JPH01186119A - 無効電力補償システムにおけるアクティブフィルタの制御方式 - Google Patents

無効電力補償システムにおけるアクティブフィルタの制御方式

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JPH01186119A
JPH01186119A JP63007601A JP760188A JPH01186119A JP H01186119 A JPH01186119 A JP H01186119A JP 63007601 A JP63007601 A JP 63007601A JP 760188 A JP760188 A JP 760188A JP H01186119 A JPH01186119 A JP H01186119A
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Shigeo Konishi
茂雄 小西
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E40/20Active power filtering [APF]

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、変動負荷が接続された電力系統、例えばア
ーク炉、溶接線、製鉄圧延設備等のような急峻な電力変
動を伴う負荷によって系統に引き起される電圧変a(フ
リッカ)を抑制するための無効電力補償システムに係り
、特にこの無効電力補償システムによる無効電力の変動
成分および高調波成分の補償をより有効かつ確実に行う
ために設けたアクティブフィルタの制御方式に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の無効電力補償システムにおいて、リアク
トルとサイリスタとを直列に接続しサイリスタの点弧角
を調整して交流電力系統の遅相無効電力を調整するよう
構成したサイリスタ位相制御リアクトル(TCP)形無
動電力補償装置(以下、TCR形補償装置という)が広
く使用されている。第2図は、前述した従来のTCR形
補r!i装置を使用して、変動負荷と接続される電力系
統の無効電力補償を行うための制御回路を示すものであ
る。
すなわち、第2図において、参照符号10は交流電源、
12は電力系統を示し、この電力系統12には、変動負
荷14、TCRC補形装置16.1n調波フイルタ18
がそれぞれ接続されている。なお、高調波フィルタ18
は、一般的には複数のフィルタ群で構成され、またこの
高調波フィルタに代えて進相コンデンサを設けることも
可能である。しかるに、前記TCR形補償装置16には
制御回路20が設けられ、この制御回路20は、変流7
A22によって検出される変動負荷14の電流と変成器
24によって検出される系統電圧とをそれぞれ入力して
変動負荷14の発生ずる無効電力を検出し、この無効電
力を補償するようにOar記TCR形補償装置16を制
御し、これにより系統電圧の変動を抑制している。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前述した従来の制御回路において、変動
負荷が例えばアーク炉のような場合、負荷電流の波形に
大きな波形歪や高調波成分を含有するため、無効電力の
検出値に誤差を生じ、この結果TCR形補償装置によっ
て電力系統の無効電力を完全に補償することができなく
なる難点がある。
また、TCR形補償装置の補償電流は断続波形であるた
め、このTCR形補償装置は高調波の発生源でもあり、
これにより電力系統に並列接続された高調波フィルタ(
または進相コンデンサ)の高調波に対づる補a貴務を増
大させたり、あるいはTCR形補償装置および変動負荷
の発生する高調波が、同一系統の別の場所に設置された
コンデンサに高調波障害を与える等の問題点を有する。
さらに、高調波フィルタは、大きく不規則に変動する高
調波成分を吸収する際に電力の動揺を引き起こし、TC
R形補償装置の電圧変動抑制性能を低下させるという問
題も生じる。
そこで、本発明の目的は、変動負荷を有する電力系統に
おいて、小容量のアクアイブフィルタを[11すること
により、TCR形補償装置の補tEijt差によって系
統に残留ツる無効電力の変動成分を補償して電圧変動を
完全に抑制すると共に、負荷とTCR形補償装置の発生
する高調波も補償して同一の系統に対する高調波障告”
等を有効に低減することができる無効電力補償システム
におけるアクティブフィルタの制御方式を提供するにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る無効電力補償システムにおけるアクティブ
フィルタの制御方式は、変動負荷を有する電力系統にサ
イリスタ位相制御リアクトル形無効電力補償装置を接続
し、負荷の発生する無効電力を補償して系統の電圧変動
を抑制するよう構成した無効電力補償システムにおいて
、前記電力系統にアクティブフィルタを併設し、前記負
荷と前記無効電力補償装置の出力から合成電流波形を演
算すると共に無効電力を検出し、前記無効電力の平均値
と系統゛電圧に同期した基準正弦波形とから非脈動成分
の無効電流波形を演算し、前記負荷の有効電力を検出し
てその値と系統電圧に同期した基準正弦波形とから有効
電流波形を演算し、前記負荷と無効電力補償装置の合成
電流波形から前記無効電流波形と有効電流波形とを差引
いて得られる波形を前記アクティブフィルタに対する指
令値とすることを特徴とする。
前記のアクティブフィルタの制御方式において、負荷電
流と無効電力補償装置の補償電流とをそれぞれ加算器に
より加算合成電流波形を演算することができる。
また、合成電流波形と系統電圧とから無効電力を検出し
、この無効電力の平均値を算出してこの値と系統電圧に
同期し90°位相の遅れた基準正弦波形sin  (ω
t−π/2)どを掛算して無効電流波形を演算すること
ができる。
さらに、負荷電流と系統電圧とから負荷の有効電力を検
出し、この検出値と系統電圧に同期し同相の基準正弦波
形sinωtとを掛算して有効電流波形を部具すること
ができる。
なお、アクデイプフィルタの直流電圧を設定電圧と比較
し、得られた偏差信号を負荷の有効電力検出値に加算し
、前記アクティブフィルタの直流電圧を一定値に制御す
ることができる。
〔作用〕
本発明に係る無効電力補償システムにおけるアクティブ
フィルタの制御方式によれば、負荷と無効電力補償装置
の発生する合成された無効電力と、負荷の有効電力を検
出し、前記無効電力の平均値と系統電圧に同期した基準
正弦波形とから非変動成分の無効電流波形を演算し、ま
た前記有効電力値と系統電圧に同期した基準正弦波形と
から有効電流波形を演算し、これら無効電流波形と有効
電流波形とを前記負荷と無効電力補償装置の合成電流波
形から差引くことによって、無効電力補償装置の補償誤
差によって生じる無効電力の変動成分に相当する無効電
流波形および負荷と無効電力補償装置の発生ずる高調波
成分の波形の合成波形とすることができ、この波形を電
力系統に併設したアクティブフィルタに対する指令値と
することにより、それぞれ前記無効電力の変動成分およ
び高調波成分を補償することができ、完全な電圧変動補
償と高調波障害の防止とを達成することができる。
〔実施例〕
次に、本発明に係る無効電力補償システムにおけるアク
ティブフィルタの制御方式の実施例につき、添付図面を
参照しながら以下詳細に説明する。
第1図は、本発明のアクティブフィルタの制御方式の一
実施例を示すTCRC補形装置を使用した変動負荷を有
する電力系統の無効電力補償システム系統図である。な
お、説明の便宜上第2図に示す従来のシステム構成と同
一の構成部分については同一の参照符号を付して説明す
る。第1図に示す本実施例回路は、従来と同様に変動負
荷14を接続した電力系統12に対し、TCRC補形装
置16および高調波フィルタ18をそれぞれ接続したも
のにおいて、前記電力系統12に能動素子と受動素子と
を組合ヒて構成したアクティブフィルタ30並びにこの
アクティブフィルタ30を制御する制御装置32を設け
たことを特徴とするものである。
しかるに前記アクティブフィルタ30の制御装置32を
制御動作させるため、本実施例回路は次のように構成さ
れる。まず、TCRC補形装置16に対し出力される補
償電流を検出するための変流器26を設け、この補償電
流値乙  と変動負荷14に対して設けたCR 変流322によって検出される負荷電流値乙、とを加算
器34に入力してこれらの電流加算値(t +4)を演
算する。また、L   TCR 無効電力検出器36を設け、この検出器36に前記電流
加算値(j+j)と変成器 L   TCR 28によって検出される系統電圧とを入力して変動負荷
14とTCRC補形装置16の発生する無効電力Qを演
算する。ざらに、有効電力検出器38を設け、この検出
器38に前記負荷電流値と1と前記系統電圧とを入力し
て変動負荷14の有効電力Pを演算する。なお、前記変
成器28で検出される系統電圧に基づいて、それぞれ系
統電圧と同期し、90’位相の遅れた基準正弦波形si
n  (ω1−π/2)および系統電圧と同相の基準正
弦波形sinωtを出力する基準正弦波発生器40を設
ける。
次いで、前記無効電力検出器36で演算により検出され
た無効電力Qは、フィルタ42を介してその平均値互を
取出し、この無効電力平均値ひと前記基準正弦波発生器
40で得られる11正弦波形sin  (ωt−π/2
)とを掛算器44に入力して、変動負荷14とTCR形
補償装釘16の発生する無効電力の平均値(非変動成分
)に相当する無効電流波形4Qを演算出力する。また、
前記有効電力検出器38で演算により検出された有効電
力Pは、前記基準正弦波発生器40で得られる基準正弦
波形sinωtと共に掛算器46に入力して、変動負荷
の有効電力に相当する有効電力波形t、を演算出力する
このようにして得られた電流加算flet (L L+
t  )、無効電流波形4Mおよび有効電CR 流波形乙、は、それぞれ加減算器48に入力して、前記
電流加算値(g+4)から L   TCR それぞれ無効電流波形17)および有効電流波形と、を
引算することにより、アクティブフ、  * イルタ30に対する指令値乙  (被補償電原波形)を
得るように措成される。なお、第1図において、アクデ
イプフィルタ30から直流電圧■、を取出し、この直流
電圧■、を加減算器50に入力して、所要の直流電圧設
* 定値■  との偏差を演算し、この偏差値を調節器52
を介して前記有効電力検出器38の出力ラインに加算器
54を設けて供給することにより、アクティブフィルタ
30の直流電圧V、が一定になるように有効電力の補正
を行う回路が設けられている。
前述したように、アクティブフィルタ、30、  * の指令値乙  を演算することにより、無効電力の変動
成分と高調波成分を同時にアクティブフィルタ30によ
って補償することができる。すなわち、負荷電流t と
t  形補L   TCR 償装置の補償電流乙  の加算値(乙、+CR 乙  )を次式で表わす。
TCR (lL+乙TCR) = 4 p + L ?y+ 4
八〇    11十と 但し、 乙、:負荷の有効電力に相当する電流成分乙百:負荷と
TCR形補償装置の無効電力の平均値に相当する電流成
分 t  :負荷とTCR形補償装置の無効電△Q 力の変動分に相当する電流成分 tll:負荷とTCR形補111装置の高調波電流成分 そこで、アクティブフィルタ30に対する、 * すなわら、この指令値Cの内容は、 TCRC補形装置16の制!lIl誤差によって生しる
無効電力の変動分に対する補償と、負荷14とT CR
C補形装置16が発生ずる高調波に対する補償とを対象
とするものである。
、 * 従って、この指令値乙  によって制御装置32を介し
てアクティブフィルタ30が所要の補tB電流を出力す
ることにより、前記無効電力の変動分の補償並びに高調
波の補償を達成することができる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかなように、本発明によれば、
TCR形補償装置を使用した変動負荷を有する電力系統
において、TCR形補償装置の補償誤差によって系統に
残留する無効電力変動をアクティブフィルタにより容易
に補償することができ、これにより電圧変動抑制性能を
大幅に向上することができる。
また、負荷とTCR形補償装置の発生する高調波につい
ても、アクティブフィルタで容易に補償することができ
、これにより同一系統の他の場所に設置されたコンデン
サへの高調波障害を防止できると共に、系統に並列接続
される高調波フィルタや進相コンデンサの高調波責務を
低減することができる。さらに、本発明においては、系
統における無効電力の変動成分を補償するようにしてい
るため、アクティブフィルタの必要な装置容量は最小限
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るアクティブフィルタの制御方式の
一実施例を示す変動負荷を有する電力系統の無効電力補
償システムの制御系統図、第2図は従来の変動負荷を右
する°電力系統に対する無効電力補償システムの制御系
統図である。 10・・・交流電源    12・・・電ツノ系統14
・・・変動負荷    16・・・TCRC補形装置1
8・・・is;a波フィルタ 20・・・制御回路22
・・・変流器     24・・・変成器26・・・変
流器     28・・・変成器30・・・アクティブ
フィルタ 32・・・制御装置    34・・・加算器36・・
・無効電力検出器 38・・・有効電力検出器40・・
・基準正弦波発生器 42・・・フィルタ    44・・・掛算器46・・
・掛算器     48・・・加減算器50・・・加減
n器    52・・・調節器54・・・加算器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)変動負荷を有する電力系統にサイリスタ位相制御
    リアクトル形無効電力補償装置を接続し、負荷の発生す
    る無効電力を補償して系統の電圧変動を抑制するよう構
    成した無効電力補償システムにおいて、前記電力系統に
    アクティブフィルタを併設し、前記負荷と前記無効電力
    補償装置の出力から合成電流波形を演算すると共に無効
    電力を検出し、前記無効電力の平均値と系統電圧に同期
    した基準正弦波形とから非脈動成分の無効電流波形を演
    算し、前記負荷の有効電力を検出してその値と系統電圧
    に同期した基準正弦波形とから有効電流波形を演算し、
    前記負荷と無効電力補償装置の合成電流波形から前記無
    効電流波形と有効電流波形とを差引いて得られる波形を
    前記アクティブフィルタに対する指令値とすることを特
    徴とするアクティブフィルタの制御方式。
  2. (2)負荷電流と無効電力補償装置の補償電流とをそれ
    ぞれ加算器により加算合成電流波形を演算してなる請求
    項1記載のアクティブフィルタの制御方式。
  3. (3)合成電流波形と系統電圧とから無効電力を検出し
    、この無効電力の平均値を算出してこの値と系統電圧に
    同期し90°位相の遅れた基準正弦波形sin(ωt−
    π/2)とを掛算して無効電流波形を演算してなる請求
    項1記載のアクティブフィルタの制御方式。
  4. (4)負荷電流と系統電圧とから負荷の有効電力を検出
    し、この検出値と系統電圧に同期し同相の基準正弦波形
    sinωtとを掛算して有効電流波形を演算してなる請
    求項1記載のアクティブフィルタの制御方式。
  5. (5)アクティブフィルタの直流電圧を設定電圧と比較
    し、得られた偏差信号を負荷の有効電力検出値に加算し
    、前記アクティブフィルタの直流電圧を一定値に制御し
    てなる請求項1または請求項4記載のアクティブフィル
    タの制御方式。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03103031A (ja) * 1989-09-16 1991-04-30 Meidensha Corp 電力用アクティブフィルタ
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AU2010212454B2 (en) * 2009-08-21 2014-05-22 Vestas Wind Systems A/S System and method for monitoring power filters and detecting power filter failure in a wind turbine electrical generator

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