JPS629414A - 瞬時無効および有効電力補償装置 - Google Patents
瞬時無効および有効電力補償装置Info
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- JPS629414A JPS629414A JP60147972A JP14797285A JPS629414A JP S629414 A JPS629414 A JP S629414A JP 60147972 A JP60147972 A JP 60147972A JP 14797285 A JP14797285 A JP 14797285A JP S629414 A JPS629414 A JP S629414A
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- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- 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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電源系統および負荷設備間の系統ラインに設
けられた瞬時特効および有効電力補償装置に関するもの
である。
けられた瞬時特効および有効電力補償装置に関するもの
である。
高速スイッチング素子で構成される３相ブリッジ形ＰＷ
Ｍコンバータおよびこの３相ＰＷＭコンバータの直流側
に設けられる直流コンデンサ等を基本構成要素とする瞬
時無効および有効電力補償装置は、例えば特願昭５９−
１８２９号の「高調波抑制形瞬時無効電力補償装置」や
電気学会論文誌 ５８−８ ６０ ｒ瞬時無効電力の
一般化理論とその応用」等の文献に詳述されており、公
知である。ここに示されている形の瞬時無効および有効
電力補償装置は、補償の対象となる負荷の次の諸量を補
償することができる。
Ｍコンバータおよびこの３相ＰＷＭコンバータの直流側
に設けられる直流コンデンサ等を基本構成要素とする瞬
時無効および有効電力補償装置は、例えば特願昭５９−
１８２９号の「高調波抑制形瞬時無効電力補償装置」や
電気学会論文誌 ５８−８ ６０ ｒ瞬時無効電力の
一般化理論とその応用」等の文献に詳述されており、公
知である。ここに示されている形の瞬時無効および有効
電力補償装置は、補償の対象となる負荷の次の諸量を補
償することができる。
（イ）基本波無効電力
（ロ）高調波無効電力
（ハ）基本波有効電力
（ニ）高調波有効電力
これらのうち（ハ）の基本波有効電力は本来電源から負
荷へ供給されるべきものであり、瞬時無効および有効電
力補償装置が補償すべきものは、一般に（イ）の基本波
無効電力、（ロ）の高調波無効電力および（ニ）の高調
波有効電力である。また、上記の文献にも記載されてい
るように瞬時無効および有効電力は、負荷の入力電圧お
よび電流の瞬時値から分離することができ、このとき無
効および有効電力とも基本波骨が直流に、また高調波分
が交流分に変換される。
荷へ供給されるべきものであり、瞬時無効および有効電
力補償装置が補償すべきものは、一般に（イ）の基本波
無効電力、（ロ）の高調波無効電力および（ニ）の高調
波有効電力である。また、上記の文献にも記載されてい
るように瞬時無効および有効電力は、負荷の入力電圧お
よび電流の瞬時値から分離することができ、このとき無
効および有効電力とも基本波骨が直流に、また高調波分
が交流分に変換される。
以下、上記従来の瞬時無効および有効電力補償装置につ
いて説明する。
いて説明する。
第４図は瞬時無効および有効電力補償装置を具えた３相
交流系統の主回路構成を示す図、第５図は従来の瞬時無
効および有効電力補償装置の制御装置を示すブロック図
である０図中、１は電力演算回路、２はバイパスフィル
タ、３は電流制御装置、４は電流指令信号発生回路、２
１は３相交流系統電源、２２は負荷、２３は交流リアク
トル、２４は３相ＰＷＭコンバータ、２５は直流コンデ
ンサを示す。また、添字Ｕ、Ｖ、Ｗはそれぞれ交流Ｕ、
Ｖ、Ｗ相成分、添字りは負荷成分であることを示す。
交流系統の主回路構成を示す図、第５図は従来の瞬時無
効および有効電力補償装置の制御装置を示すブロック図
である０図中、１は電力演算回路、２はバイパスフィル
タ、３は電流制御装置、４は電流指令信号発生回路、２
１は３相交流系統電源、２２は負荷、２３は交流リアク
トル、２４は３相ＰＷＭコンバータ、２５は直流コンデ
ンサを示す。また、添字Ｕ、Ｖ、Ｗはそれぞれ交流Ｕ、
Ｖ、Ｗ相成分、添字りは負荷成分であることを示す。
瞬時無効および有効電力補償装置は、第４図に示すよう
な交流リアクトル２３．３相ＰＷＭコンバータ２４、直
流コンデンサ２５、更に第５図に示す制御装置により構
成される。このうち、３相ＰＷＭコンバータ２４は、６
個のダイオードＤ１〜Ｄ６およびオン／オフ可能なスイ
ッチング素子８１〜Ｓ６から構成され、後述する制御装
置から供給されるスイッチング指令Ｖｃによりスイッチ
ング素子Ｓ１〜Ｓ６がオン／オフされ無効および有効電
流の瞬時値制御を行うものである。この場合、瞬時無効
および有効電力の補償の対象となる負荷２２は、一般に
レオナード装置のように力率が悪く多量の高調波電流を
発生するものである。
な交流リアクトル２３．３相ＰＷＭコンバータ２４、直
流コンデンサ２５、更に第５図に示す制御装置により構
成される。このうち、３相ＰＷＭコンバータ２４は、６
個のダイオードＤ１〜Ｄ６およびオン／オフ可能なスイ
ッチング素子８１〜Ｓ６から構成され、後述する制御装
置から供給されるスイッチング指令Ｖｃによりスイッチ
ング素子Ｓ１〜Ｓ６がオン／オフされ無効および有効電
流の瞬時値制御を行うものである。この場合、瞬時無効
および有効電力の補償の対象となる負荷２２は、一般に
レオナード装置のように力率が悪く多量の高調波電流を
発生するものである。
なお、瞬時無効および有効電力補償装置において、交流
リアクトル２３は、３相ＰＷＭコンバータ２４の電流の
立ち上がりを制限するためのものであり、直流コンデン
サ２５は、３相ＰＷＭコンバータ２４の直流側の電圧を
安定化するためのものである。
リアクトル２３は、３相ＰＷＭコンバータ２４の電流の
立ち上がりを制限するためのものであり、直流コンデン
サ２５は、３相ＰＷＭコンバータ２４の直流側の電圧を
安定化するためのものである。
今、第４図に示す主回路構成において、負荷電流Ｉ Ｌ
ＩＩ％ Ｉ ＬＶ％ ’Ｉ ＬＨ１瞬時無効および
有効電力補償装置に流入する補償電流を１ｕ、ＩＶ％
１１１とすると、系統電源２１には、負荷電流および補
償電流をそれぞれの相でベクトル的に加算した電流ＩＬ
Ｕ＋ｔｕ 、ＩＬｖ＋ ｌｖ ％ ＩＬＷ＋ｔ４が流れ
る。
ＩＩ％ Ｉ ＬＶ％ ’Ｉ ＬＨ１瞬時無効および
有効電力補償装置に流入する補償電流を１ｕ、ＩＶ％
１１１とすると、系統電源２１には、負荷電流および補
償電流をそれぞれの相でベクトル的に加算した電流ＩＬ
Ｕ＋ｔｕ 、ＩＬｖ＋ ｌｖ ％ ＩＬＷ＋ｔ４が流れ
る。
従って瞬時無効および有効電力補償としては、これらの
電流が基本波有効電流のみとなればよく、瞬時無効およ
び有効電力補償装置に流れる補償電流ｉｇ、ｉｙ、ｉ、
、ｌは、それぞれ負荷電流ｉ ＬＵ％’ＬＶｓｌ工の高
調波分および基本波無効電流を打ち消す成分を持ってい
ればよい。
電流が基本波有効電流のみとなればよく、瞬時無効およ
び有効電力補償装置に流れる補償電流ｉｇ、ｉｙ、ｉ、
、ｌは、それぞれ負荷電流ｉ ＬＵ％’ＬＶｓｌ工の高
調波分および基本波無効電流を打ち消す成分を持ってい
ればよい。
上述のような瞬時無効および有効電力補償を行うために
、ここでは以下に説明するように３相−２相変換を行い
、実電力、虚電力なる概念を導入している。これは、ま
ず次の（１）ないしく３）式を使って電圧および電流を
α、βの２相分に変換する。
、ここでは以下に説明するように３相−２相変換を行い
、実電力、虚電力なる概念を導入している。これは、ま
ず次の（１）ないしく３）式を使って電圧および電流を
α、βの２相分に変換する。
・・・・・・（３）
ココテ、〔Ｃ〕は３相−２相の変換行列である。
上記（１）、（２）式により求めた２相の電圧および電
流を使うと、次の なる電力が求められる。そして、この電力ｐＬ、ｑＬが
それぞれ負荷の瞬時実電力および虚電力と呼ばれ、従来
の有効電力、無効電力に対応するものである。これら瞬
時実電力および虚電力は、次の（５）、（６）式のよう
に直流分Ｄｔ ｓ ＱＬと交流分れ、「、に分解される
。
流を使うと、次の なる電力が求められる。そして、この電力ｐＬ、ｑＬが
それぞれ負荷の瞬時実電力および虚電力と呼ばれ、従来
の有効電力、無効電力に対応するものである。これら瞬
時実電力および虚電力は、次の（５）、（６）式のよう
に直流分Ｄｔ ｓ ＱＬと交流分れ、「、に分解される
。
ｐｔ ＝ｐＬ ＋ｐＬ ・・・・・・（
５）ｑＬ ＝ｑＬ ＋Ｑｔ ・・・・・
・（６）ここで、む、しはＰＷＭコンバータのスイッチ
ング素子間を還流し、直流コンデンサ２５には流入しな
いが、りＬ ｓ １）Ｌは直流コンデンサ２５に流入し
、その電圧値を変化させるものである。
５）ｑＬ ＝ｑＬ ＋Ｑｔ ・・・・・
・（６）ここで、む、しはＰＷＭコンバータのスイッチ
ング素子間を還流し、直流コンデンサ２５には流入しな
いが、りＬ ｓ １）Ｌは直流コンデンサ２５に流入し
、その電圧値を変化させるものである。
なお、負荷電流ＩＬ（Ｘ ｓ ｔＬ＃ の基本渡分
は直流分ＰＬ 、Ｑｔに、高調渡分は交流骨ＤＬｓｒｔ
に変換され、これら直流分と交流骨は、一般にバイパス
フィルタを通して分離することができる。従って、極端
に低い周波数の脈動、或いは既に述べたような負荷の基
本波有効電流の分離は、このバイパスフィルタの遮断周
波数を選ぶことにより達成される。
は直流分ＰＬ 、Ｑｔに、高調渡分は交流骨ＤＬｓｒｔ
に変換され、これら直流分と交流骨は、一般にバイパス
フィルタを通して分離することができる。従って、極端
に低い周波数の脈動、或いは既に述べたような負荷の基
本波有効電流の分離は、このバイパスフィルタの遮断周
波数を選ぶことにより達成される。
次に、以上に述べた原理に基づいて構成された制御装置
の例を第５図により説明する。
の例を第５図により説明する。
第５図において、電力演算回路１は、電源電圧ｅＩＪ％
ｅＶ ％ ｅ−と負荷電流Ｉ ＬＵｓ Ｉ ＬＶｓ
Ｉ ＬＨから瞬時実電力および虚電力ｐＬ 、（Ｉ
Ｌを算出する回路であり、上記（１）ないしく４）式の
演算を行う・バイパスフィルタ２は、符号反転回路を有
し、瞬時実電力および虚電力１）ＬＨｑＬから直流分、
または低周波分を除去するものである。なお、基本波の
無効電力をも補償する場合には、バイパスフィルタ２は
虚電力ＱＬに対してオールパスとする。そしてこれらの
量を打ち消す電流指令信号をつくるため、信号の符号を
反転させる。すなわち、電力演算回路１によって算出さ
れた瞬時実電力および虚電力ｐＬ ｓ ｑＬから ｑ ” ＱＬ−ｑＬ ・・・・・・（８
）ｐ ＝−ｐＬ ・・・・・・（９
）なる虚電力および実電力指令信号ｑ”、ｐ“がバイパ
スフィルタ２によって得られる。これは電流指令信号発
生回路４において生成する電流指令信号の原形となるも
のである。すなわち、（８）式により得られる信号を基
に基本波および高調波無効電力が制御され、（９）式に
より得られる信号を基に高調波有効電力が制御される。
ｅＶ ％ ｅ−と負荷電流Ｉ ＬＵｓ Ｉ ＬＶｓ
Ｉ ＬＨから瞬時実電力および虚電力ｐＬ 、（Ｉ
Ｌを算出する回路であり、上記（１）ないしく４）式の
演算を行う・バイパスフィルタ２は、符号反転回路を有
し、瞬時実電力および虚電力１）ＬＨｑＬから直流分、
または低周波分を除去するものである。なお、基本波の
無効電力をも補償する場合には、バイパスフィルタ２は
虚電力ＱＬに対してオールパスとする。そしてこれらの
量を打ち消す電流指令信号をつくるため、信号の符号を
反転させる。すなわち、電力演算回路１によって算出さ
れた瞬時実電力および虚電力ｐＬ ｓ ｑＬから ｑ ” ＱＬ−ｑＬ ・・・・・・（８
）ｐ ＝−ｐＬ ・・・・・・（９
）なる虚電力および実電力指令信号ｑ”、ｐ“がバイパ
スフィルタ２によって得られる。これは電流指令信号発
生回路４において生成する電流指令信号の原形となるも
のである。すなわち、（８）式により得られる信号を基
に基本波および高調波無効電力が制御され、（９）式に
より得られる信号を基に高調波有効電力が制御される。
電流指令信号発生回路４は、前記の（１）式および次の
（１０）、（１１）、（１２）式に従って２相−３相変
換演算を行い、瞬時無効および有効電力補償装置の電流
指令信号ｉ１１”、ＩＶ′、ｉ、１′を生成するもので
ある。
（１０）、（１１）、（１２）式に従って２相−３相変
換演算を行い、瞬時無効および有効電力補償装置の電流
指令信号ｉ１１”、ＩＶ′、ｉ、１′を生成するもので
ある。
なお、（Ｃ）”は（Ｃ）の逆変換行列である。
電流制御装置３は、ヒステリシス・コンパレータを具え
電流指令信号ｉ、Ｊ” 、ｔｖ ＊ 、’Ｈ′と実際の
検出信号１（１％ １９％ ＩＨとを比較し、例えばｉ
、＞ｉｇ”なるときは第４図に示すスイッチング素子Ｓ
４をオンし、１ｔ、＜ｌｕ”なるときはスイッチング素
子Ｓ１をオンするようなトリガ信号ｖＧを生成するもの
であり、このトリガ信号Ｖ、によってスイッチング素子
ＳｌないしＳ６′ｆＪ＜オン乙オフ制御され、瞬時無効
および有効電力補償装置の各相電流瞬間値が制御される
。
電流指令信号ｉ、Ｊ” 、ｔｖ ＊ 、’Ｈ′と実際の
検出信号１（１％ １９％ ＩＨとを比較し、例えばｉ
、＞ｉｇ”なるときは第４図に示すスイッチング素子Ｓ
４をオンし、１ｔ、＜ｌｕ”なるときはスイッチング素
子Ｓ１をオンするようなトリガ信号ｖＧを生成するもの
であり、このトリガ信号Ｖ、によってスイッチング素子
ＳｌないしＳ６′ｆＪ＜オン乙オフ制御され、瞬時無効
および有効電力補償装置の各相電流瞬間値が制御される
。
しかし、以上に述べたような制御装置の場合には、負荷
２２が急変する（すなわち負荷電流量り、ｉｖ、ｉ％４
が急変する）と基本波電流の有効分もまた急変する。す
なわち、前記（５）式の実電カド、も急変することにな
る。その結果この実電力「、の急変分は、バイパスフィ
ルタ２を通過して実電力指令信号ｐ“に重畳され直流コ
ンデンサ２５の電圧を変化させるように作用する。この
作用により、負荷が急に減少したときは直流コンデンサ
電圧Ｖｃ４が上昇しスイッチング素子に過電圧が加えら
れることが有るという難点があった。
２２が急変する（すなわち負荷電流量り、ｉｖ、ｉ％４
が急変する）と基本波電流の有効分もまた急変する。す
なわち、前記（５）式の実電カド、も急変することにな
る。その結果この実電力「、の急変分は、バイパスフィ
ルタ２を通過して実電力指令信号ｐ“に重畳され直流コ
ンデンサ２５の電圧を変化させるように作用する。この
作用により、負荷が急に減少したときは直流コンデンサ
電圧Ｖｃ４が上昇しスイッチング素子に過電圧が加えら
れることが有るという難点があった。
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、負荷
の急変による直流コンデンサの電圧変動を抑え、スイッ
チング素子に過電圧が印加されるのを回避できる瞬時無
効および有効電力補償装置を提供することを目的とする
ものである。
の急変による直流コンデンサの電圧変動を抑え、スイッ
チング素子に過電圧が印加されるのを回避できる瞬時無
効および有効電力補償装置を提供することを目的とする
ものである。
そのために本発明の瞬時無効および有効電力補償装置は
、電源系統および負荷設備間の系統ラインに設けられた
瞬時無効および有効電力補償装置であワて、３相ＰＷＭ
コンバータと、該３相ＰＷＭコンバータの各相の入力側
に設けられたリアクトルと、前記３相ＰＷＭコンバータ
の出力側に並列に設けられ直流コンデンサと、前記３相
ＰＷＭコンバータを制御する制御装置とを具え、該制御
装置は、３相交流負荷の瞬時虚電力および実電力を演算
する演算手段と、該虚電力および実電力から負荷の瞬時
無効および有効電力の補償信号を生成する電力補償信号
生成手段と、前記直流コンデンサ電圧を一定の目標値に
追従させる追従信号を生成する電圧追従信号生成手段と
、前記補償信号および追従信号から実電力指令および虚
電力指令を得て制御信号を生成する制御信号生成手段と
を具えることを特徴とするものである。
、電源系統および負荷設備間の系統ラインに設けられた
瞬時無効および有効電力補償装置であワて、３相ＰＷＭ
コンバータと、該３相ＰＷＭコンバータの各相の入力側
に設けられたリアクトルと、前記３相ＰＷＭコンバータ
の出力側に並列に設けられ直流コンデンサと、前記３相
ＰＷＭコンバータを制御する制御装置とを具え、該制御
装置は、３相交流負荷の瞬時虚電力および実電力を演算
する演算手段と、該虚電力および実電力から負荷の瞬時
無効および有効電力の補償信号を生成する電力補償信号
生成手段と、前記直流コンデンサ電圧を一定の目標値に
追従させる追従信号を生成する電圧追従信号生成手段と
、前記補償信号および追従信号から実電力指令および虚
電力指令を得て制御信号を生成する制御信号生成手段と
を具えることを特徴とするものである。
本発明の瞬時無効および有効電力補償装置では、電圧追
従信号生成手段により直流コンデンサ電圧を一定の目標
値に追従させる追従信号を生成し、この信号と電力補償
信号生成手段により生成された負荷の瞬時無効および有
効電力の補償信号とを基にして制御信号を生成するため
、直流コンデンサ電圧の変動が抑えられる。従って、３
相ＰＷＭコンバータを構成するスイッチング素子に過電
圧が印加されるのを回避できる。
従信号生成手段により直流コンデンサ電圧を一定の目標
値に追従させる追従信号を生成し、この信号と電力補償
信号生成手段により生成された負荷の瞬時無効および有
効電力の補償信号とを基にして制御信号を生成するため
、直流コンデンサ電圧の変動が抑えられる。従って、３
相ＰＷＭコンバータを構成するスイッチング素子に過電
圧が印加されるのを回避できる。
以下、実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の瞬時無効および有効電力補償装置の制
御装置の１実施例を示すブロック図であり、１は電力演
算回路、２はバイパスフィルタ、３は電流制御装置、４
は電流指令信号発生回路、５はアナログスイッチ、６は
過電圧検出回路、７は加算回路、８は電圧制御装置を示
す。
御装置の１実施例を示すブロック図であり、１は電力演
算回路、２はバイパスフィルタ、３は電流制御装置、４
は電流指令信号発生回路、５はアナログスイッチ、６は
過電圧検出回路、７は加算回路、８は電圧制御装置を示
す。
電圧制御装置８は、電圧指令値Ｖ ｃａ”と直流コンデ
ンサ２５の電圧検出値ｖｃｄとを比較し、補正信号Ｐａ
ｖを発生するものであり、よく知られた２信号Ｖ ｃａ
”″とＶｃ４の偏差増幅を行うＰＩ増幅形の回路である
。ここで、直流コンデンサ２５の電圧検出値ＰＡｖは、
３相ＰＷＭコンバータ２４、直流コンデンサ２５等に生
じる電力損失の平均値で、実電力指令の一部として加算
回路７にて負荷の実電力補償信号−γ、と加算される。
ンサ２５の電圧検出値ｖｃｄとを比較し、補正信号Ｐａ
ｖを発生するものであり、よく知られた２信号Ｖ ｃａ
”″とＶｃ４の偏差増幅を行うＰＩ増幅形の回路である
。ここで、直流コンデンサ２５の電圧検出値ＰＡｖは、
３相ＰＷＭコンバータ２４、直流コンデンサ２５等に生
じる電力損失の平均値で、実電力指令の一部として加算
回路７にて負荷の実電力補償信号−γ、と加算される。
従って前記（９）式の実電力指令信号Ｐ“は、
１” −ＰＬ ＋ＰＡＶ ・・・・・・（９ａ
）となる、かくして得られた実電力指令信号ｐ９のうち
ＰＡＶによる成分は、前記３相ＰＷＭコンバータ２４、
直流コンデンサ２５等の電力損失を補充するものとなる
。
）となる、かくして得られた実電力指令信号ｐ９のうち
ＰＡＶによる成分は、前記３相ＰＷＭコンバータ２４、
直流コンデンサ２５等の電力損失を補充するものとなる
。
過電圧検出回路６は、直流コンデンサ２５の電圧検出値
ｖｃ４が所定値ＶＳａを越えたとき出力信号ＳＴを例え
ばハイレベルにし、■。、が所定値Ｖ。
ｖｃ４が所定値ＶＳａを越えたとき出力信号ＳＴを例え
ばハイレベルにし、■。、が所定値Ｖ。
以下になると出力信号ＳＴをローレベルにする回路であ
る。信号ＳＴは、アナログスイッチ５の制開端子に入力
され、アナログスイッチ５は、この信号ＳＴによって実
電力補償信号−への開閉を行うものである。
る。信号ＳＴは、アナログスイッチ５の制開端子に入力
され、アナログスイッチ５は、この信号ＳＴによって実
電力補償信号−への開閉を行うものである。
このように構成すると、実電力を制御することにより直
流コンデンサ２５の電圧は一定の電圧指令値Ｖ Ｃｄ”
に追従させることができる。また負荷２２が急変し、実
電力が過渡的にバイパスフィルタ２を通過し、直流コン
デンサ２５を過充電または過放電させようとしても、過
電圧検出回路６の出力信号ＳＴによりアナログスイッチ
２が実電力補償信号−ｉ；′、をカットオフするため、
実電力指令信号ｐ′″は次式のように直流コンデンサ２
５の電圧制御ループのみに変わる。
流コンデンサ２５の電圧は一定の電圧指令値Ｖ Ｃｄ”
に追従させることができる。また負荷２２が急変し、実
電力が過渡的にバイパスフィルタ２を通過し、直流コン
デンサ２５を過充電または過放電させようとしても、過
電圧検出回路６の出力信号ＳＴによりアナログスイッチ
２が実電力補償信号−ｉ；′、をカットオフするため、
実電力指令信号ｐ′″は次式のように直流コンデンサ２
５の電圧制御ループのみに変わる。
ｐ” ＝ ＰＡｖ ・”・・・（９ｂ
）このとき実電力は補償されないが、これに影響なく虚
電力は補償される。そして、直流コンデンサ２５の値が
許容範囲内（所定値ＶＳｔ以下）に復帰したときに再び
式（９ａ）のようにもとの制御モードにもどる。
）このとき実電力は補償されないが、これに影響なく虚
電力は補償される。そして、直流コンデンサ２５の値が
許容範囲内（所定値ＶＳｔ以下）に復帰したときに再び
式（９ａ）のようにもとの制御モードにもどる。
第２図は本発明の瞬時無効および有効電力補償装置の制
御装置の他の実施例を示すブロック図であり、工ないし
４．７と８は第１図と同じ回路を示し、９はリミンター
回路、１０はパターン発生回路を示す。
御装置の他の実施例を示すブロック図であり、工ないし
４．７と８は第１図と同じ回路を示し、９はリミンター
回路、１０はパターン発生回路を示す。
パターン発生回路１０は、直流コンデンサ電圧ｖｃｄか
ら第３図に示すような実電力制御値のパターンＰ、を得
るための回路であり、また、リミッタ−回路９は、実電
力補償信号−γ、を後述する分岐パターンＰ１、Ｐ２に
対して次の（１３）式で示すように制限するものである
。すなわち、リミッタ−回路９の出力の補償信号をＰ、
とすると、・・・・・・（１３） のように実電力補償信号−への値に応じて補償信号ＰＣ
を制限する。従って、これに対応して前記（９）式は次
のように書き替えられる。
ら第３図に示すような実電力制御値のパターンＰ、を得
るための回路であり、また、リミッタ−回路９は、実電
力補償信号−γ、を後述する分岐パターンＰ１、Ｐ２に
対して次の（１３）式で示すように制限するものである
。すなわち、リミッタ−回路９の出力の補償信号をＰ、
とすると、・・・・・・（１３） のように実電力補償信号−への値に応じて補償信号ＰＣ
を制限する。従って、これに対応して前記（９）式は次
のように書き替えられる。
ｐ” ＝ＰＣ＋ ＰＡＩＩ ”” （９）
’第３図はパターン発生回路１０によって発生される
実電力制限値のパターンＰＰを説明するための図であり
、横軸は直流コンデンサ電圧Ｖｃｄ、縦軸はｖｃｄに対
して許容される実電力の制限値を示し、ｖ、ｄの大きさ
、ｐｃの正負により次の２つの分岐パターンＰｉ、Ｐ２
に分けられるφ・・・・・・（１４） ・・・・・・（１５） すわなち第３図の斜線部内に実電力の補償を制限するも
のである。ここで、電圧ｖ０は直流コンデンサ電圧の中
心的な動作値であり最も安定な状態を示す。また、電圧
ｖ０〜ｖ４の関係はＶ３ ＜Ｖｔ ＜Ｖ６ ＜Ｖｔ ＜
Ｖ４ ・・・・・・（１６）であり、これらの値は使用
される機器の耐電圧等の設計上の条件を考慮して決定さ
れる。
’第３図はパターン発生回路１０によって発生される
実電力制限値のパターンＰＰを説明するための図であり
、横軸は直流コンデンサ電圧Ｖｃｄ、縦軸はｖｃｄに対
して許容される実電力の制限値を示し、ｖ、ｄの大きさ
、ｐｃの正負により次の２つの分岐パターンＰｉ、Ｐ２
に分けられるφ・・・・・・（１４） ・・・・・・（１５） すわなち第３図の斜線部内に実電力の補償を制限するも
のである。ここで、電圧ｖ０は直流コンデンサ電圧の中
心的な動作値であり最も安定な状態を示す。また、電圧
ｖ０〜ｖ４の関係はＶ３ ＜Ｖｔ ＜Ｖ６ ＜Ｖｔ ＜
Ｖ４ ・・・・・・（１６）であり、これらの値は使用
される機器の耐電圧等の設計上の条件を考慮して決定さ
れる。
次に動作を説明する。この実施例では、実電力補償信号
−八が補償対象負荷２２の急変の態様に応じて正負入れ
替わる。すなわち負荷２２が急に減少すると、負荷２２
が消費していた実電力はステップ状に急減し、すでに述
べたバイパスフィルタ２を通過して実電力補償信号−ｐ
Ｌを生成する。このとき−？、〉０となり直流コンデン
サ２５は充電モードとなる。このためパターン発生回路
１０は、直流コンデンサ２５の過充電を防止するために
第３図の分岐パターンＰ１に示すように所定電圧Ｖ、
、Ｖ４間で実電力の制限値を最大値Ｐｍａｘから０まで
絞り込むよう作用する。そして、ｖｃｄ＞ｖ４となると
もはや実電力の補償（流入モード）を停止している状態
となる。他方、負荷２２が急増すると、上記の場合とは
反対に−ｐＬ＜Ｏとなり直流コンデンサ２５は放電モー
ドとなる。
−八が補償対象負荷２２の急変の態様に応じて正負入れ
替わる。すなわち負荷２２が急に減少すると、負荷２２
が消費していた実電力はステップ状に急減し、すでに述
べたバイパスフィルタ２を通過して実電力補償信号−ｐ
Ｌを生成する。このとき−？、〉０となり直流コンデン
サ２５は充電モードとなる。このためパターン発生回路
１０は、直流コンデンサ２５の過充電を防止するために
第３図の分岐パターンＰ１に示すように所定電圧Ｖ、
、Ｖ４間で実電力の制限値を最大値Ｐｍａｘから０まで
絞り込むよう作用する。そして、ｖｃｄ＞ｖ４となると
もはや実電力の補償（流入モード）を停止している状態
となる。他方、負荷２２が急増すると、上記の場合とは
反対に−ｐＬ＜Ｏとなり直流コンデンサ２５は放電モー
ドとなる。
このためパターン発生回路ＩＯは、直流コンデンサ２５
が過放電とならないように第３図の分岐パターンＰ２に
示すように所定電圧Ｖ Ｉ−Ｖ ｓ間で実電力の制限値
を最小値Ｐｍ１ｎ Ｃ負の値）から０まで絞り込むよ
うにする。そして、Ｖｃ４＜Ｖ３のときはもはや実電力
の補償（流出モード）を停止している状態となる。
が過放電とならないように第３図の分岐パターンＰ２に
示すように所定電圧Ｖ Ｉ−Ｖ ｓ間で実電力の制限値
を最小値Ｐｍ１ｎ Ｃ負の値）から０まで絞り込むよ
うにする。そして、Ｖｃ４＜Ｖ３のときはもはや実電力
の補償（流出モード）を停止している状態となる。
以上のように第２図に示す実施例によれば、負荷急変等
により実電力補償信号−１Ｌが大幅に変動したとき、直
流コンデンサの電圧値が所定値を越えると実電力の補償
量を漸減し、直流コンデンサ電圧が正常値に向かって回
復するに従って実電力の補償量も漸増する効果を奏し、
きわめて安定した状態で直流コンデンサ電圧を所定範囲
内に制限することができる。
により実電力補償信号−１Ｌが大幅に変動したとき、直
流コンデンサの電圧値が所定値を越えると実電力の補償
量を漸減し、直流コンデンサ電圧が正常値に向かって回
復するに従って実電力の補償量も漸増する効果を奏し、
きわめて安定した状態で直流コンデンサ電圧を所定範囲
内に制限することができる。
なお、半導体スイッチング素子を過電圧から抑制するだ
けの場合には、パターン発生回路ｌＯの分枝パターンＰ
２は不要となる。このとき第３図の特性曲線は上半分だ
けが使われる。つまり、分枝パターンＰ２を使用するの
は過放電により瞬時電流制御の応答が遅くなることを避
けるためである。また、分枝パターンＰ１、Ｐ２の組み
合わせ方はどのような補償を行うか目的に応じて選択す
ればよい。勿論、これに限らず補償目標に応じた種々な
分枝パターンが考えられる。
けの場合には、パターン発生回路ｌＯの分枝パターンＰ
２は不要となる。このとき第３図の特性曲線は上半分だ
けが使われる。つまり、分枝パターンＰ２を使用するの
は過放電により瞬時電流制御の応答が遅くなることを避
けるためである。また、分枝パターンＰ１、Ｐ２の組み
合わせ方はどのような補償を行うか目的に応じて選択す
ればよい。勿論、これに限らず補償目標に応じた種々な
分枝パターンが考えられる。
また、第１図および第２図の実施例は実電力を制限する
場合の構成を示したが、虚電力について制限を設ける場
合についても同一手法が適用できることはいうまでもな
い。
場合の構成を示したが、虚電力について制限を設ける場
合についても同一手法が適用できることはいうまでもな
い。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、定常
的には実電力制御により負荷の有効電力補償をすると共
に直流コンデンサ電圧一定制御が可能となる。さらに、
負荷急変時の過渡的な直流コンデンサ過充電に対しては
直流コンデンサ電圧Ｖｔａを正常値にもどす作用（放電
）が働き、また過放電に対しては充電作用を促進するた
め、直流母線間に接続されているスイッチング素子等に
過大な電圧がかかることを未然に防ぐことが可能となる
。
的には実電力制御により負荷の有効電力補償をすると共
に直流コンデンサ電圧一定制御が可能となる。さらに、
負荷急変時の過渡的な直流コンデンサ過充電に対しては
直流コンデンサ電圧Ｖｔａを正常値にもどす作用（放電
）が働き、また過放電に対しては充電作用を促進するた
め、直流母線間に接続されているスイッチング素子等に
過大な電圧がかかることを未然に防ぐことが可能となる
。
第１図は本発明の瞬時無効および有効電力補償装置の制
御装置の１実施例を示すブロック図、第２図は本発明の
瞬時無効およびを動電力補償装置の制御装置の他の実施
例を示すブロック図、第３図はパターン発生回路１０に
よって発生される実電力制限値のパターンＰ、を説明す
るための図、第４図は瞬時無効および有効電力補償装置
を具えた３相交流系統の主回路構成を示す図、第５図は
従来の瞬時無効および有効電力補償装置の制御装置を示
すブロック図である。 １・・・電力演算回路、２・・・バイパスフィルタ、３
・・・電流制御装置、４・・・電流指令信号発生回路、
５・・・アナログスイッチ、６・・・過電圧検出回路、
７・・・加算回路、８・・・電圧制御装置、９・・・リ
ミッタ−回路、１０・・・パターン発生回路、２１・・
・３相交流系統電源、２２・・・負荷、２３・・・交流
リアクトル、２４・・・３相ＰＷＭコンバータ、２５・
・・直流コンデンサ。 特許出願人 新技術開発事業団（外２名）代理人 弁理
士 阿 部 龍 吉ｒ＝＝＝−−−″″−−−−
−１ 第５図
御装置の１実施例を示すブロック図、第２図は本発明の
瞬時無効およびを動電力補償装置の制御装置の他の実施
例を示すブロック図、第３図はパターン発生回路１０に
よって発生される実電力制限値のパターンＰ、を説明す
るための図、第４図は瞬時無効および有効電力補償装置
を具えた３相交流系統の主回路構成を示す図、第５図は
従来の瞬時無効および有効電力補償装置の制御装置を示
すブロック図である。 １・・・電力演算回路、２・・・バイパスフィルタ、３
・・・電流制御装置、４・・・電流指令信号発生回路、
５・・・アナログスイッチ、６・・・過電圧検出回路、
７・・・加算回路、８・・・電圧制御装置、９・・・リ
ミッタ−回路、１０・・・パターン発生回路、２１・・
・３相交流系統電源、２２・・・負荷、２３・・・交流
リアクトル、２４・・・３相ＰＷＭコンバータ、２５・
・・直流コンデンサ。 特許出願人 新技術開発事業団（外２名）代理人 弁理
士 阿 部 龍 吉ｒ＝＝＝−−−″″−−−−
−１ 第５図
Claims (4)
- （１）電源系統および負荷設備間の系統ラインに設けら
れた瞬時無効および有効電力補償装置であって、３相Ｐ
ＷＭコンバータと、該３相ＰＷＭコンバータの各相の入
力側に設けられたリアクトルと、前記３相ＰＷＭコンバ
ータの出力側に並列に設けられ直流コンデンサと、前記
３相ＰＷＭコンバータを制御する制御装置とを具え、該
制御装置は、３相交流負荷の瞬時虚電力および実電力を
演算する演算手段と、該演算した瞬時虚電力および実電
力から補償すべき瞬時虚電力および実電力の補償信号を
生成する電力補償信号生成手段と、前記直流コンデンサ
電圧を一定の目標値に追従させる追従信号を生成する電
圧追従信号生成手段と、前記補償信号および追従信号か
ら実電力指令および虚電力指令を得て制御信号を生成す
る制御信号生成手段とを具えることを特徴とする瞬時無
効および有効電力補償装置。 - （２）前記制御信号生成手段は、前記実電力の補償信号
と前記追従信号との和を実電力指令とすることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の瞬時無効および有効電
力補償装置。 - （３）前記直流コンデンサ電圧が所定値を越えて変動し
たときには、前記実電力指令のうち前記実電力の補償信
号を一時的に遮断して前記追従信号のみを実電力指令と
し、該直流コンデンサ電圧が所定許容値内に回復したと
きには、前記実電力の補償信号を復旧させることを特徴
とする特許請求の範囲第２項記載の瞬時無効および有効
電力補償装置。 - （４）直流コンデンサ電圧の変動に対して補償し得る虚
電力および実電力それぞれの最大値のパターンを予め設
定し、該パターンに従って虚電力および実電力の補償信
号を制限することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の瞬時無効および有効電力補償装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60147972A JPS629414A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 瞬時無効および有効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60147972A JPS629414A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 瞬時無効および有効電力補償装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629414A true JPS629414A (ja) | 1987-01-17 |
Family
ID=15442264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60147972A Expired - Lifetime JPS629414A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 瞬時無効および有効電力補償装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS629414A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01143252U (ja) * | 1988-03-23 | 1989-10-02 | ||
| JPH01259728A (ja) * | 1988-04-07 | 1989-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | 電圧補償装置 |
| JP2007280358A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-10-25 | Tokyo Institute Of Technology | 自励式無効電力補償装置および自励式無効電力補償装置におけるコンデンサ電圧制御方法ならびに電力蓄積装置および電力蓄積装置制御方法 |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP60147972A patent/JPS629414A/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01143252U (ja) * | 1988-03-23 | 1989-10-02 | ||
| JPH0713400Y2 (ja) * | 1988-03-23 | 1995-03-29 | 株式会社明電舎 | 電源装置のアクティブフィルタ |
| JPH01259728A (ja) * | 1988-04-07 | 1989-10-17 | Mitsubishi Electric Corp | 電圧補償装置 |
| JP2007280358A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-10-25 | Tokyo Institute Of Technology | 自励式無効電力補償装置および自励式無効電力補償装置におけるコンデンサ電圧制御方法ならびに電力蓄積装置および電力蓄積装置制御方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
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