(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相を有する電力系統に結合され、スイッチング素子を含み、受けた電力に基づいて前記電力系統へ無効電力を出力するための自励式変換器と、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電力系統を通して流れる電流を検出する第１の電流検出器と、
前記電力系統と前記自励式変換器との間に流れる電流を検出する第２の電流検出器と、
前記電圧検出器によって検出された電圧、前記第１の電流検出器によって検出された電流および前記第２の電流検出器によって検出された電流に基づいて前記スイッチング素子をスイッチングさせることにより、前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される前記無効電力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧検出器により検出された電圧に基づいて、前記電力系統の電圧を制御するための前記無効電流の第１の電流基準値を演算する第１の電流基準演算部と、
前記電圧検出器により検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流に基づいて前記電力系統における送電電力を演算し、演算した前記送電電力に基づいて前記無効電流の第２の電流基準値を演算する第２の電流基準演算部と、
前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値のいずれかを選択して最終電流基準値として出力するか、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える電流基準調整部と、
前記第２の電流検出器により検出された電流に基づいて、前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される無効電流を検出する無効電流検出部と、
前記無効電流検出部により検出された前記無効電流が前記電流基準調整部から出力された前記最終電流基準値になるように、前記自励式変換器から出力される電圧の電圧基準値を演算する電圧基準演算部と、
前記電圧基準値に基づいて、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項２】
前記電流基準調整部は、前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値の少なくとも一方を補正し、補正した前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力する請求項１に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項３】
前記電流基準調整部は、前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値の少なくとも一方を所定値に制限し、制限した前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力する請求項２に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項４】
前記自励式無効電力補償装置は、さらに、
前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される前記無効電力にバイアスを与えるための前記無効電流の第３の電流基準値を演算する第３の電流基準演算部を備え、
前記電流基準調整部は、前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値、前記第２の電流基準値および前記第３の電流基準値のいずれか１つを選択して最終電流基準値として出力するか、前記第１の電流基準値、前記第２の電流基準値および前記第３の電流基準値の少なくともいずれか２つを選択かつ合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える請求項１に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項５】
前記電流基準調整部は、前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値、前記第２の電流基準値および前記第３の電流基準値の少なくともいずれか１つを補正し、補正した各電流基準値を合成して最終電流基準値として出力する請求項４に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項６】
前記電流基準調整部は、前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値、前記第２の電流基準値および前記第３の電流基準値の少なくともいずれか１つを所定値に制限し、制限した各電流基準値を合成して最終電流基準値として出力する請求項５に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項７】
複数の相を有する電力系統に結合され、スイッチング素子を含み、受けた電力に基づいて前記電力系統へ無効電力を出力するための自励式変換器と、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電力系統を通して流れる電流を検出する第１の電流検出器と、
前記電力系統と前記自励式変換器との間に流れる電流を検出する第２の電流検出器と、
前記電圧検出器によって検出された電圧、前記第１の電流検出器によって検出された電流および前記第２の電流検出器によって検出された電流に基づいて前記スイッチング素子をスイッチングさせることにより、前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される前記無効電力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧検出器により検出された電圧に基づいて、前記電力系統の電圧を制御するための前記無効電流の第１の電流基準値を演算する第１の電流基準演算部と、
前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される前記無効電力にバイアスを与えるための前記無効電流の第２の電流基準値を演算する第２の電流基準演算部と、
前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値のいずれかを選択して最終電流基準値として出力するか、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える電流基準調整部と、
前記第２の電流検出器により検出された電流に基づいて、前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される無効電流を検出する無効電流検出部と、
前記無効電流検出部により検出された前記無効電流が前記電流基準調整部から出力された前記最終電流基準値になるように、前記自励式変換器から出力される電圧の電圧基準値を演算する電圧基準演算部と、
前記電圧基準値に基づいて、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項８】
複数の相を有する電力系統に結合され、スイッチング素子を含み、受けた電力に基づいて前記電力系統へ無効電力を出力するための自励式変換器と、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記電力系統を通して流れる電流を検出する第１の電流検出器と、
前記電力系統と前記自励式変換器との間に流れる電流を検出する第２の電流検出器と、
前記電圧検出器によって検出された電圧、前記第１の電流検出器によって検出された電流および前記第２の電流検出器によって検出された電流に基づいて前記スイッチング素子をスイッチングさせることにより、前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される前記無効電力を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記電圧検出器により検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流に基づいて前記電力系統における送電電力を演算し、演算した前記送電電力に基づいて前記無効電流の第１の電流基準値を演算する第１の電流基準演算部と、
前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される前記無効電力にバイアスを与えるための前記無効電流の第２の電流基準値を演算する第２の電流基準演算部と、
前記電圧検出器によって検出された電圧および前記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値のいずれかを選択して最終電流基準値として出力するか、前記第１の電流基準値および前記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える電流基準調整部と、
前記第２の電流検出器により検出された電流に基づいて、前記自励式変換器から前記電力系統へ出力される無効電流を検出する無効電流検出部と、
前記無効電流検出部により検出された前記無効電流が前記電流基準調整部から出力された前記最終電流基準値になるように、前記自励式変換器から出力される電圧の電圧基準値を演算する電圧基準演算部と、
前記電圧基準値に基づいて、前記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部とを含む、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に関し、特に、電力系統に用いられる自励式無効電力補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＴＡＴＣＯＭ(Static  Synchronous  Compensator）、ＳＶＧ（Static  Var  Generator）あるいは自励式ＳＶＣ（Static  Var  Compensator）などと呼ばれる自励式無効電力補償装置は、系統無効電力を制御することによって系統の安定度を向上させるために導入されることが多い。自励式無効電力補償装置は、定常運転時の系統の安定度を向上させる場合のみならず、系統事故中および事故除去後といった系統の過渡的な安定度の向上にも有効である。
【０００３】
上記目的を達成するため、自励式無効電力補償装置の制御部は一般に以下のように構成されている。すなわち制御部は、系統電圧が所望の系統電圧指令に追従するように無効電流指令を出力する電圧制御ループ（主ループ）と、電力変換器の出力電流がこの無効電流指令に追従するように電力変換器の出力電圧を制御する電流制御ループ（従ループ）とを有している。
【０００４】
たとえば非特許文献１には、ＳＴＡＴＣＯＭにおける制御部が、過渡的な動揺の第１波における同期化力向上のためのＡＶＲ（アベレージ・ボルテージ・レギュレータ）制御、および第２波以降の動揺を抑えるためのＰＳＳ（パワー・システム・スタビライザ）制御を行なう構成が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】平成３年度電気学会、電力・エネルギー部門大会、ｐｐ．６８３−６８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのＡＶＲ制御およびＰＳＳ制御は、必ずしも制御方向が互いに一致するような動きをするわけではない。しかしながら、非特許文献１に記載の構成では、ＰＳＳ制御の出力およびＡＶＲ制御の出力を単に加算しているため、ＡＶＲ制御およびＰＳＳ制御が互いを相殺するように動作しているときに、制御ゲインが小さくなり、無効電力が小さくなってしまう。このような場合でもＳＴＡＴＣＯＭからある程度の大きさの無効電力を出力するためには、ＳＴＡＴＣＯＭの容量を大きくする必要があるが、ＳＴＡＴＣＯＭが大型化してしまう。
【０００７】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、十分な無効電力を出力し、かつ小型化を図ることが可能な自励式無効電力補償装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる自励式無効電力補償装置は、複数の相を有する電力系統に結合され、スイッチング素子を含み、受けた電力に基づいて上記電力系統へ無効電力を出力するための自励式変換器と、上記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、上記電力系統を通して流れる電流を検出する第１の電流検出器と、上記電力系統と上記自励式変換器との間に流れる電流を検出する第２の電流検出器と、上記電圧検出器によって検出された電圧、上記第１の電流検出器によって検出された電流および上記第２の電流検出器によって検出された電流に基づいて上記スイッチング素子をスイッチングさせることにより、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される上記無効電力を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記電圧検出器により検出された電圧に基づいて、上記電力系統の電圧を制御するための上記無効電流の第１の電流基準値を演算する第１の電流基準演算部と、上記電圧検出器により検出された電圧および上記第１の電流検出器によって検出された電流に基づいて上記電力系統における送電電力を演算し、演算した上記送電電力に基づいて上記無効電流の第２の電流基準値を演算する第２の電流基準演算部と、上記電圧検出器によって検出された電圧および上記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、上記第１の電流基準値および上記第２の電流基準値のいずれかを選択して最終電流基準値として出力するか、上記第１の電流基準値および上記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える電流基準調整部と、上記第２の電流検出器により検出された電流に基づいて、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される無効電流を検出する無効電流検出部と、上記無効電流検出部により検出された上記無効電流が上記電流基準調整部から出力された上記最終電流基準値になるように、上記自励式変換器から出力される電圧の電圧基準値を演算する電圧基準演算部と、上記電圧基準値に基づいて、上記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部とを含む。
【０００９】
またこの発明の別の局面に係わる自励式無効電力補償装置は、複数の相を有する電力系統に結合され、スイッチング素子を含み、受けた電力に基づいて上記電力系統へ無効電力を出力するための自励式変換器と、上記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、上記電力系統を通して流れる電流を検出する第１の電流検出器と、上記電力系統と上記自励式変換器との間に流れる電流を検出する第２の電流検出器と、上記電圧検出器によって検出された電圧、上記第１の電流検出器によって検出された電流および上記第２の電流検出器によって検出された電流に基づいて上記スイッチング素子をスイッチングさせることにより、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される上記無効電力を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記電圧検出器により検出された電圧に基づいて、上記電力系統の電圧を制御するための上記無効電流の第１の電流基準値を演算する第１の電流基準演算部と、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される上記無効電力にバイアスを与えるための上記無効電流の第２の電流基準値を演算する第２の電流基準演算部と、上記電圧検出器によって検出された電圧および上記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、上記第１の電流基準値および上記第２の電流基準値のいずれかを選択して最終電流基準値として出力するか、上記第１の電流基準値および上記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える電流基準調整部と、上記第２の電流検出器により検出された電流に基づいて、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される無効電流を検出する無効電流検出部と、上記無効電流検出部により検出された上記無効電流が上記電流基準調整部から出力された上記最終電流基準値になるように、上記自励式変換器から出力される電圧の電圧基準値を演算する電圧基準演算部と、上記電圧基準値に基づいて、上記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部とを含む。
【００１０】
またこの発明の別の局面に係わる自励式無効電力補償装置は、複数の相を有する電力系統に結合され、スイッチング素子を含み、受けた電力に基づいて上記電力系統へ無効電力を出力するための自励式変換器と、上記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、上記電力系統を通して流れる電流を検出する第１の電流検出器と、上記電力系統と上記自励式変換器との間に流れる電流を検出する第２の電流検出器と、上記電圧検出器によって検出された電圧、上記第１の電流検出器によって検出された電流および上記第２の電流検出器によって検出された電流に基づいて上記スイッチング素子をスイッチングさせることにより、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される上記無効電力を制御する制御部とを備え、上記制御部は、上記電圧検出器により検出された電圧および上記第１の電流検出器によって検出された電流に基づいて上記電力系統における送電電力を演算し、演算した上記送電電力に基づいて上記無効電流の第１の電流基準値を演算する第１の電流基準演算部と、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される上記無効電力にバイアスを与えるための上記無効電流の第２の電流基準値を演算する第２の電流基準演算部と、上記電圧検出器によって検出された電圧および上記第１の電流検出器によって検出された電流の少なくとも一方に基づいて、上記第１の電流基準値および上記第２の電流基準値のいずれかを選択して最終電流基準値として出力するか、上記第１の電流基準値および上記第２の電流基準値を合成して最終電流基準値として出力するかを切り替える電流基準調整部と、上記第２の電流検出器により検出された電流に基づいて、上記自励式変換器から上記電力系統へ出力される無効電流を検出する無効電流検出部と、上記無効電流検出部により検出された上記無効電流が上記電流基準調整部から出力された上記最終電流基準値になるように、上記自励式変換器から出力される電圧の電圧基準値を演算する電圧基準演算部と、上記電圧基準値に基づいて、上記スイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する駆動信号生成部とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、十分な無効電力を出力し、かつ小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【図２】自励式変換器１の回路図である。
【図３】電流基準調整部２２Ａの構成を示す図である。
【図４】電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置が電流基準調整部２２Ａを備えないと仮定した場合の動作を示す波形図である。
【図５】電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【図６】電流基準調整部の変形例の構成を示す図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、リミッタの動作を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【図９】電流基準調整部２２Ｃの構成を示す図である。
【図１０】電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【図１１】電流基準調整部の変形例の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【図１３】電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第３の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【図１５】電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第４の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【００１５】
図１を参照して、自励式無効電力補償装置１０１は、自励式変換器１と、変換器用変圧器２と、電圧検出器４と、電流検出器５と、電流検出器６と、制御部１０とを備える。
【００１６】
自励式変換器１は、ｕ相、ｖ相、ｗ相を有する電力系統３に結合され、自己消弧型のスイッチング素子を含み、外部から受けた電力に基づいて電力系統３へ無効電力を出力する。変換器用変圧器２は、自励式変換器１から出力された電圧を変圧して電力系統３へ出力する。
【００１７】
図２は、自励式変換器１の回路図である。
図２を参照して、自励式変換器１は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６と、ダイオードＤ１〜Ｄ６と、平滑用コンデンサＣ１とを含む。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６はたとえばＧＴＯ（Gate  Turn  Off  thyristor)であるが、自己消弧型のスイッチング素子であればこれに限定されるものではない。ダイオードＤ１〜Ｄ６はスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６にそれぞれ逆並列接続される。平滑用コンデンサＣ１は、外部からの電力を平滑化する。
【００１８】
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々には制御部１０から駆動信号（ゲートパルス信号）が供給される。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は駆動信号に基づいてスイッチング動作を行ない、平滑用コンデンサＣ１によって平滑化された電圧すなわち直流電圧を交流電圧に変換して電力系統３に供給する。
【００１９】
再び図１を参照して、電圧検出器４は、電力系統３の電圧（系統電圧）を検出する。電圧検出器４によって検出された電圧はフィードバック電圧として制御部１０に与えられる。電流検出器５は、自励式変換器１の出力電流すなわち電力系統３と自励式変換器１との間に流れる電流を検出する。電流検出器５によって検出された電流は、フィードバック電流として制御部１０に与えられる。電流検出器６は、電力系統３を通して流れる電流（系統電流）を検出する。電流検出器６によって検出された電流は、フィードバック電流として制御部１０に与えられる。
【００２０】
次に、制御部１０の構成について説明する。制御部１０は、振幅検出部１１と、無効電流検出部１２と、電圧指令生成部１３と、減算器１４，１６，２４と、系統電圧制御部（電流基準演算部）１５と、無効電力制御部（電圧基準演算部）１７と、系統電力検出部１８と、系統電力制御部（電流基準演算部）１９と、加算器２１と、電流基準調整部２２Ａと、ゲートパルス発生部（駆動信号生成部）２３とを含む。
【００２１】
制御部１０は、電圧検出器４によって検出された電圧、電流検出器５によって検出された電流および電流検出器６によって検出された電流に基づいてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を制御することにより、自励式変換器１から電力系統３へ出力される無効電力を制御する。
【００２２】
より詳細には、振幅検出部１１は、電圧検出器４によって検出された系統電圧の振幅値Ｖｓを算出することによって振幅値Ｖｓを検出し、その算出した（検出した）振幅値Ｖｓを減算器１４に与える。電力系統３のｕ相、ｖ相、ｗ相の電圧をそれぞれＶｕ，Ｖｖ，Ｖｗとすると、振幅検出部１１は以下の式に基づいて振幅値Ｖｓを算出する。
【００２３】
Ｖｓ＝（Ｖｕ2＋Ｖｖ2＋Ｖｗ2）1/2
電圧指令生成部１３は、振幅値Ｖｓの基準値を示す電圧指令Ｖｒｅｆを生成して出力する。
【００２４】
減算器１４は、電圧指令Ｖｒｅｆから振幅値Ｖｓを減算することにより偏差ΔＶを算出して、その偏差ΔＶを系統電圧制御部１５に与える。
【００２５】
系統電圧制御部１５はＰＩ（Proportional Integral）制御を行なう演算器として構成される。系統電圧制御部１５は、電圧検出器４により検出された電圧に基づいて、系統電圧が所定電圧値になるように、無効電流の電流基準値Ｉｒｅｆ１を演算するＡＶＲ制御を行なう。具体的には、系統電圧制御部１５は、入力された偏差ΔＶを小さくするための電流基準値Ｉｒｅｆ１を演算して、その電流基準値Ｉｒｅｆ１を出力する。
【００２６】
なお、系統電圧制御部１５は、上記のようなＡＶＲ制御を行なう構成に限らず、電圧検出器４により検出された電圧に基づいて、系統電圧を制御するための電流基準値Ｉｒｅｆ１を演算する構成であればよい。たとえば、系統電圧制御部１５は、系統電圧の変動を抑えるように無効電力を出力する。具体的には、系統電圧制御部１５は、系統電圧の変動を示す系統電圧の微分値がゼロになるように、無効電流の電流基準値Ｉｒｅｆ１を演算するＡＶＲ制御を行なう。
【００２７】
系統電力検出部１８は、電圧検出器４によって検出された電圧および電流検出器６によって検出された電流に基づいて系統電力すなわち電力系統３における送電電力を検出し、その検出した電力値Ｐｓを減算器２４に与える。
【００２８】
減算器２４は、電力値Ｐｓの基準値を示す電力指令Ｐｒｅｆから電力値Ｐｓを減算することにより偏差ΔＰを算出して、その偏差ΔＰを系統電力制御部１９に与える。
【００２９】
系統電力制御部１９はＰＩ制御を行なう演算器として構成される。系統電力制御部１９は、系統電力の変動を抑えるように無効電力を出力するＰＳＳ制御を行なう。系統電力制御部１９は、電圧検出器４により検出された電圧および電流検出器６によって検出された電流に基づいて電力系統における送電電力を演算し、演算した送電電力に基づいて無効電流の電流基準値Ｉｒｅｆ２を演算する。具体的には、系統電力制御部１９は、入力された偏差ΔＰを小さくするための電流基準値Ｉｒｅｆ２を演算して、その電流基準値Ｉｒｅｆ２を出力する。あるいは、系統電力制御部１９は、電力系統における送電電力の微分値がゼロになるように、電流基準値Ｉｒｅｆ２を演算する。なお、系統電力制御部１９は、上記のようなＰＳＳ制御を行なう構成に限らず、電圧検出器４により検出された電圧および電流検出器６によって検出された電流に基づいて電力系統における送電電力を演算し、演算した送電電力に基づいて無効電流の電流基準値Ｉｒｅｆ２を演算する構成であればよい。
【００３０】
加算器２１は、系統電圧制御部１５から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ１および系統電力制御部１９から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ２を加算することにより電流基準値ＩｒｅｆＣを演算し、その電流基準値ＩｒｅｆＣを出力する。電流基準値ＩｒｅｆＣは、自励式変換器１から出力される無効電流Ｉｑの基準値に対応する。
【００３１】
電流基準調整部２２Ａは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて系統電圧制御部１５および系統電力制御部１９の出力を制御することにより、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２のいずれかを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える。
【００３２】
無効電流検出部１２は、電流検出器５によって検出された自励式変換器１の出力電流に基づいて、自励式変換器１から出力される無効電流Ｉｑを検出する。具体的には、無効電流検出部１２は、電流検出器５により検出されたｕ相電流、ｖ相電流およびｗ相電流を３相／２相変換することによって無効電流Ｉｑを検出する。
【００３３】
減算器１６は、電流基準値ＩｒｅｆＣから無効電流Ｉｑを減算することにより偏差ΔＩを算出して、その偏差ΔＩを無効電力制御部１７に与える。
【００３４】
無効電力制御部１７は、ＰＩ制御を行なう演算器として構成される。無効電力制御部１７は、無効電流検出部１２により検出された無効電流が電流基準調整部２２Ａから出力された電流基準値ＩｒｅｆＣになるように、自励式変換器１から出力される電圧の電圧基準値Ｖｉを演算する。すなわち、無効電力制御部１７は入力された偏差ΔＩを小さくするための電圧基準値Ｖｉを演算して、その電圧基準値Ｖｉをゲートパルス発生部２３に与える。
【００３５】
ゲートパルス発生部２３は、たとえばＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御に従って、自励式変換器１が電圧基準値Ｖｉに相当する電圧を出力するためのゲートパルス信号を自励式変換器１におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に供給する。
【００３６】
電圧基準値Ｖｉは、系統電圧制御部１５を制御器とする電圧フィードバック制御系に無効電力制御部１７を制御器とする電流マイナーループ制御を加えた制御系の出力として得られる。この制御系により、電圧基準値Ｖｉを系統電圧の変化に追従して変化させることができる。
【００３７】
図３は、電流基準調整部２２Ａの構成を示す図である。
図３を参照して、電流基準調整部２２Ａは、電圧低下率検出部３１と、電圧低下幅検出部３２と、出力制御回路３３と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とを含む。
【００３８】
電圧低下率検出部３１は、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、系統電圧の低下率すなわち定常状態における系統電圧からの所定時間当たりの低下幅を検出し、検出結果を示す信号を出力する。
【００３９】
電圧低下幅検出部３２は、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、系統電圧の定常状態からの低下幅を検出し、検出結果を示す信号を出力する。
【００４０】
出力制御回路３３は、電圧低下率検出部３１の出力信号および電圧低下幅検出部３２の出力信号に基づいて、スイッチＳＷ１およびＳＷ２を制御するための制御信号を出力する。
【００４１】
スイッチＳＷ１は、出力制御回路３３からの制御信号に基づいて、オンすることにより系統電圧制御部１５からの電流基準値Ｉｒｅｆ１を加算器２１へ出力するか、オフすることにより系統電圧制御部１５からの電流基準値Ｉｒｅｆ１の加算器２１への出力を停止するかを切り替える。スイッチＳＷ１から電流基準値Ｉｒｅｆ１が出力されない場合、加算器２１では、電流基準値Ｉｒｅｆ１としてゼロが加算される。
【００４２】
スイッチＳＷ２は、出力制御回路３３からの制御信号に基づいて、オンすることにより系統電力制御部１９からの電流基準値Ｉｒｅｆ２を加算器２１へ出力するか、オフすることにより系統電力制御部１９からの電流基準値Ｉｒｅｆ２の加算器２１への出力を停止するかを切り替える。スイッチＳＷ１から電流基準値Ｉｒｅｆ２が出力されない場合、加算器２１では、電流基準値Ｉｒｅｆ２としてゼロが加算される。
【００４３】
すなわち、電流基準調整部２２Ａは、スイッチＳＷ１をオンすることによりＡＶＲ制御を有効にし、スイッチＳＷ１をオフすることによりＡＶＲ制御を無効にする。また、電流基準調整部２２Ａは、スイッチＳＷ２をオンすることによりＰＳＳ制御を有効にし、スイッチＳＷ２をオフすることによりＰＳＳ制御を無効にする。
【００４４】
［動作］
次に、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作について説明する。
【００４５】
図４は、電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置が電流基準調整部２２Ａを備えないと仮定した場合の動作を示す波形図である。
【００４６】
図４を参照して、時刻ｔ１において電力系統３で事故が発生すると、系統電圧および系統電力が低下する。そうすると、系統電圧制御部１５は、自励式変換器１から進みの無効電力を出力させるために正の電流基準値Ｉｒｅｆ１を出力する。一方、系統電力検出部１８は、自励式変換器１から遅れの無効電力を出力させるために負の電流基準値Ｉｒｅｆ２を出力する。
【００４７】
次に、時刻ｔ３において電力系統３の事故が除去されると、系統電圧および系統電力が上昇する。そうすると、系統電圧制御部１５は、自励式変換器１から遅れの無効電力を出力させるために負の電流基準値Ｉｒｅｆ１を出力する。一方、系統電力検出部１８は、自励式変換器１から進みの無効電力を出力させるために正の電流基準値Ｉｒｅｆ２を出力する。
【００４８】
時刻ｔ１およびｔ３のいずれにおいても、系統電圧制御部１５によるＡＶＲ制御および系統電力検出部１８によるＰＳＳ制御が互いを相殺するように動作するため、制御ゲインが小さくなり、自励式変換器１から電力系統３へ出力される無効電力が小さくなってしまう。
【００４９】
図５は、電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【００５０】
図５を参照して、時刻ｔ１において電力系統３で事故が発生すると、系統電圧および系統電力が低下する。
【００５１】
電流基準調整部２２Ａは、時刻ｔ１後の時刻ｔ２までは、ＡＶＲ制御およびＰＳＳ制御を有効にしている。
【００５２】
時刻ｔ２において、電流基準調整部２２Ａは、電力系統３の事故を検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ａは、系統電圧の低下幅が所定の閾値以上となり、また、系統電圧の低下率が所定の閾値以上となったため、ＰＳＳ制御を無効にする。
【００５３】
系統電圧の低下幅に加えて系統電圧の低下率を電力系統３の事故検出基準とすることにより、電力系統３の事故をさらに正確に検出することができる。なお、電流基準調整部２２Ａは、系統電圧の低下幅のみを電力系統３の事故検出基準とする構成であってもよい。
【００５４】
時刻ｔ３において、電流基準調整部２２Ａは、電力系統３の事故が除去されたことを検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ａは、系統電圧の低下率が所定の閾値より大きくなったため、ＰＳＳ制御を再び有効にし、また、電流基準調整部２２Ａは、時刻ｔ４まですなわち系統電圧が定常レベルとなってから所定時間経過するまでＡＶＲ制御を無効にする。
【００５５】
時刻ｔ４において、電流基準調整部２２Ａは、ＡＶＲ制御を再び有効にする。
このように、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置では、電流基準調整部２２Ａは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２のいずれかを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える。
【００５６】
このような構成により、ＡＶＲ制御およびＰＳＳ制御が互いを相殺するように動作するときに制御ゲインが小さくなることを防ぐことができる。これにより、自励式無効電力補償装置の容量を大きくすることなく十分な無効電力を出力することができ、自励式無効電力補償装置の小型化を図ることができる。
【００５７】
電流基準調整部２２Ａは、スイッチＳＷ１およびＳＷ２を制御することにより、電流基準値Ｉｒｅｆ１およびＩｒｅｆ２をそれぞれ加算器２１へ出力するか否かを切り替える構成であるとしたが、このような構成に限定するものではない。電流基準調整部が、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２を補正し、補正した電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力する構成であってもよい。電流基準値を補正する構成の一例として、リミッタを用いた例を以下に説明する。なお、リミッタを用いる構成以外には、電流基準値を所定の演算式に従って補正する構成が考えられる。
【００５８】
図６は、電流基準調整部の変形例の構成を示す図である。図７（ａ）および（ｂ）は、リミッタの動作を示す図である。
【００５９】
図６を参照して、電流基準調整部２２Ｂは、電圧低下率検出部３１と、電圧低下幅検出部３２と、出力制御回路３３と、リミッタＬＭ１，ＬＭ２とを含む。
【００６０】
出力制御回路３３は、電圧低下率検出部３１の出力信号および電圧低下幅検出部３２の出力信号に基づいて、リミッタＬＭ１およびＬＭ２を制御するための制御信号を出力する。
【００６１】
図７（ａ）は、リミッタＬＭ１およびＬＭ２が両極性リミッタとして動作する場合、すなわち受けた電流基準値ＩｒｅｆＩＮを負の所定値以上かつ正の所定値以下に制限して出力する場合を示している。図７（ｂ）は、リミッタＬＭ１およびＬＭ２が片極性リミッタとして動作する場合、すなわち受けた電流基準値ＩｒｅｆＩＮをゼロ以上かつ正の所定値以下に制限して出力する場合を示している。
【００６２】
リミッタＬＭ１は、系統電圧制御部１５からの電流基準値Ｉｒｅｆ１を所定値に制限して加算器２１へ出力する。リミッタＬＭ１は、出力制御回路３３からの制御信号に基づいて、両極性リミッタとして動作するか、片極性リミッタとして動作するかを切り替える。リミッタＬＭ１が片極性リミッタとして動作する場合、加算器２１では、ゼロ以上の電流基準値Ｉｒｅｆ１が加算される。
【００６３】
リミッタＬＭ２は、系統電力制御部１９からの電流基準値Ｉｒｅｆ２を所定値に制限して加算器２１へ出力する。リミッタＬＭ２は、出力制御回路３３からの制御信号に基づいて、両極性リミッタとして動作するか、片極性リミッタとして動作するかを切り替える。リミッタＬＭ２が片極性リミッタとして動作する場合、加算器２１では、ゼロ以上の電流基準値Ｉｒｅｆ２が加算される。
【００６４】
すなわち、電流基準調整部２２Ｂは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２の少なくとも一方を所定値に制限し、制限した電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力する。より詳細には、電流基準調整部２２Ｂは、リミッタＬＭ１を両極性リミッタとして動作させることによりＡＶＲ制御の正負の出力を有効にし、リミッタＬＭ１を片極性リミッタとして動作させることによりＡＶＲ制御の負の出力を無効にする。また、電流基準調整部２２は、リミッタＬＭ２を両極性リミッタとして動作させることによりＰＳＳ制御の正負の出力を有効にし、リミッタＬＭ２を片極性リミッタとして動作させることによりＰＳＳ制御の負の出力を無効にする。
【００６５】
自励式無効電力補償装置１０１が電流基準調整部２２Ａの代わりに電流基準調整部２２Ｂを備える場合の動作波形は図５と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００６６】
なお、リミッタＬＭ１およびＬＭ２は、片極性リミッタとして動作する場合、受けた電流基準値ＩｒｅｆＩＮをゼロ以上かつ正の所定値以下に制限して出力する構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力系統３の系統電圧が何らかの原因で過電圧状態になるような場合には、リミッタＬＭ１およびＬＭ２は、片極性リミッタとして動作する場合、受けた電流基準値ＩｒｅｆＩＮを負の所定値以上かつゼロ以下に制限して出力する構成とすることも可能である。
【００６７】
また、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置における電流基準調整部２２Ａは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２のいずれかを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ２を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える構成であるとしたが、これに限定するものではない。電流検出器６によって検出された電流の低下幅および低下率によって電力系統３の事故を検出することは可能であるから、電流基準調整部２２Ａは、電流検出器６によって検出された電流に基づいて、上記動作を行なう構成であってもよい。
【００６８】
さらに、系統電圧の増加幅、系統電圧の増加率、系統電圧の歪み、系統電圧の逆相電圧すなわち三相不平衡の大きさに基づいて上記動作を行なう構成であってもよい。また、系統電力検出部１８によって検出された電力値Ｐｓに基づいて、系統電力の低下幅、系統電力の低下率、系統電力の増加幅、系統電力の増加率、ならびに系統電力の振動の周期および大きさに基づいて上記動作を行なう構成であってもよい。また、系統電圧の周波数の変化幅、系統電圧の周波数の変化率、ならびに系統電圧の振動の周期および大きさに基づいて上記動作を行なう構成であってもよい。
【００６９】
また、ＡＶＲ制御では系統電圧を制御し、ＰＳＳ制御では系統電力を制御することから、上記のような系統電圧の各条件に基づいてＡＶＲ制御を優先させ、上記のような系統電力の各条件に基づいてＰＳＳ制御を優先させることが考えられる。また、系統電圧の逆相電圧が所定値より大きい、すなわち、各相における電力のアンバランスが大きいときにはＱバイアス制御を優先させることが考えられる。
【００７０】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００７１】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と比べてＱバイアス制御を追加した自励式無効電力補償装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と同様である。
【００７２】
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【００７３】
図８を参照して、自励式無効電力補償装置１０２では、本発明の第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と比べて、制御部１０が、無効電力バイアス部（電流基準演算部）２０をさらに含む。
【００７４】
無効電力バイアス部２０は、自励式変換器１から電力系統３へ出力される無効電力にバイアスを与えるための無効電流の電流基準値Ｉｒｅｆ３を演算するＱバイアス制御を行なう。すなわち、無効電力バイアス部２０は、電力系統３に供給すべき最低限の無効電力値を示す必要無効電力Ｑを受けて、自励式変換器１から必要無効電力Ｑを出力させるための電流基準値Ｉｒｅｆ３を演算して、その電流基準値Ｉｒｅｆ３を出力する。
【００７５】
加算器２１は、系統電圧制御部１５から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ１、系統電力制御部１９から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ２および無効電力バイアス部２０から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ３を加算して電流基準値ＩｒｅｆＣを演算し、その電流基準値ＩｒｅｆＣを出力する。電流基準値ＩｒｅｆＣは、自励式変換器１から出力される無効電流Ｉｑの基準値に対応する。
【００７６】
電流基準調整部２２Ｃは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて系統電圧制御部１５、系統電力制御部１９および無効電力バイアス部２０を制御することにより、電流基準値Ｉｒｅｆ１、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３のいずれか１つを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ１、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３の少なくともいずれか２つを選択かつ合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える。
【００７７】
図９は、電流基準調整部２２Ｃの構成を示す図である。
図９を参照して、電流基準調整部２２Ｃは、電圧低下率検出部３１と、電圧低下幅検出部３２と、出力制御回路３３と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３とを含む。
【００７８】
出力制御回路３３は、電圧低下率検出部３１の出力信号および電圧低下幅検出部３２の出力信号に基づいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２およびＳＷ３を制御するための制御信号を出力する。
【００７９】
スイッチＳＷ３は、出力制御回路３３からの制御信号に基づいて、オンすることにより無効電力バイアス部２０からの電流基準値Ｉｒｅｆ３を加算器２１へ出力するか、オフすることにより無効電力バイアス部２０からの電流基準値Ｉｒｅｆ３の加算器２１への出力を停止するかを切り替える。スイッチＳＷ３から電流基準値Ｉｒｅｆ３が出力されない場合、加算器２１では、電流基準値Ｉｒｅｆ３としてゼロが加算される。
【００８０】
すなわち、電流基準調整部２２Ｃは、スイッチＳＷ３をオンすることによりＱバイアス制御を有効にし、スイッチＳＷ１をオフすることによりＱバイアス制御を無効にする。
【００８１】
図１０は、電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【００８２】
図１０を参照して、時刻ｔ１において電力系統３で事故が発生すると、系統電圧および系統電力が低下する。
【００８３】
電流基準調整部２２Ｃは、時刻ｔ１後の時刻ｔ２までは、ＡＶＲ制御、ＰＳＳ制御およびＱバイアス制御を有効にしている。ここでは、無効電力バイアス部２０は、自励式変換器１から遅れの無効電力を出力させるための負の電流基準値Ｉｒｅｆ３を出力するように外部から設定されている。
【００８４】
時刻ｔ２において、電流基準調整部２２Ｃは、電力系統３の事故を検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ｃは、系統電圧の低下幅が所定の閾値以上となり、また、系統電圧の低下率が所定の閾値以上となったため、ＰＳＳ制御およびＱバイアス制御を無効にする。
【００８５】
時刻ｔ３において、電流基準調整部２２Ｃは、電力系統３の事故が除去されたことを検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ｃは、系統電圧の低下率が所定の閾値より大きくなったため、ＰＳＳ制御およびＱバイアス制御を再び有効にし、また、電流基準調整部２２Ｃは、時刻ｔ４まですなわち系統電圧が定常レベルとなってから所定時間経過するまでＡＶＲ制御を無効にする。
【００８６】
時刻ｔ４において、電流基準調整部２２Ｃは、ＡＶＲ制御を再び有効にする。
このように、本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置では、電流基準調整部２２Ｃは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、電流基準値Ｉｒｅｆ１、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３のいずれか１つを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ１、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３の少なくともいずれか２つを選択かつ合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える。
【００８７】
このような構成により、ＡＶＲ制御、ＰＳＳ制御およびＱバイアス制御が互いを相殺するように動作するときに制御ゲインが小さくなることを防ぐことができる。これにより、自励式無効電力補償装置の容量を大きくすることなく十分な無効電力を出力することができ、自励式無効電力補償装置の小型化を図ることができる。
【００８８】
図１１は、電流基準調整部の変形例の構成を示す図である。
図１１を参照して、電流基準調整部２２Ｄは、電圧低下率検出部３１と、電圧低下幅検出部３２と、出力制御回路３３と、リミッタＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３とを含む。
【００８９】
出力制御回路３３は、電圧低下率検出部３１の出力信号および電圧低下幅検出部３２の出力信号に基づいて、リミッタＬＭ１、ＬＭ２およびＬＭ３を制御するための制御信号を出力する。
【００９０】
リミッタＬＭ３は、無効電力バイアス部２０からの電流基準値Ｉｒｅｆ３を所定値に制限して加算器２１へ出力する。リミッタＬＭ３は、出力制御回路３３からの制御信号に基づいて、図７（ａ）に示すような両極性リミッタとして動作するか、、図７（ｂ）に示すような片極性リミッタとして動作するかを切り替える。リミッタＬＭ３が片極性リミッタとして動作する場合、加算器２１では、ゼロ以上の電流基準値Ｉｒｅｆ３が加算される。
【００９１】
すなわち、電流基準調整部２２Ｄは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて、電流基準値Ｉｒｅｆ１、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３の少なくともいずれか１つを所定値に制限し、制限した電流基準値Ｉｒｅｆ１、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力する。より詳細には、電流基準調整部２２Ｄは、リミッタＬＭ１を両極性リミッタとして動作させることによりＡＶＲ制御の正負の出力を有効にし、リミッタＬＭ１を片極性リミッタとして動作させることによりＡＶＲ制御の負の出力を無効にする。また、電流基準調整部２２Ｄは、リミッタＬＭ２を両極性リミッタとして動作させることによりＰＳＳ制御の正負の出力を有効にし、リミッタＬＭ２を片極性リミッタとして動作させることによりＰＳＳ制御の負の出力を無効にする。また、電流基準調整部２２Ｄは、リミッタＬＭ３を両極性リミッタとして動作させることによりＱバイアス制御の正負の出力を有効にし、リミッタＬＭ２を片極性リミッタとして動作させることによりＱバイアス制御の負の出力を無効にする。
【００９２】
自励式無効電力補償装置１０２が電流基準調整部２２Ｃの代わりに電流基準調整部２２Ｄを備える場合の動作波形は図１０と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００９３】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【００９４】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００９５】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と比べてＰＳＳ制御を削除した自励式無効電力補償装置に関する。以下で説明する内容以外は第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と同様である。
【００９６】
図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【００９７】
図１２を参照して、自励式無効電力補償装置１０３では、本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と比べて、制御部１０が、電流基準調整部２２Ｃの代わりに電流基準調整部２２Ｅを含み、系統電力検出部１８と、系統電力制御部（電流基準演算部）１９と、減算器２４とを含まない構成である。
【００９８】
加算器２１は、系統電圧制御部１５から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ１および無効電力バイアス部２０から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ３を加算して電流基準値ＩｒｅｆＣを演算し、その電流基準値ＩｒｅｆＣを出力する。電流基準値ＩｒｅｆＣは、自励式変換器１から出力される無効電流Ｉｑの基準値に対応する。
【００９９】
電流基準調整部２２Ｅは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて系統電圧制御部１５および無効電力バイアス部２０を制御することにより、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ３のいずれかを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ１および電流基準値Ｉｒｅｆ３を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える。
【０１００】
図１３は、電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第３の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【０１０１】
図１３を参照して、時刻ｔ１において電力系統３で事故が発生すると、系統電圧および系統電力が低下する。
【０１０２】
電流基準調整部２２Ｅは、時刻ｔ１後の時刻ｔ２までは、ＡＶＲ制御およびＱバイアス制御を有効にしている。ここでは、無効電力バイアス部２０は、自励式変換器１から遅れの無効電力を出力させるための負の電流基準値Ｉｒｅｆ３を出力するように外部から設定されている。
【０１０３】
時刻ｔ２において、電流基準調整部２２Ｅは、電力系統３の事故を検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ｅは、系統電圧の低下幅が所定の閾値以上となり、また、系統電圧の低下率が所定の閾値以上となったため、Ｑバイアス制御を無効にする。すなわち、加算器２１では、電流基準値Ｉｒｅｆ３としてゼロが加算される。
【０１０４】
時刻ｔ３において、電流基準調整部２２Ｅは、電力系統３の事故が除去されたことを検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ｅは、系統電圧の低下率が所定の閾値より大きくなったため、Ｑバイアス制御を再び有効にする。
【０１０５】
このような構成により、ＡＶＲ制御およびＱバイアス制御が互いを相殺するように動作するときに制御ゲインが小さくなることを防ぐことができる。これにより、自励式無効電力補償装置の容量を大きくすることなく十分な無効電力を出力することができ、自励式無効電力補償装置の小型化を図ることができる。
【０１０６】
その他の構成および動作は第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１０７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１０８】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と比べてＡＶＲ制御を削除した自励式無効電力補償装置に関する。以下で説明する内容以外は第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と同様である。
【０１０９】
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の構成を示す図である。
【０１１０】
図１４を参照して、自励式無効電力補償装置１０４では、本発明の第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と比べて、制御部１０が、電流基準調整部２２Ｃの代わりに電流基準調整部２２Ｆを含み、振幅検出部１１と、電圧指令生成部１３と、減算器１４と、系統電圧制御部１５とを含まない構成である。
【０１１１】
加算器２１は、系統電力制御部１９から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ２および無効電力バイアス部２０から出力された電流基準値Ｉｒｅｆ３を加算して電流基準値ＩｒｅｆＣを演算し、その電流基準値ＩｒｅｆＣを出力する。電流基準値ＩｒｅｆＣは、自励式変換器１から出力される無効電流Ｉｑの基準値に対応する。
【０１１２】
電流基準調整部２２Ｆは、電圧検出器４によって検出された電圧に基づいて系統電力制御部１９および無効電力バイアス部２０を制御することにより、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３のいずれかを選択して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するか、電流基準値Ｉｒｅｆ２および電流基準値Ｉｒｅｆ３を合成して電流基準値ＩｒｅｆＣとして出力するかを切り替える。
【０１１３】
図１５は、電力系統において事故が発生した場合における、本発明の第４の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置の動作を示す波形図である。
【０１１４】
図１５を参照して、時刻ｔ１において電力系統３で事故が発生すると、系統電圧および系統電力が低下する。
【０１１５】
電流基準調整部２２Ｆは、時刻ｔ１後の時刻ｔ２までは、ＰＳＳ制御およびＱバイアス制御を有効にしている。ここでは、無効電力バイアス部２０は、自励式変換器１から進みの無効電力を出力させるための正の電流基準値Ｉｒｅｆ３を出力するように外部から設定されている。
【０１１６】
時刻ｔ２において、電流基準調整部２２Ｆは、電力系統３の事故を検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ｆは、系統電圧の低下幅が所定の閾値以上となり、また、系統電圧の低下率が所定の閾値以上となったため、Ｑバイアス制御を無効にする。すなわち、加算器２１では、電流基準値Ｉｒｅｆ３としてゼロが加算される。
【０１１７】
時刻ｔ３において、電流基準調整部２２Ｆは、電力系統３の事故が除去されたことを検出する。すなわち、電流基準調整部２２Ｆは、系統電圧の低下率が所定の閾値より大きくなったため、Ｑバイアス制御を再び有効にする。
【０１１８】
このような構成により、ＰＳＳ制御およびＱバイアス制御が互いを相殺するように動作するときに制御ゲインが小さくなることを防ぐことができる。これにより、自励式無効電力補償装置の容量を大きくすることなく十分な無効電力を出力することができ、自励式無効電力補償装置の小型化を図ることができる。
【０１１９】
その他の構成および動作は第２の実施の形態に係る自励式無効電力補償装置と同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０１２０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２１】
１  自励式変換器、２  変換器用変圧器、３  電力系統、４  電圧検出器、５  電流検出器、６  電流検出器、１０  制御部、１１  振幅検出部、１２  無効電流検出部、１３  電圧指令生成部、１４，１６，２４  減算器、１５  系統電圧制御部（電流基準演算部）、１７  無効電力制御部（電圧基準演算部）、１８  系統電力検出部、１９  系統電力制御部（電流基準演算部）、２０  無効電力バイアス部（電流基準演算部）、２１  加算器、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ  電流基準調整部、２３  ゲートパルス発生部（駆動信号生成部）、３１  電圧低下率検出部、３２  電圧低下幅検出部、３３  出力制御回路、１０１〜１０４  自励式無効電力補償装置、Ｑ１〜Ｑ６  スイッチング素子、Ｄ１〜Ｄ６  ダイオード、Ｃ１  平滑用コンデンサ、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３  スイッチ、ＬＭ１，ＬＭ２，ＬＭ３  リミッタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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