(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に接続された変圧器と、
前記変圧器の二次側に接続されたリアクトルと、前記リアクトルに直列に接続された第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に対して逆並列に接続された第２スイッチング素子と、を有する主回路部と、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記変圧器に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器の検出結果及び前記電流検出器の検出結果に応じて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン・オフの制御角を変化させることにより、前記電力系統に与える無効電力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御角の変動成分を検出し、前記変動成分の検出結果に基づいて前記制御角を補正する無効電力補償装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記制御角から前記変動成分を減算することにより、前記制御角を補正する請求項１記載の無効電力補償装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記変動成分をｄｑ変換し、前記ｄｑ変換の結果を基に、前記変動成分を補正するための変調角を算出し、前記変調角を基に、前記制御角を補正する請求項１記載の無効電力補償装置。
【請求項４】
電力系統に接続された変圧器と、
前記変圧器の二次側に接続されたリアクトルと、前記リアクトルに直列に接続された第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に対して逆並列に接続された第２スイッチング素子と、を有する主回路部と、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記変圧器に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器の検出結果及び前記電流検出器の検出結果に応じて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン・オフの制御角を変化させることにより、前記電力系統に与える無効電力を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記制御角の変動の周波数成分を前記制御角から減衰させることにより、前記制御角を補正する無効電力補償装置。
【請求項５】
電力系統に接続された変圧器と、
前記変圧器の二次側に接続されたリアクトルと、前記リアクトルに直列に接続された第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に対して逆並列に接続された第２スイッチング素子と、を有する主回路部と、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器と、
前記変圧器に流れる電流を検出する電流検出器と、
前記電圧検出器の検出結果及び前記電流検出器の検出結果に応じて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン・オフの制御角を変化させることにより、前記電力系統に与える無効電力を制御する制御部と、
を備えた無効電力補償装置の制御方法であって、
前記制御角の変動を検出する工程と、
前記変動の検出結果に基づいて前記制御角を補正する工程と、
を備えた無効電力補償装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無効電力補償装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電力系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置として、例えば、ＳＶＣ（Static Var Compensator：静止型無効電力補償装置）が知られている。また、ＳＶＣの方式の１つとして、ＴＣＲ（Thyristor Controlled Reactor：サイリスタ制御リアクトル）方式がある。ＴＣＲ方式のＳＶＣは、変圧器を介して電力系統に接続されるサイリスタと、このサイリスタに直列に接続されるリアクトルと、を備え、サイリスタの制御角（点弧位相）を制御することによって、電力系統の無効電力を調整する。
【０００３】
こうしたＴＣＲ方式のＳＶＣにおいて、直流電流成分が変圧器に継続して流入すると、変圧器が直流偏磁に至り、変圧器の騒音増大や過熱状態を招いてしまう。このため、ＴＣＲ方式のＳＶＣでは、変圧器の直流偏磁を抑制することが行われている。例えば、特許文献１では、系統電圧に重畳する偶数次調波成分に起因する変圧器の直流偏磁を抑制している。
【０００４】
サイリスタの制御角は、系統電圧の実効値などから算出する。この際、系統電圧に重畳する高調波成分などにより、制御角が変動してしまう場合がある。このため、ＴＣＲ方式のＳＶＣでは、変圧器の直流偏磁をより適切に抑制できるようにすることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−８７１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、変圧器の直流偏磁を抑制した無効電力補償装置及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、変圧器と、主回路部と、電流検出器と、制御部と、を備えた無効電力補償装置が提供される。前記変圧器は、電力系統に接続される。前記主回路部は、前記変圧器の二次側に接続されたリアクトルと、前記リアクトルに直列に接続された第１スイッチング素子と、前記第１スイッチング素子に対して逆並列に接続された第２スイッチング素子と、を有する。前記電圧検出器は、前記電力系統の電圧を検出する。前記電流検出器は、前記変圧器に流れる電流を検出する。前記制御部は、前記電圧検出器の検出結果及び前記電流検出器の検出結果に応じて、前記第１スイッチング素子及び前記第２スイッチング素子のオン・オフの制御角を変化させることにより、前記電力系統に与える無効電力を制御する。前記制御部は、前記制御角の変動を検出し、前記変動の検出結果に基づいて前記制御角を補正する。
【発明の効果】
【０００８】
変圧器の直流偏磁を抑制した無効電力補償装置及びその制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る無効電力補償装置を模式的に表すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御部を模式的に表すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る位相制御回路を模式的に表すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係るパルス発生回路の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
【図５】参考例の制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
【図６】第１の実施形態に係る位相制御回路の変形例を模式的に表すブロック図である。
【図７】第２の実施形態に係る無効電力補償装置の一部を模式的に表すブロック図である。
【図８】第２の実施形態に係る補正値計算回路を模式的に表すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
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は適宜省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る無効電力補償装置を模式的に表すブロック図である。  
図１に表したように、無効電力補償装置１０は、変圧器１１と、二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃと、ＴＣＲ主回路部１３と、フィルタコンデンサ部１４と、電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃと、電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃと、制御部１８と、を備える。
【００１２】
変圧器１１は、一次巻線と二次巻線とを有する。変圧器１１の一次巻線は、交流電力系統の交流母線２ａ、２ｂ、２ｃに接続される。二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、変圧器１１の二次巻線に接続される。この例において、電力系統の供給する電力は、三相交流電力である。電力系統の供給する電力は、三相交流に限ることなく、単相交流や二相交流などでもよい。以下では、各二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃを、それぞれａ相、ｂ相、ｃ相と称す場合がある。
【００１３】
ＴＣＲ主回路部１３は、スイッチ部２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、リアクトル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、を有する。スイッチ部２０ａは、リアクトル２１ａとリアクトル２２ａとの間に設けられている。スイッチ部２０ｂは、リアクトル２１ｂとリアクトル２２ｂとの間に設けられている。スイッチ部２０ｃは、リアクトル２１ｃとリアクトル２２ｃとの間に設けられている。
【００１４】
ＴＣＲ主回路部１３では、スイッチ部２０ａとリアクトル２１ａ、２２ａとの直列回路、スイッチ部２０ｂとリアクトル２１ｂ、２２ｂとの直列回路、及び、スイッチ部２０ｃとリアクトル２１ｃ、２２ｃとの直列回路のそれぞれが、二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対してΔ結線されている。この例では、スイッチ部２０ａの両側にリアクトル２１ａ、２２ａを設けている。リアクトルは、スイッチ部２０ａの片側のみに設けてもよい。スイッチ部２０ｂ、２０ｃについても同様である。
【００１５】
スイッチ部２０ａは、双方向に電流を流すため逆並列に接続された一対のサイリスタ２４ｕ、２４ｘを有する。このように、ＴＣＲ主回路部１３は、変圧器１１の二次側に接続されたリアクトル２１ａ、２２ａと、リアクトル２１ａ、２２ａに直列に接続されたサイリスタ２４ｕ（第１スイッチング素子）と、サイリスタ２４ｕに対して逆並列に接続されたサイリスタ２４ｘ（第２スイッチング素子）と、を有する。
【００１６】
スイッチ部２０ｂは、スイッチ部２０ａと同様に、一対のサイリスタ２４ｖ、２４ｙを有する。スイッチ部２０ｃは、一対のサイリスタ２４ｗ、２４ｚを有する。以下では、サイリスタ２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、２４ｘ、２４ｙ、２４ｚをそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｘ相、Ｙ相、Ｚ相とする。
【００１７】
この例では、第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子として、サイリスタを示している。第１スイッチング素子及び第２スイッチング素子は、他のスイッチング素子でもよい。
【００１８】
フィルタコンデンサ部１４は、二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれに接続されたリアクトル３０ａ、３０ｂ、３０ｃと、これらの各リアクトル３０ａ、３０ｂ、３０ｃのそれぞれに接続されたコンデンサ３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、を有する。
【００１９】
電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、電力系統の各相の電圧を検出する。電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、制御部１８に接続されている。電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、検出した電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを制御部１８に入力する。この例において、電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれに接続され、二次母線１２ａ、１２ｂ、１２ｃの各相の電圧を検出する。電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、交流母線２ａ、２ｂ、２ｃに接続し、交流母線２ａ、２ｂ、２ｃの各相の電圧を検出してもよい。すなわち、電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、変圧器１１の一次側に接続してもよいし、変圧器１１の二次側に接続してもよい。
【００２０】
電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、電力系統の各相の電流を検出する。すなわち、電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、変圧器１１に流れる電流を検出する。電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、制御部１８に接続されている。電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、検出した電流値Ｉｄａ、Ｉｄｂ、Ｉｄｃを制御部１８に入力する。この例において、電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、変圧器１１の二次側に接続されている。電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、変圧器１１の一次側に接続してもよい。
【００２１】
制御部１８は、電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの検出結果、及び、電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃの検出結果を基に、サイリスタ２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、２４ｘ、２４ｙ、２４ｚの点弧位相を制御する。すなわち、制御部１８は、リアクトル２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃに流れる電流の位相を制御する。これにより、制御部１８は、ＴＣＲ主回路部１３に遅れ無効電力を発生させる。
【００２２】
このように、制御部１８は、サイリスタ２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、２４ｘ、２４ｙ、２４ｚの点弧位相を制御することにより、遅れ無効電力の大きさを変化させる。これにより、制御部１８は、ＴＣＲ主回路部１３による遅れ無効電力と、フィルタコンデンサ部１４による進み無効電力と、によって、電力系統に与える無効電力を制御し、電力系統の電圧変動を抑制する。
【００２３】
図２は、第１の実施形態に係る制御部を模式的に表すブロック図である。  
図２に表したように、制御部１８は、電圧制御回路４０と、変換回路４１と、位相制御回路４２と、交流電圧検出回路４３と、交流電流検出回路４４と、位相検出回路４５と、を有する。
【００２４】
交流電圧検出回路４３は、電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの検出した電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを基に、基本波の交流電圧実効値Ｖａｃを算出する。交流電圧検出回路４３は、算出した交流電圧実効値Ｖａｃを電圧制御回路４０に入力する。
【００２５】
交流電流検出回路４４は、電流検出器１６ａ、１６ｂ、１６ｃの検出した電流値Ｉｄａ、Ｉｄｂ、Ｉｄｃを基に、無効電力補償装置１０に供給された電流の交流電流実効値Ｉｓｖｃを算出する。交流電流検出回路４４は、算出した交流電流実効値Ｉｓｖｃを電流制御回路４０に入力する。
【００２６】
電圧制御回路４０は、交流母線２ａ、２ｂ、２ｃの交流電圧を一定に保つように制御を行うためのものである。電圧制御回路４０は、例えば、ゲイン５１と、積分回路５２と、スロープゲイン５３と、加算回路５４と、を有する。なお、積分回路５２は、例えば、比例積分回路、進み遅れ関数回路、または、１次遅れ関数回路などに置き換えてもよい。または、これらの各回路のいずれかを組み合わせた回路としてもよい。
【００２７】
電圧制御回路４０には、交流母線２ａ、２ｂ、２ｃの交流電圧の基準電圧Ｖｒｅｆ（実効値）が入力される。基準電圧Ｖｒｅｆは、予め電圧制御回路４０に入力された一定値でもよいし、交流母線２ａ、２ｂ、２ｃを制御する上位のコントローラなどから入力される変数でもよい。
【００２８】
スロープゲイン５３には、交流電流実効値Ｉｓｖｃが入力される。スロープゲイン５３は、入力された交流電流実効値Ｉｓｖｃに所定の係数Ｋｄを積算し、積算結果を加算回路５４に入力する。係数Ｋｄは、例えば、交流系統の運用上要求される電圧変動範囲、ＳＶＣの応答速度などを勘案して決定される。
【００２９】
加算回路５４には、交流電流実効値Ｉｓｖｃと係数Ｋｄとの積が入力されるとともに、交流電圧実効値Ｖａｃと基準電圧Ｖｒｅｆとが入力される。加算回路５４は、入力された各値から下式に基づいて電圧偏差信号ΔＶを算出する。  
ΔＶ＝Ｖａｃ＋Ｋｄ×Ｉｓｖc−Ｖｒｅｆ    
電圧制御回路４０は、この電圧偏差信号ΔＶを用いて、無効電力補償装置１０の出力すべき無効電力基準Ｑｒｅｆを決定する。
【００３０】
加算回路５４は、算出した電圧偏差信号ΔＶをゲイン５１に入力する。ゲイン５１は、入力された電圧偏差信号ΔＶに対して所定の係数を積算し、積算後の電圧偏差信号ΔＶを積分回路５２に入力する。積分回路５２は、入力された電圧偏差信号ΔＶを積分することにより、電圧偏差信号ΔＶから無効電力基準Ｑｒｅｆを算出する。積分回路５２は、算出した無効電力基準Ｑｒｅｆを変換回路４１に入力する。
【００３１】
変換回路４１は、所定の関数により、無効電力基準Ｑｒｅｆを各サイリスタ２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、２４ｘ、２４ｙ、２４ｚの点弧位相を表す制御角αに変換する。変換回路４１は、制御角αを位相制御回路４２に入力する。
【００３２】
位相検出回路４５には、交流電圧検出回路４３を介して電圧検出器１５ａ、１５ｂ、１５ｃの検出した電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃが入力される。位相検出回路４５は、入力された各電圧値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃから電力系統の交流電圧の代表相の位相θを検出する。位相検出回路４５は、検出した代表相の位相θを位相制御回路４２に入力する。代表相以外の相の位相は、例えば、検出した位相θに１２０°ずつ加算することによって得る。
【００３３】
以下、ａ−ｂ相線間に接続する回路について説明するが、他の回路も同様である。  
位相制御回路４２は、入力された制御角αと位相θとが一致した時に、各サイリスタ２４ｕ、２４ｘの位相制御パルスＰＨＳをＴＣＲ主回路部１３に入力する。
【００３４】
このように、制御部１８は、電圧偏差信号ΔＶが実質的にゼロとなるように、無効電力基準Ｑｒｅｆを決定する。そして、制御部１８は、決定した無効電力基準Ｑｒｅｆに基づいて、各サイリスタ２４ｕ、２４ｘの点弧位相を制御する。これにより、サイリスタに流れる電流を調整し、さらにリアクトルにより発生する無効電力を調整することで、交流系統電圧を調整し、交流電圧実効値Ｖａｃと基準電圧Ｖｒｅｆとが一致した定常状態に電力系統を保つことができる。電力系統の電圧変動を抑制することができる。
【００３５】
図３は、第１の実施形態に係る位相制御回路を模式的に表すブロック図である。  
図３に表したように、位相制御回路４２は、変動検出回路６０と、減算器６１と、パルス発生回路６４と、を有する。位相制御回路４２は、変換回路４１から入力された制御角αを変動検出回路６０及び減算器６１に入力する。
【００３６】
変動検出回路６０は、制御角αの変動を検出する。変動検出回路６０は、検出した制御角αの変動成分を減算器６１に入力する。変動検出回路６０には、例えば、変動成分の周波数に同調したバンドパスフィルタが用いられる。バンドパスフィルタを変動検出回路６０として用いる場合、その中心周波数は、例えば、電力系統の交流電圧の周波数と同じ値に設定される。すなわち、バンドパスフィルタの中心周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。バンドパスフィルタの遮断周波数は、例えば、中心周波数±１０Ｈｚ程度を選定するようにしてもよい。これにより、制御角αの直流成分を除去し、制御角αの電源周波数と同じ周波数成分の変動のみを検出することができる。変動検出回路６０には、例えば、ハイパスフィルタなどを用いてもよい。
【００３７】
減算器６１には、変換回路４１からの制御角αと、変動検出回路６０からの変動成分と、が入力される。減算器６１は、制御角αから変動成分を減算することにより、制御角αから補正制御角αＣを生成する。これにより、制御角αの変動を抑制することができる。減算器６１は、生成した補正制御角αＣをパルス発生回路６４に入力する。
【００３８】
パルス発生回路６４には、補正制御角αＣと、代表相の位相θと、が入力される。パルス発生回路６４は、補正制御角αＣと位相θとを基に、各サイリスタ２４ｕ、２４ｘのそれぞれの位相制御パルスＰＨＳＵ、ＰＨＳＸを生成し、生成した各パルスをＴＣＲ主回路部１３に入力する。
【００３９】
図４は、第１の実施形態に係るパルス発生回路の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。  
図４に表したように、パルス発生回路６４は、各サイリスタ２４ｕ、２４ｘに対して、位相信号θＵ、θＸと補正制御角αＣとが一致した時に、パルスを発生させる。位相信号θＵは、代表相の位相θと同じ（θＵ＝θ）である。位相信号θＸは、位相θに対して１８０°位相がずれている。
【００４０】
図５は、参考例の制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。  
図５は、変動検出回路６０を設けず、制御角αをそのままパルス生成の制御に用いた参考の制御部の動作の一例を表す。図５に表したように、制御角αは、系統電圧に重畳する高調波成分の影響などにより、変動する場合がある。
【００４１】
こうした制御角αの変動は、位相制御パルスの生成タイミングの変動を招いてしまう。例えば、図５の例では、制御角αの変動により、位相制御パルスＰＨＳＵの位相が目的とする位相よりも進み、位相制御パルスＰＨＳＸの位相が目的とする位相よりも遅れている。従って、この例では、Ｕ相に流れる電流が、Ｘ相に流れる電流よりも大きくなる。
【００４２】
このように、スイッチ部の通電電流が正負非対称になると、スイッチ部に流れる電流には、直流電流成分が重畳することになる。この直流電流成分が変圧器１１に継続して流入すると、変圧器１１が直流偏磁に至り、変圧器１１の騒音増大や過熱状態を招いてしまう。例えば、変圧器１１を破損させてしまう恐れがある。
【００４３】
これに対して、本実施形態に係る無効電力補償装置１０では、変動検出回路６０によって制御角αの変動を検出し、制御角αから変動成分を減算することにより、制御角αを補正する。これにより、制御角αの変動を抑制することができる。例えば、電力系統の交流電圧の基本波を含む高調波成分に起因する制御角αの変動を抑制することができる。制御角αの変動にともなう変圧器１１の直流偏磁を抑制することができる。例えば、変圧器１１の破損を抑制することができる。無効電力補償装置１０において、安定した動作を実現することができる。
【００４４】
図６は、第１の実施形態に係る位相制御回路の変形例を模式的に表すブロック図である。  
図６に表したように、この例において、位相制御回路４２は、パルス発生回路６４と変動除去回路６６とを有する。すなわち、この例では、図３に関して説明した変動検出回路６０及び減算器６１が、変動除去回路６６に置き換えられている。
【００４５】
変動除去回路６６には、制御角αが入力される。変動除去回路６６は、制御角αから変動成分を除去することにより、制御角αから補正制御角αＣを生成する。変動除去回路６６には、例えば、変動成分の周波数に同調したバンドパスリジェクトフィルタなどが用いられる。変動除去回路６６は、例えば、制御角αから電力系統の交流電圧の周波数成分のみを減衰させる。すなわち、変動除去回路６６は、制御角αから変動の周波数成分を減衰させることにより、制御角αを補正する。これにより、制御角αの変動を抑制することができる。
【００４６】
変動除去回路６６は、生成した補正制御角αＣをパルス発生回路６４に入力する。パルス発生回路６４は、上記と同様に、入力された補正制御角αＣ及び位相θを基に各パルスを生成し、生成した各パルスをＴＣＲ主回路部１３に入力する。
【００４７】
これにより、この例の位相制御回路４２においても、上記実施形態と同様に、制御角αの変動、及び、これにともなう変圧器１１の直流偏磁を抑制することができる。また、この例では、１つのブロックで補正制御角αＣを生成することができ、位相制御回路４２の構成を簡潔にすることができる。
【００４８】
（第２の実施形態）  
図７は、第２の実施形態に係る無効電力補償装置の一部を模式的に表すブロック図である。  
図７に表したように、この例では、位相制御回路４２が、補正値計算回路６２と合成回路６３とをさらに有する。一方、この例では、位相制御回路４２において、変動検出回路６０と減算器６１とが省略されている。なお、上記第１の実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４９】
補正値計算回路６２には、位相θと制御角αとが入力される。補正値計算回路６２は、制御角αの変動成分を補正するための変調角ΔαＵＸ、ΔαＶＹ、ΔαＷＺを、位相θ及び制御角αから算出する。補正値計算回路６２は、算出した各変調角ΔαＵＸ、ΔαＶＹ、ΔαＷＺを合成回路６３に入力する。
【００５０】
合成回路６３には、制御角αと、各変調角ΔαＵＸ、ΔαＶＹ、ΔαＷＺと、が入力される。合成回路６３は、αＵ＝α＋ΔαＵＸによりＵ相のサイリスタ２４ｕの補正制御角αＵを算出し、αＸ＝α−ΔαＵＸによりＸ相のサイリスタ２４ｘの補正制御角αＸを算出する。合成回路６３は、同様の手順により、他の相の補正制御角αＶ、αＷ、αＹ、αＺを算出する。合成回路６３は、算出した各補正制御角αＵ、αＶ、αＷ、αＸ、αＹ、αＺをパルス発生回路６４に入力する。
【００５１】
パルス発生回路６４は、図４において説明したように、位相信号と補正制御角とが一致した時に、位相制御パルスを生成する。これにより、各サイリスタの点弧位相が制御される。
【００５２】
図８は、第２の実施形態に係る補正値計算回路を模式的に表すブロック図である。  
図８に表したように、補正値計算回路６２は、変動検出回路７０、正弦波発生回路７１、余弦波発生回路７２、乗算回路７３、７４、係数回路７５、７６、及び、ローパスフィルタ７７、７８を有する。
【００５３】
変動検出回路７０には、制御角αが入力される。変動検出回路７０は、制御角αの変動を検出する。変動検出回路７０は、検出した制御角αの変動成分を乗算回路７３、７４に入力する。変動検出回路７０は、上記第１の実施形態に関し説明した変動検出回路６０と実質的に同じである。変動検出回路７０には、例えば、バンドパスフィルタが用いられる。
【００５４】
正弦波発生回路７１及び余弦波発生回路７２には、位相θが入力される。正弦波発生回路７１は、ｓｉｎθを乗算回路７３に入力する。余弦波発生回路７２は、ｃｏｓθを乗算回路７４に入力する。
【００５５】
乗算回路７３は、制御角αの変動の基本波成分とｓｉｎθとの乗算結果を係数回路７５に入力する。乗算回路７３は、制御角αの変動の基本波成分とｃｏｓθとの乗算結果を係数回路７６に入力する。
【００５６】
制御角αの変動成分α１は、以下の（１）式に表すように、ｓｉｎθ成分とｃｏｓθ成分とから構成される。
【数１】
0006265922.tif 000002
このＶｄとＶｑは、次のように計算される。  
まず、変動成分α１にｓｉｎθを乗算すると、以下の（２）式となる。  
【数２】
0006265922.tif 000003
（２）のα１ｓｉｎθをローパスフィルタに通すことにより、直流成分のＶｄ／２を得ることができる。
【００５７】
同様に、変動成分α１にｃｏｓθを乗算すると、以下の（３）式となる。  
【数３】
0006265922.tif 000004
（３）のα１ｃｏｓθをローパスフィルタに通すことにより、直流成分のＶｑ／２を得ることができる。
【００５８】
従って、補正値計算回路６２は、乗算回路７３の乗算結果を係数回路７５及びローパスフィルタ７７に通す。係数回路７５の係数は、×２とする。これにより、制御角αの変動成分α１のｄ軸成分Ｖｄが算出される。
【００５９】
そして、補正値計算回路６２は、乗算回路７４の乗算結果を係数回路７６及びローパスフィルタ７８に通す。係数回路７６の係数は、×２とする。これにより、制御角αの変動成分α１のｑ軸成分Ｖｑが算出される。
【００６０】
このように、補正値計算回路６２は、制御角αの変動成分α１のｄｑ変換を行い、変動成分α１のｄ軸成分Ｖｄ及びｑ軸成分Ｖｑを算出する。
【００６１】
補正値計算回路６２は、正弦波発生回路１００、余弦波発生回路１０１、乗算回路１０２、１０３、及び、加算回路１０４をさらに有する。正弦波発生回路１００及び余弦波発生回路１０１には、制御角αが入力される。正弦波発生回路１００は、ｓｉｎαを乗算回路１０２に入力する。余弦波発生回路１０１は、ｃｏｓαを乗算回路１０３に入力する。
【００６２】
乗算回路１０２には、ｓｉｎαが入力されるとともに、ｄ軸成分Ｖｄが入力される。乗算回路１０２は、ｓｉｎαとｄ軸成分Ｖｄとの乗算結果を加算回路１０４に入力する。乗算回路１０３には、ｃｏｓαが入力されるとともに、ｑ軸成分Ｖｑが入力される。乗算回路１０３は、ｃｏｓαとｑ軸成分Ｖｑとの乗算結果を加算回路１０４に入力する。
【００６３】
加算回路１０４は、乗算回路１０２の乗算結果と乗算回路１０３の乗算結果とを加算する。これにより、変調角Δαが算出される。補正値計算回路６２は、変動成分α１の位相と位相信号θとの位相差からＵ相Ｘ相用の変調角ΔαＵＸを算出する。そして、補正値計算回路６２は、変動成分α１の位相と１２０°ずれた位相信号との位相差から、他の相の変調角ΔαＶＹ、ΔαＷＺを算出する。
【００６４】
図９は、第２の実施形態に係る制御部の動作の一例を模式的に表すグラフ図である。  
上述のように、合成回路６３は、αＵ＝α＋ΔαＵＸによりＵ相のサイリスタ２４ｕの補正制御角αＵを算出し、αＸ＝α−ΔαＵＸによりＸ相のサイリスタ２４ｘの補正制御角αＸを算出する。従って、図９に表したように、Ｕ相の補正後の最終的な補正制御角αＵは、変調角ΔαＵＸだけオリジナルのαから平行移動した信号となる。そして、Ｘ相の補正制御角αＸは、逆方向に平行移動した信号となる。このように、この例では、Ｕ相のサイリスタ２４ｕとＸ相のサイリスタ２４ｘのそれぞれの点弧タイミングで、ちょうど変動成分α１をキャンセルする。すなわち、この例では、変動成分α１の振幅を変調角Δαとして検出し、変動成分α１の振幅の分だけ制御角αをシフトさせることにより、制御角αを補正する。
【００６５】
このように、制御角αの変動にともなう変圧器１１の直流偏磁の抑制は、制御角αの変動成分のｄｑ変換の結果を基に行ってもよい。
【００６６】
上記第１の実施形態では、制御角αから変動成分を減算する処理に時間がかかる。このため、例えば、制御角αの急変などがあった場合に、制御の応答時間が遅くなってしまう場合がある。
【００６７】
これに対して、本実施形態に係る制御方法では、制御角αの変動成分のｄｑ変換の結果を基に、直流偏磁を抑制する。これにより、例えば、変圧器１１の直流偏磁を抑制しつつ、応答時間の遅れを抑制することができる。
【００６８】
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、その他の様々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とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００６９】
１０…無効電力補償装置、  １１…変圧器、  １２ａ、１２ｂ、１２ｃ…二次母線、  １３…ＴＣＲ主回路部、  １４…フィルタコンデンサ部、  １５ａ、１５ｂ、１５ｃ…電圧検出器、  １６ａ、１６ｂ、１６ｃ…電流検出器、  １８…制御部、  ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…スイッチ部、  ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ…リアクトル、  ２４ｕ、２４ｖ、２４ｗ、２４ｘ、２４ｙ、２４ｚ…サイリスタ、  ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…リアクトル、  ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…コンデンサ、  ４０…電圧制御回路、  ４１…変換回路、  ４２…位相制御回路、  ４３…交流電圧検出回路、  ４４…交流電流検出回路、  ４５…位相検出回路、  ５１…ゲイン、  ５２…積分回路、  ５３…スロープゲイン、  ５４…加算回路、  ６０…変動検出回路、  ６１…減算器、  ６２…補正値計算回路、  ６３…合成回路、  ６４…パルス発生回路、  ６６…変動除去回路、  ７０…変動検出回路、  ７１…正弦波発生回路、  ７２…余弦波発生回路、  ７３、７４…乗算回路、  ７５、７６…係数回路、  ７７、７８…ローパスフィルタ、  １００…正弦波発生回路、  １０１…余弦波発生回路、  １０２、１０３…乗算回路、  １０４…加算回路
【図１】
0006265922.tif 000005
【図２】
0006265922.tif 000006
【図３】
0006265922.tif 000007
【図４】
0006265922.tif 000008
【図５】
0006265922.tif 000009
【図６】
0006265922.tif 000010
【図７】
0006265922.tif 000011
【図８】
0006265922.tif 000012
【図９】
0006265922.tif 000013