JPH0352086B2 - - Google Patents
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- JPH0352086B2 JPH0352086B2 JP56017106A JP1710681A JPH0352086B2 JP H0352086 B2 JPH0352086 B2 JP H0352086B2 JP 56017106 A JP56017106 A JP 56017106A JP 1710681 A JP1710681 A JP 1710681A JP H0352086 B2 JPH0352086 B2 JP H0352086B2
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- JP
- Japan
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- capacitor
- discharge
- voltage
- reactive power
- thyristor
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/70—Regulating power factor; Regulating reactive current or power
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は特に抵抗溶接機のように無効電力変動
の激しい負荷により生ずるフリツカを補償するた
めにサイリスタなどの半導体開閉装置を用いてコ
ンデンサを開閉制御する無効電力制御装置に関す
るものである。
の激しい負荷により生ずるフリツカを補償するた
めにサイリスタなどの半導体開閉装置を用いてコ
ンデンサを開閉制御する無効電力制御装置に関す
るものである。
一般にコンデンサと直列にサイリスタなどの半
導体開閉装置を接続した無効電力制御装置は負荷
の無効電力を検出して、これにより制御している
ので、約0.5サイクルの応答遅れが生ずる。この
ために負荷減少時はコンデンサの開放遅れで過進
相状態となつてコンデンサの端子電圧が上昇し、
この端子電圧で充電されたままコンデンサが開放
されることになるので、コンデンサの残留端子電
圧はコンデンサ開放後の回路電圧より高くなる。
この状態で負荷が増大してコンデンサが再投入さ
れると、コンデンサの残留端子電圧と回路電圧の
差電圧分に相当する突入電流が流れることになる
ため、例えばサイリスタの定格サージ電流がこの
突入電流に耐え得るように大きくとる必要があ
り、高価になる欠点があつた。
導体開閉装置を接続した無効電力制御装置は負荷
の無効電力を検出して、これにより制御している
ので、約0.5サイクルの応答遅れが生ずる。この
ために負荷減少時はコンデンサの開放遅れで過進
相状態となつてコンデンサの端子電圧が上昇し、
この端子電圧で充電されたままコンデンサが開放
されることになるので、コンデンサの残留端子電
圧はコンデンサ開放後の回路電圧より高くなる。
この状態で負荷が増大してコンデンサが再投入さ
れると、コンデンサの残留端子電圧と回路電圧の
差電圧分に相当する突入電流が流れることになる
ため、例えばサイリスタの定格サージ電流がこの
突入電流に耐え得るように大きくとる必要があ
り、高価になる欠点があつた。
すなわち、第３図は従来の無効電力制御装置の
一群の回路構成図を示し、線路インピーダンス２
を有する電源１に逆並列接続したサイリスタ３と
コンデンサ４の直列回路を構成し、このサイリス
ト３とコンデンサの直列回路に負荷７を並列接続
し、かつコンデンサ４に放電抵抗または放電コイ
ル５を並列接続したものである。
一群の回路構成図を示し、線路インピーダンス２
を有する電源１に逆並列接続したサイリスタ３と
コンデンサ４の直列回路を構成し、このサイリス
ト３とコンデンサの直列回路に負荷７を並列接続
し、かつコンデンサ４に放電抵抗または放電コイ
ル５を並列接続したものである。
第３図の例に示すように電源側リアクタンス
XB（Ω）の回路に容量Ｑ（kVA）のコンデンサが
投入されており、負荷が０となつた時の電上昇
は、 ΔE＝XB・Ｑ×103／Ｅ＝XB・IC となる。Ｅは回路電圧、ICはコンデンサの定格電
流である。
XB（Ω）の回路に容量Ｑ（kVA）のコンデンサが
投入されており、負荷が０となつた時の電上昇
は、 ΔE＝XB・Ｑ×103／Ｅ＝XB・IC となる。Ｅは回路電圧、ICはコンデンサの定格電
流である。
この種の無効電力制御装置では、サイリスタな
どの半導体開閉装置の突入電流による損傷を防止
するため、この半導体開閉装置の端子間電圧ｅが
最小となるタイミングで点弧するよう制御されて
いるが、上記のようにコンデンサの端子電圧は回
路電圧ＥよりΔEだけ高くなるため、半導体開閉
装置の端子間電圧ｅは最小でもΔEとなり、この
状態で半導体開閉装置を点弧すれば突入電流が流
れることになる。
どの半導体開閉装置の突入電流による損傷を防止
するため、この半導体開閉装置の端子間電圧ｅが
最小となるタイミングで点弧するよう制御されて
いるが、上記のようにコンデンサの端子電圧は回
路電圧ＥよりΔEだけ高くなるため、半導体開閉
装置の端子間電圧ｅは最小でもΔEとなり、この
状態で半導体開閉装置を点弧すれば突入電流が流
れることになる。
この突入電流の大きさはコンデンサのリアクタ
ンスをXCとすると、回路のサージインピーダン
スＺは より、突入電流の過渡電流分ISは、 として求められる。
ンスをXCとすると、回路のサージインピーダン
スＺは より、突入電流の過渡電流分ISは、 として求められる。
XB＝ΔE／IC XC＝Ｅ／IC
であるので、
となる。
例えば、電圧上昇が10％、すなわち
ΔE／Ｅ＝0.1
の場合
IS＝IC√0.1＝0.321C
となるので、定常電流を含めた突入電流をIOとす
ると、 IO＝IC＋IS＝1.321C となり、突入電流は定格電流の1.32倍流れること
になる。
ると、 IO＝IC＋IS＝1.321C となり、突入電流は定格電流の1.32倍流れること
になる。
従来はこのコンデンサに並列に放電抵抗または
放電コイルを接続して、これによりコンデンサの
残留電荷を放電することにより、コンデンサ端子
電圧の低下をはかつているが、一般にこれらの放
電装置はコンデンサ回路閉路時の損失を低く押さ
えるため、かなり高抵抗（高インピーダンス）に
設定されるので、放電速度は余り速くなく、コン
デンサの端子電圧の低下に時間を要し、上記の突
入電流を低減するためコンデンサの端子電圧の低
下を待つていると、この種の無効電力制御装置に
要求される高速応答性が失われることになる。放
電コイルを使用した場合にはかなり放電速度を速
くすることが可能であるが、この種の無効電力制
御装置では、数十サイクルに１回の割合で高頻度
で放電するものが多く、放電エネルギーによる過
熱防止のための放電コイルが大形化する欠点があ
つた。
放電コイルを接続して、これによりコンデンサの
残留電荷を放電することにより、コンデンサ端子
電圧の低下をはかつているが、一般にこれらの放
電装置はコンデンサ回路閉路時の損失を低く押さ
えるため、かなり高抵抗（高インピーダンス）に
設定されるので、放電速度は余り速くなく、コン
デンサの端子電圧の低下に時間を要し、上記の突
入電流を低減するためコンデンサの端子電圧の低
下を待つていると、この種の無効電力制御装置に
要求される高速応答性が失われることになる。放
電コイルを使用した場合にはかなり放電速度を速
くすることが可能であるが、この種の無効電力制
御装置では、数十サイクルに１回の割合で高頻度
で放電するものが多く、放電エネルギーによる過
熱防止のための放電コイルが大形化する欠点があ
つた。
本発明は上述の欠点を除去し、小形で高速応答
ができる無効電力制御装置を提供しようとするも
のである。
ができる無効電力制御装置を提供しようとするも
のである。
すなわち、トライアツクまたはサイリスタを逆
並列接続して無効電力を制御する第１の半導体開
閉装置とコンデンサとを直列接続した無効電力制
御装置において、トライアツクまたはサイリスタ
を逆並列接続してコンデンサの残留電荷放電電流
を制御する第２の半導体開閉装置と放電抵抗また
は放電コイルを直列接続したものを、上記第１の
半導体開閉装置に並列接続したことを特徴とする
無効電力制御装置である。
並列接続して無効電力を制御する第１の半導体開
閉装置とコンデンサとを直列接続した無効電力制
御装置において、トライアツクまたはサイリスタ
を逆並列接続してコンデンサの残留電荷放電電流
を制御する第２の半導体開閉装置と放電抵抗また
は放電コイルを直列接続したものを、上記第１の
半導体開閉装置に並列接続したことを特徴とする
無効電力制御装置である。
以下、本発明の無効電力制御装置を第１図およ
び第２図に示す実施例について説明する。
び第２図に示す実施例について説明する。
第１図は本発明の無効電力制御装置の一群の回
路構成図を示し、線路インピーダンス２を有する
電源１（電圧eO＝√２Ｅ sinωt）に逆並列接続
したサイリスタ３（第１の半導体開閉装置）とコ
ンデンサ４の直列回路を構成し、さらに抵抗５
（抵抗値をＲとする）とこれを制御する逆並列接
続したサイリスタ６（第２の半導体開閉装置）の
直列回路を上記逆並列接続したサイリスタ３（第
１の半導体開閉装置）に並列接続して構成された
ものである。７は負荷である。
路構成図を示し、線路インピーダンス２を有する
電源１（電圧eO＝√２Ｅ sinωt）に逆並列接続
したサイリスタ３（第１の半導体開閉装置）とコ
ンデンサ４の直列回路を構成し、さらに抵抗５
（抵抗値をＲとする）とこれを制御する逆並列接
続したサイリスタ６（第２の半導体開閉装置）の
直列回路を上記逆並列接続したサイリスタ３（第
１の半導体開閉装置）に並列接続して構成された
ものである。７は負荷である。
次に本装置の動作について第２図により説明す
る。
る。
いま、時刻Ａ点の直前で負荷が０となつて過進
相となり、電圧ＥがΔEだけ上昇した状態でコン
デンサが開路されたとすると、コンデンサ端子電
圧はeC＝√２（Ｅ＋ΔE）で充電されたままでサ
イリスタ３により開放される。次に逆並列接続し
たサイリスタ６を点弧すると、これに流れる電流
ｉは、線路インピーダンスが抵抗Ｒに比して小さ
いとして無視すれば、 ｉ＝√２（Ｅ＋ΔE）ε−γt−√2Esin ωt／Ｒ γはこの回路の放電時定数とする。
相となり、電圧ＥがΔEだけ上昇した状態でコン
デンサが開路されたとすると、コンデンサ端子電
圧はeC＝√２（Ｅ＋ΔE）で充電されたままでサ
イリスタ３により開放される。次に逆並列接続し
たサイリスタ６を点弧すると、これに流れる電流
ｉは、線路インピーダンスが抵抗Ｒに比して小さ
いとして無視すれば、 ｉ＝√２（Ｅ＋ΔE）ε−γt−√2Esin ωt／Ｒ γはこの回路の放電時定数とする。
したがつて、
√２（Ｅ＋ΔE）ε−γt＝√２sin ωt
の時、すなわちコンデンサの端子電圧eCが回路電
圧eOに等しくなつた時にｉ＝０となる。
圧eOに等しくなつた時にｉ＝０となる。
このことはコンデンサ開放後放電用の逆並列接
続したサイリスタ６をいつたん点弧すれば自動的
にコンデンサ充電電圧が回路電圧まで放電し、自
然消弧するので、特別な消弧回路などが不要であ
り、回路構成もきわめて簡単になる。
続したサイリスタ６をいつたん点弧すれば自動的
にコンデンサ充電電圧が回路電圧まで放電し、自
然消弧するので、特別な消弧回路などが不要であ
り、回路構成もきわめて簡単になる。
第２図は上記コンデンサ４の電圧、電流波形図
で、図中iOは逆並列接続サイリスタ３の通流時の
コンデンサ４の電流、eCはコンデンサ４の端子電
圧、ｉは逆並列接続サイリスタ６の点弧時におけ
るコンデンサ４の放電電流、eOは電源１の電圧を
示す。また時刻Ａ点は逆並列接続サイリスタ３に
よりコンデンサ４を開放した時、時刻Ｂ点は逆並
列接続サイリスタ６を点弧し、コンデンサ４の放
電を開始した時、時刻Ｃ点はコンデンサ４の放電
を終了し、逆並列接続サイリスタ６の回路を開放
した時を示す。
で、図中iOは逆並列接続サイリスタ３の通流時の
コンデンサ４の電流、eCはコンデンサ４の端子電
圧、ｉは逆並列接続サイリスタ６の点弧時におけ
るコンデンサ４の放電電流、eOは電源１の電圧を
示す。また時刻Ａ点は逆並列接続サイリスタ３に
よりコンデンサ４を開放した時、時刻Ｂ点は逆並
列接続サイリスタ６を点弧し、コンデンサ４の放
電を開始した時、時刻Ｃ点はコンデンサ４の放電
を終了し、逆並列接続サイリスタ６の回路を開放
した時を示す。
時刻Ａでコンデンサ４を開閉する直前には負荷
の減少により進み力率となるため、コンデンサ４
の端子電圧eCは電源１の電圧eOよりedだけ上昇す
るので、開放後のコンデンサ４の端子電圧eCは電
源１の電圧eOよりedだけ高くなつている。時刻Ｂ
で放電回路のサイリスタ６を点弧すると、放電抵
抗５と電源インピーダンス２とコンデンサ４の条
件により定まる放電電流ｉが流れて、コンデンサ
４の端子電圧の波高値は残留端子電圧eCより次第
に低下し、時刻Ｃでコンデンサ４の端子電圧の波
高値は電源１の電圧eOの波高値と等しくなり（図
中の時刻Ｂ、Ｃ間のeCはコンデンサ４の端子電圧
の波高値の変化を示すものである）、ed＝０とな
るので、逆並列接続サイリスタ６は消弧し、放電
電流ｉ＝０となる。この状態で逆並列接続サイリ
スタ３を点弧してもコンデンサ４に突入電流は流
れることがない。
の減少により進み力率となるため、コンデンサ４
の端子電圧eCは電源１の電圧eOよりedだけ上昇す
るので、開放後のコンデンサ４の端子電圧eCは電
源１の電圧eOよりedだけ高くなつている。時刻Ｂ
で放電回路のサイリスタ６を点弧すると、放電抵
抗５と電源インピーダンス２とコンデンサ４の条
件により定まる放電電流ｉが流れて、コンデンサ
４の端子電圧の波高値は残留端子電圧eCより次第
に低下し、時刻Ｃでコンデンサ４の端子電圧の波
高値は電源１の電圧eOの波高値と等しくなり（図
中の時刻Ｂ、Ｃ間のeCはコンデンサ４の端子電圧
の波高値の変化を示すものである）、ed＝０とな
るので、逆並列接続サイリスタ６は消弧し、放電
電流ｉ＝０となる。この状態で逆並列接続サイリ
スタ３を点弧してもコンデンサ４に突入電流は流
れることがない。
また、本装置によると放電時に消費されるエネ
ルギーＱはコンデンサの静電容量をＣとすると、 Ｑ＝１／２Ｃ｛√２（Ｅ＋ΔE）｝2−１／２Ｃ（√２Ｅ
）2 ＝CE2｛（１＋ΔE／Ｅ）2−１｝ CE2・2ΔE／Ｅ（ΔE≪Ｅのため） となる。
ルギーＱはコンデンサの静電容量をＣとすると、 Ｑ＝１／２Ｃ｛√２（Ｅ＋ΔE）｝2−１／２Ｃ（√２Ｅ
）2 ＝CE2｛（１＋ΔE／Ｅ）2−１｝ CE2・2ΔE／Ｅ（ΔE≪Ｅのため） となる。
従来の第３図に示すようなコンデンサに並列接
続された放電抵抗や放電コイルでは放電時の消費
エネルギーQ′が Q′＝１／２Ｃ｛√２（Ｅ＋ΔE）｝2 CE2 となるのに比して、大幅に放電時の消費エネルギ
ーが小さくなる。例えば、ΔE／Ｅ＝0.1（電圧上
昇が10％）の場合では消費エネルギーは20％とな
り、このために放電抵抗または放電コイルを小容
量のもので済み、高頻度で放電を行つても、過熱
することがない利点がある。
続された放電抵抗や放電コイルでは放電時の消費
エネルギーQ′が Q′＝１／２Ｃ｛√２（Ｅ＋ΔE）｝2 CE2 となるのに比して、大幅に放電時の消費エネルギ
ーが小さくなる。例えば、ΔE／Ｅ＝0.1（電圧上
昇が10％）の場合では消費エネルギーは20％とな
り、このために放電抵抗または放電コイルを小容
量のもので済み、高頻度で放電を行つても、過熱
することがない利点がある。
叙上のように本発明の無効電力制御装置は放電
装置の放電消費エネルギーの大幅低減により小形
軽量化ができる大きな利点がある、また、従来の
構成のようなコンデンサ通電中に放電装置に電圧
が印加されることがないので、コンデンサ通電中
のエネルギー消費はなく、放電装置の低インピー
ダンスが可能となり、放電時間を大幅に短縮でき
るので、応答時間が放電のため遅くなることもな
い利点がある。放電回路にはこのための逆並列接
続サイリスタを必要とするが、自然消滅できるた
めに特別な消弧用回路は不要で、回路も簡素化で
きるなどの効果があり、実用的価値大なるもので
ある。
装置の放電消費エネルギーの大幅低減により小形
軽量化ができる大きな利点がある、また、従来の
構成のようなコンデンサ通電中に放電装置に電圧
が印加されることがないので、コンデンサ通電中
のエネルギー消費はなく、放電装置の低インピー
ダンスが可能となり、放電時間を大幅に短縮でき
るので、応答時間が放電のため遅くなることもな
い利点がある。放電回路にはこのための逆並列接
続サイリスタを必要とするが、自然消滅できるた
めに特別な消弧用回路は不要で、回路も簡素化で
きるなどの効果があり、実用的価値大なるもので
ある。
なお、逆並列接続サイリスタの代わりにトライ
アツクを使用した場合も同様な効果を奏すること
はいうまでもない。また放電抵抗の代わりに放電
コイルを使用した場合は、放電コイル抵抗分をイ
ンダクタンス分に比して充分大きくすることによ
り同様の効果を奏する。
アツクを使用した場合も同様な効果を奏すること
はいうまでもない。また放電抵抗の代わりに放電
コイルを使用した場合は、放電コイル抵抗分をイ
ンダクタンス分に比して充分大きくすることによ
り同様の効果を奏する。
第１図は本発明の無効電力制御装置の一群の回
路構成図、第２図は同無効電力制御装置のコンデ
ンサの電圧、電流波形図、第３図は従来の無効電
力制御装置の一群の回路構製図である。 １：電源、２：線路インピーダンス、３：逆並
列接続したサイリスタ（第１の半導体開閉装置）、
４：コンデンサ、５：放電抵抗（または放電コイ
ル）、６：逆並列接続したサイリスタ（第２の半
導体開閉装置）、７：負荷。
路構成図、第２図は同無効電力制御装置のコンデ
ンサの電圧、電流波形図、第３図は従来の無効電
力制御装置の一群の回路構製図である。 １：電源、２：線路インピーダンス、３：逆並
列接続したサイリスタ（第１の半導体開閉装置）、
４：コンデンサ、５：放電抵抗（または放電コイ
ル）、６：逆並列接続したサイリスタ（第２の半
導体開閉装置）、７：負荷。
Claims (1)
- １ トライアツクまたはサイリスタを逆並列接続
して無効電力を制御する第１の半導体開閉装置と
コンデンサとを直列接続した無効電力制御装置に
おいて、トライアツクまたはサイリスタを逆並列
接続してコンデンサの残留電荷放電電流を制御す
る第２の半導体開閉装置と放電抵抗または放電コ
イルを直列接続したものを、上記第１の半導体開
閉装置に並列接続したことを特徴とする無効電力
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56017106A JPS57132220A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Reactive power controller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56017106A JPS57132220A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Reactive power controller |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57132220A JPS57132220A (en) | 1982-08-16 |
| JPH0352086B2 true JPH0352086B2 (ja) | 1991-08-08 |
Family
ID=11934771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56017106A Granted JPS57132220A (en) | 1981-02-06 | 1981-02-06 | Reactive power controller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57132220A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4470005A (en) * | 1982-11-02 | 1984-09-04 | Westinghouse Electric Corp. | Static VAR generator having a thyristor circuit arrangement providing reduced losses |
| JPS59222036A (ja) * | 1983-06-01 | 1984-12-13 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5330760A (en) * | 1976-09-02 | 1978-03-23 | Toshiba Corp | Switch device for condenser |
-
1981
- 1981-02-06 JP JP56017106A patent/JPS57132220A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57132220A (en) | 1982-08-16 |
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