JP6901911B2 - Control device for static power compensator - Google Patents
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Description
本発明は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls a static power compensator connected to a power system.
太陽光発電システムなどの分散型電源が電力系統に接続された電力システムが利用されている。このような電力システムでは、適切な制御が行われなければ、電力系統の系統電圧が適正範囲から逸脱するおそれがある。そのため、任意の無効電力を電力系統に流す無効電力補償装置を電力系統に接続することで、系統電圧の適正範囲からの逸脱が抑制されている(例えば、特許文献1参照)。 A power system in which a distributed power source such as a photovoltaic power generation system is connected to a power system is used. In such a power system, if not properly controlled, the system voltage of the power system may deviate from the proper range. Therefore, by connecting a static power compensator for flowing arbitrary reactive power to the power system to the power system, deviation from the proper range of the system voltage is suppressed (see, for example, Patent Document 1).
近年、太陽光発電による発電エネルギーの増加および電力系統に接続される負荷の増加により、無効電力補償装置には、電力系統の電圧制御および力率制御といった基本的な機能の他に、不平衡補償制御、高調波抑制制御など複数の機能を備えることが求められるようになっている。ここで、電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御といった無効電力補償装置に求められる各種制御を実現するための構成については検討の余地がある。 In recent years, due to the increase in energy generated by photovoltaic power generation and the increase in the load connected to the power system, static VAR compensators have not only basic functions such as voltage control and power factor control of the power system, but also imbalance compensation. It is required to have a plurality of functions such as control and harmonic suppression control. Here, there is room for consideration of configurations for realizing various controls required for the static VAR compensator such as voltage control, unbalanced compensation control, and harmonic suppression control.
本発明の目的は、上述した課題を解決し、電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御といった各種の制御を実現することができる無効電力補償装置の制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device for a static power compensator capable of solving the above-mentioned problems and realizing various controls such as voltage control, imbalance compensation control, and harmonic suppression control.
上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置であって、前記無効電力補償装置が出力する無効電流を指示する無効電流指令を出力する電圧大きさ制御器と、前記無効電力補償装置の出力電流の、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧の方向に直交する無効電流成分が、前記無効電流指令に追従するように前記無効電力補償装置を制御する無効電流制御器と、を備え、前記電圧大きさ制御器は、前記連系点電圧の電圧指令と前記連系点電圧の大きさとの偏差を演算する電圧偏差演算器と、前記偏差が所定の不感帯の上限値以上である場合には、前記偏差から前記上限値を引いた値を出力し、前記偏差が前記不感帯の下限値以下である場合には、前記偏差から前記下限値を引いた値を出力し、前記偏差が前記下限値より大きく、前記上限値より小さい場合には、0を出力する電圧不感帯検出器と、前記電圧不感帯検出器の出力が0でない場合には、前記電圧不感帯検出器の出力を比例積分増幅して前記無効電流指令として出力し、前記電圧不感帯検出器の出力が0である場合には、前記無効電流指令を所定の時定数で0に近づける誤差増幅器と、を備える。 In order to solve the above problems, the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention is a control device that controls the ineffective power compensating device connected to the power system, and obtains the ineffective current output by the ineffective power compensating device. The voltage magnitude controller that outputs the instructed invalid current command and the output current of the invalid power compensator are orthogonal to the direction of the interconnection point voltage that is the voltage at the connection point between the power system and the ineffective power compensator. The invalid current component is provided with an invalid current controller that controls the invalid power compensator so that the invalid current component follows the invalid current command, and the voltage magnitude controller includes the voltage command of the interconnection point voltage and the said. A voltage deviation calculator that calculates the deviation from the magnitude of the interconnection point voltage, and when the deviation is equal to or greater than the upper limit of the predetermined dead zone, the deviation is output by subtracting the upper limit from the deviation, and the deviation is output. Is equal to or less than the lower limit of the dead zone, a value obtained by subtracting the lower limit from the deviation is output, and when the deviation is larger than the lower limit and smaller than the upper limit, 0 is output. When the outputs of the dead band detector and the voltage dead band detector are not 0, the output of the voltage dead band detector is proportionally integrated and amplified and output as the invalid current command, and the output of the voltage dead band detector is 0. In some cases, it includes an error amplifier that brings the invalid current command closer to 0 with a predetermined time constant.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置であって、前記無効電力補償装置が出力する無効電流を指示する無効電流指令を出力する電圧大きさ制御器と、前記無効電力補償装置の出力電流の、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧の方向と直交する無効電流成分が、前記無効電流指令に追従するように前記無効電力補償装置を制御する無効電流制御器と、を備え、前記電圧大きさ制御器は、入力された電圧指令に対して一次遅れ処理を行った電圧指令を出力する一次遅れフィルタと、前記一次遅れフィルタから出力された電圧指令と前記連系点電圧の大きさとの偏差を比例積分増幅し、前記無効電流指令として出力する誤差増幅器と、前記誤差増幅器により出力された無効電流指令が、前記無効電流の不感帯の上限値以上である場合には、下限の電圧指令を前記一次遅れフィルタに入力し、前記誤差増幅器により出力された無効電流指令が、前記不感帯の下限値以下である場合には、上限の電圧指令を前記一次遅れフィルタに入力し、前記誤差増幅器により出力された無効電流指令が、前記下限値より大きく、前記上限値より小さい場合には、前記一次遅れフィルタの出力を前記一次遅れフィルタに入力するフィルタ出力切替器と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the control device of the invalid power compensation device according to the present invention is a control device that controls the invalid power compensation device connected to the power system, and the invalid power compensation device outputs the invalid power. Direction of interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point between the power system and the ineffective power compensator, of the output current of the ineffective power compensator and the voltage magnitude controller that outputs the ineffective current command that indicates the current. The voltage magnitude controller includes an invalid current controller that controls the invalid power compensator so that the invalid current component orthogonal to the invalid current component follows the invalid current command, and the voltage magnitude controller receives the input voltage command. A primary lag filter that outputs a voltage command that has undergone primary lag processing, a proportional integral amplification of the deviation between the voltage command output from the primary lag filter and the magnitude of the interconnection point voltage, and output as the invalid current command. When the error amplifier and the invalid current command output by the error amplifier are equal to or larger than the upper limit value of the dead zone of the invalid current, the lower limit voltage command is input to the primary delay filter and output by the error amplifier. When the invalid current command is equal to or less than the lower limit value of the dead band, the upper limit voltage command is input to the primary delay filter, and the invalid current command output by the error amplifier is larger than the lower limit value. If it is smaller than the upper limit value, a filter output switch that inputs the output of the first-order lag filter to the first-order lag filter is provided.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置であって、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、前記連系点電圧を前記電圧位相で回転座標変換して得られる、前記電力系統の周波数で逆方向に回転する直交するxb軸とyb軸とからなるxyb座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値である不平衡電圧ベクトルを出力する不平衡電圧検出器と、前記不平衡電圧ベクトルの前記xyb座標系の各成分を比例積分増幅し、不平衡補償電流指令として出力する不平衡補償電流指令生成器と、前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyb座標系の各成分が、前記不平衡補償電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する不平衡電流制御器と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention is a control device that controls the inactive power compensating device connected to the power system, and is the power system and the ineffective power compensating device. A dq coordinate system consisting of orthogonal d-axis and q-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system by converting the interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point with, with a negative voltage phase. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of components, and a phase adjuster that outputs the voltage phase so that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system. And, the voltage vector of the component of the xyb coordinate system including the orthogonal xb axis and the yb axis which rotate in the opposite direction at the frequency of the power system, which is obtained by converting the interconnection point voltage with the rotational coordinates in the voltage phase. , An unbalanced voltage detector that outputs an unbalanced voltage vector that is an average value in the half cycle, and each component of the xyb coordinate system of the unbalanced voltage vector are proportionally integrated and amplified and output as an unbalanced compensation current command. The unbalanced compensating current command generator and the unbalanced power compensating device are controlled so that each component of the xyb coordinate system of the output current of the unbalanced power compensating device follows each component of the unbalanced compensating current command. It includes a balanced current controller.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置であって、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、前記連系点電圧を前記電圧位相で回転座標変換して得られる、前記電力系統の周波数で逆方向に回転する直交するxb軸とyb軸とからなるxyb座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値である不平衡電圧ベクトルを出力する不平衡電圧検出器と、前記不平衡電圧ベクトルの大きさが、前記不平衡電圧の不感帯の幅未満である場合には、大きさが0の出力電圧ベクトルを出力し、前記不平衡電圧ベクトルの大きさが、前記不感帯の幅以上である場合には、前記不平衡電圧ベクトルと同じ向きで前記不平衡電圧の不感帯の幅の大きさを有するベクトルを出力電圧ベクトルとして出力する不平衡電圧不感帯検出器と、前記出力電圧ベクトルの大きさが0でない場合には、前記出力電圧ベクトルの各成分を比例積分増幅して不平衡補償電流指令として出力し、前記出力電圧ベクトルの大きさが0である場合には、前記不平衡補償電流指令が所定の時定数で0に近づくような不平衡補償電流指令を出力する不平衡補償電流指令生成器と、前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyb座標系の各成分が、前記不平衡補償電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する不平衡電流制御器と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention is a control device that controls the inactive power compensating device connected to the power system, and is the power system and the ineffective power compensating device. A dq coordinate system consisting of orthogonal d-axis and q-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system by converting the interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point with, with a negative voltage phase. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of components, and a phase adjuster that outputs the voltage phase so that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system. And, the voltage vector of the component of the xyb coordinate system including the orthogonal xb axis and the yb axis which rotate in the opposite direction at the frequency of the power system, which is obtained by converting the interconnection point voltage with the rotational coordinates in the voltage phase. , The unbalanced voltage detector that outputs the unbalanced voltage vector which is the average value in the half cycle, and the magnitude when the magnitude of the unbalanced voltage vector is less than the width of the dead zone of the unbalanced voltage. When an output voltage vector of 0 is output and the magnitude of the unbalanced voltage vector is equal to or greater than the width of the dead zone, the width of the dead zone of the unbalanced voltage is large in the same direction as the unbalanced voltage vector. An unbalanced voltage dead zone detector that outputs a vector having a value as an output voltage vector, and if the magnitude of the output voltage vector is not 0, each component of the output voltage vector is proportionally integrated and amplified to compensate for the unbalanced compensation current. It is output as a command, and when the magnitude of the output voltage vector is 0, the unbalance compensation current command outputs an unbalance compensation current command so that the unbalance compensation current command approaches 0 with a predetermined time constant. An unbalanced current controller that controls the unbalanced power compensator so that each component of the xyb coordinate system of the output current of the unbalanced power compensator follows each component of the unbalanced compensating current command. , Equipped with.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置であって、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、前記連系点電圧を、前記電圧位相のn(nは6の倍数±1)倍の角度で回転座標変換して得られる前記電力系統の周波数のn倍の周波数で回転する直交するxn軸とyn軸とからなるxyn座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電圧ベクトルを出力する高調波電圧検出器と、前記n次高調波電圧ベクトルの各成分を比例積分増幅して、n次高調波抑制電流指令として出力する高調波抑制電流指令生成器と、前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyn座標系の各成分が、前記n次高調波抑制電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する高調波電流制御器と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention is a control device that controls the inactive power compensating device connected to the power system, and is the power system and the ineffective power compensating device. A dq coordinate system consisting of orthogonal d-axis and q-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system by converting the interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point with, with a negative voltage phase. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of components, and a phase adjuster that outputs the voltage phase so that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system. And the orthogonal xn that rotates at a frequency n times the frequency of the power system obtained by converting the interconnection point voltage at an angle of n (n is a multiple of 6 ± 1) times the voltage phase. Each of the harmonic voltage detector that outputs the nth harmonic voltage vector, which is the average value in the half cycle of the voltage vector of the component of the xyn coordinate system consisting of the axis and the yn axis, and the nth harmonic voltage vector. Each component of the xyn coordinate system of the output current of the ineffective power compensator and the harmonic suppression current command generator that proportionally integrates and amplifies the components and outputs them as the nth harmonic suppression current command is the nth harmonic. A harmonic current controller that controls the ineffective power compensator so as to follow each component of the suppression current command is provided.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、電力系統に接続される無効電力補償装置を制御する制御装置であって、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、前記連系点電圧を、前記電圧位相のn(nは6の倍数±1)倍の角度で回転座標変換して得られる前記電力系統の周波数のn倍の周波数で回転する直交するxn軸とyn軸とからなるxyn座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電圧ベクトルを出力する高調波電圧検出器と、前記n次高調波電圧ベクトルの大きさが、前記n次高調波電圧の不感帯の幅未満である場合には、大きさが0の出力電圧ベクトルを生成し、前記n次高調波電圧ベクトルの大きさが、前記n次高調波電圧の不感帯の幅以上である場合には、前記n次高調波電圧ベクトルと同じ向きで前記n次高調波電圧の所定の不感帯の大きさを有するベクトルを前記n次高調波電圧ベクトルから減算して出力電圧ベクトルとして出力する不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器と、前記出力電圧ベクトルの大きさが0でない場合には、前記出力電圧ベクトルの各成分を比例積分増幅してn次高調波抑制電流指令として出力し、前記出力電圧ベクトルの大きさが0である場合には、前記n次高調波抑制電流指令が所定の時定数で0に近づくようなn次高調波抑制電流指令を出力するn次高調波抑制電流指令生成器と、前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyn座標系の各成分が、前記n次高調波抑制電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する高調波電流制御器と、を備える。 Further, in order to solve the above problems, the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention is a control device that controls the inactive power compensating device connected to the power system, and is the power system and the ineffective power compensating device. A dq coordinate system consisting of orthogonal d-axis and q-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system by converting the interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point with, with a negative voltage phase. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of components, and a phase adjuster that outputs the voltage phase so that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system. And the orthogonal xn that rotates at a frequency n times the frequency of the power system obtained by converting the interconnection point voltage at an angle of n (n is a multiple of 6 ± 1) times the voltage phase. A harmonic voltage detector that outputs the nth harmonic voltage vector, which is the average value in the half cycle of the voltage vector of the component of the xyn coordinate system consisting of the axis and the yn axis, and the magnitude of the nth harmonic voltage vector. When is less than the width of the dead zone of the nth harmonic voltage, an output voltage vector having a magnitude of 0 is generated, and the magnitude of the nth harmonic voltage vector is the nth harmonic voltage. If it is equal to or greater than the width of the dead band, a vector having the size of the predetermined dead band of the nth harmonic voltage in the same direction as the nth harmonic voltage vector is subtracted from the nth harmonic voltage vector. The nth harmonic voltage vector generator with a dead band that outputs as an output voltage vector, and when the magnitude of the output voltage vector is not 0, each component of the output voltage vector is proportionally integrated and amplified to suppress the nth harmonic. It is output as a current command, and when the magnitude of the output voltage vector is 0, the nth harmonic suppression current command is output so that the nth harmonic suppression current command approaches 0 with a predetermined time constant. The ineffective power compensator so that each component of the xyn coordinate system of the output current of the nth harmonic suppression current command and the output current of the ineffective power compensator follows each component of the nth harmonic suppression current command. It is equipped with a harmonic current controller that controls the voltage.
また、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置において、前記高調波電流制御器は、前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyn座標系の各成分の電流ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電流ベクトルを出力するn次高調波電流検出器と、前記n次高調波抑制電流指令の各成分と、前記n次高調波電流ベクトルの各成分との偏差を比例積分増幅して出力するxyn座標系積分器と、前記n次高調波抑制電流指令を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電流変換器と、前記xyn座標系積分器の出力を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電圧変換器と、を備え、前記無効電力補償装置の出力電流の前記dq座標系の各成分を検出して出力する電流検出器と、前記n次高調波dq座標電流変換器の出力の各成分と、前記電流検出器の出力の各成分との偏差を比例積分増幅して出力するdq座標電流制御器と、前記高調波電流制御器の出力と、前記dq座標電流制御器の出力との和を前記無効電力補償装置の出力電圧の指令値として出力する電圧指令演算器と、をさらに備えることが好ましい。 Further, in the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention, the harmonic current controller is an average value of the current vectors of the output currents of the ineffective power compensating devices for each component of the xyn coordinate system in the half cycle. The deviation between the nth harmonic current detector that outputs the nth harmonic current vector, each component of the nth harmonic suppression current command, and each component of the nth harmonic current vector is proportionally integrated and amplified. The xyn coordinate system integrator, the nth harmonic dq coordinate current converter that converts the nth harmonic suppression current command into the components of the dq coordinate system and outputs the nth harmonic, and the xyn coordinate system integrator. The nth harmonic dq coordinate voltage converter that converts the output into the components of the dq coordinate system and outputs the output is provided, and each component of the dq coordinate system of the output current of the ineffective power compensator is detected and output. A dq coordinate current controller that proportionally integrates and amplifies the deviation between each component of the output of the current detector, the nth harmonic dq coordinate current converter, and each component of the output of the current detector, and outputs the current controller. It is preferable to further include a voltage command calculator that outputs the sum of the output of the harmonic current controller and the output of the dq coordinate current controller as a command value of the output voltage of the ineffective power compensator.
また、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置において、前記無効電力補償装置は、指令値に従った電圧を出力する三相電力変換器と、前記三相電力変換器の出力に一端が接続された変換器側リアクトルと、前記変換器側リアクトルの他端に接続された接続されたフィルタコンデンサと、一端が前記フィルタコンデンサの一端に接続され、他端が前記電力系統に接続された系統側リアクトルまたは変圧器と、を備え、前記高調波電流制御器は、前記フィルタコンデンサの電圧であるフィルタ電圧を検出するフィルタ電圧検出器と、前記コンデンサ電圧に基づき、前記フィルタコンデンサを流れる電流を推定するコンデンサ電流推定器と、前記n次高調波抑制電流指令を前記電流により補正して、前記変換器側リアクトルに流れる電流であるリアクトル電流を指示するリアクトル電流指令を生成して出力する高調波電流指令補正器と、前記リアクトル電流の前記xyn座標系の各成分の電流ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電流ベクトルを出力するn次高調波電流検出器と、前記n次高調波抑制電流指令の各成分と、前記n次高調波電流ベクトルの各成分との偏差を比例積分増幅して出力するxyn座標系積分器と、前記n次高調波抑制電流指令を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電流変換器と、前記xyn座標系積分器の出力を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電圧変換器と、を備え、前記無効電力補償装置の出力電流の前記dq座標系の各成分を検出して出力する電流検出器と、前記n次高調波dq座標電流変換器の出力の各成分と、前記電流検出器の出力の各成分との偏差を比例積分増幅して出力するdq座標電流制御器と、前記高調波電流制御器の出力と、前記dq座標電流制御器の出力との和を前記無効電力補償装置の出力電圧の指令値として出力する電圧指令演算器と、を備えることが好ましい。 Further, in the control device of the ineffective power compensating device according to the present invention, the inactive power compensating device is connected to a three-phase power converter that outputs a voltage according to a command value and one end to the output of the three-phase power converter. The converter side reactor, the connected filter capacitor connected to the other end of the converter side reactor, and the system side where one end is connected to one end of the filter capacitor and the other end is connected to the power system. The harmonic current controller includes a reactor or a transformer, and the harmonic current controller estimates a current flowing through the filter capacitor based on the filter voltage detector that detects the filter voltage that is the voltage of the filter capacitor and the capacitor voltage. Harmonic current command that corrects the capacitor current estimator and the nth harmonic suppression current command with the current, and generates and outputs a reactor current command that indicates the reactor current that is the current flowing through the converter side reactor. A corrector, an nth harmonic current detector that outputs an nth harmonic current vector that is an average value in the half cycle of the current vector of each component of the xyn coordinate system of the reactor current, and the nth harmonic The xyn coordinate system integrator that proportionally integrates and amplifies the deviation between each component of the wave suppression current command and each component of the nth harmonic current vector and outputs the deviation, and the dq coordinate system that outputs the nth harmonic suppression current command. The nth harmonic dq coordinate current converter that converts and outputs the components of the dq coordinate system, and the nth harmonic dq coordinate voltage converter that converts the output of the xyn coordinate system integrator into the components of the dq coordinate system and outputs it. A current detector that detects and outputs each component of the dq coordinate system of the output current of the ineffective power compensator, each component of the output of the nth harmonic dq coordinate current converter, and the current. The ineffective power is the sum of the dq coordinate current controller that proportionally integrates and amplifies the deviations from each component of the detector output, the output of the harmonic current controller, and the output of the dq coordinate current controller. It is preferable to include a voltage command calculator that outputs as a command value of the output voltage of the compensator.
また、本発明に係る無効電力補償装置の制御装置において、前記無効電力補償装置は、
指令値に従った電圧を出力する三相電力変換器と、前記三相電力変換器の出力に一端が接続された変換器側リアクトルと、前記変換器側リアクトルの他端に接続された接続されたフィルタコンデンサと、一端が前記フィルタコンデンサの一端に接続され、他端が前記電力系統に接続された系統側リアクトルまたは変圧器と、を備え、前記フィルタコンデンサの電圧であるフィルタ電圧の大きさから、前記変圧器による電圧降下分を補正し、前記連系点電圧として出力する電圧補正器をさらに備えることが好ましい。
Further, in the control device of the static power compensator according to the present invention, the static VAR compensator is
A three-phase power converter that outputs a voltage according to a command value, a converter-side reactor whose one end is connected to the output of the three-phase power converter, and a connection that is connected to the other end of the converter-side reactor. From the magnitude of the filter voltage, which is the voltage of the filter capacitor, the filter capacitor is provided with a system-side reactor or transformer whose one end is connected to one end of the filter capacitor and the other end is connected to the power system. It is preferable to further include a voltage corrector that corrects the voltage drop due to the transformer and outputs the voltage as the interconnection point voltage.
本発明に係る無効電力補償装置の制御装置によれば、電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御といった各種の制御を実現することができる。 According to the control device of the static power compensator according to the present invention, various controls such as voltage control, imbalance compensation control, and harmonic suppression control can be realized.
以下、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る制御装置10の構成の一例を示す図である。本実施形態に係る制御装置10は、電力系統1に接続され、電力系統1の系統電圧を調整する無効電力補償装置2を制御するものである。無効電力補償装置2は、例えば、入力される電圧指令に従い三相電圧を出力する三相電力変換器で構成される。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the
図1に示す制御装置10は、連系点電圧検出器11と、電流検出器12と、電圧大きさ検出器13と、電圧大きさ制御器14と、dq座標電圧変換器15と、位相調整器16と、不平衡電圧検出器17と、不平衡電圧制御器18と、高調波電圧検出器19と、高調波電圧制御器20と、高調波電流制御器21と、dq座標電流制御器22と、dq座標電圧指令演算器23とを備える。
The
連系点電圧検出器11は、電力系統1と無効電力補償装置2との接続点の電圧である連系点電圧を検出し、検出結果を電圧大きさ検出器13、dq座標電圧変換器15、不平衡電圧検出器17および高調波電圧検出器19に出力する。
The interconnection
電流検出器12は、無効電力補償装置2の出力電流iαβを検出し、検出結果を高調波電流制御器21およびdq座標電流制御器22に出力する。
The
電圧大きさ検出器13は、連系点電圧検出器11により検出された連系点電圧の大きさVlを以下の式(1)に基づき演算し、得られた連系点電圧の大きさVlを電圧大きさ制御器14に出力する。なお、式(1)において、vαは連系点電圧のα軸成分であり、vbは連系点電圧のβ軸成分である。
The voltage magnitude detector 13 calculates the magnitude V l of the interconnection point voltage detected by the interconnection
電圧大きさ制御器14は、連系点電圧の方向に直交する無効電流成分を指示する(無効電力補償装置2が出力する無効電流を指示する)無効電流指令iqfrを生成する。ここで、電圧大きさ制御器14は、電圧大きさ検出器13から出力された連系点電圧の大きさVlが所定値になるように無効電流指令iqfrを生成する。電圧大きさ制御器14は、生成した無効電流指令iqfrをdq座標電流制御器22に出力する。
The
図2は、電圧大きさ制御器14の構成の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
図2に示す電圧大きさ制御器14は、電圧偏差演算器141と、電圧不感帯検出器142と、誤差増幅器143とを備える。
The
電圧偏差演算器141は、連系点電圧の電圧指令である連系点電圧指令vrefから連系点電圧の大きさVlを減算して偏差verrを取得し、取得した偏差verrを電圧不感帯検出器142に出力する。
The
電圧不感帯検出器142は、電圧偏差演算器141から出力された偏差verrを用いて、以下の式(2)に基づき、不感帯電圧vdzを誤差増幅器143に出力する。なお、式(2)において、vdzHは、系統電圧の電圧制御を行わない不感帯の上限値である。また、vdzLは、系統電圧の電圧制御を行わない不感帯の下限値である。
The voltage
式(2)から明らかなように、電圧不感帯検出器142は、偏差verrが所定の不感帯(偏差verrに応じた電圧制御を行わない偏差verrの範囲)の上限値vdzH以上である場合には、偏差verrから不感帯の上限値vdzHを引いた値を不感帯電圧vdzとして出力する。また、電圧不感帯検出器142は、偏差verrが所定の不感帯の下限値vdzL以下である場合には、偏差verrから不感帯の下限値vdzLを引いた値を不感帯電圧vdzとして出力する。また、電圧不感帯検出器142は、偏差verrが不感帯の下限値vdzLより大きく、上限値vdzHより小さいには、不感帯電圧vdzとして0を出力する。
As is clear from the equation (2), in the voltage
誤差増幅器143は、電圧不感帯検出器142の出力(不感帯電圧vdz)が0でない場合には、電圧不感帯検出器142の出力を比例積分増幅して無効電流指令iqfrとしてdq座標電流制御器22に出力する。誤差増幅器143は、電圧不感帯検出器142の出力が0である場合には、無効電流指令iqfrが所定の時定数で0に近づくような無効電流指令iqfrを生成し、dq座標電流制御器22に出力する。
When the output of the voltage dead band detector 142 (dead band voltage v dz ) is not 0, the
図3は、誤差増幅器143の構成の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
図3に示す誤差増幅器143は、ゲイン増幅器301と、一次遅れフィルタ302と、加算器303と、出力切替器304とを備える。
The
ゲイン増幅器301は、電圧不感帯検出器142の出力(不感帯電圧vdz)をkp倍して加算器303に出力する。
The
一次遅れフィルタ302は、以下の式(3)に示される伝達関数G1で表されるフィルタである。式(3)において、sはラプラス演算子であり、Tiは積分時間である。また、Aは、出力切替器304の出力に応じて切り替えられる値である。
The first-
一次遅れフィルタ302は、無効電流指令iqfrに対して伝達関数G1によるフィルタ処理(一次遅れ処理)を施して、加算器303に出力する。
The first-
加算器303は、ゲイン増幅器301の出力(kp倍された不感帯電圧vdz)と、一次遅れフィルタ302の出力との和を、無効電流指令iqfrとして出力する。
The
出力切替器304は、電圧不感帯検出器142から出力された不感帯電圧vdzが0である場合には、AとしてゲインKを出力し、不感帯電圧vdzが0でない場合には、Aとして0を出力する。
The output switch 304 outputs a gain K as A when the dead band voltage v dz output from the voltage
したがって、図3に示す誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0でない場合には、不感帯電圧vdzを比例積分増幅して、無効電流指令iqfrとして出力する。また、誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0である場合には、時定数Tl=Ti/Kで無効電流指令iqfrが0に近づくようにする。なお、時定数Tlは、無効電流指令iqfrが0に近づく際の応答速度を示す。
Therefore, when the dead band voltage v dz is not 0, the
誤差増幅器143の構成は、図3に示す構成に限られるものではない。図4は、誤差増幅器143の構成の他の一例を示す図である。なお、図4において、図3と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
The configuration of the
図4に示す誤差増幅器143は、ゲイン増幅器301と、一次遅れフィルタ302aと、加算器303aと、出力切替器304aと、乗算器305とを備える。
The
出力切替器304aは、電圧不感帯検出器142から出力された不感帯電圧vdzが0である場合には、ゲインKを乗算器305に出力し、不感帯電圧vdzが0でない場合には、1を乗算器305に出力する。
The
乗算器305は、出力切替器304aの出力(ゲインKまたは1)と、無効電流指令iqfrとを乗算した値を一次遅れフィルタ302aに出力する。
The
一次遅れフィルタ302aは、伝達関数G=1/(1+sTi)で表されるフィルタである。一次遅れフィルタ302aは、無効電流指令iqfrに対して伝達関数Gによるフィルタ処理(一次遅れ処理)を施して、加算器303aに出力する。
The first-
加算器303aは、ゲイン増幅器301の出力(kp倍された不感帯電圧vdz)と、フィルタ302aの出力との和を無効電流指令iqfrとして出力する。
The
したがって、図4に示す誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0でない場合には、不感帯電圧vdzを比例積分増幅して、無効電流指令iqfrとして出力する。また、誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0である場合には、時定数Tl=Ti/(1−K)で無効電流指令iqfrが0に近づくようにする。
Therefore, when the dead band voltage v dz is not 0, the
図5は、誤差増幅器143の構成の他の一例を示す図である。なお、図5において、図3と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 5 is a diagram showing another example of the configuration of the
図5に示す誤差増幅器143は、ゲイン増幅器301と、一次遅れフィルタ302b−1,302b−2と、加算器303bと、出力切替器304bとを備える。
The
一次遅れフィルタ302b−1は、伝達関数G=1/(1+sTi)で表されるフィルタである。一次遅れフィルタ302b−1は、無効電流指令iqfrが入力され、入力(無効電流指令iqfr)に対して伝達関数G=1/(1+sTi)によるフィルタ処理(一次遅れ処理)を施して、出力切替器304bに出力する。
The first-
一次遅れフィルタ302b−2は、伝達関数G=1/(1+sTf)で表されるフィルタである。ここで、Tfは時定数である。一次遅れフィルタ302b−2は、0が入力され、入力に対して伝達関数G=1/(1+sTf)によるフィルタ処理(一次遅れ処理)を施して、出力切替器304bに出力する。
The first-
出力切替器304bは、電圧不感帯検出器142から出力された不感帯電圧vdzが0でない場合には、一次遅れフィルタ302b−1の出力を加算器303bに出力する。不感帯電圧vdzが0になると、出力切替器304bの入力は、不感帯電圧vdzが0に切り替わった瞬間の無効電流指令iqfrの値にプリセットされる。その後、出力切替器304bは、一次遅れフィルタ302b−2の出力を加算器303bに出力する。その結果、出力切替器304bの出力は、プリセットされた値から時定数Tfで0に近づいていく。
When the dead band voltage v dz output from the voltage
加算器303aは、ゲイン増幅器301の出力(kp倍された不感帯電圧vdz)と、出力切替器304bの出力との和を、無効電流指令iqfrとして出力する。
The
したがって、図5に示す誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0でない場合には、不感帯電圧vdzを比例積分増幅して、無効電流指令iqfrとして出力する。また、誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0である場合には、時定数Tl=Tfで無効電流指令iqfrが0に近づくようにする。
Therefore, when the dead band voltage v dz is not 0, the
図6は、誤差増幅器143の構成の他の一例を示す図である。なお、図6において、図3と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the configuration of the
図6に示す誤差増幅器143は、ゲイン増幅器301と、一次遅れフィルタ302cと、加算器303cと、出力切替器304cと、積分器306とを備える。
The
積分器306は、電圧不感帯検出器142から出力された不感帯電圧vdzを積分して出力切替器304cに出力する。
The integrator 306 integrates the dead band voltage v dz output from the voltage
一次遅れフィルタ302cは、伝達関数G=1/(1+sTf)で表されるフィルタである。一次遅れフィルタ302cは、入力として0が入力され、入力に対して伝達関数G=1/(1+Tfs)によるフィルタ処理(一次遅れ処理)を施して、出力切替器304cに出力する。
The first-
出力切替器304cは、電圧不感帯検出器142から出力された不感帯電圧vdzが0でない場合には、積分器306の出力を加算器303cに出力する。不感帯電圧vdzが0になると、出力切替器304cの入力は、不感帯電圧vdzが0に切り替わった瞬間の無効電流指令iqfrの値にプリセットされる。その後、出力切替器304cは、一次遅れフィルタ302cの出力を加算器303cに出力する。その結果、出力切替器304cの出力は、プリセットされた値から時定数Tfで0に近づいていく。
The
加算器303cは、ゲイン増幅器301の出力(kp倍された不感帯電圧vdz)と、出力切替器304cの出力との和を無効電流指令iqfrとして出力する。
The
したがって、図6に示す誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0でない場合には、不感帯電圧vdzを比例積分増幅して、無効電流指令iqfrとして出力する。また、誤差増幅器143は、不感帯電圧vdzが0である場合には、時定数Tl=Tfで無効電流指令iqfrが0に近づくようにする。
Therefore, when the dead band voltage v dz is not 0, the
なお、図4に示す誤差増幅器143においては、連系点電圧が定常的に、不感帯の上限値vdzH以上、あるいは、下限値vdzL以下である場合には、補償容量が残っている限り補償を行ってしまい、残補償容量が0もしくは少なくなってしまう。この場合、連系点電圧に瞬時的な変動がさらに生じた場合、補償を行うことができなくなってしまうという問題がある。
In the
このような問題を回避するために、定常的な電力系統1の電圧変動は、電力系統1に直列に接続され、自動的に変圧器のタップを切り替えて電圧を調整する電圧調整装置(SVR:Step Voltage Regulator)で補償し、無効電力補償装置2は、瞬時的な電力系統1の電圧変動の補償に特化するような協調制御が必要である。
In order to avoid such a problem, the steady voltage fluctuation of the
図7は、電圧大きさ制御器14の構成の他の一例を示す図である。図7に示す電圧大きさ制御器14は、上述した協調制御に適したものである。
FIG. 7 is a diagram showing another example of the configuration of the
図7に示す電圧大きさ制御器14は、電流不感帯検出器144と、フィルタ出力切替器145と、一次遅れフィルタ146と、減算器147と、誤差増幅器148とを備える。
The
電流不感帯検出器144は、無効電流指令iqfrが入力され、入力された無効電流指令iqfrが無効電流の不感帯の上限値IqH以上である場合には、−1をフィルタ出力切替器145に出力する。また、電流不感帯検出器144は、無効電流指令iqfrが無効電流の不感帯の下限値IqL以下である場合には、1をフィルタ出力切替器145に出力する。また、電流不感帯検出器144は、無効電流指令iqfrが無効電流の不感帯の下限値IqLより大きく、上限値IqHより小さい場合には、0をフィルタ出力切替器145に出力する。
When the reactive current command i qfr is input and the input reactive current command i qfr is equal to or higher than the upper limit value I qH of the reactive current dead band, the current
フィルタ出力切替器145は、電流不感帯検出器144の出力が1である場合には、上限の電圧指令VHを一次遅れフィルタ146に出力する。また、フィルタ出力切替器145は、電流不感帯検出器144の出力が−1である場合には、下限の電圧指令VLを一次遅れフィルタ146に出力する。また、フィルタ出力切替器145は、電流不感帯検出器144の出力が0である場合には、一次遅れフィルタ146の出力を一次遅れフィルタ146に入力する。すなわち、フィルタ出力切替器145は、無効電流指令iqfrが、無効電流の不感帯の上限値IqH以上である場合には、下限の電圧指令VLを一次遅れフィルタ146に入力する。また、フィルタ出力切替器145は、無効電流指令iqfrが、無効電流の不感帯の下限値IqL以下である場合には、上限の電圧指令VHを一次遅れフィルタ146に入力する。また、フィルタ出力切替器145は、無効電流指令iqfrが、不感帯の上限値IqHより小さく、不感帯の下限値IqLより大きい場合には、一次遅れフィルタ146の出力を一次遅れフィルタ146に入力する。
When the output of the current
一次遅れフィルタ146は、伝達関数G=1/(1+sTv)で表されるフィルタである。ここで、Tvは時定数である。一次遅れフィルタ146は、フィルタ出力切替器145から電圧指令が入力され、入力された電圧指令に対して伝達関数Gによるフィルタ処理(一次遅れ処理)を施して電圧指令を生成する。一次遅れフィルタ146は、生成した電圧指令をフィルタ出力切替器145および減算器147に出力する。すなわち、一次遅れフィルタ146は、入力された電圧指令に対して一次遅れ処理を行った電圧指令を出力する。
The first-
減算器147は、一次遅れフィルタ146から出力された電圧指令から連系点電圧の大きさvlを減算した偏差を演算し、演算した偏差を誤差増幅器148に出力する。
The subtractor 147 calculates a deviation obtained by subtracting the magnitude v l of the interconnection point voltage from the voltage command output from the first-
誤差増幅器148は、減算器147から出力された偏差を比例積分増幅し、無効電流指令iqfrとして電流不感帯検出器144およびdq座標電流制御器22に出力する。すなわち、誤差増幅器148は、一次遅れフィルタ146から出力された電圧指令と連系点電圧の大きさvlとの偏差を比例積分増幅し、無効電流指令iqfrとして出力する。
The
図7に示す電圧大きさ制御器14によれば、無効電流指令iqfrが、無効電流の不感帯の上限値IqH以上である場合には、下限の電圧指令VL(電圧指令として設定可能な下限値)に応じた無効電流指令iqfrが生成される。また、無効電流指令iqfrが、無効電流の不感帯の下限値IqL以下である場合には、上限の電圧指令VH(電圧指令として設定可能な上限値)に応じた無効電流指令iqfrが生成される。そのため、無効電流指令iqfrが無効電流の不感帯を逸脱したときに、無効電流指令iqfrを時定数Tvによって所定の時間で不感帯の範囲内に戻すことができる。つまり、瞬時的な電力系統1の電圧変動を補償することができる。そのため、図7に示す電圧大きさ制御器14は、上述した協調制御に適したものである。
According to the
図1を再び参照すると、dq座標電圧変換器15は、連系点電圧を電圧位相θで負方向に回転座標変換し(負の電圧位相(−θ)で回転座標変換し)、dq座標系の成分の電圧ベクトルVdqとして位相調整器16に出力する。ここで、dq座標系は、電力系統1の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなる座標系である。すなわち、dq座標電圧変換器15は、連系点電圧を、負の電圧位相(−θ)で回転座標変換して、電力系統1の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルVdqとして出力する。
Referring to FIG. 1 again, the dq coordinate
位相調整器16は、電力系統1の周波数の半周期における、dq座標電圧変換器15から出力された電圧ベクトルVdqのq軸成分の平均値が0となるような電圧位相θを決定する。位相調整器16は、決定した電圧位相θをdq座標電圧変換器15、不平衡電圧検出器17、高調波電圧検出器19、高調波電流制御器21およびdq座標電流制御器22に出力する。
The
不平衡電圧検出器17は、連系点電圧を電圧位相θで回転座標変換して得られるxyb座標系の成分の電圧ベクトルの、電力系統1の周波数の半周期における平均値である不平衡電圧ベクトルVxybを検出する。ここで、xyb座標系は、電力系統1の周波数で逆方向に回転する直交するxb軸とyb軸とからなる座標系である。不平衡電圧検出器17は、検出した不平衡電圧ベクトルVxybを不平衡電圧制御器18に出力する。
The
不平衡電圧制御器18は、不平衡電圧検出器17から出力された不平衡電圧ベクトルVxybの各成分を比例積分増幅し、不平衡補償電流指令ベクトルixybr(不平衡補償電流指令)としてdq座標電流制御器22に出力する。
The
図8は、不平衡電圧制御器18の構成の一例を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the
図8に示す不平衡電圧制御器18は、不平衡補償電流指令生成器181を備える。
The
不平衡補償電流指令生成器181は、不平衡電圧検出器17から出力された不平衡電圧ベクトルVxybの各成分を比例積分増幅し、不平衡電圧ベクトルVxybの各成分が0となるような不平衡補償電流指令ベクトルixybrをdq座標電流制御器22に出力する。すなわち、不平衡補償電流指令生成器181は、不平衡電圧ベクトルVxybのxyb座標系の各成分を比例積分増幅し、不平衡補償電流指令ベクトルixybr(不平衡補償電流指令)として出力する。
The unbalanced compensation current command generator 181 proportionally integrates and amplifies each component of the unbalanced voltage vector V xyb output from the
図8においては、不平衡電圧の不感帯を設けない場合の不平衡電圧制御器18の構成例を説明したが、これに限られるものではない。
In FIG. 8, a configuration example of the
図9は、不平衡電圧の不感帯を設けた場合の不平衡電圧制御器18の構成の他の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another example of the configuration of the
図9に示す不平衡電圧制御器18は、不感帯付き不平衡電圧ベクトル生成器182と、不平衡補償電流指令生成器185とを備える。
The
不感帯付き不平衡電圧ベクトル生成器182は、不平衡電圧検出器17から出力された不平衡電圧ベクトルVxybの大きさが、不平衡電圧の不感帯の幅未満である場合には、大きさが0の不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxyb(出力電圧ベクトル)を不平衡補償電流指令生成器185に出力する。また、不感帯付き不平衡電圧ベクトル生成器182は、不平衡電圧ベクトルVxybの大きさが、不平衡電圧の不感帯の幅以上である場合には、不平衡電圧ベクトルVxybと同じ向きで、不平衡電圧の不感帯の幅の大きさを有する不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxyb(出力電圧ベクトル)を不平衡補償電流指令生成器185に出力する。
The unbalanced
不感帯付き不平衡電圧ベクトル生成器182は、不平衡電圧大きさ演算器183と、不平衡電圧不感帯検出器184とを備える。
The unbalanced
不平衡電圧大きさ演算器183は、以下の式(4)に基づき、不平衡電圧ベクトルVxybの大きさvbvlを演算し、不平衡電圧不感帯検出器184に出力する。
The unbalanced
不平衡電圧不感帯検出器184は、不平衡電圧ベクトルVxybと、不平衡電圧大きさ演算器183から出力された不平衡電圧ベクトルVxybの大きさvbvlとを用いて、以下の式(5)に基づき、不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxybを生成する。
The unbalanced voltage
すなわち、不平衡電圧不感帯検出器184は、不平衡電圧ベクトルVxybの大きさvbvlが、不平衡電圧の不感帯(不平衡電圧に応じた不平衡補償制御を行わない不平衡電圧の範囲)の幅未満である場合には、大きさがゼロの不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxyb(出力電圧ベクトル)を生成する。また、不平衡電圧不感帯検出器184は、不平衡電圧ベクトルVxybの大きさvbvlが、不平衡電圧の不感帯の幅以上である場合には、不平衡電圧ベクトルVxybと同じ向きで不平衡電圧の不感帯の幅vbwの大きさを有する不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxyb(出力電圧ベクトル)を生成する。
That is, in the unbalanced voltage
不平衡電圧不感帯検出器184は、生成した不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxybを不平衡補償電流指令生成器185に出力する。
The unbalanced voltage
不平衡補償電流指令生成器185は、例えば、図3〜図6を参照して説明した誤差増幅器143と同様の構成を有する。ただし、ゲインの値は異なる。不平衡補償電流指令生成器185は、不感帯付き不平衡電圧ベクトル生成器182から出力された不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxyb(出力電圧ベクトル)の大きさが0でない場合には、不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxybの各成分を比例積分増幅して、不平衡補償電流指令ベクトルixybrとしてdq座標電流制御器22に出力する。また、不平衡補償電流指令生成器185は、不感帯不平衡電圧ベクトルvdzxybの大きさが0である場合には、不平衡補償電流指令ベクトルixybrの各成分が、図3〜6を参照して説明した誤差増幅器143それぞれの時定数でゼロに近づくような不平衡補償電流指令ベクトルixybrをdq座標電流制御器22に出力する。
The unbalanced compensation
図1を再び参照すると、高調波電圧検出器19は、連系点電圧を電圧位相θのn倍の角度(nθ)で回転座標変換して得られるxyn座標系の成分の電圧ベクトルの、電力系統1の周波数の半周期における平均であるn次高調波電圧ベクトルVxynを生成する。ここで、xyn座標系は、電力系統1のn倍の周波数で回転する直交するxn軸とyn軸とからなる座標系である。nは、例えば、5,7,11,13である(n=6m±1(mは1以上の自然数))である。したがって、高調波電圧検出器19は、電力系統1の周波数を1次としたときに、連系点電圧の5次、7次、11次、13次高調波電圧を直流分に変換して抽出し、高調波電圧制御器20に出力する。なお、図1においては、5次、7次、11次、13次高調波電圧を纏めて、n次高調波電圧ベクトルVxynとして示している。
Referring again to FIG. 1, the
高調波電圧制御器20は、高調波電圧検出器19から出力されたn次高調波電圧ベクトルVxynを比例積分増幅して、n次高調波電圧ベクトルVxynの各成分が0となるようなn次高調波補償電流指令ベクトルixynr(n次高調波電流指令)を生成する。すなわち、高調波電圧制御器20は、無効電力補償装置2の出力電流iαβのxyn座標系の各成分が、n次高調波抑制電流指令の各成分に追従するように無効電力補償装置2を制御する。
The harmonic voltage controller 20 proportionally integrates and amplifies the nth harmonic voltage vector V xyn output from the
図10は、高調波電圧制御器20の構成の一例を示す図である。高調波電圧制御器20は、図10に示す構成を、各次数の高調波に対応して備えている。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the
図10に示す高調波電圧制御器20は、n次高調波抑圧電流指令生成器201を備える。
The
n次高調波抑圧電流指令生成器201は、n次高調波電圧ベクトルVxynの各成分を比例積分増幅し、n次高調波電圧ベクトルVxynの各成分が0となるようなn次高調波補償電流指令ベクトルixynrを高調波電流制御器21に出力する。
n harmonic suppression
図10においては、高調波電圧の不感帯を設けない場合の高調波電圧制御器20の構成例を説明したが、これに限られるものではない。
In FIG. 10, a configuration example of the
図11は、高調波電圧の不感帯を設けた場合の高調波電圧制御器20の構成の一例を示す図である。なお、図11においても、高調波電圧制御器20は、図11に示す構成を、各次数の高調波に対応して備えている。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the
図11に示す高調波電圧制御器20は、不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器202と、n次高調波抑制電流指令生成器205とを備える。
The
不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器202は、高調波電圧検出器19から出力されたn次高調波電圧ベクトルVxynの大きさが、n次高調波電圧の不感帯の幅未満である場合には、大きさが0の不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxyn(出力電圧ベクトル)をn次高調波抑制電流指令生成器205に出力する。また、不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器202は、n次高調波電圧ベクトルVxynの大きさが、n次高調波電圧の不感帯の幅以上である場合には、n次高調波電圧ベクトルVxynと同じ向きで、n次高調波電圧の不感帯の幅の大きさを有する不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxyn(出力電圧ベクトル)をn次高調波抑制電流指令生成器205に出力する。
The nth harmonic
不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器202は、n次高調波電圧大きさ演算器203と、n次高調波電圧不感帯検出器204とを備える。
The nth harmonic
n次高調波電圧大きさ演算器203は、以下の式(6)に基づき、高調波電圧検出器19から出力されたn次高調波電圧ベクトルVxynの大きさvnvlを演算し、n次高調波電圧不感帯検出器204に出力する。
The nth harmonic
n次高調波電圧不感帯検出器204は、n次高調波電圧ベクトルVxynと、n次高調波電圧大きさ演算器203から出力されたn次高調波電圧ベクトルVxynの大きさvnvlとを用いて、以下の式(7)に基づき、不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxynを生成する。
The nth harmonic voltage
n次高調波抑制電流指令生成器205は、例えば、図3〜図6を参照して説明した誤差増幅器143と、同様の構成を有する。ただし、ゲインの値は異なる。n次高調波抑制電流指令生成器205は、不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器202から出力された不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxyn(出力電圧ベクトル)の大きさが0でない場合には、不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxynの各成分を比例積分増幅して、n次高調波補償電流指令ベクトルixynrとして高調波電流制御器21に出力する。また、n次高調波抑制電流指令生成器205は、不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxynの大きさが0である場合には、不感帯付きn次高調波電圧ベクトルVdzxynが、図3〜図6を参照して説明した誤差増幅器143の時定数でゼロに近づくようなn次高調波補償電流指令ベクトルixynrを高調波電流制御器21に出力する。
The nth harmonic suppression
図1を再び参照すると、高調波電圧制御器20は、5次、7次、11次、13次高調波電圧それぞれについて生成した高調波補償電流指令ベクトルを高調波電流制御器21に出力する。図1においては、5次、7次、11次、13次高調波電圧それぞれについて生成された高調波補償電流指令ベクトルを纏めて、n次高調波補償電流指令ベクトルixynrとして示している。
Referring to FIG. 1 again, the
高調波電流制御器21は、無効電力補償装置2の出力電流iαβのxyb座標系の各成分が、高調波電圧制御器20から出力されたn次高調波補償電流指令ベクトルixynr(n次高調波電流指令)の各成分に追従するように無効電力補償装置2を制御する。
In the harmonic
図12は、高調波電流制御器21の構成の一例を示す図である。高調波電流制御器21は、図12に示す構成を、各次数の高調波に対応して備えている。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the harmonic
図12に示す高調波電流制御器21は、n次高調波電流検出器211と、n次高調波電流偏差演算器212と、xyn座標系積分器213と、n次高調波dq座標電圧変換器214と、n次高調波dq座標電流変換器215とを備える。
The harmonic
n次高調波電流検出器211は、電流検出器12により検出された無効電力補償装置2の出力電流iαβをnθで回転座標変換した電流ベクトルであるn次高調波電流ベクトルIxynを生成し、n次高調波電流偏差演算器212に出力する。すなわち、n次高調波電流検出器211は、無効電力補償装置2の出力電流iαβのxyn座標系の各成分の電流ベクトルの、電力系統1の周波数の半周期における平均値であるn次高調波電流ベクトルIxynを出力する。
The nth harmonic
n次高調波電流偏差演算器212は、高調波電圧制御器20から出力されたn次高調波補償電流指令ベクトルixynrと、n次高調波電流検出器211から出力されたn次高調波電流ベクトルIxynとの各成分の偏差を演算し、xyn座標系積分器213に出力する。
The nth harmonic
xyn座標系積分器213は、n次高調波電流偏差演算器212から出力された偏差を積分して、n次高調波dq座標電圧変換器214に出力する。
The xyn coordinate
n次高調波dq座標電圧変換器214は、xyn座標系積分器213の出力を、−(n+1)θで回転座標変換して、n次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdqnrを生成する。n次高調波dq座標電圧変換器214は、生成したn次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdqnrをdq座標電圧指令演算器23に出力する。
The nth harmonic dq coordinate
n次高調波dq座標電流変換器215は、高調波電圧制御器20から出力されたn次高調波補償電流指令ベクトルixynrを、−(n+1)θで回転座標変換して、n次高調波dq座標電流指令ベクトルidqnrを生成する。n次高調波dq座標電流変換器215は、生成したn次高調波dq座標電流指令ベクトルidqnrをdq座標電流制御器22に出力する。
The nth harmonic dq coordinate
図1を再び参照して説明すると、高調波電流制御器21は、n次(5次、7次、11次、13次)高調波dq座標電流指令ベクトルidqnrをdq座標電流制御器22に出力する。また、高調波電流制御器21は、n次(5次、7次、11次、13次)高調波dq座標電圧指令ベクトルvdqnrをdq座標電圧指令演算器23に出力する。
Explaining with reference to FIG. 1 again, the harmonic
dq座標電流制御器22は、各制御(電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御)により求められた電流指令をdq座標系に変換したdq座標系電流指令が、無効電力補償装置2の出力電流iαβをdq座標に変換したものに一致するような電圧指令である無効電圧指令vqfbrおよび有効電圧指令vdfbrを生成するように動作する。dq座標電流制御器22は、生成した無効電圧指令vqfbrと有効電圧指令vdfbrとをdq座標電圧指令演算器23に出力する。
In the dq coordinate
図13は、dq座標電流制御器22の構成の一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the dq coordinate
図13に示すdq座標電流制御器22は、不平衡dq座標変換器221と、総和電流指令演算器222と、dq座標変換器223と、dq座標電流偏差演算器224と、無効電流制御器225と、有効電流制御器226とを備える。
The dq coordinate
不平衡dq座標変換器221は、不平衡電圧制御器18から出力された不平衡補償電流指令ベクトルixybrを、電圧位相θで回転座標変換することでdq座標系のベクトルである不平衡dq座標電流指令ベクトルIdqbrを生成し、総和電流指令演算器222に出力する。
The unbalanced dq coordinate
総和電流指令演算器222は、式(8)で表されるように、入力される各dq座標の電流指令のq軸成分を加算して、総和無効電流指令iqrとしてdq座標電流偏差演算器224に出力する。また、総和電流指令演算器222は、入力される各dq座標の電流指令のd軸成分を加算して、総和有効電流指令idrとしてdq座標電流偏差演算器224に出力する。なお、式(8)において、iq5rは5次高調波dq座標電流指令ベクトルidq5rのq軸成分である。iq7rは7次高調波dq座標電流指令ベクトルidq7rのq軸成分である。iq11rは11次高調波dq座標電流指令ベクトルidq11rのq軸成分である。iq13rは13次高調波dq座標電流指令ベクトルidq13rのq軸成分である。id5rは5次高調波dq座標電流指令ベクトルidq5rのd軸成分である。id7rは7次高調波dq座標電流指令ベクトルidq7rのd軸成分である。id11rは11次高調波dq座標電流指令ベクトルidq11rのd軸成分である。id13rは13次高調波dq座標電流指令ベクトルidq13rのq軸成分である。
As represented by the equation (8), the total
dq座標変換器223は、無効電力補償装置2の出力電流iαβを電圧位相θで負方向に回転座標変換することで、dq座標系のベクトルであるdq座標電流ベクトルIdqに変換する。dq座標変換器223は、dq座標電流ベクトルIdqのq軸成分iqおよびd軸成分idをdq座標電流偏差演算器224に出力する。
The dq coordinate
dq座標電流偏差演算器224は、総和電流指令演算器222から出力された総和無効電流指令iqrと、dq座標変換器223から出力されたdq座標電流ベクトルIdqのq軸成分iqとの偏差を無効電流制御器225に出力する。また、dq座標電流偏差演算器224は、総和電流指令演算器222から出力された総和有効電流指令idrと、dq座標変換器223から出力されたdq座標電流ベクトルIdqのd軸成分idとの偏差を有効電流制御器226に出力する。
The dq coordinate
無効電流制御器225は、dq座標電流偏差演算器224から出力されたq軸成分の偏差を比例積分増幅し、当該偏差が0になるような無効電圧指令vqfbrをdq座標電圧指令演算器23に出力する。すなわち、無効電流制御器225は、無効電力補償装置2の出力電流iαβの連系点電圧の方向と直交する方向の無効電流成分が、無効電流指令iqfrに追従するように、無効電力補償装置2を制御する。
The reactive
有効電流制御器226は、dq座標電流偏差演算器224から出力されたd軸成分の偏差を比例積分増幅し、当該偏差が0になるような有効電圧指令vdfbrをdq座標電圧指令演算器23に出力する。
The effective
なお、不平衡電圧の補償に着目すると、不平衡dq座標変換器221により不平衡補償電流指令ベクトルixybrを不平衡dq座標電流指令ベクトルIdqbrに変換し、dq座標電流偏差演算器224により不平衡dq座標電流指令ベクトルIdqbrとdq座標電流ベクトルIdqとの偏差を無効電流制御器225と有効電流制御器226に出力し、無効電流制御器225および有効電流制御器226により、無効電力補償装置2の出力電流iαβのxyb座標系の各成分が、不平衡補償電流指令ベクトルixybr(不平衡補償電流指令)の各成分に追従するように無効電力補償装置2を制御している。したがって、不平衡dq座標変換器221、dq座標変換器223、dq座標電流偏差演算器224、無効電流制御器225および有効電流制御器226は、無効電力補償装置2の出力電流iαβのxyb座標系の各成分が、不平衡補償電流指令ベクトルixybr(不平衡補償電流指令)の各成分に追従するように無効電力補償装置2を制御する不平衡電流制御器232を構成する。
Focusing on the compensation of the unbalanced voltage, the unbalanced compensation current command vector i xybr is converted into the unbalanced dq coordinate current command vector I dqbr by the unbalanced dq coordinate
また、高調波電圧の抑制に着目すると、dq座標電流制御器22は、n次高調波dq座標電流変換器215の出力の各成分と、電流検出器12の出力の各成分との偏差を比例積分増幅して出力する。しかしながら、電力系統1の周波数で順方向に回転するdq座標系において比例積分増幅しても積分項に対応するゲインは、dq座標系に対応したゲインに設計しているため、ゲインの低下や位相遅れを生じてしまう。そのため、高調波電流制御器21で、対応するxyn座標系で適切な積分ゲインによって積分増幅している。
Focusing on the suppression of the harmonic voltage, the dq coordinate
すなわち、dq座標系では比例増幅、xyn座標系では積分増幅を行うことで、無効電力補償装置2の出力電流をn次高調波補償電流指令ベクトルixynrに速やかに一致させることが出来る。
That is, the output current of the static
図1を再び参照すると、dq座標電圧指令演算器23(電圧指令演算器)は、式(9)に示す、無効電流制御器225から出力された無効電圧指令vqfbrの各成分の総和である総和q軸電圧指令vqrを無効電力補償装置2に出力する。また、dq座標電圧指令演算器23は、有効電流制御器226から出力された有効電圧指令vdfbrの各成分の総和である総和d軸電圧指令vdrを無効電力補償装置2に出力する。なお、式(9)において、vq5rは5次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq5rのq軸成分である。vq7rは7次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq7rのq軸成分である。vq11rは11次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq11rのq軸成分である。vq13rは13次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq13rのq軸成分である。vd5rは5次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq5rのd軸成分である。vd7rは7次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq7rのd軸成分である。vd11rは11次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq11rのd軸成分である。vd13rは13次高調波dq座標電圧指令ベクトルvdq13rのd軸成分である。
Referring to FIG. 1 again, the dq coordinate voltage command calculator 23 (voltage command calculator) is the sum of the components of the reactive current command v qfbr output from the reactive current controller 225 shown in the equation (9). The total q-axis voltage command v qr is output to the
このように、本実施形態に係る無効電力補償装置2の制御装置10によれば、電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御といった各種の制御を実現することができる。
As described above, according to the
(第2の実施形態)
図14は、本発明の第2の実施形態に係る無効電力補償装置2の制御装置10Aの構成の一例を示す図である。なお、図14において、図1と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 14 is a diagram showing an example of the configuration of the
図14においては、無効電力補償装置2は、三相電力変換器3と、変換器側リアクトル4と、フィルタコンデンサ5と、変圧器6と、変換器電流検出器7と、フィルタ電圧検出器8とを備える例を示している。
In FIG. 14, the
三相電力変換器3は、dq座標電圧指令演算器23から出力される指令値(総和q軸電圧指令vqrおよび総和d軸電圧指令vdr)に従った三相電圧を出力する。
The three-
変換器側リアクトル4は、一端が三相電力変換器3の出力に接続されている。変換器側リアクトル4は、三相電力変換器3の三相の出力それぞれに対応して設けられている。
One end of the
フィルタコンデンサ5は、三相電力変換器3の三相の出力それぞれに対応して設けられ、一端が変換器側リアクトル4の他端に接続されている。また、フィルタコンデンサ5は、他端が互いに接続されている。
The filter capacitor 5 is provided corresponding to each of the three-phase outputs of the three-
変圧器6は、一端がフィルタコンデンサ5の一端に接続され、他端が電力系統1に接続されている。なお、変圧器6は、リアクトル(系統側リアクトル)としてもよい。
One end of the
変換器電流検出器7は、三相電力変換器3から出力され、変換器側リアクトル4に流れる電流iαβを検出し、検出結果を後述する高調波電流制御器21Aおよびdq座標電流制御器22Aに出力する。
The converter current detector 7 detects the current i αβ output from the three-
フィルタ電圧検出器8は、フィルタコンデンサ5の電圧(フィルタ電圧Vcαβ)を検出し、検出結果を高調波電流制御器21Aおよびdq座標電流制御器22Aに出力する。
The
三相インバータなどで構成される三相電力変換器3の出力電圧に含まれるスイッチング周波数倍の成分を除去する必要がある。そのため、図14に示す無効電力補償装置2においては、フィルタコンデンサ5が設けられている。しかしながら、フィルタコンデンサ5を含み、かつ、変換器電流検出器7が変換器側リアクトル4を流れる電流iαβを検出する場合、無効電力補償装置2の出力電流iαβを制御するのではなく、三相電力変換器3の出力電流を制御することとなってしまう。そのため、電圧大きさ制御器14、不平衡電圧制御器18および高調波電圧制御器20から出力される各電流指令を、対応する回転座標系でのフィルタコンデンサ5の電流の推定値で補正する必要がある。本実施形態に係る無効電力補償装置2の制御装置10Aは、上述した各電流指令の補正を行うものである。
It is necessary to remove the component of the switching frequency times included in the output voltage of the three-
図14に示す制御装置10Aは、図1に示す制御装置10と比較して、高調波電流制御器21を高調波電流制御器21Aに変更した点と、dq座標電流制御器22をdq座標電流制御器22Aに変更した点とが異なる。
In the
図15は、高調波電流制御器21Aの構成の一例を示す図である。高調波電流制御器21Aは、図15に示す構成を、各次数の高調波に対応して備えている。なお、図15において、図12と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 15 is a diagram showing an example of the configuration of the harmonic
図15に示す高調波電流制御器21Aは、図12に示す高調波電流制御器21と比較して、フィルタn次高調波電圧検出器216と、コンデンサn次高調波電流推定器217(コンデンサ電流推定器)と、n次高調波電流指令補正器218とを追加で備える。
The harmonic
フィルタn次高調波電圧検出器216は、フィルタ電圧検出器8により検出されたフィルタ電圧Vcαβを電圧位相θのn倍(nθ)で回転座標変換し、電力系統1の半周期で移動平均を演算することで、フィルタn次高調波電圧ベクトルVcxyn(コンデンサ電圧)を取得する。フィルタn次高調波電圧検出器216は、取得したフィルタn次高調波電圧ベクトルVcxynをコンデンサn次高調波電流推定器217に出力する。
The filter nth
コンデンサn次高調波電流推定器217は、フィルタn次高調波電圧検出器216から出力されたフィルタn次高調波電圧ベクトルVcxynを用いて、以下の式(10)に基づき、フィルタコンデンサ5を流れる電流であるn次高調波コンデンサ電流ベクトルicxyn(xn軸成分icxnおよびyn軸成分icyn)を推定する。なお、式(10)において、ωは電力系統1の角周波数であり、Cfはフィルタコンデンサ5の容量である。
The capacitor nth harmonic
コンデンサn次高調波電流推定器217は、推定したn次高調波コンデンサ電流ベクトルicxynをn次高調波電流指令補正器218に出力する。
The capacitor nth harmonic
n次高調波電流指令補正器218(高調波電流指令補正器)は、n次高調波補償電流指令ベクトルixynrを、コンデンサn次高調波電流推定器217から出力されたn次高調波コンデンサ電流ベクトルicxynを用いて、以下の式(11)に基づき補正する。補正後のn次高調波補償電流指令ベクトルi’xynrは、変換器側リアクトル4に流れる電流であるリアクトル電流を指示するリアクトル電流指令である。n次高調波電流指令補正器218は、n次高調波補償電流指令ベクトルi’xynr(xn軸成分i’xnrおよびyn軸成分iynr)をn次高調波電流偏差演算器212に出力する。
The nth harmonic current command corrector 218 (harmonic current command corrector) transmits the nth harmonic compensation current command vector i xynr to the nth harmonic capacitor current output from the nth harmonic
図16は、dq座標電流制御器22Aの構成の一例を示す図である。図16において、図13と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
FIG. 16 is a diagram showing an example of the configuration of the dq coordinate
図16に示すdq座標電流制御器22Aは、図13に示すdq座標電流制御器22と比較して、フィルタdq座標電圧検出器227、コンデンサdq座標電流推定器228、フィルタ不平衡電圧検出器229、コンデンサ不平衡電流推定器230および不平衡電流指令推定器231を追加した点と、不平衡dq座標変換器221を不平衡dq座標変換器221Aに変更した点と、総和電流指令演算器222を総和電流指令演算器222Aに変更した点とが異なる。
Compared with the dq coordinate
フィルタdq座標電圧検出器227は、フィルタ電圧検出器8により検出されたフィルタ電圧Vcαβを負方向の電圧位相θで回転座標変換し、電力系統1の半周期で移動平均することで、フィルタdq座標電圧ベクトルVcdqを取得する。フィルタdq座標電圧検出器227は、取得したフィルタdq座標電圧ベクトルVcdqをコンデンサdq座標電流推定器228に出力する。
The filter dq coordinate
コンデンサdq座標電流推定器228は、フィルタdq座標電圧検出器227から出力されたフィルタdq座標電圧ベクトルVcdqを用いて、以下の式(12)に基づき、dq座標補償電流ベクトルIcdq(q軸成分icqおよびd軸成分icd)する。
The capacitor dq coordinate
コンデンサdq座標電流推定器228は、推定したdq座標補償電流ベクトルIcdqを総和電流指令演算器222Aに出力する。
The capacitor dq coordinate
フィルタ不平衡電圧検出器229は、フィルタ電圧検出器8により検出されたフィルタ電圧Vcαβを電圧位相θで回転座標変換し、電力系統1の半周期で移動平均することで、フィルタ不平衡電圧ベクトルVcxybを取得する。フィルタ不平衡電圧検出器229は、取得したフィルタ不平衡電圧ベクトルVcxybをコンデンサ不平衡電流推定器230に出力する。
The filter
コンデンサ不平衡電流推定器230は、フィルタ不平衡電圧検出器229から出力されたフィルタ不平衡電圧ベクトルVcxybを用いて、以下の式(13)に基づき、不平衡コンデンサ電流ベクトルIcxyb(x軸成分icxbおよびy軸成分icyb)を推定する。
The capacitor unbalanced
コンデンサ不平衡電流推定器230は、推定した不平衡コンデンサ電流ベクトルIcxybを不平衡電流指令推定器231に出力する。
The capacitor unbalanced
不平衡電流指令推定器231は、不平衡補償電流指令ベクトルixybrの各成分と、コンデンサ不平衡電流推定器230から出力された不平衡コンデンサ電流ベクトルIcxybの各成分とを用いて、以下の式(14)に基づき、不平衡補償電流指令ベクトルI’xybrを生成する。不平衡電流指令推定器231は、生成した不平衡補償電流指令ベクトルI’xybr(x軸成分i’xbrおよびy軸成分i’ybr)を不平衡dq座標変換器221Aに出力する。
The unbalanced
不平衡dq座標変換器221Aは、不平衡電流指令推定器231から出力された不平衡補償電流指令ベクトルI’xybrを、電圧位相θで回転座標変換することでdq座標系のベクトルである不平衡dq座標電流指令ベクトルIdqbrを生成し、総和電流指令演算器222Aに出力する。
The unbalanced dq coordinate
総和電流指令演算器222Aは、式(15)で表されるように、入力される各dq座標の電流指令のq軸成分およびdq座標補償電流ベクトルIcdqのd軸成分を加算して、総和無効電流指令iqrとしてdq座標電流偏差演算器224に出力する。また、総和電流指令演算器92は、入力される各dq座標の電流指令のd軸成分の和からdq座標補償電流ベクトルのq軸成分を減算して、総和有効電流指令idrとしてdq座標電流偏差演算器224に出力する。
As represented by the equation (15), the total
このように、本実施形態に係る無効電力補償装置2の制御装置10Aによれば、電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御といった各種の制御をより高精度に実現することができる。
As described above, according to the
(第3の実施形態)
図17は、本発明の第3の実施形態に係る無効電力補償装置2の制御装置10Bの構成の一例を示す図である。なお、図17において、図14と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of the
図17に示す制御装置10Bは、図14に示す制御装置10Aと比較して、連系点電圧検出器11を削除した点と、電圧補正器24を追加した点とが異なる。
The
電圧補正器24は、フィルタ電圧検出器8により検出されたフィルタ電圧Vcαβと、電圧大きさ制御器14の出力である無効電流指令iqfrをdq座標ベクトルとしたidqfr(d軸成分は0である)と、不平衡電圧制御器18の出力である不平衡補償電流指令ベクトルixybrと、高調波電圧制御器20の出力であるn次高調波補償電流指令ベクトルixynrとを用いて、変圧器6の低圧側漏れインダクタンスL1による電圧降下分および変圧比N分を補正するように、以下の式(16)に基づき、連系点電圧V’αβ(α軸成分v’αおよびβ軸成分v’β)を推定する。つまり、式16の第2項以降が高圧側から見た変圧器6の高圧側と低圧側の合成漏れインダクタンスL1による電圧降下分となる。
The
電圧補正器24は、推定した連系点電圧V’αβを電圧大きさ検出器13、dq座標電圧変換器15、不平衡電圧検出器17および高調波電圧検出器19に出力する。
The
本実施形態においては、連系点電圧検出器11を設けることなく、電圧制御、不平衡補償制御、高調波抑制制御といった各種の制御を実現することができる。
In the present embodiment, various controls such as voltage control, imbalance compensation control, and harmonic suppression control can be realized without providing the interconnection
本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。 Although the present invention has been described with reference to the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various modifications or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these modifications or modifications are within the scope of the present invention. For example, the functions included in each block and the like can be rearranged so as not to be logically inconsistent, and a plurality of blocks can be combined or divided into one.
1 電力系統
2 無効電力補償装置
3 三相電力変換器
4 変換器側リアクトル
5 フィルタコンデンサ
6 変圧器
7 変換器電流検出器
8 フィルタ電圧検出器
10 制御装置
11 連系点電圧検出器
12 電流検出器
13 電圧大きさ検出器
14 電圧大きさ制御器
15 dq座標電圧変換器
16 位相調整器
17 不平衡電圧検出器
18 不平衡電圧制御器
19 高調波電圧検出器
20 高調波電圧制御器
21,21A 高調波電流制御器
22,22A dq座標電流制御器
23 dq座標電圧指令演算器
24 電圧補正器
141 電圧偏差演算器
142 電圧不感帯検出器
143 誤差演算器
144 電流不感帯検出器
145 フィルタ出力切替器
146 一次遅れフィルタ
147 減算器
148 誤差増幅器
181 不平衡補償電流指令生成器
182 不感帯付き不平衡電圧ベクトル生成器
183 不平衡電圧大きさ演算器
184 不平衡電圧不感帯検出器
185 不平衡補償電流指令生成器
201 n次高調波抑制電流指令生成器
202 不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器
203 n次高調波電圧大きさ演算器
204 n次高調波電圧不感帯検出器
205 n次高調波抑制電流指令生成器
211 n次高調波電流検出器
212 n次高調波電流偏差演算器
213 xyn座標系積分器
214 n次高調波dq座標電圧変換器
215 n次高調波dq座標電流変換器
216 フィルタn次高調波電圧検出器
217 コンデンサn次高調波電圧推定器
218 n次高調波電流指令補正器
221,221A 不平衡dq座標変換器
222,222A 総和電流指令演算器
223 dq座標電流偏差演算器
224 dq座標変換器
225 無効電流制御器
226 有効電流制御器
227 フィルタdq座標電圧検出器
228 コンデンサdq座標電流推定器
229 フィルタ不平衡電圧検出器
230 コンデンサ不平衡電流推定器
231 不平衡電流指令推定器
301 ゲイン増幅器
302,302a,302b−1,302b−2,302c 一次遅れフィルタ
303,303a,303c 加算器
304,304a,304b,304c 出力切替器
305 乗算器
306 積分器
1 Power system 2 Invalid power compensator 3 Three-phase power converter 4 Converter side reactor 5 Filter capacitor 6 Transformer 7 Converter Current detector 8 Filter voltage detector 10 Controller 11 Interconnection point voltage detector 12 Current detector 13 Voltage magnitude detector 14 Voltage magnitude controller 15 dq coordinate voltage converter 16 Phase adjuster 17 Unbalanced voltage detector 18 Unbalanced voltage controller 19 Harmonic voltage detector 20 Harmonic voltage controller 21,21A Harmonic Wave current controller 22,22A dq coordinate current controller 23 dq coordinate voltage command calculator 24 voltage corrector 141 voltage deviation calculator 142 voltage dead zone detector 143 error calculator 144 current dead band detector 145 filter output switcher 146 primary delay Filter 147 Subtractor 148 Error amplifier 181 Unbalanced compensation current command generator 182 Unbalanced voltage vector generator with dead zone 183 Unbalanced voltage magnitude calculator 184 Unbalanced voltage Dead zone detector 185 Unbalanced compensation current command generator 201 nth order Harmonic suppression current command generator 202 Nth harmonic voltage vector generator with dead band 203 nth harmonic voltage magnitude calculator 204 nth harmonic voltage dead band detector 205 nth harmonic suppression current command generator 211 nth order Harmonic current detector 212 nth harmonic current deviation calculator 213 xyn coordinate system integrator 214 nth harmonic dq coordinate voltage converter 215 nth harmonic dq coordinate current converter 216 filter nth harmonic voltage detector 217 Condenser nth harmonic voltage estimator 218 nth harmonic current command corrector 221,221A Unbalanced dq coordinate converter 222, 222A Total current command calculator 223 dq coordinate current deviation calculator 224 dq coordinate converter 225 Invalid current control 226 Effective current controller 227 Filter dq coordinate voltage detector 228 Condenser dq coordinate voltage detector 229 Filter unbalanced voltage detector 230 Condenser unbalanced current estimator 231 Unbalanced current command estimator 301 Gain amplifier 302, 302a, 302b- 1,302b-2,302c First-order lag filter 303, 303a, 303c Adder 304, 304a, 304b, 304c Output switcher 305 Multiplier 306 Integrator
Claims (9)
前記無効電力補償装置が出力する無効電流を指示する無効電流指令を出力する電圧大きさ制御器と、
前記無効電力補償装置の出力電流の、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧の方向に直交する無効電流成分が、前記無効電流指令に追従するように前記無効電力補償装置を制御する無効電流制御器と、を備え、
前記電圧大きさ制御器は、
前記連系点電圧の電圧指令と前記連系点電圧の大きさとの偏差を演算する電圧偏差演算器と、
前記偏差が所定の不感帯の上限値以上である場合には、前記偏差から前記上限値を引いた値を出力し、前記偏差が前記不感帯の下限値以下である場合には、前記偏差から前記下限値を引いた値を出力し、前記偏差が前記下限値より大きく、前記上限値より小さい場合には、0を出力する電圧不感帯検出器と、
前記電圧不感帯検出器の出力が0でない場合には、前記電圧不感帯検出器の出力を比例積分増幅して前記無効電流指令として出力し、前記電圧不感帯検出器の出力が0である場合には、前記無効電流指令を所定の時定数で0に近づける誤差増幅器と、を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls the static VAR compensator connected to the power system.
A voltage magnitude controller that outputs a reactive current command that indicates the reactive current output by the reactive power compensator, and
The reactive current component of the output current of the reactive power compensator, which is orthogonal to the direction of the interconnection point voltage which is the voltage at the connection point between the power system and the reactive power compensator, follows the reactive current command. A reactive current controller that controls the reactive power compensator is provided.
The voltage magnitude controller is
A voltage deviation calculator that calculates the deviation between the voltage command of the interconnection point voltage and the magnitude of the interconnection point voltage, and
When the deviation is equal to or more than the upper limit value of the predetermined dead zone, a value obtained by subtracting the upper limit value from the deviation is output, and when the deviation is equal to or less than the lower limit value of the dead zone, the lower limit is obtained from the deviation. A voltage dead zone detector that outputs a value obtained by subtracting a value and outputs 0 when the deviation is larger than the lower limit value and smaller than the upper limit value.
When the output of the voltage dead zone detector is not 0, the output of the voltage dead zone detector is proportionally integrated and amplified and output as the reactive current command. When the output of the voltage dead zone detector is 0, the output is A control device including an error amplifier that brings the reactive current command close to 0 with a predetermined time constant.
前記無効電力補償装置が出力する無効電流を指示する無効電流指令を出力する電圧大きさ制御器と、
前記無効電力補償装置の出力電流の、前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧の方向と直交する無効電流成分が、前記無効電流指令に追従するように前記無効電力補償装置を制御する無効電流制御器と、を備え、
前記電圧大きさ制御器は、
入力された電圧指令に対して一次遅れ処理を行った電圧指令を出力する一次遅れフィルタと、
前記一次遅れフィルタから出力された電圧指令と前記連系点電圧の大きさとの偏差を比例積分増幅し、前記無効電流指令として出力する誤差増幅器と、
前記誤差増幅器により出力された無効電流指令が、前記無効電流の不感帯の上限値以上である場合には、下限の電圧指令を前記一次遅れフィルタに入力し、前記誤差増幅器により出力された無効電流指令が、前記不感帯の下限値以下である場合には、上限の電圧指令を前記一次遅れフィルタに入力し、前記誤差増幅器により出力された無効電流指令が、前記下限値より大きく、前記上限値より小さい場合には、前記一次遅れフィルタの出力を前記一次遅れフィルタに入力するフィルタ出力切替器と、を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls the static VAR compensator connected to the power system.
A voltage magnitude controller that outputs a reactive current command that indicates the reactive current output by the reactive power compensator, and
The reactive current component of the output current of the reactive power compensator, which is orthogonal to the direction of the interconnection point voltage which is the voltage at the connection point between the power system and the reactive power compensator, follows the reactive current command. A reactive current controller that controls the reactive power compensator is provided.
The voltage magnitude controller is
A primary lag filter that outputs a voltage command that has undergone primary lag processing for the input voltage command,
An error amplifier that proportionally integrates and amplifies the deviation between the voltage command output from the primary delay filter and the magnitude of the interconnection point voltage and outputs it as the reactive current command.
When the reactive current command output by the error amplifier is equal to or greater than the upper limit of the dead band of the reactive current, the lower limit voltage command is input to the primary delay filter and the reactive current command output by the error amplifier is input. However, when it is equal to or less than the lower limit value of the dead zone, the upper limit voltage command is input to the first-order lag filter, and the reactive current command output by the error amplifier is larger than the lower limit value and smaller than the upper limit value. In the case of a control device, the control device includes a filter output switch that inputs the output of the primary lag filter to the primary lag filter.
前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、
前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、
前記連系点電圧を前記電圧位相で回転座標変換して得られる、前記電力系統の周波数で逆方向に回転する直交するxb軸とyb軸とからなるxyb座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値である不平衡電圧ベクトルを出力する不平衡電圧検出器と、
前記不平衡電圧ベクトルの前記xyb座標系の各成分を比例積分増幅し、不平衡補償電流指令として出力する不平衡補償電流指令生成器と、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyb座標系の各成分が、前記不平衡補償電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する不平衡電流制御器と、を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls the static VAR compensator connected to the power system.
The interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point between the power system and the ineffective power compensator, is subjected to rotational coordinate conversion with a negative voltage phase, and the orthogonal d-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of the components of the dq coordinate system consisting of the q axis,
A phase adjuster that outputs the voltage phase such that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system.
The voltage vector of a component of the xyb coordinate system composed of orthogonal xb axes and yb axes that rotate in opposite directions at the frequency of the power system, which is obtained by converting the interconnection point voltage into rotational coordinates with the voltage phase. An unbalanced voltage detector that outputs an unbalanced voltage vector, which is the average value in a half cycle,
An unbalanced compensation current command generator that proportionally integrates and amplifies each component of the xyb coordinate system of the unbalanced voltage vector and outputs it as an unbalanced compensation current command.
Each component of the xyb coordinate system of the output current of the static VAR compensator is provided with an unbalanced current controller that controls the static VAR compensator so that each component of the xyb coordinate system follows each component of the unbalanced compensation current command. A control device characterized by.
前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、
前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、
前記連系点電圧を前記電圧位相で回転座標変換して得られる、前記電力系統の周波数で逆方向に回転する直交するxb軸とyb軸とからなるxyb座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値である不平衡電圧ベクトルを出力する不平衡電圧検出器と、
前記不平衡電圧ベクトルの大きさが、前記不平衡電圧の不感帯の幅未満である場合には、大きさが0の出力電圧ベクトルを出力し、前記不平衡電圧ベクトルの大きさが、前記不感帯の幅以上である場合には、前記不平衡電圧ベクトルと同じ向きで前記不平衡電圧の不感帯の幅の大きさを有するベクトルを出力電圧ベクトルとして出力する不平衡電圧不感帯検出器と、
前記出力電圧ベクトルの大きさが0でない場合には、前記出力電圧ベクトルの各成分を比例積分増幅して不平衡補償電流指令として出力し、前記出力電圧ベクトルの大きさが0である場合には、前記不平衡補償電流指令が所定の時定数で0に近づくような不平衡補償電流指令を出力する不平衡補償電流指令生成器と、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyb座標系の各成分が、前記不平衡補償電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する不平衡電流制御器と、を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls the static VAR compensator connected to the power system.
The interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point between the power system and the ineffective power compensator, is subjected to rotational coordinate conversion with a negative voltage phase, and the orthogonal d-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of the components of the dq coordinate system consisting of the q axis,
A phase adjuster that outputs the voltage phase such that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system.
The voltage vector of a component of the xyb coordinate system composed of orthogonal xb axes and yb axes that rotate in opposite directions at the frequency of the power system, which is obtained by converting the interconnection point voltage into rotational coordinates with the voltage phase. An unbalanced voltage detector that outputs an unbalanced voltage vector, which is the average value in a half cycle,
When the magnitude of the unbalanced voltage vector is less than the width of the dead zone of the unbalanced voltage, an output voltage vector having a magnitude of 0 is output, and the magnitude of the unbalanced voltage vector is the magnitude of the dead zone. When the width is greater than or equal to the width, an unbalanced voltage dead zone detector that outputs a vector having the width of the unbalanced voltage dead zone in the same direction as the unbalanced voltage vector as an output voltage vector.
When the magnitude of the output voltage vector is not 0, each component of the output voltage vector is proportionally integrated and amplified and output as an imbalance compensation current command, and when the magnitude of the output voltage vector is 0, it is output. An unbalanced compensation current command generator that outputs an unbalanced compensation current command so that the unbalanced compensation current command approaches 0 with a predetermined time constant.
Each component of the xyb coordinate system of the output current of the static VAR compensator is provided with an unbalanced current controller that controls the static VAR compensator so that each component of the xyb coordinate system follows each component of the unbalanced compensation current command. A control device characterized by.
前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、
前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、
前記連系点電圧を、前記電圧位相のn(nは6の倍数±1)倍の角度で回転座標変換して得られる前記電力系統の周波数のn倍の周波数で回転する直交するxn軸とyn軸とからなるxyn座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電圧ベクトルを出力する高調波電圧検出器と、
前記n次高調波電圧ベクトルの各成分を比例積分増幅して、n次高調波抑制電流指令として出力する高調波抑制電流指令生成器と、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyn座標系の各成分が、前記n次高調波抑制電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する高調波電流制御器と、を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls the static VAR compensator connected to the power system.
The interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point between the power system and the ineffective power compensator, is subjected to rotational coordinate conversion with a negative voltage phase, and the orthogonal d-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of the components of the dq coordinate system consisting of the q axis,
A phase adjuster that outputs the voltage phase such that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system.
With the orthogonal xn axis rotating at a frequency n times the frequency of the power system obtained by rotating the interconnection point voltage at an angle n (n is a multiple of 6 ± 1) times the voltage phase. A harmonic voltage detector that outputs the nth harmonic voltage vector, which is the average value in the half cycle of the voltage vector of the component of the xyn coordinate system including the yn axis,
A harmonic suppression current command generator that proportionally integrates and amplifies each component of the nth harmonic voltage vector and outputs it as an nth harmonic suppression current command.
A harmonic current controller that controls the static VAR compensator so that each component of the xyn coordinate system of the output current of the static VAR compensator follows each component of the nth harmonic suppression current command. A control device characterized by being provided.
前記電力系統と前記無効電力補償装置との接続点の電圧である連系点電圧を、負の電圧位相で回転座標変換して、前記電力系統の周波数で順方向に回転する直交するd軸とq軸とからなるdq座標系の成分の電圧ベクトルにして出力するdq座標電圧変換器と、
前記電力系統の周波数の半周期における、前記電圧ベクトルのq軸成分の平均値が0となるような前記電圧位相を出力する位相調整器と、
前記連系点電圧を、前記電圧位相のn(nは6の倍数±1)倍の角度で回転座標変換して得られる前記電力系統の周波数のn倍の周波数で回転する直交するxn軸とyn軸とからなるxyn座標系の成分の電圧ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電圧ベクトルを出力する高調波電圧検出器と、
前記n次高調波電圧ベクトルの大きさが、前記n次高調波電圧の不感帯の幅未満である場合には、大きさが0の出力電圧ベクトルを生成し、前記n次高調波電圧ベクトルの大きさが、前記n次高調波電圧の不感帯の幅以上である場合には、前記n次高調波電圧ベクトルと同じ向きで前記n次高調波電圧の所定の不感帯の大きさを有するベクトルを前記n次高調波電圧ベクトルから減算して出力電圧ベクトルとして出力する不感帯付きn次高調波電圧ベクトル生成器と、
前記出力電圧ベクトルの大きさが0でない場合には、前記出力電圧ベクトルの各成分を比例積分増幅してn次高調波抑制電流指令として出力し、前記出力電圧ベクトルの大きさが0である場合には、前記n次高調波抑制電流指令が所定の時定数で0に近づくようなn次高調波抑制電流指令を出力するn次高調波抑制電流指令生成器と、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyn座標系の各成分が、前記n次高調波抑制電流指令の各成分に追従するように前記無効電力補償装置を制御する高調波電流制御器と、を備えることを特徴とする制御装置。 A control device that controls the static VAR compensator connected to the power system.
The interconnection point voltage, which is the voltage at the connection point between the power system and the ineffective power compensator, is subjected to rotational coordinate conversion with a negative voltage phase, and the orthogonal d-axis that rotates in the forward direction at the frequency of the power system. A dq coordinate voltage converter that outputs a voltage vector of the components of the dq coordinate system consisting of the q axis,
A phase adjuster that outputs the voltage phase such that the average value of the q-axis components of the voltage vector becomes 0 in a half cycle of the frequency of the power system.
With the orthogonal xn axis rotating at a frequency n times the frequency of the power system obtained by rotating the interconnection point voltage at an angle n (n is a multiple of 6 ± 1) times the voltage phase. A harmonic voltage detector that outputs the nth harmonic voltage vector, which is the average value in the half cycle of the voltage vector of the component of the xyn coordinate system including the yn axis,
When the magnitude of the nth harmonic voltage vector is less than the width of the dead zone of the nth harmonic voltage, an output voltage vector having a magnitude of 0 is generated, and the magnitude of the nth harmonic voltage vector is large. When is equal to or greater than the width of the dead zone of the nth harmonic voltage, a vector having a predetermined dead zone magnitude of the nth harmonic voltage in the same direction as the nth harmonic voltage vector is used as the nth harmonic voltage vector. An nth harmonic voltage vector generator with a dead band that is subtracted from the second harmonic voltage vector and output as an output voltage vector,
When the magnitude of the output voltage vector is not 0, each component of the output voltage vector is proportionally integrated and amplified and output as an nth harmonic suppression current command, and the magnitude of the output voltage vector is 0. The nth harmonic suppression current command generator that outputs the nth harmonic suppression current command such that the nth harmonic suppression current command approaches 0 with a predetermined time constant is used.
A harmonic current controller that controls the static VAR compensator so that each component of the xyn coordinate system of the output current of the static VAR compensator follows each component of the nth harmonic suppression current command. A control device characterized by being provided.
前記高調波電流制御器は、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記xyn座標系の各成分の電流ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電流ベクトルを出力するn次高調波電流検出器と、
前記n次高調波抑制電流指令の各成分と、前記n次高調波電流ベクトルの各成分との偏差を比例積分増幅して出力するxyn座標系積分器と、
前記n次高調波抑制電流指令を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電流変換器と、
前記xyn座標系積分器の出力を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電圧変換器と、を備え、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記dq座標系の各成分を検出して出力する電流検出器と、
前記n次高調波dq座標電流変換器の出力の各成分と、前記電流検出器の出力の各成分との偏差を比例積分増幅して出力するdq座標電流制御器と、
前記高調波電流制御器の出力と、前記dq座標電流制御器の出力との和を前記無効電力補償装置の出力電圧の指令値として出力する電圧指令演算器と、をさらに備えることを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 5 or 6.
The harmonic current controller
An nth harmonic current detector that outputs an nth harmonic current vector that is an average value in the half cycle of the current vector of each component of the xyn coordinate system of the output current of the static power compensator.
An xyn coordinate system integrator that proportionally integrates and amplifies the deviation between each component of the nth harmonic suppression current command and each component of the nth harmonic current vector and outputs it.
An nth harmonic dq coordinate current converter that converts the nth harmonic suppression current command into components of the dq coordinate system and outputs the nth harmonic suppression current command.
The nth harmonic dq coordinate voltage converter that converts the output of the xyn coordinate system integrator into the components of the dq coordinate system and outputs the integrator is provided.
A current detector that detects and outputs each component of the dq coordinate system of the output current of the static power compensator, and
A dq coordinate current controller that proportionally integrates and amplifies the deviation between each component of the output of the nth harmonic dq coordinate current converter and each component of the output of the current detector and outputs the output.
A voltage command calculator that outputs the sum of the output of the harmonic current controller and the output of the dq coordinate current controller as a command value of the output voltage of the static VAR compensator is further provided. Control device.
前記無効電力補償装置は、
指令値に従った電圧を出力する三相電力変換器と、
前記三相電力変換器の出力に一端が接続された変換器側リアクトルと、
前記変換器側リアクトルの他端に接続された接続されたフィルタコンデンサと、
一端が前記フィルタコンデンサの一端に接続され、他端が前記電力系統に接続された系統側リアクトルまたは変圧器と、を備え、
前記高調波電流制御器は、
前記フィルタコンデンサの電圧であるフィルタ電圧を検出するフィルタ電圧検出器と、
前記コンデンサ電圧に基づき、前記フィルタコンデンサを流れる電流を推定するコンデンサ電流推定器と、
前記n次高調波抑制電流指令を前記電流により補正して、前記変換器側リアクトルに流れる電流であるリアクトル電流を指示するリアクトル電流指令を生成して出力する高調波電流指令補正器と、
前記リアクトル電流の前記xyn座標系の各成分の電流ベクトルの、前記半周期における平均値であるn次高調波電流ベクトルを出力するn次高調波電流検出器と、
前記n次高調波抑制電流指令の各成分と、前記n次高調波電流ベクトルの各成分との偏差を比例積分増幅して出力するxyn座標系積分器と、
前記n次高調波抑制電流指令を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電流変換器と、
前記xyn座標系積分器の出力を前記dq座標系の成分に変換して出力するn次高調波dq座標電圧変換器と、を備え、
前記無効電力補償装置の出力電流の前記dq座標系の各成分を検出して出力する電流検出器と、
前記n次高調波dq座標電流変換器の出力の各成分と、前記電流検出器の出力の各成分との偏差を比例積分増幅して出力するdq座標電流制御器と、
前記高調波電流制御器の出力と、前記dq座標電流制御器の出力との和を前記無効電力補償装置の出力電圧の指令値として出力する電圧指令演算器と、を備えることを特徴とする制御装置。 In the control device according to claim 5 or 6.
The static power compensator is
A three-phase power converter that outputs a voltage according to the command value,
The reactor on the converter side, one end of which is connected to the output of the three-phase power converter,
A connected filter capacitor connected to the other end of the converter side reactor,
A system-side reactor or transformer, one end connected to one end of the filter capacitor and the other end connected to the power system.
The harmonic current controller
A filter voltage detector that detects the filter voltage, which is the voltage of the filter capacitor, and
A capacitor current estimator that estimates the current flowing through the filter capacitor based on the capacitor voltage, and
A harmonic current command corrector that corrects the nth harmonic suppression current command with the current to generate and output a reactor current command that indicates a reactor current that is a current flowing through the converter-side reactor.
An nth harmonic current detector that outputs an nth harmonic current vector that is an average value in the half cycle of the current vector of each component of the xyn coordinate system of the reactor current.
An xyn coordinate system integrator that proportionally integrates and amplifies the deviation between each component of the nth harmonic suppression current command and each component of the nth harmonic current vector and outputs it.
An nth harmonic dq coordinate current converter that converts the nth harmonic suppression current command into components of the dq coordinate system and outputs the nth harmonic suppression current command.
The nth harmonic dq coordinate voltage converter that converts the output of the xyn coordinate system integrator into the components of the dq coordinate system and outputs the integrator is provided.
A current detector that detects and outputs each component of the dq coordinate system of the output current of the static power compensator, and
A dq coordinate current controller that proportionally integrates and amplifies the deviation between each component of the output of the nth harmonic dq coordinate current converter and each component of the output of the current detector and outputs the output.
A control including a voltage command calculator that outputs the sum of the output of the harmonic current controller and the output of the dq coordinate current controller as a command value of the output voltage of the static power compensator. apparatus.
前記無効電力補償装置は、
指令値に従った電圧を出力する三相電力変換器と、
前記三相電力変換器の出力に一端が接続された変換器側リアクトルと、
前記変換器側リアクトルの他端に接続された接続されたフィルタコンデンサと、
一端が前記フィルタコンデンサの一端に接続され、他端が前記電力系統に接続された系統側リアクトルまたは変圧器と、を備え、
前記フィルタコンデンサの電圧であるフィルタ電圧の大きさから、前記変圧器による電圧降下分を補正し、前記連系点電圧として出力する電圧補正器をさらに備えることを特徴とする制御装置。 In the control device according to any one of claims 1 to 7.
The static power compensator is
A three-phase power converter that outputs a voltage according to the command value,
The reactor on the converter side, one end of which is connected to the output of the three-phase power converter,
A connected filter capacitor connected to the other end of the converter side reactor,
A system-side reactor or transformer, one end connected to one end of the filter capacitor and the other end connected to the power system.
A control device further comprising a voltage corrector that corrects a voltage drop due to the transformer from the magnitude of the filter voltage, which is the voltage of the filter capacitor, and outputs the voltage as the interconnection point voltage.
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