JPH0974678A

JPH0974678A - 電力調整装置

Info

Publication number: JPH0974678A
Application number: JP7225116A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Uchino; 野廣内
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1995-09-01
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】変圧器の使用に伴う直流偏磁の発生、コスト
及び損失の増大を抑制すると共に、超電導コイルの接続
を可能にし、さらに過電流保護の容易な電力調整装置を
提供する。【解決手段】交流電力系統９，１１間を結ぶ線路に変
圧器１５，１８を介して変換器１３，１６が接続されて
いる。電力制御回路２３は、電圧検出回路２０、電流検
出回路２２、有効電力指令回路２８、無効電力指令回路
２９、電力動揺抑制回路３２からの信号に基き、変換器
１３の出力電流を制御する。電力制御回路２７も、同様
にして、変換器１６の出力電流を制御する。変換器１
３，１６は電流形変換器であり内部の単位変換器を多重
接続するための変圧器を省略できる。したがって、直流
偏磁は発生せず、過電流保護も容易となる。また、電流
源となる超電導コイル１９を接続できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電力系統間の
潮流を制御する電力調整器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の変換器構成図、図１４は
従来の自励式電力調整装置の構成図である。図１３に於
いて、４１は自己消弧形スイッチング素子をブリッジ接
続した複数の単位変換器を多重接続して構成した電圧形
変換器、４２は電圧形変換器４１の正側直流端子、４３
は電圧形変換器４１の負側直流端子、４４は電圧形変換
器４１のＵ相交流端子、４５は電圧形変換器４１のＶ相
交流端子、４６は電圧形変換器４１のＷ相交流端子であ
る。４７は自己消弧形スイッチング素子、４８はダイオ
ードで、自己消弧形スイッチング素子４７とダイオード
４８とをブリッジ接続して複数の単位変換器を構成す
る。４９は複数の変圧器で、それぞれの二次巻線を複数
の単位変換器の交流端子に接続し、それぞれの一次巻線
を直列に接続して電圧形変換器４１の交流端子とする。

【０００３】図１４に於いて、４２〜４６は図１３の同
一記号と同一である。５０は第１の電力系統、５１は第
１の電力系統のリアクタンス、５２は第２の電力系統、
５３は第２の電力系統のリアクタンスである。５４は第
１の電力系統５０に供給する電力を制御する第１の電圧
形変換器、５５は第１の変圧器で、二次巻線を第１の電
圧形変換器５４の交流端子に接続し一次巻線を第１の電
力系統５０に接続する。５６は第１の電力系統５０から
第２の電力系統５２への潮流を制御する第２の電圧形変
換器、５７は第２の変圧器で、二次巻線を第２の電圧形
変換器５６の交流端子に接続し一次巻線を第１の電力系
統５０と第２の電力系統５２に直列に接続する。また、
第１の電圧形変換器５４の正側端子と第２の電圧形変換
器５６の正側端子を接続し、第１の電圧形変換器５４の
負側端子と第２の電圧形変換器５６の負側端子を接続す
る。５８は第１の電圧形変換器５４と第２の電圧形変換
器５６の直流電圧を平滑するコンデンサである。このよ
うに、二台の電圧形変換器を用いて構成した自励式電力
調整器は、論文"A SOLID-STATE PWM PHASE-SHIFTER" IE
EE Transactions on Power Delivery,Vol.8,No.2,April
1993 などにより公知である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の電圧形
変換器を用いて構成する従来の自励式電力調整装置には
下記の欠点がある。（１）複数の単位変換器を多重接続して交流出力電圧の
波形を改善する場合、それぞれの単位変換器の交流出力
電圧を各相毎に加算する必要があり、図１３に示すよう
に変圧器４９の二次巻線をそれぞれの単位変換器の交流
端子に接続し、変圧器４９の一次巻線を直列に接続し
て、それぞれの単位変換器の各相毎の合成電圧を出力す
るように構成する必要がある。このとき、変圧器の一つ
一つの巻線にかかる電圧に直流成分が無いようにそれぞ
れの単位変換器を制御しないと、変圧器の磁束が直流成
分により偏磁して磁路が飽和し、過電流が流れる恐れが
ある。特に系統に地絡故障が発生し系統電圧が非対称に
なると直流偏磁を発生し易くなる。また、変圧器を必要
とするから変換器のコストが上がり、変圧器の損失によ
り効率が下がるという欠点がある。（２）変換器の直流回路が電圧源であるから超電導コイ
ルのような電流源のエネルギ蓄積装置を接続することが
できないという欠点がある。（３）自己消弧形スイッチング素子の誤点弧によりブリ
ッジの上下アームが同時にオンすると、変換器の直流回
路が低インピーダンスで短絡されるため、過電流の保護
が難しいという電圧型変換器特有の欠点がある。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、変圧器の使用に伴う直流偏磁の発生、コスト及び
損失の増大を抑制すると共に、超電導コイルの接続を可
能にし、さらに過電流保護の容易な電力調整装置を提供
することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として請求項１記載の発明は、第１及び第２の交
流電力系統間を結ぶ線路にそれぞれ第１及び第２の変圧
器を介して第１及び第２の電力変換器を接続すると共
に、第１及び第２の電力変換器の各直流側を相互に接続
し、第１及び第２の電力変換器の制御により、第１及び
第２の交流電力系統間での電力の授受を行わせる電力調
整装置において、前記第１及び第２の電力変換器は、自
己消弧形スイッチング素子のブリッジ接続により構成さ
れ且つ交流端子に並列接続された複数の単位変換器と、
これら単位変換器に接続され且つ直流端子に並列接続さ
れた複数のリアクトルとを有する電流形変換器であり、
前記第１及び第２の電力変換器の交流端子に、それぞれ
第１及び第２のフィルタコンデンサを接続した、ことを
特徴とするものである。

【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記第１及び第２の電力変換器の各直流側
を超電導コイルを介して相互に接続した、ことを特徴と
するものである。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１又は２記載の
発明において、前記第１及び第２の交流電力系統の各電
圧を検出する第１及び第２の電圧検出回路と、前記第１
の変圧器及び第１の電力変換器間、並びに前記第２の変
圧器及び第２の電力変換器間を流れる各電流を検出する
第１及び第２の電流検出回路と、前記第１及び第２の交
流電力系統間で授受される有効電力についての各指令を
出力する第１及び第２の有効電力指令回路と、前記第１
及び第２の交流電力系統間で授受される無効電力につい
ての各指令を出力する第１及び第２の無効電力指令回路
と、前記第１及び第２の電圧検出回路、前記第１及び第
２の電流検出回路、前記第１及び第２の有効電力指令回
路、並びに前記第１及び第２の無効電力指令回路からの
各信号の入力に基いて、前記第１及び第２の電力変換器
の各出力電流を制御する第１及び第２の電力制御回路
と、を備えたこと、を特徴とするものである。

【０００９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記第１及び第２の電圧検出回路、並びに
前記第１及び第２の電流検出回路からの各信号の入力に
基いて、前記第１及び第２の交流電力系統での各電力動
揺の発生を検出し、各電力動揺抑制指令を出力する第１
及び第２の電力動揺抑制回路を備え、前記第１及び第２
の電力制御回路は、前記各電力動揺抑制指令の入力に基
いて、前記第１及び第２の電力変換器の各出力電流を制
御するものである、ことを特徴とするものである。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、前記第２の電力動揺抑制回路が前記第２の
電力制御回路に電力動揺抑制指令を出力した場合に、こ
れに起因して前記第１の交流電力系統で発生しようとす
る電力動揺を打消すための制御信号を前記第１の電力制
御回路に対して出力する非干渉制御回路を、備えたこと
を特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の実施形態に係る変換
器の構成図、図２は本発明の実施形態に係る自励式電力
調整装置の構成図である。図１に於いて、１は自己消弧
形スイッチング素子をブリッジ接続した複数の単位変換
器を多重接続して構成した電流形変換器、２は電流形変
換器１の正側直流端子、３は電流形変換器１の負側直流
端子、４は電流形変換器１のＵ相交流端子、５は電流形
変換器１のＶ相交流端子、６は電流形変換器１のＷ相交
流端子である。７は自己消弧形スイッチング素子、８は
リアクトルで、自己消弧形スイッチング素子７をブリッ
ジ接続して複数の単位変換器を構成する。それぞれの単
位変換器の正側端子にリアクトル８を直列に接続し、リ
アクトル８の他端を共通に接続して電流形変換器１の正
側直流端子２とする。それぞれの単位変換器の負側端子
にリアクトル８を直列に接続しリアクトル８の他端を共
通に接続して電流形変換器１の負側直流端子３とする。
また、それぞれの単位変換器の交流端子を共通に接続し
て電流形変換器１の交流端子４，５，６とする。

【００１２】図２に於いて、２〜６は図１の同一記号と
同一である。９は第１の電力系統、１０は第１の電力系
統のリアクタンスである。１１は第２の電力系統、１２
は第２の電力系統のリアクタンスである。１３は第１の
電力系統９に供給する電力を制御する第１の電流形変換
器、１４は第１の電流形変換器１３の出力電流に含まれ
る高調波をバイパスする第１のフィルタコンデンサであ
る。１５は第１の変圧器で、一次巻線を第１の電力系統
９に接続し、二次巻線を第１の電流形変換器１３の交流
端子に接続する。１６は第１の電力系統９から第２の電
力系統１１への潮流を制御する第２の電流形変換器、１
７は第２の電流形変換器１６の出力電流に含まれる高調
波をバイパスする第２のフィルタコンデンサである。１
８は第２の変圧器で、一次巻線を第１の電力系統９と第
２の電力系統１１の間に直列に接続し、二次巻線を第２
の電流形変換器１６の交流端子に接続する。

【００１３】１９は超電導コイルで、一方の端子を第１
の電流形変換器１３の正側直流端子に、他方の端子を第
２の電流形変換器１６の負側直流端子に接続する。ま
た、第２の電流形変換器１６の正側直流端子と第１の電
流形変換器１３の負側直流端子を接続する。２０は第１
の電力系統９の電圧を検出する第１の電圧検出回路、２
１は第１の変圧器１５の二次電流を検出する第１の変流
器、２２は第１の変流器２１の二次電流を制御信号に変
換する第１の電流検出回路である。２３は第１の電力制
御回路で、電圧検出回路２０の出力と電流検出回路２２
の出力を帰還信号として、第１の電流形変換器１３から
第１の電力系統９へ供給する電力を制御する。

【００１４】２４は第２の電力系統１１の電圧を検出す
る第２の電圧検出回路、２５は第２の変圧器１８の二次
電流を検出する第２の変流器、２６は第２の変流器２５
の二次電流を制御信号に変換する第２の電流検出回路で
ある。２７は第２の電力制御回路で、電圧検出回路２４
の出力と電流検出回路２６の出力を帰還信号として第２
の電流形変換器１６を制御することにより、第１の電力
系統９から第２の電力系統１１への潮流を制御する。

【００１５】２８は第１の電流形変換器１３が発生する
有効電力の指令値を与える第１の有効電力指令回路、２
９は第１の電流形変換器１３が発生する無効電力の指令
値を与える第１の無効電力指令回路である。３０は第２
の電流形変換器１６が発生する有効電力の指令値を与え
る第２の有効電力指令回路、３１は第２の電流形変換器
１６が発生する無効電力の指令値を与える第２の無効電
力指令回路である。

【００１６】３２は第１の電流形変換器１３から第１の
電力系統９へ供給する電力を制御して第１の電力系統９
の電力の動揺を抑制する第１の電力動揺抑制回路、３３
は第１の有効電力指令回路２８の出力と、第１の電力動
揺抑制回路３２の出力と、非干渉制御回路３６の出力を
加算して第１の電力制御回路２３の有効電力の指令値と
する第１の加算回路である。３４は第２の電流形変換器
１６により第１の電力系統９から第２の電力系統１１潮
流を制御して第２の電力系統１１の電力の動揺を抑制す
る第２の電力動揺抑制回路、３５は第２の有効電力指令
回路３０の出力と、第２の電力動揺抑制回路３４の出力
を加算して第２の電力制御回路２７の有効電力の指令値
とする第２の加算回路である。

【００１７】３６は非干渉制御回路で、第２の電力動揺
抑制回路３４により第２の電流形変換器１６を制御した
結果発生する第１の電力系統９の電力動揺を、第１の電
流形変換器１３を制御して打ち消すために、第２の電力
動揺抑制回路３４の出力により第１の電力制御回路２３
に有効電力の指令を与え、第１の電流形変換器１３の出
力を制御する。

【００１８】次に、以上のように構成される本実施形態
の動作につき説明する。図３、図４は本実施形態の電力
制御特性を表す波形図、図５〜図７は本実施形態の電力
変調特性を表す波形図、図８〜図１２は本実施形態の電
力動揺抑制特性を表す波形図である。

【００１９】まず、図３、図４により本実施形態の電力
制御の動作を説明する。図３は第１の電力系統９から第
２の電力系統１１へ最大の有効電力を供給している状態
に於いて有効電力の方向を急速に反転する場合の制御特
性を表す波形図である。図３に於いて、（１）は第１の
電力系統９のＵＶ相線間電圧である。ＶＷ相線間電圧、
ＷＵ相線間電圧は図示してないが、（１）に対してそれ
ぞれ１２０°づつ位相が遅れた正弦波とする。また、第
２の電力系統１１のＵＶ相線間電圧、ＶＷ相線間電圧、
ＷＵ相線間電圧は、それぞれ第１の電力系統９のＵＶ相
線間電圧、ＶＷ相線間電圧、ＷＵ相線間電圧に振幅およ
び位相が等しいものとする。（２）は第１の電力系統９
のＵ相電流、（３）は第１の電力系統９のＶ相電流、
（４）は第１の電力系統９のＷ相電流である。電流の極
性は第１の電力系統９から第２の電力系統１１へ流れる
方向を正としている。

【００２０】（５）は第１の電流形変換器１３のＵＶ相
線間電圧である。ＶＷ相線間電圧、ＷＵ相線間電圧は図
示してないが、（５）に対してそれぞれ１２０°づつ位
相が遅れた同様の波形である。（６）は第１の電流形変
換器１３のＵ相電流である。Ｖ相電流、Ｗ相電流は図示
してないが、（６）に対してそれぞれ１２０°づつ位相
が遅れた同様の波形である。（７）は第１の変圧器１５
のＵ相二次電流、（８）は第１の変圧器１５のＶ相二次
電流、（９）は第１の変圧器１５のＷ相二次電流であ
る。電流の極性は第１の電力系統９から第１の電流形変
換器１３へ流れる方向を正としている。

【００２１】（１０）は第２の電流形変換器１６のＵＶ
相線間電圧である。ＶＷ相線間電圧、ＷＵ相線間電圧は
図示してないが、（１０）に対してそれぞれ１２０°づ
つ位相が遅れた同様の波形である。（１１）は第２の電
流形変換器１６のＵ相電流である。Ｖ相電流、Ｗ相電流
は図示してないが、（１１）に対してそれぞれ１２０°
づつ位相が遅れた同様の波形である。（１２）は第２の
変圧器１８のＵ相二次電流、（１３）は第２の変圧器１
８のＶ相二次電流、（１４）は第２の変圧器１８のＷ相
二次電流である。電流の極性は第２の電流形変換器１６
から第２の変圧器１８へ流れる方向を正としている。

【００２２】（１５）は第１の電力系統９の有効電力、
（１６）は第１の電力系統９の無効電力、（１７）は第
２の電力系統１１の有効電力、（１８）は第２の電力系
統１１の無効電力である。電力の極性は第１の電力系統
９から第２の電力系統１１へ流れる方向を正としてい
る。なお、第１の変圧器１５の巻数比は、一次電圧１０
０％に対して二次電圧を３０％としている。また、第２
の変圧器１８の巻数比は１としている。

【００２３】有効電力を制御する時の動作は以下の通り
である。即ち、第１の有効電力指令回路２８の出力を１
００％、第１の無効電力指令回路２９の出力を０％、第
２の有効電力指令回路３０の出力を１００％、第２の無
効電力指令回路３１の出力を０％として、時刻ｔ１に於
いて、第１の有効電力指令回路２８の出力と第２の有効
電力指令回路３０の出力を１００％／１０msecの傾斜で
減少し−１００％まで変化させる。第２の有効電力指令
回路３０の出力を第２の電力制御回路２７に入力し、第
２の変圧器１８の二次電流（１２），（１３），（１
４）の有効電流成分（第２の電力系統１１の電圧と同相
の成分）を制御する。

【００２４】第２の変圧器１８の巻数比は１であるか
ら、第２の電力系統１１に流れる電流は（１２），（１
３），（１４）と等しくなり、第２の電力系統１１に供
給される有効電力は（１７）で示すように１００％から
−１００％へ反転する。同様に、第１の有効電力指令回
路２８の出力を第１の電力制御回路２３に入力し、第１
の変圧器１５の二次電流（７），（８），（９）の有効
電流成分（第１の電力系統９の電圧と同相の成分）を制
御する。第１の変圧器１５の巻数比は０．３であるか
ら、第１の電力系統９に流れる電流は（７），（８），
（９）の３０％となる。第１の電力系統９には第２の変
圧器１８の一次電流と第１の変圧器１５の一次電流の和
が流れるから、（２），（３），（４）で示すように１
３０％の電流が流れ、第１の電力系統９から供給される
有効電力は（１５）で示すように１３０％から−１３０
％へ反転する。

【００２５】図４は第１の電力系統９から第２の電力系
統１１へ最大の無効電力を供給している状態に於いて無
効電力の方向を急速に反転する場合の制御特性を表す波
形図である。図４において、（１）〜（１８）は図３の
同一記号と同一である。無効電力を制御する時の動作は
以下の通りである。即ち、第１の有効電力指令回路２８
の出力を０％、第１の無効電力指令回路２９の出力を１
００％、第２の有効電力指令回路３０の出力を０％、第
２の無効電力指令回路３１の出力を１００％として、時
期句ｔ２において、第１の無効電力指令回路２９の出力
と第２の無効電力指令回路３１の出力を１００％／１０
ｍｓｅｃの傾斜で減少し−１００％まで変化させる。第
２の無効電力指令回路３１の出力を第２の電力制御回路
２７に入力し、第２の変圧器１８の二次電流（１２），
（１３），（１４）の無効電流成分（第２の電力系統１
１の電圧に対して９０°遅れた成分）を制御する。

【００２６】第２の変圧器１８の巻数比は１であるか
ら、第２の電圧系統１１に流れる電流は（１２），（１
３），（１４）と等しくなり、第２の電力系統１１に供
給される無効電力は（１８）で示すように１００％から
−１００％へ反転する。同様に、第１の無効電力指令回
路２９の出力を第１の電力制御回路２３に入力し、第１
の変圧器１５の二次電流（７），（８），（９）の無効
電流成分（第１の電力系統９の電圧に対して９０°遅れ
た成分）を制御する。第１の変圧器１５の巻数比は０．
３であるから、第１の電力系統９に流れる電流は
（７），（８），（９）の３０％となる。第１の電力系
統９には第２の変圧器１８の一次電流と第１の変圧器１
５の一次電流の和が流れるから、（２），（３），
（４）で示すように１３０％の電流が流れ、第１の電力
系統９から供給される無効電力は（１６）で示すように
１３０％から−１３０％へ反転する。

【００２７】このように、第２の電流形変換器１６によ
り、第２の変圧器１８の二次電流の有効電流成分と無効
電流成分を制御することにより、第１の電力系統９から
第２の電力系統１１へ供給する有効電力と無効電力を速
い応答で安定に制御することができる。また、第１の電
流形変換器１３により第１の変換器１５の二次電流の有
効電流成分と無効電流成分を制御することにより、第の
電力系統９からに第１の電流形変換器１３へ供給する有
効電力と無効電力を速い応答で安定に制御することがで
きる。

【００２８】以上述べたように、上記の自励式電力調整
装置によれば、二つの電力系統間の潮流を速い応答で安
定に制御することができる。この機能を活用して、各系
統に電力の動揺が発生したとき、電力動揺を打ち消す方
向に潮流を振幅変調することにより、電力の動揺を抑制
して系統の安定度を向上することができる。

【００２９】次に、図５〜図７により電力変調制御の動
作を説明する。図５は第１の電力系統９から第２の電力
系統１１へ供給する有効電力を、一定の周期で振幅変調
するときの電力変調特性を表す波形図である。図５にお
いて、（１９）は第１の電力系統９のＵ相電流、（２
０）は第２の電力系統１１のＵ相電流である。ここで、
第１の電力系統９の電力動揺の周波数を０．９Ｈｚ、第
２の電力系統１１の電力動揺の周波数を１，１Ｈｚとす
る。（２１）は第１の電力系統９の電力動揺の周波数
０．９Ｈｚに等しい周波数の振幅３０％の電力変調の指
令値、（２２）は第２の電力系統１１の電力動揺の周波
数１．１Ｈｚに等しい周波数の振幅３０％の電力変調の
指令値である。（２３）は第１の電力系統９の有効電
力、（２４）は第２の電力系統１１の有効電力である。

【００３０】図５の波形は、第１の有効電力指令回路２
８の出力を０％、第１の無効電力指令回路２９の出力を
０％、第２の有効電力指令回路３０の出力を７０％、第
２の無効電力指令回路３１の出力を０％として、第２の
電力動揺抑制回路３４の出力に（２２）の出力を発生さ
せ、第２の有効電力指令回路３０の出力と第２の電力動
揺抑制回路３４の出力（２２）を第２の加算回路３５に
より加算し、第２の加算回路３５の出力を有効電力の基
準として第２の電力制御回路２７に入力し、第２の電力
制御回路２７の出力により第２の電流形変換器１６を制
御して、第１の電力系統９から第２の電力系統１１へ供
給する有効電力を制御した場合である。第２の電力系統
１１の有効電力（２４）を電力変調の指令値（２２）に
追従して良好な応答で制御することができる。このと
き、第１の電力系統９の有効電力（２３）は、第２の電
力系統１１の有効電力（２４）に等しい。

【００３１】図６は第１の電力系統９から第２の電力系
統１１へ供給する有効電力を１００％一定に制御した状
態で、第１の電力系統９から第１の電流形変換器１３に
供給する電力のみ一定の周期で振幅変調するときの電力
変調特性を表す波形図である。図６において、（１９）
〜（２４）は図５の同一記号と同一である。図６の波形
は、第１の有効電力指令回路２８の出力を０％、第１の
無効電力指令回路２９の出力を０％、第２の有効電力指
令回路３０の出力を１００％、第２の無効電力指令回路
３１の出力を０％として、第１の電力動揺抑制回路３２
の出力に（２１）の出力を発生させ、第１の加算回路３
３を介して有効電力の基準として第１の電力制御回路２
３に入力し、第１の電力制御回路２３の出力により第１
の電流形変換器１３を制御して、第１の電力系統９から
第１の電流形変換器１３へ供給する有効電力を制御した
場合である。第１の電力系統９の有効電力（２３）を電
力変調の指令値（２１）に追従して良好な応答で制御す
ることができる。このとき、第２の電力系統１１の有効
電力（２４）は、第２の電流形変換器１６により１００
％一定に制御される。

【００３２】図７は第１の電力系統９の有効電力を７０
％一定に制御した状態で、第２の電力系統１１の有効電
力のみ一定の周期で振幅変調するときの電力変調特性を
表す波形図である。図７に於いて、（１９）〜（２４）
は図５の同一記号と同一である。図７の波形は、第１の
有効電力指令回路２８の出力を０％、第１の無効電力指
令回路２９の出力を０％、第２の有効電力指令回路３０
の出力を７０％、第２の無効電力指令回路３１の出力を
０％として、第２の電力動揺抑制回路３４の出力に（２
２）の出力を発生させ、第２の有効電力指令回路３０の
出力と第２の電力動揺抑制回路３４の出力（２２）を第
２の加算回路３５により加算し、第２の加算回路３５の
出力を有効電力の基準として第２の電力制御回路２７に
入力し、第２の電力制御回路２７の出力により第２の電
流形変換器１６を制御して、第１の電力系統９から第２
の電力系統１１へ供給する有効電力を制御し、同時に、
第２の電力動揺抑制回路３４の出力（２２）を非干渉制
御回路３６に入力し、（２２）の信号の極性を反転し振
幅を１０／３倍して第１の加算回路３３を介して有効電
力の基準として第１の電力制御回路２３に入力し、第１
の電力制御回路２３の出力により第１の電流形変換器１
３を制御して、第１の電力系統９から第１の電流形変換
器１３へ供給する有効電力を制御した場合である。第２
の電力系統１１の有効電力（２４）の電力変調の指令値
（２２）に追従して良好な応答で制御することができ
る。このとき、第１の電力系統９の有効電力（２３）
は、第１の電流形変換器１３により振幅変調分が打ち消
され７０％一定に制御される。

【００３３】以上述べたように、上記の自励式電力調整
装置によれば、二つの電力系統の有効電力をそれぞれ独
立して変調制御を行うことができるから、各系統に電力
の動揺が発生したとき、それぞれの電力の動揺を打ち消
す方向に有効電力を供給することにより、電力の動揺を
抑制して系統の安定度を向上することができる。

【００３４】次に、図８〜図１２により電力動揺抑制制
御の動作を説明する。図８は第１の電力系統９と第２の
電力系統１１の電力動揺特性を表す波形図である。図８
に於いて、（２５）は本発明の自励式電力調整器が第１
の電力系統９へ与える動揺抑制電力、（２６）は本発明
の自励式電力調整器が第２の電力系統１１へ与える動揺
抑制電力、（２７）は第１の電力系統９の電力、（２
８）は第１の電力系統９に与えられる外乱電力、（２
９）は第２の電力系統１１の電力、（３０）は第２の電
力系統１１に与えられる外乱電力である。時刻ｔ３に於
いて、第１の電力系統９と第２の電力系統１１に外乱電
力が与えられると、第１の電力系統９の電力（２７）と
第２の電力系統１１の電力（２９）はそれぞれ固有の周
波数で動揺する。

【００３５】図９は第２の電力系統１１の電力動揺に対
して潮流制御により電力動揺抑制制御を行ったときの波
形図である。図９に於いて、（２５）〜（３０）は図８
の同一記号と同一である。時刻ｔ３に於いて、第２の電
力系統１１に外乱電力（３０）が与えられると、第２の
電力系統１１の電力（２９）は固有の周波数で動揺す
る。時刻ｔ４に於いて、図５を用いて説明した電力変調
制御系により電力動揺抑制制御をオンする。即ち、第２
の電力動揺抑制回路３４の出力を第２の電力制御回路２
７に与え第２の電流形変換器１６を制御して、第１の電
力系統９から第２の電力系統１１へ供給する電力を（２
６）に示すように変調制御を行う。第２のの電力系統１
１へ（２６）の波形の電力を注入することにより第２の
電力系統１１の電力動揺は（２９）の波形で示すように
減衰する。このとき第１の電力系統９には（２６）と同
一波形の（２５）の電力が注入される。このため第１の
電力系統９の電力は加振され（２７）に示すように電力
動揺を発生する。

【００３６】図１０は第１の電力系統９の電力動揺に対
して第１の電力系統９に注入する電力を変調して電力動
揺抑制制御を行ったときの波形図である。図１０に於い
て、（２５）〜（３０）は図８の同一記号と同一であ
る。時刻ｔ３に於いて、第１の電力系統９に外乱電力
（２８）が与えられると、第１の電力系統９の電力（２
７）は固有の周波数で動揺する。時刻ｔ４に於いて、図
６を用いて説明した電力変調制御系により電力動揺抑制
制御をオンする。即ち、第１の電力動揺抑制回路３２の
出力を第１の電力制御回路２３に与え第１の電流形変換
器１３を制御して、第１の電力系統９から第１の電流形
変換器１３へ供給する電力を（２５）に示すように変調
制御を行う。第１の電力系統９へ（２５）の波形の電力
を注入することにより第１の電力系統９の電力動揺は
（２７）の波形で示すように減衰する。このとき第２の
電力系統１１には（２６）に示すように変調電力は注入
されないから、第２の電力系統１１の電力は（２９）に
示すように電力動揺を発生しない。

【００３７】図１１は第２の電力系統１１の電力動揺に
対して第２の電力系統１１に注入する電力を変調して電
力動揺抑制制御を行ったときの波形図である。図１１に
於いて、（２５）〜（３０）は図８の同一記号と同一で
ある。時刻ｔ３に於いて、第２の電力系統１１に外乱電
力（３０）が与えられると、第２の電力系統１１の電力
（２９）は固有の周波数で動揺する。時刻ｔ４に於い
て、図７を用いて説明した電力変調制御系により電力動
揺抑制制御をオンする。即ち、第２の電力動揺抑制回路
３４の出力を第２の電力制御回路２７に与え第２の電流
形変換器１６を制御して、第１の電力系統９から第２の
電力系統１１へ供給する電力を（２６）に示すように変
調制御を行う。同時に、第２の電力動揺抑制回路３４の
電力を非干渉制御回路３６の出力を第１の電力制御回路
２３に与え第１の電流形変換器１３を制御し、変調電力
（２６）が第１の電力系統９に流入するのを打ち消すよ
うに第１の電流形変換器１３の出力を制御する。第２の
電力系統１１へ（２６）の波形の電力を注入することに
より第２の電力系統１１の電力動揺は（２９）の波形で
示すように減衰する。このとき第１の電力系統９には
（２６）に示すように変調電力を注入されないから、第
１の電力系統９の電力は（２７）に示すように電力動揺
を発生しない。

【００３８】図１２は第１の電力系統９の電力動揺と第
２の電力系統１１の電力動揺が同時に発生したとき第１
の電力系統９に注入する電力の変調と第２の電力系統１
１に注入する電力の変調を独立して行ったときの電力動
揺抑制制御特性を表す波形図である。図１２に於いて、
（２５）〜（３０）は図８の同一記号と同一である。こ
れは、図１０で説明した制御と図１１で説明した制御を
同時に行った場合の動作である。時刻ｔ３に於いて、第
１の電力系統９に外乱電力（２８）、第２の電力系統１
１に外乱電力（３０）が与えられると、第１の電力系統
９の電力（２７）と第２の電力系統１１の電力（２９）
はそれぞれ固有の周波数で動揺する。時刻ｔ４に於い
て、電力動揺抑制制御をオンすると第１の電力系統９の
電力動揺と第２の電力系統１１の電力動揺はそれぞれ
（２７），（２９）の波形で示すように減衰する。な
お、以上の説明では、電力動揺抑制制御の現象を分かり
やすくするために、時刻ｔ４で電力動揺和抑制制御をオ
ンする場合について説明したが、実際の応用では電力動
揺抑制制御は常時オンしておけば良い。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、複数
の単位変換器を並列に多重接続した電流形変換器を用い
て自励式の調整装置を構成することにより、多重接続用
の変圧器を省略できるから、変圧器の磁束が直流成分に
より偏磁して磁路が飽和し過電流が流れる不具合を回避
することができる。従って、系統に地絡故障が発生して
系統電圧が非対称になっても直流偏磁を発生することが
ないから、系統故障時の運転継続性を向上することがで
きる。また、多重接続用の変圧器を省略できるから自励
式電力調整器のコストを下げることができる。さらに、
多重接続用変圧器の損失が発生しないから自励式電力調
整器の効率を上げることができる。

【００４０】そして、電圧形変換器のように自己消弧形
スイッチング素子の誤点弧によりブリッジの上下アーム
が同時にオンして変換器の直流回路がインピーダンスで
短絡されることが無いから過電流の保護が容易である。

【００４１】また、変換器の直流回路が電流源であるか
ら超電導コイルを接続してエネルギ蓄積を行うことがで
きる。従って、二つの電力系統の有効電力をそれぞれ独
立して変調制御を行うことができるから、各系統に電力
の動揺が発生したとき、それぞれの電力の動揺を打ち消
す方向に有効電力を供給することにより、電力の動揺を
抑制して系統の安定度を向上することができる、などの
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る変換器の構成図。

【図２】本発明の実施形態に係る電力調整装置の構成
図。

【図３】本発明の実施形態の電力制御特性を示す波形
図。

【図４】本発明の実施形態の電力制御特性を示す波形
図。

【図５】本発明の実施形態の電力変調特性を示す波形
図。

【図６】本発明の実施形態の電力変調特性を示す波形
図。

【図７】本発明の実施形態の電力変調特性を示す波形
図。

【図８】本発明の実施形態の電力動揺抑制特性を示す波
形図。

【図９】本発明の実施形態の電力動揺抑制特性を示す波
形図。

【図１０】本発明の実施形態の電力動揺抑制特性を示す
波形図。

【図１１】本発明の実施形態の電力動揺抑制特性を示す
波形図。

【図１２】本発明の実施形態の電力動揺抑制特性を示す
波形図。

【図１３】従来例に係る変換器の構成図。

【図１４】従来例に係る電力調整装置の構成図。

【符号の説明】

１電流形変換器２正側直流端子３負側直流端子４Ｕ相交流端子５Ｖ相交流端子６Ｗ相交流端子７自己消弧形スイッチング素子８リアクトル９第１の電力系統１１第２の電力系統１３第１の電流形変換器１４第１のフィルタコンデンサ１５第１の変圧器１６第２の電流形変換器１７第２のフィルタコンデンサ１８第２の変圧器１９超電導コイル２０第１の電圧検出回路２２第１の電流検出回路２３第１の電力制御回路２４第２の電圧検出回路２６第２の電流検出回路２７第２の電力制御回路２８第１の有効電力指令回路２９第１の無効電力指令回路３０第２の有効電力指令回路３１第２の無効電力指令回路３２第１の電力動揺抑制回路３４第２の電力動揺抑制回路３６非干渉制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の交流電力系統間を結ぶ線路
にそれぞれ第１及び第２の変圧器を介して第１及び第２
の電力変換器を接続すると共に、第１及び第２の電力変
換器の各直流側を相互に接続し、第１及び第２の電力変換器の制御により、第１及び第２
の交流電力系統間での電力の授受を行わせる電力調整装
置において、前記第１及び第２の電力変換器は、自己消弧形スイッチ
ング素子のブリッジ接続により構成され且つ交流端子に
並列接続された複数の単位変換器と、これら単位変換器
に接続され且つ直流端子に並列接続された複数のリアク
トルとを有する電流形変換器であり、前記第１及び第２の電力変換器の交流端子に、それぞれ
第１及び第２のフィルタコンデンサを接続した、ことを特徴とする電力調整装置。
【請求項２】請求項１記載の電力調整装置において、前記第１及び第２の電力変換器の各直流側を超電導コイ
ルを介して相互に接続した、ことを特徴とする電力調整装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の電力調整装置におい
て、前記第１及び第２の交流電力系統の各電圧を検出する第
１及び第２の電圧検出回路と、前記第１の変圧器及び第１の電力変換器間、並びに前記
第２の変圧器及び第２の電力変換器間を流れる各電流を
検出する第１及び第２の電流検出回路と、前記第１及び第２の交流電力系統間で授受される有効電
力についての各指令を出力する第１及び第２の有効電力
指令回路と、前記第１及び第２の交流電力系統間で授受される無効電
力についての各指令を出力する第１及び第２の無効電力
指令回路と、前記第１及び第２の電圧検出回路、前記第１及び第２の
電流検出回路、前記第１及び第２の有効電力指令回路、
並びに前記第１及び第２の無効電力指令回路からの各信
号の入力に基いて、前記第１及び第２の電力変換器の各
出力電流を制御する第１及び第２の電力制御回路と、を備えたこと、を特徴とする電力調整装置。
【請求項４】請求項３記載の電力調整装置において、前記第１及び第２の電圧検出回路、並びに前記第１及び
第２の電流検出回路からの各信号の入力に基いて、前記
第１及び第２の交流電力系統での各電力動揺の発生を検
出し、各電力動揺抑制指令を出力する第１及び第２の電
力動揺抑制回路を備え、前記第１及び第２の電力制御回路は、前記各電力動揺抑
制指令の入力に基いて、前記第１及び第２の電力変換器
の各出力電流を制御するものである、ことを特徴とする電力調整装置。
【請求項５】請求項４記載の電力調整装置において、前記第２の電力動揺抑制回路が前記第２の電力制御回路
に電力動揺抑制指令を出力した場合に、これに起因して
前記第１の交流電力系統で発生しようとする電力動揺を
打消すための制御信号を前記第１の電力制御回路に対し
て出力する非干渉制御回路を、備えたことを特徴とする電力調整装置。