JP7198578B2 - 圧延システム - Google Patents
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Description
しかし、圧延システムや付帯設備の運転状況は刻一刻と変動しており、運転状況や力率改善装置の選定次第では厳しい目標力率から差異が生じることもある。このため、継続的に系統全体で目標力率(例えば1.0や、0.995等)を達成し続けることは困難であった。また、無効電力補償装置のみで近年の厳しい目標力率を達成するためには、細かな容量選定が必要であり、様々な容量の無効電力補償装置を組み合わせて選定する必要があった。さらに、専用の無効電力補償装置を設置することは、設備コストの増大および設置スペースの確保に問題が生じる。また、力率改善コンデンサのみでは、高精度な力率補償は難しかった。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、安価でありながら高精度な力率補償を実現できる圧延システムを提供することを目的とする。
図1は、本発明の一実施形態による圧延システム1の電源系統図である。
圧延システム1は、変圧器22と、遮断器24と、計器用変圧器26と、計器用変流器28と、計測部30と、力率改善コンデンサ32と、制御部40(圧延システム用制御装置)と、設備内電路50と、を備えている。さらに、圧延システム1は、M台(Mは複数)の遮断器52-1~52-M(以下、遮断器52と総称することがある)と、同数の変圧器58-1~58-M(同、変圧器58)と、同数のコンバータ60-1~60-M(同、コンバータ60)と、同数のインバータ62-1~62-M(同、インバータ62)と、同数の遮断器64-1~64-M(同、遮断器64)と、同数の圧延機駆動用のモータ66-1~66-M(同、モータ66)と、を備えている。さらに、圧延システム1は、複数の遮断器51と、複数の変圧器55と、複数の配電系統57と、を備えている。圧延機駆動用のモータ66-1~66-Mは、図示せぬ圧延機を駆動するためのものである。
制御部40は、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ROMには、CPUによって実行される制御プログラム、DSPによって実行されるマイクロプログラムおよび各種データ等が格納されている。図2において、制御部40の内部は、制御プログラムおよびマイクロプログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示している。
ここで、本実施形態の比較例について説明する。この比較例は、図1に示した制御部40は設けられておらず、設備内電路50に対して、力率改善コンデンサ32のみによって圧延システム1の無効電力を補償しようとするものである。なお、各々のコンバータ60は、単独でその力率が1.0に近づくように、無効電力を制御する。
図3は、本比較例におけるベクトル図である。図示の電流ベクトルI1,Ih,Ixは、何れも変圧器22の二次巻線22bにおける電流ベクトルである。まず、電流ベクトルI1は、目標力率(例えば1.0や、0.995等)の電流ベクトルである。
このように、力率改善コンデンサ32のみによって圧延システム1の力率改善を実行すると、力率1.0からズレが生じやすく、予め設定された力率目標を達成することも困難になる。
図4は、本実施形態におけるベクトル図である。
電流ベクトルI1,Ix,Ic,Ihの意味は、図3のものと同様である。また、電流ベクトルIv1は、進み位相の電流ベクトルであり、電流ベクトルIv2は、遅れ位相の電流ベクトルである。これら電流ベクトルIv1,Iv2は、制御部40およびコンバータ60によって発生可能な電流ベクトルの範囲を表している。これにより、力率改善コンデンサ32による電流ベクトルIcでは補償しきれなかった位相を制御部40およびコンバータ60によって補償することができ、電流ベクトルIhを目標力率(例えば1.0や、0.995等)の電流ベクトルI1に、近接させることができる。
図5において、電流ベクトルI1,Ix,Ih,Iv1,Iv2の意味は、図4のものと同様である。また、力率改善コンデンサ32の動作を停止させているため、電流ベクトルIc(図4参照)に相当するものは示されていない。この例においては、コンバータ60の力率制御によって、電流ベクトルIhを目標力率の電流ベクトルI1に、近接させることができる。
以上のように本実施形態による圧延システム用制御装置(40)は、計測部(30)から電路力率情報を受信する受信端子(43)と、電路力率情報に基づいて、可変速ドライブ装置(60,62)に対して進み力率または遅れ力率の無効電力を発生させる指令値(Pq1*~PqM*)を出力する指令値発生部(48-1~48-M)と、を備える。
電路力率情報に基づいて、可変速ドライブ装置(60,62)に対して進み力率または遅れ力率の無効電力を発生させることにより、安価でありながら高精度な力率補償を実現できる。
これにより、電路(50)における力率を所定範囲内に設定することができる。
これにより、各々の可変速ドライブ装置(60,62)の無効電力発生容量(Ppk)に応じて、指令値(Pq1*~PqM*)を発生することができる。
これにより、生じている無効電力が小さい場合には、無効電力の補償を停止させ、可変速ドライブ装置(60,62)の効率を高めることができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
30 計測部
40 制御部(圧延システム用制御装置)
43 受信端子
44-1~44-M 分配率出力部
46-1~46-M 無効電力算出部
48-1~48-M 指令値発生部
50 設備内電路(電路)
60-1~60-M コンバータ(可変速ドライブ装置)
62-1~62-M インバータ(可変速ドライブ装置)
66-1~66-M モータ
A1~AM 分配率
Ppk 無効電力発生容量
Pq01*~Pq0M* 無効電力算出値
Pq1*~PqM* 無効電力指令値
Claims (7)
- 圧延機駆動用のモータと、ポンプおよびファンを少なくとも含む圧延機の付帯設備と、変圧器の二次巻線に接続された遮断器と、が接続された電路に装着され前記電路における力率を特定するための電路力率情報を計測する計測部と、
圧延機駆動用のモータを駆動するために前記電路から入力された交流電圧の周波数を他の周波数に変換して出力する可変速ドライブ装置と、
前記可変速ドライブ装置を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記電路力率情報に基づいて、前記可変速ドライブ装置に対して無効電力を発生させる指令値を出力可能であり、
前記電路における力率が進み力率であっても遅れ力率であっても、前記二次巻線における電流ベクトルを目標力率の電流ベクトルに近接させる
ことを特徴とする圧延システム。 - 前記電路に接続された力率改善コンデンサをさらに備え、
前記制御部は、前記可変速ドライブ装置に対して、前記力率改善コンデンサでは補償しきれなかった位相を補償させる
ことを特徴とする請求項1に記載の圧延システム。 - 前記制御部は、力率改善コンデンサを用いることなく前記可変速ドライブ装置に対して無効電力を発生させる指令値を出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の圧延システム。 - 前記力率改善コンデンサは動作を停止させることが可能であり、前記制御部は、前記力率改善コンデンサが動作を停止させた場合においても、前記可変速ドライブ装置に対して前記電路における力率を所定の目標力率に近接させる機能をさらに有する
ことを特徴とする請求項3に記載の圧延システム。 - 前記制御部は、
前記電路における力率を所定範囲内に設定するように、指令値を出力する指令値発生部をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の圧延システム。 - 前記可変速ドライブ装置は複数設けられ、
各々の前記可変速ドライブ装置における無効電力発生容量に応じて分配率を出力する分配率出力部をさらに有し、
前記指令値発生部は、前記分配率に応じて、前記可変速ドライブ装置毎に前記指令値を出力する
ことを特徴とする請求項5に記載の圧延システム。 - 前記分配率に応じて、前記可変速ドライブ装置に対応する無効電力算出値を出力する無効電力算出部をさらに有し、
前記指令値発生部は、対応する前記無効電力算出値が零を含む所定範囲内の値であるとき、前記指令値を零に設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の圧延システム。
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