JPS5822535A - 無効電力補償装置 - Google Patents
無効電力補償装置Info
- Publication number
- JPS5822535A JPS5822535A JP56118863A JP11886381A JPS5822535A JP S5822535 A JPS5822535 A JP S5822535A JP 56118863 A JP56118863 A JP 56118863A JP 11886381 A JP11886381 A JP 11886381A JP S5822535 A JPS5822535 A JP S5822535A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- outputs
- reactive power
- load current
- pulse
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/30—Reactive power compensation
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は無効電力補償装置に係り、特には高調波を含む
負荷電流の、しかも急激な変動を高速かつ正確に検出し
て制御する無効電力補償装置に関する。
負荷電流の、しかも急激な変動を高速かつ正確に検出し
て制御する無効電力補償装置に関する。
一般に電力系統にアーク炉や溶接機の如き急激な無効電
力変動を発生する負荷があると、母線の電圧変動を招き
、そのため当該電力系統に連なっている他の負荷にフリ
ッカ−を与えることになるので、従来から棟々の無効電
力補償装置が提案されている。
力変動を発生する負荷があると、母線の電圧変動を招き
、そのため当該電力系統に連なっている他の負荷にフリ
ッカ−を与えることになるので、従来から棟々の無効電
力補償装置が提案されている。
第1図は従来の無効電力補償装置のブロックダイヤグラ
ムである。この装置ではアーク炉等の変動負荷13に並
列に無効電力補償装置14を接続して無効電力を補償す
るようになっている。すなわち、まつ変動負荷13に流
入する電流を変流器OTに入力し、これを抵抗器1でも
って電圧信号ILに変換する、また一方、電源電圧を計
器用変圧器P Tに入力して、電圧イぎ号v8を得る。
ムである。この装置ではアーク炉等の変動負荷13に並
列に無効電力補償装置14を接続して無効電力を補償す
るようになっている。すなわち、まつ変動負荷13に流
入する電流を変流器OTに入力し、これを抵抗器1でも
って電圧信号ILに変換する、また一方、電源電圧を計
器用変圧器P Tに入力して、電圧イぎ号v8を得る。
そしてタイミングパルス発生器3でもってiL倍信号零
点からv6信号零点までの期間、パルス信号P1を発生
し、lLを入力信号としている積分器4および関数発生
器6を駆動して信@UおよびU。
点からv6信号零点までの期間、パルス信号P1を発生
し、lLを入力信号としている積分器4および関数発生
器6を駆動して信@UおよびU。
を得る。
ここで、ILはv8よりψの位相遅れを生じているもの
として、1L、vsはそれぞれiL= ILcos(ω
t−ψ) (1)V =V C05wt
(2)となる。こ\でωは基本波の角周
波数Crad/5ecJ、ψは力率角を表わす。Uおよ
びU。はL述した変換によって、それぞれ(3)式及び
(4)式で表わされる。
として、1L、vsはそれぞれiL= ILcos(ω
t−ψ) (1)V =V C05wt
(2)となる。こ\でωは基本波の角周
波数Crad/5ecJ、ψは力率角を表わす。Uおよ
びU。はL述した変換によって、それぞれ(3)式及び
(4)式で表わされる。
u=tL(1+5in(cut−ψ)) (3)
Uo= ILo (t +5in(ωを一ψ))
(4)たゾしこ\でILoは定数である。
Uo= ILo (t +5in(ωを一ψ))
(4)たゾしこ\でILoは定数である。
次に除算器7によってU/Uoなる演算をし、信号Wを
得る。すなわち w−U/Uo−1L/■Lo(5) 他方、電圧信号v8−0からLL信号零点までのパルス
信号を発生するタイミングパルス発生器2の出力信号P
。を関数発生器5に入力して、次式に示すようなP信号
を得る、 p = sinψ (6)以上によ
り、得られた信号WとPを乗算器8に入力してQL倍信
号得る。すなわち QL=W−P (7)このQL倍信
号上記変動負荷が消費する無効電力に比例している。
得る。すなわち w−U/Uo−1L/■Lo(5) 他方、電圧信号v8−0からLL信号零点までのパルス
信号を発生するタイミングパルス発生器2の出力信号P
。を関数発生器5に入力して、次式に示すようなP信号
を得る、 p = sinψ (6)以上によ
り、得られた信号WとPを乗算器8に入力してQL倍信
号得る。すなわち QL=W−P (7)このQL倍信
号上記変動負荷が消費する無効電力に比例している。
次いでQL倍信号パルス発生器9に入力してその出力を
逆極性の並列接続サイリスタのゲートに入力して制御す
ることによりリアクトル10と逆極性の並列接続サイリ
スタ回路11からなる直列接続回路で消費する無効電力
QRと進相コンデンサ12の消費する無効電力Q6とQ
Lの和が一定となるようにQRを調整する。たゾしこ\
で、QRとサイリスタ回路11を点弧起動させる位相と
は1対1の対応関係があり、例えば電源電圧をv8、v
8ピーク点を起点とするサイリスタ回路11の点弧位相
角をβとおけば、QRは(8)式で表わされることが一
般に知られている。すなわち、QR=OX(i −β
−+ 51口2 β ) (8)こ−でCはv
s及びリアクトル10のインピーダンス分により一義的
に決まる定数である。またQcは一定の進相無効電力で
ある。したかって無効゛重力補償装置の性能上液も重要
なことは、上記QLをいかに正確かつ高速に検出するか
にか−っている。
逆極性の並列接続サイリスタのゲートに入力して制御す
ることによりリアクトル10と逆極性の並列接続サイリ
スタ回路11からなる直列接続回路で消費する無効電力
QRと進相コンデンサ12の消費する無効電力Q6とQ
Lの和が一定となるようにQRを調整する。たゾしこ\
で、QRとサイリスタ回路11を点弧起動させる位相と
は1対1の対応関係があり、例えば電源電圧をv8、v
8ピーク点を起点とするサイリスタ回路11の点弧位相
角をβとおけば、QRは(8)式で表わされることが一
般に知られている。すなわち、QR=OX(i −β
−+ 51口2 β ) (8)こ−でCはv
s及びリアクトル10のインピーダンス分により一義的
に決まる定数である。またQcは一定の進相無効電力で
ある。したかって無効゛重力補償装置の性能上液も重要
なことは、上記QLをいかに正確かつ高速に検出するか
にか−っている。
ところが、従来方式にあっては、1L信号が基本波のみ
である場合には制御遅れも誤差もない良好な性能を示す
のであるが、1L信号中に高調波が含まれている場合に
は(特に第3高調波の如き低次の高調波が含まれている
場合)、誤差が大きくなる欠点がある。たとえば、変動
負荷がアーク炉であるときはとうしても低次の高調波の
含有率か大きくなり、したがって無効電力検出誤差が大
きくなってしまうという欠点を仔している。
である場合には制御遅れも誤差もない良好な性能を示す
のであるが、1L信号中に高調波が含まれている場合に
は(特に第3高調波の如き低次の高調波が含まれている
場合)、誤差が大きくなる欠点がある。たとえば、変動
負荷がアーク炉であるときはとうしても低次の高調波の
含有率か大きくなり、したがって無効電力検出誤差が大
きくなってしまうという欠点を仔している。
また第2図(Alに示すように基本波の半波か半サイク
ル毎にその振幅を変えなからランダム変動をする場合、
またはそのパターンに類似するパターンである場合には
、従来装置は良好な無効電力補償性能を発揮するのであ
るが、現実の電力系統において、そのような変動パター
ンをしめず負荷を見出すことは困難である。例えばアー
ク炉のような変動負荷番こおいては振幅LLの変動と同
時に位相ψの変動が生じているから、これに対して無理
に第2図(薊と同様の近似をしたとすれば、そのパター
ンは第2図FBlに示すような半波毎に周期の異なる信
号となり、従って半サイクル毎の周期の変動に起因する
無効電力の検出誤差が大きくなってしまうのである。
ル毎にその振幅を変えなからランダム変動をする場合、
またはそのパターンに類似するパターンである場合には
、従来装置は良好な無効電力補償性能を発揮するのであ
るが、現実の電力系統において、そのような変動パター
ンをしめず負荷を見出すことは困難である。例えばアー
ク炉のような変動負荷番こおいては振幅LLの変動と同
時に位相ψの変動が生じているから、これに対して無理
に第2図(薊と同様の近似をしたとすれば、そのパター
ンは第2図FBlに示すような半波毎に周期の異なる信
号となり、従って半サイクル毎の周期の変動に起因する
無効電力の検出誤差が大きくなってしまうのである。
したがって従来方式の無効電力補償装置をアーク炉負荷
に適用するとき無効電力の検出にかなりの誤差が残り補
償の性能の低下は避けられない。
に適用するとき無効電力の検出にかなりの誤差が残り補
償の性能の低下は避けられない。
本発明はか\る事情に鑑みてなされたもので、上記した
同期電圧信号vgを90°遅和せしめ、この信号と変動
負荷電流iLとを乗算し、その出力を負荷電流零点から
積分することによって、無効電力の検出を高速に行ない
、かつ高調波(こ起因する誤差を小さくした無効電力補
償装置を提供することを目的としている。
同期電圧信号vgを90°遅和せしめ、この信号と変動
負荷電流iLとを乗算し、その出力を負荷電流零点から
積分することによって、無効電力の検出を高速に行ない
、かつ高調波(こ起因する誤差を小さくした無効電力補
償装置を提供することを目的としている。
以下本発明の実施例について図示・説明する。
第3図は本発明に係る無効電力補償装置15の構成をし
めずブロックダイヤグラムである。すなわち、信号v8
とLLを乗算器18でもって乗算し、信号Pを得る。、
v8を90°遅相位相器17に入力してV。信号を得る
。また1L信号とV。
めずブロックダイヤグラムである。すなわち、信号v8
とLLを乗算器18でもって乗算し、信号Pを得る。、
v8を90°遅相位相器17に入力してV。信号を得る
。また1L信号とV。
信号を乗算器19でもって乗算して、信号qを得、これ
を積分器20に入力する。一方1L零点からvf3零点
までタイミングパルス発生器3にてパルス信号P1を発
生せしめ、このパルスP■を上記積分器にゲートパルス
として入力するとともにのこぎり波発生器21を駆動す
る。こ\で21はPlで制御される区間だけ初期値0か
ら立上がるのこぎり波を発生する回路であって、この回
路からの出力信号をTとする。積分器20の出力信号8
する。そして除算器23の分子入力として信号S、分母
入力として信号Tを入力することによって得られた信号
QLは変動負荷の消費無効電力に比例した信号となる。
を積分器20に入力する。一方1L零点からvf3零点
までタイミングパルス発生器3にてパルス信号P1を発
生せしめ、このパルスP■を上記積分器にゲートパルス
として入力するとともにのこぎり波発生器21を駆動す
る。こ\で21はPlで制御される区間だけ初期値0か
ら立上がるのこぎり波を発生する回路であって、この回
路からの出力信号をTとする。積分器20の出力信号8
する。そして除算器23の分子入力として信号S、分母
入力として信号Tを入力することによって得られた信号
QLは変動負荷の消費無効電力に比例した信号となる。
なお除算器23およびのこぎり波発生器21の代りに、
信号8を不完全微分回路24に入力し、これで得られた
信号を負荷の無効電力として用いることもできる。
信号8を不完全微分回路24に入力し、これで得られた
信号を負荷の無効電力として用いることもできる。
次に上述した回路の動作について数式を用いて説明する
。
。
まづ電源電圧v8と負荷電流ILは第4図((転)に示
す波形であるとして(9)式および01式のように表現
されたとする。
す波形であるとして(9)式および01式のように表現
されたとする。
V =VCOSωt (9)i、
= IL cos(ωt−ψ) Hこの
とき信号qは次式で表わされ、第4図(Blに示す波形
となる。
= IL cos(ωt−ψ) Hこの
とき信号qは次式で表わされ、第4図(Blに示す波形
となる。
−voiL
一方V。は
v=vsi口ωt
、”、 q= +v8 tL(sm(2ωt −ψ)+
sinψ) Oj)となる。この9信号をIL零
点からv8零点まで積分して信号S1を得る。
sinψ) Oj)となる。この9信号をIL零
点からv8零点まで積分して信号S1を得る。
= −eV8tL(cos(2cut −tp )+C
OSψ)十+(ωt+%−ψ)V8tLsinψ (6
)上記S1の波形は第4図(0て示される。
OSψ)十+(ωt+%−ψ)V8tLsinψ (6
)上記S1の波形は第4図(0て示される。
こ\で02式の右辺第1項を消去するため次式で表わさ
れる信号Pを作る。この波形は第4図(1)lて示され
る、 p == V811→V81L (C05(20J t
9’ )+ COS 9’ ) (L1次に8.、P
から次式Q4で示される信号を得、この信号波形は第4
図(Bのようになる。
れる信号Pを作る。この波形は第4図(1)lて示され
る、 p == V811→V81L (C05(20J t
9’ )+ COS 9’ ) (L1次に8.、P
から次式Q4で示される信号を得、この信号波形は第4
図(Bのようになる。
s=s□+−1p=i(cc+t+4−ψ)V、LLS
in9) (1◆一方次式Qi式で表わされる信号T
を81と同時に発生させる、 T−者(ωを十優−ψ) 0104式
Ofj式よりα1式で示される信号QLを得る、この信
号の波形は第4図(鎖に示す。
in9) (1◆一方次式Qi式で表わされる信号T
を81と同時に発生させる、 T−者(ωを十優−ψ) 0104式
Ofj式よりα1式で示される信号QLを得る、この信
号の波形は第4図(鎖に示す。
QL−〒=v8ILsinψ α・以上
の演算を半サイクル毎に繰り返すことにより、半サイク
ル毎に負荷の消費する無効電力が得られる。
の演算を半サイクル毎に繰り返すことにより、半サイク
ル毎に負荷の消費する無効電力が得られる。
なお除算器23及びのこぎり波発生器21を使用する代
りに信号Sを24の不完全微分回路に入力し、得られた
信号を負荷無効電力として用いることもできる。
りに信号Sを24の不完全微分回路に入力し、得られた
信号を負荷無効電力として用いることもできる。
次に本発明の効果について説明する。
まづ1L零点・サイリスタ装置点弧間において無効電力
の突発的変動が発生した場合におけるQ、信号出力の誤
差について従来装置のものと比較する。
の突発的変動が発生した場合におけるQ、信号出力の誤
差について従来装置のものと比較する。
負荷電流がある力率角ψで流れており、その後電源電圧
ピーク点において、振幅及び力率角がともに変化した場
合について考える。
ピーク点において、振幅及び力率角がともに変化した場
合について考える。
すなわち最初負荷電流は上記の通り0111式であると
する。その後電源電圧v8のピーク点でQ9式に示すご
とき信号Δ1Lが突発し、(1)式に重畳されたものと
する。(第5図+B+参照)、。
する。その後電源電圧v8のピーク点でQ9式に示すご
とき信号Δ1Lが突発し、(1)式に重畳されたものと
する。(第5図+B+参照)、。
△IL−I LSll 9) 拳Sln ωt
O’IQカ式は(1)式の無効電流分と等しい振幅
を持っているため、無効電力は■LsInψであったも
のが、v6ビーク点でさらにLLslnψたけステップ
状に増加したことになる。こ\で(1)式における無効
電力を1.0とおけばv8ピーク点以後のQL信号出力
は(至)式で示される。
O’IQカ式は(1)式の無効電流分と等しい振幅
を持っているため、無効電力は■LsInψであったも
のが、v6ビーク点でさらにLLslnψたけステップ
状に増加したことになる。こ\で(1)式における無効
電力を1.0とおけばv8ピーク点以後のQL信号出力
は(至)式で示される。
一方従来の装置直では同条件下において09式となる。
第5図(Olは、力率角ψ=45° の場合について(
ト)及び01で表わされたQLの時間的変化を示す。
ト)及び01で表わされたQLの時間的変化を示す。
同図から判るように本発明による無効電力補償装置は従
来のものに比べてより高速に真の無効電力変動に近づく
ことになるので、負荷無効゛重力変動ニ対する追従性は
より優れている。
来のものに比べてより高速に真の無効電力変動に近づく
ことになるので、負荷無効゛重力変動ニ対する追従性は
より優れている。
制御誤差の大小について従来装置のものと比較する。
まづ負荷電流に含まれている基本波成分を(ホ)式%式
% () 一方翰式と零点を等しくもつぐη式のような第3高調波
がに)式に重畳されているとする。
% () 一方翰式と零点を等しくもつぐη式のような第3高調波
がに)式に重畳されているとする。
1L3= −xL3cos(aωt−Bψ)
C2])この場合は本発明による無効電力補償装置では
次式のようflQLが得られる。
C2])この場合は本発明による無効電力補償装置では
次式のようflQLが得られる。
−cosψ) (イ)
一方従来装置では、
一8ψ)−1) (財)
IL3/ It、x=”、ψ=45° としたときの(
支)式、に)式のQL値を第6図に示す。同図から本発
明による装置は従来装置より早く理想値(it工のみの
信号v8を90°遅らせた信号V。と変動負荷電流1L
とを乗算し、その出力を負荷電流零点から積分すること
にしたので従来装置にくらべて熱動電力の検出をより高
速に行いかつ高調波による誤差を小さくすることができ
る。
支)式、に)式のQL値を第6図に示す。同図から本発
明による装置は従来装置より早く理想値(it工のみの
信号v8を90°遅らせた信号V。と変動負荷電流1L
とを乗算し、その出力を負荷電流零点から積分すること
にしたので従来装置にくらべて熱動電力の検出をより高
速に行いかつ高調波による誤差を小さくすることができ
る。
なお除算器、のこぎり波発生器を用いる代りに不完全微
分回路を用いることも可能であり、この場合には信号T
が一時的に零値となったときのQ1値を不定にせしめる
ことがないという利点を有している。
分回路を用いることも可能であり、この場合には信号T
が一時的に零値となったときのQ1値を不定にせしめる
ことがないという利点を有している。
第1図は従来の無効電力補償装置のブロックダイヤグラ
ム、第2図は変動負荷による負荷電流の変動パターン、
第3図は本発明の実施例のブロックダイヤグラムをそれ
ぞれしめす。 第4図は第3図における各要部の電圧電流波形、第5図
及び第6図は本発明の無効電力補償装置と量的変化を示
す図である。 3・・・・パルス発生器、17・・・・90°遅相位相
器、18.19・・・・乗算器、20・・・・積分器、
21・・・・のこぎり波発生器、22・・・・加算器、
23・・・・除算器、24・・・・不完全微分回路。 特許出願人 日新電機株式会社 代理人 弁理士大西孝治 賀開昭58−22535 (5) 第4図 狭、jl−
ム、第2図は変動負荷による負荷電流の変動パターン、
第3図は本発明の実施例のブロックダイヤグラムをそれ
ぞれしめす。 第4図は第3図における各要部の電圧電流波形、第5図
及び第6図は本発明の無効電力補償装置と量的変化を示
す図である。 3・・・・パルス発生器、17・・・・90°遅相位相
器、18.19・・・・乗算器、20・・・・積分器、
21・・・・のこぎり波発生器、22・・・・加算器、
23・・・・除算器、24・・・・不完全微分回路。 特許出願人 日新電機株式会社 代理人 弁理士大西孝治 賀開昭58−22535 (5) 第4図 狭、jl−
Claims (1)
- (1) 電源電圧と負荷電流を乗算し信号Pを出力す
る乗算器、電源電圧を90’ 遅相させた波形と 。 負荷電流を乗算し信号qを出力する乗算器、電源電化と
負荷電流を入力してパルスPiを出力するパルス発生器
、信号qをパルスPIの期間積分し積分出力S1を出力
する積分器、積分出力8.と信号Pを加算し加算出力S
を出力する加算器、パルスP、を入力してのこぎり波T
を出力するのこぎり波発生器、前記加算出力Sをのこぎ
り波Tで除算する除算器を具備したことを特徴とする無
効゛重力補償装置。 (21i原電圧と負荷電流を乗算し信号Pを出力する乗
算器、電源電圧を90°遅相させた波形と負荷電流を乗
算し信号qを出力する乗算器、電源電圧と負荷電流を入
力してパルスPIを出力するパルス発生器、信号qをパ
ルスPIの期間積分し積分出力S1を出力する積分器、
積分出力8、と信号Pを加算し加算出力8を出方する加
算器、前記加算出力8を不完全微分する不完全微分回路
を具備したことを特徴とする無効電力補償装置、
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56118863A JPS5822535A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 無効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56118863A JPS5822535A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 無効電力補償装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5822535A true JPS5822535A (ja) | 1983-02-09 |
Family
ID=14746991
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56118863A Pending JPS5822535A (ja) | 1981-07-29 | 1981-07-29 | 無効電力補償装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5822535A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03151545A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-27 | Inco Ltd | ピストン‐シリンダ組立体 |
-
1981
- 1981-07-29 JP JP56118863A patent/JPS5822535A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03151545A (ja) * | 1989-10-31 | 1991-06-27 | Inco Ltd | ピストン‐シリンダ組立体 |
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