(57)【要約】【課題】全動作期間にわたって運転損失の少ない高効率な電圧補償装置を提供する。【解決手段】実施形態の電圧補償装置は、電力系統の各相に直列に接続される変圧器に、前記電力系統の相電圧を補償する補償電圧を供給する電力変換器と、前記相電圧とあらかじめ設定された前記電力系統の目標電圧とにもとづいて前記電力変換器を制御する制御信号を出力する制御部と、を備える。前記制御部は、前記相電圧と、前記目標電圧と、にもとづいて、前記補償電圧を生成するための補償電圧指令値を生成する第１演算器と、前記補償電圧指令値と、前記目標電圧と、の間の偏差を、あらかじめ設定された最小補償電圧値と比較して、前記偏差が前記最小補償電圧値よりも小さいときには、前記制御信号の少なくとも一部を停止する停止信号を出力する判定回路と、を含む。【選択図】図１
2018157703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の各相に直列に接続される変圧器に、前記電力系統の相電圧を補償する補償電圧を供給する電力変換器と、
前記相電圧とあらかじめ設定された前記電力系統の目標電圧とにもとづいて前記電力変換器を制御する制御信号を出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記相電圧と、前記目標電圧と、にもとづいて、前記補償電圧を生成するための補償電圧指令値を生成する第１演算器と、
前記補償電圧指令値と、前記目標電圧と、の間の偏差を、あらかじめ設定された最小補償電圧値と比較して、前記偏差が前記最小補償電圧値よりも小さいときには、前記制御信号の少なくとも一部を停止する停止信号を出力する判定回路と、
を含む電圧補償装置。
【請求項２】
前記電力変換器は、
直流電圧が入力される高電位直流端子と、
前記高電位直流端子よりも低電位を有する直流電圧が入力される低電位直流端子と、
前記高電位直流端子と前記低電位直流端子との間に接続された上アームと、
前記上アームと前記低電位直流端子との間に接続された下アームと、
を含み、
前記判定回路は、前記停止信号によって、前記上アームおよび前記下アームの導通を遮断する請求項１記載の電圧補償装置。
【請求項３】
前記変圧器のそれぞれの二次巻線の線間に接続されたバイパス回路をさらに備え、
前記動作判定回路は、前記停止信号によって、前記バイパス回路を導通させる請求項２記載の電圧補償装置。
【請求項４】
前記バイパス回路は、サイリスタを含み、
前記サイリスタは、前記停止信号によって点弧する請求項３記載の電圧補償装置。
【請求項５】
前記バイパス回路は、電磁接触器を含み、
前記電磁接触器は、前記停止信号によって点弧する請求項３または４に記載の電圧補償装置。
【請求項６】
第１電位側と前記第１電位側の電位よりも低電位の第２電位側との間に接続されたダイオードブリッジと、
前記第１電位側と前記第２電位側との間に直列に接続されたスイッチ素子と、
をさらに備え、
前記ダイオードブリッジの交流ノードは、
前記電力変換器の交流端子および前記変圧器の二次巻線が接続された接続ノードにそれぞれ接続され、
前記動作判定回路は、前記停止信号によって、前記スイッチ素子を導通させる請求項２〜５のいずれか１つに記載の電圧補償装置。
【請求項７】
前記電力変換器は、
直流電圧が入力される高電位直流端子と、
前記高電位直流端子よりも低電位を有する直流電圧が入力される低電位直流端子と、
前記高電位直流端子と前記低電位直流端子との間に接続された上アームと、
前記上アームと前記低電位直流端子との間に接続された下アームと、
を含み、
前記判定回路は、前記停止信号によって、前記上アームを導通させ、前記下アームの導通を遮断する請求項１記載の電圧補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電圧補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統では、変電所からの距離に応じて電力線インピーダンスが増加することから、電力系統の末端では、電圧降下により受電電圧が低下する場合がある。電力系統では、変電所からの距離によらず一定の許容範囲の電圧を需要家に供給する必要がある。
【０００３】
電力系統の電圧を補償するために、電力系統に直列に挿入する電圧補償装置が提案されている。このような電圧補償装置は、高周波スイッチング動作するインバータ回路を内蔵することによって、高速かつ連続的に電力系統の電圧補償を行うことを可能にする。
【０００４】
電力系統の電圧があらかじめ設定された目標値からずれたことを検出した場合には、電圧補償装置は、電力系統の電圧を目標の電圧値に一致させるように動作する。電圧補償装置は、高周波スイッチング動作するので、動作時にはスイッチング動作にともなうスイッチング損失や導通損失を発生する。電力系統の電圧は常時変動しており、そのため電圧補償装置は、常時動作しており、常時運転損失を発生していることとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】佐々木  裕治、吉田  隆彦、関  長隆、渡辺  敏之、齊藤  裕治  著、「高速応答を可能にしたＴＶＲとその実証試験」、電気学会論文誌Ｂ,Ｖｏｌ.１２３（２００３）
【非特許文献２】深津  尚明、炭谷  一朗、佐藤  達則、前川  英洋、甲斐  隆章  著、「配電系統高速電圧制御への直列型電圧補償装置の開発」、電気学会論文誌Ｂ，１２０巻１２号，平成１２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態は、全動作期間にわたって運転損失の少ない高効率な電圧補償装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る電圧補償装置は、電力系統の各相に直列に接続される変圧器に、前記電力系統の相電圧を補償する補償電圧を供給する電力変換器と、前記相電圧とあらかじめ設定された前記電力系統の目標電圧とにもとづいて前記電力変換器を制御する制御信号を出力する制御部と、を備える。前記制御部は、前記相電圧と、前記目標電圧と、にもとづいて、前記補償電圧を生成するための補償電圧指令値を生成する第１演算器と、前記補償電圧指令値と、前記目標電圧と、の間の偏差を、あらかじめ設定された最小補償電圧値と比較して、前記偏差が前記最小補償電圧値よりも小さいときには、前記制御信号の少なくとも一部を停止する停止信号を出力する判定回路と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、第１の実施形態の電圧補償装置の一部を例示するブロック図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態の電圧補償装置の動作を説明するための模式図である。
【図４】第２の実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
【図５】第２の実施形態の電圧補償装置の一部を例示するブロック図である。
【図６】第３の実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
【図７】第４の実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
【図８】第４の実施形態の電圧補償装置の一部を例示するブロック図である。
【図９】第５の実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
本実施形態の電圧補償装置１の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の電圧補償装置１は、電圧補償部１０と、制御部８０と、を備える。
【００１１】
電圧補償部１０は、直列変圧器１１，１３，１５と、第１電力変換器２０と、第２電力変換器３０と、並列変圧器４１，４２と、インダクタ５１，５２と、電流検出器６１，６２と、交流電圧検出器６３，６４と、直流電圧検出器６５と、を含む。電圧補償装置１は、電圧補償部１０によって電力系統に直列に接続される。電力系統は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相からなる三相交流の配電系統である。
【００１２】
電圧補償部１０は、端子２ａ〜２ｃ，３ａ〜３ｃを含む。電圧補償部１０は、端子２ａ〜２ｃを介して、電力系統の上流側６ａ〜６ｃに接続される。電圧補償部１０は、端子３ａ〜３ｃを介して、電力系統の下流側７ａ〜７ｃに接続される。たとえば、電力系統の上流側とは変電所の側であり、下流側とは需要者の側である。以下では、上流側６ａ〜６ｃの電力系統の相をＵ相、Ｖ相およびＷ相と呼び、下流側７ａ〜７ｃの電力系統の相をｕ相、ｖ相およびｗ相と呼ぶこととする。したがって、端子２ａは、Ｕ相に接続され、端子３ａは、ｕ相に接続される。端子２ｂは、Ｖ相に接続され、端子３ｂは、ｖ相に接続される。端子２ｃは、Ｗ相に接続され、端子３ｃは、ｗ相に接続される。
【００１３】
電圧補償装置１は、電力系統の上流側６ａ〜６ｃの電圧の目標値に対する低下または上昇を検出して、下流側の７ａ〜７ｃの電圧が目標電圧に一致するように補償電圧を出力する。補償電圧は、上流側６ａ〜６ｃの電圧に加算され、または上流側６ａ〜６ｃの電圧から減算される。上流側６ａ〜６ｃの電圧から減算される場合には、電力系統の位相と１８０°異なる位相の補償電圧を上流側６ａ〜６ｃの電圧に加算する。
【００１４】
より詳細には後述するが、本実施形態の電圧補償装置１は、検出する上流側６ａ〜６ｃの電圧を中心値として、正負両方向に変動が許容される電圧範囲が設定されている。電圧補償装置１では、目標電圧が、検出された上流側６ａ〜６ｃの電圧の許容範囲を逸脱した場合に、補償動作を行う。目標電圧が、検出された上流側６ａ〜６ｃの電圧の許容範囲内の場合には、補償動作を停止する。
【００１５】
まず、電圧補償部１０の構成について詳細に説明する。
直列変圧器１１，１３，１５は、一次巻線１１ｐ，１３ｐ，１５ｐと、二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓと、をそれぞれ含む。直列変圧器１１の一次巻線１１ｐは、端子２ａと端子３ａとの間に接続されており、電力系統に直列に接続されている。直列変圧器１３の一次巻線１３ｐは、端子２ｂと端子３ｂとの間に接続されており、電力系統に直列に接続されている。直列変圧器１５の一次巻線１５ｐは、端子２ｃと端子３ｃとの間に接続されており、電力系統に直列に接続されている。つまり、３つの直列変圧器１１，１３，１５の一次巻線１１ｐ，１３ｐ,１５ｐは、電力系統の各相に直列に接続されている。
【００１６】
直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓは、デルタ結線されている。すなわち、二次巻線１１ｓの一方の端子１２ａは、二次巻線１３ｓの他方の端子１４ｂと接続されている。二次巻線１３ｓの一方の端子１４ａは、二次巻線１５ｓの他方の端子１６ｂと接続されている。二次巻線１５ｓの一方の端子１６ａは、二次巻線１１ｓの他方の端子１２ｂと接続されている。端子１２ａ，１４ｂの接続ノードは、第１電力変換器２０の交流端子２２ｂに接続されている。端子１４ａ，１６ｂの接続ノードは、第１電力変換器２０の交流端子２２ｃに接続されている。端子１６ａ，１２ｂの接続ノードは、第１電力変換器２０の交流端子２２ａに接続されている。
【００１７】
本実施形態の電圧補償装置１では、直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓは、デルタ結線されて第１電力変換器２０の交流出力に接続されている。そのため、二次巻線内に還流電流を流すことができ、電圧補償装置１は、電圧歪みを発生しにくく、高品質の電力を電力系統に対して連系することができる。
【００１８】
なお、直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓは、デルタ結線に限らず、スター結線としてもよい。二次巻線をスター結線とすることによって、還流電流を流すことができないので、電圧歪が大きくなる傾向にあるが、結線作業が容易になるとの利点がある。
【００１９】
第１電力変換器２０は、高圧直流端子２１ａと低圧直流端子２１ｂとの間に接続されている。高圧直流端子２１ａおよび低圧直流端子２１ｂには、直流リンク用のコンデンサ２４を介して直流電圧が供給される。第１電力変換器２０は、三相交流電圧を出力する交流端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを含む。交流端子２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、フィルタ２６を介して直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに接続されている。第１電力変換器２０は、高圧直流端子２１ａと低圧直流端子２１ｂとの間に印加された直流電圧を三相交流電圧に変換するインバータ装置である。
【００２０】
第１電力変換器２０は、たとえば、６つのスイッチング素子２３ａ〜２３ｆを含んでいる。スイッチング素子２３ａ〜２３ｆは、自己消弧形のスイッチング素子であり、たとえばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等である。スイッチング素子は、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチとして直列に接続される。アームを直列に接続されたレグは、３つ並列に接続されて三相インバータ回路を構成する。第１電力変換器２０のインバータ回路は、直流電圧を電力系統の周波数よりも高い周波数の交流電圧に変換することができれば、この回路構成に限定されない。インバータ回路は、たとえばマルチレベルインバータ回路やその変形等であってもよい。
【００２１】
第１電力変換器２０と直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓとの間には、フィルタ２６が接続されている。フィルタ２６は、この例では、各相に直列に接続されたインダクタおよび各線間に接続されたコンデンサを含むローパスフィルタである。フィルタ２６は、第１電力変換器２０が出力する数ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ程度の高周波スイッチング波形の高調波を除去して電力系統の周波数の電圧を出力する。フィルタ２６は、第１電力変換器２０の出力の周波数や、変調方式等にしたがって適切な回路を用いることができる。
【００２２】
直流リンク用のコンデンサ２４は、第１電力変換器２０に直流電力を供給する。このコンデンサ２４は、第２電力変換器３０から供給される有効電力を第１電力変換器２０に供給する。
【００２３】
第２電力変換器３０は、高圧直流端子３１ａと低圧直流端子３１ｂとを含んでいる。高圧直流端子３１ａおよび低圧直流端子３１ｂは、コンデンサ２４の両端にそれぞれ接続されている。第２電力変換器３０は、交流電力を供給する端子を有しており、そのうちの１つには、インダクタ５１の一端が接続されている。他の端子には、インダクタ５２の一端が接続されている。
【００２４】
第２電力変換器３０は、交流電力を直流に変換して、直流リンクのコンデンサ２４に供給するコンバータ装置である。第２電力変換器３０は、アクティブ平滑フィルタとして動作し、コンデンサ２４を介して第１電力変換器２０に有効電力を供給する。
【００２５】
第２電力変換器３０は、第１電力変換器２０と同じ回路構成のインバータ装置であってもよい。第２電力変換器３０は、第１電力変換器２０と同様に、６つの自己消弧形のスイッチング素子を含んでいる。スイッチング素子は、ハイサイドスイッチおよびローサイドスイッチとして直列に接続される。アームが直列接続されたレグは、３つ並列に接続されてインバータ回路を構成する。第２電力変換器３０のインバータ回路は、直流電圧と、電力系統の周波数よりも高い周波数の交流電圧とを相互に変換することができれば、この構成に限定されない。なお、この例では、第２電力変換器３０のインバータ回路の構成は、第１電力変換器２０のインバータ回路の構成と同一であるが、異なる構成であってもよい。
【００２６】
なお、本実施形態の電圧補償装置１では、第２電力変換器３０は、第１電力変換器２０に直流電圧および有効電力を供給することができれば、他の構成であってもかまわない。
【００２７】
並列変圧器４１の一次巻線４１ｐは、直列変圧器の下流側７ａ〜７ｃにおいて、ｕ相およびｖ相の線間に接続されている。並列変圧器４２の一次巻線４２ｐは、直列変圧器１１，１３，１５の下流側７ａ〜７ｃにおいて、ｖ相およびｗ相の線間に接続されている。並列変圧器４１の二次巻線４１ｓの一方は、インダクタ５１の他端に接続され、他方は、第２電力変換器３０の端子に接続されている。並列変圧器４２の二次巻線４２ｓは、インダクタ５２の他端に接続され、他方は、第２電力変換器３０の端子に接続されている。並列変圧器４１，４２の二次巻線４１ｓ，４２ｓは、インダクタ５１，５２を介して第２電力変換器３０の端子とＶ結線されている。
【００２８】
電流検出器６１は、第２電力変換器３０の交流端子と並列変圧器４１の二次巻線４１ｓとの間に直列に接続されている。電流検出器６２は、第２電力変換器３０の他の交流端子と並列変圧器４２の二次巻線４２ｓとの間に直列に接続されている。つまり、電流検出器６１，６２は、インダクタ５１，５２に流れるそれぞれの交流電流を検出して、電流データＩＬ１，ＩＬ２を出力する。
【００２９】
交流電圧検出器６３，６４は、直列変圧器１１，１３，１５の上流側６ａ〜６ｃに接続されている。交流電圧検出器６３は、Ｕ相とＶ相との線間に接続され、ＵＶ間の線間電圧を検出する。交流電圧検出器６４は、Ｖ相とＷ相との線間に接続され、ＶＷ間の線間電圧を検出する。交流電圧検出器６３，６４は、たとえば計器用変圧器と計器用変圧器の出力を適切な電圧レベルに変換するトランスデューサとを含んでいる。交流電圧検出器６３，６４は、上流側６ａ〜６ｃの線間電圧を検出して、計器用変圧器で降圧し、トランスデューサによって制御部８０に入力可能な信号である交流電圧データＶＡＣ１，ＶＡＣ２に変換して出力する。
【００３０】
直流電圧検出器６５は、コンデンサ２４の両端の直流電圧を検出して、直流電圧データＶＤＣを出力して、制御部８０に供給する。
【００３１】
制御部８０は、交流電圧データＶＡＣ１，ＶＡＣ２、電流データＩＬ１，ＩＬ２および直流電圧データＶＤＣを入力し、これらにもとづいてゲート信号（制御信号）Ｖｇ１，Ｖｇ２を生成し、第１電力変換器２０および第２電力変換器３０のスイッチング素子を駆動する。
【００３２】
制御部８０は、第１制御回路８１と、第２制御回路８２と、を含む。第１制御回路８１は、第１電力変換器２０の動作を制御するためのゲート信号Ｖｇ１を第１電力変換器２０に供給する。第２制御回路８２は、第２電力変換器３０の動作を制御するためのゲート駆動信号Ｖｇ２を第２電力変換器３０に供給する。
【００３３】
第１制御回路８１は、直列電圧補償値演算器９１と、動作判定回路９２と、ゲート信号生成回路９３を、を含む。
【００３４】
直列電圧補償値演算器（第１演算器）９１は、交流電圧データＶＡＣ１，ＶＡＣ２にもとづいて、上流側６ａ〜６ｃの各相電圧を検出する。直列電圧補償値演算器９１は、各相電圧と負荷電圧目標値ＶＬとの偏差にもとづいて生成された直列電圧補償指令Ｖｃ＊を出力する。直列電圧補償指令Ｖｃ＊は、各相の補償電圧に対応する指令値である。
【００３５】
直列電圧補償値演算器９１の出力は、ゲート信号生成回路９３に接続されている。ゲート信号生成回路９３は、直列電圧補償値演算器９１から出力された直列電圧補償指令Ｖｃ＊にもとづいて、スイッチング素子のゲート信号Ｖｇ１を生成する。
【００３６】
動作判定回路（判定回路）９２は、直列電圧補償値演算器９１の出力に接続されている。動作判定回路９２には、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）が入力されている。最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）は、上流側６ａ〜６ｃの電圧の許容範囲にしたがってあらかじめ設定されている。たとえば、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）は、負荷電圧目標値ＶＬに対して１％等に設定される。負荷電圧目標値ＶＬが６６００Ｖの場合には、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）は６６Ｖである。動作判定回路９２の出力は、ゲート信号生成回路９３に接続されている。
【００３７】
動作判定回路９２は、直列電圧補償指令Ｖｃ＊の大きさが、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも小さい場合に、ゲート信号Ｖｇ１を停止するようにゲートブロック信号ＧＢをゲート信号生成回路９３に供給する。たとえば、ゲートブロック信号ＧＢがハイレベルのときに、ゲート信号生成回路９３は出力を停止する。そのため、第１電力変換器２０は、スイッチング動作を停止する。
【００３８】
動作判定回路９２は、直列電圧補償指令Ｖｃ＊の大きさが、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）以上の場合には、ゲート信号Ｖｇ１を出力し続けるようにゲートブロック信号ＧＢをゲート信号生成回路９３に供給する。たとえば、ゲートブロック信号ＧＢがローレベルのときには、ゲート信号生成回路９３は、直列電圧補償指令Ｖｃ＊に応じたゲート信号Ｖｇ１を出力し、第１電力変換器２０は、スイッチング動作をする。
【００３９】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、本実施形態の電圧補償装置の一部を例示するブロック図である。
図２（ａ）および図２（ｂ）では、第１制御回路８１の動作判定回路９２の具体的な構成例が示されている。
図２（ａ）に示すように、動作判定回路９２は、判定部９２ａ〜９２ｃと、ＡＮＤ回路９２ｄと、を含む。判定部９２ａ〜９２ｃは、直列電圧補償値演算器９１の各相の直列電圧補償指令Ｖｃ１＊〜Ｖｃ３＊をそれぞれ入力する。判定部９２ａ〜９２ｃは、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）を入力する。判定部９２ａ〜９２ｃの出力は、ＡＮＤ回路９２ｄに入力される。ＡＮＤ回路９２ｄは、ゲート信号生成回路９３にゲートブロック信号ＧＢを供給する。
【００４０】
図２（ｂ）に示すように、判定部９２ａ〜９２ｃは、同一の構成を有している。以下では１つの判定部９２ａについて説明する。
【００４１】
判定部９２ａは、絶対値演算器１０１と、比較器１０２，１０３と、係数器１０４と、ＲＳフリップフロップ１０５と、を含む。
【００４２】
絶対値演算器１０１は、直列電圧補償値演算器９１の出力に接続されている。絶対値演算器１０１は、直列電圧補償値演算器９１から出力される直列電圧補償指令Ｖｃ＊１を入力し、その絶対値｜Ｖｃ１＊｜を計算して出力する。
【００４３】
絶対値演算器１０１の出力は、比較器１０２，１０３の一方の入力にそれぞれ接続されている。比較器１０２の他方の入力には、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）が入力されている。比較器１０２は、直列電圧補償指令Ｖｃ１＊の絶対値｜Ｖｃ１＊｜と最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）とを比較する。比較器１０２は、絶対値｜Ｖｃ１＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも小さい場合には、ハイレベルの信号（たとえば論理値“１”）を出力する。比較器１０２は、絶対値｜Ｖｃ１＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）以上の場合には、ローレベルの信号（たとえば論理値“０”）を出力する。
【００４４】
比較器１０３の他方の入力には、係数器１０４を介して、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）が入力される。係数器１０４は、入力された信号の振幅に、あらかじめ設定された係数値を乗じて出力する。係数器１０４の係数ｋは、１よりも大きい正数である。係数ｋはたとえば１．２等である。最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）は、たとえば１．２倍されて比較器１０３に入力される。
【００４５】
比較器１０３は、絶対値｜Ｖｃ１＊｜と係数器１０４の出力ｋ×Ｖｃ（ｍｉｎ）とを比較する。比較器１０３は、絶対値｜Ｖｃ１＊｜が、ｋ×Ｖｃ（ｍｉｎ）以上の場合には、ハイレベルの信号を出力する。比較器１０３は、絶対値｜Ｖｃ１＊｜がｋ×Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも小さい場合には、ローレベルの信号を出力する。
【００４６】
ＲＳフリップフロップ１０５は、リセット入力Ｒがローレベルのときに、セット入力Ｓがハイレベルに反転すると、出力する信号ＧＢ１がハイレベルに遷移する。
【００４７】
ＲＳフリップフロップ１０５は、セット入力Ｓがローレベルのときに、リセット入力Ｒがハイレベルに反転すると、出力する信号ＧＢ１がローレベルに遷移する。
【００４８】
つまり、絶対値｜Ｖｃ１＊｜が低下する場合に、比較器１０２によって、絶対値｜Ｖｃ１＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも小さくなったことが検出されたときに、動作判定回路９２は、ハイレベルの信号ＧＢ１を出力する。
【００４９】
絶対値｜Ｖｃ１＊｜が上昇する場合に、比較器１０３によって、絶対値｜Ｖｃ１＊｜がｋ×Ｖｃ（ｍｉｎ）以上になったことが検出されたときには、動作判定回路９２は、信号ＧＢ１をローレベルに反転させる。
【００５０】
係数器１０４は、しきい値にヒステリシスを設定するために設けられている。しきい値である最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）にヒステリシスを設けたことによって、絶対値｜Ｖｃ１＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）付近になったときに、比較器１０２，１０３の出力が発振して、動作判定回路９２が誤動作することを防止することができる。
【００５１】
他の判定部９２ｂ，９２ｃも同様に動作する。判定部９２ａ〜９２ｃから出力される信号ＧＢ１〜ＧＢ３は、ＡＮＤ回路９２ｄに入力される。ＡＮＤ回路９２ｄは、信号ＧＢ１〜ＧＢ３がすべてハイレベルの場合に、ハイレベルの信号をゲートブロック信号ＧＢとしてゲート信号生成回路９３に供給する。ゲート信号生成回路９３は、ハイレベルのゲートブロック信号ＧＢによって、スイッチング素子のスイッチング動作を停止させる。
【００５２】
判定部９２ａ〜９２ｃから出力される信号ＧＢ１〜ＧＢ３のうち少なくとも１つがローレベルになると、ローレベルのゲートブロック信号ＧＢがゲート信号生成回路９３に供給される。ゲート信号生成回路９３は、ローレベルのゲートブロック信号ＧＢの影響を受けず、直列電圧補償指令Ｖｃ１＊〜Ｖｃ３＊にしたがうゲート信号を生成して、スイッチング素子に供給する。
【００５３】
動作判定回路９２の構成は上述に限らない。上述の説明では主として正論理にしたがって説明したが、動作判定回路９２を負論理で構成してもかまわない。また、動作判定回路９２を他の論理回路で構成してもかまわない。
【００５４】
図１に戻って説明を続ける。
第２制御回路８２は、直流電圧制御補償器９５と、交流電流制御補償器９６と、ゲート信号生成回路９７と、を含む。第２制御回路８２には、電流検出器６１，６２から電流データＩＬ１，ＩＬ２および直流電圧検出器６５から直流電圧データＶＤＣが入力される。第２制御回路８２は、電流データＩＬ１，ＩＬ２および直流電圧データＶＤＣにもとづいて、ゲート信号Ｖｇ２を生成して第２電力変換器３０に供給する。
【００５５】
直流電圧制御補償器９５は、入力された直流電圧データＶＤＣおよび内部で設定された直流電圧指令値にもとづいて、有効電流指令値を生成する。
【００５６】
交流電流制御補償器９６は、電流データＩＬ１，ＩＬ２および有効電流指令値にもとづいて、第２電力変換器３０がコンデンサ２４を介して第１電力変換器２０に供給する有効電流を計算し、そのための指令値を生成する。
【００５７】
ゲート信号生成回路９７は、交流電流制御補償器９６から供給される有効電流指令値にもとづいて、ゲート信号Ｖｇ２を生成する。
【００５８】
本実施形態の電圧補償装置１の動作について説明する。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、第１の実施形態の電圧補償装置の動作を説明するための模式図である。
図３（ａ）は、本実施形態の電圧補償装置１の構成を簡略化して示したものである。図３（ａ）に示すように、電圧補償装置１は、電力系統（三相配電系統）に直列に挿入される。電圧補償装置１は、上流側の電圧（電圧補償装置１の設置点電圧Ｖｓ）を検出して、下流側の電圧（負荷電圧）が負荷電圧目標値ＶＬとなるように補償する。
【００５９】
第１電力変換器２０は、コンデンサ２４を介して接続されている第２電力変換器３０から有効電力の供給を受けて補償動作をする。第２電力変換器３０は、三相配電系統から並列変圧器４１，４２を介して交流電力を入力して動作する。
【００６０】
図３（ｂ）には、図３（ａ）の電圧補償装置１の設置点の電圧Ｖｓの時間変化が負荷電圧目標値ＶＬとともに示されている。
【００６１】
図３（ｂ）に示すように、本実施形態の電圧補償装置１では、設置点の電圧Ｖｓには範囲がある。この範囲は、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）によって設定される。電圧補償装置１によって検出される設置点の電圧Ｖｓに対して、正方向にＶｃ（ｍｉｎ）の範囲を設け、負方向に−Ｖｃ（ｍｉｎ）の範囲を設ける。±Ｖｃ（ｍｉｎ）（＝｜Ｖｃ（ｍｉｎ）｜は、設置点の電圧Ｖｓの変動が許容される範囲を表している。負荷電圧目標値ＶＬが、時間変化する設置点の電圧Ｖｓの許容範囲内にある場合には、電圧補償装置１は補償動作を行わない。補償動作を行わない期間では、電圧補償装置１の第１電力変換器２０は、スイッチング動作を停止しているので、スイッチング動作にともなう損失を低減することができる。
【００６２】
電圧補償装置１は、負荷電圧目標値ＶＬが、設置点の電圧Ｖｓの変動の許容範囲を超えている場合に、補償動作を行う。
【００６３】
より具体的に説明すると、時刻ｔ０〜ｔ１の期間では、負荷電圧目標値ＶＬは、設置点の電圧Ｖｓの許容範囲内である。そのため、電圧補償装置１は動作を停止している。
【００６４】
時刻ｔ１〜ｔ２の期間では、負荷電圧目標値ＶＬは、設置点の電圧Ｖｓの許容範囲よりも高い。そのため、電圧補償装置１は、負荷電圧を負荷電圧目標値ＶＬに等しくなるように、正の補償電圧を出力する補償動作を行う。
【００６５】
時刻ｔ２〜ｔ３の期間では、負荷電圧目標値ＶＬは、設置点の電圧Ｖｓの許容範囲内である。そのため、電圧補償装置１は動作を停止している。
【００６６】
時刻ｔ３〜ｔ４の期間では、負荷電圧目標値ＶＬは、設置点の電圧Ｖｓの許容範囲を超えている。そのため、電圧補償装置１は、負荷電圧を負荷電圧目標値ＶＬに等しくなるように、負の補償電圧を出力する補償動作を行う。
【００６７】
電力系統の電圧の補償動作を行うか否かの判定は、制御部８０において行う。第１制御回路８１の直列電圧補償値演算器９１は、設置点の電圧Ｖｓと負荷電圧目標値ＶＬとの偏差にもとづいて、直列電圧補償指令Ｖｃ＊を生成する。直列電圧補償指令Ｖｃ＊は、第１電力変換器２０が出力する補償電圧に対応する。
【００６８】
動作判定回路９２は、補償電圧が、±Ｖｃ（ｍｉｎ）の範囲内であるか否かを判定する。より具体的には、動作判定回路９２は、補償電圧に対応する直列電圧補償指令Ｖｃ＊の絶対値｜Ｖｃ＊｜と最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）とを比較する。動作判定回路９２は、絶対値｜Ｖｃ＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも低いときに、ゲートブロック信号ＧＢによってゲート信号Ｖｇ１を停止する。そのため第１電力変換器２０はスイッチング動作を停止することができる。したがって、電圧補償装置１は、第１電力変換器２０のスイッチング動作にともなう損失を低減することができ、動作期間の全体にわたる効率を向上させることができる。
【００６９】
図３（ｃ）には、第１制御回路８１が動作判定回路９２を有していない場合の動作が示されている。
図３（ｃ）に示すように、動作判定回路９２がない場合には、電圧補償装置は、設置点の電圧Ｖｓが負荷電圧目標値ＶＬに一致しないときには、設置点の電圧Ｖｓと負荷電圧目標値ＶＬとの差を補償する補償電圧を出力する。この図の例では、時刻ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３以外では、設置点の電圧Ｖｓは、負荷電圧目標値ＶＬに一致しないので、補償電圧を出力する。図３（ｂ）の場合と比較すれば明らかなように、図３（ｃ）の場合の電圧補償装置は、ほぼすべての期間にわたって補償動作を行っている。したがって、ほぼすべての期間にわたって、第１電力変換器２０はスイッチング動作し、スイッチング動作にともなう損失が発生する。
【００７０】
本実施形態の電圧補償装置の効果について説明する。
上述の動作説明において説明したように、本実施形態の電圧補償装置１は、動作判定回路９２を有しているので、負荷電圧目標値ＶＬが設置点の電圧の範囲（最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ））内である場合には、補償動作を停止することができる。
【００７１】
本実施形態の電圧補償装置１は、高周波スイッチング動作をする第１電力変換器２０を有するので、高速かつほぼ無段階に電力系統の電圧を補償することができる。一方で、第１電力変換器２０が高周波スイッチング動作をすることによって、スイッチング素子等にはスイッチング損失や導通損失が生じる。なかでも、スイッチング損失は、スイッチング素子のスイッチング周波数に依存して発生するため、通過する電力の値が小さい場合であっても、一定の損失が生じる。
【００７２】
さまざまな負荷や多様な逆潮流装置が連系された電力系統では、電圧値を目標値に保つことが困難となってきており、電圧補償装置を投入して、系統の安定化を実現しようとする要求は強い。一方で、電圧補償装置が系統に挿入されることによって、送電効率に影響を与えるようでは、多数の電圧補償装置を導入してきめ細かく系統の安定化をはかることが困難となる。
【００７３】
本実施形態の電圧補償装置によれば、電圧補償装置が設置された地点の電圧の変動幅が所定の範囲内であれば、電圧補償装置は動作を停止しているので、電圧補償装置による損失はほとんど生じない。そのため、電力系統に電圧補償装置を多数投入することができ、電力システムの安定化に貢献することが可能になる。
【００７４】
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
図４に示すように、本実施形態の電圧補償装置１ａは、制御部８０ａの構成が第１の実施形態の場合と一部相違する。制御部８０ａは、第１制御回路８１ａを含む。第１制御回路８１ａは、選択部９４を含む。他の点では、第１の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００７５】
図５は、本実施形態の電圧補償装置の一部を例示するブロック図である。
図５には、電圧補償装置１ａの第１制御回路８１ａを例示するブロック図が示されている。
図５に示すように、第１制御回路８１ａは選択部９４を含み、選択部９４は、ハイサイド選択部９４Ｈと、ローサイド選択部９４Ｌと、を含む。
【００７６】
ハイサイド選択部９４Ｈは、ゲート信号生成回路９３の出力のうち第１電力変換器２０のスイッチング素子２３ａ〜２３ｃのための出力に接続されている。ハイサイド選択部９４Ｈの出力は、スイッチング素子２３ａ〜２３ｃのゲート端子に接続され、ゲート信号Ｖｇ１Ｈを供給する。
【００７７】
ハイサイド選択部９４Ｈには、動作判定回路９２の出力が接続されている。ハイサイド選択部９４Ｈは、絶対値｜Ｖｃ＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも低いことを検出した旨の信号ＨＬＴを動作判定回路９２から入力する。その場合には、ハイサイド選択部９４Ｈは、第１電力変換器２０のハイサイド側のスイッチング素子２３ａ〜２３ｃをオンさせる。
【００７８】
ローサイド選択部９４Ｌは、ゲート信号生成回路９３の出力のうち第１電力変換器２０のスイッチング素子２３ｄ〜２３ｆのための出力に接続されている。ローサイド選択部９４Ｌの出力は、スイッチング素子２３ｄ〜２３ｆのゲート端子に接続され、ゲート信号Ｖｇ１Ｌを供給する。
【００７９】
ローサイド選択部９４Ｌには、動作判定回路９２の出力が接続されている。ローサイド選択部９４Ｌは、絶対値｜Ｖｃ＊｜が最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも低いことを検出した旨の信号ＨＬＴを、ＮＯＴ回路９４Ｎを介して動作判定回路９２から入力する。その場合には、ローサイド選択部９４Ｌは、第１電力変換器２０のローサイド側のスイッチング素子２３ｄ〜２３ｅをオフさせる。
【００８０】
つまり、負荷電圧目標値ＶＬが、上流側６ａ〜６ｃの電圧の範囲内の場合には、ハイサイド選択部９４Ｈは、スイッチング素子２３ａ〜２３ｃをオンさせ、同時に、ローサイド選択部９４Ｌは、スイッチング素子２３ｄ〜２３ｅをオフさせる。
【００８１】
本実施形態の電圧補償装置１ａの動作について説明する。
本実施形態の電圧補償装置１ａでは、動作判定回路９２が、負荷電圧目標値ＶＬと上流側６ａ〜６ｃの電圧との偏差（直列電圧補償指令Ｖｃ＊）と、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）と、を比較する。直列電圧補償指令Ｖｃ＊の絶対値が、最小補償電圧値Ｖｃ（ｍｉｎ）よりも小さい場合には、動作判定回路９２は、ハイサイド選択部９４Ｈおよびローサイド選択部９４Ｌを動作させる。ハイサイド選択部９４Ｈは、スイッチング素子２３ａ〜２３ｃをオンさせ、ローサイド選択部９４Ｌは、スイッチング素子２３ｄ〜２３ｅをオフさせる。
【００８２】
動作判定回路９２によって、第１電力変換器２０のスイッチング動作を停止した場合には、電力系統を流れる電流は、直列変圧器１１，１３，１５の一次巻線１１ｐ，１３ｐ，１５ｐを介して上流側６ａ〜６ｃから下流側７ａ〜７ｃに流れる（実線の矢印）。このときに、直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓには、電流が誘導される。第１電力変換器２０のスイッチング素子２３ａ〜２３ｅには、逆並列にダイオードが接続されているので、二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓとともに、電流経路を形成する。どのように電流が流れるかは、配線のインピーダンス等によって決定され、流れる電流の経路や大きさによっては、第１電力変換器２０の構成部品等に不具合を生じるおそれがある。
【００８３】
本実施形態の電圧補償装置１ａでは、スイッチング動作停止時に第１電力変換器２０のハイサイド側のスイッチング素子をオンさせ、ローサイド側のスイッチング素子をオフさせる。そのため、図４の破線の矢印のように、二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに流れる電流の経路が決定される。したがって、電圧補償装置１ａの動作停止時であっても、第１電力変換器２０の構成部品等に不具合を生じるような電流が流れることを防止し、安定して停止状態を維持することができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
図６は、本実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
本実施形態の電圧補償装置では、第１電力変換器２０のスイッチング動作停止時に流れる他の誘導電流の経路が設定される。
図６に示すように、本実施形態の電圧補償装置１ｂは、上述の他の実施形態の場合と異なる電圧補償部１０ｂと、制御部８０ｂと、を備える。本実施形態の電圧補償装置１ｂでは、他の構成要素については、上述の第１の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００８５】
電圧補償部１０ｂは、バイパス回路７０を含む。バイパス回路７０は、サイリスタスイッチ７１，７２を含む。サイリスタスイッチ７１，７２は、２つのＳＣＲ（Silicon Controlled Rectifier）をそれぞれ有し、２つのＳＣＲは、互いに逆並列に接続されている。したがって、サイリスタスイッチ７１，７２は、交流電流を流すことができる。サイリスタスイッチ７１は、二次巻線１１ｓの端子１２ｂと二次巻線１３ｓ端子１４ｂとの間に接続されている。サイリスタスイッチ７２は、二次巻線１３ｓの端子１４ｂと二次巻線１５ｓの端子１６ｂとの間に接続されている。
【００８６】
制御部８０ｂは、第１制御回路８１ｂを含む。第１制御回路８１ｂは、バイパス回路７０をトリガするバイパス信号Ｖｂ１を出力する。バイパス信号Ｖｂ１は、バイパス回路７０に供給され、２つのサイリスタスイッチ７１，７２をターンオンする。
【００８７】
第１制御回路８１ｂでは、動作判定回路９２から出力されるゲートブロック信号ＧＢは、ゲート信号生成回路９３に供給されるとともに、バイパス信号Ｖｂ１として、バイパス回路７０に供給される。
【００８８】
この例では、バイパス信号Ｖｂ１は、ゲートブロック信号ＧＢと同じ論理で生成され、出力される。したがって、動作判定回路９２は、負荷電圧目標値ＶＬが上流側の電圧の範囲内にある場合に、第１電力変換器２０のスイッチング動作を停止させ、同時にバイパス信号Ｖｂ１を出力してサイリスタスイッチ７１，７２をターンオンする。
【００８９】
サイリスタスイッチ７１，７２がターンオンすることによって、図６の破線の矢印のように誘導電流が流れる経路が形成される。そのため、第１電力変換器２０が停止中に、電力系統に流れる電流の二次巻線への誘導電流によって、第１電力変換器２０の構成部品等に不具合を生じるおそれがなくなる。
【００９０】
バイパス回路７０は、電力系統の一部が地絡等して、電力系統に異常電流が流れる場合に、第１電力変換器２０を保護することにも用いることができる。その場合には、電圧補償部１０ｂは、電流検出器６６，６７をさらに含んでおり、制御部８０ｂは、異常電流検知回路８３を有している。
【００９１】
異常電流検知回路８３は、電流検出器６６，６７から供給される電流データＩＬ３，ＩＬ４をあらかじめ設定されたしきい値と比較して、電流データＩＬ３，ＩＬ４がしきい値を超えた場合に、バイパス信号を出力する。
【００９２】
制御部８０ｂは、動作判定回路９２の出力および異常電流検知回路８３の出力の論理和をとってバイパス信号Ｖｂ１を出力するために、ＯＲ回路１１１を有している。
【００９３】
本実施形態の電圧補償装置１ｂの効果について説明する。
本実施形態の電圧補償装置１ｂでは、電圧補償部１０ｂがバイパス回路７０を有し、制御部８０ｂはバイパス回路７０をトリガするバイパス信号Ｖｂ１を出力する。そのため、第１電力変換器２０がゲートブロック信号ＧＢによってスイッチング動作を停止中であっても、直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに流れる誘導電流をバイパス回路７０に流すことができる。したがって、電圧補償装置１ｂは、第１電力変換器２０のスイッチング動作中および停止中のすべての期間にわたって、安全に動作することができる。
【００９４】
また、バイパス回路７０は、電力系統の事故等による異常電流発生時の保護にも用いることができるので、電圧補償装置１ｂは、より安全に動作することができる。
【００９５】
（第４の実施形態）
図７は、本実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
本実施形態の電圧補償装置では、第３の実施形態にさらに第２のバイパス回路１２０を含み、制御部８０ｃが第２のバイパス回路１２０を制御する信号を出力する。本実施形態の電圧補償装置は、他の点では、第３の実施形態の場合と同じであり、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００９６】
図７に示すように、本実施形態の電圧補償装置１ｃは、電圧補償部１０ｃと、制御部８０ｃと、を備える。
【００９７】
電圧補償部１０ｃは、第２のバイパス回路１２０を含む。第２のバイパス回路１２０は、二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓの各端子１２ｂ，１４ｂ，１６ｂと、コンデンサ２４と、の間に接続されている。
【００９８】
第２のバイパス回路１２０は、ダイオードブリッジ１２１と、短絡スイッチ１２２と、逆流防止ダイオード１２３と、を含む。
【００９９】
ダイオードブリッジ１２１は、ダイオード１２２ａ〜１２２ｆを含む。ダイオード１２２ａ〜１２２ｆは、二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓの端子１２ｂ，１４ｂ，１６ｂから第１電力変換器２０の高圧直流入力端子２１ａに向かって電流を流すように接続されている。ダイオード１２２ａ〜１２２ｆは、低圧直流入力端子２１ｂから端子１２ｂ，１４ｂ，１６ｂに向かって電流を流すように接続されている。
【０１００】
ダイオード１２２ａ〜１２２ｆは、たとえば半導体整流素子である。ダイオードブリッジ１２１は、電力系統の地絡等の事故時に二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに誘導される電流を流す経路を提供する。
【０１０１】
短絡スイッチ１２２は、ダイオードブリッジ１２１の直流電圧出力端子の両端に接続されている。短絡スイッチ１２２の制御端子は、第１制御回路８１ｃから出力されるゲートブロック信号ＧＢを出力する端子に接続されている。短絡スイッチ１２２は、ゲートブロック信号ＧＢがハイレベルになったときにオンして、ダイオードブリッジ１２１の直流電圧出力端子の両端を短絡する。短絡スイッチ１２２は、たとえばＩＧＢＴである。
【０１０２】
逆流防止ダイオード１２３は、ダイオードブリッジ１２１からコンデンサ２４を充電する電流が流れる向きに接続されている。逆流防止ダイオード１２３は、短絡スイッチ１２２がオンしたときに、コンデンサ２４からダイオードブリッジ１２１の側に電流が逆流しないように設けられている。
【０１０３】
図８は、本実施形態の電圧補償装置の一部を例示するブロック図である。
図８に示すように、第１制御回路８１ｃは、動作判定回路９２によって生成されたゲートブロック信号ＧＢをバイパス信号Ｖｂ２として出力する。バイパス信号Ｖｂ２は、短絡スイッチ１２２の制御端子に供給される。バイパス信号Ｖｂ２によって短絡スイッチ１２３の制御端子を駆動することができるように、駆動回路を設けてもよい。
【０１０４】
本実施形態の電圧補償装置１ｃでは、動作判定回路９２によって、負荷電圧目標値ＶＬが上流側の電圧の範囲内にあることを検出した場合に、ゲートブロック信号ＧＢを短絡スイッチ１２２の制御端子に供給する。短絡スイッチ１２２はオンして、直列変圧器１１，１３，１５の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに誘導される電流の経路を形成する（図７の破線の矢印）。
【０１０５】
電力系統の地絡等の事故の場合には、異常電流を電流検出器６６，６７によって検出し、異常電流検知回路８３は、バイパス信号Ｖｂ１を生成する。バイパス信号Ｖｂ１は、バイパス回路７０のサイリスタスイッチ７１，７２をターンオンさせる。
【０１０６】
ここで、サイリスタスイッチ７１，７２のＳＣＲは、ターンオン時間が数μｓ〜数１０μｓであるため、ＳＣＲがターンオンするまでの期間に、二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに異常な電流が誘導されるので、ダイオードブリッジ１２１は、異常電流が流れる経路を形成する。なお、異常電流検知時には、短絡スイッチ１２２はオンであってもよいし、オフであってもよい。
【０１０７】
本実施形態の電圧補償装置１ｃでは、電力系統の地絡等の事故の場合に、異常電流が二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓに誘導された場合のバイパス経路を２つのバイパス回路７０，１２０によって形成する。そして、事故時のために設けられたバイパス回路７０，１２０を利用して、第１電力変換器２０がスイッチング動作を停止中の二次巻線１１ｓ，１３ｓ，１５ｓの誘導電流のための経路を形成することができる。
【０１０８】
（第５の実施形態）
図９は、本実施形態に係る電圧補償装置を例示するブロック図である。
図９に示すように、本実施形態の電圧補償装置１ｄは、電圧補償部１０ｄを備える。電圧補償装置１ｄは、電圧補償部１０ｄの構成のほかは、第３の実施形態の場合と同じ構成要素を備えており、同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【０１０９】
電圧補償部１０ｄは、バイパス回路７０ｄを含む。バイパス回路７０ｄは、サイリスタスイッチ７１，７２と、電磁接触器７３，７４と、を含む。
【０１１０】
電磁接触器７３は、端子１２ｂ，１４ｂ間に接続されている。つまり、電磁接触器７３は、サイリスタスイッチ７１と並列に接続されている。電磁接触器７４は、端子１４ｂ，１６ｂ間に接続されている。つまり、電磁接触器７４は、サイリスタスイッチ７２と並列に接続されている。
【０１１１】
電磁接触器７３，７４は、バイパス信号Ｖｂ１を入力して導通信号を生成する駆動回路（図示せず）から供給される駆動信号によって導通する。
【０１１２】
電磁接触器７３，７４は、サイリスタスイッチ７１，７２に比べて、導通するまでの遅れ時間が長いが、導通時の直流抵抗値はサイリスタスイッチ７１，７２のオン時の抵抗値よりも低い。そのため、電磁接触器７３，７４は、サイリスタスイッチ７１，７２よりも大きな電流を長時間にわたって流すことができる。電磁接触器７３，７４は、サイリスタスイッチ７１，７２に遅れて導通した後には、サイリスタスイッチ７１，７２に流れている電流をバイパスする。
【０１１３】
動作判定回路９２によって、ゲートブロック信号ＧＢを生成し、第１電力変換器２０のスイッチング動作を選択的に停止させる電圧補償装置では、第１電力変換器２０の停止期間が長時間にわたり、全動作期間のほとんどの期間を占める場合も想定し得る。そのような場合も含めて、第１電力変換器２０の停止中に二次巻線に誘導される電流の経路に流れる電流による損失を極力少なくするために、その経路を形成するスイッチ素子には、導通損失の小さいものを用いることが好ましい。
【０１１４】
本実施形態の電圧補償装置１ｄでは、第１電力変換器２０の停止中の誘導電流の経路には、電磁接触器７３，７４を配置しているので、電圧補償装置１ｄを電力系統に挿入したことによって発生する損失をさらに低減させることが可能になり、高効率の送配電システムを実現することができる。
【０１１５】
上述した実施形態の場合には、第４の実施形態の場合のバイパス回路１２０を組み合わせて実施してもよい。また、バイパス回路は、サイリスタスイッチを除去して電磁接触器で実現してもよく、これにダイオードブリッジによる第２のバイパス回路を追加してもよい。
【０１１６】
以上説明した実施形態によれば、全動作期間にわたって運転損失の少ない高効率な電圧補償装置を実現することができる。
【０１１７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【０１１８】
１，１ａ〜１ｄ  電圧補償装置、２ａ〜２ｃ  端子、３ａ〜３ｃ  端子、６ａ〜６ｃ  上流側、７ａ〜７ｃ  下流側、１０，１０ａ〜１０ｄ  電圧補償部、１１，１３，１５  直列変圧器、１２ａ，１２ｂ，１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ  端子、２０  第１電力変換器、２１ａ  高圧直流端子、２１ｂ  低圧直流端子、２２ａ〜２２ｃ  交流端子、２３ａ〜２３ｆ  スイッチング素子、２４  コンデンサ、２６  フィルタ、３０  第２電力変換器、３１ａ  高圧直流端子、３１ｂ  低圧直流端子、３３ａ〜３３ｆ  スイッチング素子、４１，４２  並列変圧器、５１，５２  インダクタ、６１，６２  電流検出器、６３，６４  交流電圧検出器、６５  直流電圧検出器、６６，６７  電流検出器、８０  制御部、８１  第１制御回路、８２  第２制御回路、８３  異常電流検知回路、９１  直列電圧補償値演算器、９２  動作判定回路、９２ａ〜９２ｃ  判定部、９３，９７  ゲート信号生成回路、９４  選択部、９５  直流電圧制御補償器、９６  交流電流制御補償器、１０１  絶対値演算器、１０２，１０３  比較器、１０４  係数器、１０５  ＲＳフリップフロップ、１２０  第２のバイパス回路、１２１  ダイオードブリッジ、１２２  短絡スイッチ、１２３  逆流防止ダイオード
【図１】
2018157703.tif 000003
【図２】
2018157703.tif 000004
【図３】
2018157703.tif 000005
【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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