JPH099509A - 自励式無効電力補償装置 - Google Patents

自励式無効電力補償装置

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JPH099509A
JPH099509A JP7150114A JP15011495A JPH099509A JP H099509 A JPH099509 A JP H099509A JP 7150114 A JP7150114 A JP 7150114A JP 15011495 A JP15011495 A JP 15011495A JP H099509 A JPH099509 A JP H099509A
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JP
Japan
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inverter
power
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pwm
power supply
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JP7150114A
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English (en)
Inventor
Norikazu Kawakami
了司 川上
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PWMインバータの直流側過電圧を抑制して
コンデンサ部の容量を低減した自励式無効電力補償装置
を提供する。 【構成】 第1インバータ部及び第1直流給電部を有す
る大容量低速応答の矩形波インバータと、第2インバー
タ部及び第2直流給電部14を有し、且つ、矩形波インバ
ータに直列接続した小容量高速応答の高周波PWMインバ
ータとを具備し、矩形波及びPWMインバータ各出力電圧
の加算値を系統電圧と同位相で振幅制御することにより
補償用無効電力を発生する自励式無効電力補償装置にお
いて、第2直流給電部14は、入力側を交流電源12に接続
して交直変換出力して直流電圧が所定レベル以上になっ
た場合、電源12側に電力を回生制御する自励式PWMコン
バータ15と、PWMコンバータ15により充電されて第2イ
ンバータ部に直流給電するコンデンサ部Cfとを具備す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アーク炉等の無効電力
変動の大きい負荷のフリッカ、電圧変動対策用として好
適な自励式静止型無効電力補償装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】電力系統では、無効電力変動により系統
電圧変動を引き起こす大容量のアーク炉、電車負荷、鉄
鋼圧延負荷等の変動負荷に対しては、系統電源とその変
動負荷との間に変動負荷による無効電力を補償する無効
電力補償装置を設けており、その一例として自励式静止
型無効電力補償装置(自励式SVC)を図2(a)の一
般的系統の等価回路を参照して次に示す。図において
(Vs)は系統電源、(T)は系統連系用変圧器、(1)
は負荷、(2)は系統母線、(3)は自励式静止型無効
電力補償装置である。上記負荷(1)はアーク炉等の無
効電力を発生するもので、系統母線(2)を介して系統
電源(Vs)に接続される。無効電力補償装置(3)は、
大容量(85%)で低損失、低速応答の矩形波インバータ
(4)と、小容量(15%)で高損失、高速応答の高周波
PWMインバータ(5)と、制御指令部(図示せず)と
を具備し、変圧器(T)を介して系統母線(2)に接続
することにより負荷(1)に並列に接続される。
【0003】矩形波インバータ(4)は、図2(b)に
示すように、GTO等の複数のスイッチング素子からな
る直交変換用第1インバータ部(6)と、第1インバー
タ部(6)に直流給電する第1直流給電部(7)とを有
する。上記第1直流給電部(7)は、交流の三相補機電
源(8)と、補機電源(8)に接続した充電器としての
交直変換用ダイオードコンバータ(9)と、ダイオード
コンバータ(9)に接続した直流充電用コンデンサ部
(Cb)とを具備する。そして、補機電源(8)の交流電
圧をダイオードコンバータ(9)で直流変換してコンデ
ンサ部(Cb)を直流充電し、コンデンサ部(Cb)の直流
電圧(Vb)から第1インバータ部(6)にて系統電圧
(Vs)と等しい基本周波数(50、60Hz)で120゜幅の固定
矩形波ベース電圧(Vp)を発生する。尚、補機電源
(8)は直流充電して系統連系した後、切り離される。
【0004】又、PWMインバータ(5)は、図2
(b)と同様、複数のスイッチング素子からなる直交変
換用第2インバータ部(10)と、第2インバータ部(1
0)に直流給電する第2直流給電部(11)とを有する。
第2直流給電部(11)は、交流の三相補機電源(12)に
接続した充電器としてのダイオードコンバータ(13)
と、ダイオードコンバータ(13)に接続した直流充電用
コンデンサ部(Cf)とを具備する。そして、コンデンサ
部(Cf)の直流電圧(Vf)から無効電流打ち消し用補償
電流を生成するための高周波の可変矩形波電圧成分(V
q)を発生する。この時、矩形波インバータ(4)とP
WMインバータ(5)のスイッチング素子の定格容量や
スイッチング周波数の違いでコンデンサ部(Cb)の直流
電圧(Vb)とコンデンサ部(Cf)の直流電圧(Vf)とを
同一に共通化することが出来ない。又、PWMインバー
タ(5)側から自己のコンデンサ部(Cf)を充電して直
流電圧(Vf)の補充を行なうことが困難である。そこ
で、専用の補機電源(12)から直流電圧を補充して一定
に維持すると共に、PWMインバータ(5)の内部損失
電力の補充を行なう。
【0005】制御指令部は負荷電流(IL)及び母線電圧
(VL)(無効電力補償装置と系統母線との接続点の電
圧)を演算して負荷(1)の無効電力(QL)を算出す
る。そして、補償用無効電流指令値(Qs)を算出して出
力指令用点弧パルス(P)を決定し、それをインバータ
(4)に連続的に送出して補償用無効電力(Q)を連続
的に出力制御する。
【0006】上記構成によれば、変流器(CT)等で負荷
電流(IL)を検出し、負荷変動による無効電力変動を検
知すると、矩形波及びPWM各インバータ(4)(5)
のコンデンサ部(Cb)(Cf)で補償用無効電力(Q)を
発生するための矩形波電圧を出力して変圧器(T)を介
して系統母線(2)に供給し、補償用無効電力(Q)に
よって負荷変動による無効電力(QL)を打ち消す。上記
無効電力(Q)は、Q={Vs・(Vp+Vq)/Xs}(Xs:系統連系イ
ンピーダンス)で決まり、PWMインバータ(5)によ
る電圧成分(Vq)を可変制御(振幅制御)して適宜、設
定する。
【0007】尚、第2直流給電部(11)は充電器として
ダイオードコンバータ(13)を使用しているため、PW
Mインバータ(5)の出力電圧制御により過渡的に負荷
(1)から電力が供給されて直流電圧(Vf)が過電圧と
なり、インバータ停止することがある。そのため、コン
デンサ部(Cf)の容量を増やして過電圧を防止してい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、PWMインバータ(5)の第2直流給電部(11)の
充電器としてダイオードコンバータ(13)を使用してい
るため、PWMインバータ出力電圧制御時に負荷(1)
からの過渡的電力供給による直流側過電圧を抑制する必
要があり、その結果、コンデンサ部(Cf)の容量が大き
くなってコストが増大する点である。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、直交変換用第
1インバータ部及び上記第1インバータ部に直流給電す
る第1直流給電部を有する大容量低速応答の矩形波イン
バータと、直交変換用第2インバータ部及び上記第2イ
ンバータ部に直流給電する第2直流給電部を有し、且
つ、上記矩形波インバータに直列接続した小容量高速応
答の高周波PWMインバータとを具備し、上記矩形波及
びPWMインバータ各出力電圧の加算値を系統連系イン
ピーダンスを介して系統電圧と同位相で振幅制御するこ
とにより補償用無効電力を発生する自励式無効電力補償
装置において、上記第2直流給電部は、入力側を交流電
源に接続して交直変換出力すると共に、出力側の直流電
圧が所定レベル以上になった場合、電源側に電力を回生
制御する自励式PWMコンバータと、上記PWMコンバ
ータにより充電されて第2インバータ部に直流給電する
コンデンサ部とを具備したことを特徴とする。
【0010】
【作用】上記技術的手段によれば、PWMインバータ用
第2直流給電部を、交流電源に接続したPWMコンバー
タと、PWMコンバータ出力に接続した直流充電用コン
デンサ部とで構成し、PWMインバータの出力電圧制御
により過渡的に負荷から電力供給されて直流電圧が所定
レベル以上になると、PWMコンバータのAVR制御に
より電力を電源側に回生制御して直流側の過電圧を抑制
する。
【0011】
【実施例】本発明に係る自励式無効電力補償装置の実施
例を図1を参照して以下に説明する。図1は本発明に係
る自励式無効電力補償装置のPWMインバータ(5)の
第2直流給電部(14)を示し、その直流出力に図2
(b)に示す第2インバータ部(10)を接続する。図2
(b)に示す部分と同一部分には同一参照符号を付して
その説明を省略する。本発明装置の従来と相違する点
は、PWMインバータ用第2直流給電部(14)の充電器
として従来のダイオードコンバータ(13)に代替して自
励式PWMコンバータ(15)を設けたことである。上記
PWMコンバータ(15)はGTOとダイオードをフルブ
リッジ構成した三相フルブリッジコンバータで、直流回
路電圧のAVR制御(自動定電圧制御)を基本とし、交
流電源側の力率が1.0となるように力率調整する機能を
有する。そして、直流電圧(Vf)が所定レベル以上、例
えば電源電圧以上の過電圧になると、PWMコンバータ
(15)のAVR制御により電力を補機電源(12)側に回
生制御する。
【0012】上記構成に基づき本発明の動作を次に説明
する。まず従来同様、負荷変動による無効電力変動を検
知すると、矩形波及びPWM各インバータ(4)(5)
のコンデンサ部(Cb)(Cf)から補償用無効電力(Q)
を発生するための矩形波電圧を出力して系統母線(2)
に供給し、補償用無効電力(Q)で負荷変動による無効
電力を打ち消す。
【0013】その際、まず矩形波及びPWMインバータ
(4)(5)側の補機電源(8)(12)からそれぞれダ
イオードコンバータ(9)及びPWMコンバータ(15)
のダイオードを経てコンデンサ部(Cb)(Cf)へ電流供
給して初期直流充電する。この時、特にPWMインバー
タ(5)側でコンデンサ部(Cf)を初期充電する際、P
WMコンバータ(15)のAVR制御の電圧指令をソフト
スタートすることにより充電電圧を低電圧から徐々に上
昇させてコンデンサ部(Cf)に流れる突入電流を抑制出
来る。
【0014】そして、矩形波インバータ(4)の補機電
源(8)を切り離した後、PWMインバータ(5)の出
力電圧制御により過渡的に負荷(1)から電力が供給さ
れ、PWMインバータ(5)の直流電圧(Vf)が過渡的
に上昇して所定レベル(例えば、電源電圧)以上の過電
圧になると、AVR制御によりPWMコンバータ(15)
のGTOを順次、ONして電力を直流側から電源(12)
側に回生制御し、PWMインバータ(5)の直流側過電
圧を抑制する。そして、電源(12)側で電力を消費する
ものがあれば、それにより回生電力を消費して直流電圧
(Vf)が漸減する。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、矩形波インバータとP
WMインバータとを具備した自励式無効電力補償装置に
おいて、PWMインバータ用第2直流給電部を自励式P
WMコンバータと直流充電用コンデンサ部とで構成し、
PWMインバータの出力電圧制御により過渡的に負荷か
ら電力が供給されて第2直流給電部の直流電圧が所定レ
ベル以上の過電圧になると、PWMコンバータのAVR
制御により電源側へ電力を回生制御したから、直流側過
電圧を抑制してPWMインバータのコンデンサ部の容量
を低減出来る。又、PWMインバータのコンデンサ部初
期充電時は、PWMコンバータのAVR制御の電圧指令
をソフトスタートすることにより突入電流を抑制出来、
突入電流抑制用抵抗が不要になって部品点数及びコスト
を低減出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る自励式無効電力補償装置の実施例
を示すPWMインバータの第2直流給電部の回路図であ
る。
【図2】(a)は自励式無効電力補償装置の一般的系統
の等価回路図である。(b)は矩形波インバータとPW
Mインバータの一例を示す回路図である。
【符号の説明】 12 交流電源 14 PWMインバータ用第2直流給電部 15 PWMコンバータ Cf 第2直流給電部のコンデンサ部 Vf 直流電圧

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直交変換用第1インバータ部及び上記第
    1インバータ部に直流給電する第1直流給電部を有する
    大容量低速応答の矩形波インバータと、直交変換用第2
    インバータ部及び上記第2インバータ部に直流給電する
    第2直流給電部を有し、且つ、上記矩形波インバータに
    直列接続した小容量高速応答の高周波PWMインバータ
    とを具備し、上記矩形波及びPWMインバータ各出力電
    圧の加算値を系統連系インピーダンスを介して系統電圧
    と同位相で振幅制御することにより補償用無効電力を発
    生する自励式無効電力補償装置において、 上記PWMインバータ用第2直流給電部は、入力側を交
    流電源に接続して交直変換出力すると共に、出力側の直
    流電圧が所定レベル以上になった場合、電源側に電力を
    回生制御する自励式PWMコンバータと、上記PWMコ
    ンバータにより充電されて第2インバータ部に直流給電
    するコンデンサ部とを具備したことを特徴とする自励式
    無効電力補償装置。
JP7150114A 1995-06-16 1995-06-16 自励式無効電力補償装置 Withdrawn JPH099509A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6573690B2 (en) 2001-03-19 2003-06-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Feedback controlled power compensation apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20020903