JPS5829029A

JPS5829029A - 無効電力制御装置

Info

Publication number: JPS5829029A
Application number: JP56125907A
Authority: JP
Inventors: Takami Sakai; 堺　高見
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-08-13
Filing date: 1981-08-13
Publication date: 1983-02-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ａ　技術分野の説明本発明は、周波数変換装置や電波送電設備の一方の端子
１二ロータリコンデンサーを付加し、他方の端子燻；無
効電力制御装置を付加すること１二より、所望の力率又
は所望の３相交流母線鴫圧を維持する為の無効電力制御
方式に関する。

ｂ　従来技術の説明従来の直流連系システムでは、変換装置が接続される交
流系統の容量は、変換装置の容量に比較して十分大きく
、このようなシステムでは、交流系統がしつか）してい
る。即ち強い交流系統である為に、直流送電々力の変動
、従って無効電力（無効電力は、有効電力（二はぼ比例
する。）の変動は、交流系統（−はとんど影響を及ぼす
ことはなかつ友。しかる（二、近年では、変換装置が接
続される交流系統の容量が変換装置の容量よシも著しく
小さい。又は交流電源のない隔絶された島媚二直流送１
１ｊＥ＋＝よって電力を供給するような、謂ゆる逆変換
装置の交流側に同期発電機のような電源がない所シー直
流連系設備を建設する場合が多い。このようなシステム
では、直流送電々力の増減に伴なう無効電力の変動によ
り交流電源電圧や周波数が変動し、特に逆変換装置側の
交流電源電圧の変動は、逆変換装置の転流失敗を招き、
増々交流側（二悪影曽を与え、逆変換装置を安定６二運
転させることが不可能となる・さて従来の直流連系システムでは、成る程度の進相又は
遅相の無効電力を交流系統からとることが許容されてい
た。このような場合Ｃ二は、変換装置が消費する遅相の
無効電力を、交流フィルタ、電力用コンデンサー、発電
機自体の進相運転など６：よりｗｌ償し、又、必要とあ
ればシャントリアクトルを用いて、極力進相及び−相の
無効電力を交流系統からとらないよう４二無効鑞力制御
が行なわれることは周知である。しかしながら、ｋｋ送
電々力値の全域（二わたって、交流系統からとる進相及
び遅相の無効゛磁力をｌよは零（ニすることは、前記従
来技術では実際上不可能である。例数ならば、もし前１
従来技術により、交流系統からとる進相及び遅相の無効
電力をほぼ零にする為には、例えば、ノ」・なき容量の
電力用コンデンサーを多数台付設して、直流送電々力値
に応じて、前記電力用コンデンサーを入シ切りする必要
があり、非常なコスト高を招くこと：二なり、又高速（
二制御することができない為である。以上、説明し友ご
とく、変換装置が弱い交流系統く二接続されるような直
流連糸システムでは、従来用いられているような無効゛
磁力制御方式では、変換装置を安定に運転することがで
きない為（二、新しい無効′磁力制御装置が要望されて
いる。

Ｃ発明の目的従って、本発明の目的は、前述の要望を満すためになさ
れたものであって、送電端及び受゛峨端の交流系統から
とる進相及び遅相の無効電力が所望の値−；なるよう１
−制御し、ひいては変換装置を安定に運転することので
きる新しい無効電力制御装置を提供すること鴫：ある。

ｄ　発明の構成第１図は、本発明の一実施例を示す周波数変換設備の構
成図である。第１図４−おいて交流系統１．２は、変換
用変圧器３．　４を介して、変換Ｗ置５１６（二接続さ
れ、前記変換装置５．６０点弧位相を制御することＣ二
よシ、交流系統ｌから交流系統２へ、又はその逆（−電
力を送゛鴫する。７は平滑リアクトル、８．９．１０．
１１はしゃ断器、１２．１３は電力用コンデンサー（以
下、８Ｃと略す。）、１４．１５は交流フィルター（以
下、ムＣＦと略す。）、１６はロータリコンデンサー（
以下、ＲＣと略す。）である。又、１７は計器用変流器
（以下、ＣＴと略す。）、１８は計器用変圧器（以下、
ＦＴと略す。）であシ、１９は、前記ＣＴ１７．ＦＴｌ
Ｂを介して無効電力を検出する無効電力検出器、２０は
、無効電力設定値Ｑｄｐと前記無効電力検出器１９ｉ二
よって検出された無効電力検出値を入力として、その偏
差を増巾する増巾器であり、この増１Ｊ器２０の出力は
、潮流方向によって連動するスイッチ２１．２２を介し
て、加算器２３又は２４（二加えられる一方、この加算
器２３又は２４には、余裕角設定値ｙａｐが加えられる
。２５．２６は従来用いられている定電流制御装置（以
下、　ＡＣＲと略す。）、又２７，２Ｂはやはり従来用
いられ□　ている定電流制御装置（以下、ＣＭＲと略す
。）であり、２９．３０は最小値選択回路である。この
ような構成においては、例えば、変換装置５が順変換Ｍ
ｌとして運転され、変換装置６が逆変換装置として運転
される場合には、順変換装置５はＡＣＲ２５によって運
転され、且つ逆変＊装置１６はＣＭＲ２８によって運転
され、潮流方向は、′電流マージンをＡＣＲ２５，２６
に加えるが否力弓二よって決定されることは、周知であ
る。３１．３２は、位相制御回路であプ、最小値選択回
路２９゜３０の出力、即ち制御１″４Ｅ圧ｉ！ｃ　ｌ二
応じ九点弧位相を決定して、変換装置５．６に点弧パル
スを与える０又、３３は有効電力を一定に制御する定電
力制御装置である。

・　発明の作用さて、このような構成ベニおいて、いま変換装置５を順
変換装置（以下、ＲＭＣと略す◎）で運転し、変換装置
６を逆変換、薯１ぐ以下、ＩＮＶと略す０）で運転し、
且つ交流系統１．２の無効電力をｔｌは零口制御するも
のとする。第１図において、前記ＡＣｊＪ１２　、　Ａ
ｃｔ”１３　ハ、ＲＦｆＣ５，ＩＮＶ　５が発生する高
調波を除去するものであるので必ず必要なものであ）、
ＢＪＩＣ５，ＩＮＶ　６が運転中の場合砿：は、し中断
器８，１０はしゃ断することはできな’ｔ’ｏ　ａチ、
ＡＣ’１２ｓ　　ＡＣｒ１３（Ｄ容量ハ、本来無効電力
制御とは無関係感＝決定されるものである。たまたｆｉ
　Ａ（Ｊは、進相の無効電力を供給する装置となり得る
ので、積極的６：無効電流制御（−も利用している櫨：
過ぎない。次−二、５ｃ１４゜５ｃ１５は、本来無効電
力制御の為（二付設された装置であり、第１図において
は、交流系統ｌ。

２に各々１台のＳＣを設置しているが、場合響：よって
は複数台設置することになる。即ち、最大の直流送電々
力を送′罐中に、交流系統１，２の無効電力が所定値以
内になるようｌ：、、Ａ（Ｊ’１２゜ＡＣＦ１３を考慮
して８Ｃ１４，８Ｃ１５の容量を決定し、場合Ｃ二よっ
ては、８０１４．８０１５として複数台の８Ｃを設置し
、直流送罐々力の減少（二伴ない、ＳＣを１台ずつ切９
＃！して、交流系統１．２の無効′磁力が所定値以内に
なるよう（二制御する。又、前述したごとく、送電中は
ＡＣｒ１２．１３は切り離すことはできないので、最小
の直流送峨々力を送電中は、ＡＣＦ１２．ＡＣＦ１３に
より、交流系統１゜２が遅相の無効゛磁力を消費する場
合があるので、このような場合には、逆Ｃ：、図示して
はいないシャントリアクトルを投入して、遅相の無効磁
力を供給させる。この方式が従来の方式であるが、この
ような方式では、直流送゛砿々力値の全域（二わたって
、交流系統１．２の無効−力をほぼ零にすることができ
ないのは明白である。そこで、本発明では、交流系統２
にＲＣ１６を付設し、このａｃ１６によシ交流系統２の
無効磁力をｉｔぼ零に制御する。即ち、周知のごと＜、
ａＣ１６は、その界磁電流を制御すること（二より、進
相及び遅相の無効゛確力供給装置とな）得るので、この
ＲＣ１６によって、交流系統２の無効磁力を直流送電々
力値の全域Ｃ二わたってほぼ零になるように制御する。

尚、このａｃ１６が付設されれば、５ｃ１５は、本来不
要のものであるが、８Ｃ１５を設置しない場合には、Ｒ
Ｃ１６の容量を大きくしなければならないのでコストの
増加を招く場合がある。従って、５ｃ１５を付設するが
否か、又付設する場合には、どの程度の容ｔ１：するか
は、そのシステムの建設費を最小（二すると云う観点か
ら決定されるべきものである。

さて、次（二交流系統１の無効゛磁力をほぼ零にするこ
とを考える。いま、使換装置６は逆変換装置として運転
されるので、このときにはスイッチ２１をオフ、スイッ
チ２２をオン状態にしておく。また、いま考えているケ
ースは、交流系統１の無効電力を零４二するのであるか
ら、前記無効電力設定値Ｑｄｐは零である。従って、交
流系統ｌの無効電力が零でない場合（二は、その無効電
力値が前記増巾器２０．スイッチ２２を介して、加算器
２４に加えられ、等価的（二前記ＣＭＲ２８の余裕角設
定値を変化させて、ひいては直流電圧を変化させる。こ
のとき、轟然のことながら交流系統２の無効電力も変化
するが、この変化は、前記ＲＣ１６によってほぼ零（二
制御される。一方、直流電圧が変化するので直流送−々
力が変化するが、前記ＡＰＲ３３によって、直流送電々
力を一定（二制御しようとして直流電ケ〔を変化させる
。このようにして、上記フィードバック制御は、交流系
統１の無効磁力が零４二なるまで行なわれること（二な
る。

逆４＝、変換装ｆ１ｔ５を逆変換装置として運転し、変
換装［６を順変換装置として運転する場合（二は、スイ
ッチ２１はオン、スイッチ２２はオン状態であり、この
場合にも前述し九フイードパツク制御が行なわれて、最
終的に交流系統１１２の無効電力は零−二制御される。

ｆ　変形例第２図は、本発明の他の実施例を示す周波数変換設備の
構成図である。第２図（二おいて、第１図と同一構成要
素は同一符号で表わしている。

鮪２図６；おいて、３４はリミッタ回路であり、３Ｓは
レベル検出器である。即ち、レベル検出器３５により、
無効磁力検出装置２０の出力が所定値を越えたことを検
出して、その検出信号１：よりしゃ断＠９を投入して、
５ｃ１４を系統に並入する。このよう−二構成した理由
は、システム構成４二よっては、制御遅れ角α、余裕角
ｒを広範囲（二制御することに伴なう変換装置５＃６の
コスト増加分より４．Ｌや断器９．８０１４を付設する
こと（二伴なうコスト増加分の方が少なくてすむ場合が
あるからである。同様な理由Ｃ二より、８Ｃやシャント
リアクトルを複数台設置し、且つ前記レベル検出器３５
と同一機能を有するレベル検出器を複数個設けることＣ
＝よシ無効電力制御を行なうことも考えられる０又、前
１複数個のレベル検出器の代り（二、１個の演算回路に
より、前記複数台のＳＣやシャントリアクトルを入シ切
りすることも可能である。或いは、システム構成１二よ
っては、制御遅れ角α、余裕角ｒの拡範囲な制御だけで
は、送受電熾の交流系統の無効電力を零にできない場合
なども想定される。このような場合には、前記８Ｃやシ
ャントリアクトルが必要となる。更（二叉、システム構
成（二よっては、遅相の無効′磁力はある程度許容して
も、進相の無効電力は零（＝しなければならない場合本
あるＯこのような場合（＝は、第１図及び第２図の無効
電力設定値Ｑｄｐは成る有限の値１；設定される。

ｇ　総合的な効果以上説明したごとく、本発明（二よれば、−万の端子１
ニロータリコンデンサーを設置し、他方の端子媚；接続
される交流系統の無効電力ｔ−恨出する無効磁力検出ｆ
ｔＷｔの出力信号４二より、余裕角制御装置の余裕角設
定値を補正し、送螺端及び受電端の無効電力をきめ細か
く制御すること屯；よや、弱い交流系統６二接続された
直流連系設備を安定に運転することができると云う着し
い効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す周波数変換設備の構
成図、第２図は、本発明の他の実施例を示す周波数変換
設備の構成図を示す。１．２・・・交流系統　　　３．４・・・変換用変圧器
５−６・・・変換装置　　　７・・・平滑リアクトル８
．９参１０．１１・・・しゃ断器１２．１３・・・電力用コンデンサー１４１１５・・・交流フィルター１６・・・ロータリコンデンサー１７・・・計器用変流５　　１８・・・計器用変圧器１
９・・・無効電力検出ｉｌｌ　　２０・・・増巾器２１
．２２・・・スイッチ　　２３．２４・・・加算器２５
．２６・・・定電流制御４１装置２７　、２８・・・定電力制御装置２９．３０・・・最小値選択回路３１．３２・・・位相制御回路３３・・・定電力制御装置１１３４・・・リミッタ回路
３５・・・レベル検出器（７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（
ほか１名）第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　交流を直流Ｃ二、鷹派を交流に変換する直流
連系設備（二おいて、有効電力を一定（二制御する定電
力制御装置及び少なくとも各端子は各々直流電流を一定
に制御する定電力制御装置、余裕角を一定に制御する定
余裕角制御装置を具備し、更に一方の端子の交流系統に
は、ロータリコンデンサーを付設し、他方の端子（二は
、その端子の交流系統の無効電力を検出する無効電力検
出装置を設け、前記無効電力検出装置の出力信号により
、前記定余裕角制御装置の余裕角設定値を補正するよう
にしたことを特徴とする無効′峨力制御装置。
（２）　　前記無効電力検出装置が設置される端子の交
流系統口、少くとも１台の電力用コンデンサーを設置し
、又必要とあればシャントリアクトルを設置し、更に前
記無効電力検出装置の出力信号は、リミッタ回路を介し
て、前記定余裕角制ｆ１竺置の余裕角設定値を補正する
とともに、前記無効電力検出装置の出力信号によシ、前
記電力用コンデンサーやシャントリアクトルを入り切プ
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の無効
電力制御装置。