JPH11146561A - 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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JPH11146561A
JPH11146561A JP9304413A JP30441397A JPH11146561A JP H11146561 A JPH11146561 A JP H11146561A JP 9304413 A JP9304413 A JP 9304413A JP 30441397 A JP30441397 A JP 30441397A JP H11146561 A JPH11146561 A JP H11146561A
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JP9304413A
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Kiyoshige Muramatsu
清重 村松
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Nissin Electric Co Ltd
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Nissin Electric Co Ltd
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    • 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

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】TCR型無効電力補償装置によれば、動作上、
補償用無効電力は出力指令値に対して常に一定時間だけ
遅れて追従するため、補償用無効電力で負荷の無効電力
変動を全て打ち消すことが出来ず、電圧変動抑制性能が
低下する。 【解決手段】サイリスタ点弧制御により補償用無効電力
Qtを出力して負荷1の無効電力変動を補償する無効電
力補償装置の制御装置であって、指令値作成部5で作成
した出力指令値Qaに基づきゲートパルス信号作成部6
で作成したゲートパルス信号Sgによりサイリスタ点弧
制御する制御装置7において、最大定格出力の半分又は
その近傍の補償用無効電力Qtの出力指令値Qaに対す
る応答遅れ時間分だけ出力指令値Qaの位相を進ませる
指令値補正部8を指令値作成部5出力に付加し、指令値
補正部8で作成された補正出力指令値Qcに基づいてゲ
ートパルス信号Sgを作成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サイリスタ制御リ
アクトルで構成され、電力系統の無効電力変動を補償し
て系統安定化及び電圧変動抑制を行う無効電力補償装置
の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】変電所等の系統電源から系統母線を通し
て負荷に給電する電力系統等では、無効電力変動により
系統電圧変動を引き起こす大容量のアーク炉、電車負
荷、鉄鋼圧延負荷等の変動負荷に対しては、系統電源と
その変動負荷との間に変動負荷による無効電力を補償す
る無効電力補償装置を設けており、その一例としてTC
R(Thyristor Controlled Reactor )型無効電力補
償装置(以下、SVCと称す)を図3の一般的系統回路
を参照して次に示す。図において(Vs)は系統電源、
(Xs)は系統インピーダンス、(CT)は負荷電流検
出用変流器、(PT)は系統電圧検出用変圧器、(1)
は変動負荷、(2)は系統母線、(3)はSVC主回
路、(4)はSVC制御装置である。上記負荷(1)は
アーク炉等で無効電力を発生し、系統母線(2)を介し
て系統電源(Vs)に接続される。
【0003】SVC主回路(3)は、遅相無効電力(リ
アクトル電流)を発生するリアクトル(Re)と、ゲー
トパルス信号(Sg)により点弧制御されてリアクトル
電流を出力制御するサイリスタ(Th)とを直列接続し
たものと、進相無効電力を発生するフィルタ(FC)
(図示せず)とを系統母線(2)に並列接続した構成を
有し、変圧器(図示せず)を介して系統母線(2)に接
続することにより系統電源(Vs)に負荷(1)に並列
に接続される。上記リアクトル(Re)は変圧器と直列
リアクトルを接続したもの(又は、高インピーダンス変
圧器)から構成される。又、フィルタ(FC)は進相コ
ンデンサ及びこのコンデンサとの共振により系統母線
(2)の高調波を吸収する直列リアクトルから構成され
る。
【0004】制御装置(4)は指令値作成部(5)とゲ
ートパルス信号作成部(6)とを有し、指令値作成部
(5)で負荷変動に合わせて作成した出力指令値(Q
a)に基づきゲートパルス信号作成部(6)でゲートパ
ルス信号(Sg)を作成する。そして、ゲートパルス信
号(Sg)によりサイリスタ点弧角(β)を設定してリ
アクトル電流を連続的に位相制御し、負荷(1)の無効
電力変動に応じて最適の補償用無効電力(Qt)を出力
して補償する。
【0005】この時、点弧角(β)は母線電圧ピークと
なる位相からサイリスタ点弧に到るまでの位相角で、電
源周波数の半サイクル{(1/2)周期}毎に設定さ
れ、半サイクル終了時までにサイリスタ(Th)はOF
Fする。又、最小点弧角(βa)は34°に設定され、
その時の補償用無効電力(Qt)が定格の最大出力とな
り、最小点弧角(βa)及びリアクトル(Re)の容量
とでSVC定格電流が決まる。そこから指数関数的に漸
減して点弧角(β)が90°の時、即ち母線電圧の正負
反転時、無効電力(Qt)は0となる。
【0006】上記構成によれば、変圧器(PT)、変流
器(CT)で母線電圧と負荷電流を検出し、負荷(1)
による無効電力変動を検知すると、制御装置(4)にお
いて出力指令値(Qa)を作成し、それに基づいてゲー
トパルス信号(Sg)を作成する。そして、母線電圧の
半サイクル毎に出力されるゲートパルス信号(Sg)に
よりサイリスタ(Th)を点弧制御し、負荷変動による
無効電力(QL )に対し、サイリスタ(Th)の位相制
御によりリアクトル電流を連続的に位相制御して無効電
力(QL )と逆位相の補償用無効電力(Qt)をSVC
主回路(3)から生成する。それにより両者の加算値
(QL +Qt)を一定化して系統の無効電力変動(QL
)を連続的に打ち消し補償する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のSVCによれ
ば、SVC主回路(3)のサイリスタ(Th)は動作
上、母線電圧の半サイクルに一回ずつ点弧角(β)によ
りONされるため、出力される補償用無効電力は半サイ
クル毎に変動する階段状波形となる。それを長時間に亘
って均して正弦波形に近似させると、図4(a)に示す
ように、補償用無効電力(Qt)は出力指令値(Qa)
に対して常に一定時間(T)だけ遅れて追従する波形と
なる。そのため、図4(b)に示す負荷変動による無効
電力(QL )に対し図4(c)の実線に示す補償用無効
電力(Qt)を加算すると、図4(d)の実線に示すよ
うに、加算値(QL +Qt)は一定にならず、負荷
(1)の無効電力変動を全て打ち消すことが出来なくな
ってSVCの電圧変動抑制性能が低下するという不具合
が発生する。尚、図4(c)の点線は応答遅れ時間
(T)がない時の補償用無効電力(Qto)を示し、無
効電力(QL )を加算すると、図4(d)の点線に示す
ように、加算値(QL +Qto)は一定になり、無効電
力(QL )は全て打ち消される。
【0008】本発明の目的は、補正出力指令値により補
償用無効電力を出力制御して負荷の無効電力変動を略全
補償するSVCの制御装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、サイリスタを
点弧制御することによりリアクトル電流を出力制御して
補償用無効電力を出力し、上記補償用無効電力により負
荷の無効電力変動を打ち消し補償する無効電力補償装置
の制御装置であって、負荷変動に合わせて出力指令値を
作成する指令値作成部と、出力指令値に基づいてゲート
パルス信号を作成するゲートパルス信号作成部とを有
し、上記ゲートパルス信号でサイリスタ点弧角を制御し
て補償用無効電力を出力させる制御装置において、定格
最大出力の半分又はその近傍の補償用無効電力の出力指
令値に対する応答遅れ時間分だけ出力指令値の位相を進
ませる指令値補正部を指令値作成部出力に付加し、上記
指令値補正部で作成された補正出力指令値に基づいてゲ
ートパルス信号を作成することを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に係るSVCの制御装置の
実施の形態を図1及び図2を参照して以下に説明する。
まず図1は本発明に係るSVCの制御装置(7)の回路
図を示し、図3と同一部分には同一参照符号を付してそ
の説明を省略する。相違する点は、補償用無効電力(Q
t)の出力指令値(Qa)に対する所定の応答遅れ時間
(T)分だけ出力指令値(Qa)の位相を進ませる指令
値補正部(8)を指令値作成部(5)の出力に付加し、
そこで作成された補正出力指令値(Qc)に基づいてゲ
ートパルス信号(Sg)を作成してサイリスタ点弧制御
する。
【0011】上記指令値補正部(8)は、所定ゲイン
(K)の微分器(8aa)からなる位相補正部(8a)
と加算器(8b)とを具備し、出力指令値(Qa)を微
分して90゜進相させてゲイン(K)を乗じた後、その
出力(Qb)を出力指令値(Qa)と加算器(8b)で
加算する。そうすると、加算値(Qa+Qb)は出力指
令値(Qa)に対し所定の応答遅れ時間(T)分だけ進
相した補正出力指令値(Qc)となり、ゲイン(K)を
適宜、設定することにより進相量を調整する。
【0012】上記応答遅れ時間(T)はサイリスタ点弧
角(β)、即ち補償用無効電力(Qt)の出力の大きさ
によって変動し、例えば定格最大出力の半分の補償用無
効電力(Qtm)の出力指令値(Qa)に対する応答遅
れ時間(Tm)を用いる。そこで、電源周波数が60H
zで、最小点弧角(βa)が34゜の場合、応答遅れ時
間(Tm)は2.0msecとなり、微分器(8aa)
のゲイン(K)を2.0×10-3に設定することにより
応答遅れ時間(2.0msec)分だけ出力指令値(Q
a)を進相させる。
【0013】上記構成に基づき本発明の動作を次に説明
する。まず従来同様、変圧器(PT)、変流器(CT)
で母線電圧と負荷電流を検出し、負荷(1)による無効
電力変動を検知すると、制御装置(7)において出力指
令値(Qa)を作成する。次に、位相補正部(8a)に
おいて出力指令値(Qa)を微分すると、その位相が9
0゜だけ進む。それに微分器ゲイン(K=2.0×10
-3)を乗じて得た出力(Qb)を加算器(8b)で出力
指令値(Qa)と加算すると、加算値(Qa+Qb)は
出力指令値(Qa)に対し応答遅れ時間(Tm=2.0
msec)だけ進む。そこで、加算値(Qa+Qb)を
補正出力指令値(Qc)とし、それに基づいてゲートパ
ルス信号(Sg)を作成する。
【0014】そして、ゲートパルス信号(Sg)により
サイリスタ点弧角(β)を設定し、負荷変動による無効
電力(QL )に対し逆位相の補償用無効電力(Qt)を
SVC主回路(3)から生成する。そうすると、図2
(a)(b)に示すように、補正出力指令値(Qc)は
出力指令値(Qa)よりも応答遅れ時間(T=Tm)だ
け進相している一方、補償用無効電力(Qt)は補正出
力指令値(Qc)よりも応答遅れ時間(T=Tm)だけ
遅相となる。
【0015】結果として補償用無効電力(Qt)は出力
指令値(Qa)に対し応答遅れなく等価的に追従し、図
4(d)の点線に示す(QL +Qto)と同様に、加算
値(QL +Qt)が一定化されて系統の無効電力変動
(QL )を連続的に打ち消し補償する。実際には、サイ
リスタ点弧角(β)の変動によって応答遅れ時間(T)
も変動する。そのため、瞬間を見た場合、補償用無効電
力(Qt)と出力指令値(Qa)とは若干ずれることも
想定されるが、全体で平均化すると、両者の位相ずれは
解消される。
【0016】尚、電源周波数が50Hzで、最小点弧角
(βa)が34゜の場合、応答遅れ時間(Tm)は2.
4msecとなり、微分器(8aa)のゲイン(K)を
2.4×10-3とすることによりその時間分だけ出力指
令値(Qa)を進相させる。
【0017】又、電源周波数が60Hzで、最小点弧角
(βa)が0゜以上34゜未満の場合、応答遅れ時間
(T)及び微分器ゲイン(K)はそれぞれ次式(イ)
(ロ)で与える。但し、式(イ)の応答遅れ時間(T)
は上記同様、定格最大出力の半分の補償用無効電力(Q
t)の出力指令値(Qa)に対する応答遅れ時間であ
る。
【0018】 T=3.06×10-3−3.11×10-5・βa…(イ) K=3.06×10-3−3.11×10-5・βa…(ロ) 又、電源周波数が50Hzで、最小点弧角(βa)が0
゜以上34゜未満の場合、応答遅れ時間(T)及び微分
器ゲイン(K)はそれぞれ次式(ハ)(ニ)で与える。
但し、式(ハ)の応答遅れ時間(T)は上記同様、定格
最大出力の半分の補償用無効電力(Qt)の出力指令値
(Qa)に対する応答遅れ時間である。
【0019】 T=3.68×10-3−3.73×10-5・βa…(ハ) K=3.68×10-3−3.73×10-5・βa…(ニ)
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、TCR型SVCの制御
装置において、指令値作成部出力に付加した指令値補正
部により補償用無効電力の出力指令値に対する所定の応
答遅れ時間分だけ出力指令値の位相を進ませて補正出力
指令値を作成し、それに基づいてゲートパルス信号を作
成したから、補償用無効電力が補正出力指令値に対して
遅れる結果、出力指令値に対しては遅れることなく等価
的に追従し、無効電力変動補償及び電圧変動抑制性能が
大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るSVCの制御装置の回路図。
【図2】(a)は本発明に係る出力指令値及び補正出力
指令値の各出力波形図。(b)は本発明に係る補正出力
指令値及び補償用無効電力の各出力波形図。
【図3】従来のSVCの制御装置の系統回路図。
【図4】(a)は従来の出力指令値及び補償用無効電力
の各出力波形図。(b)は変動負荷の無効電力の波形
図。(c)は従来の応答遅れ時間のある場合とない場合
の補償用無効電力の各出力波形図。(d)は従来の応答
遅れ時間のある場合とない場合の変動負荷の無効電力と
補償用無効電力の加算値の各出力波形図。
【符号の説明】
1 変動負荷 3 SVC主回路 5 指令値作成部 6 ゲートパルス信号作成部 7 制御装置 8 指令値補正部 Th サイリスタ Re リアクトル Qt 補償用無効電力 Qa 出力指令値 Qc 補正出力指令値 Sg ゲートパルス信号

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】サイリスタを点弧制御することによりリア
    クトル電流を出力制御して補償用無効電力を出力し、上
    記補償用無効電力により負荷の無効電力変動を打ち消し
    補償する無効電力補償装置の制御装置であって、負荷変
    動に合わせて出力指令値を作成する指令値作成部と、出
    力指令値に基づいてゲートパルス信号を作成するゲート
    パルス信号作成部とを有し、上記ゲートパルス信号でサ
    イリスタ点弧角を制御して補償用無効電力を出力させる
    制御装置において、 定格最大出力の半分又はその近傍の補償用無効電力の出
    力指令値に対する応答遅れ時間分だけ出力指令値の位相
    を進ませる指令値補正部を指令値作成部出力に付加し、
    上記指令値補正部で作成された補正出力指令値に基づい
    てゲートパルス信号を作成することを特徴とする無効電
    力補償装置の制御装置。
JP9304413A 1997-11-06 1997-11-06 無効電力補償装置の制御装置 Withdrawn JPH11146561A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016115100A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社日立製作所 三相交流を入力とする検出装置、電力変換装置、三相交流を入力とした検出方法、電力変換装置の制御方法。

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016115100A (ja) * 2014-12-15 2016-06-23 株式会社日立製作所 三相交流を入力とする検出装置、電力変換装置、三相交流を入力とした検出方法、電力変換装置の制御方法。

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Effective date: 20050201