JPS6039181B2 - 無効電力検出方式 - Google Patents
無効電力検出方式Info
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- JPS6039181B2 JPS6039181B2 JP7871476A JP7871476A JPS6039181B2 JP S6039181 B2 JPS6039181 B2 JP S6039181B2 JP 7871476 A JP7871476 A JP 7871476A JP 7871476 A JP7871476 A JP 7871476A JP S6039181 B2 JPS6039181 B2 JP S6039181B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は無効電力検出方式に関する。
種々の電力機器において無効電力の検出は重要である。
一つの相の電源電圧（負荷電圧）の瞬時値および実効値
をそれぞれＯＲおよびＥで表わし、負荷電流の瞬時値お
よび実効値をそれぞれＩＲおよびＩＲで表わし、負荷電
流ＩＲが電源電圧ｅＲよりも位相角のだけ遅れているも
のとすると、ｅＲ：ノ２Ｅ Ｓｍ のｔ
・・イー｝ＩＲ＝ノ玄ＩＲ ＳＩＮ（のｔ−の）
…【２１であり、この相の無効電力ＱＲはＱＲニＥＩ
ＲＳＮの …【３｝で表わされる（
但し、のは角周波数、ｔは時間を表わす）。
をそれぞれＯＲおよびＥで表わし、負荷電流の瞬時値お
よび実効値をそれぞれＩＲおよびＩＲで表わし、負荷電
流ＩＲが電源電圧ｅＲよりも位相角のだけ遅れているも
のとすると、ｅＲ：ノ２Ｅ Ｓｍ のｔ
・・イー｝ＩＲ＝ノ玄ＩＲ ＳＩＮ（のｔ−の）
…【２１であり、この相の無効電力ＱＲはＱＲニＥＩ
ＲＳＮの …【３｝で表わされる（
但し、のは角周波数、ｔは時間を表わす）。
従来の無効電力検出方法として、上記式‘１｝で表わさ
れる電圧を竹／２移相器に通して該電圧より汀／２だけ
位相のずれた電圧ｅ′＝ノ２ＥＳ川（■ｔ−ｍ／２）を
得、これを上記式｛２｝で表わされる電流値と共に乗算
器に入力して、ｑ＝ｅ′×ｉＲ ニＥＩＲＳｍの一ＥＩＲＣ○６（２のｔ−汀／２−の）
．・・｛４）という出力を得、これをフィル夕に通して
式■の右辺第２項のりップル分を除去し式｛４｝の右辺
第１項のみを取出す方法が知られている。
れる電圧を竹／２移相器に通して該電圧より汀／２だけ
位相のずれた電圧ｅ′＝ノ２ＥＳ川（■ｔ−ｍ／２）を
得、これを上記式｛２｝で表わされる電流値と共に乗算
器に入力して、ｑ＝ｅ′×ｉＲ ニＥＩＲＳｍの一ＥＩＲＣ○６（２のｔ−汀／２−の）
．・・｛４）という出力を得、これをフィル夕に通して
式■の右辺第２項のりップル分を除去し式｛４｝の右辺
第１項のみを取出す方法が知られている。
この方法は、フィル夕によって検出遅れが生ぜしめられ
るので例えばァーク炉負荷のように急激な負荷変動が生
ずる場合追従できないという欠点がある。なお、３相対
称負荷の場合は各相の電圧の瞬時値を加算すればリップ
ル成分はなくなるが、一般の３相負荷（特にアーク炉負
荷）は非対称となるので３相負荷の場合でもフィル夕を
必要とし、結局、検出遅れは避けられない。本発明の目
的は、上述したような従来技術の欠点を除去し、検出遅
れがなくしかも波形歪の影響を受け！こくい無効電力検
出方式を提供することである。
るので例えばァーク炉負荷のように急激な負荷変動が生
ずる場合追従できないという欠点がある。なお、３相対
称負荷の場合は各相の電圧の瞬時値を加算すればリップ
ル成分はなくなるが、一般の３相負荷（特にアーク炉負
荷）は非対称となるので３相負荷の場合でもフィル夕を
必要とし、結局、検出遅れは避けられない。本発明の目
的は、上述したような従来技術の欠点を除去し、検出遅
れがなくしかも波形歪の影響を受け！こくい無効電力検
出方式を提供することである。
本発明は、無効電力ＱＲ＝ＥＩＲＳＩＮのをＥＳＩＮの
（またはＳＩＮの）とＩＲとに分けて別々に検出し、こ
れらの検出された値を乗算することにより無効電力の値
を求めることとし、かつ、ＥＳＩＮのおよびＩＲの検出
は予測検出法、すなわち、電圧Ｅ或いは電流ＩＲの正弦
波が２分の１サイクルを経てしまわない時間内にＥＳＩ
Ｎの（またはＳＩＮの）およびＩＲを代表しうる値を予
測的に得る方法によって行うようにしたものである。以
下図面を参照しながら本発明を説明する。
（またはＳＩＮの）とＩＲとに分けて別々に検出し、こ
れらの検出された値を乗算することにより無効電力の値
を求めることとし、かつ、ＥＳＩＮのおよびＩＲの検出
は予測検出法、すなわち、電圧Ｅ或いは電流ＩＲの正弦
波が２分の１サイクルを経てしまわない時間内にＥＳＩ
Ｎの（またはＳＩＮの）およびＩＲを代表しうる値を予
測的に得る方法によって行うようにしたものである。以
下図面を参照しながら本発明を説明する。
上述したように、本発明は無効電力ＱＲ＝ＥＩＲＳＩＮ
のをＥＳＩＮのとＩＲとに分けて別々に予測検出し、こ
れらの予測検出値の積として求めるものである。
のをＥＳＩＮのとＩＲとに分けて別々に予測検出し、こ
れらの予測検出値の積として求めるものである。
第１図は負荷電流の予測検出法の一例を図解するもので
、負荷電流波形が負から正或いは正から負に変わる雲通
過点Ｂから予め定めた時間Ｔの点まで負荷電流波形を積
分して得られる値が負荷電流の実効値ＩＲ或いはピーク
値ノ２１Ｒに比例することを利用する。
、負荷電流波形が負から正或いは正から負に変わる雲通
過点Ｂから予め定めた時間Ｔの点まで負荷電流波形を積
分して得られる値が負荷電流の実効値ＩＲ或いはピーク
値ノ２１Ｒに比例することを利用する。
すなわち、パ磯Ｔ（のｔ）＝ノ２１Ｒ
の
〔一ＣＯＳ（のｔ−の）〕２毛≦髪十のＴニノ２１Ｒ〈
１−Ｃ。
１−Ｃ。
６ のＴ）
であり、也Ｔが一定の場合、積分値はノ２１Ｒに比例す
る。
る。
また、電源電圧にＳＩＮのを秦算したもの、ＥＳＩＮの
、の検出法としては、例えば、第１図において、Ｂ点に
おける電源電圧の瞬時値をサンプル保持する方法をとる
ことができる。
、の検出法としては、例えば、第１図において、Ｂ点に
おける電源電圧の瞬時値をサンプル保持する方法をとる
ことができる。
別の方法として、例えば或る一定電圧を電源電圧波形の
零点通過点Ａから負荷電流の零点通過点Ｂまで積分した
値がの‘こ比例することを利用して位相差のを検出し、
それを正弦関数発生器に通してＳＩＮ◇の値を求め、こ
れに電源電圧の実効値Ｅを秦算してもよい。通常、得ら
れた最終検出信号は無効電力補償袋贋を制御するのに用
いられるが、この制御は検出信号に比例して行われるも
のであり、従って検出信号そのものは実際の値を表わす
必要はなく実際の値に比例する信号で充分であり、制御
が正しく行われるか否かは制御装置の比例常数の設定の
問題である。その理由で、実際上は、ＥＳｍのまで求め
なくとも、ＳＩＮのを求めれば充分である。第２図には
ＩＲの検出に上述したような予測検出法を用いＥＳ川の
の検出に上述したような瞬時値サンプリング保持法を用
いる回路構成のブロック図が示され、第３図には第２図
の回路の種々の点に現われる信号の時間図が示されてい
る。
零点通過点Ａから負荷電流の零点通過点Ｂまで積分した
値がの‘こ比例することを利用して位相差のを検出し、
それを正弦関数発生器に通してＳＩＮ◇の値を求め、こ
れに電源電圧の実効値Ｅを秦算してもよい。通常、得ら
れた最終検出信号は無効電力補償袋贋を制御するのに用
いられるが、この制御は検出信号に比例して行われるも
のであり、従って検出信号そのものは実際の値を表わす
必要はなく実際の値に比例する信号で充分であり、制御
が正しく行われるか否かは制御装置の比例常数の設定の
問題である。その理由で、実際上は、ＥＳｍのまで求め
なくとも、ＳＩＮのを求めれば充分である。第２図には
ＩＲの検出に上述したような予測検出法を用いＥＳ川の
の検出に上述したような瞬時値サンプリング保持法を用
いる回路構成のブロック図が示され、第３図には第２図
の回路の種々の点に現われる信号の時間図が示されてい
る。
例えば計器用変圧器ＰＴからなる軍圧取出手段、例えば
変流器ＣＴからなる鷺流取出手段、比較器ＣＰ（１）お
よびＣＰ（ロ）、論理回路ＬＯＧＩＣ、例えば単安定マ
ルチパイプレータＭＳからなる時間設定手段、積分器Ｉ
ＮＴ、サンプル保持回路ＳＨ、および乗算器ＭＵＬＴが
第２図に示されたように接続される。第３図に示されて
いるように、比較器ＣＰ（１）およびＣＰ（ロ）はそれ
ぞれ電圧ｅＲおよび電流ＩＲの極性判別信号を発生し、
論理回路ＬＯＧＩＣはこれらの極性判別信号に応じてサ
ィプル保持回路ＳＨおよび積分器川Ｔを制御する。
変流器ＣＴからなる鷺流取出手段、比較器ＣＰ（１）お
よびＣＰ（ロ）、論理回路ＬＯＧＩＣ、例えば単安定マ
ルチパイプレータＭＳからなる時間設定手段、積分器Ｉ
ＮＴ、サンプル保持回路ＳＨ、および乗算器ＭＵＬＴが
第２図に示されたように接続される。第３図に示されて
いるように、比較器ＣＰ（１）およびＣＰ（ロ）はそれ
ぞれ電圧ｅＲおよび電流ＩＲの極性判別信号を発生し、
論理回路ＬＯＧＩＣはこれらの極性判別信号に応じてサ
ィプル保持回路ＳＨおよび積分器川Ｔを制御する。
サンプル保持回路ＳＨは論理回路ＬＯＧＩＱこより第３
図の波形「ＬＯＧＩＣ−ＳＨ」に示されたように制御さ
れる。すなわち、電圧ｅが零を通過するたびに、その時
点Ａから電流ｉの零点通過点Ｂまでサンプルモードーこ
セットされ、この期間電圧ｅを追跡し、電流ｉが零点Ｂ
を通過する瞬間に保持モードに切換えられ、従って、保
持モードの期間中電流ｉの零点Ｂにおける瞬時値すなわ
ちノ２ＥＳＩＮのに比例した値を保持するように制御さ
れ、波形「ＳＨ」に示されたような出力を発生する。
図の波形「ＬＯＧＩＣ−ＳＨ」に示されたように制御さ
れる。すなわち、電圧ｅが零を通過するたびに、その時
点Ａから電流ｉの零点通過点Ｂまでサンプルモードーこ
セットされ、この期間電圧ｅを追跡し、電流ｉが零点Ｂ
を通過する瞬間に保持モードに切換えられ、従って、保
持モードの期間中電流ｉの零点Ｂにおける瞬時値すなわ
ちノ２ＥＳＩＮのに比例した値を保持するように制御さ
れ、波形「ＳＨ」に示されたような出力を発生する。
積分器ＩＮＴは論理回路ＬＯＧＩＣおよび単安定マルチ
パイプレータＭＳによって波形「ＬＯＧＩＣ−ｍＴ」で
示されたように制御される。
パイプレータＭＳによって波形「ＬＯＧＩＣ−ｍＴ」で
示されたように制御される。
すなわち、電流ｉが零点Ｂを通過するごとに、単安定マ
ルチパイプレータＭＳで定められる一定時間Ｔの間だけ
積分モード‘こセットされ、それ以外は保持モードにお
かれる。電圧波形の各半波の終了付近で積分器ＩＮＴを
次の積分に備えてリセツトするため、例えば波形「ＣＰ
Ｉ」を利用してリセツト信号「ＲＥＳＥＴ」が発生され
る。このようにして積分器州Ｔからは波形ｎＮＴ」に示
されたようなノ２１Ｒ（１一ＣＯＳ のＴ）の波高値を
有する信号が発生される。従って、乗算器ＭＵＬＴの出
力は波形「ＭＵＬＴ」で示されたようなＥＩＲＳｍのに
比例する波高値を有する信号が発生され、これは直接的
または別のサンプル保持回路を介して無効電力検出出力
として取出される。
ルチパイプレータＭＳで定められる一定時間Ｔの間だけ
積分モード‘こセットされ、それ以外は保持モードにお
かれる。電圧波形の各半波の終了付近で積分器ＩＮＴを
次の積分に備えてリセツトするため、例えば波形「ＣＰ
Ｉ」を利用してリセツト信号「ＲＥＳＥＴ」が発生され
る。このようにして積分器州Ｔからは波形ｎＮＴ」に示
されたようなノ２１Ｒ（１一ＣＯＳ のＴ）の波高値を
有する信号が発生される。従って、乗算器ＭＵＬＴの出
力は波形「ＭＵＬＴ」で示されたようなＥＩＲＳｍのに
比例する波高値を有する信号が発生され、これは直接的
または別のサンプル保持回路を介して無効電力検出出力
として取出される。
以上の説明から知られる通り、本発明は電流または電圧
の正弦波の２分の１サイクルというような極めて短い時
間内に無効電力を予測検出するので、例えば正弦波の半
波の前半において得られた無効電力の値を直ちに同じ半
波の後半において利用して無効電力補償装置を制御する
ことができ、検出遅れに基く悪影響を除去できる。
の正弦波の２分の１サイクルというような極めて短い時
間内に無効電力を予測検出するので、例えば正弦波の半
波の前半において得られた無効電力の値を直ちに同じ半
波の後半において利用して無効電力補償装置を制御する
ことができ、検出遅れに基く悪影響を除去できる。
例えば、第４図に示されたような構成で無効電力補償を
行う場合、本発明の如き予測検出を行うことにより遅れ
のない制御が可能である。第４図において、Ｑｓは系統
の無効電力、Ｑｃはコンデンサ８からなる固定進相無効
電力発生部の無効電力、Ｑ＾は負荷５の無効電力、Ｑｓ
Ｒはサィリスタ６およびィンダクタンス７からなる可変
遅相無効電力発生部の無効電力を表わし、また、１はＱ
＾予測検出器、２はＱｓＲの指令演算器、３はサィリス
タ点弧角調整器、４はパルス増幅器、５は負荷、６はサ
ィリス夕を示し、ＱＡ予測検出器１で得られた情報に基
きＱｓＲ指令演算器２が演算を行い、その演算値に従っ
てサィリスタ点弧角調整器３の信号を制御し、最終的に
はサィリスタ６の点弧角を制御して系統のＱｓを一定に
維持するものである。一般に、負荷電流の位相のの変動
範囲は０から汀／２までの範囲であり、補償装置のサィ
リスタ点弧範囲Ｑは汀／２からげまでの範囲であり、か
つのが大きいときはＱも大きくなる。従って、本発明方
式に従って負荷電流の半波（２分の１サイクル）の前半
の期間でその無効分を検出し、その半波の後半に対応す
るＱ；汀／２〜汀の間で補償装置のサィリスタを点弧し
補償すべき電流を流してやることにより半波毎の補償が
可能である。これは第５図に図解されている。簡単に説
明すれば、のが０〜ｍ／２の範囲内で変化することに第
２図の回路が応答してＱがｍ／２〜ｍの範囲内で変化し
、このＱの大きさに従ってサィリスタを流れる電流ｉｓ
Ｒの基本波無効分が変化してＱｓを一定に保つのである
。以上の説明から知られる通り、本発明は無効電力を負
荷電流の正弦波が２分の１サイクルを経てしまわないよ
うな時間内に検出するものである。
行う場合、本発明の如き予測検出を行うことにより遅れ
のない制御が可能である。第４図において、Ｑｓは系統
の無効電力、Ｑｃはコンデンサ８からなる固定進相無効
電力発生部の無効電力、Ｑ＾は負荷５の無効電力、Ｑｓ
Ｒはサィリスタ６およびィンダクタンス７からなる可変
遅相無効電力発生部の無効電力を表わし、また、１はＱ
＾予測検出器、２はＱｓＲの指令演算器、３はサィリス
タ点弧角調整器、４はパルス増幅器、５は負荷、６はサ
ィリス夕を示し、ＱＡ予測検出器１で得られた情報に基
きＱｓＲ指令演算器２が演算を行い、その演算値に従っ
てサィリスタ点弧角調整器３の信号を制御し、最終的に
はサィリスタ６の点弧角を制御して系統のＱｓを一定に
維持するものである。一般に、負荷電流の位相のの変動
範囲は０から汀／２までの範囲であり、補償装置のサィ
リスタ点弧範囲Ｑは汀／２からげまでの範囲であり、か
つのが大きいときはＱも大きくなる。従って、本発明方
式に従って負荷電流の半波（２分の１サイクル）の前半
の期間でその無効分を検出し、その半波の後半に対応す
るＱ；汀／２〜汀の間で補償装置のサィリスタを点弧し
補償すべき電流を流してやることにより半波毎の補償が
可能である。これは第５図に図解されている。簡単に説
明すれば、のが０〜ｍ／２の範囲内で変化することに第
２図の回路が応答してＱがｍ／２〜ｍの範囲内で変化し
、このＱの大きさに従ってサィリスタを流れる電流ｉｓ
Ｒの基本波無効分が変化してＱｓを一定に保つのである
。以上の説明から知られる通り、本発明は無効電力を負
荷電流の正弦波が２分の１サイクルを経てしまわないよ
うな時間内に検出するものである。
電流の予測検出については、例えば第１図の点Ｂから一
定時間後の電流瞬時値を検出するというような方法も考
えられるが、しかしこの方法によると例えばアーク炉の
如き負荷では電流の波形歪が著しく、誤差が大きくなっ
てしまう。これに対して、本発明では電流の積分値を用
いているので、高調波の影響が低減され、また、ノイズ
電流による誤動作も防止される。例えばｗＴ＝電気角３
６０ｏ／５＝電気角７が（５０日２のとき、Ｔニ４ｍｓ
）となるようにＴを選べば、負荷電流中の第５高調波の
影響を除去することができ（但し、Ｔをあまり大きく選
ぶと、点弧遅れのため半波内での補償ができなくなるの
で、実用上点弧遅れが問題とならない程度の適当な値に
選ぶ必要がある）、従って、このような点でも本発明は
従来方式に比較して有用性の高いものである。
定時間後の電流瞬時値を検出するというような方法も考
えられるが、しかしこの方法によると例えばアーク炉の
如き負荷では電流の波形歪が著しく、誤差が大きくなっ
てしまう。これに対して、本発明では電流の積分値を用
いているので、高調波の影響が低減され、また、ノイズ
電流による誤動作も防止される。例えばｗＴ＝電気角３
６０ｏ／５＝電気角７が（５０日２のとき、Ｔニ４ｍｓ
）となるようにＴを選べば、負荷電流中の第５高調波の
影響を除去することができ（但し、Ｔをあまり大きく選
ぶと、点弧遅れのため半波内での補償ができなくなるの
で、実用上点弧遅れが問題とならない程度の適当な値に
選ぶ必要がある）、従って、このような点でも本発明は
従来方式に比較して有用性の高いものである。
第１図は負荷電流の予測検出法を図解する概略図、第２
図は本発明を実施する回路構成の一例を示すブロック図
、第３図は第２図の回路の種々の点に現われる信号のタ
イミングを示す時間図、第４図は無効電力補償装置の一
例を示す概略図、第５図は第４図の装置の動作の時間関
係を示す概略図である。 ＰＴ：計器用変圧器、ＣＴ：変流器、ＣＰ（１），ＣＰ
（Ｄ）：比較器、ＬＯＧＩＣ：論理回路「 ＭＳ：単安
定マルチ／くィブレ−夕、ＳＨ：サンプル保持回路、Ｉ
ＮＴ：積分器、ＭＵＬＴ：乗算器、１：Ｑ＾予測検出器
、２：ＱｓＲ指令演算器、３：サィリスタ点弧角調整器
、４：パルス増幅器、５：負荷、６：サイリスタ。 第５図 第２図 第３図 第４図 第５図
図は本発明を実施する回路構成の一例を示すブロック図
、第３図は第２図の回路の種々の点に現われる信号のタ
イミングを示す時間図、第４図は無効電力補償装置の一
例を示す概略図、第５図は第４図の装置の動作の時間関
係を示す概略図である。 ＰＴ：計器用変圧器、ＣＴ：変流器、ＣＰ（１），ＣＰ
（Ｄ）：比較器、ＬＯＧＩＣ：論理回路「 ＭＳ：単安
定マルチ／くィブレ−夕、ＳＨ：サンプル保持回路、Ｉ
ＮＴ：積分器、ＭＵＬＴ：乗算器、１：Ｑ＾予測検出器
、２：ＱｓＲ指令演算器、３：サィリスタ点弧角調整器
、４：パルス増幅器、５：負荷、６：サイリスタ。 第５図 第２図 第３図 第４図 第５図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 力率角ψを有する負荷の無効電力を検出する方式に
おいて、負荷電流の実効値に比例する値および電源電圧
のＳＩＮψ倍に比例する値をそれぞれこれらの負荷電流
或いは電源電圧の正弦波が２分の１サイクルを経てしま
わない時間内に検出するそれぞれの手段と、これらの検
出された値を受取りそれらの積を表わす信号を発生する
手段とを具備することを特徴とする無効電力検出方式。 ２ 特許請求の範囲第１項の無効電力検出方式において
、負荷電流の実効値に比例する値を検出する手段が負荷
電流波形の零点通過点から該電流波形の４分の１サイク
ルよりも短い所定時間の点まで負荷電流波形を積分する
ようになつた積分回路であり、電源電圧のＳＩＮψ倍に
比例する値を検出する手段が負荷電流波形の上記零点通
過点における瞬時値をサンプル保持するサンプル保持回
路であることを特徴とする無効電力検出方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7871476A JPS6039181B2 (ja) | 1976-07-02 | 1976-07-02 | 無効電力検出方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7871476A JPS6039181B2 (ja) | 1976-07-02 | 1976-07-02 | 無効電力検出方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS534580A JPS534580A (en) | 1978-01-17 |
| JPS6039181B2 true JPS6039181B2 (ja) | 1985-09-04 |
Family
ID=13669528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7871476A Expired JPS6039181B2 (ja) | 1976-07-02 | 1976-07-02 | 無効電力検出方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6039181B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0179168U (ja) * | 1987-11-13 | 1989-05-26 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622835U (ja) * | 1985-06-22 | 1987-01-09 | ||
| JPH02114061A (ja) * | 1988-10-21 | 1990-04-26 | Nippon Seiko Kk | 車両の操舵装置 |
-
1976
- 1976-07-02 JP JP7871476A patent/JPS6039181B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0179168U (ja) * | 1987-11-13 | 1989-05-26 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS534580A (en) | 1978-01-17 |
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