(57)【要約】【課題】複数台の電源装置を同時に使用する場合に、簡素な構成でありながら電源系統に流出する高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減、電源装置の小型化・高効率化を図ることが可能な電源システムを提供すること。【解決手段】交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器１Ｖと、１Ｖにより検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、第１及び第２の種類の電源装置１〜４毎に有する各交直電力変換器１ｂ〜４ｂに対してそれぞれゲートパルスを与えるものであって、第１及び第２の種類の電源装置１〜４に有する各交直電力変換器１ｂ〜４ｂ間のゲート位相条件により前記第１及び第２の種類の電源装置全てに有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器１ｄ〜４ｄとを具備し、電源装置１〜４のうちの位相設定を行う電源装置１〜４の種類の位相が逆位相となるようにした電源システム。【選択図】      図１
2006149119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが偶数個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記各電源装置のうちの同種の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記同種の電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により前記第１又は第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、
を具備し、前記第１又は第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項２】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが偶数個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記各電源装置のうちで前記第１又は第２の種類の電源装置を選択する場合、前記第１又は第２の種類の電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１又は第２の種類の電源装置の種類の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項３】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが偶数個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記第１及び第２の種類の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記第１及び第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により前記第１及び第２の種類の電源装置全てに有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、
を具備し、前記電源装置のうちの位相設定を行う前記第１及び第２の種類の電源装置の種類の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項４】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが偶数個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記第１及び第２の種類の電源装置を選択する場合、前記各電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１及び第２の種類の電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１及び第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項５】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記第１及び第２の種類の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記第１及び第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により前記第１又は第２並びに前記第１及び第２の種類の電源装置に有する交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、
を具備し、前記電源装置のうちの位相設定を行う前記第１及び第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項６】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記第１及び第２の種類の電源装置を選択する場合、前記各電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２並びに前記第１及び第２の種類の電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１及び第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項７】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個個存在し、かつ前記交流電力系統に降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記第１又は第２の種類の電源装置を選択する場合、前記第１又は第２の種類の電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置内に有する変圧器及び前記降圧変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定したことを特徴とする電源システム。
【請求項８】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、かつ前記交流電力系統に降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、
前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記第１又は第２の種類の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器並びに前記下位受電系統用電源装置に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記第１又は第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器並びに前記下位受電系統用電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置に有する交直電力変換器並びに前記下位受電系統用電源装置に有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、
を具備し、前記電源装置のうちの位相設定を行う前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置に有する出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項９】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、かつ前記交流電力系統に偶数個の降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記各電源装置のうちで前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置を選択する場合、前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置内並びに前記下位受電系統用電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項１０】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の同種のものが偶数個と第２の同種のものが偶数個存在し、かつ前記交流電力系統に偶数個の降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記電源装置のうちで前記下位受電系統用電源装置を選択する場合、前記各降圧変圧間の位相の条件により、前記降圧変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記下位受電系統用電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システム。
【請求項１１】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統と前記電源装置のうちの１台の間の無効電力を検出する無効電力検出器と、
前記無効電力検出器から得た検出値と無効電力指令値とより前記電源装置の無効電力出力を操作できる制御器と、
前記指令値に加算できる任意の無効電力設定値に係数をかける手段と、
を有したことを特徴とする電源システム。
【請求項１２】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統と前記電源装置のうちの２台以上の電源装置間の無効電力を検出する無効電力検出器と、
前記各無効電力検出器からそれぞれ得た検出値より無効電力指令値とより前記電源装置の無効電力出力を操作できる制御器と、
前記無効電力指令値に加算できる任意の無効電力設定値に係数をかける手段とを有したことを特徴とする電源システム。
【請求項１３】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも個存在し、かつ前記交流電力系統に偶数個の降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記受電系統もしくは、降圧変圧器を介して下位受電系統に接続される電源装置に、前記電力系統と前記受電端の接続点に高調波電流検出器と、
前記電源装置に操作量を与える制御器と、
前記操作量に高調波の検出値に係数をかけて負で加算できる手段とを有したことを特徴とする電源システム。
【請求項１４】
交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、かつ前記交流電力系統に偶数個の降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記電源装置のうち２台以上の電源装置に、前記交流電力系統と前記受電端の接続点
高調波電流の検出器と、
前記電源装置に操作量を与える制御器と、
前記操作量に高調波の検出値に係数をかけて負で加算できる手段とを有したことを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速器用電磁石電源システム、負荷変動補償に用いられる超伝導電力貯蔵電源システム等のごとき、例えば数ＭＷ級の電源装置を複数台同時に使用する電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医療・物理学研究に用いられる加速器用電磁石電源システムや負荷変動補償に用いられる超伝導電力貯蔵電源システムは、近年の設備容量の大型化に伴い、複数台の電源装置を同時に使用する電源システムがある。
【０００３】
これらの電源システムは、交流を直流に変換するための交直電力変換器を用いて、交流電源から電磁石負荷への直流エネルギーを供給したり、超伝導コイルに蓄えられた直流エネルギーから交流電力の補償エネルギーを得る。交直電力変換器がＰＷＭ（パルス幅変調）制御により交直電力変換器内の半導体スイッチ素子を駆動すると、交流出力に高調波電流が生じる。
【０００４】
従来、高調波電流が電力系統へ流出するのを抑制するための技術としては、変圧器の移相、高調波フィルタの設置、ＰＷＭ制御の三角波キャリアの移相を適用する方法がある（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
この１例について、図１１を参照して説明する。  図１１は、電源システムの１構成例を示している。ここでは、説明を容易にするため電源系統を３種に分けた。６６ｋＶ系統に対して２２ｋＶ系統、及び、６．６ｋＶ系統に接続された電源装置の高調波流出の抑制を目的とする。  
６６ｋＶ系統は降圧変圧器１００を介して２２ｋＶ系統に接続される。２２ｋＶ系統には複数台の電源装置１〜４が接続される。ここでは、数ＭＷ級以上の大容量電源装置を想定している。電力授受対象物例えばコイル１ｃに直流電力を供給する電源装置１と、電力授受対象物例えばコイル２ｃに直流電力を供給する電源装置２は、いずれも同種の電源装置である。電源装置１は一次側及び二次側が共に三相の変圧器１ａと、交直変換器（交直電力変換器：半導体スイッチング素子からなり三相−直流変換器）１ｂからなる。電源装置２は一次側及び二次側が共に三相の変圧器２ａと、交直変換器（交直電力変換器：半導体スイッチング素子からなり三相−直流変換器）２ｂからなる。
【０００６】
電力授受対象物例えばコイル３ｃに直流電力を供給する電源装置３と、電力授受対象物例えばコイル４ｃに直流電力を供給する電源装置４は同種の電源装置である。電源装置３は一次側が三相で二次側が共に六相の変圧器３ａと、交直変換器（交直電力変換器：半導体スイッチング素子からなり六相−直流変換器）３ｂからなる。電源装置４は一次側が三相で二次側が共に六相の変圧器４ａと、交直変換器（交直電力変換器：半導体スイッチング素子からなり六相−直流変換器）４ｂからなる。
【０００７】
また、２２ｋＶ系統から降圧変圧器１０１を介して、６．６ｋＶ系統に複数台の電源装置１０から１１が接続される。電源装置１０、１１は、それぞれ三相変圧器１０ａと交直変換器（交直電力変換器：半導体スイッチング素子からなり三相−直流変換器）１０ｂ、三相変圧器１１ａと交直変換器（交直電力変換器：半導体スイッチング素子からなり三相−直流変換器）１１ｂからなる。
【０００８】
ここでは、数ＭＷ級以下の中小容量電源装置を想定している。６６ｋＶ系統への高調波流出を抑制するため、一般的には２２ｋＶ系統、及び、６．６ｋＶ系統には各々高調波フィルタ２１，２２が接続される。
【０００９】
電源装置１は、２２ｋＶ系統から変圧器１ａを介して交直変換器１ｂに接続される。変圧器１ａは、交直変換器１ｂに対して系統の交流電源装置と絶縁すると共に所望の変圧比と位相条件を与える。交直変換器１ｂは、系統の交流電源から直流電源に変換、乃至は、その逆変換によりコイル１ｃへの電力授受を行う。
【００１０】
交直変換器１ｂは、近年、オン／オフ制御が可能な自己消弧型素子、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ    Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）により構成されるが、ＰＷＭ制御によるＩＧＢＴの駆動に伴い、所望の電力授受をする上で電源装置１の交流側に高調波電流が生じる。他に紹介した電源装置２〜４、１０〜１１についても同様である。
【００１１】
例えば、加速器用電磁石電源システムでは、負荷定数が異なるものを含んだ複数台の電源装置１〜４、１０〜１１のコイル負荷に対して、同時にパターン励磁して使用する。また、超伝導電力貯蔵電源システムでは、電力貯蔵用コイルを大容量で実現や最適化が困難な場合、所望の負荷変動補償電力に対して電源装置を分割して設置したり、増強ための増設で複数台の電源装置でシステムを構築する。このため、複数台の電源装置を同時に電力パターン授受して使用する。
【００１２】
以上のような複数台の電源装置を同時に使用する場合の高調波低減方法としては、電源装置１を系統の電圧検出器１ｖで検出した交流電圧波形の位相と同期した三角波キャリアと正弦波のキャリアとの間に所定の位相設定を設けたゲート制御器１１１ｅで構成する。電源装置２も同様に電圧検出器２ｖとゲート制御器１１２ｅで構成し、三角波キャリアの位相を１１１ｅに対して、逆位相となるように設定する。図１１では、３６０°で６パルスの三角波キャリアに対して、ゲート制御器１ｆ側を０°、ゲート制御器２ｆ側を３０°に設定した場合を図示した。電源装置１と電源装置２で高調波成分を互いに相殺することで、系統受電端の高調波を低減することができる。
【００１３】
以上述べた従来の電源システムでは、交直変換器を駆動するＰＷＭ制御方式として、三角波キャリア比較方式であるが、これ以外に空間ベクトルやパルスパターンを選択する方式がある（例えば非特許文献１参照）。
【００１４】
なお、前述した交直変換器１ｂ、２ｂ以外の交直変換器３ｂ、４ｂ、１０ｂ、１１ｂには、いずれも図示しない公知のゲート制御器からゲート信号が与えられるようになっていることはいうまでもない。  
【特許文献１】特開平９−２０１０５６
【非特許文献１】パワーエレクトロニクス回路、オーム社、ｐ．ｐ．１８８−１９７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した交直変換器を駆動するＰＷＭ制御方式の一例である、三角波キャリア比較方式は、構成が複雑となる。また、空間ベクトルやパルスパターンを選択する方式では三角波キャリアを使用しないため、キャリア位相を変える方法は適用できない。さらに、交直変換器のみで簡素に構成できる電流形変換器では、各相のアームの導通期間が１２０°で転流することに配慮する必要があるので、パルスパターンを選択する方式を選ぶ場合が多い。
【００１６】
一方、高調波フィルタの設置は、システムの大容量化に伴い、フィルタの進相容量（無効電力）が大きくなり受電設備の負担となっている。
【００１７】
本発明の目的は、複数台の電源装置を同時に使用する場合に、簡素な構成でありながら電源系統に流出する高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減、電源装置の小型化・高効率化を図ることが可能な電源システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが偶数個と第２の種類のものが偶数個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、
前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記各電源装置のうちの同種の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記同種の電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により前記第１又は第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、を具備し、前記第１又は第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００１９】
前記目的を達成するため、請求項２に対応する発明は、前記各電源装置のうちで前記第１又は第２の種類の電源装置を選択する場合、前記第１又は第２の種類の電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１又は第２の種類の電源装置の種類の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２０】
前記目的を達成するため、請求項３に対応する発明は、前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記第１及び第２の種類の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記第１及び第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により前記第１及び第２の種類の電源装置全てに有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、を具備し、前記電源装置のうちの位相設定を行う前記第１及び第２の種類の電源装置の種類の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２１】
前記目的を達成するため、請求項４に対応する発明は、前記第１及び第２の種類の電源装置を選択する場合、前記各電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１及び第２の種類の電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１及び第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２２】
前記目的を達成するため、請求項５に対応する発明は、前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記第１及び第２の種類の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記第１及び第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により前記第１又は第２並びに前記第１及び第２の種類の電源装置に有する交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、を具備し、前記電源装置のうちの位相設定を行う前記第１及び第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２３】
前記目的を達成するため、請求項６に対応する発明は、前記第１及び第２の種類の電源装置を選択する場合、前記各電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２並びに前記第１及び第２の種類の電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１及び第２の種類の電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２４】
前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、前記第１又は第２の種類の電源装置を選択する場合、前記第１又は第２の種類の電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置内に有する変圧器及び前記降圧変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定したことを特徴とする電源システムである。
【００２５】
前記目的を達成するため、請求項８に対応する発明は、前記交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器と、前記交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、前記第１又は第２の種類の電源装置毎に有する前記各交直電力変換器並びに前記下位受電系統用電源装置に有する前記各交直電力変換器に対してそれぞれ前記ゲートパルスを与えるものであって、前記第１又は第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器並びに前記下位受電系統用電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置に有する交直電力変換器並びに前記下位受電系統用電源装置に有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器と、を具備し、前記電源装置のうちの位相設定を行う前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置に有する出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２６】
前記目的を達成するため、請求項９に対応する発明は、前記各電源装置のうちで前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置を選択する場合、前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、前記第１又は第２の種類の電源装置内並びに前記下位受電系統用電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２７】
前記目的を達成するため、請求項１０に対応する発明は、前記電源装置のうちで前記下位受電系統用電源装置を選択する場合、前記各降圧変圧間の位相の条件により、前記降圧変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ前記下位受電系統用電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにしたことを特徴とする電源システムである。
【００２８】
前記目的を達成するため、請求項１１に対応する発明は、交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、前記交流電力系統と前記電源装置のうちの１台の間の無効電力を検出する無効電力検出器と、前記無効電力検出器から得た検出値と無効電力指令値とより前記電源装置の無効電力出力を操作できる制御器と、前記指令値に加算できる任意の無効電力設定値に係数をかける手段とを有したことを特徴とする電源システムである。
【００２９】
前記目的を達成するため、請求項１２に対応する発明は、交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、前記交流電力系統と前記電源装置のうちの２台以上の電源装置間の無効電力を検出する無効電力検出器と、前記各無効電力検出器からそれぞれ得た検出値より無効電力指令値とより前記電源装置の無効電力出力を操作できる制御器と、
前記無効電力指令値に加算できる任意の無効電力設定値に係数をかける手段とを有したことを特徴とする電源システムである。
【００３０】
前記目的を達成するため、請求項１３に対応する発明は、交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも個存在し、かつ前記交流電力系統に偶数個の降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、前記受電系統もしくは、降圧変圧器を介して下位受電系統に接続される電源装置に、前記電力系統と前記受電端の接続点に高調波電流検出器と、前記電源装置に操作量を与える制御器と、前記操作量に高調波の検出値に係数をかけて負で加算できる手段とを有したことを特徴とする電源システムである。
【００３１】
前記目的を達成するため、請求項１４に対応する発明は、交流電力系統と、複数の電力授受対象物との間において、該各電力授受対象物毎に接続され、ゲートパルスの供給によって電力変換可能であって、前記交流電力系統からの交流電力を直流電力に、また前記各電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換する交直電力変換器及び一台の変圧器を含む電源装置を、複数台備えると共に、前記各電源装置は第１の種類のものが少なくとも１個と第２の種類のものが少なくとも１個存在し、かつ前記交流電力系統に偶数個の降圧変圧器を介して接続される下位受電系統に接続され、ゲートパルスによって前記下位受電系統からの交流電力を直流電力に、また前記下位受電系統に接続された電力授受対象物に蓄えられた直流電力を交流電力にそれぞれ変換可能な交直電力変換器及び一つの変圧器を少なくとも含む下位受電系統用電源装置を備え、さらに前記各電源装置を同時に運転する電源システムにおいて、前記電源装置のうち２台以上の電源装置に、前記交流電力系統と前記受電端の接続点高調波電流の検出器と、前記電源装置に操作量を与える制御器と、前記操作量に高調波の検出値に係数をかけて負で加算できる手段とを有したことを特徴とする電源システムである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、複数台の電源装置を同時に使用する場合に、簡素な構成でありながら電源系統に流出する高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減、電源装置の小型化・高効率化を図ることが可能な電源システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明に係る電源システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３４】
（第１の実施形態）
まず、図１を用いて第１の実施形態を説明する。図１１と同一要素については同一符号を付し、その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。第１の実施形態は、概略次のように構成したものである。すなわち、２２ＫＶ交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器１Ｖ、２Ｖと、交流電圧検出器１Ｖ、２Ｖにより検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、各電源装置１、２、３、４、１０、１１のうちの同種の電源装置例えば電源装置１、２毎に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂに対してそれぞれゲートパルスを与えるものであって、同種の電源装置１、２に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ間のゲート位相条件により第１電源装置１、２又は第２の種類の電源装置３、４に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂに与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器１ｄ、２ｄとを具備し、第１の種類の電源装置１、２又は第２の種類の電源装置３、４の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにした電源システムである。以上述べた構成は、電源装置内に図１の変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ、１０ａ、１１ａが存在しない場合である。
【００３５】
また、各電源装置１、２、３、４、１０、１１のうちで第１の種類の電源装置１、２又は第２の種類の電源装置３、４を選択する場合、電源装置１、２、３、４にそれぞれ有する変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ間の位相の条件により、電源装置１、２、３、４内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ第１又は第２の種類の電源装置１、２、３、４の種類の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００３６】
以下、本実施形態について具体的に説明する。系統の電圧検出器１ｖで検出した位相と同期して選択されたゲートパルス（ここでは、１パルス１２０°通電の場合を例示する）にゲート位相設定φを設けたゲート位相制御器１ｄで構成する。電源装置２も同様に電圧検出器２ｖとゲート制御器２ｄで構成する。ゲートパルスの位相φの設定は、電源装置１、電源装置２の出力高調波の位相が逆位相となるように選ぶ。例えば、６相の側帯波成分（５次、７次）の高調波を低減する場合は、ゲートパルスの位相φを１ｄの０°に対して、２ｄを３０°となるように設定する。
【００３７】
位相差３０°は、６次成分の１周期が６０°（＝３６０°／６次）であることに対して、１／２周期ずらした値となる。６次成分は、偶数次のため理論上は高調波を発生しないが、側帯波である５次、７次成分の高調波が低減することになる。
【００３８】
従って、電源装置１と電源装置２が接続された２２ｋＶ系統において、高調波電流が低減することから、同系統に設置される高調波フィルタ２１の負担容量を減らして小型化を図ることができる。高調波低減については、電源装置３と電源装置４の組み合わせ、または、降圧変圧器１０１を介した６．６ｋＶ系統にある電源装置１０と電源装置１１の組み合わせでも同様である。６．６ｋＶ系統での高調波低減の場合は、高調波フィルタ２２の小型化を図ることができる。
【００３９】
以上より、複数台の電源装置において、系統の電源電圧で電源装置個々に同期をとり、電源装置間でゲートパルスの位相を所望の値に設定することで、簡素な構成でありながら系統への流出高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減をすることできる。また、電源システム内で位相設定できる電源装置数が増えると多重化によりさらに高次成分の高調波を低減できるので、電源装置１台当たりのパルス数（スイッチング周波数）を下げることが可能となる。これにより、スイッチングに起因する素子損失やスナバ損失が減り、電源装置の小型化・高効率化を図れる電源システムを提供することが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図２を用いて第２の実施形態を説明する。図１１、図１と同一要素については同一符号を付し、その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。第２の実施形態は、概略次のように構成したものである。すなわち、２２ＫＶ交流電力系統の交流電圧を検出する交流電圧検出器１Ｖ、２Ｖと、交流電圧検出器１Ｖ、２Ｖにより検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、第１の種類の電源装置１、２及び第２の種類の電源装置３、４毎に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂに対してそれぞれゲートパルスを与えるものであって、第１の種類の電源装置１、２及び第２の種類の電源装置３、４に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ間のゲート位相条件により電源装置１、２、３、４全てに有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂに与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄとを具備し、電源装置１、２、３、４のうちの位相設定を行う第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４の種類の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００４１】
以上述べた構成は、ゲートパルス制御器１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄを使用した場合であるが、同様な目的効果を達成するために電源装置１、２、３、４内の変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａを用いてもよい。すなわち、第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４を選択する場合、各電源装置１、２、３、４にそれぞれ有する変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ間の位相の条件により、第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４内の変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００４２】
以下、本実施形態について具体的に説明する。本実施形態は、複数台の電源装置の内、同種の電源装置として電源装置１と電源装置２、電源装置３と電源装置４を組み合わて選択する。電源装置１と電源装置２の組み合わせでは、単体で６相で構成されているため、電源装置１の変圧器１ａに対して、電源装置２の変圧器２ａを３０°移相を選定する。また、電源装置３と電源装置４の組合わせでは、単体で１２相で構成されているため、電源装置３の変圧器３ａに対して、電源装置４の変圧器４ａを１５°移相を選定する。電源装置１と電源装置２、電源装置３と電源装置４、共に、出力高調波の位相が逆位相となるように選ぶことで高調波を低減できる。
【００４３】
以上より、複数台の電源装置において、同種の電源装置を選択して、電源装置間で変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ又はゲートパルス制御器１ｄ、２ｄ、３ｄ、４ｄの位相を所望の値に選定することで、系統への流出高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減をすることできる。また、電源システム内で変圧器の移相できる電源装置数が増えると多重化によりさらに高次成分の高調波を低減できるので、電源装置１台当たりのパルス数（スイッチング周波数）を下げることが可能となる。これにより、スイッチングに起因する素子損失やスナバ損失が減り、電源装置の小型化・高効率化を図れる電源システムを提供することが可能となる。
【００４４】
（第３の実施形態）
図３を用いて第３の実施形態を説明する。第３の実施形態は、概略次のように構成したものである。すなわち、２２ＫＶ交流電力系統の交流電圧を検出する例えば４個交流電圧検出器（ここでは図示しないが図１、図２と同様になっている）と、交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４毎に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂに対してそれぞれゲートパルスを与えるものであって、第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂ間のゲート位相条件により第１又は第２並びに前記第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４に有する交直電力変換器１ｂ、２ｂ、３ｂ、４ｂに与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器（ここでは図示しないが図１、図２と同様になっている）とを具備し、電源装置１、２、３、４のうちの位相設定を行う第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００４５】
以上述べた構成は、ゲートパルス制御器を使用した場合であるが、同様な目的効果を達成するために電源装置１、２、３、４内の変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａを用いてもよい。すなわち、第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４を選択する場合、各電源装置１、２、３、４にそれぞれ有する変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ間の位相の条件により、第１又は第２並びに前記第１及び第２の種類の電源装置１、２、３、４内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ第１及び第２の種類の電源装置１ａ、２ａ、３ａ、４ａの出力高調波波形の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００４６】
以下、本実施形態について具体的に説明する。本実施形態は、図２の実施形態の電源装置１と電源装置２の組合わせ構成に電源装置４を組合わせて変圧器の移相を多重化する。
【００４７】
電源装置１の交直変換器１ｂ、電源装置２の交直変換器２ｂと同じゲート制御方式で電源装置４の交直変換器４ｂが駆動されている場合、電源装置構成による相違（電源装置１と電源装置２の単体構成は６相、電源装置４は１２相）以外は、流出高調波の周波数成分は同様となる。そこで、電源装置１と電源装置２の組み合わせで電源装置２の変圧器２ａの二次側を３０°移相して、電源装置４と同じ１２相構成とする。さらに、電源装置１と電源装置２の変圧器１ａ、２ａの一次側に対して、電源装置４の変圧器４ａの一次側を１５°移相することにより、全体で見かけ上の２４相構成を設ける。電源装置１と電源装置２の組み合わせによる高調波流出量と電源装置４の高調波流出量の大きさが同等であれば２３次と２５次成分の高調波低減効果は大きい。電源装置間の位相は逆位相となるため、大きさが異なる場合でも低減効果は得られる。
【００４８】
以上より、複数台の電源装置において、異なる定格の電源装置の構成を相似にして、電源装置間で変圧器の位相を所望の値に選定することで、系統への流出高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減をすることできる。また、電源システム内で変圧器の移相できる電源装置の組合わせ数が増え、かつ、多重化によりさらに高次成分の高調波を低減できるので、電源装置の小型化・高効率化を図れる。さらに、電源設備の定格ばらつきや増設に対して、柔軟に高調波の低減対策をできる電源システムを提供することが可能となる。
【００４９】
なお、図３において、電源装置３を破線で表示している理由は、電源装置３がない場合でも成り立つことを意味している。
【００５０】
（第４の実施形態）
図４を用いて第４の実施形態を説明する。第４の実施形態は、概略次のように構成したものである。すなわち、第１又は第２の種類の電源装置１、２、３、４を選択する場合、第１又は第２の種類の電源装置１、２、３、４にそれぞれ有する変圧器間の位相の条件により、第１又は第２の種類の電源装置１、２、３、４内に有する変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ及び降圧変圧器１０１の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定した電源システムである。
【００５１】
以下、本実施形態について具体的に説明する。図２、図３の実施形態の電源装置１の変圧器１ａに対して、降圧変圧器１０１を３０°移相する。電源装置１の交直変換器１ｂと同じゲート制御方式で電源装置１０、１１の交直変換器１０ｂ、１１ｂが駆動されている場合、電源装置１と電源装置１０、１１から降圧変圧器１０１を介して流出する高調波の周波数成分は同様となる。電源装置１に対して降圧変圧器１０１を３０°移相することにより、電源装置１と電源装置１０、電源装置１１の組み合わせで見かけ上の１２相構成を設ける。
【００５２】
以上より、複数台の電源装置において、異なる定格の電源装置と下位系統母線全体の電源装置構成を相似にして、電源装置間で変圧器の位相を所望の値に選定することで、系統への流出高調波を抑制すると共に、高調波フィルタの小型化・進相容量の低減をすることできる。特に、下位系統母線の高周波フィルタを上位高周波フィルタ２１と兼ねることで省略可能にできる。また、電源設備の定格ばらつきや増設に対して、柔軟に高調波の低減対策をできる電源システムを提供することが可能となる。
【００５３】
なお、図４において、電源装置２、３、４を破線で表示している理由は、電源装置２、３、４がない場合でも成り立つことを意味している。
【００５４】
（第５の実施形態）
図５を用いて第５の実施形態を説明する。第５の実施形態は、概略次のように構成したものである。すなわち、２２ＫＶ交流電力系統及び６．６ＫＶ交流電力系統の交流電圧を検出する例えば３個交流電圧検出器（ここでは図示しないが図１、図２と同様になっている）と、交流電圧検出器により検出された電圧波形から該電圧波形に基づき、第１又は第２の種類の電源装置１、２又は３、４毎に有する各交直電力変換器１ｂ、２ｂ又は３ｂ、４ｂ並びに下位受電系統用電源装置１０、１１に有する各交直電力変換器１０ｂ、１１ｂに対してそれぞれゲートパルスを与えるものであって、第１又は第２の種類の電源装置に有する各交直電力変換器並びに下位受電系統用電源装置に有する各交直電力変換器間のゲート位相条件により、第１又は第２の種類の電源装置に有する交直電力変換器並びに下位受電系統用電源装置に有する各交直電力変換器に与えるゲートパルスの位相を、高調波抑制のための所望の値に設定可能なゲートパルス制御器（ここでは図示しないが図１、図２と同様になっている）と、を具備し、電源装置のうちの位相設定を行う前記第１又は第２の種類の電源装置並びに前記下位受電系統用電源装置に有する出力高調波波形の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００５５】
以上述べた構成は、ゲートパルス制御器を使用した場合であるが、同様な目的効果を達成するために電源装置１、２、３、４内の変圧器１ａ、２ａ、３ａ、４ａ及び下位受電系統用電源装置１０、１１に有する変圧器１０ａ、１１ａを用いてもよい。すなわち、各電源装置１、２、３、４、１０、１１のうちで第１又は第２の種類の電源装置１、２、３、４並びに下位受電系統用電源装置１０、１１を選択する場合、第１又は第２の種類の電源装置１、２、３、４並びに下位受電系統用電源装置１０、１１にそれぞれ有する変圧器１ｂ、１０ｂ、１１ｂ間の位相の条件により、第１又は第２の種類の電源装置内並びに下位受電系統用電源装置内の変圧器の位相を、高調波抑制のための所望の値に設定し、かつ第１又は第２の種類の電源装置並びに下位受電系統用電源装置の出力高調波波形の位相が逆位相となるようにした電源システムである。
【００５６】
以下、本実施形態について具体的に説明する。本実施形態は、図４の実施形態の電源装置１０と電源装置１１の変圧器１０ａ、１１ａに対して、電源装置１の変圧器１ａを３０°移相する。
【００５７】
以上より、第４の実施形態と同様の作用と効果が得られると共に、変圧器の移相を電源装置１（上位）側と電源装置１０、１１（下位）側での選定ができ、電源設備の定格ばらつきや増設に対して、柔軟に高調波の低減対策をできる電源システムを提供することが可能となる。
【００５８】
なお、図５において、電源装置２、３、４を破線で表示している理由は、電源装置２、３、４がない場合でも成り立つことを意味している。
【００５９】
（第６の実施形態）
図６を用いて第６の実施形態を説明する。本実施形態は、図４の実施形態の降圧変圧器１０１と電源装置１０と電源装置１１と同様の構成で降圧変圧器１０２と電源装置１２と電源装置１３からなるシステムで、降圧変圧器１０１に対して降圧変圧器１０２を３０°移相する。
【００６０】
以上より、２つの同電圧系統母線間で、見かけ上１２相構成とすることで高調波を低減し、例えば建屋別で同電圧の系統母線が分割されている場合に対して、柔軟に高調波の低減対策をできる電源システムを提供することが可能となる。
【００６１】
（第７の実施形態）
図７を用いて第７の実施形態を説明する。図１１、図１と同一要素については同一符号を付し、その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。第７の実施形態は、
２２ＫＶ交流電力系統と電源装置１〜４のうちの１台の間の無効電力を検出する無効電力検出器１ｅと、無効電力検出器１ｅから得た検出値と無効電力指令値とより電源装置１の無効電力出力を操作できる制御器１ｆと、無効電力指令値に加算できる任意の無効電力設定値に係数をかける手段１ｇとを設けた電源システムである。
【００６２】
制御器１ｆは、図７に示すように減算器１ｆ１、有効電力比例制御器１ｆ２、演算器１ｆ３、パルス幅変調器１ｆ４、加算器１ｆ５、減算器１ｆ６、無効電力比例制御器１ｆ７
とからなっている。
【００６３】
本実施形態は、超伝導電力貯蔵システムの一例を示す。電源装置１は、６６ｋＶ系統の電力変動補償をおこなうため、ＰＱ検出器１ｅ（ここで、Ｐは有効電力、Ｑは無効電力を示す）で検出したＰ値、Ｑ値と指令値Ｐ＊、Ｑ＊よりＰＱ制御器１ｆをもって、交直変換器１ｂを駆動してＰ値、Ｑ値を制御できる機能をもつ。一方、電源装置１を含めた電源装置の高調波を低減するための高調波フィルタ２１は、全電源装置の概ね１０％〜２０％程度の進相容量（無効電力の発生）となる。そこで、ＰＱ制御１ｆのＱ＊指令値に進相容量分Ｑ＊（Ｃ）にゲイン１ｇをかけて加算して制御する。ゲイン１ｇを１と設定すれば高調波フィルタ２１の進相容量全部を補償することとなるが、電源装置１の定格出力容量の範囲を超える場合は、ゲイン１ｇの設定で補償負担量を抑制できる。高調波フィルタ用に無効電力補償装置を個別に設ける必要がなく経済的となる。
【００６４】
以上より、複数台の電源装置において、１台の電源装置に高調波フィルタの進相容量を補償させることで、無効電力発生による設備容量の増加や無効電力補償装置の設置をすることなく、高調波を低減できる電源システムを提供することが可能となる。
【００６５】
（第８の実施形態）
図８を用いて第８の実施形態を説明する。本実施形態は、図７の実施形態の電源装置１の制御構成と同様に、電源装置２もＰＱ検出器２ｅ，ＰＱ制御器２ｆ，ゲイン２ｇを設ける。
【００６６】
以上より、複数台の電源装置において、１台の電源装置で高調波フィルタの進相容量を補償させる能力が不足する場合、例えば電源装置の出力容量比でゲイン１ｇ、２ｇを重み付けすることにより、２台の電源装置で無効電力補償する。また、ゲイン１ｇ、２ｇの設定で補償負担量を抑制することもできる。図示では２台としたが、電源システムに接続された全ての電源装置を対象として、複数台の電源装置組合わせ、及び、全電源装置への適用も可能である。また、進相容量分Ｑ＊（Ｃ）に変化はないので、Ｑ＊（Ｃ）指令値を分配せずに、予め電源装置個別にＱ＊（Ｃ）指令値を固定設定してもよい。高調波フィルタの進相容量を電源システム内の電源装置で補償させることで、無効電力発生による設備容量の増加や無効電力補償装置の設置をすることなく、高調波を低減できる電源システムを提供することが可能となる。
【００６７】
（第９の実施形態）
図９を用いて第９の実施形態を説明する。図１１，図１と同一要素については同一符号を付し、その説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。本実施形態は、超伝導電力貯蔵システムの一例を示す。電源装置１０は、６６ｋＶ系統の電力変動補償をおこなうため、ＰＱ制御器１０ｆをもって、交直変換器１ｂを駆動してＰ値、Ｑ値を制御できる機能をもつ。６６ｋＶ系統への高調波流出を低減するため、高調波検出器３１より高調波検出し、高調波分を低減できるようＰＱ制御の操作量に対して、逆位相（負）で加算する。いわゆるアクティブフィルタの動作を兼ねる。電源装置１〜４の大容量電源装置と比較的して中小容量の電源装置１０であれば、交直変換器１０ｂ内のスイッチング周波数を高く設定できるため、制御応答が向上し、大容量電源装置の発生する高調波成分を低減可能である。なお、ゲイン１０ｇの設定で電源装置１０の出力能力範囲内で補償負担量を調整する。
【００６８】
ＰＱ制御器１０ｆは、有効無効電力比例制御器１０ｆ１、減算器１０ｆ２、パルス幅変調器１０ｆ３からなっている。
【００６９】
以上より、複数台の電源装置において、１台の電源装置にアクティブフィルタ機能をもたせることで、電源システムの高調波を低減できると共に高調波フィルタの小型化や専用のアクティブフィルタ装置の設置をすることなく、高調波を低減できる電源システムを提供することが可能となる。
【００７０】
（第１０の実施形態）
図１０を用いて第１０の実施形態を説明する。本実施形態は、図９の実施形態の電源装置１０の制御構成と同様に、電源装置１１も高調波検出器３１にゲイン１１ｇ、ＰＱ制御器１１ｆを設ける。
【００７１】
以上より、複数台の電源装置において、１台の電源装置で高調波を低減補償させる能力が不足する場合、例えば電源装置の出力容量比でゲイン１０ｇ、１１ｇを重み付けすることにより、２台の電源装置で高調波の低減補償をする。また、ゲイン１０ｇ、１１ｇの設定で補償負担量を抑制することもできる。図示では２台としたが、電源システムに接続されたスイッチング周波数を高くとれる電源装置を対象として、複数台の電源装置組合わせ、及び、全電源装置への適用も可能である。高調波の低減を電源システム内の電源装置で補償させることで、高調波フィルタの小型化や専用のアクティブフィルタ装置の設置をすることなく、高調波を低減できる電源システムを提供することが可能となる。
【００７２】
（他の実施形態）
前述の説明において、電源系統を６６ｋＶ、２２ｋＶ、６．６ｋＶに分割例を示したが、系統の分割数や電圧値に限定されるものではない。また、例示した電源装置の機器構成の数や直列・並列構成の方法、電源装置の台数や組合わせ方法に依存せずに同様な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の電源システムの第１の実施形態を説明するための図。
【図２】本発明の電源システムの第２の実施形態を説明するための図。
【図３】本発明の電源システムの第３の実施形態を説明するための図。
【図４】本発明の電源システムの第４の実施形態を説明するための図。
【図５】本発明の電源システムの第５の実施形態を説明するための図。
【図６】本発明の電源システムの第６の実施形態を説明するための図。
【図７】本発明の電源システムの第７の実施形態を説明するための図。
【図８】本発明の電源システムの第８の実施形態を説明するための図。
【図９】本発明の電源システムの第９の実施形態を説明するための図。
【図１０】本発明の電源システムの第１０の実施形態を説明するための図。
【図１１】従来の電源システムの１例を説明するための図。
【符号の説明】
【００７４】
１〜４…電源装置、１ａ〜４ａ…変圧器、１ｂ〜４ｂ…交直変換器、  １ｃ〜４ｃ…コイル、１ｄ〜４ｄ…ゲートパルス制御器、１０、１１…下位受電系統用電源装置、１０ａ、１１…変圧器、１０ｂ、１１ｂ…交直変換器、  １０ｃ、１１ｃ…コイル、１０ｆ…ＰＱ制御器、１０ｆ１…有効無効電力比例制御器、１０ｆ２…減算器、１０ｆ３…パルス幅変調器、１０ｇ、１１ｇ…ゲイン、３１…高調波検出器、１００…降圧変圧器
、１０１…降圧変圧器、１０２…降圧変圧器、１１１ｅ…ゲート制御器、１１２ｅ…ゲート制御器。
【図１】
2006149119.tif 000003
【図２】
2006149119.tif 000004
【図３】
2006149119.tif 000005
【図４】
2006149119.tif 000006
【図５】
2006149119.tif 000007
【図６】
2006149119.tif 000008
【図７】
2006149119.tif 000009
【図８】
2006149119.tif 000010
【図９】
2006149119.tif 000011
【図１０】
2006149119.tif 000012
【図１１】
2006149119.tif 000013