諧振抑制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及諧振抑制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，可再生能源的普及正在推進，具備很多風(fēng)力發(fā)電機的大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電廠(wind farm:集合型風(fēng)力發(fā)電廠)也正在被建設(shè)。
[0003]最近主流的風(fēng)力發(fā)電機具備將發(fā)電的電力暫時變換為直流的(AC-DC)轉(zhuǎn)換器、以及將該直流變換為交流的(DC-AC)逆變器，進而還具備將逆變器所產(chǎn)生的高次諧波電流除去的高次諧波濾波器。但是，若具備高次諧波濾波器的風(fēng)力發(fā)電機與電力系統(tǒng)連接(并網(wǎng))，則產(chǎn)生高次諧波濾波器的電容(capacitance:靜電電容)與電力系統(tǒng)或變壓器的電感(inductance:感應(yīng)系數(shù))所引起的諧振，有時在風(fēng)力發(fā)電廠內(nèi)的電壓產(chǎn)生畸變。
[0004]因此，例如在專利文獻I的圖2中，公開了一種使用高通濾波器(HPF)來提取負載電流中所含的高次諧波分量，并對電力變換裝置進行控制以抵消該高次諧波分量的電力用有源濾波器。此外，例如在專利文獻2中，公開了一種電力變換裝置，其利用從交流電源流入電容器的電流、或由此產(chǎn)生的電壓所包含的高次諧波分量乘以給定的傳遞函數(shù)而得到的電流校正值來對電流指令值進行校正，抑制高次諧波電流。
[0005]在先技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:JP特開平8-80052號公報
[0008]專利文獻2:JP特開平11-32435號公報
[0009]專利文獻3:JP特開2003-174725號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]在此，圖14中示出風(fēng)力發(fā)電機等電力設(shè)備與電力系統(tǒng)連接而產(chǎn)生諧振，且在連接點電壓V或電力設(shè)備的輸出電流i I (向電力系統(tǒng)的供給電流)中重疊了諧振頻率分量的狀態(tài)的一例。此外，圖15中示出該情況下的電壓/電流頻率特性的一例。另外，在圖15等所示的電壓/電流頻率特性中，將基波(I次)分量的大小設(shè)為I。在本例中，對電壓重疊比較大的11次高次諧波分量(11次高次諧波電壓)，由此在連接點電壓V產(chǎn)生了大的高次諧波畸變。此外，對于電流，每奇數(shù)次重疊了中等程度的高次諧波分量(奇數(shù)次高次諧波電流)。
[0012]相對于此，若使用專利文獻I的圖2的電力用有源濾波器，則例如如圖16以及圖17所示，所有的高次諧波分量被抑制，由此連接點電壓V的波形成為大致完全的正弦波。另夕卜，在圖16中，i表示電力用有源濾波器所具有的逆變器的輸出電流(補償電流)，i2(=il+i)表示向電力系統(tǒng)的供給電流。但是，在這種電力用有源濾波器中，即使在想要抑制起因于11次高次諧波電壓的連接點電壓V的高次諧波畸變的情況下，也會如圖17所示抑制所有的高次諧波分量。因此，補償電流i變大，作為逆變器，需要使用更大容量的逆變器。
[0013]另一方面，在專利文獻2的電力變換裝置中，用于電流校正值的計算的傳遞函數(shù)基于從交流電源來看的電力變換裝置的阻抗特性或電容器的容量而被預(yù)先設(shè)定。但是，由于很多情況下無法得到它們的正確的值，因此難以適當設(shè)定傳遞函數(shù)來得到充分的諧振抑制效果。此外，即使在適當設(shè)定了傳遞函數(shù)的情況下，若電力系統(tǒng)的構(gòu)成改變則諧振點(諧振頻率)變化，有可能再次發(fā)生諧振。
[0014]進而，即使在電力系統(tǒng)的構(gòu)成不變的情況下，在具備多臺風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)力發(fā)電廠中，高次諧波濾波器的電容根據(jù)風(fēng)力發(fā)電機的連接臺數(shù)而變化，諧振點也變化。即，由于各風(fēng)力發(fā)電機所具備的高次諧波濾波器的電容被并聯(lián)連接，因此例如如圖18所示，風(fēng)力發(fā)電機的連接臺數(shù)越增加則諧振頻率越下降。因此，在風(fēng)力發(fā)電機向電力系統(tǒng)連接的臺數(shù)發(fā)生變化的風(fēng)力發(fā)電廠中，難以使用專利文獻2的電力變換裝置那樣的諧振抑制方法。
[0015]此外，例如，在連接點電壓V中產(chǎn)生了比基波的頻率更低的低次諧波的情況下，也與在連接點電壓V中產(chǎn)生了高次諧波的情況同樣地，有可能難以使用比較小的補償電流來抑制諧振。
[0016]解決課題的手段
[0017]解決前述課題的主要的本發(fā)明是一種諧振抑制裝置，其通過從連接于電力系統(tǒng)的電力變換裝置向該電力系統(tǒng)提供補償電流來抑制由于電力設(shè)備被連接于所述電力系統(tǒng)而發(fā)生的諧振，所述諧振抑制裝置的特征在于，具有電流指令值生成部，其被輸入所述電力系統(tǒng)的電壓，對該被輸入的電壓所包含的各頻率分量中除了基波分量之外的頻率分量乘以傳遞函數(shù)來生成針對所述電力變換裝置的電流指令值，所述電流指令值生成部對所述電力變換裝置輸出所述電流指令值，并將所述補償電流提供給所述電力系統(tǒng)。
[0018]此外，解決前述課題的其他主要的本發(fā)明是一種諧振抑制裝置，其通過向電力系統(tǒng)提供補償電流來抑制由于電力設(shè)備被連接于所述電力系統(tǒng)而發(fā)生的諧振，所述諧振抑制裝置的特征在于，具有:逆變器，其與所述電力設(shè)備并聯(lián)地連接于所述電力系統(tǒng)，并提供所述補償電流；和電流指令值生成部，其被輸入所述電力設(shè)備的電壓，對該被輸入的電壓所包含的各頻率分量中除了基波分量之外的頻率分量乘以傳遞函數(shù)來生成針對所述逆變器的電流指令值，所述電流指令值生成部對所述逆變器輸出所述電流指令值，并將所述補償電流提供給所述電力系統(tǒng)。
[0019]關(guān)于本發(fā)明的其他特征，通過附圖以及本說明書的記載將會變得明確。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，能夠減小抑制起因于高次諧波電壓的高次諧波畸變的情況下的補償電流，并減小逆變器的容量。此外，即使在諧振點發(fā)生變化的情況下，也能夠使用與之相應(yīng)的適當?shù)膫鬟f函數(shù)來抑制諧振。
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明的第1、第5以及第8實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0023]圖2A是表示本發(fā)明的第I實施方式中的電流指令值生成部的構(gòu)成的框圖。
[0024]圖2B是表示電流指令值生成部的其他構(gòu)成例的框圖。
[0025]圖3是表示本發(fā)明的第I實施方式中的系數(shù)控制部的構(gòu)成的框圖。
[0026]圖4是表示系數(shù)控制部的其他構(gòu)成例的框圖。
[0027]圖5是表示通過本發(fā)明的第I實施方式中的諧振抑制裝置抑制了諧振的電壓V以及電流1、il、i2的一例的示意圖。
[0028]圖6是表示通過本發(fā)明的第I實施方式中的諧振抑制裝置抑制了諧振的電壓/電流頻率特性的一例的示意圖。
[0029]圖7是表示本發(fā)明的第2實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0030]圖8是表示通過本發(fā)明的第2實施方式中的諧振抑制裝置抑制了諧振的電壓V以及電流1、il、i2的一例的示意圖。
[0031]圖9是表示通過本發(fā)明的第2實施方式中的諧振抑制裝置抑制了諧振的電壓/電流頻率特性的一例的示意圖。
[0032]圖10是表示本發(fā)明的第3實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0033]圖11是表示本發(fā)明的第4實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0034]圖12是表示本發(fā)明的第4實施方式中的電流指令值生成部的構(gòu)成的框圖。
[0035]圖13是表示本發(fā)明的第4實施方式中的系數(shù)控制部的構(gòu)成的框圖。
[0036]圖14是表示諧振發(fā)生時的電壓V以及電流i I的一例的示意圖。
[0037]圖15是表示諧振發(fā)生時的電壓/電流頻率特性的一例的示意圖。
[0038]圖16是表示通過有源濾波器抑制了諧振的電壓V以及電流1、il、?2的一例的示意圖。
[0039]圖17是表示通過有源濾波器抑制了諧振的電壓/電流頻率特性的一例的示意圖。
[0040]圖18是表示風(fēng)力發(fā)電機的連接臺數(shù)與諧振頻率的關(guān)系的圖。
[0041]圖19是表示本發(fā)明的第5實施方式中的系數(shù)控制部的構(gòu)成的框圖。
[0042]圖20是表示本發(fā)明的第6實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0043]圖21是表示本發(fā)明的第6實施方式中的增益校正系數(shù)計算部的構(gòu)成的框圖。
[0044]圖22是表示電流指令值的圖。
[0045]圖23是表示電壓指令值的圖。
[0046]圖24是表示本發(fā)明的第7實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成的框圖。
[0047]圖25是表示本發(fā)明的第7實施方式中的限流器用增益校正系數(shù)計算部的構(gòu)成的框圖。
[0048]圖26是表示本發(fā)明的第7實施方式中的限壓器用增益校正系數(shù)計算部的構(gòu)成的框圖。
[0049]圖27是表示本發(fā)明的第8實施方式中的電流指令值生成部的構(gòu)成的框圖。
[0050]圖28是表示本發(fā)明的第8實施方式中的系數(shù)控制部的構(gòu)成的框圖。
【具體實施方式】
[0051]通過本說明書以及附圖的記載，至少以下的事項將會明確。
[0052]<第I實施方式>
[0053]===諧振抑制裝置的構(gòu)成===
[0054]以下，參照圖1至圖3，對本發(fā)明的第I實施方式中的諧振抑制裝置的構(gòu)成進行說明。
[0055]圖1所示的諧振抑制裝置Ia例如設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電廠內(nèi)，是用于抑制由于具備高次諧波濾波器31的風(fēng)力發(fā)電機3(電力設(shè)備的一例)與電力系統(tǒng)5連接而發(fā)生的諧振的裝置。此外，諧振抑制裝置Ia構(gòu)成為包含電流指令值生成部10a、加法部15、電流控制部16、并聯(lián)逆變器17、以及直流電源18。此外，例如，諧振抑制裝置Ia也可以構(gòu)成為包含這些構(gòu)成中的并聯(lián)逆變器17以及直流電源18以外的構(gòu)成。
[0056]在圖1中，風(fēng)力發(fā)電機3表示與電力系統(tǒng)5連接的I臺或多臺風(fēng)力發(fā)電機。此外，在圖1中，與電力系統(tǒng)5連接的I臺或多臺風(fēng)力發(fā)電機所分別具備的高次諧波濾波器的電容被圖示為合成電容Cl，將風(fēng)力發(fā)電機分別與電力系統(tǒng)5連接的變壓器的電感被圖示為合成電感LI。進而，L2表示電力系統(tǒng)5的電感。
[0057]向電流指令值生成部1a輸入風(fēng)力發(fā)電機3與電力系統(tǒng)5的連接點的電壓V(電力系統(tǒng)的電壓)、以及風(fēng)力發(fā)電機3的輸出電流il。此外，連接點的電壓V包含風(fēng)力發(fā)電機3與電力系統(tǒng)5的連接點的電壓、以及風(fēng)力發(fā)電機3與電力系統(tǒng)5的連接點附近的電壓。從電流指令值生成部1a輸出針對并聯(lián)逆變器17的輸出電流(補償電流)i的電流指令值i'此外，向加法部15輸入補償電流i和針對補償電流i的電流指令值。從加法部15向電流控制部16輸入電流指令值與補償電流i之差(i* -1)。然后，從電流控制部16輸出電壓指令值Z。
[0058]在并聯(lián)逆變器17連接有直流電源18。此外，向并聯(lián)逆變器17輸入電壓指令值V'從并聯(lián)逆變器17輸出交流電流(補償電流)i。而且，并聯(lián)逆變器17經(jīng)由變壓器(未圖不)與電力系統(tǒng)5并聯(lián)連接，從并聯(lián)逆變器17輸出的補償電流i與風(fēng)力發(fā)電機3的輸出電流il