JP4131861B2 - 不平衡補償装置と方法、電力供給回路 - Google Patents
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Description
[構成]
図1は、本発明を適用した第1の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図1の電力供給回路においては、電源1より電源インピーダンス2を介して単相負荷3に電力を供給しているものとする。この単相負荷3による不平衡を補償するために、単相負荷3と並列に不平衡補償装置4が接続されている。
以下には、図2〜図5を参照して、本実施形態の不平衡補償装置4による不平衡補償の作用について説明する。
図2は、単相負荷を3相平衡化する不平衡補償の原理を説明するための原理図である。この図2に示す不平衡補償の原理は、従来方法と同様であるが、本発明による不平衡補償装置4の作用を説明するため、便宜上説明する。
本実施形態の不平衡補償装置4においては、2個の回転型位相調整機(RPS)71,72の回転位相を調整することにより、補償電流ICと補償電流ILを調整することができる。以下には、このような補償電流の調整について説明する。
以上のような本実施形態の不平衡補償装置4によれば、次のような効果が得られる。
図6は、第1の実施形態の補足説明として、図1に示す不平衡補償装置4の補償電流基準を算出するための逆相電流検出回路を示すブロック図である。この図6に示すように、母線電圧より位相検出回路401によって電圧の位相δを検出し、母線電圧に同期したcos(ωt+δ),sin(ωt+δ)の信号を出力する。一方、3相分の負荷電流と位相検出回路401からの信号により、逆相分算出回路402によって逆相電流を算出して、この逆相電流を不平衡補償装置4の補償電流基準とする。
図7は、本発明を適用した第2の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図7に示す第2の実施形態において、図1に示す第1の実施形態と異なる点は、不平衡補償装置4と単相負荷3の接続点が、変圧器5Aの電源側ではなく、回転型位相調整機(RPS)71,72と同一母線のW相に接続されている点である。すなわち、単相負荷3は、変圧器5AのW相と中性点の間に接続されている。なお、他の部分の構成は、第1の実施形態と同様である。
図8は、本発明を適用した第3の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図8に示す第3の実施形態において、図1に示す第1の実施形態と異なる点は、不平衡補償装置4と単相負荷3の接続点が、変圧器5Aの電源側ではなく、UV相とVW相に追加された負荷用の巻線51,52を介して接続されている点である。なお、他の部分の構成は、第1の実施形態と同様である。
図11は、本発明を適用した第4の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図11に示す第4の実施形態において、図1に示す第1の実施形態と異なる点は、単相負荷3Aは、抵抗のみでなくリアクトルが並列接続されており、いわゆる力率の悪い負荷となっている点である。一方、不平衡補償装置4側のLC回路8Aには、コンデンサ81およびリアクトル82に加えて、W相に追加のコンデンサ83が設けられている。なお、他の部分の構成は、第1の実施形態と同様である。
図12は、本発明を適用した第5の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図12に示す第5の実施形態において、図1に示す第1の実施形態と異なる点は、LC回路8Bが、2組のコンデンサ84,86およびリアクトル85,87を有しており、これらの84,86およびリアクトル85,87が、回転型位相調整機71,72における回転子712,722間ではなく、固定子711,721と回転子712,722の間にそれぞれ接続されている点である。
図14は、本発明を適用した第6の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図14に示す第6の実施形態において、図1に示す第1の実施形態と異なる点は、LC回路8に加えて、リアクトル91とコンデンサ92から構成されるLC回路9が追加されている点である。なお、他の部分の構成は、第1の実施形態と同様である。
図15は、本発明を適用した第7の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図15に示す第7の実施形態は、図14に示す第6の実施形態の変形例であり、第6の実施形態と異なる点は、図14に示す追加のLC回路9と励磁電流補償用コンデンサ6が、コンデンサ63,94とリアクトル93から構成された1つの励磁電流補償用コンデンサ兼LC回路9Aとしてまとめられている点である。ここで、リアクトル93の容量は、リアクトル91の容量−コンデンサ61の容量(線間から相に換算したもの)、コンデンサ94の容量は、コンデンサ92の容量+コンデンサ62の容量(線間から相に換算したもの)である。なお、他の部分の構成は、第6の実施形態と同様である。
図16は、本発明を適用した第8の実施形態に係る電力供給回路を示す構成図である。この図16に示す第8の実施形態は、図1に示す第1の実施形態の変形例であり、第1の実施形態と異なる点は、単相負荷3に替わって、スコット結線変圧器31、M座負荷32、T座負荷33が接続されている点である。
回路構成が等価であるため、第1、第4、第5の実施形態における補償方法をそのまま適用可能である。
第6、第7の実施形態の補償方法により、回生にも対応可能である。
スコット結線変圧器31により3相平衡されるので、不平衡補償装置4は、出力ゼロとなるよう、図5における基準よりの回転位相を0度として待機すればよい。
負荷を次のように考える。スコット結線変圧器の1次側電流は、T座負荷電流による分をITとすると、M座負荷電流IMがあるものと仮定した場合の3相平衡電流I1と次の関係で示される。
IT = IT+IM−IM=I1−IM
ここで、I1は3相平衡電流であるから補償する必要はなく、−IMについて補償すればよい。すなわち、M座に回生電流が流れているものとして補償する。この対応方法については上記(2)で説明した通りである。
上記(4)で述べたのと同様、T座の回生電流を、3相平衡となる電流分+M座の負荷電流で表現することができるので、M座の負荷電流分について補償すればよい。
以上の(1)〜(5)より、M座とT座に力行負荷+回生負荷が混在する場合を一般化してまとめると、スコット結線変圧器のT座の電流を基準に1次電流が3相平衡するに必要なM座の電流成分を算出し(実際にはT座の電流値そのもの)、この値と実際にM座に流れている電流の差分を補償電流の基準とすればよい。
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。例えば、本発明は、不平衡電流を生じる各種の負荷に対して電力を供給する各種の構成の電力供給回路に同様に適用可能であり、同様に優れた効果が得られるものである。
2…電源インピーダンス
3,3A…単相負荷
31…スコット結線変圧器
32…M座負荷
33…T座負荷
4…不平衡補償装置
5,5A…変圧器
6…励磁電流補償用コンデンサ
61〜63…コンデンサ
71,72…回転型位相調整機(RPS)
8,8A,8B,9,9A…LC回路
81,83,84,86,92,94…コンデンサ
82,85,87,91,93…リアクトル
Claims (13)
- 電源から電源インピーダンスを介して負荷に電力を供給する電力供給回路に接続され、負荷による不平衡電流を補償する不平衡補償装置において、
デルタスター結線した変圧器と、
励磁電流補償用コンデンサと、
固定子および回転子を有し、かつ、回転子の角度を調整するための駆動装置およびその制御装置を有する2個の回転型位相調整機と、
前記回転型位相調整機に接続されたコンデンサおよびリアクトルから構成されるLC回路を備え、
前記2個の回転型位相調整機の回転位相を調整することにより補償電流を調整するように構成されている、
ことを特徴とする不平衡補償装置。 - 前記負荷は単相負荷であり、当該単相負荷に対して並列に接続されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の不平衡補償装置。 - 前記負荷は単相負荷であり、
前記デルタスター結線した変圧器における2次側の特定の相に前記単相負荷が接続されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の不平衡補償装置。 - 前記負荷は単相負荷であり、
前記デルタスター結線した変圧器は、負荷用の巻線を有し、ここに前記単相負荷が接続されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の不平衡補償装置。 - 前記LC回路は、前記2個の回転型位相調整機の回転子間に接続されている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の不平衡補償装置。 - 前記LC回路は、前記コンデンサおよび前記リアクトルに加えて、追加のコンデンサまたはリアクトルを備えている、
ことを特徴とする請求項5に記載の不平衡補償装置。 - 前記LC回路は、前記回転型位相調整機における前記固定子と前記回転子の間にそれぞれ接続された2組のコンデンサおよびリアクトルを有する、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の不平衡補償装置。 - 前記LC回路に加えて、前記回転型位相調整機の固定子側に、コンデンサとリアクトルから構成される追加のLC回路が設けられている、
ことを特徴とする請求項5に記載の不平衡補償装置。 - 前記追加のLC回路は、前記励磁電流補償用コンデンサと共に1つの回路にまとめられている、
ことを特徴とする請求項8に記載の不平衡補償装置。 - 前記負荷に流れる負荷電流より逆相電流分を検出する逆相電流分検出回路を備え、
前記逆相電流分を補償電流の基準として不平衡補償を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の不平衡補償装置。 - 前記負荷は、スコット結線変圧器とそのT座およびM座にそれぞれ接続されたT座負荷およびM座負荷であり、
前記M座負荷および前記T座負荷の負荷電流値の差分を補償電流の基準として不平衡補償を行うように構成されている、
ことを特徴とする請求項1、請求項5乃至請求項10のいずれかに記載の不平衡補償装置。 - 電源から電源インピーダンスを介して負荷に電力を供給する電力供給回路の負荷による不平衡電流を補償する不平衡補償方法において、
デルタスター結線した変圧器と、
励磁電流補償用コンデンサと、
固定子および回転子を有し、回転子には角度を調整できるように駆動装置およびその制御装置を備えた2個の回転型位相調整機と、
前記回転型位相調整機に接続されコンデンサおよびリアクトルを備えたLC回路を使用して、
前記2個の回転型位相調整機の回転位相を調整することにより補償電流を調整する、
ことを特徴とする不平衡補償方法。 - 電源から電源インピーダンスを介して負荷に電力を供給する電力供給回路において、
請求項1乃至請求項11のいずれかに記載の不平衡補償装置、
を備えたことを特徴とする電力供給回路。
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