(57)【要約】【課題】電力系統のニーズにマッチした交流電圧制御特性を得ることにある。【解決手段】無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に、この１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、この１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され上記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。【選択図】      図１
2007020306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に、この１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、この１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され上記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項２】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた第１の１次遅れ回路およびこの第１の１次遅れ回路とは異なる時定数の第２の１次遅れ回路にそれぞれ入力し、前記第１の１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに前記第２の１次遅れ回路の出力を上限リミット値又は下限リミット値として与え、この第１の１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項３】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられたリミッタ回路および１次遅れ回路にそれぞれ入力し、この１次遅れ回路の出力をリミッタ回路の上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、このリミッタ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項４】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を１次遅れ回路に入力し、その１次遅れ回路の出力と前記電圧偏差のうち大きい方あるいは小さい方の値を選択し、この選択した信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項５】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を第１の１次遅れ回路および第２の１次遅れ回路にそれぞれ入力し、両１次遅れ回路の出力のうち大きい方あるいは小さい方の値を選択し、この選択した信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項６】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に不感帯回路に入力し、前記１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに前記不感帯回路の出力を上限リミット値あるいは下限リミット値として入力与え、前記１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項７】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を比例積分回路などで構成されて前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に、その上限リミッタ又は下限リミッタに上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、前記交流電圧制御回路の出力信号により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項８】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を比例積分回路などで構成されて前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた第１の１次遅れ回路と第２の１次遅れ回路にそれぞれ入力し、前記第２の１次遅れ回路の出力を第１の１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに上限リミット値又は下限リミット値として与え、この第１の１次遅れ回路の出力信号により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項９】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を比例積分回路などで構成されて前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられたリミッタ回路と１次遅れ回路にそれぞれ入力し、この１次遅れ回路の出力を前記リミッタ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに上限リミット値又は下限リミット値として与え、このリミッタ回路の出力信号により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【請求項１０】
無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を比例積分回路などで構成されて前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に不感帯回路に入力し、前記１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに前記不感帯回路の出力を上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、この１次遅れ回路の出力信号により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御することを特徴とする電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統や電鉄用き電系統を含めた電力系統に接続され、無効電力を供給あるいは消費することにより交流電圧の大きさを制御する変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の電圧制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統においては、交流電圧を一定範囲に維持するために、自励式交直変換器を用いた変換装置や、逆並列接続したサイリスタを制御してリアクトル電流の大きさを変える無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）が一般的に使用される。
【０００３】
図１８は一般的な交流電圧制御を適用した変換装置を示すシステム構成図であり、図１９は一般的な交流電圧制御を適用した無効電力補償装置を示すシステム構成図である。
【０００４】
図１８に示すシステムにおいては、交流母線１に変圧器２を介して自励式変換器３が接続され、この自励式変換器３の直流側にはキャパシタ４が接続されて直流電圧を維持している。
【０００５】
一方、制御系においては、交流母線１に接続された電圧検出器５により交流電圧Ｖacを検出し、電圧指令値Ｖrefとの差分を、比例積分回路等で構成され検出電圧が指令値に追従するような制御を行う交流電圧制御回路６に入力し、その出力値を無効電流指令値Ｉqrefとして、交流母線１と変圧器２との間の電路に設けられた電流検出器７により検出された無効電流検出値Ｉqと突合せ、検出電流が指令値Ｉqrefに追従するような制御を行う出力電流制御回路８に入力し、その出力に基づいてパルス発生回路９より発生するスイッチングパルスを変換器３に与えるようにしている。
【０００６】
これにより、出力電流の無効電力成分値を調整することによって、変換装置は系統電圧検出値Ｖacが指令値Ｖrefに追従するよう動作する。
【０００７】
また、図１９にシステムにおいては、交流母線１に変圧器２を介してサイリスタ制御リアクトル１０および電力用コンデンサ１１が接続されている。
【０００８】
一方、制御系においては、交流母線５に接続された電圧検出器５により交流電圧Ｖacを検出し、電圧指令値Ｖrefとの差分を、比例積分回路等で構成され検出電圧が指令値に追従するような制御を行う交流電圧制御回路６に入力し、その出力値を無効電流指令値Ｉqrefとして出力電流制御回路１２に与え、この出力電流制御回路１２では指令値Ｉqref通りの無効電流が得られるようサイリスタの導通期間を演算し、その結果をパルス発生回路１３に与える。そして、パルス発生回路１３では出力電流制御回路１２の出力に基づいてサイリスタ制御リアクトル１０にスイッチングパルスを与えるようにしている。
【０００９】
これにより、リアクトル１０に流れる遅れ無効電流の大きさを調整することによって、無効電力補償装置は系統電圧検出値が指令値Ｖｒｅｆに追従するよう動作する。
【００１０】
このように図１８に示す変換装置によるシステムと図１９に示す無効電力補償装置によるシステムでは、無効電力の発生手段は異なるが、交流電圧制御回路に関する部分の制御システムは一般に同等のものが使用されている。
【００１１】
また、図１８に示す変換装置によるシステムと図１９に示す無効電力補償装置によるシステムで使用される交流電圧制御方式では、検出電圧Ｖacが指令値より低下した場合と指令値より大きくなった場合とで、交流電圧制御回路６に入力される正負の符号が反転し、その出力の動作の向きも反転するが、指令値と検出値の差の大きさが同じであれば出力の変化の割合も同じである。すなわち、電圧を上げる方向も下げる方向も、動作の応答速度は同じである。
【００１２】
しかるに、電力系統では電圧制御に関して様々なニーズがあり、電圧上げ方向と下げ方向の動作速度が同じであることが最適とは限らない。例えば、機器保護のため、過電圧に対しては高速に応答する必要があるが、周辺に負荷がなく電圧低下はある程度許容できる系統や、逆に負荷が増大したときの電圧低下に対しては高速の応答が求められる系統などがある。
【００１３】
従来の電力系統の交流電圧制御方式では、よりニーズの高い方の応答特性に合わせて設計が行われるのが一般的であるが、この場合、ニーズの低い電圧制御に対しても必要以上に過敏な動作が行われていた。
【００１４】
そこで、最近ではかかる交流電圧制御方式に対して、過電圧発生時には通常の交流電圧制御から無効電力最大消費運転へ切換える方法（例えば、特許文献１）や、交流電圧制御と負荷電流検出値を指令値とする無効電流制御をスイッチにより切換える方法（例えば、特許文献２）などが提案されている。
【特許文献１】特開平４−２６５６３１号公報
【特許文献２】特開平７−３１２８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、前者は定常時の電圧制御回路と最大の無効電力出力回路の２回路を構成してこれらを切換える切換え手段が必要となり、また後者も交流電圧制御回路と負荷電流検出値を指令値とする無効電流制御回路の２回路を構成してこれらを切換える切換え手段が必要となるため、そのシステム構成が複雑化すると共に、必ずしも電力系統のニーズにマッチした交流電圧制御特性が得られないという問題がある。
【００１６】
本発明は、上記のような問題を解消し、回路を切換えることなく交流電圧制御の応答速度を変えることのできると共に、電力系統のニーズにマッチした交流電圧制御特性を得ることができる変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の電圧制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上記の目的を達成するため、次のような方法により変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の電圧制御を行うものである。
【００１８】
（１）本発明は、無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に、この１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、この１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され上記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。
【００１９】
（２）本発明は、無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた第１の１次遅れ回路およびこの第１の１次遅れ回路とは異なる時定数の第２の１次遅れ回路にそれぞれ入力し、前記第１の１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに前記第２の１次遅れ回路の出力を上限リミット値又は下限リミット値として与え、この第１の１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。
【００２０】
（３）本発明は、無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられたリミッタ回路および１次遅れ回路にそれぞれ入力し、この１次遅れ回路の出力をリミッタ回路の上限リミット値あるいは下限リミット値として与え、このリミッタ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。
【００２１】
（４）本発明は、無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を１次遅れ回路に入力し、その１次遅れ回路の出力と前記電圧偏差のうち大きい方あるいは小さい方の値を選択し、この選択した信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。
【００２２】
（５）本発明は、無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を第１の１次遅れ回路および第２の１次遅れ回路にそれぞれ入力し、両１次遅れ回路の出力のうち大きい方あるいは小さい方の値を選択し、この選択した信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。
【００２３】
（６）本発明は、無効電力を入出力することによって交流電圧の大きさを調整する電力変換装置又は無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法において、前記電力系統の電圧検出値と電圧指令値との電圧偏差を上限リミッタ又は下限リミッタが設けられた１次遅れ回路に入力すると共に不感帯回路に入力し、前記１次遅れ回路の上限リミッタ又は下限リミッタに前記不感帯回路の出力を上限リミット値あるいは下限リミット値として入力与え、前記１次遅れ回路の出力信号を比例積分回路などで構成され前記電圧偏差分をゼロに近づけるように動作する交流電圧制御回路に入力し、この交流電圧制御回路の出力により前記電力系統に対する無効電力の入出力を調整して交流電圧の大きさをフィードバック制御する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、回路を切換えることなく交流電圧制御の応答速度を変えることのできると共に、電力系統のニーズにマッチした交流電圧制御特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１の実施形態を示す制御系のブロック図で、図１７に示す電力変換装置の主回路については省略してある。
【００２７】
図１に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が１次遅れ回路１４ａに入力される。この１次遅れ回路１４ａには下限リミッタが設けられ、この下限リミッタに対しても電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が下限リミット値として入力される。そして、この１次遅れ回路１４ａの出力を、比例積分回路等で構成され検出電圧が指令値に追従するような制御を行う交流電圧制御回路６に入力し、その出力値を無効電流指令値Ｉqrefとして、無効電流検出値Ｉqと突合せ、検出電流が指令値Ｉqrefに追従するような制御を行う出力電流制御回路８に入力し、その出力をパルス発生回路９に与えるようにしている。
【００２８】
次に上記制御系の作用について図２および図３に示す出力波形図により説明する。
【００２９】
図１に示す制御系において、定常状態、すなわち電圧指令値Ｖrefと交流電圧検出値Ｖacが等しくその差分信号がゼロの状態から、交流電圧検出値Ｖacが低下した場合には、図２（ａ）に示すように電圧差分信号は正の値＋ΔＶに変化し、その値が１次遅れ回路１４ａの入力値および下限リミット値となる。
【００３０】
上記１次遅れ回路１４ａの出力は、図２（ｂ）に示すように遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化しようとするが、下限リミット値は図２（ｃ）に示すように遅れなしで正方向に変化するため、結果として得られる出力信号は図２（ｄ）に示すような下限リミット値、すなわち１次遅れ回路１４ａの入力と同じ値になる。すなわち、１次遅れ回路１４ａを介さないで動作するのと等価である。
【００３１】
一方、交流電圧検出値Ｖacが定常状態から大きくなった場合には、図３（ａ）に示すように電圧差分信号は負の値−ΔＶに変化し、その値が１次遅れ回路１４ａの入力値および下限リミット値となる。
【００３２】
上記１次遅れ回路１４ａの出力は、図３（ｂ）に示すように遅れ時定数Ｔに従ってゼロから負へ変化し、下限リミット値は図３（ｃ）に示すように遅れなしで負方向に変化するので、１次遅れ回路１４ａの出力は下限リミットにかかることがなく、図３（ｄ）に示すように遅れ時定数Ｔを介した出力値となる。
【００３３】
従って、入力信号の正負動作方向により、交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００３４】
このように第１の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合には指令値との偏差分が１次遅れ回路１４ａを介さないで交流電圧制御回路６に入力されるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対し、交流電圧が上昇した場合には１次遅れ回路１４ａを介した信号が交流電圧制御回路６に入力されることによって、制御動作が緩やかになる。
【００３５】
これにより、例えば負荷に充分な電力を供給するために電圧低下を確実に抑制したいが電圧上昇に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
図４は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第２の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００３７】
図４に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が１次遅れ回路１４ｂに入力される。この１次遅れ回路１４ｂには、上限リミッタが設けられ、この上限リミッタにも電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が上限リミット値として入力され、１次遅れ回路１４ｂの出力を交流電圧制御回路６に入力する以外は、図１に示す第１の実施形態と同じである。
【００３８】
次に上記制御系の作用について述べる。
【００３９】
図４に示す制御系において、定常状態から交流電圧検出値Ｖacが上昇すると電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号は負の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４ｂの入力値および上限リミット値となる。
【００４０】
上記１次遅れ回路１４ｂの出力は、遅れ時定数Ｔに従ってゼロから負へ変化しようとするが、上限リミット値は遅れなしで負方向に変化するため、結果として得られる出力信号は上限リミット値、すなわち１次遅れ回路１４ｂの入力と同じ値になる。すなわち、１次遅れ回路１４ｂを介さないで動作するのと等価である。
【００４１】
一方、交流電圧検出値Ｖacが定常状態から低下した場合には、電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号が正の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４ｂの入力値および上限リミット値となる。
【００４２】
上記１次遅れ回路１４ｂの出力は、遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化し、上限リミット値は遅れなしで正方向に変化するので、１次遅れ回路１４ｂの出力は上限リミットにかかることがなく、遅れ時定数Ｔを介した出力値となる。
【００４３】
従って、入力信号の正負動作方向により、交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００４４】
このように第２の実施形態では、第１の実施形態とは逆に交流電圧Ｖacが大きくなった場合には指令値との偏差分が１次遅れ回路１４ｂを介さないで交流電圧制御回路６に入力されるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対し、交流電圧が低下した場合には１次遅れ回路１４ｂを介した信号が交流電圧制御回路６に入力されることによって、制御動作が緩やかになる。
【００４５】
これにより、例えば機器保護のために過電圧を確実に抑制したいが電圧低下に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図５は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第３の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００４７】
図５に示すように電圧指令値Ｖrefと交流電圧検出値Ｖacの差分が時定数の異なる第１の１次遅れ回路１４ａおよび第２の１次遅れ回路１５にそれぞれ入力される。第１の１次遅れ回路１４ａには下限リミッタが設けられ、第１の１次遅れ回路１４ａの下限リミッタに第２の１次遅れ回路１５の出力が下限リミット値として入力され、この第１の１次遅れ回路１４ａの出力を交流電圧制御回路６に入力する以外は、図１の実施形態と同じである。
【００４８】
次に上記制御系の作用について述べる。
【００４９】
いま、第１の１次遅れ回路１４ａの時定数Ｔ１が第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２より大きな値に設定されているものとする。
【００５０】
図５に示す制御系において、定常状態、すなわち電圧指令値Ｖrefと交流電圧検出値Ｖacが等しくその差分信号がゼロの状態から、交流電圧検出値Ｖacが低下した場合には、電圧差分信号は正の値に変化し、第１の１次遅れ回路１４ａおよび第２の１次遅れ回路１５の出力も正方向へ変化する。このとき、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値の変化速度が第１の１次遅れ回路１４ａのそれより早く、第１の１次遅れ回路１４ａの出力値よりも大きな値となる。
【００５１】
この第２の１次遅れ回路１５の出力値が第１の１次遅れ回路１４ａの下限リミッタに下限リミット値として入力されるため、結果として得られる出力信号は下限リミット値、すなわち第２の１次遅れ回路１５の出力と同じ値になる。
【００５２】
一方、電圧検出値Ｖacが定常状態から大きくなった場合には、電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号が負方向に変化し、第１の１次遅れ回路１４ａおよび第２の１次遅れ回路１５の出力も負方向へ変化するが、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値の変化速度が第１の１次遅れ回路１４ａのそれよりも早く、第１の１次遅れ回路１４ａの出力値よりも小さな値となるため、第１の１次遅れ回路１４ａの出力が下限リミットにかかることはなく、結果として第１の１次遅れ回路１４ａの出力がそのまま最終出力として得られる。
【００５３】
従って、入力信号が正方向に動作する場合は第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２、入力信号が負方向に動作する場合は第１の１次遅れ回路１４ａの時定数Ｔ１により応答速度が決まり、入力信号の正負により交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００５４】
このように第３の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合と上昇した場合とで、２つの１次遅れ回路の時定数により制御出力の応答速度を変えることができる。これにより、第１の実施形態と同様に系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図６は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第４の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００５６】
図６に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が時定数の異なる第１の１次遅れ回路１４ｂおよび第２の１次遅れ回路１５にそれぞれ入力される。第１の１次遅れ回路１４ｂには上限リミッタが設けられ、第１の１次遅れ回路１４ｂの上限リミッタに第２の１次遅れ回路１５の出力が上限リミット値として入力され、この第１の１次遅れ回路１４ｂの出力を交流電圧制御回路６に入力する以外は、図１の実施形態と同じである。
【００５７】
次に上記制御系の作用について述べる。
【００５８】
いま、第１の１次遅れ回路１４ｂの時定数Ｔ１が第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２より大きな値に設定されているものとする。
【００５９】
図６に示す制御系において、定常状態、すなわち電圧指令値Ｖrefと交流電圧検出値Ｖacが等しくその差分信号がゼロの状態から、交流電圧検出値Ｖacが上昇した場合には、電圧差分信号は負に変化し、第１の１次遅れ回路１４ｂおよび第２の１次遅れ回路１５の出力も負方向へ変化する。このとき、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値の変化速度が第１の１次遅れ回路１４ｂのそれよりも早く、第１の１次遅れ回路１４ｂの出力値よりも小さな値となる。
【００６０】
この第２の１次遅れ回路１４ｂの出力値が１次遅れ回路１４ｂの上限リミッタに上限リミット値として入力されるため、結果として得られる出力信号は上限リミット値、すなわち第２の１次遅れ回路１５の出力と同じ値になる。
【００６１】
一方、電圧検出値Ｖacが定常状態から低下した場合には、電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号が正の値に変化し、第１の１次遅れ回路１４ｂおよび第２の１次遅れ回路１５の出力も正方向へ変化するが、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値の変化速度が第１の１次遅れ回路１４ｂのそれよりも早く、第１の１次遅れ回路１４ｂの出力値よりも大きな値となるため、第１の１次遅れ回路１４ｂの出力が上限リミットにかかることはなく、結果として第１の１次遅れ回路１４ｂの出力がそのまま最終出力として得られる。
【００６２】
従って、入力信号が負方向に動作する場合は第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２、入力信号が正方向に動作する場合は第１の１次遅れ回路１４ｂの時定数Ｔ１により応答速度が決まり、入力信号の正負により交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００６３】
このように第４の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合と上昇した場合とで、２つの１次遅れ回路の時定数により制御出力の応答速度を変えることができる。これにより、第２の実施形態と同様に系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００６４】
（第５の実施形態）
図７は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第５の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００６５】
図７に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が１次遅れ回路１４およびリミッタ回路１６にそれぞれ入力されると共に、１次遅れ回路１４の出力がリミッタ回路１６の下限リミッタに下限リミット値として入力され、このリミッタ回路１６の出力を交流電圧制御回路６に入力する以外は図１の実施形態と同じである。
【００６６】
次に上記制御系の作用について述べる。
【００６７】
図７に示す制御系において、定常状態から交流電圧検出値Ｖacが上昇すると電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号は負の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４と増幅率１のリミッタ回路１６に入力される。
【００６８】
上記１次遅れ回路１４の出力は、遅れ時定数Ｔに従ってゼロから負へ変化し、この値がリミッタ回路１６の下限リミッタに下限リミット値として入力されるため、結果として得られる出力信号は１次遅れ回路１４の出力値と同じになる。
【００６９】
一方、交流電圧検出値Ｖacが定常状態から低下した場合には、電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号が正の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４とリミッタ回路１６に与えられるが、１次遅れ回路１４の出力は遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化し、リミッタ回路１６の出力は遅れなしで正方向に変化するので、リミッタ回路１６の出力が下限リミットにかかることはなく、リミッタ回路１６の入力値がそのまま出力値として現れる。
【００７０】
従って、入力信号の正負動作方向により、交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００７１】
このように第５の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合には指令値との偏差分が１次遅れ回路１４を介さないで交流電圧制御回路６に入力されるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対し、交流電圧が上昇した場合には１次遅れ回路１４を介した信号が交流電圧制御回路６に入力されることによって、制御動作が緩やかになる。
【００７２】
これにより、例えば負荷に充分な電力を供給するために電圧低下を確実に抑制したいが電圧上昇に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００７３】
上記第５の実施形態では、１次遅れ回路１４の出力をリミッタ回路１６の下限リミット値として入力する場合について述べたが、１次遅れ回路１４の出力をリミッタ回路１６の上限リミット値として入力すれば、交流電圧Ｖacが上昇した場合と低下した場合の電圧制御の応答速度を上記第５の実施形態とは逆の特性にすることができる。
【００７４】
これにより、例えば機器の保護のために過電圧を確実に抑制したいが電圧低下に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００７５】
（第６の実施形態）
図８は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第６の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００７６】
図８に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が１次遅れ回路１４および最大値選択回路１７にそれぞれ入力されると共に、１次遅れ回路１４の出力が最大値選択回路１７のもう一方の入力値として入力される。この最大値選択回路１７は２つの入力信号のうち大きい方の値を出力し、比例積分回路等で構成される交流電圧制御回路６に与える以外は図１の実施形態と同じである。
【００７７】
次に上記制御系の作用について述べる。
【００７８】
図８に示す制御系において、定常状態から交流電圧検出値Ｖacが上昇すると電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号は負の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４に入力される。
【００７９】
上記１次遅れ回路１４の出力は、遅れ時定数Ｔに従ってゼロから負へ変化し、その変化速度は入力信号、すなわち電圧差分信号よりも遅いため、入力信号に比べて値は大きい状態になる。
【００８０】
この１次遅れ回路１４の出力値と電圧差分信号が最大値選択回路１７により比較され、１次遅れ回路１４を介した値が選択されて交流電圧制御回路６へ与えられる。
【００８１】
一方、電圧検出値Ｖacが定常状態から低下した場合は、電圧差分信号は正の値に変化し、入力信号、すなわち電圧差分信号よりも変化が遅いため、入力信号に比べて値は小さい状態になる。
【００８２】
この１次遅れ回路１４の出力値と電圧差分信号が最大値選択回路１７により比較され、１次遅れ回路１４を介さない変化速度の速い電圧差分信号が選択されて交流電圧制御回路６へ与えられる。
【００８３】
従って、入力信号の正負動作方向により、交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００８４】
このように第６の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合には指令値との偏差分が１次遅れ回路１４を介さないで交流電圧制御回路６に入力されるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対し、交流電圧が上昇した場合には１次遅れ回路１４を介した信号が交流電圧制御回路６に入力されることによって、制御動作が緩やかになる。
【００８５】
これにより、例えば負荷に充分な電力を供給するために電圧低下を確実に抑制したいが電圧上昇に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００８６】
上記第６の実施形態では、最大値選択回路１７を設けて１次遅れ回路１４の出力値と電圧差分信号の値の大きい方を選択する場合について述べたが、この最大値選択回路１７の代えて最小値選択回路を設けることにより、交流電圧Ｖacが上昇した場合と低下した場合の電圧制御の応答速度を前述と逆の特性にすることができる。
【００８７】
これにより、例えば機器の保護のために過電圧を確実に抑制したいが電圧低下に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００８８】
（第７の実施形態）
図９は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第７の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００８９】
図９に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が第１の１次遅れ回路１４および第２の１次遅れ回路１５にそれぞれ入力され、これら両１次遅れ回路１４，１５の出力が最大値選択回路１７に入力される。この最大値選択回路１７は、２つの入力信号のうち大きい方の値を出力し、比例積分回路等で構成される交流電圧制御回路６に与える以外は図１の実施形態と同じである。
【００９０】
次に上記制御系の作用について述べる。
【００９１】
いま、第１の１次遅れ回路１４ｂの時定数Ｔ１が第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２より大きな値に設定されているものとする。
【００９２】
図９に示す制御系において、定常状態から交流電圧検出値Ｖacが低下すると電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号は正の値に変化し、第１の１次遅れ回路１４および第２の１次遅れ回路１５の出力も正方向へ変化する。このとき、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値が第１の１次遅れ回路１４のそれよりも変化速度が早く、第１の１次遅れ回路１４の出力値よりも大きな値となる。そのため、最大値選択回路１７では、第２の１次遅れ回路１５の出力が選択される。
【００９３】
一方、電圧検出値Ｖacが上昇した場合は、電圧差分信号は負方向に変化し、第１の１次遅れ回路１４および第２の１次遅れ回路１５の出力も負方向へ変化するが、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値が第１の１次遅れ回路１４のそれより変化速度が早く、第１の１次遅れ回路１４の出力値よりも小さな値となるため、最大値選択回路１７では第１の１次遅れ回路１４の出力が選択される。
【００９４】
従って、入力信号が正方向に動作する場合は第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２、入力信号が負方向に動作する場合は第１の１次遅れ回路１４の時定数Ｔ１により応答速度が決まり、入力信号の正負により交流電圧制御回路６に入力される信号の動作速度が変化することになる。
【００９５】
このように第７の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合と上昇した場合とで、２つの１次遅れ回路の時定数により制御出力の応答速度を変えることができる。
【００９６】
これにより、第１の実施形態と同様に系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【００９７】
上記第７の実施形態では、最大値選択回路１７を設けて第１の１次遅れ回路１４および第２の１次遅れ回路１５の出力値の大きい方を選択する場合について述べたが、この最大値選択回路１７の代えて最小値選択回路を設けることにより、交流電圧Ｖacが上昇した場合と低下した場合の電圧制御の応答速度を前述と逆の特性にすることができる。
【００９８】
（第８の実施形態）
図１０は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第８の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【００９９】
図１０に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が１次遅れ回路１４ａに入力されると共に、不感帯回路１８にそれぞれ入力される。上記１次遅れ回路１４ａには下限リミッタが設けられ、この下限リミッタに不感帯回路１８の出力値が下限リミット値として与えられ、１次遅れ回路１４ａの出力を比例積分回路等で構成される交流電圧制御回路６に入力する以外は図１の実施形態と同じである。
【０１００】
ここで、上記不感帯回路１８は、図１１に示すように入力値が負の値の場合と、あらかじめ設定した不感帯値ＶＤよりも大きい場合には、入力値と等しい値が出力され、また入力値が正でゼロから不感帯値ＶＤの範囲内にある場合はゼロ出力となる入出力特性を有している。
【０１０１】
次に上記制御系の作用について述べる。
【０１０２】
図１０に示す制御系において、定常状態から交流電圧検出値Ｖacが上昇し、電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号が負の値になった場合の動作は、図１に示す第１の実施形態と同等の動作をする。すなわち、図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、交流電圧制御回路６へ入力される信号は電圧差分信号に対し１次遅れ回路１４を介した値となる。
【０１０３】
一方、交流電圧検出値Ｖacが低下し、電圧指令値Ｖrefとの電圧差分信号ΔＶ、すなわち１次遅れ回路１４ａの入力値が正の値になった場合には、次のような動作となる。
【０１０４】
図１２および図１３は、電圧差分信号ΔＶが不感帯ＶＤより大きい場合と小さい場合の各部の入出力波形図を示すものである。
【０１０５】
まず、電圧差分信号ΔＶが不感帯値ＶＤより大きい場合の動作を図１２（ａ）〜（ｄ）により説明する。
【０１０６】
図１２（ｃ）に示す不感帯回路１８の出力値は、図１２（ａ）に示す１次遅れ回路１４の入力信号と等しく正の値ΔＶであり、その値が１次遅れ回路１４の下限リミット値となる。
【０１０７】
１次遅れ回路１４の出力は、図１２（ｂ）に示すように遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化しようとするが、下限リミット値は遅れなしで正方向に変化するため、結果として得られる出力信号は図１２（ｄ）に示すように下限リミット値、すなわち電圧差分信号ΔＶと同じ値になる。つまり１次遅れ回路を介さないで動作するのと等価である。
【０１０８】
次に電圧差分信号ΔＶが不感帯値ＶＤより大きい場合の動作を図１３（ａ）〜（ｄ）により説明する。
【０１０９】
電圧差分信号ΔＶが正であり、かつ不感帯値ＶＤより小さい場合には、図１３（ｃ）に示すように不感帯回路１８の出力値はゼロであり、１次遅れ回路１４の下限リミット値となる。
【０１１０】
１次遅れ回路１４の出力は、図１３（ｂ）に示すように遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化するが、下限リミット値はゼロであるため出力がリミッタにかかることはない。
【０１１１】
これにより、結果として得られる出力信号は、図１３（ｄ）に示すように１次遅れ回路１４を介した値となる。
【０１１２】
従って、入力信号が正で不感帯値ＶＤより大きくなった場合、すなわち電圧検出値が大きく低下した場合のみ、交流電圧制御回路６に対して１次遅れ回路を介さない信号が入力され、高速の電圧制御が行われることになる。
【０１１３】
このように第８の実施形態では、交流電圧Ｖacが大きく低下した場合には指令値との偏差分が１次遅れ回路１４ａを介さないで交流電圧制御回路６に入力されるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対し、交流電圧が上昇した場合や低下幅が小さい場合には１次遅れ回路を介した信号が交流電圧制御回路６に入力されることによって、制御動作が緩やかになる。これにより、大幅な電圧低下を確実に抑制したいが、それ以外は緩やかな電圧制御が求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１１４】
上記第８の実施形態では、不感帯回路１８の出力を下限リミッタが設けられた１次遅れ回路１４の下限リミット値として入力したが、第２の実施形態と同様に上限リミッタを設けた１次遅れ回路１４ｂに対して不感帯回路１８の出力を上限リミット値として入力し、かつ不感帯回路１８の入出力特性を図１１とは逆に負側で出力ゼロの領域があるように設定すれば、交流電圧Ｖacが大幅に上昇した場合のみ高速に動作する電圧制御特性を得ることができる。
【０１１５】
（第９の実施形態）
図１４は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第９の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【０１１６】
図１４に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が入力され、この差分をゼロに近づけるよう動作する比例積分回路等で構成された交流電圧制御回路６の出力を下限リミッタが設けられた１次遅れ回路１４ａに入力すると共に、下限リミッタに下限リミット値として入力し、この１次遅れ回路１４ａの出力を無効電流指令値Ｉqrefする以外は図１の実施形態と同じである。
【０１１７】
次に上記制御系の作用について述べる。
【０１１８】
図１４に示す制御系において、交流電圧制御回路６は比例積分回路等で構成されているので、交流電圧検出値が低下して入力信号である電圧差分値が正になった場合は出力も正方向に変化し、また交流電圧検出値が上昇して入力信号が負になった場合には出力も負方向に変化する。
【０１１９】
この信号に対する１次遅れ回路１４ａの出力の動きは、図２および図３で説明した第１の実施形態と同等である。すなわち、電圧低下時は交流電圧制御回路６の出力がそのまま無効電流指令値Ｉqrefとして使用され、電圧上昇時は交流電圧制御回路６の出力に対して１次遅れ回路１４を介した値が無効電流指令値Ｉqrefとして使用される。これにより、電圧低下時と上昇時とで無効電流指令値Ｉqrefの応答速度が変化する。
【０１２０】
このように第９の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合には交流電圧制御回路６の出力が１次遅れ回路１４ａを介さないで無効電流指令値Ｉqrefとなるため、交流電圧制御が高速に行われ、また交流電圧Ｖacが上昇した場合には１次遅れ回路１４ａを介した信号が無効電流指令値Ｉqrefとなることにって、制御動作が緩やかになる。
【０１２１】
これにより、例えば負荷に充分な電力を供給するために電圧低下を確実に抑制したいが電圧上昇に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１２２】
上記第９の実施形態では、交流電圧制御回路６の出力信号を１次遅れ回路１４ａの下限リミッタに下限リミット値として入力するようにしたが、第２の実施形態と同様に上限リミッタを設けた１次遅れ回路１４ｂに代えて上限リミット値として入力すれば、交流電圧Ｖacが上昇した場合と低下した場合の電圧制御の応答速度を上記実施形態とは逆の特性にすることができる。
【０１２３】
これにより、例えば機器の保護のために過電圧を確実に抑制したいが電圧低下に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１２４】
また、下限又は上限リミッタを設けた１次遅れ回路１４ａ，１４ｂに代えて第６の実施形態で述べた１次遅れ回路１４と最大値選択回路１７又は最小値選択回路を設け、この最大値選択回路１７又は最小値選択回路に交流電圧制御回路６の出力信号と、その信号に対して１次遅れ回路を介した信号を入力する構成としても、前述した実施形態と同等の特性および効果を得ることができる。
【０１２５】
（第１０の実施形態）
図１５は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１０の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【０１２６】
図１５に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が入力され、この差分をゼロに近づけるよう動作する比例積分回路等で構成された交流電圧制御回路６の出力を時定数の異なる第１の１次遅れ回路１４ａおよび第２の１次遅れ回路１５にそれぞれ入力する。第１の１次遅れ回路１４ａには下限リミッタが設けられ、第２の１次遅れ回路１５の出力が第１の１次遅れ回路１４ａの下限リミッタに下限リミット値として入力され、この第１の１次遅れ回路１４ａの出力を無効電流指令値Ｉqrefとする以外は図１の実施形態と同じである。
【０１２７】
次に上記制御系の作用について述べる。
【０１２８】
図１５に示す制御系において、交流電圧制御回路６は比例積分回路等で構成されているので、交流電圧検出値が低下して入力信号である電圧差分値が正になった場合は出力も正方向に動作し、また交流電圧検出値が上昇して入力信号が負になった場合には出力も負方向に動作する。
【０１２９】
この信号に対する１次遅れ回路１４ａの出力の動きは、図５に示す第３の実施形態と同様である。すなわち、第１の１次遅れ回路１４ａの時定数Ｔ１を第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２より大きな値に設定した場合には、電圧検出値Ｖacが低下すると、交流電圧制御回路６の出力信号は正の値に変化し、１次遅れ回路１４ａおよび１次遅れ回路１５の出力も正方向へ変化する。しかし、このとき時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値の方の変化速度が早く、第１の１次遅れ回路１４ａの出力値よりも大きな値となる。
【０１３０】
この値が１次遅れ回路１４ａの下限リミット値として使用されているため、結果として得られる出力信号は下限リミット値、すなわち第２の１次遅れ回路１５の出力と同じ値になる。
【０１３１】
一方、電圧検出値Ｖacが上昇した場合は、交流電圧制御回路６の出力信号は負方向に変化し、１次遅れ回路１４ａおよび１次遅れ回路１５の出力も負方向へ変化するが、時定数の小さい第２の１次遅れ回路１５の出力値の方の変化速度が早く、第１の１次遅れ回路１４ａの出力値よりも小さな値となるため、１次遅れ回路１４ａの出力が下限リミットにかかることはなく、結果として第１の１次遅れ回路１４ａの出力がそのまま最終出力として得られる。
【０１３２】
従って、入力信号が正方向に動作する場合は第２の１次遅れ回路１５の時定数Ｔ２、入力信号が負方向に動作する場合は第１の１次遅れ回路１４ａの時定数Ｔ１により応答速度が決まり、入力信号の正負により無効電流指令値Ｉqrefの動作速度が変化することになる。
【０１３３】
このように第１０の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合と上昇した場合とで、２つの１次遅れ回路の時定数により制御出力の応答速度を変えることができるので、前述した第３の実施形態と同様に系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１３４】
上記第１０の実施形態では、交流電圧制御回路６の出力信号を１次遅れ回路１４ａの下限リミッタに下限リミット値として入力するようにしたが、第４の実施形態と同様に上限リミッタを設けた１次遅れ回路１４ｂに代えて上限リミット値として入力すれば、交流電圧Ｖacが上昇した場合と低下した場合の電圧制御の応答速度を上記実施形態とは逆の特性にすることができ、交流電圧Ｖacが低下した場合と上昇した場合とで、２つの１次遅れ回路の時定数により制御出力の応答速度を変えることができる。これにより、第４の実施形態と同様に系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１３５】
（第１１の実施形態）
図１６は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１１の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【０１３６】
図１６に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が入力され、この差分をゼロに近づけるよう動作する比例積分回路等で構成された交流電圧制御回路６の出力が１次遅れ回路１４およびリミッタ回路１６にそれぞれ入力されると共に、１次遅れ回路１４の出力がリミッタ回路１６の下限リミッタに下限リミット値として入力され、このリミッタ回路１６の出力を無効電流指令値Ｉqrefとする以外は図１の実施形態と同じである。
【０１３７】
次に上記制御系の作用について述べる。
【０１３８】
図１６に示す制御系において、交流電圧制御回路６は比例積分回路等で構成されているので、交流電圧検出値が低下して入力信号である電圧差分値が正になった場合は出力も正方向に動作し、また交流電圧検出値が上昇して入力信号が負になった場合には出力も負方向に動作する。
【０１３９】
この信号に対するリミッタ回路１６の出力信号の動きは、第５の実施形態と同様である。すなわち、電圧検出値Ｖacが上昇した場合には、交流電圧制御回路６の出力信号は負の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４と増幅率１のリミッタ回路１６に入力される。１次遅れ回路１４の出力は遅れ時定数Ｔに従ってゼロから負へ変化し、この値がリミッタ回路１６の下限リミット値として使用されるため、結果として得られる出力信号は１次遅れ回路１４の出力値と同じになる。
【０１４０】
一方、電圧検出値Ｖacが低下した場合は、交流電圧制御回路６の出力信号は正の値に変化し、その値が１次遅れ回路１４とリミッタ回路１６に与えられるが１次遅れ回路１４の出力は遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化し、リミッタ回路６の出力は遅れなしで正方向に変化するので、出力が下限リミットにかかることはなく、リミッタ回路の入力値がそのまま出力値として現れる。
【０１４１】
従って、入力信号の正負動作方向により、無効電流指令値Ｉqrefの動作速度が変化することになる。
【０１４２】
このように第１１の実施形態では、交流電圧Ｖacが低下した場合には交流電圧制御回路６の出力信号が１次遅れ回路１４を介さないでそのまま無効電流指令値として使用されるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対して交流電圧が上昇した場合には１次遅れ回路１４を介した信号が無効電流指令値となることによって、制御動作が緩やかになる。
【０１４３】
これにより、例えば負荷に充分な電力を供給するために電圧低下を確実に抑制したいが電圧上昇に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１４４】
上記第１１の実施形態では、１次遅れ回路１４の出力をリミッタ回路１６の下限リミット値として入力する場合について述べたが、１次遅れ回路１４の出力をリミッタ回路１６の上限リミット値として入力すれば、交流電圧Ｖacが上昇した場合と低下した場合の電圧制御の応答速度を上記第１１の実施形態とは逆の特性にすることができる。
【０１４５】
これにより、例えば機器の保護のために過電圧を確実に抑制したいが電圧低下に対しては必要以上の動作をしないことが求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１４６】
（第１２の実施形態）
図１７は本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１２の実施形態を示す制御系のブロック図で、ここでは図１と異なる点について述べる。
【０１４７】
図１７に示すように電圧指令値Ｖrefと電圧検出値Ｖacの差分が入力され、この差分をゼロに近づけるよう動作する比例積分回路等で構成された交流電圧制御回路６の出力が１次遅れ回路１４およびリミッタ回路１６にそれぞれ入力されると共に、１次遅れ回路１４の出力が１次遅れ回路１４ａに入力されると共に、不感帯回路１８にそれぞれ入力される。上記１次遅れ回路１４ａには下限リミッタが設けられ、この下限リミッタに不感帯回路１８の出力値が下限リミット値として与えられ、１次遅れ回路１４ａの出力は無効電流指令値Ｉqrefとする以外は図１の実施形態と同じである。
【０１４８】
ここで、上記不感帯回路１８は、第８の実施形態で述べた図１１に示すような入出力特性を有している。すなわち、入力値が負の値の場合と、あらかじめ設定した不感帯値ＶＤよりも大きい場合には、入力値と等しい値が出力され、また入力値が正でゼロから不感帯値ＶＤの範囲内にある場合はゼロ出力となる。
【０１４９】
次に上記制御系の作用について述べる。
【０１５０】
図１７に示す制御系において、電圧検出値Ｖacが上昇し、交流電圧制御回路６の出力信号が負の値になった場合の動作は、図１４に示す第９の実施形態と同様の動作をする。すなわち、無効電流指令値Ｉqrefは交流電圧制御回路６の出力信号に対して１次遅れ回路１４ａを介した値となる。
【０１５１】
また、電圧検出値Ｖacが低下し、交流電圧制御回路６の出力信号が正の値になった場合の動作は、図１２および図１３で説明した第８の実施形態と同様に交流電圧制御回路６の出力信号が不感帯値ＶＤより大きい場合には、不感帯回路１８の出力値は入力値と等しく、その値が１次遅れ回路１４ａの下限リミット値となる。
【０１５２】
この１次遅れ回路１４の出力は遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化しようとするが、下限リミット値は遅れなしで正方向に変化するため、結果として得られる出力信号は下限リミット値と同じ値になる。つまり１次遅れ回路を介さないで動作するのと等価である。
【０１５３】
一方、交流電圧制御回路６の出力信号が正であり、かつ不感帯値ＶＤより小さい場合には、不感帯回路１８の出力値はゼロであり、これが１次遅れ回路１４ａの下限リミット値となる。この１次遅れ回路１４ａの出力は、遅れ時定数Ｔに従ってゼロから正へ変化するが下限リミット値はゼロであるため、出力がリミッタにかかることはない。これにより、結果として得られる出力信号は１次遅れ回路１４ａを介した値となる。
【０１５４】
従って、入力信号が正で不感帯値ＶＤより大きくなった場合、すなわち電圧検出値が大きく低下した場合のみ、無効電流指令値Ｉqrefとして１次遅れ回路１４ａを介さない信号が使用され、高速の電圧制御が行われることになる。
【０１５５】
このように第１２の実施形態では、交流電圧Ｖacが大きく低下した場合には交流電圧制御回路６の出力信号が１次遅れ回路１４ａを介さないで無効電流指令値となるため、交流電圧制御が高速に行われるのに対して、交流電圧が上昇した場合や低下幅が小さい場合には１次遅れ回路１４ａを介した信号が無効電流指令値となることによって、制御動作が緩やかになる。
【０１５６】
これにより、大幅な電圧低下を確実に抑制したいが、それ以外は緩やかな電圧制御が求められるような系統に適用することにより、系統側のニーズにあった交流電圧制御特性を得ることができる。
【０１５７】
上記実施形態では、不感帯回路１８の出力を１次遅れ回路１４ａの下限リミッタに下限リミット値として入力するようにしたが、上限リミッタを設けた１次遅れ回路１４ｂに代えて上限リミット値として入力し、かつ不感帯回路１８の入出力特性を図１１とは逆に負側で出力ゼロの領域があるように設定すれば、交流電圧Ｖacが大幅に上昇した場合のみ高速に動作する電圧制御特性を得ることができる。
【０１５８】
前述した第１の実施形態乃至第１２の実施形態では、本発明の電力系統の電圧制御方法を図１８に示すような電力変換装置に適用した場合であるが、図１９に示すような無効電力補償装置に適用しても前述した各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図２】同実施形態において、１次遅れ回路の入力信号が正方向に変化した場合の各部の入出力波形図。
【図３】同実施形態において、１次遅れ回路の入力信号が負方向に変化した場合の各部の入出力波形図。
【図４】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第２の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図５】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第３の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図６】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第４の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図７】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第５の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図８】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第６の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図９】電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第７の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図１０】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第８の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図１１】同実施形態における不感帯回路の入出力特性図。
【図１２】同実施形態において、１次遅れ回路の入力信号が正方向に変化し、且つ不感帯より大きい場合の各部の入出力波形図。
【図１３】同実施形態において、１次遅れ回路の入力信号が正方向に変化し、且つ不感帯より小さい場合の各部の入出力波形図。
【図１４】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第９の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図１５】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１０の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図１６】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１１の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図１７】本発明の電力変換装置による電力系統の電圧制御方法を説明するための第１２の実施形態を示す制御系のブロック図。
【図１８】従来の電力変換装置による電力系統の交流電圧制御方法を説明するためのシステム構成図。
【図１９】従来の無効電力補償装置による電力系統の交流電圧制御方法を説明するためのシステム構成図。
【符号の説明】
【０１６０】
１……交流母線、２……変圧器、３……自励式変換器、４……直流キャパシタ、５……電圧検出器、６……交流電圧制御回路、７……電流検出器、８……出力電流制御回路、９……パルス発生回路、１０……サイリスタ制御リアクトル、１１……電力用コンデンサ、１２……出力電流制御回路、１３……パルス発生回路、１４，１４ａ，１４ｂ，１５……１次遅れ回路、１６……リミッタ回路、１７……最大値選択回路、１８……不感帯回路、
【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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