JPS6260015A - 無効電力補償装置 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は無効電力補償装置に係り、交流電源系統から交
流母線を介して無効電力変動の激しい負荷に電力を供給
するシステムにおいて、効果的な無効電力補償を行うた
めの無効電力補償装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、大容量のアーク炉設備が交流電源系統に接続され
運転されるようになりた。周知の如く、アーク炉は炉中
のｍ屑物の状態により急変動する無効電力を電源側に発
生する。この急変動する無効電力は電源系統インピーダ
ンスとの相互作用で電圧波形を歪ませ照明器具のフリッ
カの原因になり、及び、電源設備の利用率を低下させる
原因になっている。このため、大容量のアーク炉等を設
備する時にはアーク炉に並置して無効電力補償装置を備
え、これによりアーク炉の発生する急変動する無効電力
を補償し、交流電源系統の無効電力の変動を抑制してい
る。

このような無効電力補償装置については、例えば〔文献
〕電気学会技術報告（■部）、昭和５４年４月第７６号
Ｐ２６〜Ｐ３１、 「無効電力・高調波対策のための電力変換技術」、整流
器常置専門委員金線、に記述されており、その構成は第
５図に示すような電力供給システムとなる。

即ち、同図において、１０はアーク炉等の負荷であり、
炉１２の中に鉄等を入れ電極１１を通して放電により電
流電流し、内部の鉄を加熱溶解している。９は炉用トラ
ンスである。

１００は無効電力補償装置であり、リアクトル部３００
と高調波フィルタを兼ねた進相コンデンサ部２００で構
成される。リアクトル部３θ０はリアクトル３０２Ｕ〜
３０２Ｗとそれに直列接続された逆並列サイリスタ３０
１Ｕ〜３０１Ｗと、負荷電流検出器８１Ｆｔ、８１Ｓ、
ｆｊｌＴと電圧検出用トランス７Ｑと、その制御回路３
５０よりなり、アーク炉１ｏの無効電力を検出し、その
検出値に応じてサイリスタ３０１Ｕ〜３０１Ｗの導通角
が調整され、リアクトルの電流が制御されている。即ち
、無効電力補償装置１ｏθでは、進相コンデンサ２００
の作用と相まってリアクトル３０２Ｕ〜３０２Ｗの電流
が制御され、アーク炉１０の発生無効電力（遅れ）と等
しい量の進み無効電力を５ｓｘＲ，５１Ｓ、５１ＴＫ発
生するよう制御され、三相母線４の点では無効電力は無
くなり負荷の有効電力だけが流れるようになる。従って
、母線４の電圧歪は低減され、また電源設備の利用率が
向上することとなる。３は三相交流奄諒系統に存在する
系統インピーダンス、１は三相交流量σ系統又は送配゛
心母ン祿などのべ力供給源である。

以上の構成の無効′ｒ往方力補償装置０θでは、制御回
路３５０により負荷１０の発生する無効電力をいかに正
確に検出するか、が装（歪性能を左右するポイントにな
っている。この無効電力横用回路の一例を第６図に示す
。

即ち、第６図は特開昭５９−１３９４１６の第２図に開
示されている回路でありまず母線電圧ｅの９０°遅相波
形ｅ、。と負荷電流ｉＬとの積ｑをつくると、ｑには直
流成分（無効電力成分）とそれに基本波周波数の２倍で
撮動する交流成分が含まれる形になり、この信号を低域
通過フィルタに通し直流分（ｌｖ□（無効電力を示す量
）を検出し、これに基づいてリアクトル部３００の電流
を制御している。

その也、種々の無効電力検出法が提案されているが、そ
の主旨は特開昭５９−１３９４１６に開示されている原
理に帰着できる。

以上が従来の無効電力補償装置の説明であるが、この装
置では次のような欠点がある。即ち、アーク炉等の発生
する変動電力（有効電力・無効電力も含めて）を分析す
ると、その中には変動しない直流量の成分（即ち、正相
電圧と正相電流に起因する正相電力）と変動する成分（
即ち、正相電圧と逆相電流に起因する逆相電力）と金含
んでいるが、従来の無効電力検出法はこれら正相゛電力
と逆相電力を明確に分離するという概念がなく、そのた
め′イカを正相電力と逆相電力が渾然一体と混った形の
単なる変動分としてのみとらえ、それに基づいてリアク
トル電流を制御している。そのため、従来の無効電力補
償装置では補償対象を何にするか、即ち、正相無効電力
（変動しない成分）を制御しているのか、逆相無効電力
（変動する成分）を制御しているのか、の識別が原理的
にできず、より高度な制御への展開が不可能であった。

近年、交流電力系統の電力の品質向上が強く求メラれ、
これに応するため、アーク炉等のフリッカ対策用の無効
電力補償装置、及び、交流電力系統の安定化対策用の無
効電力検出法はのより高度な制御が強く求められており
、この要求を溝すための新規な１６す御概念に基づく梢
度の良い電力検出法（有効分、無効分を含めて）を備え
た無効電力補償装置の出現が望まれていた。

〔発明の目的〕

不発明は上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、
その目的はアーク炉等の負荷の発生する無効電力の補償
を行う装置において、負荷電流の中の正相分と逆相分を
分離検出し、それにより補償対象を明確にして制御を行
うこと九より、高精度の補償制御を行えるようにした無
効電力補償装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために交流電源系統に接続
される負荷が発生する無効電力を補償する無効電力補償
装置において、 検出した負荷電流を２相変換して得られた２相電流信号
と、負荷がつながる交流母線電圧に同期した単位２相電
圧信号とを用い、これらの信号の演算を通じて負荷電流
の中の正相無効分及び逆相成分を分離検出し、この検出
信号に基づいて無効電力補償装置の電流指令を作成し、
この電流指令値に基づいて無効電力補償装置を制御する
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

本発明の無効電力補償装置を備えた重力供給システム（
以後の説明の便のため、三相系で説明する）は第５図と
同一であり、前述の従来例の説明で言及した要素につい
ては、ここでは説明を省略する。

第５図において８１Ｆｔ、８１Ｓ、８１Ｔは電流検出器
でありアーク炉１０の電流（輸Ｌｆ’ｌｌＬ’’ＴＬ　
）を検出し制御回路３５０に導く。７Ｑは電圧検出器で
ありアーク炉１０（炉用トランス９も含む）がつながる
母線の電圧（ｅＨｇｅｅｇＴ＊ｅＴＲ）を検出し制御回
路３５０に導く。３００はリアクトル部であり通常はデ
ルタ結線され、サイリスタ３０１Ｕ〜３０１Ｗの点弧角
の調整により電流の大きさが調整される。リアクトル電
流は通常基本波の他に高調波を含んだ歪波形となる。

４００は不発明を盛込んだ演算回路であり、電流信号’
ＲＬ”８Ｌ”ＴＬと電圧信号ｅＨＢ　＊ｅＢＴ＊ｅ７Ｂ
を入力し種々の演算を行い、リアクトル部３００が流す
べき基本波電流を指示するための直流値の電流指令弓＋
ＩＬＩ：　を出力する。

５００は点弧制御器であり電流指令値Ｉ　各＊　Ｉ　ｙ
　ｅＩ番を受けて動作し、■古、ｘ５．ｒ番で指示され
た電流（基本波成分）をリアクトル３０２Ｕ・Ｊ　０２
Ｖ。

ｓｏｚｗがＨす！　うｆイ！Ｊ　スタ３０１Ｕ、３０１
Ｖ。

３０１Ｗを点弧制御する。

演算回路４００と点弧制御器５００を合わせたものを制
御回路３５０と称しこの回路の詳細を第１図に示す。

次に本発明の主要部を第１図、筒２図により説明する。

なお、本発明では第１図のりアクドル部３００がデルタ
結線された場合を例にして、以下の説明を進める。

紀１図と第５図の同一記号カ所は同一の要素同一信号を
表わす。即ち、第１図において、４０２は腺／相変換器
であり、第５図の線電流として検出した負荷電流信号輸
Ｌ”ＳＬ”ＴＬを式（１）の演算によりデルタ結線の相
電流’ＵＬ、１ＶＬＩ’ＷＬに変換する（式（１）の変
換は第５図のりアクドル部３００がデルタ結線の時に必
要な変換であり、スター結線ではこの変換は不要となる
）。

４０３は２相変換器であり、電流信号軸、。

’ＶＬＩ〜、を式（２）の演算により２相電流信号’１
ｄＬ　”　’１ｑＬに変換する。

４０６は２相発生器であり、第５図の母線電圧信号ｅ□
＋　ｅ　ＩＩ　Ｔ　＠　ｅ　ＴＢを入力し、第５図にお
いて第１相をＲ相、第２相をＳ相、第３相をＴ相とする
と、第１相と第２相の線間電圧ｅＢｓに同期した単位正
弦波信号ｅ、′３とｅ、♂より９０’遅れた単位正弦波
信号ｅ、亀を式（３）の如く発生する（なお、第５図の
りアクドル部３００がスター結線の場合は信号ｅ１３．
ｅ、’：、は第１相の相電圧に同期させる）。

４０８は演算器であり、信号’１ｄＬ”　、ｑＬ及びｅ
、Ｌ８ｔｑを入力し、式（４）により信号Ｑ１．を演゛
算する。

Ｑｌｐ　＝ｅ１ｍ”１ｑＬ　　’ＩＳ”１ｄＩ、　　”
・・”　（４）負荷電流’ｌＬ’８Ｌ”ＴＬが正相分／
逆相分を含む場合、Ｑｌ、は直流分と基本波の２倍で振
動する交流針を含んだ脈流となり、このＱｌ、の直流成
分が正相無効電流を表わす。４１３は直ｆＡ検出フィル
タであり信号Ｑ１．の直流成分を信号Ｑ１ｐＤとして出
力する。即ち、ＱｌｐＤは正相無効電流信号である。

４１０は演算器であり信号’１ｄＬ　”　ｊｑＬ及び８
１３　＊　ｅ　１　’：、を入力し、式（５）にヨリ信
号Ｑ、Ｎ、Ｐ１Ｎヲ演算する。

負荷電流’ＨＬ”ＢＬ”ア、に正相分／逆相層を含む場
合、ＱｌｐｆＰ、Ｎは脈流信号となり、この信号Ｑ、ｐ
”ＩＮを直流検出フィルタ４１４．４１５に通し、それ
ぞれ直流成分信号Ｑ、ＮＤ　”ＩＮＤを検出する。こう
して得られたＰＩＮＤ　’　Ｑ１ＮＤｄ式（１）の第１
相電流’ＵＬが含む逆相電流を、第１相と第２相の線間
電圧に同相の成分（ＰＩＮＤ）とそれと９０’位相の異
なる成分（ＱｌＮＤ）に分解した時の各成分の電流を表
わしており、ここではＰ、ＮＤを第１相の同相逆相電流
信号、ＱＩＮＤを第１相の９０°逆相亀流信号と呼ぶこ
とにする。

４２０Ａは分配器であり信号Ｑ、ＦＤ”　ＱＩＮＤ”　
ＩＮＤを受けて演算を行ない、第５図のりアクドル部３
００が流す電流を指示するための電流指令（直Ｉ　８　
、１　ｙ、　、　ＩΦを出力する。分配器４２ｏＡの詳
細を第２図に示す。

ＳＯＯは点弧制御器であり、電流指令値１８゜Ｉ壽ｔＩ
↓を受けて動作し、１＊、身、工÷で指示された１１１
流（基本波成分）をリアクトル部３００が流すようサイ
リス７３０１Ｕ＊３０１Ｖ＊３０１Ｗを点弧制御する。

次に第２図により分配器４２０Ａを説明する。

第１図と第２図の同一記号の信号は記号に合わせて接続
される。第２図において、４２１ｋｅ４２４Ａは演算器
であり、第１相の９０°逆相電流信号Ｑ１ゎと第１相の
同相逆相電流信号Ｐ、ゎを入力し、それぞれ式（６）　
、　（７）の演算を通して、第２相の９０’逆相ｔｉｔ
信号Ｑ２ＮＤ　＠第２相の同相逆相電流信号Ｐ　　及び
第３相の９０°逆相電流信号２ＮＤ　” Ｑ３ＮＤ　’第３相の同相逆相電流信号、Ｐ３ＮＤを出
力する。

ここで、Ｐ２ＮＤ　’　Ｑ２ＮＤは式（１）の第２相電
流へ。

の逆相成分を、第２相・第３相の線間電圧に同相の成分
とそれと９０°位相の異なる成分に分解した時の同相成
分電流（Ｐ２ＮＤ）、９０°位相の異なる電流成分（Ｑ
２ＮＤ）を表わしている。

同様九、Ｐ、わ”ＡＮＤは式（１）の第３相電流〜１の
逆相成分を、第３相・第１相の線間電圧に同相の成分と
それと９０’位相の異なる成分に分解した時の同相成分
電流（ｐ、わ）、９０°位相の異なる電流成分（Ｑ３Ｎ
Ｄ）を表わしている。

４３７は設定器であり第５図のりアクドル部３００が発
生すべき無効電流（遅れ）の最大値を指示するためＯ無
効電流設定信号ＱＩＭＡＹを出力する。

４３０人は振分器であり、この中ではアーク炉等の負荷
電流から検出された正相無効電流信号ＱＩＰＤ’第１相
、第２相、第３相０９０’逆相電流信号Ｑ１　）１０　
”　Ｑ２ＮＤ　’　Ｑ３ＮＤと同相逆相電流信号ＰＩＮ
Ｄ’Ｐ２ＮＤ”　Ｐ３ＮＤ及び無効ＮＲ設定信号Ｑ１Ｍ
Ａｘを入力し、これらの信号に基づいて式（８）の演算
を行い、それぞれ第５図のりアクドル部３００の第１相
のりアクドル３０２Ｕの発生すべき電流を指示するため
の第１相のＩＥ流指令弓、及び同様リアクトル３０２ｖ
のだめの第２相の電流指令１寥、及びリアクトル３０２
Ｗのための第３相の電流指令■÷を出力する。ここで振
分器４３０人を構成するものとして次の要素がおる。即
ち、４３１　Ａ　ｅ　４３２１＊４３３人は係数器であ
シ入力信号を１イ４倍して出力する。４３４に、４３５
１．４３６には加算器であり係数器４３１１．４３２に
、４３３にの出力を図示の極性で加算する。加算器４３
４に、４３５ｋ。

４３６Ａの出力は式（８）の第３項の演算に相当する。

４３８Ａは加算器であり設定信号ＱＩＭＡ！と信号ＱＩ
ＰＤを図示極性で演算する。即ち、加算器４３８Ａの出
力は式（８）の第１項の演算に相当する。４３９Ａ。

４４０Ａ、４４１には加算器であり信号Ｑ、ＮＤ’Ｑ２
ＮＤ”Ｑ３ＮＤと加算５４３＆Ａの出力信号及び係数器
４３４ｋ。

４、？５Ａ、４３６Ａの出力信号を図示の極性で加算す
る。

以上の演算で得られた信号Ｉ：＊Ｉ：＋Ｉ÷は直流量の
信号となり、この信号の中には正相′電流に関する情報
及び逆相電流に関する情報が全て含まれている。従って
、このＩ　’８　ｅ　Ｉ　安＊　Ｉ　番に基づいて第５
図のりアクドル部３００を制御することにより、アーク
炉等の負荷電流が正相分に加えて逆相分も多量に含む場
合であっても第５図の点４の所の電流を自在に平衡化で
きる。

以上が本発明の代表的構成である。

次に本発明の詳細な説明する。

まず第５図においてアーク炉の′ｇＬ流が信号’ＫＬ”
ＳＬ”ＴＬとして検出されるが、この′電流は通常、正
相分と逆相分を含んだ不平衡電流となっている。一方、
アーク炉が接紐される電源母線電圧も信号ｅ　＠　、ｅ
　ｇ　Ｔ　＠　ｅ□として検出され無効電力補償装置１
００の制御回路４００に導入される。次に第１図におい
て、２相発生器４θ６は信号ｅ□＊　ｅ　！ｌ　Ｔ　ｅ
　ｅ□を受けて式（３）に基づく２相信号ｅ　１３−６
１　ｑが発生され、一方、線電流として検出された信号
橢Ｌ”ｇＬ”ＴＬは線／相変換器４０２の中で式（１）
による変換が行われ、その結果、デルタ結線の相電流ｉ
。Ｌ”ＹＬ’ＷＬ　（即ち、例えば第５図のΔ結線され
たりアクドル部３００を例に−ｊると’）７クトル５ｏ
２Ｕ、：ｔｏｚｖ、ｓｏｚｗに鬼れる電流に当たる）に
変換される。この信号幅１．匂Ｌ’ＷＬは２相変換器４
０３の中で式（２）による変換が行われ、２相信号’１
ｄＬ”　１ｑＬが得られる。次に演算器４０Ｂの中で式
（４）の演算を行い信号ＱＩＦを得て、これを＠光検出
フィルタ４１３に一通して直流成分の信号Ｑ１１’Ｄを
取出す。

こうして取出された信号Ｑ、ＰＤは負荷電流信号ｉ、Ｌ
、ｉ、Ｌ、１ＴＬ（又は式（１）の’ＵＬ　”　Ｖｌ、
　＃　’ＷＬと言い泉工てもよい）の中に含まれる正相
分電流を衣υしている。一方、演算器４１０の中で式（
５）の演Ｊを行い信号ＰＩＮ’ＱＩＮを得て、これを直
流検出フィルタ４１７．４１８に通して＠流成分の信号
ＰＩＮＤ”　ｑＩＮｐを取出す。こうして得られた信号
Ｐ＋ＮＤ’　ＱＩＮＤは、式（１）の第１相電流ｉ。、
が含む逆相分電流を第１相と第２相の線間′電圧と同相
の成分と９０°位相■異なる成分に分解した場合の、各
成分の一流、即ち、同相篭り’ｆ、成分（ＰＩＮＤ）及
び９０°位相の異なる電りニ成分（ＱＩＮＤ）を我わし
ている（Ｐ、ＮＤ：第１相の同相逆相電流、ＱＩＮＤ　
”第１相の９０°逆相電流と呼ぶことにする）。

次に第２図の分配器４２０への中では演算器４２１Ａ、
４２４にの中で式（６）　、　（７）の演算を行って、
第２相の同相逆相電流Ｐ２Ｎｎ＊９０°逆相電流Ｑ２Ｎ
Ｄ　’第３相の同相逆相電流Ｐ３ＮＤＩ９０°逆相電流
Ｑ３、。

が得られる。

以上のようにして得られた信号ＱＩ　ＰＤは負荷電Ｋ　
−１，ｗ　＄ｇＬｍ　ＳＴＬの中だ含まれる正相分電流
だけに関係する信号であり、さらに言えばその正相分電
流が有効ｔｍと無効’ＦＭ、流とに分解できるとすれば
、その無効電流だけに関係し、即ち正相無効’ＦＡＮ、
だけに関係する信号である。なお、電流の正相分に関す
る諸量の演算、例えば式（６）等の変換では、どの相に
基準を合わせて演算を行っても全く同じ世が演算される
。従−）″′Ｃ正相分に関する演算は１つの相について
行えばよい。

また、信号ＰＩＮＤ’　ＱＩＮＤ及びＰ２ＮＯ’Ｑ２Ｎ
Ｄ及びＰ３Ｎｎ　”　Ｑ５Ｎｏ　ＩＣ５Ｍ目すると、こ
れらの信号は負荷ｚｍ式（１）の’（ＦＬ”Ｖｌ、”Ｗ
Ｌ　（又は輸Ｌ”ＢＬ”ＴＬと言い換えてもよい）の中
に含まれる逆相分電流だけに関係する信号でちり、さら
に言えばＰｌＮｔ）。

ＱＩＮＤは′電流’ＯＬの逆相分のみに、Ｐ２ＮＤ’　
Ｑ２ＮＤは’ＶＬの逆相分のみＫ　、ＰｓＮＤ　Ｉ　Ｑ
３Ｎｏは電流ｉ−の逆相分のみに関係する信号であり、
さらに詳しく言えばＰ＋ＮＤ’ＱＩＮＤを例にすると、
ＰＩ　ＮＯは電流’ＵＬの逆相分の中の線間電圧と同相
の電流成分であり、ＱＩＮＤは電圧と９０°位相のずれ
た電流成分のみに関係する信号である。

以上、負荷電流’ＲＬ’ｌｌＬ”ＴＬのあらゆる情報が
直流の信号Ｑ１ｐｐ−Ｐ１ｓｏ−Ｐ２Ｎｏ’３Ｎｎ・Ｑ
ｔｘｎｅＱｚｓｐ％の形で独立して分離検出されている
ことが明らかであろう。

こうして得られた信号を第２図の振分器４３０Ａの中で
式（８）に削って振分けｔ流指合Ｘ　Ｒｅ脣、Ｉ、Ｈを
作るが、この電流指令工♂、ｒ６．ｘｇ　Ｋ基づいて第
５図のりアクドル部の電流を制御すると、逆相電流の制
御に関してはアーク炉の発生する電流の逆相分電流と、
リアクトル部３００の発生する補償電流の中の逆相分電
流の位相が丁度反対になるよう制御されるから、従って
逆相分に関してはこれらが点５１Ｂ、５１８．５１Ｔの
ところで合成されず互いに打消し合い、従って逆相電流
は電源１の方へ流れなくなり、電源ノの電ηｔが平衡化
されることとなる。次に、正相無効［随に関しては、第
２図の加算器４３８人の出力信号が作用し、その結果、
負荷の発生する電流の正相無効（遅れ）と第５図のリア
クトル部３００の発生する補償電流の正相無効分（遅れ
）との和が、丁度、第２図の無効環流設定信号Ｑ４ＭＪ
、Ｘ（遅れ）に等しくなるように制御されるから、従っ
てこれらの一定の遅れ無効電流と第５図の進相コンデン
サの進み無効電流がお互いに打消し合い、その結果第５
図の交流電源ｌの方へは無効電流は流れなくなり、交流
電源には負荷の発生する正相有効ａｍだけが流れること
となる。

以上の説明から、本発明の無効電力補償装置が作動する
とアーク炉等の負荷が正相分、逆相分を含んだ不平衡電
流を発生しても、無効電流の補償が行われ、及び逆相電
流の補償が行われるため交流電源には正相有効電流だけ
が流れるようになり、従って電圧変動（即ちフリッカ）
を抑制できしかも電源の利用率（即ち、無効電力を扱わ
なくてよい）向上が図れることが分る。

以上が本発明の代表的な実施例である。

次に本発明の他の実施例を第３図により説明する。即ち
、第３図は前述した第２図の分配器４２０にの変形例で
あり、第３図は第１図の分配器４２０人の中に挿入され
使用される。従って、本変形例は前だ説明した発明と重
複する部分がおり、重複する部分については説明を省略
する。

第３図と第１図の同−記号力所は記号に合わせて接続さ
れる。

第３図において、４２１Ｂ、４２４Ｂは演算器であり、
前記した第１相の９０°逆相電流信号Ｑ、ＮＤと第１相
の同相逆相電流信号Ｐ、ＮＤを入力し、それぞれ式（９
）　、　（１０の演算を通して＠２相の９０°逆相電流
信号Ｑ２ＮＤ’第３相の９０°逆相電流信号Ｑ３ＮＤを
出力する。このＱ２ＮＤ”　Ｑ３ＮＤは前記説明の式（
６）　、　（７）で得られた信号Ｑ２ＮＤ’　Ｑ３ＮＤ
と同じものである。

４３７は設定器であり、無効電流設定信号ＱＩＭＡＩを
出力する。４３０Ｂ？′ｉ、振分器であり、正相無効電
流信号ＱＩＰＤ’第１相、第２相、第３相の９０°逆相
電流信号Ｑ１ゎ、Ｑ２ＮＤ、Ｑ３ＮＤ及び無効電流設定
信号Ｑ１ＭＡＸを入力し、これらの信号に基づいて弐α
ηの演算を行い、第１相、第２相、第３相のｔ流指令Ｉ
”、Ｉ↓、１番を出力する。ここで、４４６Ｂ、４４７
Ｂ、４４８Ｂは係数器であり入力信号を２倍して出力す
る。また４３８Ａ。４３９Ｂ　。

４４０Ｂ、４４１Ｂは加算器であり図示の信号を図示の
極性で加算する。

Ｑ２ＮＯ＝ＰＩＮＯ”動子“＋ＱＩＮり’房百π　　−
（９）電流指令■♂ｓ　Ｉ　ｅ　ｅ　ＩΦは前述した式
（８）で得られる電流指令値と全く同一のものであり、
従ってこのＩ　％　＊　Ｉ　ｅ　＋　Ｉ÷に基づいて第
５図のりアクドル部３００の電流を制御すると、前述し
た第１図、第２図による発明と全く同じ補償効果が得ら
れる。

以上、本実施例では第３図の演算器４２１８ｍ４２４Ｂ
の演算が第２図の演算器４２１に、４２４により簡略化
できる。

次に本発明のもう１つの実施例を第４図により説明する
。本実施例もやはり前述した発明の第２図の変形例に関
するものであり、第４図は第１図の分配器４２０Ａに挿
入され使用される。

従って前述した発明と重複する部分はその説明を省略す
る。

第４図において、４２１Ｃ，４２４Ｃは演算器であり、
前記した第１相の９０’逆相電流信号ＱＩ　ＮＤと第１
相の同相逆相電流信号Ｐ１ＮＤを入力し、それぞれ式（
６）α１の演算を通して第２相の同相逆相Ｍｔ流倍信号
２ＮＤ　＠第３相の同相逆相電流信号Ｐ、ＮＤを出力す
る。このＰ２ＮＤ”３ＮＤ　は前記説明の式（６）（７
）で得られた信号Ｐ２ＮＤ、Ｐ３ＮＤと同じものである
。

４３７は設定器であり、無効電流設定信号ＱＩＭＡＹを
出力する。４３０Ｃは振分器であり、正相無効電流信号
ＱＩＰＤ％第１相、第２相、第３相の同相・逆相電流信
号Ｐ、ＮＤ、Ｐ２ＮＤ、Ｐ、ＮＤ及び無効電流設定信号
Ｑ４ＭＡＹを入力し、これらの信号に基づいて弐α尋の
演算を行い、第１相、第２相、第３相の電流指令Ｉ　８
　＊　Ｉ　ｙ　＊　Ｉ　＠を出力する。ここで、４３１
　Ａ。

４３２１．４３３１は係数器であり入力信号を１４４倍
して出力するａ４４６Ｂ、４４７Ｂ、４４８Ｂも係数器
であり入力信号を２倍して出力する。

また、４３８に、４３９Ｂ、４４０Ｂ、４４１Ｂ。

４３４に、４３５に、４３６には加算器であり図示の信
号を図示の極性で加算する。

Ｐ　　＝Ｐ　　−（２）主π−Ｑ　　−５ｉｎ且π　・
・・（ロ）２ＮＤ　　　ＩＮＤ　　３　　１ＮＤ　　３
Ｐ３ＮＤ　：ＰｊＮＤ’房τπ＋ＱＩ　ＮＤ　’血丁π
　°°゛α４電流指令弓ｅ　Ｉ　ｅ　＊　Ｉ　：は前述
した式（８）で得た電流指令値と全く同一のものであり
、従ってこの工♂＋ＩＬＩＷに基づいて第５図のりアク
ドル部３００の電流を制御すると、前述した第１図、第
２図による発明と全く同じ補償効果が得られる。

以上、本実施例では第４図の演算器４２ＩＣ。

４２４Ｃの演算が第２図の演算器４２１１．４２４によ
り簡略化できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の無効電力補償
装置では次のような効果が得られる。

即ち、 （１）　　アーク炉等の変動する負荷が発生する電流は
正相分とともに多量の逆相針を含んだ不平衡電流となる
が、本発明ではこれら正相分、逆相針を明確に分離検出
できることから、無効電力補償装置の補償すべき対象が
明確になり、即ち、正相無効電力だけに着目した制御、
逆相電流にだけに着目した制御、又は、電流の平衡化制
御（逆相電流補償を優先させ装置に余力がある場合にの
み正相無効電力補償を行う（優先度制御）、等々の制御
が自在に構成でき、従来のものに比し、より高度な補償
制御が簡単に実現できる。

（２）負荷電流に変動があっても、また進み力率／遅れ
力率にかかわりなく、正相分・逆相針を直流信号の形で
連続的に検出でき、従って制御に不連続性が入り込まな
いことから安定な補償制御が実現できる。

（３）　　また、制御回路においては負荷電流の正相分
、逆相針を検出する場合、信号処理手段として係数器、
加算器、乗算器等々の簡単な素子を用い、単純な演算を
行って所用の信号を得るだけであり、検出信号にあいま
いさが入り込まず、正確で高精度の信号（正相分、逆相
針に関する）を得ることができる。また回路が簡単なた
めコストも安くなる。

（４）従って本発明による無効電力補償装置では、正相
電流／逆相電流に関する情報を正確に分離検出している
ことから、従ってアーク炉のように急変動する負荷であ
っても、その補償対象（即ち、正相無効電流を制御する
のか、逆相電流を制御するのか、等々）を明確にして制
御を行うことができるから、安定で高精度の無効電力補
償が可能となる。

以上述べたように本発明の無効電力補償装置では、従来
の制御には無い、′正相分と逆相針を分離検出しそれに
基づいて補償制御を行う″という全く新しい制御概念が
取入れられているため、よって今後の複雑・高度化する
無効電力補償制御への要求にも充分、答えることができ
る。

【図面の簡単な説明】

州１→弓→−図、第１図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第２図乃至第４図は本発明のそれぞれ異る他の
実施例を示すブロック図、第５図は、本発明が適用され
る無効電力補償装置の主回路図、第６図は従来の無効電
力補償装置に採用されている無効電力検出回路のブロッ
ク図である。 １・・・交流電源系統、３・・・系統インピーダンス、
９゜１０・・・アーク炉設備、１００・・・無効電力補
償装置、２００・・・進相コンデンサ、３００・・・リ
アクトル部、３５０・・・制御回路、４００・・・演算
回路、５００・・・点弧制御回路、４０２・・・線／相
変換器、４０３・・・２相変換器、４０８，４１０・・
・痕算器、４０６・・・２相発生器、４１３〜４１５・
・・直流検出フィルタ、４２０ｋ・・・分配器、５００
・・・点孤制−器、４２１に、４２４に、４２１Ｂ、４
２４Ｂ。 ４２１Ｃ，４２４Ｃ・・・演算器、４３７・・・設定器
、４３１Ａ〜ＪＪＪＡ、４４６Ｂ〜４４８Ｂ・・・係数
器、４３４Ａ〜４ｓ６に、　４ｓｓｋ〜４４１に、４３
９Ｂ〜４４１Ｂ・・・加算器。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）多相交流電源系統に接続される負荷が発生する不
   平衡電力及び無効電力を補償する無効電力補償装置にお
   いて、 Ｎ相多相交流電源の第１相に同期した単位正弦波信号ｅ
   ＾＊＿１＿ｄとそれより９０°位相が遅れた単位正弦波
   信号ｅ＾＊＿１＿ｑを得る手段と、 Ｎ相多相負荷電流ｉ＿１＿Ｌ、ｉ＿２＿Ｌ、…ｉ＿Ｎ＿
   Ｌを検出し、第１相の電圧にｄ軸を合わせた２相変換を
   行い２相電流信号ｉ＿１＿ｄ＿Ｌ、ｉ＿１＿ｑ＿Ｌを得
   る手段と、前記信号ｅ＾＊＿１＿ｄ、ｅ＾＊＿１＿ｑと
   ｉ＿１＿ｄ＿Ｌ、ｉ＿１＿ｑ＿Ｌを用いてＱ＿１＿Ｐ＝
   ｅ＾＊＿１＿ｄ・ｉ＿１＿ｑ＿Ｌ−ｅ＾＊＿１＿ｑ・ｉ
   ＿１＿ｄ＿ＬＰ＿１＿Ｎ＝ｅ＾＊＿１＿ｄ・ｉ＿１＿ｄ
   ＿Ｌ−ｅ＾＊＿１＿ｑ・ｉ＿１＿ｑ＿ＬＱ＿１＿Ｎ＝ｅ
   ＾＊＿１＿ｄ・ｉ＿１＿ｑ＿Ｌ＋ｅ＾＊＿１＿ｑ・ｉ＿
   １＿ｄ＿Ｌの演算により信号Ｑ＿１＿Ｐ、Ｐ＿１＿Ｎ、
   Ｑ＿１＿Ｎを得る手段と、前記信号Ｑ＿１＿Ｐの直流成
   分を検出し信号Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄを得る手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ、Ｑ＿１＿Ｎの直流成分を検出し信
   号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄを得る手段と、前記
   信号Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ、Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ
   を入力信号として演算を行いＮ相多相交流の第１相、第
   ２相〜第Ｎ相の電流指令を作成する手段とを備え、 該手段により得られた電流指令に基づいて前記無効電力
   補償装置を制御することを特徴とする無効電力補償装置
   。
2. （２）前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置が補償すべき無効電力の最大値を指示
   するための無効電流設定信号Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘを設定
   する手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄに基づいてＰ
   ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ（２／３）π−
   Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２／３）πＱ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝
   Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２／３）π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ
   ・ｃｏｓ（２／３）πＰ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ
   ・ｃｏｓ（２／３）π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２／
   ３）πＱ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝−Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２
   ／３）π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ（２／３）πの演算
   を行い信号Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿３＿
   Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄを得る手段と、 前記信号Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ、Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ、Ｑ＿１
   ＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿１＿
   Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄに基づいてＩ
   ＾＊＿Ｕ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−Ｑ
   ＿１＿Ｎ＿Ｄ−（１／√３）（Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ−Ｐ＿２
   ＿Ｎ＿Ｄ）Ｉ＾＊＿Ｖ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１
   ＿Ｐ＿Ｄ−Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ−（１／√３）（Ｐ＿１＿Ｎ
   ＿Ｄ−Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ）Ｉ＾＊＿Ｗ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ
   ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄ−（１／√３）
   （Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ−Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ）の演算をし、電流
   指令信号Ｉ＾＊＿Ｕ、Ｉ＾＊＿Ｖ、Ｉ＾＊＿Ｗを作成す
   る手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の無効電力補償装置。
3. （３）前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置が補償すべき無効電力の最大値を指示
   するための無効電流設定信号Ｑ１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘを設定す
   る手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄに基づいてＱ
   ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２／３）＋Ｑ
   ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ（２／３）πＱ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝−
   Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２／３）＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・
   ｃｏｓ（２／３）πの演算を行い信号Ｑ＿２＿Ｎ＿Ｄ、
   Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄを得る手段と、前記信号Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ
   ＿Ｘ、Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿２＿Ｎ＿
   Ｄ、Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄに基づいて Ｉ＾＊＿Ｕ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−
   ２Ｑ＿１＿Ｎ＿ＤＩ＾＊＿Ｖ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋
   Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−２Ｑ＿２＿Ｎ＿ＤＩ＾＊＿Ｗ＝−Ｑ＿
   １＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−２Ｑ＿３＿Ｎ＿Ｄの
   演算をし、電流指令信号Ｉ＾＊＿Ｕ、Ｉ＾＊＿Ｖ、Ｉ＾
   ＊＿Ｗを作成する手段とから成ることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の無効電力補償装置。
4. （４）前記電流指令を作成する手段が、 無効電力補償装置が補償すべき無効電力の最大値を指示
   するための無効電流設定信号Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘを設定
   する手段と、 前記信号Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄに基づいてＰ
   ＿２＿Ｎ＿Ｄ＝Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ（２／３）π−
   Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｓｉｎ（２／３）πＰ＿３＿Ｎ＿Ｄ＝
   Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ・ｃｏｓ（２／３）π＋Ｑ＿１＿Ｎ＿Ｄ
   ・ｓｉｎ（２／３）πの演算を行い信号Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ
   、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄを得る手段と、前記信号Ｑ＿１＿Ｍ＿
   Ａ＿Ｘ、Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ、Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ、Ｐ＿２＿Ｎ
   ＿Ｄ、Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄに基づいて Ｉ＾＊＿Ｕ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−
   （２／√３）（Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ−Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ）Ｉ＾
   ＊＿Ｖ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−（２
   ／√３）（Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ−Ｐ＿３＿Ｎ＿Ｄ）Ｉ＾＊＿
   Ｗ＝−Ｑ＿１＿Ｍ＿Ａ＿Ｘ＋Ｑ＿１＿Ｐ＿Ｄ−（２／√
   ３）（Ｐ＿２＿Ｎ＿Ｄ−Ｐ＿１＿Ｎ＿Ｄ）の演算をし、
   電流指令信号Ｉ＾＊＿Ｕ、Ｉ＾＊＿Ｖ、Ｉ＾＊＿Ｗを作
   成する手段とから成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の無効電力補償装置。