JPH0833784B2 - 無効電力補償装置の制御方式 - Google Patents
無効電力補償装置の制御方式Info
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- JPH0833784B2 JPH0833784B2 JP62312569A JP31256987A JPH0833784B2 JP H0833784 B2 JPH0833784 B2 JP H0833784B2 JP 62312569 A JP62312569 A JP 62312569A JP 31256987 A JP31256987 A JP 31256987A JP H0833784 B2 JPH0833784 B2 JP H0833784B2
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- Japan
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- current
- phase
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- load
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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)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、交流系統に接続されている変動負荷が発
生する無効電力を補償することで、この交流系統の電圧
変動を抑制する、静止形の無効電力補償装置の制御方式
に関する。
生する無効電力を補償することで、この交流系統の電圧
変動を抑制する、静止形の無効電力補償装置の制御方式
に関する。
第５図は交流系統の無効電力を補償する従来例を示し
た単線結線図であって、母線２には交流電力を供給する
交流電源１、アーク炉あるいは溶接機のように大きな変
動を生じる変動負荷３と、この変動負荷３から生じる無
効電力を補償するための無効電力補償装置６とが接続さ
れている。
た単線結線図であって、母線２には交流電力を供給する
交流電源１、アーク炉あるいは溶接機のように大きな変
動を生じる変動負荷３と、この変動負荷３から生じる無
効電力を補償するための無効電力補償装置６とが接続さ
れている。
母線２の電圧は計器用変圧器５により検出され、変動
負荷３の電流は変流器４で検出される。この検出電圧と
電流とを制御回路７へ入力して、これらから無効電力を
求め、この無効電力に対応して無効電力補償装置６を制
御するのであるが、第５図に示すものはサイリスタ位相
制御リアクトル方式と称されるものであって、制御回路
７で検出した無効電力に対応して、この無効電力補償装
置６のサイリスタスイッチを点弧制御することで、リア
クトル電流を位相制御して無効電力を調整している。
負荷３の電流は変流器４で検出される。この検出電圧と
電流とを制御回路７へ入力して、これらから無効電力を
求め、この無効電力に対応して無効電力補償装置６を制
御するのであるが、第５図に示すものはサイリスタ位相
制御リアクトル方式と称されるものであって、制御回路
７で検出した無効電力に対応して、この無効電力補償装
置６のサイリスタスイッチを点弧制御することで、リア
クトル電流を位相制御して無効電力を調整している。
ところで、第５図に示す無効電力補償の従来回路で
は、サイリスタスイッチを、交流電源１の周波数の半サ
イクルごとに１回しか点弧制御できないために（たとえ
ば50Hz地区では毎秒100回）、無効電力の補償の分解能
が向上できないこと、また負荷電流と母線電圧とから検
出される無効電力値には、変動負荷３に流れる電流の波
形歪みなどが原因となって大きな誤差を生じるために、
正確な無効電力補償を実施することが困難であるという
大きな不具合がある。さらにサイリスタ位相制御リアク
トル方式による無効電力補償は、無効電力のみの調整で
あることから、負荷の有効電力に不平衡を生じても、こ
れを補償できない不具合も合わせて有する。
は、サイリスタスイッチを、交流電源１の周波数の半サ
イクルごとに１回しか点弧制御できないために（たとえ
ば50Hz地区では毎秒100回）、無効電力の補償の分解能
が向上できないこと、また負荷電流と母線電圧とから検
出される無効電力値には、変動負荷３に流れる電流の波
形歪みなどが原因となって大きな誤差を生じるために、
正確な無効電力補償を実施することが困難であるという
大きな不具合がある。さらにサイリスタ位相制御リアク
トル方式による無効電力補償は、無効電力のみの調整で
あることから、負荷の有効電力に不平衡を生じても、こ
れを補償できない不具合も合わせて有する。
そこでこの発明の目的は、波形歪みなどによる誤差を
生じることなく、高精度の無効電力補償を行うととも
に、有効電力の不平衡をも補償できるようにすることに
ある。
生じることなく、高精度の無効電力補償を行うととも
に、有効電力の不平衡をも補償できるようにすることに
ある。
上記目的を達成するために、この発明の制御方式は、
交流系統に接続された負荷の変動に対応して生じる無効
電力を自励式無効電力補償手段により補償することで、
この交流系統の電圧変動を抑制している、無効電力補償
装置の制御方式において、前記交流系統各相の電圧の瞬
時値および各相の負荷電流の瞬時値とを乗算し、該各相
の乗算結果の和から、前記負荷の平均有効電力を求め、
該平均有効電力と各相ごとの基準正弦波形との乗算によ
り得られる各相ごとの有効電力成分の電流波形と、前記
負荷電流瞬時値との差分演算により得られる波形を前記
無効電力補償装置の電流目標値とし、この無効電力補償
装置に流れる電流実際値を前記の電流目標値に一致させ
る制御を各相ごとに行わせるものとする。
交流系統に接続された負荷の変動に対応して生じる無効
電力を自励式無効電力補償手段により補償することで、
この交流系統の電圧変動を抑制している、無効電力補償
装置の制御方式において、前記交流系統各相の電圧の瞬
時値および各相の負荷電流の瞬時値とを乗算し、該各相
の乗算結果の和から、前記負荷の平均有効電力を求め、
該平均有効電力と各相ごとの基準正弦波形との乗算によ
り得られる各相ごとの有効電力成分の電流波形と、前記
負荷電流瞬時値との差分演算により得られる波形を前記
無効電力補償装置の電流目標値とし、この無効電力補償
装置に流れる電流実際値を前記の電流目標値に一致させ
る制御を各相ごとに行わせるものとする。
この発明は、母線電圧と負荷電流とから、変動負荷の
各相平均有効電力を検出し、この平均有効電力に各相ご
との基準正弦波形を乗算することで、有効電力成分の電
流瞬時値波形を各相ごとに求め、これと各相ごとに検出
される負荷電流瞬時値波形との差分を演算することで得
られる波形を、母線に接続されている自励式の無効電力
補償装置に流れる電流の目標値とする。そこでこの無効
電力補償装置に流れる電流の実際値が、この電流目標値
に一致するように、当該無効電力補償装置を制御するこ
とで、電流波形歪みなどによる誤差を生じることなく、
高精度の無効電力補償を行うとともに、有効電力も平衡
させるものである。
各相平均有効電力を検出し、この平均有効電力に各相ご
との基準正弦波形を乗算することで、有効電力成分の電
流瞬時値波形を各相ごとに求め、これと各相ごとに検出
される負荷電流瞬時値波形との差分を演算することで得
られる波形を、母線に接続されている自励式の無効電力
補償装置に流れる電流の目標値とする。そこでこの無効
電力補償装置に流れる電流の実際値が、この電流目標値
に一致するように、当該無効電力補償装置を制御するこ
とで、電流波形歪みなどによる誤差を生じることなく、
高精度の無効電力補償を行うとともに、有効電力も平衡
させるものである。
第１図は本発明の原理を示した単線結線図であって、
母線２に交流電源１と変動負荷３が接続されているの
は、第５図にて既述の従来例回路の場合と同じである
が、本発明においては、サイリスタ位相制御リアクトル
方式の無効電力補償装置６の代わりに、たとえば強制転
流回路を備えたサイリスタスイッチ（あるいはゲートタ
ーンオフサイリスタのような自己消弧形半導体スイッチ
素子であっても差支えない）とコンデンサとで構成され
た自励式の無効電力補償装置11が母線２に接続されてお
り、この無効電力補償装置11を制御するための制御回路
12には、変流器４で検出される変動負荷３の電流と、計
器用変圧器５で検出される母線電圧、および変流器13で
検出される無効電力補償装置11の電流とが入力されるよ
うになっている。
母線２に交流電源１と変動負荷３が接続されているの
は、第５図にて既述の従来例回路の場合と同じである
が、本発明においては、サイリスタ位相制御リアクトル
方式の無効電力補償装置６の代わりに、たとえば強制転
流回路を備えたサイリスタスイッチ（あるいはゲートタ
ーンオフサイリスタのような自己消弧形半導体スイッチ
素子であっても差支えない）とコンデンサとで構成され
た自励式の無効電力補償装置11が母線２に接続されてお
り、この無効電力補償装置11を制御するための制御回路
12には、変流器４で検出される変動負荷３の電流と、計
器用変圧器５で検出される母線電圧、および変流器13で
検出される無効電力補償装置11の電流とが入力されるよ
うになっている。
制御回路12は、入力される母線電圧と負荷電流とから
変動負荷３の有効電力の平均値を演算し、これと基準正
弦波との乗算により有効電力成分の電流波形を演算し、
これと負荷電流との差分演算を行って無効電力補償装置
11に流すべき電流目標値を作成する。さらにこの制御回
路12では、これに入力される当該無効電力補償装置の電
流実際値を、前述の電流目標値に一致させる制御信号を
創成して、この制御信号を無効電力補償装置に与えるよ
うにしている。
変動負荷３の有効電力の平均値を演算し、これと基準正
弦波との乗算により有効電力成分の電流波形を演算し、
これと負荷電流との差分演算を行って無効電力補償装置
11に流すべき電流目標値を作成する。さらにこの制御回
路12では、これに入力される当該無効電力補償装置の電
流実際値を、前述の電流目標値に一致させる制御信号を
創成して、この制御信号を無効電力補償装置に与えるよ
うにしている。
第２図は本発明における無効電力補償装置の制御回路
の第１実施例を示したブロック図であって、交流系統が
３相の場合をあらわしている。
の第１実施例を示したブロック図であって、交流系統が
３相の場合をあらわしている。
相電圧実効値をＥ、電源角速度をω、時間をｔとする
と、母線２のR,S,T各相の電圧eR,eS,eTは下記の
（１），（２），（３）式であらわすことができる。
と、母線２のR,S,T各相の電圧eR,eS,eTは下記の
（１），（２），（３）式であらわすことができる。
一方、変動負荷３に流れる各相電流iR1,iS1,iT1,は、
IR,IS,ITを各相電流の実効値とし、また各相の力率角を
φR,φS,φＴとすると下記の（４），（５），（６）式
となる。
IR,IS,ITを各相電流の実効値とし、また各相の力率角を
φR,φS,φＴとすると下記の（４），（５），（６）式
となる。
それ故、掛算器21Rにおいて（１）式に示す電圧eRと
（４）式に示す電流iR1とを乗算して変動負荷３のＲ相
有効電力を算出するのであるが、同様にして掛算器21S,
21Tにより、それぞれ変動負荷３のＳ相とＴ相の有効電
力を算出し、これらを加算器22とローパスフイルタ23と
によりリップル分を除去し、（７）式に示す３相平均有
効電力P*を得る。（なおこのときローパスフイルタ23の
ゲインは1/3とする。） この３相有効平均電力P*とＲ相の基準正弦波とを掛算
器24Rにおいて相互に掛合わすことにより、（８）式に
示すように有効電力成分のＲ相電流瞬時波形iARを得る
が、同様に掛算器24Sと24Tとにより（９）式と（10）式
に示す有効電力成分のＳ相とＴ相電流瞬時波形iASおよ
びiATが得られる。
（４）式に示す電流iR1とを乗算して変動負荷３のＲ相
有効電力を算出するのであるが、同様にして掛算器21S,
21Tにより、それぞれ変動負荷３のＳ相とＴ相の有効電
力を算出し、これらを加算器22とローパスフイルタ23と
によりリップル分を除去し、（７）式に示す３相平均有
効電力P*を得る。（なおこのときローパスフイルタ23の
ゲインは1/3とする。） この３相有効平均電力P*とＲ相の基準正弦波とを掛算
器24Rにおいて相互に掛合わすことにより、（８）式に
示すように有効電力成分のＲ相電流瞬時波形iARを得る
が、同様に掛算器24Sと24Tとにより（９）式と（10）式
に示す有効電力成分のＳ相とＴ相電流瞬時波形iASおよ
びiATが得られる。
この有効電力成分の電流瞬時値と、変動負荷３に流れ
る電流の瞬時値との差分を求めれば、これが無効電力補
償装置11に流すべき電流目標値になることから、前述の
（４），（５），（６）式で求めた電流瞬時値と、この
（８），（９），（10）式で得られる電流瞬時値との差
分を、加算器25R,25S,25Tで演算することにより、下記
の（11），（12），（13）式に示すような各相の電流目
標値iR2 *,iS2 *,iT2 *が得られる。
る電流の瞬時値との差分を求めれば、これが無効電力補
償装置11に流すべき電流目標値になることから、前述の
（４），（５），（６）式で求めた電流瞬時値と、この
（８），（９），（10）式で得られる電流瞬時値との差
分を、加算器25R,25S,25Tで演算することにより、下記
の（11），（12），（13）式に示すような各相の電流目
標値iR2 *,iS2 *,iT2 *が得られる。
iR2 *＝iR1−iAR ……（11） iS2 *＝iS1−iAS ……（12） iT2 *＝iT1−iAT ……（13） 変流器13で検出される無効電力補償装置11の電流実際
値iR2,iS2,iT2を上述の電流目標値に一致させるため
に、加算器26R,26S,27Tにおいて両者の偏差を演算し、
この演算結果を電流調節器27R,27S,27Tへ入力させる
と、これらの電流調節器27R,27S,27Tはそれぞれの入力
偏差を零にする制御信号を次段のパルスジェネレータ28
R,28S,28Tへ出力する。よってこれらパルスジェネレー
タ28R,28S,28Tの出力で無効電力補償装置11のサイリス
タスイッチをオン・オフ制御することにより、電流実際
値は電流目標値どおりとなる。すなわちiR2≒iR2 *,iS2
≒iS2 *,iT2≒iT2 *が実現できる。
値iR2,iS2,iT2を上述の電流目標値に一致させるため
に、加算器26R,26S,27Tにおいて両者の偏差を演算し、
この演算結果を電流調節器27R,27S,27Tへ入力させる
と、これらの電流調節器27R,27S,27Tはそれぞれの入力
偏差を零にする制御信号を次段のパルスジェネレータ28
R,28S,28Tへ出力する。よってこれらパルスジェネレー
タ28R,28S,28Tの出力で無効電力補償装置11のサイリス
タスイッチをオン・オフ制御することにより、電流実際
値は電流目標値どおりとなる。すなわちiR2≒iR2 *,iS2
≒iS2 *,iT2≒iT2 *が実現できる。
交流電源１から母線２へ流れる各相の系統電流をそれ
ぞれiR3,iS3,iT3とすると、 となって無効電力は完全に補償され、かつ交流系統には
３相が平衡した有効電力成分の電流だけが流れることに
なる。
ぞれiR3,iS3,iT3とすると、 となって無効電力は完全に補償され、かつ交流系統には
３相が平衡した有効電力成分の電流だけが流れることに
なる。
第３図は第２図に示す第１実施例回路の各部の動作を
あらわしたタイムチャートであって、横軸は電流角速度
ωであらわしているが、第３図（イ）は母線２の各相電
圧波形を、第３図（ロ）は変動負荷３に流れる各相の波
形を、第３図（ハ）は変動負荷３の有効電力を、第３図
（ニ）は各相の基準正弦波形と有効電力成分の電流波形
を、第３図（ホ）は各相の電流目標値の波形を、第３図
（ヘ）は各相の系統電流の波形を、それぞれがあらわし
ている。
あらわしたタイムチャートであって、横軸は電流角速度
ωであらわしているが、第３図（イ）は母線２の各相電
圧波形を、第３図（ロ）は変動負荷３に流れる各相の波
形を、第３図（ハ）は変動負荷３の有効電力を、第３図
（ニ）は各相の基準正弦波形と有効電力成分の電流波形
を、第３図（ホ）は各相の電流目標値の波形を、第３図
（ヘ）は各相の系統電流の波形を、それぞれがあらわし
ている。
第４図は本発明における無効電力補償装置の制御回路
の第２実施例を示したブロック図であるが、この第４図
における掛算器21R,21S,21Tと、加算器22と、掛算器24
R,24S,24Tと、加算器25R,25S,25T,26R,26S,26Tと、電流
調節器27R,27S,27Tならびにパルスジェネレータ28R,28
S,28Tは第２図において既述の第１実施例回路のもの
と、その名称・用途・機能は同じであるから、これらの
説明は省略する。
の第２実施例を示したブロック図であるが、この第４図
における掛算器21R,21S,21Tと、加算器22と、掛算器24
R,24S,24Tと、加算器25R,25S,25T,26R,26S,26Tと、電流
調節器27R,27S,27Tならびにパルスジェネレータ28R,28
S,28Tは第２図において既述の第１実施例回路のもの
と、その名称・用途・機能は同じであるから、これらの
説明は省略する。
この第４図に示す第２実施例回路では、ローパスフイ
ルタ23によって３相有効電力平均値P*を求める代わり
に、加算器22で得られた有効電力Ｐの値を積分器31R,31
S,31Tにより１サイクルあるいは半サイクルなどの所定
期間積分演算を行い、その演算最終値をサンプルホール
ド回路32R,32S,32Tにおいてサンプリングさせることに
より平均値演算を行って、各相ごとの有効電力平均値P*
R,P* S,P* Ｔを得るようにしているのであって、これ以降
の動作は第１実施例回路の場合と同じである。
ルタ23によって３相有効電力平均値P*を求める代わり
に、加算器22で得られた有効電力Ｐの値を積分器31R,31
S,31Tにより１サイクルあるいは半サイクルなどの所定
期間積分演算を行い、その演算最終値をサンプルホール
ド回路32R,32S,32Tにおいてサンプリングさせることに
より平均値演算を行って、各相ごとの有効電力平均値P*
R,P* S,P* Ｔを得るようにしているのであって、これ以降
の動作は第１実施例回路の場合と同じである。
この発明によれば、変動の大なる負荷が接続されてい
る交流系統に、自励式の無効電力補償装置を接続し、こ
の変動負荷の有効電力の各相平均値と基準正弦波形との
乗算により得られる各相の有効電力成分の電流瞬時値
と、負荷電流瞬時値との差分を演算し、この差分演算結
果を前記無効電力補償装置に流れる電流の目標値にし、
この無効電力補償装置に流れる電流実際値がこの電流目
標値と一致するような制御を行わせるようにしているの
で、電流波形に歪みを生じても誤差を生じることなく、
高精度で無効電力の補償を行うので、当該交流系統の電
圧変動を抑制できる効果を発揮するとともに、各相ごと
の有効電力に不平衡を生じるのを防止できる効果も合わ
せて有する。
る交流系統に、自励式の無効電力補償装置を接続し、こ
の変動負荷の有効電力の各相平均値と基準正弦波形との
乗算により得られる各相の有効電力成分の電流瞬時値
と、負荷電流瞬時値との差分を演算し、この差分演算結
果を前記無効電力補償装置に流れる電流の目標値にし、
この無効電力補償装置に流れる電流実際値がこの電流目
標値と一致するような制御を行わせるようにしているの
で、電流波形に歪みを生じても誤差を生じることなく、
高精度で無効電力の補償を行うので、当該交流系統の電
圧変動を抑制できる効果を発揮するとともに、各相ごと
の有効電力に不平衡を生じるのを防止できる効果も合わ
せて有する。
第１図は本発明の原理を示した単線結線図、第２図は本
発明における無効電力補償装置の制御回路の第１実施例
を示したブロック図、第３図は第２図に示す第１実施例
回路の各部の動作をあらわしたダイヤグラム、第４図は
本発明における無効電力補償装置の制御回路の第２実施
例を示したブロック図であり、第５図は交流系統の無効
電力を補償する従来例を示した単線結線図である。 １……交流電源、２……母線、３……変動負荷、4,13…
…変流器、５……計器用変圧器、6,11……無効電力補償
装置、7,12……制御回路、21R,21S,21T,24R,24S,24T…
…掛算器、22,25R,25S,25T,26R,26S,26T……加算器、23
……ローパスフイルタ、27R,27S,27T……電流調節器、2
8R,28S,28T……パルスジェネレータ、31R,31S,31T……
積分器、32R,32S,32T……サンプルホールド回路。
発明における無効電力補償装置の制御回路の第１実施例
を示したブロック図、第３図は第２図に示す第１実施例
回路の各部の動作をあらわしたダイヤグラム、第４図は
本発明における無効電力補償装置の制御回路の第２実施
例を示したブロック図であり、第５図は交流系統の無効
電力を補償する従来例を示した単線結線図である。 １……交流電源、２……母線、３……変動負荷、4,13…
…変流器、５……計器用変圧器、6,11……無効電力補償
装置、7,12……制御回路、21R,21S,21T,24R,24S,24T…
…掛算器、22,25R,25S,25T,26R,26S,26T……加算器、23
……ローパスフイルタ、27R,27S,27T……電流調節器、2
8R,28S,28T……パルスジェネレータ、31R,31S,31T……
積分器、32R,32S,32T……サンプルホールド回路。
Claims (1)
- 【請求項１】交流系統に接続された負荷の変動に対応し
て生じる無効電力を自励式無効電力補償手段により補償
することで、この交流系統の電圧変動を抑制している、
無効電力補償装置の制御方式において、 前記交流系統各相の電圧の瞬時値および各相の負荷電流
の瞬時値とを乗算し、該各相の乗算結果の和から、前記
負荷の平均有効電力を求め、 該平均有効電力と各相ごとの基準正弦波形との乗算によ
り得られる各相ごとの有効電力成分の電流波形と、前記
負荷電流瞬時値との差分演算により得られる波形を前記
無効電力補償装置の電流目標値とし、 この無効電力補償装置に流れる電流実際値を前記の電流
目標値に一致させる制御を各相ごとに行わせることを特
徴とする無効電力補償装置の制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62312569A JPH0833784B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 無効電力補償装置の制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62312569A JPH0833784B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 無効電力補償装置の制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01152518A JPH01152518A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0833784B2 true JPH0833784B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=18030797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62312569A Expired - Lifetime JPH0833784B2 (ja) | 1987-12-10 | 1987-12-10 | 無効電力補償装置の制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0833784B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0418615A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-22 | Fuji Electric Co Ltd | 無効電力補償装置の製御方法 |
| EP4420209A1 (en) * | 2021-10-19 | 2024-08-28 | Abb Schweiz Ag | Stabilizing electrical power in an electrical grid |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62125416A (ja) * | 1985-11-26 | 1987-06-06 | Res Dev Corp Of Japan | 瞬時無効および有効電力補償装置 |
-
1987
- 1987-12-10 JP JP62312569A patent/JPH0833784B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01152518A (ja) | 1989-06-15 |
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