JPS5822535A - 無効電力補償装置 - Google Patents

無効電力補償装置

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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
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signal
outputs
reactive power
load current
pulse
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JP56118863A
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English (en)
Inventor
西台 惇
信 東
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
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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

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。

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
= −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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)、。
△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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
【図面の簡単な説明】
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−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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、
JP56118863A 1981-07-29 1981-07-29 無効電力補償装置 Pending JPS5822535A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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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