JPH04319717A - 電力補償装置 - Google Patents
電力補償装置Info
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- JPH04319717A JPH04319717A JP3113970A JP11397091A JPH04319717A JP H04319717 A JPH04319717 A JP H04319717A JP 3113970 A JP3113970 A JP 3113970A JP 11397091 A JP11397091 A JP 11397091A JP H04319717 A JPH04319717 A JP H04319717A
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- 101710137710 Thioesterase 1/protease 1/lysophospholipase L1 Proteins 0.000 description 3
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-
- 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
-
- 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
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電源系統と負荷設備間
の系統ラインに設けられた無効電力補償および高調波補
償の装置の改良に関するものである。
の系統ラインに設けられた無効電力補償および高調波補
償の装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高速スイッチング素子で構成した三相Ｐ
ＷＭコンバータと、この三相ＰＷＭコンバータの交流側
から電源系統へ直列に接続した交流リアクトル、および
三相ＰＷＭコンバータの直流端子間に接続した直流コン
デンサ等を、基本構成とする無効電力補償および高調波
補償の装置は、例えば特公平１−３０１６３の「電力補
償装置」に解説されている通り公知であり、基本波無効
電力と、高調波無効電力および高調波有効電力とを電力
補償するものである。
ＷＭコンバータと、この三相ＰＷＭコンバータの交流側
から電源系統へ直列に接続した交流リアクトル、および
三相ＰＷＭコンバータの直流端子間に接続した直流コン
デンサ等を、基本構成とする無効電力補償および高調波
補償の装置は、例えば特公平１−３０１６３の「電力補
償装置」に解説されている通り公知であり、基本波無効
電力と、高調波無効電力および高調波有効電力とを電力
補償するものである。
【０００３】図６は従来の無効電力補償および高調波補
償の装置（以下電力補償装置と称する）を具えた三相交
流系統の主回路単線系統図であり、図７は、その制御装
置を示すブロック図である。図６において、三相交流の
電源系統１は電源インピーダンス２を経由してサイリス
タレオナード装置等の非線形の負荷設備３に電力を供給
している。サイリスタレオナード等の負荷設備は、一般
的に力率が悪く、多くの高調波電流を発生するので、電
源系統は無効電力補償と高調波電力補償との対象となる
。
償の装置（以下電力補償装置と称する）を具えた三相交
流系統の主回路単線系統図であり、図７は、その制御装
置を示すブロック図である。図６において、三相交流の
電源系統１は電源インピーダンス２を経由してサイリス
タレオナード装置等の非線形の負荷設備３に電力を供給
している。サイリスタレオナード等の負荷設備は、一般
的に力率が悪く、多くの高調波電流を発生するので、電
源系統は無効電力補償と高調波電力補償との対象となる
。
【０００４】交流リアクトル４，三相ＰＷＭコンバータ
５，直流コンデンサ６，により構成される電力補償装置
を、負荷設備３と並列にして電源系統へ接続する。負荷
設備に流入する負荷電流をＩＬ とし、電力補償装置に
流入する補償電流をＩとすると、電源系統１には負荷電
流と補償電流をベクトル的に加算した電源電流ＩＳ ＝
（ＩＬ ＋Ｉ）が流れる。
５，直流コンデンサ６，により構成される電力補償装置
を、負荷設備３と並列にして電源系統へ接続する。負荷
設備に流入する負荷電流をＩＬ とし、電力補償装置に
流入する補償電流をＩとすると、電源系統１には負荷電
流と補償電流をベクトル的に加算した電源電流ＩＳ ＝
（ＩＬ ＋Ｉ）が流れる。
【０００５】ここで、補償電流が負荷電流の基本波と高
調波との無効電流および高調波の有効電流を打ち消すよ
うに流れると、電源系統に対して無効電力補償と高調波
電力補償とができる。上述の補償を説明するために、以
下のような三相→二相変換を行なうことと、一般的な擁
護である有効電力と無効電力に対応させた電気量として
の、実電力と虚電力なる概念を導入する。
調波との無効電流および高調波の有効電流を打ち消すよ
うに流れると、電源系統に対して無効電力補償と高調波
電力補償とができる。上述の補償を説明するために、以
下のような三相→二相変換を行なうことと、一般的な擁
護である有効電力と無効電力に対応させた電気量として
の、実電力と虚電力なる概念を導入する。
【０００６】三相交流負荷の各相における電圧ＥＵ ，
ＥＶ ，ＥＷと電流ＩＬＵ， ＩＬＶ， ＩＬＷとの瞬
時値を二相の電圧Ｅα、Ｅβと電流ＩＬ α，ＩＬ β
とに夫々三相→二相変換を行ない、式（１）〜（３）の
如く表す。この二相量に変換した電圧Ｅα，Ｅβと電流
ＩＬα，ＩＬ βとを用い、三相負荷回路の瞬時実電力
ＰＬ と瞬時虚電力ＱＬ とを式（４）の如く定義する
。更に、これらの電力を、一般的にはハイパスフィルタ
に通すことにより分離できる直流分ＰＬｄＣ ，ＱＬｄ
Ｃと、交流分ＰＬａＣ ，ＱＬａＣとに分解して、式（
５），（６）の如く表す。これにより、負荷電流ＩＬ
α，ＩＬ βを、基本波分は直流分ＰＬｄＣ ，ＱＬｄ
Ｃに、高調波分は交流分ＰＬａＣ ，ＱＬａＣとに夫々
変換する。
ＥＶ ，ＥＷと電流ＩＬＵ， ＩＬＶ， ＩＬＷとの瞬
時値を二相の電圧Ｅα、Ｅβと電流ＩＬ α，ＩＬ β
とに夫々三相→二相変換を行ない、式（１）〜（３）の
如く表す。この二相量に変換した電圧Ｅα，Ｅβと電流
ＩＬα，ＩＬ βとを用い、三相負荷回路の瞬時実電力
ＰＬ と瞬時虚電力ＱＬ とを式（４）の如く定義する
。更に、これらの電力を、一般的にはハイパスフィルタ
に通すことにより分離できる直流分ＰＬｄＣ ，ＱＬｄ
Ｃと、交流分ＰＬａＣ ，ＱＬａＣとに分解して、式（
５），（６）の如く表す。これにより、負荷電流ＩＬ
α，ＩＬ βを、基本波分は直流分ＰＬｄＣ ，ＱＬｄ
Ｃに、高調波分は交流分ＰＬａＣ ，ＱＬａＣとに夫々
変換する。
【０００７】
ここで、〔Ｃ〕は三相→二相変換行列である。
【０００８】
ＰＬ ＝ＰＬｄＣ ＋ＰＬａＣ
．
．．．．．．．．．（５） ＱＬ ＝ＱＬｄ
Ｃ ＋ＱＬａＣ
．．．．．．．．．．（６）
．
．．．．．．．．．（５） ＱＬ ＝ＱＬｄ
Ｃ ＋ＱＬａＣ
．．．．．．．．．．（６）
【
０００９】以上の変換と概念により、負荷の各相におけ
る電圧と電流の瞬時値を検出し、瞬時実電力ＰＬ に基
づく瞬時有効電力の高調波成分の補償と、瞬時虚電力Ｑ
Ｌ に基づく瞬時無効電力の基本波成分と、高調波成分
の３成分を、瞬時に補償することが可能となる。以下に
、上述の原理に基づいて構成された制御装置を説明する
。
０００９】以上の変換と概念により、負荷の各相におけ
る電圧と電流の瞬時値を検出し、瞬時実電力ＰＬ に基
づく瞬時有効電力の高調波成分の補償と、瞬時虚電力Ｑ
Ｌ に基づく瞬時無効電力の基本波成分と、高調波成分
の３成分を、瞬時に補償することが可能となる。以下に
、上述の原理に基づいて構成された制御装置を説明する
。
【００１０】図７において、電力演算回路２１は三相交
流負荷の各相の電圧ＥＵ ，ＥＶ ，ＥＷと電流ＩＬＵ
， ＩＬＶ， ＩＬＷの検出瞬時値を、前記の式（１）
〜（４）に従って瞬時実電力ＰＬ と瞬時虚電力ＱＬ
とに演算・出力する。 ＰＬ は、その直流分または低周波分を除去するハイパ
スフィルタ２２を通過して交流分ＰＬａＣとし、前記Ｑ
Ｌ とともに符号反転回路２３へ送る。符号反転回路２
３は、瞬時実電力ＰＬ の交流分ＰＬａＣと瞬時虚電力
ＱＬ の符号を夫々反転し、式（７），（８）で表すよ
うな実電力指令信号Ｐ＊と虚電力指令信号Ｑ＊を生成す
る。
流負荷の各相の電圧ＥＵ ，ＥＶ ，ＥＷと電流ＩＬＵ
， ＩＬＶ， ＩＬＷの検出瞬時値を、前記の式（１）
〜（４）に従って瞬時実電力ＰＬ と瞬時虚電力ＱＬ
とに演算・出力する。 ＰＬ は、その直流分または低周波分を除去するハイパ
スフィルタ２２を通過して交流分ＰＬａＣとし、前記Ｑ
Ｌ とともに符号反転回路２３へ送る。符号反転回路２
３は、瞬時実電力ＰＬ の交流分ＰＬａＣと瞬時虚電力
ＱＬ の符号を夫々反転し、式（７），（８）で表すよ
うな実電力指令信号Ｐ＊と虚電力指令信号Ｑ＊を生成す
る。
【００１１】
Ｐ＊＝−ＰＬａＣ
．
．．．．．．．．．（７） Ｑ＊＝−ＱＬａ
Ｃ −ＱＬａＣ
．．．．．．．．．．（８）実電力
指令信号Ｐ＊は高調波有効電力を、虚電力指令信号Ｑ＊
は基本波と高調波の無効電力を夫々制御する信号の原形
となるもので、電流指令演算回路２４へ送られる。 電流指令演算回路２４は、前記の式（１）および下記の
式（９），（１０），（１１）に従って二相→三相変換
の演算を行い、電流指令信号ＩＵ ＊，ＩＶ ＊，ＩＷ
＊を生成し、電流制御回路２５へ送る。
．
．．．．．．．．．（７） Ｑ＊＝−ＱＬａ
Ｃ −ＱＬａＣ
．．．．．．．．．．（８）実電力
指令信号Ｐ＊は高調波有効電力を、虚電力指令信号Ｑ＊
は基本波と高調波の無効電力を夫々制御する信号の原形
となるもので、電流指令演算回路２４へ送られる。 電流指令演算回路２４は、前記の式（１）および下記の
式（９），（１０），（１１）に従って二相→三相変換
の演算を行い、電流指令信号ＩＵ ＊，ＩＶ ＊，ＩＷ
＊を生成し、電流制御回路２５へ送る。
【００１２】
なお、〔Ｃ〕−１は〔Ｃ〕の逆変換行列である。
【００１３】電流制御回路２５は、電流指令信号ＩＵ
＊，ＩＶ ＊，ＩＷ ＊と、図６に示す三相ＰＷＭコン
バータに流れる三相各相の補償電流ＩＵ ，ＩＶ ，Ｉ
Ｗ とを、それぞれの各相間で比較し、その差異が設定
した範囲内に入るよう電流の閉ループ制御を行なう、こ
のため、前記三相ＰＷＭコンバータのスイッチング素子
を、オン・オフするためのトリガ信号ＶＧ を生成し、
三相ＰＷＭコンバータを制御する。結果として所望の補
償電流を供給するよう、電流の瞬時値制御が行なわれて
、電源系統の瞬時電力補償がなされる。
＊，ＩＶ ＊，ＩＷ ＊と、図６に示す三相ＰＷＭコン
バータに流れる三相各相の補償電流ＩＵ ，ＩＶ ，Ｉ
Ｗ とを、それぞれの各相間で比較し、その差異が設定
した範囲内に入るよう電流の閉ループ制御を行なう、こ
のため、前記三相ＰＷＭコンバータのスイッチング素子
を、オン・オフするためのトリガ信号ＶＧ を生成し、
三相ＰＷＭコンバータを制御する。結果として所望の補
償電流を供給するよう、電流の瞬時値制御が行なわれて
、電源系統の瞬時電力補償がなされる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】図６の如き従来の主回
路構成において、基本波無効電力と高調波電流を補償す
るとき、三相ＰＷＭコンバータ５には、基本波電圧が印
加されるため、直流コンデンサ６の直流電圧を電源電圧
の２倍程度にする必要があり、基本波無効電力の補償に
あたり、三相ＰＷＭコンバータの容量が大きなものとな
り、スイッチング損失も増加して、装置の効率を低下さ
せていた。
路構成において、基本波無効電力と高調波電流を補償す
るとき、三相ＰＷＭコンバータ５には、基本波電圧が印
加されるため、直流コンデンサ６の直流電圧を電源電圧
の２倍程度にする必要があり、基本波無効電力の補償に
あたり、三相ＰＷＭコンバータの容量が大きなものとな
り、スイッチング損失も増加して、装置の効率を低下さ
せていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の電力補償装置は
、電源系統と負荷設備間の系統ラインに設けられた無効
電力と高調波の補償装置であって、交流各相に直列に接
続した進相コンデンサと、該進相コンデンサの電源側に
一端を並列に逆並列接続したサイリスタ群と、該サイリ
スタ群の他端に直列に接続し他端を前記進相コンデンサ
の反電源側に接続した遅相リアクトルと、前記進相コン
デンサの反電源側に一次側を直列接続したＹ−Ｙ結線変
圧器と、該Ｙ−Ｙ結線変圧器の二次側に接続した三相Ｐ
ＷＭコンバータと、該三相ＰＷＭコンバータの直列側端
子間に接続した直流コンデンサと、前記サイリスタ群お
よび前記三相ＰＷＭコンバータを制御する制御装置を備
え、
、電源系統と負荷設備間の系統ラインに設けられた無効
電力と高調波の補償装置であって、交流各相に直列に接
続した進相コンデンサと、該進相コンデンサの電源側に
一端を並列に逆並列接続したサイリスタ群と、該サイリ
スタ群の他端に直列に接続し他端を前記進相コンデンサ
の反電源側に接続した遅相リアクトルと、前記進相コン
デンサの反電源側に一次側を直列接続したＹ−Ｙ結線変
圧器と、該Ｙ−Ｙ結線変圧器の二次側に接続した三相Ｐ
ＷＭコンバータと、該三相ＰＷＭコンバータの直列側端
子間に接続した直流コンデンサと、前記サイリスタ群お
よび前記三相ＰＷＭコンバータを制御する制御装置を備
え、
【００１６】該制御装置は、三相交流負荷の負荷虚
電力を演算する手段と、該負荷虚電力から直流分を検出
する手段と、該負荷虚電力の直流分と前記進相コンデン
サ虚電力の直流分との和から前記サイリスタ群の点弧角
を決定する手段と、三相電源電流から実電力と虚電力と
を演算する手段と、該電源実電力と虚電力との交流分を
検出する手段と、該電源実電力と虚電力との交流分から
電流指令信号を演算する手段と、該電流指令信号を増幅
する手段と、前記三相ＰＷＭコンバータの基本波電流を
検出する手段と、該基本波電流を増幅する手段と、前記
電流指令信号増幅値と前記基本波電流増幅値との加算値
と三角波とを比較して、前記三相ＰＷＭコンバータの電
圧制御を行なうトリガ信号を生成する手段とを具えたこ
とを特徴とするものである。
電力を演算する手段と、該負荷虚電力から直流分を検出
する手段と、該負荷虚電力の直流分と前記進相コンデン
サ虚電力の直流分との和から前記サイリスタ群の点弧角
を決定する手段と、三相電源電流から実電力と虚電力と
を演算する手段と、該電源実電力と虚電力との交流分を
検出する手段と、該電源実電力と虚電力との交流分から
電流指令信号を演算する手段と、該電流指令信号を増幅
する手段と、前記三相ＰＷＭコンバータの基本波電流を
検出する手段と、該基本波電流を増幅する手段と、前記
電流指令信号増幅値と前記基本波電流増幅値との加算値
と三角波とを比較して、前記三相ＰＷＭコンバータの電
圧制御を行なうトリガ信号を生成する手段とを具えたこ
とを特徴とするものである。
【００１７】
【作用】本発明の電力補償装置は、基本波無効電流を零
にするために、サイリスタレオナード等の負荷に発生す
る基本波遅相電流と、サイリスタ群で制御される遅相リ
アクトルに流れる基本波遅相電流との和を、進相コンデ
ンサに常に流れている基本波進相電流で打ち消し、電源
電流の力率を１になるようにするものである。すなわち
、負荷の虚電力の直流分と進相コンデンサの虚電力の直
流分との和をＱＴＣＲとすると、以下に示す式（１２）
，（１３）で表す点弧角αによりサイリスタ群を制御し
て基本波無効電流を零にすることができる。
にするために、サイリスタレオナード等の負荷に発生す
る基本波遅相電流と、サイリスタ群で制御される遅相リ
アクトルに流れる基本波遅相電流との和を、進相コンデ
ンサに常に流れている基本波進相電流で打ち消し、電源
電流の力率を１になるようにするものである。すなわち
、負荷の虚電力の直流分と進相コンデンサの虚電力の直
流分との和をＱＴＣＲとすると、以下に示す式（１２）
，（１３）で表す点弧角αによりサイリスタ群を制御し
て基本波無効電流を零にすることができる。
【００１８】
ＱＴＣＲ ＝３Ｅ×Ｉ１
．．
．．．．．．．．（１２） Ｉ１ ＝（Ｅ／
πωＬ）｛２π−２α＋ ｓｉｎ（２α）｝．．．．．
．．．．．（１３）ここで、Ｅは電源相電圧実効値、Ｉ
１ は基本波電流実効値、ωは基本波角周波数、Ｌは遅
相リアクトルのインダクタンス値である。三相ＰＷＭコ
ンバータが無い場合には、負荷で発生する高調波電流と
、サイリスタ群と遅相リアクトルの直列回路で発生する
高調波電流とは、進相コンデンサが殆どを吸収するが、
一部の高調波電流は電源系統に分流する。また、電源電
圧に歪みがある場合には、進相コンデンサに高調波が流
入する。したがって、本発明は、三相ＰＷＭコンバータ
を設けるとともに、電源電流の高調波を検出し、三相Ｐ
ＷＭコンバータの高調波電圧を制御して、高調波電流が
電源系統へ流れなくするものである。
．．
．．．．．．．．（１２） Ｉ１ ＝（Ｅ／
πωＬ）｛２π−２α＋ ｓｉｎ（２α）｝．．．．．
．．．．．（１３）ここで、Ｅは電源相電圧実効値、Ｉ
１ は基本波電流実効値、ωは基本波角周波数、Ｌは遅
相リアクトルのインダクタンス値である。三相ＰＷＭコ
ンバータが無い場合には、負荷で発生する高調波電流と
、サイリスタ群と遅相リアクトルの直列回路で発生する
高調波電流とは、進相コンデンサが殆どを吸収するが、
一部の高調波電流は電源系統に分流する。また、電源電
圧に歪みがある場合には、進相コンデンサに高調波が流
入する。したがって、本発明は、三相ＰＷＭコンバータ
を設けるとともに、電源電流の高調波を検出し、三相Ｐ
ＷＭコンバータの高調波電圧を制御して、高調波電流が
電源系統へ流れなくするものである。
【００１９】また、本発明では、基本波電圧の殆どが進
相コンデンサに印加され、変圧器部つまり三相ＰＷＭコ
ンバータには僅かの基本波電圧が印加され、基本波電流
は変圧器の一次側に名頑非、二次側すなわち三相ＰＷＭ
コンバータには流れないように、三相ＰＷＭコンバータ
の基本波電圧制御を行なう事により、三相ＰＷＭコンバ
ータの容量を低減して、スイッチング素子の損失も低減
でき、装置の効率を高める事ができる。
相コンデンサに印加され、変圧器部つまり三相ＰＷＭコ
ンバータには僅かの基本波電圧が印加され、基本波電流
は変圧器の一次側に名頑非、二次側すなわち三相ＰＷＭ
コンバータには流れないように、三相ＰＷＭコンバータ
の基本波電圧制御を行なう事により、三相ＰＷＭコンバ
ータの容量を低減して、スイッチング素子の損失も低減
でき、装置の効率を高める事ができる。
【００２０】
【実施例】図１は本発明による電力補償装置の一実施例
の主回路単線結線図、図２はその制御装置の一実施例を
示すブロック図であり、図６と図７との同一符号のもの
は同じ機能を有す。図１において、電源系統１は電源イ
ンピーダンス２を経由して負荷３に電力を供給している
。三相ＰＷＭコンバータ５の直流コンデンサ６を接続し
、交流側をＹ−Ｙ結線変圧器７の二次側に各相並列に接
続する。Ｙ−Ｙ結線変圧器の一次側には各相直列に、進
相コンデンサ８の各相の端子を接続し、進相コンデンサ
８の他方の端子は電源に接続する。すなわち、三相Ｙ結
線回路において、一相当りが端子側より中性点への順で
直列に、進相コンデンサ→変圧器一次巻線→中性点の如
くに結線した回路を、負荷と並列に電源へ接続したもの
となる。
の主回路単線結線図、図２はその制御装置の一実施例を
示すブロック図であり、図６と図７との同一符号のもの
は同じ機能を有す。図１において、電源系統１は電源イ
ンピーダンス２を経由して負荷３に電力を供給している
。三相ＰＷＭコンバータ５の直流コンデンサ６を接続し
、交流側をＹ−Ｙ結線変圧器７の二次側に各相並列に接
続する。Ｙ−Ｙ結線変圧器の一次側には各相直列に、進
相コンデンサ８の各相の端子を接続し、進相コンデンサ
８の他方の端子は電源に接続する。すなわち、三相Ｙ結
線回路において、一相当りが端子側より中性点への順で
直列に、進相コンデンサ→変圧器一次巻線→中性点の如
くに結線した回路を、負荷と並列に電源へ接続したもの
となる。
【００２１】逆並列接続のサイリスタ群９と遅相リアク
トル１０を各相直列に接続して、前記進相コンデンサの
各相へ並列に接続する。このように接続する電力補償装
置は、サイリスタレオナード等の負荷３で発生する無効
電力を、進相コンデンサ８，サイリスタ群９と遅相リア
クトル１０とで構成する無効電力補償装置で打ち消すも
のであり、また負荷３とサイリスタ群９および遅相リア
クトル１０とで発生する高調波電流を進相コンデンサ８
で吸収するものである。さらに、上記の高調波電流の一
部が電源へ分流するのを抑制するため、電源系統の電圧
歪みによりコンデンサ８へ高調波電流が過度に流入する
のを抑制するため、および、三相ＰＷＭコンバータ５に
基本波電流を流さないようにするために、三相ＰＷＭコ
ンバータの電圧制御を行なう。
トル１０を各相直列に接続して、前記進相コンデンサの
各相へ並列に接続する。このように接続する電力補償装
置は、サイリスタレオナード等の負荷３で発生する無効
電力を、進相コンデンサ８，サイリスタ群９と遅相リア
クトル１０とで構成する無効電力補償装置で打ち消すも
のであり、また負荷３とサイリスタ群９および遅相リア
クトル１０とで発生する高調波電流を進相コンデンサ８
で吸収するものである。さらに、上記の高調波電流の一
部が電源へ分流するのを抑制するため、電源系統の電圧
歪みによりコンデンサ８へ高調波電流が過度に流入する
のを抑制するため、および、三相ＰＷＭコンバータ５に
基本波電流を流さないようにするために、三相ＰＷＭコ
ンバータの電圧制御を行なう。
【００２２】図２において、電力演算回路Ｂ２１″は、
電源電圧ＥＵ ，ＥＶ ，ＥＷ と負荷電流ＩＬＵ，
ＩＬＶ， ＩＬＷを検出し、式（１）〜（３）および下
記の式（１４）に基づいて演算し、負荷虚電力Ｑ２ を
出力する。 Ｑ２ ＝−Ｅβ×ＩＬ α＋Ｅα×ＩＬ
β ．．．．．．．．．．
（１４）ローパスフィルタ３１で負荷虚電力Ｑ２ の直
流分Ｑ２ ＊を検出し、これに加算器２７′で進相コン
デンサ８の進相虚電力ＱＣ を加算し、補償虚電力ＱＴ
ＣＲを得て、点弧角制御回路３２で式（１２），（１３
）に基づき演算し、サイリスタ群９を制御するための点
弧角αを出力する。
電源電圧ＥＵ ，ＥＶ ，ＥＷ と負荷電流ＩＬＵ，
ＩＬＶ， ＩＬＷを検出し、式（１）〜（３）および下
記の式（１４）に基づいて演算し、負荷虚電力Ｑ２ を
出力する。 Ｑ２ ＝−Ｅβ×ＩＬ α＋Ｅα×ＩＬ
β ．．．．．．．．．．
（１４）ローパスフィルタ３１で負荷虚電力Ｑ２ の直
流分Ｑ２ ＊を検出し、これに加算器２７′で進相コン
デンサ８の進相虚電力ＱＣ を加算し、補償虚電力ＱＴ
ＣＲを得て、点弧角制御回路３２で式（１２），（１３
）に基づき演算し、サイリスタ群９を制御するための点
弧角αを出力する。
【００２３】なお、式（１３）に基づく点弧角αの演算
は煩雑なので、補償虚電力ＱＴＣＲに対する点弧角αを
あらかじめテーブルで記憶しておき、用いるようにする
。図３において、電力演算回路Ａ２１′は、電源電圧Ｅ
Ｕ，ＥＶ ，ＥＷ と、電源電流ＩＳＵ， ＩＳＶ，
ＩＳＷを検出し、式（１）〜（４）に基づき演算し、電
源の実電力Ｐ１と虚電力Ｑ１とを出力する。
は煩雑なので、補償虚電力ＱＴＣＲに対する点弧角αを
あらかじめテーブルで記憶しておき、用いるようにする
。図３において、電力演算回路Ａ２１′は、電源電圧Ｅ
Ｕ，ＥＶ ，ＥＷ と、電源電流ＩＳＵ， ＩＳＶ，
ＩＳＷを検出し、式（１）〜（４）に基づき演算し、電
源の実電力Ｐ１と虚電力Ｑ１とを出力する。
【００２４】ハイパスフィルタ２２′では、前記実電力
Ｐ１ と虚電力Ｑ１ との交流分Ｐ１ａｃとＱ１ａｃと
を検出し、これを電流指令値演算回路２４′で電源電圧
ＥＵ ，ＥＶ ，ＥＷとともに式（９）〜（１１）に基
づき演算し、電流指令値ＩＵ ＊，ＩＶ ＊，ＩＷ ＊
を出力して、増幅回路Ａ２６で、前記電流指令値をゲイ
ンＫ倍した電流指令増幅値ＫＩＵ ＊，ＫＩＶ ＊，Ｋ
ＩＷ ＊を出力する。
Ｐ１ と虚電力Ｑ１ との交流分Ｐ１ａｃとＱ１ａｃと
を検出し、これを電流指令値演算回路２４′で電源電圧
ＥＵ ，ＥＶ ，ＥＷとともに式（９）〜（１１）に基
づき演算し、電流指令値ＩＵ ＊，ＩＶ ＊，ＩＷ ＊
を出力して、増幅回路Ａ２６で、前記電流指令値をゲイ
ンＫ倍した電流指令増幅値ＫＩＵ ＊，ＫＩＶ ＊，Ｋ
ＩＷ ＊を出力する。
【００２５】バンドパスフィルタ２８は、三相ＰＷＭコ
ンバータ５のコンバータ電流Ｉ２Ｕ，Ｉ２Ｖ，Ｉ２Ｗか
ら、その基本波成分Ｉ２Ｕ１，Ｉ２Ｖ１， Ｉ２Ｗ１を
得て、これらを増幅回路Ｂ２６′でゲインＫ′倍したコ
ンバータ電流基本波分増幅値ＫＩ２Ｕ１，ＫＩ２Ｖ１，
ＫＩ２Ｗ１を出力する。加算回路Ａ２７は、前記電流指
令増幅値ＫＩＵ ＊，ＫＩＶ ＊，ＫＩＷ ＊と前記コ
ンバータ電流基本波分増幅値ＫＩ２Ｕ１，ＫＩ２Ｖ１，
ＫＩ２Ｗ１のそれぞれ同相成分を加算して電圧指令値Ｖ
ＣＵ＊，ＶＣＶ＊．ＶＣＷ＊を出力する。
ンバータ５のコンバータ電流Ｉ２Ｕ，Ｉ２Ｖ，Ｉ２Ｗか
ら、その基本波成分Ｉ２Ｕ１，Ｉ２Ｖ１， Ｉ２Ｗ１を
得て、これらを増幅回路Ｂ２６′でゲインＫ′倍したコ
ンバータ電流基本波分増幅値ＫＩ２Ｕ１，ＫＩ２Ｖ１，
ＫＩ２Ｗ１を出力する。加算回路Ａ２７は、前記電流指
令増幅値ＫＩＵ ＊，ＫＩＶ ＊，ＫＩＷ ＊と前記コ
ンバータ電流基本波分増幅値ＫＩ２Ｕ１，ＫＩ２Ｖ１，
ＫＩ２Ｗ１のそれぞれ同相成分を加算して電圧指令値Ｖ
ＣＵ＊，ＶＣＶ＊．ＶＣＷ＊を出力する。
【００２６】三角波発生回路２９で正負に変化する三角
波Ｓを発生し、これと前記電圧指令値ＶＣＵ＊，ＶＣＶ
＊，ＶＣＷ＊とで、電圧制御回路３０は三相ＰＷＭコン
バータ５のスイッチング指令ＶＧを生成する。サイリス
タ群９を前述のように制御して、負荷電流ＩＬ の基本
波無効分と、進相コンデンサ電流ＩＣ の基本波無効分
および遅相リアクトル電流ＩＲ の基本波無効分との合
計値を零にし、電源電流ＩＳ の基本波力率を１にでき
る。
波Ｓを発生し、これと前記電圧指令値ＶＣＵ＊，ＶＣＶ
＊，ＶＣＷ＊とで、電圧制御回路３０は三相ＰＷＭコン
バータ５のスイッチング指令ＶＧを生成する。サイリス
タ群９を前述のように制御して、負荷電流ＩＬ の基本
波無効分と、進相コンデンサ電流ＩＣ の基本波無効分
および遅相リアクトル電流ＩＲ の基本波無効分との合
計値を零にし、電源電流ＩＳ の基本波力率を１にでき
る。
【００２７】また、三相ＰＷＭコンバータ５を前述のよ
うに制御し、負荷３の高調波成分、およびサイリスタ群
９と遅相リアクトル１０とで発生する高調波成分を電源
系統に流さないようにできる。電源系統に歪み電圧が存
在しても、三相ＰＷＭコンバータ５は抵抗Ｋとして作用
するため、電源には歪み電流が流れないように制御でき
る。補償装置に流れる電流Ｉ１ の基本波成分がＹ−Ｙ
結線変圧器の二次側に流れないようにするために、三相
ＰＷＭコンバータ５を電源電圧に比較して小さな基本波
電圧を発生するように制御するので、三相ＰＷＭコンバ
ータ５は小さな基本波電圧と高調波電圧とが印加されて
いるところへ、高調波電流だけが流れて、三相ＰＷＭコ
ンバータの容量を小さくでき、スイッチング損失が減少
し効率の良い装置となる。
うに制御し、負荷３の高調波成分、およびサイリスタ群
９と遅相リアクトル１０とで発生する高調波成分を電源
系統に流さないようにできる。電源系統に歪み電圧が存
在しても、三相ＰＷＭコンバータ５は抵抗Ｋとして作用
するため、電源には歪み電流が流れないように制御でき
る。補償装置に流れる電流Ｉ１ の基本波成分がＹ−Ｙ
結線変圧器の二次側に流れないようにするために、三相
ＰＷＭコンバータ５を電源電圧に比較して小さな基本波
電圧を発生するように制御するので、三相ＰＷＭコンバ
ータ５は小さな基本波電圧と高調波電圧とが印加されて
いるところへ、高調波電流だけが流れて、三相ＰＷＭコ
ンバータの容量を小さくでき、スイッチング損失が減少
し効率の良い装置となる。
【００２８】前述では、三相ＰＷＭコンバータ５に基本
波電流を流さないために、三相ＰＷＭコンバータ５で小
さな基本波電圧を発生させたが、図３におけるバンドパ
スフィルタ２８と増幅回路Ｂ２６’を省略した制御回路
で、三相ＰＷＭコンバータ５に基本波電流を流しても、
三相ＰＷＭコンバータ５の容量を相当に低減できる。ま
た、前述では、サイリスタ群９と遅相リアクトル１０と
で、無効電力を制御したが、図４に示すようにサイリス
タコンバータ１１と直流リアクトル１２とで、無効電力
を制御できる。
波電流を流さないために、三相ＰＷＭコンバータ５で小
さな基本波電圧を発生させたが、図３におけるバンドパ
スフィルタ２８と増幅回路Ｂ２６’を省略した制御回路
で、三相ＰＷＭコンバータ５に基本波電流を流しても、
三相ＰＷＭコンバータ５の容量を相当に低減できる。ま
た、前述では、サイリスタ群９と遅相リアクトル１０と
で、無効電力を制御したが、図４に示すようにサイリス
タコンバータ１１と直流リアクトル１２とで、無効電力
を制御できる。
【００２９】すなわち、図２における点弧角制御回路３
２に替えて、図５に示す直流電流指令回路３３と加算器
２７′およびＰＩ回路とにより点弧角αを制御するもの
である。直流電流指令回路３３は補償虚電力ＱＴＣＲを
式（１２）に基づいて演算して直流電流指令値Ｉｄ＊を
出力し、これを減算器２７″で実際の直流電流Ｉｄと比
較し、その差Ｅを出力し、これによりＰＩ回路３４で比
例積分を行ない点弧角αを生成する。
２に替えて、図５に示す直流電流指令回路３３と加算器
２７′およびＰＩ回路とにより点弧角αを制御するもの
である。直流電流指令回路３３は補償虚電力ＱＴＣＲを
式（１２）に基づいて演算して直流電流指令値Ｉｄ＊を
出力し、これを減算器２７″で実際の直流電流Ｉｄと比
較し、その差Ｅを出力し、これによりＰＩ回路３４で比
例積分を行ない点弧角αを生成する。
【００３０】
【発明の効果】上述したように、本発明の電力補償装置
によれば、負荷の基本波無効電力を電源側に抑制するた
めに、サイリスタ群と遅相リアクトルおよび進相コンデ
ンサを作用させ、負荷とサイリスタ群および遅相リアク
トルによって発生する高調波電流を電源側に抑制するた
めに、進相コンデンサと三相ＰＷＭコンバータを作用さ
せるが、三相ＰＷＭコンバータには、電源の基本波電圧
が印加されないので、従来の装置に比較して、三相ＰＷ
Ｍコンバータ容量とスイッチング損失とが減少し、効率
の良い補償装置とすることができる。
によれば、負荷の基本波無効電力を電源側に抑制するた
めに、サイリスタ群と遅相リアクトルおよび進相コンデ
ンサを作用させ、負荷とサイリスタ群および遅相リアク
トルによって発生する高調波電流を電源側に抑制するた
めに、進相コンデンサと三相ＰＷＭコンバータを作用さ
せるが、三相ＰＷＭコンバータには、電源の基本波電圧
が印加されないので、従来の装置に比較して、三相ＰＷ
Ｍコンバータ容量とスイッチング損失とが減少し、効率
の良い補償装置とすることができる。
【００３１】
【図１】図１は、本発明による装置の主回路単線系統の
一実施例を示す。
一実施例を示す。
【図２】図２は、本発明による装置の制御回路の一実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明による装置の制御回路の一実施
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明による装置の主回路単線系統の
他の実施例を示す。
他の実施例を示す。
【図５】図５は、本発明による装置の制御回路の他の実
施例を示すブロック図である。
施例を示すブロック図である。
【図６】図６は、従来の電力補償装置の主回路単線系統
を示す。
を示す。
【図７】図７は、従来の電力補償装置の制御回路を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【００３２】
１ 電源系統
２ 電源インピーダンス
３ 負荷
４ 交流リアクトル
５ 三相ＰＷＭコンバータ
６ 直流コンデンサ
７ Ｙ−Ｙ結線変圧器
８ 進相コンデンサ
９ サイリスタ群
１０ 遅相リアクトル
１１ サイリスタコンバータ
１２ 直流リアクトル
２１ 電力演算回路
２１′電力演算回路Ａ
２１″電力演算回路Ｂ
２２ ハイパスフィルタ
２２′ハイパスフィルタ
２３ 符号反転回路
２４ 電流指令値演算回路
２４′電流指令値演算回路
２５ 電流制御回路
２６ 増幅回路Ａ
２６′増幅回路Ｂ
２７ 加算回路Ａ
２７′加算器
２７″減算器
２８ バンドパスフィルタ
２９ 三角波発生回路
３０ 電圧制御回路
３１ ローパスフィルタ
３２ 点弧角制御回路
３３ 直流電流指令回路
３４ ＰＩ回路
Claims (5)
- 【請求項１】 電源系統に負荷と並列に接続した無効
電力補償と高調波補償の装置であって、電源と深野接続
点に一端を接続した進相コンデンサと、該進相コンデン
サと並列に接続した遅相電力発生装置と、直流側に直列
コンデンサを有する三相ＰＷＭコンバータと、前記遅相
電力発生装置と前記進相コンデンサの接続に一次側を接
続し、二次側には前記三相ＰＷＭコンバータを接続する
Ｙ−Ｙ結線の変圧器とを備えるとともに、電源系統の無
効電力と高調波電流を抑制するように、前記遅相電力発
生装置および前記ＰＷＭコンバータを制御することを特
徴とする電力補償装置。 - 【請求項２】 前記遅相電力発生装置を、逆並列接続
したサイリスタ群と、該サイリスタ群に直列に接続した
遅相リアクトルで構成し、該遅相電力発生装置の制御装
置を、負荷の虚電力を演算する手段と、該負荷虚電力か
ら直流分を検出する手段と、該負荷虚電力直流分と前記
進相コンデンサ虚電力直流分の和を演算する手段と、該
和から前記サイリスタ群の点弧角を決定する手段とで構
成した事を特徴とする請求項第１項記載の電力補償装置
。 - 【請求項３】 前記遅相電力発生装置を、サイリスタ
整流装置と、該サイリスタ整流装置の直流側に接続した
直流リアクトルで構成し、該遅相電力発生装置の制御装
置を、負荷の虚電力を演算する手段と、該負荷虚電力直
流分と前記進相コンデンサ虚電力直流分の和を演算する
手段と、該和から直流電流指令値を演算する手段と、該
直流電流指令値と実際の直流電流の差を演算する手段と
、該差の比例積分を行いサイリスタ整流装置の点弧角を
決定する手段とで、構成した事を特徴とする請求項第１
項記載の電力補償装置。 - 【請求項４】 前記ＰＷＭコンバータの制御装置を、
電源電流の実電力および虚電力を演算する手段と、該電
源電流実電力および虚電力の交流分を検出する手段と、
該電源電流実電力および虚電力の交流分より電流指令値
を演算する手段と、該電流指令値をゲインＫ倍する手段
と、該電流指令値のゲインＫ倍値と三角波を比較して前
記ＰＷＭコンバータのスイッチング素子のトリガ信号を
発生する手段とで、構成した事を特徴とする請求項第１
項記載の電力補償装置。 - 【請求項５】 ＰＷＭコンバータの交流電流より基本
波電流を検出する手段と、該基本波電流をゲインＫ′倍
する手段と、前記請求項第４項記載の電流指令値のゲイ
ンＫ倍値と前記基本波電流のゲインＫ′倍値とを加算す
る手段と、該加算値と三角波を比較して前記ＰＷＭコン
バータのスイッチング素子のトリガ信号を発生すること
を特徴とする請求項第４項記載の電力補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113970A JPH06105419B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3113970A JPH06105419B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 電力補償装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04319717A true JPH04319717A (ja) | 1992-11-10 |
| JPH06105419B2 JPH06105419B2 (ja) | 1994-12-21 |
Family
ID=14625779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3113970A Expired - Lifetime JPH06105419B2 (ja) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | 電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06105419B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009225583A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Chubu Electric Power Co Inc | 無効電力および高調波電流補償装置 |
| CN109217308A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-15 | 重庆重开电气有限公司 | 基于用电监控的节能提效系统 |
| CN112636379A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-09 | 国家电网有限公司 | 一种直流电流的虚拟控制方法及系统 |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP3113970A patent/JPH06105419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009225583A (ja) * | 2008-03-17 | 2009-10-01 | Chubu Electric Power Co Inc | 無効電力および高調波電流補償装置 |
| CN109217308A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-15 | 重庆重开电气有限公司 | 基于用电监控的节能提效系统 |
| CN112636379A (zh) * | 2020-12-09 | 2021-04-09 | 国家电网有限公司 | 一种直流电流的虚拟控制方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06105419B2 (ja) | 1994-12-21 |
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