(57)【要約】      （修正有）【課題】電気炉用フリッカ抑制装置の応答速度を上げ、高調波を少なくし、リアクトルの容量を減少する。【解決手段】３０度以下の位相差のある２組の三相電源にそれぞれリアクトルとＳＣＲを直列に接続したものを接続し、それぞれ独立に制御する。１８０度通電状態になる点弧位相より３０度以上遅れた点弧位相をＳＣＲの最大点弧位相とする。ＳＣＲが３０度を超えても通電状態にならなかった場合、データを再度取り直して点弧位相の計算をやり直して、次の点弧位相を決定する。【選択図】図１
2008220140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、リアクトルをＳＣＲ（サイリスタ）によって制御して電気炉が接続された電源の電圧を安定化する装置の制御部に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の装置は、三相電源にリアクトルとＳＣＲを直列に接続したものを１組用いていた。（例えば特許文献１参照）【０００３】
【特許文献１】特許公開２０００−２３４８７５
【特許文献２】特許公開２０００−２２２０５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の装置はリアクトルとＳＣＲの組を１組用いたので、応答速度は１／２サイクル以上遅れ、高調波は大きく、装置の価格が高価になった。
本発明ではリアクトルとＳＣＲの組を２組以上用い応答速度を１／４サイクル以上とし、高調波を各組の高調波の重なりを利用して少ないものとする。
ＳＣＲの最大通電時の点弧角を遅らせてリアクトルの容量を減少させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  リアクトルとＳＣＲの組を２組以上用い（２組用いるのが費用対効果の割合が大きく、３組、４組、の場合複雑になる割合に効果が少ない、従って本文では主に２組の場合を説明する。）２組の場合は三相電源の位相が３０度異なる電源に各組を接続し、２組以上の場合はそれぞれの電源位相が、同じ角度だけ異なる電源に接続する。
ＳＣＲの最大通電時の点弧角を全弧通電（１８０度通電）の時の点弧位置より２組の場合は１５度から３０度遅らせる。
点弧位相の決定はこの遅らせた点で行う。
【発明の効果】
【０００６】  本発明のフリッカ抑制装置は、従来の装置が６０度毎に点弧位相を決定していたのに対し、リアクトルとＳＣＲの組を２組以上用いた場合は３０度またはそれ以下毎に決定している。
また、従来の装置が最大通電の場合、全点弧（１８０度通電）させるのに対し、本発明では最大通電時、１２０度通電以下として通電を遅く始めて早く終わらせるので、高速度の応答が可能になる。
位相が異なる電源に２組以上のリアクトルとＳＣＲを直列に接続したものをそれぞれ接続するので高調波がお互いに打ち消しあう。
最大通電の位相角を１２０度以下として価格の高いリアクトルの容量を小さくする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の主回路を示すブロック図である。
この図において三相電源は６６ＫＶ、１１０ＫＶ、２２０ＫＶ、等の高電圧であり、主変圧器１はこの電圧を低下させ、例えば２２ＫＶ等にする。
電気炉用変圧器２はさらに電圧を低下させ、電気炉４に電気を供給する。
フリッカ用変圧器３は単巻変圧器で最小の容量で１５度進みと１５度遅れの三相電源を作る。
リアクトル５、６、はＳＣＲ７、８、とそれぞれ直列に接続されそれぞれ１５度進みと１５度遅れの三相電源に接続される。【０００８】  第２図、は本発明の実施例である、１５度進み、１５度遅れの変圧器結線の原理を説明するためのベクトル図である。
第２図のように１２相の電源で制御することを要求された場合、第２図の実線のベクトルは点線のベクトルと１８０度位相差があるので、実線の＋電圧は点線の−電圧となり、１８０度制御位相を変えると実線と点線は同じ結果を得る。
従って、ＳＣＲで＋と−の制御を独立して行うフリッカ抑制装置の場合は第３図のベクトルで１２相の電源と同じ効果を得る。【０００９】  第４図は最小容量の変圧器で１５度進みと、１５度遅れの三相電源を得る変圧器の結線図である。
変圧器は単巻変圧器とし変圧器の１次巻線はデルタ結線とし、２次巻線は電源のＡ相、Ｂ相、Ｃ相、に直接接続される。
第４図では１、２、３、がフリッカ用変圧器１次巻線でデルタに結線され、変圧器１次巻線１、にはＡＢ相の電圧が加わる。【００１０】  フリッカ用変圧器２次巻線４，５，６，は電源電圧を１５度進ませ、フリッカ用変圧器２次巻線７，８，９，は電源電圧を１５度遅らせる。
主変圧器の２次巻線の電圧は１０，１１，１２，で示した通りで、主変圧器の２次巻線の電圧１０、はＡ相の電圧である。
第１図に示すように、主変圧器の２次巻線はスター結線で中性点はアースしてある（抵抗を通してアースする場合もある。）ので主変圧器の２次巻線の中性点と、フリッカ用変圧器２次巻線の間の電圧は、それぞれ＋１５度、−１５度の位相差がある。【００１１】  第１図のＳＣＲ７，８，は実際には逆並列に接続されそれぞれの電源電圧の最高点の位相より１５度程度遅れた点を最大通電の位相とする。
これにより、点弧位相を遅く決定し、早く通電が終わるので制御が早くなり、ＳＣＲ７、とＳＣＲ８、の通電電流に３０度の位相差があるため高調波が打ち消しあって三相電源には高調波の少ない電流が流れる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  本発明の主回路を示すブロック図
【図２】  本発明の実施例の１５度進み、１５度遅れの変圧器結線の原理を説明するためのベクトル図
【図３】  本発明の実施例の１５度進み、１５度遅れの変圧器結線の原理を説明するためのベクトル図
【符号の説明】
【００１３】    ［第１図］において
５、６      リアクトル
７，８      ＳＣＲ（サイリスタ）
［第４図］において
１          フリッカ用変圧器の１次巻線のＡＢ相電圧
２          フリッカ用変圧器の１次巻線のＢＣ相電圧
３          フリッカ用変圧器の１次巻線のＣＡ相電圧
４，５，６，７，８，９  フリッカ用変圧器の２次巻線の電圧
１０、１１、１２        主変圧器の２次巻線の電圧
【図１】
2008220140.tif 000003
【図２】
2008220140.tif 000004
【図３】
2008220140.tif 000005
【図４】
2008220140.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月1日(2007.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク炉等の高速応答を必要とする大容量フリッカ抑制装置において、逆並列に接続したＳＣＲに直列にリアクトルを接続した三相の制御部を２組用い、これに接続する２組の三相電源の位相差を３０度にすることを特徴とする、フリッカ抑制装置の変圧器。
【請求項２】
上記のフリッカ抑制装置においてＳＣＲが１８０度通電状態になる点弧位相より３０度以上遅れた点弧位相を最大点弧位相とすることを特徴とする、フリッカ抑制装置。
【請求項３】
上記のフリッカ抑制装置においてＳＣＲが３０度を超えても通電状態にならなかった場合、その後もデータを再度取り直して点弧位相の計算を始めからやりなおして次の点弧位相を決定し、それでも点弧に至らなかった場合は、さらにデータを再度取り直して点弧位相の計算を始めからやりなおして次の点弧位相を決定することを特徴とする、フリッカ抑制装置の制御部。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電気炉による電圧変動（フリッカ）をリアクトルとサイリスタ（ＳＣＲ）によって抑制する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の装置は、三相電源にリアクトルとＳＣＲを直列に接続したものを１組用いていた。（例えば特許文献１参照）【０００３】
【特許文献１】特許公開２０００−２３４８７５
【特許文献２】特許公開２０００−２２２０５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  従来の装置はリアクトルとＳＣＲの組を１組用いたので、応答速度は１／２サイクル以上遅れ、高調波は大きく、電気炉のような超大型装置では価格が高価になった。  本発明の課題は、高調波を各組の高調波の重なりを利用して少ないものとする。  ＳＣＲの最大通電時の点弧角を遅らせて高速応答を行わせ、リアクトルの容量を減少させる。【０００５】  ＳＣＲの点弧位相を決定するタイミングは従来最大通電電流が得られる位相角で直流制御電圧を決定し、ＳＣＲにかかる電源電圧より９０度遅れた電圧との比較により点弧していた。  これによると、点弧タイミングの決定は１／２サイクルあたり１回になるので高速応答にならない。  本発明ではこれを数回行うようにするのが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  リアクトルとＳＣＲの組を従来１組であったものを、２組以上用い（２組用いると費用対効果の割合が大きく、３組、４組、の場合は複雑になる割合に効果が少ない、従って本文では主に２組の場合を説明する。）２組の場合は三相電源の位相が３０度異なる電源に各組を接続し、２組以上の場合はそれぞれの電源位相が、同じ角度だけ異なる電源に接続する。【０００７】  ＳＣＲの最大通電時の点弧角を全弧通電（１８０度通電）の時の点弧位置より２組の場合は３０度以上遅らせる。  この遅れが小さくても装置を作ることは可能であるが、小さいほど応答速度は遅くなり、リアクトル容量の節減効果も少なくなる。  点弧位相の決定をこの遅らせた点で（たとえば３０度遅れの点）行い、  この点で点弧しなかった場合には改めて点弧位相の決定を行う。
【発明の効果】
【０００８】  本発明のフリッカ抑制装置は、従来の装置が１個のＳＣＲに対し１サイクルに１回最大点弧位相の直前で点弧位相を算出していたのに対し、点弧が始まらなければ何回でも点弧位相の計算を行う。  これにより点弧の直前まで点弧位相を決定せず最後の瞬間までのデータを取り込み点弧させるので制御速度が上がる。【０００９】  また、従来の装置が最大通電の場合、全点弧（１８０度通電）させるのに対し、本発明では最大通電時、１２０度通電以下として通電を遅く始めて早く終わらせるので、１８０度通電の場合に比較して高速度の応答が可能になる。【００１０】  位相が異なる電源に２組以上のリアクトルとＳＣＲを直列に接続したものをそれぞれ接続するので高調波がお互いに打ち消しあう。  最大通電の位相角をさらに小さく、たとえば１２０度以下とすると、価格の高いリアクトルの容量をさらに小さくすることができるとともに、応答速度は速くなる。  しかしＳＣＲを通過する電流波形は通電時間の短いものとなるのでＳＣＲやリアクトルに負担が掛かる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】  以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。  図１は本発明の主回路を示す単線結線図である。  この図において三相電源は６６ＫＶ、１１０ＫＶ、２２０ＫＶ、等の高電圧であり、主変圧器１はこの電圧を低下させ、例えば２２ＫＶ等にする。  電気炉用変圧器２はさらに電圧を低下させ、電気炉４に電気を供給する。【００１２】  フリッカ用変圧器３は単巻変圧器で最小の容量で主変圧器１の電源位相を基にして１５度進みと１５度遅れの三相電源を作る。  ５はフリッカ用変圧器３を結線する過程を示すもので、１次巻き線は小容量のデルタ結線で、そのデルタ巻線の２次側にそれぞれ図示するような２次巻線がある。  ２次巻線の中央部を１次巻線のデルタの先端にそれぞれ結線すればフリッカ用変圧器３の結線となる。【００１３】  第２図、はフリッカ用変圧器３と主変圧器１の結線を３線図にしたもので、フリッカ用変圧器３は単巻変圧器であるため、主変圧器１の２次巻線と組み合わされて１台の変圧器として働き、中性点は主変圧器１の中性点を使用する。  第３図は電気炉用変圧器とフリッカ用変圧器を１台にまとめてフリッカ用、兼電気炉用変圧器６とした場合の結線図である。  このようにすると変圧器の台数と容量は少なくなるが、点検、試験、等に不便である。【００１４】  第４図はフリッカ用変圧器３にリアクトル７，８とＳＣＲ９，１０を接続したもので、実際のＳＣＲは逆並列接続にするが、図面では片側だけ書いてある。  リアクトル７とＳＣＲ９は１５度進みの２次巻線に接続し、リアクトル８とＳＣＲ１０は１５度遅れの２次巻線に接続する。  主変圧器１には中性点があるのでこれをアースすると共に、各ＳＣＲ９，１０の片端を接続する。【００１５】  第５図は主変圧器１の２次側のスター電圧に対し、進み１５度と遅れ１５度の巻線を加えたもので主変圧器１が電気炉用の電源とフリッカ用電源の２種類を供給する。  このほか、進み１５度と遅れ１５度の位相差を持つ変圧器の結線は種々考えられるが、進み１５度と遅れ１５度の電圧を取り出してリアクトルとＳＣＲに加えることは同じである。【００１６】  ここで、なぜ進み１５度と遅れ１５度の変圧器を用いるかその理由をさらに別の観点から説明する。  このようなフリッカ抑制装置の場合、３相より６相、６相より１２相、１２相より２４相のほうが高速応答が可能であり高調波が少なくなり、インバータ制御の性能に近くなる。【００１７】  しかし、相が多くなればそれだけ複雑になるのでここでは１２相を使用すると、第６図のようなベクトルが得られる。  第６図を見ると実線のベクトルと点線のベクトルは１８０度異なるので、３相電源側から見ると実線のベクトルに負荷をかけても、点線のベクトルに負荷をかけても同じ結果になる。  そこで、第７図のように点線のベクトルを省略しても１２相制御したのと同じ結果となる。【００１８】  実線のベクトルは３０度の位相差があるベクトルが３組になるので３０度の中間点から１５度進みと１５度遅れに振り分けると第４図の結線が得られる。  この場合中性点は主変圧器１の中性点を使用する。  ３０度進みの結線はスター結線に巻線を追加する形式のほかにデルタ結線に巻き線を追加する形式も考えられるが、対地電圧が安定している��でスター結線が良い。  第８図は本発明の最大通電時（３０度遅れの通電）におけるＳＣＲの電流を示すものである。  このように１台のＳＣＲに流れる電流波形は高調波が多い。【００１９】  第９図は進みのＳＣＲ電流（９）と遅れのＳＣＲ電流（１０）が合計されて高調波電流が少なくなることを図示したものである。  第１０図は点弧位相により応答速度が変化することを説明するためのＳＣＲ電流波形図である。  この図においてＰ１・・・Ｐ７は図面で解説した各点であり、Ｐ１（０度）で点弧した場合は点弧後Ｐ７（１８０度）まではＳＣＲに電流が流れ続けるので制御出来ない。【００２０】  Ｐ２（３０度）の点で点弧する場合は制御決定の位相が遅くなるので、それだけ制御可能の範囲が増えて高速応答となる。  ＳＣＲをＰ２（３０度）で点弧したものはＰ６（１５０度）で通電が終わるのでＰ１（０度）で点弧してＰ７（１８０度）で終わるのに比較して３０度早く終わる。  通電が３０度早く終わることは３０度高速応答したことになる。  さらに進みのＳＣＲ９が通電してから３０度後に遅れＳＣＲ１０を制御することが出来るので応答速度が速くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の主回路の実施例を示す単線結線図
【図２】本発明の実施例の１５度進み、１５度遅れのフリッカ用変圧器の３線結線図
【図３】本発明の実施例の１５度進み、１５度遅れのフリッカ用変圧器と電気炉用変圧器を１台の変圧器で兼用する場合の結線図
【図４】フリッカ用変圧器にリアクトルとＳＣＲを結線した場合の３線結線図
【図５】主変圧器とフリッカ用変圧器を１台で兼用した場合の単線結線図
【図６】本発明の実施例の１５度進みと１５度遅れのベクトルを持つ変圧器の結線の原理を解説するための１２相電源のベクトル図
【図７】第６図と同じ
【図８】本発明の実施例の装置における最大通電時のＳＣＲ電流波形の図
【図９】進みのＳＣＲと遅れのＳＣＲの電流が合計されて高調波電流が少なくなることを示す波形図
【図１０】１台のＳＣＲの半サイクルの通電波形を示す図
【符号の説明】
【００２２】１    主変圧器２    電気炉用変圧器３    フリッカ用変圧器４    電気炉５    フリッカ用変圧器を結線する前の変圧器巻線６    フリッカ兼電気炉用変圧器７，８    リアクトル９，１０  ＳＣＲ１１  フリッカ用電源１２  最大通電時のＳＣＲ電流１３  少ない通電時のＳＣＲ電流
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008220140.tif 000007
【図２】
2008220140.tif 000008
【図３】
2008220140.tif 000009
【図４】
2008220140.tif 000010
【図５】
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【図６】
2008220140.tif 000012
【図７】
2008220140.tif 000013
【図８】
2008220140.tif 000014
【図９】
2008220140.tif 000015
【図１０】
2008220140.tif 000016