专利名称:无功电力补偿装置的制作方法
本发明是关于以抑制工厂电源等由于进相无功电力及迟相无功电力变动而引起的电力系统的电压变动为目的而被使用的无功电力补偿装置。
在母线上，接上例如电弧炉那样的变动负荷时，在运转中产生大的无功电力变动，由于这个变动而使电力系统电压上升或下降。为了抑制这个变动，无功电力补偿电路、进相电容器与遮断器的串联电路、与变动负荷并联被接于母线。无功电力补偿电路是将例如与高阻抗变压器互相反并联接续的2个闸流晶体管串联而成。于是，对于变动负荷的迟相无功变动，通过无功电力补偿电路的闸流晶体管的通电控制，以谋求无功电力的补偿及系统电压的安定化。无功电力补偿装置主要由上述的无功电力补偿电路与进相电容器构成。
可是，通过反并联闸流晶体管对上述的高阻抗变压器进行通电控制的无功电力补偿电路的直接控制对象，即变动负荷的变动是迟相无功电力(记作
Q)变动。因此，无功电力补偿装置通常只控制
Q，对于接通进相电容器(以下记作SC)时的进相无功电力(记作
Q)变动，以特异的运转控制，控制在接通SC时发生的电力系统电压变动。
图4所示的是在接通SC时，能抑制因接通SC而引起的电压变动的原来的无功电力补偿装置。
20，21，22，23是遮断器。在母线1上连接遮断器20，遮断器20分别与遮断器21、22、23串联。在遮断器21还接上，由电抗器24及与电抗器24串联的闸流晶体管25所构成的无功电力补偿电路，在遮断器22，则串联上第3谐波SC26，再于遮断器23串联上并联连接的第5谐波及第7谐波SC27、28。
在上述的电路中，当接通SC时，首先，遮断器20被手动接通。以后则自动被接通。
自遮断器20接通后，经过数秒，遮断器22自动接通，从而使SC26被接通。这个SC26接通后数秒，遮断器21被接通，对闸流晶体管进行相位控制，使它成为数10%的迟相电力，以抑制由于上述SC26的进相电力而引起的母线电压的上升。再经过数秒后，通过遮断器23而使SC27、28接通，对其后的闸流晶体管进行相位控制，使它成为100%的迟相电力，以抑制母线电压的上升，从而抑制运转开始时的电压变动。
但是，如上所述，各遮断器22、21、23必须进行以秒单位顺次接通这样复杂的运转控制，而且，根据上述方式，对于SC26的遮断器22、以及对于SC27、28的遮断器23的接通时的电压变动是不能抑制的。
如上所述，对于工厂电源接通进相电容器时，以原来的装置就会在接通时发生电压变动，使电力系统电压变得不安定。
本发明的目的是为了更有效地抑制电压变动，即抑制由于工厂电源等的进相电无功变动及迟相无功电力变动而引起的电压变动。
本发明的构成，在预先检出了无功电力之量后，将与进相无功电力变动的量相当的迟相无功电力的量作为个别的设定值，将已发生了的无功变动的量与这个别的设定值相加，对于进相无功电力变动也进行电压变动抑制。更详细地说，该构成具有抑制由互相反并联被接续的2个闸流晶体管与电抗器或变压器组成的迟相无功电力的量的无功补偿电路、以及控制进相电容器和上述闸流晶体管的相位的控制手段，在将由被连续于母线的变动电荷所发生的无功电力补偿的无功电力补偿装置中，设有从由进相电容器电流及上述无功电力补偿电路的电流而组成的母线电流中减去无功电力补偿电路的电流的电流信号、及从母线电压信号检出无功电力的无功电力检出手段，将相当于上述进相电容器的进相电力的迟相无功电力信号的基准值输出的基准值设定手段，将来自上述无功电力检出手段的输出信号与来自上述基准值设定手段的输出信号相加，而其输出端则电气连接于上述控制手段的加法手段。
根据本发明，在这种装置开始运转时，不需要进行复杂的运转控制，只需在接通无功电力补偿电路后，将SC接通，就能抑制在接通时的电压变动，并能在以后抑制对应于规定的变动负荷的电压变动。
图1A表示本发明的实施例的方块图。
图1B表示实施例的无功电力检出手段的方块图。
图2表示图1的实施例中各部的信号波形。
图3表示本发明装置的运转例。
图4表示原来的进相电容器接通操作的一例。
以下根据附图所示的实施例，对本发明加以说明。
图1是本发明的实施例的方块图。在图1A、B中，1是无限大母线，2是电源阻抗，3是母线，8是被分支到电力系统而成为补偿对象的变动负荷。
以下说明无功电力补偿装置100的构成。
50是无功电力补偿电路，由高阻抗变压器4，及串联于高阻抗变压器4而互相反并联的2个闸流晶体管5所构成，并与上述变动负荷8并联地连接。15是遮断器，控制串联的SC16的通电。遮断器15和SC16的串联电路，也对于变动负荷8而被并联连接。9是无功电力检出手段(以下称做Q检出器)，由使它延迟π/2相位的相位延迟电路91与获取2个输入信号的积的乘法手段92构成。12是基准值设定手段，以运算增幅器与定压二极管等构成的基准电压发生电路是合适的。13是加法手段，用以取得来自Q检出器的输出信号与基准值设定手段的和，并将其结果的输出信号向控制手段10输出。控制手段10是使输出脉冲对应于输入而变化的脉冲发生器，脉冲发生器10的输出侧分别接于闸流晶体管5的点弧极。无功电力补偿装置100就是如上所述而构成的。再者，也可以用电抗器42a来代替高阻抗变压器4。
7是被连接于无限大母线1的第1变流器(以下称做No1 CT)，14是被连接于高阻抗变压器4的一次线圈方面的第2变流器(以下称做No2 CT)。11是与上述No1 CT7及No2 CT14的次级线圈方面相连的加法变流器(以下称作加法CT)。还有，6是与母线3连结的变压器(以下称作PT)。上述CT11的次级线圈侧及PT6的次级线圈侧被连接到Q检出器9。
其次，就这个实施例的工作，参照图2～3来加以说明。
在说明其动作之前，先说明有关被输入于无功电力补偿装置100的输入信号。
加法CT11将从由分支于系统的变动负荷8的负荷电流IL1、进相电容器电流IC1及上述的无功电力补偿电路50的电流ITQC组成的母线电流IT1中1减去无功电力补偿电路50的电流ITQC的电流信号，即输出信号IQ输出。母线电流IT1及无功电力补偿电路50的电流ITQC分别被No1CT7和No2 CT14所检出。即，加法CT11的输出是No1 CT7的电流信号IT1与No2 CT14的电流信号ITQC的向量和，也就是变动负荷8的负荷电流IL1、进相电容器16的通电电流IC1及无功电力补偿电路50的通电电流ITQC的向量和。
还有，被输入于Q检出器9的母线电压信号VL被PT6所检出。
上述的输出信号IQ与母线电压信号VL被输出于Q检出器9，母线电压信号VL通过相位延迟电路91，其相位被延迟π/2之后，被输入于乘法手段92，与输出信号IQ相乘而成为输出信号Q1～2。即，如果将输入乘法手段92的输入信号记做
Q及
Q，则输出信号Q1～2可被表示为Q1～2＝
Q×
Q例如，当滞后无功电流iLSin(wt-θ)流于变动负荷8时，Q检出器9的乘法手段92就进行以下的运算。这里，电压将π/2迟相电压输入，又，
L、iL表示实效值，Cosθ是功率因数。
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的有源滤波器等，(1-1)式变为QL＝
·iLsinθ…(1-2)这里，当功率因数(Pf)＝0时，(1-2)式变为QL＝
L·iL这个输出信号Q1～2，在加法手段13与来自基准值设定手段的输出信号的基准值VS1相加。基准值VS1被设定为使得相当于SC16的进相无功电力变动的量的迟相无功电力通电于无功电力补偿电路50。因此，脉冲发生器10在输入信号例如是0V～10V时，向闸流晶体管5的点弧角延迟的方向发生闸流晶体管门脉冲。即，闸流晶体管5通过脉冲发生器10的输入信号的增大而被控制为向截断方向。
图2表示图1A、B各部的信号波形。(a)表示母线电压信号VL，(b)表示对于母线电压信号VL，滞后90°的电压信号VQ，(c)表示SC16的电流信号IC1与变动负荷8的电流信号IL1。再者，除了SC16之外，也有并设置有滤波器的。
当接通高阻抗变压器4及闸流晶体管5的无功电力补偿电路50时，脉冲发生器10根据基准值VS1而被控制，而闸流晶体管5的电流则被闸流晶体管门脉冲所控制。即，由于将基准值VS1设定为这样，使得上述无功电力补偿电路50的无功电力变动(+Q1)等于根据SC16的接通而引起的无功电力变动量(-Q2)，所以闸流晶体管成为截断，无功电力补偿电路50中没有电流。
当SC16接通时，加法CT11的输出信号IQ变为
Q＝
T1-
TQC＝
C1Q检出器9的输出信号Q1～2，如图2(d)所示，变为-Q2，这个信号-Q2与基准值VS1在加法手段被相加。其结果，使脉冲发生器10的输入为零，因此，对于闸流晶体管5的点弧角前进，在无功电力补偿电路50中流有最大电流。
其次，当变动负荷8接通时，加法CT11的输出信号IQ变为
Q＝
L1-
C1，因此，Q检出器9的输出Q1～2成为Q1～2＝
Q×(
L1-
C)＝
Q·
L1-
Q·
C1通过加法手段13而与基准值VS1(＝
Q2＝
Q·
C1)相加。于是，脉冲发生器10的输入Vin成为Vin＝Q1～2+VS1＝
Q·
L1对应于这个电压Vin，脉冲发生器10输出闸流晶体管门脉冲，以控制闸流晶体管5。
图3表示本发明装置的运转例。(a)表示无功电力补偿电路(50)的接通及其后的控制无功电力的推移，(b)表示根据进相电容器16的进相无功电力，(c)表示接通变动负荷8后的负荷变动的推移，(d)表示电力系统电压
L的推移。
如前所述，首先接通无功电力补偿电路50，然后接通进相电容器16，最后接通变动负荷8。如图3(a)所示，即使接通无功电力补偿电路50，由于相当于进相电容器16的进相无功电力变动量的迟相无功电力变动量的信号VS1，通过基准值设定手段12而被设定，所以无功电力补偿电回50也不作动。但是，由于进相电容器16的接通，通过将上述信号VS1打消的Q检出器9的输出信号Q1～2，推动闸流晶体管5的点弧角的信号被输出于脉冲发生器10，在闸流晶体管5流有大的迟相电流，系统电压如图3(d)所示，没有变动。
最后，虽然接通变动负荷8，对应于这个变动负荷的无功变动负荷电力的增加，无功电力补偿电路50的通电被控制于减少的方向。
在装置停止时，只要进行以上说明操作的逆操作就行了，因为在进相电容器16被遮断的同时，闸流晶体管5的通电也停止了，所以就能够防止电力系统电压的急剧变化。
权利要求
1.一种无功电力补偿装置，备有由2个互相反并联被连接的闸流晶体管与电抗器或变压器所构成，用以控制迟相无功电力的量的无功电力补偿电路、进相电容器及控制上述闸流晶体管的相位的控制手段，该装置用以补偿从连接于母线的变动负荷发生的无功电力，其特征是，该装置设有将无功电力补偿电路的电流从由变动负荷的负荷电流、进相电容器电流，以及上述无功电力补偿电路的电流所组成的母线电流中减去无功电力补偿电路的电流而得的电流信号及母线电压信号中检出无功电力的无功电力检出手段；将相当于上述进相电容器的进相无功电力的迟相无功电力信号的基准值输出的基准值设定手段；及将上述无功电力检出手段的输出信号与上述基准值设定手段的输出信号相加，其输出端与上述控制手段电气连接的加法手段。
2.权利要求
1所述的无功电力补偿装置，其特征是，所说无功电力检出手段是由将母线电压信号延迟π/2相位的相位延迟电路，以及将相位延迟电路的输出信号与从母线电流减去无功电力补偿电路的电流所得的电路信号相乘的乘法电路所构成。
专利摘要
一种无功电力补偿装置，将从由分支于电力系统的无功补偿对象负荷电流，进相电容器电流及无功电力补偿电路的电流组成的母线电流中减去无功电力补偿电路的电流的电流信号以及母线电压信号的两者输入于Q检出器，将运算后而求得的Q检出器输出信号与相当于上述进相电容器的无功电力的迟相无功电力信号为基准值用加法手段相加，根据加法的结果，控制脉冲发生器及无功电力补偿电路的通电电流，从而不但对于迟相无功电力变动，而且对于进相无功电力变动也能进行连续的控制。
文档编号G05F1/70GK86101718SQ86101718
公开日1986年9月10日 申请日期1986年3月12日
发明者山村英机 申请人:日新电机株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan