JP2000308263A - 力率制御装置 - Google Patents

力率制御装置

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JP2000308263A
JP2000308263A JP11113040A JP11304099A JP2000308263A JP 2000308263 A JP2000308263 A JP 2000308263A JP 11113040 A JP11113040 A JP 11113040A JP 11304099 A JP11304099 A JP 11304099A JP 2000308263 A JP2000308263 A JP 2000308263A
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JP
Japan
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power factor
capacitor
phase
inverter
power
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JP11113040A
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English (en)
Inventor
Yukio Masago
幸雄 真砂
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 進相コンデンサを主にインバータコンデンサ
とを併用して経済的に力率を改善する。 【解決手段】 受変電設備の2次側に複数の進相コンデ
ンサSCーB,SC−P1〜SC−Pnを接続し、進相
コンデンサのオン,オフにより不足する力率不足分をイ
ンバータコンデンサ11で改善する。インバータコンデ
ンサの制御は、設備全体の力率を力率検出器22で検出
し、目標力率に近くなるように進相コンデンサをオン,
オフ制御すると共に、力率不足分がなくなるようにイン
バータコンデンサを制御する力率制御部21で行う。イ
ンバータコンデンサは進相コンデンサのオン,オフによ
り改善される力率の不足分を補うだけの最小容量のイン
バータで構成することができるので経済的である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、進相用コンデン
サとインバータコンデンサとを組み合わせた受変電設備
の力率制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、受電設備の力率制御には下記のよ
うな方式が用いられている。
【0003】1)進相コンデンサのみを使用する方式 2)インバータ装置のみを使用する方式 3)インバータ装置を主に進相コンデンサを併用する方
式 4)進相コンデンサとアクティブフィルタを併用する方
式。
【0004】上記1)の進相コンデンサ方式は図3に示
すように、母線Bに進相コンデンサSC1〜SCnを接続
し、力率制御器101により受電変圧器TR2次側力率
を検出して遅れ力率が設定力率に近づくように進相コン
デンサSC1〜SCnをON,OFF制御する。
【0005】上記進相コンデンサ方式は、負荷変動側激
しい場合、進相コンデンサが必要以上にON,OFFす
る。また、群負荷が多い場合、運転パターンにより必要
コンデンサの組み合わせが非常に多くなる。
【0006】また、進相コンデンサを各負荷と並列接続
することもあるが、負荷の力率が悪いとコンデンサ容量
が大きくなり、自己励磁現象が発生する。また、インバ
ータコンデンサを用いることもあるが経済的に不利であ
る。
【0007】上記2)のインバータ装置のみを使用する
方式は図4に示すように、母線Bにインバータ装置11
0を接続し、母線の力率を力率検出部103で検出し、
母線の力率が所望の力率となるようにインバータ装置1
10を力率改善制御部105で制御し、電動機負荷P3
の始動時に進み位相の無効電力を母線に供給して力率を
改善している。(特開平10−42469号)。
【0008】上記3)のインバータ装置を主に進相コン
デンサを併用する方式は図5,図6に示すように、母線
Bにインバータ装置110と第1,第2の進相コンデン
サSCa,SCbを接続し、検出部107で変動負荷P
1の無効電力変動分ΔQを検出する。この無効電力変動
分が第1設定範囲内のときは制御回路108からインバ
ータ装置110を制御する出力がゲート回路109に与
えられる。次に検出値が第1設定範囲を越え、第2設定
範囲内から第1進相用コンデンサSCaを母線Bに投入
し、検出値が第2設定範囲を越えたなら、第2進相用コ
ンデンサSCbも母線に投入して両コンデンサSCa,
SCbとインバータ装置110で無効電力の補償を行う
ものである。(特開平5−158565号)。
【0009】また、上記4)の進相コンデンサとアクテ
ィブフィルタを併用する方式は図7、図8に示すよう
に、母線Bに進相コンデンサSC1〜SCnとアクティブ
フィルタ111を接続し、設定力率とするための補正力
率がコンデンサSC1〜SCnの単機容量以内となるよう
にコンデンサSC1〜SCnの投入制御を行いつつ、この
投入制御で残されたコンデンサ単機容量以内の無効電力
をアクティブフィルタ111の無効電力補償機能で補償
する。
【0010】この場合、コンデンサの選択投入は力率が
設定力率に達しないコンデンサ単機容量以内となるよう
に行うので、投入,引き外しが頻繁になることがない。
また、常にコンデンサ単機容量以内の補正力率分はアク
ティブフィルタAFで補償されるので、リニアな制御が
できる。(特開平10−295041号)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記進相コ
ンデンサのみを使用する方式は、設備全体の力率をみて
進相コンデンサをON,OFFしているため、負荷変動
が激しい場合進相コンデンサが必要以上にON,OFF
する。また、群負荷が多い場合運転パターンにより必要
コンデンサの組合わせ数が非常に多くなる。また、各負
荷と並列に進相コンデンサを設置した場合は、負荷の力
率が悪いとコンデンサ容量が大きくなり、自己励磁現象
が発生する。また排水機物,季節運転のポンプ場など設
備休止時あるいは小負荷となった場合など力率が進み過
ぎる場合がある。
【0012】また、上記インバータ装置のみを使用する
方式は、電動機始動時の悪影響を軽減できるが、大容量
のインバータ装置が必要となり経済的に不利である。
【0013】また、上記インバータ装置を主に進相コン
デンサを併用する方式は、インバータ装置を常時効率よ
く運転させることができるが、進相コンデンサが必要以
上にON,OFFする欠点がある。
【0014】また、上記進相コンデンサとアクティブフ
ィルタを併用する方式は、進相コンデンサのON,OF
Fの頻度が少ないが、アクティブフィルタの主目的は負
荷の高調波電流をこれと逆位相の高調波電流を系統に注
入して抑制することにあるため、絶縁ゲート形バイポー
ラトランジスタ等の高速デバイスを用いており、高価と
なり出力電流にも制限がある。
【0015】この出力電流の制限のため、一定値を越え
る瞬時値を検出した場合には電流が流れないように制限
する必要があり、充分な補償効果が得られないばかりで
なく、アクティブフィルタ自体が高調波発生源になって
しまう場合がある。
【0016】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、進相コンデンサと
最小容量のインバータ装置で経済的に力率制御がなしう
る進相コンデンサを主にインバータコンデンサを併用し
た力率制御装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明の力率制御装置
は、受変電設備の2次側に接続された複数の進相コンデ
ンサおよびこの進相コンデンサのオン,オフにより不足
する力率を補償しうる最小容量のインバータコンデンサ
と、設備全体の力率を検出し目標力率に近くなるように
進相コンデンサをオン,オフ制御すると共にその力率の
不足分がなくなるようにインバータコンデンサを制御す
る力率制御部とからなることを特徴とする。
【0018】そして、受変電設備の発電機運転時には前
記目標値を変えて力率制御する。
【0019】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について図
面を用いて説明する。
【0020】図1は系統と連系する自家発電装置を備え
た受電設備で、受電変圧器TRの2次側接続された母線
B1には発電機AGとインバータコンデンサ装置10及
び負荷母線B2が接続される。そして、負荷母線B2に
は負荷P1〜Pn,負荷群PAおよび進相コンデンサSC
−B,SC−P1〜SC−Pnが接続されている。
【0021】上記インバータコンデンサ装置10はイン
バータコンデンサ(SC−INV)11と制御回路12
と、CT1からの負荷母線電力の無効分を検出する無効
電力検出部13及びCT2からのインバータコンデンサ
11の出力電力(補償電力)とこの2つの電力との偏差
を検出する偏差検出器14で構成されている。
【0022】上記進相コンデンサのON,OFF制御及
びインバータコンデンサの制御は力率制御部21で行
う。力率制御部21はCT1からの負荷母線電流の力率
を検出する力率検出部22を有し、インバータコンデン
サ(主機)の運転情報,発電機の運転情報(CB−A
G),無効電力,進相コンデンサON,OFF情報(C
BーSC−B,CB−SC−Pn)を取り入れ、主機の
運転情報等により負荷母線の力率が目標力率に近くなる
進相コンデンサの組合わせを決めて、進相コンデンサS
C−B,SC−PnのON,OFF指令(CBーSC−
B,CB−SC−Pn)を出力し、主回路電源投入後ま
たは進相コンデンサの投入後タイマーにてインバータコ
ンデンサに制御指令を出力するように構成されている。
【0023】図2に目標力率98%の場合の制御例を示
す。最初は補償する無効電力と進相コンデンサによる無
効電力補償量の差がインバータコンデンサの定格以内と
なるように投入する進相コンデンサを選択して投入す
る。例えば図2のイの場合は、無効電力が小さいので進
相コンデンサSC−BのみをONとし残りの無効電力を
インバータコンデンサSC−INVにより補償して力率
を98%に制御する。
【0024】無効電力が増加するとインバータコンデン
サの補償出力は増加する。無効電力が増加してインバー
タコンデンサの出力が許容出力に近づくと、その運転情
報により進相コンデンサSC−P1のON指令が出力さ
れ、進相コンデンサSC−B,SC−P1とインバータ
コンデンサとにより力率98%となるように無効電力が
補償される。
【0025】更に無効電力が増加してインバータコンデ
ンサの出力が許容出力に近づくと、その運転情報によ
り、進相コンデンサSC−P2のON指令が出力され進
相コンデンサSC−B,SC−P1,SC−P2とイン
バータコンデンサ11とにより力率98%となるように
制御する。即ち、図2のロ,ハに示すように進相コンデ
ンサSC−B,SC−PnとインバータコンデンサSC
−INVとにより力率制御することができる。
【0026】上記と逆に無効電力が減少しインバータコ
ンデンサの出力が零となり力率が98%を越えた場合は
その運転情報により進相コンデンサを1つOFFさせて
力率98%となるようにインバータコンデンサを制御す
る。
【0027】
【発明の効果】この発明は、上述のとおり構成されてい
るので、以下に記載する効果を奏する。 (1)進相コンデンサをベースに主機に対応してコンデ
ンサをON,OFFし不足分をインバータコンデンサに
て補うので最小容量のインバータ装置でよく経済的に有
利である。 (2)設備全体の力率をみて力率制御を行うので進相コ
ンデンサのON,OFFの頻度を少なくできる。 (3)負荷始動時、進相コンデンサのハンチングを防止
できる。 (4)インバータコンデンサはアクティブフィルタのよ
うに高速デバイスを必要としない。また、アクティブフ
ィルタを用いた場合のようにインバータ装置自体が高調
波源になることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態にかかる力率制御ブロック図。
【図2】同力率制御装置の制御例を示すベクトル図。
【図3】従来例にかかる進相コンデンサによる力率制御
ブロック図。
【図4】従来例にかかるインバータ装置による力率制御
ブロック図。
【図5】従来例にかかるインバータ装置を主に進相コン
デンサを併用する力率制御ブロック図。
【図6】同力率制御の制御特性図。
【図7】従来例にかかる進相コンデンサをアクティブフ
ィルタを用いた力率制御ブロック図。
【図8】同力率制御における力率調整量と力率の関係を
示すグラフ。
【符号の説明】 10…インバータコンデンサ装置 11…インバータコンデンサ(主機) 12…制御回路 13…無効電力検出部 21…力率制御部 22…力率検出部 AG…自家発電機 SC…進相コンデンサ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受変電設備の2次側に接続された複数の
    進相コンデンサおよびこの進相コンデンサのオン,オフ
    により不足する力率を補償しうる最小容量のインバータ
    コンデンサと、 設備全体の力率を検出し目標力率に近くなるように進相
    コンデンサをオン,オフ制御すると共にその力率の不足
    分がなくなるようにインバータコンデンサを制御する力
    率制御部とからなることを特徴とする力率制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1の力率制御装置において、 受変電設備の発電機運転時には前記目標値を変えて力率
    制御することを特徴とする力率制御装置。
JP11113040A 1999-04-21 1999-04-21 力率制御装置 Pending JP2000308263A (ja)

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Cited By (9)

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