JP2017510895A5

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Publication number: JP2017510895A5
Application number: JP2016558221A
Authority: JP
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2035-02-27

Description

［力率を改善するためのシステムの概要］
図１は、交流電源１０２が電力搬送線１０６を介して電気負荷１０４に電力を提供する３相交流電力系統１００の１位相を示す。交流電源１０２は、上記で定義したように発電機または電力搬送線等である。電気負荷１０４は、必ずしも電力の末端消費者によって使用されるとは限らず、例えば電源電圧を下げるための鉄心電気変圧器を含むことができる。この説明は、位相φ₁として示した１つの電力搬送線１０６の力率を改善することに関する。交流電力系統の業界で慣習的であるように、図１には２つの（またはそれ以上の）他の位相の存在も示している。したがって、図１は、括弧に入れて位相φ₂およびφ₃を示すことにより、好ましい実施形態では、交流電力系統１００は、第２の位相φ₂に対応する電力搬送線（図示せず）の力率を改善し、第３の位相φ₃に対応する電力搬送線（図示せず）の力率を改善するための回路を含むことを示唆している。位相φ₂およびφ₃に対応するそれぞれの回路は、本明細書に記載される電力搬送線１０６の力率を改善するための回路と同じであってよく、各回路は通常互いから独立して動作する。

Claims

交流電源（１０２）から電気負荷（１０４）に電力を搬送する少なくとも１つの電力搬送線（１０６、１９７）で相互接続された前記交流電源（１０２）と前記電気負荷（１０４）とを有し、前記電気負荷（１０４）は前記電力搬送線（１０６）と接地との間に接続された第１の回路（１０４、１９０、１９１、１９３、１９６、１９７）に含まれるものである交流電力系統における、前記電力搬送線（１０６）に流入した無効電流のレベルの連続的に可変なアナログ式の制御によって、前記交流電力系統内の力率を改善するためのシステムであって、
ａ）回路内でアナログ式の連続的に可変な様態で制御される電流レベルを有するように構成されたチャネルレベル交流電子管回路と、直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）と、を備える少なくとも１つのチャネル（１１０、１２０、１３０、１４０および１５０）を含み、前記少なくとも１つのチャネル（１１０、１２０、１３０、１４０および１５０）は前記交流電力系統の前記電力搬送線（１０６）と前記接地との間に接続されて前記電気負荷（１０４）を含む前記第１の回路と並列に接続された第２の回路（１１０、１２０、１３０、１４０、１５０）に含まれる、力率改善回路（１０８）
を備え、
ｂ）各前記チャネルレベル交流電子管回路は、前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）の無効電流のレベルの連続的に可変なアナログ式の制御のための制御システムに応答することによって、前記無効電流のレベルが、必要に応じて、連続的に可変なアナログ式の様態で変化して、前記電力搬送線（１０６、１９７）の力率を改善する、システム。
前記チャネルレベル交流電子管回路の１つまたは複数の各々は、それぞれのチャネルレベル電流調整器（３０２、５０２）の構成要素として動作し、連続的に可変なアナログ式の様態で無効電流のレベルを制御するように構成され、前記それぞれのチャネルレベル電流調整器（３０２、５０２）は、各前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）の無効電流のレベルを制御するプロセス中に、望ましくないほど高い電流が前記電力搬送線（１０６、１９７）に流入するのを防ぐように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記チャネルレベル交流電子管回路の前記１つまたは複数の各々は、格子制御される電流制限回路のそれぞれのペアを備え、前記電流制限回路は、各前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）の無効電流のレベルを制御するプロセス中に、望ましくないほど高い電流が前記電力搬送線（１０６、１９７）に流入するのを防ぐために、回路内の電流を、連続的に可変なアナログ式の様態で固定された最大値までに制限する、請求項２に記載のシステム。
前記チャネルレベル交流電子管回路の１つまたは複数の各々は、動的に調節可能で連続的に可変であり制御端子で制御されたアナログ式の様態で前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素の無効電流のレベルを制御するためのチャネルレベル電流調整器の構成要素としてそれぞれ動作するように構成された１つまたは複数のチャネルレベル交流電子管回路を有し、前記それぞれのチャネルレベル電流調整器は、前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）の無効電流のレベルを制御するプロセス中に、望ましくないほど高い電流が前記電力搬送線（１０６、１９７）に流入するのを防ぐように構成される、請求項１に記載のシステム。
ａ）システムレベルの電流調整器が回路内でアナログ式の連続的に可変な様態で制御される電流レベルを有するように構成されたシステムレベルの交流電子管回路を有し、前記システムレベルの電流調整器が前記電力搬送線（１０６、１９７）の前記力率改善回路（１０８）と前記電気負荷（１０４）との間に直列接続され、
ｂ）前記システムレベルの電流調整器が、各前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）の無効電流のレベルを制御するプロセス中に、望ましくないほど高い電流が前記電力搬送線に流入するのを防ぐように構成される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
前記システムレベルの交流電子管回路が、中程度の電圧から高電圧を定格とし、アナログ式に動作するように構成され、前記システムレベルの電流調整器を通る主電流経路内に置かれる、請求項５に記載のシステム。
前記システムレベルの交流電子管回路は、アナログ式に動作するように構成され、前記直列で相互接続された少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２、１５２）の各々の無効電流のレベルを制御するプロセス中に、望ましくないほど高い電流が前記電力搬送線に流入するのを防ぐために、電流を連続的に可変なアナログ式の様態で固定された最大値までに制限するための格子制御の電流制限回路のそれぞれのペアを備える、請求項６に記載のシステム。
前記システムレベルの交流電子管回路が、アナログ式に動作するように構成されると共に、前記少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素の各々の無効電流のレベルを制御するプロセス中に、望ましくないほど高い電流が前記電力搬送線に流入するのを防ぐために、前記電力搬送線の電流を、動的に調節可能で連続的に可変であり格子制御されたアナログ式の様態で増大または減少させるための電流調整器として機能するように構成される、請求項６に記載のシステム。
前記システムレベルの交流電子管回路は、中程度の電圧から高電圧を定格とする１つの交流冷陰極電界放出電子管（３０２）、または、中程度の電圧から高電圧を定格とし、逆並列に接続された２つの単方向冷陰極電界放出電子管（４０５、４１０）から形成される、請求項５〜８のいずれか一項に記載のシステム。
ａ）システムレベルの電圧調整器（１９０）が、前記電力搬送線（１０６、１９７）の前記力率改善回路（１０８）と前記電気負荷（１０４）との間に直列接続されて、前記力率改善回路（１０８）を稼働させている間に、前記交流電源（１０２）のインピーダンスと前記電気負荷（１０４）のインピーダンスとの一致点に近づきつつある時に発生し得る過電圧から、前記電気負荷（１０４）を保護し、
ｂ）前記システムレベルの電圧調整器が、能動的な電圧調整要素としての冷陰極電界放出電子管（７０２）を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
ａ）前記交流電力系統が、それぞれ位相が異なる３つの電力搬送線を有し、
ｂ）各電力搬送線は、上述した前記力率改善回路の要素を有するそれぞれの力率改善回路に対応付けられる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のシステム。
各前記チャネルレベル交流電子管回路は、中程度の電圧から高電圧を定格とする１つの交流冷陰極電界放出電子管（３０２）、または、中程度の電圧から高電圧を定格とし、逆並列に接続された２つの単方向冷陰極電界放出電子管（４０５、４１０）を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のシステム。
各前記チャネルレベル交流電子管回路（１１４）が、前記電力搬送線（１０６、１９７）の公称動作電圧を超えるスタンドオフ電圧を有し、それによって、前記電力搬送線（１０６、１９７）と接地との間に前記少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素（１１２）を接続するそれぞれの回路要素に鉄心電気変圧器がない、請求項１２に記載のシステム。
前記少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素が、１つのコンデンサ（２０８または２１０）または並列接続された複数のコンデンサ（２０８、２１０）のいずれかを備え、前記コンデンサは、前記チャネルレベル交流電子管回路に対応付けられている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
前記少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素が、１つまたは複数のインダクタ（２００、２０２、２０４、２０６）を備え、各前記インダクタは前記チャネルレベル交流電子管回路に対応付けられている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
前記少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素が、１つまたは複数のコンデンサ（２０８、２１０）および１つまたは複数のインダクタ（２１２、２１４）の組を備え、前記組の各々は、前記チャネルレベル交流電子管回路に対応付けられている、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。
ａ）前記チャネルレベル交流電子管回路（１１４）および前記少なくとも１つの対応付けられた無効インピーダンス要素の各々が、少なくとも第１、第２、第３、第４、および第５のチャネルレベル交流電子管回路（１１４、１２４、１３４、１４４および１５４）と、各チャネルレベル交流電子管回路（１１４、１２４、１３４、１４４および１５４）に対応付けられた少なくとも１つのそれぞれの無効インピーダンス要素（１１２、１２２、１３２、１４２および１５２）とを含み、
ｂ）前記第１および第２のチャネルレベル交流電子管回路（１１４、１２４）に対応付けられた前記少なくとも１つのそれぞれの無効インピーダンス要素（１１２、１２２）の各々は、およそ基準リアクタンス値の値を有し、第３のチャネルレベル交流電子管回路（１３４）に対応付けられた前記少なくとも１つのそれぞれの無効インピーダンス要素（１３２）は、前記基準値のおよそ２倍のリアクタンス値を有し、前記第４のチャネルレベル交流電子管回路（１４４）に対応付けられた前記少なくとも１つのそれぞれの無効インピーダンス要素（１４２）は、前記基準値のおよそ５倍のリアクタンス値を有し、前記第５のチャネルレベル交流電子管回路（１５４）に対応付けられた前記少なくとも１つのそれぞれの無効インピーダンス要素（１５２）は、前記基準値のおよそ１０倍のリアクタンス値を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のシステム。