KR20180065846A - 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20180065846A KR1020170021306A KR20170021306A KR20180065846A KR 20180065846 A KR20180065846 A KR 20180065846A KR 1020170021306 A KR1020170021306 A KR 1020170021306A KR 20170021306 A KR20170021306 A KR 20170021306A KR 20180065846 A KR20180065846 A KR 20180065846A
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도시바 미쓰비시덴키 산교시스템 가부시키가이샤
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Abstract

[과제]
고정밀한 무효전력 보상을 행할 수가 있는 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
[해결 수단]
실시 형태에 의하면, 보상 회로와 제어 회로를 구비한 무효전력 보상 장치가 제공된다. 보상 회로는, 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 전력 계통에 출력한다. 제어 회로는, 보상 회로로부터 출력하는 무효전력의 지령치를 산출하고, 지령치에 의거하여 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 지령치에 응한 무효전력을 보상 회로에 출력시킨다. 제어 회로는, 부하의 유효 전력의 변동을 검출하고, 유효 전력의 변동에 수반하는 교류모선의 전압 실효치의 변동을 상쇄하도록 지령치를 산출한다. 또는, 부하의 유효 전력의 변동을 검출하고, 유효 전력의 변동에 수반하는 진상 콘덴서의 무효전력의 변동을 상쇄하도록 지령치를 산출한다.

Description

무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법{REACTIVE POWER COMPENSATION DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명의 실시 형태는, 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
교류의 전력 계통에 접속되고, 전력 계통에 무효전력(無效電力)을 출력함에 의해, 전력 계통의 전압의 변동을 억제하는 무효전력 보상 장치가 있다. 무효전력 보상 장치는, 예를 들면, 부하의 무효전력의 변동을 검출하고, 이 변동을 지우도록, 전력 계통에 무효전력을 출력함에 의해, 무효전력의 변동을 억제한다.
무효전력 보상 장치는, 예를 들면, SVC(Static Var Compensator)라고 불린다. 무효전력 보상 장치에는, 예를 들면, TCR(Thyristor Controlled Reactor), TSC(Thyristor Switched Capacitor), SVG(Static Var Generator) 등의 회로 방식이 있다.
예를 들면, TCR 방식에서는, 진상(進相) 콘덴서와, 진상 콘덴서에 병렬로 접속된 보상(補償) 회로가 사용된다. 보상 회로는, 무효전력을 소비하기 위한 리액터와, 리액터에 흐르는 전류를 조정하기 위한 사이리스터를 갖는다. TCR 방식에서는, 진상 콘덴서에 의한 선행(進み) 무효전력과, 리액터에 의한 지연 무효전력의 합성에 의해, 전력 계통의 무효전력의 변동을 억제한다.
그렇지만, 전력 계통의 전압 변동은, 예를 들면, 부하 유효 전력에 의한 전력 계통의 리액턴스 전압 강하에 의해서도 생긴다. 또한, 부하 유효 전력이 변동하면, 전력 계통의 전압 위상이 변동하고, 등가적인 주파수 변동이 생긴다. 이 때문에, 예를 들면, TCR 방식 등의 진상 콘덴서를 이용하는 방법에서는, 진상 콘덴서의 무효전력이, 주파수 변동에 수반하여 변동한다.
부하의 무효전력의 변동을 보상하는 방식에서는, 유효 전력의 변동에 수반하는 전압 변동이나 진상 콘덴서의 무효전력의 변동을 억제할 수가 없다. 이 때문에, 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법에서는, 보다 고정밀한 무효전력 보상이 요망되고 있다.
특허 문헌 1 : 일본국 특개소57-25014호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특공평06-73090호 공보 특허 문헌 3 : 일본국 특공평07-36138호 공보
본 발명의 실시 형태는, 고정밀한 무효전력 보상을 행할 수가 있는 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 보상 회로와, 제어 회로를 구비한 무효전력 보상 장치가 제공된다. 상기 보상 회로는, 교류모선(交流母線)을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력한다. 상기 제어 회로는, 상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치(指令値)를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시킨다. 상기 제어 회로는, 상기 부하의 유효 전력의 변동을 검출하고, 상기 유효 전력의 변동에 수반하는 상기 교류모선의 전압 실효치의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출한다.
상기 무효전력 보상 장치는, 상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서를 또한 구비하고, 상기 교류모선의 전압의 실효치를 V로 하고, 상기 부하의 유효 전력을 PL로 하고, 시간을 t로 하고, 상기 전력 계통의 정격 전압의 실효치를 V0로 하고, 상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수(角周波數)를 ω0로 하고, 상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고, 상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고, 상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고, 상기 V, PL, V0, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압(V0) 및 기준 용량(P0)을 이용하여 규격화한 값이라고 할 때, 상기 제어 회로는,
Figure pat00001
로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출한다.
상기 무효전력 보상 장치는, 상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서를 또한 구비하고, 상기 부하의 유효전력을 PL로 하고, 시간을 t로 하고, 상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고, 상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고, 상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고, 상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고, 상기 PL, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압(V0) 및 기준 용량(P0)을 이용하여 규격화한 값이라고 할 때, 상기 제어 회로는,
Figure pat00002
로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하여도 좋다.
상기 부하의 유효전력을 PL로 하고, 시간을 t로 하고, 상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고, 상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고, 상기 PL, ω0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압(V0) 및 기준 용량(P0)을 이용하여 규격화한 값이라고 할 때, 상기 제어 회로는,
Figure pat00003
로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하여도 좋다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와, 상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서와, 상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를 구비하고, 상기 제어 회로는, 상기 부하의 유효전력의 변동을 검출하고, 상기 유효전력의 변동에 수반하는 상기 진상 콘덴서의 무효전력의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 무효전력 보상 장치가 제공된다.
상기 교류모선의 전압의 실효치를 V로 하고, 상기 부하의 유효전력을 PL로 하고, 시간을 t로 하고, 상기 전력 계통의 정격 전압의 실효치를 V0로 하고, 상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고, 상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고, 상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고, 상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고, 상기 V, PL, V0, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압(V0) 및 기준 용량(P0)을 이용하여 규격화한 값이라고 할 때, 상기 제어 회로는,
Figure pat00004
로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출한다.
상기 교류모선의 전압의 실효치를 V로 하고, 상기 부하의 유효전력을 PL로 하고, 시간을 t로 하고, 상기 전력 계통의 정격 전압의 실효치를 V0로 하고, 상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고, 상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고, 상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고, 상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고, 상기 V, PL, V0, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압(V0) 및 기준 용량(P0)을 이용하여 규격화한 값이라고 할 때, 상기 제어 회로는,
Figure pat00005
로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하여도 좋다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와, 상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를 구비한 무효전력 보상 장치의 제어 방법으로서, 상기 부하의 유효전력의 변동을 검출하는 공정과, 상기 유효전력의 변동에 수반하는 상기 교류모선의 전압 실효치의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 공정을 갖는 무효전력 보상 장치의 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와, 상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서와, 상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를 구비한 무효전력 보상 장치의 제어 방법으로서, 상기 부하의 유효전력의 변동을 검출하는 공정과, 상기 유효전력의 변동에 수반하는 상기 진상 콘덴서의 무효전력의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 공정을 갖는 무효전력 보상 장치의 제어 방법이 제공된다.
고정밀한 무효전력 보상을 행할 수 있는 무효전력 보상 장치 및 그 제어 방법이 제공된다.
도 1은 실시 형태에 관한 무효전력 보상 장치를 모식적으로 도시하는 블록도.
도 2a∼도 2c는, 실시 형태에 관한 보상 회로를 모식적으로 도시하는 블록도.
도 3은 실시 형태에 관한 제어 회로를 모식적으로 도시하는 블록도.
도 4a 및 도 4b는, 유효전력의 변동의 영향을 설명하기 위한 설명도.
도 5는 실시 형태에 관한 무효전력 보상 장치의 제어 방법의 한 예를 모식적으로 도시하는 플로 차트.
이하에, 각 실시의 형태에 관해 도면을 참조하면서 설명한다.
또한, 본원 명세서와 각 도면에서, 이미 나온 도면에 관해 전술한 것과 같은 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절히 생략한다.
도 1은, 실시 형태에 관한 무효전력 보상 장치를 모식적으로 도시하는 블록도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 무효전력 보상 장치(10)는, 보상 회로(11)와, 제어 회로(12)와, 진상 콘덴서(13)와, 진상 콘덴서(13)의 직렬 리액터(14)와, 전류 검출기(15)와, 전압 검출기(16)를 구비한다. 무효전력 보상 장치(10)는, 교류모선(4)에 접속되어 있다. 무효전력 보상 장치(10)는, 교류모선(4)을 통하여 교류의 전력 계통(2) 및 부하(3)에 접속되어 있다. 무효전력 보상 장치(10)는, 전력 계통(2)에 무효전력을 출력함에 의해, 부하(3)의 변동 등에 수반하는 교류모선(4)의 전압의 변동을 억제한다. 환언하면, 무효전력 보상 장치(10)는, 부하(3)에 인가되는 교류전압 실효치(수전단(受電端) 전압)의 변동을 억제한다.
전력 계통(2)이 공급하는 교류전력은, 단상 교류전력이라도 좋고, 3상 교류전력 등의 다상 교류전력이라도 좋다. 부하(3)는, 예를 들면, 아크로(爐)나 전동기 등의 교류 부하이다. 전력 계통(2) 및 교류모선(4)은 저항(5a) 및 인덕턴스(5b)를 포함한다. 저항(5a)은, 전력 계통(2) 및 교류모선(4)의 저항 성분이다. 인덕턴스(5b)는, 전력 계통(2) 및 교류모선(4)의 리액턴스 성분이다.
보상 회로(11)는, 교류모선(4)에 접속되어 있다. 보상 회로(11)는, 스위칭 소자를 가지며, 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 지연 무효전력 및 선행 무효전력의 적어도 일방을 전력 계통(2)에 출력한다.
제어 회로(12)는, 보상 회로(11)에 접속되어 있다. 제어 회로(12)는, 보상 회로(11)에 의한 무효전력의 출력을 제어한다. 제어 회로(12)는, 예를 들면, 보상 회로(11)의 스위칭 소자의 제어 단자에 접속되고, 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 보상 회로(11)로부터 출력되는 무효전력의 크기를 제어한다.
진상 콘덴서(13)는, 직렬 리액터(14)를 통하여 교류모선(4)에 접속되어 있다. 진상 콘덴서(13)는, 보상 회로(11)와 병렬로 교류모선(4)에 접속된다. 진상 콘덴서(13)는, 선행 무효전력을 전력 계통(2)에 출력한다.
전류 검출기(15)는, 교류모선(4)에 흐르는 전류를 검출한다. 환언하면, 전류 검출기(15)는, 부하(3)에 흐르는 전류를 검출한다. 전류 검출기(15)는, 제어 회로(12)에 접속되어 있다. 전류 검출기(15)는, 전류의 검출 결과를 제어 회로(12)에 입력한다.
전압 검출기(16)는, 교류모선(4)의 전압을 검출한다. 환언하면, 전압 검출기(16)는, 부하(3)에 인가되는 전압을 검출한다. 전압 검출기(16)는, 제어 회로(12)에 접속되어 있다. 전압 검출기(16)는, 전압의 검출 결과를 제어 회로(12)에 입력한다.
제어 회로(12)는, 전류 검출기(15) 및 전압 검출기(16)의 각 검출 결과를 기초로, 부하(3)의 무효전력을 산출하고, 산출한 무효전력에 의거하여 보상 회로(11)를 제어한다. 이에 의해, 제어 회로(12)는, 변동에 응한 무효전력을 전력 계통(2)에 출력하고, 교류모선(4)의 전압의 변동을 억제한다. 이에 의해, 무효전력 보상 장치(10)는, 전력 계통(2)을 안정화시킨다.
전력 계통(2)이 다상 교류인 경우, 전류 검출기(15) 및 전압 검출기(16)는, 예를 들면, 부하(3)의 각 상의 전류 및 전압을 검출하고, 검출 결과를 제어 회로(12)에 입력한다. 보상 회로(11) 및 제어 회로(12)는, 전력 계통(2)의 각 상에 무효전력을 출력하고, 전력 계통(2)의 각 상의 전압의 변동을 억제한다.
도 2a∼도 2c는, 실시 형태에 관한 보상 회로를 모식적으로 도시하는 블록도이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 이 예에서, 보상 회로(11)는, 리액터(21)와, 한쌍의 사이리스터(22, 23)(스위칭 소자)를 갖는다.
리액터(21)는, 교류모선(4)에 접속되어 있다. 리액터(21)는, 예를 들면, 트랜스를 통하여 교류모선(4)에 접속하여도 좋다. 예를 들면, 리액터(21)에 대신하여, 트랜스를 이용하여도 좋다. 각 사이리스터(22, 23)는, 리액터(21)에 직렬로 접속되어 있다. 또한, 각 사이리스터(22, 23)는, 서로 역병렬로 접속되어 있다. 각 사이리스터(22, 23)의 각각의 게이트(제어 단자)는, 제어 회로(12)에 접속되어 있다.
제어 회로(12)는, 각 사이리스터(22, 23)의 점호(点弧)를 제어한다. 이에 의해, 보상 회로(11)는, 각 사이리스터(22, 23)의 점호에 응하여, 리액터(21)에 의한 지연 무효전력을 전력 계통(2)에 출력한다. 제어 회로(12)는, 보상 회로(11)에 의한 지연 무효전력과, 진상 콘덴서(13)에 의한 선행 무효전력의 합성에 의해, 선행 무효전력 및 지연 무효전력을 임의로 전력 계통(2)에 출력한다. 즉, 도 2a는, 이른바 TCR 방식의 보상 회로(11)를 모식적으로 도시한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 이 예에서, 보상 회로(11)는, 복수의 콘덴서(31a∼31c)와, 복수의 사이리스터(32a∼32c, 33a∼33c)(스위칭 소자)를 갖는다.
각 콘덴서(31a∼31c)는, 교류모선(4)에 접속되어 있다. 각 콘덴서(31a∼31c)는, 트랜스나 리액터 등을 통하여 교류모선(4)에 접속하여도 좋다. 각 사이리스터(32a, 33a)는, 콘덴서(31a)에 직렬로 접속되어 있다. 각 사이리스터(32b, 33b)는, 콘덴서(31b)에 직렬로 접속되어 있다. 각 사이리스터(32c, 33c)는, 콘덴서(31c)에 직렬로 접속되어 있다. 각 사이리스터(32a, 33a), 각 사이리스터(32b, 33b), 각 사이리스터(32c, 33c)는, 각각 서로 역병렬로 접속되어 있다. 각 사이리스터(32a∼32c, 33a∼33c)의 각각의 게이트(제어 단자)는, 제어 회로(12)에 접속되어 있다.
제어 회로(12)는, 각 사이리스터(32a∼32c, 33a∼33c)의 점호를 제어한다. 이에 의해, 제어 회로(12)는, 전력 계통(2)에 접속하는 콘덴서(31a∼31c)의 수를 전환한다. 제어 회로(12)는, 전력 계통(2)에 접속하는 콘덴서(31a∼31c)의 수에 의해, 전력 계통(2)에 출력하는 선행 무효전력의 크기를 제어한다. 즉, 도 2b는, 이른바 TSC 방식의 보상 회로(11)를 모식적으로 도시한다. 도 2b에서는, 3개의 콘덴서(31a∼31c)를 나타내고 있다. 전력 계통(2)에 선택적으로 접속하는 콘덴서의 수는, 3개로 한하는 일 없이, 2개 이상의 임의의 수라도 좋다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 이 예에서, 보상 회로(11)는, 리액터(41)와, 인버터 회로(42)와, 콘덴서(43)를 갖는다.
리액터(41)는, 교류모선(4)에 접속되어 있다. 리액터(41)는, 트랜스를 통하여 교류모선(4)에 접속하여도 좋다. 또한, 리액터(41)에 대신하여 트랜스를 이용하여도 좋다. 인버터 회로(42)는, 교류 출력점과, 직류 출력점을 갖는다. 인버터 회로(42)의 교류 출력점은, 리액터(41)에 접속되어 있다. 인버터 회로(42)의 직류 출력점은, 콘덴서(43)에 접속되어 있다.
인버터 회로(42)는, 복수의 스위칭 소자(44)와, 복수의 정류(整流) 소자(5)를 갖는다. 각 스위칭 소자(44)는, 브리지 접속되어 있다. 각 스위칭 소자(44)에는, 예를 들면, IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)나 GTO(Gate Turn-Off thyristor) 등의 자기소호형(自己消弧形)의 스위칭 소자가 사용된다. 각 정류 소자(45)는, 각 스위칭 소자(44)에 역병렬로 접속되어 있다. 각 정류 소자(45)에는, 예를 들면, 다이오드가 사용된다. 각 정류 소자(45)는, 이른바 환류 다이오드이다. 각 스위칭 소자(44)의 각각의 제어 단자는, 제어 회로(12)에 접속되어 있다.
제어 회로(12)는, 각 스위칭 소자(44)의 온·오프를 제어함에 의해, 콘덴서(43)에 축적된 직류 전력으로부터 교류 전력을 생성하고, 교류 전력을 전력 계통(2)에 출력한다. 이에 의해, 이 예의 보상 회로(11)에서는, 전력 계통(2)의 계통 전압과 인버터 회로(42)로부터 출력되는 출력 전압과의 전압차에 의해, 임의의 크기의 선행 무효전력 및 지연 무효전력을 전력 계통(2)에 출력할 수 있다.
즉, 도 2c는, 이른바 SVG 방식의 보상 회로(11)을 모식적으로 도시한다. SVG 방식의 보상 회로(11)은, 예를 들면, 자려식(自勵式) SVC나 STATCOM(Static synchronous Compensator) 등이라고 불리는 경우도 있다.
이와 같이, 보상 회로(11)의 회로 방식은, TCR 방식이라도 좋고, TSC 방식이라도 좋고, SVG 방식이라도 좋다. 보상 회로(11)의 회로 방식은, 이들로 한하는 일 없이, 전력 계통(2)에 무효전력을 공급 가능한 임의의 회로 방식이면 좋다.
진상 콘덴서(13)는, 필요에 응하여 마련되고, 생략 가능하다. 예를 들면, 보상 회로(11)가 TSC 방식이나 SVG 방식인 경우에는, 진상 콘덴서(13)는, 반드시는 마련하지 않아도 좋다.
도 3은, 실시 형태에 관한 제어 회로를 모식적으로 도시하는 블록도이다.
3에 도시한 바와 같이, 제어 회로(12)는, 유효 전력 연산부(61)와, 변동 연산부(62)와, 보상 무효전력 연산부(63)과, 제어 신호 생성부(64)와, 전압 실효치 연산부(65)를 갖는다.
유효 전력 연산부(61)에는, 전류 검출기(15)에 의해 검출된 부하(3)에 흐르는 부하 전류의 검출치와, 전압 검출기(16)에 의해 검출된 교류모선(4)의 전압의 검출치가 입력된다. 유효 전력 연산부(61)는, 입력된 전류 검출치 및 전압 검출치를 기초로, 부하(3)에 공급되는 유효 전력(PL)를 산출한다. 유효전력 연산부(61)는, 산출한 유효전력(PL)을 변동 연산부(62)에 입력한다.
전압 실효치 연산부(5)에는, 전압 검출기(16)에 의해 검출된 교류모선(4)의 전압(수전단 전압)의 검출치가 입력된다. 전압 실효치 연산부(5)는, 입력된 검출치로부터 교류모선(4)의 전압의 실효치(V)를 산출한다.
변동 연산부(62)는, 예를 들면, 입력된 유효전력(PL)의 시간 미분에 의해, 유효전력(PL)의 변동(ΔPL)(dPL/dt)을 산출한다. 그리고, 변동 연산부(62)는, 산출한 유효전력(PL)의 변동(ΔPL)을 보상 무효전력 연산부(63)에 입력한다.
이와 같이, 제어 회로(12)는, 전류 검출기(15) 및 전압 검출기(16)의 각 검출치를 기초로 유효전력(PL)을 산출하고, 유효전력(PL)으로부터 유효전력(PL)의 변동(ΔPL)을 산출함에 의해, 유효전력(PL)의 변동(ΔPL)을 검출한다.
보상 무효전력 연산부(63)에는, 예를 들면, 유효전력(PL)의 변동(ΔPL)의 검출치가 입력됨과 함께, 전압 실효치 연산부(5)에서 산출된 전압 실효치(V)가 입력된다. 보상 무효전력 연산부(63)는, 입력된 유효전력(PL)의 변동(ΔPL)과 전압 실효치(V)를 기초로, 보상 회로(11)로부터 출력하는 무효전력의 지령치(QSVC)를 산출한다. 보상 무효전력 연산부(63)는, 산출한 무효전력 지령치(QSVC)를 제어 신호 생성부(64)에 입력한다.
제어 신호 생성부(64)는, 입력된 무효전력 지령치(QSVC)를 기초로, 보상 회로(11)의 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 보상 회로(11)에 입력한다. 제어 신호 생성부(64)는, 예를 들면, 무효전력 지령치(QSVC)를 기초로, 보상 회로(11)의 스위칭 소자의 온·오프를 전환하는 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 스위칭 소자의 제어 단자에 입력한다. 예를 들면, 보상 회로(11)가 TCR 방식인 경우, 제어 신호 생성부(64)는, 각 사이리스터(22, 23)을 점호시키기 위한 펄스신호를 제어 신호로서 생성하고, 생성한 펄스신호를 각 사이리스터(22, 23)의 각각의 게이트에 입력한다. 이에 의해, 제어 신호 생성부(64)는, 무효전력 지령치(QSVC)에 응한 무효전력을 보상 회로(11)로부터 전력 계통(2)에 출력시킨다.
또한, 보상 회로(11)가 SVG방식인 경우에는, 제어 신호 생성부(64)에 무효전력 지령치(QSVC)를 입력함과 함께, 보상 회로(11)로부터 출력하는 유효전력의 지령치를 입력하고, 각 지령치에 응한 제어 신호를 제어 신호 생성부(64)에 생성시켜도 좋다. 이와 같이, 유효전력의 지령치를 제어 신호 생성부(64)에 입력하고, 각 지령치에 응한 유효전력 및 무효전력을 보상 회로(11)로부터 전력 계통(2)에 출력시킨다. 이에 의해, 예를 들면, 교류모선(4)의 전압 변동을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
다음에, 보상 무효전력 연산부(63)에 의한 무효전력 지령치(QSVC)의 산출 방법에 관해 설명한다.
이후에 표시하는 각 식의 전압, 전력, 임피던스 등의 전기량은, 전력 계통(2)의 정격 전압, 기준 용량을 기준으로 하여 규격화하여 나타낸다.
무효전력 지령치(QSVC)의 산출 방법은, 복수 고안되고, 각각에 의해 다른 효과를 얻을 수 있다.
(1) 전압 변동 보상
보상 무효전력 연산부(63)는, 이하의 (1)식에 의해, 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다.
Figure pat00006
(1)식에서,
ISVC는, 보상 회로(11)에 흐르는 전류이다.
X는, 인덕턴스(5b)의 리액턴스이다.
Q0는, 진상 콘덴서(13)의 정격 무효전력(정격 주파수, 정격 전압 인가시의 무효전력)이다.
ω0는, 전력 계통(2)의 정격 주파수에서의 각 주파수이다.
V0는, 전력 계통(2)의 정격 전압(실효치)이다.
보상 무효전력 연산부(63)는, 예를 들면, 전력 계통(2)의 정격 전압(V0)과 교류모선(4)의 전압 실효치(V)와의 차가 작은 경우에는, 상기한 (1)식에서, V=V0로 근사하고, 이하의 (2)식에 의해, 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다.
Figure pat00007
(2)식을 이용한 경우에는, 예를 들면, 무효전력 지령치(QSVC)의 연산부하를 가볍게 할 수 있다. 한편, (1)식을 이용한 경우에는, 예를 들면, (2)식을 이용한 경우에 비하여, 보다 고정밀도로 무효전력 지령치(QSVC)를 산출할 수 있다.
보상 무효전력 연산부(63)에서, (1)식에 의한 연산과 (2)식에 의한 연산을 선택적으로 전환되도록 하여도 좋다. 예를 들면, 전력 계통(2)의 정격 전압(V0)과 교류모선(4)의 전압 실효치(V)와의 차가 소정치 미만인 경우에는, (2)식의 연산에 의해, 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다. 한편, 전력 계통(2)의 정격 전압(V0)과 교류모선(4)의 전압 실효치(V)와의 차가 소정치 이상인 경우에는, (1)식의 연산에 의해, 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다. 이에 의해, V0와 V와의 차가 작은 경우에는, 연산부하를 가볍게 할 수 있고, V0와 V와의 차가 큰 경우에는, 고정밀도로 무효전력 지령치(QSVC)를 산출할 수 있다.
또한, 예를 들면, 보상 회로(11)가 TSC방식이나 SVG방식 등이고, 무효전력 보상 장치(10)가 진상 콘덴서(13)를 포함하지 않는 경우, 보상 무효전력 연산부(63)는, 이하의 (3)식에 의해, 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다.
Figure pat00008
도 1에나 도시하는 시스템 구성에, 보상 회로(11) 및 진상 콘덴서(13)에서의 손실을 무시하면, 교류모선(4)의 전압 실효치의 변동(ΔV)은, 이하의 (4)식에 의해 개산(槪算)할 수 있다.
Figure pat00009
(4)식에서,
R은, 저항(5a)의 저항치이다.
ΔQC는, 진상 콘덴서(13)의 무효전력의 변동이다.
ΔQL는, 부하(3)의 무효전력의 변동이다.
일반적으로, 인덕턴스(5b)의 리액턴스(X)에 비교하여, 저항(5a)의 저항치(R)는 매우 작다. 이 때문에, 부하(3)의 유효전력의 변동에 의한 전압 변동을 무시하고, 진상 콘덴서(13)의 무효전력도 일정(ΔQC=0)이라고 하여, 부하(3)의 무효전력의 변동(ΔQL)을 지우도록 보상 회로(11)의 무효전력(QSVC)을 제어하는 경우가 있다. 이 경우, 보상게인을 KSVC로 하여, 무효전력 지령치(QSVC)는, 이하의 (5)식으로 표시할 수 있다.
Figure pat00010
KSVC가 1일 때에 부하(3)의 무효전력의 변동이 보상되고, 교류모선(4)의 전압이 실질적으로 일정하게 되기 때문에, 진상 콘덴서(13)의 무효전력도 변동하지 않아, ΔQC=0이라고 말할 수 있다.
그렇지만, 유효전력에 의한 리액턴스(X)의 전압 변동에 의해서도, 교류모선(4)의 전압 변동이 생긴다. 이 때문에, 상기 (4)식은, 엄밀하게는 올바르지가 않다. 또한, 유효전력이 변동하면, 교류모선(4)의 전압 위상이 변동하여 등가적인 주파수 변동이 된다. 진상 콘덴서(13)의 무효전력은, 이들의 영향에 의해서도 변동한다.
따라서 예를 들면, 유효전력의 변동이 가파른 경우 등에는, 그것에 수반하는 전압 변동 및 진상 콘덴서(13)의 무효전력의 변동을 무시할 수가 없다. 즉, (5)식에 의한 무효전력의 변동 보상으로는, 불충분한 경우가 있다.
도 4a 및 도 4b는, 유효전력의 변동의 영향을 설명하기 위한 설명도이다.
도 4a는, 도 1의 시스템 구성을 간략화한 등가회로를 모식적으로 도시한다.
도 4b는, 전류 및 전압의 벡터도의 한 예를 모식적으로 도시한다.
여기서는, 간단화를 위해, 도 4a에 도시하는 전원 계통과 부하와 콘덴서로 이루어지는 계통을 상정하고, 부하 유효전력(PL), 모선전압 실효치(V), 및 콘덴서 무효전력(QC)의 관계를 정리한다. 또한, 전원 계통은 무손실(R=0), 부하 무효전력은 0, 콘덴서는 무손실이라고 한다.
전압, 전류, 및 전력의 관계식을 이하의 (6)식으로 표시한다.
Figure pat00011
(6)식에서, V', I'는 벡터, V는 실효치(스칼라량)이다. 또한, 부하 유효전력(PL)은 소비여서 정(正)으로 하고, 콘덴서 무효전력(QC)은 용량성이어서 부(負)(유도성이어서 정)라고 정의한다.
유효전력(PL)이 변동하면, 리액턴스(X)(인덕턴스(L)=X/ω0)에 의한 리액턴스 전압 강하가 생기고, 전압 실효치(V)는 이하의 (7)식이 된다.
Figure pat00012
한편, 유효전력 조류(潮流)의 관계에 의해, V'와 V0'와의 위상차(δ)가 변동하는 경우의 각 주파수의 변화폭(Δω)은, |δ|≤0.5rad(30°) 정도인 경우에, 이하의 (8)식이 성립된다.
Figure pat00013
이것은, 부하 유효전력(PL)의 변동에 의한 전압의 위상 변동이, 주파수 변동과 등가인 것을 나타내고 있다. 이 주파수 변동에 비례하여 콘덴서의 서셉턴스가 변화하기 때문에, 콘덴서 전류, 즉 콘덴서 무효전력이 변동한다.
또한, 콘덴서 무효전력(QC)은, 전압 실효치의 제곱에 비례하여 변동한다. 따라서, 이들을 합하면, 이하의 (9)식이 된다.
Figure pat00014
(9)식을 (7)식에 대입하여 정리하면, 이하의 (10)식이 된다.
Figure pat00015
특히, 콘덴서가 없는 경우에는, Q0=0pu를 대입하여, 이하의 (11)식이 된다.
Figure pat00016
이와 같이, 부하 유효전력(PL)의 변동에 기인하여, 교류모선(4)의 전압 변동 및 콘덴서 무효전력(QC)의 변동에 의한 수전(受電) 무효전력 변동이 발생함을 알 수 있다. 따라서, 부하의 무효전력 변동을 보상하는 무효전력 보상에서는, 이러한 유효전력의 변동에 수반하는 교류모선(4)의 전압 변동이나 콘덴서 무효전력(QC)의 변동을 억제할 수가 없다. 즉, (5)식에 의한 무효전력 보상으로는, 부하 유효전력(PL)의 변동에 수반하는 교류모선(4)의 전압 변동을 적절하게 제할 수가 없는 경우가 있다.
이에 대해, 본 실시 형태에 관한 무효전력 보상 장치(10)에서는, 제어 회로(12)의 보상 무효전력 연산부(63)가, 상기한 (1)식, (2)식, 또는 (3)식에 의해, 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다. 즉, 보상 무효전력 연산부(63)는, (10)식의 dPL/dt의 항(項)을, 보상 회로(11)에 흐르는 SVC 전류(ISVC)에 의한 리액턴스 전압 강하(XISVC)로 상쇄하도록 작용한다. 이에 의해, 제어 회로(12)는, 유효전력의 변동에 수반하는 교류모선(4)의 전압 실효치의 변동을 상쇄하도록 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다.
이에 의해, 본 실시 형태에 관한 무효전력 보상 장치(10)에서는, 부하 유효전력(PL)의 변동에 기인하는 교류모선(4)의 전압 변동을 억제할 수 있다. 무효전력 보상 장치(10)에서는, (10)식의 dPL/dt의 항이 상쇄되고, V0/(1-XQ0)에 실질적으로 일정하게 되도록 교류모선(4)의 전압 실효치(V)를 제어할 수 있다. 이와 같이, 무효전력 보상 장치(10)에서는, (5)식에 의한 무효전력 보상에 비하여, 교류모선(4)의 전압 실효치(V)의 변동을 보다 적절하게 억제하고, 보다 고정밀한 무효전력 보상을 실현할 수 있다.
또한, (9)식의 콘덴서 무효전력(QC)에, 전압 실효치(V)의 제곱에 비례하는 변동 성분이 억제된다. 따라서, 무효전력 보상 장치(10)에 의하면, 부하 유효전력(PL)의 변동에 수반하는 콘덴서 무효전력(QC)의 변동도 억제할 수 있다.
(2) 콘덴서 무효전력 변동 보상
보상 무효전력 연산부(63)에 의한 무효전력 지령치(QSVC)의 산출은, 하기한 (12)식을 기초로 행하여도 좋다.
Figure pat00017
(12)식에서는, 전력 계통(2)로부터 공급되는 무효전력(수전 무효전력)이, 콘덴서 무효전력의 정격치(-Q0)에 일치하도록 보상 회로(11)로부터 출력되는 무효전력을 제어한다. (12)식에서, 무효전력 지령치(QSVC)는, -Q0와 QC와의 차분이다. 즉, 이 예에서, 제어 회로(12)는, 유효전력의 변동에 수반하는 진상 콘덴서(13)의 무효전력의 변동을 상쇄하도록 무효전력 지령치(QSVC)를 산출한다.
상기 (1)식, (2)식, 및 (3)식의 제어 방식에서는, 교류모선(4)의 전압 실효치가 실질적으로 일정하게 되도록 무효전력을 제어할 수 있는 반면, 콘덴서 무효전력(QC)의 부하 유효전력의 변동(dPL/dt)에 비례하는 성분은, 억제할 수가 없다. 즉, 수전 무효전력의 변동이 억제되지 않는다.
이에 대해, (12)식에 의한 제어 방식에서는, 수전 무효전력을 -Q0로 실질적으로 일정하게 할 수 있다. 이와 같이, (12)식에 의한 제어 방식에서는, 예를 들면, (5)식에 의한 무효전력 보상에 비하여, 수전 무효전력의 변동을 보다 적절하게 억제하여, 보다 고정밀한 무효전력 보상을 실현할 수 있다.
단, (12)식에 의한 제어 방식에서는, 교류모선(4)의 전압 실효치(V)가 변동할 가능성이 있다. 또한, (12)식에 의한 제어 방식에서는, 보상 회로(11)가 정상적으로 무효전력을 출력할 가능성이 있다. 예를 들면, V=1pu이면서 유효전력(PL)이 일정한 경우에만, QSVC=0이 된다.
부하(3)의 유효전력의 변동이 없을 때의 콘덴서 무효전력(QCave)(정상치)는, 교류모선(4)의 전압의 제곱에 비례한다. 콘덴서 무효전력(QCave)은, 이하의 (13)식으로 표시된다.
Figure pat00018
수전 무효전력이 콘덴서 무효전력(QCave)에 일치하도록 보상 회로(11)를 제어하는 경우, 보상 회로(11)의 무효전력의 지령치(QSVC)는, 이하의 (14)식이 된다.
Figure pat00019
(14)식에 의한 제어 방식에서는, 보상 회로(11)가 정상적인 무효전력을 출력하는 일이 없다. 따라서, (14)식의 제어 방식은, (12)식의 제어 방식에 비교하여 경제적이다. 예를 들면, 보상 회로(11)의 전압 변동에 대한 용량을 작게 할 수 있다. 예를 들면, 보상 회로(11)의 동작을 억제하여, 보상 회로(11)에서의 소비전력을 억제할 수 있다. 이와 같이, (14)식의 제어 방식에서는, (12)식의 제어 방식에 비하여, 보상 회로(11)의 소형화나 전력 절약화를 도모할 수 있다.
이와 같이, (1)식, (2)식, (3)식에 의한 제어 방식에서는, 교류모선(4)의 전압 실효치가 실질적으로 일정하게 되도록 보상 회로(11)를 제어할 수 있다. 그리고, (12)식, (14)식에 의한 제어 방식에서는, 수전 무효전력이 실질적으로 일정하게 되도록 보상 회로(11)를 제어할 수 있다.
예를 들면, 보상 무효전력 연산부(63)에서, (1)식, (2)식, (3)식에 의한 제어 방식과, (12)식, (14)식에 의한 제어 방식을 선택적으로 전환되도록 하여도 좋다. 예를 들면, 전압 실효치의 변동이 큰 경우에는, (1)식, (2)식, (3)식에 의한 제어 방식을 선택하고, 수전 무효전력의 변동이 큰 경우에는, (12)식, (14)식에 의한 제어 방식을 선택한다. 이에 의해, 보다 고정밀한 무효전력 보상을 행할 수가 있다.
도 5는, 실시 형태에 관한 무효전력 보상 장치의 제어 방법의 한 예를 모식적으로 도시하는 플로 차트이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 무효전력 보상 장치(10)에서는, 전류 검출기(15)가 부하(3)의 전류를 검출하고, 전압 검출기(16)가 교류모선(4)의 전압을 검출한다(도 5의 스텝 S01). 전류 검출기(15)는, 전류의 검출치를 제어 회로(12)에 입력한다. 전압 검출기(16)는, 전압의 검출치를 제어 회로(12)에 입력한다.
제어 회로(12)는, 전류 검출기(15)에서 검출된 전류의 검출치, 및 전압 검출기(16)에서 검출된 전압의 검출치를 유효전력 연산부(61)에 입력한다. 유효전력 연산부(61)는, 입력된 전류 검출치 및 전압 검출치를 기초로, 부하(3)의 유효전력을 산출한다(도 5의 스텝 S02). 유효전력 연산부(61)는, 산출한 유효전력을 변동 연산부(62)에 입력한다.
변동 연산부(62)는, 입력된 유효전력의 변동을 산출한다(도 5의 스텝 S03). 즉, 변동 연산부(62)는, 부하(3)의 유효전력의 변동을 검출한다. 변동 연산부(62)는, 산출한 변동을 보상 무효전력 연산부(63)에 입력한다.
보상 무효전력 연산부(63)는, 입력된 유효전력의 변동 및 전압 실효치를 기초로, 보상 회로(11)로부터 출력하는 무효전력의 지령치를 산출한다(도 5의 스텝 S04). 보상 무효전력 연산부(63)는, 상기한 (1)식, (2)식, (3)식, (12)식, 또는 (14)식에 의해, 무효전력의 지령치를 산출한다. 보상 무효전력 연산부(63)는, 산출한 무효전력 지령치를 제어 신호 생성부(64)에 입력한다.
제어 신호 생성부(64)는, 입력된 무효전력 지령치를 기초로, 보상 회로(11)의 제어 신호를 생성하고, 생성한 제어 신호를 보상 회로(11)에 입력한다(도 5의 스텝 S05).
보상 회로(11)는, 입력된 제어 신호에 의거하여 스위칭 소자의 온·오프를 전환한다. 이에 의해, 무효전력 지령치에 응한 무효전력이, 보상 회로(11)로부터 전력 계통(2)에 출력된다(도 5의 스텝 S06). 이에 의해, 고정밀한 무효전력 보상이 가능해진다.
이 예에서는, 전류 검출기(15)에서 검출된 전류 검출치, 및 , 전압 검출기(16)에서 검출된 전압 검출치를 기초로, 유효전력의 산출 및 유효전력의 변동의 산출을 행하고 있다. 이것으로 한하는 일 없이, 외부의 기기로부터 입력된 전류 검출치 및 전압 검출치를 기초로, 유효전력의 산출 및 유효전력의 변동의 산출을 행하여도 좋다. 나아가서는, 외부의 기기로부터 입력된 유효전력의 산출치를 기초로, 유효전력의 변동의 산출을 행하여도 좋다.
즉, 도 5의 스텝 S01 및 스텝 S02는, 필요에 따라 마련되고, 생략 가능하다. 전류 검출기(15) 및 전압 검출기(16)는, 무효전력 보상 장치(10)에 필요에 응하여 마련되고, 생략 가능하다.
본 발명의 몇가지의 실시 형태를 설명하였지만, 이들의 실시 형태는, 예로서 제시한 것이고, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 여러가지의 생략, 치환, 변경을 행할 수가 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.
2 : 전력 계통
3 : 부하
4 : 교류모선
5a : 저항
5b : 인덕턴스
10 : 무효전력 보상 장치
11 : 보상 회로
12 : 제어 회로
13 : 진상 콘덴서
14 : 직렬 리액터
15 : 전류 검출기
16 : 전압 검출기
21 : 리액터
22, 23 : 사이리스터(스위칭 소자)
31a∼31c : 콘덴서
32a∼32c, 33a∼33c : 사이리스터(스위칭 소자)
41 : 리액터
42 : 인버터 회로
43 : 콘덴서
44 : 스위칭 소자
45 : 정류 소자
61 : 유효전력 연산부
62 : 변동 연산부
63 : 보상 무효전력 연산부
64 : 제어 신호 생성부
65 : 전압 실효치 연산부

Claims (9)

  1. 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와,
    상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를,
    구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 부하의 유효 전력의 변동을 검출하고, 상기 유효 전력의 변동에 수반하는 상기 교류모선의 전압 실효치의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서를 또한 구비하고,
    상기 교류모선의 전압의 실효치를 V로 하고,
    상기 부하의 유효 전력을 PL로 하고,
    시간을 t로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 전압의 실효치를 V0로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고,
    상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고,
    상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고,
    상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고,
    상기 V, PL, V0, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압 및 기준 용량을 기준으로 하여 규격화한 값이라고 할 때,
    상기 제어 회로는,
    Figure pat00020

    로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서를 또한 구비하고,
    상기 부하의 유효전력을 PL로 하고,
    시간을 t로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고,
    상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고,
    상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고,
    상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고,
    상기 PL, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압 및 기준 용량을 기준으로 하여 규격화한 값이라고 할 때,
    상기 제어 회로는,
    Figure pat00021

    로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부하의 유효전력을 PL로 하고,
    시간을 t로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고,
    상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고,
    상기 PL, ω0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압 및 기준 용량을 기준으로 하여 규격화한 값이라고 할 때,
    상기 제어 회로는,
    Figure pat00022

    로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  5. 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와,
    상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서와,
    상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를,
    구비하고,
    상기 제어 회로는, 상기 부하의 유효전력의 변동을 검출하고, 상기 유효전력의 변동에 수반하는 상기 진상 콘덴서의 무효전력의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 교류모선의 전압의 실효치를 V로 하고,
    상기 부하의 유효전력을 PL로 하고,
    시간을 t로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 전압의 실효치를 V0로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고,
    상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고,
    상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고,
    상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고,
    상기 V, PL, V0, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압 및 기준 용량을 기준으로 하여 규격화한 값이라고 할 때,
    상기 제어 회로는,
    Figure pat00023

    로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 교류모선의 전압의 실효치를 V로 하고,
    상기 부하의 유효전력을 PL로 하고,
    시간을 t로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 전압의 실효치를 V0로 하고,
    상기 전력 계통의 정격 주파수에서의 각 주파수를 ω0로 하고,
    상기 전력 계통 및 상기 교류모선의 리액턴스 성분을 X로 하고,
    상기 진상 콘덴서의 정격 무효전력을 Q0로 하고,
    상기 무효전력의 지령치를 QSVC로 하고,
    상기 V, PL, V0, ω0, X, Q0, QSVC의 각각을, 상기 전력 계통의 정격 전압 및 기준 용량을 기준으로 하여 규격화한 값이라고 할 때,
    상기 제어 회로는,
    Figure pat00024

    로 표시되는 식에 의해, 상기 무효전력의 지령치를 산출하는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치.
  8. 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와,
    상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를,
    구비한 무효전력 보상 장치의 제어 방법으로서,
    상기 부하의 유효전력의 변동을 검출하는 공정과,
    상기 유효전력의 변동에 수반하는 상기 교류모선의 전압 실효치의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치의 제어 방법.
  9. 교류모선을 통하여 교류의 전력 계통 및 부하에 접속되고, 스위칭 소자를 가지며, 상기 스위칭 소자의 온·오프에 의해, 무효전력을 상기 전력 계통에 출력하는 보상 회로와,
    상기 보상 회로와 병렬로 상기 교류모선에 접속된 진상 콘덴서와,
    상기 보상 회로로부터 출력하는 상기 무효전력의 지령치를 산출하고, 상기 지령치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 온·오프를 제어함에 의해, 상기 지령치에 응한 상기 무효전력을 상기 보상 회로에 출력시키는 제어 회로를,
    구비한 무효전력 보상 장치의 제어 방법으로서,
    상기 부하의 유효전력의 변동을 검출하는 공정과,
    상기 유효전력의 변동에 수반하는 상기 진상 콘덴서의 무효전력의 변동을 상쇄하도록 상기 지령치를 산출하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 무효전력 보상 장치의 제어 방법 .
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