JPH06245383A - 三相電気量の正相/逆相成分検出回路 - Google Patents
三相電気量の正相/逆相成分検出回路Info
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- JPH06245383A JPH06245383A JP5047472A JP4747293A JPH06245383A JP H06245383 A JPH06245383 A JP H06245383A JP 5047472 A JP5047472 A JP 5047472A JP 4747293 A JP4747293 A JP 4747293A JP H06245383 A JPH06245383 A JP H06245383A
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- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Abstract
相電流や電圧を正相成分、逆相成分に分離検出し、無効
電力補償装置等による系統電圧の変動抑制に寄与する。 【構成】 三相電流Ia,Ib,Icを二相信号Iα,I
βに変換する三相/二相変換回路1と、この三相/二相
変換回路1の出力Iα,Iβに対し、直交d−q回転座
標軸上で系統電圧と同一速度で同一方向の正相ベクトル
回転を行って三相電流の正相成分IdP,IqPに変換する
正相ベクトル変換器3aと、同じく系統電圧と同一速度
で逆方向の逆相ベクトル回転を行って三相電流の逆相成
分IdN,IqNに変換する逆相ベクトル変換器3bと、各
成分IdP,IqP,IdN,IqNの移動平均をとって系統基
本周波数の偶数調波成分を除去するフィルタ回路8とを
備える。
Description
れた負荷が発生する無効電力や不平衡電力(逆相電流)
を補償して系統の電圧変動を抑制する無効電力補償装置
等に用いられる、三相電気量(三相電流または電圧)の
正相/逆相成分検出回路に関する。
償装置を有する三相電力系統の構成を示している。すな
わちこの構成では、負荷12の電流を変流器13により
検出し、また、系統電圧を計器用変圧器14により検出
する。そして、これらの検出値v,iを負荷電流無効電
力成分検出回路15に入力して負荷電流無効電力成分I
Qを演算し、PWM制御回路16により無効電力補償装
置17の出力電流を制御することにより、負荷電流無効
電力成分IQを補償して電力系統の電圧変動を抑制する
ように構成されている。
別の変流器13により検出され、PWM制御回路16に
取り込まれている。上記負荷電流無効電力成分検出回路
15としては、従来より、対称座標変換理論を用いて正
相電流及び逆相電流の各成分を検出する方法も検討され
ている。
いて正相電流、逆相電流を検出する場合、一般理論式に
基づいて正相成分、逆相成分に分離する時に座標平面上
に仮想の虚軸を作るため、三相電流をそれぞれ90°位
相回転する移相器が必要になる。しかるに、この90°
移相器を遅れなく正確に構成することが非常に難しく、
また、対称座標変換を数式通りに制御系で構成すると、
制御系の構成が非常に複雑になるという欠点がある。
れたもので、その目的とするところは、三相電流や電圧
の正相成分及び逆相成分を対称座標変換理論によらずに
検出可能とし、検出回路の簡略化を図った三相電気量の
正相/逆相成分検出回路を提供することにある。
め、本発明は、三相電気量を二相信号に変換する三相/
二相変換回路と、この三相/二相変換回路の出力に対
し、直交d−q回転座標軸上で系統電圧と同一速度で同
一方向の正相ベクトル回転を行って前記電気量の正相成
分に変換する正相ベクトル変換器と、前記三相/二相変
換回路の出力に対し、直交d−q回転座標軸上で系統電
圧と同一速度で逆方向の逆相ベクトル回転を行って前記
電気量の逆相成分に変換する逆相ベクトル変換器と、前
記正相成分及び逆相成分に対し、系統基本周波数の半周
期にわたり連続的に平均値を求める移動平均フィルタ回
路とを備え、前記正相ベクトル変換器及び逆相ベクトル
変換器により得られた正相成分及び逆相成分を前記フィ
ルタ回路に入力して系統基本周波数の偶数調波成分を除
去するものである。
気量を二相信号に変換した後、正相ベクトル回転及び逆
相ベクトル回転を行うことにより、三相負荷電流から正
相成分(三相平衡有効電力成分及び三相平衡無効電力成
分)並びに逆相成分(三相不平衡を発生させる逆相2軸
電流成分)のそれぞれを直流量として分離検出する。従
って、上記検出量のうち三相平衡無効電力成分及び逆相
2軸電流成分を補償することにより、系統電圧変動をほ
ぼ零にすることができる。
及び逆相成分に対し、系統周波数の2m(mは自然数)
倍の高調波成分を除去するために、系統基本周波数ω0
/2πの半周期(つまり2倍周波数の一周期)にわたっ
て連続的に移動平均を求めることにより、各成分の第2
調波リプルと高調波に起因するリプルを一括して除去す
ることが可能となる。
る。まず、この実施例の主要部である、三相負荷電流の
正相成分及び逆相成分を検出する回路につき説明する。
始めに、各相(a,b,c相)電流を正相成分と逆相成
分とに分離して表現すると、数式1〜数式3のようにな
る。
波高値、IN:逆相成分電流波高値、ψP:正相成分電流
位相差、ψN:逆相成分電流位相差、ω0:系統の基本角
周波数である。
回転行列、逆相ベクトル回転行列はそれぞれ数式2〜数
式4のようになる。
と、数式5となり、二相信号Iα,Iβを得ることがで
きる。
ロック図である。図において、1は三相/二相変換回
路、1a〜1eは各相電流Ia,Ib,Icがそれぞれ入
力されるゲイン変換器、2a〜2cは加算器、3aは加
算器2b,2cの出力信号及び基準正弦波発生回路4か
らの基準正弦波、基準余弦波が入力される正相ベクトル
変換器、3bは同じく逆相ベクトル変換器である。
各相電流Ia,Ib,Icを三相/二相変換回路1に入力
してゲイン変換及び加算を行い、数式2の三相/二相変
換によってα−β軸電流成分Iα,Iβを得る。これら
のα−β軸電流成分Iα,Iβ及び基準正弦波、基準余
弦波を正相ベクトル変換器3aに入力し、数式3により
直交d−q回転座標軸上で系統電圧と同一速度で同一方
向の正相ベクトル回転を行うと、正相2軸電流IdP,I
qPは数式6のようになる。
及び基準正弦波、基準余弦波を逆相ベクトル変換器3b
に入力し、数式4により直交d−q回転座標軸上で系統
電圧と同一速度で逆方向の逆相ベクトル回転を行うと、
逆相2軸電流IdN,IqNは数式7のようになる。
に、逆相ベクトル変換器3bの構成例を図3に示す。こ
れらの図において、5a〜5hは乗算器、6a〜6dは
加算器、7a,7bはゲイン変換器であり、このような
接続構成により数式6、数式7の演算を行う。
に対し数式2、数式3を用いて正相ベクトル回転座標変
換を行うと、数式6から明らかなように、正相2軸電流
IdP,IqPは直流量の三相平衡成分電流量と2倍周波数
(2ω0)の不平衡成分電流量により、また、数式2、
数式4を用いて逆相ベクトル回転座標変換を行うと、数
式7から明らかなように、逆相2軸電流IdN,IqNは直
流量の不平衡成分電流量と2倍周波数(2ω0)の三相
平衡成分電流量によりそれぞれ得ることができる。すな
わち、従来のように対称座標変換理論を用いなくても三
相交流電流の正相成分及び逆相成分を検出することがで
き、これらのうち三相平衡無効電力成分であるIqPと、
逆相2軸電流成分であるIdN,IqNとを補償することに
より、系統の電圧変動を抑制することができる。
を拡張してn次の高調波が存在する正相、逆相成分で表
現すると、数式8を得る。
流波高値、INn:n次逆相成分電流波高値、ψPn:n次
正相成分電流位相差、ψNn:n次逆相成分電流位相差で
ある。この数式8を前記数式2の三相/二相変換行列に
て二相変換すると、数式9となる。
行列により正相変換を行うと、数式10となり、数式4
の逆相ベクトル回転行列により逆相変換を行うと、数式
11となる。
あればnはn=1,3,5,…となり、偶数次の高調波
は存在しない。しかるに、この条件のもとでは、数式1
0、数式11はそれぞれ数式12、数式13のようにな
り、IdPn,IqPn,IdNn,IqNnは直流成分とω0の2
m(m=1,2,3,…)倍周波数の高調波成分とによ
って構成されることになる。
除去するフィルタとして、期間T=2π/2ω0=π/
ω0の間(基本周波数f0=ω0/2πの正弦波の半周
期)の移動平均を求めることにより、2mω0の周波数
成分を完全に除去することが可能となる。
図4に示す。なお、三相交流電流Ia,Ib,Icは、図
1に示した回路に入力され、正相成分IdP,IqP及び逆
相成分IdN,IqNが演算される。この演算結果を、図4
に示す移動平均フィルタ回路8に入力する。
成分IdP,IqP,IdN,IqNが入力される移動平均フィ
ルタであり、これらのフィルタは、基準電圧(例えばU
相電圧)に基づき移動平均演算タイミングを演算するサ
ンプリング信号発生回路9からのサンプリング信号をも
とに、期間T(=π/ω0)の移動平均演算を行う。図
5は、基準電圧の1周期に対して12回のサンプリング
を行い、そのうち6回ごとの移動平均を求める場合の例
を示している。
流電流に対し正相、逆相ベクトル変換を行ってその結果
を期間T=π/ω0にわたり移動平均演算することによ
り、ω0の2m倍の周波数の高調波成分を完全に除去す
ることが可能となる。
相成分及び逆相成分を検出する電流検出回路の例である
が、本発明は、ia,ib,icの代りに三相系統電圧vu,
vv,vwを入力して三相/二相変換、正相、逆相ベクト
ル変換を行い、正相電圧成分と逆相電圧成分とに分離し
て検出する電圧検出回路にも適用することができる。更
に、これらの正相電圧成分及び逆相電圧成分を移動平均
フィルタに通して高調波成分を除去することができ、系
統電圧を検出して電圧制御を行う補償装置の電圧検出回
路に適用することが可能である。
座標変換によらなくても三相電流や電圧をそれぞれ正相
成分及び逆相成分に分離して理論値どおりに検出可能で
あり、そのための演算も比較的簡単なもので済むため、
回路構成の簡略化を図ることができる。これにより、例
えば正相電流の無効電力成分及び逆相電流を補償する無
効電力補償装置を容易に実現することができ、系統電圧
の変動をほぼ完全に抑制することが可能になる。
成分及び逆相成分に含まれる高調波成分を確実に除去で
きるので、より一層の高精度な検出が可能である。
る。
ある。
ある。
換器 2a,2b,2c,6a,6b,6c,6d 加算器 3a 正相ベクトル変換器 3b 逆相ベクトル変換器 4 基準正弦波発生回路 5a,5b,5c,5d,5e,5f,5g,5h 乗
算器 7a,7b ゲイン変換器 8 移動平均フィルタ回路 8a,8b,8c,8d 移動平均フィルタ 9 サンプリング信号発生回路
Claims (1)
- 【請求項1】 三相電気量を二相信号に変換する三相/
二相変換回路と、 この三相/二相変換回路の出力に対し、直交d−q回転
座標軸上で系統電圧と同一速度で同一方向の正相ベクト
ル回転を行って前記電気量の正相成分に変換する正相ベ
クトル変換器と、 前記三相/二相変換回路の出力に対し、直交d−q回転
座標軸上で系統電圧と同一速度で逆方向の逆相ベクトル
回転を行って前記電気量の逆相成分に変換する逆相ベク
トル変換器と、 前記正相成分及び逆相成分に対し、系統基本周波数の半
周期にわたり連続的に平均値を求める移動平均フィルタ
回路とを備え、 前記正相ベクトル変換器及び逆相ベクトル変換器により
得られた正相成分及び逆相成分を前記フィルタ回路に入
力して系統基本周波数の偶数調波成分を除去することを
特徴とする三相電気量の正相/逆相成分検出回路。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP04747293A JP3266966B2 (ja) | 1993-02-12 | 1993-02-12 | 三相電気量の正相/逆相成分検出回路 |
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JP2009038885A (ja) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Daihen Corp | 信号抽出装置及びそれを含む無効電力補償装置 |
JP2017021055A (ja) * | 2016-10-28 | 2017-01-26 | 株式会社ダイヘン | 不平衡率検出装置、および不平衡率検出方法 |
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1993
- 1993-02-12 JP JP04747293A patent/JP3266966B2/ja not_active Expired - Fee Related
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