JPS61186863A - 電力検出装置 - Google Patents

電力検出装置

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JPS61186863A
JPS61186863A JP2740985A JP2740985A JPS61186863A JP S61186863 A JPS61186863 A JP S61186863A JP 2740985 A JP2740985 A JP 2740985A JP 2740985 A JP2740985 A JP 2740985A JP S61186863 A JPS61186863 A JP S61186863A
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JP
Japan
Prior art keywords
output
current
voltage
multiplier
power
Prior art date
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Pending
Application number
JP2740985A
Other languages
English (en)
Inventor
Norikazu Kawakami
了司 川上
Koichi Sano
佐野 耕市
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissin Electric Co Ltd filed Critical Nissin Electric Co Ltd
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Publication of JPS61186863A publication Critical patent/JPS61186863A/ja
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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】 産業上の利用分野 この発明は、太陽電池等によってバッテリなどの直流電
源に電気エネルギを蓄え、この直流電源をインパークな
どの直流交流変換装置を介して単相の商用電源に連系さ
せ、変換装置から商用電源や負荷へ供給される有効電力
および無効電力を検出し、検出したを動電力および無効
電力に応じた位相および振幅の補償用電力を直流電源か
ら直流交流変換装置を介して商用電源の系統に注入する
電源連系システムにおける、有効電力およびブー助電力
を検出する電力検出装置に関するものである。
従来の技術 従来の電源連系システムは、第3図に示すように、バッ
テリなどの直流型#Ilに電解コンデンサ2を並列接続
し、この直流電源lおよび電解コンデンサ2の並列回路
からインバータ(トランジスタQ1〜Q4.ダイオード
D1〜D4で構成される)3に給電してインバータ3よ
り商用周波数の出力を発生させるようにし、インバータ
3を高インピーダンスの連系用変圧器4を介して商用電
源5の系統に連系させている。また、連系用変圧器4の
2次側にはインバータ3から発生する高調波成分を除去
する高調波フィルタ8を設けている。
そして、変換装置(インバータ3)から商用電源5や負
荷LDへ供給される有効電力Pおよび無効電力Qを検出
し、有効電力Pに応じてインバータ3の出力位相を制御
するとともに無効電力Qに応じてインパーク3の出力振
幅を制御し、インバータ3の出力を商用’[95の系統
に注入することによって電力補償を行うようになってい
る。
4体的には、電圧検出用変圧器6によって検出した系統
電圧Vと電流検出用変流器7によって検出した系統型/
R1とを乗算器10Aによって乗算し、乗算器10Aの
出力をローパスフィルタII^に通すことにより有効電
力P(直流レベル)を検出し、一方、電圧検出用変圧器
6によって検出した系統電圧Vと、電流検出用変流器7
によって検出した系統電流iを遅延回路9Aによって9
0度遅延させた電流ILAGとを乗算器lOBによって
乗算し、乗算器10Bの出力をローパスフィルタ11B
に通すことにより無効電力Q(直流レベル)を検出し、
検出した有効電力Pおよび無効電力Qを演算回路12に
加えて演算を行うことによりインバータ3の出力位相お
よび出力電圧振幅を決定し、これに基づいてベースドラ
イブ回路13がインバータ3のトランジスタQ1〜Q4
を所定のタイミングでオンオフ動作させることにより、
上記において決定した位相および振幅の出力をインバー
タ3から発生させるようになっている。
ここで、を動電力Pおよび無効電力Qの検出過程を数式
で説明する。
系統電圧Vおよび系統電流iをそれぞれ次式のように仮
定する。
v=V坩ω t i  =  l sn  (ω (−φ)有効電力検出
用の乗算器10Aの出力VIOAは、VIOA =KV
 I  10151’  (H5(2ωt+φ))とな
る。一方、無効電力検出用の乗算器10Bの出力VIO
Bは、 VIOB =KV I  isnφ−5an(2ωt+
φ)1となる。ただし、V、  lは系統電圧V、系統
電流1の振幅、Kは定数である。
乗算器10A、lOBの出力VIOA 、  VIOB
には、必要な直流成分KV [as(f+ (=P) 
、  KV 1知φ(=Q)の他に不要な交流成分(第
2調波成分)KV IOE (2ωt+φ) 、 KV
 Isn (2(11を十φ)が残留することになる。
上記した直流成分を抽出するには、乗算器10A、IO
Bの出力VIOA 、VIOBをローパスフィルタll
A、llBに通して交流成分、すなわち第2調波成分K
VI、B(2ωt+φ)、KV Isn (2ωt+φ
)を除去する醪・要がある。
発明が解決しようとする問題点 上記ローパスフィルタIIA、IIBは、カットオフ周
波数を通富第2調波周波数(loOHzまたは120H
z)の1/lo以下の周波数にしないと、そのリップル
のために制御が不安定となる。
しかし、カットオフ周波数を小さくすることは、ローパ
スフィルタlIA、11Bの位相遅れを大きくすること
であり、ローパスフィルタIIA。
llBによる検出遅れにより、有効電力Pおよび無効電
力Qを検出してインバータ3の出力位相および出力振幅
を制御する制御系の応答速度が遅くなり、系統電圧の変
動や負荷LDの変動による有効電力Pおよび無効電力Q
の変動に高速に追従させることができず、補償能力の低
いものであった。
この発明は、上記問題点に鑑でなされたもので、有効電
力および無効電力をリップルなく、かつ遅れなく検出す
ることができる電力検出装置を堤供することを目的とす
る。
問題点を解決するための手段 第1の発明の電力検出装置は、系統電圧を検出する電圧
検出器と、系統電流を検出する電流検出器と、前記電圧
検出器の出力を90度遅延させる第1の遅延回路と、前
記電流検出器の出力を90度i!!延させる第2の遅延
回路と、前記電圧検出器の出力と前記電流検出器の出力
とを乗算する第1の乗算器と、前記第1の遅延回路の出
力と前記第2の遅延回路の出力とを乗算する第2の乗算
器と、前記第1および第2の乗算器の出力を加算して系
統の有効電力に応じた出力を発生する加算器とを備える
構成にしたものである。
また、第2の発明の電力検出装置は、系統電圧を検出す
る電圧検出器と、系統電流を検出する電/I7L検出器
と、前記電圧検出器の出力を90度遅延させる第1の遅
延回路と、前記電流検出器の出力を90度遅延させる第
2の遅延回路と、前記電圧検出器の出力と前記第2の遅
延回路の出力とを乗算する第1の乗算器と、前記第1の
遅延回路の出力と前記電流検出器の出力とを乗算する第
2の乗算器と、前記第2の乗算器の出力から前記第1の
乗算器の出力を減算して系統の無効電力に応じた出力を
発生する加算器とを備える構成にしたものである。
作用 第1の発明の電力検出装置は、系統電圧および系統電流
を検出し、この系統電圧および系統電流を第1および第
2の遅延回路でそれぞれ90度遅延させ、系統電圧と系
統電流を第1の乗算器で乗算するとともに、第1および
第2の遅延回路の出力を第2の乗算器で乗算し、第1お
よび第2の乗算器の出力を加算することによって系統の
有効電力に応じた出力を得るようにしているため、最終
の出力としてリップルを含まない直流成分のみが得られ
ることになり、リップル除去用のローパスフィルタが不
要となり、有効電力をリップルなく、かつ遅れなく検出
することができる。
第2の発明の電力検出装置は、系統電圧および系統電流
を検出し、この系統電圧および系統電流を第1および第
2の遅延回路でそれぞれ90度遅延させ、系統電圧と第
2の遅延回路の出力を第1の乗算器で乗算するとともに
、第1の遅延回路の出力と系統電流とを第2の乗算器で
乗算し1.第2の乗算器の出力から第2の乗算器の出力
を減算することによって系統の無効電力に応じた出力を
得るようにしているため、最終の出力としてリフプルを
含まない直流成分のみが得られることになり、リップル
除去用のローパスフィルタが不要となり、無効電力をリ
フプルな(、かつ遅れなく検出することができる。
実施例 この発明の一実施例を第1図および第2図に基づいて説
明する。この電源連系システムは、第1図および第2図
に示すように、バッテリなどの直流電源lに電解コンデ
ンサ2を並列接続し、この直流電源1および電解コンデ
ンサ2の並列回路からインバータ(トランジスタQ、−
Q、、ダイオードD1〜D4で構成される)3に給電し
てインバータ3より商用周波数の出力を発生させるよう
にし、インバータ3を高インピーダンスの連系用変圧器
4を介して商用型tA5の系統に連系させている。また
、連系用変圧器4の2次側にはインバータ3から発生す
る高m波成分を除去する高調波フィルタ8を設けている
そして、変換装置(インバータ3)から商用電源5や負
荷LDへ供給される有効電力Pおよび無効電力Qを検出
し、有効電力Pに応じてインバータ3の出力位相を制御
するとともに無効電力Qに応じてインバータ3の出力振
幅を制御し、インバータ3の出力を商用電源5の系統に
注入することによって電力?*償を行うようになってい
る。
具体的には、電圧検出用変圧器6により系統電圧Vを検
出するとともに、電流検出用変流器7により系統型fR
1を検出し、系統電圧Vおよび系統電流iを遅延回路9
B、9Aに通すことによって系統電圧Vより90度遅れ
た電圧VLAGと系統電流iより90度遅れた電流tL
AGとを作っている。そして、系統電圧Vと系統電流1
とを乗算器IOCにより乗算するとともに電圧V L 
p、 Gと電流+LAGとを乗算器10Dにより乗算し
、乗算器10Cの出力■6と乗算器10Dの出力v[]
とを加算器15Aにより加算し、加算器15Aより出力
■Pを得ている。こ・の出力Vpは、系統電圧Vと系統
電流lが正弦波のときに有効電力Pに応じた直流成分の
みとなり、従来例のようなローパスフィルタは使用して
いないので、検出遅れは生しない。
また、系統電圧Vと電流!LAGとを乗算器10Hによ
り乗算するとともに電圧VLAGと系統電流1とを乗算
器10Fにより乗算し、乗算器10Eの出力を位相反転
器14によって反転し、この位相反転器14の出力の出
力vcと乗算器10Fの出力VDとを加算器15Bによ
り加算し、加算器15Bより出力■Qを得ている。この
出力Vcは、上記と同様に系統電圧Vと系統電流iが正
弦波のときに無効電力Qに応じた直流成分のみとなり、
検出遅れは生じない。
さらに、出力Vpと出力■Qとを演算回路12に加えて
演算を行うことによりインバータ3の出力位相および出
力電圧振幅を決定し、これに基づいてベースドライブ回
路13がインバータ3のトランジスタQ、−Q、を所定
のタイミングでオンオフ動作させることにより、上記に
おいて決定した位相および振幅の出力をインバータ3か
ら発生させるようになっている。
ここで、有効電力Pに応じた出力■Pおよび無効電力Q
に応じた出力Vaの検出過程を数式で説明する。
系統電圧■および系統電流1をそれぞれ次式のように仮
定する。
v −1”: Vsnωt l=□15111(ωを一φ) 加算器10Cの出力■。は、 VA=V・1 =2VIsnωt −Sn (ωt−φ)となり、加算
器10Dの出力VBは、 VB4vLAG°1LAG −2VIsn (ωt−90’)  ・Sn (ωt 
 ill  90’)となる、したがって、加算器15
Aの出力vFは、Vp =vA+vB =KV 1部φ (K:換算係数) となる、一方、加算器10Bの出力を反転してなる位相
反転器14の出力vcは、 V l:  =   V  ”  L A  G−−2
VISnωL−Sn(ωL−φ−903)となり、加算
器10Fの出力Voは、 VD=VLAG’! 一2VISIn(ωt−gO°)−sn(ωL−φ)と
なる。したがって、加算器15Bの出力vQは、■。−
vc+VD =KVIsnφ となる。
」二記のようにすると、有効電力Pおよび無効電力Qに
応じた直流成分のみの出力Vp、Vcをローパスフィル
タを使用することなく得ることができ、リップルが含ま
れず、かつ検出遅れがないため、系統電圧V、系統電流
iが急変した場合でも、即座にこれを検出してインバー
タ3の出力位相および出力振幅を系統電圧V、系統電流
棗の変化に追従させることができ、電力補償の能力を高
めることができる。
なお、商用?l!fi5と連系させるインバータ3とし
てPWM方式のインバータを用いた場合、電流電圧波形
に高調波歪を生じ、出力VP、V、に若干のリップルが
残るが、この周波数はPWMlllil送波の2倍の周
波数であり、商用周波数の50倍以上となるため、この
リップルは位相遅れの小さい(カットオフ周波数の高い
)ローパスフィルタで除去可能であるので、検出遅れは
無視できるものである。
発明の効果 第1の発明の電力検出装置によれば、リップルを含まな
い有効電力に応じた直流レヘルが得られ、リップル除去
用のローパスフィルタが不要となり、有効電力をリップ
ルなく、かつ遅れなく検出することができる。
第2の発明の電力検出装置によれば、リップルを含まな
い無効電力に応じた直流レヘルが得られリフプル除去用
のローパスフィルタが不要となり、無効電力をリップル
なく、かつ遅れなく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はこの発明の一実施例のブロック図
、第3図は従来の電源連糸ソステムのブロック図である
。 l・・・16流電源、3・・・インバータ、4・・・結
合用変圧器、5・・・商用Ti源、7・・・電流検出用
変流器(電流検出器)、8・・・電圧検出用変圧器(電
圧検出器)、9A・・・遅延回路(第2)、9B・・・
遅延回路(第1)、10c、lOE・・・乗算器(第1
)、IOD、IOF・・・乗算器(第2)、]5A・・
・加算器、15B・・・加算器(減算器)、14・・・
位相反転器(減算器)1・−J涜電表 B 第1図 第2図 第3図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)系統電圧を検出する電圧検出器と、系統電流を検
    出する電流検出器と、前記電圧検出器の出力を90度遅
    延させる第1の遅延回路と、前記電流検出器の出力を9
    0度遅延させる第2の遅延回路と、前記電圧検出器の出
    力と前記電流検出器の出力とを乗算する第1の乗算器と
    、前記第1の遅延回路の出力と前記第2の遅延回路の出
    力とを乗算する第2の乗算器と、前記第1および第2の
    乗算器の出力を加算して系統の有効電力に応じた出力を
    発生する加算器とを備えた電力検出装置。
  2. (2)系統電圧を検出する電圧検出器と、系統電流を検
    出する電流検出器と、前記電圧検出器の出力を90度遅
    延させる第1の遅延回路と、前記電流検出器の出力を9
    0度遅延させる第2の遅延回路と、前記電圧検出器の出
    力と前記第2の遅延回路の出力とを乗算する第1の乗算
    器と、前記第1の遅延回路の出力と前記電流検出器の出
    力とを乗算する第2の乗算器と、前記第2の乗算器の出
    力から前記第1の乗算器の出力を減算して系統の無効電
    力に応じた出力を発生する加算器とを備えた電力検出装
    置。
JP2740985A 1985-02-13 1985-02-13 電力検出装置 Pending JPS61186863A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262715A (en) * 1991-07-22 1993-11-16 Landis & Gyr Betriebs Ag Arrangement for the measurement of reactive power or reactive energy
JP2020061886A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 国立大学法人東北大学 電力検出装置、電力変換装置、発電システム、電力授受システム、負荷システム及び送配電システム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5262715A (en) * 1991-07-22 1993-11-16 Landis & Gyr Betriebs Ag Arrangement for the measurement of reactive power or reactive energy
JP2020061886A (ja) * 2018-10-11 2020-04-16 国立大学法人東北大学 電力検出装置、電力変換装置、発電システム、電力授受システム、負荷システム及び送配電システム

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