JPS6256736B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電力系統に接続され、所望の無効電
力量を供給制御する無効電力供給装置に関するも
ので、特に連続的に制御出来るサイリスタ式無効
電力供給装置に関するものである。

以下、第１図、第２図に従つて従来例について
説明する。

第１図は、サイリスタ式無効電力供給装置の従
来の例を示す構成図、第２図はその動作説明のた
めの電圧電流波形を示した図である。

第１図に於て、Ｓは三相交流発電機からなる交
流電源、Ｌは負荷、Ｖは無効電力供給装置、１ａ
〜１ｃは各相に設けられた逆並列接続のサイリス
タ、２ａ〜２ｃは遅相電流を発生させるためのリ
アクトル、３ａ〜３ｃは必要に応じて設けられる
コンデンサ、４ａ〜４ｃは無効電力供給装置Ｖが
接続された送配電線である。

尚、以下、必要に応じてサイリスタ１ａ〜１
ｃ、リアクトル２ａ〜２ｃ、コンデンサ３ａ〜３
ｃ、送配電線４ａ〜４ｃに対してそれぞれ符号、
１，２，３，４を用いてそれらを総称する。

次に、第１図に示されたものの動作について、
第２図に従つて説明する。

今、ａ相について考える。サイリスタ１ａを点
弧遅れ角α＝０で点弧すれば、リアクトル２ａに
は相電圧Vaがそのまま印加され、この相電圧Va
に対して位相がπ／２だけ遅れたia′なる正弦波
電流（第２図中の点線で示される正弦波）が流れ
る。一方、サイリスタ１ａの点弧をα_１だけ遅ら
すと、図に示されるように点線の正弧波電流
ia′よりピーク値の小さなパルス電流iaが流れる。
更に、点弧遅れ角αをα_２（＜α_１）とすれば、
一点鎖線で示されるパルス電流i″aが流れる。こ
れらia及びi″aが基本波位相はやはりVaに対し
π／２だけ遅れている。即ち、サイリスタの点弧
遅れ角αを制御することにより遅れ無効電力の値
を任意に制御することが出来る。

なお、並列コンデンサ３について説明すると、
無効電力供給装置Ｖの無効電力供給制御範囲を進
み領域にまで拡大する為に必要に応じて設けられ
たものである。

ところで、このような装置においては、無効電
力供給量を減少するために、点弧遅れ角αを大き
くすると、iaに含まれる高調波成分は、次式に示
すごとく、急速に増大する。尚、このことは、周
期的波形は、そのパルス的傾向が強い程、その波
形に含まれる高調波成分が増大することにより定
性的にも理解される。

によつて、供給する無効電力を小さくするにつ
れて、つまり点弧遅れ角αを大きくするにつれ
て、多くの高調波成分を発生し、送配電系統に共
振現象を惹起する等の各種の悪影響を与えるた
め、これらの悪影響に対処すべく高調波吸収フイ
ルタなどの防止手段が別途必要であつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、サイリスタ交流直
流変換器を用いて直流回路を設けることにより、
供給無効電力量の大小にかゝわらず高調波成分を
大巾に低減出来る無効電力供給制御装置を提供す
るものである。

この発明の他の目的はサイリスタの総容量、寸
法を低減することである。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図、第４図において、第１図、第２図と
同一符号は同一或いは相当部分を示すにつき、そ
の説明は適宜省略する。第３図に於て１１，１２
は共に通常のサイリスタブリツジコンバータ（交
流・直流変換器）で、その交流端子はそれぞれ共
通に送配電線４ａ〜４ｃに接続されている。一方
コンバータ１１の直流正極端子１１Ｐとコンバー
タ１２の直流負極端子１２Ｎ及び、コンバータ１
１の直流負極端子１１Ｎとコンバータ１２の直流
正極端子１２Ｐとは、それぞれ直流リアクトル１
３，１４を介して接続されている。ここに、直流
リアクトル１３は図示・印がコンバータ１１側
に、直流リアクトル１４は図示・印がコンバータ
１２側となるような極性に構成されている。なお
コンデンサ３ａ〜３ｃは第１図の実施例と同様の
目的で必要に応じて設けられたものである。

以下、第３図に示されたものの動作を第４図を
用いて説明する。この場合も、従来例の説明と同
様に、代表的にａ相について考える。今、コンバ
ータ１１の点弧遅れ角αで順変換器として運転す
ると、コンバータ１１のａ相入力電流ia₁は、理
想的には第４図ｂの様に、相電圧Vaに対し位相
遅れαなる２π／３通電の方形波となる。そし
て、コンバータ１１の直流出力電圧平均値Ed₁は
Kcosαで表わされる。他方、この時コンバータ
１２を制御進み角γで逆変換器として運転すれ
ば、ａ相入力電流ia₂は、第４図ｃの様に相電圧
Vaに対しπ―γなる進相遅れの方形波となり、
その直流出力電圧平均値Ed₂はKcos（π―γ）と
なる。

そこで、α＝γならば、Ed₂＝Kcos（π―α）
＝Kcosα＝Ed₁となりコンバータ１１とコンバー
タ１２との間の直流電圧差、即ち、直流リアクト
ル１３，１４間に印加される電圧は零となつて、
直流回路に損失がなければ電流i₁₃，i₁₄の値は、
一定値に保持される。ここでα―γ＜０にすれば
直流リアクトル１３，１４は順方向、つまり直流
リアクトル１３，１４の・印側端部が他端部に対
し正電位となる方向に電圧が印加され電流i₁₃，
i₁₄は増大する。逆にα―γ＞０とすれば電流
i₁₃，i₁₄は減少する。よつて直流電流i₁₃，i₁₄又は
等値なコンバータ入力電流ia₁，ia₂を検出し点弧
角α―γを制御することにより電流iaを所望の値
に保つことが出来る。

一方、２つのコンバータの入力電流ia₁とia₂と
はπ―２αなる位相差を生じ、その合成入力電流
iaは、図の様に電圧Vaに対しπ／２位相遅れの
階段波となる。ところでこの階段波に含まれる高
調波は、iaをフーリエ展開することによりα＝５
π／12近傍で最小なることが理解される。

なお、上記説明では、各コンバータ出力電圧の
関係は平均値について述べたものであるが、各直
流出力端子の瞬時電位には差を生じる為、それぞ
れ直流リアクトル１３，１４が設けられている。
又、これらのリアクトルの値は、この瞬時差電圧
による電流リツプルを適当に抑制出来る値であれ
ばよく、瞬時差電圧の値は一般に電源電圧より小
さく、その周波数も６倍となる為、通常、第１図
に示す従来の交流リアクトルに比べ総容器、寸法
等を小さく出来る。

なお、α，γ等の点弧回路や電流（電力）制御
回路は通常の回路構成で達成出来る為、その説明
を省略する。

なお、上記実施例の説明では、コンバータ１１
の点弧角α、コンバータ１２の点弧角をγとした
が、これらはいずれも互換性があることは明白で
ある。又、コンバータ１１，１２の各上側サイリ
スタで第１のコンバータを構成し、各下側サイリ
スタで第２のコンバータを構成するとみなし、各
コンバータ内でサイリスタの半分づつ点弧位相を
αとγに分け点弧位相が非対称な制御を行なつて
も、第３図と全く等価な構成、効果となる。

以上の様にこの発明による無効電力供給装置は
点弧遅れ角で点弧されるサイリスタおよび点弧進
み角で点弧されるサイリスタよりなる第１および
第２の電力変換器の交流端子を共通接続し、かつ
上記第１の電力変換器の直流正極端子と第２の電
力変換器の直流負極端子との間に第１の直流リア
クトルを接続すると共に、第２の電力変換器の直
流正極端子と第１の電力変換器の直流負極端子と
の間に第２の直流リアクトルを接続し、第１およ
び第２の電力変換器の直流電流または交流入力電
流を検出し、点弧遅れ角と点弧進み角との差を変
えることにより供給電力量を制御するように構成
したので、高調波含有率を最適値に保つたまま供
給無効電力量（入力電流iaに比例）を任意の値に
制御することができる一方、必要に応じて高調波
含有率を替えることができ、また直流リアクトル
を２つ設けたのでそれぞれの電流容量が半分で良
く経済的で、かつ自由度が大きいという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無効電力供給装置を示す構成
図、第２図は、第１図の動作説明の為の波形図、
第３図は、この発明の実施例による無効電力供給
装置を示す構成図、第４図は第３図の動作説明図
である。 図において、１１，１２はサイリスタ式電力変
換器（コンバータ）、１３，１４は直流リアクト
ル、３はコンデンサ、４は電力送配電線である。
なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 点弧遅れ角で点弧されるサイリスタよりなる
   第１の電力変換器と、この第１の電力変換器の交
   流端子に交流端子が共通接続され、かつ点弧進み
   角で点弧されるサイリスタよりなる第２の電力変
   換器と、上記第１の電力変換器の直流正極端子と
   第２の電力変換器の直流負極端子との間に接続さ
   れた第１の直流リアクトルと、上記第２の電力変
   換器の直流正極端子と第１の電力変換器の直流負
   極端子との間に接続された第２の直流リアクトル
   と、上記第１および第２の電力変換器の点弧角を
   制御する点弧回路とを備えた無効電力供給装置。 ２ 点弧回路は第１および第２の電力変換器の直
   流電流または交流入力電流を検出し、点弧遅れ角
   と点弧進み角との差を変えることにより供給電力
   量を制御するように構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の無効電力供給装置。