JPS5858834A - 静止型無効電力補償装置 - Google Patents

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】 発明の背景 発明の分野 この発明は、一般に静止型無効電力補償装置（ｇθｎθ
ｒａｔｏｒ）、特にその誤動作時に交流回路網から静止
型無効電力補償装置を、過渡状態を生じること無く切り
離すための補助停止（ｓ−朗ｏｒｎ）点弧パルス発生器
を有する静止型無効電力補償装置に関するものである。

先行技術の説明 過渡免除停止性能を確保するためには、無効電力補償装
置の停止中サイリスタで位相制御されるインダクタに全
インダクタ電流が常に維持されなければならない。現存
の無効電力補償装置では、位相制御パルスの点弧瞬間は
数段の電力系統電圧から導出される。最初をこ、変圧器
は入力信号を位相ロック型同期タイミング回路へ供給す
る。この同期タイミング回路はサイリスタ位相角制御回
路のために必要な情報を提供する。最後に１位相制御は
必要な全電流位相制御点弧パルスの点弧瞬間を決定する
。得られた位相制御パルスは位相制御回路から発光ダイ
オード・ドライブ兼保護回路へ伝送される。位相制御パ
ルスを受ける時に、位相制御されるインダクタの高圧サ
イリスタ・アレイ中の光結合された点弧回路をターン・
オンする光パルスをＬＥＤドライブ回路が発生する。全
インダクタ電流を上手く得るために、上述した全ての回
路は動作しなければならない。静止型無効電力補償装置
の供給者奢よび使用者の両方にとって主な関心の１つは
、装置の長い寿命と信頼できる動作とを保証することで
ある。若干の場合、無効電力補償装置の内部故障による
停止は、系統全体を停止させる必要があるかもしれない
。過渡免除停止技術の一例は米国特許第ＳＯダ７０？７
号に見い出される。

無効電力補償装置の電力回路は、基本的には、固定コン
デンサ・バンクおよびサイリスタで制御されるインダク
タ・バンクから成る。コンデンサ・バンクおよびインダ
クタ・バンクが両方共交流電源の両端間に接続される時
に、コンデンサ電流とインダクタ電流は互に打ち消し合
うので結合されたバンクへ供給された電力線電流は実際
には零になる。この零電流は、無効電力補償装置の正常
な停止中主回路しゃ断器によって簡単で過渡状態の無い
態様でしゃ断されることができる。停止中の任意の時点
基こおいてサイリスタで制御されるインダクタが不動作
状態にあるならば、主回路しゃ断器は過電圧のせいでコ
ンデンサをひどく破損させるアークを抑制する可能性を
もって容量性放電々流をしゃ断しなければならない。主
回路しゃ断器が開いてコンデンサ・バンクを消勢する時
に、主回路しゃ断器の両端間の初期電圧は零である。系
統電圧が極性反転した半サイクル後にかつコンデンサ電
圧が主回路しゃ断器の開き始めと同じ状ｍ＋こまだある
時に、主回路しゃ断器の両端間の電圧は一倍になる。も
し主回路しゃ断器がこの一倍電圧に再び出合うならば、
大きい振動電流が流れる。この電流は電圧が一倍になっ
ているので大会い。

発明の要約 無効電力補償装置の制御回路が故障した場合に、上述し
た過渡免除停止のために最大インダクタ電流となるゲー
ト・パルスを維持する補助停止点弧パルス発生器がこの
発明によって提案された。所望の補助バックアップ点弧
機能を、施するために、サイリスタ・アレイへ送られる
ゲート・パルスはバックアップ制御回路によって連続的
に監視される。もし喪失パルスが検出されるならば、最
大電流要請が行なわれ、交流回路網から無効電力補償装
置を切り離す時に容量性放電々流を制限するのく必要な
全インダクタ電流用ゲート・パルスを発生させる。補助
バックアップ点弧回路の信頼性を増すために、サイリス
タ・アレイの点弧のために充分な点弧エネルギーが入手
できることを示す最少の検知回路を使用することによっ
て停止パルスが導出される。

望ましい実施例の説明 第１図はこの発明の静止盤無効電力補償装置を示す。図
面にはｌ相しか示さないが、この図面は多相系統のＪ相
全部を代表する。交流回路網のｌ相の両端間に接続され
たコンデンサ・パンクＣと高調波フィルタＬが図示され
ている。補償用インダクタＬｓは逆並列のサイリスタ・
アレイＴＨＲによって交ｒ！ｆ、ｉｍ路網へ接続されて
いる。交流回路網の状態を連続的に監視してその状態を
表わす制御信号ＶＯＭを供給するための電圧／電流測定
回路１０が、これもまた交流回路網の両端間に接続され
てい墨。制＃信号ＶＯＭは同期タイミング回路／／へ供
給される。この同期タイミング回路／ｌの主な機能は、
補償用インダクタすなわちサイリスタで制御されるイン
ダクタＬｓが交ｆｔ＠路網電圧と同期して作動されるこ
とを確保するために適当なタイミング波を供給すること
である。この同期タイミング回路／ｌは、米国特許第４
デデレｉｉ７号明細書に記載されたものと同じであって
良い。

電圧／電流測定回路ＩＯからの制御信号ＶＯＭは無効電
力デマンド制御回路／コへも入力される。

この無効電力デマンド制御回路ｌコは制御信号ＶＯＭに
含まれた電圧情報および１１！流情報を分析して誘導性
電流の量を決定する。この誘導性電流は、交流回路網を
補償してその電圧変動を特定の限界内に保つように切り
換えられなければならない。誘導性電流の全ての切り換
えが交訛回路網電圧と確実に同期するようにするために
、同期タイミング回路／／から無効電力デマンド制御回
路／コへは信号ＳＴＯも入力される。無効電力デマンド
制御回路／２からの信号ＶＤＯは、後でもつと詳しく説
明する補助停止制御回路／３へ入力される。この補助停
止制御（ロ）路１３にこの発明の原理が組み込まれる。

補助停止制御回路／Ｊの出力信号ム８０はＬＥＤドライ
ブ・モジュール／４Ｌへ入力される。このＬＥＤドライ
ブ・モジュルＩＱは、一連のＩＤ　（発光ダイオード）
をターン・オンさせるのに充分な値までパルスを増幅す
る。上述したＬＥＤは、高圧サイリスタ・アレイの光感
応型ゲート点弧回路ＦＯＯ／！ｒへ光結合される。ＬＥ
Ｄドライブ・モジュールから信号を受ける時にサイリス
タが点弧されて交流回路網を補償するのに必要な所定量
の誘導性電流を流すように、ＦＣＣＩ！ｒ内に充分なエ
ネルギーが貯えられなければならない。しかしながら、
ｙｃ。

１５から点弧パルスを発生させる前に、電圧基準切り換
え回路／７は、サイリスタ・アレイのために使用できる
エネルギー量（ｗｏｅに貯えた）を監視しかつこのエネ
ルギーがサイリスタの瞬時点弧を確実にするのに充分で
あることを示す信号を補助停止制御回路１３および１．
］ＣＤドライブ・モジュール／４１へ供給する。主回路
しゃ断器ＭＯＢは、静止盤無効電力補償装置を交流回路
網へ接続するために設けられている。

第二図は、補助停止制御回路１３の基本的なブロック図
を示す。電圧基準切り換え回路１７からの入力は正と負
の使用可能入力から成り、これらは図示のような切り換
え電圧点弧使用可能インターフェイス／ｌへ供給される
。正、負の使用可能入力はそれぞれ正、負の系統電圧ピ
ークでサイリスタの点弧を可能にする。正、負の系統電
圧ピークに相当する入力はそれぞれ正、負の点弧可能回
路へ供給される１、これらの点弧可能回路は、＠々のＦ
ＯＣが系統電圧から充電されること、およびｙａｃがそ
れぞれのサイリスタ・アレイ中の各サイリスタの同時タ
ーン・オンの用意をと＼のえることを確認する。ＦＣＣ
が充電されたことが一度確認されると、“点弧角“で表
わされた点弧瞬間（これは、サイリスタで制御されるイ
ンダクタの両端間の各電圧ピークから測定される。）は
、既知の逆方向非線型点弧角／基本インダクタ電流の機
能に応じて選ばれなければならない。全インダクタ電流
（各半サイクル毎の導通角φ＝ｔｔｏ０）を得るために
、点弧パルスは理想的にはα−００すなわち線間電圧の
丁度ピークで発生されるべきである。一般に、定常状態
では、点弧パルスは電圧ピーク取部に発生されるべきで
ない。その理由は、既に導通しているサイリスタが点弧
される時には何の効果も無いからである。そのような早
目の点弧パルスとは無関係に、導通中のサイリスタは次
のインダクタ′＃ｔｓ零交差後に従前通リターン・オフ
する。しかしながら電圧ピーク以前の点弧で特定のイン
ダクタ電流が流れる時には、過渡状態がある。もしサイ
リスタで制御されるインダクタが全電流（零電流を含む
）よりも小さい電流で動作するならば、サイリスタは電
圧ピーク取部に既にターン・オフされる。サイリスタが
導通していない時には点弧パルスが導通を開始させるの
で、この場合のサイリスタは電圧ピーク以前にターン・
オンされることができる。正または負のピーク以前にタ
ーン・オンされたかどうかによって、得られるインダク
タ電流はそれぞれ正または負の直流分を伝える。

各サイリスタ電圧は、電圧基準切り換え回路１７例えば
第３図に示したような差動高圧減衰器および差動補幅器
によって監視される。−個の比較器は、正の使用可能お
よび負の使用可能と衆示された使用可能レベルを基準と
する。使用可能レベルは公称線間電圧の約ＳＯチに設定
される。サイリスタ電圧が使用可能基準値を超える特番
こ、比較器は＠使用可能になった”信号をそれぞれの停
止入力へ伝送する。正、負の使用可能信号ＥＭＯＮはそ
れぞれ正と負の点弧回路充電検出＠１１と２０（第１図
）への入力である。

これらの点弧回路充電検出器は、後述する成る遅延後に
、ＫＮＯＮ信号によってラッチ・オンされる。ラッチさ
れた点弧回路充電検出器は１点弧回路が充電されている
ことを示したそれぞれのＦＯＯ信号を供給する。同様に
、サイリスタ電圧の零交差は、小さな値の正の零電圧基
準、負の零電圧基準（零交差検出器ＺＯＩ））を基準と
する他の２個の電圧比較器によって導出される。

サイリスタ電圧がＺＣＤ信号によって示されたように零
になる時にはいつでも、と＼に提案した自動対称点弧は
再トリガ可能な単安定回路ＲＭをトリガすることによっ
て貴トリガ可能な制御回路コ／中で達成される。再トリ
ガ可能な単安定回路ＲＭは、パルス幅π−Δαの点弧遅
延信号ＦＤＣを発生する。なお、Ｋは半サイクルに等し
く、そしてΔαはインダクタ電流の残りの直流分に比例
する。従って、Δαは安全で一＆寿命の回路設計のため
にはできるだけ小さくすべきである。正および負のチャ
ネルの各々に示したように、ＦＣＯ信号は点弧遅延信号
ＦＤＯによってゲートされる。

第１図に示したように、ｙｃｃ信号の全電流点弧パルス
への伝送はＦＤＣのセット時間中禁止（遅延）された。

他方、ＩＰＤＣタイムアウト時かつｙｃｃが真である時
に、自動対称点弧パルスが発生される。

上述した原理に基づき、正常状態では、補助停止制御回
路１３が全インダクタ電流モードにある。α被制御パル
スが無効電力デマンド制御回路ｌコから送られる時に、
正、負のサイリスタ点弧信号はそれぞれ正、負の喪失パ
ルス監視用単安定回路コ３，２亭で検出される。α被制
御パルスは、これらの単安定回路によって作動された全
電流／待機切り換え論理ゲートを通して基本全電流パル
スを無効にする。補助停止制御回路７．７は、待機モー
ドにある時に、点弧回路ＦＯＯが充電されていることを
示す正の点弧使用可能回路への正の使用可能入力を使用
禁止にすることによって点弧パルスの供給を停止する。

待機状態への切り換えによって全電流点弧パルスの短絡
による小さい点弧パルスを防止するために、正、負のパ
ルス幅タイマ、２ｊ、２＆は補助停止制御回路１３が一
定長さの非しゃ断点弧パルスを供給するのに用いられる
。パルス幅タイマコｊ、コロにはそれぞれ適当な正、負
のパルス増幅器コク、−Ｓおよび正、負の故障アインレ
ータコデ、３０が続き、故障アイソレータは補助停止制
御回路１３が故障した場合にα制御パルスを出させる。

再び第一図を参照すれば、外部ゲート・パルス抑制信号
ＧＰ８は、停止中のコンデンサ・バンクとフィルタ・バ
ンクの自己発振を終らせるために、主回路しゃ断器ＭＣ
１Ｂが開いた後停止用ゲ−１・・パノ□レスを禁止する
。一般に、サイリスタ・アレイの点弧は所定値よりも下
がる前に終らされなければならない。サイリスタ・アレ
イ中の光結合された個々のサイリスタ点弧回路へ必要な
点弧エネルギーを供給するには、サイリスタ・アレイの
両端間に約ＳＯチの電圧が必要である。点弧回路自体は
サイリスタ・アレイの両端間の系統電圧から規定のエネ
ルギ・−を得る。

ゲート・パルス抑制信号ＧＰ８　Ｇよ、全電流点弧パル
スを停止するために補助停止制御回路へ伝送されなけれ
ばならない。冗長使用可能打ち消し制御回路、？／によ
ってリセットされる点弧回路充電検出器を動作させるこ
とにより、ＧＰ８信号が実行される。

サイリスタ・アレイが点弧される時にはいつでも、サイ
リスタ・アレイ中のそれぞれの局部点弧回路がそのエネ
ルギニを失う。従って、ＦＯＯを点弧した後に、ラッチ
は点弧した信号或はＺＣＤの“サイリスタ電圧が零であ
る”レベルによってリセットされなければならない。点
弧した信号或はｚＣＤによるリセットは　ＺＯＤ信号或
は再トリガ可能制御ＲＭの故障時に冗長度を与える。

外部最大１を流要請信号インターフェイス３２が第１図
に示されている。停止中この外部最大電流ｌ！晴信号Ｍ
ＯＲは、喪失パルス監視用単安定回路をリセットするこ
とによってα制御パルスを無効にする。停止パルスの発
生は、α制御パルスの存在とは無関係に働かされる。

外部最大電流要請または外部ゲート・パルス抑制によっ
て無効とされないならば、サイリスタ電圧レベル・セン
サだけに基づいた全インダクタ電流位相制御パルス詔よ
び適当な固定時間遅れを与える新規な補助過渡免除停止
点弧パルス発生器がこの発明によって提供されたことが
容易に理解できる。この補助停止手段は主回路しゃ断器
ＭＯＢを大体零電流で開かせ、従って回路しゃ断器に電
流が再び流れる可能性を防止する。

特定の実施例を図示して説明したが、これは−例にすぎ
ず、この発明の精神および範囲から逸脱しない限り当業
者は種々変更したり変型したりすることが容易に理解で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を組み込んだ靜止蓋無効電力補
償装置を示すブロック図、第１図はこの発明の原理を組
み込んだ補助停止点弧パルス発生器のための基本回路の
ブロック図、第３図は再トリガ可能な制御回路２１およ
び電圧基準切り換え回路の詳しい（９）略図である。 ０はコンデンサ・バンク、Ｌは高調波フィルタ、１０は
電圧／電流測定回路、／Ｊは無効電力デマンド制御回路
、／Ｊは補助停止制御回路、Ｔｌ（Ｒはサイリスタ・′
アレイ、Ｌｓはサイリスタで制御されるインダクタ、ｌ
デとコＯは喪失パルス監視用単安定回路、ｌりは電圧基
準切り換え回路、コｌは再トリガ可能な制御回路である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　交流回路網へ接続するために配置゛された容量性電
   流手段と、 前記交流回路網へ接続され、その容量性電流の必要条件
   を監視するための監視手段と、前記容量性電流手段およ
   び前記監視手段へ接続され、前記交流回路網の無効必要
   条件に応答して前記交流回路網へ前記容量性電流手段を
   接続させるための制御手段と、 前記容量性電流手段を前記交流回路網へ接続するための
   スイッチング手段と、 前記監視手段または前記制御手段が故障した場合に、過
   渡状態を改めさせること無く前記スイッチング手段をし
   て前記交流回路網から前記容量性電流手段を切り離させ
   るために配置された補助過渡免除停止手段と。 この補助過渡免除停止手段の動作に由来し得る過渡状態
   を抑制するためのサージ抑制手段と、 を備えた静止型無効電力補償装置。 ２　補助過渡免除停止手段は、交流回路網中の容量性電
   流手段を打ち消すのにサイリスタで制御される誘導性電
   流手段を挿入するために点弧角αを測定するように配置
   された補助点弧回路から一般に構成され、前記点弧角α
   は前記サイリスタで制御される誘導性電流手段の両端間
   の電圧の関数として測定され、前記補助点弧回路は、前
   記交流回路網中の容量性電流手段を制御する制御手段の
   制御信号を監視して前記制御手段が故障した場合に齢記
   補助点弧回路を作動させるために配置された正および負
   のパルス監視手段を更に含む特許請求の範囲第１項記載
   の静止型無効電力補償装置０ ３　サージ抑制手段は、一般に、一定パルス幅π−△α
   （たゾし、Δαはスイッチング時の過渡状態を最少にす
   るのに必要な点弧角遅れを表わす。）の出力信号を有す
   る点弧角遅延制御器から成る特許請求の範囲第コ項記載
   の静止型無効電力補償装置。