電力用半導体素子を使用したアクティブフィルタ

質問

こんにちは、

IGBTとかの、パワーエレクトロニクスに興味を持っております。
アクティブフィルタ、ＳＴＡＴＣＯＭ、ＳＶＣは、それぞれ、どのような方式で、無効電力を調整するのでしょうか？

回答No.3

foobar · ベストアンサー

＃２です。ざっくり１から３を説明すると、以下のようになるかと思います。

1. 進相コンデンサのバンク数制御
たとえば、最大100kVarの補償をしたいときに、10kVarのコンデンサを10セット用意します。
で、必要な個数だけスイッチで系統につなげば、0,10,20,...,80,90,100Kvarの進相容量にできます。

2. 進相コンデンサ＋半導体スイッチで容量の連続制御
これも二通りあるようです。
2-a.　進相コンデンサと並列に分路リアクトルを設置します。この分路リアクトルにサイリスタスイッチをつないで、半サイクル内でON/OFFさせれば、分路リアクトルを流れる電流の大きさを変えることができ、分路リアクトルの遅れ無効電力を連続に調節できます。これと、並列に入れた一定容量の進相コンデンサと合わせれば、進相無効電力（＝コンデンサの進相無効電力-分路リアクトルの遅れ無効電力）を連続調節できます。

2-b 進相コンデンサに直列に半導体スイッチを入れて、高速にON/OFFすれば、進相コンデンサの電流（進み無効電力）の大きさを連続的に変化できるようになります。

3. SVG
これは、系統に並列に正弦波コンバータを接続し、コンバータの交流入力電流をPWM制御を使って無効電力を吸収するように動作するものです。
例えば、電圧型PWM変換器を使う場合には、電圧型変換器をリアクトルを介して系統とつなぎます。変換器の交流電圧を系統電圧と同位相にし、変換器交流電圧の大きさを変えれば変換器に流れ込む無効電力を調節できます。（ちょうど、同期調相機で界磁を変えて内部の電圧を変えることで無効電力調節ができるのと同様の動作。STATCOM(静止同期調相機）という名称は、この観点で名づけたもののようです。）

お礼

お世話になります。

ご丁寧な回答有難うございました。良くわかりました。

回答No.2

foobar

SVC(Static Var Compensator:静止型無効電力補償器）は、元々は同期調相機（Rotary Compensator, 回転機）に対して名付けられた用語かと思います。

SVCの用語自体は非常に広い範囲をカバーしていて、
1. スイッチで進相コンデンサのバンクをON/OFFするもの
2. 進相コンデンサに直列に半導体スイッチを入れて、半導体スイッチを交流１サイクル内でON/OFFすることで、等価的に容量を連続可変するもの
3. 電圧型インバータなどで無効電力を吸収するもの
が含まれます。

SVCをどこまで含めるかは、いろいろ流儀があるようですが、1と2までを（どちらかというと古典的なニュアンスも含めて）SVCと呼び、
3.は別途SVG(Static Var Generator）と呼ぶことが多いように思います。（あくまで主観的な感覚ですが。）

＃１補足欄に上げられたSVCの説明は、2.を指しているように思われます。

STATCOMは上記SVGの別名、のようですね。（商標というのは私の勘違いのようです。）

補足

お返事有難うございます。
＞SVC(Static Var Compensator:静止型無効電力補償器)は、元々は同期調相機
＞（Rotary Compensator, 回転機）に対して名付けられた用語かと思います。
そうですか。同期調相機は、HPや本の説明を読んだりすると、素晴らしい技術のような
気がするのですがメンテ等が大変なので、現在はあまり使用されず、SVCやSVGが
使用されているのでしょうか？

＞SVCの用語自体は非常に広い範囲をカバーしていて、
成る程。そうですか。

＞1. スイッチで進相コンデンサのバンクをON/OFFするもの
＞2. 進相コンデンサに直列に半導体スイッチを入れて、半導体スイッチを
＞交流１サイクル内でON/OFFすることで、等価的に容量を連続可変するもの
＞3. 電圧型インバータなどで無効電力を吸収するもの
この辺りのご説明が専門的過ぎて、イメージが掴みにくいです。
（HPの説明を読んでも解らない部分です。（泣））
申し訳御座いませんが、もう少しご教示頂きましたら幸いです。我儘ですいません。
「インバータ」や「PWM制御」については、（自分では）理解している（つもり）です。
以上、誠に、すいませんが、よろしく御願いたします。

回答No.1

foobar

SVCは進相コンデンサをON/OFFして進相容量を調整するものが多いのではないでしょうか。
（並列に電圧型変換器などをおいて、進相の無効電流を吸収するタイプもあるでしょうが。）
STATCOMってどこかのメーカの商標みたいなものだったように思います。
アクティブフィルタは無効電力調整よりも高調波除去が主目的かと思います。
（こちらも直列型と並列型とあって、並列型は系統に並列に変換器を接続して高調波電流を吸収する動作をするかと思います。直列型は、負荷に直列に変圧器を使って変換器を挿入して、高調波電流による電圧歪を補正するような動作をしたかと思います。）

補足

お返事有難うございます。
＞SVCは進相コンデンサをON/OFFして進相容量を調整するものが多いのではないでしょうか。
＞（並列に電圧型変換器などをおいて、進相の無効電流を吸収するタイプもあるでしょうが。）
そうなんですか。
下記を見ますと、コンデンサだけではなく、サイリスタ（今でも？今はGTO？）やIGBT等のパワー半導体を使って、制御しているような物のような気がします。
http://www.power-academy.jp/db/glossary/id/231
http://www.jema-net.or.jp/Japanese/res/dispersed/data/yougo290.pdf#search='SVC 電力'

＞STATCOMってどこかのメーカの商標みたいなものだったように思います。
下記を見ますと、メーカの商標ではないと思います。
http://www.toshiba.co.jp/tech/review/2000/08/a04.pdf#search='STATCOM'

＞アクティブフィルタは無効電力調整よりも高調波除去が主目的かと思います。
了解しました。

下記HPでは、
（a） 受動形無効電力補償装置
（b） 能動形無効電力補償装置
　（1）他励式
　（2）自励式
の種類がありますが、SVCとSTATCOMは、どこに当て嵌まるのでしょうか？

http://www.jeea.or.jp/course/contents/12121/