JPH03157711A - 逆相電流補償装置 - Google Patents

逆相電流補償装置

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JPH03157711A
JPH03157711A JP29846689A JP29846689A JPH03157711A JP H03157711 A JPH03157711 A JP H03157711A JP 29846689 A JP29846689 A JP 29846689A JP 29846689 A JP29846689 A JP 29846689A JP H03157711 A JPH03157711 A JP H03157711A
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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〕 本発明は、逆相電流補償装置に係り、特に負荷の変化に
より変動する逆相電流に応じて自動的に逆相電流を補償
し、同期機に流入する逆相電流を小さくする逆相電流補
償装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、この種の装置としては、発電機出力端の各線間に
進相負荷を接続し、また各線間にリアクトルとこのリア
クトルに流れる電流の制御できる電気弁との直列回路を
接続し1発電機出力端における各線間電圧の平均値と線
間電圧との偏差に応じて前記電気弁の導通を各線間ごと
に個別に決定するようにしたものが知られている。
すなわち、遅相および進相の並列回路からなる3組の負
荷を備えるようにし、各線間電圧の平均値と線間電圧の
偏差に応じて、遅相負荷の電流を制御することにより、
各相負荷の微少なアンバランスを吸収し、同期機に逆相
電流が流入するのを防止するようにしたものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上述した技術は1列車負荷のように特定の相の
単相負荷の人、切に対する条件、および列車負荷の制動
方式としての回生制動等を考慮されたものではなかった
すなわち、進相負荷と遅相負荷とを並列接続させ、各負
荷電流を個別に制御できる装置を3組必要とするため、
装置が大型化し、高価なものになるとともに、進相およ
び遅相の負荷電流の制御方式として現実の列車の運転状
況を考慮したものとはなっていなかった。
それ故、本発明は、三相変圧器の2次側に単相負荷が接
続され、かつ該三相変圧器の2次側が回生制動となるよ
うな負荷が接続されるような条件に対しても、発電機の
逆相電流をなくすようにできる逆相電流補償装置を提供
するにある。
〔課題を解決するための手段〕
このような目的を達成するために、本発明は、同期機の
3端子が、3相回線を介してスコツト結線変圧器に接続
され、該スコツト結線変圧器のT座1M座にそれぞれ負
荷が接続され、前記3相回線間に逆相電流補償装置が設
けられたものにおいて、前記逆相電流補償装置は、進相
および遅相の並列回路からなる負荷を2組、各々異なる
線間に接続し、電圧または電流の不平衡分を検出し、こ
の検出信号により前記2組の進相または遅相負荷の電流
を個別に制御してなるようにしたものである。
また、このような上記基本的構成において、前記検出信
号は3つの線間電圧の平均値と各線間電圧の偏差をもと
にしたものである。この場合の偏差はそれに比例した値
としたものでも可能である。
また、前記検出信号は3つの線間電圧の平均値と各線間
電圧の偏差との積分した値に対応するものであってもよ
い。
また、進相および遅相負荷の並列接続は、3相回路に接
続されているスコツト結線変圧器のT座端子を共通とし
、M座の2つの端子との間になされているものである。
そして、進相および遅相負荷の電流制御は、3つの相電
流の平均値と各相電流の偏差をもとに行なっても同様の
目的を達成できる。
さらに、負荷が電動機運転の場合は進み相側負荷を遅相
負荷、遅れ相側負荷を進相負荷となるように制御し、か
つ回生制動時には上記の場合の逆となるように制御した
ものである。
〔作用〕
このように、進相および遅相の並列負荷の2組を異なる
線間に接続し、各相の電圧の不平衡または電流の不平衡
を検出した信号をもとに、前記負荷に流れる電流を個別
に制御することにより、電圧または発電機電流が3相間
で平衡するように制御される。
したがって、三相交流回路に単相負荷がかかった場合に
おいても、発電機より流出する逆相電流をなくすことが
できる。
〔実施例〕
まず、第2図は本発明による逆相電流補償装置を適用し
た3相交流系統の一実施例を示す構成図である。
同図において、同期機11があり、V^IVBIVCは
3相の内部誘起電圧、Va、Vb、Vcは発電機端子電
圧、Xaは同期機のりアクタンス、IQa。
I Gb 、 I Gcは線電流を表わしている。
そして、前記各線電流はスコツト結線変圧器2に流入さ
れるようになっており、このスコツト結線変圧器2のT
座にはたとえば上り列車の列車負荷3に、またM座には
たとえば下り列車の列車負荷4に接続されている。
ここで、前記各列車負荷3,4が電動機として用いられ
、それが運転されている場合、また、停止のためのブレ
ーキがかけられる場合がある。そしてブレーキがかけら
れる制動方式としては、電動機の発生電力を自車内の抵
抗器によって消費するようにしたもの、該発生電力を架
線に返還し、他の電気車の電力などに有効利用するよう
にしたもの1等がある。
このように変圧器にかかる列車負荷の状態1こは、種々
の様相があり、しかも列車負荷が給電対象とする区間を
通過し、無負荷状態となる等1列車負荷3,4との運転
状態の組合せは数多く存在する。
この場合、列車負荷3が、発電機として給電する区間外
にあり1列車負荷4が、電動機運転時として駆動する場
合には、電流Iaは零となり、電流Ib、Icは列車負
荷4で定まる電流となる。ここで図中、逆相電流補償装
置5が設置されていない場合にあっては、各相の発電機
電流Iaa、 IabtIGCは、それぞれ、Iaa=
O,Iab=Ib+ Ice”Ibとなり、逆相電流工
2は ・   1 ・ I2=  (Ica+a2fb+aIcc)=−!−(
aJa+、−aIaJ3 となり、正相電流■□は 1 ・ 11= (Ica+aIab+a2iac)=’(aI
ab−a”Iab)3 このようなM座負荷のσ倍が逆相電流となることから、
本実施例では逆相電流補償装置5を設けている。この逆
相電流補償装置5は、その詳細を第1図に示すように、
a相およびb相との間に。
リアクトルL8および互いに逆方向に接続されたサイリ
スタT、、T、の並列体との直列体と、コンデンサC2
および互いに逆方向に接続されたサイリスタTs、T、
との並列体との直列体との並列接続体が接続されている
。またa相およびC相との間に、リアクトルL8および
互いに逆方向に接続されたサイリスタT、、T4の並列
体との直列体と、コンデンサC工および互いに逆方向に
接続されたサイリスタT1.T2の並列体との直列体と
の並列接続体が接続されている。
また、制御回路C0が組込まれており、前記各サイリス
タTitTz+・・・T、のそれぞれのゲートに、ゲー
ト信号g□2g2.・・・g、が入力されるようになっ
ている。
なお、前記制御回路C6には各相線から電圧変成器p 
Ta+ p Tb+ p T(を介して電圧Va、Vb
Vcが印加されるようになっている。
次に、前記逆相電流補償装置5における制御を、単相負
荷の運転の場合について説明する。
たとえばM座にのみ列車負荷がある場合、第3図に示す
ように、b相にはi、、′″を、C相にはIcを流すよ
うにすれば、b相はIb’、C相はic′の電流が流れ
るようになり、Ia’は−(Ib’+Ic’)となって
3相平衡することになる。この場合における前記i″1
は、その絶対値11″、、1が、0.5より90°遅れ
たもの、つまり遅相負荷の電流がIll、l の1/σ
倍となるように制御されるようになっている。
また、回生制動の場合は、電流の方向が逆となるためM
座のみが回生制動で運転している状態を考えると、i5
”+↑o″の絶対値は上述した発電制動の場合と同様と
なり、位相にあっては、 Ib”は電圧V&−より90
°進み i %lは電圧V。より90’遅れるように、
つまりab間には遅相負荷れるようになっている。
なお、電動機運転から回動制動に至るまでの範囲にあっ
ては、前記Ib、I。″は負荷電流Ib=Icの1/σ
の絶対値で、電流の位相は90°進みから遅れの範囲で
制御されるようになっている。
次に、逆相電流補償装置5の電流の絶対値の制御がいか
になされるかについて説明する。
M座のみ電動機運転の負荷が接続されている場合、第3
図に示すように、電流1b、Icが流れることにより、
発電機端子の線間電圧Vab、 Vbc。
※caの絶対値の関係は <’abl = IvCal < M>bcl    
−・・(3)となる。
この線間電圧の平均値をQ+とすると、vs+ =’(
Ivabl+l<ybcl+1vcal)−(4)とな
る。
この場合の電圧は IVMI > 1Vabl  = IVcal    
   ・・・(5)であり、第1図における制御回路C
0において、ab線間にはりアクドルL2を通過する電
流が流れるように、aQ縁線間はコンデンサCを通過す
る電流が流れるように制御される。
前記制御回路C0では、各相の検出点から電圧※ah、
 Vbc、 Vcaを取り込み、第4図に示すように、
ステップ41にて平均値1※Ml  を算出し、ステッ
プ42にて、前記I QMlと1Vab1. lvt、
cl。
V c a l の比較を行うようになっている。それ
ぞれが一致している場合には制御がなされず、また上記
(5)式に示す条件を満足している場合には、第1図に
示すリアクトルL1.コンデンサC2に電流が流れるよ
うに、前記制御回路C0によってサイリスタT、、T4
.T、、T、のゲートを制御するようになっている。
前記ゲートの制御信号は、第4図ステップ43に示すよ
うに、電圧の平均値VMと該当する線間電圧、この場合
IVabl あるいはl <’cal の偏差をもとに
して、第9図に示すように伝達関数91゜およびリミッ
タ92を介して得るようになっている。ここで前記伝達
関数Gとしては比例関数、次遅れ関数、積分関数および
これらの並用からなっている。
以上が電動機運転の場合であるが、次に回生制動の場合
について説明する。この場合のベクトル図は第5図に示
すように、前述の第3図と比較して、b相電流とC相電
流の方向が逆となり、また※、、I 、 I※acl 
は前記1※M1 よりも大きな値となっている。
したがって、第4図に示すステップ42にてV+I >
 1Vabl はNOとなり、ab線間は進相負荷選択
、aQ間は遅相負荷選択として、ステップ43に示すよ
うになる。この場合においても、第1図に示すように、
リアクトルL1.コンデンサC2に電流が流れるように
、前記制御回路C6でサイリスタT、、T4.T、、T
Gのゲートを制御することは前述と同様である。
第6図は本発明による逆相電流補償装置の他の実施例を
示す構成図である。同図において第2図と異なる部分は
、逆相電流補償装置5に、a相から電流変成器cTa+
b相から電流変成器aTb。
C相から電流変成器cTcを介して、それぞれ発電機電
流Iaa、 Iab、 Iceを取り込んでいることに
よる。
すなわち、相電流を用いて制御するようになっており、
M座のみに電動機負荷を有しかつ逆相電流補償装置5が
設けられていない場合、Iaa= O−11abl =
 I I blloIacl  =lIcl     
      −(6)となり、平均値ILI は、 ・・・ (7) と求めることができる。
したがって、上述した電圧の場合と同様に、平均値11
にIと各相電流の絶対値との偏差で制御することができ
る。
また、第7図に示すように、ステップ71にて、上述し
た(7)式からI■Mf  を求め、電圧情報をも併用
し、ステップ72にて、各相の有効電力を制御装置C0
で計測し、この電力の向きをもとにして同図ステップ7
3のような制御をすることもできる。この場合の、サイ
リスタに印加するゲート信号を出力させる制御装置C0
は、第1図の場合と同様、比例関数、−次遅れ関数、積
分関数、あるいはこれらの併用からなるものであり。
各サイリスタ制御、T2.・・・T、に供給するゲート
信号g工9gよ、・・・g8を得ている。
上述した実施例では、スコツト結線変圧器2の一次側の
情報で補償する例について説明したが。
第10図に示すようにスコツト結線変圧器2の二次側の
情報で補償することもできる。すなわち。
スコツト結線変圧器2の二次側の電圧、電流情報を電圧
変圧器PTM、PTT及び電流変圧器CT s *CT
Tを介して、VH,VT及びIN、ITとして取り込み
有効電力の算出を行う。有効電力の算出にあたっては、
一般に用いられている単相の算出法を用いればよい。こ
のようにして求めたT座9M座の電力の総和を求め、こ
の電力を用いて、第11図のフロー図に従って、判定を
行い、これまでの実施例と同様の処理、制御を行えばよ
い。
二次側の電圧のみを用いても、−次側の電圧を用いて制
御を行う例を示したような方法で制御することもできる
上述した実施例では、遅相負荷及び進相負荷を同時に制
御した場1合について説明したものであるが、単に進相
負荷あるいは遅相負荷の電流が流れるようにしても、同
様の効果を奏することができることはいうまでもない。
また、上述した実施例では、コンデンサをサイリスタ制
御したものであるが、第12図に示すように、コンデン
サに進相電流を流しておき、リアクトル電流を制御して
、総合的に遅相あるいは進相の電流を流すようにしても
よいことはもちろんである。
〔発明の効果〕
以上説明したことから明らかなように、本発明による逆
相電流補償装置によれば、三相変圧器の2次側に単相負
荷が接続され、かつ該三相変圧器の2次側が回生制動と
なるような負荷が接続されるような条件に対しても、発
電機の逆相電流をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による逆相電流補償装置の一実施例を示
す構成図、第2図は前記逆相電流補償装置を適用させた
3相交流系統の一実施例を示す構成図、第3図は第2図
の作用をベクトルで示した図、第4図は第2図の作用を
フローで示した図。 第5図は本発明の他の実施例をベクトルで示した図、第
6図は本発明の他の実施例を示した構成図、第7図は第
6図の作用をフローで示した図、第8図は本発明の他の
実施例を示した構成図、第9図は本発明で用いられる関
数回路の一実施例を示す構成図、第10図は本発明の他
の実施例を示す構成図、第11図は第10図の作用を説
明するフローをで示した図、第12図は本発明の他の実
施例を示す構成図である。 1・・・同期機、2・・・スコツト結線変圧器、3,4
・・・列車負荷、5・・・逆相電流補償装置、P T 
a ’= P T c・・・電圧変圧器、CT a〜C
T c・・・電流変圧器、X、・・・リアクタンス、 
Ll、 L2・・・リアクトル、C1,C2・・・コン
デンサ、T1〜T、・・・サイリスタ、g工〜g、・・
・ゲート信号、C0・・・制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、同期機の3端子が、3相回線を介してスコット結線
    変圧器に接続され、該スコット結線変圧器のT座、M座
    にそれぞれ負荷が接続され、前記3相回線間に逆相電流
    補償装置が設けられたものにおいて、前記逆相電流補償
    装置は、進相および遅相の並列回路からなる負荷を2組
    、各々異なる線間に接続し、電圧または電流の不平衡分
    を検出し、この検出信号により前記2組の進相または遅
    相負荷の電流を個別に制御してなるようにしたことを特
    徴とする逆相電流補償装置。 2、請求項第1項において、前記検出信号は3つの線間
    電圧の平均値と各線間電圧の偏差をもとにした逆相電流
    補償装置。 3、請求項第1項において、前記検出信号は3つの線間
    電圧の平均値と各線間電圧の偏差との積分した値に対応
    する逆相電流補償装置。 4、請求項第1項において、進相および遅相負荷の並列
    接続は、3相回路に接続されているスコット結線変圧器
    のT座端子を共通とし、M座の2つの端子との間になさ
    れている逆相電流補償装置。 5、請求項第1項において、進相および遅相負荷の電流
    制御は、3つの相電流の平均値と各相電流の偏差をもと
    にした逆相電流補償装置。 6、請求項第1項において、負荷が電動機運転の場合は
    、進み相側負荷を遅相負荷、遅れ相側負荷を進相負荷と
    なるように制御し、かつ回生制動時には上記の場合と逆
    となるように制御する逆相電流補償装置。 7、同期機の3端子が、3相回線を介してスコット結線
    変圧器に接続され、該スコット結線変圧器のT座、M座
    にそれぞれ負荷が接続されたものにおいて、進相および
    遅層の並列回路からなる負荷を2組、各々異なる線間に
    接続し、電圧または電流の不平衡分を検出し、この検出
    信号により前記2組の進相または遅相負荷の電流を個別
    に制御してなるようにしたことを特徴とする逆相電流補
    償方法。 8、同期機の3端子が、3相回線を介してスコット結線
    変圧器に接続され、該スコット結線変圧器のT座、M座
    にそれぞれ負荷が接続され、前記3相回線間に逆相電流
    補償装置が設けられた三相結線において、前記逆相電流
    補償装置は、進相および遅相の並列回路からなる負荷を
    2組、各々異なる線間に接続し、電圧または電流の不平
    衡分を検出し、この検出信号により前記2組の進相また
    は遅相負荷の電流を個別に制御してなるようにしたこと
    を特徴とする三相結線。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013198359A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Toshiba Corp インバータ制御装置
JP2017046416A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社東芝 鉄道用電力補償装置

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JP2013198359A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Toshiba Corp インバータ制御装置
JP2017046416A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社東芝 鉄道用電力補償装置

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