演算部２４およびリミッタ部２５の代わりに優先順位決定部１および分担量演算割当部２が設けられていることである。なお、制御回路３が制御手段に相当する。
【００３７】
優先順位決定部１は、補償器２０〜２３に優先順位ｎをつけるものである。例えば、図１の場合、補償器が４つあるため１〜４（１が最優先）の優先順位をつける。
【００３８】
分担量演算割当部２は、優先順位決定部１が決定した優先順位に基づいて、後述する処理により無効電力補償装置の容量を補償器２０〜２３に割り当てるものである。
【００３９】
このような装置構成により下記の実施例１および２の処理が行われる。
【実施例１】
【００４０】
図２を用いて本実施例における分担量演算割当部２の処理を説明する。ここで、無効電力補償装置の定格容量をＳ、現在の無効電力補償装置の容量をＳn、優先順位ごとに割り当てた後の無効電力補償装置の残容量をＳn+1、優先順位をつけた各補償器の出力電力をＶnとする（ｎ＝１，２，３，４・・・）。
【００４１】
まず、ｎに最優先順位である１を代入する。また、現在の無効電力補償装置の容量Ｓ１に定格容量Ｓを代入する（ＳＴＥＰ１）。
【００４２】
次に、
Ｓn+1＝Ｓn−Ｖn（ただし、Ｓn+1≧０の場合）・・・（１）
式（１）により無効電力補償装置の容量は補償器２０〜２３に分担される。ｎ＝１であるから、残容量Ｓ2にＳ1−Ｖ1を代入する（ＳＴＥＰ２）。
【００４３】
次に、残容量Ｓ2が負か否かを判別し（ＳＴＥＰ３）、Ｓ2≧０の場合はＳＴＥＰ５に進む。Ｓ2＜０の場合は
Ｖn＝Ｓn・・・（２）
式（２）により当該補償器の出力電力に制限をかける。ｎ＝１であるから優先順位が１の補償器の出力電力Ｖ1にＳ1を代入する（ＳＴＥＰ４）。
【００４４】
次に、ｎに次の優先順位である２を代入する（ＳＴＥＰ５）。
【００４５】
次に、ｎが優先順位の最大値を超えたか否かを判別し（ＳＴＥＰ６）、ｎが優先順位の最大値を超えた場合は処理を終了し、そうでない場合はＳＴＥＰ２に戻りｎが最大値になるまでＳＴＥＰ２〜６の処理を繰り返す。
【００４６】
なお、本実施例では、補償器が４つの場合を説明したがｎ≧２の場合も適用可能である。
【００４７】
このように本実施例では、補償器２０〜２３に優先順位を設けている。そして、無効電力補償装置の容量を補償器２０〜２３に分担し、Ｓn+1＜０のときは、式（２）により該当する補償器２０〜２３の出力電力に制限をかけている。
【００４８】
これにより、無効電力補償装置の定格を超えずに優先順位に沿って割り当てることができ、必要な補償機能に最優先で無効電力補償装置の装置容量を割り当てることができるので、本来必要な補償機能が１００％補償できるようになる。また、補償機能が増えたとしても優先順位を指定するだけで簡単に無効電力補償装置の容量を分担することができる。
【実施例２】
【００４９】
優先順位決定部１にて優先順位をつけるが、このとき重複した優先順位が含まれていてもよい（例えば、１，２，２，３）。
【００５０】
図３に本実施例の処理を示す。実施例１と異なるのは、優先順位が重複している場合に行うＳＴＥＰ７〜１０の処理が付加されている点である。
【００５１】
ＳＴＥＰ１の後に、優先順位が複数か否かを判別する（ＳＴＥＰ７）。優先順位が重複していない場合は、ＳＴＥＰ２へ進む。一方、優先順位が重複している場合はＳＴＥＰ８へ進む。
【００５２】
ＳＴＥＰ７において、優先順位が重複している場合に、補償器の出力電力Ｖnを
Ｖn＝Ｖnm＋Ｖn(m+1)＋・・・（ｍは１とする）  ・・・・（３）
式（３）により算出する（ＳＴＥＰ８）。
ここで、Ｖnmは優先順位ｎ番目の補償器ｍの出力電力を示し、Ｖn(m+1)は優先順位ｎ番目の補償器ｍ＋１の出力電力を示す。ｍ＋２以降は省略しておりｎ番目の重複している補償器は全て加算される。
【００５３】
次に、ＳＴＥＰ３においてＳn+1＜０の場合はＳＴＥＰ７と同じ処理内容のＳＴＥＰ９へ進む。優先順位が重複していない場合は、ＳＴＥＰ５へ進む。一方、優先順位が重複している場合はＳＴＥＰ１０へ進む。
【００５４】
ＳＴＥＰ９において、優先順位が重複している場合に、
Ｖnm＝Ｖnm／Ｖn＊Ｓn（ｍ＝１，２，３，４，・・・）  ・・・（４）
式（４）により重複している優先順位の各補償器の出力電力Ｖnmを算出する（ＳＴＥＰ１０）。重複している優先順位の各々について式（４）の算出が行われる
【００５５】
このように本実施例では、補償器２０〜２３の優先順位のうち重複している優先順位があっても式（３）、（４）により無効電力補償装置の容量を補償器２０〜２３に割り当てている。
【００５６】
これにより、実施例１の効果に加えて優先順位が重複した場合でも、無効電力補償装置の容量を重複している補償器に割り当てることができる。
【００５７】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００５８】
１…優先順位決定部
２…分担量演算割当部
３，１５…制御回路
１０…電力系統
１１…無効電力補償装置
１２…連系変圧器
１３…リアクトル
１４…自励式インバータ
２０…電圧変動補償演算部
２１…高調波電圧（電流）補償演算部
２２…不平衡電圧（電流）補償演算部
２３…フリッカ補償演算部
２４…分担量演算部
２５…リミッタ部
２５ａ〜２５ｄ…リミッタ
２６…加算器
２７…ＡＣＲ
２８…ＰＷＭ制御回路
【図１】
0005454770.tif 000002
【図２】
0005454770.tif 000003
【図３】
0005454770.tif 000004
【図４】
0005454770.tif 000005
【図５】
0005454770.tif 000006