JPH02135511A - 無効電力補償装置 - Google Patents
無効電力補償装置Info
- Publication number
- JPH02135511A JPH02135511A JP63287527A JP28752788A JPH02135511A JP H02135511 A JPH02135511 A JP H02135511A JP 63287527 A JP63287527 A JP 63287527A JP 28752788 A JP28752788 A JP 28752788A JP H02135511 A JPH02135511 A JP H02135511A
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- Japan
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- reactive power
- rectifier
- current
- thyristor
- control
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、電源系統から無効電力変動の激しい負荷に電
力を供給するシステムにおいて、負荷の電力変動に起因
する電源系統の電圧変動を抑制するための無効電力補償
装置に関する。
力を供給するシステムにおいて、負荷の電力変動に起因
する電源系統の電圧変動を抑制するための無効電力補償
装置に関する。
（従来の技術）
一般にアーク炉のようにその無効電力の変動が不規則で
かつ変動が大きい場合、そのような無効電力変動を効果
的に補償するには、負荷の無効電力を速やかに検出し、
検出した無効電力に応じて無効電力補償装置のサイリス
タの点弧位相を決定して無効電力を補償する。
かつ変動が大きい場合、そのような無効電力変動を効果
的に補償するには、負荷の無効電力を速やかに検出し、
検出した無効電力に応じて無効電力補償装置のサイリス
タの点弧位相を決定して無効電力を補償する。
第５図に従来の無効電力補償装置とその制御回路の概略
ブロック図を示す。
ブロック図を示す。
第５図において、１は進相コンデンサであり、その無効
電力をＱｃとする。 ２はリアクトルでリアクトル２に
流れる電流は、リアクトル２に直列に接続された逆並列
サイリスタ３により制御される。逆並列サイリスタ３に
よりリアクトル２が電源から取る遅相無効電力ＱＬは０
−１００％の間で任意に第６図に示すように点弧角αを
位相制御することにより変化させることができるので、
進相コンデンサの進相無効電力Ｑ。と組み合わせること
により変動負荷４の遅相無効電力ＱＦを補償する無効電
力補償装置とすることができる。
電力をＱｃとする。 ２はリアクトルでリアクトル２に
流れる電流は、リアクトル２に直列に接続された逆並列
サイリスタ３により制御される。逆並列サイリスタ３に
よりリアクトル２が電源から取る遅相無効電力ＱＬは０
−１００％の間で任意に第６図に示すように点弧角αを
位相制御することにより変化させることができるので、
進相コンデンサの進相無効電力Ｑ。と組み合わせること
により変動負荷４の遅相無効電力ＱＦを補償する無効電
力補償装置とすることができる。
例えば第５図において、進相コンデンサ１の取る進相無
効電力Ｑｃとリアクトル２の遅相無効電力をＱｔ、とす
ると電源から取る進相無効電力ＱＴはＱｒ ＝ Ｑ
ｃ Ｑｔ、 ・・・
・・・・・・ ■となる。０式から明らかなように逆並
列サイリスタ３の点弧角αを制御することにより電源か
ら取る進相無効電力Ｑｔを制御することが可能となる。
効電力Ｑｃとリアクトル２の遅相無効電力をＱｔ、とす
ると電源から取る進相無効電力ＱＴはＱｒ ＝ Ｑ
ｃ Ｑｔ、 ・・・
・・・・・・ ■となる。０式から明らかなように逆並
列サイリスタ３の点弧角αを制御することにより電源か
ら取る進相無効電力Ｑｔを制御することが可能となる。
従って変動負荷４の遅相無効電力ＱＦを検出して、その
値に等しい進相無効電力ＱＴを無効電力補償装置が電源
から取れば総合的に電源から取る無効電力はＯとなり、
負荷の遅相無効電力ＱＦは無効電力補償装置から供給さ
れることになる。
値に等しい進相無効電力ＱＴを無効電力補償装置が電源
から取れば総合的に電源から取る無効電力はＯとなり、
負荷の遅相無効電力ＱＦは無効電力補償装置から供給さ
れることになる。
さて電力系統に接続される負荷の無効電力が変動する場
合、系統のインピーダンス７によって受電端電圧が変動
することは一般に知られている。
合、系統のインピーダンス７によって受電端電圧が変動
することは一般に知られている。
無効電力変動の大きな負荷の例としてはアーク炉があり
、アーク炉を負荷とした場合には変動が不規則でかつ変
動幅が大きい遅相無効電力が電力系統に流れるため系統
の電圧は激しく変化し、電圧フリッカを発生させる。
、アーク炉を負荷とした場合には変動が不規則でかつ変
動幅が大きい遅相無効電力が電力系統に流れるため系統
の電圧は激しく変化し、電圧フリッカを発生させる。
この種の無効電力変動を効果的に抑制するための手段と
して第５図に示す無効電力補償装置が用いられることに
なる。
して第５図に示す無効電力補償装置が用いられることに
なる。
回路の電圧を検出する電圧検出用変圧器５と負荷電流ｉ
Ｆを検出する変流器６とから無効電力検出回路１１は変
動負荷４の基本波無効電力ＱＦを検出する。一方、関数
発生器１２は０式のＱＴを点弧角αの関数で発生させる
回路でその関数は０式を図示した第７図のようになって
いる。従って、負荷のＱＦを検出した無効電力検出回路
１１の信号と関数発生器１２の信号とが一致した時点を
比較器１３で検出し、パルス幅回路１４を介してサイリ
スタ３にゲート信号を送出すれば、前記ＱＴが変動負荷
４のＱＦを補償するように制御されることになる。
Ｆを検出する変流器６とから無効電力検出回路１１は変
動負荷４の基本波無効電力ＱＦを検出する。一方、関数
発生器１２は０式のＱＴを点弧角αの関数で発生させる
回路でその関数は０式を図示した第７図のようになって
いる。従って、負荷のＱＦを検出した無効電力検出回路
１１の信号と関数発生器１２の信号とが一致した時点を
比較器１３で検出し、パルス幅回路１４を介してサイリ
スタ３にゲート信号を送出すれば、前記ＱＴが変動負荷
４のＱＦを補償するように制御されることになる。
この様相をタイムチャートで示したものが第８図である
。
。
（発明が解決しようとする課題）
製鋼用アーク炉の一様式として直流アーク炉が導入され
る様になったが、一般にこの直流アーク炉は交流電源系
統に接続された半導体整流器により直流電力を供給され
ている。従って従来の交流アーク炉と同様に直流アーク
炉もまた無効電力変動、すなわち交流電源系統の電圧変
動を引き起こす。この無効電力変動を抑制するため従来
の如き無効電力補償装置が必要となるが、整流器の交流
電流には多くの高調波が含まれており、第５図に示す無
効電力検出回路１１のＱＦ出力（負荷基本波無効電力）
に検出誤差となって表われる。従って無効電力補償装置
の無効電力補償性能を低下させることになる。
る様になったが、一般にこの直流アーク炉は交流電源系
統に接続された半導体整流器により直流電力を供給され
ている。従って従来の交流アーク炉と同様に直流アーク
炉もまた無効電力変動、すなわち交流電源系統の電圧変
動を引き起こす。この無効電力変動を抑制するため従来
の如き無効電力補償装置が必要となるが、整流器の交流
電流には多くの高調波が含まれており、第５図に示す無
効電力検出回路１１のＱＦ出力（負荷基本波無効電力）
に検出誤差となって表われる。従って無効電力補償装置
の無効電力補償性能を低下させることになる。
本発明の目的は上記の様な整流器が発生する高調波に起
因する従来の無効電力補償装置の問題点を解決するため
、整流器が発生する高調波の影響を受けない無効電力検
出機能を持つ無効電力補償装置を具現することにある。
因する従来の無効電力補償装置の問題点を解決するため
、整流器が発生する高調波の影響を受けない無効電力検
出機能を持つ無効電力補償装置を具現することにある。
（１１題を解決するための手段）
本発明は整流器の消費する基本波無効電力は整流器の直
流電流と制御角又はその制御電圧値により一義的に決定
される性質を利用している。
流電流と制御角又はその制御電圧値により一義的に決定
される性質を利用している。
第１図は単相整流器及び本発明の無効電力補償装置から
なる系統とその制御回路の概略ブロック図である。第５
図と同一機能のものは同一符号を付し、説明を省略する
。
なる系統とその制御回路の概略ブロック図である。第５
図と同一機能のものは同一符号を付し、説明を省略する
。
第１図２１は変動負荷、２２は直流電力を供給するため
のサイリスタ整流器、２３は整流器用変圧器、２４は直
流電流を安定化させるための平滑リアクトルである。３
０は分流器２５により検出される直流電流Ｉｄをあらか
じめ設定された電流値を維持する機盤流器の制御角αＲ
Ｆを決定するための整流器制御回路である。
のサイリスタ整流器、２３は整流器用変圧器、２４は直
流電流を安定化させるための平滑リアクトルである。３
０は分流器２５により検出される直流電流Ｉｄをあらか
じめ設定された電流値を維持する機盤流器の制御角αＲ
Ｆを決定するための整流器制御回路である。
無効電力補償装置の制御回路１０における１５は変動負
荷２１が消費する無効電力を演算するための無効電力演
算回路である。
荷２１が消費する無効電力を演算するための無効電力演
算回路である。
（作 用）
第１図に示すサイリスタ整流器２２は制御回路３０によ
ってその直流電流Ｉｄが一定となる様に位相制御されて
いる。無効電力演算回路１５は前記直流電流Ｉｄと整流
器の制御角及び交流電源系統電圧により変動負荷２１が
消費する基本波無効電力ＱＦを演算する。１２．１３．
１４は従来の無効電力補償装置と同様に、 ＱＦを補償
する様にサイリスタの位相制御を行なう。
ってその直流電流Ｉｄが一定となる様に位相制御されて
いる。無効電力演算回路１５は前記直流電流Ｉｄと整流
器の制御角及び交流電源系統電圧により変動負荷２１が
消費する基本波無効電力ＱＦを演算する。１２．１３．
１４は従来の無効電力補償装置と同様に、 ＱＦを補償
する様にサイリスタの位相制御を行なう。
（実施例）
本発明の実施例を第２図に示す。ここでは整流器を単相
サイリスタブリッジ回路を想定しているが他の結線方式
でも同様である。また便宜的に整流器用変圧器の巻数比
は１：１とする。
サイリスタブリッジ回路を想定しているが他の結線方式
でも同様である。また便宜的に整流器用変圧器の巻数比
は１：１とする。
第２図において第１図と同一機能のものは同一符号を付
し、説明を省略する。１０は無効電力補償装置の制御回
路で次の要素で構成されている。関数発生器１６．サン
プルホールド１７．係数器１８９乗算器１９は第１図に
おける無効電力演算回路に相等するものである。関数発
生器１２．比較器１３．パルス増幅回路１４はサイリス
タの位相制御を行なうためのものである。３０は整流器
の制御回路で設定器３１、減算器３２．定電流制御回路
３３．関数発生器３４゜比較器３５．パルス増幅回路３
６により構成される。
し、説明を省略する。１０は無効電力補償装置の制御回
路で次の要素で構成されている。関数発生器１６．サン
プルホールド１７．係数器１８９乗算器１９は第１図に
おける無効電力演算回路に相等するものである。関数発
生器１２．比較器１３．パルス増幅回路１４はサイリス
タの位相制御を行なうためのものである。３０は整流器
の制御回路で設定器３１、減算器３２．定電流制御回路
３３．関数発生器３４゜比較器３５．パルス増幅回路３
６により構成される。
第３図は本実施例の動作原理を示す概念図である。同図
（ａ）は交流系ａ電圧及び整流器の交流電流ｉａである
。ここでは転流の重なり角は無視し。
（ａ）は交流系ａ電圧及び整流器の交流電流ｉａである
。ここでは転流の重なり角は無視し。
平滑リアクトル２４は充分に大きいインダクタンスを持
っているものとしている。また整流器２２はその直流電
流Ｌｌが一定となる様その制御回路３０によって定電流
制御されている。すなわち、設定器３１による電流設定
値工ｄ′と直流電流Ｉｄの偏差が零となる様、制御電圧
Ｅｃを定電流制御回３３で決定し、比較器３５によって
関数発生器３４の出力■ｄとＥ。が一致した制御角αＲ
Ｆでサイリスタに点弧パルスを印加する。ここで関数発
生器３４の出力Ｖｄは交流系統電圧に同期して０≦ωｔ
くπ又はπ≦ωｔ＜２π の範囲で次式に示す関数とな
っている。
っているものとしている。また整流器２２はその直流電
流Ｌｌが一定となる様その制御回路３０によって定電流
制御されている。すなわち、設定器３１による電流設定
値工ｄ′と直流電流Ｉｄの偏差が零となる様、制御電圧
Ｅｃを定電流制御回３３で決定し、比較器３５によって
関数発生器３４の出力■ｄとＥ。が一致した制御角αＲ
Ｆでサイリスタに点弧パルスを印加する。ここで関数発
生器３４の出力Ｖｄは交流系統電圧に同期して０≦ωｔ
くπ又はπ≦ωｔ＜２π の範囲で次式に示す関数とな
っている。
ここでＶｄａはα＝Ｏ°のときの直流電圧である。以上
のｖｄとＥＣ及び点弧パルスの様子を第３図（ｂ）及び
（Ｃ）に示す。
のｖｄとＥＣ及び点弧パルスの様子を第３図（ｂ）及び
（Ｃ）に示す。
無効電力補償装置は負荷の基本波無効電力の補償を目的
としている６第２図に示す整流器の場合には第３図（ａ
）に示す様にその電流ｉａには高調波が含まれているの
で、その基本波成分に起因する無効電力のみを高精度に
検出する必要がある。
としている６第２図に示す整流器の場合には第３図（ａ
）に示す様にその電流ｉａには高調波が含まれているの
で、その基本波成分に起因する無効電力のみを高精度に
検出する必要がある。
ｉａの基本波成分の実効値Ｉａｘはフーリエ級数に展開
したときの係数から である。また、この場合の基本波力率ｃｏｓφ１は明ら
かにｃｏｓαＲＦに等しい、従って整流器の記費する基
本波無効電力ＱＲＦは となる。第２図の制御回路１０においてはこの関係式に
より基本波無効電力ＱＲＦを演算している。す器のサイ
リスタが点弧するタイミングの値をサンプルホールドす
ることによりＶ ｓｉｎαＲＦを得る（第３図（ｅ）参
照）、一方、係数器１８により直流電波実効値Ｉａｔを
得る。乗算器１９によってサンプルホルト１７の出力と
係数器１８の出力を乗算すれば（イ）式に示す基本波無
効電力ＱＲＦを得ることができる。
したときの係数から である。また、この場合の基本波力率ｃｏｓφ１は明ら
かにｃｏｓαＲＦに等しい、従って整流器の記費する基
本波無効電力ＱＲＦは となる。第２図の制御回路１０においてはこの関係式に
より基本波無効電力ＱＲＦを演算している。す器のサイ
リスタが点弧するタイミングの値をサンプルホールドす
ることによりＶ ｓｉｎαＲＦを得る（第３図（ｅ）参
照）、一方、係数器１８により直流電波実効値Ｉａｔを
得る。乗算器１９によってサンプルホルト１７の出力と
係数器１８の出力を乗算すれば（イ）式に示す基本波無
効電力ＱＲＦを得ることができる。
このＱＲＦを基準に関数発生器１２．比較器１３及びパ
ルス増幅回路１４によって無効電力補償装置のサイリス
タを従来と同様に位相制御する。
ルス増幅回路１４によって無効電力補償装置のサイリス
タを従来と同様に位相制御する。
従来の無効電力補償装置は第５図に示した様に交流系統
電圧と負荷の交流電流から無効電力を検出し、それを補
償する様にサイリスタの位相制御を行なっている。第３
図（ａ）に示す整流器負荷の交流電流ｉＢの場合にはそ
の実効値ｉａは定義より、範囲において関数発生器１６
は交流系統電圧に同期して第３図（ｄ）に示す様にＶｓ
ｉｎωｔなる関数を発生する。これをサンプルホールド
１７によって整流である。これを０式で得られる基本波
実効値１ａｘと比較すると約１０％の差がある。従って
電流実効値による無効電力を検出する従来の装置に比較
して、より精度の高い無効電力補償を行なうことができ
る。
電圧と負荷の交流電流から無効電力を検出し、それを補
償する様にサイリスタの位相制御を行なっている。第３
図（ａ）に示す整流器負荷の交流電流ｉＢの場合にはそ
の実効値ｉａは定義より、範囲において関数発生器１６
は交流系統電圧に同期して第３図（ｄ）に示す様にＶｓ
ｉｎωｔなる関数を発生する。これをサンプルホールド
１７によって整流である。これを０式で得られる基本波
実効値１ａｘと比較すると約１０％の差がある。従って
電流実効値による無効電力を検出する従来の装置に比較
して、より精度の高い無効電力補償を行なうことができ
る。
他の実施例を第４図に示す。この実施例は第２図の実施
例における整流器の制御角αＲＦの代わりにその制御電
圧信号ＥＣを用いたものである。０式及び第３図（ｂ）
の動作波形から明らかに、であるから、無効力率演算器
２０により、を求める。係数器１８の出力Ｉａｔと上記
無効力率演算器２０の出力を乗算器１９により乗算し、
（イ）式で与えられる基本波無効電力を求め、第２図の
実施例と同様に無効電力補償装置のサイリスタを位相制
御する。
例における整流器の制御角αＲＦの代わりにその制御電
圧信号ＥＣを用いたものである。０式及び第３図（ｂ）
の動作波形から明らかに、であるから、無効力率演算器
２０により、を求める。係数器１８の出力Ｉａｔと上記
無効力率演算器２０の出力を乗算器１９により乗算し、
（イ）式で与えられる基本波無効電力を求め、第２図の
実施例と同様に無効電力補償装置のサイリスタを位相制
御する。
本発明は整流器の直流電流及び制御角又はその制御電圧
信号を用いて整流器が消費する基本波無効電力のみを検
出し、それを補償する構成となっているので、整流器が
発生する高調波が無効電力検出機能に影響を与えること
がなく、無効電力補償精度の高い装置を実現することが
できる。
信号を用いて整流器が消費する基本波無効電力のみを検
出し、それを補償する構成となっているので、整流器が
発生する高調波が無効電力検出機能に影響を与えること
がなく、無効電力補償精度の高い装置を実現することが
できる。
第１図は本発明による無効電力補償装置とその制御回路
のブロック図、第２図は第１図の詳細ブロック図、第３
図は第２図の動作を説明するためのタイムチャート、第
４図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第５図は
従来の無効電力補償装置とその制御回路のブロック図、
第６図はリアクトルが消費する無効電力とサイリスタの
制御角の関係を示した図、第７図は無効電力補償装置の
無効電力と制御角の関係を示した図、第８図は従来の無
効電力補償装置の動作を説明するためのタイムチャート
である。 １・・・進相コンデンサ ２・・・リアクトル３・・
・逆並列サイリスタ ４・・・変動負荷５・・・電圧検
出用変圧器 ６・・・変流器７・・・系統インピーダン
ス １０・・・制御回路 １２・・関数発生器 １４・・・パルス増幅回路 １６・・関数発生器 １８・・・係数器 ２０・・・無効力率演算器 ２２・・・整流器 ２４・・・平滑リアクトル ３０・・・整流器制御回路 ３２・・・減算器 ３４・・・関数発生器 ３６・・・パルス増幅回路 １１・・・無効電力検出回路 １３・・・比較器 １５・・・無効電力演算回路 １７・・・サンプルホールド １９・・・乗算器 ２１・・・変動負荷 ２３・・・整流器用変圧器 ２５・・・分流器 ３１・・・設定器 ３３・・・定電流制御回路 ３５・・・比較器
のブロック図、第２図は第１図の詳細ブロック図、第３
図は第２図の動作を説明するためのタイムチャート、第
４図は本発明の他の実施例を示すブロック図、第５図は
従来の無効電力補償装置とその制御回路のブロック図、
第６図はリアクトルが消費する無効電力とサイリスタの
制御角の関係を示した図、第７図は無効電力補償装置の
無効電力と制御角の関係を示した図、第８図は従来の無
効電力補償装置の動作を説明するためのタイムチャート
である。 １・・・進相コンデンサ ２・・・リアクトル３・・
・逆並列サイリスタ ４・・・変動負荷５・・・電圧検
出用変圧器 ６・・・変流器７・・・系統インピーダン
ス １０・・・制御回路 １２・・関数発生器 １４・・・パルス増幅回路 １６・・関数発生器 １８・・・係数器 ２０・・・無効力率演算器 ２２・・・整流器 ２４・・・平滑リアクトル ３０・・・整流器制御回路 ３２・・・減算器 ３４・・・関数発生器 ３６・・・パルス増幅回路 １１・・・無効電力検出回路 １３・・・比較器 １５・・・無効電力演算回路 １７・・・サンプルホールド １９・・・乗算器 ２１・・・変動負荷 ２３・・・整流器用変圧器 ２５・・・分流器 ３１・・・設定器 ３３・・・定電流制御回路 ３５・・・比較器
Claims (1)
- 電源系統と整流器との間にサイリスタの位相制御によ
って通電電流を制御するリアクトル装置と進相容量を並
列に設け、前記整流器の無効電力を前記リアクトル装置
と進相容量で補償する無効電力補償装置において、前記
整流器の直流電流と制御角又はその制御電圧信号に応じ
て前記リアクトル装置の通電々流を制御することを特徴
とする無効電力補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63287527A JPH02135511A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 無効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63287527A JPH02135511A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 無効電力補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02135511A true JPH02135511A (ja) | 1990-05-24 |
Family
ID=17718496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63287527A Pending JPH02135511A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 無効電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02135511A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56110116A (en) * | 1980-01-23 | 1981-09-01 | Siemens Ag | Reaction reducing method of power source commutating cyctroconverter system |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP63287527A patent/JPH02135511A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56110116A (en) * | 1980-01-23 | 1981-09-01 | Siemens Ag | Reaction reducing method of power source commutating cyctroconverter system |
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