JPS60196825A - 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】 〔技術分野〕 本発明は変動負荷に対し、高インピーダンス変圧器と前
記高インピーダンス変圧器の通電制御を行う逆並列接続
サイリスクスイッチよりなる無効電力補償装置の前記高
インピーダンス変圧器の偏磁防止に係わる。

〔在来技術と問題点１ 無効電力補償装置として、逆並列接続サイリスタスイッ
チと直列に接続される高インピーダンス変圧器は、サイ
リスクスイッチの位相制御により、その２次側電流を高
速に制御するため、時として偏磁現象が発生する。

ここにまず、第１図ほかによシ、従来のこの種無効電力
補償装置および発生する偏磁現象を説明する。

第１図（イ）において、ｌは無限大母線、２は電源イン
ピーダンス、８は母線を示す。この母線８に、例えばア
ーク炉のような遅れ電流の変動負荷８が接続されるが、
これによる母線８の電圧変動を抑制するため、母線８に
高インピーダンス変圧器４と逆並列接続サイリスクスイ
ッチ５を直列に接続して補償回路を構成し、前記サイリ
スタスイッチ５の位相制御によって母線電圧変動を抑制
する。

６は母線電圧検出のためのＰＴであシ、７は変動負荷電
流検出のためＯＣＴであり、創出力はＱ（無効電力）検
出器９に入力され、無効電力値が演算される。このＱ検
出器９の出力信号によってパルス発生器ＩＯで所定位相
のパルスを作り、サイリスクスイッチ５の点弧極に入力
させて、高インピーダンス変圧器４０通電制御を行う。

なお図は一相分について示している。

高インピーダンス変圧器４は、その内部に訪導性リアク
タンスを持たせたものが一般的であるが、本明細書では
第１図（ロ）に示すように、４ａで示した変圧器４１ａ
１　リアクトル４２ａの直列回路を使用するものも高イ
ンピーダンス変圧器４の範＠に含める。

Ｑ検出器９により、高速度で負荷８の消費無効電力を検
出し、パルス発生器ｌＯを介してサイリスクスイッチ５
を制御することはすでに述べたとおりであるが、説明を
簡単にするため、第２図に示す単相回路で、動作の説明
をする。第１図との対応を取るため、各指示部分にはダ
ッシュが付されている。また第３図（イ）には無負荷時
、同（ロ）にはアンバランス時の電圧および電流波形を
示している。

変動負荷が無負荷のとき（ＩＬ＝０）、変圧器電流１□
１は第３図（イ）に示す正負等しい電流を流している。

次に変動負荷が第３図（ロ）に示すような正負アンバラ
ンス電流ｌ、を消費した場合に、変圧器電流’ＴＩはそ
れに対応してアンバランス電流が流れ、電源側電流Ｉｓ
を一定にすることになる。なお（ロ）図で斜線で示す部
分は偏磁電流を示す。

しかしながら、このような変圧器電流’ＴＩのアンバラ
ンス状態は第２図の変圧器４！ａ′に偏励磁をもたらし
、第３図（ロ）に示すように、偏磁電流分を含み、１次
側に大電流が流れることになり、前述のように、高イン
ピーダンス変圧器４の入力側に正負アンバランス電流が
流れる事により偏磁が生じ、変圧器４１８′にとっては
好ましくなかった。

〔発明の開示］ 以上説明の偏磁が極端になれば、変圧器−次側の過電流
により最悪では破損する事態も生じてくる０ 本発明は変動負荷に対応して補償電流を流し、母線電圧
の変動を抑制する補償回路の高インピーダンス変圧器の
一次側と二次側の電流を比較して偏磁電流を検出し、そ
れを打消すようにフィードバック制御し、前記高インピ
ーダンス変圧器の偏磁を抑制しながら、変動負荷に補償
ができる無効電力補償装置を提供するものである。

以下第４図に示す本発明の実施例および第５図に示す第
４図の部分回路０）、（ロ）、（ハ）および各部波形を
示す第６図（イ）〜（ホ）および第７図（イ）〜（ホ）
により本発明を説明する。

第４図において、第１図と同一部分は同一符号で示され
る。第１図と相違するところは、高インピーダンス変圧
器４の一次側の各相巻線［ＣＴＩＩが結合され、また高
インピーダンス変圧器４とサイリスクスイッチ５の直列
回路に、二次側電流を検出するＣＴｌ４が結合され、前
記ＣＴ１１およびＣＴ１４の出力は補正回路１２に入力
され、同時ｖｃＰＴ６よりの同期信号も補正回路１２に
入力され、前記補正回路１２の出力とＱ検出器９の出力
は加算器１３に入力され、この加算器１３の出力がパル
ス発生器１０に入力される。つまり、補正回路１２、加
算器１８、パルス発生器１０、サイリスクスイッチ５、
高インピーダンス変圧器４に結合しだＣＴＩＩによって
フィードバックループが構成され、変圧器４の一次側が
アンバランスになることを抑制するものである。

補正回路１２Ｉ′ｉ第５図（／ｆ）に示すように１２１
〜１２６により構成される。

ＣＴ】ｌおよび１４の出力ｊ’Ｔ＋および１′Ｔ２はシ
ャント抵抗１５により電圧に変換され、サンプルホール
ダ１２１　Ｋ入力される。両すンプルホールダ＋２１の
出力は加算器１２５に、正、負の型で入力し、その出力
ｖＩＴは調節器１２２に入力される。調節器１２２は、 但し、Ｋ１ニゲイン　Ｔ１：時定数 Ｓ　：　ｊ（Ａ） 調節器１２２の出力■。は極性切換器＋２３ＶＣ入力す
る。

一方、ＰＴ６より電圧Ｖが、コンパレータ１２４に入力
され、コンパレーク１２４け極性切換器１２３を半サイ
クル毎に切換える。極性切換器１２３の可動切換接点１
７は加算器１３と接続され、ＱＥを出力し、前記加算器
１３はＱ検出器９とも接続され、Ｑ６により補正した出
力をパルス発生器１０に送出する。

更に、ＰＩ３よりの電圧はタイミングノよルス発生器＋
２６に入力され、これより発するクイミングノぐルスＰ
はサンプルホールダ＋２１に入力される。サンプルホー
ルダ＋２１の構成は第５図（ハ）に示される。

前記ＣＴＩ＋、＋４　として通常ＯＣＴを使用した場合
、直流成分を伝送できない。これを第７図で説明すると
、第５図（イ）ＯＣＴＩ４の一次側（ｉ７２）で、（ロ
）図に示すようにアンバランス電流が流れるものとする
と、このとき−次側電流ｊＴｚ中の直流成分はカットさ
れ、ＣＴｌ４の２次側電流ｉ’Ｔ２では（ハ）図に示す
ようになる。そこで、タイミングノくルス発生器＋２６
により、第７図（イ）に示す線間電圧Ｙのピーク点で、
に）図に示すようなタイミングで、検出された二次側電
流ｉ′Ｔ２をサンプリングし、カットされたはずの１７
２直流成分（ＩＤｃ）を半サイクルごとにサンプルホー
ルドしていく。こうして検出されたＩＤＣで１′Ｔ２に
対して補正をかければ、今必要となるｊ　Ｔ２信号が検
出できる。（ホ）図はサンプルホールド１２１よりの出
力を示す。

（Ｔｌｌ側においても同様に一次側ｊＴ１信号が検出で
きる。

次に加算器＋２５よりの差出力ｖＩＴが調節器１２２に
入力され、あるゲインにい時定数１１をもって、かつＶ
ＩＴ中の交流分は十分に減衰されて、直流として検出さ
れ、ｖｏとなる。

ｖｏは極性切換器１２３によって、半サイクルごとにそ
の極性を切り換えられ、Ｑ、となり、Ｑ検出器９かもの
出力を補正することになる。

極性切換器＋２３およびコンパレータ１２４よりなる部
分は第５図（ロ）に示すような回路でおきかえてもよい
。何故ならば、Ｑｔは、ｖｏによって矩形波搬送波を振
幅変調したと同等であるため、矩形波変換器（コンパレ
ータ）１２４’によって信号Ｖと同相で、振幅一定の矩
形波を出力して搬送波とし、次の乗算器１２３′に信号
Ｘを入力する。次にＶ。を信号Ｙとして入力する。する
と乗算器■２３′の出力はＸ×Ｙで出力され、極性切換
器１２３と同じ信号Ｑεが得られる。

次に全体の動作を第６図により説明する。

まず（イ）図に示すように、二次側電流信号ｊ　７２か
の、■と半波ごとに小さく、■、■と次の半波ごとに太
きすぎるとき、つまりアンバランスがあったとき、信号
中に直流が含有されることになるが、電源周波数による
半波ごとのタイミングによって、その信号値はサンプル
ホールダ１２１によって検出され、同様に（ロ）図に示
すように、−次側電流信号ｔ　Ｔ１もこれを捉えること
ができ、（ハ）図に示す加算器＋２５よりの差信号ＶＩ
Ｔは調節器＋２２で交流分を除去し、直流の形でに）図
に示すようにＶ。はＶＩＴの直流分にあるゲインに、と
時定数Ｔ１をもってゆくりと変動する値で得られる。

次に極性切換器＋２ｆｌｌにより、（ホ）図のように半
サイクルごとにＶ。の極性を反転させられたＱ、となる
。

このＱ６は■、■の点弧角決定時には、その値を大きく
補正することになり、■、■はその逆となる。このこと
によって、絶えずＶＩＴ中の直流分が零となるように、
フィードバック制御される。Ｑ。

け、Ｑ検出器９中に含まれるアンバランス指令信号を打
ち消すように作′用するだけであって、フリッカの補償
効果には悪影響を及ぼさない。

なお第５図の装置においてＶＩＴを調節器１２２に入力
する前に、交流分を除去するフィルタ回路を介してもよ
いし、調整器１２２は一次遅れ系でなくてもよい。

〔効　果〕

以上説明したように、本発明によれば、補償装置として
使用される高インピーダンス変圧器に発生する偏磁現象
の抑制を、偏磁電流信号を検出して、これを通常の変動
負荷よりの無効電力信号に加えるという手法を取るだけ
、この偏磁電流信号の付加によって、本来の無効電力補
償の目的、つまりフリッカ−を防止するという目的をそ
仁ねること々く、高インピ−ダンス変圧器の偏磁を抑制
することができ、補償装置における不要な電力損失を防
止し、安定した運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）は高インピーダンス変圧器とサイリスクス
イッチを用いた変圧負荷に対する無効電力補償装置の概
略回路を示す。また同（ロ）は高インピーダンス変圧器
と同効な変圧器とりアクドルよりなるインピーダンス装
置を示す。 第２図は第１図←）を単相回路として示したものである
。 第３図（イ）、（ロ）は第２図回路における波形説明図
である。 第４図は本発明の実施例を示す。 第５図（イ）は第４図補正回路の詳細ブロック図であり
、同（ロ）Ｊｄ同（イ）の極性切換器のかわりに使用さ
れるＱ、検出器であり、同（ハ）は同（イ）のサンプル
ホールダ１２＋を示す。 第６図（イ）、（（ロ）、（ハ）、に）、（ホ）は第５
図（イ）のブロック図における各部動作の際の波形説明
図である。 第７図（イ）、（ロ）、（う、に）、（ホ）は第４図実
施例における各部動作の際の波形説明図である。 １・・・無限大母線、２・・・電源インピーダンス、３
・・・母線、４・・・高インピーダンス変圧器、５・・
・サイリスタスイッチ、６・・・ＰＴ、７・・・ＣＴ、
８・・・変動負荷、９・・・Ｑ検出器、１０・・・パル
ス発生器、Ｉ＋　、　＋４・・・ＣＴ、＋８・・・加算
器、１５・・・ソヤント抵抗、１６・・・アナロングス
イッチ、１７・・・切換接点。 Ｗｉ図 （イ） 片２図 Ｗ３図 （イ） 祈４図 Ｒ５図 Ｃ口）　（ハ） 芳６日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）変動負荷に対し、高インピーダンス変圧器と前記
   高インピーダンス変圧器の通電制御を行う逆並列接続さ
   れたサイリスクスイッチよりなる無効電力補償装置にお
   いて、前記サイリスクスイッチの通電制御を前記変動負
   荷よシ得られる無効電力信号に、前記高インピーダンス
   変圧器−次側電流信号と二次側電流信号をタイミングパ
   ルスによってサンプルホールドし、前記二つの電流信号
   を比較して検出される偏磁電流信号を前記高インピーダ
   ンス変圧器の偏磁を抑制するように加えて行うことを特
   徴とする無効電力補償装置。