(57)【要約】【課題】負荷の無効電力等を補償する電力変換装置の、低周期の負荷変動や逆相電流に対する補償性能を低下させないようにする。【解決手段】従来はバンドリジェクトフィルタやバンドパスフィルタを用いて、直流分除去を行ない偏磁を防止して過電流を回避しているが、この方式では高調波や過渡変動が減衰されて補償性能が低下するので、この発明では負荷電流検出値ＩＬを１周期の移動平均フィルタＦＬＴ１に入力し、このフィルタＦＬＴ１の出力ＩＤＣがトランスＴＲの許容できる直流分設定値ＩＤＣＭＡＸを超過した場合は、インバータＩＮＶへの電流指令ＩＲＥＦを０として、補償運転動作を一時停止することで偏磁を防止し補償性能の低下を回避する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統にトランスを介して連系し、電力系統に接続された負荷の発生する無効電流，逆相電流および高調波電流を補償する電力変換装置において、
負荷電流検出値から移動平均フィルタを用いて負荷電流に含まれる直流分を抽出し、この直流分が設定値を超えた場合に負荷電流の補償を一時停止し、前記直流分が低減した後に再度負荷電流の補償を再開することによりトランスの偏磁を防止し、偏磁による電力変換装置の過電流を防止することを特徴とする電力変換装置の過電流防止方式。
【請求項２】
前記移動平均フィルタに代えて、一次遅れフィルタを用いることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置の過電流防止方式。
【請求項３】
前記負荷電流に含まれる直流分が設定値を超過した状態がある一定時間以上経過した場合に、負荷電流の補償を一時停止することを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置の過電流防止方式。
【請求項４】
前記直流分の検出を、負荷電流値に代えて電流指令値から行なうことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換装置の過電流防止方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統に連系し負荷の無効電力等の補償を行なう電力変換装置の過電流防止方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６，７に特許文献１に開示の例を示す。
図６では、電力系統２から系統インバータの直流量（２軸量）の電圧指令λをバンドリジェクトフィルタ２１に入力し、直流量の電圧指令λに含まれる基本周波数成分のリプル（交流量では直流分に相当）を除去するようにしている。
また、図７では、基本周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルタ２２を用いて、直流量の電圧指令λに含まれる基本周波数成分のリプルを抽出し、この抽出分を直流量の電圧指令λから減算することにより、直流量の電圧指令λに含まれる基本周波数成分のリプルを除去するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０６２５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、図６，７のようなバンドリジェクトフィルタやバンドパスフィルタでは基本周波数成分だけを除去，もしくは抽出することができず、直流量の電圧指令に含まれる基本波の２倍の周波数成分（交流量では逆相分に相当）や、基本波成分より低い負荷変動分もフィルタにより減衰してしまう。その結果、低周期の負荷変動に対する補償性能や逆相電流に対する補償性能が低下してしまうという問題がある。特に、フリッカ抑制用途では負荷電流は常時不規則な変動をしているため、バンドリジェクトフィルタやバンドパスフィルタにより直流分を除去する方式では、平均的な補償性能（フリッカ改善性能）が低下してしまう。
したがって、この発明の課題は、低周期の負荷変動や逆相電流に対する補償性能を低下させないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、電力系統にトランスを介して連系し、電力系統に接続された負荷の発生する無効電流，逆相電流および高調波電流を補償する電力変換装置において、
負荷電流検出値から移動平均フィルタを用いて負荷電流に含まれる直流分を抽出し、この直流分が設定値を超えた場合に負荷電流の補償を一時停止し、前記直流分が低減した後に再度負荷電流の補償を再開することによりトランスの偏磁を防止し、偏磁による電力変換装置の過電流を防止することを特徴とする。
【０００６】
上記請求項１の発明においては、前記移動平均フィルタに代えて、一次遅れフィルタを用いることができ（請求項２の発明）、これら請求項１または２の発明においては、前記負荷電流に含まれる直流分が設定値を超過した状態がある一定時間以上経過した場合に、負荷電流の補償を一時停止することができる（請求項３の発明）。また、請求項１〜３のいずれかの発明においては、前記直流分の検出を、負荷電流値に代えて電流指令値から行なうことができる（請求項４の発明）。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、電力系統に接続された負荷の発生する無効電流，逆相電流，高調波電流などを補償する電力変換装置において、負荷電流または電流指令値に含まれる直流分がトランスの偏磁許容値を超えた場合、補償運転動作を一時停止することにより、トランスの偏磁を防止でき、その結果、電力変換装置の過電流を防止できる。また、補償運転動作の一時停止に当って一定の時限を持たせることにより、補償性能の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１はこの発明の実施の形態を示すブロック構成図で、１０は系統電圧（Ｖｓ）、１１はトランス（ＴＲ）、１２は電力変換装置としてのインバータ（ＩＮＶ）、１３はパルス幅変調器（ＰＷＭ）、１４は電流指令演算器、１５は加算器、１６は電流調節器、１７は１周期移動平均フィルタ（ＦＬＴ１）、１８はコンパレータ、１９は負荷を示す。
すなわち、図１では負荷電流検出値ＩＬを１周期の移動平均フィルタＦＬＴ１に入力し、このフィルタＦＬＴ１の出力ＩＤＣがトランスＴＲの許容できる直流分設定値ＩＤＣＭＡＸを超過した場合は、インバータＩＮＶへの電流指令ＩＲＥＦを０として、補償運転動作を一時停止させる。このとき、インバータＩＮＶは無負荷状態で系統に連系している。
【０００９】
ここで、負荷電流に直流分が含まれるのは、負荷１９に接続されているトランス励磁突流や、アーク炉のような負荷の一時的な短絡である場合が多いため、負荷電流に含まれる直流分は数１００ｍｓ〜数ｓで解消されるのが一般的である。
そのため、負荷電流に含まれる直流分が数１００ｍｓ〜数ｓ経過後、直流分設定値ＩＤＣＭＡＸ以下になったら、インバータＩＮＶへの電流指令ＩＲＥＦを補償電流指令ＩＣＭＰに切り替え、補償運転を再開する。
【００１０】
以上のように、負荷電流ＩＬに含まれる直流分が過大な場合に、インバータＩＮＶによる補償動作を一時停止することにより、インバータＩＮＶはその直流分を補償しようとして直流電圧を出力することなく、その結果、トランスＴＲの偏磁を防止でき、インバータＩＮＶが過電流になることはない。このとき、負荷の補償を一時中断することにより、インバータＩＮＶによる補償性能は低下するが、トランスＴＲが偏磁するような負荷電流直流分が発生するのは、負荷投入時等の場合だけで補償性能の低下は極めて一時的であるため、平均的な補償性能が低下することは殆どないものと考えられる。
【００１１】
図２はこの発明の別の実施の形態を示すブロック図である。
同図からも明らかなように、１周期移動平均フィルタ１７（ＦＬＴ１）の代わりに一次遅れフィルタ１７Ａ（ＦＬＴ２）を用いた点が特徴で、それ以外は図１と全く同様なので詳細は省略する。
図３は図１の第１の変形例を示すブロック図、図４は図２の変形例を示すブロック図である。図３も図４もコンパレータ１８の出力にタイマー２０（Ｔ）を付加した点が特徴で、負荷電流直流分ＩＤＣが直流分設定値ＩＤＣＭＡＸを超える状態が、タイマー２０による一定時限ｔを超過した後に、インバータＩＮＶへの電流指令ＩＲＥＦを０とする他は図１と全く同様なので詳細は省略する。
【００１２】
つまり、トランスＴＲの偏磁は、負荷電流に含まれる直流分ＩＤＣが直流分設定値ＩＤＣＭＡＸを超過してもすぐに偏磁するわけではなく、時定数を持っている。そのため、時限ｔがトランスＴＲの偏磁の時定数の範囲内であれば、インバータＩＮＶへの電流指令ＩＲＥＦを０にする必要はない。従って、時限ｔを持たせることにより、時定数以下の短時間の直流分増加では補償運転を停止させる必要はなく、その結果、補償運転を停止させる回数が低減できるので、補償性能の低下を抑えることが可能となる。
【００１３】
図５に図１の第２の変形例を示す。
ここでは、負荷電流検出値ＩＬを１周期の移動平均フィルタＦＬＴ１に入力するのではなく、電流指令演算器１４で演算したインバータＩＮＶへの電流指令ＩＣＰＭを、フィルタＦＬＴ１に入力して直流分ＩＤＣ１を検出する点が特徴で、その他は図１と全く同様なので詳細は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図
【図２】この発明の別の実施の形態を示すブロック図
【図３】図１の第１の変形例を示すブロック図
【図４】図２の変形例を示すブロック図
【図５】図１の第２の変形例を示すブロック図
【図６】第１の従来例を示すブロック図
【図７】第２の従来例を示すブロック図
【符号の説明】
【００１５】
１０…系統電源（Ｖｓ）、１１…トランス（ＴＲ）、１２…インバータ（ＩＮＶ）、１３…パルス幅変調器（ＰＷＭ）、１４…電流指令演算器、１５…加算器、１６…電流調節器、１７…１周期移動平均フィルタ（ＦＬＴ１）、１７Ａ…一次遅れフィルタ（ＦＬＴ２）、１８…コンパレータ、１９…負荷、２０…タイマー（Ｔ）。
【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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