JPH1118299A - 電力系統総合補償装置 - Google Patents
電力系統総合補償装置Info
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- JPH1118299A JPH1118299A JP9187532A JP18753297A JPH1118299A JP H1118299 A JPH1118299 A JP H1118299A JP 9187532 A JP9187532 A JP 9187532A JP 18753297 A JP18753297 A JP 18753297A JP H1118299 A JPH1118299 A JP H1118299A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】一台の装置で電力系統の高調波電流・電圧、無
効電力、系統電圧変動の全てを補償し得る電力系統総合
補償装置を提供するものである。 【解決手段】電力系統の瞬時実電力の交流成分を制限し
得る第一の制限装置、瞬時虚電力の交流成分を制限し得
る第二の制限装置、瞬時虚電力の直流成分を制限し得る
第三の制限装置、電圧検出器の出力から系統電圧振幅値
を算出する振幅値検出回路、該振幅値検出回路の出力を
系統電圧指令値と比較演算する系統電圧制御器、該系統
電圧制御器の出力を制限する第四の制限装置を備え、第
二の制限装置出力から第三の制限装置の出力を減算した
結果に第四の制限装置の出力を加えた信号及び前記第一
の制限装置の出力信号を入力として、電力系統に注入す
る補償用高調波電力と無効電力の指令値を生成するもの
である。
効電力、系統電圧変動の全てを補償し得る電力系統総合
補償装置を提供するものである。 【解決手段】電力系統の瞬時実電力の交流成分を制限し
得る第一の制限装置、瞬時虚電力の交流成分を制限し得
る第二の制限装置、瞬時虚電力の直流成分を制限し得る
第三の制限装置、電圧検出器の出力から系統電圧振幅値
を算出する振幅値検出回路、該振幅値検出回路の出力を
系統電圧指令値と比較演算する系統電圧制御器、該系統
電圧制御器の出力を制限する第四の制限装置を備え、第
二の制限装置出力から第三の制限装置の出力を減算した
結果に第四の制限装置の出力を加えた信号及び前記第一
の制限装置の出力信号を入力として、電力系統に注入す
る補償用高調波電力と無効電力の指令値を生成するもの
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷による電力系
統の高調波電流、無効電力を補償するとともに、系統電
圧の変動を抑制する電力系統総合補償装置に関するもの
である。
統の高調波電流、無効電力を補償するとともに、系統電
圧の変動を抑制する電力系統総合補償装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電力系統の安定化を目的とした
調相装置として、サイリスタやゲートターンオフサイリ
スタ等のスイッチング素子からなる電圧形インバータあ
るいは電流形インバータを用い、遅相と進相の無効電力
の連続的な制御を行う無効電力補償装置が知られてい
る。また、高調波発生負荷が引き起こす電力系統の高調
波電流の抑制を目的として、絶縁ゲート形バイポーラト
ランジスタや静電誘導サイリスタ等の高速形のパワーデ
バイスからなる電圧形インバータあるいは電流形インバ
ータを高い周波数で動作させ、負荷の高調波電流を検出
しこれと逆位相の電流を発生して打ち消し、電力系統の
高調波電流を抑制するアクティブフィルタが慣用されて
いる。これを図２および図３を参照して説明する。
調相装置として、サイリスタやゲートターンオフサイリ
スタ等のスイッチング素子からなる電圧形インバータあ
るいは電流形インバータを用い、遅相と進相の無効電力
の連続的な制御を行う無効電力補償装置が知られてい
る。また、高調波発生負荷が引き起こす電力系統の高調
波電流の抑制を目的として、絶縁ゲート形バイポーラト
ランジスタや静電誘導サイリスタ等の高速形のパワーデ
バイスからなる電圧形インバータあるいは電流形インバ
ータを高い周波数で動作させ、負荷の高調波電流を検出
しこれと逆位相の電流を発生して打ち消し、電力系統の
高調波電流を抑制するアクティブフィルタが慣用されて
いる。これを図２および図３を参照して説明する。
【０００３】図２は従来例の無効電力補償装置を示すも
のであって、１は電力系統、２は電力系統１から給電さ
れる負荷、３は系統連系用変圧器、４は電圧形インバー
タである。５は電力系統１の電流を検出する電流検出
器、６は電力系統１の電圧を検出する電圧検出器、７１
は無効電力検出器、７２、７４は減算器、７３は無効電
力制御器、７５は直流電圧制御器、７６はＰＷＭ制御器
である。図２においては、減算器７２にて電流検出器５
出力および電圧検出器６出力から電力系統１の無効電力
を検出する無効電力検出器７１の出力である無効電力ｑ
と無効電力指令ｑ＊とを比較し、減算器７２による偏差
を入力とする無効電力制御器７３は無効電力制御を行
う。また、減算器７４にて電圧形インバータ４の直流電
圧Ｖｄと直流電圧指令Ｖｄ＊とを比較し、減算器７４に
よる偏差ＶDEを入力とする直流電圧制御器７５は直流電
圧制御を行う。さらには、無効電力制御器７３出力と直
流電圧制御器７５出力とを得るＰＷＭ制御器７６は、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）信号を電圧形インバータ４に与え
て駆動する。かように電圧形インバータ４は、ＰＷＭ制
御によりインバータの出力電圧の大きさと位相を変え、
直流電圧を一定に保ちつつ電力系統の無効電力を制御
し、系統の電圧変動、電力動揺を抑制できる。
のであって、１は電力系統、２は電力系統１から給電さ
れる負荷、３は系統連系用変圧器、４は電圧形インバー
タである。５は電力系統１の電流を検出する電流検出
器、６は電力系統１の電圧を検出する電圧検出器、７１
は無効電力検出器、７２、７４は減算器、７３は無効電
力制御器、７５は直流電圧制御器、７６はＰＷＭ制御器
である。図２においては、減算器７２にて電流検出器５
出力および電圧検出器６出力から電力系統１の無効電力
を検出する無効電力検出器７１の出力である無効電力ｑ
と無効電力指令ｑ＊とを比較し、減算器７２による偏差
を入力とする無効電力制御器７３は無効電力制御を行
う。また、減算器７４にて電圧形インバータ４の直流電
圧Ｖｄと直流電圧指令Ｖｄ＊とを比較し、減算器７４に
よる偏差ＶDEを入力とする直流電圧制御器７５は直流電
圧制御を行う。さらには、無効電力制御器７３出力と直
流電圧制御器７５出力とを得るＰＷＭ制御器７６は、パ
ルス幅変調（ＰＷＭ）信号を電圧形インバータ４に与え
て駆動する。かように電圧形インバータ４は、ＰＷＭ制
御によりインバータの出力電圧の大きさと位相を変え、
直流電圧を一定に保ちつつ電力系統の無効電力を制御
し、系統の電圧変動、電力動揺を抑制できる。
【０００４】図３は他の従来例のアクティブフィルタを
示すものであって、７５’は直流電圧制御器、７６’は
ＰＷＭ制御器、８は電流検出器、９１は三相二相変換
器、９２はｐｑ演算器、９３、９３’はハイパスフィル
タ、９４、９８は減算器、９５は掛算器、９６はｐｑ逆
演算器、９７は二相三相変換器である。なお、図２と同
一符号を付した部分は同一構造、同一機能を有する。こ
の場合、三相二相変換器９１により、電圧検出器６出力
の系統電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと電流検出器５出力の系統
電流ＩＬＵ、ＩＬＶ、ＩＬＷとから、式（１）、（２）
に基づき、三相から二相に座標変換した系統電圧Ｖａ、
Ｖｂおよび系統電流ＩＬＡ、ＩＬＢが得られる。この二
相上の系統電圧および系統電流を入力とするｐｑ演算器
９２は、式（３）の演算を行い、瞬時実電力ｐと瞬時虚
電力ｑが得られる。
示すものであって、７５’は直流電圧制御器、７６’は
ＰＷＭ制御器、８は電流検出器、９１は三相二相変換
器、９２はｐｑ演算器、９３、９３’はハイパスフィル
タ、９４、９８は減算器、９５は掛算器、９６はｐｑ逆
演算器、９７は二相三相変換器である。なお、図２と同
一符号を付した部分は同一構造、同一機能を有する。こ
の場合、三相二相変換器９１により、電圧検出器６出力
の系統電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと電流検出器５出力の系統
電流ＩＬＵ、ＩＬＶ、ＩＬＷとから、式（１）、（２）
に基づき、三相から二相に座標変換した系統電圧Ｖａ、
Ｖｂおよび系統電流ＩＬＡ、ＩＬＢが得られる。この二
相上の系統電圧および系統電流を入力とするｐｑ演算器
９２は、式（３）の演算を行い、瞬時実電力ｐと瞬時虚
電力ｑが得られる。
【０００５】
【数１】
【０００６】さらには、その瞬時実電力ｐと瞬時虚電力
ｑをハイパスフィルタ回路９３、９３’を通し、瞬時実
電力ｐ，瞬時虚電力ｑの高調波成分Ｐｂ、Ｑｂを分離抽
出できる。かように抽出された高調波成分Ｐｂ、Ｑｂ
は、負荷２の高調波電流に起因する電力である。また、
減算器７４による偏差ＶＤＥを入力とする直流電圧制御
器７５’は、式（４）の演算より、電圧形インバータ４
の直流電圧を一定に制御するための実電力ｐＡＶを出力
する。減算器９４にて、実電力ＰＡＶから高調波分Ｐｂ
が減算され、式（５）の如く補償すべき瞬時実電力ｐｃ
が求められる。さらに、掛算器９５により、式（６）の
如くに高調波分に（−１）を掛けて補償すべき瞬時虚電
力Ｑｃが求められる。
ｑをハイパスフィルタ回路９３、９３’を通し、瞬時実
電力ｐ，瞬時虚電力ｑの高調波成分Ｐｂ、Ｑｂを分離抽
出できる。かように抽出された高調波成分Ｐｂ、Ｑｂ
は、負荷２の高調波電流に起因する電力である。また、
減算器７４による偏差ＶＤＥを入力とする直流電圧制御
器７５’は、式（４）の演算より、電圧形インバータ４
の直流電圧を一定に制御するための実電力ｐＡＶを出力
する。減算器９４にて、実電力ＰＡＶから高調波分Ｐｂ
が減算され、式（５）の如く補償すべき瞬時実電力ｐｃ
が求められる。さらに、掛算器９５により、式（６）の
如くに高調波分に（−１）を掛けて補償すべき瞬時虚電
力Ｑｃが求められる。
【０００７】
【数２】
【０００８】かような補償すべき瞬時実電力Ｐｃと補償
すべき瞬時虚電力Ｑｃを入力とするｐｑ逆演算器９６
は、アクティブフィルタの補償電流指令値ＩＣＡ＊、Ｉ
ＣＢ＊を、式（７）の演算により求める。これを二相三
相変換器９７により三相に変換し、補償電流Ｉｃ＊が得
られる。
すべき瞬時虚電力Ｑｃを入力とするｐｑ逆演算器９６
は、アクティブフィルタの補償電流指令値ＩＣＡ＊、Ｉ
ＣＢ＊を、式（７）の演算により求める。これを二相三
相変換器９７により三相に変換し、補償電流Ｉｃ＊が得
られる。
【０００９】
【数３】
【００１０】これより、減算器９８およびＰＷＭ制御器
７６’により、電流検出器８による出力電流Ｉｃが補償
電流指令Ｉｃ＊に追従するように制御が行われ、電圧形
インバータ４は駆動される。このようにして、電圧形イ
ンバータ４が系統連系用変圧器３を介して負荷２の高調
波電流と逆位相の電流を系統に注入することにより、電
力系統１の高調波電流を抑制するものとなる。
７６’により、電流検出器８による出力電流Ｉｃが補償
電流指令Ｉｃ＊に追従するように制御が行われ、電圧形
インバータ４は駆動される。このようにして、電圧形イ
ンバータ４が系統連系用変圧器３を介して負荷２の高調
波電流と逆位相の電流を系統に注入することにより、電
力系統１の高調波電流を抑制するものとなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように従来におい
て、電力系統の補償装置としては静止形無効電力補償装
置とアクティブフィルタが用いられている。しかしなが
ら、その静止形無効電力補償装置は、電力系統に対して
安定度向上、電圧安定化を図る目的から比較的大容量の
装置を必要とし、スイッチング素子に高耐圧、大電流の
サイリスタやゲートターンオフサイリスタを用いて基本
波無効電力を制御するものとなっている。一方、アクテ
ィブフィルタは、主に負荷の高調波電流を抑制する目的
から、負荷の高調波電流と逆位相の高周波の電流を系統
に注入するために、絶縁ゲート形バイポーラトランジス
タ等の高速デバイスが用いられて、比較的中小容量の装
置で高調波と無効電力の抑制が行われる。かようにし
て、静止形無効電力補償装置は系統電圧変動、無効電力
の抑制を、アクティブフィルタは主に高調波電流の抑制
用に限られていて、どちらも高調波電流、無効電力、系
統電圧変動のすべてを総合的には補償することはできな
かった。そのため、電力系統の総合的な補償を行う場合
は静止形無効電力補償装置とアクティブフィルタの両方
を用いなければならず、設備が複雑化、大型化し、また
その費用も高くなるという問題点を有していた。
て、電力系統の補償装置としては静止形無効電力補償装
置とアクティブフィルタが用いられている。しかしなが
ら、その静止形無効電力補償装置は、電力系統に対して
安定度向上、電圧安定化を図る目的から比較的大容量の
装置を必要とし、スイッチング素子に高耐圧、大電流の
サイリスタやゲートターンオフサイリスタを用いて基本
波無効電力を制御するものとなっている。一方、アクテ
ィブフィルタは、主に負荷の高調波電流を抑制する目的
から、負荷の高調波電流と逆位相の高周波の電流を系統
に注入するために、絶縁ゲート形バイポーラトランジス
タ等の高速デバイスが用いられて、比較的中小容量の装
置で高調波と無効電力の抑制が行われる。かようにし
て、静止形無効電力補償装置は系統電圧変動、無効電力
の抑制を、アクティブフィルタは主に高調波電流の抑制
用に限られていて、どちらも高調波電流、無効電力、系
統電圧変動のすべてを総合的には補償することはできな
かった。そのため、電力系統の総合的な補償を行う場合
は静止形無効電力補償装置とアクティブフィルタの両方
を用いなければならず、設備が複雑化、大型化し、また
その費用も高くなるという問題点を有していた。
【００１２】しかして、本発明の目的とするところは、
一台の装置で電力系統の高調波電流・電圧、無効電力、
系統電圧変動の全てを補償し得るものとして、前述した
如き課題を悉く解消した格別な装置を、提供することに
ある。
一台の装置で電力系統の高調波電流・電圧、無効電力、
系統電圧変動の全てを補償し得るものとして、前述した
如き課題を悉く解消した格別な装置を、提供することに
ある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成した
ものである。すなわち、第１に、電力系統の電流を検出
する電流検出器、前記電力系統の電圧を検出する電圧検
出器、該電圧検出器および前記電流検出器の出力を入力
として瞬時実電力と瞬時虚電力を算出する電力算出装
置、該電力算出装置により算出した瞬時実電力の交流成
分と瞬時虚電力の交流成分と直流成分をそれぞれ算出し
得たる結果に基づいて電力系統の高調波電流と無効電力
を抽出する制御装置を備え、該制御装置の指令に応じて
電力系統に補償用高調波と無効電力を注入するアクティ
ブフィルタにおいて、前記瞬時実電力の交流成分を制限
し得る第一の制限装置、前記瞬時虚電力の交流成分を制
限し得る第二の制限装置、前記瞬時虚電力の直流成分を
制限し得る第三の制限装置、前記電圧検出器の出力から
系統電圧振幅値を算出する振幅値検出回路、該振幅値検
出回路の出力を系統電圧指令値と比較演算する系統電圧
制御器、該系統電圧制御器の出力を制限する第四の制限
装置を備え、第二の制限装置出力から第三の制限装置の
出力を減算した結果に第四の制限装置の出力を加えた信
号および前記第一の制限装置の出力信号を入力として電
力系統に注入する補償用高調波電力と無効電力の指令値
としたものである。
点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成した
ものである。すなわち、第１に、電力系統の電流を検出
する電流検出器、前記電力系統の電圧を検出する電圧検
出器、該電圧検出器および前記電流検出器の出力を入力
として瞬時実電力と瞬時虚電力を算出する電力算出装
置、該電力算出装置により算出した瞬時実電力の交流成
分と瞬時虚電力の交流成分と直流成分をそれぞれ算出し
得たる結果に基づいて電力系統の高調波電流と無効電力
を抽出する制御装置を備え、該制御装置の指令に応じて
電力系統に補償用高調波と無効電力を注入するアクティ
ブフィルタにおいて、前記瞬時実電力の交流成分を制限
し得る第一の制限装置、前記瞬時虚電力の交流成分を制
限し得る第二の制限装置、前記瞬時虚電力の直流成分を
制限し得る第三の制限装置、前記電圧検出器の出力から
系統電圧振幅値を算出する振幅値検出回路、該振幅値検
出回路の出力を系統電圧指令値と比較演算する系統電圧
制御器、該系統電圧制御器の出力を制限する第四の制限
装置を備え、第二の制限装置出力から第三の制限装置の
出力を減算した結果に第四の制限装置の出力を加えた信
号および前記第一の制限装置の出力信号を入力として電
力系統に注入する補償用高調波電力と無効電力の指令値
としたものである。
【００１４】第２に、前述の瞬時実電力の交流成分を制
限し得る第一の制限装置、前記瞬時虚電力の交流成分を
制限し得る第二の制限装置、前記瞬時虚電力の直流成分
を制限し得る第三の制限装置、および系統電圧を一定に
制御する無効電力を制限し得る第四の制限装置は、それ
ぞれの制限量が補償装置の各補償機能に必要な補償容量
の全体の補償容量に対する比率とする。つまり、いずれ
かが過補償になることによって他の補償能力が不足する
ことなく、それぞれが必要となる比率の指令値としたも
のである。
限し得る第一の制限装置、前記瞬時虚電力の交流成分を
制限し得る第二の制限装置、前記瞬時虚電力の直流成分
を制限し得る第三の制限装置、および系統電圧を一定に
制御する無効電力を制限し得る第四の制限装置は、それ
ぞれの制限量が補償装置の各補償機能に必要な補償容量
の全体の補償容量に対する比率とする。つまり、いずれ
かが過補償になることによって他の補償能力が不足する
ことなく、それぞれが必要となる比率の指令値としたも
のである。
【００１５】かかる解決手段によれば、系統電圧を一定
に制御する系統電圧制御器が備えられ、系統電圧制御器
出力の制御量を瞬時虚電力成分に加算して補償電流指令
が算出され、負荷の高調波と無効電力を抑制する成分に
加えて、系統交流電圧の変動に応じてその変動を抑制す
るような基本波無効電流成分が系統に流入され、高調波
電流、無効電力のみならず電圧変動をも抑制することが
でき、電力系統の総合的な補償が行える。また、補償す
べき瞬時実電力、虚電力の指令値として、瞬時実電力、
虚電力成分、系統電圧制御器の制御量を制限する制限装
置が設けられて、制限する量を各機能に必要な補償容量
から算出した補償比率とすることで単一の補償機能に補
償性能が偏ることなしに、常に多機能な補償効果を上げ
ることが出来る。また制限装置により、補償機能を選択
したり、あるいは各機能を任意の補償比率で補償するこ
とも可能である。
に制御する系統電圧制御器が備えられ、系統電圧制御器
出力の制御量を瞬時虚電力成分に加算して補償電流指令
が算出され、負荷の高調波と無効電力を抑制する成分に
加えて、系統交流電圧の変動に応じてその変動を抑制す
るような基本波無効電流成分が系統に流入され、高調波
電流、無効電力のみならず電圧変動をも抑制することが
でき、電力系統の総合的な補償が行える。また、補償す
べき瞬時実電力、虚電力の指令値として、瞬時実電力、
虚電力成分、系統電圧制御器の制御量を制限する制限装
置が設けられて、制限する量を各機能に必要な補償容量
から算出した補償比率とすることで単一の補償機能に補
償性能が偏ることなしに、常に多機能な補償効果を上げ
ることが出来る。また制限装置により、補償機能を選択
したり、あるいは各機能を任意の補償比率で補償するこ
とも可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】ここで、電力系統総合補償装置の
制御回路の具体的な実施形態の一例は、（イ）系統電圧
と系統電流を入力とする三相二相変換器、（ロ）三相二
相変換器出力から瞬時実電力と瞬時虚電力を得るｐｑ演
算器、（ハ）ｐｑ演算器出力を入力として瞬時実電力と
瞬時虚電力の交流成分を得るローパスフィルタ、第１の
減算器からなる第１の直列回路、（ニ）電圧形インバー
タの直流電圧を一定に制御するための実電力と第１の制
限装置を介して瞬時実電力の交流成分を加算する第一の
加算器、（ホ）第２の制限装置を介した瞬時虚電力の交
流成分から、第三の制限装置を介したローパスフィルタ
出力の瞬時虚電力の直流成分を演算する第２の減算器、
（へ）各相の系統電圧の振幅値を検出する振幅値検出回
路、（ト）系統電圧振幅値が系統電圧指令に追従する制
御量を得る第３の減算器、系統電圧制御器からなる第２
の直列回路、（チ）第２の減算器出力と第４の制限装置
を介した系統電圧制御器出力を加算する第２の加算器、
（リ）第１の加算器出力と第２の加算器出力を入力とす
るｐｑ逆演算器、（ヌ）ｐｑ逆演算器出力より補償電流
指令を得る二相三相変換器、（ル）電流検出器による出
力電流が補償電流に追従するように制御を行う第４の減
算器、ＰＷＭ制御器からなる第３の直列回路、を具備し
て構成されて成る。さらに、実施例図面に素づいて、詳
細説明する。
制御回路の具体的な実施形態の一例は、（イ）系統電圧
と系統電流を入力とする三相二相変換器、（ロ）三相二
相変換器出力から瞬時実電力と瞬時虚電力を得るｐｑ演
算器、（ハ）ｐｑ演算器出力を入力として瞬時実電力と
瞬時虚電力の交流成分を得るローパスフィルタ、第１の
減算器からなる第１の直列回路、（ニ）電圧形インバー
タの直流電圧を一定に制御するための実電力と第１の制
限装置を介して瞬時実電力の交流成分を加算する第一の
加算器、（ホ）第２の制限装置を介した瞬時虚電力の交
流成分から、第三の制限装置を介したローパスフィルタ
出力の瞬時虚電力の直流成分を演算する第２の減算器、
（へ）各相の系統電圧の振幅値を検出する振幅値検出回
路、（ト）系統電圧振幅値が系統電圧指令に追従する制
御量を得る第３の減算器、系統電圧制御器からなる第２
の直列回路、（チ）第２の減算器出力と第４の制限装置
を介した系統電圧制御器出力を加算する第２の加算器、
（リ）第１の加算器出力と第２の加算器出力を入力とす
るｐｑ逆演算器、（ヌ）ｐｑ逆演算器出力より補償電流
指令を得る二相三相変換器、（ル）電流検出器による出
力電流が補償電流に追従するように制御を行う第４の減
算器、ＰＷＭ制御器からなる第３の直列回路、を具備し
て構成されて成る。さらに、実施例図面に素づいて、詳
細説明する。
【００１７】
【実施例】図１は本発明の実施例を図３に類して示した
ものであって、１０は制御回路である。なお、図２、３
と同一符号を付した部分は同一構造、同一機能を有す
る。すなわち、図１に示される電力系統総合補償装置
は、電圧形インバータ４と、電力系統１と電圧形インバ
ータ４とを接続する系統連系用変圧器３と電流検出器
５、８と、電圧検出器６と、制御回路１０とから構成さ
れてなる。また、かかる構成より、負荷２による系統の
高調波電流成分と無効電力成分を検出するとともに、系
統電圧変動成分と電圧形インバータ４の直流電圧変動成
分を検出し、これらの成分をキャンセルできる電流指令
を演算し、電圧形インバータ４より電流指令に相当する
電流を電力系統１に注入することにより、一台の電圧形
インバータで電力系統の高調波電流、無効電力成分のみ
ならず、電圧変動成分をも補償するものである。さらに
は、各補償成分の制御量を制限する制限装置を有して、
制限する量を各機能に必要な補償容量から算出した補償
比率とすることで単一の補償機能に補償性能が偏ること
なしに、常に多機能な補償効果を上げることが出来、ま
た制限装置により、補償機能を選択したり、あるいは各
機能を任意の補償比率で補償し得るものである。
ものであって、１０は制御回路である。なお、図２、３
と同一符号を付した部分は同一構造、同一機能を有す
る。すなわち、図１に示される電力系統総合補償装置
は、電圧形インバータ４と、電力系統１と電圧形インバ
ータ４とを接続する系統連系用変圧器３と電流検出器
５、８と、電圧検出器６と、制御回路１０とから構成さ
れてなる。また、かかる構成より、負荷２による系統の
高調波電流成分と無効電力成分を検出するとともに、系
統電圧変動成分と電圧形インバータ４の直流電圧変動成
分を検出し、これらの成分をキャンセルできる電流指令
を演算し、電圧形インバータ４より電流指令に相当する
電流を電力系統１に注入することにより、一台の電圧形
インバータで電力系統の高調波電流、無効電力成分のみ
ならず、電圧変動成分をも補償するものである。さらに
は、各補償成分の制御量を制限する制限装置を有して、
制限する量を各機能に必要な補償容量から算出した補償
比率とすることで単一の補償機能に補償性能が偏ること
なしに、常に多機能な補償効果を上げることが出来、ま
た制限装置により、補償機能を選択したり、あるいは各
機能を任意の補償比率で補償し得るものである。
【００１８】さて、三相二相変換器９１は、電流検出器
５出力の各相の系統電流ＩＬＵ、ＩＬＶ、ＩＬＷと電圧
検出器６出力の系統電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを得て、式
（１）、（２）に基づいて三相から二相に座標変換して
ＩＬＡ、ＩＬＢ、Ｖａ、Ｖｂをｐｑ演算器９２に出力す
る。ｐｑ演算器９２では、三相二相変換器９１出力から
式（３）に基づいて電力系統１の瞬時実電力ｐ、瞬時虚
電力ｑを演算し、これをローパスフィルタ１０１、１０
１’に出力する。瞬時実電力ｐ、瞬時虚電力ｑ共にロー
パスフィルタ１０１，１０１’によりその直流分Ｐｄ，
Ｑｄが抽出され、減算器１０２、１０３にて、Ｐｄ、Ｑ
ｄからｐ、ｑが引算され交流成分−Ｐｂ、−Ｑｂが求め
られる。その瞬時実電力の交流成分−Ｐｂはその制御量
を制限する第一の制限装置１０３を介して加算器１０４
に出力される。また、瞬時虚電力の交流成分−Ｑｂは、
第二の制限装置１０６を介して減算器１０７に出力さ
れ、瞬時虚電力の直流成分Ｑｄも第三の制限装置１０８
を介して減算器１０７に与えられる。前記の電圧検出器
及び電流検出器の出力を入力として瞬時実電力の交流成
分と瞬時虚電力の交流成分と直流成分を算出する装置が
電力算出装置１１５である。
５出力の各相の系統電流ＩＬＵ、ＩＬＶ、ＩＬＷと電圧
検出器６出力の系統電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを得て、式
（１）、（２）に基づいて三相から二相に座標変換して
ＩＬＡ、ＩＬＢ、Ｖａ、Ｖｂをｐｑ演算器９２に出力す
る。ｐｑ演算器９２では、三相二相変換器９１出力から
式（３）に基づいて電力系統１の瞬時実電力ｐ、瞬時虚
電力ｑを演算し、これをローパスフィルタ１０１、１０
１’に出力する。瞬時実電力ｐ、瞬時虚電力ｑ共にロー
パスフィルタ１０１，１０１’によりその直流分Ｐｄ，
Ｑｄが抽出され、減算器１０２、１０３にて、Ｐｄ、Ｑ
ｄからｐ、ｑが引算され交流成分−Ｐｂ、−Ｑｂが求め
られる。その瞬時実電力の交流成分−Ｐｂはその制御量
を制限する第一の制限装置１０３を介して加算器１０４
に出力される。また、瞬時虚電力の交流成分−Ｑｂは、
第二の制限装置１０６を介して減算器１０７に出力さ
れ、瞬時虚電力の直流成分Ｑｄも第三の制限装置１０８
を介して減算器１０７に与えられる。前記の電圧検出器
及び電流検出器の出力を入力として瞬時実電力の交流成
分と瞬時虚電力の交流成分と直流成分を算出する装置が
電力算出装置１１５である。
【００１９】一方、減算器７４にて直流電圧指令Ｖｄ＊
と電圧形インバータ４の直流電圧Ｖｄが比較され、その
偏差ＶＤＥが直流電圧制御器７５’に与えれる。直流電
圧制御器７５’では直流電圧Ｖｄが直流電圧指令Ｖｄ＊
に追従するように、式（４）に基づいて制御量が求めら
れ、その制御量の実電力ＰＡＶが、加算器１０４に出力
される。したがって、加算器１０４は制限手段１０３を
介して瞬時実電力ｐの交流成分−Ｐｂと実電力ＰＡＶが
与えられて加算し、補償すべき瞬時実電力ｐｃが求めら
れる。他方、各相の系統電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが振幅値
検出回路１１０に入力され、系統電圧の振幅値Ｖｓが求
められる。減算器１１１にて系統電圧指令Ｖｓ＊と系統
電圧の振幅値Ｖｓが比較され、その偏差ＶＳＥが系統電
圧制御器１１２に与えられる。系統電圧制御器１１２
は、振幅値Ｖｓが系統電圧指令Ｖｓ＊に追従するような
制御量を、式（８）に基づいて求める。その制御量の虚
電力ＱＡＶが、第四の制限装置１１３を介して加算器１
０９に与えられるものとなる。
と電圧形インバータ４の直流電圧Ｖｄが比較され、その
偏差ＶＤＥが直流電圧制御器７５’に与えれる。直流電
圧制御器７５’では直流電圧Ｖｄが直流電圧指令Ｖｄ＊
に追従するように、式（４）に基づいて制御量が求めら
れ、その制御量の実電力ＰＡＶが、加算器１０４に出力
される。したがって、加算器１０４は制限手段１０３を
介して瞬時実電力ｐの交流成分−Ｐｂと実電力ＰＡＶが
与えられて加算し、補償すべき瞬時実電力ｐｃが求めら
れる。他方、各相の系統電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗが振幅値
検出回路１１０に入力され、系統電圧の振幅値Ｖｓが求
められる。減算器１１１にて系統電圧指令Ｖｓ＊と系統
電圧の振幅値Ｖｓが比較され、その偏差ＶＳＥが系統電
圧制御器１１２に与えられる。系統電圧制御器１１２
は、振幅値Ｖｓが系統電圧指令Ｖｓ＊に追従するような
制御量を、式（８）に基づいて求める。その制御量の虚
電力ＱＡＶが、第四の制限装置１１３を介して加算器１
０９に与えられるものとなる。
【００２０】
【数４】
【００２１】したがって、加算器１０９は瞬時虚電力の
交流成分−Ｑｂ、瞬時虚電力の直流成分Ｑｄと虚電力Ｑ
ＡＶとが与えられて加算し、補償すべき瞬時虚電力Ｑｃ
が求められる。かようにして、補償すべき瞬時実電力Ｐ
ｃ、瞬時虚電力Ｑｃは、制限装置１０３、１０６、１０
８、１１３の各制限量で変わり、下記より求まる補償比
率で制限することにより単一の補償機能に補償性能が偏
ることなしに、常に多機能な補償効果を上げることが出
来る。また、制限装置により、補償機能を選択したり、
あるいは各機能を任意の補償比率で補償することも可能
である。
交流成分−Ｑｂ、瞬時虚電力の直流成分Ｑｄと虚電力Ｑ
ＡＶとが与えられて加算し、補償すべき瞬時虚電力Ｑｃ
が求められる。かようにして、補償すべき瞬時実電力Ｐ
ｃ、瞬時虚電力Ｑｃは、制限装置１０３、１０６、１０
８、１１３の各制限量で変わり、下記より求まる補償比
率で制限することにより単一の補償機能に補償性能が偏
ることなしに、常に多機能な補償効果を上げることが出
来る。また、制限装置により、補償機能を選択したり、
あるいは各機能を任意の補償比率で補償することも可能
である。
【００２２】電力系統総合補償装置の機能を、イ．系統
電圧一定制御、ロ．フリッカ抑制制御、ハ．高調波抑制
制御とし、制限装置の制限量を各機能に必要な補償容量
から算出すると、 イ．系統電圧一定制御では、電圧変動をΔＶＢからΔＶ
Ａに補償するために必要な電圧一定補償容量Ｑｓｃは、
系統インピーダンスをＸｓとすると式（９）で表され
る。また、ロ．フリッカ抑制制御では、補償前のフリッ
カをΔＶ１０Ｂ、フリッカ改善率をｋとすると必要なフ
リッカ抑制補償容量Ｑｆｃは式（１０）で表される。 ハ．高調波抑制制御では、補償前の高調波電流実効値を
ＩＬＢ、補償後の高調波電流実効値ＩＬＡ、線間電圧実
効値をＶとすると必要な高調波抑制補償容量Ｑｈｃは式
（１１）で表される。したがって、全体の補償容量Ｑｔ
ｃは式（１２）より求まり、系統電圧一定制御制限量の
比率ｒｓが式（１３）、フリッカ抑制制御制限量の比率
ｒｆが式（１４）、高調波抑制制御制限量の比率ｒｈが
式（１５）のように求まる。
電圧一定制御、ロ．フリッカ抑制制御、ハ．高調波抑制
制御とし、制限装置の制限量を各機能に必要な補償容量
から算出すると、 イ．系統電圧一定制御では、電圧変動をΔＶＢからΔＶ
Ａに補償するために必要な電圧一定補償容量Ｑｓｃは、
系統インピーダンスをＸｓとすると式（９）で表され
る。また、ロ．フリッカ抑制制御では、補償前のフリッ
カをΔＶ１０Ｂ、フリッカ改善率をｋとすると必要なフ
リッカ抑制補償容量Ｑｆｃは式（１０）で表される。 ハ．高調波抑制制御では、補償前の高調波電流実効値を
ＩＬＢ、補償後の高調波電流実効値ＩＬＡ、線間電圧実
効値をＶとすると必要な高調波抑制補償容量Ｑｈｃは式
（１１）で表される。したがって、全体の補償容量Ｑｔ
ｃは式（１２）より求まり、系統電圧一定制御制限量の
比率ｒｓが式（１３）、フリッカ抑制制御制限量の比率
ｒｆが式（１４）、高調波抑制制御制限量の比率ｒｈが
式（１５）のように求まる。
【００２３】
【数５】
【００２４】さらに、補償すべき瞬時実電力Ｐｃ、瞬時
虚電力Ｑｃはｐｑ逆演算器１１４に入力され式（７）に
従って、補償電流ＩＣＡ、ＩＣＢが演算される。その補
償電流指令ＩＣＡ＊、ＩＣＢ＊は二相三相変換器９７で
三相に変換され、補償電流指令Ｉｃ＊が得られる。ここ
で前記の電力算出装置１１５により算出した瞬時実電力
の交流成分と瞬時虚電力の交流成分と直流成分をそれぞ
れ算出し得たる結果に基づいて電力系統の高調波電流と
無効電力を抽出する装置が制御装置１１６である。これ
より、減算器９８およびＰＷＭ制御回路７６’により、
電流検出器８による出力電流Ｉｃが補償電流指令値Ｉｃ
＊に追従するように制御が行われ、電圧形インバータ４
は駆動される。このようにして、電力系統の瞬時実電
力、瞬時虚電力が分離抽出され、さらに瞬時実電力、瞬
時虚電力の直流成分と交流成分とに分離することによ
り、電力系統の高調波成分と無効電力成分とが各々独立
に制御することができる。また、分離した補償すべき瞬
時実電力に直流電圧制御器出力の制御量を加算し、補償
すべき瞬時虚電力に系統電圧制御器出力の制御量を加算
することにより、同一の制御回路で高調波補償、無効電
力補償、系統電圧一定制御、直流電圧一定制御と電力系
統の総合的な補償を行うことができる。
虚電力Ｑｃはｐｑ逆演算器１１４に入力され式（７）に
従って、補償電流ＩＣＡ、ＩＣＢが演算される。その補
償電流指令ＩＣＡ＊、ＩＣＢ＊は二相三相変換器９７で
三相に変換され、補償電流指令Ｉｃ＊が得られる。ここ
で前記の電力算出装置１１５により算出した瞬時実電力
の交流成分と瞬時虚電力の交流成分と直流成分をそれぞ
れ算出し得たる結果に基づいて電力系統の高調波電流と
無効電力を抽出する装置が制御装置１１６である。これ
より、減算器９８およびＰＷＭ制御回路７６’により、
電流検出器８による出力電流Ｉｃが補償電流指令値Ｉｃ
＊に追従するように制御が行われ、電圧形インバータ４
は駆動される。このようにして、電力系統の瞬時実電
力、瞬時虚電力が分離抽出され、さらに瞬時実電力、瞬
時虚電力の直流成分と交流成分とに分離することによ
り、電力系統の高調波成分と無効電力成分とが各々独立
に制御することができる。また、分離した補償すべき瞬
時実電力に直流電圧制御器出力の制御量を加算し、補償
すべき瞬時虚電力に系統電圧制御器出力の制御量を加算
することにより、同一の制御回路で高調波補償、無効電
力補償、系統電圧一定制御、直流電圧一定制御と電力系
統の総合的な補償を行うことができる。
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、一
台の装置で電力系統の高調波電流・電圧、無効電力、系
統電圧変動の全てを補償し得るものとして、設備の複雑
化、大型化、費用の増大を招くことなく、電力系統の安
定度向上、電圧安定化のみならず高調波電流補償と総合
的な補償を行い得る簡便な装置を提供できる。
台の装置で電力系統の高調波電流・電圧、無効電力、系
統電圧変動の全てを補償し得るものとして、設備の複雑
化、大型化、費用の増大を招くことなく、電力系統の安
定度向上、電圧安定化のみならず高調波電流補償と総合
的な補償を行い得る簡便な装置を提供できる。
【図１】図１は本発明の第１の実施例を示す回路図であ
る。
る。
【図２】図２は従来例を示す回路図である。
【図３】図３は他の従来例を示す回路図である。
１ 電力系統 ２ 負荷 ３ 系統連係用変圧器 ４ 電圧型インバータ ５ 電流検出器 ６ 電圧検出器 ７１ 無効電力検出器 ７３ 無効電力制御器 ７５ 直流電圧制御器 ７５’ 直流電圧制御器 ７６ ＰＷＭ制御器 ７６’ ＰＷＭ制御器 ８ 電流検出器 ９１ 三相二相変換器 ９２ ｐｑ演算器 ９３ ハイパスフィルタ ９３’ ハイパスフィルタ ９５ 掛算器 ９６ ｐｑ逆演算器 ９７ 二相三相変換器 １０ 制御回路 １０１ ローパスフィルタ １０１’ローパスフィルタ １０３ 第一の制限装置 １０６ 第二の制限装置 １０８ 第三の制限装置 １１０ 振幅値検出回路 １１２ 系統電圧制御器 １１３ 第四の制限装置 １１４ ｐｑ逆演算器 １１５ 電力算出装置 １１６ 制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 電力系統の電流を検出する電流検出器、
前記電力系統の電圧を検出する電圧検出器、該電圧検出
器および前記電流検出器の出力を入力として瞬時実電力
と瞬時虚電力を算出する電力算出装置、該電力算出装置
により算出した瞬時実電力の交流成分と瞬時虚電力の交
流成分と直流成分をそれぞれ算出し得たる結果に基づい
て電力系統の高調波電流と無効電力を抽出する制御装置
を備え、該制御装置の指令に応じて電力系統に補償用高
調波と無効電力を注入するアクティブフィルタにおい
て、 前記瞬時実電力の交流成分を制限し得る第一の制限装
置、前記瞬時虚電力の交流成分を制限し得る第二の制限
装置、前記瞬時虚電力の直流成分を制限し得る第三の制
限装置、前記電圧検出器の出力から系統電圧振幅値を算
出する振幅値検出回路、該振幅値検出回路の出力を系統
電圧指令値と比較演算する系統電圧制御器、該系統電圧
制御器の出力を制限する第四の制限装置を備え、第二の
制限装置出力から第三の制限装置の出力を減算した結果
に第四の制限装置の出力を加えた信号および前記第一の
制限装置の出力信号を入力として電力系統に注入する補
償用高調波電力と無効電力の指令値を生成する装置を備
えたことを特徴とする電力系統総合補償装置。 - 【請求項２】 前記瞬時実電力の交流成分を制限し得る
制限装置と、前記瞬時虚電力の交流成分を制限し得る制
限装置と、前記瞬時虚電力の直流成分を制限し得る制限
装置と、前記系統電圧を一定に制御する無効電力を制限
し得る制限装置、それぞれの制限量が補償装置の各補償
機能に必要な補償容量の全体の補償容量に対する比率と
なる請求項１記載の電力系統総合補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9187532A JPH1118299A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 電力系統総合補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9187532A JPH1118299A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 電力系統総合補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1118299A true JPH1118299A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=16207743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9187532A Pending JPH1118299A (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 電力系統総合補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1118299A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002034158A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Kyuhen Co Ltd | 電力貯蔵装置用電力変換器制御装置 |
| JP2010161902A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Daihen Corp | インバータ制御回路、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム |
| JP2010161901A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Daihen Corp | インバータ制御回路、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム |
| JP2019149849A (ja) * | 2018-02-26 | 2019-09-05 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置及びその制御回路 |
| CN110504687A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 深圳市伊力科电源有限公司 | 电能质量综合治理系统及方法 |
| CN113224765A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-06 | 国网河南省电力公司洛阳供电公司 | 一种大功率设备电压暂降故障的动态补偿方法 |
-
1997
- 1997-06-27 JP JP9187532A patent/JPH1118299A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002034158A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-01-31 | Kyuhen Co Ltd | 電力貯蔵装置用電力変換器制御装置 |
| JP4588178B2 (ja) * | 2000-07-17 | 2010-11-24 | 株式会社キューヘン | 電力貯蔵装置用電力変換器制御装置 |
| JP2010161902A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Daihen Corp | インバータ制御回路、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム |
| JP2010161901A (ja) * | 2009-01-09 | 2010-07-22 | Daihen Corp | インバータ制御回路、このインバータ制御回路を備えた系統連系インバータシステム |
| JP2019149849A (ja) * | 2018-02-26 | 2019-09-05 | 富士電機株式会社 | 無効電力補償装置及びその制御回路 |
| CN110504687A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-26 | 深圳市伊力科电源有限公司 | 电能质量综合治理系统及方法 |
| CN113224765A (zh) * | 2021-05-17 | 2021-08-06 | 国网河南省电力公司洛阳供电公司 | 一种大功率设备电压暂降故障的动态补偿方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050114 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050511 |