JPH04236129A - 転流振動抑制装置 - Google Patents

転流振動抑制装置

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JPH04236129A
JPH04236129A JP3015041A JP1504191A JPH04236129A JP H04236129 A JPH04236129 A JP H04236129A JP 3015041 A JP3015041 A JP 3015041A JP 1504191 A JP1504191 A JP 1504191A JP H04236129 A JPH04236129 A JP H04236129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
reactor
series
capacitor
parallel
Prior art date
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Pending
Application number
JP3015041A
Other languages
English (en)
Inventor
Osamu Naito
内藤 督
Kazunari Komatsugi
小松木 和成
Norifumi Shinohara
篠原 典史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Fuji Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication of JPH04236129A publication Critical patent/JPH04236129A/ja
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、整流器負荷の運転にお
ける矩形の負荷電流による理論高調波、および転流動作
にともなって発生するノッチング電圧によって系統内に
生じさせられる転流振動に起因する高調波を総合的に防
止ないしは抑制するための高調波防止抑制装置に関する
。
【0002】
【従来の技術】サイリスタ整流器等の整流器負荷の転流
動作にともなって発生する線間電圧の陥没、いわゆるノ
ッチング電圧は、例えば6.6KV配電系における隣接
した力率改善用コンデンサと線路インダクタンスとから
構成されるLC閉回路に自由振動をひき起こさせ、これ
に起因する有害な高調波が系統内に発生する。かかる現
象は転流振動と呼ばれる。近年の配電系内の整流器負荷
の設置数および容量の増大により、このような転流振動
は見逃せない問題となっている。従来の高調波対策とし
て、特定の高調波に共振次数を設定して高調波吸収を図
る交流フィルタ、補償制御を行なう高調波補償装置(ア
クテイブフィルタ:AFともいう)、整流器負荷と系統
との間に直列にリアクトルを接続することにより両者の
電気的結合を粗にしてノッチング電圧が系統に流出しな
いようにするバッファリアクトル等が検討されている。 しかし、上記交流フィルタの場合には、系統構成変更が
煩雑な配電系では系統構成変更にともなう高調波抑制機
能の低下や喪失が生じるために汎用性に欠けるという問
題点がある。また、アクテイブフィルタの場合には亘長
が短く、50次程度までにも及ぶ極めて高い共振周波数
への要求に対して20次程度までしか補償を行なえない
ため、適用に限界がある。さらに、バッファリアクトル
の場合には、系統へのノッチング電圧の流出を十分に阻
止しようとすると、整流器負荷の転流特性を悪化させ、
甚だしい場合には転流失敗を招くという問題点がある。
【0003】一方、転流振動を解決すべく整流器負荷と
系統との間の電気的結合を減ずるために、整流器負荷用
変圧器と系統との間に直列に接続したリアクトルと、そ
のリアクトルによりもたらされる整流器負荷の運転特性
悪化を防止するために、整流器負荷用変圧器の端子に並
列接続したコンデンサと、共振高調波を速やかに減衰さ
せるために前記リアクトルまたは前記コンデンサに直列
に挿入接続した制動抵抗と、この制動抵抗に並列に接続
した基本波バイパス用リアクトルとを設けた高調波防止
抑制装置もある。しかしながら、同装置には系統構成変
更によって共振高調波が変化すると、防止機能が十分で
なくなる可能性があるだけでなく、理論高調波を防止抑
制することができない。したがって、本発明の課題は、
従来技術におけるこれらの問題点を克服し得る高調波防
止抑制装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明は、整流器負荷と系統との間に、両者の
電気的結合を減ずるための第1のリアクトルを直列に接
続するとともに、この第1リアクトルの前記整流器負荷
側および系統側に、制動抵抗と基本波バイパス用インダ
クタンスとの並列回路をコンデンサに直列に接続した直
列回路をそれぞれ並列に接続したΠ形LC回路を挿入し
、かつこのΠ形LC回路と前記系統側との間に両者の電
気的結合を減ずるための第2のリアクトルを直列に挿入
することを特徴としている。また、コンデンサに対し制
動抵抗と基本波バイパス用インダクタンスとの並列回路
を直列に接続した直列回路はΠ形LC回路の系統側か、
または負荷側の一方にのみ設け、他方にはコンデンサを
接続するようにしても良い。さらに、これらの構成に加
えて理論高調波を防止抑制するするために、Π形LC回
路とバッファリアクトルの間に交流フイルタを接続する
か、またはΠ形LC回路とバッファリアクトルとの間に
、Π形LC回路と並列に高調波補償装置を接続するよう
にしても良い。
【0005】
【作用】整流器負荷と系統との間に接続されたΠ形LC
回路の第1のリアクトルは、系統と負荷との電気的結合
を減じるバッファリアクトルとして作用し、ノッチング
電圧の系統への流出を緩和する働きをし、これを設けた
ことにより懸念される整流器負荷の運転特性悪化の問題
は、負荷側コンデンサに転流時の短絡電流を供給する働
きをさせることによって解消される。つまり、負荷側コ
ンデンサは転流時の短絡電流を供給するため、蓄積電荷
が減少して端子電圧が減少することからノッチング電圧
が発生する。従来は減少電荷の補充を系統内の他需要家
の力率改善用コンデンサから得るようにしているため系
統内に転流振動が波及するが、本装置では系統側にもコ
ンデンサを設けているので振動が内部に封じ込められ、
かつ発生する共振高調波は制動抵抗により速やかに減衰
させられる。そして、系統構成の変更によって共振周波
数が低下し制動抵抗通過電流が減少して上記Π形LC回
路による振動防止抑制機能が低下するのを防ぐため、Π
形LC回路と系統間の電気的結合を減じる第2のリアク
トルがこれらの間に直列に挿入される。また、理論高調
波を防止するために、上記直列に挿入された第2リアク
トルの負荷側端に交流フイルタまたは高調波補償装置(
アクティブフィルタ)を接続する。さらには、回路構成
エレメント数を少なくするため、コンデンサに対し制動
抵抗と基本波バイパス用インダクタンスとの並列回路を
直列に接続した直列回路はΠ形LC回路の負荷側または
系統側のいずれか一方にのみ設けるようにすることがで
きる。
【0006】
【実施例】図1は本発明の第1実施例を示す回路図であ
る。同図において、1は整流器負荷、2は整流器負荷用
変圧器、3は系統、4,5はコンデンサ、6,7,8,
9はリアクトル、10,11は抵抗である。すなわち、
整流器負荷用変圧器2の系統3側には直列にリアクトル
6が接続され、これと並列にコンデンサ4が接続されて
いる。このコンデンサ4には制動抵抗10が直列に接続
されており、また制動抵抗10には並列に基本波バイパ
ス用リアクトル8が接続されている。しかして、リアク
トル6と、抵抗11およびリアクトル9からなる並列回
路にコンデンサ5を直列接続した直列回路と、抵抗10
およびリアクトル8からなる並列回路にコンデンサ4を
直列接続した直列回路とからΠ形LC回路が構成される
。整流器負荷1は転流動作にともなって転流陥没,すな
わちノッチング電圧を発生する。系統3と変圧器2との
間に直列に接続されたリアクトル6(インダクタンスL
1)はバッファリアクトルとして作用し、これにより負
荷1と系統3との間の電気的結合が弱まることから、負
荷側からのノッチング電圧の系統への流失が緩和される
。他方、このインダクタンスL1の存在により負荷の端
子電圧が低下するなどの運転特性悪化が懸念されるため
、転流時の短絡電流供給用に整流器負荷用変圧器2の高
圧側端子には並列に容量C1のコンデンサ4が接続され
ている。このコンデンサ4は力率改善効果を持つため、
力率改善コンデンサとして兼用させることができる。と
ころで、コンデンサC1の放電電荷の補充が転流後に必
要となるが、これを系統3から補充しては振動が系統へ
波及することになるので、これを防止するために容量C
2のコンデンサ5が電荷補充用として系統側に接続され
るとともに、バッファリアクタンスとして値L2のリア
クトル7がC1−L1−C2のΠ形LC回路よりも系統
側に直列接続される。この閉回路C1−L1−C2に封
じ込められる転流振動の共振周波数frは概略、次式で
与えられる。   fr=1/2π{C1・C2・L1/(C1+C2
)}1/2      …(1)
【0007】しかし、
このfrが低すぎては共振電流の制動抵抗10,11へ
の通過分が減少して振動の速やかな減衰が妨げられ、高
すぎてはリアクトルやコンデンサの値が過小、従ってノ
ッチング電圧の系統流失防止機能が低下することから、
frは700〜2000Hzの範囲で理想運転状態では
転流振動が発生しない次数、例えば6パルス整流器なら
ば17〜19次などを避け、12パルス整流器ならば2
3〜25次は避ける必要がある。 次に、制動抵抗10,11の各抵抗値RS1,RS2は
振動を速やかにする目的から、次の条件により定める。   e−(RS1+RS2)T0/2L1=ε    
                         
         …(2)ただし、振動の減衰率εは
経験的に0.01程度が選ばれる。またT0は6パルス
整流器の転流間隔でf0を商用周波数として、次式で与
えられる。   T0=1/6f0               
                         
    …(3)また、基本波バイパス用リアクトル8
,9のリアクタンス値LS1,LS2については、次の
条件で与えられる。   RS1/2πf0・LS1=RS2/2πf0・L
S2=1/α  …(4)ここに、定数αは経験的に0
.2〜0.25が選ばれる。
【0008】図2は本発明の第2の実施例を示す回路図
である。これは、図1に示すものに対し、リアクトルと
コンデンサとの直列回路からなる交流フィルタ12をΠ
形LC回路と系統3との間に並列に接続した点が特徴で
あり、これにより理論高調波を抑制することが可能とな
る。つまり、このような構成とすることにより、転流振
動と理論高調波をともに防止抑制することが可能となる
。
【0009】図3は本発明の第3の実施例を示す回路図
である。図2の構成では、交流フィルタ12は系統構成
が変更され、系統からの理論高調波の流入が増加すると
過負荷となり、焼損のおそれがある。そこで、図3の如
く交流フィルタに代えて、アクティブフィルタ13をΠ
形LC回路と系統3との間に並列に接続することにより
、系統構成変更にも対処できるようにしたものである。
【0010】図4は図1の変形例を示す回路図である。 この実施例が図1に示すものと相違する点は、図1でコ
ンデンサ4に直列に挿入されていたR−L並列回路をコ
ンデンサ5側に集約した点にある。こうすることにより
、構成素子数が少なくなって回路構成が簡単になるだけ
でなく、コンデンサ4による転流時短絡電流の供給能力
、従ってノッチング電圧の系統流失防止機能を向上させ
ることができる。
【0011】図5は図4の変形例を示す回路図である。 すなわち、コンデンサ4に直列に挿入されていたR−L
並列回路をコンデンサ5側に集約した点は図4に示すも
のと同じであるが、これに図2の場合と同様のリアクト
ルとコンデンサとの直列回路からなる交流フィルタ12
を、Π形LC回路と系統3との間に並列に接続した点が
特徴である。こうすることで、図1に示すものに対して
さらに理論高調波を抑制する機能を付加することができ
る。
【0012】図6は図5の変形例を示す回路図である。 これは、図5に示すものが理論高調波を抑制するに当た
り、系統構成が変更され系統からの理論高調波の流入が
増加すると交流フィルタは過負荷となり、焼損のおそれ
があるので、交流フィルタに代えて、アクティブフィル
タ13をΠ形LC回路と系統3との間に並列に接続する
ことにより、理論高調波の抑制機能を向上させたもので
ある。
【0013】図7は図1の別の変形例を示す回路図であ
る。すなわち、図1でコンデンサ5に直列に挿入されて
いたR−L並列回路をコンデンサ4側に集約した点にあ
る。こうすることにより、構成素子数が少なくなって回
路構成を簡単にすることが可能となる。
【0014】図8は図7の変形例を示す回路図である。 これは、コンデンサ4に直列に挿入されていたR−L並
列回路をコンデンサ5側に集約して、構成素子数を少な
くし回路構成を簡単にする点は図7と同様であるが、こ
れに図5の場合と同様のリアクトルとコンデンサとの直
列回路からなる交流フィルタ12を、Π形LC回路と系
統3との間に並列に接続した点が特徴である。こうする
ことで、図7に示すものに対してさらに理論高調波を抑
制する機能を付加することができる。
【0015】図9は図8の変形例を示す回路図である。 すなわち、図8に示すものが理論高調波を抑制するに当
たり、系統構成が変更され系統からの理論高調波の流入
が増大すると、交流フィルタは過負荷となり焼損のおそ
れがあるので、交流フィルタに代えて、アクティブフィ
ルタ13をΠ形LC回路と系統3との間に並列に接続す
ることにより、理論高調波の抑制機能を向上させたもの
である。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、系統と整流器負荷との
間の直列リアクトルと、この直列リアクトルの負荷側の
並列コンデンサとによって、整流器負荷の運転特性を悪
化させることなく系統へのノッチング電圧の流失を緩和
し、そのコンデンサに直列に挿入した基本波バイパス用
リアクトル付き制動抵抗により基本波電流による損失発
生を防ぎながら共振高周波を速やかに減衰させることが
できる。また、系統構成の影響で共振周波数が変化し制
動抵抗の効果が低下するのを防止するため、リアクトル
の系統側にもコンデンサを設けΠ形LC回路を構成して
振動を封じ込めるとともに、その系統への影響をこのΠ
形LC回路の系統側にバッファリアクトルを追加するこ
とで、防止することができる。さらに、交流フィルタま
たはアクティブフィルタを付加することにより、理論高
調波の抑制機能をも有する総合的な高調波防止抑制装置
を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図2】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図3】本発明の第3実施例を示す回路図である。
【図4】本発明の第4実施例を示す回路図である。
【図5】本発明の第5実施例を示す回路図である。
【図6】本発明の第6実施例を示す回路図である。
【図7】本発明の第7実施例を示す回路図である。
【図8】本発明の第8実施例を示す回路図である。
【図9】本発明の第9実施例を示す回路図である。
【符号の説明】
1  整流器負荷 2  整流器用変圧器 3  負荷 4  コンデンサ 5  コンデンサ 6  リアクトル 7  リアクトル 8  リアクトル 9  リアクトル 10  制動抵抗 11  制動抵抗 12  交流フィルタ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  整流器負荷と系統との間に、両者の電
    気的結合を減ずるための第1のリアクトルを直列に接続
    するとともに、この第1リアクトルの前記整流器負荷側
    および系統側に、制動抵抗と基本波バイパス用インダク
    タンスとの並列回路をコンデンサに直列に接続した直列
    回路をそれぞれ並列に接続したΠ形LC回路を挿入し、
    かつこのΠ形LC回路と前記系統側との間に両者の電気
    的結合を減ずるための第2のリアクトルを直列に挿入し
    たことを特徴とする高調波防止抑制装置。
  2. 【請求項2】  整流器負荷と系統との間に、両者の電
    気的結合を減ずるための第1のリアクトルを直列に接続
    するとともに、この第1リアクトルの前記整流器負荷側
    にはコンデンサを、また系統側には制動抵抗と基本波バ
    イパス用インダクタンスとの並列回路をコンデンサに直
    列に接続した直列回路をそれぞれ並列に接続したΠ形L
    C回路を挿入し、かつこのΠ形LC回路と前記系統側と
    の間に両者の電気的結合を減ずるための第2のリアクト
    ルを直列に挿入したことを特徴とする高調波防止抑制装
    置。
  3. 【請求項3】  整流器負荷と系統との間に、両者の電
    気的結合を減ずるための第1のリアクトルを直列に接続
    するとともに、この第1リアクトルの前記整流器負荷側
    には制動抵抗と基本波バイパス用インダクタンスとの並
    列回路をコンデンサに直列に接続した直列回路を、また
    系統側にはコンデンサをそれぞれ並列に接続したΠ形L
    C回路を挿入し、かつこのΠ形LC回路と前記系統側と
    の間に両者の電気的結合を減ずるための第2のリアクト
    ルを直列に挿入したことを特徴とする高調波防止抑制装
    置。
  4. 【請求項4】  前記Π形LC回路と第2リアクトルの
    間に並列に交流フイルタを接続し、理論高調波を防止抑
    制することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいず
    れかに記載の高調波防止抑制装置。
  5. 【請求項5】  前記Π形LC回路と第2リアクトルと
    の間に、Π形LC回路と並列に高調波補償装置を接続し
    、理論高調波を防止抑制することを特徴とする請求項1
    ないし請求項3のいずれかに記載の高調波防止抑制装置
    。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54123857A (en) * 1978-03-17 1979-09-26 Nec Corp Filter circuit
JPS58212326A (ja) * 1982-06-01 1983-12-10 日新電機株式会社 高調波フイルタ
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