JPH11285715A - 圧延プラント装置 - Google Patents
圧延プラント装置Info
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- JPH11285715A JPH11285715A JP10088895A JP8889598A JPH11285715A JP H11285715 A JPH11285715 A JP H11285715A JP 10088895 A JP10088895 A JP 10088895A JP 8889598 A JP8889598 A JP 8889598A JP H11285715 A JPH11285715 A JP H11285715A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working
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- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 進相コンデンサ等の新たな設備投資を必要と
することなく電源力率の改善を図ることのできる圧延プ
ラント装置を提供する。 【解決手段】 圧延スタンドのミルモータとして組み込
まれる電動機を、力率制御可能な電力変換器を用いて駆
動する圧延プラント装置であって、電動機の負荷に応じ
た電力変換器での無効電力出力可能容量ＶＡＲoを求め
る手段と、無効電力検出器で求められる電源の無効電力
ＶＡＲ1を打ち消す為の進み無効電力基準を求める手段
と、前記無効電力出力可能容量を上限値として前記進み
無効電力基準を制限して前記電力変換器の進み無効電力
を制御する制御手段とを具備し、電力変換器の電力余裕
を利用して電源効率を改善する。
することなく電源力率の改善を図ることのできる圧延プ
ラント装置を提供する。 【解決手段】 圧延スタンドのミルモータとして組み込
まれる電動機を、力率制御可能な電力変換器を用いて駆
動する圧延プラント装置であって、電動機の負荷に応じ
た電力変換器での無効電力出力可能容量ＶＡＲoを求め
る手段と、無効電力検出器で求められる電源の無効電力
ＶＡＲ1を打ち消す為の進み無効電力基準を求める手段
と、前記無効電力出力可能容量を上限値として前記進み
無効電力基準を制限して前記電力変換器の進み無効電力
を制御する制御手段とを具備し、電力変換器の電力余裕
を利用して電源効率を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延スタンドのミ
ルモータとして組み込まれる電動機を駆動する電力変換
器の作動を制御することで、特に大きな設備投資を必要
とすることなくその電源力率の改善を図ることのできる
圧延プラント装置に関する。
ルモータとして組み込まれる電動機を駆動する電力変換
器の作動を制御することで、特に大きな設備投資を必要
とすることなくその電源力率の改善を図ることのできる
圧延プラント装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】例えば複数段の圧延スタンドを備
えた圧延プラント設備における電源力率の改善を図る手
法として、その電源系統に進相コンデンサを設けて力率
の遅れを減少させたり、スタティック・バール・コンペ
ンセータ（ＳＶＣ）と称される無効電力補償装置を設け
てその力率を制御することが提唱されている。即ち、圧
延プラント設備における圧延スタンドのミルモータに
は、専ら、大容量の電動機が用いられる。この種の電動
機は電源に対して遅れ負荷として作用するので無効電力
が大きく、電源力率が低くなることが否めない。そこで
電源力率を改善して電力損失を低減し、また電源設備の
有効活用を図るべく、その電源系統に上記進相コンデン
サやＳＶＣを組み込むことが種々なされている。
えた圧延プラント設備における電源力率の改善を図る手
法として、その電源系統に進相コンデンサを設けて力率
の遅れを減少させたり、スタティック・バール・コンペ
ンセータ（ＳＶＣ）と称される無効電力補償装置を設け
てその力率を制御することが提唱されている。即ち、圧
延プラント設備における圧延スタンドのミルモータに
は、専ら、大容量の電動機が用いられる。この種の電動
機は電源に対して遅れ負荷として作用するので無効電力
が大きく、電源力率が低くなることが否めない。そこで
電源力率を改善して電力損失を低減し、また電源設備の
有効活用を図るべく、その電源系統に上記進相コンデン
サやＳＶＣを組み込むことが種々なされている。
【０００３】また最近では、ゲート・ターンオフ・サイ
リスタ（ＧＴＯ）等の自己消弧可能な半導体素子を用い
て構成されるパルス幅変調（ＰＷＭ）型やパルス高変調
（ＰＡＭ）型のコンバータ・インバータからなる電力変
換器を用いて無効電力を発生させ、これにより電源力率
を改善することも提唱されている。ちなみに上記コンバ
ータ・インバータからなる電力変換器は、電源として供
給される交流電力をコンバータを介して一旦直流電力に
変換し、この直流電力をインバータを介して交流電力に
変換するものである。この際、インバータを介して出力
される交流電力の位相を制御することで、進み力率から
遅れ力率まで広範囲に制御可能である。このような電力
変換器を用いて進み位相の無効電力を発生させながら電
動機を駆動することで、その電源系統における電源力率
の改善が図られる。
リスタ（ＧＴＯ）等の自己消弧可能な半導体素子を用い
て構成されるパルス幅変調（ＰＷＭ）型やパルス高変調
（ＰＡＭ）型のコンバータ・インバータからなる電力変
換器を用いて無効電力を発生させ、これにより電源力率
を改善することも提唱されている。ちなみに上記コンバ
ータ・インバータからなる電力変換器は、電源として供
給される交流電力をコンバータを介して一旦直流電力に
変換し、この直流電力をインバータを介して交流電力に
変換するものである。この際、インバータを介して出力
される交流電力の位相を制御することで、進み力率から
遅れ力率まで広範囲に制御可能である。このような電力
変換器を用いて進み位相の無効電力を発生させながら電
動機を駆動することで、その電源系統における電源力率
の改善が図られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで前述した進相
コンデンサやＳＶＣを導入する場合には、多大な設備投
資が必要である。しかも圧延プラント設備のように大き
な無効電力が生じる電源系統においては、これを補償す
る為に必然的に大容量の進相コンデンサやＳＶＣが必要
となる。また圧延プラント設備が運転休止する等の無負
荷時や軽負荷時においては、例えば上記進相コンデンサ
が発生する無効電力の影響を受けて電源系統の電圧が不
安定化したり、ＳＶＣが発生する無効電力によって却っ
て大きな電源損失が生じ、その効率が悪くなる等の不具
合が生じ易い。
コンデンサやＳＶＣを導入する場合には、多大な設備投
資が必要である。しかも圧延プラント設備のように大き
な無効電力が生じる電源系統においては、これを補償す
る為に必然的に大容量の進相コンデンサやＳＶＣが必要
となる。また圧延プラント設備が運転休止する等の無負
荷時や軽負荷時においては、例えば上記進相コンデンサ
が発生する無効電力の影響を受けて電源系統の電圧が不
安定化したり、ＳＶＣが発生する無効電力によって却っ
て大きな電源損失が生じ、その効率が悪くなる等の不具
合が生じ易い。
【０００５】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、圧延スタンドにおけるミルモー
タとして組み込まれる電動機を駆動する、例えばＧＴＯ
を用いて構成されるＰＷＭコンバータ・インバータから
なる電力変換器が持つ最小限の容量を有効に活用するこ
とで、新たな設備投資を必要とすることなく電源力率の
改善を図ることのできる圧延プラント装置を提供するこ
とにある。
たもので、その目的は、圧延スタンドにおけるミルモー
タとして組み込まれる電動機を駆動する、例えばＧＴＯ
を用いて構成されるＰＷＭコンバータ・インバータから
なる電力変換器が持つ最小限の容量を有効に活用するこ
とで、新たな設備投資を必要とすることなく電源力率の
改善を図ることのできる圧延プラント装置を提供するこ
とにある。
【０００６】即ち、本発明は電動機負荷に応じて変化す
るトランスや電力変換器における容量の余裕に応じて、
電源の無効電力を打ち消すべく進み位相の無効電力を発
生させることで、上記トランスや電力変換器が持つ最小
限の容量を有効に利用して電源力率を高め得る圧延プラ
ント装置を提供することを目的とする。
るトランスや電力変換器における容量の余裕に応じて、
電源の無効電力を打ち消すべく進み位相の無効電力を発
生させることで、上記トランスや電力変換器が持つ最小
限の容量を有効に利用して電源力率を高め得る圧延プラ
ント装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、例えば圧延スタンドのミルモータとして
組み込まれる電動機を、力率制御可能な電力変換器を用
いて駆動するように構成した圧延プラント装置であっ
て、前記電動機の負荷に応じた前記電力変換器での無効
電力出力可能容量を求める手段と、電源の無効電力を求
める無効電力検出器と、この無効電力検出器で求められ
た無効電力を打ち消す為の進み無効電力基準を求める手
段と、前記無効電力出力可能容量を上限値として前記進
み無効電力基準を制限して前記電力変換器の進み無効電
力を制御する制御手段とを具備したことを特徴としてい
る。
べく本発明は、例えば圧延スタンドのミルモータとして
組み込まれる電動機を、力率制御可能な電力変換器を用
いて駆動するように構成した圧延プラント装置であっ
て、前記電動機の負荷に応じた前記電力変換器での無効
電力出力可能容量を求める手段と、電源の無効電力を求
める無効電力検出器と、この無効電力検出器で求められ
た無効電力を打ち消す為の進み無効電力基準を求める手
段と、前記無効電力出力可能容量を上限値として前記進
み無効電力基準を制限して前記電力変換器の進み無効電
力を制御する制御手段とを具備したことを特徴としてい
る。
【０００８】本発明の好ましい態様は、請求項２に記載
するように前記電力変換器を、トランスを介して供給さ
れる電源の力率を制御するパルス幅変調型のコンバータ
・インバータとして実現することを特徴としている。こ
のパルス幅変調型のコンバータ・インバータについて
は、ゲート・ターンオフ・サイリスタ等の自己消弧作用
を有する半導体素子を、そのスイッチ素子として用いて
実現するようによれば良い。
するように前記電力変換器を、トランスを介して供給さ
れる電源の力率を制御するパルス幅変調型のコンバータ
・インバータとして実現することを特徴としている。こ
のパルス幅変調型のコンバータ・インバータについて
は、ゲート・ターンオフ・サイリスタ等の自己消弧作用
を有する半導体素子を、そのスイッチ素子として用いて
実現するようによれば良い。
【０００９】また本発明の好ましい態様は、請求項３に
記載するように前記負荷に応じた無効電力出力可能容量
を、前記電力変換器または該電力変換器に電力を供給す
るトランスにより規定される定格容量から、前記電動機
に対する負荷に応じて変化する該電動機の負荷電力を差
し引いて求めることを特徴としている。実際的には、予
め圧延スタンドの負荷状態により変化する電動機の負荷
電力に応じた前記電力変換器またはトランスの電力容量
余裕分を計算により求めてグラフ化しておき、このグラ
フを参照することで電動機の負荷状態に応じた無効電力
出力可能容量を求めるようにすれば良い。
記載するように前記負荷に応じた無効電力出力可能容量
を、前記電力変換器または該電力変換器に電力を供給す
るトランスにより規定される定格容量から、前記電動機
に対する負荷に応じて変化する該電動機の負荷電力を差
し引いて求めることを特徴としている。実際的には、予
め圧延スタンドの負荷状態により変化する電動機の負荷
電力に応じた前記電力変換器またはトランスの電力容量
余裕分を計算により求めてグラフ化しておき、このグラ
フを参照することで電動機の負荷状態に応じた無効電力
出力可能容量を求めるようにすれば良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る圧延プラント装置について説明する。こ
の発明に係る圧延プラント装置は、複数の圧延スタンド
にそれぞれ組み込まれるミルモータ（大容量の電動機）
を力率制御可能な電力変換器を用いて駆動するように構
成されたもので、特に上記電力変換器が持つ無効電力の
発生機能を有効に利用してその電源系統における無効電
力を低減して電源力率の改善を図ったものである。
実施形態に係る圧延プラント装置について説明する。こ
の発明に係る圧延プラント装置は、複数の圧延スタンド
にそれぞれ組み込まれるミルモータ（大容量の電動機）
を力率制御可能な電力変換器を用いて駆動するように構
成されたもので、特に上記電力変換器が持つ無効電力の
発生機能を有効に利用してその電源系統における無効電
力を低減して電源力率の改善を図ったものである。
【００１１】図１は、例えばアルミニウム圧延工場等の
圧延プラント設備における概略的な電源系統の構成を示
している。電力会社から供給される、例えば７７ｋＶの
高電圧大電力を受電する電源系統１は、その電力を熱間
粗圧延機２，熱間仕上圧延機３、冷間圧延機４、仕上げ
設備５等に分岐して給電する。特に仕上げ設備５に対し
ては、上記高電圧大電力は電力トランス６を介して、例
えば３.３ｋＶに降圧した電源系統７を介してその電力
の供給が行われる。
圧延プラント設備における概略的な電源系統の構成を示
している。電力会社から供給される、例えば７７ｋＶの
高電圧大電力を受電する電源系統１は、その電力を熱間
粗圧延機２，熱間仕上圧延機３、冷間圧延機４、仕上げ
設備５等に分岐して給電する。特に仕上げ設備５に対し
ては、上記高電圧大電力は電力トランス６を介して、例
えば３.３ｋＶに降圧した電源系統７を介してその電力
の供給が行われる。
【００１２】尚、前記電源系統１には、特に負荷変動の
大きい熱間粗圧延機２に同期して進み無効電力を発生し
て該電源系統１の力率を制御（補償）するスタティック
・バール・コンペンセータ（ＳＶＣ）８が設けられてい
る。また比較的負荷変動の少ない仕上げ設備５に対して
電力を供給する前記３.３ｋＶの電源系統７には、力率
改善用の進相コンデンサ９が設けられている。
大きい熱間粗圧延機２に同期して進み無効電力を発生し
て該電源系統１の力率を制御（補償）するスタティック
・バール・コンペンセータ（ＳＶＣ）８が設けられてい
る。また比較的負荷変動の少ない仕上げ設備５に対して
電力を供給する前記３.３ｋＶの電源系統７には、力率
改善用の進相コンデンサ９が設けられている。
【００１３】しかして前記熱間粗圧延機２は上下のロー
ルが別駆動される２つのシングル圧延スタンドからな
り、冷間圧延機４はいわゆる１号冷延、２号冷延をそれ
ぞれ実行する２つのシングル圧延スタンドからなる。こ
れに対して前記熱間仕上圧延機３はタンデム配置された
４段の圧延スタンドを備えて構成される。しかして上記
各圧延スタンドには、その駆動源として大容量の電動機
１０がミルモータとして組み込まれている。これらの電
動機１０は、前記電源系統１から高圧トランス１１を介
して電力が供給される電力変換器１２,１３によりそれ
ぞれ駆動される。
ルが別駆動される２つのシングル圧延スタンドからな
り、冷間圧延機４はいわゆる１号冷延、２号冷延をそれ
ぞれ実行する２つのシングル圧延スタンドからなる。こ
れに対して前記熱間仕上圧延機３はタンデム配置された
４段の圧延スタンドを備えて構成される。しかして上記
各圧延スタンドには、その駆動源として大容量の電動機
１０がミルモータとして組み込まれている。これらの電
動機１０は、前記電源系統１から高圧トランス１１を介
して電力が供給される電力変換器１２,１３によりそれ
ぞれ駆動される。
【００１４】特に前記熱間仕上圧延機３における４段の
圧延スタンドのうち、交流電動機１０が用いられる１つ
のスタンドにおける電力変換器１３には、自己消弧作用
を有する半導体素子、例えばゲート・ターンオフ・サイ
リスタ（ＧＴＯ）をスイッチ素子として用いて構成され
た力率制御可能なパルス幅変調（ＰＷＭ）型のコンバー
タ・インバータが用いられている。このコンバータ・イ
ンバータからなる電力変換器１２は、出力電力に対する
位相を変化させることで、進み力率から遅れ力率まで広
範囲にその力率を可変制御しながら電動機１０を駆動可
能である。尚、直流電動機が用いられる他の圧延スタン
ドにおける電力変換器１２には、例えばサイリスタ・レ
オナード装置が用いられる。
圧延スタンドのうち、交流電動機１０が用いられる１つ
のスタンドにおける電力変換器１３には、自己消弧作用
を有する半導体素子、例えばゲート・ターンオフ・サイ
リスタ（ＧＴＯ）をスイッチ素子として用いて構成され
た力率制御可能なパルス幅変調（ＰＷＭ）型のコンバー
タ・インバータが用いられている。このコンバータ・イ
ンバータからなる電力変換器１２は、出力電力に対する
位相を変化させることで、進み力率から遅れ力率まで広
範囲にその力率を可変制御しながら電動機１０を駆動可
能である。尚、直流電動機が用いられる他の圧延スタン
ドにおける電力変換器１２には、例えばサイリスタ・レ
オナード装置が用いられる。
【００１５】さて前述したように熱間粗圧延機２に対し
ては、前記ＳＶＣ８によりその力率を補償しているが、
ここでは熱間仕上圧延機３および冷間圧延機４に対して
は上記ＳＶＣ８を用いた力率の補償は施していない。ち
なみに上記熱間仕上圧延機３および冷間圧延機４に対す
る力率を改善するべく前記進相コンデンサ９の容量を大
きくすると、例えば熱間仕上圧延機３の負荷状態によっ
て電源系統７における電源電圧が大きく変動する虞があ
る。従ってここでは前記仕上げ設備５だけを考慮して前
記進相コンデンサ９の容量が決定されている。
ては、前記ＳＶＣ８によりその力率を補償しているが、
ここでは熱間仕上圧延機３および冷間圧延機４に対して
は上記ＳＶＣ８を用いた力率の補償は施していない。ち
なみに上記熱間仕上圧延機３および冷間圧延機４に対す
る力率を改善するべく前記進相コンデンサ９の容量を大
きくすると、例えば熱間仕上圧延機３の負荷状態によっ
て電源系統７における電源電圧が大きく変動する虞があ
る。従ってここでは前記仕上げ設備５だけを考慮して前
記進相コンデンサ９の容量が決定されている。
【００１６】しかしてこの圧延プラント装置において
は、前記電源系統１の受電点における無効電力を監視す
るべく、無効電力検出器１４が組み込まれている。この
受電点において時々刻々変化する電源系統１の無効電力
は、前記無効電力検出器１４においてリアルタイムに検
出され、データロギング装置１５を介して主幹コントロ
ーラ（主幹装置）２０に与えられている。この主幹コン
トローラ２０は、上記の如く検出される電源系統１の無
効電力に従って後述するように無効電力基準を求めて前
記コンバータ・インバータからなる電力変換器１３の作
動を制御する役割を担う。このような主幹コントローラ
２０の制御の下で前記電力変換器１３の作動が制御さ
れ、該電力変換器１２が持つ余裕容量の範囲で進み位相
の無効電力（進み力率）を発生することで、前記電源系
統１における電源力率を改善するものとなっている。
は、前記電源系統１の受電点における無効電力を監視す
るべく、無効電力検出器１４が組み込まれている。この
受電点において時々刻々変化する電源系統１の無効電力
は、前記無効電力検出器１４においてリアルタイムに検
出され、データロギング装置１５を介して主幹コントロ
ーラ（主幹装置）２０に与えられている。この主幹コン
トローラ２０は、上記の如く検出される電源系統１の無
効電力に従って後述するように無効電力基準を求めて前
記コンバータ・インバータからなる電力変換器１３の作
動を制御する役割を担う。このような主幹コントローラ
２０の制御の下で前記電力変換器１３の作動が制御さ
れ、該電力変換器１２が持つ余裕容量の範囲で進み位相
の無効電力（進み力率）を発生することで、前記電源系
統１における電源力率を改善するものとなっている。
【００１７】ここで前記主幹コントローラ２０について
説明すると、該主幹コントローラ２０は図２に示すよう
に構成された無効電力制御機能を備えている。この無効
電力制御機能は、前述した如く無効電力検出器１４にて
リアルタイムに検出される受電点での無効電力に応じ
て、前記トランス１１または電力変換器１３の余裕容量
の範囲において上記無効電力を打ち消すべく無効電力基
準を求めるもので、この無効電力基準に従って前記電力
変換器１３の作動を制御して進み位相の無効電力を発生
させる役割を担う。
説明すると、該主幹コントローラ２０は図２に示すよう
に構成された無効電力制御機能を備えている。この無効
電力制御機能は、前述した如く無効電力検出器１４にて
リアルタイムに検出される受電点での無効電力に応じ
て、前記トランス１１または電力変換器１３の余裕容量
の範囲において上記無効電力を打ち消すべく無効電力基
準を求めるもので、この無効電力基準に従って前記電力
変換器１３の作動を制御して進み位相の無効電力を発生
させる役割を担う。
【００１８】即ち、この無効電力制御機能は、無効電力
制御の目標値Ａ（０ｋVAR）と前記無効電力検出器１４
にて検出された受電点での無効電力Ｂとの差を求める差
分器２１と、この差分器２１で求められた無効電力制御
偏差Ｃに従って、これを打ち消すべく進み無効電力基準
Ｄを求める、例えば比例・積分制御器２２と、この進み
無効電力基準Ｄを、そのときの前記トランス１１または
電力変換器１３の余裕容量（出力可能無効電力）Ｅの範
囲で制限して、該電力変換器１３で発生可能な無効電力
出力基準Ｆを求めるリミッタ２３とを備えている。
制御の目標値Ａ（０ｋVAR）と前記無効電力検出器１４
にて検出された受電点での無効電力Ｂとの差を求める差
分器２１と、この差分器２１で求められた無効電力制御
偏差Ｃに従って、これを打ち消すべく進み無効電力基準
Ｄを求める、例えば比例・積分制御器２２と、この進み
無効電力基準Ｄを、そのときの前記トランス１１または
電力変換器１３の余裕容量（出力可能無効電力）Ｅの範
囲で制限して、該電力変換器１３で発生可能な無効電力
出力基準Ｆを求めるリミッタ２３とを備えている。
【００１９】尚、上記トランス１１または電力変換器１
３の余裕容量（出力可能無効電力）Ｅは、そのときの前
記電動機１０の負荷状態（負荷率）Ｇにより変化する前
記電力変換器１３の作動状態に応じて、例えば負荷率Ｇ
と出力可能無効電力基準Ｆとの関係を近似表現したグラ
フ２４を参照することにより求められる。ちなみに上記
グラフ２４は、後述するように予め電動機１０の各種の
負荷状態（負荷率）とトランス１１または電力変換器１
３における余裕容量との関係を計算等により求め、これ
を折れ線グラフ化したテーブル等として実現される。
３の余裕容量（出力可能無効電力）Ｅは、そのときの前
記電動機１０の負荷状態（負荷率）Ｇにより変化する前
記電力変換器１３の作動状態に応じて、例えば負荷率Ｇ
と出力可能無効電力基準Ｆとの関係を近似表現したグラ
フ２４を参照することにより求められる。ちなみに上記
グラフ２４は、後述するように予め電動機１０の各種の
負荷状態（負荷率）とトランス１１または電力変換器１
３における余裕容量との関係を計算等により求め、これ
を折れ線グラフ化したテーブル等として実現される。
【００２０】このような無効電力制御機能について今少
し詳しく説明すると、この制御は前記受電点における力
率を［１］にすること、即ち、無効電力を［０］ｋVAR
にすることを目的として実行される。従って前記無効電
力制御の目標値Ａは［０］ｋVARとして与えられる。こ
れに対して差分器２１に与えられる受電点での無効電力
Ｂは、前記無効電力検出器１４にて検出され、データロ
ギング装置１５を介して与えられるものである。従って
差分器２１は無効電力制御偏差Ｃを、 Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−Ｂ として、実質的に前記受電点での無効電力を逆極性にし
たものとして求めることになる。
し詳しく説明すると、この制御は前記受電点における力
率を［１］にすること、即ち、無効電力を［０］ｋVAR
にすることを目的として実行される。従って前記無効電
力制御の目標値Ａは［０］ｋVARとして与えられる。こ
れに対して差分器２１に与えられる受電点での無効電力
Ｂは、前記無効電力検出器１４にて検出され、データロ
ギング装置１５を介して与えられるものである。従って
差分器２１は無効電力制御偏差Ｃを、 Ｃ＝Ａ−Ｂ＝−Ｂ として、実質的に前記受電点での無効電力を逆極性にし
たものとして求めることになる。
【００２１】しかして比例・積分制御器２２は、フィー
ドバック制御系をなす比例制御系と積分制御系とを備え
たもので、前記受電点での無効電力Ｂを打ち消すべく前
記制御偏差Ｃに応じた制御量を進み無効電力基準Ｄとし
て求めている。しかし電力変換器１２の作動状態によっ
ては、上記進み無効電力基準Ｄに基づく進み無効電力の
全てを発生し得るとは限らない。即ち、その系における
トランス１１の容量や電力変換器１３の容量は、通常、
当該圧延スタンドの電動機１０に対する最大負荷を見込
んだ必要最小限の容量を持つものとして準備される。そ
して本来的には電動機１０を駆動しているので、上述し
た如く進み位相の無効電力を発生して受電点での無効電
力を打ち消すには限度がある。具体的には電力変換器１
３において発生し得る進み位相の無効電力は、現に電動
機１０を駆動している状態での電力余裕容量分しか発生
し得ず、この余裕分を越えると、電動機１０の駆動自体
が不安定化する。
ドバック制御系をなす比例制御系と積分制御系とを備え
たもので、前記受電点での無効電力Ｂを打ち消すべく前
記制御偏差Ｃに応じた制御量を進み無効電力基準Ｄとし
て求めている。しかし電力変換器１２の作動状態によっ
ては、上記進み無効電力基準Ｄに基づく進み無効電力の
全てを発生し得るとは限らない。即ち、その系における
トランス１１の容量や電力変換器１３の容量は、通常、
当該圧延スタンドの電動機１０に対する最大負荷を見込
んだ必要最小限の容量を持つものとして準備される。そ
して本来的には電動機１０を駆動しているので、上述し
た如く進み位相の無効電力を発生して受電点での無効電
力を打ち消すには限度がある。具体的には電力変換器１
３において発生し得る進み位相の無効電力は、現に電動
機１０を駆動している状態での電力余裕容量分しか発生
し得ず、この余裕分を越えると、電動機１０の駆動自体
が不安定化する。
【００２２】そこでリミッタ２３にて、前記電動機１０
の負荷状態に応じた前記電力変換器１２またはトランス
１１の余裕容量分（出力可能無効電力）Ｅの範囲で前記
進み無効電力基準Ｄを制限し、その制限された進み無効
電力を前記電力変換器１２を制御する上での無効電力出
力基準Ｆとして求めている。そしてこの無効電力出力基
準Ｆに従って前記電力変換器１３から進み位相の無効電
力を発生させ、これによって前記受電点での無効電力を
打ち消してその電源力率を改善するものとなっている。
の負荷状態に応じた前記電力変換器１２またはトランス
１１の余裕容量分（出力可能無効電力）Ｅの範囲で前記
進み無効電力基準Ｄを制限し、その制限された進み無効
電力を前記電力変換器１２を制御する上での無効電力出
力基準Ｆとして求めている。そしてこの無効電力出力基
準Ｆに従って前記電力変換器１３から進み位相の無効電
力を発生させ、これによって前記受電点での無効電力を
打ち消してその電源力率を改善するものとなっている。
【００２３】尚、上記出力可能無効電力Ｅは、例えば電
力変換器１３の電力容量がトランス１１の電力容量より
も大きいときには、その最大定格容量は前記トランス１
１の電力容量により規定される。しかして電動機１０の
定格負荷時における有効電力Ｗ1は、該電動機１０の定
格出力をＷＭ、該電動機１０の効率をηＭ、電力変換器
１３におけるコンバータおよびインバータの効率をそれ
ぞれηＰ，ηＮとしたとき、 Ｗ1 ＝ＷＭ／ηＭ／ηＰ／ηＮ …(１) となる。
力変換器１３の電力容量がトランス１１の電力容量より
も大きいときには、その最大定格容量は前記トランス１
１の電力容量により規定される。しかして電動機１０の
定格負荷時における有効電力Ｗ1は、該電動機１０の定
格出力をＷＭ、該電動機１０の効率をηＭ、電力変換器
１３におけるコンバータおよびインバータの効率をそれ
ぞれηＰ，ηＮとしたとき、 Ｗ1 ＝ＷＭ／ηＭ／ηＰ／ηＮ …(１) となる。
【００２４】これに対して前記電動機１０におけるリア
クタンス成分が、例えばその定格の２０％とすると、該
電動機１０における皮相電力ＶＡ1は ＶＡ1 ＝Ｗ1・（１2＋０.２2）1/2 ≒Ｗ1・（１.０２） …(２) となる。またこのときの位相遅れ角θ1は θ1 ＝ cos-1（Ｗ1／ＶＡ1） …(３) として表すことができる。そして該電動機１０における
無効電力ＶＡＲ1は ＶＡＲ1 ＝ＶＡ1・sinθ1 …(４) として求められる。
クタンス成分が、例えばその定格の２０％とすると、該
電動機１０における皮相電力ＶＡ1は ＶＡ1 ＝Ｗ1・（１2＋０.２2）1/2 ≒Ｗ1・（１.０２） …(２) となる。またこのときの位相遅れ角θ1は θ1 ＝ cos-1（Ｗ1／ＶＡ1） …(３) として表すことができる。そして該電動機１０における
無効電力ＶＡＲ1は ＶＡＲ1 ＝ＶＡ1・sinθ1 …(４) として求められる。
【００２５】一方、前記トランス１１の容量によって、
その最大容量が規定される前記電力変換器１３の制御可
能な容量をＷoとすると、該電力変換器１３にて発生可
能な最大無効電力ＶＡＲ2は ＶＡＲ2 ＝Ｗo・sinθ2 …(５) となる。このとき電力変換器１２から発生させる無効電
力の進み角θ2は、 θ2 ＝ cos-1（ＶＡＲ2／Ｗo） …(６) として表すことができる。
その最大容量が規定される前記電力変換器１３の制御可
能な容量をＷoとすると、該電力変換器１３にて発生可
能な最大無効電力ＶＡＲ2は ＶＡＲ2 ＝Ｗo・sinθ2 …(５) となる。このとき電力変換器１２から発生させる無効電
力の進み角θ2は、 θ2 ＝ cos-1（ＶＡＲ2／Ｗo） …(６) として表すことができる。
【００２６】しかして定格負荷時における電動機１０の
無効電力ＶＡＲ1を打ち消してその電源力率を［１］と
する為には、前記電力変換器１３において上記遅れ位相
の無効電力ＶＡＲ1に相当する進み位相の無効電力ＶＡ
Ｒ1を発生させれば良い。従って該電力変換器１３にお
いて残された電源容量の余裕分、即ち、無効電力発生可
能量ＶＡＲoは、 ＶＡＲo ＝Ｗo・sinθ2−ＶＡ1・sinθ1 …(７) となる。このような無効電力発生可能量ＶＡＲoを利用
して、前述した受電点での力率を改善するべく、前述し
た如く求められる無効電力基準Ｄを、上記無効電力発生
可能量ＶＡＲoとして与えられる余裕容量分（出力可能
無効電力）Ｅにて制限して無効電力出力基準Ｆを求め、
この無効電力出力基準Ｆにて前記電力変換器１２の作動
を制御するものとなっている。
無効電力ＶＡＲ1を打ち消してその電源力率を［１］と
する為には、前記電力変換器１３において上記遅れ位相
の無効電力ＶＡＲ1に相当する進み位相の無効電力ＶＡ
Ｒ1を発生させれば良い。従って該電力変換器１３にお
いて残された電源容量の余裕分、即ち、無効電力発生可
能量ＶＡＲoは、 ＶＡＲo ＝Ｗo・sinθ2−ＶＡ1・sinθ1 …(７) となる。このような無効電力発生可能量ＶＡＲoを利用
して、前述した受電点での力率を改善するべく、前述し
た如く求められる無効電力基準Ｄを、上記無効電力発生
可能量ＶＡＲoとして与えられる余裕容量分（出力可能
無効電力）Ｅにて制限して無効電力出力基準Ｆを求め、
この無効電力出力基準Ｆにて前記電力変換器１２の作動
を制御するものとなっている。
【００２７】尚、上記無効電力発生可能量ＶＡＲoは、
圧延スタンドの負荷状態、ひいては電動機１０の負荷状
態によって変化するので、予め電動機１０の負荷状態を
示す負荷率に従って該負荷状態に対応する無効電力発生
可能量ＶＡＲoを計算し、例えば図３に示すように負荷
率と出力可能無効電力との関係を折れ線近似する等して
グラフ化しておけば良い。尚、図３において点線で示す
グラフ線図は、計算により求めたものであり、実線に示
すグラフ線図は上記計算値に基づいて求めて実際の無効
電力制御に用いた特性（実際値）を示している。
圧延スタンドの負荷状態、ひいては電動機１０の負荷状
態によって変化するので、予め電動機１０の負荷状態を
示す負荷率に従って該負荷状態に対応する無効電力発生
可能量ＶＡＲoを計算し、例えば図３に示すように負荷
率と出力可能無効電力との関係を折れ線近似する等して
グラフ化しておけば良い。尚、図３において点線で示す
グラフ線図は、計算により求めたものであり、実線に示
すグラフ線図は上記計算値に基づいて求めて実際の無効
電力制御に用いた特性（実際値）を示している。
【００２８】かくして上述した如く電力変換器１３の電
力余裕容量を利用して電源系統１における無効電力を打
ち消すようにした本装置によれば、進相コンデンサやＳ
ＶＣを新たに設備することなく、既に設けられている電
力変換器１３の制御余裕を有効に活用して電源系統１に
おける電源力率を改善することができる。しかも各圧延
スタンドにおける電動機１０を圧延負荷に応じて制御し
ながら、そのときの余裕に応じて電源力率を改善するこ
とができる。従ってトランス１１や電力変換器１３が持
つ機能を最大限に利用して安価に電源力率を改善するこ
とができ、安価にして簡易な構成で電力使用量の低減、
ひいては省エネルギ化を図ることが可能となる等の効果
が奏せられる。
力余裕容量を利用して電源系統１における無効電力を打
ち消すようにした本装置によれば、進相コンデンサやＳ
ＶＣを新たに設備することなく、既に設けられている電
力変換器１３の制御余裕を有効に活用して電源系統１に
おける電源力率を改善することができる。しかも各圧延
スタンドにおける電動機１０を圧延負荷に応じて制御し
ながら、そのときの余裕に応じて電源力率を改善するこ
とができる。従ってトランス１１や電力変換器１３が持
つ機能を最大限に利用して安価に電源力率を改善するこ
とができ、安価にして簡易な構成で電力使用量の低減、
ひいては省エネルギ化を図ることが可能となる等の効果
が奏せられる。
【００２９】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。前述した説明においては、トランス１
１の容量に比較して電力変換器１３の容量が大きいもの
として説明したが、トランス１１の電力容量が大きい場
合には、無効電力の可変制御可能な範囲が上記トランス
１１に依存することなく該電力変換器１２により規定さ
れることになるので、該電力変換器１３の最大容量をベ
ースとして前述した無効電力発生可能量ＶＡＲoを求め
るようにすればよい。またここでは電力変換器１３をな
すパルス幅変調型のコンバータ・インバータをゲート・
ターンオフ・サイリスタ（ＧＴＯ）をスイッチ素子とし
て用いて構成したが、他の自己消弧可能な半導体素子を
用いることも可能である。また各圧延機における圧延ス
タンドの構成段数も、仕様に応じたものであれば良い。
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
るものではない。前述した説明においては、トランス１
１の容量に比較して電力変換器１３の容量が大きいもの
として説明したが、トランス１１の電力容量が大きい場
合には、無効電力の可変制御可能な範囲が上記トランス
１１に依存することなく該電力変換器１２により規定さ
れることになるので、該電力変換器１３の最大容量をベ
ースとして前述した無効電力発生可能量ＶＡＲoを求め
るようにすればよい。またここでは電力変換器１３をな
すパルス幅変調型のコンバータ・インバータをゲート・
ターンオフ・サイリスタ（ＧＴＯ）をスイッチ素子とし
て用いて構成したが、他の自己消弧可能な半導体素子を
用いることも可能である。また各圧延機における圧延ス
タンドの構成段数も、仕様に応じたものであれば良い。
その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施することができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
延スタンドに組み込まれるミルモータ（大容量の電動
機）を力率制御可能な電力変換器を用いて駆動するよう
にした圧延プラント装置において、上記電力変換器が持
つ無効電力の発生機能を有効に利用して進み位相の無効
電力を発生させ、これによってその電源系統における電
源力率の改善を図るので、新たに進相コンデンサやスタ
ティック・バール・コンペンセータ（ＳＶＣ）を設備す
ることなく、既に設備されている電力変換器の最小限の
容量を有効に活用して、安価にして効果的に電源力率を
改善することができると言う実用上多大なる効果が奏せ
られる。
延スタンドに組み込まれるミルモータ（大容量の電動
機）を力率制御可能な電力変換器を用いて駆動するよう
にした圧延プラント装置において、上記電力変換器が持
つ無効電力の発生機能を有効に利用して進み位相の無効
電力を発生させ、これによってその電源系統における電
源力率の改善を図るので、新たに進相コンデンサやスタ
ティック・バール・コンペンセータ（ＳＶＣ）を設備す
ることなく、既に設備されている電力変換器の最小限の
容量を有効に活用して、安価にして効果的に電源力率を
改善することができると言う実用上多大なる効果が奏せ
られる。
【図１】本発明の一実施形態に係る圧延プラント装置に
おける電源系統の概略構成を示す図。
おける電源系統の概略構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係る主幹コントローラで
の無効電力制御機能の概略的なブロック構成図。
の無効電力制御機能の概略的なブロック構成図。
【図３】グラフ化される電動機負荷率と電力変換器にお
ける出力可能無効電力との関係を示す図。
ける出力可能無効電力との関係を示す図。
１０ 電動機 １１ トランス １２ 電力変換器（サイリスタ・レオナード装置） １３ 電力変換器（ＰＷＭコンバータ・インバータ） １４ 無効電力検出器 ２０ 主幹コントローラ ２１ 差分器 ２２ 比例・積分制御器 ２３ リミッタ ２４ 折れ線グラフ（電動機負荷率と出力可能無効電力
との関係）
との関係）
Claims (3)
- 【請求項１】 圧延スタンドのミルモータとして組み込
まれる電動機を、力率制御可能な電力変換器を介して駆
動する圧延プラント装置であって、 前記電動機の負荷に応じた前記電力変換器での無効電力
出力可能容量を求める手段と、電源の無効電力を求める
無効電力検出器と、この無効電力検出器で求められた無
効電力を打ち消す為の進み無効電力基準を求める手段
と、前記無効電力出力可能容量を上限値として前記進み
無効電力基準を制限して前記電力変換器の進み無効電力
を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする圧延
プラント装置。 - 【請求項２】 前記電力変換器は、トランスを介して供
給される電力の力率を制御するパルス幅変調型のコンバ
ータ・インバータからなることを特徴とする請求項１に
記載の圧延プラント装置。 - 【請求項３】 前記無効電力出力可能容量は、前記電力
変換器または該電力変換器に電力を供給するトランスに
より規定される定格容量から、前記電動機に対する負荷
に応じて変化する電動機の負荷電力を差し引いて求めら
れることを特徴とする請求項１に記載の圧延プラント装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088895A JPH11285715A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 圧延プラント装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10088895A JPH11285715A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 圧延プラント装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11285715A true JPH11285715A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=13955712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10088895A Pending JPH11285715A (ja) | 1998-04-01 | 1998-04-01 | 圧延プラント装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11285715A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004283889A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 熱間圧延装置及び方法 |
| JP2020018117A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 株式会社日立製作所 | プラント電力制御システムおよびその制御方法 |
-
1998
- 1998-04-01 JP JP10088895A patent/JPH11285715A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004283889A (ja) * | 2003-03-24 | 2004-10-14 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 熱間圧延装置及び方法 |
| JP2020018117A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 株式会社日立製作所 | プラント電力制御システムおよびその制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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