JP2000253579A - 直列補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】バイパス回路を不要として主回路構成を簡素化
すると共に、電流制御性能を高め、かつ発生高調波を少
なくし、しかも大きな補償量を経済的に実現すること。 【解決手段】交流系統に直列に接続され、交流系統の電
圧、電流、位相、インピーダンス等の電気量を補償する
直列補償装置において、交流系統にそれぞれ互いに直列
に接続された第１の直列コンデンサＣ１および第２の直
列コンデンサＣ２と、第１の直列コンデンサＣ１と並列
に接続された補償電流発生装置ＣＭＰ１とから構成す
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、交流系統に変圧器
を介して直列に接続された電力変換器によって構成さ
れ、交流系統の電圧、電流、位相、インピーダンス等の
電気量を補償する直列補償装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自己消弧形スイッチング素子の大
容量化が進み、高圧電力系統に接続して、電力系統の電
力を制御する電力系統用の大容量自励式変換器が実用化
されてきている。

【０００３】特に、直列トランスを介して、交流系統に
直列に接続され、直列トランスの一次巻線に補償電圧を
発生することで送電線のインピーダンスを電気的に補償
し、送電線に流れる潮流を制御したり、系統電圧の変動
を補償する直列補償装置が注目されており、例えば“Ｓ
ｔａｔｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ＳｅｒｉｅｓＣ
ｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ：Ａ Ｓｏｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ
Ａｐｐｒｏａｃｈｔｏ Ｓｅｒｉｅｓ Ｃｏｍｐｅｎｓ
ａｔｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅ
ｓ”（Ｌ．Ｇｙｕｇｙｉ ｅｔ ａｌ，ＩＥＥＥ ＰＥ
Ｓ ９６ＷＭ １２０−６ ＰＷＲＤ，１９９６）等で
公知となっている。

【０００４】図５８は、この種の従来の直列補償装置の
構成例を示すブロック回路図である。

【０００５】図５８において、Ｇは交流電源、Ｘ１は交
流系統の系統インダクタンス、Ｔｒ１は直列トランス、
ＣＮＶは電力変換器、ＢＰはバイパス回路、ＦＬは高調
波フィルタである。

【０００６】電力変換器ＣＮＶは、ゲートターンオフサ
イリスタ（以下、ＧＴＯと称する）等の自己消弧素子を
ブリッジ接続した構成をとり、ＧＴＯのスイッチングを
制御することで、交流系統の電圧、電流に応じて、任意
の振幅、任意の周波数の電圧を発生することができる。

【０００７】電力変換器ＣＮＶの発生する電圧は、直列
トランスＴｒ１の二次巻線に印加され、系統に直列に接
続された一次巻線に電圧を発生する。交流系統の電圧、
電流に対して、直列トランスＴｒ１の一次巻線に発生す
る電圧の大きさ、位相を適切に制御することで、交流系
統の系統インダクタンスＸ１を補償することができる。

【０００８】図５９は、系統インダクタンスの補償方法
の原理を説明するためのベクトル図である。

【０００９】図５９において、Ｖｓは交流系統電圧の電
圧ベクトル、Ｉｓは交流系統の電流ベクトル、Ｖｃは電
力変換器ＣＮＶが直列トランスＴｒ１の一次巻線３１に
発生する電圧ベクトル、Ｖ１、Ｖ２はそれぞれ直列トラ
ンスＴｒ１の電源側一次側端子電圧ベクトル、負荷側一
次側端子電圧ベクトルを表わしている。

【００１０】系統リアクタンスをＬ、交流電源周波数を
ωとすると、交流電源電圧ベクトルＶｓと直列トランス
Ｔｒ１の一次側端子電圧Ｖ１との関係は、次のような式
で表わされる。

【００１１】

【数１】

【００１２】直列トランス３の一次側端子電圧ベクトル
Ｖ１は、系統インダクタンスＬによる電圧降下によっ
て、交流電源電圧Ｖｓに対して、位相がδだけ遅れ、大
きさがΔＶだけ低下した電圧となっている。

【００１３】電力変換器ＣＮＶが、直列トランスＴｒ１
の一次巻線に、系統電流に対して９０度進んだ補償電圧
Ｖｃを発生すると、直流トランスＴｒ１の負荷側一次側
端子電圧ベクトルＶ２は、Ｖｓの方向に変化し、交流電
源Ｖｓに対する位相遅れ、電圧降下が低減される。

【００１４】これは、系統インダクタンスＬが小さくな
ったことと電気的に等価であり、補償電圧Ｖｃの大きさ
を変換させることで、系統インダクタンスを等価的に変
化させることができる。

【００１５】一般に、交流送電において、送電端の電圧
をＶｓ、受電端の電圧をＶｒ、送電端と受電端の電圧位
相差をθとすると、送電できる最大有効電力Ｐは、次の
ような式で表わされる。

【００１６】

【数２】

【００１７】送電できる最大電力は、系統インダクタン
スに反比例するので、系統インダクタンスの大きい系統
の系統インダクタンスを電気的に補償することで、最大
送電電力を増やすことができる。

【００１８】図５８の構成においては、交流系統と電力
変換器ＣＮＶが直列トランスＴｒ１を介して直列に接続
されており、直列トランスＴｒ１の一次巻線には系統電
流と同一の電流が流れるため、直列トランスＴｒ１の二
次巻線に接続された電力変換器ＣＮＶの出力電流は、系
統電流に拘束される。

【００１９】従って、地絡事故等で送電線に大電流が流
れた場合、電力変換器にも過大な電流が流れることにな
る。

【００２０】そして、このような大電流にも耐え得るよ
うに電力変換器を構成することは、定常時に必要な出力
に対して非常に大きな容量の電力変換器を用意すること
となり、経済的な電力変換器の構成とならない。

【００２１】そこで、図５９に示したようなバイパス回
路ＢＰを、電力変換器ＣＮＶの出力端に接続し、地絡事
故時には、過電流を検出してバイパス回路ＢＰを動作さ
せ、電力変換器の出力を短絡する。そして、系統電流に
拘束された電流は、バイパス回路に移るため、電力変換
器の自己消弧素子を全てオフ（ゲートブロック）して、
変換器に過大な電流が流れ込むのを防止する。

【００２２】このように、従来では、バイパス回路が必
須であり、地絡事故時には、電力変換器をゲートブロッ
クして、運転を停止せざるを得ない。

【００２３】また、電力変換器として、図５８に示した
ような電圧形自励式変換器の場合、出力電流を検出して
電流制御系を構成するのが通常の使用法であるが、直列
補償装置の場合には、前述のような理由から、出力電流
が系統電流に拘束されるため、電流制御を行なうことが
できない。

【００２４】直列補償装置では、直列トランスの巻線に
印加される電圧をフィードバックして、電圧制御系を構
成することになる。電圧制御系の場合、過電流を抑制す
る能力はないため、系統側の擾乱によって過電流を誘発
し易い。

【００２５】電力変換器は、自己消弧素子をスイッチン
グ制御することで、任意の振幅、位相の電圧を発生する
が、スイッチング動作に伴なって高調波を発生する。

【００２６】図５８の直列補償装置では、直列トランス
を介して系統に直列に接続されているため、電力変換器
が発生する高調波電圧が系統電圧に直接加わることにな
り、図５８に示すＦＬのような高調波フィルタの設置が
不可欠となる。

【００２７】また、電力変換器が発生する高調波を低減
するため、変換器を多重接続する必要も生じる。

【００２８】直列補償装置の補償量は、電力変換器の容
量にそのまま対応しており、大きな補償量を実現するた
めには、非常に容量の大きな電力変換器が必要となり、
直列補償装置のコストの上昇を招くことになる。その結
果として、系統インダクタンスが大きく、大きな補償を
要する場合でも、経済的な制約から、補償量を制限せざ
るを得ないのが実状である。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の直列補償装置では、電力変換器が系統に直列に接続
されていることから、電力変換器の出力電流が系統電流
に拘束されている。その結果、地絡事故等で系統に過大
な電流が流れた際に、電力変換器を保護するために、電
力変換器の出力にバイパス回路を設ける必要がある。

【００３０】また、電力変換器の出力電流に対して電流
制御をかけることができないため、系統の擾乱によって
過電流を誘発し易い。

【００３１】さらに、高調波電圧が系統に直接印加され
るため、高調波フィルタの設置、変換器の多重化が不可
欠である。

【００３２】さらにまた、補償量の増大は、そのまま電
力変換器容量の増大につながり、十分な量の補償を実現
することができない。

【００３３】本発明の目的は、バイパス回路を不要とし
て主回路構成を簡素化すると共に、電流制御性能を高
め、かつ発生高調波を少なくし、しかも大きな補償量を
経済的に実現することが可能な直列補償装置を提供する
ことにある。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、交流系統に直列に接続さ
れ、交流系統の電圧、電流、位相、インピーダンス等の
電気量を補償する直列補償装置において、交流系統にそ
れぞれ互いに直列に接続された第１の直列コンデンサお
よび第２の直列コンデンサと、第１の直列コンデンサと
並列に接続された補償電流発生装置とから構成してい
る。

【００３５】従って、請求項１の発明の直列補償装置に
おいては、補償電流発生装置の出力する電流にかかわら
ず、交流系統を流れる電流は直列コンデンサを通して独
立に流れ得るため、事故電流をバイパスするためのバイ
パス回路が不要となる。また、直列コンデンサがフィル
タとして作用し、補償電流に含まれる高調波分はその大
部分が直列コンデンサに流れ込むため、交流系統に流出
する高調波の少ない直列補償装置を実現することができ
る。さらに、直列コンデンサが定常的に必要な補償量を
供給するため、電力変換器の容量を低く抑えることがで
きる。加えて、第２の直列コンデンサに定常的に必要な
コンデンサ量の大部分を第２のコンデンサとして設置す
ることにより、定常的に特に大きな補償を必要とする場
合でも、補償電流発生装置の出力端に印加される電圧を
低く抑えることができる。

【００３６】また、請求項２の発明では、上記請求項１
の発明の直列補償装置において、第２の直列コンデンサ
を、それぞれスイッチが並列に接続された複数の直列コ
ンデンサから構成している。

【００３７】従って、請求項２の発明の直列補償装置に
おいては、上記請求項１の発明の作用に加えて、複数の
コンデンサの投入数の切替え制御と、補償電流発生装置
の補償電流の連続的制御とを組み合わせることにより、
補償電流発生装置の容量を小さく抑えつつ、広範な補償
量を連続的に出力することができる。

【００３８】さらに、請求項３の発明では、上記請求項
２の発明の直列補償装置において、スイッチを、サイリ
スタを互いに逆並列に接続した半導体スイッチから構成
している。

【００３９】従って、請求項３の発明の直列補償装置に
おいては、直列コンデンサの投入数を制御するスイッチ
を半導体スイッチで実現していることにより、機械的な
スイッチに比べて高速にコンデンサの投入数を切替える
ことができ、広範な補償量を連続的かつ高速に実現する
ことができる。

【００４０】一方、請求項４の発明では、交流系統に直
列に接続され、交流系統の電圧、電流、位相、インピー
ダンス等の電気量を補償する直列補償装置において、交
流系統に直列トランスを介して接続されたコンデンサ
と、コンデンサと並列に接続された補償電流発生装置と
から構成している。

【００４１】従って、請求項４の発明の直列補償装置に
おいては、直列トランスを介して接続されたコンデンサ
には、系統電流が直列トランスを通して流れ込むため、
交流系統側から見ると、交流系統に直接、直列に接続さ
れた直列コンデンサと同じ作用を有する。補償電流発生
装置の出力する電流を制御することにより、コンデンサ
に注入される補償電流を制御することで、上記請求項１
の発明と同じ作用を実現することができる。加えて、コ
ンデンサを直列トランスの低圧側に設置していることに
より、コンデンサの耐圧、絶縁の面で有利となる。

【００４２】一方、請求項５の発明では、交流系統に直
列に接続され、交流系統の電圧、電流、位相、インピー
ダンス等の電気量を補償する直列補償装置において、交
流系統に直列トランスを介して接続され、互いに直列に
接続された第１のコンデンサおよび第２のコンデンサ
と、第１のコンデンサと並列に接続された補償電流発生
装置とから構成している。

【００４３】従って、請求項５の発明の直列補償装置に
おいては、直列トランスを介して接続された第１、第２
のコンデンサには、系統電流が直列トランスを通して流
れ込むため、交流系統側から見ると、交流系統に直接、
直列に接続された直列コンデンサと同じ作用を有する。
補償電流発生装置の出力する電流を制御することによ
り、第１のコンデンサに注入される補償電流を制御する
ことで、上記請求項１の発明と同じ作用を実現すること
ができる。加えて、第１、第２のコンデンサを直列トラ
ンスの低圧側に設置していることにより、コンデンサの
耐圧、絶縁の面で有利となる。

【００４４】また、請求項６の発明では、上記請求項５
の発明の直列補償装置において、第２のコンデンサを、
それぞれスイッチが並列に接続された複数のコンデンサ
から構成している。

【００４５】従って、請求項６の発明の直列補償装置に
おいては、第２のコンデンサ群の投入数をスイッチによ
って切替える切替え制御と、補償電流発生装置が第１の
コンデンサに注入する補償電流の連続的制御とを組み合
わせることにより、補償電流発生装置の容量を小さく抑
えつつ、広範な補償量を連続的に出力することができ
る。加えて、第１のコンデンサ、第２のコンデンサ群を
直列トランスの低圧側に設置していることにより、コン
デンサの耐圧、絶縁の面で有利となる。

【００４６】さらに、請求項７の発明では、上記請求項
６の発明の直列補償装置において、スイッチを、サイリ
スタを互いに逆並列に接続した半導体スイッチから構成
している。

【００４７】従って、請求項７の発明の直列補償装置に
おいては、直列コンデンサの投入数を制御するスイッチ
を半導体スイッチで実現していることにより、機械的な
スイッチに比べて高速にコンデンサの投入数を切替える
ことができ、広範な補償量を連続的かつ高速に実現する
ことができる。加えて、コンデンサおよびサイリスタを
直列トランスの低圧側に設置していることにより、コン
デンサ、サイリスタの耐圧、絶縁の面で有利となる。

【００４８】一方、請求項８の発明では、交流系統に直
列に接続され、交流系統の電圧、電流、位相、インピー
ダンス等の電気量を補償する直列補償装置において、交
流系統に直列に接続された直列コンデンサと、交流系統
に直列トランスを介して接続されたコンデンサと、コン
デンサと並列に接続された補償電流発生装置とから構成
している。

【００４９】従って、請求項８の発明の直列補償装置に
おいては、交流系統に直列に接続された直列コンデンサ
は、定常的に必要な補償量の大部分を発生することによ
り、補償電流発生装置の出力端に印加される電圧を小さ
く抑えることができるのに加えて、補償電流が注入され
るコンデンサを直列トランスの低圧側に設置しているこ
とにより、コンデンサの耐圧、絶縁の面で有利となると
共に、直列コンデンサ部は直列トランスを介した補償器
部分と分離して設置することができ、設置の自由度が高
くなる。

【００５０】また、請求項９の発明では、上記請求項８
の発明の直列補償装置において、直列コンデンサを、そ
れぞれスイッチが並列に接続された複数の直列コンデン
サから構成している。

【００５１】従って、請求項９の発明の直列補償装置に
おいては、定常的に必要な補償量を段階的に切替える複
数の直列コンデンサの投入数の切替え制御と、補償電流
発生装置の補償電流の連続的制御とを組み合わせること
により、補償電流発生装置の容量を小さく抑えつつ、広
範な補償量を連続的に出力することができる。加えて、
補償電流が注入されるコンデンサを直列トランスの低圧
側に設置していることにより、コンデンサの耐圧・絶縁
の面で有利となると共に、複数の直列コンデンサ部は直
列トランスを介した補償器部分と分離して設置すること
ができ、設置の自由度が高くなる。

【００５２】さらに、請求項１０の発明では、上記請求
項９の発明の直列補償装置において、スイッチを、サイ
リスタを互いに逆並列に接続した半導体スイッチから構
成している。

【００５３】従って、請求項１０の発明の直列補償装置
においては、上記請求項９の発明の作用に加えて、直列
コンデンサの投入数を制御するスイッチを半導体スイッ
チで実現していることにより、機械的なスイッチに比べ
て高速にコンデンサの投入数を切替えることができ、広
範な補償量を連続的かつ高速に実現することができる。

【００５４】一方、請求項１１の発明では、上記請求項
１乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直列補償装置
において、補償電流発生装置を、直列トランスと、自己
消弧素子を用いた電流形変換器とから構成している。

【００５５】従って、請求項１１の発明の直列補償装置
においては、電流形変換器は直流側に直流電圧源を有
し、電流指令に基づいてＰＷＭ制御を行なうことによ
り、指令値に等しい補償電流を出力する電流源として動
作するため、所定の指令値に一致した補償電流を発生す
る補償電流発生装置として動作する。その結果として、
補償電流発生装置の出力に接続されたコンデンサに、直
列トランスを通して所定の補償電流が注入され、所定の
補償電圧を交流系統に直列に発生させることができる。

【００５６】また、請求項１２の発明では、上記請求項
１乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直列補償装置
において、補償電流発生装置を、直列トランスと、自己
消弧素子を用いた電圧形変換器とから構成し、電圧形変
換器の出力電流を制御する電流制御回路を備えている。

【００５７】従って、請求項１２の発明の直列補償装置
においては、電圧形変換器は、電流指令に基づいてＰＷ
Ｍ制御を行なうことにより、指令値に等しい補償電流を
出力する電流源として動作するため、所定の指令値に一
致した補償電流を発生する補償電流発生装置として動作
する。その結果として、補償電流発生装置の出力に接続
されたコンデンサに、直列トランスを通して所定の補償
電流が注入され、所定の補償電圧を交流系統に直列に発
生させることができる。

【００５８】さらに、請求項１３の発明では、上記請求
項４、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項の発明の
直列補償装置において、補償電流発生装置を、自己消弧
素子を用いた電流形変換器から構成している。

【００５９】従って、請求項１３の発明の直列補償装置
においては、電流形変換器は直流側に直流電圧源を有
し、電流指令に基づいてＰＷＭ制御を行なうことによ
り、指令値に等しい補償電流を出力する電流源として動
作するため、所定の指令値に一致した補償電流を発生す
る補償電流発生装置として動作する。その結果として、
補償電流発生装置の出力に接続されたコンデンサに所定
の補償電流が注入され、所定の補償電圧を交流系統に直
列に発生させることができる。

【００６０】一方、請求項１４の発明では、上記請求項
４、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直
列補償装置において、補償電流発生装置を、自己消弧素
子を用いた電圧形変換器から構成し、電圧形変換器の出
力電流を制御する電流制御回路を備えている。

【００６１】従って、請求項１４の発明の直列補償装置
においては、電圧形変換器の出力電流を制御する電流制
御回路が、電圧形変換器の出力電流が補償電流指令と一
致するための電圧指令を与え、ＰＷＭ制御によって電圧
指令に等しい電圧が電圧形変換器から出力され、結果と
して出力電流が補償電流指令と一致するように動作する
ため、所定の指令値に一致した補償電流指令を発生する
補償電流発生装置として動作する。その結果として、補
償電流発生装置の出力に接続されたコンデンサに所定の
補償電流が注入され、所定の補償電圧を交流系統に直列
に発生させることができる。

【００６２】また、請求項１５の発明では、上記請求項
１１または請求項１３の発明の直列補償装置において、
電流形変換器を、自己消弧素子を三相ブリッジ接続した
構成としている。

【００６３】従って、請求項１５の発明の直列補償装置
においては、三相ブリッジ接続された自己消弧素子のス
イッチングを制御することにより、指令電流に一致した
電流が電流形変換器より出力され、所定の指令値に一致
した補償電流指令を発生する補償電流発生装置として動
作する。その結果として、補償電流発生装置の出力に接
続されたコンデンサに所定の補償電流が注入され、所定
の補償電圧を交流系統に直列に発生させることができ
る。

【００６４】さらに、請求項１６の発明では、上記請求
項１２または請求項１４の発明の直列補償装置におい
て、電圧形変換器を、自己消弧素子を三相ブリッジ接続
した構成としている。

【００６５】従って、請求項１６の発明の直列補償装置
においては、電流指令に等しい電流を出力するための電
圧指令を、電流制御回路の出力として電圧形変換器に与
え、三相ブリッジ接続された自己消弧素子のスイッチン
グを制御することにより、電圧指令に等しい電圧を電圧
形変換器が出力するように制御される。その結果とし
て、補償電流発生装置からは所定の補償電流が出力され
て、その出力端に接続されたコンデンサに注入され、所
定の補償電圧を交流系統に直列に発生させることができ
る。

【００６６】一方、請求項１７の発明では、上記請求項
１１または請求項１３の発明の直列補償装置において、
電流形変換器を、自己消弧素子を各相毎に単相ブリッジ
接続した構成としている。

【００６７】従って、請求項１７の発明の直列補償装置
においては、各相毎に単相ブリッジ接続された自己消弧
素子のスイッチングを制御することにより、指令電流に
一致した電流が電流形変換器より出力され、所定の指令
値に一致した補償電流指令を発生する補償電流発生装置
として動作する。その結果として、補償電流発生装置の
出力に接続されたコンデンサに所定の補償電流が注入さ
れ、所定の補償電圧を交流系統に直列に発生させること
ができる。この場合、各相毎に単相ブリッジ接続してい
ることにより、各相の補償電流を独立に制御することが
できる。

【００６８】また、請求項１８の発明では、上記請求項
１２または請求項１４の発明の直列補償装置において、
電圧形変換器を、自己消弧素子を各相毎に単相ブリッジ
接続した構成としている。

【００６９】従って、請求項１８の発明の直列補償装置
においては、所定の指令電流に一致した電流を出力する
ための電圧指令を、電流制御回路の出力として電圧形変
換器に与え、各相毎に単相ブリッジ接続された自己消弧
素子のスイッチングを制御することにより、指令電圧に
一致した電流が電圧形変換器より出力され、所定の指令
値に一致した補償電流指令を発生する補償電流発生装置
として動作する。その結果として、補償電流発生装置の
出力に接続されたコンデンサに所定の補償電流が注入さ
れ、所定の補償電圧を交流系統に直列に発生させること
ができる。この場合、各相毎に単相ブリッジ接続してい
ることにより、各相の補償電流を独立に制御することが
できる。

【００７０】さらに、請求項１９の発明では、上記請求
項１乃至請求項１８のいずれか１項の発明の直列補償装
置において、交流系統の電流を検出し、補償電流発生装
置が交流系統の電流と同相または逆相の電流を発生する
ようにしている。

【００７１】従って、請求項１９の発明の直列補償装置
においては、交流系統の電流を検出し、系統電流の位相
に基づいて、系統電流の位相と同位相または逆位相の補
償電流指令を補償電流発生装置に与える。補償電流発生
装置は、補償電流指令に一致した補償電流を発生し、補
償電流発生装置に接続されたコンデンサに系統電流と同
相または逆相の電流を注入する。補償電流がコンデンサ
に発生する補償電圧は系統電流と直交する方向成分とな
り、コンデンサ部は、容量が等価的に変化するリアクタ
ンスとして作用する。これにより、種々の直列補償を実
現することができる。この場合、直列補償装置は、基本
的には、交流系統に有効電力を注入しないため、補償電
流発生装置を構成する電力変換器の直流回路を、電圧形
変換器ではコンデンサで、電流形変換器ではインダクタ
ンスで、それぞれ実現することができる。

【００７２】一方、請求項２０の発明では、上記請求項
１乃至請求項１９のいずれか１項の発明の直列補償装置
において、交流系統に流れる系統電流および系統電圧を
検出する検出回路と、交流系統に流れる有効電流成分お
よび無効電流成分を算出する算出回路と、系統電流の変
化率と有効電流成分の変動分と無効電流の変動分とに基
づいて、交流系統の動揺を抑えるような補償電流指令を
生成する動揺抑制回路とを備えている。

【００７３】従って、請求項２０の発明の直列補償装置
においては、系統電流および系統電圧を検出し、交流系
統を通過する有効電流成分と無効電流成分を算出して、
その変動分と系統電流の変化率とに基づいて補償電流指
令を生成することにより、交流系統の電力動揺を抑制す
ることができる。すなわち、交流系統を通過する有効電
流成分と無効電流成分の変動分に基づく補償電流は、コ
ンデンサに注入されて有効電流と無効電流の変動を引き
起こした電圧変動を打ち消す方向の電圧となる。また、
系統電流の変化率に基づく補償電流は、系統電流の振動
にダンピングをかける効果を有する。その結果、電力動
揺を速やかに抑制することができる。

【００７４】また、請求項２１の発明では、上記請求項
１乃至請求項２０のいずれか１項の発明の直列補償装置
において、交流系統に直列に接続されたコンデンサの電
圧を検出するコンデンサ電圧検出回路と、コンデンサ電
圧検出回路の出力から、コンデンサの直流分電圧成分を
算出する直流分算出回路と、直流分算出回路の出力の振
幅および位相を補正した信号に基づいて、補償電流指令
を生成する直流分抑制回路とを備えている。

【００７５】従って、請求項２１の発明の直列補償装置
においては、コンデンサ電圧検出回路はコンデンサ電圧
を検出し、直流分算出回路においてコンデンサ電圧の直
流分を算出する。コンデンサ電圧の直流分の振幅と位相
を補正することにより、直流分を打ち消す電圧を発生す
るための補償電流を補償電流発生装置に発生させること
で、系統電流の擾乱によってコンデンサに発生する直流
分を速やかに抑制することができ、変圧器等の直流偏磁
現象を回避することができる。

【００７６】さらに、請求項２２の発明では、上記請求
項２１の発明の直列補償装置において、コンデンサ電圧
検出回路を、交流系統を流れる系統電流を検出する検出
回路と、系統電流から交流系統に直列に接続されたコン
デンサの電圧を算出する積分回路とから構成している。

【００７７】従って、請求項２２の発明の直列補償装置
においては、コンデンサの電圧に基づいて直流分を検出
する代わりに、系統電流を積分することにより、系統電
流がコンデンサ部に発生する直流分を算出し、それに基
づいて補償電流を補償電流発生装置から発生することに
より、コンデンサに発生する直流分を速やかに抑制する
ことができ、変圧器等の直流偏磁現象を回避することが
できる。この場合、直流分の算出に補償電流による過渡
的な直流分が含まれないため、より一層安定な直流分抑
制制御を実現することができる。

【００７８】一方、請求項２３の発明では、上記請求項
１乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直列補償装置
において、補償電流発生装置を、直列トランスと、自己
消弧素子を用いた第１の電流形変換器と、自己消弧素子
を用いて交流系統と並列に接続した第２の電流形変換器
と、第１の電流形変換器の直流部と第２の電流形変換器
の直流部とを接続する直流リアクトルとから構成し、直
流リアクトルの電流を制御する直流電流制御回路を備え
ている。

【００７９】従って、請求項２３の発明の直列補償装置
においては、第１の電流形変換器から出力される電流
は、高調波成分が除去されて、直列トランスの二次側に
は補償電流が注入される。この補償電流は、直列トラン
スを通して直列コンデンサに注入され、補償電流を発生
する。その結果として、補償電流発生装置の出力に接続
されたコンデンサに所定の補償電流が注入され、所定の
補償電圧を交流系統に直列に発生させることができる。

【００８０】また、請求項２４の発明では、上記請求項
４、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直
列補償装置において、補償電流発生装置を、自己消弧素
子を用いた第１の電流形変換器と、自己消弧素子を用い
て交流系統と並列に接続した第２の電流形変換器と、第
１の電流形変換器の直流部と第２の電流形変換器の直流
部とを接続する直流リアクトルとから構成し、直流リア
クトルの電流を制御する直流電流制御回路を備えてい
る。

【００８１】従って、請求項２４の発明の直列補償装置
においては、上記請求項４、請求項８乃至請求項１０の
いずれかの発明と同様の作用を奏するのに加えて、補償
電流発生装置内のトランスを省略できると共に、直列ト
ランスの二次側に接続されたコンデンサがフィルタの機
能も兼ねるため、高調波フィルタも省略することができ
る。加えて、第２の電流形変換器により、この第２の電
流形変換器が接続された交流系統の無効電力を制御する
ことができる。

【００８２】さらに、請求項２５の発明では、上記請求
項１乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直列補償装
置において、補償電流発生装置を、直列トランスと、自
己消弧素子を用いた第１の電圧形変換器と、自己消弧素
子を用いて交流系統と並列に接続した第２の電圧形変換
器と、第１の電圧形変換器の直流部と第２の電圧形変換
器の直流部とを接続する直流コンデンサとから構成し、
第１の電圧形変換器の出力電流を制御する電流制御回路
と、第２の電圧形変換器の出力電流を制御する第２の電
流制御回路と、直流コンデンサ電圧を制御する直流電圧
制御回路とを備えている。

【００８３】従って、請求項２５の発明の直列補償装置
においては、直流コンデンサ電圧に基づいて、直流電圧
制御回路により直流電圧指令と等しい直流電圧となるよ
うな電流指令が出力される。そして、この電流指令に基
づくＰＷＭ制御により、第２の電圧形変換器の直流電圧
を目的の電圧量とする制御が行なわれる。また同時に、
第２の電圧形変換器の出力電流に基づくＰＷＭ制御によ
り、無効電力指令に等しくなるような電流が出力され、
第２の電圧形変換器が交流系統に出力する無効電力の制
御が行なわれる。これにより、上記請求項４、請求項８
乃至請求項１０のいずれかの発明と同様の作用を奏する
のに加えて、種々の補償電圧を系統に注入することがで
きる。

【００８４】一方、請求項２６の発明では、上記請求項
４、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直
列補償装置において、補償電流発生装置を、直列トラン
スと、自己消弧素子を用いた第１の電圧形変換器と、自
己消弧素子を用いて交流系統と並列に接続した第２の電
圧変換器と、第１の電圧形変換器の直流部と第２の電圧
形変換器の直流部とを接続する直流コンデンサとから構
成し、第１の電圧形変換器の出力電流を制御する第１の
電流制御回路と、第２の電圧形変換器の出力電流を制御
する第２の電流制御回路と、直流コンデンサ電圧を制御
する直流電圧制御回路とを備えている。

【００８５】従って、請求項２６の発明の直列補償装置
においては、第１の電圧形変換器は、電流制御により補
償電流指令と等しい電流を発生し、電流源として動作す
る。その結果として、補償電流がコンデンサに注入さ
れ、直列トランスの一次側に種々の補償電圧を発生させ
る。第２の電圧形変換器は、直流コンデンサ電圧を制御
し、第１の電圧形変換器から出入りする有効電力の調整
を行なう。また同時に、第２の電圧形変換器が接続され
た交流系統の無効電力を制御することができる。

【００８６】これにより、上記請求項４、請求項８乃至
請求項１０のいずれかの発明と同様の作用を奏するのに
加えて、種々の補償電圧を系統に注入することができ
る。

【００８７】また、請求項２７の発明では、上記請求項
２３または請求項２４の発明の直列補償装置において、
第２の電流形変換器が並列に接続された交流系統は、第
１の電流形変換器が直列に接続された交流系統と同一な
交流系統としている。

【００８８】従って、請求項２７の発明の直列補償装置
においては、上記請求項２３または請求項２４の発明と
同様の作用を奏して、種々の補償電圧を系統に注入でき
ると同時に、無効電力を制御することができる。

【００８９】さらに、請求項２８の発明では、上記請求
項２３または請求項２４の発明の直列補償装置におい
て、第２の電流形変換器が並列に接続された交流系統
は、第１の電流形変換器が直列に接続された交流系統と
並列な交流系統としている。

【００９０】従って、請求項２８の発明の直列補償装置
においては、上記請求項２３または請求項２４の発明と
同様の作用を奏するのに加えて、第１の電流形変換器と
第２の電流形変換器を異なる電力系統に設置することに
より、第１の電流形変換器が接続された交流系統で大き
な電力動揺が発生しても、第２の電流形変換器は健全で
あり、直流電流を確立することができる。これにより、
第１の電流形変換器は種々の補償電圧を系統に注入する
ことができ、同一系統に接続した場合と比較して、系統
動揺抑制効果をより一層高めることができる。

【００９１】一方、請求項２９の発明では、上記請求項
２５または請求項２６の発明の直列補償装置において、
第２の電圧形変換器が並列に接続された交流系統は、第
１の電圧形変換器が直列に接続された交流系統と同一な
交流系統としている。

【００９２】従って、請求項２９の発明の直列補償装置
においては、上記請求項２５または請求項２６の発明と
同様の作用を奏して、種々の補償電圧を系統に注入でき
ると同時に、無効電力を制御することができる。

【００９３】また、請求項３０の発明では、上記請求項
２５または請求項２６の発明の直列補償装置において、
第２の電圧形変換器が並列に接続された交流系統は、第
１の電圧形変換器が直列に接続された交流系統と並列な
交流系統としている。

【００９４】従って、請求項３０の発明の直列補償装置
においては、上記請求項２５または請求項２６の発明と
同様の作用を奏するのに加えて、第１の電流形変換器と
第２の電流形変換器を異なる電力系統に設置することに
より、第１の電流形変換器が接続された交流系統で大き
な電力動揺が発生しても、第２の電流形変換器は健全で
あり、直流電流を確立することができる。これにより、
第１の電流形変換器は種々の補償電圧を系統に注入する
ことができ、同一系統に接続した場合と比較して、系統
動揺抑制効果をより一層高めることができる。

【００９５】さらに、請求項３１の発明では、上記請求
項１乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直列補償装
置において、補償電流発生装置を、直列トランスと、自
己消弧素子を用いた第１の電流形変換器と、他の交流系
統と直列に接続した直列トランスと自己消弧素子とを用
いた第２の電流形変換器と、第１の電流形変換器の直流
部と第２の電流形変換器の直流部とを接続する直流リア
クトルとから構成し、直流リアクトルの電流を制御する
直流電流制御回路を備えている。

【００９６】従って、請求項３１の発明の直列補償装置
においては、第１の電流形変換器が接続された交流系統
と、第２の電流形変換器が接続された交流系統とで、同
時に直列補償動作を行なうことができる。また、第１の
電流形変換器が接続された交流系統で大きな電力動揺が
発生しても、第２の電流形変換器が接続された交流系統
は健全であり、第２の電流形変換器により直流電流を確
立することができる。これにより、第１の電流形変換器
は種々の補償電圧を系統に注入でき、系統動揺を抑制す
ることができる。

【００９７】さらにまた、請求項３２の発明では、上記
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項の発明の直列補
償装置において、補償電流発生装置を、直列トランス
と、自己消弧素子を用いた第１の電圧形変換器と、他の
交流系統と直列に接続した直列トランスと自己消弧素子
とを用いた第２の電圧形変換器と、第１の電圧形変換器
の直流部と第２の電圧形変換器の直流部とを接続する直
流コンデンサとから構成し、第１の電圧形変換器の出力
電流を制御する第１の電流制御回路と、第２の電圧形変
換器の出力電流を制御する第２の電流制御回路と、直流
コンデンサ電圧を制御する直流電圧制御回路とを備えて
いる。

【００９８】従って、請求項３２の発明の直列補償装置
においては、第１の電流形変換器が接続された交流系統
と、第２の電流形変換器が接続された交流系統とで、同
時に直列補償動作を行なうことができる。また、第１の
電流形変換器が接続された交流系統で大きな電力動揺が
発生しても、第２の電流形変換器が接続された交流系統
は健全であり、第２の電流形変換器により直流電流を確
立することができる。これにより、第１の電流形変換器
は種々の補償電圧を系統に注入でき、系統動揺を抑制す
ることができる。

【００９９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【０１００】（第１の実施の形態）図１は、本実施の形
態による直列補償装置の構成例を示すブロック回路図で
あり、図５８と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０１０１】図１において、Ｇは交流電源、Ｘ１は交流
系統のインダクタンス、Ｃ１は直列コンデンサ、ＣＭＰ
１は補償電流発生装置をそれぞれ示している。

【０１０２】直列コンデンサＣ１は、交流系統に直列に
接続されており、補償電流発生装置ＣＭＰ１は、直列コ
ンデンサＣ１に並列に接続されている。

【０１０３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、補償電流発生装置ＣＭＰ１
の出力がゼロの場合、系統電流が流れ込むのに伴なっ
て、直列コンデンサＣ１には、系統電流よりも位相が９
０度遅れた電圧が発生する。

【０１０４】一方、交流系統のインダクタンスＸ１に発
生する電圧は、系統電流に対して位相が９０度進んだ電
圧であるから、直列コンデンサＣ１には、交流系統のイ
ンダクタンスＸ１による電圧降下を打ち消す方向の電圧
が定常的に発生する。

【０１０５】補償電流発生装置ＣＭＰ１は、所定の補償
電流を発生する電流源であり、その出力が各相の直列コ
ンデンサＣ１の両端に接続されている。

【０１０６】補償電流発生装置ＣＭＰ１が実際に補償電
流を発生して、直列コンデンサＣ１に補償電流が注入さ
れると、直列コンデンサＣ１には、系統電流と補償電流
とを加算した電流よりも位相が９０度遅れた電圧が発生
することになる。

【０１０７】補償電流の大きさ・位相を系統電流に対し
て変化させることで、直列コンデンサＣ１に流れ込む電
流の合計を種々の大きさ・位相の電流に変化させること
ができるため、それに伴なって、直列コンデンサＣ１に
発生する電圧の大きさと位相を変化させることができ
る。

【０１０８】これによって、交流電源Ｇから直列補償装
置の負荷側の端子までのインピーダンスを等価的に変化
させることができる。前述したように、交流系統の送電
限界や、安定度等の交流系統の特性は、その等価的なイ
ンピーダンスによって変化するため、補償電流を適切に
制御することで、交流系統の送電能力の向上、電力の動
揺抑制、潮流制御等を実現することができる。

【０１０９】以上の動作について、図２に示すベクトル
図を用いて、より詳細に説明する。

【０１１０】図２は、補償電流Ｉｃｍｐがゼロの時の、
交流電源電圧ベクトルＶｓ、系統電流ベクトルＩｓ、直
列コンデンサＣ１の交流電源側系統電圧をＶ１、負荷側
系統電圧をＶ２した時の各電流、電圧ベクトルの関係を
示すベクトル図である。

【０１１１】系統インダクタンスをＬとすると、交流電
源側系統電圧Ｖ１は、系統インダクタンスＬによる電圧
降下により、交流電源電圧Ｖｓに対して位相がδだけ遅
れ、大きさがΔＶだけ低下した電圧となっている。

【０１１２】一方、直列コンデンサＣ１には、系統電流
Ｉｓに対して位相が９０°遅れた電圧が発生し、直列コ
ンデンサＣ１のキャパシタンスをＣとすると、交流電源
側系統電圧Ｖ１と負荷側系統電圧Ｖ２との関係は、次式
のように表わされる。

【０１１３】

【数３】

【０１１４】すなわち、直列コンデンサＣ１の両端に発
生する電圧は、系統インダクタンスＬによる位相遅れ、
電圧降下を補正する方向に発生する。

【０１１５】図３は、補償電流発生装置ＣＭＰ１がＩｃ
ｍｐの補償電流を注入した場合の動作の一例を示すベク
トル図である。

【０１１６】図３において、直列コンデンサＣ１には、
系統電流Ｉｓによって発生する電圧に加えて、補償電流
Ｉｃｍｐによる電圧が発生するから、負荷側系統電圧Ｖ
２は、図３に示す状態に補正される。

【０１１７】補償電流Ｉｃｍｐの振幅と系統電流に対す
る位相を変化させることで、直列コンデンサＣ１に流れ
る電流ベクトルＩｓ＋Ｉｃｍｐは、Ｉｓの終点Ａを中心
として、補償電流の最大値で決まる半径を持つ円ＣＬ１
内を変化させることができ、それに対応して、負荷側系
統電圧Ｖ２は、補償電流Ｉｃｍｐがゼロの時のベクトル
Ｖ２の終点Ｂを中心とした円ＣＬ２内の任意の点に変化
させることができる。

【０１１８】すなわち、適切な補償電流Ｉｃｍｐの振幅
と位相を注入することで、負荷側系統電圧Ｖ２を補償す
ることができ、交流電源Ｇから直列コンデンサＣ１の負
荷側までの等価的なインピーダンスをさまざまな値に変
化させることができる。

【０１１９】従来の直列補償装置が、系統に直列トラン
スを介して接続されており、直列補償装置に流れる電流
が系統電流に拘束されていたのに対して、図１に示す本
実施の形態の構成では、系統電流と補償電流とは独立で
あり、補償電流発生装置が補償電流を適切に保つこと
で、系統事故等によって系統に過大な電流が流れた場合
でも、系統電流は直列コンデンサＣ１を通して流れ、補
償電流発生装置ＣＭＰ１に流れ込むことはない。

【０１２０】従って、過大な事故電流が直列補償装置に
流れ込んで直列補償装置が故障するのを防ぐために、従
来の直列補償装置において必要であったバイパス回路が
不要となる。

【０１２１】また、系統電流の増大に伴ない、直列コン
デンサＣ１の電圧も増大するが、直列コンデンサＣ１に
は、過電圧を防ぐアレスタ（非線型抵抗素子）を並列に
接続しておけば、補償電流発生装置ＣＭＰ１にかかる最
大電圧も、アレスタの保護レベルで制限される。補償電
流発生装置ＣＭＰ１をアレスタによる保護レベルで決ま
る電圧に耐えるように設計しておくことで、バイパス回
路が不要な簡素な構成でありながら、事故除去後、速や
かに所定の補償動作を行なうことが可能な信頼性の高い
直列補償装置を実現することができる。

【０１２２】補償電流発生装置ＣＭＰ１としては、通
常、半導体スイッチング素子を用いた電力変換器が用い
られるため、補償電流として必要な周波数の電流の他
に、高調波電流が含まれるが、図１に示す本実施の形態
の構成の場合には、補償電流発生装置ＣＭＰ１と並列に
大容量の直列コンデンサＣ１が接続されているため、高
調波成分の大部分は直列コンデンサＣ１に流れ込み、系
統側にはほとんど流出しない。

【０１２３】以上の動作について、図４に示す等価回路
図を用いて説明する。

【０１２４】図４（ａ）は、交流送電線の一相分の等価
回路である。

【０１２５】図４（ａ）では、交流電源Ｇ、直列コンデ
ンサＣ１の負荷側の相電圧をそれぞれＶｓ、Ｖ２の電圧
源とし、補償電流発生装置ＣＭＰ１を電流Ｉｃｍｐを注
入する電流源として表わしている。

【０１２６】系統に流れる電流Ｉｓは、電圧源Ｖｓ、Ｖ
２と電流源Ｉｃｍｐそれぞれによって決まる電流の和と
して表わされるが、重ね合わせの原理より、電流源によ
って決まる電流を考える際には、電圧源を短絡して考え
てよい。よって、図４（ａ）の等価回路は、図４（ｂ）
に示すように変形することができる。

【０１２７】電流源から、系統に流れ出す電流、直列コ
ンデンサに流れ込む電流をそれぞれＩ１、Ｉ２とする
と、補償電流の周波数をｆ［Ｈｚ］として、Ｉ１とＩ２
との比は次式のように表現される。

【０１２８】

【数４】

【０１２９】ここで、説明の簡単のため、基本周波数に
おいて、直列コンデンサで系統のインダクタンスによる
電圧降下を１００％補償しているとすると、

【数５】

【０１３０】通常の三相ブリッジ接続された電力変換器
が発生する周波数領域は、通常５次、７次以上であるた
め、系統に流出する高調波は５次高調波でも、１／２６
に低減されて、十分小さい値となる。

【０１３１】上記の説明では、直列コンデンサの補償量
を系統のインダクタンスを１００％補償する値とした
が、補償量は通常１００％よりも小さい値で抑えられ、
系統に流出する高調波はさらに小さくなる。

【０１３２】従って、補償電流発生装置ＣＭＰ１に用い
る電力変換器は、高調波フィルタの設置や多重化等の高
調波対策を講じなくとも、系統への高調波の影響の小さ
い直列補償装置を実現することができる。

【０１３３】なお、図１では、説明の簡単のため、直列
コンデンサＣ１は、各相１台のコンデンサにて構成する
ようにしたが、実際には、必要なコンデンサ容量に応じ
て、コンデンサを直並列接続したものを用いるようにし
てもよい。

【０１３４】（第２の実施の形態：請求項１に対応）図
５は、本実施の形態による直列補償装置の構成例を示す
ブロック回路図であり、図１と同一要素には同一符号を
付して示している。

【０１３５】図５において、Ｇは交流電源、Ｘ１は交流
系統のインダクタンス、Ｃ１は直列コンデンサ（以下、
第１の直列コンデンサと称する）、Ｃ２は直列コンデン
サ（以下、第２の直列コンデンサと称する）、ＣＭＰ１
は補償電流発生装置をそれぞれ示している。

【０１３６】第１の直列コンデンサＣ１、第２の直列コ
ンデンサＣ２は、交流系統にそれぞれ互いに直列に接続
されており、補償電流発生装置ＣＭＰ１は、直列コンデ
ンサＣ１に並列に接続されている。

【０１３７】すなわち、本実施の形態では、補償電流を
変化させることでインピーダンスを変化できる第１の直
列コンデンサＣ１に加えて、固定の補償を行なう第２の
直列コンデンサＣ２を設けている。

【０１３８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、補償電流Ｉｃｍｐがゼロの
時、各直列コンデンサＣ１、Ｃ２には、いずれも系統電
圧よりも位相が９０度遅れた電圧が発生しており、各直
列コンデンサＣ１、Ｃ２に発生する電圧の合計によっ
て、系統インピーダンスＸ１による電圧降下が軽減され
る。

【０１３９】補償電流Ｉｃｍｐが注入されると、第１の
直列コンデンサＣ１に発生する電圧ベクトルは、補償電
流の大きさと位相に応じて、補償電流Ｉｃｍｐがゼロの
場合の負荷側端子電圧を中心とした円内の値に変化させ
ることができる。

【０１４０】これによって、交流電源Ｇから負荷側端子
電圧までの等価的なインピーダンスを変化させることが
でき、前述した第１の実施の形態と同様の効果を得るこ
とができる。

【０１４１】加えて、第１の実施の形態で、第１の直列
コンデンサＣ１に含んでいた、定常的に必要な補償量に
相当するコンデンサの大部分を、第２の直列コンデンサ
Ｃ２として設置することで、特に定常的に大きな補償を
必要とする際には、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出力端
に印加される電圧を小さく抑えることができる。

【０１４２】なお、図５では、説明の簡単のため、第
１、第２の直列コンデンサＣ１、Ｃ２共に、各相１台の
コンデンサにて構成するようにしたが、実際には、必要
なコンデンサ容量に応じて、コンデンサを直並列接続し
たものを用いるようにしてもよい。

【０１４３】（第３の実施の形態：請求項２に対応）図
６は、本実施の形態による直列補償装置の構成例を示す
ブロック回路図であり、図５と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【０１４４】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図６に示すように、前記第２の実施の形態におい
て、固定分の補償を行なう直列コンデンサとして設置し
た第２の直列コンデンサＣ２を、機械的スイッチにて直
列数を可変可能なコンデンサユニット群Ｃ２ＳＷにて構
成するようにしている。

【０１４５】具体的には、第２の直列コンデンサＣ２
を、それぞれスイッチが並列に接続された複数の直列コ
ンデンサから構成している。

【０１４６】なお、図６では、説明の簡単のため、各相
３ユニットにて構成したが、必要な補償量に応じて、任
意の数のユニットにより構成するようにしてもよい。

【０１４７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、コンデンサユニット群Ｃ２
ＳＷにおいて、投入する直列コンデンサ数と可変部分の
第１の直列コンデンサＣ１の補償量を変化させること
で、補償電流発生装置ＣＭＰ１の容量を小さく抑えなが
ら、広範な補償を実現することができる。

【０１４８】すなわち、系統インダクタンスのリアクタ
ンスに対する直列コンデンサ部のリアクタンスの大きさ
の比を補償度と称することとすると、例えばコンデンサ
ユニット群Ｃ２ＳＷの１ユニット当たりの補償度をそれ
ぞれ１０％、第１の直列コンデンサＣ１による補償度を
５％、補償電流発生装置ＣＭＰ１の容量を５％（＋５％
の補償度に相当する電圧を発生させるのに必要な補償電
流を発生できる補償電流発生装置の容量を５％とする。
補償電流を逆位相にも発生できるため、補償電流発生装
置ＣＭＰ１により−５％から５％の範囲で補償度を変化
させることができる）とすると、第１の直列コンデンサ
Ｃ１における補償度は、０％から１０％の範囲で可変と
なるため、下記表１に示すように、コンデンサユニット
群Ｃ２ＳＷの投入直列コンデンサ数を選択することで、
０％から４０％の補償を連続的に実現することができ
る。

【０１４９】

【表１】

【０１５０】なお、ここでは、説明の簡単のため、第１
の直列コンデンサＣ１の補償がリアクタンス方向のみと
なる場合について説明したが、補償電流の位相を系統電
流に対して任意の位相とすることで、例えば図７に示す
ような５％、１５％、２５％、３５％の補償度を中心と
する半径５％の補償の円内の補償が可能となる。

【０１５１】（第４の実施の形態：請求項３に対応）図
８は、本実施の形態による直列補償装置の構成例を示す
ブロック回路図であり、図６と同一要素には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【０１５２】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図８に示すように、前記第３の実施の形態におい
て、コンデンサユニット群Ｃ２ＳＷの投入数を切替える
スイッチとして、サイリスタを互いに逆並列に接続した
半導体スイッチを用いて構成している。

【０１５３】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、サイリスタによって直列コ
ンデンサの投入数を高速に切替えることができるため、
前記第３の実施の形態において説明した補償を、より一
層高速に実現することが可能となる。

【０１５４】（第５の実施の形態：請求項４に対応）図
９は、本実施の形態による直列補償装置の基本的な構成
例を示すブロック回路図であり、図１と同一要素には同
一符号を付して示している。

【０１５５】図９において、直列トランスＴｒ１は、そ
の一次巻線が交流系統に直列に接続されており、直列ト
ランスＴｒ１の二次巻線には、コンデンサＣ２１が接続
され、コンデンサＣ２１と並列に、補償電流発生装置Ｃ
ＭＰ１が接続されている。

【０１５６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、直列トランスＴｒ１の巻数
比をｎ、コンデンサＣ２１のリアクタンスをＸｃ２１と
すると、補償電流発生装置ＣＭＰ１が発生する補償電流
がゼロの時には、コンデンサＣ２１には、系統電流Ｉｓ
と直列トランスＴｒ１の巻数比ｎとで決まる電流ｎ×Ｉ
ｓが流れ込み、その電流に対して位相が９０度遅れた電
圧ｎ×Ｘｃ２１×Ｉｓが発生する。

【０１５７】コンデンサＣ２１に発生する電圧は、直列
トランスＴｒ１を介して、系統電流に対して位相が９０
度遅れた電圧として、交流系統に直列に注入され、系統
インピーダンスＸ１による電圧降下を定常的に打ち消す
方向に働く。

【０１５８】補償電流発生装置ＣＭＰ１が補償電流Ｉｃ
ｍｐを発生すると、コンデンサＣ２１には、系統電流で
決まる電流に加えて、補償電流Ｉｃｍｐが注入され、コ
ンデンサＣ２１に発生する電圧は、補償電流Ｉｃｍｐの
大きさと位相によって変化する。

【０１５９】コンデンサＣ２１に発生する電圧ベクトル
は、補償電流Ｉｃｍｐの大きさと位相に対応して、補償
電流がゼロの時の電圧ベクトルの終点を中心として、補
償電流の最大値で決まる任意の円内を変化させることが
できる。

【０１６０】コンデンサＣ２１に発生する電圧ベクトル
に対応して、直列トランスＴｒ１の一次側に発生し、交
流系統に直列に注入される電圧も変化する。

【０１６１】これによって、交流電源Ｇから直列補償装
置の負荷側までの等価的なインピーダンスをさまざまな
値に変化させることができ、前記第１の実施の形態と同
様の作用効果が得られる。

【０１６２】補償電流がゼロの時を考えると、系統電流
Ｉｓに対して、コンデンサＣ２１に発生する電圧はｎ×
Ｘｃ２１×Ｉｓとなり、直列トランスＴｒ１の一次側に
は、ｎ² ×Ｘｃ×Ｉｓの電圧が発生する。

【０１６３】つまり、前記第１の実施の形態と同じ補償
度を実現する場合に、本実施の形態では、１／ｎ² のリ
アクタンスを有するコンデンサを設置すればよい。

【０１６４】コンデンサＣ２１に流れ込む電流はｎ倍に
なるため、リアクタンスＸ（電流の２乗）で決まるコン
デンサの容量は変わらないが、コンデンサＣ２１に発生
する電圧は１／ｎとなる。

【０１６５】すなわち、本実施の形態では、直列トラン
スＴｒ１を介して系統に直列に接続されているため、コ
ンデンサＣ２１は交流系統に直接接続された直列コンデ
ンサと同等の効果を持ちながら、直列トランスＴｒ１の
低圧側に設置されているため、コンデンサの耐圧・絶縁
の点で極めて有利となる。

【０１６６】（第６の実施の形態：請求項５に対応）図
１０は、本実施の形態による直列補償装置の基本的な構
成例を示すブロック回路図であり、図１と同一要素には
同一符号を付して示している。

【０１６７】図１０において、一次巻線を交流系統に直
列に接続した直列トランスＴｒ１の二次巻線に、第１の
コンデンサＣ２１および第２のコンデンサＣ２２が接続
され、第１のコンデンサＣ２１と並列に、補償電流発生
装置ＣＭＰ１が接続されている。

【０１６８】第２のコンデンサＣ２２は、定常的に必要
な補償量に相当するコンデンサの大部分を、第２の直列
コンデンサとして設置したもので、前記第２の実施の形
態と同様の構成を、直列トランスＴｒ１の二次側におい
て実現している。

【０１６９】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、直列トランスＴｒ１の巻数
比をｎ、コンデンサＣ２１、Ｃ２２のリアクタンスをそ
れぞれＸｃ２１、Ｘｃ２２とすると、補償電流発生装置
ＣＭＰ１が発生する補償電流がゼロの時には、コンデン
サＣ２１、Ｃ２２には、系統電流Ｉｓと直列トランスの
巻数比ｎとで決まる電流ｎ×Ｉｓが流れ込み、その電流
に対して位相が９０度遅れた電圧ｎ×Ｘｃ２１×Ｉｓ、
ｎ×Ｘｃ２２×Ｉｓが発生する。

【０１７０】コンデンサＣ２１、Ｃ２２に発生する合計
電圧は、直列トランスＴｒ１を介して、系統電流に対し
て位相が９０度遅れた電圧として、交流系統に直列に注
入され、系統インダクタンスＸ１による電圧降下を定常
的に打ち消す方向に働く。

【０１７１】補償電流発生装置ＣＭＰ１が補償電流Ｉｃ
ｍｐを発生すると、コンデンサＣ２１には、系統電流で
決まる電流に加えて、補償電流Ｉｃｍｐが注入され、コ
ンデンサＣ２１に発生する電圧は、補償電流Ｉｃｍｐの
大きさと位相によって変化する。

【０１７２】コンデンサＣ２１に発生する電圧ベクトル
は、補償電流Ｉｃｍｐの大きさと位相に対応して、補償
電流がゼロの時の電圧ベクトルの終点を中心として、補
償電流の最大値で決まる任意の円内を変化させることが
できる。

【０１７３】コンデンサＣ２１に発生する電圧ベクトル
に対応して、直列トランスＴｒ１の一次側に発生し、交
流系統に直列に注入される電圧も変化する。

【０１７４】これによって、交流電源Ｇから直列補償装
置の負荷側までの等価的なインピーダンスをさまざまな
値に変化させることができ、前記第２の実施の形態と同
様の作用効果が得られる。

【０１７５】特に、定常的に大きな補償を必要とする際
には、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出力端に印加される
電圧を小さく抑えることができるのに加えて、コンデン
サＣ２１、Ｃ２２が、直列トランスＴｒ１の低圧側に設
置されているため、コンデンサの耐圧・絶縁の点で極め
て有利となる。

【０１７６】（第７の実施の形態：請求項６に対応）図
１１は、本実施の形態による直列補償装置の構成例を示
すブロック回路図であり、図１０と同一要素には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【０１７７】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図１１に示すように、前記第６の実施の形態におい
て、一次巻線を交流系統に直列に接続した直列トランス
Ｔｒ１の二次巻線に、補償電流発生装置ＣＭＰ１を並列
に接続した第１のコンデンサＣ２１と、機械的スイッチ
にて直列数を可変可能なコンデンサユニット群Ｃ２２Ｓ
Ｗを接続するようにしている。

【０１７８】具体的には、第２の直列コンデンサＣ２
を、それぞれスイッチが並列に接続された複数の直列コ
ンデンサから構成している。

【０１７９】なお、図１１では、説明の簡単のため、各
相３ユニットにて構成したが、必要な補償量に応じて、
任意のユニット数により構成するようにしてもしてよ
い。

【０１８０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、補償電流発生装置ＣＭＰ１
から第１のコンデンサＣ２１に注入する補償電流Ｉｃｍ
ｐの大きさと位相を変化させることで、第１のコンデン
サＣ２１に発生する電圧の大きさ、位相を種々の値に変
化できる。

【０１８１】すなわち、本実施の形態では、前記第３の
実施の形態と同様にして、コンデンサユニット群Ｃ２２
ＳＷにおいて、投入する直列コンデンサ数と可変部分の
第１の直列コンデンサＣ１の補償量を変化させること
で、直列トランスＴｒ１の二次側に発生する電圧が広い
範囲で連続的に変化し、直列トランスＴｒ１を介して、
交流系統に直列に注入される補償電圧が変化する。

【０１８２】これによって、交流電源Ｇから直列補償装
置の負荷側までの等価的なインピーダンスをさまざまな
値に変化させることができ、前記第３の実施の形態と同
様の作用効果を実現することができる。

【０１８３】また、直列トランスＴｒ１の巻数をｎとす
ると、前記第３の実施の形態と同じ補償量を実現する場
合に、第１のコンデンサＣ２１とコンデンサユニット群
Ｃ２２ＳＷに印加される電圧は１／ｎとなる。

【０１８４】これにより、補償電流発生装置ＣＭＰ１の
容量を小さく抑えながら、広範な補償を実現することが
できるのに加えて、コンデンサＣ２１およびコンデンサ
ユニット群Ｃ２２ＳＷが直列トランスＴｒ１の低圧側に
設置されているため、コンデンサの耐圧・絶縁の点で極
めて有利となる。

【０１８５】（第８の実施の形態：請求項７に対応）図
１２は、本実施の形態による直列補償装置の構成例を示
すブロック回路図であり、図１１と同一要素には同一符
号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分につ
いてのみ述べる。

【０１８６】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図１２に示すように、前記第７の実施の形態におい
て、コンデンサユニット群Ｃ２２ＳＷの投入数を切替え
るスイッチとして、サイリスタを互いに逆並列に接続し
た半導体スイッチを用いて構成している。

【０１８７】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、サイリスタによって直列コ
ンデンサの投入数を高速に切替えることができるため、
前記第７の実施の形態において説明した補償を、より一
層高速に実現することができると共に、コンデンサＣ２
１およびサイリスタが直列トランスＴｒ１の低圧側に設
置されているため、コンデンサ、サイリスタの耐圧、絶
縁の点で極めて有利となる。

【０１８８】（第９の実施の形態：請求項８に対応）図
１３は、本実施の形態による直列補償装置の基本的な構
成例を示すブロック回路図であり、図９と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０１８９】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図１３に示すように、前記第５の実施の形態におい
て、直列補償装置と直列に、定常的に必要な補償量に相
当するコンデンサの大部分を、直列コンデンサＣ２とし
て設置している。

【０１９０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、直列コンデンサＣ２には、
系統電流Ｉｓが流れており、系統電流に対して位相が９
０度遅れた電圧が常に発生している。この電圧は、系統
インピーダンスＸ１に発生する電圧と丁度逆相の関係と
なるため、系統インピーダンスＸ１による電圧降下を定
常的に打ち消す方向に働く。

【０１９１】直列トランスＴｒ１を介して接続されたコ
ンデンサＣ２１と補償電流発生装置ＣＭＰ１は、前記第
５の実施の形態と全く同様の動作により、直列トランス
Ｔｒ１の一次側に種々の補償電圧を発生することで、直
列コンデンサＣ２による定常的な補償を合わせて、交流
電源Ｇから直列補償装置の負荷側までの等価的なインピ
ーダンスをさまざまな値に変化させることができる。

【０１９２】特に、定常的に大きな補償を必要とする際
には、補償量の大部分を直列コンデンサＣ２に分担させ
ることで、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出力端に印加さ
れる電圧を小さく抑えることができるのに加えて、コン
デンサＣ２１が、直列トランスＴｒ１の低圧側に設置さ
れているため、コンデンサの耐圧・絶縁の点で極めて有
利となる。

【０１９３】また、直列コンデンサＣ２は、直列トラン
スＴｒ１を介した補償装置部分と分離して設置すること
ができ、設置の自由度が極めて高い。

【０１９４】（第１０の実施の形態：請求項９に対応）
図１４は、本実施の形態による直列補償装置の構成例を
示すブロック回路図であり、図１３と同一要素には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ述べる。

【０１９５】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図１４に示すように、前記第９の実施の形態におい
て、固定分の補償を行なう直列コンデンサとして設置し
た直列コンデンサＣ２を、機械的スイッチにて直列数を
可変可能なコンデンサユニット群Ｃ２ＳＷにて構成する
ようにしている。

【０１９６】具体的には、直列コンデンサＣ２を、それ
ぞれスイッチが並列に接続された複数の直列コンデンサ
から構成している。

【０１９７】なお、図１４では、説明の簡単のため、各
相３ユニットにて構成したが、必要な補償量に応じて、
任意の数のユニットにより構成するようにしてもよい。

【０１９８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、コンデンサユニット群Ｃ２
ＳＷにおいて、並列接続されたスイッチが開いているコ
ンデンサには系統電流Ｉｓが流れ込み、系統電流に対し
て位相が９０度遅れた電圧が発生する。この電圧は、系
統インピーダンスＸ１に発生する電圧と丁度逆相の関係
となるため、系統インピーダンスＸ１による電圧降下を
定常的に打ち消す方向に働く。

【０１９９】そして、コンデンサユニット群Ｃ２ＳＷに
おいて、投入する直列コンデンサ数を変えることで、系
統に注入される電圧が段階的に変化して、補償量が段階
的に変化することになる。

【０２００】直列トランスＴｒ１を介して接続されたコ
ンデンサＣ２１と補償電流発生装置ＣＭＰ１は、前記第
５の実施の形態と全く同様の動作により、直列トランス
Ｔｒ１の一次側に種々の補償電圧を発生することができ
る。

【０２０１】すなわち、本実施の形態では、コンデンサ
ユニット群Ｃ２ＳＷによる段階的な補償と直列トランス
Ｔｒ１の一次側に発生する可変の補償電圧とを、前記第
３の実施の形態において表１を用いて説明した場合と同
様の方法で組み合わせることで、広範な補償量を連続的
に発生することができ、交流電源Ｇから直列補償装置の
負荷側までの等価的なインピーダンスをさまざまな値に
変化させることができる。

【０２０２】これにより、補償電流発生装置ＣＭＰ１の
容量を小さく抑えながら、広範な補償を実現することが
できるのに加えて、コンデンサＣ２１が直列トランスＴ
ｒ１の低圧側に設置されているため、コンデンサの耐圧
・絶縁の点で極めて有利となる。

【０２０３】また、直列コンデンサユニット群Ｃ２ＳＷ
は、直列トランスＴｒ１を介した補償装置部分と分離し
て設置することができ、設置の自由度極めてが高い。

【０２０４】（第１１の実施の形態：請求項１０に対
応）図１５は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、図１４と同一要素には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部
分についてのみ述べる。

【０２０５】すなわち、本実施の形態の直列補償装置
は、図１５に示すように、前記第１０の実施の形態にお
いて、コンデンサユニット群Ｃ２ＳＷの投入数を切替え
るスイッチとして、サイリスタを互いに逆並列に接続し
た半導体スイッチを用いて構成している。

【０２０６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、サイリスタによって直列コ
ンデンサの投入数を高速に切替えることができるため、
前記第１０の実施の形態において説明した補償を、より
一層高速に実現することができると共に、第１のコンデ
ンサＣ２１が直列トランスＴｒ１の低圧側に設置されて
いるため、コンデンサの耐圧、絶縁の点で極めて有利と
なる。

【０２０７】また、直列コンデンサユニット群Ｃ２ＳＷ
は、直列トランスＴｒ１を介した補償装置部分と分離し
て設置することができ、設置の自由度が極めて高い。

【０２０８】（第１２の実施の形態：請求項１１、請求
項１５に対応）図１６は、本実施の形態による直列補償
装置の構成例を示すブロック回路図であり、前記第１乃
至第１１の各実施の形態と同一要素には同一符号を付し
て示している。

【０２０９】すなわち、本実施の形態では、図１６に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、自己消弧
素子である逆阻止形ＧＴＯを三相ブリッジ接続してな
り、直流側に直流電流源を備えた電流形変換器ＣＳＩ１
と、直列トランスＴｒ１とから構成している。

【０２１０】また、電流形変換器ＣＳＩ１と直列トラン
スＴｒ１との間には、電流形変換器ＣＳＩ１の発生する
高調波成分を除去するための高調波フィルタＣ０を設置
している。

【０２１１】図１７は、本実施の形態の直列補償装置を
構成する補償電流発生装置ＣＭＰ１を、前記第１の実施
の形態に適用した場合の構成例を示すブロック回路図で
あり、図１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０２１２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、補償電流指令Ｉｃｍｐ＊は
ＰＷＭ制御回路ＰＷＭ１に入力され、ＰＷＭ変調によ
り、電流指令Ｉｃｍｐ＊と等しくなるような電流を発生
するようなスイッチングパターンを発生する。

【０２１３】電流形変換器ＣＳＩ１から出力される電流
は、ＰＷＭ変調された方形波状の電流となるが、高調波
フィルタＣ０によって高調波成分が除去され、直列トラ
ンスＴｒ１の二次側には正弦波状の電流が注入される。

【０２１４】さらに、補償電流は、直列トランスＴｒ１
を介して巻数に応じて変換され、直列コンデンサＣ１に
注入されて、正弦波状の補償電圧を発生する。

【０２１５】すなわち、本実施の形態では、電流形変換
器ＣＳＩ１は、直流側に直流電流源を有し、電流指令に
基づいてＰＷＭ制御を行なうことにより、指令値に等し
い補償電流を出力する電流源として動作するため、所定
の指令値に一致した補償電流を発生する補償電流発生装
置として動作する。

【０２１６】その結果、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出
力に接続された直列コンデンサＣ１に、直列トランスＴ
ｒ１を通して所定の補償電流が注入され、所定の補償電
圧を交流系統に直列に発生させることができる。

【０２１７】なお、本実施の形態では、説明の簡単のた
め、三相ブリッジ接続した電流形変換器１台を用いる場
合の構成について説明したが、複数の電流形変換器を多
重接続して大容量化するようにしてもよい。

【０２１８】（第１３の実施の形態：請求項１２、請求
項１６に対応）図１８は、本実施の形態による直列補償
装置の構成例を示すブロック回路図であり、前記第１乃
至第１１の各実施の形態と同一要素には同一符号を付し
て示している。

【０２１９】すなわち、本実施の形態では、図１８に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、自己消弧
素子であるＧＴＯを三相ブリッジ接続してなり、直流側
に直流電圧源を備えた電圧形変換器ＶＳＩ１と、電圧形
変換器ＶＳＩ１のＧＴＯのスイッチングパターンを発生
するＰＷＭ制御回路ＰＷＭ２と、電圧形変換器ＶＳＩ１
の出力電流を制御する電流制御回路ＡＣＲ１と、連系の
ためのリアクトルＬ０と、直列トランスＴｒ１とから構
成している。

【０２２０】なお、連系リアクトルＬ０は、本実施の形
態のように独立のリアクトルとして設置してもよいし、
直列トランスＴｒ１の漏れリアクタンスを大きめに設計
することで代用するようにしてもよい。

【０２２１】図１９は、本実施の形態の直列補償装置を
構成する補償電流発生装置ＣＭＰ１を、前記第１の実施
の形態に適用した場合の構成例を示すブロック回路図で
あり、図１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０２２２】図２０は、上記電流制御回路ＡＣＲ１の詳
細な構成例を示すブロック図である。

【０２２３】図２０に示すように、電流制御回路ＡＣＲ
１は、３相２相変換回路１０１，１０２と、回転変換回
路１０３，１０４と、減算器１０５，１０６と、増幅回
路１０７，１０８と、加算器１０９，１１０と、線間相
変換回路１１１と、３相２相変換回路１１２、回転変換
回路１１３と、回転変換回路１１４と、２相３相変換回
路１１５とから構成されている。

【０２２４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置の動作について、図１９、図２０を用い
て説明する。

【０２２５】位相検出回路ＰＨＤは、系統電流の検出値
から系統電流の位相ＴＨを検出し、電流制御回路ＡＣＲ
１に入力する。

【０２２６】電流制御回路ＡＣＲ１には、さらに三相電
流指令として与えられた補償電流指令Ｉｃｍｐｕ＊、Ｉ
ｃｍｐｖ＊、Ｉｃｍｐｗ＊、および電圧形変換器ＶＳＩ
１の三相出力電流検出値Ｉｃｍｐｕ、Ｉｃｍｐｖ、Ｉｃ
ｍｐｗが入力される。

【０２２７】電流制御回路ＡＣＲ１では、補償電流指令
Ｉｃｍｐｕ＊、Ｉｃｍｐｖ＊、Ｉｃｍｐｗ＊、および三
相出力電流検出値Ｉｃｍｐｕ、Ｉｃｍｐｖ、Ｉｃｍｐｗ
が、それぞれ３相２相変換回路１０１，１０２に入力さ
れて、次式により、二相量ＩｃｍｐＡ＊、ＩｃｍｐＢ
＊、ＩｃｍｐＡ、ＩｃｍｐＢに変換される。

【０２２８】

【数６】

【０２２９】さらに、３相２相変換回路１０１，１０２
の出力は回転変換回路１０３，１０４に入力されて、次
式により、系統電流に平行な成分と系統電流よりも位相
が９０度進んだ成分からなる直流量ＩｃｍｐＤ＊、Ｉｃ
ｍｐＱ＊、ＩｃｍｐＤ、ＩｃｍｐＱに変換される。

【０２３０】

【数７】

【０２３１】ここで、系統電流に平行な成分ＩｃｍｐＤ
＊、ＩｃｍｐＤは、直列コンデンサＣ１に注入されて系
統電流に直交する電圧を発生するから、無効電力に対応
する無効電流成分を表わしている。

【０２３２】また、系統電流よりも位相が９０度進んだ
成分ＩｃｍｐＱ＊、ＩｃｍｐＱは、直列コンデンサＣ１
に注入されて系統電流と同相の電圧を発生するから、有
効電力に対応する有効電流成分を表わしている。

【０２３３】この無効電流成分と有効電流成分につい
て、指令値と検出値が減算器１０５，１０６に入力さ
れ、それぞれの指令値と検出値との偏差が算出される。

【０２３４】そして、この偏差は、増幅回路１０７，１
０８に入力されて、増幅される。

【０２３５】直列コンデンサＣ１の両端の検出電圧Ｖｃ
ｕ、Ｖｃｖ、Ｖｃｗは、線間相変換回路１１１におい
て、次式により、相電圧相当Ｖｃｕ２、Ｖｃｖ２、Ｖｃ
ｗ２に変換される。

【０２３６】

【数８】

【０２３７】さらに、線間相変換回路１１１の出力は、
３相２相変換回路１１２、回転変換回路１１３によっ
て、次式により、有効電力方向成分ＶｃＤと無効電力方
向成分ＶｃＱとに分解された上で、増幅回路１０７，１
０８の出力に加算器１０９，１１０において加算され
る。

【０２３８】

【数９】

【０２３９】ここで、直列コンデンサＣ１電圧の検出値
に基づく電圧は、連系リアクトルＬ０の系統側に印加さ
れる電圧に相当し、この電圧を増幅回路１０７，１０８
の出力に前向きに加算することで、増幅回路１０７，１
０８は直列コンデンサＣ１に電圧が発生することによる
バイアス電圧分を供給する必要がなくなり、応答性を改
善することができる。

【０２４０】加算器１０９，１１０の出力ＶｃｍｐＤ
＊、ＶｃｍｐＱ＊は、次式で表わされるＴＨの回転変換
回路１１４、２相３相変換回路１１５を通して、三相電
圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に変換され、ＰＷＭ制御
回路ＰＷＭ２に与えられる。

【０２４１】

【数１０】

【０２４２】ＰＷＭ制御回路ＰＷＭ２は、ＰＷＭ変調に
より、三相電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊に等しい電
圧を電圧形変換器ＶＳＩ１が出力するように、電圧形変
換器ＶＳＩ１の各ＧＴＯのスイッチングパターンを発生
する。

【０２４３】指令値に対して検出値が小さいと、正の偏
差が大きくなり、偏差を増幅した増幅回路１０７，１０
８の出力も正の値で大きくなる。

【０２４４】加算器１０９，１１０において、連系イン
ダクタンスＬ０の系統側の電圧に相当する電圧が加算さ
れることで、加算器１０９，１１０の出力は、連系イン
ダクタンスの系統側の電圧に対して、正の偏差に基づい
て増幅された電圧分だけ大きな電圧に対応する電圧指令
を発生する。

【０２４５】ＰＷＭ制御回路ＰＷＭ２、電圧形変換器Ｖ
ＳＩ１によって、三相電圧指令に等しい電圧が発生さ
れ、連系インダクタンスに印加される電圧が、偏差に対
応する分だけ大きな電圧となる。その結果、電圧形変換
器ＶＳＩ１の出力電流が増大して、指令値に対する検出
値の偏差が低減される。

【０２４６】このようにして、電流制御回路ＡＣＲ１
は、電流指令Ｉｃｍｐｕ＊、Ｉｃｍｐｖ＊、Ｉｃｍｐｗ
＊に等しい出力電流を発生することになる。

【０２４７】つまり、電圧形変換器ＶＳＩ１の出力電流
が電流指令に常に等しくなるように制御され、直列コン
デンサＣ１に常に電流指令に等しい電流を出力する電流
源として動作する。

【０２４８】そして、電圧形変換器ＶＳＩ１が出力する
電流は、直列トランスＴｒ１を介して巻数に応じて変換
され、直列コンデンサＣ１に注入されて、補償電圧を発
生する。

【０２４９】すなわち、本実施の形態では、電圧形変換
器ＶＳＩ１は、電流指令に基づいてＰＷＭ制御を行なう
ことにより、指令値に等しい補償電流を出力する電流源
として動作するため、所定の指令値に一致した補償電流
を発生する補償電流発生装置として動作する。

【０２５０】その結果、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出
力に接続された直列コンデンサＣ１に、直列トランスを
通して所定の補償電流が注入され、所定の補償電圧を交
流系統に直列に発生させることができる。

【０２５１】なお、本実施の形態では、説明の簡単のた
め、三相ブリッジ接続した電圧形変換器１台を用いる場
合の構成について説明したが、複数の電圧形変換器を多
重接続して大容量化するようにしてもよい。

【０２５２】（第１４の実施の形態：請求項１３に対
応）図２１は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第５の実施の形態
と同一要素には同一符号を付して示している。

【０２５３】すなわち、本実施の形態では、図２１に示
すように、直列トランスＴｒ１の低圧側にコンデンサＣ
２１を設置しているので、前記補償電流発生装置ＣＭＰ
１を、電流形変換器ＣＳＩ１のみで構成している。

【０２５４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、電流形変換器ＣＳＩ１が、
ＰＷＭ制御により補償電流指令と等しい電流を発生し、
電流源として動作することで、補償電流がコンデンサＣ
２１に注入されて、直列トランスＴｒ１の一次側に種々
の補償電圧を発生させることができる。

【０２５５】また、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のトラ
ンスを省略することができると共に、直列トランスＴｒ
１の二次側に接続された、定常的に必要な補償電圧を発
生するコンデンサＣ２１がフィルタ機能も兼ねるため、
高調波フィルタも省略することができる。

【０２５６】図２２乃至図２４は、本実施の形態による
直列補償装置の構成例を示すブロック回路図であり、前
記第９乃至第１１の実施の形態と同一要素には同一符号
を付して示している。

【０２５７】すなわち、本実施の形態では、図２２乃至
図２４に示すように、直列トランスＴｒ１の低圧側にコ
ンデンサＣ２１を設置しているので、前記補償電流発生
装置ＣＭＰ１を、電流形変換器ＣＳＩ１のみで構成して
いる。

【０２５８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、基本的には、前記第９乃至
第１１の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、
種々の補償電圧を系統に注入することができる。

【０２５９】また、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のトラ
ンスを省略することができると共に、直列トランスＴｒ
１の二次側に接続された、定常的に必要な補償電圧を発
生するコンデンサＣ２１がフィルタ機能も兼ねるため、
高調波フィルタも省略することができる。

【０２６０】上述したように、本実施の形態では、電流
形変換器ＣＳＩ１は、直流側に直流電圧源を有し、電流
指令に基づいてＰＷＭ制御を行なうことにより、指令値
に等しい補償電流を出力する電流源として動作するた
め、所定の指令値に一致した補償電流を発生する補償電
流発生装置として動作する。

【０２６１】その結果、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出
力に接続されたコンデンサＣ２１に所定の補償電流が注
入され、所定の補償電圧を交流系統に直列に発生させる
ことができる。

【０２６２】（第１５の実施の形態：請求項１４に対
応）図２５は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第５の実施の形態
と同一要素には同一符号を付して示している。

【０２６３】すなわち、本実施の形態では、図２５に示
すように、直列トランスＴｒ１の低圧側にコンデンサＣ
２１を設置しているので、前記補償電流発生装置ＣＭＰ
１を、電流制御回路を備えた電圧形変換器ＶＳＩ１のみ
で構成している。

【０２６４】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、電圧形変換器ＶＳＩ１が、
電流制御により補償電流指令と等しい電流を発生し、電
流源として動作することで、補償電流がコンデンサＣ２
１に注入されて、直列トランスＴｒ１の一次側に種々の
補償電圧を発生させることができる。

【０２６５】また、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のトラ
ンスを省略することができる。

【０２６６】図２６乃至図２８は、本実施の形態による
直列補償装置の構成例を示すブロック回路図であり、前
記第９乃至第１１の実施の形態と同一要素には同一符号
を付して示している。

【０２６７】すなわち、本実施の形態では、図２６乃至
図２８に示すように、直列トランスＴｒ１の低圧側にコ
ンデンサＣ２１を設置しているので、前記補償電流発生
装置ＣＭＰ１を、電流制御回路を備えた電圧形変換器Ｖ
ＳＩ１のみで構成している。

【０２６８】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、基本的には、前記第９乃至
第１１の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、
種々の補償電圧を系統に注入することができる。

【０２６９】また、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のトラ
ンスを省略することができる。

【０２７０】上述したように、本実施の形態では、電圧
形変換器ＶＳＩ１の出力電流を制御する電流制御回路
が、電圧形変換器ＶＳＩ１の出力電流が補償電流指令と
一致するための電圧指令を与え、ＰＷＭ制御によって電
圧指令に等しい電圧が電圧形変換器ＶＳＩ１から出力さ
れ、結果として出力電流が補償電流指令と一致するよう
に動作するため、所定の指令値に一致した補償電流指令
を発生する補償電流発生装置として動作する。

【０２７１】その結果、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出
力に接続されたコンデンサＣ２１に所定の補償電流が注
入され、所定の補償電圧を交流系統に直列に発生させる
ことができる。

【０２７２】（第１６の実施の形態：請求項１７に対
応）図２９は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１２または第１
４の実施の形態と同一要素には同一符号を付して示して
いる。

【０２７３】すなわち、本実施の形態では、図２９に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、自己消弧
素子である逆阻止形ＧＴＯを各相毎に単相ブリッジ接続
してなり、直流側に直流電流源を備えた電流形変換器Ｃ
ＳＩ２と、直列トランスＴｒ２とから構成している。

【０２７４】また、電流形変換器ＣＳＩ２と直列トラン
スＴｒ２との間には、電流形変換器ＣＳＩ２の発生する
高調波成分を除去するための高調波フィルタＣ０を設置
している。

【０２７５】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、基本的には、前記第１２ま
たは第１４の実施の形態で説明した動作と全く同様にし
て、補償電圧を系統に注入することができる。

【０２７６】また、各相の出力電流を独立に制御するこ
とができる。

【０２７７】すなわち、本実施の形態では、各相毎に単
相ブリッジ接続された自己消弧素子である逆阻止形ＧＴ
Ｏのスイッチングを制御することにより、指令電流に一
致した電流が電流形変換器ＣＳＩ２より出力され、所定
の指令値に一致した補償電流指令を発生する補償電流発
生装置として動作する。

【０２７８】その結果、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出
力に接続されたコンデンサに所定の補償電流が注入さ
れ、所定の補償電圧を交流系統に直列に発生させること
ができる。この場合、各相毎に単相ブリッジ接続してい
ることにより、各相の補償電流を独立に制御することが
できる。

【０２７９】なお、本実施の形態では、直列トランスＴ
ｒ２、高調波フィルタＣ０を用いた場合の構成について
説明したが、電流形変換器ＣＳＩ２の出力を直接交流系
統の直列コンデンサの両端に接続して、トランスレス、
フィルタレスとするようにしてもよい。

【０２８０】（第１７の実施の形態：請求項１８に対
応）図３０は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１３または第１
５の実施の形態と同一要素には同一符号を付して示して
いる。

【０２８１】すなわち、本実施の形態では、図３０に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、自己消弧
素子であるＧＴＯを各相毎に単相ブリッジ接続してな
り、直流側に直流電圧源を備えた電圧形変換器ＶＳＩ２
と、電圧形変換器ＶＳＩ２の出力電流を制御する電流制
御回路ＡＣＲ１と、直列トランスＴｒ２とから構成して
いる。

【０２８２】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、基本的には、前記第１３ま
たは第１５の実施の形態で説明した動作と全く同様にし
て、種々の補償電圧を系統に注入することができる。

【０２８３】また、各相の出力電流を独立に制御するこ
とができる。

【０２８４】すなわち、本実施の形態では、所定の指令
電流に一致した電流を出力するための電圧指令を、電流
制御回路ＡＣＲ１の出力として電圧形変換器ＶＳＩ２に
与え、各相毎に単相ブリッジ接続された自己消弧素子で
あるＧＴＯのスイッチングを制御することにより、指令
電流に一致した電流が電圧形変換器ＶＳＩ２より出力さ
れ、所定の指令値に一致した補償電流指令を発生する補
償電流発生装置として動作する。

【０２８５】その結果、補償電流発生装置ＣＭＰ１の出
力に接続されたコンデンサに所定の補償電流が注入さ
れ、所定の補償電圧を交流系統に直列に発生させること
ができる。この場合、各相毎に単相ブリッジ接続してい
ることにより、各相の補償電流を独立に制御することが
できる。

【０２８６】なお、本実施の形態では、直列トランスＴ
ｒ２を用いた場合の構成について説明したが、電圧形変
換器ＶＳＩ２の出力を直接交流系統の直列コンデンサの
両端に接続して、トランスレスとするようにしてもよ
い。

【０２８７】（第１８の実施の形態：請求項１９に対
応）図３１は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１７の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０２８８】すなわち、本実施の形態では、図３１に示
すように、前記第１乃至第１７のいずれかの実施の形態
において、交流系統の電流を検出し、前記補償電流発生
装置ＣＭＰ１が交流系統の電流と同相または逆相の電流
を発生させるように、補償電流制御装置を構成してい
る。

【０２８９】本実施の形態では、例として、前記第１の
実施の形態に前記第１３の実施の形態の電圧形変換器を
適用した場合の構成について示している。

【０２９０】図３２は、上記電流制御回路ＡＣＲ２のよ
り詳細な構成例を示すブロック図であり、図２０と同一
要素には同一符号を付して示している。

【０２９１】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置の動作について、図３１、図３２を用い
て説明する。

【０２９２】電流制御回路ＡＣＲ２には、系統電流方向
の電流指令Ｉｃｍｐｄ＊が入力され、系統電流よりも位
相が９０度進んだ方向の電流指令はゼロとして、電流制
御演算が行なわれる。

【０２９３】補償電流指令Ｉｃｍｐｄ＊が正の値を持つ
時は、電流制御回路ＡＣＲ２には、系統電流と同相方向
の電流指令が与えられ、補償電流指令Ｉｃｍｐｄ＊が負
の値を持つ時は、電流制御回路ＡＣＲ２には、系統電流
と逆相方向の電流指令が与えられる。

【０２９４】電流制御回路ＡＣＲ２は、電圧変形器ＶＳ
Ｉ１が補償電流指令Ｉｃｍｐｄ＊と等しい電流を出力す
るような電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊を出力し、Ｐ
ＷＭ制御回路ＰＷＭ２によって、ＧＴＯのスイッチング
パターンを出力する。

【０２９５】その結果、出力電流Ｉｃｍｐｕ、Ｉｃｍｐ
ｖ、Ｉｃｍｐｗは、系統電流と同相または逆相方向の成
分を有する補償電流となる。

【０２９６】さらに、直列コンデンサＣ１には、直列ト
ランスＴｒ１を介して、系統電流と同相または逆相方向
成分のみを有する補償電流が注入される。

【０２９７】系統電流に対して同相または逆相の補償電
流が注入される直列コンデンサＣ１には、系統電流に対
して位相が９０度遅れまたは進みの補償電圧が発生し、
補償電流がゼロの時に直列コンデンサＣ１に発生する電
圧と同相または逆相方向の補償電圧となる。

【０２９８】その結果、直列コンデンサＣ１は、等価的
に可変容量のリアクタンスとして動作する。図３３は、
この時の動作を示すベクトル図である。

【０２９９】すなわち、直列コンデンサＣ１部の電源側
の交流系統電圧Ｖ１は、系統リアクタンスＸｓによる電
圧降下で、位相がδだけ遅れ、振幅がΔＶだけ低下した
電圧となる。

【０３００】補償電流Ｉｃｍｐがゼロの時、直列コンデ
ンサＣ１には、系統電流Ｉｓに直交する電圧１／（ｊω
Ｃ）×Ｉｓが発生し、直列コンデンサＣ１の負荷側の電
圧Ｖ２は、図３３のＡ点に終点を有するベクトルで表わ
される。

【０３０１】系統電流Ｉｓと同相の補償電流Ｉｃｍｐを
注入すると、直列コンデンサＣ１には、さらに１／（ｊ
ωＣ）×Ｉｃｍｐの電圧が発生し、直列コンデンサＣ１
の負荷側電圧Ｖ２を表わすベクトルの終点はＢ点に移動
し、系統インピーダンスによる電圧降下がさらに補償さ
れる。

【０３０２】補償電圧Ｉｃｍｐを同相または逆相で変化
させることにより、直列コンデンサＣ１の負荷側電圧Ｖ
２ベクトルの終点は、Ａ点を中心として系統電源電圧ベ
クトルＶｓと直列コンデンサＣ１の電源側電圧Ｖ１の終
点とを結ぶ直線上を変化させることができる。

【０３０３】つまり、直列補償装置を可変のリアクタン
スとして動作させて、系統リアクタンスによる電圧降下
を補償することができる。

【０３０４】一方、前記第１６の実施の形態の場合、補
償電圧は系統電流と常に直交するから、補償電流発生装
置ＣＭＰ１は、交流系統に対して基本的には有効電力を
出力しない。

【０３０５】そこで、直流電圧源としてコンデンサを用
いることができる。この場合、電圧形変換器等で発生す
る損失分に見合う有効電力を交流系統から補なう必要が
あるため、図３４および図３５に示すような構成の補償
電流制御装置を用いる。

【０３０６】すなわち、図３４および図３５において、
直列コンデンサ電圧Ｅｄｃを検出して、直流電圧指令Ｅ
ｄｃ＊との偏差を減算器にて算出し、それを増幅回路Ｏ
Ｐ１にて増幅する。

【０３０７】増幅回路ＯＰ１の出力は、反転されて、系
統電流に対して直交する補償電流指令Ｉｃｍｐｑ＊とし
て、系統電流と同相の系統電流指令Ｉｃｍｐｄ＊と共に
電流制御回路ＡＣＲ３に与えられる。

【０３０８】電流制御回路ＡＣＲ３は、補償電流指令Ｉ
ｃｍｐｄ＊、Ｉｃｍｐｑ＊に等しい電流を電圧形変換器
ＶＳＩ３が出力するための電圧指令Ｖｕ＊、Ｖｖ＊、Ｖ
ｗ＊を、ＰＷＭ制御回路ＰＷＭ２に送る。

【０３０９】ＰＷＭ制御回路ＰＷＭ２は、電圧指令Ｖｕ
＊、Ｖｖ＊、Ｖｗ＊と等しい電圧を出力するように、電
圧形変換器ＶＳＩ３のスイッチングパターンをＰＷＭ変
調により算出し、電力変換器の各ＧＴＯにゲート信号と
して与える。

【０３１０】その結果、電圧形変換器ＶＳＩ３は、補償
電流指令Ｉｃｍｐｄ＊、Ｉｃｍｐｑ＊に等しい電流を出
力し、直列トランスＴｒ１を介して、直列コンデンサＣ
１に補償電流Ｉｃｍｐを注入する。

【０３１１】この場合、補償電流Ｉｃｍｐは、損失分を
補なうための僅かな有効電流を含むが、大部分が、系統
電流と同相の無効電流成分となり、直列補償装置を可変
のリアクタンスとして動作させる。

【０３１２】上述したように、本実施の形態では、交流
系統の電流を検出し、系統電流の位相に基づいて、系統
電流の位相と同位相または逆位相の補償電流指令を補償
電流発生装置ＣＭＰ１に与え、補償電流発生装置ＣＭＰ
１は、補償電流指令に一致した補償電流を発生し、補償
電流発生装置ＣＭＰ１に接続された直列コンデンサＣ１
に、系統電流と同相または逆相の電流を注入する。補償
電流が直列コンデンサＣ１に発生する補償電圧は、系統
電流と直交する方向成分となり、コンデンサ部は、容量
が等価的に変化するリアクタンスとして作用する。

【０３１３】これにより、種々の直列補償を実現するこ
とができる。この場合、直列補償装置ＣＭＰ１は、基本
的には、交流系統に有効電力を注入しないため、補償電
流発生装置ＣＭＰ１を構成する電力変換器の直流回路
を、電圧形変換器ではコンデンサで、電流形変換器では
インダクタンスで、それぞれ実現することができる。

【０３１４】（第１９の実施の形態：請求項２０に対
応）図３６は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１８の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０３１５】すなわち、本実施の形態では、図３６に示
すように、前記第１乃至第１８のいずれかの実施の形態
において、交流系統に流れる系統電流および系統電圧を
検出する検出回路と、交流系統に流れる有効電流成分お
よび無効電流成分を算出する算出回路と、系統電流の変
化率と有効電流成分の変動分と無効電流の変動分とに基
づいて、交流系統の動揺を抑えるような補償電流指令を
生成する動揺抑制回路とを備えて、電力動揺抑制制御装
置を構成している。

【０３１６】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、系統電流Ｉｓｕ、Ｉｓｖ、
Ｉｓｗ、および系統電圧Ｖｓｕ、Ｖｓｖ、Ｖｓｗが検出
されて、３相２相変換回路２０１，２０２によりそれぞ
れ次式にしたがって、それぞれ二相量Ｉｓａ、Ｉｓｂ、
およびＶｓａ、Ｖｓｂに変換される。

【０３１７】

【数１１】

【０３１８】この二相量ＶｓａおよびＶｓｂは位相算出
回路２０３に入力されて、系統電圧の位相ＴＨＳが算出
される。

【０３１９】また、二相量ＩｓａおよびＩｓｂは回転変
換回路２０４に入力されて、次式で表わされる−ＴＨＳ
の回転変換により、系統電圧ベクトルと平行な成分の電
流ＩＰ、系統電圧ベクトルに対して位相が９０度進んだ
電流ＩＱに変換される。

【０３２０】

【数１２】

【０３２１】この電流ＩＰとＩＱは、それぞれ系統電流
の有効電流成分と無効電流成分に相当している。そし
て、この電流ＩＰとＩＱは、一次進み回路２０５と２０
６に入力されて、有効電流成分と無効電流成分の変動分
ｄＩＰとｄＩＱが算出される。

【０３２２】この有効電流成分および無効電流成分の変
動分ｄＩＰおよびｄＩＱは、回転変換回路２０７、２相
３相変換回路２０８に入力されて、次式で表わされる＋
ＴＨＳの回転変換、２相３相変換により、三相量ｄＩｓ
ｕ、ｄＩｓｖ、ｄＩｓｗに変換される。

【０３２３】

【数１３】

【０３２４】系統電流検出値Ｉｓｕ、Ｉｓｖ、Ｉｓｗ
は、前回検出値と今回検出値との差分を算出する変化率
算出回路２０９にも入力されて、系統電流の変化率が算
出され、ゲインを乗算した後にｄＩｓｕ、ｄＩｓｖ、ｄ
Ｉｓｗから減算されて、三相動揺抑制信号Ｉｃｍｐ２
ｕ、Ｉｃｍｐ２ｖ、Ｉｃｍｐ２ｗが得られる。

【０３２５】さらに、この三相動揺抑制信号Ｉｃｍｐ２
ｕ、Ｉｃｍｐ２ｖ、Ｉｃｍｐ２ｗは、定常的に必要な補
償電流指令Ｉｃｍｐｕ＊、Ｉｃｍｐｖ＊、Ｉｃｍｐｗ＊
と加算される。

【０３２６】有効電流成分と無効電流成分の変動分に対
応する補償電流は、それぞれ補償電流発生装置ＣＭＰ１
に並列に接続された直列コンデンサＣ１に注入されて、
交流系統を通過する有効電流および無効電流に対して位
相が９０度遅れた電圧を発生する。

【０３２７】一方、有効電流および無効電流を動揺させ
た原因となっている系統リアクタンスＸｓに印加されて
いる電圧変動は、有効電流および無効電流よりも位相が
９０度進んでいるから、直列コンデンサＣ１に注入され
る補償電圧は、動揺の原因となっている電圧を打ち消す
方向に作用する。

【０３２８】また、系統電流の変化率に比例した補償電
流は、直列コンデンサＣ１を通過する電流よりも位相が
９０度進んだ位相を有しており、この信号を負帰還する
ことは、直列コンデンサＣ１の電流の振動にダンピング
をかける方向に作用することになる。

【０３２９】図３７は、本実施の形態における動揺抑制
効果の一例を示す運転波形図である。

【０３３０】図３７において、ＶＵＶ１、ＶＶＷ１、Ｖ
ＷＵ１は系統線間電圧、ＴＨＥＸは交流電源の位相の変
動、Ｉｓｕ、Ｉｓｖ、Ｉｓｗは系統の電流、Ｖｃｕ、Ｖ
ｃｖ、Ｖｃｗは直列コンデンサＣ１の電圧、Ｉｃｍｐ
ｕ、Ｉｃｍｐｖ、Ｉｃｍｐｗは三相補償電流、ＩＰ、Ｉ
Ｑは系統を通過する有効電流成分、無効電流成分をそれ
ぞれ表わしている。

【０３３１】図３７では、発電機の軸振動等によって、
交流電源Ｇの位相がＴＨＥＸで表わされるような１２Ｈ
ｚの振動が発生した場合に、時刻ｔ１において、本実施
の形態の動揺抑制制御をＯＦＦし、ｔ２において再び動
揺抑制制御をＯＮした場合の様子を表わしている。

【０３３２】図３７に示すように、時刻ｔ１以前は、動
揺抑制制御により、系統電流、コンデンサ電流、系統を
通過する有効電流、無効電流共に安定に動いているが、
時刻ｔ１において動揺抑制信号をＯＦＦすると、交流電
源Ｇの位相信号の変動による電力の動揺が、系統インピ
ーダンスＸｓと直列コンデンサＣ１によるＬＣ共振回路
と共振を起こし、周波数１２Ｈｚの電力動揺が成長を始
めている。

【０３３３】次に、時刻ｔ２において、本実施の形態の
動揺抑制制御をＯＮすると、電力動揺が約１００ｍｓｅ
ｃで抑え込まれ、再び安定な運転に戻っている。

【０３３４】補償度が固定の直列コンデンサの場合、発
電機の有する固有周波数と直列コンデンサＣ１と系統リ
アクタンスで作られるＬＣ共振周波数とが重なると、電
力動揺が発生し、発電機の軸を破損する等の現象が知ら
れているが、図３７はそのようなケースでも、本実施の
形態の動揺抑制制御を行なうことにより、電力動揺を起
こすことなく安定に運転を継続できることを示してい
る。

【０３３５】上述したように、本実施の形態では、系統
電流および系統電圧を検出し、交流系統を通過する有効
電流成分と無効電流成分を算出して、その変動分と系統
電流の変化率とに基づいて補償電流指令を生成すること
により、交流系統の電力動揺を抑制することができる。

【０３３６】すなわち、交流系統を通過する有効電流成
分と無効電流成分の変動分に基づく補償電流は、直列コ
ンデンサＣ１に注入されて、有効電流と無効電流の変動
を引き起こした電圧変動を打ち消す方向の電圧となる。

【０３３７】また、系統電流の変化率に基づく補償電流
は、系統電流の振動にダンピングをかける効果を有する
ため、電力動揺を速やかに抑制することができる。

【０３３８】（第２０の実施の形態：請求項２１に対
応）図３８は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１９の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０３３９】すなわち、本実施の形態では、図３８に示
すように、前記第１乃至第１９のいずれかの実施の形態
において、交流系統に直列に接続されたコンデンサＣ１
の電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路と、コンデン
サ電圧検出回路の出力から、直列コンデンサＣ１の直流
分電圧成分を算出する直流分算出回路と、直流分算出回
路の出力の振幅および位相を補正した信号に基づいて、
補償電流指令を生成する直流分抑制回路とを備えて、直
列コンデンサＣ１の直流分抑制制御装置を構成してい
る。

【０３４０】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、系統電流に過渡的に直流分
が重畳すると、系統に直列に接続された直列コンデンサ
Ｃ１の電圧には直流分が生じて、系統の変圧器等に直流
偏磁を発生させることがある。

【０３４１】この点、本実施の形態では、直列コンデン
サＣ１に発生する直流分を、直列補償装置の直流分抑制
制御装置で抑制することができる。

【０３４２】すなわち直列コンデンサ電圧Ｖｃｕ、Ｖｃ
ｖ、Ｖｃｗは直流分検出回路３０１に入力され、各相毎
に、系統の周波数の周期で二回の移動平均処理が行なわ
れる。

【０３４３】これにより、直列コンデンサＣ１電圧に含
まれる系統周波数成分が除去されて、直流分が検出され
る。

【０３４４】また、各相の直流分は、３相２相変換回路
３０２に入力され、振幅補正回路３０３でゲインを乗算
された後に、位相補正回路３０４において９０度＋αだ
け位相を進ませた後、２相３相変換回路３０５において
２相３相変換され、定常的に必要な補償電流指令Ｉｃｍ
ｐｕ＊、Ｉｃｍｐｖ＊、Ｉｃｍｐｗ＊に負帰還される。

【０３４５】なお、上記直流分検出回路３０１におい
て、二回移動平均処理を行なったが、これは一回の移動
平均では、過渡的なコンデンサ電圧振幅が変化した場
合、その変化分が除去できないことから、二回の移動平
均処理することで、過渡的な振幅変動による影響を取り
除くためである。

【０３４６】また、位相補正回路３０４において、９０
度＋αだけ位相を進めたが、これは直列コンデンサＣ１
において、補償電流による補償電圧が位相が９０度遅れ
て発生すること、および制御遅れが存在することを考慮
したものである。

【０３４７】直流分が発生すると、直流分に比例し、直
流分を打ち消す補償電圧を発生する補償電流が直列コン
デンサＣ１に注入されるため、直列コンデンサＣ１に発
生した直流分電圧が打ち消されて、直流分が抑制され
る。

【０３４８】上述したように、本実施の形態では、コン
デンサ電圧検出回路はコンデンサ電圧を検出し、直流分
算出回路において直列コンデンサＣ１電圧の直流分を算
出し、直列コンデンサＣ１電圧の直流分の振幅と位相を
補正することにより、直流分を打ち消す電圧を発生する
ための補償電流を補償電流発生装置ＣＭＰ１に発生させ
ることで、系統電流の擾乱によって直列コンデンサＣ１
に発生する直流分を速やかに抑制することができ、変圧
器等の直流偏磁現象を回避することができる。

【０３４９】（第２１の実施の形態：請求項２２に対
応）図３９は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第２０の実施の形
態と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、
ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０３５０】すなわち、本実施の形態では、図３９に示
すように、前記第２０の実施の形態において、前記直列
コンデンサＣ１の直流分を検出するのに、直列コンデン
サＣ１の電圧を直接用いる代わりに、交流系統を流れる
系統電流の検出値を積分回路３０６で積分した値を用い
るように構成している。

【０３５１】次に、以上のように構成した本実施の形態
の直列補償装置においては、直列コンデンサＣ１の電圧
に直流分の電圧が発生するのは、基本的に系統に直流分
が重畳することが原因であり、系統電流を積分すること
で直列コンデンサＣ１電圧相当の量を用いても、直流分
を検出することが可能であり、補償電流による過渡的な
直流分が直流分検出信号に含まれないため、より安定な
直流分抑制制御を実現することができる。

【０３５２】上述したように、本実施の形態では、直列
コンデンサＣ１の電圧に基づいて直流分を検出する代わ
りに、系統電流を積分することによって、系統電流が直
列コンデンサＣ１部に発生する直流分を算出し、それに
基づいて補償電流を補償電流発生装置ＣＭＰ１から発生
することにより、直列コンデンサＣ１に発生する直流分
を速やかに抑制することができ、変圧器等の直流偏磁現
象を回避することができる。

【０３５３】この場合、直流分の算出に補償電流による
過渡的な直流分が含まれないため、前記第２０の実施の
形態の場合に比べて、より一層安定な直流分抑制制御を
実現することができる。

【０３５４】（第２２の実施の形態：請求項２３に対
応）図４０は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１１の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０３５５】すなわち、本実施の形態では、図４０に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、直列トラ
ンスＴｒ１と、自己消弧素子である逆阻止形ＧＴＯを三
相ブリッジ接続した第１の電流形変換器ＣＳＩ３と、交
流電源Ｇ２と並列接続し自己消弧素子である逆阻止形Ｇ
ＴＯを三相ブリッジ接続した第２の電流形変換器ＣＳＩ
４と、第１の電流形変換器ＣＳＩ３の直流部と第２の電
流形変換器ＣＳＩ４の直流部とを接続する直流リアクト
ルＬｄと、直流リアクトルＬｄの電流を制御する直流電
流制御回路ＤＣ−ＡＣＲとから構成している。

【０３５６】また、電流形変換器ＣＳＩ３と直列トラン
スＴｒ１との間には、電流形変換器ＣＳＩ３の発生する
高調波成分を除去するための高調波フィルタＣ０を設置
している。

【０３５７】図４１は、本実施の形態の直列補償装置を
構成する補償電流発生装置ＣＭＰ１を、前記第１の実施
の形態に適用した場合の構成例を示すブロック回路図で
あり、図１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０３５８】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、補償電流指令はＩｃｍｐ１＊はＰ
ＷＭ制御回路ＰＷＭ１に入力され、ＰＷＭ変調により、
電流指令Ｉｃｍｐ１＊と等しくなるような電流を発生す
るようなスイッチングパターンを発生する。

【０３５９】第１の電流形変換器ＣＳＩ３から出力され
る電流は、ＰＷＭ変調された方形波状の電流となるが、
高調波フィルタＣ０によって高調波成分を除去され、直
列トランスＴｒ１の二次側には正弦波状の電流が注入さ
れる。

【０３６０】さらに、補償電流は、直列トランスＴｒ１
を介して巻数に応じて変換され、直列コンデンサＣ１に
注入されて、正弦波状の補償電流を発生する。

【０３６１】一方、直流部の直流リンク電流Ｉｄは直流
電流制御回路ＤＣ−ＡＣＲに入力され、直流電流指令Ｉ
ｄ＊と等しい直流電圧となるような電流指令Ｉｃｍｐ２
ｑ＊を出力する。

【０３６２】また、電流指令Ｉｃｍｐ２ｑ＊はＰＷＭ制
御回路ＰＷＭ２に入力され、第２の電流形変換器ＣＳＩ
４の直流電流を目的の電流量とする制御を行なう。

【０３６３】さらに同時に、第２の電流形変換器ＣＳＩ
４の出力電流Ｉｃｍｐ２の検出を行ない、ＰＷＭ制御回
路ＰＷＭ２で無効電力指令Ｉｃｍｐ２ｄ＊に等しくなる
ような電流を出力し、第２の電流形変換器ＣＳＩ４が交
流電源に出力する無効電力の制御を行なう。

【０３６４】なお、本実施の形態では、説明の簡単のた
め、それぞれ第１の電流形変換器ＣＳＩ３と第２の電流
形変換器ＣＳＩ４について、三相ブリッジ接続した電流
形変換器１台を用いる場合の構成について説明したが、
複数の電流形変換器を多重接続して大容量化するように
してもよい。

【０３６５】（第２３の実施の形態：請求項２４に対
応）図４２は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第５の実施の形態
と同一要素には同一符号を付して示している。

【０３６６】すなわち、本実施の形態では、図４２に示
すように、直列トランスＴｒ１の低圧側にコンデンサを
設置しているので、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、
自己消弧素子である逆阻止形ＧＴＯを三相ブリッジ接続
した第１の電流形変換器ＣＳＩ３と、交流電源Ｇ２と並
列接続し自己消弧素子である逆阻止形ＧＴＯを三相ブリ
ッジ接続した第２の電流形変換器ＣＳＩ４と、第１の電
流形変換器ＣＳＩ３の直流部と第２の電流形変換器ＣＳ
Ｉ４の直流部とを接続する直流リアクトルＬｄと、直流
リアクトルＬｄの電流を制御する直流電流制御回路ＤＣ
−ＡＣＲとから構成している。

【０３６７】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、第２の電流形変換器ＣＳＩ４によ
り、第２の電流形変換器ＣＳＩ４が接続された交流系統
の無効電力を制御することができる。

【０３６８】また、第１の電流形変換器ＣＳＩ３が、Ｐ
ＷＭ制御により補償電流指令と等しい電流を発生し、電
流源として動作することで、補償電流がコンデンサＣ２
１に注入されて、直列トランスＴｒ１の一次側に種々の
補償電圧を発生させることができる。

【０３６９】さらに、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のト
ランスを省略できると共に、直列トランスＴｒ１の二次
側に接続された、定常的な補償電圧を発生するコンデン
サＣ２１がフィルタ機能も兼ねるため、高調波フィルタ
も省略することができる。

【０３７０】図４３乃至図４５は、本実施の形態による
直列補償装置の構成例を示すブロック回路図であり、前
記第９乃至第１１の実施の形態と同一要素には同一符号
を付して示している。

【０３７１】すなわち、本実施の形態では、図４３乃至
図４５に示すように、前記図４２の場合と同様に、いず
れも、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のトランスと高調波
フィルタを省略し、第２の電流形変換器ＣＳＩ４によ
り、第２の電流形変換器ＣＳＩ４が接続された交流系統
の無効電力を制御するように構成している。

【０３７２】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、基本的には、前記第９乃至第１１
の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、種々の
補償電圧を系統に注入することができる。

【０３７３】（第２４の実施の形態：請求項２５に対
応）図４６は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１１の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０３７４】すなわち、本実施の形態では、図４６に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、直列トラ
ンスＴｒ１と、自己消弧素子であるＧＴＯを三相ブリッ
ジ接続した第１の電圧形変換器ＶＳＩ４と、第１の電圧
形変換器ＶＳＩ４のＧＴＯのスイッチングパターンを発
生するＰＷＭ制御回路ＰＷＭ１と、第１の電圧形変換器
ＶＳＩ４の出力電流を制御する電流制御回路ＡＣＲ１
と、連系リアクトルＬ０と、交流電源Ｇ２と並列に接続
し自己消弧素子であるＧＴＯを三相ブリッジ接続した第
２の電圧形変換器ＶＳＩ５と、第２の電圧形変換器ＶＳ
Ｉ５のＧＴＯのスイッチングパターンを発生するＰＷＭ
制御回路ＰＷＭ２と、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５の出
力電流を制御する電流制御回路ＡＣＲ２と、連系リアク
トルＬ１と、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４の直流部と第
２の電圧形変換器ＶＳＩ５の直流部とを接続する直流コ
ンデンサＣｄと、直流コンデンサＣｄの電圧を制御する
直流電圧制御回路ＤＣ−ＡＶＲとから構成している。

【０３７５】なお、連系リアクトルＬ０およびＬ１は、
本実施の形態のように独立のリアクトルとして設置して
もよいし、あるいはトランスの漏れリアクタンスを大き
めに設計することで代用するようにしてもよい。

【０３７６】図４７は、本実施の形態の直列補償装置を
構成する補償電流発生装置ＣＭＰ１を、前記第１の実施
の形態に適用した場合の構成例を示すブロック回路図で
あり、図１と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０３７７】なお、電流制御回路ＡＣＲ１についての詳
細な構成は、前記第１３の実施の形態で述べられている
ので、ここではその説明を省略する。

【０３７８】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、直流部の直流コンデンサ電圧Ｅｄ
は直流電圧制御回路ＤＣ−ＡＶＲに入力され、直流電圧
指令Ｅｄ＊と等しい直流電圧となるような電流指令Ｉｃ
ｍｐ２ｑ＊を出力する。

【０３７９】この電流指令Ｉｃｍｐ２ｑ＊はＰＷＭ制御
回路ＰＷＭ２に入力され、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５
の直流電圧を目的の電圧量とする制御を行なう。

【０３８０】また同時に、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５
の出力電流Ｉｃｍｐ２の検出を行ない、ＰＷＭ制御回路
ＰＷＭ２で無効電力指令Ｉｃｍｐ２ｄ＊に等しくなるよ
うな電流を出力し、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５が交流
系統に出力する無効電力の制御を行なう。

【０３８１】なお、本実施の形態では、説明の簡単のた
め、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４と第２の電圧形変換器
ＶＳＩ５について、それぞれ三相ブリッジ接続した電圧
形変換器１台を用いる場合の構成について説明したが、
複数の電圧形変換器を多重接続して大容量化するように
してもよい。

【０３８２】（第２５の実施の形態：請求項２６に対
応）図４８は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第５の実施の形態
と同一要素には同一符号を付して示している。

【０３８３】すなわち、本実施の形態では、図４８に示
すように、直列トランスＴｒ１の低圧側にコンデンサを
設置しているので、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、
第１の出力電流制御を備えた第１の電圧形変換器ＶＳＩ
４と、交流電源Ｇと並列接続し第２の出力電流制御を備
えた第２の電圧形変換器ＶＳＩ５と、第１の電圧形変換
器ＶＳＩ４の直流部と第２の電圧形変換器ＶＳＩ５の直
流部とを接続する直流コンデンサＣｄとから構成してい
る。

【０３８４】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４が、
電流制御により補償電流指令と等しい電流を発生し、電
流源として動作することで、補償電流がコンデンサＣ２
１に注入されて、直列トランスＴｒ１の一次側に種々の
補償電圧を発生させることができる。

【０３８５】また、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５は、直
流コンデンサＣｄの電圧を制御して、第１の電圧形変換
器ＶＳＩ４から出入りする有効電力の調整を行なう。

【０３８６】さらに同時に、第２の電圧形変換器ＶＳＩ
５が接続された交流電源Ｇの無効電力の制御を行なうこ
とができる。

【０３８７】さらに、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のト
ランスを省略することができる。

【０３８８】図４９から図５１は、本実施の形態による
直列補償装置の構成例を示すブロック回路図であり、前
記第９乃至第１１の実施の形態と同一要素には同一符号
を付して示している。

【０３８９】すなわち、本実施の形態では、図４９乃至
図５１に示すように、前記図４８の場合と同様に、いず
れも、補償電流発生装置ＣＭＰ１内のトランスを省略し
た構成としている。

【０３９０】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、基本的には、前記第９乃至第１１
の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、種々の
補償電圧を系統に注入することができる。

【０３９１】（第２６の実施の形態：請求項２７に対
応）図５２は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第２２または第２
３の実施の形態と同一要素には同一符号を付して示して
いる。

【０３９２】すなわち、本実施の形態では、図５２に示
すように、前記第２の電流形変換器ＣＳＩ４が並列に接
続された交流電源を、第１の電流形変換器ＣＳＩ３が直
列に接続された交流電源、すなわち第１の電流形変換器
ＣＳＩ３が電流を出力する交流電源と同一な交流電源と
接続して構成している。

【０３９３】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、基本的には、前記第２２または第
２３の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、種
々の補償電圧を系統に注入することができると同時に、
無効電力を制御することができる。

【０３９４】（第２７の実施の形態：請求項２８に対
応）図５３は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第２２または第２
３の実施の形態と同一要素には同一符号を付して示して
いる。

【０３９５】すなわち、本実施の形態では、図５３に示
すように、前記第２の電流形変換器ＣＳＩ４が並列に接
続された交流電源を、第１の電流形変換器ＣＳＩ３が直
列に接続された交流電源、すなわち第１の電流形変換器
ＣＳＩ３が電流を出力する交流電源と並列な交流電源と
接続して構成している。

【０３９６】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、基本的には、前記第２２または第
２３の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、第
１の電流形変換器ＣＳＩ３は、第１の電流形変換器ＣＳ
Ｉ３が接続された交流電源へ種々の補償電圧を注入し、
第２の電流形変換器ＣＳＩ４は、直流電流の調整と、第
２の電流形変換器ＣＳＩ４が接続された交流電源の無効
電力を制御することができる。

【０３９７】上述したように、本実施の形態では、第１
の電流形変換器ＣＳＩ３と第２の電流形変換器ＣＳＩ４
を異なる電力系統に設置することで、第１の電流形変換
器ＣＳＩ３が接続された交流電源で大きな電力動揺が発
生しても、第２の電流形変換器ＣＳＩ４は健全であり、
直流電流を確立することが可能となる。

【０３９８】これにより、第１の電流形変換器ＣＳＩ３
は種々の補償電圧を系統に注入することができ、同一電
源に接続した時と比較して、系統動揺抑制効果を高める
ことが可能となる。

【０３９９】（第２８の実施の形態：請求項２９に対
応）図５４は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第２４または第２
５の実施の形態と同一要素には同一符号を付して示して
いる。

【０４００】すなわち、本実施の形態では、図５４に示
すように、前記第２の電圧形変換器ＶＳＩ５が並列に接
続された交流電源を、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４が直
列に接続された交流電源、すなわち第１の電圧形変換器
ＶＳＩ４が電流を出力する交流電源と同一な交流電源と
接続して構成している。

【０４０１】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、基本的には、前記第２４または第
２５の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、種
々の補償電圧を系統に注入することができると同時に、
無効電力を制御することができる。

【０４０２】（第２９の実施の形態：請求項３０に対
応）図５５は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第２４または第２
５の実施の形態と同一要素には同一符号を付して示して
いる。

【０４０３】すなわち、本実施の形態では、図５５に示
すように、前記第２の電圧形変換器ＶＳＩ５が並列に接
続された交流電源を、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４が直
列に接続された交流電源、すなわち第１の電圧形変換器
ＶＳＩ４が電流を出力する交流電源と並列な交流電源と
接続して構成している。

【０４０４】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、基本的には、前記第２４または第
２５の実施の形態で説明した動作と全く同様にして、第
１の電圧形変換器ＶＳＩ４は、第１の電圧形変換器ＶＳ
Ｉ４が接続された交流電源へ種々の補償電圧を注入し、
第２の電圧形変換器ＶＳＩ５は、直流電圧の調整と、第
２の電圧形変換器ＶＳＩ５が接続された交流電源の無効
電力を制御することができる。

【０４０５】上述したように、本実施の形態では、第１
の電圧形変換器ＶＳＩ４と第２の電圧形変換器ＶＳＩ５
を異なる電力系統に設置することで、第１の電圧形変換
器ＶＳＩ４が接続された交流電源で大きな電力動揺が発
生しても、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５は健全であり、
直流電圧を確立することが可能となる。

【０４０６】これにより、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４
は種々の補償電圧を系統に注入することができ、同一電
源に接続した時と比較して、系統動揺抑制効果を高める
ことが可能となる。

【０４０７】（第３０の実施の形態：請求項３１に対
応）図５６は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１１の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０４０８】すなわち、本実施の形態では、図５６に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、直列トラ
ンスＴｒ１と、自己消弧素子である逆阻止形ＧＴＯを三
相ブリッジ接続した第１の電流形変換器ＣＳＩ３と、第
１の電流形変換器ＣＳＩ３が接続された交流電源と異な
る交流電源に直列接続された直列コンデンサＣ１と、こ
の直列コンデンサＣ１と並列に接続された直列トランス
Ｔｒ２と、自己消弧素子である逆阻止形ＧＴＯを三相ブ
リッジ接続した第２の電流形変換器ＣＳＩ４と、第１の
電流形変換器ＣＳＩ３の直流部と第２の電流形変換器Ｃ
ＳＩ４の直流部とを接続する直流リアクトルＬｄと、直
流リアクトルＬｄの電流を制御する直流電流制御回路Ｄ
Ｃ−ＡＣＲとから構成している。

【０４０９】また、第１の電流形変換器ＣＳＩ３と直列
トランスＴｒ１との間には、第１の電流形変換器ＣＳＩ
３の発生する高調波成分を除去するための高調波フィル
タＣ０を設置し、さらに第２の電流形変換器ＣＳＩ４と
直列トランスＴｒ２との間には、第２の電流形変換器Ｃ
ＳＩ４の発生する高調波成分を除去するための高調波フ
ィルタＣ２を設置している。

【０４１０】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、補償電流指令はＩｃｍｐ１＊はＰ
ＷＭ制御回路ＰＷＭ１に入力され、ＰＷＭ変調により、
電流指令Ｉｃｍｐ１＊と等しくなるような電流を発生す
るようなスイッチングパターンを発生する。

【０４１１】第１の電流形変換器ＣＳＩ３から出力され
る電流は、ＰＷＭ変調された方形波状の電流となるが、
高調波フィルタＣ０によって高調波成分を除去され、直
列トランスＴｒ１の二次側には正弦波状の電流が注入さ
れる。

【０４１２】さらに、補償電流は、直列トランスＴｒ１
を介して巻数に応じて変換され、直列コンデンサＣ１に
注入されて、正弦波状の補償電流を発生する。

【０４１３】一方、直流部の直流リンク電流Ｉｄは直流
電流制御回路ＤＣ−ＡＣＲに入力され、直流電流指令Ｉ
ｄ＊と等しい直流電圧となるような電流指令Ｉｃｍｐ２
ｑ＊を出力する。

【０４１４】また、電流指令Ｉｃｍｐ２ｑ＊はＰＷＭ制
御回路２に入力され、第２の電流形変換器ＣＳＩ４の直
流電流を目的の電流量とする制御を行なう。

【０４１５】さらに同時に、第２の電流形変換器ＣＳＩ
４の出力電流Ｉｃｍｐ２の検出を行ない、ＰＷＭ制御回
路ＰＷＭ２で系統電流と同相もしくは逆相の電流指令Ｉ
ｃｍｐ２ｄ＊に等しくなるような電流を出力し、第２の
電流形変換器ＣＳＩ４が交流電源に出力する電流の制御
を行なう。

【０４１６】これにより、第１の電流形変換器ＣＳＩ３
が接続された交流電源と、第２の電流形変換器ＣＳＩ４
が接続された交流電源とで、同時に直列補償動作を行な
うことができる。

【０４１７】また、第１の電流形変換器ＣＳＩ３が接続
された交流電源で大きな電力動揺が発生しても、第２の
電流形変換器ＣＳＩ４が接続された交流電源は健全であ
り、第２の電流形変換器ＣＳＩ４により直流電流を確立
することができる。

【０４１８】これにより、第１の電流形変換器ＣＳＩ３
は、種々の補償電圧を系統に注入することができ、系統
動揺を抑制することができる。

【０４１９】なお、本実施の形態では、説明の簡単のた
め、それぞれ第１の電流形変換器ＣＳＩ３と第２の電流
形変換器ＣＳＩ４について、三相ブリッジ接続した電流
形変換器１台を用いる場合の構成について説明したが、
複数の電流形変換器を多重接続して大容量化するように
してもよい。

【０４２０】（第３１の実施の形態：請求項３２に対
応）図５７は、本実施の形態による直列補償装置の構成
例を示すブロック回路図であり、前記第１乃至第１１の
各実施の形態と同一要素には同一符号を付して示してい
る。

【０４２１】すなわち、本実施の形態では、図５７に示
すように、前記補償電流発生装置ＣＭＰ１を、直列トラ
ンスＴｒ１と、自己消弧素子であるＧＴＯを三相ブリッ
ジ接続した第１の電圧形変換器ＶＳＩ４と、第１の電圧
形変換器ＶＳＩ４のＧＴＯのスイッチングパターンを発
生するＰＷＭ制御回路ＰＷＭ１と、第１の電圧形変換器
ＶＳＩ４の出力電流を制御する電流制御回路ＡＣＲ１
と、連系リアクトルＬ０と、第１の電圧形変換器ＶＳＩ
４が接続された交流電源と異なる交流電源に直列接続さ
れた直列コンデンサＣ１と、この直列コンデンサＣ１と
並列に接続された直列トランスＴｒ２と、自己消弧素子
であるＧＴＯを三相ブリッジ接続した第２の電圧形変換
器ＶＳＩ５と、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５のＧＴＯの
スイッチングパターンを発生するＰＷＭ制御回路ＰＷＭ
２と、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５の出力電流を制御す
る電流制御回路ＡＣＲ２と、連系リアクトルＬ１と、第
１の電圧形変換器ＶＳＩ４の直流部と第２の電圧形変換
器ＶＳＩ５の直流部とを接続する直流コンデンサＣｄ
と、直流コンデンサＣｄの電圧を制御する直流電圧制御
回路ＤＣ−ＡＶＲとから構成している。

【０４２２】なお、連系リアクトルＬ０およびＬ１は、
本実施の形態のように独立のリアクトルとして設置して
もよいし、あるいはトランスの漏れリアクタンスを大き
めに設計することで代用するようにしてもよい。

【０４２３】また、電流制御回路ＡＣＲ１についての詳
細な構成は、前記第１３の実施の形態で述べられている
ので、ここではその説明を省略する。

【０４２４】以上のように構成した本実施の形態の直列
補償装置においては、直流部の直流コンデンサ電圧Ｅｄ
は直流電圧制御回路ＤＣ−ＡＶＲに入力され、直流電圧
指令Ｅｄ＊と等しい直流電圧となるような電流指令Ｉｃ
ｍｐ２ｑ＊を出力する。

【０４２５】この電流指令Ｉｃｍｐ２ｑ＊はＰＷＭ制御
回路ＰＷＭ２に入力され、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５
の直流電圧を目的の電圧量とする制御を行なう。

【０４２６】また同時に、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５
の出力電流Ｉｃｍｐ２の検出を行ない、ＰＷＭ制御回路
ＰＷＭ２で系統電流と同相もしくは逆相の電流指令Ｉｃ
ｍｐ２ｄ＊に等しくなるような電流を出力し、第２の電
圧形変換器ＶＳＩ５が交流電源に出力する電流の制御を
行なう。

【０４２７】これにより、第１の電圧形変換器ＶＳＩ４
が接続された交流電源と、第２の電圧形変換器ＶＳＩ５
が接続された交流電源とで、同時に直列補償動作を行な
うことができる。

【０４２８】また、第１の電圧形変換器ＶＳＩ３が接続
された交流電源で大きな電力動揺が発生しても、第２の
電圧形変換器ＶＳＩ４が接続された交流電源は健全であ
り、第２の電圧形変換器ＣＳＩ４により直流電圧を確立
することができる。

【０４２９】これにより、第１の電圧形変換器ＣＳＩ３
は、種々の補償電圧を系統に注入することができ、系統
動揺を抑制することができる。

【０４３０】なお、本実施の形態では、説明の簡単のた
め、それぞれ第１の電圧形変換器ＶＳＩ４と第２の電圧
形変換器ＶＳＩ４について、それぞれ三相ブリッジ接続
した電圧形変換器１台を用いる場合の構成について説明
したが、複数の電圧形変換器を多重接続して大容量化す
るようにしてもよい。

【０４３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の直列補償
装置によれば、バイパス回路を不要として主回路を簡素
化することができると共に、補償電流制御性能を高めて
発生高調波を少なくすることが可能となる。

【０４３２】また、直列コンデンサを併用することで、
電力変換器部分の容量を低く抑えながら、大きな補償量
を経済的に実現することが可能となる。

【０４３３】さらに、系統の動揺抑制制御や直列コンデ
ンサの直流分抑制制御も実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直列補償装置の第１の実施の形態
を示すブロック回路図。

【図２】同第１の実施の形態の直列補償装置における動
作を説明するためのベクトル図。

【図３】同第１の実施の形態の直列補償装置における動
作を説明するためのベクトル図。

【図４】同第１の実施の形態の直列補償装置における動
作を説明するための等価回路図。

【図５】本発明による直列補償装置の第２の実施の形態
を示すブロック回路図。

【図６】本発明による直列補償装置の第３の実施の形態
を示すブロック回路図。

【図７】同第３の実施の形態の直列補償装置における動
作を説明するためのベクトル図。

【図８】本発明による直列補償装置の第４の実施の形態
を示すブロック回路図。

【図９】本発明による直列補償装置の第５の実施の形態
を示すブロック回路図。

【図１０】本発明による直列補償装置の第６の実施の形
態を示すブロック回路図。

【図１１】本発明による直列補償装置の第７の実施の形
態を示すブロック回路図。

【図１２】本発明による直列補償装置の第８の実施の形
態を示すブロック回路図。

【図１３】本発明による直列補償装置の第９の実施の形
態を示すブロック回路図。

【図１４】本発明による直列補償装置の第１０の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図１５】本発明による直列補償装置の第１１の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図１６】本発明による直列補償装置の第１２の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図１７】同第１２の実施の形態の直列補償装置を構成
する補償電流発生装置を第１の実施の形態に適用した場
合の構成例を示すブロック回路図。

【図１８】本発明による直列補償装置の第１３の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図１９】同第１３の実施の形態の直列補償装置を構成
する補償電流発生装置を第１の実施の形態に適用した場
合の構成例を示すブロック回路図。

【図２０】同第１３の実施の形態の直列補償装置におけ
る補償電流発生装置の電流制御回路の詳細な構成例を示
すブロック図。

【図２１】本発明による直列補償装置の第１４の実施の
形態の一例を示すブロック回路図。

【図２２】本発明による直列補償装置の第１４の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図２３】本発明による直列補償装置の第１４の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図２４】本発明による直列補償装置の第１４の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図２５】本発明による直列補償装置の第１５の実施の
形態の一例を示すブロック回路図。

【図２６】本発明による直列補償装置の第１５の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図２７】本発明による直列補償装置の第１５の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図２８】本発明による直列補償装置の第１５の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図２９】本発明による直列補償装置の第１６の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図３０】本発明による直列補償装置の第１７の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図３１】本発明による直列補償装置の第１８の実施の
形態の一例を示すブロック回路図。

【図３２】同第１８の実施の形態の直列補償装置におけ
る電流制御回路のより詳細な構成例を示すブロック図。

【図３３】同第１８の実施の形態の直列補償装置におけ
る動作を説明するためのベクトル図。

【図３４】本発明による直列補償装置の第１８の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図３５】本発明による直列補償装置の第１８の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図３６】本発明による直列補償装置の第１９の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図３７】同第１９の実施の形態の直列補償装置におけ
る電力動揺抑制装置の運転波形の一例を示す図。

【図３８】本発明による直列補償装置の第２０の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図３９】本発明による直列補償装置の第２１の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図４０】本発明による直列補償装置の第２２の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図４１】同第２２の実施の形態の直列補償装置を構成
する補償電流発生装置を第１の実施の形態に適用した場
合の構成例を示すブロック回路図。

【図４２】本発明による直列補償装置の第２３の実施の
形態の一例を示すブロック回路図。

【図４３】本発明による直列補償装置の第２３の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図４４】本発明による直列補償装置の第２３の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図４５】本発明による直列補償装置の第２３の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図４６】本発明による直列補償装置の第２４の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図４７】同第２４の実施の形態の直列補償装置を構成
する補償電流発生装置を第１の実施の形態に適用した場
合の構成例を示すブロック回路図。

【図４８】本発明による直列補償装置の第２５の実施の
形態の一例を示すブロック回路図。

【図４９】本発明による直列補償装置の第２５の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図５０】本発明による直列補償装置の第２５の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図５１】本発明による直列補償装置の第２５の実施の
形態の他の例を示すブロック回路図。

【図５２】本発明による直列補償装置の第２６の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図５３】本発明による直列補償装置の第２７の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図５４】本発明による直列補償装置の第２８の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図５５】本発明による直列補償装置の第２９の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図５６】本発明による直列補償装置の第３０の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図５７】本発明による直列補償装置の第３１の実施の
形態を示すブロック回路図。

【図５８】従来の直列補償装置の構成例を示すブロック
回路。

【図５９】従来の直列補償装置の動作を説明するための
ベクトル図。

【符号の説明】

Ｇ，Ｇ１，Ｇ２…交流電源、 Ｖｓ…交流系統電圧ベクトル、 Ｉｓ…系統電流、 Ｘ１…系統リアクタンス、 Ｃ１…直列コンデンサ、 Ｖ１…直列コンデンサの交流電源側端子電圧ベクトル、 Ｖ２…直列コンデンサの負荷側端子電圧ベクトル、 ＣＭＰ１…補償電流発生装置、 Ｉｃｍｐ…補償電流、 Ｌ…系統リアクタンスのインダクタンス、 Ｃ…直列コンデンサの容量、 Ｃ２ＳＷ，Ｃ２２ＳＷ…スイッチ式直列コンデンサユニ
ット、 Ｃ２ＴＨ，Ｃ２２ＴＨ…サイリスタスイッチ式直列コン
デンサユニット、 Ｔｒ１，Ｔｒ２…直列トランス、 Ｃ２１，Ｃ２２…コンデンサ、 ＣＳＩ１，ＣＳＩ２…電流形変換器、 ＣＳＩ３…第１の電流形変換器、 ＣＳＩ４…第２の電流形変換器、 ＶＳＩ１，ＶＳＩ２，ＶＳＩ３…電圧形変換器、 ＶＳＩ４…第１の電圧形変換器、 ＶＳＩ５…第２の電圧形変換器、 Ｃ０，Ｃ２…高調波フィルタ、 Ｌ０，Ｌ１…連系リアクトル、 ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＭ３，ＰＷＭ４…ＰＷＭ制御
回路、 ＡＣＲ１，ＡＣＲ２…電流制御回路、 ＰＨＤ…位相検出回路、 ＤＣ−ＡＶＲ…直流電圧制御回路、 ＤＣ−ＡＣＲ…直流電圧制御回路、 ＶＵＶ１，ＶＶＷ１，ＶＷＵ１…系統線間電圧、 ＴＨＥＸ…交流電源の位相の変動、 Ｉｓｕ，Ｉｓｖ，Ｉｓｗ…三相系統電流、 Ｖｃｕ，Ｖｃｖ，Ｖｃｗ…直列コンデンサ三相電圧、 Ｉｃｍｐｕ，Ｉｃｍｐｖ，Ｉｃｍｐｗ…三相補償電流、 ＩＰ…系統を通過する有効電流成分、 ＩＱ…系統を通過する無効電流成分、 ＢＰ…バイパス回路、 ＦＬ…高調波フィルタ、 ＣＮＶ…電力変換器、 １０１，１０２，１１２，２０１，２０２，２０３…３
相２相変換回路、 １０３，１０４，１１３，１１４，２０４，２０７…回
転変換回路、 １０５，１０６…減算器、 １０６，１０８…増幅回路、 １０９，１１０…加算器、 １１１…線間・相変換回路、 １１５，２０８，３０５…２相３相変換回路、 ２０３…位相算出回路、 ２０５，２０６…一次進み回路、 ２０９…変化率算出回路、 ３０１…直流分検出回路、 ３０３…振幅補正回路、 ３０４…位相補正回路、 ３０６…積分回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 肇 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 田中 茂 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 繁田 正昭 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 水谷 麻美 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 門田 行生 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 5G066 DA01 DA07 FA01 FB13 5H007 AA02 AA07 CA03 CB05 CC01 CC05 CC32 DA05 DB02 DC02 DC04 EA02 5H420 BB18 CC04 CC09 DD03 EA03 EA44 EA45 EA47 EB09 EB38 EB39 EB40 FF04 FF24 FF25 5H740 AA06 BA01 BB03 BB05 BB08 BB09 BB10 BC01 BC02 MM11

Claims (32)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流系統に直列に接続され、前記交流系
   統の電圧、電流、位相、インピーダンス等の電気量を補
   償する直列補償装置において、 前記交流系統にそれぞれ互いに直列に接続された第１の
   直列コンデンサおよび第２の直列コンデンサと、 前記第１の直列コンデンサと並列に接続された補償電流
   発生装置と、 から構成したことを特徴とする直列補償装置。
2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の直列補償装置にお
   いて、 前記第２の直列コンデンサを、それぞれスイッチが並列
   に接続された複数の直列コンデンサから構成したことを
   特徴とする直列補償装置。
3. 【請求項３】 前記請求項２に記載の直列補償装置にお
   いて、 前記スイッチを、サイリスタを互いに逆並列に接続した
   半導体スイッチから構成したことを特徴とする直列補償
   装置。
4. 【請求項４】 交流系統に直列に接続され、前記交流系
   統の電圧、電流、位相、インピーダンス等の電気量を補
   償する直列補償装置において、 前記交流系統に直列トランスを介して接続されたコンデ
   ンサと、 前記コンデンサと並列に接続された補償電流発生装置
   と、 から構成したことを特徴とする直列補償装置。
5. 【請求項５】 交流系統に直列に接続され、前記交流系
   統の電圧、電流、位相、インピーダンス等の電気量を補
   償する直列補償装置において、 前記交流系統に直列トランスを介して接続され、互いに
   直列に接続された第１のコンデンサおよび第２のコンデ
   ンサと、 前記第１のコンデンサと並列に接続された補償電流発生
   装置と、 から構成したことを特徴とする直列補償装置。
6. 【請求項６】 前記請求項５に記載の直列補償装置にお
   いて、 前記第２のコンデンサを、それぞれスイッチが並列に接
   続された複数のコンデンサから構成したことを特徴とす
   る直列補償装置。
7. 【請求項７】 前記請求項６に記載の直列補償装置にお
   いて、 前記スイッチを、サイリスタを互いに逆並列に接続した
   半導体スイッチから構成したことを特徴とする直列補償
   装置。
8. 【請求項８】 交流系統に直列に接続され、前記交流系
   統の電圧、電流、位相、インピーダンス等の電気量を補
   償する直列補償装置において、 前記交流系統に直列に接続された直列コンデンサと、 前記交流系統に直列トランスを介して接続されたコンデ
   ンサと、 前記コンデンサと並列に接続された補償電流発生装置
   と、 から構成したことを特徴とする直列補償装置。
9. 【請求項９】 前記請求項８に記載の直列補償装置にお
   いて、 前記直列コンデンサを、それぞれスイッチが並列に接続
   された複数の直列コンデンサから構成したことを特徴と
   する直列補償装置。
10. 【請求項１０】 前記請求項９に記載の直列補償装置に
    おいて、 前記スイッチを、サイリスタを互いに逆並列に接続した
    半導体スイッチから構成したことを特徴とする直列補償
    装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた電流形変換器とから構成したことを特徴とす
    る直列補償装置。
12. 【請求項１２】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた電圧形変換器とから構成し、 前記電圧形変換器の出力電流を制御する電流制御回路を
    備えたことを特徴とする直列補償装置。
13. 【請求項１３】 前記請求項４、請求項８乃至請求項１
    ０のいずれか１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、自己消弧素子を用いた電流形
    変換器から構成したことを特徴とする直列補償装置。
14. 【請求項１４】 前記請求項４、請求項８乃至請求項１
    ０のいずれか１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、自己消弧素子を用いた電圧形
    変換器から構成し、 前記電圧形変換器の出力電流を制御する電流制御回路を
    備えたことを特徴とする直列補償装置。
15. 【請求項１５】 前記請求項１１または請求項１３に記
    載の直列補償装置において、 前記電流形変換器を、自己消弧素子を三相ブリッジ接続
    した構成としたことを特徴とする直列補償装置。
16. 【請求項１６】 前記請求項１２または請求項１４に記
    載の直列補償装置において、 前記電圧形変換器を、自己消弧素子を三相ブリッジ接続
    した構成としたことを特徴とする直列補償装置。
17. 【請求項１７】 前記請求項１１または請求項１３に記
    載の直列補償装置において、 前記電流形変換器を、自己消弧素子を各相毎に単相ブリ
    ッジ接続した構成としたことを特徴とする直列補償装
    置。
18. 【請求項１８】 前記請求項１２または請求項１４に記
    載の直列補償装置において、 前記電圧形変換器を、自己消弧素子を各相毎に単相ブリ
    ッジ接続した構成としたことを特徴とする直列補償装
    置。
19. 【請求項１９】 前記請求項１乃至請求項１８のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記交流系統の電流を検出し、前記補償電流発生装置が
    前記交流系統の電流と同相または逆相の電流を発生する
    ようにしたことを特徴とする直列補償装置。
20. 【請求項２０】 前記請求項１乃至請求項１９のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記交流系統に流れる系統電流および系統電圧を検出す
    る検出回路と、 前記交流系統に流れる有効電流成分および無効電流成分
    を算出する算出回路と、 前記系統電流の変化率と前記有効電流成分の変動分と前
    記無効電流の変動分とに基づいて、前記交流系統の動揺
    を抑えるように補償電流指令を生成する動揺抑制回路
    と、 を備えたことを特徴とする直列補償装置。
21. 【請求項２１】 前記請求項１乃至請求項２０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記交流系統に直列に接続されたコンデンサの電圧を検
    出するコンデンサ電圧検出回路と、 前記コンデンサ電圧検出回路の出力から、前記コンデン
    サの直流分電圧成分を算出する直流分算出回路と、 前記直流分算出回路の出力の振幅および位相を補正した
    信号に基づいて、補償電流指令を生成する直流分抑制回
    路と、 を備えたことを特徴とする直列補償装置。
22. 【請求項２２】 前記請求項２１に記載の直列補償装置
    において、 前記コンデンサ電圧検出回路を、前記交流系統を流れる
    系統電流を検出する検出回路と、前記系統電流から前記
    交流系統に直列に接続されたコンデンサの電圧を算出す
    る積分回路とから構成したことを特徴とする直列補償装
    置。
23. 【請求項２３】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた第１の電流形変換器と、自己消弧素子を用い
    て前記交流系統と並列に接続した第２の電流形変換器
    と、前記第１の電流形変換器の直流部と前記第２の電流
    形変換器の直流部とを接続する直流リアクトルとから構
    成し、 前記直流リアクトルの電流を制御する直流電流制御回路
    を備えたことを特徴とする直列補償装置。
24. 【請求項２４】 前記請求項４、請求項８乃至請求項１
    ０のいずれか１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、自己消弧素子を用いた第１の
    電流形変換器と、自己消弧素子を用いて前記交流系統と
    並列に接続した第２の電流形変換器と、前記第１の電流
    形変換器の直流部と前記第２の電流形変換器の直流部と
    を接続する直流リアクトルとから構成し、 前記直流リアクトルの電流を制御する直流電流制御回路
    を備えたことを特徴とする直列補償装置。
25. 【請求項２５】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた第１の電圧形変換器と、自己消弧素子を用い
    て前記交流系統と並列に接続した第２の電圧形変換器
    と、前記第１の電圧形変換器の直流部と前記第２の電圧
    形変換器の直流部とを接続する直流コンデンサとから構
    成し、 前記第１の電圧形変換器の出力電流を制御する電流制御
    回路と、 前記第２の電圧形変換器の出力電流を制御する第２の電
    流制御回路と、 前記直流コンデンサ電圧を制御する直流電圧制御回路
    と、 を備えたことを特徴とする直列補償装置。
26. 【請求項２６】 前記請求項４、請求項８乃至請求項１
    ０のいずれか１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた第１の電圧形変換器と、自己消弧素子を用い
    て前記交流系統と並列に接続した第２の電圧変換器と、
    前記第１の電圧形変換器の直流部と前記第２の電圧形変
    換器の直流部とを接続する直流コンデンサとから構成
    し、 前記第１の電圧形変換器の出力電流を制御する第１の電
    流制御回路と、 前記第２の電圧形変換器の出力電流を制御する第２の電
    流制御回路と、 前記直流コンデンサ電圧を制御する直流電圧制御回路
    と、 を備えたことを特徴とする直列補償装置。
27. 【請求項２７】 前記請求項２３または請求項２４に記
    載の直列補償装置において、 前記第２の電流形変換器が並列に接続された交流系統
    は、前記第１の電流形変換器が直列に接続された交流系
    統と同一な交流系統であることを特徴とする直列補償装
    置。
28. 【請求項２８】 前記請求項２３または請求項２４に記
    載の直列補償装置において、 前記第２の電流形変換器が並列に接続された交流系統
    は、前記第１の電流形変換器が直列に接続された交流系
    統と並列な交流系統であることを特徴とする直列補償装
    置。
29. 【請求項２９】 前記請求項２５または請求項２６に記
    載の直列補償装置において、 前記第２の電圧形変換器が並列に接続された交流系統
    は、前記第１の電圧形変換器が直列に接続された交流系
    統と同一な交流系統であることを特徴とする直列補償装
    置。
30. 【請求項３０】 前記請求項２５または請求項２６に記
    載の直列補償装置において、 前記第２の電圧形変換器が並列に接続された交流系統
    は、前記第１の電圧形変換器が直列に接続された交流系
    統と並列な交流系統であることを特徴とする直列補償装
    置。
31. 【請求項３１】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた第１の電流形変換器と、他の交流系統と直列
    に接続した直列トランスと自己消弧素子とを用いた第２
    の電流形変換器と、前記第１の電流形変換器の直流部と
    前記第２の電流形変換器の直流部とを接続する直流リア
    クトルとから構成し、 前記直流リアクトルの電流を制御する直流電流制御回路
    を備えたことを特徴とする直列補償装置。
32. 【請求項３２】 前記請求項１乃至請求項１０のいずれ
    か１項に記載の直列補償装置において、 前記補償電流発生装置を、直列トランスと、自己消弧素
    子を用いた第１の電圧形変換器と、他の交流系統と直列
    に接続した直列トランスと自己消弧素子とを用いた第２
    の電圧形変換器と、前記第１の電圧形変換器の直流部と
    前記第２の電圧形変換器の直流部とを接続する直流コン
    デンサとから構成し、 前記第１の電圧形変換器の出力電流を制御する第１の電
    流制御回路と、 前記第２の電圧形変換器の出力電流を制御する第２の電
    流制御回路と、 前記直流コンデンサ電圧を制御する直流電圧制御回路
    と、 を備えたことを特徴とする直列補償装置。