JPS6369433A - 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、特に交流電源系統の
電圧変動の抑制や、電圧の不平衡の抑制を行い電源系統
の安定化を計るための、効果的な無効電力補償装置に関
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
続されるようになり、これによる不平衡電流と電源系統
のインピーダンスとの作用で電源系統の電圧に不平衡を
生じ問題になっておシ、また、電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！ｔ：設置し、これにより、
電源系統の無効電力全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「ディソ
タル制御装ｅｔ用いたＳｖＣによる系統安定化の念めの
シミュレータ試験」に詳述されており、その基本的な構
成は第５図に示す構成になる。

即ち、同図において、１０．１１は交流電車等の負荷へ
の支線の電力供給母線であり、１００は無効電力補償装
置であり、リアクトル部３００と進相コンデンサ２００
で構成される。リアクトル部３００はリアクトル３０２
Ｕ〜３０２Ｗ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７０と、そ
の制御回路３５０よりなり、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の導
通角が調整され、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おる。ここで無効電力補償装置１０
０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の電力容量（進相容ｉｔ）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ｌＲを零から最大まで変化させることによ
り、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６の電圧が変動し、また、電車等の単相負荷によ
っ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
にかかっている。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ｅ□、
ｅ、Ｔ、ｅ□）、それを絶対値回路（ＡＢＳ　）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
ｅＤｉ　＃　ｅＤｌｌ　ｔ　ｅ□を得る。ｅ□〜ｅＤＴ
は母線電圧の各線間の電圧値に比例する。一方ｖ：は交
流母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ｅＤＲ１ｅＤ！ｌ、ｅＤＴを比較器ＣＲ，Ｃ８，
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ｍ流指令”：　ｉ　Ｉｙ　ｖ　Ｉｙ　　ｔ’　
作る。ＩＵ、　Ｉ、　、　Ｉ、　　に基づいて第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、やはり無効電力補償装置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て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、そのため母線の電圧を、正相／逆相の電圧変動が
渾然一体と混った形の単なる変動分としてのみとらえ、
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、より高度な制御への展開が不可能であり
九。

近年、交流電力系統の電力品質の向上が強く求められて
おり、より高度な側割が可能な電力系統・安定化対策用
・無効電力補償装置の出現が求められており、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。

逆相九圧変動検出法）を備えた無効心力補償装置の開発
が急がれている。

本発明は上記従来技術の間湧点に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、１４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、それにより補償対象全
明確にして制御を行うことてより、高＋青度の電圧補償
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。

［発明の構成コ （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図により説明する。系統電
圧を検出し、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相電圧信号全発生し
、ま之、４Ｑ２では系統電圧の２倍の周波数の単位２相
電圧信号を作る。

一方、４θ３では３相′省圧信号を２相宿号に変換する
。４０３．４０６の信号を要素４０４に導き、瞬時電力
信号を演算する。要素４０９では４θ４の出力信号全直
流分（第１相の逆相ｒｑＪＥ信号ＰＩＮＤ　ｅ　Ｑ、Ｎ
Ｄ　’）と交流分（ＰＩＮＡ　Ｉ　ＱＩＮＡ　）に分離
する。

４０８では４０７の信号と４０９の交流分信号とにより
、正相基本波電圧信号（ＰＩＰＤ）を演算する。

要素４２０Ａの内容を第２図に示す。第２図の４２１に
、４２４にでは信号ＰＩＮＤ　Ｉ　ＱＩＮＤ　　を用い
、それぞれ第２相、３相の逆相′電圧信号（Ｐ２ＮＤ、
Ｑ２Ｎｒ））。

（Ｐ３ＮＤ　＊　Ｑ５ＮＤ　）を演算する。４３７Ｆｉ
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ＰＩＦＤ　Ｉ　　ＩＮＤ　　ＩＮＤ　Ｉ　Ｐ２
ＮＤ・Ｑ２ＮＤ・Ｐ５ＮＤ・Ｑ３ＮＤをＰ　　　、Ｑ 用いて、電圧偏差信号ΔＥｕ、Δ頌、ΔＥ１を演算する
。

増幅ｅ？ｒ４ｓｘＵ、４ｓｘｖ、４ｓｘｗで、信号ΔＥ
、　、ＪＥＷ。

ＪＥＷを４幅するとりアクドルの電流指令１：、Ｉ：。

ＩＳが得られ、これに基づいて無効成力補償装置を制御
する。

（作　用） 以上の制御回路を使用すると、系統電圧の情報が正相分
（ＰＩＰＤ）”逆相分（ＰＩＮＤ　＃　ＱＩＮＤ”２Ｎ
Ｄ＃Ｑ　　　、Ｐ　　　、Ｑ　　　’）の形に明確に分
離検出される。

２ＮＤ　　　　　ＳＮＤ　　　　　５ＮＤ従って、これ
らの信号により無効電力補償装置を制御することにより
補償の対象を明確にでき、高精度の装置が実現できる。

（発明の実施例） 本発明の無効電力補償装置を備えた成力供給７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
同一であり、前述の従来例の説明で言及しｆｃ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７Ｑは電圧検出器であり補償対象の交流
母線６の線間電圧（ｅ□＃　ｅＩＴ　ｌ　ｅＴＲ’）を
検出し制御回路３５０に導く。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
ＩＷＯ点弧角の調整によＩ）電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は本発明全盛込んだ演算回路であり、電圧信号ｅ
Ｒ１”　ＢＴ　ｌ　ｅＴｍ＆を入力し種々の演算を行い
、リアクトル部ＳＯＯ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ば　Ｈ・環　を出力する。

５００は点弧制御器であり、電流指令値ば、工；。

■：を受けて動作し　１：　、　１：　、　工：で指示
略れた電流（基本波成分）をリアクトル３０２Ｕ、３０
２Ｖ。

３０２Ｗが流すようサイリスタ３０１Ｕ、３０１Ｖ。

、９０１　Ｗを点弧制御する。

演算回路４００と点弧制御器５００を合わせたものを制
御回路３５０と称し、この回路の詳イｍ金第１図に示す
。

次に本発明の主要部をｇｇ１図、第２図によシ説明する
。

第１図において、第５図の交流母線電圧信号ｅ１８　”
　８７１　ｅＴＲは、２相変換器４０３と２相信号発生
器４０６に入力される。４０３の２相変換器では電圧信
号ｅｍｓ＋　ｔ　ｅｓＴｔ　ｅ□を式（１）の演算によ
シ２相電圧信号ｅ　　、　　　に変換する。４０６の１
ｄｓ　　１ｑｓ ２相信号発生器はフェイズロックループ回路で構成され
ており、電圧信号ｅ□　６８Ｔ、　ｅＴ、　を入力し、
その出力として、第５図の第１相ｔ−Ｒ相、第２相をＳ
相、第３相を正相とすると、第１相と第２相の線間電圧
ｅ□に同期した単位正弦波信号ｅｒｄ１と、それよシタ
０°進んだ単位正弦波信号ｅτ１１、及びそれの位相信
号θτ４．を出力し、ｅ”、ｄ、、ｅＴ４．は式（２）
で表わせる。

４０７も２相発生器であり、位相角信号θτ、。

を受けて動作し交流母線電圧周波数の２倍の周波数を持
つ式（３）の２相電圧信号ｅ？ｄ２　”　？ｑ２を発生
する。

４０４は演算器であり信号ｅ１ｄｓ　”　１ｑｌ　　及
びｅ７．、　、　ｅ？１．を入力し、式（４）により信
号ＱＩＮＩＰＩＮを演算する。

ここで系統電圧ｅ１８１８８Ｔ＃　ｅＴＲが正相分／逆
相分を含む場合、Ｑ（Ｈｅ　ＱＩＮ　は直流分と基本波
の２倍の周波数で振動する交流分を含んだ脈流となる。

４０９は分離器であり、４１０，４１１の直流検出フィ
ルタと４１２，４１３の加算器で構成されており、信号
ＰＩＮ　＃　Ｑ、Ｎを入力し、直流検出フィルタ４１０
，４１１によ”　ＰＩＮ　ｔ　ＱＩＮの直流分を検出し
信号ＰＩＮＤ　ｅ　ＱＩＮＤ　　として出力するととも
に、加算器４１２，４１３の所で信号Ｐ、Ｎ　Ｉ　Ｑｌ
）ｒの中から直流分、即ちＰＩＮＤ　Ｉ　ＱｌＮＤを取
り去り、交流成分だけを信号ＰＩＮＡ　＃　Ｑ、）ｉＡ
として出力する。こうして得られたＰ、ＮＤ　＃　ＱＩ
ＮＤは第１相と第２相の線間電圧ｅ□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電圧に同
相の成分（Ｐ、ＮＤ）とそれと９０°位相の異なる成分
（Ｑ、ＮＤ）Ｋ分解した時の各成分の電圧を表わしてお
シ、ここではＰ、ＮＤを第１相の同相逆相電圧信号、Ｑ
、ＮＤを第１相の９０６逆相電圧信号と呼ぶことにする
。

４０Ｂは演算器であり信号ＰＩＮＡ　＃　ＱＩＮＡ及び
ｅ？ｄ２　”　？ｑ２を入力し、式（５）により信号Ｐ
、ＦＤを演算する。

ＰＩＰＤ　＝０１ｄ２　”　Ｐ、ＮＡ　＋ｅτ、２°Ｑ
、ＮＡ　　　　　　・”　（５）信号Ｐ、ＰＤは直流信
号となシ、このＰＩ　ＰＤは系統電圧ｅＩＩ　＃　ｅｌ
ｌ’ｒ　Ｉ　ｅ□が含む正相基本波電圧を表わしている
。

４２０人は分配器であり信号ＰＩＰＤ　＃　ＰＩＮ。Ｉ
　Ｑ、ＮＤを受けて演算を行ない、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直重、　
Ｂ　１工；を出力する。分配器４２０Ａの詳細を第２図
に示す。

５００は点弧制御器であり、電流指令値Ｉ：　、　工：
　。

工；を受けて動作し　１：　、　１Ｍ　、　１：で指示
された電流（基本波成分）をリアクトル部３００が流す
ようサイリスタ３０１Ｕ、３０１Ｖ、３０１Ｗ　１ｃ点
弧制御する。

次に第２図によシ分配器４２０人を説明する。第１図と
第２図の同一記号の信号は記号に合わせて接続される。

第２図において、４２１Ａ、４２４には演算器であり、
第１相の９０’逆相電圧信号Ｑ１ＮＤと第１相の同相逆
相電圧信号Ｐ、ＮＤヲ入力し、それぞれ式（６）　、　
（７）の演算を通して、第２相の９０°逆相電圧信号Ｑ
２ＮＤｓ第２相の同相逆相電圧信号Ｐ２ＮＤ及び第３相
の９０６逆相電圧信号Ｑ３ｓｏ　ｓ　ｚ　３相の同相通
相電圧信号Ｐ３ＮＤｔ出力する。

ここで、Ｐ２ＮＤ　＃　Ｑ２ＮＤは第２相と第３相の線
間電圧ｅＩＩＴ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（Ｐ２ＮＤ　）
、９０″位相の異なる電圧成分（Ｑ２ＮＤ）を表わして
いる。

同様に、Ｐ、ＮＤ、Ｑ、ＮＤｔｊ：第３相と第１相の線
間電圧ｅＴＩＬ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（Ｐ３ＮＤ　）
、９０’位相の異なる電圧成分（Ｑ、ＮＤ）′！ｉ″表
わしている。

４３７は設定器であり、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は号Ｂｇアを出力
する。

４３０人は振分器であり、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ＰＩＰい第１相、第２相
、第３相の９０°逆相電圧信号ＱＩＮＤ　＃Ｑ２ＮＤ　
Ｉ　Ｑ３ＮＤと同相逆相電圧信号ＰＩＮＤ　Ｉ　Ｐ２Ｎ
Ｄ　＃Ｐ３ＮＤ及び電圧設定信号Ｅ：□、を入力し、こ
れらの信号に基づいて式（８）の演算を行い、電圧偏差
信号ΔＥＴＪ、Δ−１ΔＥ、を出力する。

４５１Ｕ、４５１Ｖ、４５１Ｗは比例・積分器等で構成
された増幅器であり偏差ΔＥｕ、ΔＥｖ、ΔＥＷを増幅
しその結果を信号工：　、　１：　、　１：として出力
する。ここで得られ九信号Ｉ：　、　Ｉ、７．Ｉζ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の発生すべき電流全指示するための第１相の
電流指令工Ｓ１及び同様リアクトル３０２ｖのための第
２相の電流指令Ｉｖ、及びリアクトル３０２Ｗのための
第３相の電流指令■；である。

ここで振分器４　Ｊ　１７Ａ’ｉ構成するものとして次
の要素がある。即ち、４３１１．４３２１．４３３１は
係数器であり入力信号をｌ／ｙ’Ｔ倍して出力する。

４３４１．４３５１．４３６１は加算器であり係数器４
３１１．４３２に、４３３Ａの出力を図示の極性で加算
する。加算器４３４に、４３５１．４３６Ａの出力は式
（８）の第３項の演算に相当する。４３８には加算器で
あり設定信号Ｅｈ、と信号Ｐ、ＰＤを図示極性で演算す
る。即ち、加算器４３８Ａの出力は式（８）の第１項の
演算に相当する。４３９に、４４０に、４４１１は加算
器であり信号ＰＩＮＤ　Ｉ　Ｐ２ＮＤ　Ｉ　Ｐ５ＮＤ　
　と加算器４３８Ａの出力信号、及び係数器４３４に、
４３５に、４３６に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：、聾、工；は直流量の信
号となり、この信号の中には正相電圧に関する情報及び
逆相電圧に関する情報が全て含まれている。従りて、こ
の１：　ａ　Ｉ：　ｌ　Ｉ：　に基づいて第５図のりア
クドル部ＳＯＯ″ｌｔ制御することによシ、第５図の支
線給電系統１０．１１の発生する正相無効電流と母線イ
ンピーダンス３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３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。

まず、第５図において交流母線の電圧が信号ｅＲ８ｅ　
ｅｌｌＴＴ　ｅＴ’ｌｌ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ｅ７ｄ、Ｉ　ｅ？ｑ１　とその
位相角信号θτ４．が出力される。ここで、２相発生器
４０６は電圧信号ｅ□”　ａｔ　”Ｔｌ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相宿号
ｅ？ｄ＋　ｌ　６〒９．及びθτ、１には電圧の正相基
本波に関する情報だけが含まれている。次に２相発生器
４０７は位相角信号θτ４．を受けて式（３）に基づく
２相宿号ｅ７ｄ２．　ｅτ、２を発生する。

一方、電圧信号ｅ□＃　ｅｍＴ　ｅ　ｅＴ□は２相変換
器４０３に導入され、式（１）による変換が行われ、２
相宿号０１ｄｓ’ｌｑ膳が得られる。

次に演算器４０４の中で式（４）の演算を行い信号Ｑ、
Ｎ　＃　ＰＩＮを得て、これを分離器４０９に通して直
流成分の信号Ｑ４゜＃　ＰＩＮＤ及び交流成分の信号Ｑ
　　　、Ｐ　　　に分離する。

１Ｎム　　　　　１Ｎム こうして得られた信号ＰＩＮＤ　＃　Ｑｌ。は第１相・
第２相の線間電圧ｅ□が含む逆相電圧成分を、第１相・
第２相の線間電圧の正相基本波成分と同相、　　の成分
と、それと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、第１相の同相逆相電圧成分（ＰＩ
ＮＤ）及び第１相の９０°逆相電圧成分（Ｑ、ＮＤ）を
表わしている。

一方、演算器４０８では信号ｅ？ｄ２１　ｅ？ｑ２とＱ
　　　、Ｐ　　　とで式（５）の演算が行われ直流信号
の１Ｎム　　　　　１Ｎム Ｐ、ＦＤが得られるが、この信号は系統電圧ｅＲ１，ｅ
ｇ７＋ｅＴＲの中に含まれる正相基本波電圧ヲ懺わして
いる。

次に第２図の分配器４２０Ａの中では演算器４２１１．
４２４にの中で式（６）・（７）の演算を行って、第２
相の同相逆相電圧Ｐ２、。、９０’逆相電圧Ｑ２ＮＤ％
第３相の同相逆相電圧Ｐ３ＮＤ％　９　Ｑ’逆相電圧Ｑ
３ＮＤが得られる。

以上のようにして得られ九信号Ｐ、ＦＤは系統電圧ｅ　
　、ｅ　　、ｅ　　の中に含まれる正相基本波電圧ＲＩ
　　　　　　ＩＩＴ　　　　　　ＴＢ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量の演算、例えば式（５
）等の変換では、どの相に基準を合わせて演算を行って
も全く同じ量が演算される。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ＰＩＮＤ　Ｉ　ＱＩＮＤ及びＰ２ＮＤ　’　
Ｑ２ＮＤ及びＰ　　　、Ｑ　　　に着目すると、これら
の信号は系統ＡＮＤ　　　　　　５ＮＤ 電圧ｅ□、ｅ、Ｔ、ｅ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ＰｌＮＤＩＱ、Ｎ
Ｄは電圧ｅ□の逆相外のみに、Ｐ２ＮＯＩ　Ｑ２ＮＤは
ｅ８Ｔノ逆相分のみに、Ｐ３ＨＤ　Ｉ　Ｑ３ＮＤは電圧
ｅＴＢの逆相外のみに関係する信号であり、さらに詳し
く言えばＰ、ＮＤ　＃　ＱＩＮＤを例にすると、Ｐ、Ｎ
Ｄは電圧ｅＢｌｌの逆相外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、ＱＩＮＤは正相基本波電
圧と９０’位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’Ｒ１ｉ　ｌ　ｅＳＩＴ　＃　ｅ□のあ
らゆる情報が直流の信号Ｐ、ＦＤ　Ｉ　ＰＩＮＤ　＃　
Ｐ２ＮＤ・Ｐ５ＮＤ・Ｑ、ＮＤ　ｔ　Ｑ２ＮＤ　＃　Ｑ
３ＮＤ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４３０人の中で
式（８）に沿って演算し電圧偏差信号ΔＥＵ、ΔＥＶＩ
ΔＥｗを作り、それを増幅すると電流指令Ｉ：、Ｉ：。

Ｘ：が得られる。

この電流指令Ｘ：　、　Ｈ、１：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２ｒＭ／７＋１　
優品　ロ　　　　　　　凸　　　　　　　ｍ）−Ｑ−、
−−１）−−−−−Ｑ３ＮＤ）、それに基づいてリアク
トル部ＳＯＯ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なくなり
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、８ｇ２図の制御回路が比例積分器からなる増
幅器４５１Ｕ、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
Ｄ）、それと電圧設定値”ＩＩＦの比較の結果に基づい
てリアクトル部３００の電流がｙＡ整される。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
り、従うて第６図の説明からも分るように無効電流補償
装置１０００発生する電流が進相的となり系統６の電圧
が引き上げられ（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変動装ｅ１００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、
従うて電圧変動の少ない、電圧が平衡化され、品質の良
い電力全供給できる。

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全第３図により説明する。即ち
、第３図は前述した発明の＠２図の分配器４２０人の変
形例であり、第３図は第１図の分配器４２０Ａ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々あり、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は演算器であり、
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Ｐ、ＮＤを入力し、それぞれ式（９
）　、　（１０の演′ｎを通して第２相の同相逆相電圧
信号Ｐ２ｗＤｓ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（６
）　、　（７）で得られた信号Ｐ２ＮＤ　Ｉ　Ｐ３ＮＤ
と同じものである。

４３７は設定器であり、電圧設定信号Ｅ；ｇＦを出力す
る。４３０Ｂは振分器であり、正相基本波電圧信号ＰＩ
ＰＤ％第１相、第２相、第３相の同相逆相電圧信号ＰＩ
ＮＤ　＃　Ｐ２ＮＤ　Ｉ　Ｐ５ＮＤ及び電圧設定信号Ｅ
：８アを入力し、これらの信号に基づいて式へ）の演算
を行い、電圧偏差信号ΔＥＵ、ΔＥｖ、ΔＥＷを出力す
る。

４５１Ｕ、４５１Ｖ、４５１Ｗは比例・積分器等で構成
された増幅器であり偏差ΔＥｕ　、ΔＥｖ、ΔＥｗを増
幅し、第１相、第２相、第３相の電流指令に、Ｉ、７゜
Ｉｃｅ出力する。ここで、４４６Ｂ、４４７Ｊ４４８Ｂ
は係数器であり入力信号全２倍して出力する。また、４
３８Ａ、４３９Ｂ、４４０Ｂ、４４１８　　ｉｊ：加算
器であり図示の信号を図示の極性で加算する。

電流指令Ｉ♂　Ｂ　、　１；　　は前述の図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ＩＵ
　２　’Ｖ　ｔ　工ｗに基づいて第５図のりアクドル部
Ｊ　ｏ　Ｏ（７）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４２１Ｂ。

４２４Ｂの演算が、第２図の演算器４２１に、４２４に
より簡略化できる。

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
。本実施例もやはり前述した発明の第２図の変形〜Ｊに
関するものであり、第・１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は演算器であり、
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Ｐ、ＮＤを入力し、それぞれ弐〇、
（２）の演算を通して第２相の９０’逆相；圧は号Ｑ２
ＮＤｓ第３相の９０°逆相電圧信号Ｑ５ＮＤを出方する
。このＱ２ＮＤ　Ｉ　Ｑ５ＨＤは前記説明の式（６）　
、　（７）で得られた信号Ｑ２ＮＤ　Ｉ　ＱＡＮＤと同
じものである。

４３７は設定器であり、″屯田設定信号Ｑ；ｚｒを出力
する。４３０Ｃは振分器であり、正相基本波電圧信号Ｐ
、ＰＤ、第１相、第２相、第３相（７）９０’逆相電圧
侶号Ｑ、ＮＤ　”　２ＮＤ　”　３ＮＤ及び電圧設定信
号く。２全入力し、これらの信号に基づｂて式（１４の
演算を行い、電圧偏差信号ΔＥＵ、ΔＥｖ、ΔＥｗを出
力する。

４５１Ｕ、４５１Ｖ、４５１Ｗは比例・積分器等ｆ　ｉ
ｌｅ成された増幅器であり偏差ΔＥＵｏΔＥＶ、ΔＥｗ
ｔ−増幅し、第１相、第２相、第３相の電流指令す、工
ζ。

■。を出力する。ここで、４３１に、４３２に、４３３
Ａは係数器であり入力信号を１／￥Ｔ倍して出力する。

４４６Ｂ、４４７Ｂ、４４８Ｂも係数器であり入力信号
を２倍して出力する。また、４３８に、４３９Ｂ。

４４０Ｂ、４４１Ｂ、４３４１．４３５に、４３６には
加算器であり図示の信号を図示の極性で加算する。

電流指令１：　、　Ｉ：　、　Ｉ：は前述の図２で得た
電流指令値と全く同一のものであり、従ってこの！。。

Ｉ；　、　１：に基づいて第１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４図の演算器４２１Ｃ。

４２４Ｃの演算が第２図の演算器４２１人、４２４によ
シ簡略化できる。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、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、本発明ではこれらの変動を正相分くよるもの
か逆相外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り
、従って、系統の電圧変動だけに着目した制御（’！圧
変動抑制制御）、系統の不平衡電圧だけに着目した制御
（電圧平衡化制御）、及び両者に着目した制御等々の制
御が自在に構成でき、従来のものに比しより高度な電圧
補償制御が簡単に実現できる。

（２）系統電圧の正相分・逆相外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夛込まないこ
とから安定な制御が実現できる。

（３）また、制御回路においては電圧の正相分。

逆相公金検出する場合、信号処理手段として係数器、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り、検出信号にあいまい
さが入り込まず、正確で高精度の信号（正相分、逆相外
に関する）を得ることができる。また回路が簡単な念め
、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、“正相分と逆相外を分離検出しそれに
基づいて補償制御を行う２という全く新しい制御概念が
取入れられているため、よって今後の複雑・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な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、
３００・・・リアクトル部、３５０・・・制御回路、４
００・・・演算回路、５００・・・点弧制御回路、４０
３・・・２相変換器、４０４，４０８・・・演算器、４
０６゜４０７・・・２相発生器、４０９・・・分離器、
４１０゜４１１・・・直流検出フィルタ、４１２，４１
３０９．加算器、４２０ｋ・・・分配器、５００・・・
点弧制御器、４２１１．４２４に、４；！ＩＢ、４２４
Ｂ、４２１Ｃ，４２４Ｃ・・・演算器、４３０に、４３
０Ｂ、４３０Ｃ・・・振分器、４３１Ａ〜４３３人、４
４６Ｂ〜４４８Ｂ・・・係数器、４３７・・・設定器、
４３４Ａ〜４３６に、４３８Ａ〜４４１．Ａ。 ４３９Ｂ　〜４４１Ｂ−＝加算器、４５１Ｕ、４５１Ｖ
、４５１’ｗＶ・・・増幅器。 第６図 第７図

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相に同期して位相がθ＾
   ＊＿１＿ｄ＿１で変化する単位正弦波信号ｅ＾＊＿１＿
   ｄ＿１と、それより９０°位相が進んで変化する単位正
   弦波信号ｅ＾＊＿１＿ｑ＿１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＿１、ｅ＾＊＿１＿ｑ
   ＿１とｅ＿１＿ｄ＿ｓ、ｅ＿１＿ｑ＿ｓを用いてＰ＿１
   ＿Ｎ＝ｅ＾＊＿１＿ｄ＿１・ｅ＿１＿ｄ＿ｓ＋ｅ＾＊＿
   １＿ｑ＿１・ｅ＿１＿ｑ＿ｓＱ＿１＿Ｎ＝ｅ＾＊＿１＿
   ｄ＿１・ｅ＿１＿ｑ＿ｓ−ｅ＾＊＿１＿ｑ＿１・ｅ＿１
   ＿ｄ＿ｓの演算により信号Ｐ＿１＿Ｎ、Ｑ＿１＿Ｎを得
   る手段と、前記信号Ｐ＿１＿Ｎ、Ｑ＿１＿Ｎの交流成分
   を検出し信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ａ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ａを得、及
   び、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、前記位相
   角信号θ＾＊＿１＿ｄ＿１に基づいて動作し、位相角が
   ２θ＾＊＿１＿ｄ＿１で変化する単位正弦波信号ｅ＾＊
   ＿１＿ｄ＿２とそれより９０°位相が遅れた単位正弦波
   信号ｅ＾＊＿１＿ｑ＿２を得る手段と、 前記信号ｅ＾＊＿１＿ｄ＿２、ｅ＾＊＿１＿ｑ＿及びＰ
   ＿１＿Ｎ＿Ａ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ａに基づいて Ｐ＿１＿Ｐ＿Ｄ＝ｅ＾＊＿１＿ｄ＿２・Ｐ＿１＿Ｎ＿Ａ
   ＋ｅ＾＊＿１＿ｑ＿２・Ｑ＿１＿Ｎ＿Ａの演算により信
   号Ｐ＿１＿Ｐ＿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Δ
   Ｅ＿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、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。
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・ｓｉｎ２／３πＰ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿
   Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ２／３π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ２／
   ３π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・ｓｉｎ２／３＋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＿３＿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。