JPH0130163B2 - - Google Patents
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- JPH0130163B2 JPH0130163B2 JP59001829A JP182984A JPH0130163B2 JP H0130163 B2 JPH0130163 B2 JP H0130163B2 JP 59001829 A JP59001829 A JP 59001829A JP 182984 A JP182984 A JP 182984A JP H0130163 B2 JPH0130163 B2 JP H0130163B2
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003079 width control Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は受電設備等の電力系統あるいはサイリ
スタ等の半導体素子から構成される電力変換装置
に設置して、その無効電力と高調波電力を検出・
補償して、電力系統あるいは電力変換器システム
全体の力率改善および高調波低減化をはかる電力
補償装置に関する。 〔従来技術と問題点〕 最近サイリスタ等のスイツチング素子を用いた
電力変換装置が各方面において多用されるように
なり、これ等電力変換装置により発生する高調波
の影響および力率低下による受電設備容量の増大
などが問題となつてきている。これらの問題を解
決するために、従来進相コンデンサおよびリアク
トルとスイツチング素子とを組合せた無効電力補
償装置や高調波低減用フイルタが使用されてい
る。また最近、自己消孤形サイリスタの大容量化
と信頼性の向上により、自励変換装置を用いた無
効電力補償装置が開発されてきつつあるが、これ
等の無効電力補償装置は進相電力の調整が目的で
定常時の無効電力、いわゆる基本波成分の無効電
力の補償にしか適用できず、多くの電力変換装置
から通常発生している高調波電力に対しては補償
を行うことができず、またこれらの方式では、無
効電力を、その定義上、半サイクル又は１サイク
ルの平均値で検出し、この検出値によつて次のサ
イクルでの補償電流を制御していた。このよう
に、検出値や補償電流指令値が瞬時値でないため
補償制御に遅れを生じ、所謂“瞬時補償制御”が
できなかつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、かかる従来の装置の欠点を除
去し、無効電力の基本波電流成分及び有効・無効
電力の高調波電流成分を瞬時々々に検出して演算
処理することにより、補償電流成分を求め、電源
系統に補償電流を供給して、１台の装置で無効電
力の瞬時補償と高調波の低減を同時に図ることが
できる電力補償装置を提供することである。 〔発明の概要〕 本発明の電力補償装置は電源系統および負荷設
備間の系統ラインに設けられ、３相の電圧、電流
の瞬時値から負荷の無効電力と高調波電力を瞬時
値の形で検出して、該無効電力と高調波電力を補
償するための瞬時補償電流を算出し、これを補償
することにより、良好な電力を電源系統より受電
することができると云う事実を基として成したも
のである。 本発明の制御装置は、３相交流負荷の各相の電
圧および電流の瞬時値を２相の電圧および電流に
夫々変換する３相／２相変換回路と、該３相／２
相変換回路の出力から負荷の瞬時虚電力と瞬時実
電力を算出する電力演算回路と、前記３相／２相
変換回路および電力演算回路の出力から瞬時無効
電力と高調波有効電力を補償するための補償電流
指令値を算出する補償電流演算回路と、該補償電
流指令値を２相／３相変換する２相／３相変換回
路と、該補償電流演算回路の出力に基づいた電流
を作成する３相瞬時値制御のパルス幅制御を行う
電力変換器を具えることを特徴とする。 〔実施例〕 先ず最初に、本発明による電力補償の原理を説
明する。 第１図は、本発明の電力補償装置の制御原理の
概念図を示すもので、図中３１は、高調波を含む
無効電力を補償すべき系統の３相電源を示し、こ
れを系統ライン３２を経て負荷設備３４に接続す
る。この系統ライン３２のラインインピーダンス
３３は系統の配線インピーダンスおよび電源内に
設置された変圧器のもれインダクタンスで構成さ
れ、負荷側に不必要な無効電力や高調波成分があ
れば、電源電圧の変動や波形歪みの原因となる。
系統電源３１に接続される負荷設備３４は一般に
サイリスタより成る電力変換設備の如く無効電力
や高調波成分を発生して電源系統に好ましくない
影響を与えている。この系統電源３１と負荷設備
３４との間に本発明の電力補償装置の電力変換器
４０を設け、系統ライン３２より負荷設備側の電
圧および電流の瞬時値を夫々検出して、これに基
づく無効電力や高調波電力を打消すような補償電
流を系統電源３１に供給する。以下に補償原理を
詳細に解析する。 先ず零相を含まない三相回路の瞬時虚電力を三
相／二相変換したαβ軸上の瞬時電圧、瞬時電流
ベクトルを用いて定義する。 いま、零相を含まない三相瞬時電圧をea・eb・
ec、瞬時電流をia・ib・icとすれば、次式により
αβ相へ変換する。 および この電圧e〓，e〓と電流i〓，i〓は、第２図に示すよ
うにαβ軸上の直交した瞬時ベクトルとして取り
扱うことができる。これらの合成ベクトルｅとｉ
は回転瞬時ベクトルであり、次式で表される。 ｅ＝e〓＋e〓 ……(3) ｉ＝i〓＋i〓 ……(4) 瞬時電力ｐはαβ座標上ではe〓とi〓及びe〓とi〓の
スカラー積の和として次式で表わされる。 ｐ＝e〓・i〓＋e〓・i〓＝e〓i〓 ＋e〓i〓 ……(5) ここで、新しい電気量の概念である三相回路の
瞬時虚電力ベクトルｑをe〓とi〓及びe〓とi〓のベクト
ル積の和として(6)式で定義する。即ち、 ｑ＝e〓×i〓＋e〓×i〓 ……(6) ｑの正方向を第２図のαβ平面に垂直な図示の
方向とすると、瞬時虚電力ベクトルｑの大きさ、
すなわち瞬時虚電力ｑは ｑ＝e〓i〓−e〓i〓 ……(7) となる。(5)式と(6)式をまとめると、次式が得られ
る。 従つて、i〓とi〓を一義的に決定できる。 更に、瞬時電流i〓，i〓を瞬時実電力ｐと瞬時虚
電力ｑの成分に分離すると、 但し、 を得る。(10)式の第１項が瞬時実電力による成分で
あり、第２項が瞬時虚電力による成分である。 ここで、瞬時実電力ｐと瞬時虚電力ｑについて
簡単に説明すると、瞬時実電力ｐは同相の瞬時電
圧と瞬時電流の積であるからエネルギー（電力）
としての実態のあるもので、αβ平面上で把握さ
れる大きさのみをもつ電気量である。これに対し
てαβ平面に垂直なｑは、電気的なエネルギーと
しての実態のない虚なるものであるから、瞬時虚
電力と名付けた。 次に、第３図は電力補償装置の原理図である。
図中のps，qsは電源側の瞬時実電力、瞬時虚電力
であり、pL，qLは負荷側の瞬時実電力、瞬時虚電
力である。ここで、補償装置の瞬時実電力と瞬時
虚電力をpc，qcとすると次式が成立する。 第３図より明らかなように （pc＝ps−pL），（qc＝qs−qL）の関係から二相の
補償電流ic〓，ic〓は(9)式を利用して次式となる。 上記式(12)，（13）でqs＝０の場合には、電源電
流は力率１の正弦波であることを意味する。今、
電源として、平衡三相正弦波電圧を仮定し、瞬時
実電力pLの直流分（基本波による成分）をL、
交流分（高調波による成分）をp〓Lとし、瞬時虚電
力qLの直流分（基本波による成分）をq〓L、交流分
（高調波による成分）をLとすると、 となる。又、負荷側のα相瞬時電流iL〓は(10)式か
ら、次式となる。
スタ等の半導体素子から構成される電力変換装置
に設置して、その無効電力と高調波電力を検出・
補償して、電力系統あるいは電力変換器システム
全体の力率改善および高調波低減化をはかる電力
補償装置に関する。 〔従来技術と問題点〕 最近サイリスタ等のスイツチング素子を用いた
電力変換装置が各方面において多用されるように
なり、これ等電力変換装置により発生する高調波
の影響および力率低下による受電設備容量の増大
などが問題となつてきている。これらの問題を解
決するために、従来進相コンデンサおよびリアク
トルとスイツチング素子とを組合せた無効電力補
償装置や高調波低減用フイルタが使用されてい
る。また最近、自己消孤形サイリスタの大容量化
と信頼性の向上により、自励変換装置を用いた無
効電力補償装置が開発されてきつつあるが、これ
等の無効電力補償装置は進相電力の調整が目的で
定常時の無効電力、いわゆる基本波成分の無効電
力の補償にしか適用できず、多くの電力変換装置
から通常発生している高調波電力に対しては補償
を行うことができず、またこれらの方式では、無
効電力を、その定義上、半サイクル又は１サイク
ルの平均値で検出し、この検出値によつて次のサ
イクルでの補償電流を制御していた。このよう
に、検出値や補償電流指令値が瞬時値でないため
補償制御に遅れを生じ、所謂“瞬時補償制御”が
できなかつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、かかる従来の装置の欠点を除
去し、無効電力の基本波電流成分及び有効・無効
電力の高調波電流成分を瞬時々々に検出して演算
処理することにより、補償電流成分を求め、電源
系統に補償電流を供給して、１台の装置で無効電
力の瞬時補償と高調波の低減を同時に図ることが
できる電力補償装置を提供することである。 〔発明の概要〕 本発明の電力補償装置は電源系統および負荷設
備間の系統ラインに設けられ、３相の電圧、電流
の瞬時値から負荷の無効電力と高調波電力を瞬時
値の形で検出して、該無効電力と高調波電力を補
償するための瞬時補償電流を算出し、これを補償
することにより、良好な電力を電源系統より受電
することができると云う事実を基として成したも
のである。 本発明の制御装置は、３相交流負荷の各相の電
圧および電流の瞬時値を２相の電圧および電流に
夫々変換する３相／２相変換回路と、該３相／２
相変換回路の出力から負荷の瞬時虚電力と瞬時実
電力を算出する電力演算回路と、前記３相／２相
変換回路および電力演算回路の出力から瞬時無効
電力と高調波有効電力を補償するための補償電流
指令値を算出する補償電流演算回路と、該補償電
流指令値を２相／３相変換する２相／３相変換回
路と、該補償電流演算回路の出力に基づいた電流
を作成する３相瞬時値制御のパルス幅制御を行う
電力変換器を具えることを特徴とする。 〔実施例〕 先ず最初に、本発明による電力補償の原理を説
明する。 第１図は、本発明の電力補償装置の制御原理の
概念図を示すもので、図中３１は、高調波を含む
無効電力を補償すべき系統の３相電源を示し、こ
れを系統ライン３２を経て負荷設備３４に接続す
る。この系統ライン３２のラインインピーダンス
３３は系統の配線インピーダンスおよび電源内に
設置された変圧器のもれインダクタンスで構成さ
れ、負荷側に不必要な無効電力や高調波成分があ
れば、電源電圧の変動や波形歪みの原因となる。
系統電源３１に接続される負荷設備３４は一般に
サイリスタより成る電力変換設備の如く無効電力
や高調波成分を発生して電源系統に好ましくない
影響を与えている。この系統電源３１と負荷設備
３４との間に本発明の電力補償装置の電力変換器
４０を設け、系統ライン３２より負荷設備側の電
圧および電流の瞬時値を夫々検出して、これに基
づく無効電力や高調波電力を打消すような補償電
流を系統電源３１に供給する。以下に補償原理を
詳細に解析する。 先ず零相を含まない三相回路の瞬時虚電力を三
相／二相変換したαβ軸上の瞬時電圧、瞬時電流
ベクトルを用いて定義する。 いま、零相を含まない三相瞬時電圧をea・eb・
ec、瞬時電流をia・ib・icとすれば、次式により
αβ相へ変換する。 および この電圧e〓，e〓と電流i〓，i〓は、第２図に示すよ
うにαβ軸上の直交した瞬時ベクトルとして取り
扱うことができる。これらの合成ベクトルｅとｉ
は回転瞬時ベクトルであり、次式で表される。 ｅ＝e〓＋e〓 ……(3) ｉ＝i〓＋i〓 ……(4) 瞬時電力ｐはαβ座標上ではe〓とi〓及びe〓とi〓の
スカラー積の和として次式で表わされる。 ｐ＝e〓・i〓＋e〓・i〓＝e〓i〓 ＋e〓i〓 ……(5) ここで、新しい電気量の概念である三相回路の
瞬時虚電力ベクトルｑをe〓とi〓及びe〓とi〓のベクト
ル積の和として(6)式で定義する。即ち、 ｑ＝e〓×i〓＋e〓×i〓 ……(6) ｑの正方向を第２図のαβ平面に垂直な図示の
方向とすると、瞬時虚電力ベクトルｑの大きさ、
すなわち瞬時虚電力ｑは ｑ＝e〓i〓−e〓i〓 ……(7) となる。(5)式と(6)式をまとめると、次式が得られ
る。 従つて、i〓とi〓を一義的に決定できる。 更に、瞬時電流i〓，i〓を瞬時実電力ｐと瞬時虚
電力ｑの成分に分離すると、 但し、 を得る。(10)式の第１項が瞬時実電力による成分で
あり、第２項が瞬時虚電力による成分である。 ここで、瞬時実電力ｐと瞬時虚電力ｑについて
簡単に説明すると、瞬時実電力ｐは同相の瞬時電
圧と瞬時電流の積であるからエネルギー（電力）
としての実態のあるもので、αβ平面上で把握さ
れる大きさのみをもつ電気量である。これに対し
てαβ平面に垂直なｑは、電気的なエネルギーと
しての実態のない虚なるものであるから、瞬時虚
電力と名付けた。 次に、第３図は電力補償装置の原理図である。
図中のps，qsは電源側の瞬時実電力、瞬時虚電力
であり、pL，qLは負荷側の瞬時実電力、瞬時虚電
力である。ここで、補償装置の瞬時実電力と瞬時
虚電力をpc，qcとすると次式が成立する。 第３図より明らかなように （pc＝ps−pL），（qc＝qs−qL）の関係から二相の
補償電流ic〓，ic〓は(9)式を利用して次式となる。 上記式(12)，（13）でqs＝０の場合には、電源電
流は力率１の正弦波であることを意味する。今、
電源として、平衡三相正弦波電圧を仮定し、瞬時
実電力pLの直流分（基本波による成分）をL、
交流分（高調波による成分）をp〓Lとし、瞬時虚電
力qLの直流分（基本波による成分）をq〓L、交流分
（高調波による成分）をLとすると、 となる。又、負荷側のα相瞬時電流iL〓は(10)式か
ら、次式となる。
【表】
〓
Claims (1)
- １ ３相交流負荷の各相の電圧および電流の瞬時
値をそれぞれ２相の電圧および電流に変換する２
組の３相／２相変換回路と、該３相／２相変換回
路出力の同相成分の電圧と電流の積を演算する２
組の第１の掛算器、該２組の第１の掛算器出力の
和をとる第１の加算器をそれぞれ備え、該第１の
加算器により負荷の瞬時実電力を演算し、かつ第
１の加算器出力に高域通過形フイルタを介して補
償対象の実電力の高調波電力を算出するととも
に、前記３相／２相変換回路出力の異なる相間の
電圧と電流の積を演算する２組の第２の掛算器、
該２組の第２の掛算器出力の一方を符号変換器を
介して掛算器出力間の和をとる第２の加算器をそ
れぞれ備え、該第２の加算器により負荷の瞬時虚
電力を演算する電力演算回路と、前記３相／２相
変換回路出力の各相の電圧の自乗積を演算する２
組の第３の掛算器、該２組の第３の掛算器出力間
の和をとる第３の加算器、該第３の加算器の出力
と前記３相／２相変換回路出力の各相の電圧の比
をとる２組の割算器、該２組の割算器出力と前記
電力演算回路の二出力との積を各各演算する４組
の第４の掛算器をそれぞれ備え、該第４の掛算器
により２相各相の高調波実電力補償成分の電流と
虚電力補償成分の４成分の補償電流成分を演算
し、かつそれぞれ同相成分の和を演算する２組の
加算器を介して２相変換された各相の補償電流指
令を演算出力する補償電流演算回路と、該補償電
流演算回路出力信号の補償電流を３相電流に変換
する２相／３相変換回路と、該２相／３相変換回
路の出力を電流指令値として制御され、かつ３相
電源と負荷との間に出力端が接続される電力変換
器から構成されることを特徴とする電力補償装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001829A JPS60148341A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59001829A JPS60148341A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 電力補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60148341A JPS60148341A (ja) | 1985-08-05 |
| JPH0130163B2 true JPH0130163B2 (ja) | 1989-06-16 |
Family
ID=11512449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59001829A Granted JPS60148341A (ja) | 1984-01-11 | 1984-01-11 | 電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60148341A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0654454B2 (ja) * | 1986-05-21 | 1994-07-20 | 東洋電機製造株式会社 | レオナ−ド装置 |
| JP5545048B2 (ja) * | 2010-06-08 | 2014-07-09 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置の制御装置 |
-
1984
- 1984-01-11 JP JP59001829A patent/JPS60148341A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60148341A (ja) | 1985-08-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |