JPH0625953B2 - 無効電力補償用制御装置 - Google Patents
無効電力補償用制御装置Info
- Publication number
- JPH0625953B2 JPH0625953B2 JP61039055A JP3905586A JPH0625953B2 JP H0625953 B2 JPH0625953 B2 JP H0625953B2 JP 61039055 A JP61039055 A JP 61039055A JP 3905586 A JP3905586 A JP 3905586A JP H0625953 B2 JPH0625953 B2 JP H0625953B2
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- JP
- Japan
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- reactive power
- function
- zero point
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電力系統に接続された変動負荷、例えばア
ーク炉，溶接器，鉄鋼圧延設備などから発生する無効電
力を補償し、系統電圧の変動（フリツカ）を抑制するサ
イリスタ位相制御リアクトル式無効電力補償装置（以
下、単にＴＣＲとも云う。）を制御するための制御装置
に関する。
ーク炉，溶接器，鉄鋼圧延設備などから発生する無効電
力を補償し、系統電圧の変動（フリツカ）を抑制するサ
イリスタ位相制御リアクトル式無効電力補償装置（以
下、単にＴＣＲとも云う。）を制御するための制御装置
に関する。
第３図はこの種の補償システムの一般的な例を示す構成
図である。同図において、２はＴＣＲ、１はＴＣＲ用制
御装置、３はフイルタコンデンサ、４は負荷である。か
かるシステムでは系統，負荷，ＴＣＲおよびフイルタコ
ンデンサの各無効電力（var）をそれぞれＱS，ＱL，Ｑ
TCRおよびＱCとするとき、 ＱS＝ＱL＋ＱTCR＋ＱC０ なる関係を満たすようにＴＣＲを制御して無効電力を補
償し、系統インピーダンスＸSによる電圧降下を抑制す
る。このとき、特に急峻な変動をするアーク炉のような
負荷に対しては、半サイクル毎に負荷の無効電力を予測
してＴＣＲを高速で制御することが必要である。
図である。同図において、２はＴＣＲ、１はＴＣＲ用制
御装置、３はフイルタコンデンサ、４は負荷である。か
かるシステムでは系統，負荷，ＴＣＲおよびフイルタコ
ンデンサの各無効電力（var）をそれぞれＱS，ＱL，Ｑ
TCRおよびＱCとするとき、 ＱS＝ＱL＋ＱTCR＋ＱC０ なる関係を満たすようにＴＣＲを制御して無効電力を補
償し、系統インピーダンスＸSによる電圧降下を抑制す
る。このとき、特に急峻な変動をするアーク炉のような
負荷に対しては、半サイクル毎に負荷の無効電力を予測
してＴＣＲを高速で制御することが必要である。
第４図は無効電力補償用制御装置の従来例を示すブロツ
ク図、第５図はその動作説明図である。
ク図、第５図はその動作説明図である。
第４図の１１ａはサンプルホールド回路で、第５図
（イ）に示される如き負荷電流ｉLの零点で系統電圧ｅ
のサンプルを行なうが、この値は第５図（ロ）の如くＥ
sin（Ｅ：系統電圧実効値，：力率角）となる。１
２は積分器で、第５図（ハ）の如く負荷電流零点より積
分期間θiの間積分を行なう。この積分値 は、負荷電流ｉLが正弦波に近い時はその実効値に比例
する。従つて、掛算器１３でこれらの値を掛け合わせる
と、 となり（第５図（ニ）参照）、θiの時点でこの値をサ
ンプルホールド回路１１ｂで第５図（ホ）の如くサンプ
ルすることにより、負荷の無効電力予測値を得ることが
できる。１４は補償特性調節回路で、得られた無効電力
ＱLの予測値に対して補償感度などの補償特性を決定す
るための回路であり、その出力に従つてパルス発生器１
５で所望の制御位相の点弧信号ｇ（第５図（ヘ）参照）
を得るように構成されている。
（イ）に示される如き負荷電流ｉLの零点で系統電圧ｅ
のサンプルを行なうが、この値は第５図（ロ）の如くＥ
sin（Ｅ：系統電圧実効値，：力率角）となる。１
２は積分器で、第５図（ハ）の如く負荷電流零点より積
分期間θiの間積分を行なう。この積分値 は、負荷電流ｉLが正弦波に近い時はその実効値に比例
する。従つて、掛算器１３でこれらの値を掛け合わせる
と、 となり（第５図（ニ）参照）、θiの時点でこの値をサ
ンプルホールド回路１１ｂで第５図（ホ）の如くサンプ
ルすることにより、負荷の無効電力予測値を得ることが
できる。１４は補償特性調節回路で、得られた無効電力
ＱLの予測値に対して補償感度などの補償特性を決定す
るための回路であり、その出力に従つてパルス発生器１
５で所望の制御位相の点弧信号ｇ（第５図（ヘ）参照）
を得るように構成されている。
しかしながら、このような制御装置によれば、負荷電流
が正弦波形に近い場合は予測精度が高いが、アーク炉の
ように高調波が多く含まれた負荷電流の場合は予測の誤
差が大きくなるという欠点がある。
が正弦波形に近い場合は予測精度が高いが、アーク炉の
ように高調波が多く含まれた負荷電流の場合は予測の誤
差が大きくなるという欠点がある。
第６図はこれを説明するためのもので、電流零付近（θ
iの期間）での波形歪が大きいと予測誤差が大きくな
り、この例では電流積分値が大きく検出されるため、実
際のｉLの基本波実効値よりＩL予測値が大きくなつてし
まう場合を示している。なお、波形のひずみかたによつ
て、逆のケースが生じることは云う迄もない。
iの期間）での波形歪が大きいと予測誤差が大きくな
り、この例では電流積分値が大きく検出されるため、実
際のｉLの基本波実効値よりＩL予測値が大きくなつてし
まう場合を示している。なお、波形のひずみかたによつ
て、逆のケースが生じることは云う迄もない。
したがつて、この発明はこのような波形歪による負荷無
効電力の予測誤差を低減し、予測精度の高い制御装置を
提供することを目的とする。
効電力の予測誤差を低減し、予測精度の高い制御装置を
提供することを目的とする。
上記目的達成のため、本発明では、負荷電流の零点でサ
ンプリングされた系統電圧値と負荷電流の零点からの連
続積分値とを掛算して第１の関数を得る第１の演算回路
と、 負荷の無効電力の非変動成分に相当する所与の一定値
に、負荷電流の零点を基準にして発生する（１−ｃｏｓ
θ）なる関数（但しθは負荷電流の基本波成分の電流値
零点からの位相角）を掛算して非変動成分量を得る非変
動成分演算回路と、 前記第１の関数から前記非変動成分量を減算する減算器
と、 前記補償装置の無効電力に関係する位相制御角βの関数
ｆ（β）に対し前記関数（１−ｃｏｓθ）を掛算して第
２の関数を得る第２の演算回路と、 前記減算器により前記非変動成分量を減算した後の前記
第１の関数と、前記第２の関数を比較し、両者が等しく
なったとき、前記無効電力補償装置を構成するサイリス
タを点弧して該無効電力補償装置をして無効電力補償を
行わせるための点弧信号の発生手段と、 により、電力系統に接続された変動負荷が発生する無効
電力を補償し電圧変動を抑制するサイリスタ位相制御式
無効電力補償装置を制御するための無効電力補償用制御
装置を構成した。
ンプリングされた系統電圧値と負荷電流の零点からの連
続積分値とを掛算して第１の関数を得る第１の演算回路
と、 負荷の無効電力の非変動成分に相当する所与の一定値
に、負荷電流の零点を基準にして発生する（１−ｃｏｓ
θ）なる関数（但しθは負荷電流の基本波成分の電流値
零点からの位相角）を掛算して非変動成分量を得る非変
動成分演算回路と、 前記第１の関数から前記非変動成分量を減算する減算器
と、 前記補償装置の無効電力に関係する位相制御角βの関数
ｆ（β）に対し前記関数（１−ｃｏｓθ）を掛算して第
２の関数を得る第２の演算回路と、 前記減算器により前記非変動成分量を減算した後の前記
第１の関数と、前記第２の関数を比較し、両者が等しく
なったとき、前記無効電力補償装置を構成するサイリス
タを点弧して該無効電力補償装置をして無効電力補償を
行わせるための点弧信号の発生手段と、 により、電力系統に接続された変動負荷が発生する無効
電力を補償し電圧変動を抑制するサイリスタ位相制御式
無効電力補償装置を制御するための無効電力補償用制御
装置を構成した。
この発明は、負荷電流零点からの一点期間θiの負荷電
流積分値に基づいて負荷無効電力を予測するのをやめ、
サイリスタを制御する直前までの負荷電流積分値に基づ
き予測を行なうようにすることにより、負荷電流に含ま
れる高調波成分を平均化し、予測精度を向上するように
したものである。点弧信号を得る方法が従来例と大幅に
異なり、負荷電流の連続積分値に関係した関数と、サイ
リスタの制御位相角に関係した関数とをつくり、両者を
比較することにより、ＴＣＲの制御条件を満足するよう
な制御位相の点弧信号を発生させるもので、これによ
り、サイリスタの制御直前までの負荷電流積分値がサイ
リスタの制御に括用されることになつて高調波による影
響が低減され、予測精度が向上することになる。
流積分値に基づいて負荷無効電力を予測するのをやめ、
サイリスタを制御する直前までの負荷電流積分値に基づ
き予測を行なうようにすることにより、負荷電流に含ま
れる高調波成分を平均化し、予測精度を向上するように
したものである。点弧信号を得る方法が従来例と大幅に
異なり、負荷電流の連続積分値に関係した関数と、サイ
リスタの制御位相角に関係した関数とをつくり、両者を
比較することにより、ＴＣＲの制御条件を満足するよう
な制御位相の点弧信号を発生させるもので、これによ
り、サイリスタの制御直前までの負荷電流積分値がサイ
リスタの制御に括用されることになつて高調波による影
響が低減され、予測精度が向上することになる。
〔発明の実施例〕 負荷無効電力を補償するためのＴＣＲの制御関係式は、
次式の如く表わされる。
次式の如く表わされる。
ここで、一般に、Ｋ＝ＱTCRR（ＴＣＲの定格無効電力）
と選ばれるので、 となる。
と選ばれるので、 となる。
また、ｉLの基本波成分を考えると、その積分値は となる。
従つて、ＱLは次式で表わされる。
一方、ＱTCRは電圧零点から９０°の位相を起点とする
制御角βで表わすと、次式の如くなる。
制御角βで表わすと、次式の如くなる。
但し、βminは最小制御位相角で、この位相でＴＣＲは
定格の無効電力を発生する。
定格の無効電力を発生する。
（５），（６）式を（２）式に代入すると、 が得られる。
こゝで、両辺に（１−COSθ）を掛けると、 但し、 となる。そこで、左辺および右辺の２つの関数を作り、
それらの交点を求めれば上記（８）式を満足するＴＣＲ
の制御位相となる。
それらの交点を求めれば上記（８）式を満足するＴＣＲ
の制御位相となる。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図で、以上の如き
演算を具体的に実現するためのものである。また、第２
図はその動作を説明するための各部波形図である。
演算を具体的に実現するためのものである。また、第２
図はその動作を説明するための各部波形図である。
第１図において、１１はサンプルホールド回路で、ｉL
＝０の時点でＥsinの値を第２図（ロ）の如くサンプ
ルし、その値と積分器１２から出力される第２図（ハ）
の如きｉLの連続積分値 とを掛算器１３ａで掛算して、第２図（ニ）の如く （信号ｃ）を得る。また、１６はＱLの非変動成分ＱLO
の設定を行なう電圧設定器で、この値とｉL＝０より
（１−cosθ）の関数を発生する関数発生器１７の出力
とを掛算器１３ｂで掛算し、ＱLO×（１−cosθ）（信
号ｉ）を得（第２図（ホ）参照）、減算器１９で信号ｃ
から信号ｉを引き算した後、補償感度調整器２０で補償
感度ＫF倍に増幅し、(8)式の左辺に相当する信号ｊを第
２図（ト）の如く得ている。一方、１８はβminの時点
からｆ（β）の関数を発生する関数発生器で、この出力
と（１−cosθ）関数発生器１７の出力を掛算器１３ｃ
で掛け合わせ、(8)式の右辺に相当する信号ｌを得、さ
らに信号ｊおよび信号ｌはコンパレータ２１で比較さ
れ、両者の交点で第２図（チ）の如きパルスｇを作るこ
とにより、(8)式の関係式を満足する位相の点弧信号を
得るようにする。
＝０の時点でＥsinの値を第２図（ロ）の如くサンプ
ルし、その値と積分器１２から出力される第２図（ハ）
の如きｉLの連続積分値 とを掛算器１３ａで掛算して、第２図（ニ）の如く （信号ｃ）を得る。また、１６はＱLの非変動成分ＱLO
の設定を行なう電圧設定器で、この値とｉL＝０より
（１−cosθ）の関数を発生する関数発生器１７の出力
とを掛算器１３ｂで掛算し、ＱLO×（１−cosθ）（信
号ｉ）を得（第２図（ホ）参照）、減算器１９で信号ｃ
から信号ｉを引き算した後、補償感度調整器２０で補償
感度ＫF倍に増幅し、(8)式の左辺に相当する信号ｊを第
２図（ト）の如く得ている。一方、１８はβminの時点
からｆ（β）の関数を発生する関数発生器で、この出力
と（１−cosθ）関数発生器１７の出力を掛算器１３ｃ
で掛け合わせ、(8)式の右辺に相当する信号ｌを得、さ
らに信号ｊおよび信号ｌはコンパレータ２１で比較さ
れ、両者の交点で第２図（チ）の如きパルスｇを作るこ
とにより、(8)式の関係式を満足する位相の点弧信号を
得るようにする。
この発明によれば、ｉLの積分期間をｉL＝０から一定期
間に限定するのをやめて連続的に積分を行ない、サイリ
スタ制御する直前までの積分値に基づいてＴＣＲの制御
条件を満足する点弧信号を得るように構成したため、負
荷電流に含まれる高調波の影響が緩和され、その結果、
負荷無効電力の予測精度を大幅に向上させることができ
る利点がもたらされる。
間に限定するのをやめて連続的に積分を行ない、サイリ
スタ制御する直前までの積分値に基づいてＴＣＲの制御
条件を満足する点弧信号を得るように構成したため、負
荷電流に含まれる高調波の影響が緩和され、その結果、
負荷無効電力の予測精度を大幅に向上させることができ
る利点がもたらされる。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はその
動作を説明するための各部波形図、第３図は無効電力補
償システムの一般的な例を示す構成図、第４図は無効電
力補償用制御装置の従来例を示すブロツク図、第５図は
その動作を説明するための各部波形図、第６図は波形歪
による無効電力予測誤差を説明するための説明図であ
る。 符号説明 １……無効電力補償用制御装置、２……無効電力補償装
置（ＴＣＲ）、３……フイルタコンデンサ、４……負
荷、１１，１１ａ，１１ｂ……サンプルホールド回路、
１２……積分器、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……掛
算器、１４……補償特性調節回路、１５……パルス発生
器、１６……電圧設定器、１７，１８……関数発生器、
１９……減算器、２０……補償感度調整器、２１……コ
ンパレータ。
動作を説明するための各部波形図、第３図は無効電力補
償システムの一般的な例を示す構成図、第４図は無効電
力補償用制御装置の従来例を示すブロツク図、第５図は
その動作を説明するための各部波形図、第６図は波形歪
による無効電力予測誤差を説明するための説明図であ
る。 符号説明 １……無効電力補償用制御装置、２……無効電力補償装
置（ＴＣＲ）、３……フイルタコンデンサ、４……負
荷、１１，１１ａ，１１ｂ……サンプルホールド回路、
１２……積分器、１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ……掛
算器、１４……補償特性調節回路、１５……パルス発生
器、１６……電圧設定器、１７，１８……関数発生器、
１９……減算器、２０……補償感度調整器、２１……コ
ンパレータ。
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統に接続された変動負荷が発生する
無効電力を補償し電圧変動を抑制するサイリスタ位相制
御式無効電力補償装置を制御するための無効電力補償用
制御装置であって、 負荷電流の零点でサンプリングされた系統電圧値と負荷
電流の零点からの連続積分値とを掛算して第１の関数を
得る第１の演算回路と、 負荷の無効電力の非変動成分に相当する所与の一定値
に、負荷電流の零点を基準にして発生する（１−ｃｏｓ
θ）なる関数（但しθは負荷電流の基本波成分の電流値
零点からの位相角）を掛算して非変動成分量を得る非変
動成分演算回路と、 前記第１の関数から前記非変動成分量を減算する減算器
と、 前記補償装置の無効電力に関係する位相制御角βの関数
ｆ（β）に対し前記関数（１−ｃｏｓθ）を掛算して第
２の関数を得る第２の演算回路と、 前記減算器により前記非変動成分量を減算した後の前記
第１の関数と、前記第２の関数を比較し、両者が等しく
なったとき、前記無効電力補償装置を構成するサイリス
タを点弧して該無効電力補償装置をして無効電力補償を
行わせるための点弧信号の発生手段と、 から成ることを特徴とする無効電力補償用制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61039055A JPH0625953B2 (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 無効電力補償用制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61039055A JPH0625953B2 (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 無効電力補償用制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62197812A JPS62197812A (ja) | 1987-09-01 |
| JPH0625953B2 true JPH0625953B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=12542442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61039055A Expired - Lifetime JPH0625953B2 (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 無効電力補償用制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625953B2 (ja) |
-
1986
- 1986-02-26 JP JP61039055A patent/JPH0625953B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62197812A (ja) | 1987-09-01 |
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