JP7265512B2 - reactive power compensator - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、無効電力補償装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to reactive power compensators.
交流の電力系統に接続され、電力系統に無効電力を出力することにより、電力系統の電圧の変動などを抑制する自励式の無効電力補償装置が知られている。無効電力補償装置は、電力の変換を行う変換器と、変換器の動作を制御する制御装置と、を備える。こうした無効電力補償装置は、例えば、電気炉のフリッカの抑制などに用いられている。 A self-excited reactive power compensator that is connected to an AC power system and outputs reactive power to the power system to suppress fluctuations in the voltage of the power system is known. A reactive power compensator includes a converter that converts power and a controller that controls the operation of the converter. Such reactive power compensators are used, for example, to suppress flicker in electric furnaces.
電気炉のフリッカの抑制に用いられる自励式の無効電力補償装置において、検出した負荷電流の変動分に対して補償電流を供給する制御モードと、任意で設定した指令値に沿って無効電力を出力する制御モードと、の2つの制御モードを設けることが行われている。 In a self-excited reactive power compensator used to suppress flicker in an electric furnace, a control mode that supplies compensation current for the detected load current fluctuation and outputs reactive power according to an arbitrarily set command value. Two control modes have been provided: a control mode for
このような無効電力補償装置では、各制御モードの切り替えの際に、制御装置が変換器の出力電流の過電流を検出し、意図せず停止してしまう可能性があった。 In such a reactive power compensator, there is a possibility that the controller detects an overcurrent in the output current of the converter and unintentionally stops the converter when switching between control modes.
各制御モードを切り替える際に、各制御モードの指令値の差が大きい場合、制御モードの切り替えに応じて指令値が急峻に変化してしまう。このように、指令値が急峻に変化すると、変換器の出力電流が指令値に追従しきれずに、オーバーシュートを起こしてしまい、結果として上記のように過電流が発生してしまう可能性がある。 When switching between control modes, if there is a large difference between the command values of the control modes, the command values change abruptly according to the switching of the control modes. If the command value changes abruptly in this way, the output current of the converter cannot follow the command value, causing an overshoot, and as a result, overcurrent may occur as described above. .
このため、無効電力補償装置では、2つの制御モードの切り替えの際にも、過電流に起因する意図しない動作の停止を抑制できるようにすることが望まれる。 For this reason, it is desirable for the reactive power compensator to be able to suppress unintended stoppage of operation due to overcurrent even when switching between two control modes.
本発明の実施形態は、過電流に起因する意図しない動作の停止を抑制した無効電力補償装置を提供する。 An embodiment of the present invention provides a reactive power compensator that suppresses unintended stoppage of operation due to overcurrent.
本発明の実施形態によれば、電気炉の接続された負荷系統に接続され、前記負荷系統に無効電力を出力することにより、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧の変動を抑制する自励式変換器と、前記自励式変換器から前記負荷系統に出力する出力電流に関連する指令値に従って前記自励式変換器の動作を制御する制御装置であって、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧フリッカを抑制するように前記自励式変換器の動作を制御する第1制御モードと、前記負荷系統に対して一定の無効電力を出力するように前記自励式変換器の動作を制御する第2制御モードと、を有する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第1制御モードから前記第2制御モードへの切り替えにともなって、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に切り替える際に、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に漸次的に変化させる無効電力補償装置が提供される。 According to the embodiment of the present invention, it is connected to a load system to which an electric furnace is connected, and outputs reactive power to the load system, thereby suppressing fluctuations in the voltage of the load system due to the operation of the electric furnace. A self-commutated converter and a control device for controlling the operation of the self-commutated converter in accordance with a command value related to the output current output from the self-commutated converter to the load system, the controller comprising: A first control mode for controlling the operation of the self-commutated converter to suppress voltage flicker in the load system, and a control mode for controlling the operation of the self-commutated converter to output constant reactive power to the load system. and a control device having a second control mode, wherein the control device changes from the command value for the first control mode in accordance with switching from the first control mode to the second control mode A reactive power compensator is provided for gradually changing the command value for the first control mode to the command value for the second control mode when switching to the command value for the second control mode. .
過電流に起因する意図しない動作の停止を抑制した無効電力補償装置が提供される。 A reactive power compensator that suppresses unintended stoppage of operation due to overcurrent is provided.
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
Each embodiment will be described below with reference to the drawings.
Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each portion, the size ratio between portions, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Also, even when the same parts are shown, the dimensions and ratios may be different depending on the drawing.
In addition, in the present specification and each figure, the same reference numerals are given to the same elements as those described above with respect to the already-appearing figures, and detailed description thereof will be omitted as appropriate.
図1は、実施形態に係る電気炉システム及び無効電力補償装置を模式的に表すブロック図である。
図1に表したように、電気炉システム2は、無効電力補償装置10と、電気炉100と、を備える。無効電力補償装置10及び電気炉100は、負荷系統102に接続されている。負荷系統102は、変圧器104及び受電系統106などを介して電力系統108と接続されている。負荷系統102には、電力系統108から供給され、変圧器104などで変圧された三相の交流電力が供給される。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an electric furnace system and a reactive power compensator according to an embodiment.
As shown in FIG. 1 , the
電気炉100は、負荷系統102から供給された三相の交流電力を基に、金属材料の溶融を行う。電気炉100は、例えば、アーク炉である。電気炉100は、電極を昇降させ、電極と金属材料(例えば、スクラップ)との間にアーク放電を発生させることにより、炉体に装入されている金属材料を溶融させる。
The
無効電力補償装置10は、負荷系統102に無効電力を出力することにより、電気炉100の運転にともなう負荷系統102の電圧の変動を抑制する。
By outputting reactive power to the
電気炉システム2は、例えば、電圧検出器110、112、電流検出器114、116、高調波フィルタ118をさらに備える。
The
電圧検出器110は、受電系統106の交流電圧vs1を検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。受電系統106の交流電圧vs1は、換言すれば、電力系統108の交流電圧である。電圧検出器110は、換言すれば、電力系統108の交流電圧を検出する。
電圧検出器112は、負荷系統102の交流電圧vs2を検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。電流検出器114は、電気炉100に流れる交流の負荷電流iLを検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。電流検出器116は、無効電力補償装置10から負荷系統102に出力される出力電流ISVCをを検出し、検出結果を無効電力補償装置10に入力する。
高調波フィルタ118は、負荷系統102に接続され、負荷系統102の交流電圧の周波数に対する高調波を抑制する。なお、負荷系統102には、例えば、電気炉100による遅れ無効電力を補償して力率を改善するための進相コンデンサや、調相設備であるサイリスタ制御リアクトル(Thyristor Controlled Reactor、TCR)などが、さらに接続されていてもよい。
無効電力補償装置10は、自励式変換器12と、制御装置14と、を備える。自励式変換器12は、電気炉100の接続された負荷系統102に接続されている。自励式変換器12は、例えば、フルブリッジ接続された複数の自励式のスイッチング素子と、各スイッチング素子の直流端に接続された電荷蓄積素子と、を有する。自励式変換器12は、各スイッチング素子のスイッチングにより、負荷系統102の交流電力を直流電力に変換し、電荷蓄積素子に蓄積させるとともに、電荷蓄積素子に蓄積された直流電力を交流電力に変換し、負荷系統102に供給することにより、負荷系統102の電圧の変動を抑制する。
A
制御装置14は、自励式変換器12の動作を制御する。すなわち、制御装置14は、自励式変換器12の各スイッチング素子のスイッチングを制御する。制御装置14には、電圧検出器110、112、及び電流検出器114、116の各検出結果が入力される。
制御装置14は、電圧検出器110、112、及び電流検出器114の各検出結果を基に、自励式変換器12の動作を制御することにより、負荷系統102の電圧の変動を抑制する。
The
また、制御装置14は、電流検出器116の検出結果を基に、出力電流ISVCの過電流の検出を行う。制御装置14は、電流検出器116の検出結果が所定の過電流検出レベル以上か否か判定し、過電流検出レベル以上である場合に、出力電流ISVCの過電流を検出する。制御装置14は、出力電流ISVCの過電流を検出した場合、自励式変換器12の動作を停止させる。
Also, based on the detection result of the
制御装置14は、電気炉100の運転にともなう負荷系統102の電圧フリッカを抑制するように自励式変換器12の動作を制御する第1制御モードと、負荷系統102に対して一定の無効電力を出力するように自励式変換器12の動作を制御する第2制御モードと、を有する。
The
第1制御モードは、例えば、電気炉100が運転している時に選択される。第2制御モードは、例えば、電気炉100が停止している時に選択される。
The first control mode is selected, for example, when the
例えば、電気炉100の運転時においては、金属材料を融解する際、電極と金属材料との間の距離が安定しないため、電圧フリッカが発生し易い。従って、負荷系統102の電圧が激しく変動する電気炉100の運転時などにおいては、第1制御モードを選択することで、電気炉100の運転による電圧フリッカの発生を抑制することができる。第1制御モードは、換言すれば、フリッカ抑制制御モードである。
For example, during operation of the
一方で、電気炉100の停止時においては、高調波フィルタ118などの影響により負荷系統102の電圧が一定に変動してしまう場合がある。従って、負荷系統102の電圧が一定に変動する電気炉100の停止時などにおいては、第2制御モードを選択することで、電気炉100の停止による負荷系統102の電圧の変動を抑制することができる。第2制御モードは、換言すれば、無効電力一定制御モードである。
On the other hand, when the
図2は、実施形態に係る制御装置を模式的に表すブロック図である。
図2に表したように、制御装置14は、同期検出回路20と、dq変換回路22と、電流指令値演算回路24と、切替回路26と、電流指令値演算回路28と、逆dq変換回路30と、制御回路32と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the control device according to the embodiment.
As shown in FIG. 2, the
同期検出回路20には、受電系統106(電力系統108)の交流電圧vs1が入力される。同期検出回路20は、入力された交流電圧vs1を基に、電力系統108の交流電圧に同期した同期位相θを検出する。同期検出回路20は、例えば、PLL(Phase-Locked-Loop)の演算を用いることにより、電力系統108の交流電圧に同期した同期位相θを検出する。同期検出回路20は、検出した同期位相θをdq変換回路22と逆dq変換回路30に入力する。
The AC voltage vs1 of the power receiving system 106 (power system 108) is input to the
dq変換回路22には、同期検出回路20からの同期位相θが入力されるとともに、電流検出器114によって検出された負荷電流iLが入力される。dq変換回路22は、例えば、三相の電流信号である負荷電流iLに対して三相二相変換(クラーク変換)を行うとともに、同期位相θを基に、二相変換後の電流信号に対してdq変換(パーク変換)を行うことにより、電気炉100に流れる負荷電流iLの有効電流(d軸成分)の電流信号idと、無効電流(q軸成分)の電流信号iqと、を演算する。
The
電流指令値演算回路24は、電流信号id、iqを基に、負荷系統102の電圧フリッカを抑制するために自励式変換器12から負荷系統102に出力する有効電流の指令値(D指令値)と無効電流の指令値(Q指令値)とを演算する。電流指令値演算回路24は、換言すれば、第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とを演算する。電流指令値演算回路24は、例えば、比例積分演算などにより、第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とを演算する。
Based on the current signals id and iq , the current command
なお、第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とは、制御装置14内で演算する構成に限ることなく、例えば、上位のコントローラなどからネットワークなどを介して制御装置14に入力してもよい。
Note that the active current command value and the reactive current command value for the first control mode are not limited to being calculated within the
切替回路26には、電流指令値演算回路24から第1制御モード用の有効電流の指令値と無効電流の指令値とが入力されるとともに、第2制御モード用の無効電流の指令値(Q指令値)と、切替信号と、が入力される。
The switching
第2制御モードの有効電流の指令値は、例えば、0pu(Per Unit)に設定される。従って、切替回路26には、第2制御モードについては、無効電流の指令値のみが入力される。第2制御モード用の無効電流の指令値は、予め設定された一定の値でもよいし、上位のコントローラなどからネットワークなどを介して切替回路26に入力してもよい。
The command value of the active current in the second control mode is set to 0 pu (Per Unit), for example. Therefore, only the reactive current command value is input to the switching
切替信号は、第1制御モードと第2制御モードとの切り替えを切替回路26に指示する信号である。切替回路26は、入力された切替信号に応じて、第1制御モード用の指令値及び第2制御モード用の指令値のいずれか一方を選択的に電流指令値演算回路28に入力する。切替信号は、上位のコントローラなどからネットワークなどを介して切替回路26に入力してもよい。あるいは、切替信号は、交流電圧vs2や負荷電流iLなどを基に、制御装置14内で生成してもよい。
The switching signal is a signal that instructs the switching
電流指令値演算回路28は、切替回路26から入力された有効電流の指令値及び無効電流の指令値を基に、自励式変換器12から負荷系統102に出力する出力電流の有効電流(d軸成分)の電流信号id
*と、無効電流(q軸成分)の電流信号iq
*と、を演算する。
The current command
逆dq変換回路30は、同期検出回路20からの同期位相θが入力されるとともに、電流指令値演算回路28から入力された電流信号id
*、iq
*に対して逆変換(逆パーク変換及び逆クラーク変換)を行うことにより、電流信号id
*、iq
*を基に、自励式変換器12から負荷系統102に出力する三相の出力電流の電流信号i*を演算する。
The inverse
制御回路32は、逆dq変換回路30から入力された電流信号i*を基に、電流信号i*に応じた出力電流を自励式変換器12から負荷系統102に出力するための自励式変換器12の制御信号を生成し、生成した制御信号に基づいて自励式変換器12の動作を制御する。
Based on the current signal i * input from the inverse
このように、制御装置14は、自励式変換器12から負荷系統102に出力する出力電流ISVCに関連する指令値(D指令値及びQ指令値)に従って自励式変換器12の動作を制御する。これにより、制御装置14では、第1制御モードにおいては、検出結果に応じた有効電流及び無効電流の指令値に基づいて負荷系統102の電圧フリッカを抑制することができ、第2制御モードにおいては、入力された無効電流の指令値に応じた一定の無効電力を負荷系統102に出力することができる。
Thus, the
図3は、実施形態に係る切替回路を模式的に表すブロック図である。
図3に表したように、切替回路26は、スイッチ回路41~44と、演算回路45、46と、遅延回路47と、を有する。
FIG. 3 is a block diagram schematically showing a switching circuit according to the embodiment;
As shown in FIG. 3, the switching
スイッチ回路41は、2つの入力端子41a、41bと、出力端子41cと、を有する。入力端子41aには、第1制御モード用の有効電流の指令値が入力される。入力端子41bには、第2制御モード用の有効電流の指令値が入力される。前述のように、第2制御モードの有効電流の指令値は、例えば、0puである。
The
スイッチ回路41には、切替信号が入力される。スイッチ回路41は、入力された切替信号に応じて、第1制御モード用の有効電流の指令値及び第2制御モード用の有効電流の指令値のいずれか一方を選択的に出力端子41cから出力する。
A switching signal is input to the
切替信号は、例えば、0(Low)又は1(High)の二値の信号である。例えば、切替信号の0が、第1制御モードに対応し、切替信号の1が、第2制御モードに対応する。スイッチ回路41は、切替信号が0の時に、第1制御モード用の有効電流の指令値を出力し、切替信号が1の時に、第2制御モード用の有効電流の指令値を出力する。出力端子41cは、演算回路45と接続されている。スイッチ回路41は、第1制御モード用の有効電流の指令値及び第2制御モード用の有効電流の指令値のいずれか一方を選択的に演算回路45に入力する。なお、切替信号やスイッチ回路41の構成は、上記に限ることなく、第1制御モードと第2制御モードとの切り替えを適切に行うことができる任意の構成でよい。
The switching signal is, for example, a binary signal of 0 (Low) or 1 (High). For example, a switching signal of 0 corresponds to the first control mode, and a switching signal of 1 corresponds to the second control mode. The
演算回路45は、入力された指令値を漸次的に変化させる演算を行う。換言すれば、演算回路45は、入力された指令値に対し、単位時間当たりの所定値以上の指令値の変化を抑制する演算を行う。すなわち、演算回路45は、入力された指令値の急峻な変化を抑制する演算を行う。演算回路45は、例えば、一次遅れ回路である。演算回路45は、入力された指令値に対して一次遅れの演算を行うことにより、入力された指令値を漸次的に変化させる。演算回路45は、演算後の有効電流の指令値をスイッチ回路42に入力する。
スイッチ回路42は、2つの入力端子42a、42bと、出力端子42cと、を有する。入力端子42aには、第1制御モード用の有効電流の指令値が入力される。入力端子42bには、演算回路45によって演算された後の指令値が入力される。
The
スイッチ回路42には、切替信号が入力される。スイッチ回路42は、入力された切替信号に応じて、第1制御モード用の有効電流の指令値及び演算回路45の演算後の有効電流の指令値のいずれか一方を選択的に出力端子42cから出力する。出力端子42cの出力は、換言すれば、切替回路26の出力である。
A switching signal is input to the
スイッチ回路43は、2つの入力端子43a、43bと、出力端子43cと、を有する。同様に、スイッチ回路44は、2つの入力端子44a、44bと、出力端子44cと、を有する。スイッチ回路43、44、及び演算回路46の構成は、入力される指令値が無効電流の指令値である点を除いてスイッチ回路41、42、及び演算回路45の構成と実質的に同じであるから、詳細な説明は、省略する。
The
遅延回路47には、切替信号が入力される。遅延回路47は、入力された切替信号の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングを所定時間遅らせる。この例では、切替信号の0が、第1制御モードに対応し、切替信号の1が、第2制御モードに対応する。この場合、遅延回路47は、切替信号の立ち下がりのタイミングを所定時間遅らせる。遅延回路47は、例えば、オフディレイ回路である。これにより、入力された切替信号の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングを所定時間遅らせることができる。
A switching signal is input to the
上記と反対に、切替信号の0を第2制御モードに対応させ、切替信号の1を第1制御モードに対応させた場合には、切替信号の立ち上がりのタイミングを所定時間遅らせてもよい。遅延回路47の構成は、入力された切替信号の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングを所定時間遅らせることが可能な任意の構成でよい。
Contrary to the above, when 0 of the switching signal corresponds to the second control mode and 1 of the switching signal corresponds to the first control mode, the rise timing of the switching signal may be delayed by a predetermined time. The configuration of the
スイッチ回路41、43には、遅延回路47に入力される前の切替信号が入力される。スイッチ回路42、44には、遅延回路47から出力された後の切替信号が入力される。従って、スイッチ回路42、44の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングは、スイッチ回路41、43の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングよりも所定時間遅れる。
Switching signals before being input to the
図4(a)~図4(e)は、実施形態に係る無効電力補償装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図4(a)は、切替信号の一例を表す。
図4(b)は、第1制御モード用の無効電流の指令値の一例を表す。
図4(c)は、第2制御モード用の無効電流の指令値の一例を表す。
図4(d)は、切替回路26から出力される無効電流の指令値の一例を表す。
図4(e)は、自励式変換器12(無効電力補償装置)から出力される出力電流ISVCの一例を表す。
4(a) to 4(e) are graphs schematically showing an example of the operation of the reactive power compensator according to the embodiment.
FIG. 4A shows an example of a switching signal.
FIG. 4B shows an example of the reactive current command value for the first control mode.
FIG. 4(c) shows an example of the reactive current command value for the second control mode.
FIG. 4D shows an example of the reactive current command value output from the switching
FIG. 4(e) represents an example of the output current I SVC output from the self-commutated converter 12 (var compensator).
図4では、第1制御モード用の無効電流の指令値が0puであり、第2制御モード用の無効電流の指令値が1puである状態において、制御装置14の第1制御モードと第2制御モードとを切り替えた際に、切替回路26から出力される無効電流の指令値の一例を表している。
In FIG. 4, in a state where the reactive current command value for the first control mode is 0 pu and the reactive current command value for the second control mode is 1 pu, the first control mode and the second control of the
切替信号によって第1制御モードが選択されている場合、スイッチ回路42は、第1制御モード用の有効電流の指令値を出力し、スイッチ回路44は、第1制御モード用の無効電流の指令値を出力する。従って、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合には、第1制御モード用の有効電流の指令値及び第1制御モード用の無効電流の指令値が、切替回路26から出力される(図4のタイミングt0)。これにより、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合には、検出結果に応じて電流指令値演算回路24で演算された有効電流の指令値及び無効電流の指令値に基づいて負荷系統102の電圧フリッカが抑制される。
When the first control mode is selected by the switching signal, the
また、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合、スイッチ回路41は、第1制御モード用の有効電流の指令値を出力し、スイッチ回路43は、第1制御モード用の無効電流の指令値を出力する。このため、切替信号によって第1制御モードが選択されている場合には、第1制御モード用の有効電流の指令値が、演算回路45に入力されるとともに、第1制御モード用の無効電流の指令値が、演算回路46に入力される。
Further, when the first control mode is selected by the switching signal, the
切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、スイッチ回路41の出力が、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、スイッチ回路43の出力が、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる。このため、切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、演算回路45の入力が、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、演算回路46の入力が、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる。
When the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the output of the
そして、切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、スイッチ回路42の出力が、第1制御モード用の有効電流の指令値から演算回路45によって演算された後の指令値に切り替わり、スイッチ回路44の出力が、第1制御モード用の無効電流の指令値から演算回路46によって演算された後の指令値に切り替わる。
When the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the output of the
従って、切替信号が第1制御モードから第2制御モードに切り替わると、演算回路45によって演算された後の第2制御モード用の有効電流の指令値、及び演算回路46によって演算された後の第2制御モード用の無効電流の指令値が、切替回路26から出力される(図4のタイミングt1)。
Therefore, when the switching signal switches from the first control mode to the second control mode, the command value of the active current for the second control mode after being calculated by the
これにより、制御装置14は、第1制御モードから第2制御モードへの切り替えにともなって、第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。以降、切替信号によって第2制御モードが選択されている場合には、入力された第2制御モード用の無効電流の指令値に応じた一定の無効電力が負荷系統102に出力される。
As a result, when the first control mode is switched to the second control mode, the
切替信号が第2制御モードから再び第1制御モードに切り替わると、スイッチ回路41の出力が、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、スイッチ回路43の出力が、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる(図4のタイミングt2)。このため、切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わると、演算回路45の入力が、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、演算回路46の入力が、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる。
When the switching signal switches from the second control mode to the first control mode again, the output of the
一方、遅延回路47の動作により、スイッチ回路42、44の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングは、スイッチ回路41、43の第2制御モードから第1制御モードへの切り替わりのタイミングよりも所定時間遅れる。従って、切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わったタイミングから所定時間の間は、演算回路45によって演算された後の第1制御モード用の有効電流の指令値、及び演算回路46によって演算された後の第1制御モード用の無効電流の指令値が、切替回路26から出力される(図4のタイミングt2~t3)。
On the other hand, due to the operation of the
これにより、制御装置14は、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えにともなって、第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。
As a result, when the second control mode is switched to the first control mode, the
切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わったタイミングから所定時間が経過すると、スイッチ回路42の出力が、演算回路45によって演算された後の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に切り替わり、スイッチ回路44の出力が、演算回路46によって演算された後の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に切り替わる(図4のタイミングt3)。
When a predetermined time elapses from the timing when the switching signal switches from the second control mode to the first control mode, the output of the
従って、切替信号が第2制御モードから第1制御モードに切り替わったタイミングから所定時間が経過した後には、演算回路45、46によって演算される前の第1制御モード用の有効電流の指令値及び第1制御モード用の無効電流の指令値が、直接的に切替回路26から出力される。
Therefore, after a predetermined time has passed since the switching signal switched from the second control mode to the first control mode, the active current command value for the first control mode before being calculated by the
このように、制御装置14は、第1制御モードにおいて、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われた指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御し、所定時間が経過した後は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われる前の指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御する。
In this way, in the first control mode, the
図5(a)~図5(e)は、無効電力補償装置の参考の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図5(a)~図5(e)の各グラフの表す信号の項目は、図4(a)~図4(e)の各グラフの表す信号の項目と同じである。
FIGS. 5(a) to 5(e) are graphs schematically showing an example of reference operation of the reactive power compensator.
The signal items represented by the graphs of FIGS. 5A to 5E are the same as the signal items represented by the graphs of FIGS. 4A to 4E.
図5(a)~図5(e)では、第1制御モードから第2制御モードに切り替わった際に、自励式変換器12の制御に用いられる指令値が、第1制御モード用の無効電流の指令値(例えば0pu)から第2制御モード用の無効電流の指令値(例えば1pu)に急峻に変化した例を模式的に表している(図5のタイミングt11)。
5(a) to 5(e), when the first control mode is switched to the second control mode, the command value used for controlling the self-commutated
このように、自励式変換器12の制御に用いられる指令値が急峻に変化すると、図5(e)に表したように、自励式変換器12の出力電流ISVCが指令値に追従しきれずに、オーバーシュートを起こしてしまい、制御装置14が自励式変換器12の動作を停止させる過電流検出レベルを超えてしまう可能性がある。すなわち、制御装置14が出力電流ISVCの過電流を検出し、自励式変換器12の動作を停止させてしまう可能性がある。
When the command value used to control the self-commutated
これに対して、本実施形態に係る無効電力補償装置10では、図4(d)のタイミングt1に表したように、制御装置14が、第1制御モードから第2制御モードへの切り替えにともなって、第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第1制御モード用の有効電流の指令値から第2制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第1制御モード用の無効電流の指令値から第2制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。
On the other hand, in the
このように、指令値の急峻な変化を抑制することにより、出力電流ISVCのオーバーシュートなどを抑制し、過電流の発生を抑制することができる。従って、過電流に起因する自励式変換器12の意図しない動作の停止を抑制することができる。
By suppressing abrupt changes in the command value in this manner, overshoot of the output current ISVC can be suppressed, and occurrence of overcurrent can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress unintended stoppage of operation of the self-commutated
また、本実施形態に係る無効電力補償装置10では、図4(d)のタイミングt2に表したように、制御装置14が、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えにともなって、第2制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値及び無効電流指令値に切り替える際に、第2制御モード用の有効電流の指令値から第1制御モード用の有効電流の指令値に漸次的に変化させるとともに、第2制御モード用の無効電流の指令値から第1制御モード用の無効電流の指令値に漸次的に変化させる。これにより、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えの際にも、指令値の急峻な変化を抑制することができる。従って、過電流に起因する自励式変換器12の意図しない動作の停止をより確実に抑制することができる。
Further, in the
さらに、本実施形態に係る無効電力補償装置10では、制御装置14が、第1制御モードにおいて、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われた指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御し、所定時間が経過した後は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われる前の指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御する。
Furthermore, in the
第2制御モードでは、例えば、上位のコントローラからの指令値の変更の指示などが無い限り、指令値は、実質的に一定である。従って、第2制御モードでは、演算回路45、46から出力された指令値を用いて自励式変換器12の動作の制御を行ったとしても、実質的な影響は小さい。
In the second control mode, for example, the command value is substantially constant unless there is an instruction to change the command value from a higher-level controller. Therefore, in the second control mode, even if the command values output from the
一方、第1制御モードでは、電気炉100の運転にともなう負荷系統102の電圧フリッカを抑制するため、電圧検出器110、112、及び電流検出器114の検出結果に基づいて、指令値が随時変化する。このため、第1制御モードにおいて、演算回路45、46から出力された指令値を用いて自励式変換器12の動作の制御を行うと、指令値を漸次的に変化させる演算が、制御の高速性に影響を与えてしまうことが懸念される。
On the other hand, in the first control mode, in order to suppress the voltage flicker of the
このため、制御装置14は、第1制御モードにおいて、第2制御モードから第1制御モードへの切り替えのタイミングから所定時間が経過するまでの間は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われた指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御し、所定時間が経過した後は、演算回路45、46によって漸次的に変化させる演算が行われる前の指令値を基に、自励式変換器12の動作を制御する。これにより、第1制御モードにおける制御の高速性の低下を抑制しつつ、過電流に起因する自励式変換器12の意図しない動作の停止を抑制することができる。
Therefore, in the first control mode, the
所定時間は、例えば、一次遅れの演算を行う演算回路45、46の時定数などに応じて設定すればよい。所定時間は、例えば、指令値が漸次的に変化する最長の時間以上に設定されることが好ましい。これにより、漸次的な変化の途中で演算前の指令値に切り替わってしまうことを抑制することができる。指令値が漸次的に変化する最長の時間とは、例えば、指令値が0puから1puまで漸次的に変化する時間である。また、所定時間は、例えば、指令値が漸次的に変化する最長の時間の2倍以下に設定されることが好ましい。これにより、指令値を漸次的に変化させる演算が、制御の高速性に影響を与えてしまうことを、より抑制することができる。
The predetermined time may be set according to, for example, the time constants of the
なお、上記実施形態では、切替回路26において指令値の伝達経路を切り替えることにより、各モードの切り替えに応じて指令値が漸次的に変化するようにしている。制御装置14の構成は、これに限ることなく、各モードの切り替えに応じて指令値を漸次的に変化させることが可能な任意の構成でよい。
In the above-described embodiment, the switching
上記実施形態では、負荷系統102に出力する出力電流ISVCに関連する指令値の一例として、自励式変換器12から負荷系統102に出力する有効電流の指令値及び無効電流の指令値を例示している。出力電流ISVCに関連する指令値は、これに限ることなく、例えば、自励式変換器12から負荷系統102に出力する有効電力の指令値や無効電力の指令値などでもよい。出力電流ISVCに関連する指令値は、例えば、自励式変換器12から負荷系統102に出力する電圧の指令値などでもよい。漸次的に変化させる指令値は、出力電流ISVCに関連する任意の指令値でよい。
In the above embodiment, the active current command value and the reactive current command value output from the self-commutated
図6(a)及び図6(b)は、実施形態に係る無効電力補償装置の動作の変形例を模式的に表すグラフである。
上記実施形態では、一次遅れの演算により、指令値を指数関数的に漸次的に変化させている。指令値の漸次的な変化は、指数関数的な変化に限ることなく、例えば、図6(a)に表したように、一次関数的な変化などでもよい。このような一次関数的な変化は、例えば、指令値の所定の変化率以上の変化を抑制する変化率リミッタなどで実現することができる。
6(a) and 6(b) are graphs schematically showing a modification of the operation of the reactive power compensator according to the embodiment.
In the above embodiment, the command value is exponentially and gradually changed by the first-order lag calculation. The gradual change in the command value is not limited to an exponential change, and may be, for example, a linear change as shown in FIG. 6(a). Such a linear function change can be realized, for example, by a change rate limiter that suppresses a change of the command value beyond a predetermined change rate.
また、指令値の漸次的な変化は、例えば、図6(b)に表したように、階段状の変化などでもよい。このような階段状変化は、例えば、単位時間当たりの所定値以上の指定値の変化を抑制するリミッタなどで実現することができる。 Also, the gradual change of the command value may be, for example, a step-like change as shown in FIG. 6(b). Such a stair-like change can be realized, for example, by a limiter or the like that suppresses a change in a specified value exceeding a predetermined value per unit time.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
2…電気炉システム、 10…無効電力補償装置、 12…自励式変換器、 14…制御装置、 20…同期検出回路、 22…dq変換回路、 24…電流指令値演算回路、 26…切替回路、 28…電流指令値演算回路、 30…逆dq変換回路、 32…制御回路、 41~44…スイッチ回路、 45…演算回路、 46…演算回路、 47…遅延回路、 100…電気炉、 102…負荷系統、 104…変圧器、 106…受電系統、 108…電力系統、 110…電圧検出器、 112…電圧検出器、 114…電流検出器、 116…電流検出器、 118…高調波フィルタ
2
Claims (4)
前記自励式変換器から前記負荷系統に出力する出力電流に関連する指令値に従って前記自励式変換器の動作を制御する制御装置であって、前記電気炉の運転にともなう前記負荷系統の電圧フリッカを抑制するように前記自励式変換器の動作を制御する第1制御モードと、前記負荷系統に対して一定の無効電力を出力するように前記自励式変換器の動作を制御する第2制御モードと、を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第1制御モードから前記第2制御モードへの切り替えにともなって、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に切り替える際に、前記第1制御モード用の前記指令値から前記第2制御モード用の前記指令値に漸次的に変化させる無効電力補償装置。 a self-commutated converter connected to a load system to which an electric furnace is connected and outputting reactive power to the load system to suppress fluctuations in the voltage of the load system caused by the operation of the electric furnace;
A control device for controlling the operation of the self-commutated converter in accordance with a command value related to the output current output from the self-commutated converter to the load system, wherein the voltage flicker of the load system caused by the operation of the electric furnace is reduced. a first control mode for controlling the operation of the self-commutated converter so as to suppress and a second control mode for controlling the operation of the self-commutated converter so as to output constant reactive power to the load system; a controller having
with
When the control device switches from the command value for the first control mode to the command value for the second control mode with switching from the first control mode to the second control mode, the A reactive power compensator for gradually changing the command value for the first control mode to the command value for the second control mode.
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017118782A (en) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric power conversion device |
JP2018007298A (en) | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device and control method therefor |
JP2018082530A (en) | 2016-11-15 | 2018-05-24 | 株式会社日立製作所 | Voltage fluctuation compensation device and operating method for power transmission/distribution system |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08163781A (en) * | 1994-12-01 | 1996-06-21 | Toshiba Fa Syst Eng Kk | Self-exciting reactive voltage compensator |
-
2020
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017118782A (en) | 2015-12-25 | 2017-06-29 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Electric power conversion device |
JP2018007298A (en) | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Power conversion device and control method therefor |
JP2018082530A (en) | 2016-11-15 | 2018-05-24 | 株式会社日立製作所 | Voltage fluctuation compensation device and operating method for power transmission/distribution system |
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