專利名稱:無(wú)功電力補(bǔ)償裝置的制作方法
本發(fā)明是關(guān)于以抑制工廠電源等由于進(jìn)相無(wú)功電力及遲相無(wú)功電力變動(dòng)而引起的電力系統(tǒng)的電壓變動(dòng)為目的而被使用的無(wú)功電力補(bǔ)償裝置。
在母線上，接上例如電弧爐那樣的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，在運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生大的無(wú)功電力變動(dòng)，由于這個(gè)變動(dòng)而使電力系統(tǒng)電壓上升或下降。為了抑制這個(gè)變動(dòng)，無(wú)功電力補(bǔ)償電路、進(jìn)相電容器與遮斷器的串聯(lián)電路、與變動(dòng)負(fù)荷并聯(lián)被接于母線。無(wú)功電力補(bǔ)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(gè)閘流晶體管串聯(lián)而成。于是，對(duì)于變動(dòng)負(fù)荷的遲相無(wú)功變動(dòng)，通過無(wú)功電力補(bǔ)償電路的閘流晶體管的通電控制，以謀求無(wú)功電力的補(bǔ)償及系統(tǒng)電壓的安定化。無(wú)功電力補(bǔ)償裝置主要由上述的無(wú)功電力補(bǔ)償電路與進(jìn)相電容器構(gòu)成。
可是，通過反并聯(lián)閘流晶體管對(duì)上述的高阻抗變壓器進(jìn)行通電控制的無(wú)功電力補(bǔ)償電路的直接控制對(duì)象，即變動(dòng)負(fù)荷的變動(dòng)是遲相無(wú)功電力(記作
Q)變動(dòng)。因此，無(wú)功電力補(bǔ)償裝置通常只控制
Q，對(duì)于接通進(jìn)相電容器(以下記作SC)時(shí)的進(jìn)相無(wú)功電力(記作
Q)變動(dòng)，以特異的運(yùn)轉(zhuǎn)控制，控制在接通SC時(shí)發(fā)生的電力系統(tǒng)電壓變動(dòng)。
圖4所示的是在接通SC時(shí)，能抑制因接通SC而引起的電壓變動(dòng)的原來(lái)的無(wú)功電力補(bǔ)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(wú)功電力補(bǔ)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(dāng)接通SC時(shí)，首先，遮斷器20被手動(dòng)接通。以后則自動(dòng)被接通。
自遮斷器20接通后，經(jīng)過數(shù)秒，遮斷器22自動(dòng)接通，從而使SC26被接通。這個(gè)SC26接通后數(shù)秒，遮斷器21被接通，對(duì)閘流晶體管進(jìn)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(jìn)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(duì)其后的閘流晶體管進(jìn)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(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)的電壓變動(dòng)。
但是，如上所述，各遮斷器22、21、23必須進(jìn)行以秒單位順次接通這樣復(fù)雜的運(yùn)轉(zhuǎn)控制，而且，根據(jù)上述方式，對(duì)于SC26的遮斷器22、以及對(duì)于SC27、28的遮斷器23的接通時(shí)的電壓變動(dòng)是不能抑制的。
如上所述，對(duì)于工廠電源接通進(jìn)相電容器時(shí)，以原來(lái)的裝置就會(huì)在接通時(shí)發(fā)生電壓變動(dòng)，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(dòng)，即抑制由于工廠電源等的進(jìn)相電無(wú)功變動(dòng)及遲相無(wú)功電力變動(dòng)而引起的電壓變動(dòng)。
本發(fā)明的構(gòu)成，在預(yù)先檢出了無(wú)功電力之量后，將與進(jìn)相無(wú)功電力變動(dòng)的量相當(dāng)?shù)倪t相無(wú)功電力的量作為個(gè)別的設(shè)定值，將已發(fā)生了的無(wú)功變動(dòng)的量與這個(gè)別的設(shè)定值相加，對(duì)于進(jìn)相無(wú)功電力變動(dòng)也進(jìn)行電壓變動(dòng)抑制。更詳細(xì)地說，該構(gòu)成具有抑制由互相反并聯(lián)被接續(xù)的2個(gè)閘流晶體管與電抗器或變壓器組成的遲相無(wú)功電力的量的無(wú)功補(bǔ)償電路、以及控制進(jìn)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(dòng)電荷所發(fā)生的無(wú)功電力補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功電力補(bǔ)償裝置中，設(shè)有從由進(jìn)相電容器電流及上述無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流而組成的母線電流中減去無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流的電流信號(hào)、及從母線電壓信號(hào)檢出無(wú)功電力的無(wú)功電力檢出手段，將相當(dāng)于上述進(jìn)相電容器的進(jìn)相電力的遲相無(wú)功電力信號(hào)的基準(zhǔn)值輸出的基準(zhǔn)值設(shè)定手段，將來(lái)自上述無(wú)功電力檢出手段的輸出信號(hào)與來(lái)自上述基準(zhǔn)值設(shè)定手段的輸出信號(hào)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不需要進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)轉(zhuǎn)控制，只需在接通無(wú)功電力補(bǔ)償電路后，將SC接通，就能抑制在接通時(shí)的電壓變動(dòng)，并能在以后抑制對(duì)應(yīng)于規(guī)定的變動(dòng)負(fù)荷的電壓變動(dòng)。
圖1A表示本發(fā)明的實(shí)施例的方塊圖。
圖1B表示實(shí)施例的無(wú)功電力檢出手段的方塊圖。
圖2表示圖1的實(shí)施例中各部的信號(hào)波形。
圖3表示本發(fā)明裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)例。
圖4表示原來(lái)的進(jìn)相電容器接通操作的一例。
以下根據(jù)附圖所示的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明加以說明。
圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的方塊圖。在圖1A、B中，1是無(wú)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(bǔ)償對(duì)象的變動(dòng)負(fù)荷。
以下說明無(wú)功電力補(bǔ)償裝置100的構(gòu)成。
50是無(wú)功電力補(bǔ)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(gè)閘流晶體管5所構(gòu)成，并與上述變動(dòng)負(fù)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(duì)于變動(dòng)負(fù)荷8而被并聯(lián)連接。9是無(wú)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(gè)輸入信號(hào)的積的乘法手段92構(gòu)成。12是基準(zhǔn)值設(shè)定手段，以運(yùn)算增幅器與定壓二極管等構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓發(fā)生電路是合適的。13是加法手段，用以取得來(lái)自Q檢出器的輸出信號(hào)與基準(zhǔn)值設(shè)定手段的和，并將其結(jié)果的輸出信號(hào)向控制手段10輸出。控制手段10是使輸出脈沖對(duì)應(yīng)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(diǎn)弧極。無(wú)功電力補(bǔ)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(lái)代替高阻抗變壓器4。
7是被連接于無(wú)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(jí)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(jí)線圈側(cè)及PT6的次級(jí)線圈側(cè)被連接到Q檢出器9。
其次，就這個(gè)實(shí)施例的工作，參照?qǐng)D2～3來(lái)加以說明。
在說明其動(dòng)作之前，先說明有關(guān)被輸入于無(wú)功電力補(bǔ)償裝置100的輸入信號(hào)。
加法CT11將從由分支于系統(tǒng)的變動(dòng)負(fù)荷8的負(fù)荷電流IL1、進(jìn)相電容器電流IC1及上述的無(wú)功電力補(bǔ)償電路50的電流ITQC組成的母線電流IT1中1減去無(wú)功電力補(bǔ)償電路50的電流ITQC的電流信號(hào)，即輸出信號(hào)IQ輸出。母線電流IT1及無(wú)功電力補(bǔ)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(hào)IT1與No2 CT14的電流信號(hào)ITQC的向量和，也就是變動(dòng)負(fù)荷8的負(fù)荷電流IL1、進(jìn)相電容器16的通電電流IC1及無(wú)功電力補(bǔ)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(hào)VL被PT6所檢出。
上述的輸出信號(hào)IQ與母線電壓信號(hào)VL被輸出于Q檢出器9，母線電壓信號(hào)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(hào)IQ相乘而成為輸出信號(hào)Q1～2。即，如果將輸入乘法手段92的輸入信號(hào)記做
Q及
Q，則輸出信號(hào)Q1～2可被表示為Q1～2＝
Q×
Q例如，當(dāng)滯后無(wú)功電流iLSin(wt-θ)流于變動(dòng)負(fù)荷8時(shí)，Q檢出器9的乘法手段92就進(jìn)行以下的運(yùn)算。這里，電壓將π/2遲相電壓輸入，又，
L、iL表示實(shí)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(dāng)功率因數(shù)(Pf)＝0時(shí)，(1-2)式變?yōu)镼L＝
L·iL這個(gè)輸出信號(hào)Q1～2，在加法手段13與來(lái)自基準(zhǔn)值設(shè)定手段的輸出信號(hào)的基準(zhǔn)值VS1相加?；鶞?zhǔn)值VS1被設(shè)定為使得相當(dāng)于SC16的進(jìn)相無(wú)功電力變動(dòng)的量的遲相無(wú)功電力通電于無(wú)功電力補(bǔ)償電路50。因此，脈沖發(fā)生器10在輸入信號(hào)例如是0V～10V時(shí)，向閘流晶體管5的點(diǎn)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(hào)的增大而被控制為向截?cái)喾较颉?br>圖2表示圖1A、B各部的信號(hào)波形。(a)表示母線電壓信號(hào)VL，(b)表示對(duì)于母線電壓信號(hào)VL，滯后90°的電壓信號(hào)VQ，(c)表示SC16的電流信號(hào)IC1與變動(dòng)負(fù)荷8的電流信號(hào)IL1。再者，除了SC16之外，也有并設(shè)置有濾波器的。
當(dāng)接通高阻抗變壓器4及閘流晶體管5的無(wú)功電力補(bǔ)償電路50時(shí)，脈沖發(fā)生器10根據(jù)基準(zhǔn)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(zhǔn)值VS1設(shè)定為這樣，使得上述無(wú)功電力補(bǔ)償電路50的無(wú)功電力變動(dòng)(+Q1)等于根據(jù)SC16的接通而引起的無(wú)功電力變動(dòng)量(-Q2)，所以閘流晶體管成為截?cái)?，無(wú)功電力補(bǔ)償電路50中沒有電流。
當(dāng)SC16接通時(shí)，加法CT11的輸出信號(hào)IQ變?yōu)?br> Q＝
T1-
TQC＝
C1Q檢出器9的輸出信號(hào)Q1～2，如圖2(d)所示，變?yōu)?Q2，這個(gè)信號(hào)-Q2與基準(zhǔn)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(duì)于閘流晶體管5的點(diǎn)弧角前進(jìn)，在無(wú)功電力補(bǔ)償電路50中流有最大電流。
其次，當(dāng)變動(dòng)負(fù)荷8接通時(shí)，加法CT11的輸出信號(hào)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(zhǔn)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(duì)應(yīng)于這個(gè)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(yùn)轉(zhuǎn)例。(a)表示無(wú)功電力補(bǔ)償電路(50)的接通及其后的控制無(wú)功電力的推移，(b)表示根據(jù)進(jìn)相電容器16的進(jìn)相無(wú)功電力，(c)表示接通變動(dòng)負(fù)荷8后的負(fù)荷變動(dòng)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(wú)功電力補(bǔ)償電路50，然后接通進(jìn)相電容器16，最后接通變動(dòng)負(fù)荷8。如圖3(a)所示，即使接通無(wú)功電力補(bǔ)償電路50，由于相當(dāng)于進(jìn)相電容器16的進(jìn)相無(wú)功電力變動(dòng)量的遲相無(wú)功電力變動(dòng)量的信號(hào)VS1，通過基準(zhǔn)值設(shè)定手段12而被設(shè)定，所以無(wú)功電力補(bǔ)償電回50也不作動(dòng)。但是，由于進(jìn)相電容器16的接通，通過將上述信號(hào)VS1打消的Q檢出器9的輸出信號(hào)Q1～2，推動(dòng)閘流晶體管5的點(diǎn)弧角的信號(hào)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(dòng)。
最后，雖然接通變動(dòng)負(fù)荷8，對(duì)應(yīng)于這個(gè)變動(dòng)負(fù)荷的無(wú)功變動(dòng)負(fù)荷電力的增加，無(wú)功電力補(bǔ)償電路50的通電被控制于減少的方向。
在裝置停止時(shí)，只要進(jìn)行以上說明操作的逆操作就行了，因?yàn)樵谶M(jìn)相電容器16被遮斷的同時(shí)，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(quán)利要求
1.一種無(wú)功電力補(bǔ)償裝置，備有由2個(gè)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(wú)功電力的量的無(wú)功電力補(bǔ)償電路、進(jìn)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(bǔ)償從連接于母線的變動(dòng)負(fù)荷發(fā)生的無(wú)功電力，其特征是，該裝置設(shè)有將無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流從由變動(dòng)負(fù)荷的負(fù)荷電流、進(jìn)相電容器電流，以及上述無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流所組成的母線電流中減去無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流而得的電流信號(hào)及母線電壓信號(hào)中檢出無(wú)功電力的無(wú)功電力檢出手段；將相當(dāng)于上述進(jìn)相電容器的進(jìn)相無(wú)功電力的遲相無(wú)功電力信號(hào)的基準(zhǔn)值輸出的基準(zhǔn)值設(shè)定手段；及將上述無(wú)功電力檢出手段的輸出信號(hào)與上述基準(zhǔn)值設(shè)定手段的輸出信號(hào)相加，其輸出端與上述控制手段電氣連接的加法手段。
2.權(quán)利要求
1所述的無(wú)功電力補(bǔ)償裝置，其特征是，所說無(wú)功電力檢出手段是由將母線電壓信號(hào)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(hào)與從母線電流減去無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流所得的電路信號(hào)相乘的乘法電路所構(gòu)成。
專利摘要
一種無(wú)功電力補(bǔ)償裝置，將從由分支于電力系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償對(duì)象負(fù)荷電流，進(jìn)相電容器電流及無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流組成的母線電流中減去無(wú)功電力補(bǔ)償電路的電流的電流信號(hào)以及母線電壓信號(hào)的兩者輸入于Q檢出器，將運(yùn)算后而求得的Q檢出器輸出信號(hào)與相當(dāng)于上述進(jìn)相電容器的無(wú)功電力的遲相無(wú)功電力信號(hào)為基準(zhǔn)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(wú)功電力補(bǔ)償電路的通電電流，從而不但對(duì)于遲相無(wú)功電力變動(dòng)，而且對(duì)于進(jìn)相無(wú)功電力變動(dòng)也能進(jìn)行連續(xù)的控制。
文檔編號(hào)G05F1/70GK86101718SQ86101718
公開日1986年9月10日 申請(qǐng)日期1986年3月12日
發(fā)明者山村英機(jī) 申請(qǐng)人:日新電機(jī)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan