JP2000222053A - 無効電力発生装置 - Google Patents
無効電力発生装置Info
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気炉のような負荷変動の大きい負荷に対
し、系統電圧の変動を低減し、負荷の無効電流の変動を
補償して電圧フリッカを低減する。 【解決手段】 バイアス基準決定回路２０は入力された
負荷端での系統電圧（Ｖｓ）からその電圧変動量に応じ
た可変バイアス基準を生成すると共に、所定の無効電流
を出力する固定バイアス基準を生成し、この両バイアス
基準の合成値をバイアス基準（ｉB ）として出力する。
この出力で補償電流検出回路１０の補償電流基準を補正
して、系統電圧変動を低減すると共に、負荷の無効電流
の変動を補償し、電圧フリッカを低減する。
し、系統電圧の変動を低減し、負荷の無効電流の変動を
補償して電圧フリッカを低減する。 【解決手段】 バイアス基準決定回路２０は入力された
負荷端での系統電圧（Ｖｓ）からその電圧変動量に応じ
た可変バイアス基準を生成すると共に、所定の無効電流
を出力する固定バイアス基準を生成し、この両バイアス
基準の合成値をバイアス基準（ｉB ）として出力する。
この出力で補償電流検出回路１０の補償電流基準を補正
して、系統電圧変動を低減すると共に、負荷の無効電流
の変動を補償し、電圧フリッカを低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、直流電気炉等が
発生する無効電流の変動に起因する電力系統の電圧フリ
ッカを抑制するための無効電力発生装置に関するもので
ある。
発生する無効電流の変動に起因する電力系統の電圧フリ
ッカを抑制するための無効電力発生装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図１７は、三菱電機技報ＶＯ１．６２．
Ｎｏ．１９８８、Ｐ１５〜Ｐ２０に開示されたこの種の
従来のアクティブフィルタ装置の構成及び制御対象の電
源系統との接続を示す回路図である。
Ｎｏ．１９８８、Ｐ１５〜Ｐ２０に開示されたこの種の
従来のアクティブフィルタ装置の構成及び制御対象の電
源系統との接続を示す回路図である。
【０００３】図１７において、１は補償対象負荷２に対
して電源を供給する系統電源、２は系統電源１に接続さ
れた補償対象負荷で、インバータ等の高調波を発生する
高調波源３と進相コンデンサ等の容量性負荷４とからな
っている。５ａは補償対象負荷２に流入する負荷電流Ｉ
L を検出する電流変成器、６は電流変成器５ａの出力を
もとに負荷電流ＩL の高調波電流成分と同一の補償電流
Ｉc を出力するアクティブフィルタ装置である。
して電源を供給する系統電源、２は系統電源１に接続さ
れた補償対象負荷で、インバータ等の高調波を発生する
高調波源３と進相コンデンサ等の容量性負荷４とからな
っている。５ａは補償対象負荷２に流入する負荷電流Ｉ
L を検出する電流変成器、６は電流変成器５ａの出力を
もとに負荷電流ＩL の高調波電流成分と同一の補償電流
Ｉc を出力するアクティブフィルタ装置である。
【０００４】アクティブフィルタ装置６は、図１７の一
点鎖線の枠内の要素から構成されている。同図の上記枠
内において、５ｂは補償電流Ｉc を検出する電流変成
器、７は系統電源１と補償対象負荷２とからなる電源系
統から補償電流Ｉc を流入させるインバータ変圧器、８
は複数台のインバータユニットより構成され、インバー
タ変圧器７に電圧を印加し直流電圧源用コンデンサ９に
充電された直流電圧を交流電圧に変換する自励式インバ
ータ、１０は負荷電流ＩL に基づき補償電流基準Ｉc *
を検出する補償電流検出回路（詳細については後述す
る）、１１は補償電流基準Ｉc * と電流変成器５ｂの出
力Ｉc - との差ΔＩを求める加減算器、１２は上記ΔＩ
及びコンデンサ電圧制御回路１３の出力に基づき電圧基
準Ｖ* を算出する電流制御回路、１３は直流電圧源用コ
ンデンサ９の電圧を制御するコンデンサ電圧制御回路、
１４は電流制御回路１２の出力に基づき自励式インバー
タ８を駆動するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御
回路である。
点鎖線の枠内の要素から構成されている。同図の上記枠
内において、５ｂは補償電流Ｉc を検出する電流変成
器、７は系統電源１と補償対象負荷２とからなる電源系
統から補償電流Ｉc を流入させるインバータ変圧器、８
は複数台のインバータユニットより構成され、インバー
タ変圧器７に電圧を印加し直流電圧源用コンデンサ９に
充電された直流電圧を交流電圧に変換する自励式インバ
ータ、１０は負荷電流ＩL に基づき補償電流基準Ｉc *
を検出する補償電流検出回路（詳細については後述す
る）、１１は補償電流基準Ｉc * と電流変成器５ｂの出
力Ｉc - との差ΔＩを求める加減算器、１２は上記ΔＩ
及びコンデンサ電圧制御回路１３の出力に基づき電圧基
準Ｖ* を算出する電流制御回路、１３は直流電圧源用コ
ンデンサ９の電圧を制御するコンデンサ電圧制御回路、
１４は電流制御回路１２の出力に基づき自励式インバー
タ８を駆動するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御
回路である。
【０００５】また、上記補償電流検出回路１０は、図１
７の点線の枠内の要素から構成されている。同図の上記
枠内において、１０ａは系統電源に同期した角速度θ
（基本波の周波数）を検出するためのＰＬＬ回路、１０
ｂは電流変成器５ａにより検出した３相信号（ｉLa、ｉ
Lb、ｉLc）を角速度θに基づき、交流成分を直流成分の
２相信号（ｉd 、ｉq ）に変換する３φ／２φ変換回
路、１０ｃは３φ／２φ変換回路１０ｂの出力の２相信
号（ｉd 、ｉq ）より特定の信号を取り出すためのフィ
ルタ回路、１０ｄはフィルタ回路１０ｃによりフィルタ
リングされた２相信号（ｉd ’、ｉq ’）を角速度θに
基づき３相信号に変換し、補償電流基準Ｉc * として出
力する２φ／３φ変換回路である。なお図中で信号線に
表示された数字（３）は、３相信号の信号線であること
を示す。
７の点線の枠内の要素から構成されている。同図の上記
枠内において、１０ａは系統電源に同期した角速度θ
（基本波の周波数）を検出するためのＰＬＬ回路、１０
ｂは電流変成器５ａにより検出した３相信号（ｉLa、ｉ
Lb、ｉLc）を角速度θに基づき、交流成分を直流成分の
２相信号（ｉd 、ｉq ）に変換する３φ／２φ変換回
路、１０ｃは３φ／２φ変換回路１０ｂの出力の２相信
号（ｉd 、ｉq ）より特定の信号を取り出すためのフィ
ルタ回路、１０ｄはフィルタ回路１０ｃによりフィルタ
リングされた２相信号（ｉd ’、ｉq ’）を角速度θに
基づき３相信号に変換し、補償電流基準Ｉc * として出
力する２φ／３φ変換回路である。なお図中で信号線に
表示された数字（３）は、３相信号の信号線であること
を示す。
【０００６】次に動作について説明する。アクティブフ
ィルタ装置６は、補償対象負荷２に対し並列に接続さ
れ、負荷電流ＩL に含まれる高調波電流などの障害電流
成分を検出し、これと逆位相の補償電流Ｉc をアクティ
ブフィルタ装置６に流すことにより、電源側の障害電流
成分を相殺するように作用する。系統電源Ｉから補償対
象負荷２に対して負荷電流ＩL が供給されている場合に
おいて、まず、補償電流検出回路１０は、負荷電流ＩL
に基づき、これを補償する電流つまり補償電流基準Ｉc
* を決定する（詳細は後述する）。
ィルタ装置６は、補償対象負荷２に対し並列に接続さ
れ、負荷電流ＩL に含まれる高調波電流などの障害電流
成分を検出し、これと逆位相の補償電流Ｉc をアクティ
ブフィルタ装置６に流すことにより、電源側の障害電流
成分を相殺するように作用する。系統電源Ｉから補償対
象負荷２に対して負荷電流ＩL が供給されている場合に
おいて、まず、補償電流検出回路１０は、負荷電流ＩL
に基づき、これを補償する電流つまり補償電流基準Ｉc
* を決定する（詳細は後述する）。
【０００７】この補償電流基準Ｉc * とインバータ変圧
器７に流入する電流Ｉc （補償電流）の成分Ｉc-との差
ΔＩを、加減算器１１により求め、電流制御回路１２に
出力する。電流制御回路１２は、このΔＩとコンデンサ
電圧制御回路１３の出力とに基づき、電圧基準Ｖ* を算
出する。ＰＷＭ制御回路１４は、電圧基準Ｖ* とこれを
パルス幅変調（ＰＷＭ）するための三角波搬送信号とを
比較し、変調することによりΔＩが小さくなるように自
励式インバータ８を構成するインバータユニットを駆動
し、その出力電圧を制御する。ここで、三角波搬送信号
を用いて変調することによりインバータユニットの出力
波形（平均）が正弦波になる。
器７に流入する電流Ｉc （補償電流）の成分Ｉc-との差
ΔＩを、加減算器１１により求め、電流制御回路１２に
出力する。電流制御回路１２は、このΔＩとコンデンサ
電圧制御回路１３の出力とに基づき、電圧基準Ｖ* を算
出する。ＰＷＭ制御回路１４は、電圧基準Ｖ* とこれを
パルス幅変調（ＰＷＭ）するための三角波搬送信号とを
比較し、変調することによりΔＩが小さくなるように自
励式インバータ８を構成するインバータユニットを駆動
し、その出力電圧を制御する。ここで、三角波搬送信号
を用いて変調することによりインバータユニットの出力
波形（平均）が正弦波になる。
【０００８】アクティブフィルタ装置の中心部である自
励式インバータ８は、複数台のインバータユニットから
構成されており、それぞれのユニットはインバータ変圧
器７を介して直列に接続されいてる。各インバータユニ
ットはＰＷＭ制御回路１４により制御され、インバータ
変圧器７に対し補償電流Ｉc を流すのに必要な電圧を発
生させる。このように、インバータ８は直流電圧源用コ
ンデンサ９に充電された直流電圧を交流電圧に変換する
役割を果たしており、交流電圧Ｅd を発生する電圧源と
なる。
励式インバータ８は、複数台のインバータユニットから
構成されており、それぞれのユニットはインバータ変圧
器７を介して直列に接続されいてる。各インバータユニ
ットはＰＷＭ制御回路１４により制御され、インバータ
変圧器７に対し補償電流Ｉc を流すのに必要な電圧を発
生させる。このように、インバータ８は直流電圧源用コ
ンデンサ９に充電された直流電圧を交流電圧に変換する
役割を果たしており、交流電圧Ｅd を発生する電圧源と
なる。
【０００９】ところで、補償電流検出回路１０は負荷電
流ＩL から補償電流を決定する回路、つまり補償電流基
準Ｉc * を検出する回路である。次に、その動作を詳細
に説明する。ＰＬＬ回路１０ａは、系統電圧に同期した
角速度θ（基本波周波数）を検出する。３φ／２φ変換
回路１０ｂは、電流変成器５ａにより検出した負荷電流
ＩL を角速度θに基づきｄｑ座標系の２相信号（ｉd 、
ｉq ）に変換する。 ｉd=(2/3)[ｉLa・ sin θ+ ｉLb・ sin(θ-(2/3)π)+ｉLc
・ sin(θ-(4/3)π) ］ ｉq=(2/3)[ｉLa・ cos θ+ ｉLb・ cos(θ-(2/3)π)+ｉLc
・ cos(θ-(4/3)π) ］ ｄ軸は基準となるθとの位相差成分を意味し、ｑ軸はθ
との同相成分を意味する。
流ＩL から補償電流を決定する回路、つまり補償電流基
準Ｉc * を検出する回路である。次に、その動作を詳細
に説明する。ＰＬＬ回路１０ａは、系統電圧に同期した
角速度θ（基本波周波数）を検出する。３φ／２φ変換
回路１０ｂは、電流変成器５ａにより検出した負荷電流
ＩL を角速度θに基づきｄｑ座標系の２相信号（ｉd 、
ｉq ）に変換する。 ｉd=(2/3)[ｉLa・ sin θ+ ｉLb・ sin(θ-(2/3)π)+ｉLc
・ sin(θ-(4/3)π) ］ ｉq=(2/3)[ｉLa・ cos θ+ ｉLb・ cos(θ-(2/3)π)+ｉLc
・ cos(θ-(4/3)π) ］ ｄ軸は基準となるθとの位相差成分を意味し、ｑ軸はθ
との同相成分を意味する。
【００１０】ここで、ｄｑ変換は、角速度θの直流成分
を求めるものである。すなわち、上記の式は３相交流を
各交流成分に分解し２相交流に変換し、さらに角速度θ
に基づき静止座標を回転座標に変換するものである。こ
れを図１９を用いて説明する。同図（ａ）に示す３相固
定座標ｕｖｗにおける３相交流ｉ（ｉu 、ｉv 、ｉw）
は、同図（ｂ）に示す２相固定座標αβにおける２相交
流ｉ（ｉα、ｉβ）に変換される。この２相固定座標α
βでは、２相交流ｉは回転している。そこで、２相固定
座標αβを同図（ｃ）に示す２相回転座標ｄｑに変換す
ることにより、２相交流ｉを２相座標ｄｑにおいて静止
させることができる。つまりｉd 、ｉqは直流信号であ
る。
を求めるものである。すなわち、上記の式は３相交流を
各交流成分に分解し２相交流に変換し、さらに角速度θ
に基づき静止座標を回転座標に変換するものである。こ
れを図１９を用いて説明する。同図（ａ）に示す３相固
定座標ｕｖｗにおける３相交流ｉ（ｉu 、ｉv 、ｉw）
は、同図（ｂ）に示す２相固定座標αβにおける２相交
流ｉ（ｉα、ｉβ）に変換される。この２相固定座標α
βでは、２相交流ｉは回転している。そこで、２相固定
座標αβを同図（ｃ）に示す２相回転座標ｄｑに変換す
ることにより、２相交流ｉを２相座標ｄｑにおいて静止
させることができる。つまりｉd 、ｉqは直流信号であ
る。
【００１１】３φ／２φ変換回路１０ｂの出力ｉd 、ｉ
q のうち、ｉd は角速度θの信号に対する位相差に対応
する。一方、ｉq は同相成分に対応する。この時、回転
座標変換の基準となるθとベクトル（ｉd 、ｉq ）の位
相差φとすると図２０に示すようになる。
q のうち、ｉd は角速度θの信号に対する位相差に対応
する。一方、ｉq は同相成分に対応する。この時、回転
座標変換の基準となるθとベクトル（ｉd 、ｉq ）の位
相差φとすると図２０に示すようになる。
【００１２】フィルタ１０ｃは、この２相信号（ｉd 、
ｉq ）から特定信号を取り出す回路であり、ハイパスフ
ィルタ（ＨＰＦ）を用いることにより基本波以外の高調
波成分を抽出することができる。そして、フィルタ１０
ｃの出力と角速度θに基づき２φ／３φ変換回路１０ｄ
が３相信号に変換する。 ｉca* = ｉd ・ cos θ+ ｉq ・ sin θ ｉcb* = ｉd ・ cos （θ-2/3・ π）+ ｉq ・ sin （θ-2
/3・ π） ｉcc* = ｉd ・ cos （θ-4/3・ π）+ ｉq ・ sin （θ-4
/3・ π）
ｉq ）から特定信号を取り出す回路であり、ハイパスフ
ィルタ（ＨＰＦ）を用いることにより基本波以外の高調
波成分を抽出することができる。そして、フィルタ１０
ｃの出力と角速度θに基づき２φ／３φ変換回路１０ｄ
が３相信号に変換する。 ｉca* = ｉd ・ cos θ+ ｉq ・ sin θ ｉcb* = ｉd ・ cos （θ-2/3・ π）+ ｉq ・ sin （θ-2
/3・ π） ｉcc* = ｉd ・ cos （θ-4/3・ π）+ ｉq ・ sin （θ-4
/3・ π）
【００１３】このようにして、補償電流検出回路１０は
補償電流基準ｉc * （高調波成分に対応する補償量）を
出力する。この補償電流基準ｉc * に基づき補償電流ｉ
c を発生させる。
補償電流基準ｉc * （高調波成分に対応する補償量）を
出力する。この補償電流基準ｉc * に基づき補償電流ｉ
c を発生させる。
【００１４】次に、具体的な波形を例にとって説明す
る。図１８は、整流器負荷を想定した場合の動作波形で
ある。図１８（ａ）に示す負荷電流ＩL は、変成器５ａ
により検出される。ところで、負荷電流ＩL は、基本波
成分ＩL と（図の点線波形）と高調波成分（図の斜線
部）の分離でき、高調波成分は図１８（ｂ）に示す波形
ＩH となる。アクティブフィルタ装置６はこの高調波成
分ＩH を除去するため、補償電流検出回路１０により高
調波成分ＩH を検出し（補償電流基準ｉc * ）、高調波
成分ＩH と逆位相の図１８（ｃ）の電流Ｉc を、電源系
統から流入させるように自励式インバータ８を動作させ
ることにより、電流ＩH は電流Ｉc により相殺され、電
源側での図１８（ｄ）に示すように基本波成分のみの正
弦波電流Ｉsとなる。
る。図１８は、整流器負荷を想定した場合の動作波形で
ある。図１８（ａ）に示す負荷電流ＩL は、変成器５ａ
により検出される。ところで、負荷電流ＩL は、基本波
成分ＩL と（図の点線波形）と高調波成分（図の斜線
部）の分離でき、高調波成分は図１８（ｂ）に示す波形
ＩH となる。アクティブフィルタ装置６はこの高調波成
分ＩH を除去するため、補償電流検出回路１０により高
調波成分ＩH を検出し（補償電流基準ｉc * ）、高調波
成分ＩH と逆位相の図１８（ｃ）の電流Ｉc を、電源系
統から流入させるように自励式インバータ８を動作させ
ることにより、電流ＩH は電流Ｉc により相殺され、電
源側での図１８（ｄ）に示すように基本波成分のみの正
弦波電流Ｉsとなる。
【００１５】以上では、高調波補償を例に説明したが、
前記フィルタ１０ｃのカットオフ周波数を適当に設定し
たり、フィルタ回路の構成を適当に変えることで、主
に、無効電流（ｉd ）進相分及び遅相分の変動を補償す
る無効電力発生装置（ＳＶＧ装置）とすることができ
る。
前記フィルタ１０ｃのカットオフ周波数を適当に設定し
たり、フィルタ回路の構成を適当に変えることで、主
に、無効電流（ｉd ）進相分及び遅相分の変動を補償す
る無効電力発生装置（ＳＶＧ装置）とすることができ
る。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来のＳＶＧ装置は、
以上のように構成されているので、直流電気炉のような
負荷が発生するランダムな無効電流変動に対しては、Ｓ
ＶＧ装置の容量を有効に活用した無効電流変動の補償が
できない。
以上のように構成されているので、直流電気炉のような
負荷が発生するランダムな無効電流変動に対しては、Ｓ
ＶＧ装置の容量を有効に活用した無効電流変動の補償が
できない。
【００１７】また、直流電気炉のように無効電流の変動
が小さくなり遅相の無効電流が一定に発生する場合は、
電源力率が悪くなる。ＳＶＧ装置としては、無効電流の
変動が少ないので殆ど補償電流を出力しない運転状態と
なり、ＳＶＧ装置が有する進相容量が有効に利用できな
い。
が小さくなり遅相の無効電流が一定に発生する場合は、
電源力率が悪くなる。ＳＶＧ装置としては、無効電流の
変動が少ないので殆ど補償電流を出力しない運転状態と
なり、ＳＶＧ装置が有する進相容量が有効に利用できな
い。
【００１８】また、直流電気炉の溶解末期、精錬期は無
効電流の変動が小さくなり電圧フリッカが小さくなる
と、ＳＶＧ装置としては補償電流が小さくなり、さらに
は電圧フリッカが規制値以下になればＳＶＧ装置は不要
となる。このような状態でＳＶＧ装置が運転を継続すれ
ばＳＶＧ装置の運転損失分だけ電力を消費する。
効電流の変動が小さくなり電圧フリッカが小さくなる
と、ＳＶＧ装置としては補償電流が小さくなり、さらに
は電圧フリッカが規制値以下になればＳＶＧ装置は不要
となる。このような状態でＳＶＧ装置が運転を継続すれ
ばＳＶＧ装置の運転損失分だけ電力を消費する。
【００１９】また、直流電気炉のように、サイリスタ整
流器で直流電気炉の電流が制御されているので逆相電流
が極小さい装置では、電力系統の電圧フリッカの要因と
しては、主に無効電流の変動であり有効電流の変動によ
る影響は少ない。このような装置において、ＳＶＧ装置
が有効電流の変動を補償しようとした場合その影響とし
て直流電圧の変動が生じ、これを許容値以下の電圧変動
とするために、コンデンサ容量を大きくせざるをえない
等の問題点があった。
流器で直流電気炉の電流が制御されているので逆相電流
が極小さい装置では、電力系統の電圧フリッカの要因と
しては、主に無効電流の変動であり有効電流の変動によ
る影響は少ない。このような装置において、ＳＶＧ装置
が有効電流の変動を補償しようとした場合その影響とし
て直流電圧の変動が生じ、これを許容値以下の電圧変動
とするために、コンデンサ容量を大きくせざるをえない
等の問題点があった。
【００２０】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので、直流電気炉ような種々の負荷変
動が生じるような負荷に対処するために、ＳＶＧ装置の
遅相から進相の容量を有効に利用して負荷無効電流の変
動を補償し電圧フリッカの改善に寄与し、また、負荷の
電源力率改善にも寄与し、また、電圧フリッカが許容値
以下となるときはＳＶＧ装置の運転を一時的に停止して
電力低減に寄与し、また、有効電流の変動分を補償しな
いようにすることによりコンデンサ容量を小さくできる
ＳＶＧ装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、直流電気炉ような種々の負荷変
動が生じるような負荷に対処するために、ＳＶＧ装置の
遅相から進相の容量を有効に利用して負荷無効電流の変
動を補償し電圧フリッカの改善に寄与し、また、負荷の
電源力率改善にも寄与し、また、電圧フリッカが許容値
以下となるときはＳＶＧ装置の運転を一時的に停止して
電力低減に寄与し、また、有効電流の変動分を補償しな
いようにすることによりコンデンサ容量を小さくできる
ＳＶＧ装置を得ることを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】（１）この発明に係わる
無効電力発生装置は、系統電源から負荷に供給される負
荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、
この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系
統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発
生装置において、上記負荷端での系統電圧の変動に応じ
てバイアスを可変する可変バイアス基準と、所定の遅相
無効電流を出力するよう設定する固定バアイス基準との
合成値をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、
上記バイアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手
段とを備えたものである。
無効電力発生装置は、系統電源から負荷に供給される負
荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、
この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系
統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発
生装置において、上記負荷端での系統電圧の変動に応じ
てバイアスを可変する可変バイアス基準と、所定の遅相
無効電流を出力するよう設定する固定バアイス基準との
合成値をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、
上記バイアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手
段とを備えたものである。
【００２２】（２）また、系統電源から負荷に供給され
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、上記負荷無効電流の変動に応じて
バイアスを可変する可変バイアス基準と、所定の遅相無
効電流を出力するよう設定する固定バアイス基準との合
成値をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、上
記バイアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手段
とを備えたものである。
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、上記負荷無効電流の変動に応じて
バイアスを可変する可変バイアス基準と、所定の遅相無
効電流を出力するよう設定する固定バアイス基準との合
成値をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、上
記バイアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手段
とを備えたものである。
【００２３】（３）また、系統電源から負荷に供給され
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、上記負荷無効電流の変動に応じて
バイアスを可変する可変バイアス基準と、所定の進相無
効電流を出力するよう設定する固定バアイス基準との合
成値をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、上
記バイアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手段
とを備えたものである。
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、上記負荷無効電流の変動に応じて
バイアスを可変する可変バイアス基準と、所定の進相無
効電流を出力するよう設定する固定バアイス基準との合
成値をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、上
記バイアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手段
とを備えたものである。
【００２４】（４）また、負荷無効電流の変動が所定値
以下で、且つ、遅れ負荷であることを検出する検出手段
を設け、他の運転状態から上記検出手段が出力する運転
状態になると、バイアス基準決定手段を動作させるよう
にしたものである。
以下で、且つ、遅れ負荷であることを検出する検出手段
を設け、他の運転状態から上記検出手段が出力する運転
状態になると、バイアス基準決定手段を動作させるよう
にしたものである。
【００２５】（５）また、バイアス基準決定手段の可変
バイアス基準は、上記基準決定バイアス手段への入力信
号を微分要素と一次遅れ要素とを通して可変バイアス基
準としたものである。
バイアス基準は、上記基準決定バイアス手段への入力信
号を微分要素と一次遅れ要素とを通して可変バイアス基
準としたものである。
【００２６】（６）また、系統電源から負荷に供給され
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、上記負荷無効電流の変動、上記負
荷端での系統電圧の変動、および、上記負荷端での系統
電圧のフリッカ値の変動の内、少なくともいずれか一つ
の変動の大きさに応じて上記系統への補償電流出力をオ
ン・オフする運転・停止判定手段を設けたものである。
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、上記負荷無効電流の変動、上記負
荷端での系統電圧の変動、および、上記負荷端での系統
電圧のフリッカ値の変動の内、少なくともいずれか一つ
の変動の大きさに応じて上記系統への補償電流出力をオ
ン・オフする運転・停止判定手段を設けたものである。
【００２７】（７）また、系統電源から負荷に供給され
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、負荷電流をｄ軸、ｑ軸の２相成分
に変換し、そのｄ軸成分に応じて補償電流基準を生成す
る手段を設け、この補償電流基準に基づいて無効電流を
送出するようにしたものである。
る負荷電流の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出
し、この補償電流基準に基づいて補償電流を発生して上
記系統へ送出し、上記系統の無効電力を調整する無効電
力発生装置において、負荷電流をｄ軸、ｑ軸の２相成分
に変換し、そのｄ軸成分に応じて補償電流基準を生成す
る手段を設け、この補償電流基準に基づいて無効電流を
送出するようにしたものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
のＳＶＧ装置を示す。従来技術と同一機能は同一番号で
表しその説明は省略する。
のＳＶＧ装置を示す。従来技術と同一機能は同一番号で
表しその説明は省略する。
【００２９】図において、２は補償対象であり、３の直
流電気炉と、４の力率改善コンデンサを兼用した高調波
フィルタからなる。１５は電力系統の送電線インピーダ
ンス（Ｘs ）を表し、５２ＳＶＧはＳＶＧ装置用交流遮
断器（以下、５２ＳＶＣと言う）、５２ＤＣは直流電気
炉用交流遮断器（以下、５２ＤＣと言う）、５２Ｆは高
調波用フィルタ用遮断器（以下、５２Ｆと言う）、１７
は５２ＤＣの開閉状態に応じてフィルタ１０ｃの出力信
号を制限するリミッタ、１８は５２ＤＣの開状態検出す
るオンディレー回路、１９は負荷無効電流の変動に対し
て補償量を決めるゲインである。
流電気炉と、４の力率改善コンデンサを兼用した高調波
フィルタからなる。１５は電力系統の送電線インピーダ
ンス（Ｘs ）を表し、５２ＳＶＧはＳＶＧ装置用交流遮
断器（以下、５２ＳＶＣと言う）、５２ＤＣは直流電気
炉用交流遮断器（以下、５２ＤＣと言う）、５２Ｆは高
調波用フィルタ用遮断器（以下、５２Ｆと言う）、１７
は５２ＤＣの開閉状態に応じてフィルタ１０ｃの出力信
号を制限するリミッタ、１８は５２ＤＣの開状態検出す
るオンディレー回路、１９は負荷無効電流の変動に対し
て補償量を決めるゲインである。
【００３０】２０はバイアス基準を決定するバイアス基
準決定回路であり、詳細を図２に示す。前記負荷変動に
対する補償量とバイアス基準を２φ／３φ変換したバイ
アス補償量を減算して補償電流Ｉc * を決定する。図２
において、２１ａは負荷無効電流信号（ｉdo）を平滑化
するフィルタ（この出力が可変バイアス基準となる）、
２１ｂは遅相無効電流基準、２１ｃは５２Ｆにより前記
２１ｂを入り切りするスイッチ（この出力信号が固定バ
イアス基準となる）、２１ｄは前記固定バイアス基準か
ら可変バイアス基準を減算する減算器、２１ｅは前記信
号を平滑化するフィルタでありこの出力がバイアス基準
となる。
準決定回路であり、詳細を図２に示す。前記負荷変動に
対する補償量とバイアス基準を２φ／３φ変換したバイ
アス補償量を減算して補償電流Ｉc * を決定する。図２
において、２１ａは負荷無効電流信号（ｉdo）を平滑化
するフィルタ（この出力が可変バイアス基準となる）、
２１ｂは遅相無効電流基準、２１ｃは５２Ｆにより前記
２１ｂを入り切りするスイッチ（この出力信号が固定バ
イアス基準となる）、２１ｄは前記固定バイアス基準か
ら可変バイアス基準を減算する減算器、２１ｅは前記信
号を平滑化するフィルタでありこの出力がバイアス基準
となる。
【００３１】図１の補償電流検出回路１０は、負荷無効
電流の変動分を検出するが、５２ＤＣが開いている時
は、リミッタ１７により零信号に制限されている。次に
５２ＤＣが投入されてもオンディレー回路１８により一
定時間リミッタ１７により零信号に制限され、５２ＤＣ
投入時の突入電流に対して補償しないようにすることが
ができる。
電流の変動分を検出するが、５２ＤＣが開いている時
は、リミッタ１７により零信号に制限されている。次に
５２ＤＣが投入されてもオンディレー回路１８により一
定時間リミッタ１７により零信号に制限され、５２ＤＣ
投入時の突入電流に対して補償しないようにすることが
ができる。
【００３２】一方、図２のバイアス基準決定回路２０
は、あらかじめ設定された遅相無効電流基準２１ｂを５
２Ｆの開閉状態に合わせスイッチ２１ｃで入り切りし、
高調波フィルタが投入されている時は前記スイッチ２１
ｃが閉じ、固定バイアス基準が作られ、また負荷無効電
流信号を平滑化フィルタ２１ａを介して可変バイアス基
準が作られ、固定バイアス基準から可変バイアス基準を
加減器２１ｄで加算して、さらに平滑フィルタ２１ｅを
介してバイアス基準を算出する。
は、あらかじめ設定された遅相無効電流基準２１ｂを５
２Ｆの開閉状態に合わせスイッチ２１ｃで入り切りし、
高調波フィルタが投入されている時は前記スイッチ２１
ｃが閉じ、固定バイアス基準が作られ、また負荷無効電
流信号を平滑化フィルタ２１ａを介して可変バイアス基
準が作られ、固定バイアス基準から可変バイアス基準を
加減器２１ｄで加算して、さらに平滑フィルタ２１ｅを
介してバイアス基準を算出する。
【００３３】図３で以上の動作を説明する。負荷が投入
されず高調波フィルタ４のみが系統に投入されている時
は、ＳＶＧ装置は固定バイアス基準による一定の遅相無
効電流を出力し、負荷投入後はオンディレーの時間の間
は引き続いて固定バイアス基準による一定の遅相無効電
流を出力し、オンディレー時間の後は負荷無効電流の量
に応じてバイアス基準を制限することにより、滑らかに
ＳＶＧ装置遅相電流出力を制限することができる。
されず高調波フィルタ４のみが系統に投入されている時
は、ＳＶＧ装置は固定バイアス基準による一定の遅相無
効電流を出力し、負荷投入後はオンディレーの時間の間
は引き続いて固定バイアス基準による一定の遅相無効電
流を出力し、オンディレー時間の後は負荷無効電流の量
に応じてバイアス基準を制限することにより、滑らかに
ＳＶＧ装置遅相電流出力を制限することができる。
【００３４】以上のようにして算出したバイアス基準か
ら負荷無効電流の変動から定まる補償信号を減算して補
償電流基準Ｉc * を決定して、電力系統に送出し、電圧
上昇を低減する。
ら負荷無効電流の変動から定まる補償信号を減算して補
償電流基準Ｉc * を決定して、電力系統に送出し、電圧
上昇を低減する。
【００３５】以上の説明では、高調波フィルタ４のみが
系統に接続（投入）された後、負荷３を投入するように
しているが、この投入条件で自動的に投入を行うような
負荷投入手段を設けてもよい。
系統に接続（投入）された後、負荷３を投入するように
しているが、この投入条件で自動的に投入を行うような
負荷投入手段を設けてもよい。
【００３６】実施の形態２．上記実施の形態１では、負
荷無効電流の量に応じてバイアス基準を制限すること
で、高調波フィルタの進相容量を補償する場合について
述べたが、図４に示すように、２２は電力系統の電圧フ
リッカを測定するフリッカメータで、系統電圧の変動信
号２２ａ１（ΔＶ）、電圧フリッカ値（ΔＶ１０）を検
出し出力するものであり、系統電圧の変動信号（ΔＶ）
２２ａ１に対してバイアス基準を決定するようにしたも
のである。
荷無効電流の量に応じてバイアス基準を制限すること
で、高調波フィルタの進相容量を補償する場合について
述べたが、図４に示すように、２２は電力系統の電圧フ
リッカを測定するフリッカメータで、系統電圧の変動信
号２２ａ１（ΔＶ）、電圧フリッカ値（ΔＶ１０）を検
出し出力するものであり、系統電圧の変動信号（ΔＶ）
２２ａ１に対してバイアス基準を決定するようにしたも
のである。
【００３７】ここで、ΔＶ、ΔＶ10は、次の（数１）で
表される。
表される。
【００３８】
【数１】
【００３９】但し、Ｖ0 ：基準電圧 Ｔ ：周期 ｖ ：測定点電圧 ａn ：変動周波数ｆn に対するちらつき視感度係数 ΔＶn ：電圧変動を周波数分析した結果得られる変動周
波数ｆn の電圧変動成分の振れ
波数ｆn の電圧変動成分の振れ
【００４０】バイアス基準決定回路２０の詳細を図５に
示す。系統電圧の変動信号２２ａ１に対して、不完全微
分要素２３ａと比例ゲインＫb と時定数Ｔb からなる一
次遅れ要素２３ｂとリミッタ２３ｃより可変バイアス基
準を算出する回路を設け、不完全微分要素２３ａにより
直流分を取り除き、一次遅れ要素２３ｂの比例ゲインＫ
b と時定数Ｔb とリミッタ２３ｃを適当に設定すること
により、系統電圧の変動信号の変動の大きさを算出する
ことができる。
示す。系統電圧の変動信号２２ａ１に対して、不完全微
分要素２３ａと比例ゲインＫb と時定数Ｔb からなる一
次遅れ要素２３ｂとリミッタ２３ｃより可変バイアス基
準を算出する回路を設け、不完全微分要素２３ａにより
直流分を取り除き、一次遅れ要素２３ｂの比例ゲインＫ
b と時定数Ｔb とリミッタ２３ｃを適当に設定すること
により、系統電圧の変動信号の変動の大きさを算出する
ことができる。
【００４１】この可変バイアス基準Δｉd0と固定バイア
ス基準２１ｂとの合成よりバイアス基準決定回路２０を
構成することにより系統電圧の変動の大きさに応じてバ
イアス基準を調整するので、ＳＶＧ装置の遅相容量を有
効に利用できる。
ス基準２１ｂとの合成よりバイアス基準決定回路２０を
構成することにより系統電圧の変動の大きさに応じてバ
イアス基準を調整するので、ＳＶＧ装置の遅相容量を有
効に利用できる。
【００４２】図６、図７で以上の動作について説明す
る。図６は直流電気炉の等価回路であり、アーク抵抗は
可変抵抗Ｒで表現される。図７（ａ）はランダムに発生
するアーク抵抗Ｒの急変に対する負荷無効電流の波形を
示し、通常はサイリスタ整流器により定電流制御されて
いるので、負荷無効電流は一定であるが、アーク抵抗Ｒ
の急変により、負荷無効電流は急激に増加しこれをサイ
リスタ整流器の応答により一定値に制限する。この負荷
無効電流の変動が、電力系統の電圧フリッカの原因とな
る。この現象は、直流炉の主溶解期に多く見られる。
る。図６は直流電気炉の等価回路であり、アーク抵抗は
可変抵抗Ｒで表現される。図７（ａ）はランダムに発生
するアーク抵抗Ｒの急変に対する負荷無効電流の波形を
示し、通常はサイリスタ整流器により定電流制御されて
いるので、負荷無効電流は一定であるが、アーク抵抗Ｒ
の急変により、負荷無効電流は急激に増加しこれをサイ
リスタ整流器の応答により一定値に制限する。この負荷
無効電流の変動が、電力系統の電圧フリッカの原因とな
る。この現象は、直流炉の主溶解期に多く見られる。
【００４３】図７（ｂ）はフリッカメータが検出する系
統電圧の変動信号（ΔＶ）が、図７（ａ）の負荷無効電
流の変動に応じて変化している波形を示す。図７（ｃ）
は、図５の遅相無効電流基準２１ｂを零にした場合のＳ
ＶＧ装置出力を表し、図７（ｄ）は遅相無効電流基準２
１ｂを少し入れた場合を示し、図７（ｃ）より大きなＳ
ＶＧ装置出力を得ることができる。ただし、遅相無効電
流基準２１ｂを装置定格まで設定することができるが、
この場合は常に遅相無効電流を出力することになり、直
流炉の電源力率が悪くなり好ましくない。
統電圧の変動信号（ΔＶ）が、図７（ａ）の負荷無効電
流の変動に応じて変化している波形を示す。図７（ｃ）
は、図５の遅相無効電流基準２１ｂを零にした場合のＳ
ＶＧ装置出力を表し、図７（ｄ）は遅相無効電流基準２
１ｂを少し入れた場合を示し、図７（ｃ）より大きなＳ
ＶＧ装置出力を得ることができる。ただし、遅相無効電
流基準２１ｂを装置定格まで設定することができるが、
この場合は常に遅相無効電流を出力することになり、直
流炉の電源力率が悪くなり好ましくない。
【００４４】図７（ｅ）は、本発明の動作を示し、電圧
の変動の大きさに応じて、バイアス基準を決定するので
ＳＶＧ装置の遅相容量を有効に利用し、負荷の無効電流
の変動を電源側で補償し、電圧フリッカを低減する。
の変動の大きさに応じて、バイアス基準を決定するので
ＳＶＧ装置の遅相容量を有効に利用し、負荷の無効電流
の変動を電源側で補償し、電圧フリッカを低減する。
【００４５】実施の形態３．上記実施の形態２では、電
圧の変動（ΔＶ）の量に応じて可変バイアス基準を算出
する場合について述べたが、図８に示すように、負荷無
効電流信号（ｉdo）２２a2に対して、可変バイアス基準
を決定する回路構成としたものである。バイアス基準決
定回路２０の詳細は図９に示し、前記実施の形態２の図
５に対応しており、動作の説明図１０は前記実施の形態
２の図７に対応しておりその動作は前記実施の形態２で
説明したものと同様なので省略する。本発明では、フリ
ッカメータの検出値である電圧の変動（ΔＶ）を使用し
ないので、フリッカメータが省略でき安価な装置を得る
ことができる。
圧の変動（ΔＶ）の量に応じて可変バイアス基準を算出
する場合について述べたが、図８に示すように、負荷無
効電流信号（ｉdo）２２a2に対して、可変バイアス基準
を決定する回路構成としたものである。バイアス基準決
定回路２０の詳細は図９に示し、前記実施の形態２の図
５に対応しており、動作の説明図１０は前記実施の形態
２の図７に対応しておりその動作は前記実施の形態２で
説明したものと同様なので省略する。本発明では、フリ
ッカメータの検出値である電圧の変動（ΔＶ）を使用し
ないので、フリッカメータが省略でき安価な装置を得る
ことができる。
【００４６】実施の形態４．上記実施の形態３では、直
流炉主溶解期の負荷無効電流変動の大きい場合に、遅相
無効電流基準と可変バイアス基準を合成してバイアス基
準を決定する場合について述べたが、直流炉溶解期末、
精錬期は負荷無効電流変動は小さく、一定量の遅れ負荷
となるので、図１１に示すように進相無効電流基準２３
ｄからなる固定バイアス基準と負荷無効電流の変動に応
じた可変バイアス基準を合成してバイアス基準を決定す
るようにしたもので、その動作を図１２に示す。負荷無
効電流の変動が小さく、且つ、遅れ負荷の場合は、進相
無効電流を発生するようにして、直流炉の負荷に対する
電源力率改善に寄与するようにした。
流炉主溶解期の負荷無効電流変動の大きい場合に、遅相
無効電流基準と可変バイアス基準を合成してバイアス基
準を決定する場合について述べたが、直流炉溶解期末、
精錬期は負荷無効電流変動は小さく、一定量の遅れ負荷
となるので、図１１に示すように進相無効電流基準２３
ｄからなる固定バイアス基準と負荷無効電流の変動に応
じた可変バイアス基準を合成してバイアス基準を決定す
るようにしたもので、その動作を図１２に示す。負荷無
効電流の変動が小さく、且つ、遅れ負荷の場合は、進相
無効電流を発生するようにして、直流炉の負荷に対する
電源力率改善に寄与するようにした。
【００４７】この実施の形態で、負荷無効電流の変動が
小さく、且つ、遅れ負荷の場合は、この状態を検出する
検出手段を設け、この検出手段の出力に応じてバイアス
基準決定回路をオン・オフするようにしてもよい。ま
た、実施の形態１〜３のバイアス基準決定回路の何れか
一つとこの実施の形態４のバイアス基準決定回路とを設
け、この両回路を検出手段で切り換えるようにしてもよ
い。
小さく、且つ、遅れ負荷の場合は、この状態を検出する
検出手段を設け、この検出手段の出力に応じてバイアス
基準決定回路をオン・オフするようにしてもよい。ま
た、実施の形態１〜３のバイアス基準決定回路の何れか
一つとこの実施の形態４のバイアス基準決定回路とを設
け、この両回路を検出手段で切り換えるようにしてもよ
い。
【００４８】実施の形態５．上記実施の形態２では、フ
リッカメータの検出信号である系統電圧の変動信号に対
応して、バイアス基準を決定する場合について述べた
が、図１３に示すように、フリッカメータの検出信号の
電圧フリッカ値２２ｂに対応してＳＶＧ装置の運転及び
停止を判定する運転・停止回路２４を設け、その判定結
果としての運転・停止信号２４ｄをＰＷＭ制御回路１４
に出力し、電圧フリッカが小さいときはＳＶＧ装置の運
転を一時的に停止し、また電圧フリッカが大きくなると
運転を再開させるようにしたものである。
リッカメータの検出信号である系統電圧の変動信号に対
応して、バイアス基準を決定する場合について述べた
が、図１３に示すように、フリッカメータの検出信号の
電圧フリッカ値２２ｂに対応してＳＶＧ装置の運転及び
停止を判定する運転・停止回路２４を設け、その判定結
果としての運転・停止信号２４ｄをＰＷＭ制御回路１４
に出力し、電圧フリッカが小さいときはＳＶＧ装置の運
転を一時的に停止し、また電圧フリッカが大きくなると
運転を再開させるようにしたものである。
【００４９】図１４に運転・停止判定回路２４の詳細を
説明する。図１４において、電圧フリッカ値２２ｂに対
して２４ａ１は運転を判定するコンパレータであり、２
４ａ２は停止を判定するコンパレータであり、２４ｂ１
はコンパレータ２４ａ１の判定結果である運転指令に対
するディレー回路であり、２４ｂ２はコンパレータ２４
ａ２の判定結果である停止指令に対するディレー回路で
あり、２４ｃはディレー回路の出力信号に対して運転・
停止信号２４ｄをセット・リセットするラッチ回路であ
る。
説明する。図１４において、電圧フリッカ値２２ｂに対
して２４ａ１は運転を判定するコンパレータであり、２
４ａ２は停止を判定するコンパレータであり、２４ｂ１
はコンパレータ２４ａ１の判定結果である運転指令に対
するディレー回路であり、２４ｂ２はコンパレータ２４
ａ２の判定結果である停止指令に対するディレー回路で
あり、２４ｃはディレー回路の出力信号に対して運転・
停止信号２４ｄをセット・リセットするラッチ回路であ
る。
【００５０】また、上記実施の形態では、電圧フリッカ
値２２ｂに対してＳＶＧ装置を運転・停止する構成とし
たが、系統電圧の変動（ΔＶ）または負荷無効電流（ｉ
do）の変動量に対してＳＶＧ装置の運転・停止を判定す
る構成にしても同様の効果を奏する。
値２２ｂに対してＳＶＧ装置を運転・停止する構成とし
たが、系統電圧の変動（ΔＶ）または負荷無効電流（ｉ
do）の変動量に対してＳＶＧ装置の運転・停止を判定す
る構成にしても同様の効果を奏する。
【００５１】また、電圧フリッカ値２２ｂ、系統電圧の
変動（ΔＶ）および負荷無効電流（ｉdo）の変動量の３
つのそれぞれの大きさに応じてＳＶＧ装置の運転・停止
を判定する回路を設け、これら３種類の回路の組み合わ
せて構成構成し、上記３入力の内、何れか１つが所定値
を超えるとＳＶＧ装置を停止するようにしてもよい。ま
た、３種類の回路の内、２種類の回路を採用して構成し
てもよい。
変動（ΔＶ）および負荷無効電流（ｉdo）の変動量の３
つのそれぞれの大きさに応じてＳＶＧ装置の運転・停止
を判定する回路を設け、これら３種類の回路の組み合わ
せて構成構成し、上記３入力の内、何れか１つが所定値
を超えるとＳＶＧ装置を停止するようにしてもよい。ま
た、３種類の回路の内、２種類の回路を採用して構成し
てもよい。
【００５２】実施の形態６．一般的に、受電点における
電圧低下は次式で表せれる。 ΔＶ＝ｒ・ＰL ＋ｘ・ＱL ここで、ΔＶ：受電点における電圧変動値 ｒ：電源インピーダンスの抵抗分 ｘ：電源インピーダンスのリアクタンス分 ＰL ：負荷の有効電力 ＱL ：負荷の無効電力
電圧低下は次式で表せれる。 ΔＶ＝ｒ・ＰL ＋ｘ・ＱL ここで、ΔＶ：受電点における電圧変動値 ｒ：電源インピーダンスの抵抗分 ｘ：電源インピーダンスのリアクタンス分 ＰL ：負荷の有効電力 ＱL ：負荷の無効電力
【００５３】上式においてＳＶＧ装置で進相無効電力Ｑ
c により補償した場合の受電点の電圧変動は、 ΔＶ＝ｒ・ＰL ＋ｘ・（ＱL −Ｑc ） ΔＶ＝０とするためには次式を満足すればよい Ｑc ＝ＱL ＋（ｒ／ｘ）・ＰL 通常 ｘ≫ｒより Ｑc ＝ＱL 従って、ＳＶＧ装置が発生する補償電流は（数２）とな
る。
c により補償した場合の受電点の電圧変動は、 ΔＶ＝ｒ・ＰL ＋ｘ・（ＱL −Ｑc ） ΔＶ＝０とするためには次式を満足すればよい Ｑc ＝ＱL ＋（ｒ／ｘ）・ＰL 通常 ｘ≫ｒより Ｑc ＝ＱL 従って、ＳＶＧ装置が発生する補償電流は（数２）とな
る。
【００５４】
【数２】
【００５５】ここで −：（ｄ，ｑ）軸上における直流
分 〜：（ｄ，ｑ）軸上における交流分 なお（ｄ，ｑ）軸上における直流分とは正相成分を意味
し、交流分とは逆相成分及び高調波成分を意味する。ま
た、電圧フリッカの主な要因としては無効電力の正相成
分及び逆相成分並びに高調波成分がある。
分 〜：（ｄ，ｑ）軸上における交流分 なお（ｄ，ｑ）軸上における直流分とは正相成分を意味
し、交流分とは逆相成分及び高調波成分を意味する。ま
た、電圧フリッカの主な要因としては無効電力の正相成
分及び逆相成分並びに高調波成分がある。
【００５６】直流電気炉はサイリスタ整流器により電力
変換される装置であり、電気炉電流がサイリスタ整流器
により定電流に制御されている。溶解材料の電気的抵抗
（以後、アーク抵抗と称す）の急変がランダムに発生
し、サイリスタ整流器は制御の応答によりこのアーク抵
抗の急変による電流の急変を定電流に制限するように動
作する。この時過渡的な有効電流と無効電流の変動が発
生する。しかしサイリスタ整流器で電力変換されている
ので逆相成分はほとんど発生しない。また、発生する高
調波電流はサイリスタ整流器の相数に依存し、通常ＳＶ
Ｇ装置では補償できないような高次の高調波である。従
って、直流電気炉の電圧フリッカ補償するためにＳＶＧ
装置が発生する補償電流は（数３）となる。
変換される装置であり、電気炉電流がサイリスタ整流器
により定電流に制御されている。溶解材料の電気的抵抗
（以後、アーク抵抗と称す）の急変がランダムに発生
し、サイリスタ整流器は制御の応答によりこのアーク抵
抗の急変による電流の急変を定電流に制限するように動
作する。この時過渡的な有効電流と無効電流の変動が発
生する。しかしサイリスタ整流器で電力変換されている
ので逆相成分はほとんど発生しない。また、発生する高
調波電流はサイリスタ整流器の相数に依存し、通常ＳＶ
Ｇ装置では補償できないような高次の高調波である。従
って、直流電気炉の電圧フリッカ補償するためにＳＶＧ
装置が発生する補償電流は（数３）となる。
【００５７】
【数３】
【００５８】ここで −：（ｄ，ｑ）軸上における直流
分 〜：（ｄ，ｑ）軸上における交流分 すなわち有効電流は補償する必要が無いことを意味す
る。
分 〜：（ｄ，ｑ）軸上における交流分 すなわち有効電流は補償する必要が無いことを意味す
る。
【００５９】次に瞬時電力とＳＶＧ装置の直流電源であ
る直流電源用コンデンサ９の容量について説明する。単
相の正弦波形の交流電圧と交流電流が流れる電気回路
（図１６）において電流の位相角φであるときの瞬時電
力ｐは次式となる。 ｐ＝Ｖsin （ωｔ）・Ｉsin （ωｔ＋φ） ｐ＝ＶＩ／２（cos （φ）−cos （２ωｔ−φ）） φ＝０ の時は有効電力のみとなる。 φ＝π／２ の時は無効電力のみとなる。
る直流電源用コンデンサ９の容量について説明する。単
相の正弦波形の交流電圧と交流電流が流れる電気回路
（図１６）において電流の位相角φであるときの瞬時電
力ｐは次式となる。 ｐ＝Ｖsin （ωｔ）・Ｉsin （ωｔ＋φ） ｐ＝ＶＩ／２（cos （φ）−cos （２ωｔ−φ）） φ＝０ の時は有効電力のみとなる。 φ＝π／２ の時は無効電力のみとなる。
【００６０】第１項は電力系統とＳＶＧ装置の直流電圧
源であるコンデンサ電圧との間で変換される平均電力で
あり、第２項は平均電力を中心に２倍の周波数で振動す
る脈動電力である。この脈動分がコンデンサ電圧に表れ
る。
源であるコンデンサ電圧との間で変換される平均電力で
あり、第２項は平均電力を中心に２倍の周波数で振動す
る脈動電力である。この脈動分がコンデンサ電圧に表れ
る。
【００６１】３相平衡交流回路で考えると、上記第２項
は表れない。第１項の平均電力のみがコンデンサ電圧の
変動分として表れる。すなわち電力系統とＳＶＧ装置の
間で過渡的に電力の融通が有るとコンデンサ電圧に変動
が生じる。ＳＶＧ装置の直流電源用コンデンサ９のコン
デンサ容量は過渡的な電力の融通を想定し、コンデンサ
電圧変動が許容値以下に制限されるように選定される。
直流電気炉の電圧フリッカ補償用ＳＶＧ装置は前記のよ
うに無効電流のみを補償し、有効電流を補償しないこと
でコンデンサ容量を低減することができる。
は表れない。第１項の平均電力のみがコンデンサ電圧の
変動分として表れる。すなわち電力系統とＳＶＧ装置の
間で過渡的に電力の融通が有るとコンデンサ電圧に変動
が生じる。ＳＶＧ装置の直流電源用コンデンサ９のコン
デンサ容量は過渡的な電力の融通を想定し、コンデンサ
電圧変動が許容値以下に制限されるように選定される。
直流電気炉の電圧フリッカ補償用ＳＶＧ装置は前記のよ
うに無効電流のみを補償し、有効電流を補償しないこと
でコンデンサ容量を低減することができる。
【００６２】有効電流を補償しないようにする回路の一
実施の形態を図１５に示す。図１５において２φ／３φ
変換１０ｄの入力側ｑ軸成分を零とし、ｄ軸成分のみで
制御する構成とした。
実施の形態を図１５に示す。図１５において２φ／３φ
変換１０ｄの入力側ｑ軸成分を零とし、ｄ軸成分のみで
制御する構成とした。
【００６３】実施の形態７．上記の実施の形態１〜６に
おいて、これらの実施の形態を組み合わせて構成し、そ
れぞれの特長を加味するようにしてもよい。この場合、
実施の形態は２つ、または、それ以上の実施の形態を組
み合わせてもよい。また、これらの組み合わせたものの
各実施の形態を、選択的に切り換えるようにしてもよ
い。また、この選択的な切り換えは、手動で切り換えて
もよく、所定の条件で自動的に切り換えるようにしても
よい。
おいて、これらの実施の形態を組み合わせて構成し、そ
れぞれの特長を加味するようにしてもよい。この場合、
実施の形態は２つ、または、それ以上の実施の形態を組
み合わせてもよい。また、これらの組み合わせたものの
各実施の形態を、選択的に切り換えるようにしてもよ
い。また、この選択的な切り換えは、手動で切り換えて
もよく、所定の条件で自動的に切り換えるようにしても
よい。
【００６４】
【発明の効果】（１）請求項１によれば、系統電圧の変
動に応じてバイアスを可変する可変バイアス基準と、所
定の遅相無効電流を出力するよう設定する固定バアイス
基準との合成値をバイアス基準としたので、系統電圧の
変動量が大きい時に、無効電力発生装置の遅相容量を有
効に利用でき、電力系統の電圧フリッカに大きく寄与す
る効果がある。
動に応じてバイアスを可変する可変バイアス基準と、所
定の遅相無効電流を出力するよう設定する固定バアイス
基準との合成値をバイアス基準としたので、系統電圧の
変動量が大きい時に、無効電力発生装置の遅相容量を有
効に利用でき、電力系統の電圧フリッカに大きく寄与す
る効果がある。
【００６５】（２）請求項２によれば、負荷無効電流の
変動に応じてバイアスを可変する可変バイアス基準と、
所定の遅相無効電流を出力するよう設定する固定バアイ
ス基準との合成値をバイアス基準としたので、負荷無効
電流の変動量が大きい時に、無効電力発生装置の遅相容
量を有効に利用でき、電力系統の電圧フリッカに大きく
寄与する効果がある。
変動に応じてバイアスを可変する可変バイアス基準と、
所定の遅相無効電流を出力するよう設定する固定バアイ
ス基準との合成値をバイアス基準としたので、負荷無効
電流の変動量が大きい時に、無効電力発生装置の遅相容
量を有効に利用でき、電力系統の電圧フリッカに大きく
寄与する効果がある。
【００６６】（３）請求項３によれば、負荷無効電流の
変動に応じてバイアスを可変する可変バイアス基準と、
所定の進相無効電流を出力するよう設定する固定バアイ
ス基準との合成値をバイアス基準としたので、負荷無効
電流の変動が小さいときに進相分のバイアス基準を作る
ことで負荷に対する電源の力率改善に寄与する効果があ
る。
変動に応じてバイアスを可変する可変バイアス基準と、
所定の進相無効電流を出力するよう設定する固定バアイ
ス基準との合成値をバイアス基準としたので、負荷無効
電流の変動が小さいときに進相分のバイアス基準を作る
ことで負荷に対する電源の力率改善に寄与する効果があ
る。
【００６７】（４）請求項４によれば、負荷無効電流の
変動が所定値以下で、且つ、遅れ負荷であることを検出
する検出手段を設けたので、この検出手段の出力に応じ
て自動的にバイアス基準の決定が行われる効果がある。
変動が所定値以下で、且つ、遅れ負荷であることを検出
する検出手段を設けたので、この検出手段の出力に応じ
て自動的にバイアス基準の決定が行われる効果がある。
【００６８】（５）請求項５によれば、バイアス基準決
定手段への入力信号を微分要素と一次遅れ要素とを通し
て可変バイアス基準としたので、容易に可変バイアス基
準を生成できる。
定手段への入力信号を微分要素と一次遅れ要素とを通し
て可変バイアス基準としたので、容易に可変バイアス基
準を生成できる。
【００６９】（６）請求項６によれば、負荷無効電流の
変動、負荷端での系統電圧の変動、および、負荷端での
系統電圧のフリッカ値の変動の内、少なくともいずれか
一つの変動の大きさに応じて系統への補償電流出力をオ
ン・オフする運転・停止判定手段を設けたので、変動状
態を判定しながら無効電力発生装置を運転及び停止させ
るので無効電力発生装置の運転損失を低減し、消費電力
を低減できる効果がある。
変動、負荷端での系統電圧の変動、および、負荷端での
系統電圧のフリッカ値の変動の内、少なくともいずれか
一つの変動の大きさに応じて系統への補償電流出力をオ
ン・オフする運転・停止判定手段を設けたので、変動状
態を判定しながら無効電力発生装置を運転及び停止させ
るので無効電力発生装置の運転損失を低減し、消費電力
を低減できる効果がある。
【００７０】（７）請求項７によれば、負荷電流をｄ
軸、ｑ軸の２相成分に変換し、そのｄ軸成分に応じて補
償電流基準を生成する手段を設け、この補償電流基準に
基づいて無効電流を送出するようにしたので、直流電源
用コンデンサの容量を低減でき安価な無効電力発生装置
が得られる効果がある。
軸、ｑ軸の２相成分に変換し、そのｄ軸成分に応じて補
償電流基準を生成する手段を設け、この補償電流基準に
基づいて無効電流を送出するようにしたので、直流電源
用コンデンサの容量を低減でき安価な無効電力発生装置
が得られる効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による無効電力発生
装置の構成図を示す。
装置の構成図を示す。
【図２】 この発明の実施の形態１のバイアス基準決定
回路の構成図を示す。
回路の構成図を示す。
【図３】 この発明の実施の形態１の動作説明図を示
す。
す。
【図４】 この発明の実施の形態２による無効電力発生
装置の構成図を示す。
装置の構成図を示す。
【図５】 この発明の実施の形態２のバイアス基準決定
回路の構成図を示す。
回路の構成図を示す。
【図６】 この発明の実施の形態２の直流電気炉の等価
回路図を示す。
回路図を示す。
【図７】 この発明の実施の形態２の動作説明図を示
す。
す。
【図８】 この発明の実施の形態３による無効電力発生
装置の構成図を示す。
装置の構成図を示す。
【図９】 この発明の実施の形態３のバイアス基準決定
回路の構成図を示す。
回路の構成図を示す。
【図１０】 この発明の実施の形態３の動作説明図を示
す。
す。
【図１１】 この発明の実施の形態４のバイアス基準決
定回路の構成図を示す。
定回路の構成図を示す。
【図１２】 この発明の実施の形態４の動作説明図を示
す。
す。
【図１３】 この発明の実施の形態５による無効電力発
生装置の構成図を示す。
生装置の構成図を示す。
【図１４】 この発明の実施の形態５の運転・停止判定
回路の構成図を示す。
回路の構成図を示す。
【図１５】 この発明の実施の形態６による無効電力発
生装置の構成図を示す。
生装置の構成図を示す。
【図１６】 この発明の実施の形態６を説明するための
補助説明図を示す。
補助説明図を示す。
【図１７】 従来のアクティブフィルタ装置の構成図を
示す。
示す。
【図１８】 従来のアクティブフィルタ装置の動作波形
図を示す。
図を示す。
【図１９】 従来のアクティブフィルタ装置の動作原理
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図２０】 従来のアクティブフィルタ装置の動作原理
を説明するための図である。
を説明するための図である。
１ 系統電源、２ 負荷、３ 高調波源、４ 容量性負
荷、５ａ，５ｂ 電流変成器、６ アクディブフィルタ
装置、７ インバータ変圧器、８ 自励式インバータ、
９ 直流電源用コンデンサ、１０ 補償電流検出回路、
１０ａ ＰＬＬ回路、１０ｂ ３相／２相（３φ／２
φ）変換回路、１０ｃ フィルタ、１１ 加減算器、１
７ リミッタ、１８ オンディレー回路、１９ ゲイ
ン、２０ バイアス基準決定回路、２１ａ フィルタ、
２１ｂ 遅相無効電流基準、２１ｃ スイッチ、２１ｄ
加減算器、２１ｅ フィルタ、２２ フリッカメー
タ、２２ａ１ 系統電圧の変動量（ΔＶ）、２２ａ２
負荷無効電流、２２ｂ 電圧フリッカ（ΔＶ１０）、２
３ａ 不完全微分要素、２３ｂ 一次遅れ要素、２３ｃ
リミッタ、２３ｄ 進相無効電力基準、２４ 運転・
停止判定回路、２４ａ１，２４ａ２ コンパレータ、２
４ｂ１，２４ｂ２ ディレー回路、２４ｃ ラッチ回
路、２４ｄ 運転・停止信号、５２ＳＶＧ ＳＶＧ装置
用交流遮断器、５２ＤＣ 直流電気炉用交流遮断器、５
２Ｆ 高周波フィルタ用遮断器。
荷、５ａ，５ｂ 電流変成器、６ アクディブフィルタ
装置、７ インバータ変圧器、８ 自励式インバータ、
９ 直流電源用コンデンサ、１０ 補償電流検出回路、
１０ａ ＰＬＬ回路、１０ｂ ３相／２相（３φ／２
φ）変換回路、１０ｃ フィルタ、１１ 加減算器、１
７ リミッタ、１８ オンディレー回路、１９ ゲイ
ン、２０ バイアス基準決定回路、２１ａ フィルタ、
２１ｂ 遅相無効電流基準、２１ｃ スイッチ、２１ｄ
加減算器、２１ｅ フィルタ、２２ フリッカメー
タ、２２ａ１ 系統電圧の変動量（ΔＶ）、２２ａ２
負荷無効電流、２２ｂ 電圧フリッカ（ΔＶ１０）、２
３ａ 不完全微分要素、２３ｂ 一次遅れ要素、２３ｃ
リミッタ、２３ｄ 進相無効電力基準、２４ 運転・
停止判定回路、２４ａ１，２４ａ２ コンパレータ、２
４ｂ１，２４ｂ２ ディレー回路、２４ｃ ラッチ回
路、２４ｄ 運転・停止信号、５２ＳＶＧ ＳＶＧ装置
用交流遮断器、５２ＤＣ 直流電気炉用交流遮断器、５
２Ｆ 高周波フィルタ用遮断器。
Claims (7)
- 【請求項１】 系統電源から負荷に供給される負荷電流
の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、この補
償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系統へ送
出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発生装置
において、上記負荷端での系統電圧の変動に応じてバイ
アスを可変する可変バイアス基準と、所定の遅相無効電
流を出力するよう設定する固定バアイス基準との合成値
をバイアス基準とするバイアス基準決定手段と、上記バ
イアス基準で上記補償電流基準を補正する補正手段とを
備えたことを特徴とする無効電力発生装置。 - 【請求項２】 系統電源から負荷に供給される負荷電流
の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、この補
償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系統へ送
出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発生装置
において、上記負荷無効電流の変動に応じてバイアスを
可変する可変バイアス基準と、所定の遅相無効電流を出
力するよう設定する固定バアイス基準との合成値をバイ
アス基準とするバイアス基準決定手段と、上記バイアス
基準で上記補償電流基準を補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とする無効電力発生装置。 - 【請求項３】 系統電源から負荷に供給される負荷電流
の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、この補
償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系統へ送
出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発生装置
において、上記負荷無効電流の変動に応じてバイアスを
可変する可変バイアス基準と、所定の進相無効電流を出
力するよう設定する固定バアイス基準との合成値をバイ
アス基準とするバイアス基準決定手段と、上記バイアス
基準で上記補償電流基準を補正する補正手段とを備えた
ことを特徴とする無効電力発生装置。 - 【請求項４】 請求項３において、負荷無効電流の変動
が所定値以下で、且つ、遅れ負荷であることを検出する
検出手段を設け、他の運転状態から上記検出手段が出力
する運転状態になると、バイアス基準決定手段を動作さ
せるようにしたことを特徴とする無効電力発生装置。 - 【請求項５】 請求項２〜４のいずれか１項において、
バイアス基準決定手段の可変バイアス基準は、上記バイ
アス基準決定手段への入力信号を微分要素と一次遅れ要
素とを通して可変バイアス基準としたことを特徴とする
無効電力発生装置。 - 【請求項６】 系統電源から負荷に供給される負荷電流
の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、この補
償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系統へ送
出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発生装置
において、上記負荷無効電流の変動、上記負荷端での系
統電圧の変動、および、上記負荷端での系統電圧のフリ
ッカ値の変動の内、少なくともいずれか一つの変動の大
きさに応じて上記系統への補償電流出力をオン・オフす
る運転・停止判定手段を設けたことを特徴とする無効電
力発生装置。 - 【請求項７】 系統電源から負荷に供給される負荷電流
の無効電流成分に応じて補償電流基準を導出し、この補
償電流基準に基づいて補償電流を発生して上記系統へ送
出し、上記系統の無効電力を調整する無効電力発生装置
において、負荷電流をｄ軸、ｑ軸の２相成分に変換し、
そのｄ軸成分に応じて補償電流基準を生成する手段を設
け、この補償電流基準に基づいて無効電流を送出するよ
うにしたことを特徴とする無効電力発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000040675A JP3374827B2 (ja) | 1994-11-25 | 2000-02-18 | 無効電力発生装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06291730A JP3112386B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 無効電力発生装置 |
| JP2000040675A JP3374827B2 (ja) | 1994-11-25 | 2000-02-18 | 無効電力発生装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06291730A Division JP3112386B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 無効電力発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000222053A true JP2000222053A (ja) | 2000-08-11 |
| JP3374827B2 JP3374827B2 (ja) | 2003-02-10 |
Family
ID=26558676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000040675A Expired - Lifetime JP3374827B2 (ja) | 1994-11-25 | 2000-02-18 | 無効電力発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3374827B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008234298A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 半導体電力変換装置 |
| JP2017220216A (ja) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 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 |
| EP3267546A1 (en) * | 2016-07-04 | 2018-01-10 | LSIS Co., Ltd. | Device of monitoring reactive power compensation system, and method thereof |
| JP7452254B2 (ja) | 2020-05-28 | 2024-03-19 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000040675A patent/JP3374827B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008234298A (ja) * | 2007-03-20 | 2008-10-02 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 半導体電力変換装置 |
| JP2017220216A (ja) * | 2016-06-09 | 2017-12-14 | 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 |
| US10063137B2 (en) | 2016-06-09 | 2018-08-28 | Lsis Co., Ltd. | Reactive power compensation system and method thereof |
| EP3267546A1 (en) * | 2016-07-04 | 2018-01-10 | LSIS Co., Ltd. | Device of monitoring reactive power compensation system, and method thereof |
| JP2018007541A (ja) * | 2016-07-04 | 2018-01-11 | エルエス産電株式会社Lsis Co., Ltd. | 無効電力補償システムのモニタリング装置及びその方法 |
| CN107576862A (zh) * | 2016-07-04 | 2018-01-12 | Ls 产电株式会社 | 监视无功功率补偿系统的装置及其方法 |
| US10571496B2 (en) | 2016-07-04 | 2020-02-25 | Lsis Co., Ltd. | Device of monitoring reactive power compensation system, and method thereof |
| CN107576862B (zh) * | 2016-07-04 | 2020-09-15 | Ls 产电株式会社 | 监视无功功率补偿系统的装置及其方法 |
| JP7452254B2 (ja) | 2020-05-28 | 2024-03-19 | 富士電機株式会社 | 電力変換装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3374827B2 (ja) | 2003-02-10 |
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