JPS607457B2 - 無効電力調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、サィリスタとダイオードとの逆並列回路又
は逆導通サィリスタからなるスイッチ手段を有する交流
電源と交流ＩＪァクトルを組合わせ、系統電源に遅れ無
効電力のみを供給するようにした無効電力調整装置に関
するものである。

従来の無効電力調整装置では交流リアクトルをサィリス
タスィッチにより系統電源に直接接続していたため、交
流リアクトルの容量が系統電源に供給する無効電力と同
じだけ必要であった。即ち第１図は従来の無効電力調整
装置の構成図、第２図は第１図に示す従来装置の動作を
説明する図である。第１図において１は系統電源、２及
び３はサイリスタ、４は交流リアクトルである。第２図
においてａは系統電源１の電圧波形、ｂは回路に流れる
電流波形を示すが、サィリス夕２及び３の点弧制御角を
Ｑｏ，Ｑ，，Ｑ２と変化させることにより回路に流れる
電流を可変とすることができ、回路より吸収する遅れ無
効電力を制御できる。この遅れ無効電力はサィリスタ２
及び３が完全に点弧した時が最大で、交流リアクトル４
の容量は最大無効電力となる。すなわち系統電源１より
４皿 ＭＶＡ遅れ電力を吸収する場合には、交流リアク
トル４は４０ＭＮＡのものが必要となる。本発明では小
容量の交流リアクトルを用い大きな遅相無効電力を吸収
することを目的とするものである。

第３図はこの発明の原理を説明するための２個の交流電
源の接続を示す図、第４図、第５図はこの動作を説明す
る図である。第３図において１は系統電源、５は可変交
流電源、６は交流リアクトルである。以下各図面におい
て同一符号のものは同一構成部品を示す。可変交流電源
５の電圧位相を系統電源１の電圧位相と一致させ、可変
交流電源５の電圧振幅を可変とすると無効電力を調整す
ることができる。

第４図においてａは系統電源１の電圧Ｖ，及び可変交流
電源５の電圧Ｖ５、ｂはリアクトル６に加わる電圧、ｃ
は回路に流れる遅れ電流１を示す。この電流１は、第５
図に示されるように系統電流１の電圧ベクトルＥｓ、可
変交流電源５の電圧ベクトルＥｃの差電圧を交流ィンダ
クタンス値で割った値にて決定される。

今可変交流電源５の電圧振中を系統電源１の電圧振中の
１００％から９０％まで変化させ、交流リアクトル６の
％電圧降下を１０％になるよう交流リアクトルのリアク
タンス値を設定しておくと、容量小ＷＡの交流リアクト
ルで４０ＭＶＡの遅れ電力を吸収することができる。本
発明は交流可変電圧を簡単な構成で供給し、交流リアク
トルの値を減少させるものである。第６図には本発明の
一実施例を示す構成図、第７図はこの動作を説明する図
である。第６図において１は系統電源、６は交流リアク
トル、１１，１２は可変直流電源、１３及び１４はサィ
リスタ、１５及び１６はダイオード、１７は系統電源１
の電圧位相を観測する電圧変成器、１８及び１９は系統
電源１の電圧零点で点弧パルスをそれぞれサィリスタ１
３及び１４に与える点弧回路である。１０は上記可変直
流電源１ １〜点弧回路１９までの部品で構成される可
変交流電源である。

第７図において、ａは系統電源電圧Ｖ，及び可変交流電
源１０の電圧Ｖ，ｏ、ｂは交流リアクトル６に加わる電
圧、ｃは系統に流れる電流、ｄはサィリスタ１３に流れ
る電流、ｅはダイオード１５に流れる電流、ｆはサィリ
スタ１４に流れる電流、ｇはダイオード１６に流れる電
流、ｈはサィリスタ１３の点弧パルス、ｉはサィリスタ
１４の点弧パルスを示す。次にその動作を説明する。

可変直流電源１１，１２の電圧は、可変交流電源の出力
電圧Ｖ，。

が系統電源の電圧Ｖ，以下となるように調整される。今
、サィリスタ１３が点弧されているとすれば、系統電源
Ｖ，に比べ９０ｏ遅れた系統電流が１１→１３→６→１
→１１の回路を流れる。

この系統電流が零に達し方向が逆転すればサィリスタ１
３に逆並列接続されたダイオード１５を通流する。即ち
１→６→１５→１１→１の回路を流れる。次に系統電源
電圧Ｖ，が零に達した時にサィリスタ１４に点弧パルス
を与えれば、ダイオード１５に対して直流電源１１，１
２の電圧が逆バイアスとして加わり、ダイオード１５の
電流を零とし、直ちにサィリスタ１４へ転流する。即ち
、系統電流が系統電源電圧に対して９００遅れている故
にサィリスタを点孤する事によりそれまで通流していた
ダイオードが直流電源電圧により逆バイアスされる事と
なり、強制消弧手段ないこ転流する事が可能となるもの
である。系統電流を系統電源電圧Ｖ，より９０ｏ遅らせ
る事、つまり系統電源に遅れ無効電力を供給する事は可
変交流電源１０の出力電圧ｙ，ｏを系統電源電圧Ｖ，よ
り小さくする事により行なわれる。例えば、可変交流電
源の出力電圧Ｖ，ｏを系統電源電圧Ｖ，より大きくする
と、系統電流は系統電線電圧に対して９０ｏ進み、進み
無効電力を供給する事となる。

この場合、系統電源電圧が零の時点では、前記遅れ無効
電力供給の場合にはダィオ−ド１５又は１６が必らず通
流していたのに対し、サィリスタ１３又は１４が通流し
ている事となり、従って例えばサイリスタ１３からダイ
オード１６への転流は、直流電源１１，１２の電圧がサ
ィリスタ１３に対して順万向である為にサイリスタ１３
の電流を零にする事が出来ない。つまり、進み無効電力
の供Ｖ給時には、強制消弧回路なしには転流出釆ないも
のである。本発明の無効電力調整装置は、前記の遅れ無
効電力のみを系統電源に供給するものであって、強制消
弧手段ないこスイッチ手段の転流を可能ならしめるもの
である。

而して、可変直流電源１１，１２の電圧を変えることに
より可変交流電源１０の出力電圧Ｖ，ｏを変えることが
出来、遅れ電流を制御することができる。

第８図は本発明の他の実施例を示す。

第８図において６は交流リアクトル、２０は可変直流電
源、２１，２２，２３及び２４は逆導通サィリスタであ
る。系統電源電圧１の樋性に応じて２１及び２４，２２
及び２３が交互に点弧されるが、２１及び２４のサィリ
スタ部分が通電した後に、２ ＺＩ及び２４のダイオー
ド部分が通電し、２２及び２３が点弧されると、２１及
び２４が消孤し電流が２２及び２３に転流する。可変直
流電源２０の電圧値を変化させることにより、系統電源
１より吸収する無効電力を可変にすることができる。こ
Ｚの実施例においても消弧回路が不用のため、回路構成
は簡単となり、変換部分の損失も少ない。第９図は本発
明を３相回路に適用した一実施例を示す図で、第１０図
は第９図の動作を説明するものである。第９図において
３川ま系統電源、３２１は交流リアクトル、３２は可変
直流電源、３３は変圧器、３４，３５，３６，３７，３
８及び３９はサイリスタ、４０はコンヂンサである。ｕ
，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ及びｚはサイリスタ、Ｄｕ，Ｄｖ，Ｄ
ｗ，Ｄｘ，Ｄｙ及びＤｚはサィリスタに逆並列に接続さ
れるダイオードである。サイリスタ３４〜３９の点孤位
相制御により直流電圧を可変にでき、コンデンサ４０は
直流電圧を平滑化するものである。第１０図においてａ
は系統電源相電圧、ｂ〜ｇは各サィリスタの点弧信号で
各相電圧零の時発生される。

ｈ，ｉ及びｊは変換器の相間電圧、ｋは変換器Ｒ相の相
電圧を示す。直流電源３２の電圧を制御し、変換器Ｒ相
相電圧を系統電源Ｒ相相電圧より低い値で制御すると、
Ｒ相相電流は１に示すように遅れ電流となる。１におい
て通流電流を負担する各素子がＤｘ−ｕ−Ｄｕ−ｘ−Ｄ
ｘの順序で、各部分の電流を通流することを示す。

この場合も相手側サィリスタが点弧する時はそのアーム
の電流はダイオードに通流されており、強制消弧回路を
必要とすることなく転流できる。ｏは直流回路に流れる
電流ｌｄを示すが、系統周波数の６倍周波数の充放電が
くりかえされ、変換器ｕ〜ｚまでの損失分が直流分とし
て直流電源３２より供給される。直流電源３２の容量は
系統電源よりの無効電力容量の１％程度のものでよく小
さなものである。以上説明した第６図、第８図、第９図
の各実施例は、可変直流電源を備え、この電源より変換
器の損失を供給し直流電圧の値を変化させ、無効電力を
制御するものであった。

ところで変換器が系統に接続されていることに注目する
と、系統より変換器の損失を供給し可変直流電源を省略
することも考えられる。即ち、変換器の切りかえ時点を
、系統電源電圧零時点よりも遅らせ、直流回路に設けら
れたコンデンサに充電させ、変換器の損失は系統電源よ
り供給させようとするものである。第１１図このような
この発明の他の実施例を示す構成図、第１２図及び第１
３図は第１１図に示す発明の動作を説明する図である。

第１１図にて３０は系統電源、３１は交流リアクトル、
４１はコンデンサ、ｕ′，ｖ′，ｗ′，ｘ′，ｙ′及び
ｚ′は逆導通サイリスタ、Ｇｕ′，Ｇｖ′，Ｇｗ′，Ｇ
ｘ′，Ｇｙ′及びＧｚ′はｕ′からｚ′までの点弧回路
、４２は系統電源の電圧位相を検出する制御用変圧器、
４３は変流器、４４は電圧変成器、４５は上記変流器４
３及び電圧変成器４４の信号によって系統電源３０より
の無効電力を計算する無効電力検出器、４６は供Ｖ給す
べき無効電力を決める基準回路、４７は検出信号と基準
信号をつき合わせる回路、４８は演算回路で、この演算
回路４８の出力信号ｅｃか点弧回路Ｇｕ〜Ｇｚ′の入力
信号となる。第１２図においてａは系統電源相電圧、ｂ
は点弧回路Ｇｕ′の動作を示す図で制御用変圧器４２で
検出した系統電源電圧と同相の正弦波電圧Ｖｕとｅｃが
比較され、両者が一致する時点ｔ，でｕアーム点弧信号
がｃに示すように発生される。系統電源のＲ相相電圧が
零となる時点をｔｏとし、ｔｏよりｔ，までの位相角度
を８すると、ｄに示すように変換装置Ｒ相相電圧は系統
電源Ｒ相相電圧より８位相がおくれている。第１３図は
この位相角度をかえた時の動作を説明するベクトル図で
ある。第１３図ａで今系統電源電圧Ｅｓと変換装置電圧
Ｅｃｏの位相差を８ｏで運転している時、ｌｏの電流が
系統より流入する。この電流ｌｏは系統電源と同一位相
で変換装置の損失を補償する実効電流である。第１３図
ｂに示すように位相差８・を８ｏ より減少させると、
系統電源より流入する実効電流が減少するためコンデン
サ４１に充電された電圧が減少し変換装置電圧Ｅｃ，は
減少する。

この減少により系統電源より電流１，が流入するが、こ
の電流は実効電流１，Ｒと遅れ無効電流１，Ｌの成分を
含んでいる。遅れ無効電流は位相差を減少させることに
より増大させることができ、制御回路４５，４６，４７
，４８及び点弧回路Ｇｕ′〜Ｇｚ′の制御により位相差
を調整することにより無効電力を可変にすることができ
る。尚、第１４図は以上述べた本発明の無効電力調整装
置に、一定量のコンデンサを組合せたもので、これによ
って当然のことながら等価的に進相驚効電力も制御でき
るものである。

第１４図において、５０は交流リアクトル、５１は交流
電圧を導出するための変換装置、５２は可変直流電源、
５３はコンデンサを示す。

以上各実施例を用いて説明したように、この発明によれ
ば少容量の交流リアクトルによって無効電力の調整がで
き、又このための交流電源の構成を強制消弧回路を必要
としない極めて簡単な構成とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従釆の無効電力調整装置の構成図、第２図は従
来装置の動作を説明する図、第３図はこの発明の原理を
説明するための２個の交流電源の接続を示す図、第４図
及び第５図は第３図の動作を説明する図、第６図は本発
明の一実施例を示す構成図、第７図は第６図の動作を説
明する図、第８図及び第９図は本発明の他の実施例を示
す図「第１０図は第９図の動作を説明する図、第１１図
はこの発明の に他の実施例を示す構成図、第１２図及
び第１３図は第１１図の動作を説明する図、第１４図は
進み電流を調整するための本発明の他の実施例を示す図
である。 図において１‘ま系統電源、２，３はサィリス夕「 ４
は交流リアクトル、５は可変交流電源、６は交流リアク
トル、１０‘ま可変交流電源、１１，１２は可変直流電
源、１３，１４はサィリスタ、１５，１６はダイオ−ド
、２０は可変直流電源、２１〜２４は逆導通サィリス夕
、３０は系統電源、３１は交流リアクトル、３２は可変
直流電源、ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙ及びｚはサイリスタ、Ｄ
↓Ｄｖ，Ｄｗ，Ｄｘ，Ｄｙ及びＤｚはダイオード、４１
はコンデンサ、４２は制御用変圧器、ｕ′，ｖ′，ｗ，
ｘ，ｙ′及び〆は逆導通サィリス夕、Ｇｕ′，Ｇｖ′，
ＧＷ？ Ｇｘ′，Ｇｙ′及びＧｚ′は点弧回路を示す。 第１図第３図 第２図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１１図 第１０図 第１２図 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サイリスタとダイオードとの逆並列回路又は逆導通
   サイリスタからなるスイツチ手段及びこのスイツチ手段
   の入力側に接続された直流電源を有し出力側から交流電
   気量を出力するようにした交流電源を備え、この交流電
   源の出力側を交流リアクトルを介して系統電源に接続し
   、上記直流電源の電圧を調整して上記交流電源の出力電
   圧値を上記系統電源の電圧値以下とし、上記系統電源に
   遅れ無効電力のみを供給するようにした事を特徴とする
   無効電力調整装置。 ２ サイリスタとダイオードとの逆並列回路又は逆導通
   サイリスタからなるスイツチ手段及びこのスイツチ手段
   の入力側に接続されたコンデンサを有し出力側から交流
   電気量を出力するようにした交流電源を備え、この交流
   電源の出力側を交流リアクトルを介して系統電源に接続
   し、位相調整手段を用いて上記交流電源の出力電圧の位
   相を上記系統電源の電圧の位相より遅らせると共に上記
   両電圧間の位相差を制御して上記コンデンサの充電電圧
   を調整し、上記交流電源の出力電圧値を上記系統電源の
   電圧値以下とし、上記系統電源に遅れ無効電力のみを供
   給するようにした事を特徴とする無効電力調整装置。