JPH09182297A - 電力用直列コンデンサ装置 - Google Patents

電力用直列コンデンサ装置

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JPH09182297A
JPH09182297A JP7341131A JP34113195A JPH09182297A JP H09182297 A JPH09182297 A JP H09182297A JP 7341131 A JP7341131 A JP 7341131A JP 34113195 A JP34113195 A JP 34113195A JP H09182297 A JPH09182297 A JP H09182297A
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JP
Japan
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series capacitor
reactance
reactor
series
capacitor device
Prior art date
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Pending
Application number
JP7341131A
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English (en)
Inventor
Norio Miyata
紀夫 宮田
Masakuni Asano
正邦 浅野
Kensho Tokuda
憲昭 徳田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電力系統における線路リアクタンスの補償や
電力潮流の制御などに用いられる直列コンデンサ装置3
1において、直列コンデンサ33およびリアクトル34
ならびにリアクタンスの可変動作を行うためのサイリス
タ35,36の責務を低減し、低コスト化および低損失
化を図る。 【解決手段】 図1(a)で示すように、送電線路32
に直列に介在される直列コンデンサ33のリアクタンス
を見掛け上増大する可変リアクトル40のリアクトル3
4を直列に介在し、該リアクトル34の端子間を逆並列
接続されたサイリスタ35,36によって通電角制御を
行う。したがって図1(b)で示すような等価回路で表
され、補償率をKとするとき、直列コンデンサ33の定
格容量は1+K倍となるけれども、リアクトル34を並
列に設ける場合のように過大な共振電流が流れることは
なく、サイリスタ35,36などの容量を小さくするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の安定の
ために用いられる電力用直列コンデンサ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4は、電力用直列コンデンサ1,2の
機能を説明するための電力系統10を簡略化して示す図
である。前記電力系統10は、発電所や変電所などの複
数の電源3,4および負荷5,6などが、送電線路7,
8によってネットワーク状に接続されて構成されてい
る。このような電力系統10において、たとえば電源3
側から電源4側へ電力を融通する必要が生じたときに
は、その融通量に対応した位相だけ、電源3側の電流波
形の位相が電源4側の位相よりも相対的に進められる。
【0003】このとき、送電線路7,8が長くなると、
該送電線路7,8に分布しているリアクタンスX1;X
2,X3によって、前記電流波形に遅れが生じ、融通で
きなくなってしまうという問題がある。また、電源3側
から電源4側への複数の送電線路7,8における電力潮
流の配分も、前記リアクタンスX1;X2,X3によっ
て決定されてしまうという問題もある。
【0004】上述のような不具合を解消するために、た
とえば数100Km以上の送電線路には、前記直列コン
デンサ1,2が介在されるようになっている。該直列コ
ンデンサ1,2のリアクタンスX01,X02によっ
て、前記リアクタンスX1;X2,X3が補償され、ま
た電力潮流が所望とする配分に制御される。
【0005】このような直列コンデンサ1,2におい
て、前記電力系統10の故障からの復帰時などのよう
に、不安定な状態を速やかに解消できるように、たとえ
ば縦続接続された多段のコンデンサの各入出力端子間に
短絡用のスイッチング素子を設け、そのスイッチング素
子を選択的に開閉することによって、リアクタンスを可
変とする直列コンデンサ装置が使用されている。また、
より電力系統の安定度を向上するために、リアクタンス
を高速で、かつ連続に変化することができる電力用直列
コンデンサ装置が提案されている。
【0006】図5は、そのようなリアクタンスが連続可
変の典型的な従来技術の電力用直列コンデンサ装置21
の構成を説明するための電気回路図である。図5(a)
で示すように、この直列コンデンサ装置21は、送電線
路22に介在される直列コンデンサ23と、この直列コ
ンデンサ23と並列に設けられるリアクトル24と、相
互に逆極性で並列接続され、前記リアクトル24に直列
に接続されるサイリスタ25,26と、前記サイリスタ
25,26の通電角制御を行う制御回路27とを備えて
構成されている。
【0007】制御回路27は、送電線路22の電流波形
を監視しており、前記電流波形のピーク値を中心とし
て、補償すべき位相量に対応した通電角だけサイリスタ
25,26を導通する。これによって、直列コンデンサ
23とリアクトル24とが共振し、該直列コンデンサ装
置21内で矢符28で示すような共振電流が流れ、図5
(b)の等価回路で示すように、直列コンデンサ装置2
1の見掛け上のリアクタンスXは、直列コンデンサ23
の固有のリアクタンスをX0とするとき、 −jX=−j(1+K)X0 …(1) に増大することになる。ただし、Kは補償率であり、 K=X/X0−1 …(2) となる。
【0008】直列コンデンサ23のリアクタンスをX0
とし、サイリスタ25,26によって通電角制御された
リアクトル24のリアクタンスをXLとするとき、該直
列コンデンサ装置21の見掛け上のリアクタンスXは、 −jX=−jX0‖+jXL =−X0XL/(+jX0−jXL) …(3) で表される。
【0009】したがって、前記直列コンデンサ23のリ
アクタンスX0を固定として、サイリスタ25,26の
通電角を変化させた場合の該直列コンデンサ装置21の
見掛け上のリアクタンスXのリアクタンスX0に対する
増加倍率の変化を図6で示す。また、前記サイリスタ2
5,26の通電角制御によるリアクトル24のリアクタ
ンスXLの変化に対する前記見掛け上のリアクタンスX
の変化、およびそのリアクタンスX0からの変化量ΔX
0の変化、ならびに前記補償率Kの変化の関係を表1で
示す。
【0010】
【表1】
【0011】このようにして、直列コンデンサ装置21
は、送電線路22のリアクタンスを補償するように構成
されている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
の直列コンデンサ装置21では、前記共振電流のため
に、たとえば補償率Kを50%とした場合でも、直列コ
ンデンサ23には(1.5)2 =2.25から、サイリ
スタ25,26を遮断している定常状態の2倍以上の電
流が流れることになる。したがって、前記補償率Kに対
応して、直列コンデンサ23の責務、すなわち過電流に
対する耐量が大きくなるとともに、損失が大きいという
問題がある。
【0013】また、サイリスタ25,26およびリアク
トル24の責務も大きく、大きな容量が必要となり、コ
ストが嵩むという問題がある。
【0014】本発明の目的は、直列コンデンサおよび可
変リアクトルの責務を低減し、低コスト化および低損失
化を図ることができる直列コンデンサ装置を提供するこ
とである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明に係る直列コンデ
ンサ装置は、送電線路に介在される直列コンデンサと、
該直列コンデンサに関連して設けられ、該直列コンデン
サのリアクタンスを見掛け上増大させることができる可
変リアクトルとを備える電力用直列コンデンサ装置にお
いて、前記可変リアクトルを前記直列コンデンサと直列
に前記送電線路に介在し、該可変リアクトルのリアクタ
ンスを固有値よりも小さくすることによって、直列コン
デンサのリアクタンスを相対的に増大させることを特徴
とする。
【0016】上記の構成によれば、線路のリアクタンス
を補償して長距離送電や複数の各送電経路における電力
潮流の制御を可能とする直列コンデンサ装置において、
可変リアクトルを直列コンデンサと直列に接続し、定常
時には、直列コンデンサのリアクタンスと、該可変リア
クトルの最大値のリアクタンスとの合成リアクタンスに
よって、所望とする定常時の位相補償量に対応したリア
クタンスを得ている。これに対して、故障していた系統
の復帰などによって系統が不安定になったときには、前
記可変リアクトルは最小値となって、直列コンデンサの
固有値によって補償が行われる。
【0017】すなわち、本発明では、可変リアクトルの
リアクタンスは、定常時に大きく、系統不安定時には小
さくすることによって、相対的に直列コンデンサの容量
を大きくするので、従来技術のような過大な共振電流が
流れることはない。したがって、従来技術に比べて、直
列コンデンサの定格容量は大きくなるけれども、責務、
すなわち過電流に対する耐量を小さくすることができ
る。また、可変リアクトルを構成するリアクトルおよび
半導体スイッチング素子等の責務、すなわち容量も小さ
くすることができる。こうして、低コスト化および低損
失化を図ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図1〜図
3に基づいて説明すれば以下のとおりである。
【0019】図1は、本発明の実施の一形態の電力用直
列コンデンサ装置31の電気回路図である。この直列コ
ンデンサ装置31は、図1(a)で示すように、送電線
路32に直列に介在されている直列コンデンサ33と、
該直列コンデンサ33と直列に前記送電線路32に介在
されるリアクトル34と、相互に逆極性で並列に接続さ
れ、前記リアクトル34の両端子間に並列に接続される
サイリスタ35,36と、サイリスタ35,36の通電
角を制御するための制御回路37とを備えて構成されて
いる。
【0020】リアクトル34と、サイリスタ35,36
と、制御回路37とは、可変リアクトル40を構成す
る。制御回路37は、送電線路32の電流波形を監視し
ており、該制御回路37が前記電流波形のピーク値を中
心として、補償すべき位相量に対応した通電角だけサイ
リスタ35,36を導通する。これによって、リアクト
ル34のリアクタンスXLの可変動作が実現され、該直
列コンデンサ装置31の見掛け上のリアクタンスXが変
化することになる。
【0021】上述のように構成された直列コンデンサ装
置31において、図1(a)で示す電気回路図は、図1
(b)で示す等価回路で表すことができる。このように
本発明では、直列コンデンサ33の容量は、所望とする
定常時の位相補償量に対応した容量X0に対して、前記
補償率Kを加算した(1+K)X0に選ばれ、可変リア
クトル40のリアクトル34のリアクタンスは、KXL
に選ばれる。
【0022】前記制御回路37がサイリスタ35,36
を遮断している定常時には、図2において、時刻t1以
前で示されるように、図2(a)で示す線路電流Iに対
して、図2(b)に示すリアクトル34を流れる電流I
Lは等しく、したがって可変リアクトル40の端子間電
圧VLは図2(d)において参照符α1で示すようにな
り、またこれに対してサイリスタ35,36を流れる電
流IBは図2(c)で示すように0となっている。
【0023】一方、故障系統の復帰時などで位相補償量
を大きくする必要が生じたときには、前記制御回路37
はサイリスタ35,36の通電角を大きくしてゆく。こ
れによって、サイリスタ35,36を流れる電流IBは
図2(c)で示すように増加してゆき、これに対してリ
アクトル34を流れる電流ILは図2(b)で示すよう
に減少してゆく。このとき、可変リアクトル40の端子
間電圧VLは、図2(d)において、参照符α1で示す
ように、サイリスタ35,36が導通されている期間に
0となるけれども、直列コンデンサ33を含めた該直列
コンデンサ装置31の端子間電圧VXは、前記図2
(d)において、参照符α2で示すように変化する。
【0024】ここで、たとえばX0を1.0PU(PU
は電力単位)とし、補償量Kを50%まで変化させると
き、可変リアクトル40のリアクタンスKXLの変化に
対応して、該直列コンデンサ装置31の見掛け上のリア
クタンスXは、図3で示すように、−j1.5PUから
−j1.0PUまで変化することになる。
【0025】このように、本発明に従う直列コンデンサ
装置31は、送電線路32に介在する直列コンデンサ3
3のリアクタンスを、所望とする定常時の位相補償量に
対応したX0の1+K倍に選び、かつ前記送電線路32
に直列に介在する可変リアクトル40のリアクタンスを
KXLとしておき、定常時には、リアクタンスKX0を
リアクタンスKXLで打消すようにして固有値(1+
K)X0より小さくしておき、系統が不安定になるなど
して大きく位相補償を行うときには、前記Kを小さくす
ることによって、相対的に該直列コンデンサ装置31の
リアクタンスXを(1+K)倍に拡大する。
【0026】したがって、たとえばK=0.5とすると
き、前記図5で示す直列コンデンサ23に比べて、直列
コンデンサ33の定格容量を1.5倍に形成する必要が
あるけれども、コンデンサの責務、すなわち過電流に対
する耐量が前記直列コンデンサ23では2倍以上必要で
あったのに対して、本発明ではそのような過電流状態を
考慮する必要はなくなる。また、リアクトル34および
サイリスタ35,36の責務、すなわち容量も、図5で
示すリアクトル24およびサイリスタ25,26に比べ
て、飛躍的に小さくすることができる。このようにし
て、直列コンデンサ33および可変リアクトル40の責
務を低減し、低コストおよび低損失で送電線路32にお
ける電流波形の位相補償を行うことができるとともに、
電力潮流の制御を行うことができるようになる。
【0027】なお、可変リアクトル40におけるリアク
トル34の端子間を短絡する電力半導体素子は、上述の
ような他励式のサイリスタ35,36に限らず、自励式
のGTOサイリスタなどが用いられてもよい。
【0028】
【発明の効果】本発明に係る電力用直列コンデンサ装置
は、以上のように、可変リアクトルを直列コンデンサと
直列に送電線路に介在し、前記可変リアクトルのリアク
タンスを固有値よりも小さくすることによって、直列コ
ンデンサのリアクタンスを相対的に増大させる。
【0029】それゆえ、可変リアクトルのリアクタンス
を、定常時に大きく、系統の不安定時には小さくするこ
とによって相対的に直列コンデンサの容量を大きくする
ので、従来技術のような過大な共振電流が流れることは
ない。したがって従来技術に比べて、直列コンデンサの
定格容量は大きくなるけれども、責務、すなわち過電流
に対する耐量を小さくすることができる。また、可変リ
アクトルを構成するリアクトルおよび半導体スイッチン
グ素子等の責務、すなわち容量も小さくすることができ
る。こうして、低コスト化および低損失化を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の直列コンデンサ装置の
電気回路図である。
【図2】図1で示す直列コンデンサ装置の動作を説明す
るための波形図である。
【図3】図1で示す直列コンデンサ装置によるリアクタ
ンスの変化動作を説明するためのグラフである。
【図4】直列コンデンサの機能を説明するために電力系
統を簡略化して示す図である。
【図5】典型的な従来技術の直列コンデンサ装置の構成
を説明するための電気回路図である。
【図6】図5で示す直列コンデンサ装置におけるサイリ
スタの通電角の変化に対するリアクタンスの増加倍率の
変化を示すグラフである。
【符号の説明】
1 直列コンデンサ 2 直列コンデンサ 3 電源 4 電源 5 負荷 6 負荷 7 送電線路 8 送電線路 10 電力系統 31 直列コンデンサ装置 32 送電線路 33 直列コンデンサ 34 リアクトル 35 サイリスタ 36 サイリスタ 37 制御回路 40 可変リアクトル

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送電線路に介在される直列コンデンサと、
    該直列コンデンサに関連して設けられ、該直列コンデン
    サのリアクタンスを見掛け上増大させることができる可
    変リアクトルとを備える電力用直列コンデンサ装置にお
    いて、 前記可変リアクトルを前記直列コンデンサと直列に前記
    送電線路に介在し、該可変リアクトルのリアクタンスを
    固有値よりも小さくすることによって、直列コンデンサ
    のリアクタンスを相対的に増大させることを特徴とする
    電力用直列コンデンサ装置。
JP7341131A 1995-12-27 1995-12-27 電力用直列コンデンサ装置 Pending JPH09182297A (ja)

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JP7341131A JPH09182297A (ja) 1995-12-27 1995-12-27 電力用直列コンデンサ装置

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JP7341131A Pending JPH09182297A (ja) 1995-12-27 1995-12-27 電力用直列コンデンサ装置

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JP (1) JPH09182297A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246366A (ja) * 2009-04-03 2010-10-28 General Electric Co <Ge> 送電のための補償システム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010246366A (ja) * 2009-04-03 2010-10-28 General Electric Co <Ge> 送電のための補償システム

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Effective date: 20040511