(57)【要約】【課題】  負荷電流を検出できない構成の電力系統に設置された電力変換装置に対して、負荷が変動した際の系統電圧変動を抑制できる電力変換制御装置を提供する。【解決手段】  直流側は直流電源あるいは別の電力変換装置の直流端子と接続され、交流側は三相あるいは単相の電力系統に接続されて、有効電力と無効電力を出力する電力変換装置１に対して、与えられる無効電力指令値に一定の比率をかけ、かけ算結果としての値を有効電力指令値とする増幅手段10と、無効電力指令値及び有効電力指令値それぞれに追従するように、電力変換装置の無効電力出力と有効電力出力とを制御する制御手段13とを備え、増幅手段にて無効電力指令値に一定の比率Ｋをかけて有効電力指令値とし、制御手段13によりこれらの無効電力指令値と有効電力指令値それぞれに追従するように電力変換装置１の無効電力と有効電力とを制御する。【選択図】      図１
2006191714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流側は直流電源あるいは別の電力変換装置の直流端子と接続され、交流側は三相あるいは単相の電力系統に接続されて、有効電力と無効電力を出力する電力変換装置を制御する電力変換制御装置において、
与えられる無効電力指令値に一定の比率をかけ、かけ算結果としての値を有効電力指令値とする増幅手段と、
前記無効電力指令値及び有効電力指令値それぞれに追従するように、前記電力変換装置の無効電力出力と有効電力出力とを制御する制御手段とを備えた電力変換制御装置。
【請求項２】
接続される交流電圧を検出する交流電圧検出手段と、前記交流電圧検出手段の検出した交流電圧検出値と与えられる交流電圧指令値との偏差分を入力し、前記交流電圧検出値が交流電圧指令値に追従するような無効電力値を算出し、当該無効電力値を前記無効電力指令値として出力する交流電圧制御回路とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換制御装置。
【請求項３】
前記無効電力指令値が所定の範囲内にある場合には、前記有効電力指令値をゼロとする不感帯回路を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換制御装置。
【請求項４】
前記交流電圧検出値と与えられる交流電圧指令値との偏差分が所定の範囲内にある場合には、前記交流電圧制御回路へ入力する電圧偏差信号をゼロとする不感帯回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換制御装置。
【請求項５】
前記交流電圧制御回路の出力値が所定の範囲内にある場合には、前記無効電力指令値をゼロとする不感帯回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電力変換制御装置。
【請求項６】
前記無効電力指令値から有効電力指令値を得る際に用いる前記増幅手段の増幅比率を、無効電力指令値の大きさに応じて変化させる調整回路を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力変換制御装置。
【請求項７】
前記無効電力指令値から有効電力指令値を得る際に用いる前記増幅手段の増幅比率を、前記無効電力指令値が正の場合と負の場合とで当該無効電力指令値に対する有効電力指令値の特性が変わるように調整する調整回路を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電力変換制御装置。
【請求項８】
前記無効電力指令値と有効電力指令値とから得られる皮相電力値が前記電力変換装置の定格電力を越えないよう、無効電力指令値及び有効電力指令値に制限をかけるリミッタを備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電力変換制御装置。
【請求項９】
前記無効電力指令値と有効電力指令値から得られる皮相電力値が前記電力変換装置の定格電力を越えた場合には、当該無効電力指令値の大きさに応じて有効電力指令値に対する制限値をゼロ方向へ変化させ、又は、前記有効電力指令値を得る際に用いる前記増幅手段の増幅比率をゼロ方向へ変化させることにより無効電力指令値を優先させる無効電力指令優先手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の電力変換制御装置。
【請求項１０】
前記無効電力指令値と有効電力指令値とから得られる皮相電力値が前記電力変換装置の定格電力を越えた場合には、リミッタをかける前の無効電力指令値から得られた有効電力指令値の大きさに応じて最終的な無効電力指令値に対するリミッタの値をゼロ方向へ変化させることにより有効電力指令値を優先させる有効電力指令優先手段を備えたことを特徴とする請求項８に記載の電力変換制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統や電鉄用き電系統を含めた三相あるいは単相の電力系統に接続され、それらの系統に含まれる負荷に対して有効電力と無効電力を供給する電力変換装置を制御する電力変換制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置から負荷に電力を供給する場合、一般的には発電機など他の交流電源と分担して有効電力、無効電力を供給する。その際、たとえば電力会社間の連系など基幹系統を接続する変換装置の場合には中央給電指令所で系統全体の適切な潮流条件を決めて、変換装置に対して融通電力の指令値が与えられるが、配電系統や交流き電回路など、負荷の近傍に変換装置が設置される場合には、送電線の潮流等から負荷の消費電力を検出して、負荷の大きさに応じて有効電力や無効電力の指令値を決める方法（特開平９−２０１０７２号公報（特許文献１））や、連系点の力率を保つよう指令値を決める方法（特開平９−２１５２０１号公報（特許文献２）、特開２０００−３７０８２号公報（特許文献３））、系統電圧を一定に保つよう定常的な電圧変動に対しては無効電力を制御し過渡的な電圧変動に対しては有効電力を制御する方法（特公平７−９９９０５号公報（特許文献４））、並列する交流電源の出力によって変換器出力指令値を変える方法（特公昭６３−５８０２６号公報（特許文献５））などが提案されている。また無効電力に関しては、電圧を一定に保つよう無効電力指令値を調整する方法や負荷の無効電流を変換装置の無効電力指令として使用する方法が一般的である。（特開平４−２６５６３１号公報（特許文献６）、特開平７−３１２８２８号公報（特許文献７）、特開平９−１５４２８４号公報（特許文献８）、特開２０００−１４８２６６号公報（特許文献９））。
【０００３】
電力変換装置から負荷に電力を供給する場合、図２１あるいは図２２のような系統構成がある。図２１では電力変換装置１が変圧器２を介して交流母線３に接続され、さらに送電線４の先に負荷５、５’が接続されている。交流電源６は負荷に対して変換装置１と並列に接続されている。変換装置１では電流検出器７により変換装置出力電流を検出し、制御装置８においてその出力電流が指令値に追従するよう制御を行う。このように変換装置１と交流電源６が負荷に対して並列の系統構成であれば、例えば、母線３と送電線４の間に電流検出器９を設置して負荷電流を検出することができるため、従来のシステムで提案されているように負荷電流に応じた有効電力指令値、無効電力指令値により変換装置を運転することが可能である。
【０００４】
一方、図２２では交流電源６が送電線４及び負荷５、５’の背後にある構成である。この構成の場合、電流検出器９により負荷電流を検出することができない。負荷電流を検出しようとすると、各負荷ごとの電流を検出したり、遠方にある電源６の電流を検出したりする必要があり、いずれの場合も通信手段が不可欠となる。このため、負荷や電源が複数の場合には、非常に大きなコストがかかり実現は困難である問題点がある。
【０００５】
電力変換装置が無効電力のみを補償する装置であれば、従来のシステムで提案されているように交流母線３の電圧を検出し、それが指令値に追従するよう無効電力指令値を変化させることができるが、有効電力の補償も行う場合には、有効電力指令値を決める手段がない。負荷が交流電源から離れている場合や、送電線の抵抗分が大きい場合には、負荷電力が増えると無効電力のみでは充分に電圧補償が行えない場合があり、そのようなシステムでは負荷の消費電力に応じた有効電力による補償も不可欠で、図２２のような構成の系統においても変換装置１が何らかの有効電力を出力するニーズがある。
【特許文献１】特開平９−２０１０７２号公報
【特許文献２】特開平９−２１５２０１号公報
【特許文献３】特開２０００−３７０８２号公報
【特許文献４】特公平７−９９９０５号公報
【特許文献５】特公昭６３−５８０２６号公報
【特許文献６】特開平４−２６５６３１号公報
【特許文献７】特開平７−３１２８２８号公報
【特許文献８】特開平９−１５４２８４号公報
【特許文献９】特開２０００−１４８２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、負荷電流を検出できない構成の電力系統に設置された電力変換装置においても、負荷の電力量に応じた適切な有効電力指令値、無効電力指令値を使用して制御を行うことにより、負荷が変動した際の系統電圧変動を抑制することができる電力変換制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、直流側は直流電源あるいは別の電力変換装置の直流端子と接続され、交流側は三相あるいは単相の電力系統に接続されて、有効電力と無効電力を出力する電力変換装置を制御する電力変換制御装置において、与えられる無効電力指令値に一定の比率をかけ、かけ算結果としての値を有効電力指令値とする増幅手段と、前記無効電力指令値及び有効電力指令値それぞれに追従するように、前記電力変換装置の無効電力出力と有効電力出力とを制御する制御手段とを備えたものである。
【０００８】
本発明の電力変換制御装置では、増幅手段にて無効電力指令値に一定の比率をかけ、かけ算結果としての値を有効電力指令値とし、制御手段によりこれらの無効電力指令値と有効電力指令値それぞれに追従するように電力変換装置の無効電力出力と有効電力出力とを制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、増幅手段にて無効電力指令値に一定の比率をかけ、かけ算結果としての値を有効電力指令値とし、制御手段によりこれらの無効電力指令値と有効電力指令値それぞれに追従するように電力変換装置の無効電力出力と有効電力出力とを制御することができ、負荷が変動した際の系統電圧変動を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき詳説する。
【００１１】
（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、あり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。図２１あるいは図２２の有効電力Ｐｃ、無効電力Ｑｃは変換装置の出力であり、系統から変換装置方向の有効電力を「正」、誘導性方向の無効電力消費を「正」と定義する。有効電流Ｉｄ、無効電流ＩｑはＰｃ、Ｑｃを電圧の大きさで割ったものであり、例えば、電圧１ｐｕであればＰｃ＝Ｉｄ、Ｑｃ＝Ｉｑである。
【００１２】
本実施の形態では無効電流指令値Ｉｑｒｅｆに対して比率Ｋで増幅を行う増幅回路１０により、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆを得る。それぞれ加算器１１、１２で無効電流検出値Ｉｑ、有効電流検出値Ｉｄと突き合わせを行い、差分が出力電流制御回路１３に入力される。無効電流検出値Ｉｑ、有効電流検出値Ｉｄは、図２１、図２２において電流検出器７により検出された変換装置の出力電流を有効分、無効分に分離したもので、このように電流を直交する２軸成分に分離して制御する方法は三相変換器で一般的に用いられる方法である。出力電流制御回路１３では、有効電流、無効電流の差分がそれぞれゼロになるよう、すなわち各電流検出値が指令値に追従するような出力電圧Ｖｄｃ、Ｖｑｃを発生させる。なお比率Ｋは、適用する系統のインピーダンス特性や負荷の力率などからあらかじめ適切な値を決め、設定しておく。
【００１３】
図１の電力変換制御装置を用いることにより、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが決まれば、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆが決まり、電力変換装置１は与えられた指令値に従った有効電力、無効電力を出力して運転する。例えば、変換装置を力率０．８ｐｕで運転させたい場合には、増幅器１０で使用する比率Ｋとして、０．８／０．６＝１．３３３を使用すれば、無効電流指令値Ｉｑｒｅｄｆが０．３ｐｕの時、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ＝０．４ｐｕ、Ｉｑｒｅｆが０．６ｐｕの時、Ｉｄｒｅｆ＝０．８ｐｕなど、一定の力率で運転される。
【００１４】
本実施の形態の電力変換制御装置では、負荷の有効電力量を得ることができない構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、無効電力指令値あるいは無効電流指令値が得られれば出力する有効電力の大きさを決めることができ、適切な有効電力、無効電力を負荷に供給することができる。
【００１５】
（第２の実施の形態）図２は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００１６】
図１で説明した第１の実施の形態では、出力電流検出値を有効電流Ｉｄ、無効電流Ｉｑに分離し、それぞれを指令値に追従させる制御を行っているのに対し、図２に示す第２の実施の形態では、信号合成回路１４において有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び交流電圧検出値Ｖａｃから電流指令値Ｉｒｅｆ信号を生成し、加算器１５において電流検出値Ｉａｃと突き合わせて差分を出力電流制御回路１３に入力する制御を行う。ここで交流電圧検出値Ｖａｃは図２１、図２２における変換器母線３の電圧を電流検出器４０で検出した正弦波信号である。それに対して有効・無効電流指令値は例えば、０．８ｐｕ、０．６ｐｕといった直流量であり、信号合成回路１４では交流電圧検出値Ｖａｃに有効電流指令値Ｉｄｒｅｆをかけあわせて有効電流の瞬時波形（正弦波）を得、Ｖａｃを９０゜遅らせた波形に無効電流指令値Ｉｑｒｅｆをかけあわせて無効電流の瞬時波形（正弦波）を得、それぞれを足し合わせて電流指令値Ｉｒｅｆを出力する。この電流指令値Ｉｒｅｆ及び電流検出値Ｉａｃは正弦波信号であり、その差分がゼロとなるよう出力電流制御回路１３で制御することにより、変換装置の出力は有効電流指令値、無効電流指令値に追従する。この手法は単相の変換装置に適用される方法である。
【００１７】
図２の実施の形態では、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆに対して比率Ｋで増幅を行う増幅回路１０により、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆを得て、各指令値を信号合成回路１４に入力する。図２の制御装置を用いることにより、図１の第１の実施の形態と同様、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが決まれば、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆが決まり、電力変換装置は与えられた指令値に従った有効電力、無効電力を出力して運転する。
【００１８】
本実施の形態の電力変換制御装置によれば、たとえば交流き電回路など単相の電力系統において、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、無効電力あるいは無効電流指令値が得られれば出力する有効電力の大きさを決めることができ、適切な有効電力、無効電力を負荷に供給することができる。
【００１９】
（第３の実施の形態）図３は、本発明の第３の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、あり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００２０】
本実施の形態は、図１で説明した第１の実施の形態の制御装置における無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの生成手段として、交流電圧制御回路１７を設けたものである。変換器母線電圧３の電圧Ｖａｃの大きさを電圧検出器４０で検出し、加算器１６において交流電圧指令値Ｖｒｅｆと突き合わせを行い、差分を交流電圧制御回路１７に入力する。交流電圧制御回路１７は、例えば、比例積分回路などで構成されており、ＶａｃとＶｒｅｆの差分がゼロとなるよう、すなわち変換器母線電圧が指令値に追従するような無効電流指令値Ｉｑｒｅｆを出力する。以下の構成は図１と同じで、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆに対して比率Ｋで増幅を行う増幅回路１０により、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆを得、それぞれ無効電流検出値Ｉｑ、有効電流検出値Ｉｄと突き合わせを行い、差分を出力電流制御回路１３に入力し、出力電流制御回路１３では、有効電流、無効電流の差分がそれぞれゼロになるよう、すなわち各電流検出値が指令値に追従するような変換器出力電圧Ｖｄｃ、Ｖｑｃを発生させる。
【００２１】
図３の制御装置では、たとえば図２２の系統において負荷５、５’の増加により交流電圧Ｖａｃが指令値Ｖｒｅｆより低下した場合には、加算器１６の出力が負の値になり交流電圧制御回路１７の出力である無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが負の方向、すなわち容量性無効電力運転の方向へ変化する。さらに比率Ｋをかけた有効電流指令値Ｉｄｒｅｆも負の方向、すなわち変換器から系統へ有効電力を供給する方向へ変化する。無効電流が容量性へ変化すること、及び変換器が系統へ電力を供給することはどちらも系統電圧Ｖａｃを上昇させる作用があるので、交流電圧Ｖａｃが大きくなり指令値に追従するよう動作する。すなわち有効電力と無効電力が一定の比率で双方とも電圧を上昇させる方向に動作する。
【００２２】
本実施の形態を使用すると、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、適切な有効電力、無効電力を負荷に供給することができる。
【００２３】
（第４の実施の形態）図４は、本発明の第４の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００２４】
図３で説明した第３の実施の形態では交流電圧制御回路１７の出力を無効電流指令値Ｉｑｒｅｆとし、比率Ｋをかけた値を有効電流指令値Ｉｄｒｅｆとしていたのに対し、図４の第４の実施の形態では、交流電圧制御回路１７の出力を有効電流指令値Ｉｄｒｅｆとし、比率Ｋ’をかけた値を無効電流指令値Ｉｑｒｅｆとする。その他は図３と同じである。
【００２５】
図４の制御回路で増幅回路１０の比率Ｋ’を図３の比率Ｋに対し、Ｋ’＝１／Ｋとし、さらに交流電圧制御回路１７の制御ゲインを図３の方法を用いる場合のＫ倍に設定することにより、回路の構成は異なるが図３の第３の実施の形態と図４の第４の実施の形態の作用は全く同等で、同じ効果を得ることができる。
【００２６】
（第５の実施の形態）図５は、本発明の第５の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。図３に示した第３の実施の形態、図４に示した第４の実施の形態では図１に示した第１の実施の形態における無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの生成方法として交流電圧制御回路１７を使用する構成としたが、本実施の形態は、図２で説明した第２の実施の形態に対して交流電圧制御回路１７を付加し、その出力を無効電流指令値Ｉｑｒｅｆ、あるいは有効電流指令値Ｉｄｒｅｆとする構成を特徴とする。
【００２７】
本実施の形態の制御装置を用いれば、単相の交流系統に変換器が設置される場合でも、図３あるいは図４で説明した第３、４の実施の形態と同様に、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、適切な有効電力、無効電力を負荷に供給することができる。
【００２８】
（第６の実施の形態）図６は、本発明の第６の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００２９】
本実施の形態は、図３で説明した第３の実施の形態の回路構成に対して、増幅回路１０の入力部分に不感帯１８を追加したものである。不感帯１８は入力信号である無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが、ゼロに近い一定の範囲内にある場合、例えば、０．２ｐｕ＜Ｉｑｒｅｆ＜＋０．２ｐｕの場合、ゼロを出力する。その他の構成は図３と同じである。
【００３０】
図６の制御装置では、図２２の系統における交流電圧Ｖａｃの変動を抑制するよう無効電流指令値Ｉｑｒｅｆは変化するが、その変化幅が小さくて不感帯１８の設定範囲内にある場合には有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロである。すなわち、無効電力のみで電圧変動を補償する。
【００３１】
系統電圧を変動させる原因としては、負荷変化の他に変圧器投入や調相設備の操作などが多い。これら負荷変化以外の原因の場合には系統側で有効電力は変動しておらず、変換器の無効電力制御のみで電圧変動を抑制するのが望ましい。変圧器投入時は励磁突入電流により電圧が低下するが、負荷は数分単位の時間変動をするのに対して励磁突入電流は数百ミリ秒で減衰するといった時限の違いがある。また調相設備操作による電圧変動は負荷変化に比べて変動幅が小さい。図６のように不感帯１８を設けると、変圧器投入により電圧が低下した場合には、比例積分回路で構成された交流電圧制御回路１７の出力が積分回路の動作により徐々に負方向に変化し、それによって無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが容量性方向へ変化して電圧を上昇させる。一方、積分回路出力がある程度まで増加しないうちは不感帯１８の出力がゼロとなるため有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロが保持される。無効電力による電圧補償と励磁突入電流自体の減衰により、交流電圧低下が回復するため変換器の有効電力は変動させずに電圧補償が行える。
【００３２】
また調相設備操作、たとえば電力用キャパシタの開放やリアクトル投入による電圧低下は、低下の割合が小さいため電圧偏差すなわち交流電圧制御回路１７の入力がゼロに近く、従ってその出力もゼロに近い値である。これにより不感帯１８の出力はゼロとなるため、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロが保持され変換器の有効電力は変動させずに無効電力のみで電圧補償が行える。
【００３３】
本実施の形態を使用すると、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、負荷変動以外の要因の電圧変動に対しては変換器の有効電力出力を最小限に抑えて無効電力により電圧を補償することができる。
【００３４】
（第７の実施の形態）図７は、本発明の第７の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００３５】
本実施の形態は、図６で説明した第６の実施の形態における不感帯１８を、増幅回路１０の入力部分ではなく出力部分に設けたものである。不感帯１８は入力信号である増幅回路１０の出力信号すなわち有効電流指令値Ｉｄｒｅｆが、ゼロに近い一定の範囲内にある場合、例えば、０．２７ｐｕ＜Ｉｄｒｅｆ＜＋０．２７ｐｕの場合、ゼロを出力する。その他の構成は図３及び図６と同じである。
【００３６】
ここで、不感帯１８の設定範囲を、図６の第６の実施の形態のＫ倍（Ｋ：増幅回路１０で用いる比率）に設定しておけば、回路構成は異なるが図６の第６の実施の形態と図７の第７の実施の形態は全く同じ作用をし、同じ効果を得ることができる。
【００３７】
なお、図６に示した第６の実施の形態、図７に示した第７の実施の形態では図１で説明した第１の実施の形態における無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの生成方法として交流電圧制御回路１７を使用しさらに不感帯１８を設ける構成としたが、同様に、図５で説明した第５の実施の形態に対して交流電圧制御回路１７の出力を無効電流指令値Ｉｑｒｅｆとして、さらに不感帯１８を設ける構成の制御装置を用いれば、単相の交流系統に変換器が設置される場合でも、図６あるいは図７で説明した実施の形態と同様に、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の単相電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、負荷変動以外の要因の電圧変動に対しては変換器の有効電力出力を最小限に抑えて無効電力により電圧を補償することができる。
【００３８】
（第８の実施の形態）図８は、本発明の第８の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００３９】
本実施の形態は、図３で説明した第３の実施の形態の回路構成に対して、交流電圧制御回路１７の入力部分に不感帯１９を追加したものである。不感帯１９は入力信号である電圧偏差信号が、ゼロに近い一定の範囲内にある場合、例えば、０．０５ｐｕ＜ΔＶ＜＋０．０５ｐｕの場合、ゼロを出力する。その他の構成は図３と同じである。
【００４０】
本実施の形態の電力変換制御装置では、図２２の系統における交流電圧Ｖａｃが変動しても、その変化幅が小さくて検出値と指令の偏差ΔＶが不感帯１９の設定範囲内にある場合には無効電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロである。電圧変動は補償されない。電圧変動が大きくて、偏差ΔＶが不感帯１９の設定範囲を越えた場合に無効電流指令値Ｉｑｒｅｆ及び有効電流指令値Ｉｄｒｅｆが電圧変動を抑制するように変化する。実際の電力系統では電圧は常に問題のない範囲で変動しており、これに対して変換器がわずかな変動も抑制するように無効電力及び有効電力を出力する必要はない場合が多い。逆に待機運転点が常に変化するため、補償の必要な大きな電圧変動が発生した場合に、有効電力や無効電力を変化させられる幅が小さくなって充分な電圧変動抑制ができなくなる可能性がある。このため、本実施の形態の電力変換制御装置では、補償の必要のない微小な電圧変動に対しては、変換器が出力を行わないため、適切な待機運転点を保持して大きな電圧変動が発生した場合に効果的に有効電力、無効電力を出力し電圧変動を抑制できる。したがって、本実施の形態によれば、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、変動抑制の必要のない微小な電圧変動に対しては変換器の不必要な有効電力出力、無効電力出力を最小限に抑えることにより、大きな電圧変動が発生した場合に、より効果的に電圧を補償することができる。
【００４１】
なお、図８に示した本実施の形態では、図１で説明した第１の実施の形態における無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの生成方法として交流電圧制御回路１７を使用しさらに不感帯１９を設ける構成としたが、同様に、図５で説明した第５の実施の形態に対して交流電圧制御回路１７の入力信号に対して不感帯１９を設ける構成の制御装置を用いれば、単相の交流系統に変換器が設置される場合でも、本実施の形態と同様に、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の単相電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、微小な電圧変動に対しては変換器の有効電力出力、無効電力出力を最小限に抑えて、大きな電圧変動が発生した場合に、より効果的に電圧を補償することができる。
【００４２】
（第９の実施の形態）図９は、本発明の第９の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００４３】
本実施の形態は、図３で説明した第３の実施の形態の回路構成に対して、交流電圧制御回路１７の出力部分に不感帯２０を追加したものである。不感帯２０は入力信号である無効電流指令値Ｉｑｒｅｆがゼロに近い一定の範囲内にある場合、例えば、０．２ｐｕ＜Ｉｑｒｅｆ＜＋０．２ｐｕの場合、ゼロを出力する。その他の構成は図３と同じである。
【００４４】
本実施の形態によれば、図８で説明した第８の実施の形態と同等の作用をし、同じ効果を得ることができる。
【００４５】
なお、図９に示した本実施の形態では、図１に示した第１の実施の形態における無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの生成方法として交流電圧制御回路１７を使用し、さらに不感帯２０を設ける構成としたが、同様に、図５で説明した第５の実施の形態に対して交流電圧制御回路１７の出力信号に対して不感帯２０を設ける構成の制御装置を用いることができる。そしてそのような単相の交流系統に変換器が設置される場合、本実施の形態と同様に、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の単相電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、微小な電圧変動に対しては変換器の有効電力出力、無効電力出力を最小限に抑えて、大きな電圧変動が発生した場合に、より効果的に電圧を補償することができる。
【００４６】
（第１０の実施の形態）図１０は、本発明の第１０の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００４７】
本実施の形態は、図３で説明した第３の実施の形態の回路構成に対して、演算回路２１を追加したことを特徴とする。演算回路２１は無効電流指令値Ｉｑｒｅｆを入力とし、その値から増幅回路１０で使用する比率（増幅率）Ｋの値を演算する構成である。演算式は任意であるが、例えば、ＫをＩｑｒｅｆに比例した値にする方法（Ｋ＝Ｋ’×Ｉｑｒｅｆ）、又はＩｑｒｅｆの値によりＫを切り替える方法を採用する。その他の構成は図３と同じである。
【００４８】
本実施の形態の電力変換制御装置では、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆに応じて、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆを得る際の比率Ｋを変更でき、電圧変動の大きさすなわち外乱の大きさに合わせて、変換器の出力特性を調節することができる。
【００４９】
図１１（ａ）〜（ｃ）に図３に示した第３の実施の形態の制御装置、図６に示した第６の実施の形態のように不感帯を付加した制御装置、本実施の形態の制御装置それぞれにおける変換器の有効電力出力Ｐと無効電力出力Ｑとの特性を比較して示してある。図１１（ａ）は図３の実施の形態で比率Ｋ＝０．８／０．６を使用した場合で、全運転範囲で有効電力は無効電力の１．３３倍である。図１１（ｂ）は図６の実施の形態で比率Ｋ＝２、不感帯の範囲を−０．２〜＋０．２とした場合で、無効電力が−０．２〜＋０．２の範囲では有効電力がゼロであり、無効電力が０．６ｐｕでは有効電力が０．８となり、同図（ａ）と同じ出力特性になる。一方、図１１（ｃ）は図１０に示した本実施の形態において、演算回路２１でＫ＝０．８／０．３６×Ｉｑｒｅｆの演算により増幅回路１０の増幅率Ｋを求めた場合である。Ｑの値がゼロに近い点では増幅率Ｋも小さく、有効電力は小さな値になるが、Ｑ＝０．６ではＫ＝０．８／０．６となり、有効電力Ｐ＝０．８で、図１１（ａ）、（ｂ）と同等の運転点が得られる。すなわち図１１（ｃ）は図１１（ａ）と図１１（ｂ）の中間的な特性を持っているといえる。
【００５０】
本実施の形態の制御装置では、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、無効電力の大きさに応じて有効電力の比率を任意に変えることができるため、微小外乱時の不必要な有効電力出力を抑制するなど、より適切な変換器出力点を得ることができる。
【００５１】
なお、図１０では図３で説明した第３の実施の形態における増幅回路１０で使用する比率Ｋ（増幅率）を無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの関数とする構成としたが、同様に、ここまで説明した各実施の形態において増幅回路１０で使用する比率Ｋ（増幅率）を無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの関数とする構成としても同様の作用・効果が得られる。不感帯と演算回路２１による演算を組み合わせることにより、さらに複雑な運転特性を得ることも可能である。また単相変換器でも三相変換器でも実現が可能である。
【００５２】
（第１１の実施の形態）図１２は、本発明の第１１の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００５３】
本実施の形態は、図３で説明した第３の実施の形態に対して、正負判定回路２２及びスイッチ回路２３を追加した構成を特徴とする。正負判定回路２２は無効電流指令値Ｉｑｒｅｆを入力とし、その値の正負判定結果によりスイッチ回路２３に切替指令を与える。スイッチ回路２３の入力端子には、異なる比率Ｋ１、Ｋ２が与えられており、どちらかを選択して増幅回路１０に与え、増幅回路１０ではその値を増幅率として使用する。その他の構成は図３と同じである。
【００５４】
本実施の形態の電力変換制御装置では、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの正負符号により、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆを得る際の比率Ｋを変更でき、電圧変動の向きに合わせて、変換器の出力特性を調節することができる。例えば、Ｉｑｒｅｆが正の場合、Ｋ１＝０．６／０．８を選択、Ｉｑｒｅｆが負の場合、Ｋ２＝０．８／０．６を選択するように設定すると、交流電圧が上昇した場合にはＩｑｒｅｆ＞０（正）でＫ１＝０．６／０．８が選択されるため、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆは無効電流指令値に比べて小さな値になる。交流電圧が低下した場合にはＩｑｒｅｆ＜０（負）でＫ２＝０．８／０．６が選択されて有効電流指令値Ｉｄｒｅｆは無効電流指令値より大きくなる。
【００５５】
系統で負荷が増大して電圧が低下した場合には、無効電力だけでなく負荷量に応じた有効電力を供給することで電圧補償を効果的に行うことができるが、電圧が上昇した場合には変換器でわざわざ有効電力を消費する必要はなく、無効電力のみで電圧補償する方が適切な場合が多い。図１２に示す本実施の形態の制御装置では、電圧上昇時の有効電力出力（変換器による有効電力消費）を小さく抑える。
【００５６】
したがって本実施の形態の制御装置によれば、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、電圧上昇時と電圧低下時で無効電力出力に対する有効電力出力の比率を切り替えることにより、変換器の不必要な有効電力出力・有効電力消費を最小限に抑えることができる。
【００５７】
（第１２の実施の形態）図１３は、本発明の第１２の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００５８】
電圧上昇時と電圧低下時で、無効電力に対する有効電力の比率を切り替える手段として、図１２に示した第１１の実施の形態では正負判定回路２２とスイッチ回路２３を使用したが、本実施の形態では、それらの代りに増幅回路１０の出力である有効電流指令値Ｉｄｒｅｆに対してリミッタ回路２４を設け、その最大リミット値と最小リミット値を異なる絶対値とする。例えば、最大リミット値Ｐｍａｘ＝０ｐｕ、最小リミット値Ｐｍｉｎ＝−０．８ｐｕという値を設定する。その他の構成は図３と同じである。
【００５９】
本実施の形態の電力変換制御装置では、電圧変動の向きに合わせて、変換器の出力特性を調節することができる。例えば、Ｉｑｒｅｆが正の場合は最大リミッタが０であるため、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロである。一方、Ｉｑｒｅｆが負であれば有効電流は増幅回路１０で使用する比率Ｋに応じた値が出力される。これにより、電圧低下時は変換装置から有効電力及び無効電力が供給されるが、電圧上昇時には無効電力のみで電圧補償を行う特性となる。
【００６０】
図１４は図１２に示した第１１の実施の形態と図１３に示す本実施の形態の運転特性を比較したものである。第１１の実施の形態においては、Ｋ１＝０に設定すれば本実施の形態と同様、電圧上昇時には無効電力のみを出力する特性を得ることも可能である。
【００６１】
以上より、本実施の形態では、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、電圧上昇時と電圧低下時で有効電力出力の特性を切り替えることにより、変換器の不必要な有効電力出力・有効電力消費を最小限に抑えることができる。
【００６２】
なお、図１２に示した第１１の実施の形態、図１３に示した第１２の実施の形態では、図３に示した回路構成に対して正負判定回路２２とスイッチ回路２３あるいはリミッタ回路２４を付加することにより、電圧上昇時と低下時の変換装置の運転特性をかえる構成としたが、同様に、ここまで説明した他の実施の形態においても正負判定回路２２とスイッチ回路２３あるいはリミッタ回路２４を該当する箇所に付加することにより、同様の作用・効果が得られる。加えて、図８、図９に示した不感帯１９、２０や図１０に示した演算回路２１と、正負判定回路２２とスイッチ回路２３あるいはリミッタ回路２４を組み合わせることもでき、それにより、さらに複雑な運転特性を得ることが可能である。また単相変換器でも三相変換器でも実現が可能である。
【００６３】
（第１３の実施の形態）図１５は、本発明の第１３の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００６４】
本実施の形態は、図３に示した回路構成に対して、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆに対するリミッタ回路２５及び有効電流指令値Ｉｄｒｅｆに対するリミッタ回路２４を設けたことを特徴とする。両リミッタで使用するリミット値は、変換装置の定格皮相電力を越えないような値に設定する。たとえば変換装置の定格が１００ＭＶＡ＝１ｐｕで増幅回路１０の比率Ｋが０．８／０．６であれば、リミッタ回路２５のリミット値は±６０ＭＶａｒ＝０．６ｐｕ、リミッタ回路２４のリミット値は±８０ＭＷ＝０．８ｐｕという値を設定する。その他の構成は図３と同じである。
【００６５】
本実施の形態の電力変換制御装置では、無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと有効電流指令値Ｉｄｒｅｆの皮相電流和が変換装置の定格を越えない範囲で、系統電圧の変動を抑制するよう有効電力及び無効電力が出力される。したがって本実施の形態によれば、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、変換装置の出力電流が定格を越えて過電流となることを防止することができる。
【００６６】
なお、図１５に示した本実施の形態では、図３に示した回路構成に対してリミッタ回路２４、２５を設けて有効電流指令値と無効電流指令値の皮相電流和が変換装置の定格電力を越えないように制限する構成としたが、ここまで説明した他の実施の形態に対しても有効電流指令値と無効電流指令値それぞれにリミッタ回路を付加する構成にすることによって同様の作用・効果が得られる。
【００６７】
（第１４の実施の形態）図１６は、本発明の第１４の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００６８】
本実施の形態は、図１５で説明した第１３の実施の形態に対してさらに、演算回路２６を付加した構成を特徴とする。リミッタ回路２５のリミット値は定格皮相電力±１ｐｕが設定されている。この演算回路２６には、リミッタ回路２５で値を制限された後の無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが入力され、Ｉｑｒｅｆ及び変換装置の定格皮相電力値を使用して有効電力指令値Ｉｄｒｅｆに対するリミッタ回路２４のリミット値を演算する。すなわち、定格皮相電力値をＳ［ｐｕ］とすれば、リミッタ回路２４の最大リミット値はＩｄｍａｘ＝ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｉｑｒｅｆ２）、最小リミット値はＩｄｍｉｎ＝−ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｉｑｒｅｆ２）という演算を行う。その他の構成は図１５と同じである。
【００６９】
本実施の形態の電力変換制御装置では、リミッタをかける前の無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと有効電流指令値Ｉｄｒｅｆの皮相電流和が変換装置の定格を越えない範囲においては、変換装置の動作は図１５で説明した第１３の実施の形態と同等である。例えば、増幅回路１０の比率Ｋ＝０．８／０．６＝１．３３３で、定格皮相電力を１ｐｕとした場合、Ｉｑｒｅｆが±０．６ｐｕの範囲であれば、Ｉｄｒｅｆはその１．３３３倍の値となり、両方ともリミッタで制限されることなく交流電圧制御回路１７と増幅回路１０で得られた値がそのまま最終的な電流指令値として使用される。ここで、交流電圧制御回路１７の出力であるＩｑｒｅｆが±０．６ｐｕを逸脱した場合、例えば、Ｉｑｒｅｆ＝＋０．８ｐｕの時、リミッタ回路２５の最大リミット値は１ｐｕなので、最終的なＩｑｒｅｆは０．８ｐｕがそのまま出力される。一方、増幅回路１０により得られた有効電流指令値Ｉｄｒｅｆは１．０７ｐｕとなるが演算回路２６で得られたＩｄｒｅｆに対する最大リミット値Ｉｄｍａｘ＝ＳＱＲＴ（１２−０．８２）は、０．６ｐｕであるため最終的な有効電流指令値は０．６ｐｕとなる。Ｉｑｒｅｆ＝＋１．２ｐｕの場合はＩｑｒｅｆがリミッタ回路２５により１ｐｕに制限され、演算回路２６で得られる最大リミット値Ｉｄｍａｘ＝ＳＱＲＴ（１２−１２）＝０ｐｕとなるため、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロに制限される。以上のように、本実施の形態の電力変換制御装置は、有効電流指令値と無効電流指令値の皮相電流和が変換装置の定格電力より小さい場合には、交流電圧制御及び増幅回路の出力がそのまま最終的な電流指令値として使用されるが、皮相電流和が定格を越えた場合には定格皮相電力を越えない範囲内で無効電流指令値が優先されるよう動作する。
【００７０】
したがって、本実施の形態によれば、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに変換装置の出力電流が定格を越えて過電流となることを防止することができる。
【００７１】
（第１５の実施の形態）図１７は、本発明の第１５の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００７２】
本実施の形態は、図１５で説明した第１３の実施の形態の回路構成に対して、演算回路２７を付加したことを特徴とする。リミッタ回路２５のリミット値は定格皮相電力±１ｐｕが設定されている。この演算回路２７には、リミッタ回路２５で値を制限された後の無効電流指令値Ｉｑｒｅｆが入力され、Ｉｑｒｅｆ及び変換装置の定格皮相電力値を使用して増幅回路１０で使用する比率（増幅率）Ｋを演算する。その演算回路２７の構成を図１８に示す。すなわち、定格皮相電力値をＳ［ｐｕ］とすれば、絶対値回路２８を介して得られた無効電流指令値Ｉｑｒｅｆの絶対値に対してリミッタ回路２９で０．６〜Ｓ［ｐｕ］の制限をかけ変数Ｘを求める。この値と定格皮相電力Ｓを使って演算回路ＳでＫ＝ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｘ２）／Ｘという演算を行い、比率Ｋを求める。の最大リミット値はＩｄｍａｘ＝ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｉｑｒｅｆ２）、最小リミット値はＩｄｍｉｎ＝−ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｉｑｒｅｆ２）という演算を行う。その他の構成は図１５と同じである。
【００７３】
本実施の形態の電力変換制御装置では、リミッタをかける前の無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと有効電流指令値Ｉｄｒｅｆの皮相電流和が変換装置の定格を越えない範囲においては、変換装置の動作は図１５に示した第１３の実施の形態と同等である。例えば、定格皮相電力を１ｐｕとした場合、Ｉｑｒｅｆが±０．６ｐｕの範囲であれば、図１８における信号Ｘ＝０．６であり、演算回路２７で得られる比率ＫはＫ＝０．８／０．６＝１．３３であり、この比率を使って得られる有効電流指令値Ｉｄｒｅｆの範囲は±０．８ｐｕで、これらの値がそのまま最終的な電流指令値として使用される。ここで、交流電圧制御回路１７の出力であるＩｑｒｅｆが±０．６ｐｕを逸脱した場合、例えば、Ｉｑｒｅｆ＝＋０．８ｐｕの時、演算回路２７で得られる増幅比率ＫはＫ＝０．６／０．８となる。有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ＝Ｋ×Ｉｑｒｅｆ＝０．６ｐｕとなる。さらにＩｑｒｅｆ＝＋１．２ｐｕの場合はＩｑｒｅｆがリミッタ回路２５により１ｐｕに制限され、演算回路２７で得られる比率Ｋ＝０となるため、有効電流指令値Ｉｄｒｅｆはゼロとなる。これらの結果は、図１６に示した第１４の実施の形態と全く同じである。
【００７４】
以上のように本実施の形態の電力変換制御装置では、有効電流指令値と無効電流指令値の皮相電流和が変換装置の定格電力より小さい場合には、交流電圧制御の出力として得られた無効電力指令値と、それに一定の比率をかけて得られた有効電流指令値がそのまま最終的な電流指令値として使用されるが、皮相電流和が定格を越えた場合には比率の値が変化することにより定格皮相電力を越えない範囲内で無効電流指令値が優先されるよう動作する。この結果、本実施の形態によれば、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、変換装置の出力電流が定格を越えて過電流となることを防止することができる。
【００７５】
なお、図１６に示した第１４の実施の形態、図１７に示した第１５の実施の形態では、図１５に示した第１３の実施の形態に対して演算回路２６又は演算回路２７によりリミット値あるいは増幅比率を演算して可変とすることにより、有効電流指令値と無効電流指令値の皮相電流和が変換装置の定格皮相電力を越えた場合には、無効電流指令値を優先させる構成としたが、同様に、ここまで説明した各実施の形態において同様の演算回路２６又は２７を設けてリミット値あるいは増幅比率を可変にすることにより、同等の運転特性を得ることができる。また単相変換器でも三相変換器でも実現が可能である。
【００７６】
（第１６の実施の形態）図１９は、本発明の第１６の実施の形態に係る電力変換装置の有効電力と無効電力を制御する電力変換制御装置のブロック図であり、図２１あるいは図２２における制御装置８の内部に適用されるものである。
【００７７】
本実施の形態は、図１５に示した第１３の実施の形態の回路構成に対して、演算回路２６’を付加したことを特徴とする。リミッタ回路２４のリミット値は定格皮相電力±１ｐｕが設定されている。この演算回路２６’には、リミッタ回路２４で値を制限された後の有効電流指令値Ｉｄｒｅｆが入力され、Ｉｄｒｅｆ及び変換装置の定格皮相電力値を使用して無効電力指令値Ｉｑｒｅｆに対するリミッタ回路２５のリミット値を演算する。すなわち、定格皮相電力値をＳ［ｐｕ］とすれば、リミッタ回路２５の最大リミット値はＩｑｍａｘ＝ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｉｄｒｅｆ２）、最小リミット値はＩｑｍｉｎ＝−ＳＱＲＴ（Ｓ２−Ｉｄｒｅｆ２）という演算を行う。その他の構成は図１５と同じである。
【００７８】
図１９の実施の形態の電力変換制御装置では、リミッタをかける前の無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと有効電流指令値Ｉｄｒｅｆの皮相電流和が変換装置の定格を越えない範囲においては、変換装置の動作は図１５に示した第１３の実施の形態と同等である。例えば、増幅回路１０の比率Ｋ＝０．８／０．６＝１．３３３で、定格皮相電力を１ｐｕとした場合、Ｉｑｒｅｆが±０．６ｐｕの範囲であれば、Ｉｄｒｅｆはその１．３３３倍の値となり両方ともリミッタで制限されることなく交流電圧制御回路１７と増幅回路１０で得られた値がそのまま最終的な電流指令値として使用される。ここで、交流電圧制御回路１７の出力であるＩｑｒｅｆが±０．６ｐｕを逸脱した場合、例えば、Ｉｑｒｅｆ＝＋０．８ｐｕの時、増幅回路１０の出力は１．０７であり、リミッタ回路２４の最大リミット値が１ｐｕなので最終的なＩｄｒｅｆは１ｐｕとなる。これにより、演算回路２６’で得られたＩｑｒｅｆに対する最大リミット値はＩｑｍａｘ＝ＳＱＲＴ（１２−１２）＝０ｐｕであるため最終的な無効電流指令値は０ｐｕとなる。
【００７９】
これにより、本実施の形態では、有効電流指令値と無効電流指令値の皮相電流和が変換装置の定格電力より小さい場合には、交流電圧制御及び増幅回路の出力がそのまま最終的な電流指令値として使用されるが、皮相電流和が定格を越えた場合には定格皮相電力を越えない範囲内で有効電流指令値が優先されるよう動作する。
【００８０】
図２０に、図１６に示した第１４の実施の形態のように無効電力優先の場合と、図１９に示した第１６の実施の形態のように有効電力優先の場合の変換装置出力特性を比較して示す。有効電力が−０．８〜＋０．８ｐｕ、無効電力が−０．６〜＋０．６ｐｕの範囲では、両方とも直線の特性で動作は同じであるが、それを越えた場合には有効電力あるいは無効電力を制限するよう動作する。
【００８１】
以上のように、本実施の形態によれば、負荷の有効電力量を得ることができないような構成の電力系統に設置される電力変換装置でも、交流電圧の変動を補償するように無効電力及び有効電力の大きさを決めることができ、さらに、変換装置の出力電流が定格を越えて過電流となることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図２】本発明の第２の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図３】本発明の第３の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図４】本発明の第４の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図５】本発明の第５の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図６】本発明の第６の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図７】本発明の第７実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図８】本発明の第８の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図９】本発明の第９の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１０】本発明の第１０の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１１】上記第３、第６、第１０の実施の形態の電力変換制御装置それぞれを適用した場合の電力変換装置の有効電力出力と無効電力出力の関係を示す特性図。
【図１２】本発明の第１１の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１３】本発明の第１２の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１４】上記第１１、第１２の実施の形態の電力変換制御装置それぞれを適用した場合の電力変換装置の有効電力出力と無効電力出力の関係を示す特性図。
【図１５】本発明の第１３の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１６】本発明の第１４の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１７】本発明の第１５の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図１８】図１７における演算回路の内部構成を示す制御ブロック図。
【図１９】本発明の第１６の実施の形態の電力変換制御装置のブロック図。
【図２０】上記第１４、第１６の実施の形態の電力変換制御装置それぞれを適用した場合の電力変換装置の有効電力出力と無効電力出力の関係を示す特性図。
【図２１】従来の電力変換装置が設置される系統の構成図その１。
【図２２】従来の電力変換装置が設置される系統の構成図その２。
【符号の説明】
【００８３】
１  電力変換装置
３  交流母線
７  電流検出器
８  電力変換制御装置
１０、１０’  増幅回路
１１、１２  加算器
１３  出力電流制御回路
１４  信号合成回路
１５、１６  加算器
１７  交流電圧制御回路
１８、１９、２０  不感帯
２１  演算回路
２２  正負判定回路
２３  スイッチ回路
２４、２５  リミッタ回路
２６、２６’、２７  演算回路
２８  絶対値回路
２９  リミッタ回路
３０  演算回路
４０  電圧検出器
Ｉｄｒｅｆ  有効電流指令値
Ｉｑｒｅｆ  無効電流指令値
Ｐ  電力変換装置の有効電力出力
Ｑ  電力変換装置の無効電力出力
Ｋ、Ｋ’  増幅比率
【図１】
2006191714.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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006191714.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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