JP2000050501A - 無効電力補償装置 - Google Patents
無効電力補償装置Info
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- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 負荷無効電力変動を小さい容量の電力変換器
で抑制する。 【解決手段】 電力系統の負荷電流を検出し、座標変換
系１１によりその負荷電流に含まれる無効電流成分を検
出し、電流制御系１７により電力系統に連係する半導体
電力変換器４を制御する負荷無効電力補償装置におい
て、無効電流成分にハイパスフィルタ１４をかけ、その
交流成分である無効電流の変動分だけを補償し、負荷無
効電力変動を小さい容量の電力変換器で抑制する。この
負荷無効電力補償装置を進相コンデンサ等の従来の低速
度大容量の無効電力補償装置と組み合わせれば、変動し
ない負荷無効電力分を低速度大容量の無効電力補償装置
で補償し、負荷無効電力の変動分を半導体電力変換器に
よる無効電力補償装置で高速に補償することができる。
で抑制する。 【解決手段】 電力系統の負荷電流を検出し、座標変換
系１１によりその負荷電流に含まれる無効電流成分を検
出し、電流制御系１７により電力系統に連係する半導体
電力変換器４を制御する負荷無効電力補償装置におい
て、無効電流成分にハイパスフィルタ１４をかけ、その
交流成分である無効電流の変動分だけを補償し、負荷無
効電力変動を小さい容量の電力変換器で抑制する。この
負荷無効電力補償装置を進相コンデンサ等の従来の低速
度大容量の無効電力補償装置と組み合わせれば、変動し
ない負荷無効電力分を低速度大容量の無効電力補償装置
で補償し、負荷無効電力の変動分を半導体電力変換器に
よる無効電力補償装置で高速に補償することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統に半導
体電力変換器を連係させ、無効電力を出力することによ
って負荷の無効電力を補償したり、系統電圧を安定化さ
せたりする無効電力補償装置に関するものである。
体電力変換器を連係させ、無効電力を出力することによ
って負荷の無効電力を補償したり、系統電圧を安定化さ
せたりする無効電力補償装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体電力変換器による無効電力補償装
置は、図５に示すように半導体電力変換器４を電力系統
に連係させて連係点に無効電力を入出力することによっ
て、系統下流の負荷３の無効電力変動が上流電力系統１
側に影響しないように負荷無効電力補償したり、連係点
の電圧を調整する系統電圧制御したりする機能を持つ。
置は、図５に示すように半導体電力変換器４を電力系統
に連係させて連係点に無効電力を入出力することによっ
て、系統下流の負荷３の無効電力変動が上流電力系統１
側に影響しないように負荷無効電力補償したり、連係点
の電圧を調整する系統電圧制御したりする機能を持つ。
【０００３】無効電力補償装置４の制御系は負荷無効電
力補償タイプか、系統電圧制御タイプかで異なり、それ
ぞれ図６，図７のような制御系になる。両制御系を同時
に動作させることも可能である。
力補償タイプか、系統電圧制御タイプかで異なり、それ
ぞれ図６，図７のような制御系になる。両制御系を同時
に動作させることも可能である。
【０００４】負荷無効電力補償タイプの制御系（図６）
は、負荷電流を検出し、座標変換系１１によりその負荷
電流に含まれる無効電力成分を求め、その無効電力成分
を打ち消すような無効電流成分を電流制御系１７に出力
する。
は、負荷電流を検出し、座標変換系１１によりその負荷
電流に含まれる無効電力成分を求め、その無効電力成分
を打ち消すような無効電流成分を電流制御系１７に出力
する。
【０００５】また、系統電圧制御タイプの制御系（図
７）は、系統電圧指令値と検出値との誤差を誤差検出器
１２で検出し、系統電圧制御系１５はその誤差を打ち消
すための無効電流成分を演算して電流制御系１７に出力
する。
７）は、系統電圧指令値と検出値との誤差を誤差検出器
１２で検出し、系統電圧制御系１５はその誤差を打ち消
すための無効電流成分を演算して電流制御系１７に出力
する。
【０００６】上記どちらのタイプの制御系も、有効電力
成分については直流側コンデンサ電圧制御系１６が電力
変換器直流電圧の指令値と検出値との誤差を打ち消し電
力変換器４の直流回路の電圧を安定化させるための有効
電流成分を演算して電流制御系１７に出力し、電流制御
系１７は入力する無効電流成分及び有効電流成分を受け
て電力変換器４の電力指令を演算する。
成分については直流側コンデンサ電圧制御系１６が電力
変換器直流電圧の指令値と検出値との誤差を打ち消し電
力変換器４の直流回路の電圧を安定化させるための有効
電流成分を演算して電流制御系１７に出力し、電流制御
系１７は入力する無効電流成分及び有効電流成分を受け
て電力変換器４の電力指令を演算する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記負荷無効電力補償
タイプ及び系統電圧制御タイプの制御系は、それぞれの
装置を構成する半導体電力変換器が容量的に大きくでき
ないため、補償可能な容量範囲に限界がある。容量をオ
ーバーすると、電力変換器は出力可能な最大無効電力を
出力し続けるだけになってしまう。また電力変換器の容
量を大幅に増加させることは、技術的にもコスト的にも
問題がある。
タイプ及び系統電圧制御タイプの制御系は、それぞれの
装置を構成する半導体電力変換器が容量的に大きくでき
ないため、補償可能な容量範囲に限界がある。容量をオ
ーバーすると、電力変換器は出力可能な最大無効電力を
出力し続けるだけになってしまう。また電力変換器の容
量を大幅に増加させることは、技術的にもコスト的にも
問題がある。
【０００８】この発明は、電力変換器の容量が小さい場
合でも負荷無効電力変動抑制効果や系統電圧安定化効果
が得られる無効電力補償装置を提供することにある。
合でも負荷無効電力変動抑制効果や系統電圧安定化効果
が得られる無効電力補償装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、電力系統の
負荷電流を検出し、その負荷電流に含まれる無効電力成
分を求め、その無効電力成分を打ち消すような電圧指令
を演算して電力系統に連係する半導体電力変換器を制御
し、負荷無効電力を補償する無効電力補償装置におい
て、前記無効電力成分にハイパスフィルタをかけ、その
交流成分だけを補償するものである。
負荷電流を検出し、その負荷電流に含まれる無効電力成
分を求め、その無効電力成分を打ち消すような電圧指令
を演算して電力系統に連係する半導体電力変換器を制御
し、負荷無効電力を補償する無効電力補償装置におい
て、前記無効電力成分にハイパスフィルタをかけ、その
交流成分だけを補償するものである。
【００１０】または、系統電圧指令値に対する実際の系
統電圧の誤差を求め、その系統電圧誤差を打ち消すよう
な電圧指令を演算して電力系統に連係する半導体電力変
換器を制御し、連係点の電圧変動を抑制する無効電力補
償装置において、前記系統電圧誤差にハイパスフィルタ
をかけ、その交流成分だけを補償することを特徴とする
ものである。
統電圧の誤差を求め、その系統電圧誤差を打ち消すよう
な電圧指令を演算して電力系統に連係する半導体電力変
換器を制御し、連係点の電圧変動を抑制する無効電力補
償装置において、前記系統電圧誤差にハイパスフィルタ
をかけ、その交流成分だけを補償することを特徴とする
ものである。
【００１１】そして、前記ハイパスフィルタのカットオ
フ周波数を、半導体電力変換器の出力電流の大きさに合
わせて変化させ、半導体電力変換器の容量を最大限利用
する。
フ周波数を、半導体電力変換器の出力電流の大きさに合
わせて変化させ、半導体電力変換器の容量を最大限利用
する。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１ 図１に示すように、半導体電力変換器による無効電力補
償装置４と、従来の力率改善コンデンサＣｓなどの低速
度大容量の無効電力補償装置５を組み合わせ、半導体電
力変換器による無効電力補償装置４に変化速度の速い無
効電力変動を補償させ、ゆっくりとした成分は従来の装
置５で補償させる。
償装置４と、従来の力率改善コンデンサＣｓなどの低速
度大容量の無効電力補償装置５を組み合わせ、半導体電
力変換器による無効電力補償装置４に変化速度の速い無
効電力変動を補償させ、ゆっくりとした成分は従来の装
置５で補償させる。
【００１３】図２は上記半導体電力変換器による無効電
力補償装置４の負荷無効電力補償タイプの制御系を示
す。１１は負荷電流検出信号から負荷の無効電流成分を
検出する座標変換系、１４はこの無効電流成分の交流成
分を抽出し、それを補償無効電力成分とするハイパスフ
ィルタ（ＨＰＦ）、１６は半導体電力変換器４の直流電
圧指令値と検出値との誤差を打ち消すための有効電流成
分を演算する直流側コンデンサ電圧制御系、１７はＨＰ
Ｆ１４からの無効電流成分と直流側コンデンサ電圧制御
系１６からの有効電流成分を受けて電力変換器４の電圧
指令を演算する電流制御系である。
力補償装置４の負荷無効電力補償タイプの制御系を示
す。１１は負荷電流検出信号から負荷の無効電流成分を
検出する座標変換系、１４はこの無効電流成分の交流成
分を抽出し、それを補償無効電力成分とするハイパスフ
ィルタ（ＨＰＦ）、１６は半導体電力変換器４の直流電
圧指令値と検出値との誤差を打ち消すための有効電流成
分を演算する直流側コンデンサ電圧制御系、１７はＨＰ
Ｆ１４からの無効電流成分と直流側コンデンサ電圧制御
系１６からの有効電流成分を受けて電力変換器４の電圧
指令を演算する電流制御系である。
【００１４】上記ＨＰＦ１４は図３に示すように、その
出力のピーク値を検出するピーク値検出部１４−１及び
電力変換器４の最大容量設定値とピーク値検出部からの
ピーク値を比較してＨＰＦのカットオフ周波数を変える
カットオフ周波数調整部１４−２を有し、ＨＰＦのカッ
トオフ周波数が調整可能となっている。
出力のピーク値を検出するピーク値検出部１４−１及び
電力変換器４の最大容量設定値とピーク値検出部からの
ピーク値を比較してＨＰＦのカットオフ周波数を変える
カットオフ周波数調整部１４−２を有し、ＨＰＦのカッ
トオフ周波数が調整可能となっている。
【００１５】ＨＰＦ１４のカットオフ周波数は、高く設
定すれば最終的な無効電流指令値の大きさが小さくな
り、低く設定すれば大きくなる。よって、最終的な無効
電流指令値の大きさが半導体電力変換器４の容量とほぼ
一致するように調整してやれば、半導体電力変換器４の
利用率を高めることができる。
定すれば最終的な無効電流指令値の大きさが小さくな
り、低く設定すれば大きくなる。よって、最終的な無効
電流指令値の大きさが半導体電力変換器４の容量とほぼ
一致するように調整してやれば、半導体電力変換器４の
利用率を高めることができる。
【００１６】半導体電力変換器４は出力可能な電流ピー
ク値によって容量が決まる。そこで、最終的な無効電流
指令値の大きさが半導体電力変換器４の容量を越えてい
る場合には、ＨＰＦのカットオフ周波数を高め、そうで
ない場合は低くしてやることによって、常に半導体電力
変換器４から容量分の電流を出力することが可能とな
る。
ク値によって容量が決まる。そこで、最終的な無効電流
指令値の大きさが半導体電力変換器４の容量を越えてい
る場合には、ＨＰＦのカットオフ周波数を高め、そうで
ない場合は低くしてやることによって、常に半導体電力
変換器４から容量分の電流を出力することが可能とな
る。
【００１７】ＨＰＦ１４のカットオフ周波数調整部１４
−２は、ＨＰＦ出力のピーク値＞変換器最大容量の時は
ＨＰＦのカットオフ周波数を上げ、ピーク値＜変換器最
大容量の時はカットオフ周波数を下げるように機能し、
ＨＰＦ出力値が半導体電力変換器４の容量範囲内に収ま
るようにカットオフ周波数を自動調整する。
−２は、ＨＰＦ出力のピーク値＞変換器最大容量の時は
ＨＰＦのカットオフ周波数を上げ、ピーク値＜変換器最
大容量の時はカットオフ周波数を下げるように機能し、
ＨＰＦ出力値が半導体電力変換器４の容量範囲内に収ま
るようにカットオフ周波数を自動調整する。
【００１８】ただしＨＰＦ１４のピーク値検出部１４−
１がピーク値を検出するためには比較的長い時間を必要
とするので、カットオフ周波数の制御は低いゲインでゆ
っくり行う必要がある。また、電力改善コンデンサなど
の低速度大容量無効電力補償装置５でも制御可能な低い
周波数成分についてはＨＰＦのカットオフ周波数に下限
を設けることによって補償しないようにする。
１がピーク値を検出するためには比較的長い時間を必要
とするので、カットオフ周波数の制御は低いゲインでゆ
っくり行う必要がある。また、電力改善コンデンサなど
の低速度大容量無効電力補償装置５でも制御可能な低い
周波数成分についてはＨＰＦのカットオフ周波数に下限
を設けることによって補償しないようにする。
【００１９】カットオフ周波数の下限を従来の低速度大
容量無効電力補償装置５で補償できる周波数の上限とす
れば、その周波数より低い周波数成分を低速度大容量電
力補償装置で補償し、それよりも高い周波数成分は高い
周波数応答特性をもつ半導体電力変換器４によって補償
することになり、運転損失を最小限に抑えることが可能
となる。
容量無効電力補償装置５で補償できる周波数の上限とす
れば、その周波数より低い周波数成分を低速度大容量電
力補償装置で補償し、それよりも高い周波数成分は高い
周波数応答特性をもつ半導体電力変換器４によって補償
することになり、運転損失を最小限に抑えることが可能
となる。
【００２０】実施の形態２ 図４は半導体電力変換器による無効電力補償装置４（図
１）を制御する系統電圧制御タイプの制御系を示す。１
２は系統電圧指令値と検出値との誤差検出器、１４はこ
の系統電圧誤差から制御対象誤差成分としての交流成分
を抽出するＨＰＦ、１５はＨＰＦからの系統電圧誤差を
打ち消すような無効電流成分を演算する系統電圧制御
系、１６は半導体電力変換器４の直流電圧指令値と検出
値との誤差を打ち消すような有効電流成分を演算する直
流側コンデンサ電圧制御系、１７は上記無効電流成分、
有効電流成分から半導体電力変換器４を制御する電力指
令を演算する電流制御系である。
１）を制御する系統電圧制御タイプの制御系を示す。１
２は系統電圧指令値と検出値との誤差検出器、１４はこ
の系統電圧誤差から制御対象誤差成分としての交流成分
を抽出するＨＰＦ、１５はＨＰＦからの系統電圧誤差を
打ち消すような無効電流成分を演算する系統電圧制御
系、１６は半導体電力変換器４の直流電圧指令値と検出
値との誤差を打ち消すような有効電流成分を演算する直
流側コンデンサ電圧制御系、１７は上記無効電流成分、
有効電流成分から半導体電力変換器４を制御する電力指
令を演算する電流制御系である。
【００２１】ＨＰＦ１４は上記図３のものを使用する。
ＨＰＦ１４のカットオフ周波数は、実施の形態１と同様
に制御のために必要となる電流の大きさに応じて変化さ
せる。
ＨＰＦ１４のカットオフ周波数は、実施の形態１と同様
に制御のために必要となる電流の大きさに応じて変化さ
せる。
【００２２】系統電圧指令値は半導体電力変換装置４の
運転開始時の系統電圧を適用する。
運転開始時の系統電圧を適用する。
【００２３】なお、制御対象はＨＰＦ１４によって交流
成分だけに限定されるため、基本的には系統電圧指令と
実際の系統電圧は一致しないことになる。
成分だけに限定されるため、基本的には系統電圧指令と
実際の系統電圧は一致しないことになる。
【００２４】上記実施の形態１，２によれば、高い周波
数応答特性を有する半導体電力変換器による無効電力補
償装置４で補償対象とする無効電力の変動分（交流成
分）を補償し、残りを低い周波数応答特性の力率改善コ
ンデンサなどの無効電力補償装置５で補償するので、高
速・大容量の無効電力補償が可能となる。
数応答特性を有する半導体電力変換器による無効電力補
償装置４で補償対象とする無効電力の変動分（交流成
分）を補償し、残りを低い周波数応答特性の力率改善コ
ンデンサなどの無効電力補償装置５で補償するので、高
速・大容量の無効電力補償が可能となる。
【００２５】
【発明の効果】この発明は、半導体電力変換器によって
無効電力の交流成分だけを補償するため、変換器の容量
が小さい場合でも、負荷無効電力変動抑制効果や系統電
圧安定効果が得られる。よって、応答が遅い安価大容量
の無効電力補償装置と組み合わせれば、ほとんどのケー
スにおいて高速・大容量の無効電力補償が可能となる。
無効電力の交流成分だけを補償するため、変換器の容量
が小さい場合でも、負荷無効電力変動抑制効果や系統電
圧安定効果が得られる。よって、応答が遅い安価大容量
の無効電力補償装置と組み合わせれば、ほとんどのケー
スにおいて高速・大容量の無効電力補償が可能となる。
【図１】実施の形態にかかる無効電力補償装置の系統接
続図。
続図。
【図２】実施の形態１にかかる負荷無効電力補償タイプ
の無効電力補償装置の制御系を示すブロック図。
の無効電力補償装置の制御系を示すブロック図。
【図３】ハイパスフィルタのカットオフ周波数制御ブロ
ック図。
ック図。
【図４】実施の形態２にかかる系統電圧制御タイプの無
効電力補償装置の制御系を示すブロック図。
効電力補償装置の制御系を示すブロック図。
【図５】従来例にかかる無効電力補償装置の系統接続
図。
図。
【図６】従来例にかかる負荷無効電力補償タイプの無効
電力補償装置の制御系を示すブロック図。
電力補償装置の制御系を示すブロック図。
【図７】他の従来例にかかる系統電圧制御タイプの無効
電力補償装置の制御系を示すブロック図。
電力補償装置の制御系を示すブロック図。
１…上流電力系統 ２…系統線路のインダクタンス ３…負荷 ４…無効電力補償装置（半導体電力変換器） ５…低速度・大容量無効電力補償装置（進相コンデンサ
等） １１…座標変換系 １２…系統誤差検出器 １４…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ） １４−１…ピーク値検出部 １４−２…カットオフ調整部 １５…系統電圧制御系 １６…直流コンデンサ電圧制御系 １７…電流制御系
等） １１…座標変換系 １２…系統誤差検出器 １４…ハイパスフィルタ（ＨＰＦ） １４−１…ピーク値検出部 １４−２…カットオフ調整部 １５…系統電圧制御系 １６…直流コンデンサ電圧制御系 １７…電流制御系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 3/01 Ｈ０２Ｊ 3/01 Ａ
Claims (3)
- 【請求項１】 電力系統の負荷電流を検出し、その負荷
電流に含まれる無効電力成分を求め、その無効電力成分
を打ち消すような電圧指令を演算して電力系統に連係す
る半導体電力変換器を制御し、負荷無効電力を補償する
無効電力補償装置において、 前記無効電力成分にハイパスフィルタをかけ、その交流
成分だけを補償することを特徴とする無効電力補償装
置。 - 【請求項２】 系統電圧指令値に対する実際の系統電圧
の誤差を求め、その系統電圧誤差を打ち消すような電圧
指令を演算して電力系統に連係する半導体電力変換器を
制御し、連係点の電圧変動を抑制する無効電力補償装置
において、 前記系統電圧誤差にハイパスフィルタをかけ、その交流
成分だけを補償することを特徴とする無効電力補償装
置。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を、半導体電
力変換器の出力電流の大きさに合わせて変化させ、半導
体電力変換器の容量を最大限利用することを特徴とする
無効電力補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10218402A JP2000050501A (ja) | 1998-08-03 | 1998-08-03 | 無効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10218402A JP2000050501A (ja) | 1998-08-03 | 1998-08-03 | 無効電力補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000050501A true JP2000050501A (ja) | 2000-02-18 |
Family
ID=16719358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10218402A Pending JP2000050501A (ja) | 1998-08-03 | 1998-08-03 | 無効電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000050501A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008271626A (ja) * | 2007-04-16 | 2008-11-06 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | 無効電力を調整する制御装置 |
| CN102522749A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-27 | 中冶华天工程技术有限公司 | H桥级联型有源滤波器及其控制方法 |
| CN105140923A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-09 | 深圳市海思瑞科电气技术有限公司 | 有源滤波方法和滤波器 |
| JP2017215937A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. | 無効電力補償システム及びその方法 |
-
1998
- 1998-08-03 JP JP10218402A patent/JP2000050501A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102522749A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-06-27 | 中冶华天工程技术有限公司 | H桥级联型有源滤波器及其控制方法 |
| CN105140923A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-12-09 | 深圳市海思瑞科电气技术有限公司 | 有源滤波方法和滤波器 |
| JP2017215937A (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. | 無効電力補償システム及びその方法 |
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