直交磁心型LVIを用いた高速無効電力補償装置に関する研究

正交铁心式LVI高速无功补偿器的研究

• 批准号: 07650320
• 负责人: 一ノ倉 理
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650320/
• 关键词: 直交磁心; 可変インダクタンス; 無効電力補償装置; 系統安定化; 非線形磁気応用

近年,負荷の増加と多様化による電力系統の電圧変動の増大が顕在化している。特に,速応性のパワーエレクトロニクス機器の導入が,系統における急激な電圧変動を引き起こす傾向にあり,瞬時的な電圧変動対策が重要な課題となっている。従来,このような電圧変動を抑制する装置として,サイリスタとリアクトル・コンデンサで構成される静止形無効電力補償装置(SVC)があるが,高調波の発生や応答速度,制御範囲の拡大など,改善すべきいくつかの事項が指摘されている。本研究は,筆者の着想による直交磁心形プッシュプル可変インダクタンスを用い,高調波が少なく高速な無効電力補償装置を開発することを目的に行ったものである。以下に,本研究で得られた成果をまとめる。(1)装置の作製:直交磁心を用いて1kVA程度の可変インダクタンス(直交磁心形LIV)を製作し,その基礎特性について詳細に検討を行った。本研究で提案するプッシュプル可変インダクタンスは極めて高調波の少ないもので,従来の電力制御用デバイスでは得られない全く新しい方式である。(2)高速制御方式の開発:直交磁心形LVIの高速制御のための回路方式について検討した。半導体チョッパによる瞬時電圧制御を提案し,ステップ状の直流制御入力に対して1サイクルで定常に達するような高速制御手法を確立した。(3)実証実験:以上の成果をもとに,直交磁心形LVIとコンデンサ,及び適切な検出・制御回路を用いて,±500Var程度の無効電力補償装置を試作した。本装置は,交流系統の電圧変動を検出し,無効電力の潮流を制御することによって電圧変動の抑制を図るものである。模擬系統による試験結果,試作器により,ステップ状の急激な電圧変動も3サイクルで抑制し得ることが明らかになった。この性能は,十分実用に供し得るものである。以上より,直交磁心形LVIとその高速制御方式の提案,無効電力補償装置の試作と実証試験がなされ,本研究の初期の目的がある程度達成されたものと考えられる。高圧配電系統に大容量のSVCを設置するこれまでの方式に対し,本研究で開発された無効電力補償装置は,低圧需要家側に設置してよりきめ細かな電圧制御を行う場合に適するものであり,急激な電圧変動を引き起こすパワーエレクトロニクス機器の民生応用が進んでいる現状を考えると,今後,本方式の必要性はますます高くなると考えられる。

近年来，由于负载增加和多样化而导致的电力系统电压波动的增加变得显而易见。特别是，快速响应电力电子设备的引入倾向于引起系统中突然的电压波动，并且针对瞬时电压波动的对策是一个重要问题。通常，一种用于抑制这种电压波动的装置是一种静态反应性电源补偿装置（SVC），它由晶闸管和反应器电容器组成，但是有一些要改进的点，例如谐波的产生，响应速度的产生，响应速度和对照范围的扩展。进行这项研究的目的是使用正交核心型推力变量电感来开发具有低谐波和高速的反应能量补偿设备，该电感受到作者的启发。从这项研究中获得的结果总结了下面。 （1）使用正交磁芯制造了设备的制造：大约1KVA的可变电感（正交核心型LIV），并详细检查了其基本特性。这项研究中提出的推动pull变量电感在谐波中极低，这是一种全新的方法，无法使用常规的功率控制设备获得。 （2）开发高速控制系统：我们已经研究了一种用于高速控制正交核心型LVI的电路系统。我们提出了使用半导体斩波器的瞬时电压控制，并建立了一种高速控制方法，该方法始终可以在一个周期中实现，以用于阶梯状直流控制输入。 （3）演示实验：基于上述结果，使用正交核心型LVI，电容器以及适当的检测和控制电路对大约±500VAR的反应性补偿装置进行了原型。该设备检测到交流系统中的电压波动并控制电源的电流，从而抑制了电压波动。使用模拟系统的测试结果表明，原型还可以抑制三个循环中电压突然的台阶状电压波动。这种表现足够实用。从上面可以看出，通过提出正交核心型LVI及其高速控制方法，以及反应性功率补偿设备的原型和演示测试，在某种程度上实现了这项研究的最初目标。与以前在高压分配系统中安装大容量SVC的方法相反，本研究中开发的反应性电源补偿设备适合在低压消费者上安装并执行更优质的电压控制。考虑到当前的电力电子设备会导致突然电压波动的电源设备在将来变得越来越必要。

项目成果

一ノ倉 理: "直交磁心形可変インダクタンスを用いた系統電圧調整" 平成8年電気学会全国大会講演論文集(530). (1996)

Osamu Ichinokura：“使用正交磁芯型可变电感的系统电压调整”日本电气工程师学会 1996 年全国会议论文集（530）（1996）。

一ノ倉 理: "直交磁心形可変インダクタンスのチョッパ制御" 第19回日本応用磁気学会学術講演概要集. 240- (1995)

Osamu Ichinokura：“正交磁芯型可变电感的斩波控制”第19届日本应用磁学会学术会议摘要240-（1995）。

O.Ichinokura: "High Speed Variable-Inductor Controlled with DC-DC Converter" IEEE Trans. on Magnetics. 31. 4247-4249 (1995)

O.Ichinokura：“用 DC-DC 转换器控制的高速可变电感器”IEEE Trans。

一ノ倉 理: "電圧可逆チョッパによる直交磁心形可変インダクタンスの起動・停止特性" 平成7年度電気関係学会東北支部連合大会講演論文集. 73- (1995)

Osamu Ichinokura：“使用电压可逆斩波器的正交磁芯型可变电感的启动和停止特性”1995年电气相关协会东北分会会议记录73-（1995）。