JP4573338B2

JP4573338B2 - 並列接続された静止補償装置のコンデンサ装置を制御する方法および装置

Info

Publication number: JP4573338B2
Application number: JP02476998A
Authority: JP
Inventors: トルバルドソンブヨルン
Original assignee: エービービーエービー
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: SE9700521L; SE9700521D0; SE510197C2; US5969509A; JPH10240362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力ネットワークにおける無効電力を補償し、シャント接続された静止補償ユニットのコンデンサデバイスを制御する方法およびこの方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力ネットワークおよびこの電力ネットワークに接続された機器の無効電力消費量を補償するよう、シャント接続されたスタティック補償器を電力ネットワークに接続することは知られている。かかる補償器のうちのあるタイプは、少なくとも１つの、通常は複数の、サイリスタでスイッチングされるコンデンサを備える。サイリスタでスイッチングされる１つのコンデンサは、基本的には制御可能な半導体と直列に接続されたコンデンサを含む。この他に、通常、誘導性素子、すなわちインダクタがコンデンサに直列に接続され、電力ネットワークへの接続点に設けられたコンデンサを流れる電流の変化率を制限し、電力ネットワーク内に存在する誘導性部品との共振現象を防止するようになっている。以下、かかるサイリスタでスイッチングされるコンデンサをコンデンサデバイスと称し、三相電力ネットワークにおける１つの補償ユニットは、通常、Δ接続された３つのかかるコンデンサデバイスから成る。
【０００３】
制御自在な半導体バルブは、互いに逆向きに接続された２つの制御可能な半導体、通常はサイリスタを備える。これら半導体を接続することにより、すなわち交流ネットワークの電圧の位相位置に対する半導体の点弧時間を制御することにより無効電力を発生するよう、電力ネットワークにコンデンサを接続できる。本願ではコンデンサなる概念は、コンデンサが制御可能な半導体バルブにより、すべて共通に接続された複数の相互接続された容量性素子、すなわちサブコンデンサから成るケースも含むと理解すべきである。更に本願では、半導体の概念は、半導体バルブの制御可能な半導体のうちの各々が点弧命令により、すべて共通に制御される相互に直列接続された複数のサイリスタから成るケースも含むと理解すべきである。従って１つの制御デバイスは、半導体バルブ内に含まれる半導体に対する個々の点弧パルスを発生するようになっている。
【０００４】
上記タイプの補償器は、通常、多数の補償ユニットから成り、この補償ユニットのスイッチーインは、電力ネットワークで検出された電圧およびこの電圧に対する基準値に応じて、それぞれの補償ユニットをスイッチーインするためのスイッチーイン命令を発生する上位の電圧制御システムによって制御されるようになっている。
【０００５】
サイリスタでスイッチングされるコンデンサおよびその制御を一般的に説明するために、例えばエッケ・エクストレームによる「大電力電気回路のＨＶＤＣおよびＳＶＣ」、１９９０年ストックホルム、特にページ１０−１〜１０−７およびＫ・ライヒェルトによる「制御可能な無効補償」、電力およびエネルギーシステム、第４巻、第１号、１９８２年１月ページ５１〜６１を参照する。
【０００６】
次に、電力ネットワークにおける電圧または電流の基本的成分の用語は、それぞれの電圧または電流の成分が電力ネットワークの周波数に対応する周波数となっていることを意味する。例えば、５０Ｈｚの公称周波数を有する電力ネットワークは、５０Ｈｚの周波数または少なくとも５０Ｈｚに近い周波数を有する。
【０００７】
サイリスタでスイッチングされるコンデンサを通過する電流は、静的には位相位置がこのコンデンサの両端の電圧よりも電気的に９０度進んでいるので、サイリスタでスイッチングされるコンデンサの両端の電圧の基本成分の時間変化率が正の値から負の値に符号を変える際に、更に負の値から正の値に符号を変える際に、半導体バルブの２つの半導体に点弧命令を交互に与えなければならない。電圧の位相位置を、その電圧の振幅が０度で０となり、正の方向に増加するものと定義すると、静的な条件下では、これら符号の反転は、９０度および２７０度の電気的角度で生じる。上記時間変化率が正から負の値に符号を変える際に、次のインターバルにおける予想電流方向、すなわち９０度〜２７０度のインターバルにおける上記コンベンションと導通方向が一致する半導体に点弧命令を与えなければならない。このような導通方向を当該インターバルの間の予想電流搬送導通方向と称す。上記時間変化率が再び符号を変える際に、次のインターバルにおける予想電流方向、すなわち２７０度〜４５０度のインターバルでの上記導通方向と導通方向が一致する他の半導体に点弧命令を与える。
【０００８】
例えば、電圧制御システムに応じて点弧命令の発生が終了させられると、次の電流ゼロクロス点で半導体バルブを通過する電流が終了する。従って、コンデンサの電圧は、コンデンサを通過する電流が終了する際の電力ネットワークの電圧によって決定されるレベルのままになる。上記基準に従って再び点弧命令が発生され、電力ネットワークの電圧が変わらないままであると、基本的には電流および電圧の過渡現象を生じることなく、コンデンサのスイッチ−インが生じる。
【０００９】
【発明が解決使用とする課題】
しかしながら、電力ネットワークの電圧とコンデンサの両端の電圧との間に電圧差が存在する場合にコンデンサがスイッチーインされると、高調波振動が開始し、これにより半導体およびコンデンサに異常なほど大きい電流が流れることがある。このような振動は、補償器と電力ネットワークとの間の接続点における電流および電圧に影響する。この影響は、電力ネットワークの電気的な質を劣化させると見なすことができる。
【００１０】
サイリスタでスイッチングされるコンデンサに関連した公知の現象は、電力ネットワークの電圧に対しコンデンサの両端の電圧が極性を反転する際に、半導体を誤って点弧することである。この理由は、コンデンサを通過する電流が極めて急に増加し、これによりコンデンサに好ましくない電圧の増加が生じたり、半導体に対する電流が異常に大きくなったりすることとなるからである。
【００１１】
点弧命令を発生する公知の方法は、上記基準に従ってスイッチーイン命令が発生し、既に第１点弧命令が生じている際に双方の半導体に点弧命令を連続的に印加する方法である。このように半導体バルブの双方の導通方向は、コンデンサを通過する電流に対してオープンに維持され、誤って点弧される恐れが解消される。
【００１２】
しかしながら、研究によれば、コンデンサをスイッチーインする際、電力ネットワークの電圧とコンデンサの電圧との間に電圧差がある際の上記高調波振動を極くわずかだけ減衰すると、乱れのない作動への状態への変化が極めて長くなることが判った。
【００１３】
電力ネットワークの電圧に高調波が含まれるような場合でも、サイリスタでスイッチングされるコンデンサに対する電流が致命的なほど大きくなると、共振状態が生じ得る。
【００１４】
点弧命令を発生する他の公知の方法は、上記１８０度のインターバルの各々の開始点、すなわち電力ネットワークの電圧の時間変化率が符号を正の値から負の値に、または負の値から正の値に変える際に、次のインターバルにおける予想電流方向と導通方向が一致する半導体だけに点弧命令を与える方法である。従って、インターバル中の予想される電流搬送導通方向と導通方向が一致する半導体に対し、２つの半導体の点弧命令が交互に発生される。位相ロックループは電力ネットワークの電圧に応じてコンデンサデバイスの両端の電圧の基本成分に対応し、この電圧よりも電気角が９０度進むように位相ロックされたサイン波信号を発生する。従って、このようなサイン波信号は、電力ネットワークで検出された電圧より誘導された、コンデンサデバイスの両端の電圧の基本成分の値の時間変化率を決定する。基本的には、位相ロック信号のゼロクロス点、実際には若干それよりも直前にバルブに対する点弧命令が発生される。
【００１５】
点弧命令を発生するための上記方法によれば、電力ネットワークとコンデンサとの間に電圧差が存在する際のスイッチーイン後の過渡現象、更に電力ネットワークの電圧に高調波が含まれる際の上記共振現象を良好に減衰できる。
【００１６】
しかしながら、所定の条件下では、一般的には位相ロックループの過渡時間のために、例えばネットワーク内の故障によって生じた電力ネットワークの電圧の位相位置が急速に変化した場合、位相ロックループによって生じたサイン波信号が電力ネットワークの電圧に対して電気角が９０度だけ位相がずれていないと、少なくとも過渡現象が生じる。この結果、電流搬送コンデンサを流れる電流は、上記１８０度のインターバルのうちの１つにおいてゼロに近づくので、この電流は遮断され、導通方向の反転に対して点弧命令が発生されるまでゼロのままとなる。従って、電力ネットワークの電圧は、次に点弧命令を受ける半導体の両端における導通方向のオフ状態の電圧として蓄積され、この電圧は、点弧命令が発生されると、コンデンサを通過する電流を大きくし、このコンデンサの両端に過電圧を発生させる恐れが生じる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、一方で、電力ネットワークとコンデンサとの間に電圧差が存在する時のコンデンサデバイスのスイッチーイン後の過渡現象および電力ネットワークの電圧に高調波が含まれる時の上記共振現象を良好に減衰しながら、他方で、例えば半導体の両端のオフ状態の電圧の蓄積により生じる、電力ネットワークの電圧の位相位置が急速に変化した場合のコンデンサの両端における有害な電圧の増加に反作用する、本明細書の冒頭に記載したタイプの改善された方法を提供することにある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、実施例に基づき本発明をより詳細に説明する。
【００１９】
次の説明は、方法および装置の双方に関する。
【００２０】
本装置は、ブロック図として図に示された論理回路および時間遅延回路から成り、これら回路は、一部または全体をアナログまたはデジタル電気回路として発生してもよいし、また本発明の目的のためにマイクロプロセッサにプログラムされたプログラム機能を含んでもよい。これに関連し、それぞれの回路の入出力信号は電気／論理信号または計算値から構成できる。従って、下記において信号値と計算値なる用語は、同義語として使用する。
【００２１】
当業者に明らかな違いを表示する手間をなくすために電力ネットワークおよび補償器で生じる電流および電圧に対し、次に説明する制御機器に供給され、処理される信号および計算量に対応する測定された値および信号／計算値には、一般に同じ表示を用いることとする。
【００２２】
ブロック図は、他の図示されたブロックで使用される所定の計算値を発生するためのブロックを示す。これらブロックの間の接続線は、図面を簡略にするために所定の場合には省略されているが、計算値を計算するブロックからそれぞれの計算値が得られると理解すべきである。
【００２３】
図１は、３つの補償ユニットＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３を含む補償器ＣＯＭを一本の線の図で示している。互いに同様な補償ユニットの各１つは、上記タイプのコンデンサデバイスを含む。バスバーＮＢには、補償器が接続されており、このバスバーＮＢは、トランスＴＲを介し周波数ｆＨｚおよび位相ａ、ｂおよびｃの三相電力ネットワークＮＷに接続されている。後により詳細に説明する制御機器ＣＥＱは、点弧信号デバイスＦＳＤと、電圧制御デバイスＶＲＥＧと、補償ユニットの各々に対するそれぞれの制御デバイスＣＤ１、ＣＤ２、ＣＤ３とから成る。互いに同様な制御デバイスの各１つは、３つの制御ユニットを備え、これら制御ユニットも互いに同様である。制御デバイスＣＤ１における制御ユニットは、図ではそれぞれＣＵａｂ、ＣＵｂｃ、ＣＵｃａと表示されている。
【００２４】
電力ネットワークＮＷにおける基本電圧Ｕ’ａｂ、Ｕ’ｂｃおよびＵ’ｃａは、電圧検出デバイスＶＭによって検出される。この電圧検出デバイスによって得られた対応する測定値は、電圧制御デバイスＶＲＥＧへ供給される。バスバーＮＢ上の主電圧Ｕａｂ、ＵｂｃおよびＵｃａは、電圧検出デバイスＶＮによって検出される。この電圧検出デバイスＶＮによって得られた対応する測定値は、点弧信号デバイスＦＳＤへ供給される。制御機器ＣＥＱは、上記測定値に応じて補償器制御信号を発生し、それぞれの補償ユニットへこれら信号を供給する。
【００２５】
制御機器と補償ユニットの各々との間では、信号フローＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３が双方向に送られ、これら信号フローは、基本的には互いに同様なタイプのものである。
【００２６】
点弧信号デバイスは、制御デバイス各々に信号フローＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６を供給し、これらフローは、基本的には互いに同様なタイプのものである。
【００２７】
電圧制御デバイスは、信号フローＳＦ７を発生する。上記信号フローのすべてについて後により詳細に説明する。
【００２８】
図２は、補償ユニットＣＯＭ１の三相図を示す。この補償ユニットは、互いにΔ接続された３つのコンデンサデバイスＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａを備え、各コンデンサデバイスは、互いに直列に接続されたコンデンサＣと、半導体バルブＴＳと、リアクタＬＲとから成る。
【００２９】
２つの接続点ＪａｂとＪｂｃとの間に、コンデンサデバイスＴＳＣａｂが接続され、接続点ＪａｂとＪｃａとの間に、コンデンサデバイスＴＳＣｃａが接続され、接続点ＪｂｃとＪｃａとの間に、コンデンサデバイスＴＳＣｂｃが接続されている。次に接続点Ｊａｂ、Ｊｂｃ、Ｊｃａは、バスバーＮＢ上の位相ａ、ｂ、ｃにそれぞれ接続されている。接続点Ｊａｂと、Ｊｂｃと、Ｊｃａとの間の電圧は、それぞれＵａｂ、ＵｂｃおよびＵｃａと表示されている。
【００３０】
図に示されるような補償ユニットＣＯＭ１と制御デバイスＣＤ１との間の信号フローＳＦ１は、制御デバイスＣＤ１に含まれ、それぞれのコンデンサデバイスに属すコンデンサデバイスＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａと制御ユニットＣＵａｂ、ＣＵｂｃ、ＣＵｃａとの間の３つの部分信号フローＳＦ１ａｂ、ＳＦ１ｂｃ、ＳＦ１ｃａとから成る。
【００３１】
図３は、コンデンサデバイスＴＳＣａｂと、コンデンサデバイスと制御ユニットＣＵａｂとの間の部分信号フローＳＦ１ａｂと点弧信号デバイスＦＳＤから制御ユニットＣＵａｂまでの部分信号フローＳＦ４ａｂと、電圧制御デバイスＶＲＥＧから制御ユニットまでの信号フローＳＦ７に含まれる信号ＣＯＭ１ＯＮとを示す。この図では、図を簡略にするため部分信号フローＳＦ１ａｂに含まれる信号上の添字１、ａおよびｂは省略してある。
【００３２】
半導体バルブＴＳは、互いに逆向きに接続された２つの半導体ＴＹｐ、ＴＹｎから成り、図には各半導体は、サイリスタとして示されている。半導体ＴＹｐは、バスバーＮＢ上の導通方向が位相ａからｂへの方向となっている。コンデンサデバイスの両端には、主電圧Ｕａｂが供給される。コンデンサＣの両端の電圧はＵＣと表示され、半導体の両端の電圧は、ＵＴＹと表示されている。検出デバイスＵＭｐ、ＵＭｎは、それ自体公知の態様で、それぞれオフ状態における半導体ＴＹｐ、ＴＹｎの両端にそれぞれの導通方向において所定の閾値以上の電圧が発生していることを示す指摘信号ＩＮＰｐ、ＩＮＰｎを出力する。図を簡単にするため図には示されていないが、半導体の各々は、複数の互いに直列に接続されたサイリスタを備え、各サイリスタは、複数の矢印により図において表示される指摘信号ＩＮＰｐ、ＩＮＰｎを供給する。一般に、オフ状態の電圧がサイリスタの両端で約５０Ｖに達すると、指摘信号が発生される。同様に、それ自体公知の態様で半導体バルブは、半導体ＴＹｐおよびＴＹｎに含まれるサイリスタのための、それぞれの点弧信号ＦＰｐおよびＦＰｎを受ける。更に図では、複数の矢印により表示されているように、半導体に含まれるサイリスタの各々に点弧信号ＦＰｐ、ＦＰｎが供給される。電流検出回路ＣＭは、それ自体公知の態様でコンデンサを通過する電流ＩＣを検出し、この電流、すなわち半導体ＴＹｐを流れる電流Ｉｐの正の半サイクルの電流測定値および電流ＩＣ、すなわち半導体ＴＹｎを流れる電流Ｉｎの負の半サイクルの電流測定値を供給する。図に表示されているように、部分信号フローＳＦ１ａｂは、上記指摘信号、点弧パルスおよび電流測定値を含む。
【００３３】
電圧制御デバイスＶＲＥＧ（図４）は、電力ネットワークＮＷにおける主電圧Ｕ’ａｂ、Ｕ’ｂｃおよびＵ’ｃａの供給された測定値に応じ、それ自体公知の態様でそれぞれの補償ユニットＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３をスイッチーインするためのスイッチーイン命令ＣＯＭ１ＯＮ、ＣＯＭ２ＯＮ、ＣＯＭ３ＯＮを発生する。上記３つのスイッチーイン命令は、信号フローＳＦ７に含まれる。
【００３４】
点弧信号デバイスＦＳＤ（図４）は、主電源Ｕａｂ、ＵｂｃおよびＵｃａの各々に対し位相ロックループＰＬＬａｂ、ＰＬＬｂｃおよびＰＬＬｃａを含み、この位相ロックループは、これら主電源の供給された測定値に応じて、それ自体公知の態様で供給された測定値におけるそれぞれの基本成分に対応し、これら測定値よりも電気角が９０度前に位相ロックされた対応するサイン波状の基本信号ＳＵａｂ、ＳＵｂｃおよびＳＵｃａを発生する。この点弧信号デバイスは、基本信号ＳＵａｂに対し公知の態様で２つの導通命令ＣＰｐ，ａｂおよびＣＰｎ，ａｂを発生し、これら導通命令は、基本信号ＳＵａｂが０よりも大となった時に、導通命令ＣＰｐ，ａｂが生じ、上記基本信号が０よりも小さくなった時に、導通命令ＣＰｎ，ａｂが生じるように互いに相補的となっている。このことは、主電源Ｕａｂ、すなわちコンデンサデバイスＴＳＣａｂの両端の電圧における基本成分Ｕａｂ１の時間変化率が０よりも大となった時、すなわち（ｄＵａｂ１／ｄｔ）＞０となった時、導通命令ＣＰｐ，ａｂが生じ、更にこの時間変化率が０よりも小さくなったとき、すなわち（ｄＵａｂ１／ｄｔ）＜０となった時に導通命令ＣＰｎ，ａｂが生じることを意味している。
【００３５】
図３および４に示されるように、信号フローＳＦ４は、部分信号フローＳＦ４ａｂ、ＳＦ４ｂｃおよびＳＦ４ｃａから成り、ここで部分信号フローＳＦ４ａｂは、上記導通命令ＣＰｐ，ａｂおよびＣＰｎ，ａｂを備え、部分信号フローＳＦ４ｂｃおよびＳＦ４ｃａは、基本信号ＳＵｂｃおよび基本信号ＳＵｃａにそれぞれ応じて同様に発生される、対応する導通命令ＣＰｐ，ｂｃ、ＣＰｎ，ｂｃ、ＣＰｐ，ｃａおよびＣＰｎ，ｃａを備える。部分信号フローＳＦ４ｂｃおよびＳＦ４ｃａは、コンデンサデバイスＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａのためのそれぞれの制御ユニットＣＵｂｃおよびＣＵｃａに供給される。
【００３６】
図５においてブロック図として制御ユニットＣＵａｂの実施例が示されている。制御ユニットＣＵｂｃおよびＣＵｃａは、同様な構造となっているので、図５では図内で生じる信号には添字ａｂは示されていない。
【００３７】
指摘信号ＩＮＰｐおよびＩＮＰｎは、図では大まかにしか表示されていない光ガイドＬＣ１ｐ、ＬＣ１ｎを介し、制御デバイス内に含まれる光ダイオード回路１Ｐ、１Ｎへそれぞれ送られ、各回路は、それぞれ個々の弁別回路１Ｐ’、１Ｎ’と組み合わされている。この弁別回路１Ｐ’は、少なくとも１つの指摘信号ＩＮＰｐが光ガイドを介して受信されると、信号Ｓ１ｐを発生する。このことは、オフ状態にある半導体ＴＹｐにおける少なくとも１つのサイリスタの両端に順方向の所定の閾値以上の電圧が発生していることを意味している。同様に、オフ状態にある半導体ＴＹｎにおける少なくとも１つのサイリスタの両端に順方向の所定の閾値以上の電圧が発生すると、弁別回路１Ｎ’は、信号Ｓ１ｎを供給する。安全性を増すために、図に表示された弁別回路は、少なくとも所定のｍ個の指摘信号が受信され、対応する数のオフ状態にあるサイリスタの両端に順方向の電圧が発生したことが示されると、それぞれの信号Ｓ１ｐ、Ｓ１ｎを供給するようにできる。
【００３８】
制御デバイス内に含まれ、反転出力端を有するレベル検出回路２Ｐ、２Ｎには、それぞれ電流ＩｐおよびＩｎの電流測定値が供給される。半導体ＴＹｐに所定の閾値以下の電流しか流れていないと判定されると、レベル検出回路２Ｐは、出力信号Ｓ２ｐを発生し、半導体ＴＹｎに所定の閾値以下の電流しか流れていないと判定されると、レベル検出回路２Ｎは、出力信号Ｓ２ｎを発生する。一般に、それぞれの電流の値が電流の公称実効値（ＲＭＳ）の約１％よりも小さくなると、出力信号Ｓ２ｐおよびＳ２ｎが発生される。
【００３９】
ＡＮＤ回路３Ｐには、スイッチーイン命令ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｐおよび信号Ｓ１ｐが供給され、これら信号のすべてが同時に生じると、ＡＮＤ回路３Ｐは、出力信号Ｓ３ｐを発生する。対応する態様でＡＮＤ回路３Ｎには、スイッチーイン命令ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｎおよび信号Ｓ１ｎが供給され、これらすべての信号が同時に発生した時に、ＡＮＤ回路３Ｎは出力信号Ｓ３ｎを発生する。
【００４０】
ＡＮＤ回路４Ｐには、スイッチーイン命令ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｎ、信号Ｓ１ｐおよび信号Ｓ２ｎが供給され、これら信号のすべてが同時に生じると、ＡＮＤ回路４Ｐは、出力信号としてデブロッキング信号Ｓ４ｐを発生する。
【００４１】
ＡＮＤ回路４Ｎには、スイッチーイン命令ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｐ、信号Ｓ１ｎおよび信号Ｓ２ｐが供給され、これらすべての信号が同時に生じた時にＡＮＤ回路４Ｎは、出力信号としてデブロッキング信号Ｓ４ｎを発生する。
【００４２】
本発明によれば、デブロッキング信号Ｓ４ｐおよびＳ４ｎは、それぞれ任意の遅延時間Ｔ１を有する時間遅延回路５Ｐ、５Ｎに送られる。従って、デブロッキング信号Ｓ４ｐに対して時間Ｔ１だけ遅延された時間遅延回路５Ｐからの出力信号および信号Ｓ３ｐは、ＯＲ回路６Ｐへ加えられ、このＯＲ回路は、これら入力信号の少なくとも一方が発生されている時に出力信号として点弧命令Ｓ６ｐを発生する。
【００４３】
また、デブロッキング信号Ｓ４ｎに対して、時間Ｔ１だけ遅延された時間遅延回路５Ｎからの出力信号Ｓ５ｎは、ＯＲ回路６Ｎに対して加えられ、これら入力信号の少なくとも１つが生じたときに、このＯＲ回路６Ｎは、出力信号として点弧命令Ｓ６ｎを発生する。
【００４４】
点弧命令Ｓ６ｐおよびＳ６ｎは、それぞれパルス整形デバイス７Ｐ、７Ｎへ加えられ、これらパルス成形デバイスは、それぞれパルス整形された出力信号Ｓ７ｐ、Ｓ７ｎを発生する。これら出力信号Ｓ７ｐ、Ｓ７ｎは、それぞれ光カプラー８Ｐ、８Ｎへ加えられ、これら光カプラは、出力信号として点弧信号ＦＰｐおよびＦＰｎをそれぞれ発生し、これら点弧信号は、光ガイドＬＣ３ｐおよびＬＣ３ｎを介して半導体バルブＴＳへ加えられる。半導体バルブは、図３に示されていない回路を備え、これら回路は、それ自体公知の態様で点弧命令Ｓ６ｐおよびＳ６ｎに応じて、それぞれの半導体に含まれるサイリスタに対する点弧パルスを発生する。
【００４５】
次に、図６Ａ−６Ｂを参照して制御デバイスの作動モードについてより詳細に説明する。図６Ａ−６Ｂにおいて、すべてのケースにおける水平軸は、垂直軸に示された値に対する電気的な角度を示す。説明は図４に示されるようなコンデンサデバイスＴＳＣａｂおよび図５に示されるような制御ユニットＣＵａｂに関するものである。その他のコンデンサおよび制御ユニットも同様に構成されている。
【００４６】
図６Ａは、図を簡略にするために極性を反転させた状態の基本信号ＳＵａｂを垂直軸に示す。上記から明らかなように、基本信号ＳＵａｂは、バスバーＮＢ上の電圧Ｕａｂの基本成分の時間変化率に対応し、よってコンデンサデバイスの両端の電圧の対応する成分の時間変化率に対応する。垂直軸には、スイッチーインされたコンデンサユニットにより作動が乱されていない間に、コンデンサデバイスＴＳＣａｂ内のコンデンサＣを流れる電流ＩＣも実線で示されている。表示ＩＣに近い表示Ｉｐは、電流ＩＣを流すのは半導体ＴＹｐであることを示し、表示Ｉｎは、電流ＩＣを流すのは半導体ＴＹｎであることを示している。比較すると、垂直軸にはコンデンサデバイスの両端の電圧Ｕａｂの基本成分Ｕａｂ１も示されている。動作が乱されていない間、基本信号のゼロクロス点と電流のゼロクロス点とは基本的に一致する。
【００４７】
破線は、例えば電力ネットワーク内の故障の結果として１８０度〜２７０度のインターバル内の、図に示された角度α度、従って２７０度の基本信号の対応するゼロクロス点よりも前で負の値からのゼロクロスが生じるような位相位置にされた、コンデンサを通過する電流ＩＣ’を示す。図に示されるコンデンサデバイスの両端の電圧Ｕａｂの基本成分Ｕａｂ１は、乱されていない作動に当てはまるが、電流ＩＣ’の図示された位相位置に対応するケースには当てはまらないことに留意すべきである。
【００４８】
図６Ｂは、基本信号に応じて発生される導通命令ＣＰｐおよびＣＰｎ、信号Ｓ１ｐ、Ｓ２ｎ、Ｓ３ｐ、デブロッキング信号Ｓ４ｐ、信号Ｓ５ｐおよび点弧命令Ｓ６ｐをそれぞれの軸に上部から下方に順に示す。
【００４９】
図６Ｂに示された信号は、スイッチーイン補償ユニットにより作動が乱されていない場合には実線で示されており、コンデンサを通過する電流が図６Ｂにより電流ＩＣ’を有するような位相位置になっている場合には破線で示されている。図面は、基本信号ＳＵａｂ＞０の時に導通命令ＣＰｐが発生し、基本信号ＳＵａｂ＜０の時に導通命令ＣＰｎが発生することを示す。
【００５０】
乱れのない作動中であり、コンデンサデバイスの両端の電圧Ｕａｂに高調波がない場合、この電圧の時間変化率（ｄＵａｂ／ｄｔ）は、角度２７０度にて符号を負から正に変えるので、次のインターバル２７０度〜４５０度では導通命令ＣＰｎは発生しないが、導通命令ＣＰｐは発生する。半導体バルブを通過する電流Ｉｎは角度２７０度でゼロに接近し、この角度で終了する。その理由は、半導体ＴＹｎは反対方向に電流を流さないからである。半導体ＴＹｐに含まれるサイリスタは、先のインターバル９０度から２７０度の間で非導通状態になっていたので、角度２７０度では半導体ＴＹｐの両端に順方向の電圧が発生する。これにより信号Ｓ１ｐが発生するので、ＡＮＤ回路３Ｐへの入力信号がすべて発生すると信号Ｓ３ｐ、従って点弧信号ＦＰｐが発生される。この時点では導通命令ＣＰｎは生じていないので、ＡＮＤ回路４Ｐからのデブロッキング信号Ｓ４ｐは発生されない。
【００５１】
例えば、コンデンサを通過する電流が図６Ａにおける電流ＩＣ’に対して示された位相位置となる場合、角度αにて電流Ｉｎはゼロに接近する。導通命令ＣＰｐは生じていないので、この角度では信号Ｓ３ｐは発生されない。
【００５２】
本発明の一実施例では、ＡＮＤ回路４Ｐは、信号Ｓ１ｐ、ＣＰｎおよびＣＯＭ１Ｎに対する入力信号しか含まないと見なされるので、制御ユニットＣＵからレベル検出回路２Ｎを省略してもよい。
【００５３】
角度αでは、上記と同じ理由から信号Ｓ１ｐが発生される。このインターバルでは、導通命令ＣＰｎが発生されるので、角度αでデブロッキング信号Ｓ４ｐが発生され、時間Ｔ１だけ遅延され、信号Ｓ５ｐが発生され、この結果、点弧信号ＦＰｐが発生される。半導体ＴＹｐが導通状態にセットされている時は、信号Ｓ１ｐは消滅する。
【００５４】
図６Ｂの下方に示されるように、乱れのない作動中は、信号Ｓ３ｐに応じ、角度２７０度にて電流のゼロクロス点で点弧命令Ｓ６ｐ、従って点弧信号ＦＰｐが発生される。角度２７０度の前の角度αで生じる電流Ｉｎのゼロクロスを生じさせるような作動上の乱れが生じた場合、信号Ｓ５ｐ、従ってデブロッキング信号Ｓ４ｐに応じて点弧命令Ｓ６ｐが発生される。この点弧命令は、電流Ｉｎが負の値からゼロに接近した後の角度Ｔ１^*ｆ^*３６０°（ここでｆは、電力ネットワークＮＷの周波数である）で生じる。
【００５５】
本発明の他の実施例では、制御ユニットＣＵは、レベル検出回路２ＮとＡＮＤ回路４Ｐを備え、回路４Ｐは、信号Ｓ２ｎに対する入力端も有する。図５および６Ｂから明らかなように、信号Ｓ２ｎは、電流がゼロに近づく際に、すなわち弁別回路１Ｐ’からの信号Ｓ１ｐとほぼ同時に（実際には検出デバイスＵＭｐ、ＵＭｎおよびレベル検出回路２Ｐ、２Ｎにおける設定レベルに応じ、多少早く）発生される。従って、デブロッキング信号Ｓ４ｐおよび信号Ｓ５ｐの発生に関する制御ユニットの機能は、上記機能と同様である。しかしながら、半導体バルブを通過するそれぞれの電流ＩｐおよびＩｎの検出および電流が半導体を通過して流れることを終了した場合に限り、デブロッキング信号を発生すべき条件は、コンデンサデバイスの制御に関する別の安全性を必要とし、更に本発明の有利な改善を必要とする。
【００５６】
制御ユニットは、点弧信号ＦＰｐおよび点弧信号ＦＰｎの発生に関して全く対称的に設計されているので、後者の点弧命令がどのように発生されるかの説明は省略する。
【００５７】
従って、要約すれば、本発明に係わる制御ユニットの機能は、次のとおりである。すなわち、半導体バルブの２つの導通方向のうちの第１の導通方向に半導体を通過する電流が流れ、関連する予想された導通方向の所定の角度インターバルでの導通命令が存在するが、第２の導通方向の導通命令が存在せず、電流が半導体バルブを通過して流れるのを終了させる指摘（信号Ｓ１ｐ、Ｓ２ｎ、Ｓ２ｐ、Ｓ１ｎ）がない時に、所定の角度インターバルで電流がゼロに接近する際に、デブロッキング信号が発生されてから任意の遅延をさせてデブロッキング信号に応じて、第２の導通方向に対する点弧命令を発生させるような機能となっている。
【００５８】
時間遅延Ｔ１は、電気角Ｔ１^*ｆ^*３６０°（ここでｆは、電力ネットワークＮＷの周波数）に対応する。研究によれば、この角度は、インターバル７度〜１１度の間になるよう、すなわち電力ネットワークにおける５０Ｈｚの周波数では約０.４〜０.６ｍｓのインターバルにおける時間遅延に対応するインターバル
内になるように有利に選択すべきであることが判っている。このように電力ネットワークとコンデンサとの間に電圧差がある時に、スイッチーイン後の過渡現象および電力ネットワークの電圧に高調波が含まれる時の上記共振現象の良好な減衰を維持すると同時に、この期間中にコンデンサの両端に危険な過電圧が蓄積される可能性が大幅に低減される。
【００５９】
本発明は、上記実施例のみに限定されるものではない。例えば、制御ユニットによって実行される機能を実施する手段に応じ、当業者が知っている多数の方法で制御ユニットＣＵａｂ等を設計することができる。
【００６０】
遅延時間Ｔ１の値も、例えば検出デバイスＵＭｐ、ＵＭｎで検出されるオフ状態の電圧に逆比例するように、この検出されたオフ状態の電圧に応じて当業者に知られた方法で設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力ネットワークに接続されたサイリスタでスイッチングされるコンデンサを含む補償器を示す単一ラインの図である。
【図２】図１に示された補償器に含まれる補償ユニットの三相図である。
【図３】図２に示された補償ユニットに含まれるコンデンサデバイスを示す図である。
【図４】図１に示された補償器のための制御機器の一部の公知の実施例を示す図である。
【図５】図１に示された補償器のための制御機器に含まれる、本発明に係わる制御ユニットの一実施例を示す図である。
【図６】図５の制御ユニットにおける多数の信号波形を示す波形図であり、そのうちのＡは基本信号を示し、Ｂは導通命令、デブロッキング信号、点弧命令を示す図である。
【符号の説明】
ＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａコンデンサデバイス
ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３補償ユニット
ＮＷ電力ネットワーク
Ｃコンデンサ
ＴＳ半導体バルブ
ＴＹｐ第１半導体
ＣＴＹｐ第１導通方向
ＴＹｎ第２半導体
ＣＴＹｎ第２導通方向
Ｕａｂ、Ｕｂｃ、Ｕｃａ補償器で検出される電圧
Ｓ６ｐ第１点弧命令
Ｓ６ｎ第２点弧命令
Ｓ４ｐ、Ｓ４ｎデブロッキング信号

Claims

電力回路網（ＮＷ）における無効電力を補償するために並列接続された静止補償装置（ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３）のコンデンサ装置（ＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａ）を制御する制御方法であり、前記コンデンサ装置がコンデンサ（Ｃ）と、このコンデンサに直列に接続された半導体バルブ（ＴＳ）とを備え、第１半導体（ＴＹｐ）がコンデンサを経た電流の第１導通方向に対応し、第２半導体（ＴＹｎ）がコンデンサを経た電流の第２導通方向に対応し、
補償装置において電圧（Ｕａｂ、Ｕｂｃ、Ｕｃａ）を検出し、この検出された電圧から誘導される、この電圧の基本成分の値の時間変化率の符号に応じて第１半導体の第１点弧命令（Ｓ６ｐ）および第２半導体のための第２点弧命令（Ｓ６ｎ）を交互に発生するコンデンサ装置を制御する制御方法において、
最後に点弧命令を受けた半導体に電流が流れていると予想される期間において前記半導体を流れる電流の値を検出して、前記半導体を通過する電流の値が所定の閾値より小さくなった場合に、デブロッキング信号（Ｓ４ｐ、Ｓ４ｎ）を発生し、
前記デブロッキング信号の発生から任意の時間（Ｔ１＊ｆ＊３６０°）だけ遅延させて、最後に点弧命令を受けた前記半導体と逆の導通方向を有する半導体に点弧命令を出力することを特徴とする制御方法。
前記検出された電圧に対し、９０度の電気角度の位相進みを有する正弦波状信号として、前記時間変化率を位相ロックループ（ＰＬＬａｂ、ＰＬＬｂｃ、ＰＬＬｃａ）により設定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記任意の遅延時間が７から１１度の電気角度の範囲内にあることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
電力回路網（ＮＷ）における無効電力を補償するために並列接続された静止補償装置（ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３）のコンデンサ装置（ＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａ）を制御する制御装置であり、前記コンデンサ装置が、コンデンサ（Ｃ）と、このコンデンサに直列に接続された半導体バルブ（ＴＳ）とを備え、第１半導体（ＴＹｐ）がコンデンサを経た電流の第１導通方向に対応し、第２半導体（ＴＹｎ）がコンデンサを経た電流の第２導通方向に対応し、
前記制御装置は、補償装置における電圧（Ｕａｂ、Ｕｂｃ、Ｕｃａ）を検出する回路（ＶＮ、ＦＳＤ、ＣＵ）を備え、これら回路が、前記検出された電圧から誘導された、この電圧の基本成分の値の時間変化率の値を設定し、更に、この時間変化率の符号に応じて、第１半導体の第１点弧命令（Ｓ６ｐ）および第２半導体の第２点弧命令（Ｓ６ｎ）を発生するようになっている並列接続された静止補償装置のコンデンサ装置を制御する制御装置において、
前記制御装置が更に回路（ＵＭｐ、ＵＭｎ、ＣＭ、１Ｐ、１Ｐ’、２Ｎ、２Ｐ、１Ｎ、１Ｎ’、５Ｐ、５Ｎ）を備え、これら回路が、最後に点弧命令を受けた半導体に電流が流れていると予想される期間において前記半導体を流れる電流の値を検出して、前記半導体を通過する電流の値が所定の閾値より小さくなった場合に、デブロッキング信号（Ｓ４ｐ、Ｓ４ｎ）を発生し、前記デブロッキング信号の発生から任意の時間（Ｔ１＊ｆ＊３６０°）だけ遅延させて、最後に点弧命令を受けた前記半導体と逆の導通方向を有する半導体に点弧命令を出力することを特徴とする制御装置。
前記検出された電圧に対し、９０度の電気角度の位相進みを有する正弦波状信号として、時間変化率の値を設定する位相ロックループ（ＰＬＬａｂ、ＰＬＬｂｃ、ＰＬＬｃａ）を含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
７から１１度の電気角度の範囲内に前記任意の遅延時間を設定する時間遅延回路（５Ｐ、５Ｎ）を含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の装置。