(57)【要約】【課題】電力系統に対する無効電力制御が行われるシステムにおいて、不安定になった電力系統の電圧を速やかに安定させる。【解決手段】制御部２０１は、電力系統の電圧の計測値Ｖｍと、制御ゲインとを用いて、電力系統に対する無効電力制御のための無効電力制御信号ＣＳを生成する。信号入力部２０３は、所定周波数で振動する信号ＨＮを制御部２０１に入力する。このとき、制御部２０１は、電圧の計測値Ｖｍから生成された制御信号ＣＳＢに、信号入力部２０３が入力する信号ＨＮを加算した加算結果に基づいて、無効電力制御信号ＣＳを生成する。そして、調整部２０２は、制御信号ＣＳＢに含まれる、所定周波数の周波数成分に基づいて、制御ゲインを調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の電圧の計測値と、制御ゲインとを用いて、前記電力系統に対する無効電力制御のための第１制御信号を生成する制御部と、
所定周波数で振動する信号を前記制御部に入力する信号入力部と、
前記制御ゲインを調整する調整部とを備え、
前記制御部は、前記計測値から生成された第２制御信号に前記所定周波数で振動する信号を加算した加算結果に基づいて、前記第１制御信号を生成し、前記調整部は、前記第２制御信号に含まれる、前記所定周波数の周波数成分に基づいて、前記制御ゲインを調整することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記所定周波数は、前記制御ゲインを増加させていく際に前記計測値に現れる振動の周波数であることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記所定周波数で振動する信号を前記第２制御信号に加算して、前記加算結果を生成する加算部を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の制御装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記周波数成分の大きさが閾値よりも大きい場合、前記制御ゲインを減少させ、前記周波数成分の大きさが前記閾値よりも小さい場合、前記制御ゲインを増加させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記調整部は、
前記第２制御信号から前記周波数成分を抽出し、前記周波数成分の大きさを示す第１信号を出力する抽出部と、
前記第１信号を用いて、前記周波数成分の大きさと前記閾値との差分を求め、前記差分を示す第２信号を出力する減算部と、
前記第２信号を用いて前記制御ゲインを示すゲイン信号を生成し、前記ゲイン信号を出力するゲイン信号生成部と、
を含むことを特徴とする請求項４記載の制御装置。
【請求項６】
前記調整部は、前記第２信号を前記ゲイン信号生成部に入力するか否かを切り替える切り替え部をさらに含むことを特徴とする請求項５記載の制御装置。
【請求項７】
前記切り替え部は、前記第２信号を前記ゲイン信号生成部に入力するか否かを、所定周期で切り替え、
前記信号入力部は、前記第２信号が前記ゲイン信号生成部に入力されている期間において、前記所定周波数で振動する信号を前記制御部に入力し、前記第２信号が前記ゲイン信号生成部に入力されていない期間において、前記所定周波数で振動する信号の入力を停止することを特徴とする請求項６記載の制御装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記計測値が安定しない不安定状態を検出する検出部をさらに備え、
前記切り替え部は、前記検出部が前記不安定状態を検出した場合、前記第２信号を前記ゲイン信号生成部に入力し、前記第２信号を入力した後、前記ゲイン信号が示す前記制御ゲインが最大値に戻った場合、前記第２信号の入力を停止し、
前記信号生成部は、前記検出部が前記不安定状態を検出した場合、前記所定周波数で振動する信号を前記制御部に入力し、前記所定周波数で振動する信号を入力した後、前記ゲイン信号が示す前記制御ゲインが最大値に戻った場合、前記所定周波数で振動する信号の入力を停止することを特徴とする請求項６記載の制御装置。
【請求項９】
第１制御信号に基づいて、電力系統に対する無効電力制御を行う無効電力制御回路と、
前記電力系統の電圧の計測値と、制御ゲインとを用いて、前記第１制御信号を生成する制御部と、
前記計測値から生成された第２制御信号に含まれる、所定周波数の周波数成分に基づいて、前記制御ゲインを調整する調整部とを備え、
前記制御部は、前記所定周波数で振動する信号を前記第２制御信号に加算した加算結果に基づいて、前記第１制御信号を生成することを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項１０】
電力系統の電圧の計測値と、制御ゲインとを用いて、制御信号を生成し、
前記制御信号に含まれる所定周波数の周波数成分に基づいて、前記制御ゲインを調整し、
前記所定周波数で振動する信号を前記制御信号に加算した加算結果に基づいて、前記電力系統に対する無効電力制御のための無効電力制御信号を生成する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
電力系統の電圧の計測値を用いて制御信号を生成し、
前記制御信号に含まれる所定周波数の周波数成分に基づいて、制御ゲインを調整し、
前記所定周波数で振動する信号を前記制御信号に加算した加算結果と、前記制御ゲインとを用いて、前記電力系統に対する無効電力制御のための無効電力制御信号を生成する、ことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無効電力制御のための制御装置、無効電力補償装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無効電力補償装置は、電力系統の電圧（系統電圧）の計測値に応じて無効電力又は無効電流を出力する機能を有し、電力、電気鉄道等の各分野で幅広く適用されている。無効電力補償装置には、静止型無効電力補償装置（Static Var Compensator，ＳＶＣ）、ＳＴＡＴＣＯＭ（Static Synchronous Compensator）、パワーコンディショナ（Power Conditioning System，ＰＣＳ）、蓄電池システム、同期発電機等が含まれる。
【０００３】
電力系統では、系統電圧が所定範囲内に維持されることが望ましい。また、太陽光発電等の分散型電源が導入された電力系統では、系統電圧の変動が抑制されることが望ましい。そこで、系統電圧の維持、電圧変動の抑制等を目的として、無効電力補償装置が設置されることが多い。
【０００４】
しかしながら、電力系統における事故の発生、メンテナンス等のために、上位系統又は配電系統が切り換えられることによって、電力系統の状態が変化し、短絡容量が減少した場合、ハンチング現象が生じることがある。また、無効電力補償装置が多数導入されている配電系統において、系統切換によって同一フィーダに複数の無効電力補償装置が接続された場合にも、ハンチング現象が生じることがある。
【０００５】
ハンチング現象とは、無効電力補償装置と電力系統とを併せた制御ループ全体のゲインが増加することにより、無効電力補償装置の出力が電圧変動を助長して、系統電圧を不安定にする現象を指す。
【０００６】
このハンチング現象を抑制する技術として、静止型無効電力補償装置の制御装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この静止型無効電力補償装置は、交流系統に設けられ、少なくとも無効電力補償及び交流電圧制御を行い、制御装置は、検出手段、判定手段、及び調整手段を含む。
【０００７】
検出手段は、交流系統の短絡容量が小さくなることに伴って生じる、静止型無効電力補償装置の交流電流の振動成分を検出する。判定手段は、検出した交流電流の振動成分をもって振動継続を判定する。調整手段は、判定手段により振動継続と判定したとき、振動成分を限定するべく、静止型無効電力補償装置を制御するための制御パラメータを調整する。これにより、交流系統の短絡容量が減少することに伴って生じるハンチング現象を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６０５５１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の技術では、検出された交流電流の振動成分がハンチング現象によって発生したのか、あるいは、ハンチング現象以外の要因によって発生したのかを判別することが困難である。ハンチング現象以外の要因としては、例えば、配電系統に設
置されたＳＶＲ（Step Voltage Regulator）のタップ切換、太陽光発電の出力変動等が考えられる。
【００１０】
振動成分がハンチング現象によって発生したことを特定するために、交流電流の振動継続を許容した場合、振動継続と判定された後に制御パラメータが調整されるため、ハンチング現象の抑制が遅延する虞がある。
【００１１】
また、特許文献１の技術では、制御パラメータの調整によって振動が収まった後、所定時間後に、制御パラメータが事前値に戻される。このため、制御パラメータが事前値に戻ったときに、交流系統の短絡容量が通常状態に戻っていなければ、短時間ではあっても、ハンチング現象が再度発生することになる。また、制御パラメータを事前値に戻す動作が行われる度に、同様の現象が繰り返されることになる。
【００１２】
さらに、特許文献１の技術では、振動再現回数が所定値以上になると事前値に戻す手段がロックされる。このため、交流系統の短絡容量が通常状態に戻ったとしても、制御パラメータが事前値に戻らず、適切な無効電力補償及び交流電圧制御が行われなくなる虞がある。
【００１３】
なお、かかる問題は、交流系統の短絡容量の減少によってハンチング現象が発生した場合に限らず、別の要因によって電力系統の電圧が不安定になった場合においても生ずるものである。
【００１４】
１つの側面において、本発明は、電力系統に対する無効電力制御が行われるシステムにおいて、不安定になった電力系統の電圧を速やかに安定させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
１つの実施形態によれば、制御装置は、制御部、信号入力部、及び調整部を含む。制御部は、電力系統の電圧の計測値と、制御ゲインとを用いて、電力系統に対する無効電力制御のための第１制御信号を生成する。信号入力部は、所定周波数で振動する信号を制御部に入力する。このとき、制御部は、電圧の計測値から生成された第２制御信号に、信号入力部が入力する信号を加算した加算結果に基づいて、第１制御信号を生成し、調整部は、第２制御信号に含まれる、所定周波数の周波数成分に基づいて、制御ゲインを調整する。
【発明の効果】
【００１６】
１つの実施形態によれば、電力系統に対する無効電力制御が行われるシステムにおいて、不安定になった電力系統の電圧を速やかに安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】無効電力制御システムの構成図である。
【図２】制御装置の第１の構成図である。
【図３】制御部の第１の構成図である。
【図４】調整部の構成図である。
【図５】制御装置の第２の構成図である。
【図６】制御部の第２の構成図である。
【図７】制御部の第３の構成図である。
【図８】制御部の第４の構成図である。
【図９】制御部の第５の構成図である。
【図１０】制御部の第６の構成図である。
【図１１】第１の制御処理のフローチャートである。
【図１２】第２の制御処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態の無効電力制御システムの構成例を示している。図１の無効電力制御システムは、交流の電力系統１０１、電圧計測器１０２、変圧器１０３、及び無効電力補償装置１０４を含む。
【００１９】
無効電力補償装置１０４は、電圧計測器１０２及び変圧器１０３を介して、電力系統１０１に連系されている。電圧計測器１０２は、電力系統１０１の系統電圧を計測し、系統電圧の計測値を無効電力補償装置１０４へ出力する。無効電力補償装置１０４は、系統電圧が一定になるように、又は系統電圧の変動が抑制されるように、系統電圧の実効値に応じて無効電力又は無効電流を、電力系統１０１へ出力する。
【００２０】
無効電力補償装置１０４は、制御装置１１１及び無効電力制御回路１１２を含む。無効電力制御回路１１２は、自励式変換器又は他励式変換器であってもよい。制御装置１１１は、電圧計測器１０２が出力する系統電圧の計測値から、無効電力制御信号ＣＳを計算し、無効電力制御回路１１２へ出力する。無効電力制御信号ＣＳとしては、無効電力の指令値Ｑｒｅｆ又は無効電流の指令値Ｉｒｅｆを用いることができる。
【００２１】
図２は、図１の制御装置１１１の第１の構成例を示している。図２の制御装置１１１は、制御部２０１、調整部２０２、及び信号入力部２０３を含む。制御部２０１、調整部２０２、及び信号入力部２０３としては、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、プログラマブルなデバイス等を用いることができる。プログラマブルなデバイスは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）又はＰＬＤ（Programmable Logic Device）であってもよい。
【００２２】
制御部２０１は、系統電圧の計測値Ｖｍと、制御ゲインを示すゲイン信号Ｇとを用いて、無効電力制御信号ＣＳを生成する。
【００２３】
信号入力部２０３は、所定周波数で振動する信号ＨＮを制御部２０１に入力する。そして、制御部２０１は、計測値Ｖｍから制御信号ＣＳＢを生成し、信号ＨＮを制御信号ＣＳＢに加算した加算結果に基づいて、無効電力制御信号ＣＳを生成する。例えば、所定周波数は、ハンチング現象における振動の周波数（ハンチング周波数）であってもよく、信号ＨＮは、ハンチング周波数で振動する正弦波であってもよい。
【００２４】
調整部２０２は、制御部２０１が生成した制御信号ＣＳＢに含まれる、所定周波数の周波数成分に基づいて、制御ゲインを調整し、ゲイン信号Ｇを制御部２０１へ出力する。
【００２５】
図３は、図２の制御部２０１の第１の構成例を示している。図３の制御部２０１は、計算部３０１、電圧制御部３０２、乗算部３０３、及び加算部３０４を含む。電圧制御部３０２は、減算部３１１、比例部３１２、積分部３１３、微分部３１４、及び加算部３１５を含み、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）制御を行う。
【００２６】
計算部３０１は、系統電圧の計測値Ｖｍから系統電圧の実効値Ｖｍｓを計算し、計算した系統電圧の実効値Ｖｍｓを電圧制御部３０２へ出力する。計算部３０１は、系統電圧の実効値Ｖｍｓの代わりに、系統電圧に同期するｄ軸電圧を、電圧制御部３０２へ出力してもよい。
【００２７】
電圧制御部３０２は、系統電圧の実効値Ｖｍｓから、無効電力制御信号ＣＳの基となる信号を生成する。減算部３１１は、電圧指令値Ｖｒｅｆと実効値Ｖｍｓとの差分（偏差）
を計算し、計算した偏差を比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４へ出力する。比例部３１２は、偏差に比例する値を出力し、積分部３１３は、偏差の積分値を出力し、微分部３１４は、偏差の微分値を出力する。加算部３１５は、比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４の出力値の和を乗算部３０３へ出力する。
【００２８】
乗算部３０３は、加算部３１５の出力にゲイン信号Ｇが示す制御ゲインを乗算して、制御信号ＣＳＢを生成し、制御信号ＣＳＢを加算部３０４及び調整部２０２へ出力する。加算部３０４は、信号入力部２０３が出力する信号ＨＮを、制御信号ＣＳＢに加算して、無効電力制御信号ＣＳを生成し、生成した無効電力制御信号ＣＳを出力する。
【００２９】
信号ＨＮとしては、例えば、ハンチング周波数で振動する正弦波を用いることができる。ハンチング周波数は、ゲイン信号Ｇが示す制御ゲインを増加させていく際に、計測値Ｖｍ及び実効値Ｖｍｓに現れる振動の周波数である。ハンチング周波数は、例えば、以下の方法で求めることができる。
【００３０】
（１）無効電力制御システムにおいて、実験的に制御ゲインを増加させていき、実効値Ｖｍｓに現れる振動の周波数を計測する。
（２）無効電力制御システムの動作をシミュレートするシミュレーションソフトウェア等を用いて、制御ゲインを増加させていき、実効値Ｖｍｓに現れる振動の周波数を計測する。
（３）数値解析ソフトウェア等により無効電力制御システムの安定性を解析し、無効電力制御システムの位相が−１８０°となる点の角周波数（位相交差角周波数）を求める。
【００３１】
図４は、図２の調整部２０２の構成例を示している。図４の調整部２０２は、抽出部４０１、減算部４０２、不感帯制御部４０３、切り替え部４０４、及びゲイン信号生成部４０５を含む。
【００３２】
抽出部４０１は、制御信号ＣＳＢから、信号ＨＮと同じ周波数の周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分の大きさを示す信号を出力する。周波数成分の大きさは、周波数成分の絶対値であってもよい。例えば、抽出部４０１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）等を用いて、周波数成分の大きさを求めることができる。また、抽出部４０１は、バンドパスフィルタ、絶対値処理、ローパスフィルタ、及び移動平均等の平均処理を組み合わせることで、周波数成分の大きさを求めることもできる。
【００３３】
減算部４０２は、抽出部４０１が出力する信号が示す周波数成分の大きさを閾値Ｔから減算して、閾値Ｔと周波数成分の大きさとの差分（偏差）を求め、求めた偏差を示す偏差信号を不感帯制御部４０３へ出力する。不感帯制御部４０３は、偏差に対して所定範囲の不感帯を設定し、偏差が不感帯の範囲外である場合に、その偏差信号を切り替え部４０４へ出力する。
【００３４】
切り替え部４０４は、制御信号ＳＷに従って、スイッチ４１１に対するオン／オフ制御を行い、制御信号ＳＷがオンを示す場合、不感帯制御部４０３が出力する偏差信号をゲイン信号生成部４０５へ出力する。一方、制御信号ＳＷがオフを示す場合、切り替え部４０４は、偏差０を示す偏差信号をゲイン信号生成部４０５へ出力する。
【００３５】
ゲイン信号生成部４０５は、例えば、積分器を含み、偏差信号が示す偏差が負の値である場合、制御ゲインを減少させ、偏差が正の値である場合、制御ゲインを増加させ、偏差が０である場合、制御ゲインを変更しない。これにより、周波数成分の大きさが閾値Ｔよりも大きい場合、制御ゲインが減少し、周波数成分の大きさが閾値Ｔよりも小さい場合、
制御ゲインが増加する。そして、ゲイン信号生成部４０５は、制御ゲインを示すゲイン信号Ｇを出力する。
【００３６】
例えば、制御ゲインは、０〜１の間で調整することができる。この場合、ゲイン信号生成部４０５は、制御ゲインの最小値を０以上１未満の値に設定し、制御ゲインの最大値を１に設定して、最小値から最大値までの範囲で制御ゲインを増減する。
【００３７】
ハンチング周波数の周波数成分の大きさに対する閾値Ｔは、信号入力部２０３が出力する信号ＨＮの実効値よりも小さい値であることが望ましい。周波数成分の大きさが信号ＨＮの大きさよりも小さければ、ハンチング周波数において、無効電力制御システムの一巡伝達関数のゲインが１以下となり、ゲイン余裕を確保することができる。例えば、閾値Ｔは、信号ＨＮの実効値の０．５倍程度であってもよい。
【００３８】
図２〜図４に示した制御装置１１１の構成によれば、系統電圧の計測値Ｖｍに含まれる、ハンチング現象に特有の周波数成分のみに応答して、速やかに制御ゲインが調整される。このため、配電系統に設置されたＳＶＲのタップ切換、太陽光発電の出力変動等のような、ハンチング現象以外の要因によって発生した振動に対して、誤って制御ゲインが調整されることがない。
【００３９】
また、電力系統の状態が再度変化して元の状態に戻った場合でも、そのときの系統条件に応じて制御ゲインが最適値に調整され、無効電力制御回路１１２から適切な無効電力又は無効電流を出力することが可能になる。このように、制御ゲインが常に最適値に調整されるため、ハンチング現象の発生そのものが回避され、ハンチング現象の抑制が遅延することがない。
【００４０】
ところで、ハンチング周波数の周波数成分の大きさが閾値Ｔの近傍で増減することにより、制御ゲインが増減し、制御が不安定になることも考えられる。このような場合であっても、不感帯制御部４０３を設けることで、制御ゲインの増減を抑制して、制御の不安定化を回避することができる。
【００４１】
また、切り替え部４０４を設けることで、減算部４０２が生成する偏差信号が定常的にゲイン信号生成部４０５に入力されることを抑制し、制御ゲインの調整を所望の期間のみに制限することが可能になる。切り替え部４０４によるオン／オフ制御としては、例えば、以下の方法が考えられる。
（ａ）所定周期のオン／オフ制御
切り替え部４０４は、減算部４０２が生成する偏差信号をゲイン信号生成部４０５に入力するか否か、すなわち、制御信号ＳＷをオンにするかオフにするかを、所定周期で切り替える。
【００４２】
この場合、信号入力部２０３は、制御信号ＳＷがオンを示している期間において、信号ＨＮを加算部３０４へ出力し、制御信号ＳＷがオフを示している期間において、信号ＨＮの出力を停止する。これにより、偏差信号がゲイン信号生成部４０５に入力されている期間において、信号ＨＮが加算部３０４に入力され、偏差信号がゲイン信号生成部４０５に入力されていない期間において、信号ＨＮの入力が停止される。
（ｂ）ハンチング現象の検出結果に基づくオン／オフ制御
切り替え部４０４は、ハンチング現象が検出された場合、制御信号ＳＷをオンにして、減算部４０２が生成する偏差信号をゲイン信号生成部４０５に入力し、その後、制御ゲインが最大値に戻った場合、制御信号ＳＷをオフにして、偏差信号の入力を停止する。
【００４３】
信号入力部２０３は、ハンチング現象が検出された場合、信号ＨＮを加算部３０４へ出
力し、その後、制御ゲインが最大値に戻った場合、信号ＨＮの出力を停止する。これにより、偏差信号がゲイン信号生成部４０５に入力されている期間において、信号ＨＮが加算部３０４に入力され、偏差信号がゲイン信号生成部４０５に入力されていない期間において、信号ＨＮの入力が停止される。
【００４４】
例えば、事故の発生、メンテナンス等のために系統の切換が行われて、ハンチング現象が発生した場合、制御信号ＳＷをオンにすることで、ハンチング現象を抑制するために、制御ゲインが１未満の値に調整される。その後、事故の復旧、メンテナンスの終了等によって系統が元の状態に切り換えられると、ハンチング現象が収まり、制御ゲインが最大値１に戻る。そこで、制御信号ＳＷをオフにすることで、不要な制御ゲインの調整を回避することができる。
（ｃ）（ａ）及び（ｂ）の組み合わせ
切り替え部４０４及び信号入力部２０３は、所定周期のオン／オフ制御と、ハンチング現象の検出結果に基づくオン／オフ制御とを、組み合わせて適用することもできる。
【００４５】
図５は、ハンチング現象の検出結果に基づくオン／オフ制御を行う制御装置１１１の第２の構成例を示している。図５の制御装置１１１は、図２の制御装置１１１に対して検出部５０１を追加した構成を有する。
【００４６】
検出部５０１は、系統電圧の計測値Ｖｍを監視して、計測値Ｖｍが安定しない不安定状態をハンチング現象として検出する。例えば、検出部５０１は、特許文献１等の方法を用いて、不安定状態を検出することができる。そして、検出部５０１は、ハンチング現象を検出した場合、ハンチング現象の発生を示す信号を、調整部２０２及び信号入力部２０３へ出力する。
【００４７】
図３の制御部２０１において、乗算部３０３の位置、加算部３０４の位置、及び制御信号ＣＳＢの取り出し位置には自由度があり、これらの位置を変更することが可能である。例えば、乗算部３０３の位置は、加算部３０４の前段であっても後段であっても構わない。ただし、制御信号ＣＳＢの取り出し位置は、加算部３０４よりも前段に制限され、加算部３０４の直前の位置であることが望ましい。
【００４８】
図６は、図２の制御部２０１の第２の構成例を示している。図６の制御部２０１は、図３の制御部２０１において、乗算部３０３及び加算部３０４の位置を変更した構成を有する。この場合、乗算部３０３及び加算部３０４は、減算部３１１と、比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４との間に配置される。
【００４９】
減算部３１１は、電圧指令値Ｖｒｅｆと実効値Ｖｍｓとの偏差を乗算部３０３へ出力し、乗算部３０３は、偏差に制御ゲインを乗算して、制御信号ＣＳＢを生成する。加算部３０４は、信号ＨＮを制御信号ＣＳＢに加算して、加算結果を比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４へ出力する。加算部３１５は、比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４の出力値の和を、無効電力制御信号ＣＳとして出力する。
【００５０】
図７は、図２の制御部２０１の第３の構成例を示している。図７の制御部２０１は、図３の制御部２０１において、乗算部３０３の位置を変更した構成を有する。この場合、乗算部３０３は、減算部３１１と、比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４との間に配置される。
【００５１】
減算部３１１は、電圧指令値Ｖｒｅｆと実効値Ｖｍｓとの偏差を乗算部３０３へ出力し、乗算部３０３は、偏差に制御ゲインを乗算して、乗算結果を比例部３１２、積分部３１３、及び微分部３１４へ出力する。加算部３１５は、比例部３１２、積分部３１３、及び
微分部３１４の出力値の和を示す制御信号ＣＳＢを生成する。
【００５２】
図３の制御部２０１において、比例部３１２の機能と乗算部３０３の機能とを統合することも可能である。
【００５３】
図８は、電圧制御をＰＩＤ制御から比例制御に変更した制御部２０１の第４の構成例を示している。図８の制御部２０１は、図３の制御部２０１において、電圧制御部３０２を電圧制御部８０１に置き換え、乗算部３０３を乗算部８０２に置き換えた構成を有する。
【００５４】
電圧制御部８０１は、減算部３１１を含み、減算部３１１は、電圧指令値Ｖｒｅｆと実効値Ｖｍｓとの偏差を乗算部８０２へ出力する。乗算部８０２は、比例部３１２の機能と乗算部３０３の機能とを併せ持ち、偏差に制御ゲインを乗算して、乗算結果を示す制御信号ＣＳＢを生成する。
【００５５】
この場合、ゲイン信号Ｇが示す制御ゲインは、０から比例部３１２の比例ゲインまでの間で調整される。したがって、調整部２０２のゲイン信号生成部４０５は、制御ゲインの最小値を０以上比例ゲイン未満の値に設定し、制御ゲインの最大値を比例ゲインの値に設定して、最小値から最大値までの範囲で制御ゲインを増減する。
【００５６】
図９は、電圧制御をＰＩＤ制御から比例積分制御に変更した制御部２０１の第５の構成例を示している。図９の制御部２０１は、図３の制御部２０１において、電圧制御部３０２を電圧制御部９０１に置き換え、乗算部３０３を乗算部８０２に置き換えて、乗算部８０２及び加算部３０４の位置を変更した構成を有する。
【００５７】
電圧制御部９０１は、減算部３１１、積分部３１３、及び加算部３１５を含み、減算部３１１は、電圧指令値Ｖｒｅｆと実効値Ｖｍｓとの偏差を乗算部８０２へ出力する。乗算部８０２は、偏差に制御ゲインを乗算して、乗算結果を示す制御信号ＣＳＢを生成する。この場合も、ゲイン信号Ｇが示す制御ゲインは、０から比例ゲインまでの間で調整される。
【００５８】
加算部３０４は、信号ＨＮを制御信号ＣＳＢに加算して、加算結果を積分部３１３及び加算部３１５へ出力する。加算部３１５は、加算部３０４及び積分部３１３の出力値の和を、無効電力制御信号ＣＳとして出力する。
【００５９】
図１０は、電圧制御をフィルタによる電圧変動抑制制御に変更した制御部２０１の第６の構成例を示している。図１０の制御部２０１は、図３の制御部２０１において、電圧制御部３０２を電圧制御部１００１に置き換えた構成を有する。
【００６０】
電圧制御部１００１は、ハイパスフィルタ１０１１を含み、ハイパスフィルタ１０１１は、変動する実効値Ｖｍｓの周波数成分のうち、遮断周波数よりも高い周波数の周波数成分を、乗算部３０３へ出力する。乗算部３０３は、ハイパスフィルタ１０１１の出力に制御ゲインを乗算して、乗算結果を示す制御信号ＣＳＢを生成する。
【００６１】
図１１は、図３及び図６〜図１０に示したように、乗算部３０３又は乗算部８０２が加算部３０４の前段に配置された制御部２０１によって行われる、第１の制御処理の例を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、制御部２０１は、系統電圧の計測値Ｖｍと制御ゲインとを用いて、制御信号ＣＳＢを生成し（ステップ１１０１）、調整部２０２は、制御信号ＣＳＢに含まれるハンチング周波数の周波数成分に基づいて、制御ゲインを調整する（ステップ１１０２）。次に、
制御部２０１は、信号ＨＮを制御信号ＣＳＢに加算した加算結果に基づいて、無効電力制御信号ＣＳを生成する（ステップ１１０３）。
【００６３】
図１２は、乗算部３０３又は乗算部８０２が加算部３０４の後段に配置された制御部２０１によって行われる、第２の制御処理の例を示すフローチャートである。
【００６４】
まず、制御部２０１は、系統電圧の計測値Ｖｍを用いて、制御信号ＣＳＢを生成し（ステップ１２０１）、調整部２０２は、制御信号ＣＳＢに含まれるハンチング周波数の周波数成分に基づいて、制御ゲインを調整する（ステップ１２０２）。
【００６５】
次に、制御部２０１は、信号ＨＮを制御信号ＣＳＢに加算した加算結果と、制御ゲインとを用いて、無効電力制御信号ＣＳを生成する（ステップ１２０３）。例えば、制御部２０１は、加算結果に制御ゲインを乗算した乗算結果を、無効電力制御信号ＣＳとして出力する。
【００６６】
図１の無効電力制御システムの構成は一例に過ぎず、無効電力制御システムの用途又は条件に応じて、一部の構成要素を省略又は変更してもよい。
【００６７】
図２及び図５の制御装置１１１の構成は一例に過ぎず、無効電力制御システムの用途又は条件に応じて、一部の構成要素を省略又は変更してもよい。
【００６８】
図３及び図６〜図１０の制御部２０１の構成は一例に過ぎず、無効電力制御システムの用途又は条件に応じて、一部の構成要素を省略又は変更してもよい。例えば、乗算部３０３又は乗算部８０２は、加算部３０４の後段に配置されていてもよい。
【００６９】
図４の調整部２０２の構成は一例に過ぎず、無効電力制御システムの用途又は条件に応じて、一部の構成要素を省略又は変更してもよい。例えば、制御が不安定になる可能性が低い場合は、不感帯制御部４０３を省略することができる。また、減算部４０２が生成する偏差信号を定常的にゲイン信号生成部４０５に入力しても構わない場合は、切り替え部４０４を省略することができる。
【００７０】
図１１及び図１２のフローチャートは一例に過ぎず、無効電力制御システムの構成又は条件に応じて一部の処理を省略又は変更してもよい。
【００７１】
開示の実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。
【符号の説明】
【００７２】
１０１  電力系統
１０２  電圧計測器
１０３  変圧器
１０４  無効電力補償装置
１１１  制御装置
１１２  無効電力制御回路
２０１  制御部
２０２  調整部
２０３  信号入力部
３０１  計算部
３０２、８０１、９０１、１００１  電圧制御部
３０３、８０２  乗算部
３０４、３１５  加算部
３１１、４０２  減算部
３１２  比例部
３１３  積分部
３１４  微分部
４０１  抽出部
４０３  不感帯制御部
４０４  切り替え部
４０５  ゲイン信号生成部
４１１  スイッチ
５０１  検出部
１０１１  ハイパスフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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