(57)【要約】  本発明は補償器およびその制御方法と装置を提供する。前記補償器は、直列に接続された第１電力ユニットと第２電力ユニット、または直列に接続された第２電力ユニットを含む直列に接続された複合電力ユニットとリアクトルとを含む６つの分岐回路を含む第１変換器と、前記第１変換器の交流側インターフェースと接続されている第１側巻線と、交流システムの回線に直列に接続され、両端はスイッチと並列に接続されている第２側巻線とを少なくとも含む第１変圧器と、前記第１変圧器と並列に接続されて交流システムの回線に接続されている前記スイッチとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補償器であって、
直列に接続された第１電力ユニットと第２電力ユニット、または直列に接続された第２電力ユニットを含む直列に接続された複合電力ユニットとリアクトルとを含む６つの分岐回路を含む第１変換器と、
前記第１電力ユニットは、少なくとも第１オフ可能デバイスＴ１と、第２オフ可能デバイスＴ２と、第１容量Ｃ１とを含み、前記第１容量Ｃ１の一端は、前記第１オフ可能デバイスＴ１の正極に接続され、前記第１容量Ｃ１の他端は、前記第２オフ可能デバイスＴ２の負極に接続され、第１電力ユニットの第１出力端子として機能し、前記第２オフ可能デバイスの正極は、前記第１オフ可能デバイスの負極に接続され、第１電力ユニットの第２出力端子として機能し、
前記第２電力ユニットは、少なくとも第３オフ可能デバイスＴ３と、第４オフ可能デバイスＴ４と、第５オフ可能デバイスＴ５と、第６オフ可能デバイスＴ６と、第２容量Ｃ２とを含み、前記第２容量Ｃ２の一端は、前記第３オフ可能デバイスＴ３の正極、第４オフ可能デバイスＴ４の正極に接続され、前記第２容量Ｃ２の他端は、前記第５オフ可能デバイスＴ５の負極、第６オフ可能デバイスＴ６の負極に接続され、前記第３オフ可能デバイスＴ３の負極は、第５オフ可能デバイスＴ５の正極に接続され、第２電力ユニットの第２出力端子として機能し、前記第４オフ可能デバイスＴ４の負極は、第６オフ可能デバイスＴ６の正極に接続され、第２電力ユニットの第１出力端子として機能し、
少なくとも前記第１変換器の交流側インターフェースと接続されている第１側巻線と、交流システムの回線に直列に接続され、両端はスイッチと並列に接続されている第２側巻線とを含む第１変圧器と、
前記第１変圧器と並列に接続されて交流システムの回線に接続されている前記スイッチとを含む補償器。
【請求項２】
前記補償器は、交流側インターフェースと直流側インターフェースとを、さらに含む第２変換器を含み、前記第２変換器の直流側インターフェースは、前記第１変換器と並列に接続され、前記交流側インターフェースを介して前記交流システムに接続されている、請求項１に記載の補償器。
【請求項３】
前記補償器は、前記交流システムに接続されている無効補償設備をさらに含む、請求項１に記載の補償器。
【請求項４】
前記６つの分岐回路においては、第１分岐回路の第１端と第２分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第１交流側インターフェースであり、第３分岐回路の第１端と第４分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第２交流側インターフェースであり、第５分岐回路の第１端と第６分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第３交流側インターフェースであり、前記第１分岐回路の第２端と前記第３分岐回路の第２端、前記第５分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側正極インターフェースとして機能し、前記第２分岐回路の第２端と前記第４分岐回路の第２端、前記第６分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側負極インターフェースとして機能する、請求項１に記載の補償器。
【請求項５】
前記オフ可能デバイスは、一つまたは一つ以上の制御可能なスイッチデバイスを含み、前記制御可能なスイッチデバイスは、ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯの一つを含む、請求項１に記載の補償器。
【請求項６】
前記第１変圧器の第２側巻線と前記回路との間に第１補償装置が直列に接続されている、請求項１に記載の補償器。
【請求項７】
前記第１変圧器の第１側巻線と前記第１変換器の交流側インターフェースとの間に第２補償装置が直列に接続されている、請求項１に記載の補償器。
【請求項８】
前記第１補償装置または第２補償装置は、並列に接続されたリアクトル群とスイッチ装置とを含み、前記リアクトル群は、直列に接続された少なくとも一つのリアクトルを含み、前記スイッチ装置は、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含む、請求項６または７に記載の補償器。
【請求項９】
前記第１変圧器の第１側巻線の両端に、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含むバイパススイッチ装置が並列に接続されている、請求項１に記載の補償器。
【請求項１０】
前記第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式または三角形の配線方式を採用する請求項１に記載の補償器。
【請求項１１】
前記第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式を採用し、中性点は直接接地され、または抵抗を介して接地され、前記第１変圧器は第３側巻線を含み、前記第３側巻線は三角形の配線方式を採用する請求項１に記載の補償器。
【請求項１２】
前記第２変換器は、第２変圧器を介して交流システムに接続され、前記第２変圧器は三相変圧器であり、少なくとも両側巻線を含み、第２変換器の交流側インターフェースは第２変圧器の第１側巻線と接続され、第２変圧器の第２側巻線が交流システムに並列に接続されている、請求項２に記載の補償器。
【請求項１３】
前記第２変換器の交流側インターフェースと交流システムとの間に並列に接続された抵抗とスイッチ装置とが配置され、前記スイッチ装置は断路器またはスイッチを含む、請求項２に記載の補償器。
【請求項１４】
前記第２変換器は電圧源型変換器を含み、２レベル、３レベル、変圧器多重化構造、およびモジュール化マルチレベル構造の一つを含む、請求項２に記載の補償器。
【請求項１５】
前記第２変換器は、サイリスタ変換器、ダイオードからなる非制御整流ブリッジの一つを含む、請求項２に記載の補償器。
【請求項１６】
補償器の制御方法であって、
回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定するステップと、
回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、前記第１変換器の無効電力参照値を確定するステップと、
前記第１変換器の有効電力参照値と前記第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算するステップと、
前記第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定するステップと、
前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御することによって、複合電力ユニットの出力電圧を制御し、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げるステップと、を含む補償器の制御方法。
【請求項１７】
前記補償器が起動するとき、前記回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する前に、
前記第１変換器をロック解除するステップと、
前記スイッチの電流が徐々に減少して、回線電流が前記第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御するステップと、
前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了するステップと、をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記補償器は第２変換器を含む場合、前記補償器が起動するとき、前記第１変換器をロック解除する前に、第２変換器を起動して直流電圧を確立するステップをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記補償器が停止するとき、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御した後に、
前記第１変圧器の第２側巻線電流が回路電流に相等するように制御するステップと、
前記スイッチをオンにするステップと、
電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御するステップと、
前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖するステップと、をさらに含む請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記補償器は第２変換器を含む場合、前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖した後に、前記第２変換器を終了し、前記補償器の停止を完了するステップをさらに含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
補償器の制御装置であって、
回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する第１回路有効電力制御ユニットと、
回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、前記第１変換器の無効電力参照値を確定する第１回路無効電力制御ユニットと、
前記第１変換器の有効電力参照値と前記第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する第１交流側インターフェース電流計算ユニットと、
前記第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定する第１交流側インターフェース電圧計算ユニットと、
前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げる第１電力ユニット制御ユニットと、を含む補償器の制御装置。
【請求項２２】
前記制御装置は、
前記補償器が起動するとき、前記第１変換器をロック解除し、前記スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了する起動制御ユニットと、
前記補償器が停止するとき、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御し、前記スイッチをオンにして、電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖し、前記補償器の停止を完了する停止制御ユニットと、をさらに含む請求項２１に記載の補償器の制御装置。
【請求項２３】
前記補償器は第２変換器を含む場合、前記制御装置は、
前記補償器が起動するとき、第２変換器を起動して直流電圧を確立し、前記第１変換器をロック解除し、スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了する起動制御ユニットと、
前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御し、前記スイッチをオンにして、電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖し、前記第２変換器を終了し、前記補償器の停止を完了する停止制御ユニットと、をさらに含む請求項２１に記載の補償器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力システムにおける電力電子技術分野に属し、特に補償器およびその制御方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者は、電力システムの急速な発展につれて、負荷が絶えず増加し、グリッド構造が日増しに複雑になり、新エネルギーが大規模に導入され、潮流の分布が不均一で、電圧サポート能力が不十分であり、短絡電流が大きすぎて、機電発振などの問題がしばしば絡み合い、電力網の運行制御に新たな挑戦をもたらしていることを発見した。送電回廊の飽和や電力網会社の商業化により、新たな送電線の建設による送電容量の増加がますます難しくなる。ＦＡＣＴＳとは、電力電子設備および他の静的制御装置を用いて、システムの制御性と電力輸送能力を向上させるための交流送電システムを指し、これらの問題を解決するための方法を提供する。
【０００３】
また、発明者は、モジュール化マルチレベル電圧源変換器を用いた静的同期直列補償装置ＳＳＳＣ、統合電力潮流制御装置ＵＰＦＣ、および送電線間潮流制御装置ＩＰＦＣなどの直列補償と移相制御などの機能を持つ補償器に対して、システムの潮流を最適化に調節することができるが、採用された電力ユニットはそのダイオードのアフターフロー効果により、自身の急速な制御により直流障害の自己クリアを実現できず、かつ深刻な故障が設備の安全に影響を与えるので、システムの潮流を最適化するとともに、直列接続回路の交流電圧が一定であることを確保しながら、直流電圧と故障発生時の電流を減少させることができ、さらに直流側の故障電流を安全で信頼的に抑制できる補償器が必要であることを発見した。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願の一実施形態は補償器であって、前記補償器は第１変換器と、第１変圧器と、スイッチとを含み、前記第１変換器は６つの分岐回路を含み、前記分岐回路は複合電力ユニットとリアクトルとを含み、前記複合電力ユニットは直列に接続された第１電力ユニットと第２電力ユニット、または直列に接続された第２電力ユニットを含み、前記第１電力ユニットは、少なくとも第１オフ可能デバイスＴ１と、第２オフ可能デバイスＴ２と、第１容量Ｃ１とを含み、前記第１容量Ｃ１の一端は、前記第１オフ可能デバイスＴ１の正極に接続され、前記第１容量Ｃ１の他端は、前記第２オフ可能デバイスＴ２の負極に接続され、第１電力ユニットの第１出力端子として機能し、前記第２オフ可能デバイスの正極は、前記第１オフ可能デバイスの負極に接続され、第１電力ユニットの第２出力端子として機能し、前記第２電力ユニットは、少なくとも第３オフ可能デバイスＴ３と、第４オフ可能デバイスＴ４と、第５オフ可能デバイスＴ５と、第６オフ可能デバイスＴ６と、第２容量Ｃ２とを含み、前記第２容量Ｃ２の一端は、前記第３オフ可能デバイスＴ３の正極、第４オフ可能デバイスＴ４の正極に接続され、前記第２容量Ｃ２の他端は、第５オフ可能デバイスＴ５の負極、第６オフ可能デバイスＴ６の負極に接続され、前記第３オフ可能デバイスＴ３の負極は、第５オフ可能デバイスＴ５の正極に接続され、第２電力ユニットの第２出力端子として機能し、前記第４オフ可能デバイスＴ４の負極は、第６オフ可能デバイスＴ６の正極に接続され、第２電力ユニットの第１出力端子として機能し、前記第１変圧器は少なくとも第１側巻線と第２側巻線とを含み、前記第１側巻線は前記第１変換器の交流側インターフェースと接続され、前記第２側巻線は交流システムの回線に直列に接続され、前記第２側巻線の両端はスイッチと並列に接続され、前記スイッチは第１変圧器と並列に接続された後交流システムの回線に接続される。
【０００５】
さらに、前記補償器は、交流側インターフェースと直流側インターフェースとを含む第２変換器を含み、前記第２変換器の直流側インターフェースは、前記第１変換器と並列に接続され、前記交流側インターフェースを介して前記交流システムに接続されている。
【０００６】
さらに、前記補償器は、前記交流システムに接続されている無効補償設備をさらに含む。
【０００７】
さらに、前記６つの分岐回路においては、第１分岐回路の第１端と第２分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第１交流側インターフェースであり、第３分岐回路の第１端と第４分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第２交流側インターフェースであり、第５分岐回路の第１端と第６分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第３交流側インターフェースであり、前記第１分岐回路の第２端と第３分岐回路の第２端、第５分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側正極インターフェースとして機能し、前記第２分岐回路の第２端と前記第４分岐回路の第２端、前記第６分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側負極インターフェースとして機能する。
【０００８】
さらに、前記オフ可能デバイスは、ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯの一つを含む一つまたは一つ以上の制御可能なスイッチデバイスを含む。
【０００９】
さらに、前記第１変圧器の第２側巻線と前記回路との間に第１補償装置が直列に接続されている。
【００１０】
さらに、前記第１変圧器の第１側巻線と前記第１変換器の交流側インターフェースとの間に第２補償装置が直列に接続されている。
【００１１】
さらに、前記第１補償装置または第２補償装置は、並列に接続されたリアクトル群とスイッチ装置とを含み、前記リアクトル群は、直列に接続された少なくとも一つのリアクトルを含み、前記スイッチ装置は、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含む。
【００１２】
さらに、前記第１変圧器の第１側巻線の両端に、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含むバイパススイッチ装置が並列に接続されている。
【００１３】
さらに、前記第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式または三角形の配線方式を採用する。
【００１４】
さらに、前記第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式を採用し、中性点は直接接地され、または抵抗を介して接地され、前記第１変圧器は第３側巻線を含み、前記第３側巻線は三角形の配線方式を採用する。
【００１５】
さらに、前記第２変換器は、第２変圧器を介して交流システムに接続され、前記第２変圧器は三相変圧器であり、少なくとも両側巻線を含み、第２変換器の交流側インターフェースは第２変圧器の第１側巻線と接続され、第２変圧器の第２側巻線が交流システムに並列に接続されている。
【００１６】
さらに、前記第２変換器の交流側インターフェースと交流システムとの間に並列に接続された抵抗とスイッチ装置とが配置され、前記スイッチ装置は断路器またはスイッチを含む。
【００１７】
さらに、前記第２変換器は電圧源型変換器を含み、２レベル、３レベル、変圧器多重化構造、およびモジュール化マルチレベル構造の一つを含む。
【００１８】
さらに、前記第２変換器は、サイリスタ変換器、ダイオードからなる非制御整流ブリッジの一つを含む。
【００１９】
本発明の実施形態は補償器の制御方法であって、回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定するステップと、回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、前記第１変換器の無効電力参照値を確定するステップと、前記第１変換器の有効電力参照値と前記第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算するステップと、前記第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定するステップと、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げるステップと、を含む。
【００２０】
さらに、前記補償器が起動するとき、前記回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する前に、前記第１変換器をロック解除するステップと、前記スイッチの電流が徐々に減少して、回線電流が前記第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御するステップと、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了するステップと、をさらに含む。
【００２１】
さらに、前記補償器は第２変換器を含む場合、前記補償器が起動するとき、前記第１変換器をロック解除する前に、第２変換器を起動して直流電圧を確立するステップをさらに含む。
【００２２】
さらに、前記補償器が停止するとき、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御した後に、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御するステップと、前記スイッチをオンにするステップと、電流が前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御するステップと、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖するステップと、をさらに含む。
【００２３】
さらに、前記補償器は第２変換器を含む場合、前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖した後に、前記第２変換器を終了し、前記補償器の停止を完了するステップをさらに含む。
【００２４】
本発明の実施形態は補償器の制御装置であって、回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する第１回路有効電力制御ユニットと、回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、前記第１変換器の無効電力参照値を確定する第１回路無効電力制御ユニットと、前記第１変換器の有効電力参照値と前記第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する第１交流側インターフェース電流計算ユニットと、前記第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定する第１交流側インターフェース電圧計算ユニットと、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げる第１電力ユニット制御ユニットと、を含む。
【００２５】
さらに、前記制御装置は、前記補償器が起動するとき、前記第１変換器をロック解除し、前記スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了する起動制御ユニットと、前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御し、前記スイッチをオンにして、電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖し、前記補償器の停止を完了する停止制御ユニットと、をさらに含む。
【００２６】
選択可能な発明として、前記補償器は第２変換器を含む場合、前記制御装置は、前記補償器が起動するとき、第２変換器を起動して直流電圧を確立し、前記第１変換器をロック解除し、スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了する起動制御ユニットと、前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御し、前記スイッチをオンにして、電流が前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖し、前記第２変換器を終了し、前記補償器の停止を完了する停止制御ユニットと、をさらに含む。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の実施形態に係る技術ソリューションは、補償や移相制御などの機能を持ち、送電線の有効と無効電力を迅速に制御することができ、変換器が２つの異なる電力ユニットを採用することにより、直流側電圧および直流側故障時の故障電流を効果的に低減し、第１変圧器構造の特殊性に合わせてスイッチを配置することにより、補償器の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の実施形態に係るソリューションをより明確に説明するために、以下では、実施形態の説明において必要とされる図面を簡単に紹介するが、以下の説明における図面は本発明の一部の実施形態にすぎず、当業者にとっては、創造的な労働をしない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることもできることは明らかである。
【図１】本発明の一実施形態に係る補償器の概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る第１補償装置を直列に接続した補償器の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る第２補償装置を直列に接続した補償器の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るバイパススイッチ装置を並列に接続した補償器の概略図である。
【図５】本発明の図１の補償器の変形概略図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る第２変換器を並列に接続した補償器の概略図である。
【図７】図６に基づいて第２変換器が第２変圧器を介して交流システムに接続された補償器の概略図である。
【図８】図６に基づいて並列抵抗とスイッチ装置を配置した補償器の概略図である。
【図９】図６に基づいて第２変換器が２レベル変換器を採用した補償器の概略図である。
【図１０】図６に基づいて第２変換器が３レベル変換器を採用した補償器の概略図である。
【図１１】図６に基づいて第２変換器がモジュール化マルチレベル変換器を採用した補償器の概略図である。
【図１２】図６に基づいて第２変換器がサイリスタデバイス変換器を採用した補償器の概略図である。
【図１３】図６に基づいて第２変換器がダイオード非制御整流ブリッジを採用した補償器の概略図である。
【図１４】図６に基づいて第２変換器が第３電力ユニットまたは第４電力ユニットまたは両方の任意の順序の直列接続方式を採用した補償器の概略図である。
【図１５】図６に基づいて第１補償装置を直列に接続した補償器の概略図である。
【図１６】図６に基づいて第２補償装置を直列に接続した補償器の概略図である。
【図１７】図６に基づいてバイパススイッチ装置を並列に接続した補償器の概略図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係る無効補償設備を配置した補償器の概略図である。
【図１９】図１８に基づいて第２変換器が第２変圧器を介して交流システムに接続された補償器の概略図である。
【図２０】図１８に基づいて並列抵抗とスイッチ装置を配置した補償器の概略図である。
【図２１】図１８に基づいて第２変換器が２レベル変換器を採用した補償器の概略図である。
【図２２】図１８に基づいて第２変換器が３レベル変換器を採用した補償器の概略図である。
【図２３】図１８に基づいて第２変換器がモジュール化マルチレベル変換器を採用した補償器の概略図である。
【図２４】図１８に基づいて第２変換器がサイリスタデバイス変換器を採用した補償器の概略図である。
【図２５】図１８に基づいて第２変換器がダイオード非制御整流ブリッジを採用した補償器の概略図である。
【図２６】図１８に基づいて第１補償装置を直列に接続した補償器の概略図である。
【図２７】図１８に基づいて第２補償装置を直列に接続した補償器の概略図である。
【図２８】図１８に基づいてバイパススイッチ装置を並列に接続した補償器の概略図である。
【図２９】本発明の一実施形態に係る補償器制御方法のフローチャートである。
【図３０】本発明の別の実施形態に係る補償器制御方法のフローチャートである。
【図３１】本発明の一実施形態に係る補償器制御装置の構成図である。
【図３２】本発明の別の実施形態に係る補償器制御装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施形態の目的、技術ソリューション及び利点をより明確にするために、以下、図面及び実施例を参照しながら、本発明の具体的な実施形態についてより詳しくかつ明確に説明する。しかしながら、以下に説明する具体的な実施形態および実施例は、説明する目的だけであって、本明細書に対する限定ではない。これは、本発明の一部の実施形態を含むだけであって、全ての実施形態ではなく、当業者が本発明の様々な変化により得る他の実施形態は、すべて本発明の保護範囲に属する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態に係る補償器の概略図であり、少なくとも第１変換器と、第１変圧器と、スイッチとを含む。
【００３１】
第１変換器は６つの分岐回路で構成され、第１分岐回路の第１端と第２分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第１交流側インターフェースである。第３分岐回路の第１端と第４分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第２交流側インターフェースである。第５分岐回路の第１端と第６分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第３交流側インターフェースである。第１分岐回路の第２端と第３分岐回路の第２端、第５分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側正極インターフェースとして機能する。第２分岐回路の第２端と第４分岐回路の第２端、第６分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側負極インターフェースとして機能する。第１変圧器は三相第１変圧器であり、少なくとも両側巻線を含み、第１側巻線は第１変換器の交流側インターフェースと接続され、第２側巻線は交流システムの回路に直列に接続され、第２側巻線の両端はスイッチと並列に接続されている。
【００３２】
分岐回路は直列に接続された複合電力ユニットとリアクトルとを含む。第１分岐回路、第３分岐回路、第５分岐回路において、リアクトルの第１端は分岐回路の第１端となり、リアクトルの第２端は複合電力ユニットの第１出力端と接続され、複合電力ユニットの第２出力端子は分岐回路の第２端となる。第２分岐回路、第４分岐回路、第６分岐回路において、リアクトルの第１端は分岐回路の第１端となり、リアクトルの第２端は複合電力ユニットの第２出力端子と接続され、複合電力ユニットの第１出力端子は分岐回路の第２端となる。
【００３３】
具体的には、複合電力ユニットとリアクトルは位置を交換することができ、この限りではない。図５に示すように、第１分岐回路、第３分岐点路、第５分岐回路において、複合電力ユニットの第１出力端子は分岐回路の第１端となり、複合電力ユニットの第２出力端子はリアクトルの第１端と接続され、リアクトルの第２端は分岐回路の第２端となる。第２分岐回路、第４分岐回路、第６分岐回路において、複合電力ユニットの第２出力端子は分岐回路の第１端となり、複合電力ユニットの第１出力端子はリアクトルの第１端と接続され、リアクトルの第２端は分岐回路の第２端となる。
【００３４】
複合電力ユニットは、直列に接続された第１電力ユニットと第２電力ユニットとを含む。第１電力ユニットおよび第２電力ユニットは、任意の順序で直列に接続されてもよい。
【００３５】
第１電力ユニットは、少なくとも第１オフ可能デバイスＴ１と、第２オフ可能デバイスＴ２と、第１容量Ｃ１とを含む。第１容量Ｃ１の一端は第１オフ可能デバイスＴ１の正極と接続され、第１容量Ｃ１の他端は第２オフ可能デバイスＴ２の負極と接続され、第１電力ユニットの第１出力端子として機能する。第２オフ可能デバイスＴ２の正極は第１オフ可能デバイスの負極と接続され、第１電力ユニットの第２出力端子として機能する。
【００３６】
第２電力ユニットは、少なくとも第３オフ可能デバイスＴ３と、第４オフ可能デバイスＴ４と、第５オフ可能デバイスＴ５と、第６オフ可能デバイスＴ６と、第２容量Ｃ２とを含む。第２容量Ｃ２の一端は第３オフ可能デバイスＴ３の正極、第４オフ可能デバイスＴ４の正極と接続され、第２容量Ｃ２の他端は第５オフ可能デバイスＴ５の負極、第６オフ可能デバイスＴ６の負極と接続され、第３オフ可能デバイスＴ３の負極は第５オフ可能デバイスＴ５の正極と接続され、第２電力ユニットの第２出力端子として機能し、第４オフ可能デバイスＴ４の負極は第６オフ可能デバイスＴ６の正極と接続され、第２電力ユニットの第１出力端子として機能する。
【００３７】
オフ可能デバイスは、一つまたは一つ以上の制御可能なスイッチデバイスを含むが、これらに限定されなく、制御可能なスイッチデバイスは、ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯの一つを含むが、これらに限定されない。オフ可能デバイスは、多数の制御可能なスイッチデバイスを直列または並列に接続することができる。オフ可能デバイスにＩＧＢＴを採用するときは、正極はそのコレクタであり、負極はそのエミッタである。オフ可能デバイスにＩＧＣＴまたはＧＴＯを採用するときは、正極はその陽極であり、負極はその陰極である。オフ可能デバイスにＭＯＳＦＥＴを採用すると、正極はそのドレインであり、負極はそのソースである。
【００３８】
図２は本発明の一実施形態に係る第１補償装置を直列に接続した補償器の概略図であり、第１変圧器の第２側巻線と回路との間に第１補償装置が直列に接続されている。図３は本発明の一実施形態に係る第２補償装置を直列に接続した補償器の概略図であり、第１変圧器の第１側巻線と第１変換器の交流側インターフェースとの間に第２補償装置が直列に接続されている。第１補償装置、第２補償装置は、リアクトル群とスイッチ装置とが並列に接続され、リアクトル群は直列に接続された少なくとも一つのリアクトルを含み、スイッチ装置は機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００３９】
図４は本発明の一実施形態に係るバイパススイッチ装置を並列に接続した補償器の概略図であり、第１変圧器の第１側巻線両端にバイパススイッチ装置が並列に接続され、バイパススイッチ装置は機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００４０】
第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式または三角形の配線方式を採用する。第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式を採用し、中性点は直接接地され、または抵抗を介して接地されている。第１変圧器は第３側巻線を含む場合、第３側巻線は三角形の配線方式を採用する。
【００４１】
第１変換器の交流側出力電圧は第１変圧器を介して回路に接続され、振幅と位相制御可能な電圧源を回路に接続することと同効であり、回路の両端の電圧間の振幅差と位相差を変えて、回路の有効電力と無効電力の制御調節を実現する。外部デバイスによって複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御することができる。電力ユニットを調節する出力電圧を変えて、第１電力ユニットの対外出力電圧は０であっても良いし、この電力ユニット内部容量の電圧であっても良いし、第２電力ユニットの対外出力電圧は０であっても良いし、この電力ユニット内部容量の電圧であっても良いし、この電力ユニット内部容量の電圧の負値であっても良い。第１変換器の第１分岐回路と第２分岐回路、第３分岐回路と第４分岐回路、第５分岐回路と第６分岐回路のすべての電力ユニットの対外出力電圧の合計が等しく、直流側電圧はその対外出力電圧に相等するので、対外出力電圧が負の容量電圧である第２電力ユニットが複合電力ユニットに存在するときに、直流側電圧を低減することができる。正常運転時には、第２電力ユニットが負電圧を出力するように制御することで、接続回路の交流電圧を一定にしながら直流電圧を減少するとともに、故障が発生する時の電流を低減することができる。直流側で故障が発生する場合は、第２電力ユニットの電圧双方向出力の特性を利用して、故障電流を効果的に抑制することができる。
【００４２】
図６は本発明の一実施形態に係る第２変換器を並列に接続した補償器の概略図であり、第１変換器と、第２変換器と、第１変圧器と、スイッチとを含む。
【００４３】
第２変換器は交流側インターフェースと直流側インターフェースとを含み、交流側インターフェースを介して交流システムに接続する。第１変換器、第１変圧器、スイッチは、上記の実施形態と同じものであり、説明を省略する。
【００４４】
図７は図６に基づいて第２変換器が第２変圧器を介して交流システムに接続された補償器の概略図であり、第２変換器が第２変圧器を介して交流システムに接続されている。
【００４５】
第２変圧器は三相変圧器であり、少なくとも両側巻線を含み、第２変換器交流側インターフェースは第２変圧器の第１側巻線と接続され、第２変圧器の第２側巻線は交流システムに並列に接続されている。
【００４６】
図８は図６に基づいて並列抵抗とスイッチ装置を配置した補償器の概略図であり、第２変換器の交流側インターフェースと交流システムとの間に並列に接続された抵抗とスイッチ装置を配置し、スイッチ装置は断路器とスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００４７】
第２変換器は、図９、図１０、図１１に示すように、電圧源型変換器を含むが、これらに限定されなく、２レベル、３レベル、変圧器多重化構造、およびモジュール化マルチレベル構造を含むが、これらに限定されない。図９は図６に基づいて第２変換器が２レベル変換器を採用した補償器の概略図であり、図１０は図６に基づいて第２変換器が３レベル変換器を採用した補償器の概略図であり、図１１は本発明の図６に基づいて第２変換器がモジュール化マルチレベル変換器を採用した補償器の概略図であり、第２変換器は、モジュール化マルチレベル構造を採用する。
【００４８】
図１２は図６に基づいて第２変換器がサイリスタデバイス変換器を採用した補償器の概略図である。第２変換器は、図１３、図１４に示すように、サイリスタデバイス変換器、ダイオードからなる非制御整流ブリッジを含むが、これらに限定されない。図１３は図６に基づいて第２変換器がダイオード非制御整流ブリッジを採用した補償器の概略図であり、図１４は図６に基づいて第２変換器が第３電力ユニットまたは第４電力ユニットまたは両方の任意の順序の直列方式を採用した補償器の概略図である。
【００４９】
第３電力ユニットは、第１１オフ可能デバイスＴ１１と、第１２オフ可能デバイスＴ１２と、第７オフ可能デバイスＴ７と、第１ダイオードＤ１と、第３容量Ｃ３とを含む。第１１オフ可能デバイスＴ１１の正極は、第１２オフ可能デバイスＴ１２の負極と接続され、第３電力ユニットの第２出力端子として機能する。第３容量Ｃ３の一端、第１２オフ可能デバイスＴ１２の正極は第１ダイオードＤ１の負極と接続され、第３容量Ｃ３の他端、第１１オフ可能デバイスＴ１１の負極は第７オフ可能デバイスＴ７の負極と接続され、第１ダイオードＤ１の正極は第７オフ可能デバイスＴ７の正極と接続され、第３電力ユニットの他端の出力端子として機能する。
【００５０】
第４電力ユニットは、少なくとも第８オフ可能デバイスＴ８と、第９オフ可能デバイスＴ９と、第１０オフ可能デバイスＴ１０と、第２ダイオードＤ２と、第４容量Ｃ４とを含む。第２ダイオードＤ２の負極は、第８オフ可能デバイスＴ８の負極と接続され、第４電力ユニットの出力端子として機能する。第８オフ可能デバイスＴ８の正極、第１０オフ可能デバイスＴ１０の正極は第４容量Ｃ４の一端と接続され、第２ダイオードＤ２の正極、第９オフ可能デバイスＴ９の負極は第４容量Ｃ４の他端と接続され、第９オフ可能デバイスＴ９の正極は第１０オフ可能デバイスＴ１０の負極と接続され、第４電力ユニットの他端の出力端子として機能する。
【００５１】
図１５は図６に基づいて第１補償装置を直列に接続した補償器の概略図であり、図１５に示すように、第１変圧器の第２側巻線と回路との間に第１補償装置が直列に接続されている。図１６は図６に基づいて第２補償装置を直列に接続した補償器の概略図であり、図１６に示すように、第１変圧器の第１側巻線と第１変換器の交流側インターフェースとの間に第２補償装置が直列に接続されている。第１補償装置、第２補償装置は、リアクトル群とスイッチ装置とが並列に接続され、リアクトル群は少なくとも一つのリアクトルにより直列に接続され、スイッチ装置は機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００５２】
図１７は図６に基づいてバイパススイッチ装置を並列に接続した補償器の概略図であり、図１７に示すように、第１変圧器の第１側巻線の両端にバイパススイッチ装置が並列に接続され、バイパススイッチ装置は機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００５３】
第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式または三角形の配線方式を採用する。第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式を採用し、中性点は直接接地され、または抵抗を介して接地されている。第１変圧器は第３側巻線を含み、第３側巻線は三角形の配線方式を採用する。外部設備により電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御し、電力ユニットを調節する出力電圧を変えて、さらに、第２変換器と第１変換器を直流側、交流側に所望の電圧を確定させることができる。第１変換器の交流側出力電圧は第１変圧器を介して回路に接続され、振幅と位相制御可能な電圧源を回路に接続することと同効であり、回路の両端の電圧間の振幅差と位相差を変えて、回路の有効電力と無効電力の制御調節を実現する。第２変換器は交流システムに接続し、並列側出力の無効またはアクセスポイント電圧を制御し、直流母線電圧を維持する役割を果たす。第１電力ユニットの対外出力電圧は０であっても良いし、この電力ユニットの内部容量の電圧であっても良いし、第２電力ユニット、第３電力ユニット、第４電力ユニットの対外出力電圧は０であっても良いし、この電力ユニットの内部容量の電圧であっても良いし、この電力ユニットの内部容量の電圧の負値であっても良い。
【００５４】
第１変換器の第１分岐回路と第２分岐回路、第３分岐回路と第４分岐回路、第５分岐回路と第６分岐回路のすべての電力ユニットの対外出力電圧の合計が等しく、直流側電圧はこの対外出力電圧に相等するので、対外出力電圧が負の容量電圧である第２電力ユニットが複合電力ユニットに存在する場合、直流側電圧を低減し、直列及び並列に接続される補償装置のコストを低減することができる。正常運転の時には、第２電力ユニットが負電圧を出力するように制御することで、接続回路の交流電圧を一定に確保しながら直流電圧を減少するとともに、故障発生時の電流を低減することができ、直流側で故障が発生する場合は、第２電力ユニットの電圧双方向出力の特性を利用して、故障電流を効果的に抑制することができる。
【００５５】
図１８は本発明の一実施形態に係る無効補償設備を配置した補償器の概略図であり、第１変換器と、第２変換器と、第１変圧器と、スイッチと、無効補償設備とを含む。第２変換器は交流側インターフェースと直流側インターフェースとを含み、交流側インターフェースを介して交流システムに接続する。無効補償設備が交流システムに接続されている。第１変換器、第２変換器、第１変圧器、スイッチは、上記の実施形態と同じであり、説明を省略する。無効補償設備は、固定されたコンデンサ、機械スイッチまたはサイリスタスイッチによりオンオフされたコンデンサ、オンオフ可能な細分コンデンサバンク、ＳＶＣ静的無効補償装置などを含むが、これらに限定されない。
【００５６】
図１９は図１８に基づいて第２変換器が第１変圧器を介して交流システムに接続された補償器の概略図であり、第２変換器は第２変圧器を介して交流システムに接続され、第２変圧器の第２側巻線は交流システムに並列に接続されている。第２変圧器は三相変圧器であり、少なくとも両側巻線を含み、第２変換器の交流側インターフェースは第２変圧器の第１側巻線に接続されている。図２０は図１８に基づいて並列抵抗とスイッチ装置を配置した補償器の概略図であり、第２変換器の交流側インターフェースと交流システムとの間に並列に接続された抵抗とスイッチ装置を配置し、スイッチ装置は断路器とスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００５７】
第２変換器は電圧源型変換器であっても良く、図２１、図２２、図２３に示すように、２レベル、３レベル、変圧器多重化構造、およびモジュール化マルチレベル構造を含むが、これらに限定されない。図２１は図１８に基づいて第２変換器が２レベル変換器を採用した補償器の概略図であり、図２２は図１８に基づいて第２変換器が３レベル変換器を採用した補償器の概略図であり、図２３は図１８に基づいて第２変換器がモジュール化マルチレベル変換器を採用した補償器の概略図である。第２変換器はモジュール化マルチレベル構造を採用し、第３電力ユニットまたは第４電力ユニットまたは両方の任意の順序で直列接続方式を採用することができる。第２変換器は、図２４、図２５に示すように、サイリスタデバイス変換器、ダイオードからなる非制御整流ブリッジを含むが、これらに限定されない。図２４は図１８に基づいて第２変換器がサイリスタデバイス変換器を採用した補償器の概略図である。図２５は図１８に基づいて第２変換器がダイオード非制御整流ブリッジを採用した補償器の概略図である。
【００５８】
図２６は図１８に基づいて第１補償装置を直列に接続した補償器の概略図であり、第１変圧器の第２側巻線と回路との間に第１補償装置が直列に接続されている。図２７は図１８に基づいて第２補償装置を直列に接続した補償器の概略図であり、第１変圧器の第１側巻線と第１変換器の交流側インターフェースとの間に補償装置が直列に接続されている。第１補償装置、第２補償装置は、リアクトル群とスイッチ装置とが並列に接続され、リアクトル群は少なくとも一つのリアクトルにより直列に接続され、スイッチ装置は機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチを含むが、これらに限定されない。図２８は図１８に基づいてバイパススイッチ装置を並列に接続した補償器の概略図であり、第１変圧器の第１側巻線の両端にバイパススイッチ装置が並列に接続され、バイパススイッチ装置は機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチを含むが、これらに限定されない。
【００５９】
図２９は本発明の一実施形態に係る補償器制御方法のフローチャートであり、以下のステップを含む。
【００６０】
ステップＳ１１０で、回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する。
【００６１】
ステップＳ１２０で、回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、第１変換器の無効電力参照値を確定する。
【００６２】
ステップＳ１３０で、第１変換器の有効電力参照値と第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する。
【００６３】
ステップＳ１４０で、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定する。
【００６４】
ステップＳ１５０で、第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げる。
【００６５】
図３０は本発明の別の実施形態に係る補償器制御方法のフローチャートであり、以下のステップを含む。
【００６６】
ステップＳ１１０で、回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する。
【００６７】
ステップＳ１２０で、回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、第１変換器の無効電力参照値を確定する。
【００６８】
ステップＳ１３０で、第１変換器の有効電力参照値と第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する。
【００６９】
ステップＳ１４０で、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定する。
【００７０】
ステップＳ１５０で、第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げる。
【００７１】
ステップＳ１６１で、直流電圧参照値と直流電圧測定値との偏差に基づいて、第２変換器の有効電力参照値を確定する。
【００７２】
ステップＳ１６２で、交流電圧参照値と交流電圧測定値との偏差または無効電力参照値と無効電力測定値との偏差に基づいて、第２変換器の無効電力参照値を確定する。
【００７３】
ステップＳ１６３で、第２変換器の有効電力参照値と無効電力参照値とに基づいて、第２変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する。
【００７４】
ステップＳ１６４で、第２変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、第２変換器の交流側出力電圧参照値を計算する。
【００７５】
ステップＳ１６５で、第２変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御し、第３電力ユニットと第４電力ユニットの出力の電圧複合を制御し、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧値、容量電圧負値である第３電力ユニットおよび第４電力ユニットの個数を交流側、直流側出力電圧参照値に満足させる。
【００７６】
本実施形態では、補償器が起動するとき、ステップＳ１１０の前に、以下のステップも含む。
【００７７】
ステップＳ１０１で、第２変換器を起動して直流電圧を確立する。
【００７８】
ステップＳ１０２で、第１変換器をロック解除する。
【００７９】
ステップＳ１０３で、スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御する。
【００８０】
ステップＳ１０４で、スイッチの電流がゼロになると、スイッチをオフにして、補償器の起動を完了する。
【００８１】
本実施形態では、補償器が停止するとき、ステップＳ１６６の後に、以下のステップも含む。
【００８２】
ステップＳ１７１で、第１変圧器の第２側巻線の電流は回路電流に相等するように制御する。
【００８３】
ステップＳ１７２で、スイッチをオンにする。
【００８４】
ステップＳ１７３で、電流は第１変圧器の第２側巻線からスイッチに徐々に転移するように制御する。
【００８５】
ステップＳ１７４で、第１変圧器の第２側巻線の電流がゼロになると、第１変換器を閉鎖する。
【００８６】
ステップＳ１７５で、第２変換器を終了し、補償器の停止を完了する。
【００８７】
図３１は本発明の一実施形態に係る補償器の制御装置の構成図であり、補償器は第１変換器を含む。制御装置は、第１回路有効電力制御ユニットと、第１回路無効電力制御ユニットと、第１交流側インターフェース電流計算ユニットと、第１交流側インターフェース電圧計算ユニットと、第１電力ユニット制御ユニットとを含む。
【００８８】
第１回路有効電力制御ユニットは、回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する。第１回路無効電力制御ユニットは、回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、第１変換器の無効電力参照値を確定する。第１交流側インターフェース電流計算ユニットは、第１変換器の有効電力参照値と第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する。第１交流側インターフェース電圧計算ユニットは、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定する。第１電力ユニット制御ユニットは、第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げる。
【００８９】
図３２は本発明の別の実施形態に係る補償器の制御装置の構成図である。補償器は、第１変換器と第２変換器とを含む。制御装置は、第１回路有効電力制御ユニットと、第１回路無効電力制御ユニットと、第１交流側インターフェース電流計算ユニットと、第１交流側インターフェース電圧計算ユニットと、第１電力ユニット制御ユニットと、第２有効電力制御ユニットと、第２無効電力制御ユニットと、第２交流側インターフェース電流計算ユニットと、第２交流側出力電圧計算ユニットと、第２電力ユニット制御ユニットとを含む。
【００９０】
第２有効電力制御ユニットは、直流電圧参照値と直流電圧測定値との偏差に基づいて、第２変換器の有効電力参照値を確定する。第２無効電力制御ユニットは、交流電圧参照値と交流電圧測定値との偏差または無効電力参照値と無効電力測定値との偏差に基づいて、第２変換器の無効電力参照値を確定する。第２交流側インターフェース電流計算ユニットは、第２変換器の有効電力参照値と第２変換器の無効電力参照値とに基づいて、第２変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する。第２交流側出力電圧計算ユニットは、第２変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、第２変換器の交流側出力電圧の参照値を計算する。第２電力ユニット制御ユニットは、第２変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御し、第３電力ユニットと第４電力ユニットの出力の電圧複合を制御し、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧値、容量電圧負値である第３電力ユニットおよび第４電力ユニットの個数を交流側、直流側出力電圧参照値に満足させる。
【００９１】
本実施形態では、選択可能な発明として、制御装置は、起動制御ユニットと、停止制御ユニットとをさらに含む。
【００９２】
起動制御ユニットは、補償器が起動するとき、第２変換器を起動し、直流電圧を確立し、前記第１変換器をロック解除し、スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、スイッチの電流がゼロになると、スイッチをオフにして、補償器の起動を完了する。停止制御ユニットは、補償器が停止するとき、第１変圧器の第２側巻線電流が回路電流に相等するように制御し、スイッチをオンにして、電流を第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、第１変換器を閉鎖し、第２変換器を終了し、補償器の停止を完了する。
【００９３】
なお、以上のように図面を参照しながら説明した各実施形態は、本発明を説明するだけであって、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、本発明について変更または均等置換を行うものとして、本発明の範囲内に含まれるべきであることを、当業者は理解すべきである。また、文脈以外にも単数で出現する用語は複数の形を含み、逆も同様である。さらに、特に説明しない限り、任意の実施形態の全部または一部は、他の実施形態の全部または一部と組み合わせて使用されてもよい。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【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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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年2月5日(2021.2.5)
【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】
補償器であって、
直列に接続された第１電力ユニットと第２電力ユニット、または直列に接続された第２電力ユニットを含む直列に接続された複合電力ユニットとリアクトルとを含む６つの分岐回路を含む第１変換器と、
前記第１電力ユニットは、少なくとも第１オフ可能デバイスＴ１と、第２オフ可能デバイスＴ２と、第１容量Ｃ１とを含み、前記第１容量Ｃ１の一端は、前記第１オフ可能デバイスＴ１の正極に接続され、前記第１容量Ｃ１の他端は、前記第２オフ可能デバイスＴ２の負極に接続され、第１電力ユニットの第１出力端子として機能し、前記第２オフ可能デバイスの正極は、前記第１オフ可能デバイスの負極に接続され、第１電力ユニットの第２出力端子として機能し、
前記第２電力ユニットは、少なくとも第３オフ可能デバイスＴ３と、第４オフ可能デバイスＴ４と、第５オフ可能デバイスＴ５と、第６オフ可能デバイスＴ６と、第２容量Ｃ２とを含み、前記第２容量Ｃ２の一端は、前記第３オフ可能デバイスＴ３の正極、第４オフ可能デバイスＴ４の正極に接続され、前記第２容量Ｃ２の他端は、前記第５オフ可能デバイスＴ５の負極、第６オフ可能デバイスＴ６の負極に接続され、前記第３オフ可能デバイスＴ３の負極は、第５オフ可能デバイスＴ５の正極に接続され、第２電力ユニットの第２出力端子として機能し、前記第４オフ可能デバイスＴ４の負極は、第６オフ可能デバイスＴ６の正極に接続され、第２電力ユニットの第１出力端子として機能し、
少なくとも前記第１変換器の交流側インターフェースと接続されている第１側巻線と、交流システムの回線に直列に接続され、両端はスイッチと並列に接続されている第２側巻線とを含む第１変圧器と、
前記第１変圧器と並列に接続されて交流システムの回線に接続されている前記スイッチとを含む補償器。
【請求項２】
前記補償器は、交流側インターフェースと直流側インターフェースとを、さらに含む第２変換器を含み、前記第２変換器の直流側インターフェースは、前記第１変換器と並列に接続され、前記交流側インターフェースを介して前記交流システムに接続されている、または、
前記交流システムに接続されている無効補償設備、または、
前記６つの分岐回路においては、第１分岐回路の第１端と第２分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第１交流側インターフェースであり、第３分岐回路の第１端と第４分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第２交流側インターフェースであり、第５分岐回路の第１端と第６分岐回路の第１端とが接続され、接続点は第３交流側インターフェースであり、前記第１分岐回路の第２端と前記第３分岐回路の第２端、前記第５分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側正極インターフェースとして機能し、前記第２分岐回路の第２端と前記第４分岐回路の第２端、前記第６分岐回路の第２端とが接続され、接続点は直流側負極インターフェースとして機能する、または、
前記オフ可能デバイスは、一つまたは一つ以上の制御可能なスイッチデバイスを含み、前記制御可能なスイッチデバイスは、ＩＧＢＴ、ＩＧＣＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＧＴＯの一つを含む、請求項１に記載の補償器。
【請求項３】
前記第１変圧器の第２側巻線と前記回路との間に第１補償装置が直列に接続されていて、
前記第１補償装置は、並列に接続されたリアクトル群とスイッチ装置とを含み、前記リアクトル群は、直列に接続された少なくとも一つのリアクトルを含み、前記スイッチ装置は、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含む、請求項１に記載の補償器。
【請求項４】
前記第１変圧器の第１側巻線と前記第１変換器の交流側インターフェースとの間に第２補償装置が直列に接続されていて、
前記第２補償装置は、並列に接続されたリアクトル群とスイッチ装置とを含み、前記リアクトル群は、直列に接続された少なくとも一つのリアクトルを含み、前記スイッチ装置は、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含む、請求項１に記載の補償器。
【請求項５】
前記第１変圧器の第１側巻線の両端に、機械スイッチ、電力電子デバイスからなるスイッチの一つまたは一つ以上を含むバイパススイッチ装置が並列に接続されていて、あるいは、
前記第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式または三角形の配線方式を採用し、あるいは、
前記第１変圧器の第１側巻線は星状の配線方式を採用し、中性点は直接接地され、または抵抗を介して接地され、前記第１変圧器は第３側巻線を含み、前記第３側巻線は三角形の配線方式を採用する、請求項１に記載の補償器。
【請求項６】
前記第２変換器は、第２変圧器を介して交流システムに接続され、前記第２変圧器は三相変圧器であり、少なくとも両側巻線を含み、第２変換器の交流側インターフェースは第２変圧器の第１側巻線と接続され、第２変圧器の第２側巻線が交流システムに並列に接続されていて、または、
前記第２変換器の交流側インターフェースと交流システムとの間に並列に接続された抵抗とスイッチ装置とが配置され、前記スイッチ装置は断路器またはスイッチを含み、または、
前記第２変換器は電圧源型変換器を含み、２レベル、３レベル、変圧器多重化構造、およびモジュール化マルチレベル構造の一つを含み、または、
前記第２変換器は、サイリスタ変換器、ダイオードからなる非制御整流ブリッジの一つを含む、請求項２に記載の補償器。
【請求項７】
補償器の制御方法であって、
回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定するステップと、
回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、前記第１変換器の無効電力参照値を確定するステップと、
前記第１変換器の有効電力参照値と前記第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算するステップと、
前記第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定するステップと、
前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御することによって、複合電力ユニットの出力電圧を制御し、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げるステップと、を含む補償器の制御方法。
【請求項８】
前記補償器が起動するとき、前記回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する前に、
前記第１変換器をロック解除するステップと、
前記スイッチの電流が徐々に減少して、回線電流が前記第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御するステップと、
前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了するステップと、をさらに含み、
前記補償器は第２変換器を含む場合、前記補償器が起動するとき、前記第１変換器をロック解除する前に、第２変換器を起動して直流電圧を確立するステップをさらに含み、または、
前記補償器が停止するとき、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御した後に、
前記第１変圧器の第２側巻線電流が回路電流に相等するように制御するステップと、
前記スイッチをオンにするステップと、
電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御するステップと、
前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖するステップと、をさらに含み、
前記補償器は第２変換器を含む場合、前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖した後に、前記第２変換器を終了し、前記補償器の停止を完了するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
補償器の制御装置であって、
回路有効電力指令値と回路有効電力測定値とに基づいて、第１変換器の有効電力参照値を確定する第１回路有効電力制御ユニットと、
回路無効電力指令値と回路無効電力測定値とに基づいて、前記第１変換器の無効電力参照値を確定する第１回路無効電力制御ユニットと、
前記第１変換器の有効電力参照値と前記第１変換器の無効電力参照値とに基づいて、第１変換器の交流側インターフェース電流参照値を計算する第１交流側インターフェース電流計算ユニットと、
前記第１変換器の交流側インターフェース電流参照値に基づいて、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値を確定する第１交流側インターフェース電圧計算ユニットと、
前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、複合電力ユニットにおけるオフ可能デバイスのオンとオフを制御して、複合電力ユニットの出力電圧を制御することにより、同じ時刻での出力電圧がそれぞれ０、容量電圧、容量電圧負値である第１電力ユニットおよび第２電力ユニットの個数を交流側出力電圧参照値、直流側出力電圧参照値に満足させ、補償が確保された状態で直流側電圧を下げる第１電力ユニット制御ユニットと、を含む補償器の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記補償器が起動するとき、前記第１変換器をロック解除し、前記スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了する起動制御ユニットと、
前記補償器が停止するとき、前記第１変換器の交流側出力電圧参照値に基づいて、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御し、前記スイッチをオンにして、電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖し、前記補償器の停止を完了する停止制御ユニットと、をさらに含み、あるいは、
前記補償器は第２変換器を含む場合、前記制御装置は、
前記補償器が起動するとき、第２変換器を起動して直流電圧を確立し、前記第１変換器をロック解除し、スイッチの電流が徐々に減少して、回路電流が第１変圧器の第２側巻線に徐々に転移するように制御し、前記スイッチの電流がゼロになると、前記スイッチをオフにして、前記補償器の起動を完了する起動制御ユニットと、
前記補償器が停止するとき、前記第１変圧器の第２側巻線電流を回路電流に相等するように制御し、前記スイッチをオンにして、電流を前記第１変圧器の第２側巻線から前記スイッチに徐々に転移するように制御し、前記第１変圧器の第２側巻線電流がゼロになると、前記第１変換器を閉鎖し、前記第２変換器を終了し、前記補償器の停止を完了する停止制御ユニットと、をさらに含む請求項９に記載の補償器制御装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
具体的には、複合電力ユニットとリアクトルは位置を交換することができ、この限りではない。図５に示すように、第１分岐回路、第３分岐回路、第５分岐回路において、複合電力ユニットの第１出力端子は分岐回路の第１端となり、複合電力ユニットの第２出力端子はリアクトルの第１端と接続され、リアクトルの第２端は分岐回路の第２端となる。第２分岐回路、第４分岐回路、第６分岐回路において、複合電力ユニットの第２出力端子は分岐回路の第１端となり、複合電力ユニットの第１出力端子はリアクトルの第１端と接続され、リアクトルの第２端は分岐回路の第２端となる。
【国際調査報告】
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