JPS6381516A - 瞬時無効電流検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無効電力に相当する３相電源電流である無効
電流を検出する装置に係り、特に時間遅れがない瞬時無
効電流検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の瞬時無効電流検出装置は、電気学会誌１０３巻７
号第４８３頁から第４９０頁「瞬時無効電力の一般化理
論とその応用ノに記載されているように、３相、２相変
換回路を含む複雑な回路構成となっている。この回路は
電ｇ電圧の波形に歪がある場合でも瞬時無効電流を検出
できるという長所を有するが、一般には電源電圧にはあ
まり歪が無く、３相正弦波状であると仮定しても大きな
誤差を生じない。この場合、複雑な回路構成をとる必要
はない。

また、瞬時無効電力を求める方式として電源電圧を９０
゛ずらした値と電流を乗じた値を３相分加算する方法が
特開昭５５−１２５０３５号に記載されているが、この
例では瞬時無効電流の検出は行なわれていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

無効電力補償装置としてはこれまでコンデンサが多く使
用されてきたが、最近ではアクティブフィルタが採用さ
れるようになってきている。

コンデンサは遅れ無効電力しか補償できず、供給できる
無効電流は正弦波のみであるが、ＧＴＯやトランジスタ
を使用したアクティブフィルタ方式は進み無効電力も補
償でき、かつ正弦波でない無効電流も供給することがで
きる。

正弦波でなく、高調波電流も含んだ無効電流を補償すれ
ば、電源の高調波電流も低減され、ｔ！を源波形はコン
デンサの場合よりも更に良好とすることができるが、こ
のためには無効電流の高調波成分も検出しなければなら
ず、時間遅れなしで無効電流を検出することは、従来の
瞬時無効電流検出装置は３相−２相変換回路などを含む
複雑な回路構成であるため困難であった。

本発明の目的は、簡単な回路で瞬時無効電流を検出する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、零相を含まない
３相負荷の入力電流を検出する少なくとも２個の変流器
と、電源電圧の位相を検出する手段と、該装置の信号に
従って３相正弦波を発生する手段と、該３相正弦波と前
記変流器から得られる少なくとも２相の電流値を乗算す
る手段と、３相分の乗算結果を加算して無効電力に比例
した値を得る手段と、この値と前記３相正弦波を乗する
手段とを設け、簡単な構成にて瞬時無効電流を検出でき
るようにしたものである。

〔作用〕

３相電源の場合には瞬時値としての無効電流が存在する
。この瞬時無効電流を検出するためには無効電力を求め
、これを係数倍した値に３相正弦波を乗ずれば３相各々
の瞬時無効電流が求められる。

〔実施例〕

本発明にかかる一実施例の構成を説明する前に、まず原
理を説明する。

第１図に示すように３相電圧がｅｕ　、８ｖ　＋　８ｗ
であり、その線間電圧実効値がＥ　ａ　、ｕ相の電気角
がθである時は次のようになる。

この時３相電流がｉｕＴ　ｉｖＨｌｗであり零相電流は
無いものとする。この場合は。

ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝ｏ　　　　　　　　　”””（２）
であるから、ｌｕ　Ｈｌｖ　１１＋ｒは２つの変数工。

αで表すことが可能であるので、これを次のように表わ
すことにする。

この時は次の式が成立する。

ｉｗ　＝　−（ｉ　ｕ　＋　ｉ　ｖ　）＝　−１”ｒ　
工５ｉｎ（θ＋　ａ−４／　３　π）　・・・（４）つ
まり各相電流は次の式となる （１）、（５）式から電力Ｐを求めると次のようになる
。

Ｐ＝８ｕ’ｌｕ＋ｅｖ’ｉｕ＋８ｗ’ｉ＊＝２／ＪＴ　
ＩＥａＩ［ｃｏｓα（ｓｉｎ２０　＋５ｉｎ２（θ−２
／３π）＋５ｉｎ２（θ−４／３π）＋ｓｉｒ＋　α（
ｓｉｎ　Ｏｃｏｓθ＋５ｉｎ（（Ｊ−２／３７Ｃ）Ｃｏ
ｇ（θ−２／３π）＋５ｉｎ（０−４／３ｘ）ｃｏＳ（
θ−４／３π））＝ＦｉａＩｃｏｓａ＋Ｏ−・・＝−（
６）つまり（５）式の各相電流の第１項１ｕＰ＋　ＩＶ
ＰＩｉｗＰは有効成分であり電力を発生しており、第２
項ｉｕｑｇ　１ｙｑｌ　ｌ□は電圧と９０’位相の異な
る無効電流である。

単相の場合の無効電力は１周期積分して始めて零になる
ものであり、１周期以内に変化する場合には無効電力と
いう概念が明確でなかったが、３相電源の場合には瞬時
値としての無効電流が存在する。

この無効電流を検出し、これを吸収する回路を電源に接
続すると、電流には瞬時有効電力ｉ　ｕｐｐｌ　ｖｐ　
Ｈｌ　ｗｐのみが流れるが、これが必要最小限の値であ
るので、電源に流れる電流は電源電圧と同相で１発生し
ている電力を３和電源から与えるための最低の値のみが
電源に流れることになる。

本発明は（５）式の第２項に相当する瞬時無効電流を検
出するものであり、そのためにはＪｌ°土ｓｉｎα　を
求める必要があり、それは無効な力Ｑを求めることによ
り得られる。

Ｑ／（Ｑ７シＥａ） ”　ｌ　ｕｃＯ９ｏ＋１ｖｃｏｓ（θ−２／３ｓ）＋１
−ｃｏｓ（０−４／３π）＝　ＥＩ　（ｃｏｓ　ａ　（
ｓｉｎθｃｏｓ　Ｏ＋５ｉｎ（θ−２／　３　ｚ）ｃｏ
ｓ（０−２／　３　Ｋ）＋５ｉｎ（０−４／　３　π）
ｃｏｓ（０−４／　３　π））＋　（ｓＪＪｌα（ｃｏ
ｓ”θ十ｃｏｓ２（θ−２／３π）＋ｃｏｓ２（θ−４
／３π））〕＝　Ｏ＋　３　Ｆｒ／　２　Ｉ　ｓｉｎ　
ａ　　　　　　　　　　　　−・（７）つまりＱ、、ｉ
＜Ｊ’；−Σ３Ｅａ）を求め、それを２／３倍すればＪ
”’ｆ；　Ｉ　ｓｉｎα　が得られるので、それにｃｏ
ｓθ、ｃｏｓ（ｆ）　−２／　３π）、ｃｏｓ（θ−４
／３π）を乗ずれば３相の瞬時無効電流ｉ　ｕｑ、　ｉ
ｖｑ、　ｉｗｑが求まるのである。

次に第１図を用いて、本発明の一実施例の構成について
説明する。

Ｌは瞬時無効電流を含む・電流を必要とする負荷で、電
源Ｓから３相電流ｉ　１＋１　ｉｖＨｉｗが供給されて
いる。この電流のＬｕ　とｌｖ　を変流器ＣＴｕ。

ＣＴｖで検出している。一方ＳＰは同期パルス発生器で
ありｕｖ相間電圧より、Ｕ相電圧の位相が零になった時
にパルスを発生しこれを正弦波発生器ＳＧに加えている
。正弦波発生器ＳＧでは同期パルスによってＵ相電圧θ
を求め、ｃｏｓθ。

ｃｏｓ（θ−２／　３　ＫＬ　ｃｏｓ（Ｑ−４／　３　
π）の３指圧弦波を発生している。

加算！１ＩＩＡ　１は−（ｌ　ｕ　＋　ｉ　ｖ　）　＝
　ｉ　ｗを加算により求めている。このようにして求め
た３相電流と３指圧弦波を乗算器Ｍｌ　＋　Ｍｚ　、Ｍ
ｓで乗じ、これらを加算器Ａ２で加算すると（７）式に
より３ＪΣ／２・Ｉ　ｓｉｎ　Ｏが求められる。これを
係数２７３倍するとｆΣＩ　ｓｉｎαとなり、これにｃ
ｏｓθとｃｏｓ（０−２／　３　ｇ）を乗算器Ｍ４　ｅ
　Ｍｂで乗ずれば２相の瞬時無効電流１ｕｑｒｉｙｑが
求まり。

両者を加算器Ａ８で加算し逆極性にすれば３相の瞬時無
効電流が求められる。

変流器ＣＴｕ、ＣＴｖがＡ／Ｄ変換器を無臓するタイプ
であれば、第１図中点数で囲んだ部分はディジタル回路
ＤＳで構成することができる。これはマイクロコンピュ
ータを用いるのが適している。

第１図の例ではｉ　ｗは変流器を用いずに１ｕと１ｖよ
り求めたが、もう１個変流器を用いてもよいことは当然
である。またＷ相瞬時無効電流ｉ□（：１ｉｕｑ、ｉｖ
ｑから求めているが、５　Ｉ　ｓｉｎ　ａ　カ求まって
いるのであるから、ｃｏｓ（Ｄ　−４／　３π）を乗じ
ることによっても１１を求めることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、３相、２相変換回路など複雑な回路を
使用することなく、簡単に瞬時無効電流を検出すること
ができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による瞬時無効電流検出回路を示す図で
ある。 Ｌ・・・負荷、Ｓ・・・電源、ＣＴｕ、ＣＴｖ・・・変
流器。 ＳＧ・・・正弦波発生器、ＳＰ・・・同期パルス発生器
、Ｍ１〜Ｍ５・・・乗算器、Ａ１−Ａ３・・・加算器、
Ｋ・・・係数、ＤＳ・・・ディジタル回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、零相を含まない３相負荷の入力電流を検出する少な
   くとも２個の変流器と、電源電圧の位相を検出する手段
   と、荷装置の信号に従って３相正弦波を発生する手段と
   、該３相正弦波と前記変流器から得られる少なくとも２
   相の電流値を乗算する手段と、３相分の乗算結果を加算
   して無効電力に比例した値を得る手段と、この値と前記
   ３相正弦波を乗する手段とから構成されることを特徴と
   する瞬時無効電流検出装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、変流器は２個で構
   成し、３相目の電流はそれら変流器の出力により演算さ
   れることを特徴とする瞬時無効電流検出装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、瞬時無効電流の１
   相の値が他の２相の値から演算されることを特徴とする
   瞬時無効電流検出装置。