JPS633325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 アーク炉や溶接機などは、その使用時、急激な
負荷変動を繰返し、これが電源系統の電圧変動を
生じる原因となつていることが知られている。こ
の電圧変動は電子計算機や精密機械などの運転に
悪影響を及ぼし、テレビや螢光灯にいわゆるフリ
ツカ現象を生ずる原因となつている。

このような系統の電圧変動を抑制するための一
つの手段として系統にリアクトルとサイリスタか
らなる無効電力補償装置を接続して電圧変動を抑
制する方式が提案されている。アーク炉の電流は
特にその溶解期においては波形が悪いのみなら
ず、正負非対称の電流あるいは半波のみの電流が
ながれることがあり、前記の無効電力補償装置の
リアクトル制御には正負半サイクルごとの独立制
御が採用されている。このような方式においては
系統電圧がある定められた電圧値にあるときリア
クトルの通電制御を行うサイリスタは所定の点弧
角で点弧して、定常の遅れ電流をリアクトルに流
すように設定されている。この点弧角を電圧変動
に応じて位相制御するため、常時系統電圧を検知
する電圧検知装置が設けられ、この電圧検知装置
からの信号電圧と基準電圧との比較による偏差を
生じたときにはこの偏差信号により、同一半サイ
クルのうちにこの偏差信号をサイリスタ点弧角の
変更に反映させてリアクトル電流の制御を行い、
変化した系統電圧を定常電圧値に復元するように
構成されている。例えば、系統電圧が低下したと
きは、前述の電圧検出装置→比較回路で判断し、
サイリスタ点弧角は遅らされ、リアクトル電流は
減少し、リアクトル電流が大であつたときに比較
して系統電圧を上昇させて電圧の低下を抑制する
ように機能する。

しかしながら、前述のような従来の方式におい
ては、例えば正の半サイクルにおけるリアクトル
の制御による通電中、リアクトルには遅れ電流が
あり、このときすでに負の半サイルの系統電圧検
知に入つている電圧検知装置はこの影響を受けた
値を示すことになり、負の半サイクルにおけるリ
アクトル制御のためにサイリスタの点弧角を決定
するための信号としては適当でない。従つてこの
ような信号によつて系統電圧の修正を行つてもそ
の応答性はなく、現実にはハンチングを生じて決
して高速制御はできない。

本発明は前述のようなすでに提案されたこの種
装置の欠点を除去するため、電圧検出回路に前記
補償装置の動作の影響を除去する回路を附設して
上記電圧信号の饋還を断ち、高速応性のある電圧
変動抑制装置を得んとするにある。

以下、第１図に示す本発明の実施例および第２
図に示す第１図実施例における回路各部における
動作説明図に従つて本発明を説明する。

１は交流電源であり、２は電源、線路のインダ
クタンスを示す。電源１と母線３とが接続され、
母線３にはリアクトル４と双方向に導通するよう
に複数のサイリスタ５よりなる無効電力補償装置
が接続される。無効電力補償装置はサイリスタ制
御リアクトルの他に必要に応じてフイルターを兼
ねた進相コンデンサ４′が接続されることがある。
また母線３には母線電圧検出装置PTが接続され
る。リアクトル４に流れる電流に対応する電圧を
取出すための変流器CTが母線３と無効電力補償
装置との間に結合され、前記電流に対応する電圧
は変流器CTの２次側負荷ｌで保持される。そし
て電圧検出装置PTの出力Ｖと負荷ｌの端子電圧
とが逆極性になるように電圧検出装置PTと負荷
ｌとは接続され、補償後の電圧Vcは両波整流回
路６に入力する。両波整流回路の出力端は時分割
比割積分回路７の入力端に接続され、前記時分割
比割積分回路７はサンプルホールド回路８、点弧
角決定回路９、点弧パルス回路１０と順次接続さ
れ、点弧パルス回路１０の出力端はサイリスタの
制御電極端子にそれぞれ接続される。

以上の回路から直ちに理解できることは、母線
電圧の変動があつて、これに応答して点弧決定回
路によつてサイリスタ５に印加される点弧パルス
位相が変化し、それによつて母線３の電圧が補償
されつゝあるとき、その補償分を含んだ電圧検出
装置の出力電圧Ｖは、変流器CTによりその２次
側負荷ｌに現われる補償電流分相当の電圧と差引
され、結局両波整流器６に現われる補償後の電圧
Vcは無効電力補償装置に流れる電流の大小を問
わず全く影響を受けていないことである。

第２図において、Ａ図は補償後の電圧Vcを両
波整流器６を通した波形を示す。各波高が異つて
いるのは、半サイクルごとに電圧変動のあること
を示している。Ｂ図上側は後述するが、整流され
た各波形によつて現わされる電圧値を零度より
120度まで積分した電圧値Vcを示し、同下側は前
記積分値と比較すべき同様零度より120度まで積
分した基準電圧値−∫Vrefを示している。この零
度より120度に至る間、サンプルホールド回路８
により、前記両者の差電圧は保持され、120度の
時点における差電圧が信号として点弧角決定回路
９の入力とされ、この差電圧に基づいて点弧角が
決定され、同じサイクルのうちで点弧パルス回路
よりサイリスタ５の一方に点弧パルスが送出さ
れ、リアクトル４の通電制御が行われる。この場
合、前述のようにリアクトル４に流れる電流によ
り本装置の制御系に及ぼす影響は除去される。

Ｃ図はＢ図で説明した補償後の電圧Vcの積分
値と基準電圧の積分値の差、つまり、電圧変動値
を示すものであるが、半サイクルごと120度積分
した両電圧の差電圧が斜線で示され、この120度
の時点の差電圧が信号としてホールドされる。ホ
ールドされた信号は半サイクルの終りとともにリ
セツトされる。Ｄ図は電圧変動に基づくサイリス
タ５の制御によるリアクトル電流を示すものであ
るが、Ilは正常の遅れ電流であることを示し、ａ
は電圧低下を検出し、サイリスタの点弧角を遅れ
させて、リアクトル電流を小とし、ｂは電圧上昇
を検知し点弧角を定常角より進ませて大きなリア
クトル電流を流していることを示している。電圧
が高ければリアクトル電流を大とし、電圧が低け
ればリアクトル電流を小とするプログラムを組ん
でおき、リアクトル電流の増域が結果として変動
母線の高低の補償に適合した値となるよう整定し
て置くことが必要である。

前述のように本発明においては電圧の変動検出
のために各半サイクルごとの積分をした値で判定
を行つているが、系統電圧には数パーセントの電
圧変動に加えて数パーセントの電圧波形歪（高調
波含有）がアーク炉などの負荷があるとき生じ、
電圧変動検出に際しては極力波形歪の影響を避け
ることが必要である。アーク炉のような変動負荷
に供給する系統の電圧は第３高調波成分を多く含
有するため120度の積分値は第３高調波分を零と
し、この影響を除去することができる。まず120
度までの電圧値を積分してこれに基づいて判断す
れば誤りは極めてすくないが、同様に第５高調波
に対しては72度積分又は144度積分で除去できる
ことが理解されよう。この第３、第５高調波を除
去するためには120度と144度の中間125度積分を
選ぶのが実用的であり、従つてリアクトル制御の
ためのサイリスタ点弧角はこの検出直後からとな
る。すなわち120度積分のときには制御角度は120
度〜180度の間で制御され、通電角度は120〜０度
となる。

以上のように半サイクルごとに電圧の検出判定
を行ない、その半サイクルでのリアクトルの通電
角度を決定できるため極めて高速度の制御を可能
とし、且つ高調波による波形歪の影響をうけない
電圧変動抑制装置を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示し、第２図Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄは第１図実施例における回路各部の動
作説明図である。 １……電源、２……インダクタンス、３……母
線、４……リヤクトル、５……サイリスタ、６…
…両波整流回路、７……時分割比較積分回路、８
……サンプルホールド回路、９……点弧角決定回
路、１０……点弧パルス回路、CT……変流器、
PT……電圧検出装置、Ｖ……検出電圧、Vc……
補償後の電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 母線に接続された変動負荷と、 この変動負荷に並列接続された、リアクトルと
   サイリスタとから成る無効電力補償装置と、 前記母線に接続された母線電圧検出装置と、 前記母線と前記無効電力補償装置との間に接続
   されこの無効電力補償装置に流れる電流に対応す
   る電圧を取出す変流器と、 前記母線電圧検出装置の出力電圧と前記変流器
   から得られた無効電力補償装置に流れる電流に対
   応する電圧とを逆極性に加算する回路と、 前記加算した電圧を電圧波形の半サイクル毎に
   電気角度で約120度の積分を行う回路と、 前記積分の大小をもつてその半サイクルの電圧
   の高低を判断する回路と、 この判断に基づき前記サイリスタの点弧位相制
   御を行つて前記リアクトルによる無効電力を調整
   する回路とより成る事を特徴とする電圧変動抑制
   装置。