谐振抑制装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及谐振抑制装置。
【背景技术】
[0002]近年来，可再生能源的普及正在推进，具备很多风力发电机的大规模的风力发电厂(wind farm:集合型风力发电厂)也正在被建设。
[0003]最近主流的风力发电机具备将发电的电力暂时变换为直流的(AC-DC)转换器、以及将该直流变换为交流的(DC-AC)逆变器，进而还具备将逆变器所产生的高次谐波电流除去的高次谐波滤波器。但是，若具备高次谐波滤波器的风力发电机与电力系统连接(并网)，则产生高次谐波滤波器的电容(capacitance:静电电容)与电力系统或变压器的电感(inductance:感应系数)所引起的谐振，有时在风力发电厂内的电压产生畸变。
[0004]因此，例如在专利文献I的图2中，公开了一种使用高通滤波器(HPF)来提取负载电流中所含的高次谐波分量，并对电力变换装置进行控制以抵消该高次谐波分量的电力用有源滤波器。此外，例如在专利文献2中，公开了一种电力变换装置，其利用从交流电源流入电容器的电流、或由此产生的电压所包含的高次谐波分量乘以给定的传递函数而得到的电流校正值来对电流指令值进行校正，抑制高次谐波电流。
[0005]在先技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:JP特开平8-80052号公报
[0008]专利文献2:JP特开平11-32435号公报
[0009]专利文献3:JP特开2003-174725号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]在此，图14中示出风力发电机等电力设备与电力系统连接而产生谐振，且在连接点电压V或电力设备的输出电流i I (向电力系统的供给电流)中重叠了谐振频率分量的状态的一例。此外，图15中示出该情况下的电压/电流频率特性的一例。另外，在图15等所示的电压/电流频率特性中，将基波(I次)分量的大小设为I。在本例中，对电压重叠比较大的11次高次谐波分量(11次高次谐波电压)，由此在连接点电压V产生了大的高次谐波畸变。此外，对于电流，每奇数次重叠了中等程度的高次谐波分量(奇数次高次谐波电流)。
[0012]相对于此，若使用专利文献I的图2的电力用有源滤波器，则例如如图16以及图17所示，所有的高次谐波分量被抑制，由此连接点电压V的波形成为大致完全的正弦波。另夕卜，在图16中，i表示电力用有源滤波器所具有的逆变器的输出电流(补偿电流)，i2(=il+i)表示向电力系统的供给电流。但是，在这种电力用有源滤波器中，即使在想要抑制起因于11次高次谐波电压的连接点电压V的高次谐波畸变的情况下，也会如图17所示抑制所有的高次谐波分量。因此，补偿电流i变大，作为逆变器，需要使用更大容量的逆变器。
[0013]另一方面，在专利文献2的电力变换装置中，用于电流校正值的计算的传递函数基于从交流电源来看的电力变换装置的阻抗特性或电容器的容量而被预先设定。但是，由于很多情况下无法得到它们的正确的值，因此难以适当设定传递函数来得到充分的谐振抑制效果。此外，即使在适当设定了传递函数的情况下，若电力系统的构成改变则谐振点(谐振频率)变化，有可能再次发生谐振。
[0014]进而，即使在电力系统的构成不变的情况下，在具备多台风力发电机的风力发电厂中，高次谐波滤波器的电容根据风力发电机的连接台数而变化，谐振点也变化。即，由于各风力发电机所具备的高次谐波滤波器的电容被并联连接，因此例如如图18所示，风力发电机的连接台数越增加则谐振频率越下降。因此，在风力发电机向电力系统连接的台数发生变化的风力发电厂中，难以使用专利文献2的电力变换装置那样的谐振抑制方法。
[0015]此外，例如，在连接点电压V中产生了比基波的频率更低的低次谐波的情况下，也与在连接点电压V中产生了高次谐波的情况同样地，有可能难以使用比较小的补偿电流来抑制谐振。
[0016]解决课题的手段
[0017]解决前述课题的主要的本发明是一种谐振抑制装置，其通过从连接于电力系统的电力变换装置向该电力系统提供补偿电流来抑制由于电力设备被连接于所述电力系统而发生的谐振，所述谐振抑制装置的特征在于，具有电流指令值生成部，其被输入所述电力系统的电压，对该被输入的电压所包含的各频率分量中除了基波分量之外的频率分量乘以传递函数来生成针对所述电力变换装置的电流指令值，所述电流指令值生成部对所述电力变换装置输出所述电流指令值，并将所述补偿电流提供给所述电力系统。
[0018]此外，解决前述课题的其他主要的本发明是一种谐振抑制装置，其通过向电力系统提供补偿电流来抑制由于电力设备被连接于所述电力系统而发生的谐振，所述谐振抑制装置的特征在于，具有:逆变器，其与所述电力设备并联地连接于所述电力系统，并提供所述补偿电流；和电流指令值生成部，其被输入所述电力设备的电压，对该被输入的电压所包含的各频率分量中除了基波分量之外的频率分量乘以传递函数来生成针对所述逆变器的电流指令值，所述电流指令值生成部对所述逆变器输出所述电流指令值，并将所述补偿电流提供给所述电力系统。
[0019]关于本发明的其他特征，通过附图以及本说明书的记载将会变得明确。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明，能够减小抑制起因于高次谐波电压的高次谐波畸变的情况下的补偿电流，并减小逆变器的容量。此外，即使在谐振点发生变化的情况下，也能够使用与之相应的适当的传递函数来抑制谐振。
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明的第1、第5以及第8实施方式中的谐振抑制装置的构成的框图。
[0023]图2A是表示本发明的第I实施方式中的电流指令值生成部的构成的框图。
[0024]图2B是表示电流指令值生成部的其他构成例的框图。
[0025]图3是表示本发明的第I实施方式中的系数控制部的构成的框图。
[0026]图4是表示系数控制部的其他构成例的框图。
[0027]图5是表示通过本发明的第I实施方式中的谐振抑制装置抑制了谐振的电压V以及电流1、il、i2的一例的示意图。
[0028]图6是表示通过本发明的第I实施方式中的谐振抑制装置抑制了谐振的电压/电流频率特性的一例的示意图。
[0029]图7是表示本发明的第2实施方式中的谐振抑制装置的构成的框图。
[0030]图8是表示通过本发明的第2实施方式中的谐振抑制装置抑制了谐振的电压V以及电流1、il、i2的一例的示意图。
[0031]图9是表示通过本发明的第2实施方式中的谐振抑制装置抑制了谐振的电压/电流频率特性的一例的示意图。
[0032]图10是表示本发明的第3实施方式中的谐振抑制装置的构成的框图。
[0033]图11是表示本发明的第4实施方式中的谐振抑制装置的构成的框图。
[0034]图12是表示本发明的第4实施方式中的电流指令值生成部的构成的框图。
[0035]图13是表示本发明的第4实施方式中的系数控制部的构成的框图。
[0036]图14是表示谐振发生时的电压V以及电流i I的一例的示意图。
[0037]图15是表示谐振发生时的电压/电流频率特性的一例的示意图。
[0038]图16是表示通过有源滤波器抑制了谐振的电压V以及电流1、il、?2的一例的示意图。
[0039]图17是表示通过有源滤波器抑制了谐振的电压/电流频率特性的一例的示意图。
[0040]图18是表示风力发电机的连接台数与谐振频率的关系的图。
[0041]图19是表示本发明的第5实施方式中的系数控制部的构成的框图。
[0042]图20是表示本发明的第6实施方式中的谐振抑制装置的构成的框图。
[0043]图21是表示本发明的第6实施方式中的增益校正系数计算部的构成的框图。
[0044]图22是表示电流指令值的图。
[0045]图23是表示电压指令值的图。
[0046]图24是表示本发明的第7实施方式中的谐振抑制装置的构成的框图。
[0047]图25是表示本发明的第7实施方式中的限流器用增益校正系数计算部的构成的框图。
[0048]图26是表示本发明的第7实施方式中的限压器用增益校正系数计算部的构成的框图。
[0049]图27是表示本发明的第8实施方式中的电流指令值生成部的构成的框图。
[0050]图28是表示本发明的第8实施方式中的系数控制部的构成的框图。
【具体实施方式】
[0051]通过本说明书以及附图的记载，至少以下的事项将会明确。
[0052]<第I实施方式>
[0053]===谐振抑制装置的构成===
[0054]以下，参照图1至图3，对本发明的第I实施方式中的谐振抑制装置的构成进行说明。
[0055]图1所示的谐振抑制装置Ia例如设置在风力发电厂内，是用于抑制由于具备高次谐波滤波器31的风力发电机3(电力设备的一例)与电力系统5连接而发生的谐振的装置。此外，谐振抑制装置Ia构成为包含电流指令值生成部10a、加法部15、电流控制部16、并联逆变器17、以及直流电源18。此外，例如，谐振抑制装置Ia也可以构成为包含这些构成中的并联逆变器17以及直流电源18以外的构成。
[0056]在图1中，风力发电机3表示与电力系统5连接的I台或多台风力发电机。此外，在图1中，与电力系统5连接的I台或多台风力发电机所分别具备的高次谐波滤波器的电容被图示为合成电容Cl，将风力发电机分别与电力系统5连接的变压器的电感被图示为合成电感LI。进而，L2表示电力系统5的电感。
[0057]向电流指令值生成部1a输入风力发电机3与电力系统5的连接点的电压V(电力系统的电压)、以及风力发电机3的输出电流il。此外，连接点的电压V包含风力发电机3与电力系统5的连接点的电压、以及风力发电机3与电力系统5的连接点附近的电压。从电流指令值生成部1a输出针对并联逆变器17的输出电流(补偿电流)i的电流指令值i'此外，向加法部15输入补偿电流i和针对补偿电流i的电流指令值。从加法部15向电流控制部16输入电流指令值与补偿电流i之差(i* -1)。然后，从电流控制部16输出电压指令值Z。
[0058]在并联逆变器17连接有直流电源18。此外，向并联逆变器17输入电压指令值V'从并联逆变器17输出交流电流(补偿电流)i。而且，并联逆变器17经由变压器(未图不)与电力系统5并联连接，从并联逆变器17输出的补偿电流i与风力发电机3的输出电流il