JPH10240362A - 並列接続された静止補償装置のコンデンサ装置を制御する方法および装置 - Google Patents

並列接続された静止補償装置のコンデンサ装置を制御する方法および装置

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JPH10240362A
JPH10240362A JP10024769A JP2476998A JPH10240362A JP H10240362 A JPH10240362 A JP H10240362A JP 10024769 A JP10024769 A JP 10024769A JP 2476998 A JP2476998 A JP 2476998A JP H10240362 A JPH10240362 A JP H10240362A
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semiconductor
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 電力ネットワークに接続されたコンデンサデ
バイスのスイッチーイン後の過渡現象および共振現象を
良好に減衰すること。 【解決手段】 無効電力を補償するためのシャント接続
されたスタティックな補償ユニットＣＯＭ１、ＣＯＭ
２、ＣＯＭ３のためのコンデンサデバイスを制御する装
置であり、コンデンサデバイスはコンデンサとコンデン
サに直列に接続された半導体バルブとを備え、第１、第
２半導体はコンデンサを電流が通過する第１および第２
導通方向に対応する。補償器で検出された電圧Ｕａｂ、
Ｕｂｃ、Ｕｃａに応じて、それぞれの半導体のための点
弧命令を交互に発生する回路ＶＮ、ＦＳＤ、ＣＵを備え
る。それぞれの点弧命令に関連した導通方向に電流を流
さないことを表示するデブロッキング信号を第１、第２
導通方向の各々に対し発生し、その後、任意の時間遅延
して第１、第２導通方向うちの第２方向に対する点弧命
令を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力ネットワーク
における無効電力を補償し、シャント接続された静止補
償ユニットのコンデンサデバイスを制御する方法および
この方法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力ネットワークおよびこの電力ネット
ワークに接続された機器の無効電力消費量を補償するよ
う、シャント接続されたスタティック補償器を電力ネッ
トワークに接続することは知られている。かかる補償器
のうちのあるタイプは、少なくとも１つの、通常は複数
の、サイリスタでスイッチングされるコンデンサを備え
る。サイリスタでスイッチングされる１つのコンデンサ
は、基本的には制御可能な半導体と直列に接続されたコ
ンデンサを含む。この他に、通常、誘導性素子、すなわ
ちインダクタがコンデンサに直列に接続され、電力ネッ
トワークへの接続点に設けられたコンデンサを流れる電
流の変化率を制限し、電力ネットワーク内に存在する誘
導性部品との共振現象を防止するようになっている。以
下、かかるサイリスタでスイッチングされるコンデンサ
をコンデンサデバイスと称し、三相電力ネットワークに
おける１つの補償ユニットは、通常、Δ接続された３つ
のかかるコンデンサデバイスから成る。
【０００３】制御自在な半導体バルブは、互いに逆向き
に接続された２つの制御可能な半導体、通常はサイリス
タを備える。これら半導体を接続することにより、すな
わち交流ネットワークの電圧の位相位置に対する半導体
の点弧時間を制御することにより無効電力を発生するよ
う、電力ネットワークにコンデンサを接続できる。本願
ではコンデンサなる概念は、コンデンサが制御可能な半
導体バルブにより、すべて共通に接続された複数の相互
接続された容量性素子、すなわちサブコンデンサから成
るケースも含むと理解すべきである。更に本願では、半
導体の概念は、半導体バルブの制御可能な半導体のうち
の各々が点弧命令により、すべて共通に制御される相互
に直列接続された複数のサイリスタから成るケースも含
むと理解すべきである。従って１つの制御デバイスは、
半導体バルブ内に含まれる半導体に対する個々の点弧パ
ルスを発生するようになっている。
【０００４】上記タイプの補償器は、通常、多数の補償
ユニットから成り、この補償ユニットのスイッチーイン
は、電力ネットワークで検出された電圧およびこの電圧
に対する基準値に応じて、それぞれの補償ユニットをス
イッチーインするためのスイッチーイン命令を発生する
上位の電圧制御システムによって制御されるようになっ
ている。
【０００５】サイリスタでスイッチングされるコンデン
サおよびその制御を一般的に説明するために、例えばエ
ッケ・エクストレームによる「大電力電気回路のＨＶＤ
ＣおよびＳＶＣ」、１９９０年ストックホルム、特にペ
ージ１０−１〜１０−７およびＫ・ライヒェルトによる
「制御可能な無効補償」、電力およびエネルギーシステ
ム、第４巻、第１号、１９８２年１月ページ５１〜６１
を参照する。
【０００６】次に、電力ネットワークにおける電圧また
は電流の基本的成分の用語は、それぞれの電圧または電
流の成分が電力ネットワークの周波数に対応する周波数
となっていることを意味する。例えば、５０Ｈｚの公称
周波数を有する電力ネットワークは、５０Ｈｚの周波数
または少なくとも５０Ｈｚに近い周波数を有する。
【０００７】サイリスタでスイッチングされるコンデン
サを通過する電流は、静的には位相位置がこのコンデン
サの両端の電圧よりも電気的に９０度進んでいるので、
サイリスタでスイッチングされるコンデンサの両端の電
圧の基本成分の時間変化率が正の値から負の値に符号を
変える際に、更に負の値から正の値に符号を変える際
に、半導体バルブの２つの半導体に点弧命令を交互に与
えなければならない。電圧の位相位置を、その電圧の振
幅が０度で０となり、正の方向に増加するものと定義す
ると、静的な条件下では、これら符号の反転は、９０度
および２７０度の電気的角度で生じる。上記時間変化率
が正から負の値に符号を変える際に、次のインターバル
における予想電流方向、すなわち９０度〜２７０度のイ
ンターバルにおける上記コンベンションと導通方向が一
致する半導体に点弧命令を与えなければならない。この
ような導通方向を当該インターバルの間の予想電流搬送
導通方向と称す。上記時間変化率が再び符号を変える際
に、次のインターバルにおける予想電流方向、すなわち
２７０度〜４５０度のインターバルでの上記導通方向と
導通方向が一致する他の半導体に点弧命令を与える。
【０００８】例えば、電圧制御システムに応じて点弧命
令の発生が終了させられると、次の電流ゼロクロス点で
半導体バルブを通過する電流が終了する。従って、コン
デンサの電圧は、コンデンサを通過する電流が終了する
際の電力ネットワークの電圧によって決定されるレベル
のままになる。上記基準に従って再び点弧命令が発生さ
れ、電力ネットワークの電圧が変わらないままである
と、基本的には電流および電圧の過渡現象を生じること
なく、コンデンサのスイッチ−インが生じる。
【０００９】
【発明が解決使用とする課題】しかしながら、電力ネッ
トワークの電圧とコンデンサの両端の電圧との間に電圧
差が存在する場合にコンデンサがスイッチーインされる
と、高調波振動が開始し、これにより半導体およびコン
デンサに異常なほど大きい電流が流れることがある。こ
のような振動は、補償器と電力ネットワークとの間の接
続点における電流および電圧に影響する。この影響は、
電力ネットワークの電気的な質を劣化させると見なすこ
とができる。
【００１０】サイリスタでスイッチングされるコンデン
サに関連した公知の現象は、電力ネットワークの電圧に
対しコンデンサの両端の電圧が極性を反転する際に、半
導体を誤って点弧することである。この理由は、コンデ
ンサを通過する電流が極めて急に増加し、これによりコ
ンデンサに好ましくない電圧の増加が生じたり、半導体
に対する電流が異常に大きくなったりすることとなるか
らである。
【００１１】点弧命令を発生する公知の方法は、上記基
準に従ってスイッチーイン命令が発生し、既に第１点弧
命令が生じている際に双方の半導体に点弧命令を連続的
に印加する方法である。このように半導体バルブの双方
の導通方向は、コンデンサを通過する電流に対してオー
プンに維持され、誤って点弧される恐れが解消される。
【００１２】しかしながら、研究によれば、コンデンサ
をスイッチーインする際、電力ネットワークの電圧とコ
ンデンサの電圧との間に電圧差がある際の上記高調波振
動を極くわずかだけ減衰すると、乱れのない作動への状
態への変化が極めて長くなることが判った。
【００１３】電力ネットワークの電圧に高調波が含まれ
るような場合でも、サイリスタでスイッチングされるコ
ンデンサに対する電流が致命的なほど大きくなると、共
振状態が生じ得る。
【００１４】点弧命令を発生する他の公知の方法は、上
記１８０度のインターバルの各々の開始点、すなわち電
力ネットワークの電圧の時間変化率が符号を正の値から
負の値に、または負の値から正の値に変える際に、次の
インターバルにおける予想電流方向と導通方向が一致す
る半導体だけに点弧命令を与える方法である。従って、
インターバル中の予想される電流搬送導通方向と導通方
向が一致する半導体に対し、２つの半導体の点弧命令が
交互に発生される。位相ロックループは電力ネットワー
クの電圧に応じてコンデンサデバイスの両端の電圧の基
本成分に対応し、この電圧よりも電気角が９０度進むよ
うに位相ロックされたサイン波信号を発生する。従っ
て、このようなサイン波信号は、電力ネットワークで検
出された電圧より誘導された、コンデンサデバイスの両
端の電圧の基本成分の値の時間変化率を決定する。基本
的には、位相ロック信号のゼロクロス点、実際には若干
それよりも直前にバルブに対する点弧命令が発生され
る。
【００１５】点弧命令を発生するための上記方法によれ
ば、電力ネットワークとコンデンサとの間に電圧差が存
在する際のスイッチーイン後の過渡現象、更に電力ネッ
トワークの電圧に高調波が含まれる際の上記共振現象を
良好に減衰できる。
【００１６】しかしながら、所定の条件下では、一般的
には位相ロックループの過渡時間のために、例えばネッ
トワーク内の故障によって生じた電力ネットワークの電
圧の位相位置が急速に変化した場合、位相ロックループ
によって生じたサイン波信号が電力ネットワークの電圧
に対して電気角が９０度だけ位相がずれていないと、少
なくとも過渡現象が生じる。この結果、電流搬送コンデ
ンサを流れる電流は、上記１８０度のインターバルのう
ちの１つにおいてゼロに近づくので、この電流は遮断さ
れ、導通方向の反転に対して点弧命令が発生されるまで
ゼロのままとなる。従って、電力ネットワークの電圧
は、次に点弧命令を受ける半導体の両端における導通方
向のオフ状態の電圧として蓄積され、この電圧は、点弧
命令が発生されると、コンデンサを通過する電流を大き
くし、このコンデンサの両端に過電圧を発生させる恐れ
が生じる。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、一方
で、電力ネットワークとコンデンサとの間に電圧差が存
在する時のコンデンサデバイスのスイッチーイン後の過
渡現象および電力ネットワークの電圧に高調波が含まれ
る時の上記共振現象を良好に減衰しながら、他方で、例
えば半導体の両端のオフ状態の電圧の蓄積により生じ
る、電力ネットワークの電圧の位相位置が急速に変化し
た場合のコンデンサの両端における有害な電圧の増加に
反作用する、本明細書の冒頭に記載したタイプの改善さ
れた方法を提供することにある。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照し、実施例
に基づき本発明をより詳細に説明する。
【００１９】次の説明は、方法および装置の双方に関す
る。
【００２０】本装置は、ブロック図として図に示された
論理回路および時間遅延回路から成り、これら回路は、
一部または全体をアナログまたはデジタル電気回路とし
て発生してもよいし、また本発明の目的のためにマイク
ロプロセッサにプログラムされたプログラム機能を含ん
でもよい。これに関連し、それぞれの回路の入出力信号
は電気／論理信号または計算値から構成できる。従っ
て、下記において信号値と計算値なる用語は、同義語と
して使用する。
【００２１】当業者に明らかな違いを表示する手間をな
くすために電力ネットワークおよび補償器で生じる電流
および電圧に対し、次に説明する制御機器に供給され、
処理される信号および計算量に対応する測定された値お
よび信号／計算値には、一般に同じ表示を用いることと
する。
【００２２】ブロック図は、他の図示されたブロックで
使用される所定の計算値を発生するためのブロックを示
す。これらブロックの間の接続線は、図面を簡略にする
ために所定の場合には省略されているが、計算値を計算
するブロックからそれぞれの計算値が得られると理解す
べきである。
【００２３】図１は、３つの補償ユニットＣＯＭ１、Ｃ
ＯＭ２、ＣＯＭ３を含む補償器ＣＯＭを一本の線の図で
示している。互いに同様な補償ユニットの各１つは、上
記タイプのコンデンサデバイスを含む。バスバーＮＢに
は、補償器が接続されており、このバスバーＮＢは、ト
ランスＴＲを介し周波数ｆＨｚおよび位相ａ、ｂおよび
ｃの三相電力ネットワークＮＷに接続されている。後に
より詳細に説明する制御機器ＣＥＱは、点弧信号デバイ
スＦＳＤと、電圧制御デバイスＶＲＥＧと、補償ユニッ
トの各々に対するそれぞれの制御デバイスＣＤ１、ＣＤ
２、ＣＤ３とから成る。互いに同様な制御デバイスの各
１つは、３つの制御ユニットを備え、これら制御ユニッ
トも互いに同様である。制御デバイスＣＤ１における制
御ユニットは、図ではそれぞれＣＵａｂ、ＣＵｂｃ、Ｃ
Ｕｃａと表示されている。
【００２４】電力ネットワークＮＷにおける基本電圧
Ｕ’ａｂ、Ｕ’ｂｃおよびＵ’ｃａは、電圧検出デバイ
スＶＭによって検出される。この電圧検出デバイスによ
って得られた対応する測定値は、電圧制御デバイスＶＲ
ＥＧへ供給される。バスバーＮＢ上の主電圧Ｕａｂ、Ｕ
ｂｃおよびＵｃａは、電圧検出デバイスＶＭによって検
出される。この電圧検出デバイスＶＭによって得られた
対応する測定値は、点弧信号デバイスＦＳＤへ供給され
る。制御機器ＣＥＱは、上記測定値に応じて補償器制御
信号を発生し、それぞれの補償金ユニットへこれら信号
を供給する。
【００２５】制御機器と補償ユニットの各々との間で
は、信号フローＳＦ１、ＳＦ２、ＳＦ３が双方向に送ら
れ、これら信号フローは、基本的には互いに同様なタイ
プのものである。
【００２６】点弧信号デバイスは、制御デバイス各々に
信号フローＳＦ４、ＳＦ５、ＳＦ６を供給し、これらフ
ローは、基本的には互いに同様なタイプのものである。
【００２７】電圧制御デバイスは、信号フローＳＦ７を
発生する。上記信号フローのすべてについて後により詳
細に説明する。
【００２８】図２は、補償ユニットＣＯＭ１の三相図を
示す。この補償ユニットは、互いにΔ接続された３つの
コンデンサデバイスＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃ
ａを備え、各コンデンサデバイスは、互いに直列に接続
されたコンデンサＣと、半導体バルブＴＳと、リアクタ
ＬＲとから成る。
【００２９】２つの接続点ＪａｂとＪｂｃとの間に、コ
ンデンサデバイスＴＳＣａｂが接続され、接続点Ｊａｂ
とＪｃａとの間に、コンデンサデバイスＴＳＣｃａが接
続され、接続点ＪｂｃとＪｃａとの間に、コンデンサデ
バイスＴＳＣｂｃが接続されている。次に接続点Ｊａ
ｂ、Ｊｂｃ、Ｊｃａは、バスバーＮＢ上の位相ａ、ｂ、
ｃにそれぞれ接続されている。接続点Ｊａｂと、Ｊｂｃ
と、Ｊｃａとの間の電圧は、それぞれＵａｂ、Ｕｂｃお
よびＵｃａと表示されている。
【００３０】図に示されるような補償ユニットＣＯＭ１
と制御デバイスＣＤ１との間の信号フローＳＦ１は、制
御デバイスＣＤ１に含まれ、それぞれのコンデンサデバ
イスに属すコンデンサデバイスＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂ
ｃ、ＴＳＣｃａと制御ユニットＣＵａｂ、ＣＵｂｃ、Ｃ
Ｕｃａとの間の３つの部分信号フローＳＦ１ａｂ、ＳＦ
１ｂｃ、ＳＦ１ｃａとから成る。
【００３１】図３は、コンデンサデバイスＴＳＣａｂ
と、コンデンサデバイスと制御ユニットＣＵａｂとの間
の部分信号フローＳＦ１ａと点弧信号デバイスＳＦＤか
ら制御ユニットＣＵａｂまでの部分信号フローＳＦ４の
ａｂと、電圧制御デバイスＶＲＥＧから制御ユニットま
での信号フローＳＦ７に含まれる信号ＣＯＭ１ＯＮとを
示す。この図では、図を簡略にするため部分信号フロー
ＳＦ１ａｂに含まれる信号上の添字１、ａおよびｂは省
略してある。
【００３２】半導体バルブＴＳは、互いに逆向きに接続
された２つの半導体ＴＹｐ、ＴＹｎから成り、図には各
半導体は、サイリスタとして示されている。半導体ＴＹ
ｐは、バスバーＮＢ上の導通方向が位相ａからｂへの方
向となっている。コンデンサデバイスの両端には、主電
圧Ｕａｂが供給される。コンデンサＣの両端の電圧はＵ
Ｃと表示され、半導体の両端の電圧は、ＵＴＹと表示さ
れている。表示デバイスＵＭｐ、ＵＭｎは、それ自体公
知の態様で表示信号ＩＮＰｐおよびＩＮＰｎを発生し、
半導体ＴＹｐおよび半導体ＴＹｎの両端にオフ状態の電
圧をそれぞれの導通方向に印加することを表示する。図
を簡単にするため図には示されていないが、半導体の各
々は、複数の互いに直列に接続されたサイリスタを備
え、共通な表示ＩＮＰｎ、ＩＮＰｐをそれぞれ有する複
数の矢印により図において表示されたサイリスタの各々
に対し、表示信号が発生され供給される。一般に、オフ
状態の電圧がサイリスタの両端で約５０Ｖに達すると、
表示信号が発生される。同様に、それ自体公知の態様で
半導体バルブは、半導体ＴＹｐおよびＴＹｎに含まれる
サイリスタのための、それぞれの点弧信号ＦＰｐおよび
ＦＰｎを受ける。更に図では、点弧信号は、共通表示Ｆ
Ｐｎ、ＦＰｐが付けられた複数の矢印により表示されて
おり、点弧信号が半導体に含まれるサイリスタの各々に
供給されることを示している。電流検出回路ＣＭは、そ
れ自体公知の態様でコンデンサを通過する電流ＩＣを検
出し、この電流、すなわち半導体ＴＹｐを流れる電流Ｉ
ｐの正の半サイクルの電流測定値および電流ＩＣ、すな
わち半導体ＴＹｎを流れる電流Ｉｎの負の半サイクルの
電流測定値を供給する。図に表示されているように、部
分信号フローＳＦ１ａｂは、上記表示信号、点弧パルス
および電流測定値を含む。
【００３３】電圧制御デバイスＶＲＥＧ（図４）は、電
力ネットワークＮＷにおける主電圧Ｕ’ａｂ、Ｕ’ｂｃ
およびＵ’ｃａの供給された測定値に応じ、それ自体公
知の態様でそれぞれの補償ユニットＣＯＭ１、ＣＯＭ
２、ＣＯＭ３をスイッチーインするためのスイッチーイ
ン命令ＣＯＭ１ＯＮ、ＣＯＭ２ＯＮ、ＣＯＭ３ＯＮを発
生する。上記３つのスイッチーイン命令は、信号フロー
ＳＦ７に含まれる。
【００３４】点弧信号デバイスＦＳＤ（図４）は、主電
源Ｕａｂ、ＵｂｃおよびＵｃａの各々に対し位相ロック
ループＰＬＬａｂ、ＰＬＬｂｃおよびＰＬＬｃａを含
み、この位相ロックループは、これら主電源の供給され
た測定値に応じて、それ自体公知の態様で供給された測
定値におけるそれぞれの基本成分に対応し、これら測定
値よりも電気角が９０度前に位相ロックされた対応する
サイン波状の基本信号ＳＵａｂ、ＳＵｂｃおよびＳＵｃ
ａを発生する。この点弧信号デバイスは、基本信号ＳＵ
ａｂに対し公知の態様で２つの導通命令ＣＰｐ，ａｂお
よびＣＰｎ，ａｂを発生し、これら導通命令は、基本信
号ＳＵａｂが０よりも大となった時に、導通命令ＣＰ
ｐ，ａｂが生じ、上記基本信号が０よりも小さくなった
時に、導通命令ＣＰｎ，ａｂが生じるように互いに相補
的となっている。このことは、主電源Ｕａｂ、すなわち
コンデンサデバイスの両端の電圧ＴＳＣａｂにおける基
本成分Ｕａｂ１の時間変化率が０よりも大となった時、
すなわち（ｄＵａｂ１／ｄｔ）＞０となった時、導通命
令ＣＰｐ，ａｂが生じ、更にこの時間変化率が０よりも
小さくなったとき、すなわち（ｄＵａｂ１／ｄｔ）＜０
となった時に導通命令ＣＰｎ，ａｂが生じることを意味
している。
【００３５】図３および４に示されるように、信号フロ
ーＳＦ４は、部分信号フローＳＦ４ａｂ、ＳＦ４ｂｃお
よびＳＦ４ｃａから成り、ここで部分信号フローＳＦ４
ａｂは、上記導通命令ＣＰｐ，ａｂおよびＣＰｎ，ａｂ
を備え、部分信号フローＳＦ４ｂｃおよびＳＦ４ｃａ
は、基本信号ＳＵｂｃおよび基本信号ＳＵｃａにそれぞ
れ応じて同様に発生される、対応する導通命令ＣＰｐ，
ｂｃ、ＣＰｎ，ｂｃ、ＣＰｐ，ｃａおよびＣＰｎ，ｃａ
を備える。部分信号フローＳＦ４ｂｃおよびＳＦ４ｃａ
は、コンデンサデバイスＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａのため
のそれぞれの制御ユニットＣＵｂｃおよびＣＵｃａに供
給される。
【００３６】図５においてブロック図として制御ユニッ
トＣＵａｂの実施例が示されている。制御ユニットＣＵ
ｂｃおよびＣＵｃａは、同様な構造となっているので、
図５では図内で生じる信号には添字ａｂは示されていな
い。
【００３７】表示信号ＩＮＰｐおよびＩＮＰｎは、図で
は大まかにしか表示されていない光ガイドＬＣ１ｐ、Ｌ
Ｃ１ｎを介し、制御デバイス内に含まれる光ダイオード
回路１Ｐ、１Ｎへそれぞれ送られ、各回路は、それぞれ
個々の弁別回路１Ｐ’、１Ｎ’と組み合わされている。
この弁別回路１Ｐ’は、少なくとも１つの表示信号ＩＮ
Ｐｐが光ガイドを介して受信されると、信号Ｓ１ｐを発
生する。このことは、半導体ＴＹｐにおける少なくとも
１つのサイリスタが順方向のオフ信号の電圧を吸収した
ことを意味している。同様に、半導体ＴＹｎにおける少
なくとも１つのサイリスタが順方向のオフ状態の電圧を
吸収すると、弁別回路１Ｎ’は、信号Ｓ１ｎを供給す
る。安全性を増すために、図に表示された弁別回路は、
少なくとも所定のｍ個の表示信号が受信され、対応する
数のサイリスタがオフ状態の電圧を吸収したことが表示
されると、それぞれの信号Ｓ１ｐ、Ｓ１ｎを供給するよ
うにできる。
【００３８】制御デバイス内に含まれ、反転出力端を有
するレベル検出回路２Ｐ、２Ｎには、それぞれ電流Ｉｐ
およびＩｎの電流測定値が供給される。半導体ＴＹｐに
電流が流れないことを供給された信号が表示すると、レ
ベル検出回路２Ｐは、出力信号Ｓ２ｐを発生し、半導体
ＴＹｎを電流が流れないことを供給された信号が表示す
ると、レベル検出回路２Ｎは、出力信号Ｓ２ｎを発生す
る。一般に、それぞれの電流の値が電流の公称実効値
（ＲＭＳ）の約１％よりも小さくなると、出力信号Ｓ２
ｐおよびＳ２ｎが発生される。
【００３９】ＡＮＤ回路３Ｐには、スイッチーイン命令
ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｐおよび信号Ｓ１ｐが供給
され、これら信号のすべてが同時に生じると、ＡＮＤ回
路３Ｐは、出力信号Ｓ３ｐを発生する。対応する態様で
ＡＮＤ回路３Ｎには、スイッチーイン命令ＣＯＭ１Ｏ
Ｎ、導通命令ＣＰｎおよび信号Ｓ１ｎが供給され、これ
らすべての信号が同時に発生した時に、ＡＮＤ回路３Ｎ
は出力信号Ｓ３ｎを発生する。
【００４０】ＡＮＤ回路４Ｐには、スイッチーイン命令
ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｎ、信号Ｓ１ｐおよび信号
Ｓ２ｎが供給され、これら信号のすべてが同時に生じる
と、ＡＮＤ回路４Ｐは、出力信号としてデブロッキング
信号Ｓ４ｐを発生する。
【００４１】ＡＮＤ回路４Ｎには、スイッチーイン命令
ＣＯＭ１ＯＮ、導通命令ＣＰｐ、信号Ｓ１ｎおよび信号
Ｓ２ｐが供給され、これらすべての信号が同時に生じた
時にＡＮＤ回路４Ｎは、出力信号としてデブロッキング
信号Ｓ４ｎを発生する。
【００４２】本発明によれば、デブロッキング信号Ｓ４
ｐおよびＳ４ｎは、それぞれ任意の遅延時間Ｔ１を有す
る時間遅延回路５Ｐ、５Ｎに送られる。従って、デブロ
ッキング信号Ｓ４ｐに対して時間Ｔ１だけ遅延された時
間遅延回路５Ｐからの出力信号および信号Ｓ３ｐは、Ｏ
Ｒ回路６Ｐへ加えられ、このＯＲ回路は、これら入力信
号の少なくとも一方が発生されている時に出力信号とし
て点弧命令Ｓ６ｐを発生する。
【００４３】また、デブロッキング信号Ｓ４ｎに対し
て、時間Ｔ１だけ遅延された時間遅延回路５Ｎからの出
力信号Ｓ５ｎは、ＯＲ回路６Ｎに対して加えられ、これ
ら入力信号の少なくとも１つが生じたときに、このＯＲ
回路６Ｎは、出力信号として点弧命令Ｓ６ｎを発生す
る。
【００４４】点弧命令Ｓ６ｐおよびＳ６ｎは、それぞれ
パルス整形デバイス７Ｐ、７Ｎへ加えられ、これらパル
ス成形デバイスは、それぞれパルス整形された出力信号
Ｓ７ｐ、Ｓ７ｎを発生する。これら出力信号Ｓ７ｐ、Ｓ
７ｎは、それぞれ光カプラー８Ｐ、８Ｎへ加えられ、こ
れら光カプラは、出力信号として点弧信号ＦＰｐおよび
ＦＰｎをそれぞれ発生し、これら点弧信号は、光ガイド
ＬＣ３ｐおよびＬＣ３ｎを介して半導体バルブＴＳへ加
えられる。半導体バルブは、図３に示されていない回路
を備え、これら回路は、それ自体公知の態様で点弧命令
Ｓ６ｐおよびＳ６ｎに応じて、それぞれの半導体に含ま
れるサイリスタに対する点弧パルスを発生する。
【００４５】次に、図６Ａ−６Ｂを参照して制御デバイ
スの作動モードについてより詳細に説明する。図６Ａ−
６Ｂにおいて、すべてのケースにおける水平軸は、垂直
軸に示された値に対する電気的な角度を示す。説明は図
４に示されるようなコンデンサデバイスＴＳＣａｂおよ
び図５に示されるような制御ユニットＣＵａｂに関する
ものである。その他のコンデンサおよび制御ユニットも
同様に構成されている。
【００４６】図６Ａは、図を簡略にするために極性を反
転させた状態の基本信号ＳＵａｂを垂直軸に示す。上記
から明らかなように、基本信号ＳＵａｂは、バスバーＮ
Ｂ上の電圧Ｕａｂの基本成分の時間変化率に対応し、よ
ってコンデンサデバイスの両端の電圧の対応する成分の
時間変化率に対応する。垂直軸には、スイッチーインさ
れたコンデンサユニットにより作動が乱されていない間
に、コンデンサデバイスＴＳＣａｂ内のコンデンサＣを
流れる電流ＩＣも実線で示されている。表示ＩＣに近い
表示Ｉｐは、電流ＩＣを流すのは半導体ＴＹｐであるこ
とを示し、表示Ｉｎは、電流ＩＣを流すのは半導体Ｉｎ
であることを示している。比較すると、垂直軸にはコン
デンサデバイスの両端の電圧Ｕａｂの基本成分Ｕａｂ１
も示されている。動作が乱されていない間、基本信号の
ゼロクロス点と電流のゼロクロス点とは基本的に一致す
る。
【００４７】破線は、例えば電力ネットワーク内の故障
の結果として１８０度〜２７０度のインターバル内の、
図に示された角度α度、従って２７０度の基本信号の対
応するゼロクロス点よりも前で負の値からのゼロクロス
が生じるような位相位置にされた、コンデンサを通過す
る電流ＩＣ’を示す。図に示されるコンデンサデバイス
の両端の電圧Ｕａｂの基本成分Ｕａｂ１は、乱されてい
ない作動に当てはまるが、電流ＩＣ’の図示された位相
位置に対応するケースには当てはまらないことに留意す
べきである。
【００４８】図６Ｂは、基本信号に応じて発生される導
通命令ＣＰｐおよびＣＰｎ、信号Ｓ１ｐ、Ｓ２ｎ、Ｓ３
ｐ、デブロッキング信号Ｓ４ｐ、信号Ｓ５ｐおよび点弧
命令Ｓ６ｐをそれぞれの軸に上部から下方に順に示す。
【００４９】図６Ｂに示された信号は、スイッチーイン
補償ユニットにより作動が乱されていない場合には実線
で示されており、コンデンサを通過する電流が図６Ｂに
より電流ＩＣ’を有するような位相位置になっている場
合には破線で示されている。図面は、基本信号ＳＵａｂ
＞０の時に導通命令ＣＰｐが発生し、基本信号ＳＵａｂ
＜０の時に導通命令ＣＰｎが発生することを示す。
【００５０】乱れのない作動中であり、コンデンサデバ
イスの両端の電圧Ｕａｂに高調波がない場合、この電圧
の時間変化率（ｄＵａｂ／ｄｔ）は、角度２７０度にて
符号を負から正に変えるので、次のインターバル２７０
度〜４５０度では導通命令ＣＰｎは発生しないが、導通
命令ＣＰｐは発生する。半導体バルブを通過する電流Ｉ
ｎは各度２７０度でゼロに接近し、この角度で終了す
る。その理由は、半導体ＴＹｎは反対方向に電流を流さ
ないからである。半導体ＴＹｐに含まれるサイリスタ
は、先のインターバル９０度から２７０度の間で非導通
状態になっていたので、角度１７０度では順方向の電圧
を吸収する。これにより信号Ｓ１ｐが発生するので、Ａ
ＮＤ回路３Ｐへの入力信号がすべて発生すると信号Ｓ３
ｐ、従って点弧信号ＦＰｐが発生される。この時点では
導通命令ＣＰｎは生じていないので、ＡＮＤ回路４Ｐか
らのデブロッキング信号Ｓ４ｐは発生されない。
【００５１】例えば、コンデンサを通過する電流が図６
Ａにおける電流ＩＣ’に対して示された位相位置となる
場合、角度αにて電流Ｉｎはゼロに接近する。導通命令
ＣＰｐは生じていないので、この角度では信号Ｓ３ｐは
発生されない。
【００５２】本発明の一実施例では、ＡＮＤ回路４Ｐ
は、信号Ｓ１ｐ、ＣＰｎおよびＣＯＭ１Ｎに対する入力
信号しか含まないと見なされるので、制御ユニットＣＵ
からレベル検出回路２Ｎを省略してもよい。
【００５３】角度αでは、上記と同じ理由から信号Ｓ１
ｐが発生される。このインターバルでは、導通命令ＣＰ
ｎが発生されるので、角度αでデブロッキング信号Ｓ４
ｐが発生され、時間Ｔ１だけ遅延され、信号Ｓ５ｐが発
生され、この結果、点弧信号ＦＰｐが発生される。半導
体ＴＹｐが導通状態にセットされている時は、信号Ｓ１
ｐは消滅する。
【００５４】図６Ｂの下方に示されるように、乱れのな
い作動中は、信号Ｓ３ｐに応じ、角度２７０度にて電流
のゼロクロス点で点弧命令Ｓ６ｐ、従って点弧信号ＦＰ
ｐが発生される。角度２７０度の前の角度αで生じる電
流Ｉｎのゼロクロスを生じさせるような作動上の乱れが
生じた場合、信号Ｓ５ｐ、従ってデブロッキング信号Ｓ
４ｐに応じて点弧命令Ｓ６ｐが発生される。この点弧命
令は、電流Ｉｎが負の値からゼロに接近した後の角度Ｔ
１* ｆ* ３６０°（ここでｆは、電力ネットワークＮＷ
の周波数である）で生じる。
【００５５】本発明の他の実施例では、制御ユニットＣ
Ｕは、レベル検出回路２ＮとＡＮＤ回路４Ｐを備え、回
路４Ｐは、信号Ｓ２ｎに対する入力端も有する。図５お
よび６Ｂから明らかなように、信号Ｓ２ｎは、電流がゼ
ロに近づく際に、すなわち弁別回路１Ｐ’からの信号Ｓ
１ｐとほぼ同時に（実際には表示デバイスＵＭｐ、ＵＭ
ｎおよびレベル検出回路２Ｐ、２Ｎにおける設定レベル
に応じ、多少早く）発生される。従って、デブロッキン
グ信号Ｓ４ｐおよび信号Ｓ５ｐの発生に関する制御ユニ
ットの機能は、上記機能と同様である。しかしながら、
半導体バルブを通過するそれぞれの電流ＩｐおよびＩｎ
の検出および電流が半導体を通過して流れることを終了
した場合に限り、デブロッキング信号を発生すべき条件
は、コンデンサデバイスの制御に関する別の安全性を必
要とし、更に本発明の有利な改善を必要とする。
【００５６】制御ユニットは、点弧信号ＦＰｐおよび点
弧信号ＦＰｎの発生に関して全く対称的に設計されてい
るので、後者の点弧命令がどのように発生されるかの説
明は省略する。
【００５７】従って、要約すれば、本発明に係わる制御
ユニットの機能は、次のとおりである。すなわち、半導
体バルブの２つの導通方向のうちの第１の導通方向に半
導体を通過する電流が流れ、関連する予想された導通方
向の所定の角度インターバルでの導通命令が存在する
が、第２の導通方向の導通命令が存在せず、電流が半導
体バルブを通過して流れるのを終了させる表示（信号Ｓ
１ｐ、Ｓ２ｎ、Ｓ２ｐ、Ｓ１ｎ）がない時に、所定の角
度インターバルで電流がゼロに接近する際に、デブロッ
キング信号が発生されてから任意の遅延をさせてデブロ
ッキング信号に応じて、第２の導通方向に対する点弧命
令を発生させるような機能となっている。
【００５８】時間遅延Ｔ１は、電気角Ｔ１* ｆ* ３６０
°（ここでｆは、電力ネットワークＮＷの周波数）に対
応する。研究によれば、この角度は、インターバル７度
〜１１度の間になるよう、すなわち電力ネットワークに
おける５０Ｈｚの周波数では約０.４〜０.６ｍｓのイン
ターバルにおける時間遅延に対応するインターバル内に
なるように有利に選択すべきであることが判っている。
このように電力ネットワークとコンデンサとの間に電圧
差がある時に、スイッチーイン後の過渡現象および電力
ネットワークの電圧に高調波が含まれる時の上記共振現
象の良好な減衰を維持すると同時に、この期間中にコン
デンサの両端に危険な過電圧が蓄積される可能性が大幅
に低減される。
【００５９】本発明は、上記実施例のみに限定されるも
のではない。例えば、制御ユニットによって実行される
機能を実施する手段に応じ、当業者が知っている多数の
方法で制御ユニットＣＵａｂ等を設計することができ
る。
【００６０】遅延時間Ｔ１の値も、例えば表示デバイス
ＵＭｐ、ＵＭｎで検出されるオフ状態の電圧に逆比例す
るように、この検出されたオフ状態の電圧に応じて当業
者に知られた方法で設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力ネットワークに接続されたサイリスタでス
イッチングされるコンデンサを含む補償器を示す単一ラ
インの図である。
【図２】図１に示された補償器に含まれる補償ユニット
の三相図である。
【図３】図２に示された補償ユニットに含まれるコンデ
ンサデバイスを示す図である。
【図４】図１に示された補償器のための制御機器の一部
の公知の実施例を示す図である。
【図５】図１に示された補償器のための制御機器に含ま
れる、本発明に係わる制御ユニットの一実施例を示す図
である。
【図６】図５の制御ユニットにおける多数の信号波形を
示す波形図であり、そのうちのＡは基本信号を示し、Ｂ
は導通命令、デブロッキング信号、点弧命令を示す図で
ある。
【符号の説明】
ＴＳＣａｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａ コンデンサデバ
イス ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３ 補償ユニット ＮＷ 電力ネットワーク Ｃ コンデンサ ＴＳ 半導体バルブ ＴＹｐ 第１半導体 ＣＴＹｐ 第１導通方向 ＴＹｎ 第２半導体 ＣＴＹｎ 第２導通方向 Ｕａｂ、Ｕｂｃ、Ｕｃａ 補償器で検出される電圧 Ｓ６ｐ 第１点弧命令 Ｓ６ｎ 第２点弧命令 Ｓ４ｐ、Ｓ４ｎ デブロッキング信号

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力回路網（ＮＷ）における無効電力を
    補償するために並列接続された静止補償装置（ＣＯＭ
    １、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３）のコンデンサ装置（ＴＳＣａ
    ｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａ）を制御する制御方法であ
    り、前記コンデンサ装置がコンデンサ（Ｃ）と、このコ
    ンデンサに直列に接続された半導体バルブ（ＴＳ）とを
    備え、第１半導体（ＴＹｐ）がコンデンサを経た電流の
    第１導通方向（ＣＴＹｐ）に対応し、第２半導体（ＴＹ
    ｎ）がコンデンサを経た電流の第２導通方向（ＣＴＹ
    ｎ）に対応し、 補償装置において電圧（Ｕａｂ、Ｕｂｃ、Ｕｃａ）を検
    出し、この検出された電圧から誘導される、この電圧の
    基本成分の値の時間変化率の符号に応じて第１半導体の
    第１点弧命令（Ｓ６ｐ）および第２半導体のための第２
    点弧命令（Ｓ６ｎ）を交互に発生するコンデンサ装置を
    制御する制御方法において、 第１および第２導通方向（ＣＴＹｐ、ＣＴＹｎ）の各々
    に対し、それぞれの点弧命令に関連した導通方向に電流
    を流さないことを表示する阻止信号（Ｓ４ｐ、Ｓ４ｎ）
    を発生し、 前記阻止信号の発生を任意の時間（Ｔ１* ｆ* ３６０
    °）だけ遅延して第１および第２導通方向のうちの第２
    方向（ＣＴＹｎ、ＣＴＹｐ）に対する点弧命令を発生す
    ることを特徴とする前記制御方法。
  2. 【請求項２】 前記検出された電圧に対し、９０度の電
    気角度の位相遅れを有する正弦波状信号として、前記時
    間変化率を位相ロックループ（ＰＬＬａｂ、ＰＬＬｂ
    ｃ、ＰＬＬｃａ）により設定することを特徴とする請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 半導体の両端のオフ状態の電圧（ＵＴ
    Ｙ）を検出することにより、阻止信号を発生することを
    特徴とする請求項１および２のいずれかに記載の方法。
  4. 【請求項４】 半導体を通過する電流（Ｉｐ、Ｉｎ）を
    検出することにより、阻止信号を発生することを特徴と
    する請求項１および２のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記任意の遅延時間が７から１１度の電
    気角度の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜４の
    いずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 電力回路網（ＮＷ）における無効電力を
    補償するために並列接続された静止補償装置（ＣＯＭ
    １、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３）のコンデンサ装置（ＴＳＣａ
    ｂ、ＴＳＣｂｃ、ＴＳＣｃａ）を制御する制御装置であ
    り、前記コンデンサ装置が、コンデンサ（Ｃ）と、この
    コンデンサに直列に接続された半導体バルブ（ＴＳ）と
    を備え、第１半導体（ＴＹｐ）がコンデンサを経た電流
    の第１導通方向（ＣＴＹｐ）に対応し、第２半導体（Ｔ
    Ｙｎ）がコンデンサを経た電流の第２導通方向（ＣＴＹ
    ｎ）に対応し、 前記制御装置は、補償装置における電圧（Ｕａｂ、Ｕｂ
    ｃ、Ｕｃａ）を検出する回路（ＶＮ、ＦＳＤ、ＣＵ）を
    備え、これら回路が、前記検出された電圧から誘導され
    た、この電圧の基本成分の値の時間変化率の値を設定
    し、更に、この時間変化率の符号に応じて、第１半導体
    の第１点弧命令（Ｓ６ｐ）および第２半導体の第２点弧
    命令（Ｓ６ｎ）を発生するようになっている並列接続さ
    れた静止補償装置のコンデンサ装置を制御する制御装置
    において、 前記制御装置が更に回路（ＵＭｐ、ＵＭｎ、ＣＭ、１
    Ｐ、１Ｐ’、２Ｎ、２Ｐ、１Ｎ、１Ｎ’、５Ｐ、５Ｎ）
    を備え、これら回路が、第１および第２導通方向（ＣＴ
    Ｙｐ、ＣＴＹｎ）の各々に対し、それぞれの点弧命令に
    関連した導通方向に電流を流さないことを表示する阻止
    信号（Ｓ４ｐ、Ｓ４ｎ）を発生し、前記阻止信号の発生
    後、任意の時間（Ｔ１* ｆ* ３６０°）だけ遅延して第
    １および第２導通方向のうちの第２方向（ＣＴＹｎ、Ｃ
    ＴＹｐ）に対する点弧命令を発生することを特徴とする
    前記制御装置。
  7. 【請求項７】 前記検出された電圧に対し、９０度の電
    気角度の位相遅れを有する正弦波状信号として、時間変
    化率の値を設定する位相ロックループ（ＰＬＬａｂ、Ｐ
    ＬＬｂｃ、ＰＬＬｃａ）を含むことを特徴とする、請求
    項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 半導体バルブの両端のオフ状態の電圧
    （ＵＴＹ）を検出することにより、前記阻止信号を発生
    する手段（ＵＭｐ、ＵＭｎ、１Ｐ、１Ｐ’、１Ｎ、１
    Ｎ’）を含むことを特徴とする請求項６および７のいず
    れかに記載の装置。
  9. 【請求項９】 半導体バルブを通過する電流（Ｉｐ、Ｉ
    ｎ）を検出することにより、前記阻止信号を発生する手
    段（ＣＭ、２Ｎ、２Ｐ）を含むことを特徴とする請求項
    ６および７のいずれかに記載の装置。
  10. 【請求項１０】 好ましくは７から１１度の電気角度の
    範囲内に前記任意の遅延時間を設定する時間遅延回路
    （５Ｐ、５Ｎ）を含むことを特徴とする請求項６〜９の
    いずれかに記載の装置。
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