JPS5943892B2 - Grid connection device - Google Patents

Grid connection device

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JPS5943892B2
JPS5943892B2 JP54133081A JP13308179A JPS5943892B2 JP S5943892 B2 JPS5943892 B2 JP S5943892B2 JP 54133081 A JP54133081 A JP 54133081A JP 13308179 A JP13308179 A JP 13308179A JP S5943892 B2 JPS5943892 B2 JP S5943892B2
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Japan
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power
voltage
capacitor
inverter
phase
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JP54133081A
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Japanese (ja)
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JPS5658742A (en
Inventor
晋 松村
昌雄 矢野
吉彦 山本
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Kansai Electric Power Co Inc
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Kansai Denryoku KK
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Kansai Denryoku KK filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、異なる電力系統間を連系するための系統連
系装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a grid interconnection device for interconnecting different power systems.

異なる電力系統、例えば、50HZ系統と、60HZ系
統とを連系する連系装置として、従来から、第1図に単
線結線図として示す如き装置が使用されて来た。
2. Description of the Related Art Conventionally, a device as shown in a single line diagram in FIG. 1 has been used as an interconnection device for interconnecting different power systems, for example, a 50HZ system and a 60HZ system.

第1図において、1は、一方の電力系統(例えば60H
Z系)、2は、他の電力系統(例えば50HZ系)で、
変圧器3A、3Bを介して、電力変換装置4A、4Bに
接続される。
In FIG. 1, 1 indicates one power system (for example, 60H
Z system), 2 is another power system (for example, 50Hz system),
It is connected to power converters 4A and 4B via transformers 3A and 3B.

4A、4Bは、第2図に示すような、サイリスタ41〜
43の6相グレツツ結線で構成される制御整流装置であ
ろ。
4A and 4B are thyristors 41 to 41 as shown in FIG.
It is probably a controlled rectifier consisting of 43 6-phase Gretz connections.

電力変換装置4A、4Bの直流端子は直流リアクトル5
を介して結ばれており、4A(7)P端子は、リアクト
ル5を介して4B(■!)N端子に、4B(7)P端子
は、4A(7)N端子と結ばれている。4A、4Bは、
両系統の電力の融通状態に応じて、一方は、順変換装置
として動作し、他は、逆変換装置(インバータ)として
動作する。
The DC terminals of the power converters 4A and 4B are connected to the DC reactor 5.
The 4A(7)P terminal is connected to the 4B(■!)N terminal via the reactor 5, and the 4B(7)P terminal is connected to the 4A(7)N terminal. 4A and 4B are
Depending on the state of power interchange between the two systems, one operates as a forward converter and the other operates as an inverse converter (inverter).

例えば、電力系統1から電力系統2に電力を送りたい時
、4Aは順変換装置として動作し、4Bは逆変換装置と
して動作する。電力を系統2から系統1へ供給する場合
、4A,4Bの動作は、前述と逆となる。さて、従来の
ものには次の如き欠点を有していた。
For example, when it is desired to send power from power system 1 to power system 2, 4A operates as a forward converter and 4B operates as an inverse converter. When power is supplied from system 2 to system 1, the operations of 4A and 4B are opposite to those described above. However, the conventional method had the following drawbacks.

4A,4Bは順換変装置或は、他励転流形逆変換装置と
して動作し、第2図に示した41〜46の各サイリスタ
は、位相制御されるため、必然的に、両電力系統から遅
相無効電力を取るとともに、6N+1次(Nは1,2,
3・・・)の高調波電流を電力系統に流すことになる。
4A and 4B operate as forward converters or separately commutated current inverse converters, and each of the thyristors 41 to 46 shown in FIG. Take the lagging reactive power from 6N+1st (N is 1, 2,
3...) harmonic currents will flow through the power system.

これらの無効電力および高調波電流は、電力変換器4A
,4Bの動作状態により変化するため、系統電圧の変動
および、通信誘導障害等の幣害を引き起し、系統連系以
外の目的で、無効電力対策、高調波対策をする必要があ
る。第1図における6A,6Bが、高調波フイルタ一を
兼ねた従来の無効電力補償装置である。
These reactive powers and harmonic currents are transferred to the power converter 4A
, 4B, which causes damage such as fluctuations in grid voltage and communication induction disturbances, and it is necessary to take measures against reactive power and harmonics for purposes other than grid connection. 6A and 6B in FIG. 1 are conventional reactive power compensators that also serve as harmonic filters.

リアクトル62とコンデンサ61は、高調波フイルタ一
を兼ねた進相無効電力設備で、変圧器63、リアクトル
64およびサイリスタ65で構成される設備は、遅相無
効電力量をサイリスタ65の点弧位相を制御することに
より制御する遅相無効電力制御装置である。61,62
の進相容量と電力変換器4A,4Bの消費する遅相無効
電力の絶対値の差の遅相無効電力を、63,64,65
からなる遅相無効電力制御装置が消費するようサイリス
タ65の制御角が制御される。
The reactor 62 and the capacitor 61 are advanced reactive power equipment that also serves as a harmonic filter, and the equipment composed of the transformer 63, the reactor 64, and the thyristor 65 converts the lagging reactive power amount into the firing phase of the thyristor 65. This is a slow phase reactive power control device that performs control by controlling. 61,62
The lagging reactive power of the difference between the leading phase capacitance and the absolute value of the lagging reactive power consumed by the power converters 4A and 4B is expressed as 63, 64, 65.
The control angle of the thyristor 65 is controlled so that the delayed reactive power control device consisting of the following consumes it.

その結果系統1、或は、2を流れる無効電力が減少する
。一方、電力変換装置4A,4Bが発生する高調波電流
は、62,61から成る高調波フイルタ一を通して流れ
るため系統には、流出しない。以上のごとく従来は、本
来の電力変換器による系統間の連系の目的以外に、連系
装置が発生する無効電力変動および高調波発生を抑制す
るための補償装置が必要であるという大きな欠点を有し
ていた。本発明は、上記従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、無効電力補償と、高調波抑制装置
を必要としない新規な系統連系装置を提供するものであ
る。
As a result, the reactive power flowing through the system 1 or 2 is reduced. On the other hand, the harmonic currents generated by the power converters 4A and 4B flow through the harmonic filters 62 and 61, and therefore do not flow out into the grid. As described above, conventional power converters have a major drawback in that in addition to the original purpose of interconnection between grids using power converters, a compensation device is required to suppress reactive power fluctuations and harmonic generation generated by grid interconnection equipment. had. The present invention has been made to eliminate the drawbacks of the conventional systems described above, and provides a novel system interconnection system that does not require reactive power compensation and a harmonic suppression device.

さて、第3図に本発明の一実施例の構成を示す。Now, FIG. 3 shows the configuration of an embodiment of the present invention.

第3図において、1,2は異なる電力系統を単線で示し
たものである。7A,7Bは、多重方式変圧器、9A,
9Bは、電圧形自励式の多重インバータ、10A,10
Bは、直流コンデンサ、12は直流電圧変換用のチヨツ
パ回路である。
In FIG. 3, numerals 1 and 2 indicate different power systems using single lines. 7A, 7B are multiplex transformers, 9A,
9B is a voltage source self-excited multiple inverter, 10A, 10
B is a DC capacitor, and 12 is a chopper circuit for DC voltage conversion.

第3図における9A,9Bの電圧形自励式の多重インバ
ータは、第4図に示す、3相自励式インバータユニツト
90の複数セツトから構成されている。
The voltage type self-excited multiplex inverters 9A and 9B in FIG. 3 are composed of a plurality of sets of three-phase self-excited inverter units 90 shown in FIG.

インバータユニツトは、基本的に第4図に示す如く、転
流回路(図示せず)を有するサイリスタスイツチ91U
〜91Zと、帰還ダイオード92U〜92Zから構成さ
れる。
The inverter unit basically consists of a thyristor switch 91U having a commutation circuit (not shown) as shown in FIG.
~91Z and feedback diodes 92U~92Z.

サイリスタスイツチ91U〜91Zが、U,Z,V,X
,W,Yの順に600毎、1800間点弧させると、交
流出力端子U,V,Wには、振巾が、直流コンデンサ1
0A或は、10Bの端子電圧Edで、通電巾が1200
の3相矩形波交流電圧が発生する。電圧形インバータの
出力電圧の制御は、通電巾120イを固定したまま振巾
Edを変える振巾変調方式(PAM方式)と、振巾Ed
を固定したまま、通電巾を変えるパルス巾変調方式(P
WM方式)の2種類があるが、本発明に関するインバー
タは、前者のPAM方式を構成要素としていることに特
徴がある。次に、多重式インバータは、第5図に示すと
うり、3相インバータユニツト90を直流電源(直流コ
ンデンサ10A,10B)端子に、複数台並列設置し、
複数台のインバータユニツトの位相を異ならしめるよう
制御する。
Thyristor switches 91U to 91Z are U, Z, V, X
, W, Y in the order of 600 and 1800, the amplitude of the AC output terminals U, V, W is equal to that of the DC capacitor 1.
With terminal voltage Ed of 0A or 10B, current carrying width is 1200
A three-phase rectangular wave AC voltage is generated. The output voltage of a voltage source inverter can be controlled using two methods: the amplitude modulation method (PAM method) that changes the amplitude Ed while keeping the conduction width 120i fixed, and the amplitude Ed
Pulse width modulation method (P) that changes the conduction width while keeping the
There are two types of inverters (WM method), and the inverter according to the present invention is characterized by using the former PAM method as a component. Next, in the multiplex inverter, as shown in FIG. 5, a plurality of three-phase inverter units 90 are installed in parallel at the DC power supply (DC capacitors 10A, 10B) terminals,
Controls multiple inverter units to have different phases.

第5図の場合は、簡単のためインバータユニツト2台、
90A,90Bの例を示している。90Aの交流出力3
相の各相に対し、90Bのインバータユニツトの交流出
力電圧は、各相共、30バ遅れで発生するよう制御が行
なわれる。
In the case of Figure 5, two inverter units are used for simplicity.
Examples of 90A and 90B are shown. 90A AC output 3
For each phase, the AC output voltage of the 90B inverter unit is controlled so that it is generated with a 30 bar delay for each phase.

この関係を図示したのが第6図a〜fである。第6図a
−cは、インバータユニツト90Aの出力電圧波形を示
し、通電巾120ツづつの3相矩形波交流電圧である。
一方、インバータユニツト90Bの出力電圧波形は、9
0Aに対し、30ト遅れに制御されているため、第6図
d−fに示すごとく、90Aの出力電圧の各相に対し、
90すづつ遅れた3相矩形波交流電圧となつている。こ
れらの3相電圧は、101,102等で構成される多重
変圧器の複数個0月次巻線に加えられる。
This relationship is illustrated in FIGS. 6a-f. Figure 6a
-c shows the output voltage waveform of the inverter unit 90A, which is a three-phase rectangular wave alternating current voltage with a conduction width of 120.
On the other hand, the output voltage waveform of inverter unit 90B is 9
Since the control is delayed by 30 points with respect to 0A, as shown in Figure 6 d-f, for each phase of the output voltage of 90A,
It is a three-phase rectangular wave AC voltage delayed by 90 steps. These three-phase voltages are applied to multiple monthly windings of a multiplex transformer consisting of 101, 102, etc.

101,102の1次巻線103,107は、三角結線
されている。
The primary windings 103 and 107 of 101 and 102 are triangularly connected.

変圧器101の2次巻線は3相結線ではないが、巻線1
04,105,106には、U,,Vl,Wlの3相電
圧が誘起する。変圧器102の1次巻線107も三角結
線である。107の2次巻線は、各相毎2巻線有してお
り、1次巻線に加わる3相電圧に対応して、2次巻線に
は、U2,V2,W2が誘起する。
The secondary winding of transformer 101 is not a three-phase connection, but winding 1
At 04, 105, and 106, three-phase voltages U, Vl, and Wl are induced. The primary winding 107 of the transformer 102 is also triangularly connected. The secondary winding 107 has two windings for each phase, and U2, V2, and W2 are induced in the secondary winding in response to the three-phase voltage applied to the primary winding.

巻線に記入している・印は、巻線の誘起電圧極性を示す
ものである。Ul,vl,wlltc.対し、U2,2
W2の大きさを選べば、第6図a−fの波形が、各2次
巻線に誘起する。各変圧器の2次巻線を第5図のごとく
結線すると、例えば多重変圧器の出力端子U。と中性点
M間の電圧波形は、第6図gの波形となる。すなわち電
圧U。−Mは、電圧U1+U2−V2で合成される波形
となり、インバータユニツト1組から発生する1200
巾の矩形波交流電圧波形に対し、より正弦波形に近くな
る。インバータユニツトを複数組と、多重変圧器の組み
合せにより、ほ〜正弦波と近い出力電圧を得ることが出
来る。例えば3相インバータユニツト6組と多重変圧器
の組み合せから発生する電圧の高調波成分は、最低周波
数で系統周波数の35倍であり、60HZが基本波であ
れば、2100HZの高調波以上の高調波しか含まず、
かつ、その振巾は、基本波成分の1/36と非常に小さ
く、かつ、良好な電圧波形が得られる。さて、第7図に
示すごとく、インバータ9A,9Bの出力に、正弦波に
近い出力電圧が発生し、この電圧を変圧器7A,7Bで
系統電圧レベルに昇圧し、インピーダンス15A,15
Bを介して、電力系統と接続した場合について説明する
The mark written on the winding indicates the polarity of the induced voltage in the winding. Ul, vl, wlltc. On the other hand, U2,2
If the magnitude of W2 is chosen, the waveforms shown in FIGS. 6a-f will be induced in each secondary winding. If the secondary windings of each transformer are connected as shown in FIG. 5, the output terminal U of a multiplex transformer, for example. The voltage waveform between the neutral point M and the neutral point M becomes the waveform shown in FIG. 6g. That is, the voltage U. -M is a waveform synthesized by voltage U1 + U2 - V2, and is generated from 1 set of inverter units.
Compared to the wide rectangular AC voltage waveform, the waveform becomes closer to a sine waveform. By combining multiple sets of inverter units and multiple transformers, it is possible to obtain an output voltage close to a sine wave. For example, the harmonic components of the voltage generated from a combination of six three-phase inverter units and multiplex transformers are 35 times the grid frequency at the lowest frequency, and if 60Hz is the fundamental wave, harmonics higher than the harmonics of 2100Hz Contains only
Moreover, the amplitude is very small, 1/36 of the fundamental wave component, and a good voltage waveform can be obtained. Now, as shown in FIG. 7, an output voltage close to a sine wave is generated at the output of inverters 9A and 9B, and this voltage is boosted to the grid voltage level by transformers 7A and 7B, and impedances 15A and 15
A case in which the power grid is connected to the power system via B will be explained.

系統電圧を8とし、インバータによつて出力された変圧
器7A或は、7Bの出力端子電圧をMとする。V1の周
波数を系統電圧Vsの周波数に一致させた伏態で、Vs
に対するV1の振巾および位相を第8図a−dのベクト
ル図に示す状態に保つた場合について説明する。第8図
aは、Vsに対し、V1を、角度δだけ遅らせ、かつ、
振巾の関係を1V8区1V11に保つた場合である。
The system voltage is assumed to be 8, and the output terminal voltage of the transformer 7A or 7B output by the inverter is assumed to be M. In a state where the frequency of V1 matches the frequency of the system voltage Vs, Vs
A case will be described in which the amplitude and phase of V1 relative to V1 are maintained in the states shown in the vector diagrams of FIGS. 8a to 8d. FIG. 8a shows that V1 is delayed by an angle δ with respect to Vs, and
This is a case where the relationship between swing widths is maintained at 1V8 section and 1V11.

インピーダンス要素15A、或は15Bに印加される電
圧ベクトル△Vは、図示のとうり、右下から左下を向く
ベクトルとなり、この△Vのベクトルに対して900遅
れの電流が、系統1或は、2から、インバータ9A,9
Bに流れ込む。この伏態は、有効電力が系統からインバ
ータに流れ、かつ、進相電流を系統が供給していること
を意味する。次に、第8図bに示すごとく、Vsに対す
るMの位相をδだけ遅らせ、第8図aとは逆に、振巾の
関係を1Vs1〉Vllに保つと、15A或は、15B
に加わる電圧△Vのベクトルは、左下から、右上を向く
ベクトルとなり、系統から流れる電流は、インバータに
有効電力を供給しかつ遅相無効電力を供給している状態
である。
The voltage vector △V applied to the impedance element 15A or 15B is a vector directed from the lower right to the lower left as shown in the figure, and the current that is delayed by 900 with respect to the vector of △V flows into the system 1 or the 2 to inverter 9A, 9
Flows into B. This state means that active power flows from the grid to the inverter, and that the grid is supplying phase-advanced current. Next, as shown in Fig. 8b, if the phase of M with respect to Vs is delayed by δ and the amplitude relationship is maintained as 1Vs1>Vll, contrary to Fig. 8a, 15A or 15B
The vector of the voltage ΔV applied to is a vector pointing from the lower left to the upper right, and the current flowing from the grid is in a state of supplying active power to the inverter and lagging reactive power.

次に、第8図cの如く、V8に対するV1の位相をδだ
け進め、かつ、1Vm1くVllの状態に保つと、15
A,15Bに加わる電圧△Vは、右上から、左下を向く
ベクトルとなり、900遅れの電流は、インバータから
系統側が有効電力の供給を受けつつ、進相無効電力イン
バータに供給している状態である。
Next, as shown in FIG.
The voltage △V applied to A and 15B is a vector pointing from the upper right to the lower left, and the current with a delay of 900 is a state in which the grid side receives active power from the inverter and is supplied to the phase-advanced reactive power inverter. .

第8図dは、Vsに対し、V1の位相をδだけ進め、か
つ、振巾の関係を1Vs1〉IVllに保つた伏態を示
す。
FIG. 8d shows a state in which the phase of V1 is advanced by δ with respect to Vs, and the amplitude relationship is maintained as 1Vs1>IVll.

15A,15Bに加わる電圧△Vは、左上から右下を向
くベクトルとなり、系統は、インバータから有効電力の
供給を受けつつ、遅相無効電力をインバータに供給して
いる状態となる。
The voltage ΔV applied to 15A and 15B becomes a vector directed from the upper left to the lower right, and the system is in a state where it is receiving active power from the inverter and supplying slow phase reactive power to the inverter.

以上のベクトル図から明らかなごとく、系統電圧の振巾
1Vs1に対しインバータの出力電圧振巾1V11を制
御することにより、系統に対し、遅相から、進相まで任
意の無効電力を消費する負荷状態を実現出来る。
As is clear from the above vector diagram, by controlling the inverter output voltage amplitude 1V11 for the grid voltage amplitude 1Vs1, the load state that consumes arbitrary reactive power from the slow phase to the advanced phase for the grid can be realized.

もちろん、無効電力零運転も可能である。他方、系統電
圧Vsに対し、インバータ出力電圧V1の位相角を遅れ
或は、進みに制御することにより、インバータは、電力
の供給を受けることも出来れば、逆に、電力を送出する
ことも可能である。
Of course, zero reactive power operation is also possible. On the other hand, by controlling the phase angle of the inverter output voltage V1 to be delayed or advanced with respect to the grid voltage Vs, the inverter can receive power supply or, conversely, can send out power. It is.

第3図の構成の連系装置の場合、1の系統から2の系統
へ電力を送る場合、インバータ9Aは、系統1の電圧に
対して、位相角を遅れで運転し、9Bは、系統2の電圧
に対し、進みで運転することにより実現できる。
In the case of the interconnection device having the configuration shown in FIG. 3, when transmitting power from system 1 to system 2, inverter 9A operates with a phase angle delayed with respect to the voltage of system 1, and inverter 9B operates with a delay in phase angle with respect to the voltage of system 1. This can be achieved by operating in advance with respect to the voltage of .

逆に、系統2から系統1へ電力を送る場合、前とは逆に
9Bの出力電圧の位相を、系統2の電圧に対して、遅れ
とし、9Aの出力電圧の位相を、系統1の電圧に対して
、進みとすれば良い。
Conversely, when transmitting power from grid 2 to grid 1, the phase of the output voltage of 9B is delayed with respect to the voltage of grid 2, and the phase of the output voltage of 9A is delayed relative to the voltage of grid 1. In contrast, it is better to say progress.

さて、一方の電力系統から流入した有効電力と、他方の
系統に送出される電力の差が零の時、装置内のエネルギ
ーの変化は、零であるため、コンデンサ10A,10B
の電圧に変化はない。しかるに、流入する有効電力が、
流出する有効電力より大きい場合、差電力によりコンデ
ンサ電圧は上昇する。一方、流出する電力の方が大きい
場合は、コンデンサ電圧は低下する。9A,9Bは、P
AM方式のインバータであるためコンデンサ電圧の変化
は、インバータの出力電圧1の振巾に変化をもたらし、
系統電圧との大小関係により、進相、或は、遅相の無効
電力が系統からインバータに流入する。
Now, when the difference between the active power flowing in from one power system and the power sent out to the other power system is zero, the change in energy within the device is zero, so the capacitors 10A and 10B
There is no change in the voltage. However, the incoming active power is
If it is greater than the active power flowing out, the capacitor voltage increases due to the differential power. On the other hand, if the power flowing out is larger, the capacitor voltage will decrease. 9A, 9B are P
Since it is an AM type inverter, a change in the capacitor voltage causes a change in the amplitude of the inverter's output voltage 1.
Leading or lagging reactive power flows from the grid into the inverter depending on the magnitude relationship with the grid voltage.

一方、本装置の運転のためには、少量の損失が発生する
On the other hand, a small amount of loss occurs for the operation of the device.

しかがつて、連系装置全体として、流入電力と流出電力
の差が、装置の損失と等しい時、コンデンサは、安定状
態を保つことになる。したがつて、電力系統から、進相
の無効電力を取りたい場合には、コンデンサ電圧を上昇
させれば良いので、一時系統から流入させる電力を増加
させ、(或は、流出電力を減少させる)流出電力と装置
内で消費する電力の和以上にすべく、インバータの出力
電圧の位相を、遅れ側と制御する。このことにより、系
統側から流入する電力の増加分によにより、コンデンサ
電圧は、上昇し、インバータ出力電圧が増加するので、
系統から進相無効電力が流入することになる。逆に、遅
相無効電力を系統から取りたい場合は、流入電力を一時
減少させ(或は、流出電力を増加させる)、流出電力と
装置の電力損失の和が、流入電力を越えさせることによ
り、コンデンサの電圧が低下し、インバータの出力電圧
が低下し、系統からの遅相無効電力が増大する。
Therefore, when the difference between the incoming power and the outgoing power of the interconnection device as a whole is equal to the loss of the device, the capacitor will maintain a stable state. Therefore, if you want to extract phase-advanced reactive power from the power grid, all you have to do is increase the capacitor voltage, so you can temporarily increase the power flowing in from the grid (or reduce the power flowing out). The phase of the output voltage of the inverter is controlled to be on the lagging side so that the output voltage is equal to or greater than the sum of the outflow power and the power consumed within the device. As a result, the capacitor voltage increases due to the increase in power flowing in from the grid, and the inverter output voltage increases.
Leading reactive power will flow in from the grid. Conversely, if you want to remove delayed phase reactive power from the grid, temporarily reduce the inflow power (or increase the outflow power) and make the sum of the outflow power and device power loss exceed the inflow power. , the voltage of the capacitor decreases, the output voltage of the inverter decreases, and the lagging reactive power from the grid increases.

連系装置として、両側のインバータを、PAM方式で構
成する場合、コンデンサ電圧が、一方の、電力系統の要
求する無効電力条件で決定され、他方の電力系統が要求
する無効電力を取ることができなくなる。
When the inverters on both sides are configured as a grid interconnection device using the PAM method, the capacitor voltage is determined by the reactive power condition required by one power system, and it is not possible to take the reactive power required by the other power system. It disappears.

したがつて、第3図に示すごとく、9Aには10A,9
Bには、10Bのインバータとコンデンサの組み合せを
直列にし、その中間に、チヨツパ装置12を配置する。
中間にチヨツパ装置12を配置することにより、チヨツ
パ装置12を通過するのは、有効電力のみとなり、両側
のコンデンサ10A,10Bの電圧は、他方のインバー
タと無関係にその電圧を維持することが可能になる。今
ここで、連系装置に損失が全くないものと仮定して、連
系の一例について説明する。
Therefore, as shown in Figure 3, 9A has 10A, 9
A combination of a 10B inverter and a capacitor is connected in series at B, and a chopper device 12 is placed in between.
By arranging the chopper device 12 in the middle, only the active power passes through the chopper device 12, and the voltage of the capacitors 10A and 10B on both sides can be maintained at that voltage regardless of the other inverter. Become. Now, assuming that there is no loss in the interconnection device, an example will be described.

電力系統1から電力系統2に有効電力を送り、現在、両
系統とも、無効電力負荷を必要としない場合、インバー
タ9Aは、電力系統1の系統電圧に対し、電圧の大きさ
は等しく、位相角をδだけ遅れた出力電圧を発生する。
When active power is sent from power system 1 to power system 2, and neither system currently requires a reactive power load, inverter 9A has the same voltage magnitude and phase angle as the system voltage of power system 1. generates an output voltage delayed by δ.

以上により有効電力のみが、系統1からインバータ9A
に流入する。有効電力が入つたまX外に出ない場合には
、コンデンサ10Aの電圧は、上昇続けるので、これを
防止するため、チヨツパ装置12がコンデンサ10Aの
電圧が一定値を維持するよう、電力をコンデンサ10B
に送出する。コンデンサ10Bに流入する電力が増加す
ると、コンデンサ10Bの端子電圧が上昇するので、イ
ンバータ9Bはコンデンサ10Bの端子電圧が一定とな
るよう系統2の系統電圧に対して、位相価がδだけ進み
、振巾が系統電圧に等しい出力電圧を発生させることに
なる。この伏態から、系統1に対して、進相負荷を取り
、系統2に対して遅相負荷を取る場合について考える。
As a result of the above, only the active power is transferred from grid 1 to inverter 9A.
flows into. If the active power does not go out while it is in, the voltage of the capacitor 10A will continue to rise, so to prevent this, the chopper device 12 transfers the power to the capacitor so that the voltage of the capacitor 10A maintains a constant value. 10B
Send to. When the power flowing into the capacitor 10B increases, the terminal voltage of the capacitor 10B increases, so the inverter 9B advances the phase value by δ with respect to the system voltage of the system 2 so that the terminal voltage of the capacitor 10B is constant, and the vibration is reduced. This will generate an output voltage whose width is equal to the grid voltage. From this assumption, consider the case where a leading phase load is applied to system 1 and a lagging phase load is applied to system 2.

系統1から進相負荷を、インバータ9Aが取るためコン
デンサ10Aの電圧を上昇させる必要がある。
Since the inverter 9A takes the phase leading load from the system 1, it is necessary to increase the voltage of the capacitor 10A.

よつて、チヨツパ装置12を通過する電力を一定に保つ
た状態で、9Aの出力電圧の位相を一時的に、(コンデ
ンサ10Aの電圧が、所定の進相無効電力を取る状態に
達するまでの間)、系統1の電圧より、遅らせ、無効電
力の値が、所定の進相無効電力になつた時、もとの位相
角にもどす。一方、インバータ9Bは、遅相無効電力を
取る必要があるので、コンデンサ10Bの電圧を、所定
の遅相無効電力を取る値まで下げる必要がある。よつて
、インバータ9Bの出力電圧の、系統2の電圧に対する
位相角を、現伏より一時的に進める。このことにより、
コンデンサ10Bのエネルギーは、電力系統2に放出さ
れるため、電圧が低下し、系統2から取る遅相無効電力
が増大し、所定の無効電力値に達した時、インバータ9
Bの出力電圧の位相を有効電力のみを送出していた状態
の位相角にもどすことになる。以上のごとく、有効電力
をいずれの電力系統からも、他方へ送ることができ、両
系統から全く無効電力を取らないで運転することも出来
れば、さらに、積極的に、系統上必要とする無効電力を
任意に取ることが可能となる。
Therefore, while keeping the power passing through the chopper device 12 constant, the phase of the 9A output voltage is temporarily changed (until the voltage of the capacitor 10A reaches a state where it takes a predetermined phase-leading reactive power). ), the phase angle is delayed from the voltage of system 1, and when the value of the reactive power reaches a predetermined phase-advanced reactive power, the phase angle is returned to the original phase angle. On the other hand, since the inverter 9B needs to take the lagging phase reactive power, it is necessary to lower the voltage of the capacitor 10B to a value that takes the predetermined lagging reactive power. Therefore, the phase angle of the output voltage of inverter 9B with respect to the voltage of system 2 is temporarily advanced from the current position. Due to this,
Since the energy of the capacitor 10B is released to the power system 2, the voltage decreases, and the delayed phase reactive power taken from the system 2 increases, and when it reaches a predetermined reactive power value, the inverter 9
The phase of the output voltage of B is returned to the phase angle of the state in which only active power was being sent out. As described above, if it is possible to send active power from either power system to the other, and if it is possible to operate without drawing any reactive power from both systems, then it is possible to actively It becomes possible to obtain electricity as desired.

ここで、第3図におけるコンデンサとチヨツパ装置の具
体的一実施例である第9図について説明する。
Here, FIG. 9, which is a specific embodiment of the capacitor and chopper device shown in FIG. 3, will be described.

第9図において、13は、直流リアクトル、14,15
は、消弧回路付のサイリスタスイツチで、電流を外部か
らの制御により消すことが可能である。
In FIG. 9, 13 is a DC reactor, 14, 15
is a thyristor switch with an arc extinguishing circuit, and the current can be extinguished by external control.

16,17は、ダイオードである。16 and 17 are diodes.

第10図aは、電力をコンデンサ10A側から、コンデ
ンサ10B側へ送る場合の、スイツチ14の動作を説明
している。この場合スイツチ15は、開いたまXである
。第10図aのTA時間スイツチ14が、閉じると、コ
ンデンサ10Aは、直流リアクトル13を通して短絡さ
れ、直流リアクトル13を通過する電流は、直線的に増
加する。
FIG. 10a explains the operation of the switch 14 when power is sent from the capacitor 10A side to the capacitor 10B side. In this case, the switch 15 remains open. When the TA time switch 14 of FIG. 10a is closed, the capacitor 10A is short-circuited through the DC reactor 13, and the current passing through the DC reactor 13 increases linearly.

時間TA後、スイツチ14を、図示しない消弧回路の動
作により消弧すると、直流リアクトル13を流れていた
電流は、ダイオード17を通してコンデンサ10Bを充
電し、コンデンサ10Bの電圧をEdBを増加させるよ
うに働く。この場合の電流は、前とは逆に、漸減する電
流となる。周期T秒後、再び、スイツチ14が閉じ、ダ
イオード17は、逆電圧がかかるため、消弧し、直列リ
アクトル13の電流はスイツチ14に移り、再び増加し
はじめる。よつて、ダイオード17を通過する電流と、
コンデンサ10Bの端子電圧EdBの積だけの電力が、
コンデンサ10Aから10Bに送られることになる。逆
に、コンデンサ10Bから、コンデンサ10Aに電力を
送る場合、スイツチ15が開閉し、スイツチ14は、開
いたまXである。
After time TA, when the switch 14 is extinguished by the operation of an unillustrated arc extinguishing circuit, the current flowing through the DC reactor 13 charges the capacitor 10B through the diode 17, and the voltage of the capacitor 10B increases by EdB. work. The current in this case is a current that gradually decreases, contrary to the previous case. After a period of T seconds, the switch 14 is closed again, the diode 17 is turned off due to the reverse voltage applied thereto, and the current in the series reactor 13 is transferred to the switch 14 and begins to increase again. Therefore, the current passing through the diode 17 and
The power equal to the product of the terminal voltage EdB of capacitor 10B is
It will be sent from capacitor 10A to 10B. Conversely, when power is sent from the capacitor 10B to the capacitor 10A, the switch 15 opens and closes, and the switch 14 remains open.

第10図bに示すごとく、周期T秒のうち、時間T3秒
、スイツチ15を閉じると、コンデンサ10Bは、直流
リアクトル13とコンデンサ10Aをとうして短絡され
、直流リアクトル13の直流電流は増加する。
As shown in FIG. 10b, when the switch 15 is closed for a time T3 seconds out of the period T seconds, the capacitor 10B is short-circuited through the DC reactor 13 and the capacitor 10A, and the DC current in the DC reactor 13 increases. .

時間TB秒後、スイツチ15を図示しない消弧回路の動
作により開状態にすると、直流リアクトル13を流れる
電流は、直流リアクトル13、コンデンサ10A,ダイ
オード16を通して還流する。この間、電流は漸減すノ
る波形となる。
After a time TB seconds, the switch 15 is opened by the operation of an arc extinguishing circuit (not shown), and the current flowing through the DC reactor 13 circulates through the DC reactor 13, the capacitor 10A, and the diode 16. During this period, the current has a waveform that gradually decreases.

再び、スイツチ15を閉じると、直流リアクトル13の
電流は増加をはじめる。よつて、直流リアクトル13を
流れる電流と、コンデンサ10Aの電圧との積に相当す
る電力が、コンデンサ10Bから、コンデンサ10Aへ
送られることになる。通常、12の構成になるチヨツパ
装置においては、コンデンサ10Aの電圧EdAと、コ
ンデンサ10Bの電圧EdBの関係は、通常、EdAく
EdBである。
When the switch 15 is closed again, the current in the DC reactor 13 starts to increase. Therefore, power corresponding to the product of the current flowing through the DC reactor 13 and the voltage of the capacitor 10A is sent from the capacitor 10B to the capacitor 10A. Usually, in a chopper device having 12 configurations, the relationship between the voltage EdA of the capacitor 10A and the voltage EdB of the capacitor 10B is usually EdA minus EdB.

本発明により、次のごとき効果が得られる。The present invention provides the following effects.

多重インバータ、多重変圧器を使用するため、インバー
タの出力電圧は、正弦波に近ずき、系統を流れる高調波
電流は、非常に小さく、高調波抑制装置は、不要か、も
しくは、設置してもごく小容量のもので十分である。本
連系装置は、外部から、全く遅相無効電力を取らないで
運転することができるので、無効電力補償装置が不要で
ある。
Since multiple inverters and multiple transformers are used, the output voltage of the inverter approaches a sine wave, and the harmonic current flowing through the grid is very small, making it unnecessary to install a harmonic suppression device. Even a very small capacity one is sufficient. Since this interconnection device can be operated without taking any lagging reactive power from the outside, a reactive power compensator is not required.

それ以上に、電力を融通しあいながら、系統運営上必要
な任意の無効電力を取ることも可能であり、両系統独立
に無効電力制御が可能である。無効電力補償装置が不要
であるため設置スペースが小形となる。
More than that, it is also possible to take any reactive power necessary for system operation while accommodating power, and it is possible to control reactive power independently of both systems. Since a reactive power compensator is not required, the installation space is small.

多重インバータによる位相制御により、有効電力、無効
電力の制御を行なうので、応答の速い制御特性が得られ
る。無効電力の扱い量に対して、連系装置内で設置され
るコンデンサ容量は、数分の1程度で済む。
Since active power and reactive power are controlled by phase control using multiple inverters, control characteristics with quick response can be obtained. The capacitance of the capacitor installed in the interconnection device is only a fraction of the amount of reactive power handled.

【図面の簡単な説明】 第1図は従来の系統連系装置の概略構成図、第2図は従
来の系統連系装置に使用される整流器の概略図、第3図
は本発明の一実施例による系統連系装置の概略構成図、
第4図は本発明に使用する3相自励式インバータの回路
図、第5図は多重インバータと多重変圧器の回路図、第
6図は多重式インバータの出力電圧波形説明図、第7図
は本発明の連系装置の原理を説明するための構成図、第
8図はこの発明による連系装置の電力、無効電力融通状
態を説明するベクトル図、第9図はこの発明に使用され
るチヨツパ装置の構成図、第10図はチヨツパ装置の動
作説明図である。 図中、1,2は電力系統、7A,7Bは多重式変圧器、
9A,9Bは振巾変調式多重インバータ、10A,10
Bは直流コンデンサ、12はチヨツパ装置である。
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a schematic diagram of a conventional grid interconnection device, Fig. 2 is a schematic diagram of a rectifier used in the conventional grid interconnection device, and Fig. 3 is an embodiment of the present invention. A schematic configuration diagram of a grid interconnection device according to an example,
Figure 4 is a circuit diagram of a three-phase self-commutated inverter used in the present invention, Figure 5 is a circuit diagram of a multiplex inverter and multiple transformer, Figure 6 is an explanatory diagram of the output voltage waveform of the multiplex inverter, and Figure 7 is an illustration of the output voltage waveform of the multiplex inverter. A configuration diagram for explaining the principle of the grid interconnection device of the present invention, FIG. 8 is a vector diagram explaining the power and reactive power interchange state of the grid interconnection device according to the present invention, and FIG. 9 is a block diagram for explaining the principle of the interconnection device of the present invention. The configuration diagram of the device, FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the chopper device. In the figure, 1 and 2 are power systems, 7A and 7B are multiplex transformers,
9A, 9B are amplitude modulation multiplex inverters, 10A, 10
B is a DC capacitor, and 12 is a chopper device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 1次巻線が第1の電力系統に接続されかつ互いに所
定の位相差をもつ複数の2次巻線を有する第1の多重変
圧器、この第1の多重変圧器の各2次巻線に接続され互
いに所定の位相差をもつて運転される複数の振幅変調方
式インバータから成る第1のインバータ装置、この第1
のインバータ装置の直流端子間に接続される第1のコン
デンサ、1次巻線が第2の電力系統に接続されかつ互い
に所定の位相差をもつ複数の2次巻線を有する第2の多
重変圧器、この第2の多重変圧器の各2次巻線に接続さ
れ互いに所定の位相差をもつて運転される複数の振幅変
調方式インバータから成る第2のインバータ装置、この
第2のインバータ装置の直流端子間に接続される第2の
コンデンサ、及び上記第1と第2のコンデンサ間を接続
し、両コンデンサの充電電圧を制御するチョッパ装置を
備えた系統連系装置。 2 チョッパ装置は、ダイオードと第1のスイッチング
素子とを逆並列接続してなる第1の逆並列体と、この第
1の逆並列体に直列接続されるリアクトルと、ダイオー
ドと第2のスイッチング素子とを逆並列接続してなる第
2の逆並列体を備え、第1のコンデンサと、上記リアク
トル、第1の逆並列体及び第2のコンデンサとで直列閉
回路を構成するよう接続すると共に、上記リアクトルと
第1の逆並列体との接続点と第1と第2のコンデンサの
接続点との間に、上記第2の逆並列体を接続するよう構
成した特許請求の範囲第1項記載の系統連系装置。
[Claims] 1. A first multiplex transformer whose primary winding is connected to a first power system and has a plurality of secondary windings having a predetermined phase difference from each other; this first multiplex transformer A first inverter device comprising a plurality of amplitude modulation type inverters connected to each secondary winding of and operated with a predetermined phase difference from each other;
a first capacitor connected between the DC terminals of the inverter device; a second multiple transformer having a primary winding connected to a second power system and having a plurality of secondary windings having a predetermined phase difference from each other; a second inverter device comprising a plurality of amplitude modulation inverters connected to each secondary winding of the second multiplex transformer and operated with a predetermined phase difference from each other; A grid interconnection device comprising a second capacitor connected between DC terminals, and a chopper device connected between the first and second capacitors and controlling the charging voltage of both capacitors. 2. The chopper device includes a first anti-parallel body formed by connecting a diode and a first switching element in anti-parallel, a reactor connected in series to the first anti-parallel body, and a diode and a second switching element. and a second anti-parallel body formed by connecting them in anti-parallel, and the first capacitor, the reactor, the first anti-parallel body, and the second capacitor are connected to form a series closed circuit, Claim 1, wherein the second anti-parallel body is connected between a connection point between the reactor and the first anti-parallel body and a connection point between the first and second capacitors. Grid connection equipment.
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