JPH0834672B2 - 電力調相装置 - Google Patents
電力調相装置Info
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- JPH0834672B2 JPH0834672B2 JP60062257A JP6225785A JPH0834672B2 JP H0834672 B2 JPH0834672 B2 JP H0834672B2 JP 60062257 A JP60062257 A JP 60062257A JP 6225785 A JP6225785 A JP 6225785A JP H0834672 B2 JPH0834672 B2 JP H0834672B2
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Classifications
-
- 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
- Y02E40/30—Reactive power compensation
-
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- 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)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は系統から安定した電力を供給するための電力
調相装置に関するものである。
調相装置に関するものである。
B.発明の概要 第１の発明は、系統から安定した電力を供給するため
の電力調相装置において、 巻線形誘導電動機と同一構造の回転機を利用し、負荷
電流と系統電流指令値とにもとづいて、インバータを介
して回転機の２次電流を制御し、これにより１次側にて
高調波分を補償することによつて、 早い応答性で高調波を制御することができると共に、
不要な高調波を出すこともなく、しかもコストの低下を
図ることができるようにしたものである。
の電力調相装置において、 巻線形誘導電動機と同一構造の回転機を利用し、負荷
電流と系統電流指令値とにもとづいて、インバータを介
して回転機の２次電流を制御し、これにより１次側にて
高調波分を補償することによつて、 早い応答性で高調波を制御することができると共に、
不要な高調波を出すこともなく、しかもコストの低下を
図ることができるようにしたものである。
更に第２の発明は、上記発明に、回転機の回転軸にフ
ライホイールを連結するという構成を付加することによ
つて、上記の効果に加えて系統電圧の変動の抑制をも図
ろうとするものである。
ライホイールを連結するという構成を付加することによ
つて、上記の効果に加えて系統電圧の変動の抑制をも図
ろうとするものである。
C.従来の技術 電力系統の複雑化や長距離化に伴つて、安定した高品
質の電力供給を行うために中間調相設備の重要性が増し
てきている。このような中間調相設備としては、高調
波、無効電力、或いは系統じよう乱等に対応するために
種々の機器がある。
質の電力供給を行うために中間調相設備の重要性が増し
てきている。このような中間調相設備としては、高調
波、無効電力、或いは系統じよう乱等に対応するために
種々の機器がある。
第４図において、従来のフリツカ補償装置の代表的な
例を示す。図示の装置では、例えば負荷１に流れた遅れ
無効電力Q1が第５図に示すように変化したとすると、サ
イリスタTH1，TH2の位相制御によりリアクトルＬの電流
を調整して、Q1の変化を相殺するようにリアクトルＬに
よる遅れ無効電力QLを変化させている。一方コンデンサ
Ｃには第５図に示すように一定の進み無効電力QCが発生
する。フリツカ補償装置Ｆで発生する無効電力Q2はQL＋
QCであるから、第５図に示すように負荷１の無効電力Q1
を補償する大きさとなる。尚定常状態ではコンデンサＣ
とリアクトルＬとの無効電力を同じ大きさにして系統に
影響を与えないようにしている。
例を示す。図示の装置では、例えば負荷１に流れた遅れ
無効電力Q1が第５図に示すように変化したとすると、サ
イリスタTH1，TH2の位相制御によりリアクトルＬの電流
を調整して、Q1の変化を相殺するようにリアクトルＬに
よる遅れ無効電力QLを変化させている。一方コンデンサ
Ｃには第５図に示すように一定の進み無効電力QCが発生
する。フリツカ補償装置Ｆで発生する無効電力Q2はQL＋
QCであるから、第５図に示すように負荷１の無効電力Q1
を補償する大きさとなる。尚定常状態ではコンデンサＣ
とリアクトルＬとの無効電力を同じ大きさにして系統に
影響を与えないようにしている。
しかしながらこの装置には次のような欠点がある。
（１）常時予想される負荷の無効電力量の最大値をコン
デンサ及びリアクトルに流しておく必要があり、設備容
量が大きくなる。
デンサ及びリアクトルに流しておく必要があり、設備容
量が大きくなる。
（２）有効電力量の制御ができないため、有効電力の変
化にともなう系統じよう乱を補償することができない。
化にともなう系統じよう乱を補償することができない。
（３）サイリスタの位相制御であるため、それに伴う第
3,第５等の高調波電流が流れる。
3,第５等の高調波電流が流れる。
（４）半サイクル毎の位相制御であるため、半サイクル
内で追従するような早い応答性は得られない。
内で追従するような早い応答性は得られない。
また他の従来例として、第６図に示すように電流制御
形PWMインバータ２を用いて成る高調波抑制装置があ
り、この装置では、負荷１で発生した高調波を補償する
ようにインバータ２から系統へ電流を供給している。こ
の場合上述の（２），（３）の欠点は解消されるが、
（１），（２）の欠点はそのまま残り、特にインバータ
の価格がコンデンサやリアクトルに比べて割高であるた
め、高価なシステムとなつてしまう。
形PWMインバータ２を用いて成る高調波抑制装置があ
り、この装置では、負荷１で発生した高調波を補償する
ようにインバータ２から系統へ電流を供給している。こ
の場合上述の（２），（３）の欠点は解消されるが、
（１），（２）の欠点はそのまま残り、特にインバータ
の価格がコンデンサやリアクトルに比べて割高であるた
め、高価なシステムとなつてしまう。
D.発明が解決しようとする問題点 本発明はこのような事情のもとになされたものであ
り、早い応答性で高調波を抑制することができると共
に、不要な高調波を出すこともなく、その上有効電力の
急激な変動による系統電圧の変動を抑えることができ、
しかも安価な電力調相装置を提供することを目的とする
ものである。
り、早い応答性で高調波を抑制することができると共
に、不要な高調波を出すこともなく、その上有効電力の
急激な変動による系統電圧の変動を抑えることができ、
しかも安価な電力調相装置を提供することを目的とする
ものである。
E.問題点を解決するための手段及び原理 第１図は本発明を示す構成図であり、１は高調波を発
生する負荷である。３は巻線形誘導電動機と同一構造の
系統安定化用の回転機であり、負荷１に対して並列に１
次側が接続されている。４は制御回路であり、例えば負
荷電流の検出値iLと系統電流指令値i*とを突き合わせて
その偏差電流（iL−i*）を取り出す。５は座標変換回路
であり、前記偏差電流（iL−i*）＝i1 *と回転数検出器P
Sより得た回転機３の回転数検出値ωmとにもとづいて２
次電流の目標値i2 *を演算する。６はインバータであ
り、座標変換回路５よりの２次電流の目標値にもとづい
て回転機３の２次電流を制御する。７は有効電力補償用
のフライホイールであり、回転機３の回転軸に連結され
ている。
生する負荷である。３は巻線形誘導電動機と同一構造の
系統安定化用の回転機であり、負荷１に対して並列に１
次側が接続されている。４は制御回路であり、例えば負
荷電流の検出値iLと系統電流指令値i*とを突き合わせて
その偏差電流（iL−i*）を取り出す。５は座標変換回路
であり、前記偏差電流（iL−i*）＝i1 *と回転数検出器P
Sより得た回転機３の回転数検出値ωmとにもとづいて２
次電流の目標値i2 *を演算する。６はインバータであ
り、座標変換回路５よりの２次電流の目標値にもとづい
て回転機３の２次電流を制御する。７は有効電力補償用
のフライホイールであり、回転機３の回転軸に連結され
ている。
第１図においてｉやiL等は電流ベクトルであり、例え
ば系統電流ｉは、線電流の瞬時値をia,ib、icとする
と、 で示される。ここで回転機３の励磁電流を無視し、巻線
比を１と仮定すると、１次電流i1と２次電流i2との関係
は i1＝ｅｊωmtｉ2 で示される。ただしωｍは回転機３の角速度である。一
方座標変換回路５の入出力の関係を i1 *＝ｅｊωmti2 * とすることにより、インバータ６としてi2≒i2 *の関係
をもつたものを用いれば、 i1≒i1 * となり、i1 *によつて回転機３の入力電流を自由に制御
できる。従つて i1 *＝iL−i* としておくことによつて、負荷に関係なく系統電流を制
御できる。
ば系統電流ｉは、線電流の瞬時値をia,ib、icとする
と、 で示される。ここで回転機３の励磁電流を無視し、巻線
比を１と仮定すると、１次電流i1と２次電流i2との関係
は i1＝ｅｊωmtｉ2 で示される。ただしωｍは回転機３の角速度である。一
方座標変換回路５の入出力の関係を i1 *＝ｅｊωmti2 * とすることにより、インバータ６としてi2≒i2 *の関係
をもつたものを用いれば、 i1≒i1 * となり、i1 *によつて回転機３の入力電流を自由に制御
できる。従つて i1 *＝iL−i* としておくことによつて、負荷に関係なく系統電流を制
御できる。
また回転機３の１次側の電圧ベクトル及び２次側の電
圧ベクトルを夫々v1，v2とすると、回転機３に入力する
電力Ｗは、 Ｗ＝ｋ（v1×i1′＋v2×i2′）＝Ｐ＋jq となる。ただしダツシユ記号は共役、ｋは定数である。
この式では、P,qは夫々瞬時有効電力、瞬時無効電力を
示している。有効電力Ｐに関して定常的な値が出ると回
転機３に定常的なエネルギーが流入または放出されるこ
とになり、フライホイール７の回転角速度ωｍが変化す
る。そして負荷の急変動等により有効電力が変化して
も、その変化分はフライホイール７のエネルギーで吸収
し、電源に対する外乱が抑えられる。またωｍが同期急
速度付近の場合は、二次側の電圧v2も小さいので、イン
バータ６としては小さな容量のものでよい。
圧ベクトルを夫々v1，v2とすると、回転機３に入力する
電力Ｗは、 Ｗ＝ｋ（v1×i1′＋v2×i2′）＝Ｐ＋jq となる。ただしダツシユ記号は共役、ｋは定数である。
この式では、P,qは夫々瞬時有効電力、瞬時無効電力を
示している。有効電力Ｐに関して定常的な値が出ると回
転機３に定常的なエネルギーが流入または放出されるこ
とになり、フライホイール７の回転角速度ωｍが変化す
る。そして負荷の急変動等により有効電力が変化して
も、その変化分はフライホイール７のエネルギーで吸収
し、電源に対する外乱が抑えられる。またωｍが同期急
速度付近の場合は、二次側の電圧v2も小さいので、イン
バータ６としては小さな容量のものでよい。
G.実施例 本発明の実施例においては、例えば座標変換回路５
を、入力i1 *と出力i2 *とが次式の関係となるように構成
する。
を、入力i1 *と出力i2 *とが次式の関係となるように構成
する。
尚、U,V,Wの添字は夫々Ｕ相,V相,W相に対応する。そ
してインバータ６として、電流制御形PWMインバータを
用いる。
してインバータ６として、電流制御形PWMインバータを
用いる。
今負荷１から高調波が発生していて負荷電流に第２図
（イ）に示すように高調波が含まれているとする。この
とき回転機３の回転子は無負荷状態で回転している。先
ず制御回路４にて負荷電流の検出値iLと系統電流指令値
i*との偏差電流（iL−i*）が取り出されると共に、回転
数検出器PSにて回転機３の回転数が検出される。そして
前記偏差電流（iL−i*）と回転数検出値ωｍとにもとづ
いて、座標変換回路５にて回転機３の２次電流の目標値
i2 *が求められる。こうして得られた２次電流の目標値i
2 *に従つてインバータ６が動作し、これにより回転機３
の２次電流i2が目標値i2 *になるように制御される。こ
の結果回転機３の１次側には、第２図（ロ）に示すよう
に前記偏差電流の逆相の電流が補償電流として供給さ
れ、この電流により系統電流ｉのうちの高調波分が補償
される。従つて系統電流波形は正弦波に近づく。また負
荷１が過渡的に有効電力を取り込んで、第３図（イ）に
示すように時刻t0にて負荷電流が急激に変動したとす
る。このとき回転機３は、フライホイール７が設けられ
ているのでその慣性によりそのまま回転し続けるから発
電機として作用し、この結果第３図（ロ）に示すように
系統電流の変動分が回転機３の１次側に供給される。こ
うして負荷１が過渡的に取り込んだ有効電力は、フライ
ホイール７に蓄えられたエネルギーから放出されること
によつて補償される。従つて第３図（ハ）に示すように
系統電流は急激に変化しない。
（イ）に示すように高調波が含まれているとする。この
とき回転機３の回転子は無負荷状態で回転している。先
ず制御回路４にて負荷電流の検出値iLと系統電流指令値
i*との偏差電流（iL−i*）が取り出されると共に、回転
数検出器PSにて回転機３の回転数が検出される。そして
前記偏差電流（iL−i*）と回転数検出値ωｍとにもとづ
いて、座標変換回路５にて回転機３の２次電流の目標値
i2 *が求められる。こうして得られた２次電流の目標値i
2 *に従つてインバータ６が動作し、これにより回転機３
の２次電流i2が目標値i2 *になるように制御される。こ
の結果回転機３の１次側には、第２図（ロ）に示すよう
に前記偏差電流の逆相の電流が補償電流として供給さ
れ、この電流により系統電流ｉのうちの高調波分が補償
される。従つて系統電流波形は正弦波に近づく。また負
荷１が過渡的に有効電力を取り込んで、第３図（イ）に
示すように時刻t0にて負荷電流が急激に変動したとす
る。このとき回転機３は、フライホイール７が設けられ
ているのでその慣性によりそのまま回転し続けるから発
電機として作用し、この結果第３図（ロ）に示すように
系統電流の変動分が回転機３の１次側に供給される。こ
うして負荷１が過渡的に取り込んだ有効電力は、フライ
ホイール７に蓄えられたエネルギーから放出されること
によつて補償される。従つて第３図（ハ）に示すように
系統電流は急激に変化しない。
H.発明の効果 以上のように本発明によれば、系統安定化用の手段と
して誘導電動機と同一構造の回転機を利用し、負荷電流
と系統電流指令値とにもとづいて回転機の２次電流を制
御し、回転機の１次側にて高調波分を補償するようにし
ているから、早い応答性で高調波を抑制することができ
ると共に、従来のフリツカ補償装置のように不必要な高
調波を出すこともない。そして変換器容量について本発
明装置と第６図に示すPWMインバータにより構成された
従来の高周波抑制装置とを比較すると、正相分第７次高
調波0.2（P.U）まで補償する場合、本発明装置の容量は
従来のものの約1/5で済み、しかも誘導電動機は同容量
の半導体変換装置に比べて約1/3〜1/5の価格であること
から、本発明装置は従来装置に比べて相当安価なものと
なる。更に回転機にフライホイールを連結しているた
め、負荷が過渡的に有効電力を取り込んだ場合、フライ
ホイールに蓄えられたエネルギーが系統側に放出される
から、有効電力を回転機により補償することができ、有
効電力の急激な変動による系統電圧の変動を抑えること
ができる。
して誘導電動機と同一構造の回転機を利用し、負荷電流
と系統電流指令値とにもとづいて回転機の２次電流を制
御し、回転機の１次側にて高調波分を補償するようにし
ているから、早い応答性で高調波を抑制することができ
ると共に、従来のフリツカ補償装置のように不必要な高
調波を出すこともない。そして変換器容量について本発
明装置と第６図に示すPWMインバータにより構成された
従来の高周波抑制装置とを比較すると、正相分第７次高
調波0.2（P.U）まで補償する場合、本発明装置の容量は
従来のものの約1/5で済み、しかも誘導電動機は同容量
の半導体変換装置に比べて約1/3〜1/5の価格であること
から、本発明装置は従来装置に比べて相当安価なものと
なる。更に回転機にフライホイールを連結しているた
め、負荷が過渡的に有効電力を取り込んだ場合、フライ
ホイールに蓄えられたエネルギーが系統側に放出される
から、有効電力を回転機により補償することができ、有
効電力の急激な変動による系統電圧の変動を抑えること
ができる。
第１図は本発明装置を示す構成図、第２図は第１図に示
した装置における高調波抑制のシミユレーシヨンの電流
波形図、第３図は同装置の有効電力補償のシミユレーシ
ヨンの電流波形図、第４図は従来装置の例を示す構成
図、第５図は第４図の装置による高調波抑制機能を説明
する無効電力の波形図、第６図は従来装置の他の例を示
す構成図である。 １…負荷、３…系統安定化用の回転機、４…制御回路、
５…座標変換回路、６…インバータ、PS…回転数検出
器、７…フライホイール。
した装置における高調波抑制のシミユレーシヨンの電流
波形図、第３図は同装置の有効電力補償のシミユレーシ
ヨンの電流波形図、第４図は従来装置の例を示す構成
図、第５図は第４図の装置による高調波抑制機能を説明
する無効電力の波形図、第６図は従来装置の他の例を示
す構成図である。 １…負荷、３…系統安定化用の回転機、４…制御回路、
５…座標変換回路、６…インバータ、PS…回転数検出
器、７…フライホイール。
Claims (2)
- 【請求項１】負荷に対して並列に１次側が接続された巻
線形誘導電動機と同一構造の系統安定化用の回転機と、
負荷電流と系統電流指令値との偏差電流に基づいて前記
回転機の１次電流の目標値を得る制御回路と、この制御
回路により得られた１次電流の目標値と前記回転機の回
転数検出値とに基づいて２次電流の目標値を得る座標変
換回路と、この座標変換回路よりの２次電流の目標値に
基づいて前記回転機の２次電流を制御するインバータと
を有してなることを特徴とする電力調相装置。 - 【請求項２】負荷に対して並列に１次側が接続された巻
線形誘導電動機と同一構造の系統安定化用の回転機と、
負荷電流と系統電流指令値との偏差電流に基づいて前記
回転機の１次電流の目標値を得る制御回路と、この制御
回路により得られた１次電流の目標値と前記回転機の回
転数検出値とに基づいて２次電流の目標値を得る座標変
換回路と、この座標変換回路よりの２次電流の目標値に
基づいて前記回転機の２次電流を制御するインバータ
と、前記回転機の回転軸に連結された有効電力補償用の
フライホイールとを有して成ることを特徴とする電力調
相装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60062257A JPH0834672B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 電力調相装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60062257A JPH0834672B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 電力調相装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61221532A JPS61221532A (ja) | 1986-10-01 |
| JPH0834672B2 true JPH0834672B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=13194909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60062257A Expired - Lifetime JPH0834672B2 (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 電力調相装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834672B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54120632U (ja) * | 1978-02-13 | 1979-08-23 | ||
| JPS57199490A (en) * | 1981-05-30 | 1982-12-07 | Toshiba Corp | Controller for regenerative power of induction motor |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP60062257A patent/JPH0834672B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61221532A (ja) | 1986-10-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |