(57)【要約】  自励式無効電力補償装置（１００）の制御装置（１０）は、自励式変換器（１）から電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する。制御装置（１０）は、第１の基準生成部（１７）と、第２の基準生成部（１８，１９）と、選択部（２０）とを含む。第１の基準生成部（１７）は、無効電流検出部（１２）により検出された無効電流（Ｉｑ）が電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準（Ｖｉ１）を生成する。第２の基準生成部（１８，１９）は、無効電流（Ｉｑ）の値が所定値となるように、自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第２の電圧基準を生成する。選択部（２０）は、第１および第２の電圧基準のうちの最大値を選択する。
2010055557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相を有する電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ）とを備え、
前記制御装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）が前記電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準（Ｖｉ１）を生成する第１の基準生成部（１７）と、
前記無効電流（Ｉｑ）の値が所定値となるように、前記自励式変換器（１）から出力される前記出力電圧の第２の電圧基準を生成する第２の基準生成部（１８，１９）と、
前記第１および第２の電圧基準のうちの最大値を選択する選択部（２０，２０Ａ）と、
前記選択部（２０，２０Ａ）によって選択された電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項２】
前記制御装置（１０Ｂ）は、
前記複数の相の少なくとも１つの相における電圧値および電流値のいずれかが基準値を上回ったことを検出したときに、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）よりも大きい第３の電圧基準（Ｖｉ３）を出力する第３の基準生成部（２５）をさらに含み、
前記選択部（２０Ａ）は、前記第１から第３の電圧基準（Ｖｉ１，Ｖｉ２，Ｖｉ３）のうちの最大値を選択する、請求の範囲第１項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項３】
前記第２の基準生成部（１８，１９）は、
前記無効電流（Ｉｑ）の値を前記所定値に設定するための電流指令（Ｉｑｒｅｆ）を生成する電流指令生成部（１８）と、
前記系統電圧が過電圧判定しきい値を超えたときに、前記電流指令（Ｉｑｒｅｆ）に基づいて前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を生成する電圧指令演算部（１９）とを含む、請求の範囲第１項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項４】
複数の相を有する電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０Ｂ）とを備え、
前記制御装置（１０Ｂ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記無効電流検出部（１２）により検出された無効電流（Ｉｑ）が前記電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準（Ｖｉ１）を生成する第１の基準生成部（１７）と、
前記複数の相の少なくとも１つの相における電圧値および電流値のいずれかが基準値を上回ったことを検出したときに、所定の第２の電圧基準（Ｖｉ３）を出力する第２の基準生成部（２５）と、
前記第１および第２の電圧基準（Ｖｉ１，Ｖｉ２）のうち最大値を選択する選択部（２０Ａ）と、
前記選択部（２０Ａ）により選択された電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項５】
前記制御装置（１０Ａ，１０Ｂ）は、
前記系統電圧が過電圧判定しきい値より小さい場合には、前記第１の電圧基準（Ｖｉ１）および前記選択された電圧基準（Ｖｉ）のいずれか一方の値に、前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧の値を加算する一方、前記系統電圧が前記過電圧判定しきい値より大きい場合には、前記一方の値に０を加算する電圧基準補正部（２２，２３）をさらに含む、請求の範囲第１から第４項のいずれか１項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項６】
電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０，１０Ａ−１０Ｃ，１０Ｅ）とを備え、
前記制御装置（１０，１０Ａ−１０Ｃ，１０Ｅ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）が前記電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準を生成する第１の基準生成部（１７）と、
前記無効電流（Ｉｑ）の挙動が変化するように、前記自励式変換器（１）の前記出力電圧の第２の電圧基準を生成する第２の基準生成部（１８，１９，１８Ａ，１９Ａ）と、
前記系統電圧が過電圧しきい値を下回る場合には、前記第１および第２の電圧基準のうちの第１の電圧基準を選択する一方、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回る場合には、前記第２の電圧基準を選択する選択部（２０，２０Ａ，３０，４０）と、
前記選択部（２０，２０Ａ，３０，４０）により選択された電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項７】
前記第２の基準生成部（１８，１９）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に小さくなるように、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を生成する、請求の範囲第６項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項８】
前記第２の基準生成部（１８Ａ，１９Ａ）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように、前記第２の電圧基準（Ｖｉ４）を生成する、請求の範囲第６項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項９】
前記第２の基準生成部（１８，１９）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を生成し、
前記制御装置（４０）は、
前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように第３の電圧基準（Ｖｉ４）を生成する第３の基準生成部（１８Ａ，１９Ａ）をさらに含み、
前記選択部（４０）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第１のしきい値より大きい場合には、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を選択し、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第２のしきい値より小さい場合には、前記第３の電圧基準（Ｖｉ４）を選択する、請求の範囲第６項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項１０】
電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０Ｆ）とを備え、
前記制御装置（１０Ｆ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記電流基準（Ｉｒｅｆ）と前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）との偏差を電流指令として算出する減算部（１６）と、
前記系統電圧が過電圧しきい値を上回った後の無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に小さくなるように、第１の電流指令（Ｉｑｒｅｆ）を生成する第１の電流指令生成部（１８）と、
前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように、第２の電流指令（Ｉｑｍｘ）を生成する第２の電流指令生成部（１８Ａ）と、
前記系統電圧が過電圧しきい値を下回る場合には、前記第１および第２の電流指令ならびに前記偏差のうち前記偏差を選択する一方、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回る場合には、前記第１および第２の電流指令のいずれかを選択する選択部（４０）と、
前記選択部により選択された電流指令に基づいて、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の電圧基準（Ｖｉ）を生成する基準生成部（１７）と、
前記電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含み、
前記選択部（４０）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第１のしきい値（Ｉｔｈ２）より大きい場合には前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を選択し、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第２のしきい値（Ｉｔｈ１）より小さい場合には、前記第３の電圧基準（Ｖｉ４）を選択する、請求の範囲第６項に記載の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，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ものである。
【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る系統の安定化向上の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、系統事故中や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回路は一般に以下のように構成されている。すなわち制御回路は、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）とを備えている。【０００４】
しかしながら、実際の電圧および電流に基づくフィードバック制御だけで系統無効電力を制御した場合、フィードバック制御系の遅れによって所望の応答速度が得られない場合が多い。応答遅れによって系統事故時に生じる急激な系統電圧の変動に自励式無効電力補償装置が追従できない場合、変換器に過電流が流れることが起こりうる。この場合には自励式無効電力補償装置が自身の保護のために停止してしまうことが考えられる。【０００５】
たとえば特開平６−２３３５４４号公報（特許文献１）は、設定交流電流に追従して出力交流電流を高速に制御可能な半導体電力変換装置を開示する。この電力変換装置は、設定交流電流の位相と振幅とから半導体電力変換器の出力電圧指令を生成するフィードフォワード電力制御回路を備える。フィードフォワード電力制御回路からの出力電圧指令は、設定交流電流と系統電流との偏差に基づいて補正される。さらに系統電圧と補正された出力電圧指令との和に基づいて、電力変換器が制御される。
【特許文献１】特開平６−２３３５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開平６−２３３５４４号公報（特許文献１）に示された制御によれば、従来のフィードバック方式による制御に比較して応答速度を改善することができる。しかしながら、この文献に示された制御は、電力系統の過電圧を抑制する目的に自励式無効電力補償装置を使用する場合においては、必ずしもその目的を十分に達成できるとはいえない。【０００７】
電力系統の過電圧の問題は、特に系統事故の除去直後に生じる場合が多い。系統事故の除去直後は送電線開放などで系統が弱くなっていることが多く、非常に大きな過電圧を生じやすい。フィードフォワード制御を適用した自励式無効電力補償装置は、このような系統事故の除去直後に生じる過電圧の対策に有効であると考えられる。しかしながらフィードフォワード制御によって、事故除去直後に電力系統に生じた過電圧と同じ電圧を自励式無効電力補償装置が出力するおそれがある。【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、系統事故の除去直後といった電力系統の過電圧の生じやすい状態において、過電圧の抑制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】
【０００９】
本発明のある局面に従うと、自励式無効電力補償装置であって、自励式変換器と、電圧検出器と、電流検出器と、制御装置とを備える。自励式変換器は、複数の相を有する電力系統に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子を含む。電圧検出器は、電力系統の系統電圧を検出する。電流検出器は、電力系統と自励式変換器との間に流れる電流を検出する。制御装置は、スイッチング素子を制御することにより、自励式変換器から電力系統に出力される無効電流を制御する。制御装置は、無効電流検出部と、電圧制御部と、第１の基準生成部と、第２の基準生成部と、選択部と、信号生成部とを含む。無効電流検出部は、電流検出器により検出された電流に基づいて、無効電流を検出する。電圧制御部は、電圧検出器により検出された系統電圧に基づいて、系統電圧が所定の電圧に追従するように、無効電流の電流基準を生成する。第１の基準生成部は、無効電流検出部により検出された無効電流が電流基準に追従するように、自励式変換器から出力される出力電圧の第１の電圧基準を生成する。第２の基準生成部は、無効電流の値が所定値となるように、自励式変換器から出力される出力電圧の第２の電圧基準を生成する。選択部は、第１および第２の電圧基準のうちの最大値を選択する。信号生成部は、選択部によって選択された電圧基準に基づいて、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。【００１０】
本発明の他の局面に従うと、自励式無効電力補償装置であって、自励式変換器と、電圧検出器と、電流検出器と、制御装置とを備える。自励式変換器は、複数の相を有する電力系統に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子を含む。電圧検出器は、電力系統の系統電圧を検出する。電流検出器は、電力系統と自励式変換器との間に流れる電流を検出する。制御装置は、スイッチング素子を制御することにより、自励式変換器から電力系統に出力される無効電流を制御する。制御装置は、無効電流検出部と、電圧制御部と、第１の基準生成部と、第２の基準生成部と、選択部と、信号生成部とを含む。無効電流検出部は、電流検出器により検出された電流に基づいて、無効電流を検出する。電圧制御部は、電圧検出器により検出された系統電圧に基づいて、系統電圧が所定の電圧に追従するように、無効電流の電流基準を生成する。第１の基準生成部は、無効電流検出部により検出された無効電流が電流基準に追従するように、自励式変換器から出力される出力電圧の第１の電圧基準を生成する。第２の基準生成部は、無効電流の挙動が変化するように、自励式変換器の出力電圧の第２の電圧基準を生成する。選択部は、系統電圧が過電圧しきい値を下回る場合には、第１および第２の電圧基準のうちの第１の電圧基準を選択する一方、系統電圧が過電圧しきい値を上回る場合には、第２の電圧基準を選択する。信号生成部は、選択部によって選択された電圧基準に基づいて、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。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、電力系統の過電圧を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。
【図２】自励式変換器１の回路図である。
【図３】電圧指令演算部１９の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。
【図７】図６の出力選択部３０の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】通常のフィードフォワード制御の実行時に系統過電圧が生じた場合の電圧および電流の波形を示す模式図である。
【図９】実施の形態４による制御の実行時に系統過電圧が生じた場合の電圧および電流の波形を示す模式図である。
【図１０】実施の形態４の変形例に従う自励式無効電力補償装置の構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態５に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。
【図１２】実施の形態５による制御の実行時に系統過電圧が生じた場合における電圧および電流の波形を示す模式図である。
【図１３】実施の形態５の変形例に従う自励式無効電力補償装置の構成図である。
【符号の説明】
【００１３】
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、１０，１０Ａ−１０Ｆ  制御装置、１１  振幅検出部、１２  無効電流検出部、１３  電圧指令生成部、１４，１６  減算器、１５  電圧制御部、１７  無効電流制御部、１８，１８Ａ  無効電流指令生成部、１９，１９Ａ  電圧指令演算部、２０，２０Ａ  最大値選択部、２１  ゲートパルス発生部、２２  不感帯回路、２３  加算器、２４  過電圧／過電流判定部、２５  指令回路、３０，４０  出力選択部、１００，１００Ａ−１００Ｆ  自励式無効電力補償装置、１９１  比較部、１９２  演算回路、１９３  電圧設定部、１９４  スイッチ回路、３０１  選択制御部、３０２  選択回路、Ｃ１  コンデンサ、Ｄ１−Ｄ６  ダイオード、Ｑ１−Ｑ６  スイッチング素子。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中における同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰返さない。【００１５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。【００１６】
図１を参照して、自励式無効電力補償装置１００は、自励式変換器１と、電圧検出器４と、電流検出器５と、制御装置１０とを備える。【００１７】
自励式変換器１は、自己消弧型のスイッチング素子を含み、変換器用変圧器２を介して電力系統３に接続される。図２に示すように、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、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。ダイオードを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。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各々には制御装置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は駆動信号に応じてスイッチング動作を行ない、直流電力を交流電力に変換して電力系統に供給する。コンデンサＣ１はその直流電力の変動を平滑化する。【００１８】
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装置１０に与えられる。同様に、自励式変換器１の出力電流は、電流検出器５によって検出され、フィードバック電流として制御装置１０に与えられる。【００１９】
次に、制御装置１０の構成について説明する。制御装置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と、電圧制御部１５と、無効電流制御部１７と、無効電流指令生成部１８と、電圧指令演算部１９と、最大値選択部２０と、ゲートパルス発生部２１とを含む。【００２０】
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はｕ相、ｖ相、ｗ相からなる。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。【００２１】
Ｖｓ＝（Ｖｕ２＋Ｖｖ２＋Ｖｗ２）１／２
電圧指令生成部１３は、振幅値Ｖｓの指令値としての電圧指令Ｖｒｅｆを生成して出力する。電圧指令Ｖｒｅｆは振幅値Ｖｓの基準値に対応し、その値は一定である。なお、電圧指令Ｖｒｅｆにより示される電圧は、本発明における「所定の電圧」に対応する。【００２２】
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を電圧制御部１５に与える。【００２３】
電圧制御部１５はＰＩ制御を行なう演算器として構成される。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Ｉｒｅｆを演算して、その電流基準Ｉｒｅｆを出力する。この電流基準Ｉｒｅｆは、自励式変換器１より出力される無効電流Ｉｑの基準値に対応する。【００２４】
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。【００２５】
減算器１６は電流基準Ｉｒｅｆ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を無効電流制御部１７に与える。無効電流制御部１７は、ＰＩ制御を行なう演算器として構成される。無効電流制御部１７は入力された偏差ΔＩを小さくするための電圧基準Ｖｉ１を演算して、その電圧基準Ｖｉ１を出力する。【００２６】
無効電流指令生成部１８は、電流指令Ｉｑｒｅｆを生成して電圧指令演算部１９に出力する。電流指令Ｉｑｒｅｆは、たとえば自励式変換器１から電力系統３に出力可能な最大の遅れ無効電流として予め定められる。【００２７】
電圧指令演算部１９は、振幅検出部１１から振幅値Ｖｓを受けるとともに、無効電流指令生成部１８から電流指令Ｉｑｒｅｆを受ける。そして、電圧指令演算部１９は、系統電圧が過電圧になった場合に電流指令Ｉｑｒｅｆに基づいて電圧基準Ｖｉ２を演算し、その電圧基準Ｖｉ２を最大値選択部２０に出力する。【００２８】
図３は、電圧指令演算部１９の構成を示す機能ブロック図である。図３を参照して、電圧指令演算部１９は、比較部１９１と、演算回路１９２と、電圧設定部１９３と、スイッチ回路１９４とを含む。【００２９】
比較部１９１は、系統電圧の振幅値Ｖｓとしきい値Ｖｔｈとを比較する。そして比較部１９１は、振幅値Ｖｓがしきい値Ｖｔｈよりも大きい場合に、スイッチ回路１９４をオンするための信号を出力する。しきい値Ｖｔｈは系統電圧が過電圧か否かを判定するための値として予め設定される。【００３０】
演算回路１９２は、振幅値Ｖｓおよび電流指令Ｉｑｒｅｆに基づいて、無効電流検出部１２によって検出された無効電流Ｉｑが電流指令Ｉｑｒｅｆに追従するための電圧基準Ｖｉ２を生成して出力する。電圧設定部１９３は、しきい値Ｖｔｈを比較部１９１に出力する。【００３１】
図１に戻り、最大値選択部２０は電圧基準Ｖｉ１，Ｖｉ２のうちの大きい方を選択して、その選択した電圧基準Ｖｉ（ＶｉはＶｉ１，Ｖｉ２のいずれか）をゲートパルス発生部２１に与える。ゲートパルス発生部２１は、たとえばＰＷＭ（Pulse  Width  Modulation）制御に従って、自励式変換器１がその電圧基準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（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６）に供給する。【００３２】
次に、実施の形態１に係る自励式無効電力補償装置１００の動作について説明する。電圧基準Ｖｉ１は、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流制御部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。一方、無効電流指令生成部１８からの電流指令Ｉｑｒｅｆと振幅検出部１１からの振幅値Ｖｓとが電圧指令演算部１９に入力されて、無効電流Ｉｑを電流指令Ｉｑｒｅｆに等しくするための自励式変換器１の電圧基準として電圧基準Ｖｉ２が算出される。【００３３】
ここで、電力系統３に事故が生じ、その事故が除去された直後に系統電圧が大きく上昇したとする。電圧基準Ｖｉ１に基づく自励式変換器１の制御、すなわちフィードバック制御によれば応答遅れが生じるため、自励式変換器１の出力電圧を系統電圧の変化に追従して上昇させることが困難となる。したがってフィードバック制御のみの場合、系統電圧と自励式変換器１の交流出力電圧との差が大きくなり、自励式変換器１に大きな電流が流入する。自励式変換器１に過電流が流れた場合には自励式変換器１の保護のために自励式変換器１を停止しなければならない。【００３４】
これに対し、電圧指令演算部１９は、自励式変換器１が所定の遅れ無効電流（Ｉｑｒｅｆ）を流すことができるよう電圧基準Ｖｉ２を生成する。系統電圧が大きく上昇している状態においては、電圧基準Ｖｉ２は電圧基準Ｖｉ１より高くなるように、電圧基準Ｖｉ２（電流指令Ｉｑｒｅｆ）が定められる。したがって最大値選択部２０は電圧基準Ｖｉとして電圧基準Ｖｉ２を選択する。【００３５】
この結果、自励式変換器１は所定の遅れ無効電流を流すことができるので、自励式変換器１から出力される交流電圧と系統電圧との差を小さくできる。これにより無効電流Ｉｑの絶対値の増加を抑制できる。したがって、実施の形態１によれば自励式変換器１の過電流を回避しつつ電力系統３の過電圧を抑制できる。【００３６】
電力系統３の過電圧が抑制されることにより、フィードバック制御系は、電圧基準Ｖｉ１を系統電圧の変化に追従して変化させることができる。この状態では、電圧基準Ｖｉ１が電圧基準Ｖｉ２よりも大きくなる。したがって最大値選択部２０によって電圧基準Ｖｉ１が選択される。この結果、通常の制御（フィードバック制御）が行なわれる。【００３７】
なお、図３に示した構成によれば、電圧指令演算部１９は、振幅値Ｖｓがしきい値Ｖｔｈを超えたときに電圧基準Ｖｉ２を出力するよう構成される。ただし、電圧指令演算部１９の構成は図３に示した構成に限定されない。電圧指令演算部１９は、振幅値Ｖｓの大きさにかかわらず、振幅値Ｖｓおよび電流指令Ｉｑｒｅｆに基づいて電圧基準Ｖｉ２を生成してもよい。【００３８】
以上のように、実施の形態１によれば、電力系統の事故除去直後のような過電圧が生じやすい状態において、電力系統の過電圧を抑制することができる。さらに実施の形態１によれば、電力系統の事故除去直後における自励式変換器１の過電流も回避することができる。【００３９】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。【００４０】
図４を参照して、自励式無効電力補償装置１００Ａは、制御装置１０に代えて制御装置１０Ａを備える点において図１に示す自励式無効電力補償装置１００と異なる。制御装置１０Ａは、不感帯回路２２および加算器２３をさらに備える点において制御装置１０と異なる。なお、自励式無効電力補償装置１００Ａの他の部分は、自励式無効電力補償装置１００の対応する部分の構成と同様であるので、以後の説明は繰返さない。不感帯回路２２および加算器２３は、本発明の「電圧基準補正部」を構成する。【００４１】
不感帯回路２２は、入力される振幅値Ｖｓが所定値より小さければその振幅値Ｖｓをそのまま出力する。一方、不感帯回路２２は、振幅値Ｖｓが上記所定値よりも大きい場合には振幅値Ｖｓに代えて０を出力する。この所定値は、系統電圧が過電圧か否かを判定するための値として予め設定される。したがって、所定値として上記のしきい値Ｖｔｈを用いることができる。【００４２】
加算器２３は、最大値選択部２０によって選択された電圧基準に不感帯回路２２の出力値（Ｖｓまたは０）を加算し、その加算結果として得られる電圧基準Ｖｉをゲートパルス発生部２１に与える。【００４３】
実施の形態２では、振幅検出部１１で検出された振幅値Ｖｓを加算器２３で加算することによりフィードフォワード制御を実行する。これによってフィードバック制御系の応答遅れを補償できるので、系統電圧の変化に対応して自励式変換器１から出力される無効電流を変化させることができる。【００４４】
しかしながら上記フィードフォワード制御が系統事故の除去直後にも実行された場合、自励式変換器１は電力系統３の過電圧に対抗するように過電圧を出力する。したがって自励式無効電力補償装置の過電圧抑制効果が低下する。【００４５】
実施の形態２においては、系統過電圧が生じた場合に振幅値Ｖｓが所定値よりも大きくなるため、不感帯回路２２からは０が出力される。この結果、不感帯回路２２および加算器２３によるフィードフォワード制御が実質的に実行されなくなる。さらに電圧指令演算部１９からの電圧基準Ｖｉ２が最大値選択部２０により選択され、この電圧基準が電圧基準Ｖｉとしてゲートパルス発生部２１に与えられる。したがって実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、系統過電圧の発生時において自励式変換器１が所定の遅れ無効電流を流すことができる。すなわち実施の形態２によれば電力系統の過電圧を抑制することができるとともに自励式変換器１の過電流を回避できる。【００４６】
一方、系統電圧が過電圧でない場合には、不感帯回路２２および加算器２３によって補正された電圧基準Ｖｉが出力されるので、通常のフィードフォワード制御を行なうことができる。これにより、系統電圧が比較的急峻に変化した場合においても自励式変換器１に過電流が発生することを抑制できるので、自励式変換器１を停止させることなく系統電圧を制御できる。【００４７】
なお、図４に示す構成では、加算器２３を最大値選択部２０の出力側に設けることにより電圧基準Ｖｉが補正されている。ただし、加算器２３を無効電流制御部１７の出力側に設けることによって電圧基準Ｖｉ１を補正してもよい。この場合にも上記した効果と同様の効果を得ることができる。【００４８】
［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。【００４９】
図５を参照して、自励式無効電力補償装置１００Ｂは、制御装置１０Ａに代えて制御装置１０Ｂを備える点において図４の自励式無効電力補償装置１００Ａと異なる。制御装置１０Ｂは、最大値選択部２０に代えて最大値選択部２０Ａを備える点、および、過電圧／過電流判定部２４と指令回路２５とをさらに備える点において、制御装置１０Ａと異なる。自励式無効電力補償装置１００Ｂの他の部分の構成については自励式無効電力補償装置１００Ａの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。【００５０】
過電圧／過電流判定部２４は、電力系統３の各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）の瞬時電圧と瞬時電流とを検出する。そして、過電圧／過電流判定部２４は、いずかの相電圧または相電流の瞬時検出値が所定値を超えたときにトリガ信号Ｔｒを生成して出力する。指令回路２５は、トリガ信号Ｔｒに応じて、予め設定された電圧基準Ｖｉ３を出力する。電圧基準Ｖｉ３は電圧基準Ｖｉ２より大きい。なお、電圧基準Ｖｉ３は自励式変換器１の最大出力電圧に設定されていることが好ましい。【００５１】
系統電圧が極めて短時間で上昇して過電圧と判定されるしきい値を超えた場合、指令回路２５は過電圧／過電流判定部２４からのトリガ信号Ｔｒに応じて電圧基準Ｖｉ３を出力する。この場合、最大値選択部２０Ａは電圧基準Ｖｉ１，Ｖｉ２，Ｖｉ３の中から電圧基準Ｖｉ３を選択する。これにより自励式変換器１は電圧基準Ｖｉ３により定められた電圧（最大出力電圧）を出力する。よって自励式変換器１は系統過電圧を速やかに抑制するように無効電力を出力することができる。なお、自励式無効電力補償装置１００Ｂの他の動作については、実施の形態２に係る自励式無効電力補償装置１００Ａの動作と同様であるので、以後の説明は繰返さない。【００５２】
以上のように、実施の形態３によれば、極めて短時間に系統電圧が上昇した場合においても速やかに過電圧を抑制するための制御を実行することができる。【００５３】
なお、図５に示した構成では、制御装置１０Ｂは、電圧指令演算部１９および指令回路２５の両方を備えている。ただし電圧指令演算部１９を省略して指令回路２５のみを備えた構成によっても上記の効果を得ることができる。【００５４】
［実施の形態４］
図６は、本発明の実施の形態４に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。【００５５】
図６を参照して、自励式無効電力補償装置１００Ｃは、制御装置１０に代えて制御装置１０Ｃを備える点において図１の自励式無効電力補償装置１００と異なる。制御装置１０Ｃは、無効電流指令生成部１８、電圧指令演算部１９、最大値選択部２０に代えて、無効電流指令生成部１８Ａ、電圧指令演算部１９Ａおよび出力選択部３０をそれぞれ備える点において、制御装置１０と異なる。自励式無効電力補償装置１００Ｃの他の部分の構成については自励式無効電力補償装置１００の対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。【００５６】
無効電流指令生成部１８Ａは、無効電流指令として、遅れ１００％の無効電流指令（電流指令Ｉｑｍｘ）を出力する。電圧指令演算部１９Ａは、この電流指令Ｉｑｍｘに基づいて電圧基準Ｖｉ４を生成し、その電圧基準Ｖｉ４を出力する。出力選択部３０は、振幅値Ｖｓおよび無効電流Ｉｑに基づいて、電圧基準Ｖｉ１，Ｖｉ４のいずれか一方を選択し、その選択した電圧基準を電圧基準Ｖｉとして出力する。【００５７】
図７は、図６の出力選択部３０の構成を示す機能ブロック図である。図７を参照して、出力選択部３０は、選択制御部３０１と、選択回路３０２とを含む。選択制御部３０１は、振幅値Ｖｓおよび無効電流Ｉｑに基づいて、電圧基準Ｖｉ１，Ｖｉ４のいずれを電圧基準Ｖｉとして出力するかを判定し、その判定結果に基づいて選択回路３０２を制御する。選択回路３０２は、選択制御部３０１の制御に従って、電圧基準Ｖｉ１，Ｖｉ４のいずれか一方を電圧基準Ｖｉとして出力する。本実施の形態では、選択制御部３０１は、たとえば振幅値Ｖｓが所定値を超えたときに電圧基準Ｖｉとして電圧基準Ｖｉ４を選択するように選択回路３０２を制御する。この所定値は上記のしきい値Ｖｔｈとしてもよい。【００５８】
次に、実施の形態４に係る自励式無効電力補償装置１００Ｃの動作について説明する。
図８は、通常のフィードフォワード制御の実行時に系統過電圧が生じた場合の電圧および電流の波形を示す模式図である。【００５９】
図８を参照して、時刻ｔ１は、系統事故（たとえば地絡とする）が生じた時刻である。この場合、振幅値Ｖｓは通常の値よりも大きく低下する。【００６０】
時刻ｔ２は、系統事故が除去されたときの時刻である。図８は、系統事故の除去直後に振幅値Ｖｓが通常の値よりも大きく上昇した状態を示している。減算器１４より出力される偏差ΔＶは電圧指令Ｖｒｅｆと振幅値Ｖｓとの差であるので、振幅値Ｖｓの低下時には上昇し、振幅値Ｖｓの上昇時には低下する。したがって、電力系統の過電圧が生じると、偏差ΔＶは大きく低下し、過電圧が抑制されるに従って元の値に戻る。【００６１】
無効電流検出部１２によって検出された無効電流Ｉｑは、偏差ΔＶと同様に、振幅値Ｖｓの低下時に上昇し、振幅値Ｖｓの上昇時に低下する。なお無効電流Ｉｑが正のときには自励式変換器１から電力系統３に無効電流が出力され、無効電流Ｉｑが負のときには、電力系統３から自励式変換器１に無効電流が流入される。【００６２】
電力系統３の過電圧を抑制するためには、無効電流Ｉｑの立上がり時間および立下がり時間をできるだけ短くすることが好ましい。すなわち、波形Ａに示すように、無効電流Ｉｑの波形は矩形波であることが好ましい。しかしながら、無効電流制御部１７の応答遅れによって、無効電流Ｉｑは波形Ｂに示すように変化する。【００６３】
図９は、実施の形態４による制御の実行時に系統過電圧が生じた場合の電圧および電流の波形を示す模式図である。図９に示すように、時刻ｔ２において振幅値Ｖｓが所定のしきい値Ｖｔｈを超える。すなわち電力系統３の過電圧が生じる。この場合、出力選択部３０は、電圧基準Ｖｉとして電圧基準Ｖｉ４を選択する。【００６４】
電圧基準Ｖｉ４は、無効電流指令生成部１８Ａから出力された電流指令Ｉｑｍｘ（遅れ１００％の無効電流）に基づいて生成されたものである。したがって、通常のフィードバック制御によって無効電流Ｉｑを変化させる場合に比較して無効電流Ｉｑの応答を速くすることができる。この結果、波形Ｃに示すように無効電流Ｉｑの波形の立下り時間を短くことができるので、振幅値Ｖｓの大幅な上昇を抑制することができる。【００６５】
また、自励式変換器１の過電流保護のため、変換器用変圧器２のインピーダンスが大きい場合がある。変換器用変圧器２のインピーダンスを大きくすることによって、系統電圧が大きく上昇しても自励式変換器１に流れ込む電流を小さくできる。したがって自励式変換器１を過電流から保護できる。しかしながら、変換器用変圧器２のインピーダンスが大きいために自励式変換器１に流入する電流が少なくなった場合、系統電圧の上昇が促進される可能性がある。このような場合には、自励式変換器１に流入する電流を大きくすることで電力系統の過電圧を抑制することが好ましい。【００６６】
図９に示すように、実施の形態４では系統事故の除去直後から短時間のうちに無効電流Ｉｑを負側に大きく変化させる。これによって、自励式変換器１に流入する電流を増やすことができる。したがって変換器用変圧器２のインピーダンスが大きい場合においても電力系統の過電圧を効果的に抑制することができる。【００６７】
このように実施の形態４においては、系統電圧が無効電流Ｉｑの絶対値が増加するように電圧基準Ｖｉを生成する。言い換えると、実施の形態４においては、無効電流Ｉｑの絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように電圧基準が生成される。一方、実施の形態１から３においては、無効電流Ｉｑの絶対値が低下するように電圧基準Ｖｉが生成される。言い換えると実施の形態１から３においては、無効電流Ｉｑの絶対値の時間変化率が次第に小さくなるように電圧基準が生成される。この点において実施の形態４は実施の形態１から３と異なる。【００６８】
なお、図６に示す構成においては、出力選択部３０は無効電流制御部１７および電圧指令演算部１９Ａの出力側に設けられる。すなわち出力選択部３０は、複数の電圧基準の中から１つの電圧基準を選択する。ただし、出力選択部３０の機能はこのように限定されるものではない。【００６９】
図１０は、実施の形態４の変形例に従う自励式無効電力補償装置の構成図である。【００７０】
図１０を参照して、自励式無効電力補償装置１００Ｄは、制御装置１０Ｃに代えて制御装置１０Ｄを備える点において図６に示す自励式無効電力補償装置１００Ｃと異なる。制御装置１０Ｄは、減算器１６および無効電流指令生成部１８Ａの出力側に出力選択部３０が配置され、出力選択部３０の出力側に無効電流制御部１７が配置される点において制御装置１０Ｃと異なる。図１０に示す構成においては、出力選択部３０は振幅値Ｖｓおよび無効電流Ｉｑに基づいて、減算器１６の出力（偏差ΔＩ）および電流指令Ｉｑｍｘのいずれか一方を選択して出力する。無効電流制御部１７は、出力選択部３０から出力された無効電流指令に従って電圧基準Ｖｉを生成して出力する。【００７１】
図１０に示した構成によれば、電圧指令演算部１９Ａが不要となるので制御装置の構成を簡素化することが可能となる。【００７２】
［実施の形態５］
図１１は、本発明の実施の形態５に係る自励式無効電力補償装置の構成図である。【００７３】
図１１を参照して、自励式無効電力補償装置１００Ｅは、制御装置１０Ｃに代えて制御装置１０Ｅを備える点において図６に示す自励式無効電力補償装置１００Ｃと異なる。制御装置１０Ｅは、無効電流指令生成部１８および電圧指令演算部１９を備える点、および出力選択部３０に代えて出力選択部４０を備える点において制御装置１０Ｃと異なる。なお、自励式無効電力補償装置１００Ｅの他の部分の構成は自励式無効電力補償装置１００Ｃの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。【００７４】
出力選択部４０は、振幅値Ｖｓおよび無効電流Ｉｑに応じて、電圧基準Ｖｉ１，Ｖｉ２，Ｖｉ４のいずれか１つを電圧基準Ｖｉとして選択する。【００７５】
実施の形態１から３に係る制御装置では、系統電圧が大きく上昇する場合において、電力系統３から自励式変換器１に流れ込む電流が少なくなるように自励式変換器１を制御する。しかしながら変換器用変圧器２のインピーダンスが大きい場合、電力系統３から自励式変換器１に流入する電流を速やかに大きくすることが困難となる。これに対し、実施の形態４では、電力系統３から自励式変換器１に流入する電流を増大させることによって電力系統３の過電圧を防ぐことが可能になる。【００７６】
実施の形態５においては、出力選択部４０が無効電流Ｉｑの挙動に応じて、電力系統３から自励式変換器１への電流を増加させるか減少させるかを決定する。これにより電力系統３の状況に応じて、電力系統３の過電圧を適切に抑制できる。すなわち実施の形態５による制御は、実施の形態１の制御および実施の形態４の制御を組み合わせたものに対応する。【００７７】
図１２は、実施の形態５による制御の実行時に系統過電圧が生じた場合における電圧および電流の波形を示す模式図である。図１２に示す時刻ｔ１，ｔ２は、図８および図９の時刻ｔ１，ｔ２にそれぞれ対応する。【００７８】
図１２に示すように、時刻ｔ２において振幅値Ｖｓが所定のしきい値Ｖｔｈを上回る。したがって出力選択部４０は、電力系統の過電圧が生じたと判定する。【００７９】
出力選択部４０は、無効電流Ｉｑの挙動に基づいて無効電流Ｉｑの変化量（低下量）を大きくするか、またはその変化量を小さくするかを判定する。振幅値Ｖｓがしきい値Ｖｔｈを超えた後も上昇を続け、かつ無効電流Ｉｑの絶対値がしきい値Ｉｔｈ１の絶対値よりも小さい場合、出力選択部４０は無効電流Ｉｑの変化量を増加させるための制御を実行する。すなわち、出力選択部４０は電圧基準ＶｉとしてＶｉ４を選択する。これによって、無効電流Ｉｑの波形は、波形Ｅ１から波形Ｅ２に変化する。すなわち無効電流Ｉｑの時間変化率が次第に大きくなる。この結果、電力系統３から自励式変換器１に流入する電流が増大する。【００８０】
一方、振幅値Ｖｓがしきい値Ｖｔｈを超えた後も上昇を続け、かつ無効電流Ｉｑの絶対値がしきい値Ｉｔｈ２の絶対値より大きい場合、出力選択部４０は電圧基準Ｖｉとして電圧基準Ｖｉ２を選択する。この場合、出力選択部４０は無効電流Ｉｑの低下量を小さくするための制御を実行する。すなわち出力選択部４０は、電圧基準として電圧基準Ｖｉ２を選択する。これによって、無効電流Ｉｑの波形は、波形Ｆ１から波形Ｆ２に変化する。すなわち、無効電流Ｉｑの時間変化率が次第に小さくなる。この結果、電力系統３から自励式変換器１に流入する電流が減少する。なお、しきい値Ｉｔｈ２の絶対値は、本発明の「所定の第１のしきい値」に対応し、しきい値Ｉｔｈ１の絶対値は、本発明の「所定の第２のしきい値」に対応する。【００８１】
上記した出力選択部４０の制御は、たとえば時刻ｔ２から所定時間が経過した後に開始される。また、無効電流Ｉｑの値がしきい値Ｉｔｈ１と、しきい値Ｉｔｈ２との間にある場合には、出力選択部４０は電圧基準としてＶｉ１を選択する。すなわちこの場合には通常の電圧制御（フィードバック制御）が行なわれる。【００８２】
以上のように、実施の形態５によれば、無効電流Ｉｑの挙動に応じた過電圧抑制制御を行なうことができる。【００８３】
なお、図１１に示した構成においては、出力選択部４０は無効電流制御部１７、電圧指令演算部１９および電圧指令演算部１９Ａの出力側に配置される。しかしながら、出力選択部４０の機能は複数の電圧基準のいずれか１つを選択するものと限定されるものではない。【００８４】
図１３は、実施の形態５の変形例に従う自励式無効電力補償装置の構成図である。
図１３を参照して、自励式無効電力補償装置１００Ｆは、制御装置１０Ｅに代えて制御装置１０Ｆを備える点において図１１の自励式無効電力補償装置１００Ｅと異なる。制御装置１０Ｆは電圧指令演算部１９，１９Ａが設けられていない点において、制御装置１０Ｅと異なる。さらに、制御装置１０Ｆは出力選択部４０が減算器１６、無効電流指令生成部１８，１８Ａの出力側に設けられる点および無効電流制御部１７が出力選択部４０の出力側に設けられる点において制御装置１０Ｅと異なる。なお、自励式無効電力補償装置１００Ｆの他の部分の構成は、自励式無効電力補償装置１００Ｅの対応する部分の構成と同様であるので以後の説明は繰返さない。【００８５】
図１３に示した構成によれば、出力選択部４０は振幅値Ｖｓおよび無効電流Ｉｑに基づいて、偏差ΔＩ、無効電流指令Ｉｑｒｅｆ，Ｉｑｍｘのいずれか１つを選択して無効電流制御部１７に出力する。無効電流制御部１７は出力選択部４０から出力された電流指令に基づいて電圧基準Ｖｉを生成し、その電圧基準Ｖｉをゲートパルス発生部２１に出力する。【００８６】
出力選択部４０による電流指令（ΔＩ，Ｉｑｒｅｆ，Ｉｑｍｘ）の制御は、図１２に示す制御と同様である。すなわち出力選択部４０は、振幅値Ｖｓおよび無効電流Ｉｑの挙動に基づいて、ΔＩ，Ｉｑｒｅｆ，Ｉｑｍｘのいずれか１つを選択する。この変形例によれば電圧指令演算部１９，１９Ａが不要となるので制御装置の構成を簡素化することが可能となる。【００８７】
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請求の範囲によって示され、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。
【図１】
2010055557.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年4月27日(2011.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相を有する電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ）とを備え、
前記制御装置（１０，１０Ａ，１０Ｂ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）が前記電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準（Ｖｉ１）を生成する第１の基準生成部（１７）と、
前記無効電流（Ｉｑ）の値が所定値となるように、前記自励式変換器（１）から出力される前記出力電圧の第２の電圧基準を生成する第２の基準生成部（１８，１９）と、
前記第１および第２の電圧基準のうちの最大値を選択する選択部（２０，２０Ａ）と、
前記選択部（２０，２０Ａ）によって選択された電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項２】
前記制御装置（１０Ｂ）は、
前記複数の相の少なくとも１つの相における電圧値および電流値のいずれかが基準値を上回ったことを検出したときに、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）よりも大きい第３の電圧基準（Ｖｉ３）を出力する第３の基準生成部（２５）をさらに含み、
前記選択部（２０Ａ）は、前記第１から第３の電圧基準（Ｖｉ１，Ｖｉ２，Ｖｉ３）のうちの最大値を選択する、請求項１に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項３】
前記第２の基準生成部（１８，１９）は、
前記無効電流（Ｉｑ）の値を前記所定値に設定するための電流指令（Ｉｑｒｅｆ）を生成する電流指令生成部（１８）と、
前記系統電圧が過電圧判定しきい値を超えたときに、前記電流指令（Ｉｑｒｅｆ）に基づいて前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を生成する電圧指令演算部（１９）とを含む、請求項１に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項４】
複数の相を有する電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０Ｂ）とを備え、
前記制御装置（１０Ｂ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）が前記電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準（Ｖｉ１）を生成する第１の基準生成部（１７）と、
前記複数の相の少なくとも１つの相における電圧値および電流値のいずれかが基準値を上回ったことを検出したときに、所定の第２の電圧基準（Ｖｉ３）を出力する第２の基準生成部（２５）と、
前記第１および第２の電圧基準（Ｖｉ１，Ｖｉ２）のうち最大値を選択する選択部（２０Ａ）と、
前記選択部（２０Ａ）により選択された電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項５】
前記制御装置（１０Ａ，１０Ｂ）は、
前記系統電圧が過電圧判定しきい値より小さい場合には、前記第１の電圧基準（Ｖｉ１）および前記選択された電圧基準（Ｖｉ）のいずれか一方の値に、前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧の値を加算する一方、前記系統電圧が前記過電圧判定しきい値より大きい場合には、前記一方の値に０を加算する電圧基準補正部（２２，２３）をさらに含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項６】
電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０，１０Ａ−１０Ｃ，１０Ｅ）とを備え、
前記制御装置（１０，１０Ａ−１０Ｃ，１０Ｅ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）が前記電流基準（Ｉｒｅｆ）に追従するように、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の第１の電圧基準を生成する第１の基準生成部（１７）と、
前記無効電流（Ｉｑ）の挙動が変化するように、前記自励式変換器（１）の前記出力電圧の第２の電圧基準を生成する第２の基準生成部（１８，１９，１８Ａ，１９Ａ）と、
前記系統電圧が過電圧しきい値を下回る場合には、前記第１および第２の電圧基準のうちの前記第１の電圧基準を選択する一方、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回る場合には、前記第２の電圧基準を選択する選択部（２０，２０Ａ，３０，４０）と、
前記選択部（２０，２０Ａ，３０，４０）により選択された電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含む、自励式無効電力補償装置。
【請求項７】
前記第２の基準生成部（１８，１９）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に小さくなるように、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を生成する、請求項６に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項８】
前記第２の基準生成部（１８Ａ，１９Ａ）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように、前記第２の電圧基準（Ｖｉ４）を生成する、請求項６に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項９】
前記第２の基準生成部（１８，１９）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に小さくなるように、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を生成し、
前記制御装置（４０）は、
前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように第３の電圧基準（Ｖｉ４）を生成する第３の基準生成部（１８Ａ，１９Ａ）をさらに含み、
前記選択部（４０）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第１のしきい値より大きい場合には、前記第２の電圧基準（Ｖｉ２）を選択し、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第２のしきい値より小さい場合には、前記第３の電圧基準（Ｖｉ４）を選択し、
前記第２のしきい値の絶対値は、前記第１のしきい値の絶対値よりも小さい、請求項６に記載の自励式無効電力補償装置。
【請求項１０】
電力系統（３）に接続され、かつ自己消弧型のスイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を含む自励式変換器（１）と、
前記電力系統（３）の系統電圧を検出する電圧検出器（４）と、
前記電力系統（３）と前記自励式変換器（１）との間に流れる電流を検出する電流検出器（５）と、
前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を制御することにより、前記自励式変換器（１）から前記電力系統（３）に出力される無効電流（Ｉｑ）を制御する制御装置（１０Ｆ）とを備え、
前記制御装置（１０Ｆ）は、
前記電流検出器（５）により検出された前記電流に基づいて、前記無効電流（Ｉｑ）を検出する無効電流検出部（１２）と、
前記電圧検出器（４）により検出された前記系統電圧に基づいて、前記系統電圧が所定の電圧（Ｖｒｅｆ）に追従するように、前記無効電流（Ｉｑ）の電流基準（Ｉｒｅｆ）を生成する電圧制御部（１５）と、
前記電流基準（Ｉｒｅｆ）と前記無効電流検出部（１２）により検出された前記無効電流（Ｉｑ）との偏差を電流指令として算出する減算部（１６）と、
前記系統電圧が過電圧しきい値を上回った後の無効電流（Ｉｑ）の絶対値の時間変化率が次第に小さくなるように、第１の電流指令（Ｉｑｒｅｆ）を生成する第１の電流指令生成部（１８）と、
前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回った後の前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値の時間変化率が次第に大きくなるように、第２の電流指令（Ｉｑｍｘ）を生成する第２の電流指令生成部（１８Ａ）と、
前記系統電圧が過電圧しきい値を下回る場合には、前記第１および第２の電流指令ならびに前記偏差のうち前記偏差を選択する一方、前記系統電圧が前記過電圧しきい値を上回る場合には、前記第１および第２の電流指令のいずれかを選択する選択部（４０）と、
前記選択部により選択された電流指令に基づいて、前記自励式変換器（１）から出力される出力電圧の電圧基準（Ｖｉ）を生成する基準生成部（１７）と、
前記電圧基準（Ｖｉ）に基づいて、前記スイッチング素子（Ｑ１−Ｑ６）を駆動するための駆動信号を生成する信号生成部（２１）とを含み、
前記選択部（４０）は、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第１のしきい値（Ｉｔｈ２）より大きい場合には前記第１の電流指令を選択し、前記系統電圧が前記過電圧しきい値よりも大きく、かつ前記無効電流（Ｉｑ）の前記絶対値が所定の第２のしきい値（Ｉｔｈ１）より小さい場合には、前記第２の電流指令を選択し、
前記第２のしきい値の絶対値は、前記第１のしきい値の絶対値よりも小さい、自励式無効電力補償装置。
【国際調査報告】
2010055557.tif 000016
2010055557.tif 000017