JP3321248B2 - 障害電流抑制装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統から電力変動
の激しい負荷に電力を供給するシステムにおいて、負荷
の電力変動に起因する電源系統の無効電力、逆相電流及
び高調波電流等の障害電流を抑制するための障害電流抑
制装置に関する。
の激しい負荷に電力を供給するシステムにおいて、負荷
の電力変動に起因する電源系統の無効電力、逆相電流及
び高調波電流等の障害電流を抑制するための障害電流抑
制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アーク炉の様な電力変動の激しい負荷に
電力を供給するシステムにおいて、無効電力は系統電圧
変動、逆相電流は系統電圧の不平衡、高調波電流は系統
の波形歪を引き起こすことが知られており、以下これら
を総称して障害電流と呼ぶ。
電力を供給するシステムにおいて、無効電力は系統電圧
変動、逆相電流は系統電圧の不平衡、高調波電流は系統
の波形歪を引き起こすことが知られており、以下これら
を総称して障害電流と呼ぶ。
【０００３】図５〜図７は従来の技術を説明するための
図であり、図５は障害電流を抑制するための全体のシス
テムを示す図、図６は図５の電圧形インバータ回路を示
す図及び図５の制御回路を説明するためのブロック図で
ある。
図であり、図５は障害電流を抑制するための全体のシス
テムを示す図、図６は図５の電圧形インバータ回路を示
す図及び図５の制御回路を説明するためのブロック図で
ある。
【０００４】図５において１は負荷であり、その負荷電
流をｉF とする。負荷電流ｉF には有効電力成分、無効
電力成分、逆相成分及び高調波成分が含まれているもの
とする。
流をｉF とする。負荷電流ｉF には有効電力成分、無効
電力成分、逆相成分及び高調波成分が含まれているもの
とする。
【０００５】障害電流抑制装置は連系変圧器５と電圧形
インバータ２０によって構成され、負荷電流ｉF に含ま
れる障害電流の各成分を補償するように制御される。
インバータ２０によって構成され、負荷電流ｉF に含ま
れる障害電流の各成分を補償するように制御される。
【０００６】電圧形インバータ２０は図６に示すよう
に、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）２３、ダイ
オード２４、直流コンデンサ２５によって構成される。
に、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）２３、ダイ
オード２４、直流コンデンサ２５によって構成される。
【０００７】以下、従来の障害電流抑制装置の問題点を
説明するが、その前に障害電流の検出原理及び障害電流
の補償原理について説明する。
説明するが、その前に障害電流の検出原理及び障害電流
の補償原理について説明する。
【０００８】変流器２によって検出された負荷電流ｉF
は、３相回路の線電流で、これは図７の３相２相変換回
路３２Ａ，３２Ｂにより２相交流に変換される。この処
理は３相交流電流をｉFR，ｉFS，ｉFT、２相交流電流を
ｉF α，ｉF βとすると（１）式で表される。
は、３相回路の線電流で、これは図７の３相２相変換回
路３２Ａ，３２Ｂにより２相交流に変換される。この処
理は３相交流電流をｉFR，ｉFS，ｉFT、２相交流電流を
ｉF α，ｉF βとすると（１）式で表される。
【０００９】
【数１】
回路電圧についても同様に電圧検出変圧器３によって検
出され図７の制御回路３３において２相交流に変換され
る。この変換は（１）式のｉF をＶに置き換えた（２）
式に等しい。
出され図７の制御回路３３において２相交流に変換され
る。この変換は（１）式のｉF をＶに置き換えた（２）
式に等しい。
【００１０】
【数２】
２相変換された電圧信号Ｖα、Ｖβは関数発生回路３４
の回路電圧に同期し、振幅１ｐｕの２相交流Ｖp * （正
相電圧信号）、Ｖn * （逆相電圧信号）を発生する。Ｖ
α，Ｖβを（３）式で定義する。
の回路電圧に同期し、振幅１ｐｕの２相交流Ｖp * （正
相電圧信号）、Ｖn * （逆相電圧信号）を発生する。Ｖ
α，Ｖβを（３）式で定義する。
【００１１】
【数３】
Ｖp * は（３）式で表され、Ｖn * は同式においてＶβ
の符号を反転して与えられる。
の符号を反転して与えられる。
【００１２】負荷正相電流は減算器３１により後述の逆
相電流を差し引くことによって抽出される。
相電流を差し引くことによって抽出される。
【００１３】ｉFP＝ｉF −ｉFn …（４）
３相２相変換回路３２Ａにより（１）式のｉF を（４）
式のｉFPに置き換えて３相２相変換により２相交流電流
ｉFPα，ｉFPβを求めた後、これと正相電圧信号Ｖp *
を用いて正相ｐ，ｑ演算回路３５Ａの正相瞬時実電力ｐ
P 、及び正相瞬時虚電力ｑP を演算する。これは電気学
会論文５８−Ｒ６０Ｐ．４１〜４８「瞬時無効電力の一
般化理論とその応用」において定義されているいわゆる
瞬時実電力、瞬時虚電力を検出するもので（５）式の演
算によってなされる。
式のｉFPに置き換えて３相２相変換により２相交流電流
ｉFPα，ｉFPβを求めた後、これと正相電圧信号Ｖp *
を用いて正相ｐ，ｑ演算回路３５Ａの正相瞬時実電力ｐ
P 、及び正相瞬時虚電力ｑP を演算する。これは電気学
会論文５８−Ｒ６０Ｐ．４１〜４８「瞬時無効電力の一
般化理論とその応用」において定義されているいわゆる
瞬時実電力、瞬時虚電力を検出するもので（５）式の演
算によってなされる。
【００１４】
【数４】
ローパスフィルタ３６Ａは、これにより正相基本波分
（無効電力ＱF ）のみが抽出される。符号反転回路３７
Ａの出力は ｑQ * ＝−ＱF …（６） となり、無効電力の補償量が得られる。
（無効電力ＱF ）のみが抽出される。符号反転回路３７
Ａの出力は ｑQ * ＝−ＱF …（６） となり、無効電力の補償量が得られる。
【００１５】また、ハイパスフィルタ３６Ｂにより基本
波正相以外の高調波成分が抽出され、この抽出された高
調波成分が符号反転回路３７Ｂにより反転され、この反
転出力は高調波成分の補償量を意味している。
波正相以外の高調波成分が抽出され、この抽出された高
調波成分が符号反転回路３７Ｂにより反転され、この反
転出力は高調波成分の補償量を意味している。
【００１６】電圧形インバータ２０を定電流源として動
作させるため正相瞬時電流演算回路３８Ａ，３８Ｂ及び
２相３相変換回路３９Ａ，３９Ｂにおいて各線電流指令
値ｉQR * ，ｉQS * ，ｉQT * 及びｉhR * ，ｉhS * ，ｉhT *
を（７）〜（１０）式により演算する。
作させるため正相瞬時電流演算回路３８Ａ，３８Ｂ及び
２相３相変換回路３９Ａ，３９Ｂにおいて各線電流指令
値ｉQR * ，ｉQS * ，ｉQT * 及びｉhR * ，ｉhS * ，ｉhT *
を（７）〜（１０）式により演算する。
【００１７】
【数５】
また、負荷の逆相電流の演算は以下のようにして演算さ
れる。（１）式に示すように負荷電流を３相２相変換回
路３２Ｂで変換し、これと逆相電圧信号Ｖn *を用いて
逆相ｐ，ｑ演算回路３５Ｂで逆相瞬時実電力ｐn 、及び
逆相瞬時虚電力ｑn を演算する。
れる。（１）式に示すように負荷電流を３相２相変換回
路３２Ｂで変換し、これと逆相電圧信号Ｖn *を用いて
逆相ｐ，ｑ演算回路３５Ｂで逆相瞬時実電力ｐn 、及び
逆相瞬時虚電力ｑn を演算する。
【００１８】ローパスフィルタ３６Ｃは、これにより基
本波逆相分が抽出され、この抽出された基本波逆相分
は、符号反転回路３７Ｃにより反転され、この反転出力
および関数発生回路３４からの信号を逆相瞬時電流演算
回路３８Ｃに入力し、これと２相３相変換回路３９Ｃに
よって逆相電流指令値ｉn * が演算される。
本波逆相分が抽出され、この抽出された基本波逆相分
は、符号反転回路３７Ｃにより反転され、この反転出力
および関数発生回路３４からの信号を逆相瞬時電流演算
回路３８Ｃに入力し、これと２相３相変換回路３９Ｃに
よって逆相電流指令値ｉn * が演算される。
【００１９】このようにして求められた負荷電流の無効
電力、高調波及び逆相分を加算器４０によって加算し、
誤差アンプ４１において定電流制御を行い、変換器の出
力電流を電流指令値に追従させる。誤差アンプ４１の出
力はゲート回路４２に入力され変換器をＰＷＭ制御する
ための、オン・オフパルスを発生し、図６に示すゲート
ターンオフサイリスタのゲートに印加される。この変換
器は電圧形のため直流コンデンサ２５が必要である。ま
た、連系変圧器５はパルス幅変調された電圧を平滑化し
て電流に変換する作用をする。
電力、高調波及び逆相分を加算器４０によって加算し、
誤差アンプ４１において定電流制御を行い、変換器の出
力電流を電流指令値に追従させる。誤差アンプ４１の出
力はゲート回路４２に入力され変換器をＰＷＭ制御する
ための、オン・オフパルスを発生し、図６に示すゲート
ターンオフサイリスタのゲートに印加される。この変換
器は電圧形のため直流コンデンサ２５が必要である。ま
た、連系変圧器５はパルス幅変調された電圧を平滑化し
て電流に変換する作用をする。
【００２０】次に、図５の等価回路を示す図８を用いて
障害電流の補償原理について説明する。
障害電流の補償原理について説明する。
【００２１】図８においてＸS 及びＸT は系統インピー
ダンス及び連系変圧器のもれリアクタンスであり、ＶC
は電圧形インバータを可変交流電圧源として置き換えた
ものである。
ダンス及び連系変圧器のもれリアクタンスであり、ＶC
は電圧形インバータを可変交流電圧源として置き換えた
ものである。
【００２２】負荷電流ｉF が流れると系統インピーダン
スに受電電流ｉS が流れ受電電圧Ｖは系統電圧ＶS と電
位差ΔＶを生じる。これらは下式の如く各成分（ベクト
ル量）の合成として考えることができる。
スに受電電流ｉS が流れ受電電圧Ｖは系統電圧ＶS と電
位差ΔＶを生じる。これらは下式の如く各成分（ベクト
ル量）の合成として考えることができる。
【００２３】
ＩF ＝ＩFP＋ＩFQ＋ＩFn＋ＩFh …（１１）
ＩS ＝ＩSP＋ＩSQ＋ＩSn＋ＩSh …（１２）
ΔＶ＝ＶS −Ｖ
＝ｊｎＸS ＩS
＝ΔＶP ＋ΔＶQ ＋ΔＶn ＋ΔＶh …（１３）
ここで、ｎは受電電流周波数の基本波周波数に対する次
数、添字Ｐ，Ｑ，ｎ，ｈはそれぞれ有効電力成分、無効
電力成分、逆相成分、高調波成分を表しており、各成分
はベクトル量である。
数、添字Ｐ，Ｑ，ｎ，ｈはそれぞれ有効電力成分、無効
電力成分、逆相成分、高調波成分を表しており、各成分
はベクトル量である。
【００２４】前述の構成において、電圧形インバータは
受電電圧と同期し、かつ大きさが１ｐｕの電圧信号Ｖ*
と受電電圧Ｖの差分に比例係数を乗じた信号を受電電圧
Ｖに加算した制御信号により制御されるので、その出力
電圧Ｖc 及び出力電流ｉc は次式で与えられる。
受電電圧と同期し、かつ大きさが１ｐｕの電圧信号Ｖ*
と受電電圧Ｖの差分に比例係数を乗じた信号を受電電圧
Ｖに加算した制御信号により制御されるので、その出力
電圧Ｖc 及び出力電流ｉc は次式で与えられる。
【００２５】
ＶC ＝Ｖ＋Ｋ（Ｖ* −Ｖ） …（１４）
ＩC ＝（Ｖ−ＶC ）／ｊｎＸT
＝〔−Ｋ（Ｖ* −Ｖ）〕／ｊｎＸT …（１５）
以上、一般式により各電圧、電流の関係が導出されたの
で、次にこれら一般式を用いて障害電流の各成分の抑制
原理を説明する。
で、次にこれら一般式を用いて障害電流の各成分の抑制
原理を説明する。
【００２６】（１）ｉF が無効電力分のとき
負荷電流ｉF および受電電流ｉS は次式で表される。
【００２７】ＩF
＝ＩFP＋ｊＩFQ …（１６）ＩS
＝ＩSP＋ｊＩSQ …（１７）ＩS
＝ＩF ＋ＩC …（１８）
ここで、障害電流抑制装置は無効電力のみを抑制するの
でＩSP＝ＩFPである。
でＩSP＝ＩFPである。
【００２８】系統電圧Ｖは
Ｖ＝ＶS −ｊＸS ＩS ＝ＶS ＋ＸS ＩSQ−ｊＸS ＩSP
＝ほぼ ＶS ＋ＸS ＩSQ …（１９）
となるので、系統電圧ＶS と受電電圧Ｖは同相となる。
また、電圧変動ΔＶは次式で表される。
また、電圧変動ΔＶは次式で表される。
【００２９】
ΔＶ＝ＶS −Ｖ＝−ＸS ＩSQ …（２０）
電圧形インバータの出力電流ｉc を表す（１５）式にお
けるＶ* はＶと同相、すなわちＶS と同相で大きさが１
ｐｕであることよりＶ* とＶS は等しくＶ* −Ｖ＝ΔＶ＝−ＸS ＩSQ …（２１） を得る。
けるＶ* はＶと同相、すなわちＶS と同相で大きさが１
ｐｕであることよりＶ* とＶS は等しくＶ* −Ｖ＝ΔＶ＝−ＸS ＩSQ …（２１） を得る。
【００３０】以上より、電圧形インバータの出力電流ｉ
C はＩC ＝ＫＸS ＩSQ／ｊＸT …（２２） となるので、受電電流ｉS は（１８）式より ＩSP＋ｊＩSQ＝ＩFP＋ｊＩFQ＋ＫＸS ＩSQ／ｊＸT …（２３） となり、ＩSP＝ＩFPであることを考慮してＩSQを求める
と ＩSQ＝１／（１＋Ｋ・ＸS ／ＸT ）ＩFQ …（２４） を得る。Ｋ》ＸT ／ＸS とすればｉSQは０とみなせるの
で、受電電流ｉS に無効電力成分はなくなり、負荷の無
効電力が補償されることになる。
C はＩC ＝ＫＸS ＩSQ／ｊＸT …（２２） となるので、受電電流ｉS は（１８）式より ＩSP＋ｊＩSQ＝ＩFP＋ｊＩFQ＋ＫＸS ＩSQ／ｊＸT …（２３） となり、ＩSP＝ＩFPであることを考慮してＩSQを求める
と ＩSQ＝１／（１＋Ｋ・ＸS ／ＸT ）ＩFQ …（２４） を得る。Ｋ》ＸT ／ＸS とすればｉSQは０とみなせるの
で、受電電流ｉS に無効電力成分はなくなり、負荷の無
効電力が補償されることになる。
【００３１】（２）ｉF が逆相電流のとき
負荷電流ｉF および受電電流ｉS は次式となる。
【００３２】ＩF
＝ＩFn …（２５）ＩS
＝ＩSn …（２６）ＩSn
＝ＩFn＋ＩC …（２７）
系統電圧Ｖは次式となる。
【００３３】
Ｖ＝ＶS −ΔＶ＝ＶS −ｊＸS ＩSn …（２８）
ここで、受電電流ｉS には基本波正相分がないので、受
電電圧Ｖの基本波正相分は系統電圧ＶS と同相で大きさ
も等しい。
電電圧Ｖの基本波正相分は系統電圧ＶS と同相で大きさ
も等しい。
【００３４】電圧形インバータの出力電流ｉC は（１
５）式となるが、Ｖ* はＶの基本波正相分と同相で大き
さが１ｐｕの電圧信号であり、かつＶの基本波正相分と
ＶS は等しいのでＶ* はＶS に等しい。従って、（２
８）式を代入するとＩC ＝〔−Ｋ（Ｖ* −Ｖ）〕／ｊＸT ＝〔−Ｋ（ＶS −Ｖ）〕／ｊＸT ＝−Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩSn …（２９） となるので、受電電流ｉSnは上式を（２７）式に代入し
て、 ＩSn＝１／１＋Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩFn …（３０） を得る。Ｋ》ＸT ／ＸS とすればｉSnは０とみなせるの
で、負荷の逆相電流が補償されることになる。
５）式となるが、Ｖ* はＶの基本波正相分と同相で大き
さが１ｐｕの電圧信号であり、かつＶの基本波正相分と
ＶS は等しいのでＶ* はＶS に等しい。従って、（２
８）式を代入するとＩC ＝〔−Ｋ（Ｖ* −Ｖ）〕／ｊＸT ＝〔−Ｋ（ＶS −Ｖ）〕／ｊＸT ＝−Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩSn …（２９） となるので、受電電流ｉSnは上式を（２７）式に代入し
て、 ＩSn＝１／１＋Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩFn …（３０） を得る。Ｋ》ＸT ／ＸS とすればｉSnは０とみなせるの
で、負荷の逆相電流が補償されることになる。
【００３５】（３）ｉF が高調波電流のとき
負荷電流ｉF 及び受電電流ｉS は次式となる。
【００３６】ＩF
＝ＩFh …（３１）ＩS
＝ＩSh …（３２）ＩSh
＝ＩFh＋ＩC …（３３）
系統電圧Ｖは次式となる。
【００３７】
Ｖ＝ＶS −ΔＶ＝ＶS −ｊn ＸS ＩSh …（３４）
ここで、受電電流ｉS には基本波正相分がないので、受
電電圧Ｖの基本波正相分は系統電圧ＶS と同相で大きさ
も等しい。
電電圧Ｖの基本波正相分は系統電圧ＶS と同相で大きさ
も等しい。
【００３８】電圧形インバータの出力電流ｉC は（１
５）式となるが、Ｖ* はＶの基本波正相分と同相で大き
さが１ｐｕの電圧信号であり、かつＶの基本波正相分と
ＶS は等しいのでＶ* はＶS に等しい。従って、（３
４）式を代入するとＩC ＝−Ｋ（Ｖ* −Ｖ）／ｊn ＸT ＝−Ｋ（ＶS −Ｖ）／ｊn ＸT ＝−Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩSh …（３５） となるので、受電電流ｉShは上式を（３３）式に代入し
て、 ＩSh＝１／１＋Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩFh …（３６） を得る。Ｋ》ＸT ／ＸS とすればｉShは０とみなせるの
で、負荷の高調波電流が補償されることになる。
５）式となるが、Ｖ* はＶの基本波正相分と同相で大き
さが１ｐｕの電圧信号であり、かつＶの基本波正相分と
ＶS は等しいのでＶ* はＶS に等しい。従って、（３
４）式を代入するとＩC ＝−Ｋ（Ｖ* −Ｖ）／ｊn ＸT ＝−Ｋ（ＶS −Ｖ）／ｊn ＸT ＝−Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩSh …（３５） となるので、受電電流ｉShは上式を（３３）式に代入し
て、 ＩSh＝１／１＋Ｋ・ＸS ／ＸT ・ＩFh …（３６） を得る。Ｋ》ＸT ／ＸS とすればｉShは０とみなせるの
で、負荷の高調波電流が補償されることになる。
【００３９】
【発明が解決しようとする課題】従来の障害電流抑制装
置には以下にあげるような問題がある。
置には以下にあげるような問題がある。
【００４０】（１）負荷電流を用いてその障害電流を検
出しているので負荷が不特定多数の場合には適用できな
い。
出しているので負荷が不特定多数の場合には適用できな
い。
【００４１】（２）各障害電流成分を分離抽出するため
フィルタが必要で、その過渡応答が悪く充分な補償性能
が得られない。
フィルタが必要で、その過渡応答が悪く充分な補償性能
が得られない。
【００４２】（３）負荷電流の各障害成分を抽出し補償
しているため、制御回路３０が複雑で、経済性が悪い。
しているため、制御回路３０が複雑で、経済性が悪い。
【００４３】本発明の目的は、上記問題点を解決するた
めなされたもので、負荷が不特定多数の場合においても
有効に障害電流を抑制でき、障害電流の抑制性能が向上
し、回路構成が簡単となる障害電流抑制装置を提供する
ことにある。
めなされたもので、負荷が不特定多数の場合においても
有効に障害電流を抑制でき、障害電流の抑制性能が向上
し、回路構成が簡単となる障害電流抑制装置を提供する
ことにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項１に対応する発明は、電力変動の激しい負荷
が接続される電力系統に連系された連系変圧器とインバ
ータからなり、前記負荷の電力変動に起因する障害電流
を抑制する障害電流抑制装置において、前記電力系統の
受電電圧信号を検出する電圧検出手段と、この電圧検出
手段で検出された受電電圧信号を入力し、この受電電圧
信号の基本波正相分の振幅に応じて振幅が可変する目標
値を出力する目標値発生手段と、この目標値発生手段か
らの目標値と前記受電電圧信号とを乗じ、この両信号を
乗じた信号と前記受電電圧信号の偏差に比例係数を乗
じ、この比例係数を乗じた偏差と前記受電電圧信号を加
算して得られる制御信号により、前記インバータの出力
電圧を制御する演算手段と、を具備した障害電流抑制装
置である。
に、請求項１に対応する発明は、電力変動の激しい負荷
が接続される電力系統に連系された連系変圧器とインバ
ータからなり、前記負荷の電力変動に起因する障害電流
を抑制する障害電流抑制装置において、前記電力系統の
受電電圧信号を検出する電圧検出手段と、この電圧検出
手段で検出された受電電圧信号を入力し、この受電電圧
信号の基本波正相分の振幅に応じて振幅が可変する目標
値を出力する目標値発生手段と、この目標値発生手段か
らの目標値と前記受電電圧信号とを乗じ、この両信号を
乗じた信号と前記受電電圧信号の偏差に比例係数を乗
じ、この比例係数を乗じた偏差と前記受電電圧信号を加
算して得られる制御信号により、前記インバータの出力
電圧を制御する演算手段と、を具備した障害電流抑制装
置である。
【００４５】前記目的を達成するために、請求項２に対
応する発明は、電力変動の激しい負荷が接続される電力
系統に連系された連系変圧器とインバータからなり、前
記負荷の電力変動に起因する障害電流を抑制する障害電
流抑制装置において、前記電力系統の受電電圧信号を検
出する電圧検出手段と、この電圧検出手段で検出された
受電電圧信号を入力し、この受電電圧信号の基本波正相
分の振幅に応じて振幅が可変する目標値を出力する目標
値発生手段と、この目標値発生手段からの目標値と前記
受電電圧信号とを乗じ、この両信号を乗じた信号によ
り、前記インバータの出力電圧を制御する演算手段と、
を具備した障害電流抑制装置である。
応する発明は、電力変動の激しい負荷が接続される電力
系統に連系された連系変圧器とインバータからなり、前
記負荷の電力変動に起因する障害電流を抑制する障害電
流抑制装置において、前記電力系統の受電電圧信号を検
出する電圧検出手段と、この電圧検出手段で検出された
受電電圧信号を入力し、この受電電圧信号の基本波正相
分の振幅に応じて振幅が可変する目標値を出力する目標
値発生手段と、この目標値発生手段からの目標値と前記
受電電圧信号とを乗じ、この両信号を乗じた信号によ
り、前記インバータの出力電圧を制御する演算手段と、
を具備した障害電流抑制装置である。
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【作用】請求項２に対応する発明によれば、電力系統の
受電電圧の基本波正相分と同期した信号に基づき、イン
バータの出力電圧を制御するようにしたので、負荷が不
特定多数の場合においても有効に障害電流を抑制でき、
障害電流の抑制性能が向上し、回路構成が簡単となる。
受電電圧の基本波正相分と同期した信号に基づき、イン
バータの出力電圧を制御するようにしたので、負荷が不
特定多数の場合においても有効に障害電流を抑制でき、
障害電流の抑制性能が向上し、回路構成が簡単となる。
【００４９】すなわち、電圧検出手段に検出される電力
系統の受電電圧信号を、目標値発生手段に入力し、ここ
で目標値を演算し、この目標値に基づきインバータの出
力電圧を制御するため、不特定多数の負荷に対しても有
効に障害電流を抑制することが可能である。また負荷電
流に起因する無効電力、高調波電流及び逆相電流をそれ
ぞれ検出する必要がなく制御回路が簡素化され経済性が
向上する。さらに負荷電流に起因する無効電力、高調波
電流及び逆相電流を検出するフィルタが不要なため回路
の応答が速くなり障害電流の抑制性能が向上する。
系統の受電電圧信号を、目標値発生手段に入力し、ここ
で目標値を演算し、この目標値に基づきインバータの出
力電圧を制御するため、不特定多数の負荷に対しても有
効に障害電流を抑制することが可能である。また負荷電
流に起因する無効電力、高調波電流及び逆相電流をそれ
ぞれ検出する必要がなく制御回路が簡素化され経済性が
向上する。さらに負荷電流に起因する無効電力、高調波
電流及び逆相電流を検出するフィルタが不要なため回路
の応答が速くなり障害電流の抑制性能が向上する。
【００５０】
【実施例】以下、本発明の第１〜第４実施例について図
１〜図４を参照して説明するが、従来の障害電流抑制装
置を示す図５と同一機能のものは同一符号を付し、また
煩雑さを避けるため、３相系統を単結線図で取り扱う。
１〜図４を参照して説明するが、従来の障害電流抑制装
置を示す図５と同一機能のものは同一符号を付し、また
煩雑さを避けるため、３相系統を単結線図で取り扱う。
【００５１】［第１実施例］図１は本発明の第１実施例
を示す図であり、負荷１と、電圧検出手段の一例である
電圧検出用変圧器３と、系統インピーダンス４と、連系
変圧器５と、演算手段の一例を構成している比例演算回
路１０，減算器１５，加算器１６と、電圧形インバータ
２０、目標値発生手段の一例である関数発生回路３４、
ゲート回路４２から構成されている。
を示す図であり、負荷１と、電圧検出手段の一例である
電圧検出用変圧器３と、系統インピーダンス４と、連系
変圧器５と、演算手段の一例を構成している比例演算回
路１０，減算器１５，加算器１６と、電圧形インバータ
２０、目標値発生手段の一例である関数発生回路３４、
ゲート回路４２から構成されている。
【００５２】図１において制御回路は以下のように作用
する。電圧検出用変圧器３は、電力系統の電圧を検出
し、この検出された受電電圧は関数発生回路３４に入力
され、ここで受電電圧の基本波正相分と同期しかつ振幅
が一定の信号を発生する。
する。電圧検出用変圧器３は、電力系統の電圧を検出
し、この検出された受電電圧は関数発生回路３４に入力
され、ここで受電電圧の基本波正相分と同期しかつ振幅
が一定の信号を発生する。
【００５３】関数発生回路３４の出力信号を減算器１５
の目標値として入力し、これと電圧検出用変圧器３で検
出された受電電圧との偏差を求め、その偏差に比例演算
回路１０により比例係数を乗じる。
の目標値として入力し、これと電圧検出用変圧器３で検
出された受電電圧との偏差を求め、その偏差に比例演算
回路１０により比例係数を乗じる。
【００５４】この比例係数を乗じた偏差と該受電電圧を
加算器１６によって加算することによって得られた信号
をゲート回路４２に入力し、電圧形インバータ２０をＰ
ＷＭ制御するための、オン・オフパルスを発生し、図６
に示すゲートターンオフサイリスタ２３のゲートに印加
される。
加算器１６によって加算することによって得られた信号
をゲート回路４２に入力し、電圧形インバータ２０をＰ
ＷＭ制御するための、オン・オフパルスを発生し、図６
に示すゲートターンオフサイリスタ２３のゲートに印加
される。
【００５５】以上説明したように、受電電圧の基本波成
分と同期しかつ振幅が一定の信号を目標値とすることに
よって受電電圧の変動、不平衡及び波形歪を補償するよ
うに電圧形インバータは機能するので、負荷電流に起因
する無効電力、高調波分及び逆相分を一括して制御、抑
制することが可能となる。
分と同期しかつ振幅が一定の信号を目標値とすることに
よって受電電圧の変動、不平衡及び波形歪を補償するよ
うに電圧形インバータは機能するので、負荷電流に起因
する無効電力、高調波分及び逆相分を一括して制御、抑
制することが可能となる。
【００５６】これにより、第１実施例によれば、以下の
ような作用効果が得られる。
ような作用効果が得られる。
【００５７】（１）電圧検出用変圧器３に検出される電
力系統の受電電圧を、関数発生回路３４に入力し、ここ
で目標値を演算し、この目標値に基づき電圧形インバー
タ２０の出力電圧を制御するため、不特定多数の負荷１
に対しても有効に障害電流を抑制することが可能であ
る。
力系統の受電電圧を、関数発生回路３４に入力し、ここ
で目標値を演算し、この目標値に基づき電圧形インバー
タ２０の出力電圧を制御するため、不特定多数の負荷１
に対しても有効に障害電流を抑制することが可能であ
る。
【００５８】（２）負荷電流に起因する無効電力、高調
波電流及び逆相電流を検出するフィルタが不要なため回
路の応答が速くなり障害電流の抑制性能が向上する。
波電流及び逆相電流を検出するフィルタが不要なため回
路の応答が速くなり障害電流の抑制性能が向上する。
【００５９】（３）受電電圧を用いて目標値を演算し電
圧形インバータ２０の出力電圧を制御するため、負荷電
流に起因する無効電力、高調波電流及び逆相電流をそれ
ぞれ検出する必要がなく制御回路が簡素化され経済性が
向上する。
圧形インバータ２０の出力電圧を制御するため、負荷電
流に起因する無効電力、高調波電流及び逆相電流をそれ
ぞれ検出する必要がなく制御回路が簡素化され経済性が
向上する。
【００６０】［第２実施例］図２は本発明の第２実施例
を示す図であり、図１の実施例と異なる点は、関数発生
回路３４出力側と、減算器１５の入力側に乗算器１７を
新たに設けたものである。
を示す図であり、図１の実施例と異なる点は、関数発生
回路３４出力側と、減算器１５の入力側に乗算器１７を
新たに設けたものである。
【００６１】図２において制御回路は以下のように作用
する。電圧検出変圧器３により検出された電力系統の受
電電圧は、関数発生回路３４において、受電電圧の基本
波正相分と同期しかつ振幅が１ｐｕの信号と、基本波正
相分の振幅信号を発生する。この振幅が１ｐｕの信号
と、基本波正相分の振幅信号を乗算器１７によって掛け
合わせた信号を目標値として減算器１５に入力し、減算
器１５において該受電電圧との偏差をる。そして、その
偏差を比例演算回路１０に入力し、ここで比例係数を乗
じる。この比例係数を乗じた偏差と受電電圧を加算器１
６によって加算することによって得られた信号をゲート
回路４２に入力し、電圧形インバータ２０をＰＷＭ制御
するための、オン・オフパルスを発生し、図６の電圧形
インバータ２０の第２のゲートターンオフサイリスタの
ゲートに印加される。
する。電圧検出変圧器３により検出された電力系統の受
電電圧は、関数発生回路３４において、受電電圧の基本
波正相分と同期しかつ振幅が１ｐｕの信号と、基本波正
相分の振幅信号を発生する。この振幅が１ｐｕの信号
と、基本波正相分の振幅信号を乗算器１７によって掛け
合わせた信号を目標値として減算器１５に入力し、減算
器１５において該受電電圧との偏差をる。そして、その
偏差を比例演算回路１０に入力し、ここで比例係数を乗
じる。この比例係数を乗じた偏差と受電電圧を加算器１
６によって加算することによって得られた信号をゲート
回路４２に入力し、電圧形インバータ２０をＰＷＭ制御
するための、オン・オフパルスを発生し、図６の電圧形
インバータ２０の第２のゲートターンオフサイリスタの
ゲートに印加される。
【００６２】以上説明したように、受電電圧の基本波成
分と同期しかつ振幅が等しい信号を目標値とすることに
よって受電電圧の不平衡及び波形歪を補償するように電
圧形インバータ２０は機能するので、負荷電流に起因す
る高調波分及び逆相分を一括して制御、抑制することが
可能となる。
分と同期しかつ振幅が等しい信号を目標値とすることに
よって受電電圧の不平衡及び波形歪を補償するように電
圧形インバータ２０は機能するので、負荷電流に起因す
る高調波分及び逆相分を一括して制御、抑制することが
可能となる。
【００６３】［第３実施例］図３は本発明の第３実施例
を示す図であり、図１の実施例と異なる点は、減算器１
５、比例演算回路１０、加算器１６を省いたものであ
る。
を示す図であり、図１の実施例と異なる点は、減算器１
５、比例演算回路１０、加算器１６を省いたものであ
る。
【００６４】これは図１の実施例の比例演算回路の係数
をＫ＝１とした場合に等しく、詳細説明は省略する。
をＫ＝１とした場合に等しく、詳細説明は省略する。
【００６５】［第４実施例］図４は本発明の第４実施例
を示す図であり、図２の実施例と異なる点は、減算器１
５、比例演算回路１０、加算器１６を省いたものであ
る。
を示す図であり、図２の実施例と異なる点は、減算器１
５、比例演算回路１０、加算器１６を省いたものであ
る。
【００６６】これは図２の実施例において、比例演算回
路１０の係数をＫ＝１とした場合に等しく、詳細説明は
省略する。
路１０の係数をＫ＝１とした場合に等しく、詳細説明は
省略する。
【００６７】
【発明の効果】以上の説明した本発明によれば、負荷が
不特定多数の場合においても有効に障害電流を抑制する
ことができ、また各成分を検出するためのフィルタが無
くなり、回路の応答が速くなるため障害電流の抑制性能
が向上し、さらに負荷電流に起因する無効電力、高調波
電流及び逆相電流をそれぞれ検出する必要がなく回路構
成が簡単となる障害電流抑制装置を提供できる。
不特定多数の場合においても有効に障害電流を抑制する
ことができ、また各成分を検出するためのフィルタが無
くなり、回路の応答が速くなるため障害電流の抑制性能
が向上し、さらに負荷電流に起因する無効電力、高調波
電流及び逆相電流をそれぞれ検出する必要がなく回路構
成が簡単となる障害電流抑制装置を提供できる。
【図１】本発明による障害電流抑制装置の第１実施例を
示す図。
示す図。
【図２】本発明による障害電流抑制装置の第２実施例を
示す図。
示す図。
【図３】本発明による障害電流抑制装置の第３実施例を
示す図。
示す図。
【図４】本発明による障害電流抑制装置の第４実施例を
示す図。
示す図。
【図５】従来の障害電流抑制装置の主回路とその制御回
路の１例を示す図。
路の１例を示す図。
【図６】図１〜図５における電圧形インバータの詳細
図。
図。
【図７】図５における電圧形インバータの制御回路の詳
細図。
細図。
【図８】図５の主回路の等価回路を表す図。
１…負荷、３…電圧検出用変圧器、４…系統インピーダ
ンス、５…連系変圧器、１０…比例演算回路、１５…減
算器、１６…加算器、１７…乗算器、２０…電圧形イン
バータ、３４…関数発生回路、４２…ゲート回路。
ンス、５…連系変圧器、１０…比例演算回路、１５…減
算器、１６…加算器、１７…乗算器、２０…電圧形イン
バータ、３４…関数発生回路、４２…ゲート回路。
Claims (2)
- 【請求項１】 電力変動の激しい負荷が接続される電力
系統に連系された連系変圧器とインバータからなり、前
記負荷の電力変動に起因する障害電流を抑制する障害電
流抑制装置において、 前記電力系統の受電電圧信号を検出する電圧検出手段
と、 この電圧検出手段で検出された受電電圧信号を入力し、
この受電電圧信号の基本波正相分の振幅に応じて振幅が
可変する目標値を出力する目標値発生手段と、 この目標値発生手段からの目標値と前記受電電圧信号と
を乗じ、この両信号を乗じた信号と前記受電電圧信号の
偏差に比例係数を乗じ、この比例係数を乗じた偏差と前
記受電電圧信号を加算して得られる制御信号により、前
記インバータの出力電圧を制御する演算手段と、 を具備した障害電流抑制装置。 - 【請求項２】 電力変動の激しい負荷が接続される電力
系統に連系された連系変圧器とインバータからなり、前
記負荷の電力変動に起因する障害電流を抑制する障害電
流抑制装置において、 前記電力系統の受電電圧信号を検出する電圧検出手段
と、 この電圧検出手段で検出された受電電圧信号を入力し、
この受電電圧信号の基本波正相分の振幅に応じて振幅が
可変する目標値を出力する目標値発生手段と、 この目標値発生手段からの目標値と前記受電電圧信号と
を乗じ、この両信号を乗じた信号により、前記インバー
タの出力電圧を制御する演算手段と、 を具備した障害電流抑制装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15586593A JP3321248B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 障害電流抑制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15586593A JP3321248B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 障害電流抑制装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0715874A JPH0715874A (ja) | 1995-01-17 |
| JP3321248B2 true JP3321248B2 (ja) | 2002-09-03 |
Family
ID=15615199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15586593A Expired - Fee Related JP3321248B2 (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 障害電流抑制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3321248B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP15586593A patent/JP3321248B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0715874A (ja) | 1995-01-17 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |