專利名稱:無功電力補償裝置的制作方法
本發(fā)明是關于以抑制工廠電源等由于進相無功電力及遲相無功電力變動而引起的電力系統(tǒng)的電壓變動為目的而被使用的無功電力補償裝置。
在母線上，接上例如電弧爐那樣的變動負荷時，在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生大的無功電力變動，由于這個變動而使電力系統(tǒng)電壓上升或下降。為了抑制這個變動，無功電力補償電路、進相電容器與遮斷器的串聯(lián)電路、與變動負荷并聯(lián)被接于母線。無功電力補償電路是將例如與高阻抗變壓器互相反并聯(lián)接續(xù)的2個閘流晶體管串聯(lián)而成。于是，對于變動負荷的遲相無功變動，通過無功電力補償電路的閘流晶體管的通電控制，以謀求無功電力的補償及系統(tǒng)電壓的安定化。無功電力補償裝置主要由上述的無功電力補償電路與進相電容器構(gòu)成。
可是，通過反并聯(lián)閘流晶體管對上述的高阻抗變壓器進行通電控制的無功電力補償電路的直接控制對象，即變動負荷的變動是遲相無功電力(記作
Q)變動。因此，無功電力補償裝置通常只控制
Q，對于接通進相電容器(以下記作SC)時的進相無功電力(記作
Q)變動，以特異的運轉(zhuǎn)控制，控制在接通SC時發(fā)生的電力系統(tǒng)電壓變動。
圖4所示的是在接通SC時，能抑制因接通SC而引起的電壓變動的原來的無功電力補償裝置。
20，21，22，23是遮斷器。在母線1上連接遮斷器20，遮斷器20分別與遮斷器21、22、23串聯(lián)。在遮斷器21還接上，由電抗器24及與電抗器24串聯(lián)的閘流晶體管25所構(gòu)成的無功電力補償電路，在遮斷器22，則串聯(lián)上第3諧波SC26，再于遮斷器23串聯(lián)上并聯(lián)連接的第5諧波及第7諧波SC27、28。
在上述的電路中，當接通SC時，首先，遮斷器20被手動接通。以后則自動被接通。
自遮斷器20接通后，經(jīng)過數(shù)秒，遮斷器22自動接通，從而使SC26被接通。這個SC26接通后數(shù)秒，遮斷器21被接通，對閘流晶體管進行相位控制，使它成為數(shù)10%的遲相電力，以抑制由于上述SC26的進相電力而引起的母線電壓的上升。再經(jīng)過數(shù)秒后，通過遮斷器23而使SC27、28接通，對其后的閘流晶體管進行相位控制，使它成為100%的遲相電力，以抑制母線電壓的上升，從而抑制運轉(zhuǎn)開始時的電壓變動。
但是，如上所述，各遮斷器22、21、23必須進行以秒單位順次接通這樣復雜的運轉(zhuǎn)控制，而且，根據(jù)上述方式，對于SC26的遮斷器22、以及對于SC27、28的遮斷器23的接通時的電壓變動是不能抑制的。
如上所述，對于工廠電源接通進相電容器時，以原來的裝置就會在接通時發(fā)生電壓變動，使電力系統(tǒng)電壓變得不安定。
本發(fā)明的目的是為了更有效地抑制電壓變動，即抑制由于工廠電源等的進相電無功變動及遲相無功電力變動而引起的電壓變動。
本發(fā)明的構(gòu)成，在預先檢出了無功電力之量后，將與進相無功電力變動的量相當?shù)倪t相無功電力的量作為個別的設定值，將已發(fā)生了的無功變動的量與這個別的設定值相加，對于進相無功電力變動也進行電壓變動抑制。更詳細地說，該構(gòu)成具有抑制由互相反并聯(lián)被接續(xù)的2個閘流晶體管與電抗器或變壓器組成的遲相無功電力的量的無功補償電路、以及控制進相電容器和上述閘流晶體管的相位的控制手段，在將由被連續(xù)于母線的變動電荷所發(fā)生的無功電力補償?shù)臒o功電力補償裝置中，設有從由進相電容器電流及上述無功電力補償電路的電流而組成的母線電流中減去無功電力補償電路的電流的電流信號、及從母線電壓信號檢出無功電力的無功電力檢出手段，將相當于上述進相電容器的進相電力的遲相無功電力信號的基準值輸出的基準值設定手段，將來自上述無功電力檢出手段的輸出信號與來自上述基準值設定手段的輸出信號相加，而其輸出端則電氣連接于上述控制手段的加法手段。
根據(jù)本發(fā)明，在這種裝置開始運轉(zhuǎn)時，不需要進行復雜的運轉(zhuǎn)控制，只需在接通無功電力補償電路后，將SC接通，就能抑制在接通時的電壓變動，并能在以后抑制對應于規(guī)定的變動負荷的電壓變動。
圖1A表示本發(fā)明的實施例的方塊圖。
圖1B表示實施例的無功電力檢出手段的方塊圖。
圖2表示圖1的實施例中各部的信號波形。
圖3表示本發(fā)明裝置的運轉(zhuǎn)例。
圖4表示原來的進相電容器接通操作的一例。
以下根據(jù)附圖所示的實施例，對本發(fā)明加以說明。
圖1是本發(fā)明的實施例的方塊圖。在圖1A、B中，1是無限大母線，2是電源阻抗，3是母線，8是被分支到電力系統(tǒng)而成為補償對象的變動負荷。
以下說明無功電力補償裝置100的構(gòu)成。
50是無功電力補償電路，由高阻抗變壓器4，及串聯(lián)于高阻抗變壓器4而互相反并聯(lián)的2個閘流晶體管5所構(gòu)成，并與上述變動負荷8并聯(lián)地連接。15是遮斷器，控制串聯(lián)的SC16的通電。遮斷器15和SC16的串聯(lián)電路，也對于變動負荷8而被并聯(lián)連接。9是無功電力檢出手段(以下稱做Q檢出器)，由使它延遲π/2相位的相位延遲電路91與獲取2個輸入信號的積的乘法手段92構(gòu)成。12是基準值設定手段，以運算增幅器與定壓二極管等構(gòu)成的基準電壓發(fā)生電路是合適的。13是加法手段，用以取得來自Q檢出器的輸出信號與基準值設定手段的和，并將其結(jié)果的輸出信號向控制手段10輸出。控制手段10是使輸出脈沖對應于輸入而變化的脈沖發(fā)生器，脈沖發(fā)生器10的輸出側(cè)分別接于閘流晶體管5的點弧極。無功電力補償裝置100就是如上所述而構(gòu)成的。再者，也可以用電抗器42a來代替高阻抗變壓器4。
7是被連接于無限大母線1的第1變流器(以下稱做No1 CT)，14是被連接于高阻抗變壓器4的一次線圈方面的第2變流器(以下稱做No2 CT)。11是與上述No1 CT7及No2 CT14的次級線圈方面相連的加法變流器(以下稱作加法CT)。還有，6是與母線3連結(jié)的變壓器(以下稱作PT)。上述CT11的次級線圈側(cè)及PT6的次級線圈側(cè)被連接到Q檢出器9。
其次，就這個實施例的工作，參照圖2～3來加以說明。
在說明其動作之前，先說明有關被輸入于無功電力補償裝置100的輸入信號。
加法CT11將從由分支于系統(tǒng)的變動負荷8的負荷電流IL1、進相電容器電流IC1及上述的無功電力補償電路50的電流ITQC組成的母線電流IT1中1減去無功電力補償電路50的電流ITQC的電流信號，即輸出信號IQ輸出。母線電流IT1及無功電力補償電路50的電流ITQC分別被No1CT7和No2 CT14所檢出。即，加法CT11的輸出是No1 CT7的電流信號IT1與No2 CT14的電流信號ITQC的向量和，也就是變動負荷8的負荷電流IL1、進相電容器16的通電電流IC1及無功電力補償電路50的通電電流ITQC的向量和。
還有，被輸入于Q檢出器9的母線電壓信號VL被PT6所檢出。
上述的輸出信號IQ與母線電壓信號VL被輸出于Q檢出器9，母線電壓信號VL通過相位延遲電路91，其相位被延遲π/2之后，被輸入于乘法手段92，與輸出信號IQ相乘而成為輸出信號Q1～2。即，如果將輸入乘法手段92的輸入信號記做
Q及
Q，則輸出信號Q1～2可被表示為Q1～2＝
Q×
Q例如，當滯后無功電流iLSin(wt-θ)流于變動負荷8時，Q檢出器9的乘法手段92就進行以下的運算。這里，電壓將π/2遲相電壓輸入，又，
L、iL表示實效值，Cosθ是功率因數(shù)。
QL＝
Lsin(ωt-π/2)·2]]>iLsin(ωt-θ)＝
L·iL｛sinθ-sin(2ωt-θ)｝…(1-1)在后段，如使用除去wt的有源濾波器等，(1-1)式變?yōu)镼L＝
·iLsinθ…(1-2)這里，當功率因數(shù)(Pf)＝0時，(1-2)式變?yōu)镼L＝
L·iL這個輸出信號Q1～2，在加法手段13與來自基準值設定手段的輸出信號的基準值VS1相加?；鶞手礦S1被設定為使得相當于SC16的進相無功電力變動的量的遲相無功電力通電于無功電力補償電路50。因此，脈沖發(fā)生器10在輸入信號例如是0V～10V時，向閘流晶體管5的點弧角延遲的方向發(fā)生閘流晶體管門脈沖。即，閘流晶體管5通過脈沖發(fā)生器10的輸入信號的增大而被控制為向截斷方向。
圖2表示圖1A、B各部的信號波形。(a)表示母線電壓信號VL，(b)表示對于母線電壓信號VL，滯后90°的電壓信號VQ，(c)表示SC16的電流信號IC1與變動負荷8的電流信號IL1。再者，除了SC16之外，也有并設置有濾波器的。
當接通高阻抗變壓器4及閘流晶體管5的無功電力補償電路50時，脈沖發(fā)生器10根據(jù)基準值VS1而被控制，而閘流晶體管5的電流則被閘流晶體管門脈沖所控制。即，由于將基準值VS1設定為這樣，使得上述無功電力補償電路50的無功電力變動(+Q1)等于根據(jù)SC16的接通而引起的無功電力變動量(-Q2)，所以閘流晶體管成為截斷，無功電力補償電路50中沒有電流。
當SC16接通時，加法CT11的輸出信號IQ變?yōu)?br> Q＝
T1-
TQC＝
C1Q檢出器9的輸出信號Q1～2，如圖2(d)所示，變?yōu)?Q2，這個信號-Q2與基準值VS1在加法手段被相加。其結(jié)果，使脈沖發(fā)生器10的輸入為零，因此，對于閘流晶體管5的點弧角前進，在無功電力補償電路50中流有最大電流。
其次，當變動負荷8接通時，加法CT11的輸出信號IQ變?yōu)?br> Q＝
L1-
C1，因此，Q檢出器9的輸出Q1～2成為Q1～2＝
Q×(
L1-
C)＝
Q·
L1-
Q·
C1通過加法手段13而與基準值VS1(＝
Q2＝
Q·
C1)相加。于是，脈沖發(fā)生器10的輸入Vin成為Vin＝Q1～2+VS1＝
Q·
L1對應于這個電壓Vin，脈沖發(fā)生器10輸出閘流晶體管門脈沖，以控制閘流晶體管5。
圖3表示本發(fā)明裝置的運轉(zhuǎn)例。(a)表示無功電力補償電路(50)的接通及其后的控制無功電力的推移，(b)表示根據(jù)進相電容器16的進相無功電力，(c)表示接通變動負荷8后的負荷變動的推移，(d)表示電力系統(tǒng)電壓
L的推移。
如前所述，首先接通無功電力補償電路50，然后接通進相電容器16，最后接通變動負荷8。如圖3(a)所示，即使接通無功電力補償電路50，由于相當于進相電容器16的進相無功電力變動量的遲相無功電力變動量的信號VS1，通過基準值設定手段12而被設定，所以無功電力補償電回50也不作動。但是，由于進相電容器16的接通，通過將上述信號VS1打消的Q檢出器9的輸出信號Q1～2，推動閘流晶體管5的點弧角的信號被輸出于脈沖發(fā)生器10，在閘流晶體管5流有大的遲相電流，系統(tǒng)電壓如圖3(d)所示，沒有變動。
最后，雖然接通變動負荷8，對應于這個變動負荷的無功變動負荷電力的增加，無功電力補償電路50的通電被控制于減少的方向。
在裝置停止時，只要進行以上說明操作的逆操作就行了，因為在進相電容器16被遮斷的同時，閘流晶體管5的通電也停止了，所以就能夠防止電力系統(tǒng)電壓的急劇變化。
權利要求
1.一種無功電力補償裝置，備有由2個互相反并聯(lián)被連接的閘流晶體管與電抗器或變壓器所構(gòu)成，用以控制遲相無功電力的量的無功電力補償電路、進相電容器及控制上述閘流晶體管的相位的控制手段，該裝置用以補償從連接于母線的變動負荷發(fā)生的無功電力，其特征是，該裝置設有將無功電力補償電路的電流從由變動負荷的負荷電流、進相電容器電流，以及上述無功電力補償電路的電流所組成的母線電流中減去無功電力補償電路的電流而得的電流信號及母線電壓信號中檢出無功電力的無功電力檢出手段；將相當于上述進相電容器的進相無功電力的遲相無功電力信號的基準值輸出的基準值設定手段；及將上述無功電力檢出手段的輸出信號與上述基準值設定手段的輸出信號相加，其輸出端與上述控制手段電氣連接的加法手段。
2.權利要求
1所述的無功電力補償裝置，其特征是，所說無功電力檢出手段是由將母線電壓信號延遲π/2相位的相位延遲電路，以及將相位延遲電路的輸出信號與從母線電流減去無功電力補償電路的電流所得的電路信號相乘的乘法電路所構(gòu)成。
專利摘要
一種無功電力補償裝置，將從由分支于電力系統(tǒng)的無功補償對象負荷電流，進相電容器電流及無功電力補償電路的電流組成的母線電流中減去無功電力補償電路的電流的電流信號以及母線電壓信號的兩者輸入于Q檢出器，將運算后而求得的Q檢出器輸出信號與相當于上述進相電容器的無功電力的遲相無功電力信號為基準值用加法手段相加，根據(jù)加法的結(jié)果，控制脈沖發(fā)生器及無功電力補償電路的通電電流，從而不但對于遲相無功電力變動，而且對于進相無功電力變動也能進行連續(xù)的控制。
文檔編號G05F1/70GK86101718SQ86101718
公開日1986年9月10日 申請日期1986年3月12日
發(fā)明者山村英機 申請人:日新電機株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan