JPH10309039A - 電力補償システム - Google Patents

電力補償システム

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JPH10309039A
JPH10309039A JP9110774A JP11077497A JPH10309039A JP H10309039 A JPH10309039 A JP H10309039A JP 9110774 A JP9110774 A JP 9110774A JP 11077497 A JP11077497 A JP 11077497A JP H10309039 A JPH10309039 A JP H10309039A
Authority
JP
Japan
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bus
filter
power
compensation
compensation value
Prior art date
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Pending
Application number
JP9110774A
Other languages
English (en)
Inventor
Yusuke Ashizaki
祐介 芦崎
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH10309039A publication Critical patent/JPH10309039A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation
    • YGENERAL 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
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    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】高調波共振現象を起こさず、かつ基本波以外の
高調波、逆相成分の補償をも可能とする電力補償システ
ムを提供すること。 【解決手段】フィルタ選択回路13は、外部から入力さ
れるコンデンサ投入状態、負荷投入状態などの系統情報
に基づき、フィルタパタン蓄積メモリ14の中から、適
切なフィルタを選択する機能を有する。フィルタパタン
蓄積メモリ14には、予想される様々な系統条件に対
し、オフラインで計算した並列共振周波数frに関する
情報と、frの周辺帯域のゲインを下げたフィルタが収
納されている。特定の周波数が選択されると、フィルタ
情報は、共振周波数帯域除去用フィルタ15にローディ
ングされ、入力信号(この場合にはia)に対してバン
ドパスフィルタとして機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷で発生する障
害電力を補償し、高調波等の抑制を行う電力補償システ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】近年の電力系統には、パワーエレクトロ
ニクス技術を用いた負荷設備や大型電気炉、圧延設備、
大形モータ等による負荷の増大に伴い、電圧変動のみな
らず、電圧フリッカ、高調波等の様々な電力障害が顕在
化している。
【0003】これらの障害を補償する手段として、GT
O等の自己消弧形電力用素子を高速スイッチングして、
負荷の電力障害を相殺する補償電力を系統に注入するこ
とにより、この障害を抑制する自励式電力補償装置が開
発、実用化されている(図3)。
【0004】自励式電力補償装置は、通常、電力障害を
発生する負荷と同一の母線に接続され、フリッカ抑制効
果のみならず、三相不平衡補償、高調波補償を実現する
ことができる。
【0005】しかし、図3に示すように、電力障害を発
生する負荷が、補償装置の接続母線と異なる母線に存在
する場合がある。この場合には、障害が発生する各負荷
ごとに電力補償装置を設けるのが理想的ではあるが、経
済性、設置スペース性等の制約から、制限されるケース
が多い。
【0006】そのため、図3に示すように、複数の負荷
のうち、発生する障害が最も大きい負荷の母線に1台設
置し、同一母線の負荷だけでなく、他の母線の障害の補
償もするように動作させることとしている。
【0007】ここで、従来の電力補償システムを示す図
3について説明する。自励式電力補償装置1は、母線2
bの負荷3bおよび別の母線2aの負荷3aの電力障害
を補償する。以下、問題となる別母線2aの負荷3aに
対する補償を行う場合に絞って、説明する。
【0008】高圧母線には、力率改善用コンデンサ設備
4が接続されており、このため、自励式電力補償装置1
の母線2bには、系統インピーダンスXs、電力用変圧
器5bのインピーダンスXt、力率改善用コンデンサ設
備4のインピーダンスで決まる並列共振周波数frが存
在する。frの高調波電流成分が、母線2bに注入され
ると、この高調波電流は、コンデンサ設備4、系統側イ
ンピーダンス(Xs+Xt)の間で並列拡大現象により
増幅し、母線2bの母線電圧を歪ませる。
【0009】この電圧歪に対して、自励式電力補償装置
1は、別の母線の負荷2aの発生電流iaから、無効電
力変動、逆相、高調波等の障害要因を検出し、これを打
ち消す出力電流を発生する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電力補償システムにおいては、出力電流に、共振周
波数fr付近の高調波成分が含まれている場合があり、
この場合には、母線に高調波電圧歪が生ずるという問題
が生じていた。
【0011】即ち、本来、電力障害を抑制すべき補償装
置が異常な電圧歪を誘発してしまうという問題があっ
た。また、この問題を回避すべく、高調波成分を出力せ
ずに、基本波成分のみを出力する方策をとる場合もある
が、これでは、電力補償装置が、逆相、高調波まで補償
するものであるにも拘らず、負荷の基本波成分のみを補
償するにすぎず、電力補償装置本来の機能を十分に発揮
できないという問題があった。
【0012】そこで、本発明は、上記問題点を鑑み、別
母線の負荷に対して補償を行う際に、高調波共振現象を
起こさず、かつ基本波以外の高調波、逆相成分の補償を
も可能とする電力補償システムを提供することを目的と
する。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、異なる母線に各々接続され
る複数の負荷と、前記所定の母線を介して設けられ、前
記負荷に生じる障害電力を補償する電力補償装置と、前
記電力補償装置が接続されていない母線の負荷電流から
共振周波数帯域の負荷電流成分を除去するフィルタと、
前記フィルタの出力と前記電力補償装置が接続されてい
ない母線の母線電圧とに基づいて第1の補償値を演算す
る第1の演算回路と、前記電力補償装置が接続されてい
る母線の負荷電流と母線電圧とに基づいて第2の補償値
を演算する第2の演算回路と、前記第1の補償値と前記
第2の補償値の出力との結果に基づき、前記電力補償装
置にゲートパルス信号を供給するゲートパルス発生回路
とを具備することを特徴とする。
【0014】請求項2記載の発明は、異なる母線に各々
接続される複数の負荷と、前記所定の母線を介して設け
られ、前記負荷に生じる障害電力を補償する電力補償装
置と、 少なくとも前記負荷状態に基づいて予想される
共振周波数を蓄積する蓄積メモリと、前記蓄積メモリか
ら所定の共振周波数帯域を選択し、前記電力補償装置が
接続されていない母線の負荷電流から前記所定の共振周
波数帯域の負荷電流成分を除去するフィルタと、前記フ
ィルタの出力と前記電力補償装置が接続されていない母
線の母線電圧とに基づいて第1の補償値を演算する第1
の演算回路と、前記電力補償装置に接続されている母線
の負荷電流と母線電圧とに基づいて第2の補償値を演算
する第2の演算回路と、前記第1の補償値と前記第2の
補償値との結果に基づき、前記電力補償装置にゲートパ
ルス信号を供給するゲートパルス発生回路とを具備する
ことを特徴とする。
【0015】請求項3記載の発明は、異なる母線に各々
接続される複数の負荷と、前記所定の母線を介して設け
られ、前記負荷に生じる障害電力を補償する電力補償装
置と、前記電力補償装置が接続されていない母線の負荷
電流と母線電圧とに基づいて第1の補償値を演算する第
1の演算回路と、前記第1の補償値から前記電力補償装
置に接続されていない母線の負荷電流の共振周波数帯域
除去するフィルタと、前記電力補償装置が接続されてい
る母線の負荷電流と母線電圧とに基づいて第2の補償装
置を演算する第2の演算回路と、前記フィルタの出力と
前記第2の補償値との結果に基づき、前記電力補償装置
にゲートパルス信号を供給するゲートパルス発生回路と
を具備することを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図
1、図2を用いて説明する。自励式電力補償装置1は、
直接接続されている母線2bの負荷3bが発生する電力
障害を補償すると共に、別の母線2aの負荷3aが発生
する電力障害を補償することにより、受電母線2の安定
化を図っている。
【0017】母線2bの安定化は、CT6bから負荷電
流ib、PT7bから母線電圧V2を制御回路8に入力
し、補償電流演算回路9bで自励式電力補償装置1の出
力すべき電流の演算を行う。
【0018】同様に、母線2aの安定化は、CT6aか
ら負荷電流ia、PT7aから母線電圧V1を制御回路
8に入力し、補償電流演算回路9aで自励式電力補償装
置1の出力すべき電流の演算を行う。
【0019】補償電流演算回路9aと補償電流演算回路
9bの出力は、合成され、定電流回路10に入力され、
自励式電力補償装置1の出力信号を決定する。そして、
ゲートパルス発生回路11を介して、自励式電力補償装
置1の半導体素子を点弧させ、電力系統に、補償電流を
供給する。
【0020】これまでは、図3に示す従来技術と同様で
ある。しかしながら、図3と異なる点は、母線2aの負
荷3aの補償電流を求める補償電流演算回路9aの前段
に、共振抑制回路12を設けたことである。この共振抑
制回路12は、フィルタ回路13、フィルタパタン蓄積
メモリ14、共振周波数帯域除去用フィルタ15から構
成されている。
【0021】フィルタ選択回路13は、外部から入力さ
れるコンデンサ投入状態、負荷投入状態などの系統情報
に基づき、フィルタパタン蓄積メモリ14の中から、適
切なフィルタを選択する機能を有する。
【0022】フィルタパタン蓄積メモリ14には、予想
される様々な系統条件に対し、オフラインで計算した並
列共振周波数frに関する情報と、frの周辺帯域のゲ
インを下げたフィルタが収納されている。このフィルタ
の周波数特性を図2に示す。特定の周波数が選択される
と、フィルタ情報は、共振周波数帯域除去用フィルタ1
5にローディングされ、入力信号(この場合にはia)
に対してバンドパスフィルタとして機能する。
【0023】このように、共振周波数frの帯域除去フ
ィルタを、補償電流演算回路9aの前段に設ける結果、
負荷電流iaに含まれている様々な周波数の障害電力の
中から、自励式電力補償装置1が発生すると系統で共振
拡大を起こすような周波数成分を除去することができ
る。
【0024】即ち、共振周波数帯域の負荷電流成分が、
共振周波数帯域除去用フィルタ15によって除去される
ため、自励式電力補償装置1から、その周波数の出力電
流が発生しないこととなる。
【0025】なお、共振周波数帯域除去用フィルタは、
検出、制御回路で共振周波数帯域の信号成分を除去すれ
ばよいため、その配置は、フィルタの特性さえ適切に選
択すれば、補償電流演算回路9aの後段であっても、ま
た、定電流回路の後段であっても、同様の効果を得るこ
とができる。
【0026】本実施の形態では、電力補償装置の接続母
線と異なる母線がひとつの場合について説明したが、母
線数、負荷数が増えた場合でも、上記同様の効果を得る
ことができ、さらに、ひとつの系統条件に対して並列共
振点が複数ある場合であっても、それに応じたフィルタ
を設計することにより、上記同様の効果を得ることがで
きるのは、いうまでもない。
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、別母線
の負荷に対して補償を行う際に、高調波共振現象を起こ
さず、かつ基本波以外の高調波、逆相成分の補償をも可
能とする電力補償システムを提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における電力補償システム
の構成図。
【図2】本発明の実施の形態におけるフィルタのゲイン
−周波数特性図。
【図3】従来の電力補償システム。
【符号の説明】
1 自励式電力補償装置 2 母線 3 負荷 4 コンデンサ設備 5 電力用変圧器 6 CT 7 PT 8 制御回路 9 補償電流演算回路 10 定電流回路 11 ゲートパルス発生回路 12 共振抑制回路 13 フィルタ選択回路 14 フィルタパタン蓄積メモリ 15 共振周波数帯域除去用フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H02M 1/12 H02M 1/12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】異なる母線に各々接続される複数の負荷
    と、 前記所定の母線を介して設けられ、前記負荷に生じる障
    害電力を補償する電力補償装置と、 前記電力補償装置が接続されていない母線の負荷電流か
    ら共振周波数帯域の負荷電流成分を除去するフィルタ
    と、 前記フィルタの出力と前記電力補償装置が接続されてい
    ない母線の母線電圧とに基づいて第1の補償値を演算す
    る第1の演算回路と、 前記電力補償装置が接続されている母線の負荷電流と母
    線電圧とに基づいて第2の補償値を演算する第2の演算
    回路と、 前記第1の補償値と前記第2の補償値の出力との結果に
    基づき、前記電力補償装置にゲートパルス信号を供給す
    るゲートパルス発生回路とを具備することを特徴とする
    電力補償システム。
  2. 【請求項2】異なる母線に各々接続される複数の負荷
    と、 前記所定の母線を介して設けられ、前記負荷に生じる障
    害電力を補償する電力補償装置と、 少なくとも前記負荷状態に基づいて予想される共振周波
    数を蓄積する蓄積メモリと、 前記蓄積メモリから所定の共振周波数帯域を選択し、前
    記電力補償装置に接続されていない母線の負荷電流から
    前記所定の共振周波数帯域の負荷電流成分を除去するフ
    ィルタと、 前記フィルタの出力と前記電力補償装置が接続されてい
    ない母線の母線電圧とに基づいて第1の補償値を演算す
    る第1の演算回路と、 前記電力補償装置が接続されている母線の負荷電流と母
    線電圧とに基づいて第2の補償値を演算する第2の演算
    回路と、 前記第1の補償値と前記第2の補償値との結果に基づ
    き、前記電力補償装置にゲートパルス信号を供給するゲ
    ートパルス発生回路とを具備することを特徴とする電力
    補償システム。
  3. 【請求項3】異なる母線に各々接続される複数の負荷
    と、 前記所定の母線を介して設けられ、前記負荷に生じる障
    害電力を補償する電力補償装置と、 前記電力補償装置が接続されていない母線の負荷電流と
    母線電圧とに基づいて第1の補償値を演算する第1の演
    算回路と、 前記第1の補償値から前記電力補償装置が接続されてい
    ない母線の負荷電流の共振周波数帯域除去するフィルタ
    と、 前記電力補償装置が接続されている母線の負荷電流と母
    線電圧とに基づいて第2の補償装置を演算する第2の演
    算回路と、 前記フィルタの出力と前記第2の補償値との結果に基づ
    き、前記電力補償装置にゲートパルス信号を供給するゲ
    ートパルス発生回路とを具備することを特徴とする電力
    補償システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008199853A (ja) * 2007-02-15 2008-08-28 Hitachi Ltd 無効電力補償装置、無効電力補償システム、及び無効電力補償方法
JP2014204522A (ja) * 2013-04-03 2014-10-27 東芝三菱電機産業システム株式会社 高調波抑制制御回路、高調波抑制装置および高調波抑制システム

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