JPH07104739B2 - 無効電力補償装置の制御装置 - Google Patents

無効電力補償装置の制御装置

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JPH07104739B2
JPH07104739B2 JP60107218A JP10721885A JPH07104739B2 JP H07104739 B2 JPH07104739 B2 JP H07104739B2 JP 60107218 A JP60107218 A JP 60107218A JP 10721885 A JP10721885 A JP 10721885A JP H07104739 B2 JPH07104739 B2 JP H07104739B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は無効電力補償装置の制御装置に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
第5図は例えば、雑誌「OHM」(1975年1月発行)に示
された従来の静止形無効電力補償装置の制御装置を示す
回路図であり、第5図において、1は交流電源、2は交
流電源1に接続した系統インピーダンス、3は1次側を
系統インピーダンス2に接続した炉用変圧器、4は炉用
変圧器3の2次側に接続したアーク炉、5は系統インピ
ーダンス2と炉用変圧器3の接続路とアーク間に接続し
たコンデンサである。6はリアクトル、7はリアクトル
の無効電力を制御するサイリスタ装置で、これらリアク
トル6とサイリスタ装置7を直列にし、前記コンデンサ
5と並列に接続して無効電力補償装置11を構成してい
る。8は電流変成器、9は電圧変成器、10は制御回路で
ある。
第6図は上記制御回路10の構成列のブロツク図を示した
もので、順次に接続された電気量演算回路としての無効
電力検出回路12、補償ゲイン設定回路13、サイリスタ点
弧角制御回路14で構成されている。
次に動作について説明する。アーク炉負荷4に流入する
遅相無効電力QA(以下、QAと略称する)が変動すると、
第5図のA点で下式に従つて電圧変動ΔVAが生じる。
ΔVA=x・QA 但し、xは電力系統インピーダンス2のリアクタンス分
(p,u)、QAはアーク炉負荷に流入する無効電力を示
す。
この電圧変動ΔVAを低減するために、コンデンサ5、リ
アクトル6、サイリスタ装置7で構成する無効電力補償
装置11を、A点に系統インピーダンス2と炉用変圧器3
の1次側を結ぶ接続路のA点とアースE間に接続し、ア
ーク炉4に流れる無効電力に比例した補償無効電力−QO
を制御している。
この場合、電源側に流れる無効電力QSは、QS=QA−QO
なり、無効電力QSにより生じるA点の電圧変動ΔVAは、 ΔVA=x・QS=x・(QA−QO) で表わされ、無効電力補償装置11により電圧変動ΔVA
低減できることになる。
そこで、電圧変成器9と電流変成器8により検出された
アーク炉負荷4の電圧Vと電流Iは、第6図に示した制
御回路10の無効電力検出回路12に入力され、アーク炉負
荷4に流入する無効電力QAが検出される。
この検出値QAは次段の補償ゲイン設定回路13へ入力さ
れ、一定ゲインのK倍されてサイリスタ点弧角制御回路
14に入力される。このサイリスタ点弧角制御回路14にお
いては、入力信号K・QAに相当した無効電力を出力する
ためのサイリスタ点弧位相角αを決定し、点弧角αの位
相でゲート点弧指令をサイリスタに与える。この結果、
無効電力補償装置11はK・QAなる無効電力を出力するこ
とになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の無効電力補償装置11の制御回路は以上のように構
成されているので、無効電力補償装置11の出力QOは QO=K・QA で制御されることになり、例えばアーク炉負荷4の無効
電力QAが第7図(a)の実線のように変化した場合、出
力QOは第7図(a)の点線のように制御されることにな
る。
第5図において、出力QOは固定進相コンデンサ5の無効
電力QCとサイリスタ制御によるリアクトルの遅相無効電
力−QRとの和になるため、出力QOが第7図(a)の点線
のように制御される場合、リアクトルの無効電力QR(以
下、QRと略称する)は第7図(b)の矢印方向に制御さ
れることになり、QRは第7図(d)のような無効電力変
化を辿ることになる。この結果、電源系統側に流出する
無効電力QS(以下、QSと略称する)は、第6図(c)の
ようになり無効電力変動を抑制できる。
しかしながら、QAの小さな領域と領域ではQAが最大
補償容量QC(以下、QCと略称する)以下であるにもかか
わらず、QO=K・QAの大きさに制御されるため、QRを大
きくしておく必要がある。このため、リアクトル6及び
サイリスタ装置7に大きな電流を流すことになり、QA
小さな領域において、リアクトル6及びサイリスタ装置
7の電気損失が大きいという問題点がある。
また、第6図(a)に示すように、領域及び領域に
おいて、QA<QCであるにもかかわらず、QSは遅相とな
り、力率が低下するという問題点がある。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、アーク炉負荷の軽負荷領域におけるサイリス
タ装置及びリアクトルの損失を軽減すると共に補償後の
力率を向上できる無効電力補償装置の制御装置を得るこ
とを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る無効電力補償装置の制御装置は、アーク
炉負荷の軽負荷時に制御回路の補償ゲインを増加し、負
荷が大きくなると補償ゲインを元へ戻すようにしたもの
である。
〔作用〕
この発明における無効電力補償装置の制御装置は、検出
したアーク炉負荷の無効電力の移動バイアス値を演算
し、移動バイアス値の大きさに応じて補償ゲインを変え
るようにすることにより、軽負荷時の補償ゲインを大き
くし、重負荷時の補償ゲインを元へ戻すようにする。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を前記第6図と同一部分に同
一符号を付した第1図について説明する。第1図におい
て、15は制御ゲインの大きさを変えるための可変ゲイン
回路としての乗算器、16は無効電力検出値Qの移動バイ
アスを作成するための移動バイアス演算回路としての1
次遅れ回路、17は減算回路、18はゲイン設定回路、19は
加算回路である。
次に動作について説明する。第2図,第3図は前記第7
図に示したものと同じ無効電力QAに対する動作を示した
図である。
いま、第3図(a)の点線で示すような第7図(a)と
同じアーク炉負荷4の無効電力QAが生じた場合、QAの移
動バイアスは第3図(a)に示すQMの波形となり、QM
第1図の1次遅れ回路16で演算される。なお、一次遅れ
回路16における時定数Tは、フリツカとして問題になら
ない周波数領域の時定数になるように比較的大きな値に
選ばれる。
減算回路17では、一定値Q2と一次遅れ回路16から出力さ
れた移動バイアス値QM(以下、QMと略称する)との差が
演算され、(Q2−QM)が出力される。ここで、Q2の値は
第3図(a)の一点鎖線で示すように、QMのほぼ最大値
に選択される。従つて、(Q2−QM)は第3図(a)の2
点鎖線で示す波形となる。(Q2−QM)は次段のゲイン設
定回路18に入力され、一定のゲインK1倍されて第3図
(b)に示すようなK1(Q2−QM)が出力される。
加算回路19においては、一定値K2と前述のK1・(Q2
QM)の和が演算され、第3図(b)に示すようなK2+K1
(Q2−QM)が出力される。{K2+K1(Q2−M)}は乗算
回路15において、無効電力検出回路12の出力QAと乗算さ
れて{K2+K1(Q2−M)}・QAが出力される。ここで、
{K2+K1(Q2−M)}の値は可変ゲインとして作用し、
第3図(b)に示すように、QAが大きい領域ではほぼ
K2の近傍にあり、QAの小さい領域及びではK2より大
きな値となる。
第1図のサイリスタ点弧角制御回路14では{K2+K1(Q2
−QM)}QAに相当したサイリスタ点弧角αを選択してサ
イリスタ装置7に点弧信号を与えるように作用するの
で、無効電力補償装置11の無効電力出力QOは QO={K2+K1(Q2−QM)}・QA となる。
この結果、無効電力補償装置11の出力QOは第2図(b)
の実線で示すような波形となり、第2図(b)の点線で
示した従来の制御装置の場合に比べると、QAの小さな領
域でQOは大きな値を示し、最大無効電力補償容量より小
さなQAの値に対してはほぼ完全に補償できるようにな
る。
従つて、第2図(c)の実線に示すように、本発明の場
合の制御装置における電源側の無効電力QSはQAの小さな
領域では第2図(c)に点線で示した従来の制御方式の
場合のQSに比べ小さくすることができ、無効電力変動を
小さくすると共に平均力率を向上させることができる。
また、第2図(d)の実線で示すように本発明の制御装
置の場合のリアクトルの無効電力QRは、第2図(d)の
点線で示した従来の制御方式の場合のQRに比べ小さくす
ることができるので、前記第5図に示した無効電力補償
装置11内のおけるリアクトル6及びサイリスタ装置7の
運転損失を小さくすることができることになる。
なお、上記実施例では無効電力検出値の移動バイアス値
に応じて補償ゲインを変化させた場合について示した
が、負荷の電流値や有効電力等の電気量の大きさの移動
バイアス値に応じて補償ゲインを変えても良く、上記実
施例と同様の効果を奏する。
また、負荷の電気量の大きさの時間的変化量として、1
次遅れ回路16を用いて演算した移動バイアス値を用いた
が、第4図に示すように比較回路を用いて、電気量の大
きさに応じて段階的に変化させた移動バイアス値であつ
ても良く、上記実施例と同様の効果を奏する。なお第4
図において、21は加算回路であり、図示例では、比較回
路20a,20b,20cの3段階の出力値に応じて、加算回路21
の出力としての移動バイアス値QMは3段階の段階的変化
をすることになる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、負荷の電気量の大き
さの移動バイアス値に応じて無効電力補償装置の補償ゲ
インを変えるようにしたので、補償後の平均力率を向上
することができると共に無効電力補償装置の構成要素で
あるサイリスタ装置とリアクトルの運転損失を低減する
ことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による無効電力補償装置の
制御装置を示す回路図、第2図と第3図はこの発明の制
御装置の動作を説明する図、第4図は本発明の他の実施
例を示した図、第5図は無効電力補償装置の回路図、第
6図は従来の制御装置を示す回路図、第7図は従来の制
御装置の動作を説明する図である。 8は電流検出手段(電流変成器)、9は電圧検出手段
(電圧変成器)、10は制御回路、11は無効電力補償装
置、12は電気量演算回路(無効電力検出回路)、15は可
変ゲイン回路(乗算回路)、16は移動バイアス演算回路
(1次遅れ回路)、20,21は移動バイアス演算回路(比
較回路、加算回路)。 なお、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】変動負荷に供給される電圧と電流から無効
    電力を検出する無効電力検出回路と、前記無効電力の移
    動バイアスを作成する移動バイアス演算回路と、前記移
    動バイアスと一定値との差を一定ゲイン倍するゲイン設
    定回路と、このゲイン設定回路の出力に一定ゲインを加
    算した加算値と前記無効電力とを入力し軽負荷時には補
    償ゲインを増加し負荷が大きくなると補償ゲインを元に
    戻す可変ゲイン回路とを備えた無効電力補償装置の制御
    装置。
  2. 【請求項2】前記移動バイアス演算回路を1次遅れ回路
    で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載の無効電力補償装置の制御装置。
  3. 【請求項3】前記移動バイアス演算回路を複数の比較回
    路とその出力を加算する加算回路で構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第(1)項記載の無効電力補償装
    置の制御装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199739A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Central Res Inst Of Electric Power Ind 電圧解析方法、装置並びにプログラム
JP2011257894A (ja) * 2010-06-08 2011-12-22 Fuji Electric Co Ltd 無効電力補償装置の制御装置

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