專利名稱：無功功率補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于抑制電力系統(tǒng)電壓波動的無功功率補(bǔ)償裝置的控制裝置。
現(xiàn)有的無功功率補(bǔ)償裝置，為了使控制系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)穩(wěn)定而且迅速，根據(jù)電源阻抗Z的數(shù)值預(yù)先最佳地確定出由(Kp(1+Tp·S)/TpS)實現(xiàn)PI控制電路的無功功率決定電路的增益Kp。然而，電源阻抗Z的數(shù)值不是固定不變的，而是根據(jù)電力系統(tǒng)的工作狀況發(fā)生很大的變化。例如，因晝夜間的差異，因季節(jié)而出現(xiàn)的差異，因發(fā)電站的增設(shè)而產(chǎn)生的變化等等，使電源阻抗Z的數(shù)值發(fā)生變化。為此，在增益Kp不變的情況下，如果電源阻抗Z的數(shù)值變小則控制電路的增益下降使瞬態(tài)響應(yīng)變得遲緩，反之，如果電源阻抗Z變大則控制電路的增益變大就會產(chǎn)生使響應(yīng)變得不穩(wěn)定的振蕩問題。
本發(fā)明的目的是解決隨著電源阻抗的變化而產(chǎn)生的上述問題，提供一種無功功率補(bǔ)償裝置，通過推定電源阻抗并且以合適的值自動地調(diào)整無功功率決定電路的增益或傳遞函數(shù)，盡管電源阻抗發(fā)生變化，也經(jīng)?？梢缘玫阶罴训捻憫?yīng)特性。
本發(fā)明具有下列調(diào)整方法，接收與無功功率補(bǔ)償裝置同時設(shè)置在電力系統(tǒng)中的靜態(tài)電容器或電感器的接通、斷開信號，根據(jù)由該靜態(tài)電容器的接通或斷開而產(chǎn)生的系統(tǒng)電壓變化量和電流變化量算出電源阻抗的推定值，根據(jù)該推定值來調(diào)整增益或傳遞函數(shù)。
在本發(fā)明中，用通過靜態(tài)電容器的接通或斷開而產(chǎn)生的系統(tǒng)電壓變化量△V除以此時的電流變化量△I從而算出電源阻抗的推定值Z(＝△V/△I)。通過以與該推定值成反比例地調(diào)整控制裝置的增益，就可以實現(xiàn)具有快速響應(yīng)而且穩(wěn)定性高的無功功率控制裝置。
而且，本發(fā)明也可以具有這樣的增益調(diào)整方法接收與無功功率補(bǔ)償裝置同時設(shè)置在電力系統(tǒng)中的靜態(tài)電容器或電感器的接通、斷開信號，根據(jù)由該靜態(tài)電容器的接通或斷開而產(chǎn)生的系統(tǒng)電壓變化量和上述電容器的容量算出電源阻抗的推定值，根據(jù)該推定值調(diào)整控制增益。
在本發(fā)明中，用通過靜態(tài)電容器的接通或斷開而產(chǎn)生的系統(tǒng)電壓變化量△V除以電容的容量C(對應(yīng)于系統(tǒng)電流的變化量)，可以算出電源阻抗的推定值Z。通過以與該推定值成反比例地來調(diào)整控制裝置的增益，就可以實現(xiàn)具有快速響應(yīng)而且穩(wěn)定性高的無功功率補(bǔ)償裝置。
本發(fā)明的無功功率補(bǔ)償裝置，由下列部分構(gòu)成a)電力系統(tǒng);
b)由所使用的所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)和所定電壓值Verf來控制上述電力系統(tǒng)的電壓V的控制裝置;
c)電抗元件;
d)將上述電抗元件同上述電力系統(tǒng)相連接的連接裝置;
e)在上述電抗元件同上述電力系統(tǒng)相連接之前和之后，根據(jù)上述電力系統(tǒng)的電壓變化△V，檢出上述電力系統(tǒng)的阻抗Z的阻抗檢出裝置;
f)根據(jù)阻抗Z來變更上述所定的傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的傳遞函數(shù)變更裝置。
上述電抗元件包括電容器。
所述裝置還具有檢出對應(yīng)于上述電壓變化△V的上述電力系統(tǒng)的電流I的變化△I的電流變化檢出裝置，上述阻抗檢出裝置包括由上述電壓變化△V與上述電流變化△I相比△V/△I而求出上述電力系統(tǒng)阻抗Z的裝置。
上述傳遞函數(shù)變更裝置包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的增加而減小上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的比例系數(shù)Kp裝置。
上述傳遞函數(shù)變更裝置包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)Z的增加而增大上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的時間常數(shù)Tp的裝置。
所述裝置還具有對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的變化而變更上述電力系統(tǒng)電壓V對上述所定電壓值Vref的誤差量的裝置。
上述電抗元件包括電感器。
上述阻抗檢出裝置包括由上述電壓變化△V同上述電力系統(tǒng)電壓V之比△V/V和上述電感器的電感值ωL而求出上述電力系統(tǒng)阻抗Z的裝置。
上述傳遞函數(shù)變更裝置包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的增加而減小上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的比例系數(shù)Kp的裝置。
上述傳遞函數(shù)變更裝置(19)包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的增加而增大上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+TpS)/TpS)的時間常數(shù)Tp的裝置。


圖1是表示與本發(fā)明的一個實施例相對應(yīng)的無功功率補(bǔ)償裝置的構(gòu)成方框圖;
圖2是表示與本發(fā)明的另一個實施例相對應(yīng)的無功功率補(bǔ)償裝置的構(gòu)成方框圖;
圖3是表示與本發(fā)明的又一個實施例相對應(yīng)的無功功率補(bǔ)償裝置的構(gòu)成方框圖。
下面一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明的實施例。
圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的方框圖。
在該圖中，在以交流電源1和電源阻抗2等效地表示的電力系統(tǒng)中所聯(lián)接的無功功率補(bǔ)償裝置的主回路3是由晶閘管5、6的反向并聯(lián)電路同電抗器4相串聯(lián)而構(gòu)成。
而且，靜態(tài)電容器7C通過開關(guān)電路8與該電力系統(tǒng)相聯(lián)接是普通的。
一方面，控制電路9通過電壓檢出電路10檢出電力系統(tǒng)的電壓，由偏差檢出電路12檢出該檢出值V同在基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路11中所設(shè)定的電壓基準(zhǔn)值Vref之間的偏差。另一方面，由電流檢出電路13檢出來自電力系統(tǒng)的電流，由傾斜電抗電路14而使該檢出值I成為百分之幾至百分之十幾的數(shù)值并輸入偏差檢出電路12。
偏差檢出電路12把根據(jù)兩個電壓輸入信號V，Vref的差和電流輸入信號I而得到的偏差輸出提供給由放大電路和相位補(bǔ)償電路等構(gòu)成的無功功率決定電路15。無功功率決定電路15把根據(jù)電壓偏差而決定的應(yīng)當(dāng)補(bǔ)償?shù)臒o功功率信號提供給晶閘管的觸發(fā)角控制電路16，根據(jù)無功功率信號的相位而產(chǎn)生主回路3的晶閘管5、6的觸發(fā)脈沖。該觸發(fā)脈沖通過脈沖放大器17加到晶閘管5、6的控制極上。
對于這種構(gòu)成，當(dāng)電力系統(tǒng)的電壓降低時，電壓檢出電路10檢出系統(tǒng)電壓V，該電壓V和基準(zhǔn)值Vref間的偏差由偏差檢出電路12檢出。就有該偏差由輸出電流檢出器13的輸出I所修正的情況。偏差檢出電路12的輸出信號成為由無功功率決定電路15放大的無功功率信號，由根據(jù)該信號的相位，觸發(fā)角控制電路16輸出觸發(fā)脈沖。該觸發(fā)脈沖輸出由脈沖放大器17放大并觸發(fā)晶閘管5、6。其結(jié)果，流經(jīng)電抗器4的滯后電流減小，系統(tǒng)電壓的降低被抑制。
反之，在系統(tǒng)電壓上升的情況下，控制晶閘管5、6的觸發(fā)脈沖的相位和流經(jīng)電抗器4的電流被增大，象抑制系統(tǒng)電壓上升這樣的反饋控制就實施了。
在圖1中，電源阻抗推定電路18接收電容器7C的接通或斷開的切換信號，由系統(tǒng)電壓V的變化量△V和電流I的變化量△I算出電源阻抗Z是通過Z＝△V/△I……(1)的運(yùn)算來推定的。增益調(diào)整電路19以與該阻抗推定值成反比例地來調(diào)整無功功率決定電路15的增益Kp。
其結(jié)果，在電源阻抗推定值Z變小的情況下，因控制電路9的瞬態(tài)響應(yīng)變慢而應(yīng)使無功功率決定電路15的增益Kp升高，反之，在電源阻抗推定值Z變大的情況下，因控制電路9的瞬態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生變快的振蕩而應(yīng)降低無功功率決定電路15的增益，由此系統(tǒng)變得穩(wěn)定。
圖2所示的是本發(fā)明的另一個實施例的方框圖。在該圖中，電源阻抗推定電路18接收電容7C的接通或斷開的切換信號，根據(jù)Z＝△V/ωCV……(2)的運(yùn)算由系統(tǒng)電壓V的變化量△V和靜態(tài)電容器的容量C推定出電源阻抗Z。增益調(diào)整電路19以與該阻抗的推定值成反比例地來調(diào)整無功功率決定電路15的增益Kp。
其結(jié)果，在電源阻抗推定值Z變小的情況下，因控制電路9的瞬態(tài)響應(yīng)變慢而應(yīng)提高無功功率決定電路15的增益Kp，反之，在電源阻抗推定值Z變大的情況下，因控制電路9的瞬態(tài)響應(yīng)產(chǎn)生變快的振蕩而應(yīng)降低無功功率決定電路15的增益，而使系統(tǒng)變得穩(wěn)定。
對于圖1或圖2，以將電容器7C同晶閘管開關(guān)接通、斷開方式的無功功率補(bǔ)償裝置(Thyristor Switched Capacitor，以下簡稱TSC)來替換由TSC接通或斷開時的系統(tǒng)電壓和TSC的電容器容量而求得阻抗并進(jìn)行與上述實施例相同的增益調(diào)整是可能的。
圖3所示的是本發(fā)明的又一個實施例的方框圖。在該圖中，電源阻抗推定電路18接收電感器7L的接通或斷開的切換信號，根據(jù)Z＝△V·ωL/V……(3)的運(yùn)算由系統(tǒng)電壓V的變化量△V和電感器7L的電感L推定出電源阻抗Z。增益調(diào)整電路19以與該阻抗推定值Z成反比例地來調(diào)整無功功率決定電路15的增益Kp。
其結(jié)果，在電源阻抗推定值Z變小的情況下，因控制電路9的瞬態(tài)響應(yīng)變慢而應(yīng)提高無功功率決定電路15的增益Kp，反之，在電源阻抗推定值Z變大的情況下，因控制電路9的瞬態(tài)響應(yīng)發(fā)生變快的振蕩而應(yīng)降低無功功率決定電路15的增益，使系統(tǒng)變得穩(wěn)定。
而且，圖1至圖3所示的電源阻抗推定電路18可以由以第(1)、(2)或(3)式作為軟件而進(jìn)行運(yùn)算的微型計算機(jī)構(gòu)成。
另外在圖1至圖3的各個實施例中，根據(jù)由推定電路18求得的電源阻抗，可以變更無功功率決定電路15的傳遞函數(shù)中的比例系數(shù)(增益)Kp(Z增加而Kp減小)。在這種替代中，也可以進(jìn)行下列變更。即1)電路15的傳遞函數(shù)中的時間常數(shù)Tp根據(jù)Z的變化而變化(Z增加而Tp增加)。
2)傾斜電抗電路14的電抗XSL根據(jù)Z的變化而變化(Z增加而XSL增加并減小電流檢出值I)。
3)將上述1)和/或2)同圖1等組合，根據(jù)由電路18而求出Kp，Tp和XSL中的兩個以上參量的電源阻抗而變化。
上述1)、2)、3)的各種控制不但可以通過用CPU的軟件控制來實現(xiàn)，也可以使用專用的硬件來實現(xiàn)。
如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明，電源阻抗隨著電力系統(tǒng)的工作狀況的不同而變化，由于對控制系統(tǒng)自動調(diào)整其增益，迅速而穩(wěn)定的無功功率控制成為可能，可以得到可靠性高的無功功率補(bǔ)償裝置。
權(quán)利要求
1.無功功率補(bǔ)償裝置，由下列部分構(gòu)成a)電力系統(tǒng)(1)；b)由所使用的所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)和所定電壓值Vref來控制上述電力系統(tǒng)(1)的電壓V的控制裝置(10-17)；c)電抗元件(7C，7L)；d)將上述電抗元件(7C，7L)同上述電力系統(tǒng)(1)相連接的連接裝置(8)；e)在上述電抗元件(7C，7L)同上述電力系統(tǒng)(1)相連接之前和之后，根據(jù)上述電力系統(tǒng)(1)的電壓變化△V，檢出上述電力系統(tǒng)(1)的阻抗Z的阻抗檢出裝置(18)；f)根據(jù)阻抗Z來變更上述所定的傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的傳遞函數(shù)變更裝置(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，上述電抗元件(7C，7L)包括電容器(7C)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述裝置，具有檢出對應(yīng)于上述電壓變化△V的上述電力系統(tǒng)(1)的電流I的變化△I的電流變化檢出裝置(13)，上述阻抗檢出裝置(18)包括由上述電壓變化△V與上述電流變化△I相比△V/△I而求出上述電力系統(tǒng)阻抗Z的裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述裝置，上述傳遞函數(shù)變更裝置(19)包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的增加而減小上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的比例系數(shù)Kp的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述裝置，上述傳遞函數(shù)變更裝置(19)包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)Z的增加而增大上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的時間常數(shù)Tp的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述裝置，具有對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的變化而變更上述電力系統(tǒng)電壓V對上述所定電壓值Vref的誤差量的裝置(12，14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，上述電抗元件(7C，7L)包括電感器(7L)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述裝置，上述阻抗檢出裝置(18)包括由上述電壓變化△V同上述電力系統(tǒng)電壓V之比△V/V和上述電感器(7L)的電感值ωL而求出上述電力系統(tǒng)阻抗Z的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述裝置，上述傳遞函數(shù)變更裝置(19)包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的增加而減小上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的比例系數(shù)Kp的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述裝置，上述傳遞函數(shù)變更裝置(19)包括對應(yīng)于上述電力系統(tǒng)阻抗Z的增加而增大上述所定傳遞函數(shù)(Kp(1+Tp·S)/TpS)的時間常數(shù)Tp的裝置。
全文摘要
本發(fā)明是一種無功功率補(bǔ)償裝置，包括電力系統(tǒng)，由所使用的所定傳遞函數(shù)和所定電壓值來控制該電力系統(tǒng)電壓的裝置；電抗元件將該電抗元件同電力系統(tǒng)相連接的連接裝置；根據(jù)將電抗元件同電力系統(tǒng)相聯(lián)接之前和之后的電力系統(tǒng)電壓變化來檢出電力系統(tǒng)阻抗的阻抗檢出裝置；和根據(jù)電力系統(tǒng)的阻抗來變更上述所定傳遞函數(shù)的傳遞函數(shù)變更裝置。
文檔編號H02J3/18GK1053973SQ91100148
公開日1991年8月21日 申請日期1991年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月16日
發(fā)明者佐藤直子 申請人:東芝株式會社