JPS6369432A - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は無効電力補償装置に係り、交流電源系統の電圧
変動の抑制や、電圧の不平衡の抑制を行い′ｄ電源系統
安定化を計るための、効果的な無効ｉｕ力補償装置に関
する。

（従来の技術） 近年、交流電車等の単相電力を取る負荷が電源系統に接
続されるようにな）、これによる不イ衡電流と電源系統
のインピーダンスの作用で電源系統の電圧に不平＃を生
じ問題になっており、また、′ｆｌＬ源系統の無効電力
の変化による電圧の変動が問題になっている。このため
、電源系統に無効電力補償装置を設置し、これによシ、
電源系統の無効電力を補償し電圧変動を抑制し、及び、
電源系統の不平衡電流を補償し電圧の不平衡成分を除去
する試みがなされている。

このような無効電力補償装置を備えた電力供給システム
については、例えば、昭和６０年（１９８５）７月に電
気学会・電力技術研究会にて発表された論文「ディジタ
ル制御装置音用いたＳＶＣによる系統安定化のためのシ
ミュレータ試験」に詳述されてお）、その基本的な溝成
は第５図に示す溝成になる。

即ち、同図において、１０．１１は交流電車等の有益へ
のす鏑の雷力俳船佃・綿であり−１００ば無効電力補償
装置であシ、リアクトル部ＳＯＯと進相コンデンサ２０
０で構成される。リアクトル部ｓｏｏはリアクトル３０
２Ｕ〜Ｊ　０２Ｗとそれに直列接続された逆並列サイリ
スタ３０１Ｕ〜３０１Ｗと、電圧検出用トランス７ｏと
、その制御回路ＳＳＯよシなり、電源母線６の電圧を検
出しその検出値に応じてサイリスタ３０１Ｕ〜３０１Ｗ
（２）導通角が９１整され、リアクトル電流が制御され
る。３は三相交流電源系統に存在するインピーダンス、
１は幹線の三相交流電源系統である。ここで無効電力補
償装置１００のリアクトルＳＯＯの電力容量（遅れ容量
）は、通常、進相・コンデンサ２００の電力容ｉｋ（進
相容量）の２倍に設定されており、従って、第６図に示
すように、リアクトル電流工、を零から最大まで変化さ
せることにょシ、無効電力補償装置１００として発生す
る電力Ｑを進相から遅相まで滑らかに変化することがで
きる。

以上の構成の電源系において、母線６の無効電流（又は
無効電力）が変化するとそれとインピーダンス３の作用
で母線６０嵐圧が変動し、また、電車等の単相負荷によ
りて発生される不平衡電流が母線６に流れるとインピー
ダンス３との作用で母線６の電圧に不平衡を生ずる。こ
のような電圧の変動、電圧の不平衡を抑制補償するのに
無効電力補償装置を用いるが、装置の性能は電圧変動を
いかに検出するか、電圧の不平衡をいかに検出するかに
かかりている。この制御回路の一例を第７図に示す。

即ち、第７図は前掲文献記載の主旨を示したものであシ
、まず母線電圧を各々の相ごとに個別に検出しく　ｅｌ
ｌｅＩＴ、ｅ、ｒｌ　）　ｓそれを絶対値回路（Ａａｅ
）。

を通して整流し、それをフィルタ回路ＦＩＬに通して直
流信号ｅＤ＆ｅｅＤａ、ｅＤＴを得る。ｅＤＩｌ　−ｅ
ＤＴは母線電圧の各線間の電圧値に比例する。一方ｖ；
は又流量線が維持すべき電圧値を指示する信号であり、
これと信号ｅＨＢａｅＤＢｅｅＤＴｔ−比較器ＣＲ，Ｃ
８，ＣＴで個別に比較し、偏差を増幅器ＡＭＰで増幅し
りアクドルの電流指令工♂１８．１　：を作る。弓、Ｉ
：、ＩＷ　Ｋ基づいて第５図のりアクドル回路３００の
電流を制御すると、交流母線の無効電力が変化し母線電
圧が変化しようとすると、無効電力補償装置１００がそ
れを補償し電圧を一定に維持し、また、交流母線に不平
衡電流が流れ電圧に不平衡が生じた場合にはやはシ無効
電力補償装置１００がそれを補償し電圧の不平衡を是正
する方向で動作する。

その他、種々の電圧検出法を備えた無効電力補償装置が
提案されているがその主旨は前掲文献に記載の方法に帰
着できる。

（発明が解決しようとする問題点） 以上が従来の無効電力補償装置の説明であるが、この装
置には次のような欠点がある。即ち。

交流母線の電圧変動には正相電流の変化に起因す、る成
分（正相電圧変動）と、逆相電流に起因する電圧の不平
衡成分（逆相電圧変動）とが含まれるが、従来の電圧検
出法ではこれら正相電圧変動／逆相電圧変動を明確に分
離するという概念がなく。

らえ、それに基づいて無効電力補償装置を制御している
。そのため、従来の無効電力補償装置では補償対象を何
にするか、即ち、正相の電圧変動（特に正相の無効電流
による変動）を制御しているのか、または、逆相の電圧
変動、即ち電圧の不平衡成分を制御しているのか、の識
別が原理的にできず、よシ高度な制御への展開が不可能
であった。

近年、交流電力系統の電力品質の向上が強く求められて
おシ、よ）高度な制御が可能な電力系統・安定化対策用
・無効電力補償装置の出現が求められてお夛、これに応
するための新規な制御概念に基づく精度の良い電圧検出
法（正相電圧変動検出１逆相電圧変動検出法）を備えた
無効電力補償装置の開発が急がれている。

本発明は上記従来技術の問題点く鑑みなされたもので、
その目的は交流電源系統の電圧変動、及び、１圧の不平
衡の補償を行う装置において、電源系統の電圧変動を正
相分と逆相分とに分離検出し、それＫよシ補償対象を明
確にして制御を行うことによシ、高精度の電圧補償制御
をおこなえるようにした無効電力補償装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の概要を第１図、第２図によシ説明する。系統電
圧全検出し、第１図の要素４０３゜４０６に導く。４０
６では系統電圧に同期した単位２相電圧信号を発生する
。一方、４０３では３相電圧信号を２相宿号に変換する
。　４０３　、４０６の信号を要素４０８，４１０に導
き、Ｗ４．時電力信号（ＰｌｐｚＰＩＮｅＱＩＮ）を演
算する。要素４１３゜４１４．４１５では信号Ｐ　Ｉ　
Ｆ　＃　Ｐ　Ｉ　Ｈ＊Ｑ　Ｉ　Ｈの中から直流分をとシ
だす（Ｐ、ＰＤ：正相基本波電圧信号。

ＰＩＮＤ＃Ｑ、ＮＤ　”第１相の逆相電圧信号）、要素
４２０人の内容を第２図に示す。第２図の４２１　Ａ　
、４２４にでは信号Ｐ　Ｉ　ＨＤｖＱ　ｊ　ＮＤを用い
、それぞれ第２相、第３相の逆相１圧信号（Ｐ２ＮＤ＃
Ｑ２ＮＤ　）　ｔ　（Ｐ３ＮＤ　＃Ｑｓｓｏ）　ｋ演算
する。４３７は保持されるべき電源系統の電圧値を設定
する。４３０Ａでは信号ＪｐｏａＰ、Ｎｐ＊’ｈ　ＮＤ
”　２ＮＤ＃Ｑ２ＮＤ　＃Ｐ３ＮＤ’Ｑ３ＮＤを用いて
、電圧偏差信号ΔＥ０．ΔＥ□ΔＥＷｆ：演算する。増
幅器４５１Ｕ。

４５２Ｖ、４５１Ｗで、信号Δｇ、、ΔＥ、ΔＮｉ１ｖ
’ｅ増幅するとりアクドルの電流指令Ｉｌｌ　Ｉτ、Ｉ
口が得られ、これに基づいて無効電力補償装置を制御す
る。

（作用） 以上の制御回路全使用すると、系統電圧の情報が正相分
（Ｐ、、Ｄ）　＠逆相分（ｐｌゎ”ＩＮＤ”２ＮＤ＊Ｑ
２ＮＯ”’ＡＮＤ＃Ｑ３ＮＤ　）の形にＢＡ確に分離検
出される。

従って、これらの信号によシ無効電力補償装置全制御す
ることにより補償の対象ｔ−明確にでき、高精度の装置
が実現できる− ［発明の実施例コ 本発明の無効電力補償装置を備えた電力供給システム（
以後の説明の便のため、三相系で説明する）は第５図と
同一であシ、前述の従来例の説明で言及した要素につい
ては、ここでは説明を省略する。

第５図において７”　ｏは電圧検出器であり補償対象の
交流母線６の線間電圧（ｅ８８”ｌ１ＴｌｅＴ！　）を
検出し制御回路３５０に導（，３００はリアクトル部で
あり通常はデルタ結線され、サイリスタ３０１Ｕ〜３０
１Ｗの点弧角の調整によシミ流の大きさが調整される。

リアクトル電流は通常基本波の他に高調波を含んだ歪波
形となる。

４００は本発明を盛込んだ演算回路であり、電圧信号ｅ
□・ｅＩＩＴ・ｅ４を入力し種々の演算を行い、リアク
トル部３００が流すべき基本波電流を指示するための直
流値の電流指令１：、　１８．１：を出力する。

ＳＯＯは点弧制御器でおシミ流指令値１：　、　１：。

■÷を受けて動作し、Ｉ　品ｔ　Ｉ　Ｖ　＃　Ｉ　：で
指示された電流（基本波成分）をリアクトに３０２Ｕ、
３０２Ｖ。

３０２Ｗが流すようサイリスタ３０ＪＵ、３ＯＮ。

３０１Ｗ全点弧制御する。

演算回路４００と点弧制御器ＳＯＯを合わせたものを制
御回路３５０と称しこの回路の詳細を第１図に示す。

次に本発明の主要部を第１図、第２図により説明する。

第１図において、第５図の交流母線電圧信号。

θＢ！、ｅ８Ｔ”’ＴＪｌは、２相変換器４０３と２相
宿号発生器４０６に入力される。４０３の２相変換器で
は電圧信号ｅＲＢｅｅｇＴｅｅ□を式（１）の演算によ
り２相電圧信号ｅ１ｄ８”Ｉｑｊｌに変換する。４０６
の２相宿号発生器は７工イズロククループ回路で構成さ
れており、電圧信号ｅＲ１１，ｅｌｌｌ”Ｔｌを入力し
、その出力として、第５図の第１相をＲ相、第２相をＳ
相。

第３相をＴ相とすると、第１相と第２相の線間電圧０１
１８に同期した単位正弦波信号ｅ１５と、それよ′り９
０°遅れた単位正弦波信号ｅ、９を出力する。

θに、ｅ１；は式（２）で表わせる。

４０８は演算器であシ、信号８１　ｄＢ　ｒ　８１　ｑ
ｓ及びｅ　１　’：１　＃　１３１　貴を入力し、式（
３）により信号ＰＩＦを演算する。

Ｐ、ｐ　＝　ｅ、ｄ−ｅｌｄｓ　”　ｅｊｑ”、（Ｉｓ
　　　　　　　−−−−−−（：３）系統電圧ｅ□＋ｅ
ｇ７ｅ１３７Ｂが正相分／逆相分を含む場合、　ｐ、、
は直流分と基本波の２倍で振動する交流会を含んだ脈流
となる。４１３は直流検出フィルタであり信号Ｐ、Ｐの
直流成分を信号Ｐ、ＦＤとして出力する。即ち”　ＩＰ
Ｄは系統電圧ｅＩ＋！”’Ｂ７＃％Ｂが含む正相基本波
電圧を表わしている。

４ｚｏは演Ｗ器であシ信号ｅ１ｄｉｌ、θｌｑｌ及びｅ
、５゜ｅ　１　ｑを入力し、式（４）によシ信号Ｑ、Ｈ
ａＰ、Ｈを演算する。

系統電圧ｅ□、ｅ、？＃ｅ□に正相分／逆相分を含む場
合、ＰＩＮ＃ＱＩＮは脈流信号となシ、この信号Ｐ、。

Ｑ、Ｎを直流検出フィルタ４１４，４１５に通し。

それぞれ直流成分信号ＰｊＮＤ’ＱＩＮＤを検出する。

こうして得られたＰＩＮＤＪＱ、ＮＤは系統の第１相・
第２相の線間電圧ｅＲ８が含む逆相電圧を、第１相と第
２相の線間電圧の正相基本波成分に同相の成分（ＰＩ　
ＮＤ　）とそれと９０°位相の異なる成分（Ｑ、ＮＤ）
に分解した時の各成分の電圧を表わしており、ここでは
Ｐ［ＮＤを第１相の同相逆相電圧信号、ＱＩＮＯを第１
相の９０’逆相電圧信号と呼ぶことにする。

４２０には分配器であり信号ＰＩＰＤ＃ＰＩＮＤＩＱＩ
ＮＤを受けて演算を行い、第５図のりアクドル部３００
が流す電流を指示するための電流指令値Ｉ♂、工粘エロ
を出力する。分配器４２０Ａの詳細を第２図に示す。

５００は点弧制御器であシ、電流指令値エトエζ。

工；を受けて動作しｓ　Ｉ：＃工：ｌ工Ｗで指示された
電流（基本波成分）をリアクトル部３００が流すようサ
イリスｐ３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１Ｗを点弧制御する
。

次に第２図によシ分配器４２０ｋを説明する。

第１図と第２図の同一記号の信号は信号に合わせて接続
される。第２図において、４２１　Ａ　、４．？４Ａは
演算器であシ、第１相の９０’逆相電圧信号ＱＩＮＤと
第１相の同相逆相電圧信号Ｐ、ＮＤを入力し、それぞれ
式（５）　、　（６）の演算を通して第２相の９００逆
相電圧信号Ｑ２ＮＤ　’第２相の同相逆相電圧信号Ｐ２
ＮＤ＃及び第３相の９０’逆相電圧信号Ｑ５Ｎｆ）　＃
第３相の同相逆相電圧信号Ｐ５ＮＤを出力する。

ここで％　Ｐ２ＮＤ＃Ｑ２ＮＤは第２相と第３相の線間
電圧ｅｓｒの逆相成分を、第２相、第３相の線間電圧の
正相基本波成分に同相の成分とそれと９０°位相の異な
る成分に分解した時の同相成分電圧（Ｐ２）ＪＤ）　＃
９０’位相の異なる電圧成分（Ｑ２ＮＤ）を表わしてい
る。

同様に、Ｐ５ＮＤ＃Ｑ５ＮＤは第３相と第１相の線間電
圧ｅＴＲの逆相成分を、第３相・第１相の線間電圧の正
相基本波成分に同相の成分とそれと９０°位相の異なる
成分に分解した時の同相成分電圧（ＰＡＮＤ）１９０°
位相の異なる電圧成分（Ｑ３ＮＤ）ヲ表わしている。

４３７は設定器であシ第５図の交流母線６の維持される
べき電圧を指示するための電圧設定信号Ｅｈ、を出力す
る。

４３０には振分器であり、この中では交流母線電圧から
検出された正相基本波電圧信号Ｐ１ＰＤ、第１相、第２
相、第３相の９０’逆相電圧信号ＱＩＮＤ＃Ｑ２ＮＤ・
Ｑ３ＮＤと同相逆相電圧信号ＰＩＮＤ・Ｐ２ＮＤ・Ｐ３
　ＮＤ及び電圧設定信号Ｅｈ、を入力し、これらの信号
に基づいて式（７）の演算を行い電圧偏差信号ΔＥ、Ｊ
、ΔＥｖ。

ΔＥｗを出力する。

４５１Ｕ、４５１Ｖ、４５１Ｗは比例・積分器等で構成
された増幅器であシ偏差ΔＥＵＩΔＥｖ、ΔＥＷを増幅
し、その結果を信号斧、Ｉ：、■、として出方する。

ここで得られた信号工♂１８．１：はそれぞれ第５図の
りアクドル部３００の第１相のりアクドル３０２Ｕの発
生すべき電流を指示するための第１相の電流指令工♂、
及び同様リアクトル３０２Ｖのための第２相の電流指令
工；、及びリアクトル３０２Ｗのための第３相の電流指
令ＩＣである。ここで振分器４３０Ａを構成するものと
してグ、の要素がある。

即ち、４３１に、４３２に、４３３人は係数器でお９入
力信−ラミだ倍して出力する。４３４ム。

４３５Ａ、、４３６人は加ｕ器で８り係数器４３１人。

４．１２人、４３３にの出力を図示の極性で加算する。

加算器４３４Ａ、４３６に、４３６人の出力は式（７）
の第３項の演算に相当する。４３８ムは加算器であり設
定信号Ｅｈ、と信号Ｐ１１．を図示極性で演算する。即
ち、加算器４３８ムＱ出力は式（７）　（Ｄ第１項の演
算に相当する。４，１９＾、４４０に、４４１には加算
器であり信号ＰＩＮＤ’２ＮＥｌ＃’３ＭＫ１と加算器
４３８ムの出力信号及び係数器４３４人、　４３５　Ａ
−、４３６ムの出力信号を図示の極性で加算する。

以上の演算で得られた信号ｌ♂、　Ｉ：　、　Ｉ：は直
滝輩の信号となシ、この信号の中には正相適正に関する
情報及び逆相電圧に関する情報が全て含まれてｂる。従
ワて、このＩ：＃　Ｉｓ、　Ｉζに基づいて第５図のり
アクドル部３００を制御することにより、第５図の支線
給電系統１０７１）の発生する正相無効電流と母線イン
ピーダンス、？とに起因して生ずる母線６の電圧変動、
及び、給電系統１０．１１の発生する逆相電流と母線イ
ンピーダンス、？に起因して生ずる母線６の電圧の不平
衡を、自在に安定化、平衡化できる。

以上が本発明の代表的構成である。

第５図において交流旬線の電圧が信号ｅ　Ｂ　Ｂ　ｓ　
ｅ　Ｓ　Ｔ＃ｅＴｌとして検出されるが、この電圧は通
常、正相分と逆相分を含んだ不平衡電圧となっている。

この電圧は、まず、２相発生器４０６に導入され式（２
）に基づく２相宿号ｅｌ　１　：　＊　ｅ　１　；が出
力される。

ここで、２相発生器４θ６は電圧信号ｅｖｔｓ＊０ｓＴ
ｓｅＴＢの正相基本波成分のみに応動するよう調整され
ており、従って、２相イＨ号ｅ１ｄ”１；には電圧の、
正相基本波に関する情報だけが含まれて込る。

一方、電圧信号ｅｍｓａｅｇ７＋ｅＴ１は２相変換器４
θ３に導入され、式（１）による変換が行われ、２相宿
号ｅ　ｓ　ｄｓ　ｅ　８１　ｑｍが得られる。次に演算
器４０８の中で式（３）の演ｉｔ行い信号’ＩＰを得て
、これを直流検ｔｉ３フィルタ４１３に通して直流成分
の信号Ｐｇｐ。

を取出す。こうして取出された信号Ｐｉ！’Ｄは系統電
圧％５　＋Ｃ１１７ｓ６７Ｂの中に含まれる正相基本波
電圧を表わ１−でいる。一方、演算器４１０の中で式（
４）の演ｊ′１．を行い信号ｐＩＮ＃ＱＩＮｔ得て、こ
れを直流検出フィルタ４１７，４１１ＪＩＩＣ通して直
流成分の信号ＰＩＮＤ＃ＱｊＮＤを取出す。こうして得
られた信号Ｐ、ＮＤ。

Ｑ、ＮＤは、第１組・第２相の線間電圧ｅｌＬＩｌが含
む逆相電圧成分を、第１相と第２相の線間電圧の正相基
本波成分と同相の成分と、９０°位相の異なる成分に分
解した場合の、各成分の電圧、即ち、同相電圧成分（Ｐ
、ＮＩ））及び９０″位相の異なる電圧成分（Ｑ、ＮＤ
）を表わしている（　ＰＩＮＤ”第１相の同相逆相電圧
、ＱＩＮＤ”第１相の９伊逆相電圧と呼ぶことにする）
。

次に第２図の分配器４２０Ａの中では演算器４２１１％
、４２４１Ｌの中で式（５）　、　（６）の演算を行っ
て、第２相の同相逆相電圧Ｐ２Ｎ、　９０’逆相電圧Ｑ
　２　Ｎ　（）ａ第３相の同相逆相電圧Ｐ５ＮＤ＃　９
　Ｑ’逆相電圧Ｑ３ＮＤが得られる。

以上のようにして得られた信号Ｐｔｐ。は系統電圧ｅＪ
ｉｌｌ　ａｅ８Ｔ　＃ｅＴＢの中に含まれる正相基本波
電圧だけに関係する信号であり、さらに言えば正相基本
波電圧と同相の成分だけに関係する信号である。なお、
電圧の正相分に関する諸址の演誹′１例えば式（３）等
の変換では、どの相に基準を合わせ゛て演算を行っても
全く同じ童が演算される、従って正相分に関する演算は
１つの相について行えばよい。

また、信号Ｐ［ＮＤ＃ＱＩＮＤ及びＰ２ＮＤ　＃Ｑ２Ｎ
Ｄ及びＰｉＤ　＃Ｑ３ＮＤに着目すると、これらの信号
は系統電圧ｅ、！、＃ｅｓ？ｍｅオの中に含まれる逆相
分電圧だけに関係する信号であり、さらに言えばＰ工。

ｓ　Ｑ　Ｉ　ＮＤは電圧ｅ０の逆相分のみに、Ｐ２ＮＤ
　＃Ｑ２ＮＤはｅ８Ｔの逆相分のみに＊　Ｐ５ＮＤ’５
ＮＤは電圧ｅＴＲの逆相分のみに関係する信号であり、
さらに詳しく言えばＰ［ＮＤ’ＱＩＮＤを例てすると、
Ｐ、ＮＩ）は電圧ｅｍｓの逆相分の中の線間電圧の正相
基本波成分と同相の電圧成分であり、Ｑ、ゎは正相基本
波′こ圧と９０徴相のずれた電圧成分のみに関係する信
号である。

以上、系統電圧ｅ□、θａ　Ｔ　Ｉ　ｅ□のあらゆる情
報が直流の信号Ｐ１ＰＤ・ＰｌＮＤ・ＰｉＤ＃Ｐ３ＮＤ
・ＱｌＮＤ・Ｑ２Ｎ。・Ｑ５わの形で独立して分離検出
されていることが明らかであろう。

こうして得られた信号を第２図の振分器４３０Ａの中で
式（７）に沿って演算し電圧偏差信号ΔＥＴ１，１ｊＥ
ｖ。

ΔＥ、を作シ、それを増幅すると電流指令ｒ：、ｘ？、
、Ｉ：が得られる。

この電流指令Ｉｅｓ綽ｊ：に基づいて第５図のりアクド
ル電流を制御すると無効電力補償装置１００は次のよう
に作動する。

例えば、系統に逆相電流が流れて電圧の不平衡が発生す
ると、それが制御回路で検出され（第２図の信号Ｐ１Ｎ
Ｄ・ＱＩ　ＮＤ　”　２Ｎ　Ｄ　＃　Ｑ　２　Ｎ　Ｄ・
Ｐ３ＮＤ・Ｑｓｙｏ　）　ｅそれに基づいてリアクトル
部３００がこれを打消すような補償の逆相電流（負荷か
ら系統に注入された逆相電流と丁度位相が逆になるよう
発生される）を発生するから、従って第５図のインピー
ダンス３の所には見かけ上進相電流が流れたくなシ逆相
電流による電圧の不平衡は除去される。なおこの補償作
用は第２図の制御回路が比例積分器からなる増幅器４５
１Ｕ、４５１Ｖ、４５１Ｗを含んでいるため、系統の逆
相電圧が完全に零になるまで実行される。

次に、系統に無効電流が流れて系統の電圧が変化した場
合にはそれが制御回路で検出され（第２図の信号Ｐ、ｐ
ｏ）　ｓそれと電圧設定値Ｅｈ２の比較の結果に基づい
てリアクトル部５ｏｏｏ電流が調整される０例えば系統
の電圧が低下した場合にはりアクドル電流が小さくなシ
、従って第６図の説明からも分るように無効電流補償装
置１００の発生する電流が進相的となシ系統６の電圧が
引き上げら枢インダクタンスに進相電流を流すと電圧が
上がる）設定値に維持される。また電圧が上昇しようと
した場合には無効電力補償装置１００が遅れ電流を発生
し系統電圧引き下げるよう作用し、従って系統電圧は設
定値に維持されることとなる。

以上の説明から明らかなように、本発明の無効電力補償
装置を備えた電力供給システムでは、負荷の無効電力変
動が原因して生ずる電圧変動が発生しようとしても、ま
た、逆相電流に起因する電圧不平衡が発生しようとして
も、それらが無効電力補償装置によって補償されるため
、従って電圧変動が少なく電圧が平衡化された品質の良
い電力を供給できる。

以上が本発明の代表的な実施例である。

次に本発明の他の実施例を第３図により説明する。即ち
、第３図は前述した発明の第２図の分配器４２０人の変
形例であシ、第３図は第１図の分配器４２　（７Ａの中
に挿入され使用される。従って。

本変形例は前に説明した発明と重複する部分が多多あシ
、重複する部分については説明を省略する。

第３図と第１図の同一記号カ所は記号に合わせて接続さ
れる。

第３図において、４２１Ｂ、４２４Ｂは演算器であシ、
前記した第１相の９０°逆相電圧信号ＱｊＮＤと第１相
の同相逆相電流信号ＰＩＮＤを入力し、それぞれ式（８
）　、　（９）の演算を通して第２相の同相逆相電圧信
号Ｐ２ＮＤ　を第３相の同相逆相電圧信号Ｐ３ＮＤを出
力する。このＰ２ＮＤ’５ＮＤは前記説明の式（５）　
、　（６）で得られた信号Ｐ２Ｎ。’５ＮＤと同じもの
である。

４３２は設定器であシ、電圧設定信号Ｅｈ２を出力する
。４３０Ｂは振分器であシ、正相基本波電圧信号Ｐ　　
、第１相、第２相、第３相の同相逆相ｐｎ 電圧信号ＰＩＮＤ、Ｐ２ＮＤ’ＡＮＤ及び電圧設定信号
Ｅｈ、を入力し、これらの信号に基づいて弐αＱの演算
を行い電圧偏差信号ΔＥ１ΔＥｖａΔＥｗを出力する。

４５１Ｕ、４５１Ｖ、４５１Ｗは比例・積分器等で構成
された増幅器であシ偏差ΔＥＵ、ΔＥｖＩΔＥＷを増幅
し、第１相、第２相、第３相の電流指令輸。

Ｉｅ、　１：を出力する。ここで、４４６Ｂ、４４７Ｂ
勝４４８Ｂは係数器であり入力信号を２倍して出力する
。また４　３８　Ａ　、　４３９　Ｂ　、　４４０　Ｂ
　、　４４１Ｂは加算器で６Ｄ図示の信号を図示の極性
で加算する。

２　　　　２　　　　・・・・・・（８）Ｐ２ＮＤ　”
　Ｐ［ＮＤ噛ず−ＱＩＮＤ嘘ずＰ　３ＮＤ　”　Ｐ　Ｉ
　ＮＤ　ＷＸＩＩ　ｒ　＋　Ｑ　１ＨＨ噛、π　　　・
・・・・・（９）ＴｊＬ流指令工♂、ＩＳ、ＩＳは前述
した図２で得られる電流指令値と全く同一のものであり
、従ってこのＩ；。

１７、　Ｉ：に基づいて第５図のりアクドル部３００の
電流を制御すると、前述した第１図、第２図による発明
と全く同じ補償効果が得られる。

以上、本実施例では第３図の演算器４２２Ｂ。

４２４Ｂの演算が第２図の演算器４２１人、　４２４１
よシ簡略化できる。

次に本発明のもう１つの実施例を第４図により説明する
。本実′ｌｓ例もやはシ前述した発明の第２図の変形例
に関するものであり、第４図は第１図の分配器４２０Ａ
に挿入され使用される。従って前述した発明と重複する
部分はその説明を省略する。

第４図において、４２１Ｃ，４２４Ｃは演算器であυ、
前記した第１相の９０”逆相電圧信号ＱＩＮＤと第１相
の同相逆相電圧信号Ｐｊ　ＮＤを入力し、それぞれ弐ａ
や、ａ■の演算を通して第２相の９０’逆逆相電圧量Ｑ
２ＮＤ　ｐ第３相０９０ｏ逆相電圧信号Ｑ５ＮＤを出力
する。このＱ２Ｎ、Ｑ、ＮＤｌｒｉ前記説明の式（５）
　＃　（６）で得られた信号Ｑ２ＮＤ　＃Ｑ３ＮＤと同
じものである。

４３７は設定器であシ、電圧設定信号ＥＩＩＦを出力す
る。イ３０Ｃは振分器であシ、正相基本波電圧信号Ｐ、
ｌ’Ｄ　、第１相、第２相、第３相の９０°逆相電圧信
号ＱＩ　ＮＤ　＃Ｑ２ＮＤ　ＩＱ５ＮＱ及び電圧設定信
号Ｅ７１　Ｅ　Ｆを入力し、これらの信号に基づいて式
（２）の演算を行い、電圧偏差信号ΔＥｕ、ΔＥｖ、Δ
ＥＶを出力する。

４５１　Ｕ　、　’４５　Ｊ　Ｖ　、　４５　Ｊ　Ｗは
比例−ａｔ分器等で構成された増幅器であり偏差ΔＥｕ
、ΔＥ□ΔＥｗを増幅し、第１相、第２相、第３相の電
流指令工。１＊、Ｉ：を出力する。ここで、４３１Ａ、
４３２１ｔ。

４３３Ａは係数器であり入力信号を１斤丁倍して出力す
る。４４６Ｂ、４４７Ｂ、４４８Ｂも係数器であシ入力
信号を２倍して出力する。

また、４３８１．４３９Ｂ、４４０Ｂ４４１８ｔ４３４
に、４３５に、４３６人は加算器であり図示の信号を図
示の極性で加算する。

Ｑ２ＮＯ＝　Ｐ　ＩＮＤ′ｔｈス＋Ｑ１ＮＤ′ＣｘＩＪ
ｙｆｆ　　　　　−−−−−−ＤＪ）Ｑ３ＮＤ　”−Ｐ
、ＮＤ噛丁π＋Ｑ　、ＮＤ−槙ず　　　　・・・・・・
（２）電流指令弓、ＩＳ、Ｉコは前述の図２で得た電流
指令値と全く同一〇もので６９、従ってこの工♂、工粘
■口に基づいて第５図のりアクドル部Ｊ　００　Ｃ）電
流を制御すると、前述した第１図、第２図による発明と
全く同じ補償効果が得られる。

以上１本実施例では第４図の演算器４；ｔｉｃ。

４２４Ｃの演算が第２図の演算器４２１１．４２４１よ
り簡略化できる。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように１本発明の無効電力補償
装置では次のような効果が得られる。

即ち。

（１）交流電源系統に変動負荷や不平衡負荷が接続され
ると、交流母線の電圧変動及び電圧の不平衡が問題にな
るが１本発明ではこれらの変動を正相分によるものか逆
相分によるものかを明確に分離検出できることから、無
効電力補償装置の補償対象が何であるか明確になシ、従
って、系統の電圧変動だけに着目した制御（電圧変動制
制御）、系統の不平衡電圧だけに着目し九制御（電圧平
衡化ｊｌｊｌＪ御）、及び両者に着目した制御等々の制
御が自在に構成でき、従来のものに比し↓シ高度な電圧
補償制御が簡単に実現できる。

（２）系統電圧の正相分・逆相分を直流信号の形で連続
的に検出でき、従って制御に不連続性が入り込まないこ
とから安定な制御が実現できる。

（３）また、制御回路におｈては電圧の正相分・逆加算
器、乗算器等々の簡単な素子を用い、単純な演算を行っ
て所用の信号を得るだけであシ、検出信号にあいまいさ
が人シ込まず、正確で高精度の信号（正相分、逆相分に
関する）を得ることができる。また回路が簡単なため、
コストも安くなる。

以上述べたように本発明の無効電力補償装置では、従来
の制御には無い、１正相分と逆相分を分離検出しそれに
基づいて補償制御を行う”という全く新しい制御概念が
取入れられているため、よ友 りて今度の複雑・高度化する無効電力補償制御への要求
にも充分、答えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図。 第２図乃至第４図は本発明のそれぞれ異る他の実施例を
示すブロック図、第５図は、本発明が適用される無効電
力補償装置の主回路図、第６図は無効電力補償装置の動
作説明図、第７図は従来の無効電力補償装置に採用され
ている電圧制御回路のブロック図である。 １・・・幹線の交流電源系統、３・・・系統インピーダ
ンス、１０．１１・−支線の交流電源系統、１００・・
・無効電力補償装置、２００・・・進相コンデンサ、Ｓ
ＯＯ・・・リアクトル部、３５０・・・制御回路、４０
０・・・演算回路、５００・・・点弧制御回路、４０３
・・・２相変換器、４０８，４１０・・・演算器、４０
６・・・２相発生器、４１３〜４１５・・・直流検出フ
ィルタ。 ４２０人・・・分配器、５００・・・点弧制御器、４２
２１４２４人、４２１Ｂ、４２４８．４２ＩＣ，４２４
Ｃ…演算器、４３０に、４ｓｏＢ　、　４ｓｏｃ・・・
振分器、４３７…設定器、４３１１〜４３３　Ａ　、　
４４６Ｂ〜４４８　Ｂ−・・係数器、４３４１〜４３６
　Ａ　、　４３８１〜４４１人、４３９Ｂ〜４４１Ｂ・
・・加算器、　４５１Ｕ４５１Ｖ、４５１Ｗ−・・増幅
器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多相交流電源系統の不平衡電圧及び電圧変動を補
   償する無効電力補償装置において、 Ｎ相多相交流電源の電圧の第１相に同期した単位正弦波
   信号ｅ＾＊＿１＿ｄとそれより９０°位相が遅れた単位
   正弦波信号ｅ＾＊＿１＿ｑを得る手段と、Ｎ相多相電圧
   ｅ＿１＿ｓ、ｅ＿２＿ｓ・・・ｅ＿Ｎ＿ｓを検出し、第
   １相の電圧にｄ軸を合わせた２相変換を行い２相電圧信
   号ｅ＿１＿ｄ＿ｓ、ｅ＿１＿ｑ＿ｓを得る手段と、前記
   信号ｅ＾＊＿１＿ｄ、ｅ＾＊＿１＿ｑとｅ＿１＿ｄ＿ｓ
   、ｅ＿１＿ｑ＿ｓを用いてＰ＿１＿Ｐ＝ｅ＾＊＿１＿ｄ
   ・ｅ＿１＿ｄ＿ｓ＋ｅ＾＊＿１＿ｑ・ｅ＿１＿ｑ＿ｓＰ
   ＿１＿Ｎ＝ｅ＾＊＿１＿ｄ・ｅ＿１＿ｄ＿ｓ−ｅ＾＊＿
   １＿ｑ・ｅ＿１＿ｑ＿ｓＱ＿１＿Ｎ＝ｅ＾＊＿１＿ｄ・
   ｅ＿１＿ｑ＿ｓ＋ｅ＾＊＿１＿ｑ・ｅ＿１＿ｄ＿ｓの演
   算によりＰ＿１＿Ｐ、Ｐ＿１＿Ｎ、Ｑ＿１＿Ｎを得る手
   段と、前記信号Ｐ＿１＿Ｐの直流成分を検出し信号Ｐ＿
   １＿Ｐ＿Ｄを得る手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ、Ｑ＿１＿Ｎの直流成分を検出し信
   号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄを得る手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ、Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ
   ＿Ｄを入力信号として演算を行いＮ相多相交流の第１相
   、第２相〜第Ｎ相の電流指令を作成する手段とを備え、 該手段により得られた電流指令に基づいて前記無効電力
   補償装置を制御することを特徴とする無効電力補償装置
   。
2. （２）前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置の作用で維持すべき電源系統の電圧値
   を指示するための系統電圧設定信号Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ
   を設定する手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄに基づいてＰ
   ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２／３π−Ｑ＿
   １＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３πＱ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿
   Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２／
   ３πＰ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２／３π
   ＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３πＱ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝−
   Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃ
   ｏｓ２／３πの演算を行い信号Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿２
   ＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄを得る手段
   と、 前記信号Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ、Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ、Ｑ＿１
   ＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿１＿
   Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄに基づいて ΔＥ＿Ｕ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋Ｐ
   ＿１＿Ｎ＿Ｄ＋（１／√３）（Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ−Ｑ＿３
   ＿Ｎ＿Ｄ）ΔＥ＿Ｖ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿
   Ｐ＿Ｄ＋Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ＋（１／√３）（Ｑ＿３＿Ｎ＿
   Ｄ−Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ）ΔＥ＿Ｗ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ
   ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ＋（１／√３）（Ｑ
   ＿１＿Ｎ＿Ｄ−Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ）の演算をし、電圧偏差
   信号ΔＥ＿Ｕ、ΔＥ＿Ｖ、Δ＿Ｗを作成する手段と、前
   記信号ΔＥ＿Ｕ、ΔＥ＿Ｖ、ΔＥ＿Ｗを増幅し、電流指
   令信号Ｉ＾＊＿Ｕ、Ｉ＾＊＿Ｖ、Ｉ＾＊＿Ｗを作成する
   手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の無効電力補償装置。
3. （３）前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置の作用で維持すべき電源系統の電圧値
   を指示するための系統電圧設定信号Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ
   を設定する手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄに基づいてＰ
   ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２／３π−Ｑ＿
   １＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ
   ＿Ｄ・ｃｏｓ２／３π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３
   の演算を行い信号Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄを得
   る手段と、前記信号Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ、Ｐ＿１＿Ｐ＿
   Ｄ、Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ
   に基づいて ΔＥ＿Ｕ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋２
   Ｐ＿１＿Ｎ＿ＤΔＥ＿Ｖ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿
   １＿Ｐ＿Ｄ＋２Ｐ＿２＿Ｎ＿ＤΔＥ＿Ｗ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ
   ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋２Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄの演算を
   し、電圧偏差信号ΔＥ＿Ｕ、ΔＥ＿Ｖ、ΔＥ＿Ｗを作成
   する手段と前記信号ΔＥ＿Ｕ、ΔＥ＿Ｖ、ΔＥ＿Ｗを増
   幅し、電流指令信号Ｉ＾＊＿Ｕ、Ｉ＾＊＿Ｖ、Ｉ＾＊＿
   Ｗを作成する手段とから成ることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の無効電力補償装置。
4. （４）前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置の作用で維持すべき電源系統の電圧値
   を指示するための系統電圧設定信号Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ
   を設定する手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄに基づいてＱ
   ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３π＋Ｑ＿
   １＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２／３πＱ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝−Ｐ＿１
   ＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／３π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２
   ／３πの演算を行い信号Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ＿
   Ｄを得る手段と前記信号Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ、Ｐ＿１＿
   Ｐ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ
   ＿Ｄに基づいて ΔＥ＿Ｕ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋（
   ２／√３）（Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ−Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ）ΔＥ＿
   Ｖ＝−Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋（２／√
   ３）（Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄ−Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ）ΔＥ＿Ｗ＝−
   Ｅ＾＊＿Ｒ＿Ｅ＿Ｆ＋Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＋（２／√３）（
   Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ−Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ）の演算をし、電圧偏
   差信号ΔＥ＿Ｕ、ΔＥ＿Ｖ、ΔＥ＿Ｗを作成する手段と
   前記信号ΔＥ＿Ｕ、ΔＥ＿Ｖ、ΔＥ＿Ｗを増幅し、電流
   指令信号Ｉ＾＊＿Ｕ、Ｉ＾＊＿Ｖ、Ｉ＾＊＿Ｗを作成す
   る手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の無効電力補償装置。