JPH0625954B2 - 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
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- JPH0625954B2 JPH0625954B2 JP61052711A JP5271186A JPH0625954B2 JP H0625954 B2 JPH0625954 B2 JP H0625954B2 JP 61052711 A JP61052711 A JP 61052711A JP 5271186 A JP5271186 A JP 5271186A JP H0625954 B2 JPH0625954 B2 JP H0625954B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactive power
- function
- value
- power
- compensating
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-
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- 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
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電圧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
力を補償して、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とも略記する）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
力を補償して、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とも略記する）を制御するための制御装
置に関する。
〔従来の技術〕 第４図はこの種の補償システムを示す構成図である。同
図において、１はＴＣＲ用制御装置、２はＴＣＲ、３は
フイルタコンデンサ、４は負荷である。かゝるシステム
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，ＱTCRおよびＱ
C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。
図において、１はＴＣＲ用制御装置、２はＴＣＲ、３は
フイルタコンデンサ、４は負荷である。かゝるシステム
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，ＱTCRおよびＱ
C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５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６図はその動作説明図である。
ク図、第６図はその動作説明図である。
第５図の１１ａはサンプルホールド回路で、第６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６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６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６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６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６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６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６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６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６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６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。第７図はこれを説明
するためのもので、電流零付近（θi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。
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７図はこれを説明
するためのもので、電流零付近（θi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、負荷電流と系統電圧
とを乗算し無効電力瞬時値および有効電力瞬時値を求め
る掛算器と、 負荷電流の零点からの無効電力瞬時値の積分値と有効電
力瞬時値の１／２の値とを加算して第１の関数を演算す
る演算回路と、 電圧零の点から９０°の位相だけずれた９０°位相点を
起点とする制御角βの関数であって、前記無効電力補償
装置の定格無効電力と、前記無効電力補償装置の発生す
る無効電力と、の差を表わす第２の関数を発生する関数
発生器と、 前記第１の関数を、負荷電流零点からの時間に比例した
関数θで割って得られる関数から、さらに、負荷の無効
電力の非変動成分に相当する所与の一定値、を差し引い
て得られる関数と、前記第２の関数と、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制御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。
とを乗算し無効電力瞬時値および有効電力瞬時値を求め
る掛算器と、 負荷電流の零点からの無効電力瞬時値の積分値と有効電
力瞬時値の１／２の値とを加算して第１の関数を演算す
る演算回路と、 電圧零の点から９０°の位相だけずれた９０°位相点を
起点とする制御角βの関数であって、前記無効電力補償
装置の定格無効電力と、前記無効電力補償装置の発生す
る無効電力と、の差を表わす第２の関数を発生する関数
発生器と、 前記第１の関数を、負荷電流零点からの時間に比例した
関数θで割って得られる関数から、さらに、負荷の無効
電力の非変動成分に相当する所与の一定値、を差し引い
て得られる関数と、前記第２の関数と、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制御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。
また負荷電流と系統電圧とを乗算し無効電力瞬時値およ
び有効電力瞬時値を求める掛算器と、 負荷電流の零点からの無効電力瞬時値の積分値と有効電
力瞬時値の１／２の値とを加算して第１の関数を演算す
る演算回路と、 負荷電流零点からの時間に比例した関数θを発生する関
数θ発生器と、 電圧零の点から９０°の位相だけずれた９０°位相点を
起点とする制御角βの関数であって、前記無効電力補償
装置の定格無効電力と、前記無効電力補償装置の発生す
る無効電力と、の差を表わす第２の関数を発生するβ関
数発生器と、 前記関数θに、負荷の無効電力の非変動成分に相当する
所与の一定値を乗算して得られる値を、前記第１の関数
から差し引くことにより得られる関数と、前記関数θ
に、前記第２の関数を乗算して得られる関数と、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、 により前記無効電力補償用制御装置を構成した。
び有効電力瞬時値を求める掛算器と、 負荷電流の零点からの無効電力瞬時値の積分値と有効電
力瞬時値の１／２の値とを加算して第１の関数を演算す
る演算回路と、 負荷電流零点からの時間に比例した関数θを発生する関
数θ発生器と、 電圧零の点から９０°の位相だけずれた９０°位相点を
起点とする制御角βの関数であって、前記無効電力補償
装置の定格無効電力と、前記無効電力補償装置の発生す
る無効電力と、の差を表わす第２の関数を発生するβ関
数発生器と、 前記関数θに、負荷の無効電力の非変動成分に相当する
所与の一定値を乗算して得られる値を、前記第１の関数
から差し引くことにより得られる関数と、前記関数θ
に、前記第２の関数を乗算して得られる関数と、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、 により前記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ｉLと系統電圧ｅ0を掛けて得られ
る有効電力瞬時値ｐと、負荷電流ｉLと系統電圧から９
０°遅れの電圧ｅ90を掛けて得られる無効電力瞬時値ｑ
とから、 （θは負荷電流零点からの角度）を演算し、負荷の無効
電力ＱLが と表わされる関係式に基づいてＴＣＲの制御位相を決定
するもので、サイリスタを制御する直前までの無効電力
瞬時値ｑの積分値によつて制御を行なうことにより、負
荷電流に含まれる高調波成分を平均化し、無効電力の予
測精度の向上を図る。点弧信号を得る方法としては、補
償装置の発生する無効電力を決定する位相制御角βに関
係した第２の関数ｆ（β）と とが等しくなるという条件でパルスを得る方法と、θ×
ｆ（β）と とが等しくなるという条件でパルスを得る方法とがあ
る。
る有効電力瞬時値ｐと、負荷電流ｉLと系統電圧から９
０°遅れの電圧ｅ90を掛けて得られる無効電力瞬時値ｑ
とから、 （θは負荷電流零点からの角度）を演算し、負荷の無効
電力ＱLが と表わされる関係式に基づいてＴＣＲの制御位相を決定
するもので、サイリスタを制御する直前までの無効電力
瞬時値ｑの積分値によつて制御を行なうことにより、負
荷電流に含まれる高調波成分を平均化し、無効電力の予
測精度の向上を図る。点弧信号を得る方法としては、補
償装置の発生する無効電力を決定する位相制御角βに関
係した第２の関数ｆ（β）と とが等しくなるという条件でパルスを得る方法と、θ×
ｆ（β）と とが等しくなるという条件でパルスを得る方法とがあ
る。
負荷の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。
は、次式の如く表わされる。
ＫF＝（ＱL−ＱL0）＋ＱTCR＝Ｋ（一定）……(1) ここで、ＫFは補償感度、ＱLは負荷の無効電力、ＱL0は
ＱLの非変動成分（ベース分）、ＱTCRはＴＣＲの無効電
力である。
ＱLの非変動成分（ベース分）、ＱTCRはＴＣＲの無効電
力である。
通常はＫ＝ＱTCRR（ＴＣＲの定格無効電力）と選ばれる
ので、(1)式は となる。
ので、(1)式は となる。
一方、負荷電流ｉLの基本波成分を考えて と表わすと、有効電力瞬時値ｐおよび無効電力瞬時値ｑ
は、それぞれ次式の如く表わされる。
は、それぞれ次式の如く表わされる。
また、ｑの電流零点からの積分値は、 となる。
(6)式＋1/2×(4)式から、 となり、 負荷無効電力ＱL＝Ｅ0ILsinであるので、 と表わされる。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、 となる。こゝに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。
相を起点とする制御角βで表わすと、 となる。こゝに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。
(8),(9)式を(2)式に代入すると、 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(10)式を満足するＴＣＲの制御位相とな
る。
交点を求めれば(10)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、掛算器１３ａ，１３ｂは第２図（イ）
の如く示される負荷電流ｉLと系統電圧と同相の電圧
ｅ0、およびそれから９０°位相が遅れた電圧ｅ90とか
ら、第２図（ロ）の如き無効電力瞬時値ｑと有効電力瞬
時値ｐを演算するものである。１３ａの出力ｑは積分器
１２ａに入力され、こゝで （第２図（ハ）の信号ｈ）を得、また１３ｂの出力ｐは
比例増幅器１７ａに入力されて のゲインに調整され、 （第２図（ハ）の信号ｉ）を得た後、加算器１８ａで両
者が加算され、 （第２図（ハ）の信号ｊ）が演算される。
の如く示される負荷電流ｉLと系統電圧と同相の電圧
ｅ0、およびそれから９０°位相が遅れた電圧ｅ90とか
ら、第２図（ロ）の如き無効電力瞬時値ｑと有効電力瞬
時値ｐを演算するものである。１３ａの出力ｑは積分器
１２ａに入力され、こゝで （第２図（ハ）の信号ｈ）を得、また１３ｂの出力ｐは
比例増幅器１７ａに入力されて のゲインに調整され、 （第２図（ハ）の信号ｉ）を得た後、加算器１８ａで両
者が加算され、 （第２図（ハ）の信号ｊ）が演算される。
一方、積分器１２ｂおよび電圧設定器１６ａは負荷電流
零点からの時間関数θを得るための回路で、１６ａで設
定された電圧を電流零点から積分してθ（第２図（ハ）
参照）を作つている。そして、この信号で （信号ｊ）を割算器１９で割ることにより、 を演算し、さらに減算器１８ｂにおいて電圧設定器１６
ｂで設定されるＱL0の値を差し引いた後、比例増幅器１
７ｂでＫF倍された後、コンパレータ２１に入力されて
いる。コンパレータ２１の他方の入力には関数発生器２
０によつて作られた関数ｆ（β）が入力されており、第
２図（ニ）の如く両入力が等しくなつた点で点弧信号を
得るように構成されているため、先の(10)式の関係式を
満す制御位相の点弧信号ｇ（第２図（ホ）参照）を得る
ことができる。
零点からの時間関数θを得るための回路で、１６ａで設
定された電圧を電流零点から積分してθ（第２図（ハ）
参照）を作つている。そして、この信号で （信号ｊ）を割算器１９で割ることにより、 を演算し、さらに減算器１８ｂにおいて電圧設定器１６
ｂで設定されるＱL0の値を差し引いた後、比例増幅器１
７ｂでＫF倍された後、コンパレータ２１に入力されて
いる。コンパレータ２１の他方の入力には関数発生器２
０によつて作られた関数ｆ（β）が入力されており、第
２図（ニ）の如く両入力が等しくなつた点で点弧信号を
得るように構成されているため、先の(10)式の関係式を
満す制御位相の点弧信号ｇ（第２図（ホ）参照）を得る
ことができる。
第３図はこの発明の別な実施例を示す構成図である。
これは、先の(10)式の両辺にθを掛けて と変形し、この式の両辺の２つの関数を作つて両者を比
較することにより点弧信号を得るようにしたものであ
る。基本的な考え方は第１図に示すものとまつたく同じ
で、(11)式の演算をそのまま具体的回路に置き換えただ
けであるので、詳細な説明は省略する。
較することにより点弧信号を得るようにしたものであ
る。基本的な考え方は第１図に示すものとまつたく同じ
で、(11)式の演算をそのまま具体的回路に置き換えただ
けであるので、詳細な説明は省略する。
この発明によれば、ｉLの一定期間積分値によつて予測
を行なうのをやめ、連続的に無効電力瞬時値ｑの積分を
行ない、サイリスタを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低減
され、負荷無効電力の予測精度を大幅に向上することが
できる利点がもたらされる。
を行なうのをやめ、連続的に無効電力瞬時値ｑの積分を
行ない、サイリスタを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低減
され、負荷無効電力の予測精度を大幅に向上することが
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図はこの発明の
他の実施例を示す構成図、第４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５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６図はその動作
を説明するための各部波形図、第７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、１１ａ，１１ｂ……サンプルホールド回路、１２
ａ，１２ｂ……積分器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄ……掛算器、１４……補償特性調節回路、１５……パ
ルス発生器、１６ａ，１６ｂ……電圧設定器、１７ａ，
１７ｂ……比例増幅器、１８ａ，１８ｂ……加算器、１
９……割算器、２０……関数発生器、２１……比較器。
動作を説明するための各部波形図、第３図はこの発明の
他の実施例を示す構成図、第４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５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６図はその動作
を説明するための各部波形図、第７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、１１ａ，１１ｂ……サンプルホールド回路、１２
ａ，１２ｂ……積分器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３
ｄ……掛算器、１４……補償特性調節回路、１５……パ
ルス発生器、１６ａ，１６ｂ……電圧設定器、１７ａ，
１７ｂ……比例増幅器、１８ａ，１８ｂ……加算器、１
９……割算器、２０……関数発生器、２１……比較器。
Claims (2)
- 【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、 負荷電流と系統電圧とを乗算し無効電力瞬時値および有
効電力瞬時値を求める掛算器と、 負荷電流の零点からの無効電力瞬時値の積分値と有効電
力瞬時値の１／２の値とを加算して第１の関数を演算す
る演算回路と、 電圧零の点から９０°の位相だけずれた９０°位相点を
起点とする制御角βの関数であって、前記無効電力補償
装置の定格無効電力と、前記無効電力補償装置の発生す
る無効電力と、の差を表わす第２の関数を発生する関数
発生器と、 前記第１の関数を、負荷電流零点からの時間に比例した
関数θで割って得られる関数から、さらに、負荷の無効
電力の非変動成分に相当する所与の一定値、を差し引い
て得られる関数と、前記第２の関数と、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。 - 【請求項２】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、 負荷電流と系統電圧とを乗算し無効電力瞬時値および有
効電力瞬時値を求める掛算器と、 負荷電流の零点からの無効電力瞬時値の積分値と有効電
力瞬時値の１／２の値とを加算して第１の関数を演算す
る演算回路と、 負荷電流零点からの時間に比例した関数θを発生する関
数θ発生器と、 電圧零の点から９０°の位相だけずれた９０°位相点を
起点とする制御角βの関数であって、前記無効電力補償
装置の定格無効電力と、前記無効電力補償装置の発生す
る無効電力と、の差を表わす第２の関数を発生するβ関
数発生器と、 前記関数θに、負荷の無効電力の非変動成分に相当する
所与の一定値を乗算して得られる値を、前記第１の関数
から差し引くことにより得られる関数と、前記関数θ
に、前記第２の関数を乗算して得られる関数と、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 |
|---|---|---|---|
| JP61052711A JPH0625954B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 無効電力補償用制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61052711A JPH0625954B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 無効電力補償用制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62210516A JPS62210516A (ja) | 1987-09-16 |
| JPH0625954B2 true JPH0625954B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=12922481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61052711A Expired - Lifetime JPH0625954B2 (ja) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | 無効電力補償用制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625954B2 (ja) |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61052711A patent/JPH0625954B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62210516A (ja) | 1987-09-16 |
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