(57)【要約】【課題】系統連系用トランスには、系統電源の電圧のばらつきに対応するためタップを備えており、このタップを切替えた時、タップの電圧差分だけ電圧に誤差が生じ、遮断器を投入した時に励磁突入電流が流れる問題がある。【解決手段】トランスに設けられたタップの切替え位置に応じて、インバータ出力検出電圧を補正し、同期投入時の遮断器端子間の電圧偏差をなくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側が遮断器を介して電力系統に連系されるトランスを、二次側からインバータを用いて励磁し、前記インバータ出力電圧の前期トランス一次側への換算値を電力系統電圧と等しい振幅と位相にしてから前記遮断器を投入する同期投入方式において、
前記トランスに設けられたタップの切替え位置に応じて、前記インバータ出力検出電圧を補正し、同期投入時の遮断器端子間の電圧偏差をなくすることを特徴とした系統連系用電力変換装置。
【請求項２】
前記インバータ出力検出電圧の補正は、インバータ出力電圧検出値をトランスの一次側に設けられたタップの切替え位置に応じて予め計算された係数で除算または乗算することにより行うことを特徴とした請求項１に記載の系統連系用電力変換装置。
【請求項３】
前記インバータ出力検出電圧の補正は、インバータ出力電圧検出値をトランスの二次側に設けられたタップの切替え位置に応じて予め計算された係数で除算または乗算することにより行うことを特徴とした請求項１に記載の系統連系用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータをトランスを介して電力系統に連系する無効電力補償装置等の系統連系用電力変換装置に関し、特に投入時の突入電流を抑制する同期投入制御方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に、特許文献１に示される従来の技術を用いた系統連系用インバータ装置を示す。１次側が遮断器１３を介して系統電源１０に接続された系統連系用のトランス１５を、２次側からインバータ１７を用いて励磁して、系統電圧検出器２５の検出電圧２６をトランス１５の２次側電圧に換算した値とトランス２次側の電圧を検出する電圧検出器２７の検出電圧２８が、同一の振幅、位相となった同期状態において、遮断器１３を投入し系統に連系することにより、遮断器投入時の励磁突入電流を抑制する方式である。
図４は図３におけるインバータ制御回路２３の回路構成である。励磁突入電流を抑制しつつ、高圧母線１２に変圧器１５を投入して系統併入するときの動作について説明する。先ず、インバータ遮断器１８、フィルター遮断器３２を投入する。充電装置２１によって別系統の電源２２から直流コンデンサ２０を充電する。充電完了後、インバータ装置１７の運転を開始し、インバータ出力電圧を０からソフトスタートで立ち上がらせる。この時、切替器３８は１−３の接点を短絡する位置にある。そして、出力電流指令Ｉｒｅｆ* は零に設定されている。インバータ出力電圧ＶI が次第に上昇していくにつれ、変圧器１５が、その２次側（低圧側）から徐々に励磁されていく。
ここで、インバータ出力電圧は矩形波状であるため変圧器１５には必要以上の電圧・時間積（ボルト・セカンド）がかかるため、特別の磁気設計がなされていない場合には変圧器１５が飽和してしまう可能性がある。しかし、図４の例では、降圧母線１６には高調波
フィルター３１が接続されており、高調波成分が除去され、変圧器１５にはほぼ正弦波の電圧が印加されるので、上述した不具合は生じない。
【特許文献１】特開平１０−０４２４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、インバータ１７の出力電圧を遮断器１３の端子間電圧の振幅と位相が同じになるように制御することにより、遮断器投入時の励磁突入電流を抑制することができる。しかし、系統連系用トランス１５には、系統電源の電圧のばらつきに対応するためタップを備えており、このタップを切替えた時、タップの電圧差分だけ電圧に誤差が生じる。例えば、トランス一次側のタップを定格タップから、105％タップに切替えた場合には、トランスの変圧比(２次側電圧/1次側電圧)が1/1.05倍になるため、タップ切替えを考慮せずに系統電圧をトランスの２次側電圧に換算した値とトランス２次側電圧を同一の振幅にしても、実際にはタップを切替えた分だけ誤差が生じ、1.05倍高い電圧が、トランスの1次側に出力されてしまう。その結果、遮断器を投入した時に、励磁突入電流が発生し、電力系統に擾乱を与えるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の課題を解決するために、第1の発明においては、一次巻線が遮断器を介して電力系統に連系されるトランスを、二次側からインバータを用いて励磁し、前記インバータ出力電圧の前期トランス一次側への換算値を電力系統電圧と等しい振幅と位相にしてから前記遮断器を投入する同期投入方式において、前記トランスに設けられたタップの切替え位置に応じて、前記インバータ出力検出電圧を補正し、同期投入時の遮断器端子間の電圧偏差をなくする。
第２の発明においては、トランスの一次巻線にタップを設ける場合に、インバータ出力検出電圧の補正は、インバータ出力電圧検出値をトランスの一次側に設けられたタップの切替え位置に応じて予め計算された係数で除算または乗算することにより行う。
第３の発明においては、トランスの二次巻線にタップを設ける場合に、インバータ出力検出電圧の補正は、インバータ出力電圧検出値をトランスの二次側に設けられたタップの切替え位置に応じて予め計算された係数で除算または乗算することにより行う。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、トランスのタップ切替えを行っても、投入前の遮断器端子間の電圧と位相が同じになるように制御できるため、励磁突入電流を抑制できる。その結果、電力系統に擾乱を与えることなく、トランスの連系が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の要点は、一次巻線が遮断器を介して電力系統に連系されるトランスを、２次側からインバータを用いて励磁し、前記インバータ出力電圧の前記トランス一次側への換算値を電力系統電圧と等しい振幅と位相にしてから前記遮断器を投入する同期投入方式において、前記トランスに設けられたタップの切替え位置に応じて、前記インバータ出力検出電圧を補正し、同期投入時の遮断器端子間の電圧偏差をなくしていることである。
【実施例１】
【０００７】
図１に、本発明の第1の実施例を示す。一次巻線にタップの付いたトランスTr1が、遮断器５２を介して電力系統に連系する構成である。
一次巻線にタップの付いたタップ付きトランスTr1を、系統に連系する際には、インバータINVがインバータトランスTriを介して、タップ付きトランスTr1を二次側から励磁して、タップ付きトランスTr1の一次巻線電圧が、系統電圧Vsと同一の振幅、位相となった同期状態において遮断器５２を投入し、励磁突入電流の抑制を行う。
ここで、タップ付きトランスTr1の第1のタップT1を使用した場合の変圧比(二次巻線電圧／一次巻線電圧)をK1、第2のタップT2を使用した場合の変圧比をK2、第3のタップT3を使用した場合の変圧比をK3とする。
例えば、第1のタップT1（105%電圧タップ）を使用した場合について、以下に説明する。系統電圧が定常的に105%程度になっている場合に使用するタップである。
ここで、K1＝二次巻線電圧／一次巻線電圧＝100/105となる。タップ付きトランスTr1の二次電圧Viを、電圧検出器PT2で検出する。そして、電圧検出器PT2の検出値V2を、タップ切替え信号TXに基づき、変圧比K1で除算し、トランス1次電圧換算値V2’=V2/K1を演算する。即ち、インバータ出力電圧が定格時、電圧検出器PT2の検出値V2をK1で除算して105%相当の検出電圧としている。ここで、K1＝一次巻線電圧／二次巻線電圧と定義した場合には乗算することになる。
次に、系統電圧Vsを電圧検出器PT1で検出した値V1から前記V2’を減算し、電圧偏差Veを求め、この電圧偏差Veを電圧調節器AVRの入力としている。電圧調節器AVRは、電圧偏差Veを零にするようなインバータ電圧指令Vrefを出力して、パルス発生回路PWMに送り、パルス発生回路PWMでインバータスイッチングパルスが生成される。
その後、同期判定器CMPにおいて、電圧偏差Veが十分に小さくなった(同期した)ことを判定し、遮断器52を投入する。
【０００８】
また、第2タップ（定格電圧タップ）、第3のタップ（95%電圧タップ）を使用した場合には、変圧比K1にかわり、K2、K3で除算される。以下は、同様であるので省略する。
【実施例２】
【０００９】
図２に、本発明の第２の実施例を示す。二次巻線にタップの付いたトランスTr2の一次側巻線が、遮断器５２を介して電力系統に連系する構成である。
二次巻線にタップに付いたタップ付きトランスTr2を、系統に連系する際には、インバータINVがインバータトランスTriのタップを介して、タップ付きトランスTr2を二次側から励磁して、Tr2の一次巻線電圧が、系統電圧Vsと同一の振幅、位相となった同期状態において遮断器５２を投入し、励磁突入電流の抑制を行う。
ここで、タップ付きトランスTr2の第1のタップT1を使用した場合の変圧比(二次巻線電圧／一次巻線電圧)をK1、第2のタップT2を使用した場合の変圧比をK2、第3のタップT3を使用した場合の変圧比をK3とする。
例えば、第1のタップT1を使用した場合について、以下に説明する。系統電圧が定常的に105%程度になっている場合に使用するタップである。
ここで、K1＝二次巻線電圧／一次巻線電圧＝100/105となる。タップ付きトランスTr1の二次電圧Viを、電圧検出器PT2で検出する。そして、電圧検出器PT2の検出値V2を、タップ切替え信号TXに基づき、変圧比K1で除算し、トランス1次電圧換算値V2’=V2/K1を演算する。即ち、インバータ出力電圧が定格時、電圧検出器PT2の検出値V2をK1で除算して105%相当の検出電圧としている。ここで、K1＝一次巻線電圧／二次巻線電圧と定義した場合には乗算することになる。
次に、系統電圧Vsを電圧検出器PT1で検出した値V1から前記V2’を減算し、電圧偏差Veを求め、この電圧偏差Veを電圧調節器AVRの入力としている。電圧調節器AVRは、電圧偏差Veを零にするようなインバータ電圧指令Vrefを出力して、パルス発生回路PWMに送り、パルス発生回路PWMでインバータスイッチングパルスが生成される。
その後、同期判定器CMPにおいて、電圧偏差Veが十分に小さくなった(同期した)ことを判定し、遮断器52を投入する。
【００１０】
また、第2、第3のタップを使用した場合には、変圧比K1にかわり、K2、K3で除算される。以降は同様であるので説明は省略する。
なお、実施例として、インバータトランスTriを用いた例を示したが、インバータトランスTriを使用しない場合にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
本発明は、トランスのタップ切替え信号に応じて遮断器端子間の電圧偏差が零となるように、インバータ出力電圧検出値を補正する方式であり、電鉄用き電トランスなどへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第1の実施例を示す回路構成
【図２】本発明の第2の実施例を示す回路構成
【図３】従来の実施例を示す回路構成
【図４】図３のインバータ制御回路の構成
【符号の説明】
【００１３】
Ｖｓ・・・系統電源          ５２・・・遮断器          
Ｔｒ１、Ｔｒ２・・・トランス          Ｔｒｉ・・・インバータトランス
ＩＮＶ・・・インバータ          ＰＴ１、ＰＴ２・・・電圧検出器
Ｔ１〜Ｔ３・・・トランスタップ          ＡＤ・・・加算器
ＤＩＶ・・・除算器          ＡＶＲ・・・電圧調節器          
ＣＭＰ・・・同期判定器          ＰＷＭ・・・パルス発生器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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