JP2919657B2 - ３相電子的負荷装置 - Google Patents
３相電子的負荷装置Info
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- JP2919657B2 JP2919657B2 JP3264341A JP26434191A JP2919657B2 JP 2919657 B2 JP2919657 B2 JP 2919657B2 JP 3264341 A JP3264341 A JP 3264341A JP 26434191 A JP26434191 A JP 26434191A JP 2919657 B2 JP2919657 B2 JP 2919657B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、交流電源に接続され
て各種の負荷（抵抗負荷，誘導性負荷，容量性負荷，電
力など）を模擬するための電子的負荷装置、特に電圧の
変動に対する電力変動量を模擬可能にした電子的負荷装
置に関する。
て各種の負荷（抵抗負荷，誘導性負荷，容量性負荷，電
力など）を模擬するための電子的負荷装置、特に電圧の
変動に対する電力変動量を模擬可能にした電子的負荷装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４にこの種の従来例を示す。すなわ
ち、電子的負荷装置（以下、単に負荷装置ともいう）１
は交流電源装置２Ａの両端に接続されたＡ／Ｄコンバー
タ１１と、その出力側に接続されたマイクロコンピュー
タの如きディジタル演算装置（以下、マイコンともいい
ＭＰとも略記する）１２と、その出力側に接続されたＤ
／Ａコンバータ１３と、その出力側に接続されかつ交流
電源装置２Ａの両端に接続された電流源１４とから構成
される。ここで、例えば負荷特性として定電力の場合の
例につき説明する。いま、負荷特性設定値としての設定
消費電力値をＭ（ベクトル量）とすると、負荷装置１の
入力インピーダンスＺ（ベクトル量）は、 Ｚ＝Ｖｒ2 ／Ｍ …（ａ） となる。なお、Ｖｒは入力電圧Ｖ（ベクトル量）の実効
値を示す。
ち、電子的負荷装置（以下、単に負荷装置ともいう）１
は交流電源装置２Ａの両端に接続されたＡ／Ｄコンバー
タ１１と、その出力側に接続されたマイクロコンピュー
タの如きディジタル演算装置（以下、マイコンともいい
ＭＰとも略記する）１２と、その出力側に接続されたＤ
／Ａコンバータ１３と、その出力側に接続されかつ交流
電源装置２Ａの両端に接続された電流源１４とから構成
される。ここで、例えば負荷特性として定電力の場合の
例につき説明する。いま、負荷特性設定値としての設定
消費電力値をＭ（ベクトル量）とすると、負荷装置１の
入力インピーダンスＺ（ベクトル量）は、 Ｚ＝Ｖｒ2 ／Ｍ …（ａ） となる。なお、Ｖｒは入力電圧Ｖ（ベクトル量）の実効
値を示す。
【０００３】一方、負荷電流Ｉ（ベクトル量）は、 Ｉ＝Ｖ／Ｚ＝（Ｍ／Ｖｒ2 ）Ｖ …（ｂ） となる。ここに、入力電圧Ｖおよび負荷電流Ｉを図５
（イ），（ロ）の如くサンプリングして得るものとする
と、負荷電流Ｉｉは、 Ｉｉ＝（Ｍ／Ｖｒ2 ）Ｖｉ …（ｃ） と表わされる。そこで、各サンプリング周期毎にマイコ
ン１２にて実効値Ｖｒを求めて上記（ｃ）式の演算を行
ない、その結果得られるＩｉを負荷電流設定値として出
力すれば、負荷装置１は常に一定の電力Ｍを消費するこ
ととなる。なお、実効値Ｖは図５（イ）の如く入力電圧
Ｖｉの１周期内でｎ回サンプリングしたと仮定し、各サ
ンプリング時刻の電圧の瞬時値をＶ（１），Ｖ（２），
Ｖ（ｉ）…Ｖ（ｎ）とすると、次の数２により求めるこ
とができる。また、実効値Ｖｒは各サンプリング周期が
経過する毎に、それ以前のｎ回のサンプリングデータを
用いて求められる。
（イ），（ロ）の如くサンプリングして得るものとする
と、負荷電流Ｉｉは、 Ｉｉ＝（Ｍ／Ｖｒ2 ）Ｖｉ …（ｃ） と表わされる。そこで、各サンプリング周期毎にマイコ
ン１２にて実効値Ｖｒを求めて上記（ｃ）式の演算を行
ない、その結果得られるＩｉを負荷電流設定値として出
力すれば、負荷装置１は常に一定の電力Ｍを消費するこ
ととなる。なお、実効値Ｖは図５（イ）の如く入力電圧
Ｖｉの１周期内でｎ回サンプリングしたと仮定し、各サ
ンプリング時刻の電圧の瞬時値をＶ（１），Ｖ（２），
Ｖ（ｉ）…Ｖ（ｎ）とすると、次の数２により求めるこ
とができる。また、実効値Ｖｒは各サンプリング周期が
経過する毎に、それ以前のｎ回のサンプリングデータを
用いて求められる。
【数２】
【０００４】以上は定電力の場合であるが、一般的な電
力負荷を模擬する場合は、その負荷特性として、 Ｐ＝Ｐ0 ＊（Ｖ／Ｖ0 ）a ＊｛（１＋ｓＴ1 ）／（１＋ｓＴ2 ）｝…（ｄ） （Ｐは負荷のとる電力、Ｐ0 はその初期値、Ｖは系統負
荷端実効電圧、Ｖ0 はその初期値、ａは例えば０〜２の
範囲の可変値、ｓはラプラス演算子、Ｔ1 ，Ｔ2 は時定
数をそれぞれ示す。）なる負荷モデルを用いる方法が知
られている。
力負荷を模擬する場合は、その負荷特性として、 Ｐ＝Ｐ0 ＊（Ｖ／Ｖ0 ）a ＊｛（１＋ｓＴ1 ）／（１＋ｓＴ2 ）｝…（ｄ） （Ｐは負荷のとる電力、Ｐ0 はその初期値、Ｖは系統負
荷端実効電圧、Ｖ0 はその初期値、ａは例えば０〜２の
範囲の可変値、ｓはラプラス演算子、Ｔ1 ，Ｔ2 は時定
数をそれぞれ示す。）なる負荷モデルを用いる方法が知
られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（ｄ）式を用いるものは電圧の過渡的な陥没変動（ステ
ップ変動）に対して、電力の陥没変動量が陽に表現され
ず全て時定数により陰に表現されるため、現実に則した
模擬が出来ないという問題がある。したがって、この発
明の課題はより現実に近い模擬が可能な３相電子的負荷
装置を提供することにある。
（ｄ）式を用いるものは電圧の過渡的な陥没変動（ステ
ップ変動）に対して、電力の陥没変動量が陽に表現され
ず全て時定数により陰に表現されるため、現実に則した
模擬が出来ないという問題がある。したがって、この発
明の課題はより現実に近い模擬が可能な３相電子的負荷
装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、この発明では、電源装置からの入力電圧のサンプリ
ング値をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
と、このディジタル信号および負荷特性設定値に応じた
負荷電流設定値を演算するディジタル演算装置と、この
負荷電流設定値をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバ
ータと、前記電源装置に接続され前記アナログ信号にも
とづいて負荷電流を発生する電流源とを、前記電源装置
を３相としてそれぞれ３系統有してなる３相電子的負荷
装置において、前記負荷特性設定値として上記数１で示
される如き電力系統において取得される負荷動特性モデ
ルを用い、電圧の変動に対する電力変動量を模擬可能に
したことを特徴としている。
め、この発明では、電源装置からの入力電圧のサンプリ
ング値をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ
と、このディジタル信号および負荷特性設定値に応じた
負荷電流設定値を演算するディジタル演算装置と、この
負荷電流設定値をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバ
ータと、前記電源装置に接続され前記アナログ信号にも
とづいて負荷電流を発生する電流源とを、前記電源装置
を３相としてそれぞれ３系統有してなる３相電子的負荷
装置において、前記負荷特性設定値として上記数１で示
される如き電力系統において取得される負荷動特性モデ
ルを用い、電圧の変動に対する電力変動量を模擬可能に
したことを特徴としている。
【０００７】
【作用】負荷特性設定値として、実際の電力系統に適用
して実績のある動特性モデルを用いることにより、電圧
の過渡的変動に対応する電力の過渡的変動量をより忠実
に模擬し得るようにする。
して実績のある動特性モデルを用いることにより、電圧
の過渡的変動に対応する電力の過渡的変動量をより忠実
に模擬し得るようにする。
【０００８】
【実施例】図１はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。同図において、１Ａ，１Ｂ，１ＣはそれぞれＡ／Ｄ
コンバータ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、マイコン１２Ａ，
１２Ｂ，１２Ｃ，Ｄ／Ａコンバータ１３Ａ，１３Ｂ，１
３Ｃおよび電圧／電流変換器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃか
らなる電子的負荷装置、２は３相電源装置で、同図から
も明らかなように、この実施例は図４に示す従来例を３
相対応としたことにある。なお、図１の電圧／電流変換
器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは図４の電流源１４に相当す
る。したがって、この例においても負荷特性として電力
系統用の動特性モデルを与えることにより、その模擬が
可能となる。そこで、この発明では実際の電力系統にお
いて取得された、数３の如き負荷動特性モデルを用い
る。なお、この動特性モデルは各種の電力負荷に適用し
て良好な結果を得ているもので、例えば昭和６３年電気
学会全国大会にて発表の論文集第９４２（負荷動特性モ
デルのパラメータ合成方法），第９４３（系統負荷特性
の解析用ソフトウエアの開発）および第９８２（系統負
荷特性の実測）等により公知のものである。なお、数３
のΔｔは演算周期を示す。また、Ａｐは電圧過渡変動に
対する電力の過渡変動量相当の設定パラメータ、Ｔｐは
時定数設定パラメータ、ｎp は静的な電圧特性係数設定
パラメータを示し、これらのパラメータは負荷特性に応
じて適宜設定される定数とする。
る。同図において、１Ａ，１Ｂ，１ＣはそれぞれＡ／Ｄ
コンバータ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ、マイコン１２Ａ，
１２Ｂ，１２Ｃ，Ｄ／Ａコンバータ１３Ａ，１３Ｂ，１
３Ｃおよび電圧／電流変換器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃか
らなる電子的負荷装置、２は３相電源装置で、同図から
も明らかなように、この実施例は図４に示す従来例を３
相対応としたことにある。なお、図１の電圧／電流変換
器１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは図４の電流源１４に相当す
る。したがって、この例においても負荷特性として電力
系統用の動特性モデルを与えることにより、その模擬が
可能となる。そこで、この発明では実際の電力系統にお
いて取得された、数３の如き負荷動特性モデルを用い
る。なお、この動特性モデルは各種の電力負荷に適用し
て良好な結果を得ているもので、例えば昭和６３年電気
学会全国大会にて発表の論文集第９４２（負荷動特性モ
デルのパラメータ合成方法），第９４３（系統負荷特性
の解析用ソフトウエアの開発）および第９８２（系統負
荷特性の実測）等により公知のものである。なお、数３
のΔｔは演算周期を示す。また、Ａｐは電圧過渡変動に
対する電力の過渡変動量相当の設定パラメータ、Ｔｐは
時定数設定パラメータ、ｎp は静的な電圧特性係数設定
パラメータを示し、これらのパラメータは負荷特性に応
じて適宜設定される定数とする。
【数３】
【０００９】しかし、上記数３は級数和の形式をとって
いるため、メモリ容量が多大となりオンライン処理に適
さないという難点がある。そこで、この発明ではオンラ
インで処理可能とするため、数３の右辺級数和の部分Δ
Ｐｉを次の数４にて示すような差分形式を用い、数５の
如く表現される式として取り扱うようにしている。
いるため、メモリ容量が多大となりオンライン処理に適
さないという難点がある。そこで、この発明ではオンラ
インで処理可能とするため、数３の右辺級数和の部分Δ
Ｐｉを次の数４にて示すような差分形式を用い、数５の
如く表現される式として取り扱うようにしている。
【数４】
【数５】
【００１０】電圧の変動をステップ状の変化と仮定すれ
ば、 ΔＰ（ｉ）≒Ｐ0 ＊Δｙ（ｉ）＊Ｖ0 ＊｛Ｖ（ｉ）／Ｖ0 ｝np+1 の如く、級数和が差分式で表現できることについて以下
に説明する。図２は数４に対応する差分方程式を導出す
るためのブロック図、図３は数５を実現するブロック図
である。すなわち、図２のブロック図で示される伝達関
数をＺ変換すると数６となり、この数６から数７が得ら
れる。
ば、 ΔＰ（ｉ）≒Ｐ0 ＊Δｙ（ｉ）＊Ｖ0 ＊｛Ｖ（ｉ）／Ｖ0 ｝np+1 の如く、級数和が差分式で表現できることについて以下
に説明する。図２は数４に対応する差分方程式を導出す
るためのブロック図、図３は数５を実現するブロック図
である。すなわち、図２のブロック図で示される伝達関
数をＺ変換すると数６となり、この数６から数７が得ら
れる。
【数６】
【数７】
【００１１】ここで、ｘ（ｉ）＝１／Ｖ（ｉ）とおき、
ｙ（０）からの和として数７を表現すれば、数８とな
る。また、Δｙ（０）でステップ状の電圧変化を仮定
し、 Ｖ（０）≠Ｖ（１）＝Ｖ（２）…＝Ｖ（ｉ） ならば、数９のようにΔＰ（ｉ）が求まり、そのブロッ
ク図は図３のように表わされる。
ｙ（０）からの和として数７を表現すれば、数８とな
る。また、Δｙ（０）でステップ状の電圧変化を仮定
し、 Ｖ（０）≠Ｖ（１）＝Ｖ（２）…＝Ｖ（ｉ） ならば、数９のようにΔＰ（ｉ）が求まり、そのブロッ
ク図は図３のように表わされる。
【数８】
【数９】 このようにして、上記数３は数４の如き差分方程式で表
わされるので、図１のＭＰ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃでは
これを用いて、以下のように電流指令等を演算する。ま
ず、サンプリングされＡ／Ｄコンバータ１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃによりディジタル量に変換された瞬時電圧か
ら、先の数２を用いて各相の電圧実効値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖ
ｃを求める。次に、上記数５より各相の電圧瞬時値Ｖａ
（ｉ），Ｖｂ（ｉ），Ｖｃ（ｉ）を用いて、電力指令値
を各相毎に演算する。次いで、下記（ｅ）式より、Ｖ
（ｉ）を電圧実効値としてアドミッタンスＧ（ｉ）を求
める。 Ｇ（ｉ）＝Ｐ（ｉ）／Ｖ（ｉ）2 …（ｅ） アドミッタンスＧ（ｉ）が求まれば電流指令値ｉ（ｉ）
は、次の（ｆ）式で与えられる。 ｉ（ｉ）＝Ｇ（ｉ）＊ｖ（ｉ） …（ｆ） （ただし、ｉ（ｉ）は演算周期毎の指示電流、ｖ（ｉ）
は演算周期毎の瞬時負荷電圧をそれぞれ示す。）
わされるので、図１のＭＰ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃでは
これを用いて、以下のように電流指令等を演算する。ま
ず、サンプリングされＡ／Ｄコンバータ１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃによりディジタル量に変換された瞬時電圧か
ら、先の数２を用いて各相の電圧実効値Ｖａ，Ｖｂ，Ｖ
ｃを求める。次に、上記数５より各相の電圧瞬時値Ｖａ
（ｉ），Ｖｂ（ｉ），Ｖｃ（ｉ）を用いて、電力指令値
を各相毎に演算する。次いで、下記（ｅ）式より、Ｖ
（ｉ）を電圧実効値としてアドミッタンスＧ（ｉ）を求
める。 Ｇ（ｉ）＝Ｐ（ｉ）／Ｖ（ｉ）2 …（ｅ） アドミッタンスＧ（ｉ）が求まれば電流指令値ｉ（ｉ）
は、次の（ｆ）式で与えられる。 ｉ（ｉ）＝Ｇ（ｉ）＊ｖ（ｉ） …（ｆ） （ただし、ｉ（ｉ）は演算周期毎の指示電流、ｖ（ｉ）
は演算周期毎の瞬時負荷電圧をそれぞれ示す。）
【００１２】なお、以上では主として有効電力の場合に
ついて説明したが、無効電力の場合は位相を考慮して電
圧瞬時値の取り方を工夫することにより、上記と同様に
して模擬することができ、その式は先の数３のＰをＱに
置き換えて次の数１０のようになる。ここに、Ｑ（ｉ）
は負荷のとる無効電力、Ｑ0 はそれぞれの初期値、Ｖ
（ｉ）は時刻ｉでの系統電圧実効値、Ｖ0 はその初期
値、Ｖk ，Ｖk-1 はそれぞれ時刻ｋ，ｋ−１での系統電
圧実効値、ｎq は静的な電圧特性係数設定パラメータ、
Ａｑは電圧過渡変動に対する電力の過渡変動相当量の設
定パラメータ、Ｔｑは時定数設定パラメータ、Ｋ0 は定
数、ｅは指数関数、Δｔは演算周期をそれぞれ示してい
る。
ついて説明したが、無効電力の場合は位相を考慮して電
圧瞬時値の取り方を工夫することにより、上記と同様に
して模擬することができ、その式は先の数３のＰをＱに
置き換えて次の数１０のようになる。ここに、Ｑ（ｉ）
は負荷のとる無効電力、Ｑ0 はそれぞれの初期値、Ｖ
（ｉ）は時刻ｉでの系統電圧実効値、Ｖ0 はその初期
値、Ｖk ，Ｖk-1 はそれぞれ時刻ｋ，ｋ−１での系統電
圧実効値、ｎq は静的な電圧特性係数設定パラメータ、
Ａｑは電圧過渡変動に対する電力の過渡変動相当量の設
定パラメータ、Ｔｑは時定数設定パラメータ、Ｋ0 は定
数、ｅは指数関数、Δｔは演算周期をそれぞれ示してい
る。
【数１０】
【００１３】
【発明の効果】この発明によれば、電子的負荷装置の負
荷特性設定値として、実際の電力系統にて取得される負
荷動特性モデルを用いるようにしたので、電圧の変動に
対する電力変動量を忠実に模擬することができる利点が
得られる。
荷特性設定値として、実際の電力系統にて取得される負
荷動特性モデルを用いるようにしたので、電圧の変動に
対する電力変動量を忠実に模擬することができる利点が
得られる。
【図１】この発明の実施例を示す構成図である。
【図２】数４に対応する差分方程式を導出するためのブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】数５を実現するブロック図である。
【図４】電子的負荷装置の従来例を示す構成図である。
【図５】入力電圧，負荷電流の各サンプリング例を説明
するための説明図である。
するための説明図である。
１ 電子的負荷装置 ２ ３相電源装置 ２Ａ 電源 １１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ Ａ／Ｄコンバータ １２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ ディジタル演算装置
（ＭＰ） １３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ Ｄ／Ａコンバータ １４ 電流源 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 電圧／電流（Ｖ／Ｉ）変換器
（ＭＰ） １３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ Ｄ／Ａコンバータ １４ 電流源 １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 電圧／電流（Ｖ／Ｉ）変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 要祐 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01R 31/00 G01R 21/00 H02J 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】 電源装置からの入力電圧のサンプリング
値をディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、こ
のディジタル信号および負荷特性設定値に応じた負荷電
流設定値を演算するディジタル演算装置と、この負荷電
流設定値をアナログ信号に変換するＤ／Ａコンバータ
と、前記電源装置に接続され前記アナログ信号にもとづ
いて負荷電流を発生する電流源とを、前記電源装置を３
相としてそれぞれ３系統有してなる３相電子的負荷装置
において、 前記負荷特性設定値として下記数１で示される如き電力
系統において取得される負荷動特性モデルを用い、電圧
の変動に対する電力変動量を模擬可能にしてなることを
特徴とする３相電子的負荷装置。 【数１】 （なお、Ｐ（ｉ），Ｑ（ｉ）はそれぞれ負荷のとる有効
電力，無効電力、Ｐ0 ，Ｑ0 はそれぞれの初期値、Ｖ
（ｉ）は時刻ｉでの系統電圧実効値、Ｖ0 はその初期
値、Ｖk ，Ｖk-1 はそれぞれ時刻ｋ，ｋ−１での系統電
圧実効値、ｎp ，ｎq は静的な電圧特性係数設定パラメ
ータ、Ａｐ，Ａｑは電圧過渡変動に対する電力の過渡変
動相当量の設定パラメータ、Ｔｐ，Ｔｑは時定数設定パ
ラメータ、Ｋ0 は定数、ｅは指数関数、Δｔは演算周期
をそれぞれ示している。）
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264341A JP2919657B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | ３相電子的負荷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3264341A JP2919657B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | ３相電子的負荷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0599969A JPH0599969A (ja) | 1993-04-23 |
| JP2919657B2 true JP2919657B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=17401825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3264341A Expired - Lifetime JP2919657B2 (ja) | 1991-10-14 | 1991-10-14 | ３相電子的負荷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2919657B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882498B1 (en) * | 1997-06-02 | 2004-02-11 | Hodogaya Chemical Co Ltd | Process for producing a solvent-less O/W type emulsion |
| JP3599157B2 (ja) * | 1998-03-02 | 2004-12-08 | 関西電力株式会社 | 電力系統高調波リアルタイムシミュレータ |
-
1991
- 1991-10-14 JP JP3264341A patent/JP2919657B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0599969A (ja) | 1993-04-23 |
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