JPH0789714B2 - 無効電力補償装置 - Google Patents

無効電力補償装置

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JPH0789714B2
JPH0789714B2 JP61212553A JP21255386A JPH0789714B2 JP H0789714 B2 JPH0789714 B2 JP H0789714B2 JP 61212553 A JP61212553 A JP 61212553A JP 21255386 A JP21255386 A JP 21255386A JP H0789714 B2 JPH0789714 B2 JP H0789714B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は無効電力補償装置に係り、交流電源系統の電圧
変動の抑制や、電圧の不平衡の抑制を行い電源系統の安
定化を計るための、効果的な無効電力補償装置に関す
る。
（従来の技術） 近年、交流電車等の単相電力を取る負荷が電源系統に接
続されるようになり、これによる不平衡電流と電源系統
のインピーダンスの作用で電源系統の電圧に不平衡を生
じ問題になっており、また、電源系統の無効電力の変化
による電圧の変動が問題になっている。このため、電源
系統に無効電力補償装置を設置し、これにより、電源系
統の無効電力を補償し電圧変動を抑制し、及び、電源系
統の不平衡電流を補償し電圧の不平衡成分を除去する試
みがなされている。
このような無効電力補償装置を備えた電力供給システム
については、例えば、昭和60年（1985）７月に電気学会
・電力技術研究会にて発表された論文「デイジタル制御
装置を用いたSVCによる系統安定化のためのシミュレー
タ試験」に詳述されており、その基本的な構成は第５図
に示す構成になる。
即ち、同図において、10,11は交流電車等の負荷への支
線の電力供給母線であり、100は無効電力補償装置であ
り、リアクトル部300と進相コンデンサ200で構成され
る。リアクトル部300はリアクトル302U〜302Wとそれに
直列接続された逆並列サイリスタ301U〜301Wと、電圧検
出用トランジスタ70と、その制御回路350よりなり、電
源母線６の電圧を検出しその検出値に応じてサイリスタ
301U〜301Wの導通角が調整され、リアクトル電流が制御
される。３は三相交流電源系統に存在するインピーダン
ス、１は幹線の三相交流電源系統である。ここで無効電
力補償装置100のリアクトル300の電力容量（遅れ容量）
は、通常、進相コンデンサ200の電力容量（進相容量）
の２倍に設定されており、従って、第６図に示すよう
に、リアクトル電流IRを零から最大まで変化させること
により、無効電力補償装置100として発生する電力Ｑを
進相から遅相まで滑らかに変化することができる。
以上の構成の電源系において、母線６の無効電流（又は
無効電力）が変化するとそれとインピーダンス３の作用
で母線６の電圧が変動し、また、電車等の単相負荷によ
って発生される不平衡電流が母線６に流れるとインピー
ダンス３との作用で母線６の電圧に不平衡を生ずる。こ
のような電圧の変動，電圧の不平衡を抑制補償するのに
無効電力補償装置を用いるが、装置の性能は電圧変動を
いかに検出するか、電圧の不平衡をいかに検出するかに
かかっている。この制御回路の一例を第７図に示す。
即ち、第７図は前掲文献記載の主旨を示したものであ
り、まず母線電圧を各々の相ごとに個別に検出し（eRS,
eST,eTR）、それを絶対値回路（ABS）を通して整流し、
それをフィルタ回路FILに通して直流信号eDR,eDS,eDTを
得る。eDR〜eDTは母線電圧の各線間の電圧値に比例す
る。一方▲Ｖ* R▼は交流母線が維持すべき電圧値を指示
する信号であり、これと信号eDR,eDS,eDTを比較器CR,C
S,CTで個別に比較し、偏差を増幅器AMPで増幅しリアク
トルの電流指令▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼を作る。
▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼に基づいて第５図のリア
クトル回路300の電流を制御すると、交流母線の無効電
力が変化し母線電圧が変化しようとすると、無効電力補
償装置100がそれを補償し電圧を一定に維持し、また、
交流母線が不平衡電流が流れ電圧に不平衡が生じた場合
にはやり無効電力補償装置100がそれを補償し電圧の不
平衡を是正する方向で動作する。
その他、種々の電圧検出法を備えた無効電力補償装置が
提案されているがその主旨は前掲文献に記載の方法に帰
着できる。
（発明が解決しようとする問題点） 以上が従来の無効電力補償装置の説明であるが、この装
置には次のような欠点がある。即ち、交流母線の電圧変
動には正相電流の変化に起因する成分（正相電圧変動）
と、逆相電流に起因する電圧の不平衡成分（逆相電圧変
動）とが含まれるが、従来の電圧検出法ではこれら正相
電圧変動／逆相電圧変動を明確に分離するという概念が
なく、そのため母線の電圧を、正相／逆相の電圧変動が
渾然一体と混った形の単なる変動分としてのみとらえ、
それに基づいて無効電力補償装置を制御している。その
ため、従来の無効電力補償装置では補償対象を何にする
か、即ち、正相の電圧変動（特に正相の無効電流による
変動）を制御しているのか、または、逆相の電圧変動、
即ち電圧の不平衡成分を制御しているか、の識別が原理
的にできず、より高度な制御への展開が不可能であっ
た。
近年、交流電力系統の電力品質の向上が強く求められて
おり、より高度な制御が可能な電力系統・安定化対策用
・無効電力補償装置の出現が求められており、これに応
ずるための新規な制御概念に基づく精度の良い電圧検出
法（正相電圧変動検出，逆相電圧変動検出法）を備えた
無効電力補償装置の開発が急がれている。
本発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
その目的は交流電源系統の電圧変動、及び、電圧の不平
衡の補償を行う装置において、電源系統の電圧変動を正
相分と逆相分とに分離検出し、それにより補償対象を明
確にして制御を行うことにより、高精度の電圧補償制御
をおこなえるようにした無効電力補償装置を提供するこ
とにある。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の概要を第１図、第２図により説明する。系統電
圧を検出し、第１図の要素403,406に導く。406では系統
電圧に同期した単位２相電圧信号を発生する。一方、40
3では３相電圧信号を２相信号に変換する。403,406の信
号を要素408,410に導き、瞬時電力信号（P1P,P1N,Q1N）
を演算する。要素413,414,415では信号P1P,P1N,Q1Nの中
から直流分をとりだす（P1PD:正相基本波電圧信号,
P1ND,Q1ND:第１相の逆相電圧信号）。要素420Aの内容を
第２図に示す。第２図の412A,424Aでは信号P1ND,Q1NDを
用い、それぞれ第２相，第３相の逆相電圧信号（P2ND,Q
2ND），（P3ND,Q3ND）を演算する。437は保持されるべ
き電源系統の電圧値を設定する。430Aでは信号P1PD,P
1ND,Q1ND,P2ND,Q2ND,P3ND,Q3NDを用いて、電圧偏差信号
ΔEU,ΔEV,ΔEWを演算する。増幅器451U,451V,451Wで、
信号ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅するとリアクトルの電流指令
▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼が得られ、これに基づい
て無効電力補償装置を制御する。
（作用） 以上の制御回路を使用すると、系統電圧の情報が正相分
（P1PD），逆相分（P1ND,Q1ND,P2ND,Q2ND,P3ND,Q3ND）
の形に明確に分離検出される。従って、これらの信号に
より無効電力補償装置を制御することにより補償の対象
を明確にでき、高精度の装置が実現できる。
［発明の実施例］ 本発明の無効電力補償装置を備えた電力供給システム
（以後の説明の便のため、三相系で説明する）は第５図
と同一であり、前述の従来例の説明で言及した要素につ
いては、ここでは説明を省略する。
第５図において70は電圧検出器であり補償対象の交流母
線６の線間電圧（eRS,eST,eTR）を検出し制御回路350に
導く。300はリアクトル部であり通常はデルタ結線さ
れ、サイリスタ301U〜301Wの点弧角の調整により電流の
大きさが調整される。リアクトル電流は通常基本波の他
に高調波を含んだ歪波形となる。
400は本発明を盛込んだ演算回路であり、電圧信号eRS,e
ST,eTRを入力し種々の演算を行い、リアクトル部300が
流すべき基本波電流を指示するための直流値の電流指令
▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼を出力する。
500は点弧制御器であり電流指令値▲Ｉ* U▼，▲Ｉ
* V▼，▲Ｉ* W▼を受けて動作し、▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，
▲Ｉ* W▼で指示された電流（基本波成分）をリアクトル
302U,302V,302Wが流すようサイリスタ301U,301V,301Wを
点弧制御する。
演算回路400と点弧制御器500を合わせたものを制御回路
350と称しこの回路の詳細を第１図に示す。
次に本発明の主要部を第１図，第２図により説明する。
第１図において、第５図の交流母線電圧信号、eRS,eST,
eTRは、２相変換器403と２相信号発生器406に入力され
る。403の２相変換器では電圧信号eRS,eST,eTRを式
（１）の演算により２相電圧信号e1ds,e1qsに変換す
る。406の２相信号発生器はフェイズロックループ回路
で構成されており、電圧信号eRS,eST,eTRを入力し、そ
の出力として、第５図の第１相をＲ相、第２相をＳ相、
第３相をＴ相とすると、第１相と第２相の線間電圧eRS
に同期した単位正弦波信号▲ｅ* 1d▼と、それより90゜
遅れた単位正弦波信号▲ｅ* 1q▼を出力する。
▲ｅ* 1d▼，▲ｅ* 1q▼で表わせる。
408は演算器であり、信号e1ds,e1qs及び▲ｅ* 1d▼，▲
ｅ* 1q▼を入力し、式（３）により信号P1Pを演算する。
P1P＝▲ｅ* 1d▼・e1ds＋▲ｅ* 1q▼・e1qs ……（３） 系統電圧eRS,eST,eTRが正相分／逆相分を含む場合、P1P
は直流分と基本波の２倍で振動する交流分を含んだ脈流
となる。413は直流検出フィルタであり信号P1Pの直流成
分を信号P1PDとして出力する。即ち、P1PDは系統電圧e
RS,eST,eTRが含む正相基本波電圧を表わしている。
410は演算器であり信号e1ds,e1qs及び▲ｅ* 1d▼，▲ｅ*
1q▼を入力し、式（４）により信号Q1N,P1Nを演算す
る。
系統電圧eRS,eST,eTRに正相分／逆相分を含む場合、
P1N,Q1Nは脈動信号となり、この信号P1N,Q1Nを直流検出
フィルタ414,415に通し、それぞれ直流成分信号P1ND,Q
1NDを検出する。こうして得られたP1ND,Q1NDは系統の第
１相・第２相の線間電圧eRSが含む逆相電圧を、第１相
と第２相の線間電圧の正相基本波成分に同相の成分（P
1ND）とそれと90゜位相の異なる成分（Q1ND）に分解し
た時の各成分の電圧を表わしており、ここではP1NDを第
１相の同相逆相電圧信号、Q1NDを第１相の90゜逆相電圧
信号と呼ぶことにする。
420Aは分配器であり信号P1PD,P1ND,Q1NDを受けて演算を
行い、第５図のリアクトル部300が流す電流を指示する
ための電流指令値▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼を出力
する。分配器420Aの詳細を第２図に示す。
500は点弧制御器であり、電流指令値▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V
▼，▲Ｉ* W▼を受けて動作し、▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲
Ｉ* W▼で指示された電流（基本波成分）をリアクトル部
300が流すようサイリスタ301U,301V,301Wを点弧制御す
る。
次に第２図により分配器420Aを説明する。第１図と第２
図の同一記号の信号は信号に合わせて接続される。第２
図において、421A,424Aは演算器であり、第１相の90゜
逆相電圧信号Q1NDと第１相の同相逆相電圧信号P1NDを入
力し、それぞれ式（５），（６）の演算を通して第２相
の90゜逆相電圧信号Q2ND,第２相の同相逆相電圧信号P
2ND,及び第３相の90゜逆相電圧信号Q3ND,第３相の同相
逆相電圧信号P3NDを出力する。
ここで、P2ND,Q2NDは第２相と第３相の線間電圧eSTの逆
相成分を、第２相，第３相の線間電圧の正相基本波成分
に同相の成分とそれと90゜位相の異なる成分に分解した
時の同相成分電圧（P2ND）,90゜位相の異なる電圧成分
（Q2ND）を表わしている。
同様に、P3ND,Q3NDは第３相と第１相の線間電圧eTRの逆
相成分を、第３相・第１相の線間電圧の正相基本波成分
に同相の成分とそれと90゜位相の異なる成分に分解した
時の同相成分電圧（P3ND）,90゜位相の異なる電圧成分
（Q3ND）を表わしている。
437は設定器であり第５図の交流母線６の維持されるべ
き電圧を指示するための電圧設定信号▲Ｅ* REF▼を出力
する。
430Aは振分器であり、この中では交流母線電圧から検出
された正相基本波電圧信号P1PD,第１相、第２相、第３
相の90゜逆相電圧信号Q1ND,Q2ND,Q3NDと同相逆相電圧信
号P1ND,P2ND,P3ND及び電圧設定信号▲Ｅ* REF▼を入力
し、これらの信号に基づいて式（７）の演算を行い電圧
偏差信号ΔEU,ΔEV,ΔEWを出力する。
451U,451V,451Wは比例・積分器等で構成された増幅器で
あり偏差ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅し、その結果を信号▲Ｉ
* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼として出力する。ここで得ら
れた信号▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼はそれぞれ第５
図のリアクトル部300の第１相のリアクトル302Uの発生
すべき電流を指示するための第１相の電流指令▲Ｉ
* U▼，及び同様リアクトル302Vのための第２相の電流指
令▲Ｉ* V▼，及びリアクトル302Wのための第３相の電流
指令▲Ｉ* W▼である。ここで振分器430Aを構成するもの
として次の要素がある。即ち、431A,432A,433Aは係数器
であり入力信号 して出力する。434A,435A,436Aは加算器であり係数器43
1A,432A,433Aの出力を図示の極性で加算する。加算器43
4A,435A,436Aの出力は式（７）の第３項の演算に相当す
る。438Aは加算器であり設定信号▲Ｅ* REF▼と信号P1PD
を図示極性で演算する。即ち、加算器438Aの出力は式
（７）の第１項の演算に相当する。439A,440A,441Aは加
算器であり信号P1ND,P2ND,P3NDと加算器438Aの出力信号
及び係数器434A,435A,436Aの出力信号を図示の極性で加
算する。
以上の演算で得られた信号▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W
▼は直流量の信号となり、この信号の中には正相電圧に
関する情報及び逆相電圧に関する情報が全て含まれてい
る。従って、この▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼に基づ
いて第５図のリアクトル部300を制御することにより、
第５図の支線給電系統10,11の発生する正相無効電流と
母線インピーダンス３とに起因して生ずる母線６の電圧
変動、及び、給電系統10,11の発生する逆相電流と母線
インピーダンス３に起因して生ずる母線６の電圧の不平
衡を、自在に安定化，平衡化できる。
以上が本発明の代表的構成である。
第５図において交流母線の電圧が信号eRS,eST,eTRとし
て検出されるが、この電圧は通常、正相分と逆相分を含
んだ不平衡電圧となっている。
この電圧は、まず、２相発生器406に導入され式（２）
に基づく２相信号▲ｅ* 1d▼，▲ｅ* 1q▼が出力される。
ここで、２相発生器406は電圧信号eRS,eST,eTRの正相基
本波成分のみに応動するよう調整されており、従って、
２相信号▲ｅ* 1d▼，▲ｅ* 1q▼には電圧の正相基本波に
関する情報だけが含まれている。
一方、電圧信号eRS,eST,eTRは２相変換器403に導入さ
れ、式（１）による変換が行われ、２相信号e1ds,e1qs
が得られる。次に演算器408の中で式（３）の演算を行
い信号P1Pを得て、これを直流検出フィルタ413に通して
直流成分の信号P1PDを取出す。こうして取出された信号
P1PDは系統電圧eRS,eST,eTRの中に含まれる正相基本波
電圧を表わしてる。一方、演算器410の中で式（４）の
演算を行い信号P1N,Q1Nを得て、これを直流検出フィル
タ417,418に通して直流成分の信号P1ND,Q1NDを取出す。
こうして得られた信号P1ND,Q1NDは、第１相・第２相の
線間電圧eRSが含む逆相電圧成分を、第１相と第２相の
線間電圧の正相基本波成分と同相の成分と、90゜位相の
異なる成分に分解した場合の、各成分の電圧、即ち、同
相電圧成分（P1ND）及び90゜位相の異なる電圧成分（Q
1ND）を表わしている。（P1ND:第１相の同相逆相電圧、
Q1ND:第１相の90゜逆相電圧と呼ぶことにする）。
次に第２図の分配器420Aの中では演算器421A,424Aの中
で式（５），（６）の演算を行って、第２相の同相逆相
電圧P2ND,90゜位相電圧Q2ND,第３相の同相逆相電圧
P3ND,90゜逆相電圧Q3NDが得られる。
以上のようにして得られた信号P1PDは系統電圧eRS,eST,
eTRの中に含まれる正相基本波電圧だけに関係する信号
であり、さらに言えば正相基本波電圧と同相の成分だけ
に関係する信号である。なお、電圧の正相分に関する諸
量の演算、例えば式（３）等の変換では、どの相に基準
を合わせて演算を行っても全く同じ量が演算される。従
って正相分に関する演算は１つの相について行えばよ
い。
また、信号P1ND,Q1ND及びP2ND,Q2ND及びP3ND,Q3NDに着
目すると、これらの信号は系統電圧eRS,eST,eTRの中に
含まれる逆相分電圧だけに関係する信号であり、さらに
言えばP1ND,Q1NDは電圧eRSの逆相分のみに、P2ND,Q2ND
はeSTの逆相分のみに、P3ND,Q3NDは電圧eTRの逆相分の
みに関係する信号であり、さらに詳しく言えばP1ND,Q
1NDを例にすると、P1NDは電圧eRSの逆相分の中の線間電
圧の正相基本波成分と同相の電圧成分であり、Q1NDは正
相基本波電圧と90゜位相のずれた電圧成分のみに関係す
る信号である。
以上、系統電圧eRS,eST,eTRのあらゆる情報が直流の信
号P1PD,P1ND,P2ND,P3ND,Q1ND,Q2ND,Q3NDの形で独立して
分離検出されていることが明らかであろう。
こうして得られた信号を第２図の振分器430Aの中で式
（７）に沿って演算し電圧偏差信号ΔEU,ΔEV,ΔEWを作
り、それを増幅すると▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼が
得られる。
この電流指令▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼に基づいて
第５図のリアクトル電流を制御すると無効電力補償装置
100は次のように作動する。
例えば、系統に逆相電流が流れて電圧の不平衡が発生す
ると、それが制御回路で検出され（第２図のP1ND,Q1ND,
P2ND,Q2ND,P3ND,Q3ND），それに基づいてリアクトル部3
00がこれを打消すような補償の逆相電流（負荷から系統
に注入された逆相電流と丁度位相が逆になるよう発生さ
れる）を発生するから、従って第５図のインピータンス
３の所には見かけ上逆相電流が流れなくなり逆相電流に
よる電圧の不平衡は除去される。なおこの補償作用は第
２図の制御回路が比例積分器からなる増幅器451U,451V,
451Wを含んでいるため、系統の逆相電圧が完全に零にな
るまで実行される。
次に、系統に無効電流が流れて系統の電圧が変化した場
合にはそれが制御回路で検出され（第２図の信号
P1PD）、それと電圧設定値▲Ｅ* REF▼の比較の結果に基
づいてリアクトル部300の電流が調整される。例えば系
統の電圧が低下した場合にはリアクトル電流が小さくな
り、従って第６図の説明からも分るように無効電流補償
装置100の発生する電流が進相的となり系統６の電圧が
引き上げられ（インダクタンスに進相電流を流すと電圧
が上がる）設定値に維持される。また電圧が上昇しよう
とした場合には無効電力補償装置100が遅れ電流を発生
し系統電圧引き下げるよう作用し、従って系統電圧は設
定値に維持されることとなる。
以上の説明から明らかなように、本発明の無効電力補償
装置を備えた電力供給システムでは、負荷の無効電力変
動が原因して生ずる電圧変動が発生しようとしても、ま
た、逆相電流に起因する電圧不平衡が発生しようとして
も、それらが無効電力補償装置によって補償されるた
め、従って電圧変動が少なく電圧が平衡化された品質の
良い電力を供給できる。
以上が本発明の代表的な実施例である。
次に本発明の他の実施例を第３図により説明する。即
ち、第３図は前述した発明の第２図の分配器420Aの変形
例であり、第３図は第１図の分配器420Aの中に挿入され
使用される。従って、本変形例は前に説明した発明と重
複する部分が多多あり、重複する部分については説明を
省略する。第３図と第１図の同一記号カ所は記号に合わ
せて接続される。
第３図において、421B,424Bは演算器であり、前記した
第１相の90゜逆相電圧信号Q1NDと第１相の同相逆相電流
信号P1NDを入力し、それぞれ式（８），（９）の演算を
通して第２相の同相逆相電圧信号P2ND,第３相の同相逆
相電圧信号P3NDを出力する。このP2ND,P3NDは前記説明
の式（５），（６）で得られた信号P2ND,P3NDと同じも
のである。
437は設定器であり、電圧設定信号▲Ｅ* REF▼を出力す
る。430Bは振分器であり、正相基本波電圧信号P1PD,第
１相、第２相、第３相の同相逆相電圧P1ND,P2ND,P3ND及
び電圧設定信号▲Ｅ* REF▼を入力し、これらの信号に基
づいて式（10）の演算を行い電圧偏差信号ΔEU,ΔEV,Δ
EWを出力する。
451U,451V,451Wは比例・積分器等で構成された増幅器で
あり偏差ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅し、第１相、第２相、第
３相の電流指令▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼を出力す
る。ここで、446B,447B,448Bは係数器であり入力信号を
２倍して出力する。また438A,439B,440B,441Bは加算器
であり図示の信号を図示の極性で加算する。
電流指令▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼は前述した図２
で得られる電流指令値と全く同一のものであり、従って
この▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼に基づいて第５図の
リアクトル部300の電流を制御すると、前述した第１
図、第２図による発明と全く同じ補償効果が得られる。
以上、本実施例では第３図の演算器421B,424Bの演算が
第２図の演算器421A,424Aより簡略化できる。
次に本発明のもう１つの実施例を第４図により説明す
る。本実施例もやはり前述した発明の第２図の変形例に
関するものであり、第４図は第１図の分配器420Aに挿入
され使用される。従って前述した発明と重複する部分は
その説明を省略する。
第４図において、421C,424Cは演算器であり、前記した
第１相の90゜逆相電圧信号Q1NDと第１相の同相逆相電圧
信号P1NDを入力し、それぞれ式（11），（12）の演算を
通して第２相の90゜逆相電圧信号Q2ND,第３相の90゜逆
相電圧信号Q3NDを出力する。このQ2ND,Q3NDは前記説明
の式（５），（６）で得られた信号Q2ND,Q3NDと同じも
のである。
437は設定器であり、電圧設定信号▲Ｅ* REF▼を出力す
る。430Cは振分器であり、正相基本波電圧信号P1PD,第
１相、第２相、第３相の90゜逆相電圧信号Q1ND,Q2ND,Q
3ND及び電圧設定信号▲Ｅ* REF▼を入力し、これらの信
号に基づいて式（13）の演算を行い、電圧偏差信号Δ
EU,ΔEV,ΔEWを出力する。
451U,451V,451Wは比例・積分器等で構成された増幅器で
あり偏差ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅し、第１相、第２相、第
３相の電流指令▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼を出力す
る。ここで、431A,432A,433Aは係数器であり入力信号を して出力する。446B,447B,448Bも係数器であり入力信号
を２倍して出力する。
また、438A,439B,440B441B,434A,435A,436Aは加算器で
あり図示の信号を図示の極性で加算する。
電流指令▲Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼は前述の図２で
得た電流指令値と全く同一のものであり、従ってこの▲
Ｉ* U▼，▲Ｉ* V▼，▲Ｉ* W▼に基づいて第５図のリアク
トル部300の電流を制御すると、前述した第１図、第２
図による発明と全く同じ補償効果が得られる。
以上、本実施例では第４図の演算器421C,424Cの演算が
第２図の演算器421A,424Aより簡略化できる。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明の無効電力補償
装置では次のような効果が得られる。
即ち、 （１）交流電源系統に変動負荷や不平衡負荷が接続され
ると、交流母線の電圧変動及び電圧の不平衡が問題にな
るが、本発明ではこれらの変動を正相分によるものか逆
相分によるものかを明確に分離検出できることから、無
効電力補償装置の補償対象が何であるか明確になり、従
って、系統の電圧変動だけに着目した制御（電圧変動制
御）、系統の不平衡電圧だけに着目した制御（電圧平衡
化制御）、及び両者に着目した制御等々の制御が自在に
構成でき、従来のものに比しより高度な電圧補償制御が
簡単に実現できる。
（２）系統電圧の正相分・逆相分を直流信号の形で連続
的に検出でき、従って制御に不連続性が入り込まないこ
とから安定な制御が実現できる。
（３）また、制御回路においては電圧の正相分・逆相分
を検出する場合、信号処理手段として係数器、加算器、
乗算器等々の簡単な素子を用い、単純な演算を行って所
用の信号を得るだけであり、検出信号にあいまいさが入
り込まず、正確で高精度の信号（正相分，逆相分に関す
る）を得ることができる。また回路が簡単なため、コス
トも安くなる。
以上述べたように本発明の無効電力補償装置では、従来
の制御には無い、“正相分と逆相分を分離検出しそれに
基づいて補償制御を行う”という全く新しい制御概念が
取入れられているため、よって今後の複雑・高度化する
無効電力補償制御への要求にも充分、答えることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図乃
至第４図は本発明のそれぞれ異る他の実施例を示すブロ
ック図、第５図は、本発明が適用される無効電力補償装
置の主回路図、第６図は無効電力補償装置の動作説明
図、第７図は従来の無効電力補償装置に採用されている
電圧制御回路のブロック図である。 １……幹線の交流電源系統、３……系統インピーダン
ス、10、11……支線の交流電源系統、100……無効電力
補償装置、200……進相コンデンサ、300……リアクトル
部、350……制御回路、400……演算回路、500……点弧
制御回路、403……２相変換器、408,410……演算器、40
6……２相発生器、413〜415……直流検出フィルタ、420
A……分配器、500……点弧制御器、421A,424A,421B,424
B,421C,424C……演算器、430A,430B,430C……振分器、4
37……設定器、431A〜433A,446B〜448B……係数器、434
A〜436A,438A〜441A,439B〜441B……加算器,451U,451V,
451W……増幅器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−60012（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60015（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】Ｎ相多相交流電源の不平衡電圧及び電圧変
    動を補償する無効電力補償装置において、 Ｎ相交流電源の第１相の電圧に同期した単位正弦波信号
    e1d ＊とそれより90度位相が遅れた単位正弦波信号e1q ＊
    を得る手段と、 Ｎ相交流電源の各線間電圧e1S,e2S…eNSを検出し、前記
    第１相の電圧e1Sに合わせてｄ軸をとりそれより90度位
    相が遅れた方向にｑ軸をとり、前記各々の線間電圧e1S,
    e2S…eNSを前記ｄ軸に投影し合成して信号e1dsを得、前
    記各々の線間電圧e1S,e2S…eNSを前記ｑ軸に投影し合成
    して信号e1qsを得る手段、即ちＮ相交流電源が三相の場
    合を例にすると各線間電圧e1S,e2S,e3Sを検出しこの検
    出信号を用いて の演算値e1ds,e1qsを得る手段と、 前記信号e1d ＊,e1q ＊とe1ds,e1qsを用いて P1P＝e1d ＊・e1ds＋e1q ＊・e1qs P1N＝e1d ＊・e1ds−e1q ＊・e1qs Q1N＝e1d ＊・e1qs＋e1q ＊・e1ds の演算値P1P,P1N,Q1Nを得る手段と、 前記信号P1Pの直流成分、即ち前記Ｎ相交流電源の各線
    間電圧e1S,e2S…eNSが含む正相基本波電圧を表す信号P
    1PDを得る手段と、 前記信号P1N,Q1Nの直流成分、即ち前記Ｎ相交流電源の
    第１相の線間電圧e1Sの含む逆相電圧を前記第１相の線
    間電圧e1Sの正相基本波成分と同相の成分に分解した信
    号P1NDと、それと90度位相の異なる成分に分解した信号
    Q1NDを得る手段と、 維持すべき電源系統の電圧値を指示するための電圧設定
    信号EREF ＊を設定する手段、並びに、EREF ＊,P1PD,
    P1ND,Q1NDを入力信号として演算を行い電圧偏差信号を
    作成する手段と、および該信号を増幅しＮ相の電流指令
    を作成する手段とを備え、 該手段により得られた電流指令に基づいて前記無効電力
    補償装置を制御することを特徴とする無効電力補償装
    置。
  2. 【請求項２】前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置の作用で維持すべき電源系統の電圧値
    を指示するための系統電圧設定信号EREF ＊を設定する手
    段と、 前記信号P1ND,Q1NDに基づいて の演算を行い、前記Ｎ相交流電源の第２相の線間電圧e
    2Sの含む逆相電圧を前記第２相の線間電圧e2Sの正相基
    本波成分と同相の成分に分解した信号P2NDとそれと90度
    位相の異なる成分に分解した信号Q2NDと、 前記Ｎ相交流電源の第３相の線間電圧e3Sの含む逆相電
    圧を前記第３相の線間電圧e3Sの正相基本波成分と同相
    の成分に分解した信号P3NDとそれと90度位相の異なる成
    分に分解した信号Q3NDを得る手段と、 前記信号EREF ＊,P1PD,Q1ND,Q2ND,Q3ND,P1ND,P2ND,P3ND
    に基づいて の演算をし、前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電
    源の第１相の線間電圧e1Sとの偏差である信号ΔEUと、 前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電源の第２相の
    線間電圧e2Sとの偏差である信号ΔEVと、 前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電源の第３相の
    線間電圧e3Sとの偏差である信号ΔEWとを作成する手段
    と、 前記信号ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅し、 Ｎ相交流電源の第１相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IU ＊と、 Ｎ相交流電源の第２相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IV ＊と、 Ｎ相交流電源の第３相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IW ＊を作
    成する手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の無効電力補償装置。
  3. 【請求項３】前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置の作用で維持すべき電源系統の電圧値
    を指示するための系統電圧設定信号EREF ＊を設定する手
    段と、 前記信号P1ND,Q1NDに基づいて の演算を行い、前記Ｎ相交流電源の第２相の線間電圧e
    2Sの含む逆相電圧を前記第２相の線間電圧e2Sの正相基
    本波成分と同相の成分に分解した信号P2NDと、 前記Ｎ相交流電源の第３相の線間電圧e3Sの含む逆相電
    圧を前記第３相の線間電圧e3Sの正相基本波成分と同相
    の成分に分解した信号P3NDを得る手段と、 前記信号EREF ＊,P1PD,P1ND,P2ND,P3NDに基づいて ΔEU＝−EREF ＊＋P1PD＋2P1ND ΔEV＝−EREF ＊＋P1PD＋2P2ND ΔEW＝−EREF ＊＋P1PD＋2P3ND の演算をし、前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電
    源の第１相の線間電圧e1Sとの偏差である信号ΔEUと、 前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電源の第２相の
    線間電圧e2Sとの偏差である信号ΔEVと、 前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電源の第３相の
    線間電圧e3Sとの偏差である信号ΔEWとを作成する手段
    と、 前記信号ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅し、 Ｎ相交流電源の第１相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IU ＊と、 Ｎ相交流電源の第２相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IV ＊と、 Ｎ相交流電源の第３相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IW ＊を作
    成する手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の無効電力補償装置。
  4. 【請求項４】前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置の作用で維持すべき電源系統の電圧値
    を指示するための系統電圧設定信号EREF ＊を設定する手
    段と、 前記信号P1ND,Q1NDに基づいて の演算を行い、前記Ｎ相交流電源の第２相の線間電圧e
    2Sの含む逆相電圧を前記第２相の線間電圧e2Sの正相基
    本波成分と90度位相の異なる成分に分解した信号Q
    2NDと、 前記Ｎ相交流電源の第３相の線間電圧e3Sの含む逆相電
    圧を前記第３相の線間電圧e3Sの正相基本波成分と90度
    位相の異なる成分に分解した信号Q3NDを得る手段と、 前記信号EREF ＊,P1PD,Q1ND,Q2ND,Q3NDに基づいて の演算をし、前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電
    源の第１相の線間電圧e1Sとの偏差である信号ΔEUと、 前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電源の第２相の
    線間電圧e2Sとの偏差である信号ΔEVと、 前記電圧設定信号EREF ＊と前記Ｎ相交流電源の第３相の
    線間電圧e3Sとの偏差である信号ΔEWとを作成する手段
    と、 前記信号ΔEU,ΔEV,ΔEWを増幅し、 Ｎ相交流電源の第１相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IU ＊と、 Ｎ相交流電源の第２相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IV ＊と、 Ｎ相交流電源の第３相に対応する無効電力補償装置の電
    力部が発生すべき電流を指示する電流指令信号IW ＊を作
    成する手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の無効電力補償装置。
JP61212553A 1986-09-11 1986-09-11 無効電力補償装置 Expired - Lifetime JPH0789714B2 (ja)

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