JP2828863B2 - ３相／２相変換装置用不平衡補償装置 - Google Patents
３相／２相変換装置用不平衡補償装置Info
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- Y02E40/30—Reactive power compensation
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば交流電気鉄道
のき電回路に設置され特にその１次側３相交流電圧の不
平衡を補償する３相／２相変換装置用不平衡補償装置に
関するものである。
のき電回路に設置され特にその１次側３相交流電圧の不
平衡を補償する３相／２相変換装置用不平衡補償装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図７は例えば昭和６２年電気・情報関連
学会連合大会で発表された従来の３相交流電圧不平衡補
償機能を備えた３相／２相変換装置を示す構成図であ
る。図において、１は３相交流電源、２はその１次側が
３相交流電源１に接続された３相／２相変換用変圧器と
してのスコット結線変圧器、３および４はスコット結線
変圧器２の２次側各巻線に接続されたそれぞれ第１およ
び第２の単相交流負荷としてのＭ座負荷およびＴ座負
荷、５および６はその直流側が直流リアクトル７を介し
て互いに接続され、交流側がそれぞれ搬送波除去用のろ
波器８および９を介してそれぞれＭ座負荷３およびＴ座
負荷４に接続された単相自励式電流形の第１および第２
の電力変換器、５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄはそれぞれ電力
変換器５および６を構成するスイッチング素子である。
学会連合大会で発表された従来の３相交流電圧不平衡補
償機能を備えた３相／２相変換装置を示す構成図であ
る。図において、１は３相交流電源、２はその１次側が
３相交流電源１に接続された３相／２相変換用変圧器と
してのスコット結線変圧器、３および４はスコット結線
変圧器２の２次側各巻線に接続されたそれぞれ第１およ
び第２の単相交流負荷としてのＭ座負荷およびＴ座負
荷、５および６はその直流側が直流リアクトル７を介し
て互いに接続され、交流側がそれぞれ搬送波除去用のろ
波器８および９を介してそれぞれＭ座負荷３およびＴ座
負荷４に接続された単相自励式電流形の第１および第２
の電力変換器、５ａ〜５ｄ、６ａ〜６ｄはそれぞれ電力
変換器５および６を構成するスイッチング素子である。
【０００３】次に動作について説明する。スコット結線
変圧器２は３相交流電源１をＭ座電源およびＴ座電源の
２相に変換するが、単相交流負荷であるＭ座負荷３およ
びＴ座負荷４の各無効電力成分が零で、かつそれぞれの
有効電力成分が等しいとき３相交流電源１の３相電圧、
電流が平衡する。この原理を活用して２次側のＭ座とＴ
座との間で相互に有効電力を融通し、１次側の３相交流
電圧の不平衡を補償している。以下、先ず、この電力融
通の原理について説明する。
変圧器２は３相交流電源１をＭ座電源およびＴ座電源の
２相に変換するが、単相交流負荷であるＭ座負荷３およ
びＴ座負荷４の各無効電力成分が零で、かつそれぞれの
有効電力成分が等しいとき３相交流電源１の３相電圧、
電流が平衡する。この原理を活用して２次側のＭ座とＴ
座との間で相互に有効電力を融通し、１次側の３相交流
電圧の不平衡を補償している。以下、先ず、この電力融
通の原理について説明する。
【０００４】電力変換器５，６間の直流リアクトル７に
は常に一定の直流電流を流しておく。そして、Ｍ座負荷
３およびＴ座負荷４の軽重を比較して、軽い方は電力変
換器へ電力を供給し重い方は電力変換器から電力を取り
出すように制御する。即ち、今、Ｍ座負荷３の有効電力
をＰLM、Ｔ座負荷４の有効電力をＰLTとすると、ＰLMが
ＰLTより大きい場合、電力変換器６はＴ座電源から（Ｐ
LM−ＰLT）／２の電力を取り込み、直流リアクトル７を
介して電力変換器５にその電力を供給する。電力変換器
５は電力変換器６から（ＰLM−ＰLT）／２の電力を受け
取り、この電力をＭ座電源へ供給する。
は常に一定の直流電流を流しておく。そして、Ｍ座負荷
３およびＴ座負荷４の軽重を比較して、軽い方は電力変
換器へ電力を供給し重い方は電力変換器から電力を取り
出すように制御する。即ち、今、Ｍ座負荷３の有効電力
をＰLM、Ｔ座負荷４の有効電力をＰLTとすると、ＰLMが
ＰLTより大きい場合、電力変換器６はＴ座電源から（Ｐ
LM−ＰLT）／２の電力を取り込み、直流リアクトル７を
介して電力変換器５にその電力を供給する。電力変換器
５は電力変換器６から（ＰLM−ＰLT）／２の電力を受け
取り、この電力をＭ座電源へ供給する。
【０００５】このとき、Ｍ座電源が３相交流電源１から
取り込む電力は、 ＰLM−（ＰLM−ＰLT）／２＝（ＰLM＋ＰLT）／２・・・
・・（１） また、Ｔ座電源が３相交流電源１から取り込む電力は、 ＰLM＋（ＰLM−ＰLT）／２＝（ＰLM＋ＰLT）／２・・・
・・（２） となり、スコット結線変圧器２から見たそれぞれＭ座お
よびＴ座にかかる負荷電力は等しくなる。この結果、ス
コット結線変圧器２の１次側の３相電流も平衡する。
取り込む電力は、 ＰLM−（ＰLM−ＰLT）／２＝（ＰLM＋ＰLT）／２・・・
・・（１） また、Ｔ座電源が３相交流電源１から取り込む電力は、 ＰLM＋（ＰLM−ＰLT）／２＝（ＰLM＋ＰLT）／２・・・
・・（２） となり、スコット結線変圧器２から見たそれぞれＭ座お
よびＴ座にかかる負荷電力は等しくなる。この結果、ス
コット結線変圧器２の１次側の３相電流も平衡する。
【０００６】次に、無効電力補償については、Ｍ座負荷
３およびＴ座負荷４の無効電力をそれぞれＱLM，ＱLTと
表し、これらが遅れ力率の無効電力とすれば、電圧に対
し９０゜位相の遅れた電流を取り込んでいる訳であるか
ら、電力変換器５および６により電圧に対し９０゜位相
の進んだ交流電流に変換してそれぞれＭ座負荷３および
Ｔ座負荷４に供給すれば、３相交流電源１から見た無効
電力は打ち消され有効電力のみとなって力率が改善され
るとともに３相電圧の平衡化もより安全となる。
３およびＴ座負荷４の無効電力をそれぞれＱLM，ＱLTと
表し、これらが遅れ力率の無効電力とすれば、電圧に対
し９０゜位相の遅れた電流を取り込んでいる訳であるか
ら、電力変換器５および６により電圧に対し９０゜位相
の進んだ交流電流に変換してそれぞれＭ座負荷３および
Ｔ座負荷４に供給すれば、３相交流電源１から見た無効
電力は打ち消され有効電力のみとなって力率が改善され
るとともに３相電圧の平衡化もより安全となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の３相／２相変換
装置用不平衡補償装置は以上のように構成されているの
で、有効電力融通と無効電力補償の制御により、３相電
圧の平衡化および力率改善についてはその機能を発揮す
るが、交流電気車の運転により発生する高調波電流に対
しては考慮されておらず、有害な高調波電流が３相交流
電源に流出するという問題点があった。
装置用不平衡補償装置は以上のように構成されているの
で、有効電力融通と無効電力補償の制御により、３相電
圧の平衡化および力率改善についてはその機能を発揮す
るが、交流電気車の運転により発生する高調波電流に対
しては考慮されておらず、有害な高調波電流が３相交流
電源に流出するという問題点があった。
【０００８】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、従来からの電力変換器を活用し
て高調波電流の抑制も可能となる３相／２相変換装置用
不平衡補償装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、従来からの電力変換器を活用し
て高調波電流の抑制も可能となる３相／２相変換装置用
不平衡補償装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る３相／２
相変換装置用不平衡補償装置は、両単相交流負荷の有効
電力を比較し両電力変換器を介してその交流側相互間で
有効電力を融通することにより変換用変圧器から見た２
次側各相有効電力が等しくなるよう指令信号を発生する
電力融通制御回路、第１および第２の単相交流負荷の無
効電力を求めそれぞれ第１および第２の電力変換器で上
記無効電力を補償するよう指令信号を発生する無効電力
補償回路、上記第１および第２の単相交流負荷の高調波
電流を求めそれぞれ上記第１および第２の電力変換器で
上記高調波電流を補償するよう指令信号を発生する高調
波補償回路、および上記電力融通制御回路と無効電力補
償回路と高調波補償回路とからの指令信号に基づき上記
両電力変換器を制御する変換器制御回路を備えたもので
ある。
相変換装置用不平衡補償装置は、両単相交流負荷の有効
電力を比較し両電力変換器を介してその交流側相互間で
有効電力を融通することにより変換用変圧器から見た２
次側各相有効電力が等しくなるよう指令信号を発生する
電力融通制御回路、第１および第２の単相交流負荷の無
効電力を求めそれぞれ第１および第２の電力変換器で上
記無効電力を補償するよう指令信号を発生する無効電力
補償回路、上記第１および第２の単相交流負荷の高調波
電流を求めそれぞれ上記第１および第２の電力変換器で
上記高調波電流を補償するよう指令信号を発生する高調
波補償回路、および上記電力融通制御回路と無効電力補
償回路と高調波補償回路とからの指令信号に基づき上記
両電力変換器を制御する変換器制御回路を備えたもので
ある。
【００１０】また、上記で無効電力および高調波電流
は、３相／２相変換用変圧器１次側の３相交流電圧と各
単相交流負荷の電流との検出信号、または上記変圧器の
１次側３相交流電圧と２次側各単相交流電圧との検出信
号から求めることができる。
は、３相／２相変換用変圧器１次側の３相交流電圧と各
単相交流負荷の電流との検出信号、または上記変圧器の
１次側３相交流電圧と２次側各単相交流電圧との検出信
号から求めることができる。
【００１１】
【作用】この発明に係る３相／２相変換装置用不平衡補
償装置においては、その両電力変換器が２相両相の有効
電力が等しくなるよう有効電力を融通制御し、また、各
単相交流負荷の無効電力および高調波電流を打ち消す補
償制御の動作を行う。
償装置においては、その両電力変換器が２相両相の有効
電力が等しくなるよう有効電力を融通制御し、また、各
単相交流負荷の無効電力および高調波電流を打ち消す補
償制御の動作を行う。
【００１２】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の実施例１による
３相／２相変換装置用不平衡補償装置を示す構成図であ
る。図において、１〜４は従来と同一のもので説明を省
略する。１０および１１はその直流側が直流コンデンサ
１２と共に互いに接続され交流側がそれぞれＭ座負荷３
およびＴ座負荷４に接続された第１および第２の電力変
換器で、ここでは後述する高調波電流出力制御にも適し
たいわゆるＰＷＭ制御の単相自励式電圧形の電力変換器
を採用している。そして、電力変換器１０はそれぞれＧ
ＴＯサイリスタ１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈおよび
各ＧＴＯサイリスタと逆並列接続されたダイオード１０
ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇから構成され、電力変換器
１１はそれぞれＧＴＯサイリスタ１１ｂ、１１ｄ、１１
ｆ、１１ｈおよびダイオード１１ａ、１１ｃ、１１ｅ、
１１ｇから構成されている。
３相／２相変換装置用不平衡補償装置を示す構成図であ
る。図において、１〜４は従来と同一のもので説明を省
略する。１０および１１はその直流側が直流コンデンサ
１２と共に互いに接続され交流側がそれぞれＭ座負荷３
およびＴ座負荷４に接続された第１および第２の電力変
換器で、ここでは後述する高調波電流出力制御にも適し
たいわゆるＰＷＭ制御の単相自励式電圧形の電力変換器
を採用している。そして、電力変換器１０はそれぞれＧ
ＴＯサイリスタ１０ｂ、１０ｄ、１０ｆ、１０ｈおよび
各ＧＴＯサイリスタと逆並列接続されたダイオード１０
ａ、１０ｃ、１０ｅ、１０ｇから構成され、電力変換器
１１はそれぞれＧＴＯサイリスタ１１ｂ、１１ｄ、１１
ｆ、１１ｈおよびダイオード１１ａ、１１ｃ、１１ｅ、
１１ｇから構成されている。
【００１３】１３および１４はそれぞれＭ座電源および
Ｔ座電源の電圧を検出する電圧検出器である。３４およ
び３５はそれぞれＭ座電源およびＴ座電源の電流を検出
する電流検出器、３６および３７はそれぞれ電力変換器
１０および１１の出力電流を検出する電流検出器であ
る。
Ｔ座電源の電圧を検出する電圧検出器である。３４およ
び３５はそれぞれＭ座電源およびＴ座電源の電流を検出
する電流検出器、３６および３７はそれぞれ電力変換器
１０および１１の出力電流を検出する電流検出器であ
る。
【００１４】１５はＭ座とＴ座との相互間で有効電力の
授受を制御する電力融通制御回路、１６〜２１は電力変
換器１０の制御回路で、１６は直流電圧制御回路、１７
は無効電力補償回路、１８は高調波補償回路、１９は以
上１５〜１８の制御回路の出力信号に基づき電力変換器
１０の出力電流指令を演算し、後述する２０，２１とと
もに変換器制御回路を構成する電流指令演算回路、２０
はこの電流指令演算回路１９の出力を指令として電力変
換器１０の出力電流制御を行う電流制御回路、２１は電
流制御回路２０からの信号に基づき電力変換器１０のＧ
ＴＯサイリスタのスイッチング制御を行うＰＷＭ制御回
路である。また、２２〜２７は電力変換器１１の制御回
路で、それぞれ既述した１６〜２１に相当するものであ
る。
授受を制御する電力融通制御回路、１６〜２１は電力変
換器１０の制御回路で、１６は直流電圧制御回路、１７
は無効電力補償回路、１８は高調波補償回路、１９は以
上１５〜１８の制御回路の出力信号に基づき電力変換器
１０の出力電流指令を演算し、後述する２０，２１とと
もに変換器制御回路を構成する電流指令演算回路、２０
はこの電流指令演算回路１９の出力を指令として電力変
換器１０の出力電流制御を行う電流制御回路、２１は電
流制御回路２０からの信号に基づき電力変換器１０のＧ
ＴＯサイリスタのスイッチング制御を行うＰＷＭ制御回
路である。また、２２〜２７は電力変換器１１の制御回
路で、それぞれ既述した１６〜２１に相当するものであ
る。
【００１５】次に動作について説明する。図１で示した
電力変換器１０は、スコット結線変圧器２の２次側のＭ
座電源回路の交流電力と直流コンデンサ１２から構成さ
れる直流中間回路の直流電力との間で双方向の電力授受
を行う機能をもち、また電力変換器１１は、同様にスコ
ット結線変圧器２の２次側のＴ座電源回路の交流電力と
上記直流中間回路の直流電力との間で双方向の電力授受
を行う機能をもち、Ｍ座電源回路とＴ座電源回路との間
の有効電力の授受を直流中間回路を介して行うことがで
きる。
電力変換器１０は、スコット結線変圧器２の２次側のＭ
座電源回路の交流電力と直流コンデンサ１２から構成さ
れる直流中間回路の直流電力との間で双方向の電力授受
を行う機能をもち、また電力変換器１１は、同様にスコ
ット結線変圧器２の２次側のＴ座電源回路の交流電力と
上記直流中間回路の直流電力との間で双方向の電力授受
を行う機能をもち、Ｍ座電源回路とＴ座電源回路との間
の有効電力の授受を直流中間回路を介して行うことがで
きる。
【００１６】直流中間回路の電圧を直流電圧制御回路１
６および２２で常に一定に制御した状態で、Ｍ座負荷３
およびＴ座負荷４の電力を比較し、負荷の少ない方の電
源回路に接続された電力変換器はこの電源回路から有効
電力を取り込み、直流中間回路に電力を供給し、負荷の
多い方の電源回路に接続された電力変換器は直流中間回
路から有効電力を取り込み、この電源回路に電力を供給
する。この結果、Ｍ座電源回路およびＴ座電源回路の有
効電力を等しくすることができ、スコット結線変圧器１
次側の３相交流電源１の３相電流は少なくともその有効
分は平衡する。以上は、主として電力融通制御回路１５
の制御動作によって達成される。
６および２２で常に一定に制御した状態で、Ｍ座負荷３
およびＴ座負荷４の電力を比較し、負荷の少ない方の電
源回路に接続された電力変換器はこの電源回路から有効
電力を取り込み、直流中間回路に電力を供給し、負荷の
多い方の電源回路に接続された電力変換器は直流中間回
路から有効電力を取り込み、この電源回路に電力を供給
する。この結果、Ｍ座電源回路およびＴ座電源回路の有
効電力を等しくすることができ、スコット結線変圧器１
次側の３相交流電源１の３相電流は少なくともその有効
分は平衡する。以上は、主として電力融通制御回路１５
の制御動作によって達成される。
【００１７】次に、Ｍ座負荷３およびＴ座負荷４の無効
電力および高調波電流の補償は、Ｍ座電源側およびＴ座
電源側それぞれ独立して電力変換器１０および１１によ
り行うことができる。図２はこの無効電力補償回路およ
び高調波補償回路の内部構成を示すもので、電力変換器
１０と１１においては同じ構成であるので以下電力変換
器１０についてのみ説明する。
電力および高調波電流の補償は、Ｍ座電源側およびＴ座
電源側それぞれ独立して電力変換器１０および１１によ
り行うことができる。図２はこの無効電力補償回路およ
び高調波補償回路の内部構成を示すもので、電力変換器
１０と１１においては同じ構成であるので以下電力変換
器１０についてのみ説明する。
【００１８】図２において、２８は負荷電流検出回路
で、ＡＣＣＴ等の電流検出器３４および３６からのＭ座
電源電流および電力変換器１０の出力電流の検出値を入
力し、Ｍ座負荷３の電流を求める。なお、Ｍ座負荷３の
電流を直接検出できる場合はその検出値を用いても差し
支えない。また、２９は電圧同期回路で電圧検出器１３
からのＭ座電源電圧の検出値を入力し、この電圧に同期
したＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号を発生する。
で、ＡＣＣＴ等の電流検出器３４および３６からのＭ座
電源電流および電力変換器１０の出力電流の検出値を入
力し、Ｍ座負荷３の電流を求める。なお、Ｍ座負荷３の
電流を直接検出できる場合はその検出値を用いても差し
支えない。また、２９は電圧同期回路で電圧検出器１３
からのＭ座電源電圧の検出値を入力し、この電圧に同期
したＳＩＮ信号およびＣＯＳ信号を発生する。
【００１９】負荷電流検出回路２８および電圧同期回路
２９の出力信号はそれぞれ有効分演算回路３０および無
効分演算回路３１に入力され、ここでＭ座負荷電流の有
効成分および無効成分が演算される。３２はＨＰＦ（ハ
イパスフィルタ）からなる高調波検出回路で、有効分演
算回路３０および無効分演算回路３１の出力信号から高
調波成分を抽出して補償対象の高調波電流信号を出力す
る。有効分演算回路３０および無効分演算回路３１の演
算過程で電流の基本波成分が直流となっているので、高
調波検出回路３２における高調波成分の抽出が確実高精
度になされる。３３はＬＰＦ（ローパスフィルタ）から
なる無効電力検出回路で、無効分演算回路３１の出力信
号から無効成分を抽出して補償対象の無効電力信号を出
力する。この場合も、無効分演算回路３１の演算過程で
電流の基本波成分が直流となっているので無効電力検出
回路３３における基本波無効成分の抽出が確実高精度に
なされる。なお、上記では負荷電流を入力して一旦有効
分無効分演算を行った後高調波電流を検出するようにし
たが、負荷電流からＨＰＦで直接高調波分を抽出検出す
るようにしてもよい。
２９の出力信号はそれぞれ有効分演算回路３０および無
効分演算回路３１に入力され、ここでＭ座負荷電流の有
効成分および無効成分が演算される。３２はＨＰＦ（ハ
イパスフィルタ）からなる高調波検出回路で、有効分演
算回路３０および無効分演算回路３１の出力信号から高
調波成分を抽出して補償対象の高調波電流信号を出力す
る。有効分演算回路３０および無効分演算回路３１の演
算過程で電流の基本波成分が直流となっているので、高
調波検出回路３２における高調波成分の抽出が確実高精
度になされる。３３はＬＰＦ（ローパスフィルタ）から
なる無効電力検出回路で、無効分演算回路３１の出力信
号から無効成分を抽出して補償対象の無効電力信号を出
力する。この場合も、無効分演算回路３１の演算過程で
電流の基本波成分が直流となっているので無効電力検出
回路３３における基本波無効成分の抽出が確実高精度に
なされる。なお、上記では負荷電流を入力して一旦有効
分無効分演算を行った後高調波電流を検出するようにし
たが、負荷電流からＨＰＦで直接高調波分を抽出検出す
るようにしてもよい。
【００２０】図１に戻り、電力融通制御回路１５，直流
電圧制御回路１６，無効電力補償回路１７および高調波
補償回路１８はそれぞれの制御目標に合致した指令信号
を出力するが、これらの信号は電流指令演算回路１９で
一括統合されその指令信号に基づき電流制御回路２０お
よびＰＷＭ制御回路２１を経て電力変換器１０の各ＧＴ
Ｏサイリスタ１０ｂ等のオンオフスイッチング制御がな
される。
電圧制御回路１６，無効電力補償回路１７および高調波
補償回路１８はそれぞれの制御目標に合致した指令信号
を出力するが、これらの信号は電流指令演算回路１９で
一括統合されその指令信号に基づき電流制御回路２０お
よびＰＷＭ制御回路２１を経て電力変換器１０の各ＧＴ
Ｏサイリスタ１０ｂ等のオンオフスイッチング制御がな
される。
【００２１】以上、Ｍ座電源回路における無効電力およ
び高調波電流の補償について説明したがＴ座電源回路に
おいても同様であり、両回路で無効電力を零として３相
交流電源１の出力を力率１にすることができる。同時
に、両電源回路において電気車負荷電流に含まれる高調
波分を補償して３相交流電源１への高調波電流の流出を
防ぎ電源電圧の高調波歪を低減することができ、３相電
圧、電流の完全な平衡化が得られる。
び高調波電流の補償について説明したがＴ座電源回路に
おいても同様であり、両回路で無効電力を零として３相
交流電源１の出力を力率１にすることができる。同時
に、両電源回路において電気車負荷電流に含まれる高調
波分を補償して３相交流電源１への高調波電流の流出を
防ぎ電源電圧の高調波歪を低減することができ、３相電
圧、電流の完全な平衡化が得られる。
【００２２】実施例２．図３はこの発明の実施例２によ
る３相／２相変換装置用不平衡補償装置を示す構成図で
ある。先の実施例１では電圧検出器１３によりＭ座電源
電圧を検出し、また、電圧検出器１４によりＴ座電源電
圧を検出して電力変換器１０および１１の同期電源とし
たのに対し、この実施例２においては、スコット結線変
圧器２の１次側に３相電圧検出器３８を設けてこの検出
値を同期電源としている。即ち、図４に示すように、電
圧同期回路２９は３相電圧検出器３８からの３相電源電
圧の検出値を入力し、これから有効分、無効分演算に必
要な信号を作成する。この場合、３相電圧間の位相ずれ
がなく、かつ検出対象電圧の歪も少ないので、より正確
な同期電源が得られ、電力変換器１０および１１による
補償特性がより高精度となる。
る３相／２相変換装置用不平衡補償装置を示す構成図で
ある。先の実施例１では電圧検出器１３によりＭ座電源
電圧を検出し、また、電圧検出器１４によりＴ座電源電
圧を検出して電力変換器１０および１１の同期電源とし
たのに対し、この実施例２においては、スコット結線変
圧器２の１次側に３相電圧検出器３８を設けてこの検出
値を同期電源としている。即ち、図４に示すように、電
圧同期回路２９は３相電圧検出器３８からの３相電源電
圧の検出値を入力し、これから有効分、無効分演算に必
要な信号を作成する。この場合、３相電圧間の位相ずれ
がなく、かつ検出対象電圧の歪も少ないので、より正確
な同期電源が得られ、電力変換器１０および１１による
補償特性がより高精度となる。
【００２３】実施例３．図５はこの発明の実施例３によ
る３相／２相変換装置用不平衡補償装置を示す構成図で
ある。ここでは、電圧検出器１３によりＭ座電源電圧
を、電圧検出器１４によりＴ座電源電圧を検出し、これ
ら検出値と３相電圧検出器３８の検出値とから補償すべ
き無効電力指令および高調波電流指令を求めている。即
ち、図６に示すように、電圧変動検出回路３９はＭ座電
源電圧の検出値と３相電源電圧の検出値とを入力し、予
め記憶しているスコット結線変圧器２のインピーダンス
特性データを基にＭ座電源電流を求めその出力信号と電
圧同期回路２９からの同期信号とから無効電力検出回路
３３が無効電力指令を発生する。また、電圧ひずみ検出
回路４０はＭ座電源電圧の検出値と３相電源電圧の検出
値との差から電圧ひずみを検出し、更に高調波検出回路
３２が高調波電流指令を発生する。前掲実施例ではＭ座
電源回路およびＴ座電源回路に挿入されていた電流検出
器３４および３５は、一般に機器が大形化し、新たに設
置するのは容易でないが、この実施例３ではこれら電流
検出器３４、３５が不要となるので、設備がその分簡単
になるという利点がある。
る３相／２相変換装置用不平衡補償装置を示す構成図で
ある。ここでは、電圧検出器１３によりＭ座電源電圧
を、電圧検出器１４によりＴ座電源電圧を検出し、これ
ら検出値と３相電圧検出器３８の検出値とから補償すべ
き無効電力指令および高調波電流指令を求めている。即
ち、図６に示すように、電圧変動検出回路３９はＭ座電
源電圧の検出値と３相電源電圧の検出値とを入力し、予
め記憶しているスコット結線変圧器２のインピーダンス
特性データを基にＭ座電源電流を求めその出力信号と電
圧同期回路２９からの同期信号とから無効電力検出回路
３３が無効電力指令を発生する。また、電圧ひずみ検出
回路４０はＭ座電源電圧の検出値と３相電源電圧の検出
値との差から電圧ひずみを検出し、更に高調波検出回路
３２が高調波電流指令を発生する。前掲実施例ではＭ座
電源回路およびＴ座電源回路に挿入されていた電流検出
器３４および３５は、一般に機器が大形化し、新たに設
置するのは容易でないが、この実施例３ではこれら電流
検出器３４、３５が不要となるので、設備がその分簡単
になるという利点がある。
【００２４】実施例４．なお、上記各実施例では、電力
変換器１０，１１としてＧＴＯサイリスタをスイッチン
グ素子とする単相自励式電圧形のものとしたが、スイッ
チング素子としてパワートランジスタ、ＩＧＢＴ、パワ
ーＭＯＳＦＥＴその他の自己消弧形半導体素子を用いて
もこの発明は上記したと同様の効果を奏する。また、電
力変換器のタイプとして、必ずしもＰＷＭ制御電圧形の
ものに限られるものではなく、補償対象とする高調波の
周波数範囲によっては電流形変換器も使用することがで
きる。更に、上記各実施例では３相／２相変換用変圧器
としてスコット結線変圧器２を使用した場合について説
明したが、同様の機能をもつ例えば変形ウッドブリッジ
結線変圧器等を使用してもよい。
変換器１０，１１としてＧＴＯサイリスタをスイッチン
グ素子とする単相自励式電圧形のものとしたが、スイッ
チング素子としてパワートランジスタ、ＩＧＢＴ、パワ
ーＭＯＳＦＥＴその他の自己消弧形半導体素子を用いて
もこの発明は上記したと同様の効果を奏する。また、電
力変換器のタイプとして、必ずしもＰＷＭ制御電圧形の
ものに限られるものではなく、補償対象とする高調波の
周波数範囲によっては電流形変換器も使用することがで
きる。更に、上記各実施例では３相／２相変換用変圧器
としてスコット結線変圧器２を使用した場合について説
明したが、同様の機能をもつ例えば変形ウッドブリッジ
結線変圧器等を使用してもよい。
【００２５】
【発明の効果】この発明は以上のように、電力融通制御
回路、無効電力補償回路に加えて高調波補償回路を備
え、これら回路からの指令信号に基づき両電力変換器を
制御するようにしたので、２相側の有効電力が均等とな
り、同時に無効電力および高調波電流が補償される。従
って、３相交流電源電流の不平衡が確実になくなり、３
相交流電源から見た力率も１に改善されその電圧の歪も
なくなる。
回路、無効電力補償回路に加えて高調波補償回路を備
え、これら回路からの指令信号に基づき両電力変換器を
制御するようにしたので、２相側の有効電力が均等とな
り、同時に無効電力および高調波電流が補償される。従
って、３相交流電源電流の不平衡が確実になくなり、３
相交流電源から見た力率も１に改善されその電圧の歪も
なくなる。
【００２６】また、無効電力、高調波電流を求めるのに
３相交流電圧の検出値を使用するようにした場合は、検
出誤差が低くなり、補償電流の精度が向上する。
３相交流電圧の検出値を使用するようにした場合は、検
出誤差が低くなり、補償電流の精度が向上する。
【００２７】更に、無効電力、高調波電流を３相／２相
変換用変圧器の１次側３相交流電圧と２次側単相交流電
圧との検出値から求めるようにすれば、変圧器２次側回
路に電流検出器を挿入する必要がなく、設備がその分簡
単となる。
変換用変圧器の１次側３相交流電圧と２次側単相交流電
圧との検出値から求めるようにすれば、変圧器２次側回
路に電流検出器を挿入する必要がなく、設備がその分簡
単となる。
【図１】この発明の実施例１による３相／２相変換装置
用不平衡補償装置を示す構成図である。
用不平衡補償装置を示す構成図である。
【図２】図１の無効電力補償回路および高調波補償回路
の内部構成を示す図である。
の内部構成を示す図である。
【図３】この発明の実施例２による３相／２相変換装置
用不平衡補償装置を示す構成図である。
用不平衡補償装置を示す構成図である。
【図４】図３の無効電力補償回路および高調波補償回路
の内部構成を示す図である。
の内部構成を示す図である。
【図５】この発明の実施例３による３相／２相変換装置
用不平衡補償装置を示す構成図である。
用不平衡補償装置を示す構成図である。
【図６】図５の無効電力補償回路および高調波補償回路
の内部構成を示す図である。
の内部構成を示す図である。
【図７】従来の３相／２相変換装置用不平衡補償装置を
示す構成図である。
示す構成図である。
１ ３相交流電源 ２ スコット結線変圧器 ３ Ｍ座負荷 ４ Ｔ座負荷 １０，１１ 電力変換器 １２ 直流コンデンサ １３，１４ 電圧検出器 １５ 電力融通制御回路 １７，２３ 無効電力補償回路 １８，２４ 高調波補償回路 １９，２５ 電流指令演算回路 ３４〜３７ 電流検出器 ３８ ３相電圧検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹田 正俊 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社 神戸製作所内 (72)発明者 宮下 武司 神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番２号 三菱電機株式会社 神戸製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02M 5/12 - 5/27 H02J 3/00 - 3/18
Claims (3)
- 【請求項１】 １次側が３相交流電源に接続され２次側
がそれぞれ第１と第２の単相交流負荷に接続された３相
／２相変換用変圧器、直流側が互いに接続され交流側が
それぞれ上記第１および第２の単相交流負荷に接続され
た第１および第２の電力変換器、上記両単相交流負荷の
有効電力を比較し上記両電力変換器を介してその交流側
相互間で有効電力を融通することにより上記変換用変圧
器から見た２次側各相有効電力が等しくなるよう指令信
号を発生する電力融通制御回路、上記第１および第２の
単相交流負荷の無効電力を求めそれぞれ上記第１および
第２の電力変換器で上記無効電力を補償するよう指令信
号を発生する無効電力補償回路、上記第１および第２の
単相交流負荷の高調波電流を求めそれぞれ上記第１およ
び第２の電力変換器で上記高調波電流を補償するよう指
令信号を発生する高調波補償回路、および上記電力融通
制御回路と無効電力補償回路と高調波補償回路とからの
指令信号に基づき上記両電力変換器を制御する変換器制
御回路を備えた３相／２相変換装置用不平衡補償装置。 - 【請求項２】 ３相／２相変換用変圧器１次側の３相交
流電圧と各単相交流負荷の電流とを検出し、これらから
無効電力および高調波電流を求めるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の３相／２相変換装置用不平衡補
償装置。 - 【請求項３】 ３相／２相変換用変圧器の１次側３相交
流電圧と２次側各単相交流電圧とを検出し、これらから
無効電力および高調波電流を求めるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の３相／２相変換装置用不平衡補
償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047605A JP2828863B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | ３相／２相変換装置用不平衡補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047605A JP2828863B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | ３相／２相変換装置用不平衡補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261548A JPH06261548A (ja) | 1994-09-16 |
| JP2828863B2 true JP2828863B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12779876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5047605A Expired - Lifetime JP2828863B2 (ja) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | ３相／２相変換装置用不平衡補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2828863B2 (ja) |
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| CN100370671C (zh) * | 2006-03-24 | 2008-02-20 | 武汉大学 | 基于α-β电流分量直接注入的有源电力滤波方法及其装置 |
| CN100417011C (zh) * | 2006-07-07 | 2008-09-03 | 南京同步科技有限公司 | 基于α-β电流分量直接注入的高压变频调速方法及其装置 |
| JP4973139B2 (ja) * | 2006-11-13 | 2012-07-11 | 株式会社明電舎 | き電線電圧補償装置 |
| JP4892459B2 (ja) * | 2007-11-13 | 2012-03-07 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電鉄用電圧変動補償装置の制御装置 |
| CN102570476B (zh) * | 2011-12-31 | 2013-12-04 | 浙江大学 | 一种基于重复控制的dstatcom的补偿电流控制方法 |
| JP6045792B2 (ja) * | 2012-01-05 | 2016-12-14 | 株式会社東芝 | インバータ制御装置 |
| CN102738810B (zh) * | 2012-07-02 | 2014-11-12 | 株洲变流技术国家工程研究中心有限公司 | 牵引供电系统及方法 |
| JP2014083900A (ja) * | 2012-10-22 | 2014-05-12 | Mitsubishi Electric Corp | 電気鉄道用電力給電システムの制御装置 |
| CN103124074B (zh) * | 2013-03-14 | 2017-06-16 | 威凡智能电气高科技有限公司 | 一种电能质量复合补偿方法 |
| CN103532153B (zh) * | 2013-10-28 | 2015-08-26 | 湖南大学 | 一种mmcc式直接铁路功率补偿器及其控制方法 |
| KR101717367B1 (ko) | 2015-08-19 | 2017-03-16 | 엘에스산전 주식회사 | 정적 무효전력 보상 장치 및 그 동작 방법 |
| KR101698275B1 (ko) | 2015-09-08 | 2017-01-19 | 엘에스산전 주식회사 | 정적 무효전력 보상 장치 및 그의 동작 방법 |
| CN108306317A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-07-20 | 南京赫曦电气有限公司 | 一种配电网变压器电能质量综合补偿装置及其方法 |
| CN110021953B (zh) * | 2019-04-29 | 2020-08-07 | 合肥工业大学 | 电网电压不平衡时柔性多状态开关的直流侧电压控制方法 |
| CN110749834A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-04 | 广东电网有限责任公司 | 带负荷测试分析方法 |
| CN111600319B (zh) * | 2020-03-05 | 2023-04-18 | 青岛鼎信通讯股份有限公司 | 电力电子型分布式三相不平衡治理方法 |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP5047605A patent/JP2828863B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06261548A (ja) | 1994-09-16 |
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