JP6293448B2

JP6293448B2 - 無効電力補償器

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Publication number: JP6293448B2
Application number: JP2013208769A
Authority: JP
Inventors: ステファン、フォリ; レミー、オルバン; リオネル、ユランカル
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2018-03-14
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Description

本発明は、第１の相、第２の相および第３の相を有する３相ネットワークのための無効電力補償器に関する。本発明による補償器は、キャパシタ組立体と、キャパシタ組立体に電気的に接続され、それぞれが少なくとも１つの上流の電源端子および少なくとも１つの下流の電源端子を備える少なくとも２つの電気機械式接触器であって、接触器の閉鎖位置において、電流が上流の電源端子と下流の電源端子の間を循環するのに適し、第１の接触器が第１の相に接続されるのに適し、第２の接触器が第３の相に接続されるのに適した電気機械式接触器と、少なくとも１つの電気機械式接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧を測定するための手段と、所定の制御アルゴリズムに従って電気機械式接触器を制御するための手段とを備える。

接触器の関与の時点での、すなわち接触器によって電流が流れるようになるときのピーク電流を制限するために、あらかじめ挿入する（ｐｒｅ−ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）抵抗器デバイスを用いた電気機械式接触器を備える無効電力補償器が知られている。

しかしながら、電気機械式接触器用の制御アルゴリズムは非同期であり、接触器の関与（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）は、接触器の端子の最大電圧において起こりやすい。この場合、補償器は、高いレベルのストレスを引き起こす、きわめて高いピーク電流に耐えるべきであり、またこの解決策は比較的安価であるが、時間が経つにつれて、補償器の信頼性に悪影響を及ぼす欠点を呈することがある。さらに、通常は１分未満であるが、放電抵抗器を介するキャパシタの放電時間はかなりのものであり、この解決策は、例えば数十ｍｓ以内のキャパシタ組立体の放電を伴う補償など、能動的な無効電力補償には適していない。

したがって、本発明の目的は、電気機械式接触器に損傷を与える危険性を低減すると同時に、はるかに迅速な無効電力補償、すなわち、数十ｍｓ以内のキャパシタ組立体の放電を伴う補償を実施するための無効電力補償器を提供することである。

この目的のために、本発明は、制御アルゴリズムが、それぞれの電気機械式接触器を、その上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧が実質的にゼロである場合に閉鎖すること、およびそれぞれの電気機械式接触器を、前記接触器が接続された１つまたは複数のキャパシタの電力（ｐｏｗｅｒ）値が実質的に最小である場合に開放することを備えることを特徴とする、先に言及されたタイプの無効電力補償器に関する。

本発明の他の有利な態様によれば、無効電力補償器は、単独でまたは任意の技術的に実現可能な組み合わせに従って選択される、以下の特徴、すなわち、
− 測定手段が、一方において、第１の接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧、他方において、第２の接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧を測定するのに適し、それぞれの接触器の閉鎖が、接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間で測定された電圧に基づいて決定される、
− 測定手段が、第１の接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧のみを測定するのに適し、第１の接触器の閉鎖が、測定手段によって測定された電圧に基づいて決定され、第２の接触器の閉鎖が、第１の接触器の閉鎖と第２の接触器の閉鎖との間の所定の時間遅れによって、第１の接触器の閉鎖に応じて決定される、
− ネットワークの３相電圧が周期的であり、所定の時間遅れが、３相電圧の周期の４分の１に実質的に等しい、
− 無効電力補償器が、ちょうど２つの電気機械式接触器を備える、
− キャパシタ組立体が、三角形の構成に従って配置された３つのキャパシタを備え、第１のキャパシタが第１の相と第２の相の間に接続され、第２のキャパシタが第２の相と第３の相の間に接続され、第３のキャパシタが第１の相と第３の相に接続される、
− 第１の接触器を開放してキャパシタに蓄えられた最小の電力値を得るための条件が、以下の式、
Ｕ３１−Ｕ１２＝０
（式中、Ｕ３１は第３のキャパシタの端子における電圧を表し、Ｕ１２は第１のキャパシタの端子における電圧を表す）
を実証する、
− 第２の接触器を開放してキャパシタに蓄えられた最小の電力値を得るための条件が、以下の式、
Ｕ３１−Ｕ２３＝０
（式中、Ｕ３１は第３のキャパシタの端子における電圧を表し、Ｕ２３は第２のキャパシタの端子における電圧を表す）
を実証する、
− 電力補償器が３つの接触器を備え、各接触器が、ネットワークのそれぞれの相に電気的に接続されるのに適している、
− 各接触器の閉鎖が、好ましくはプラスまたはマイナス８００μｓに等しい第１の許容差の範囲内で、その上流の電源端子と下流の電源端子の間のゼロ電圧に対応する、
− 各接触器の開放が、好ましくはプラスまたはマイナス５００μｓに等しい第２の許容差の範囲内で、前記接触器が接続された１つまたは複数のキャパシタの電力の最小値に対応する、
− 接触器を制御するための手段が、制御信号を接触器に送るのに適し、制御手段が、接触器のそれぞれの切り換え時間の測定値に従って制御信号の伝達を時間シフトするための手段をさらに備える
の１つまたは複数を備える。

本発明のこれらの特徴および利点は、添付図面を参照しながら、単に非限定的な例として示される以下の説明を読むと明らかになるであろう。

キャパシタ組立体、およびキャパシタ組立体に電気的に接続された２つの電気機械式接触器を備える、本発明による無効電力補償器の電気回路図である。２つの接触器を連続的に開放する場合の、図１の補償器のキャパシタの端子における電圧の経時的経過を表す１組の曲線を示す図である。２つの接触器を連続的に開放する場合の、キャパシタの端子における電圧および電流、ならびに２つの接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧の経時的経過を表す１組の曲線を示す図である。２つの接触器を連続的に閉鎖する場合の、キャパシタの端子における電圧および電流、ならびに２つの接触器の上流の電源端子と下流の電源端子の間の電圧の経時的経過を表す１組の曲線を示す図である。

図１では、無効電力補償器１および電気負荷２が、交流電圧源５によって電力を供給され、複数の相導体（ｐｈａｓｅｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）６、７、８を備える交流ネットワーク４に電気的に接続されている。図１の実施形態の例において、交流ネットワーク４は３相ネットワークであり、第１の相導体６、第２の相導体７および第３の相導体８を備える。交流ネットワーク４の３相電圧は周期的である。ネットワークの周波数は、例えば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚに等しく、３相電圧の周期は２０ｍｓまたは１６．６７ｍｓに等しい。

無効電力補償器１は、それぞれ第１の電気接続部９、第２の電気接続部１０および第３の電気接続部１１によって、それぞれ第１の相導体６、第２の相導体７および第３の相導体８に接続される。以下では説明の中で、第１の相導体６に接続された第１の電気接続部９は、Ｐｈ１で参照される第１の相に対応し、第２の相導体７に接続された第２の電気接続部１０は、Ｐｈ２で参照される第２の相に対応し、第３の相導体８に接続された第３の電気接続部１１は、Ｐｈ３で参照される第３の相に対応する。

無効電力補償器１は、それぞれ第１の相、第２の相および第３の相に接続された第１の回路遮断モジュール１４、第２の回路遮断モジュール１５および第３の回路遮断モジュール１６を備えた３相回路遮断器１２を備える。あるいは、無効電力補償器は、それぞれが第１の相、第２の相および第３の相の各相に接続された、３つの別個の回路遮断器を備える。

さらに任意選択で、無効電力補償器１はまた、それぞれ第１の相、第２の相および第３の相に関連付けられ、かつそれぞれ第１の回路遮断モジュール１４、第２の回路遮断モジュール１５および第３の回路遮断モジュール１６と直列に接続された第１の誘導抵抗器、第２の誘導抵抗器および第３の誘導抵抗器（図示せず）を備える。

無効電力補償器１は、第１の回路遮断モジュール１４と直列に接続された第１の電気機械式接触器ＣＴ１を備える。第１の電気機械式接触器ＣＴ１の端部は、ＡおよびＣで参照され、端部Ａが第１の回路遮断モジュール１４に接続される。

無効電力補償器１は、第３の回路遮断モジュール１６と直列に接続された第２の電気機械式接触器ＣＴ２を備える。第２の電気機械式接触器ＣＴ２の端部は、ＢおよびＤで参照され、端部Ｂが第３の回路遮断モジュール１６に接続される。

第１の電気機械式接触器ＣＴ１および第２の電気機械式接触器ＣＴ２はそれぞれ、少なくとも１つの上流の電源端子１８、少なくとも１つの下流の電源端子２０および少なくとも１つの可動接触子（図示せず）を備える。可動接触子は、それ自体が知られている形で、可動接触子がそれぞれの上流の電源端子１８および下流の電源端子２０と接触し、電流が上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間を２方向に流れることを可能にする接触器ＣＴ１、ＣＴ２の閉鎖位置と、可動接触子がそれぞれの上流の電源端子１８および下流の電源端子２０から分離され、したがって、電流が上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間を流れることができない接触器ＣＴ１、ＣＴ２の開放位置との間を移動することができる。

第１の電気機械式接触器ＣＴ１および第２の電気機械式接触器ＣＴ２はそれぞれ、１つまたは複数の対応する可動接触子を閉鎖位置と開放位置の間で制御するための制御端子２２を備える。

図１の実施形態の例では、第１の電気機械式接触器ＣＴ１および第２の電気機械式接触器ＣＴ２はそれぞれ、３つの上流の電源端子１８、３つの下流の電源端子２０および３つの可動接触子（図示せず）を備える。接触器ＣＴ１、ＣＴ２の可動接触子は、過熱を最小限に抑え、補償器のサイズを低減するために並列で使用される。換言すれば、３つの上流の電源端子１８は、端部ＡまたはＢで相互接続され、対応する回路遮断モジュール１４、１６に接続され、また３つの下流の電源端子２０は、端部ＣまたはＤで相互接続され、３つの可動接触子は同時に制御されるのに適している。

無効電力補償器１は、キャパシタ組立体２４をさらに備える。図１の実施形態の例では、キャパシタ組立体２４は三角形の構成に配置され、三角形の頂点Ｅ、Ｆ、Ｇのそれぞれが、それぞれの相Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３に対応する。

さらに任意選択で、無効電力補償器１は、放電抵抗器組立体（図示せず）をさらに備え、各放電抵抗器は、キャパシタ組立体２４のそれぞれのキャパシタと並列に接続される。

無効電力補償器１は、監視デバイス２８をさらに備え、監視デバイス２８は、メモリ３０およびメモリ３０に関連付けられたプロセッサ３２、ならびに少なくとも１つの電気機械式接触器ＣＴ１、ＣＴ２の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧を測定するための手段３３をさらに備える。

組立体２４は、第１の相Ｐｈ１と第２の相Ｐｈ２の間に接続された第１のキャパシタＣ１、第２の相Ｐｈ２と第３の相Ｐｈ３の間に接続された第２のキャパシタＣ２、および第３の相Ｐｈ３と第１の相Ｐｈ１の間に接続された第３のキャパシタＣ３を備える。換言すれば、第１のキャパシタＣ１の一方の端部は、頂点Ｅに接続され、頂点Ｅは、順に、第１の相Ｐｈ１に関連付けられた第１の接触器ＣＴ１の端部Ｃに接続され、第１のキャパシタＣ１の他方の端部は、頂点Ｆに接続され、頂点Ｆは、順に、第２の相Ｐｈ２に関連付けられた第２の誘導抵抗器に接続される。第２のキャパシタＣ２の一方の端部は、頂点Ｆに接続され、第２のキャパシタＣ２の他方の端部は、頂点Ｇに接続され、頂点Ｇは、順に、第３の相Ｐｈ３に関連付けられた第２の接触器ＣＴ２の端部Ｄに接続される。最後に、第３のキャパシタＣ３の一方の端部は、頂点Ｇに接続され、第３のキャパシタＣ３の他方の端部は、頂点Ｅに接続される。

図１に示されるように、第１のキャパシタＣ１の端子における電圧はＵ１２で参照され、第２のキャパシタＣ２の端子における電圧はＵ２３で参照され、第３のキャパシタＣ３の端子における電圧はＵ３１で参照される。

メモリ３０は、第１の接触器ＣＴ１の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の第１の電圧Ｕ_ＡＣ、および第２の接触器ＣＴ２の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の第２の電圧Ｕ_ＢＤを測定するためのソフトウェア３４を格納するのに適している。

メモリ３０はまた、所定の制御アルゴリズムに従って第１の接触器ＣＴ１を制御するための第１のソフトウェア・プログラム３６、および所定の制御アルゴリズムに従って第２の接触器ＣＴ２を制御するための第２のソフトウェア・プログラム３８を格納するのにも適している。第１の制御ソフトウェア・プログラム３６および第２の制御ソフトウェア・プログラム３８は、所定の制御アルゴリズムに従い、制御端子２２を介して電気機械式接触器ＣＴ１、ＣＴ２を制御するための手段として動作する。あるいは、制御手段３６、３８は、専用の集積回路の形態、またはプログラム可能な論理回路の形態で具体化される。制御手段は、電圧および温度の変化に敏感ではない、比較的安定した閉鎖時間および開放時間を得るのに適している。制御手段はまた、閉鎖時間および開放時間を計算する。

測定手段３３は、測定ソフトウェア３４、および例えば抵抗ブリッジ４０、４２を備え、第１の抵抗ブリッジ４０は、第１の接触器ＣＴ１の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧の第１の代表信号を、測定ソフトウェア・プログラム３６に送信するのに適しており、第２の抵抗ブリッジ４２は、第２の接触器ＣＴ２の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧の第２の代表信号を、測定ソフトウェア３６に送信するのに適している。

あるいは、測定手段３３は、第１の接触器ＣＴ１の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧Ｕ_ＡＣのみを測定するのに適しており、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖は、測定手段３３によって測定された電圧Ｕ_ＡＣに基づいて決定され、第２の接触器ＣＴ２の閉鎖は、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖と第２の接触器ＣＴ２の閉鎖との間の所定の時間遅れを伴って、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖に応じて決定される。

所定の時間遅れは、例えば３相電圧の周期の４分の１に実質的に等しい。

制御手段３６、３８は、所定の制御アルゴリズムに従って、開放または閉鎖の制御信号を、それぞれ第１の接触器ＣＴ１および第２の接触器ＣＴ２の制御端子２２に送るのに適している。

所定の制御アルゴリズムは、それぞれの電気機械式接触器ＣＴ１、ＣＴ２を、その上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧が実質的にゼロである場合に閉鎖すること、およびそれぞれの電気機械式接触器ＣＴ１、ＣＴ２を、前記接触器ＣＴ１、ＣＴ２が接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電力値が実質的に最小である場合に開放することを備え、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３に蓄えられた電力の最小値は、開放手順の最後に得られる。

制御手段３６、３８は、接触器ＣＴ１、ＣＴ２のそれぞれの切り換え時間の測定値に従って制御信号の伝達を時間シフトするための手段をさらに備える。信号伝達の時間シフトは、例えば移動平均を用いて行われる。移動平均は、閉鎖時間および開放時間内の緩やかな変化を考慮することを可能にする。

次に、それぞれシミュレーションおよび実際の測定に基づく図２および３を用いて、無効電力補償器１の第１の電気機械式接触器ＣＴ１および第２の電気機械式接触器ＣＴ２を開放するための動作モードが説明される。

図２は、第１の電気機械式接触器ＣＴ１および第２の電気機械式接触器ＣＴ２を開放する場合の、組立体２４の第１のキャパシタＣ１、第２のキャパシタＣ２および第３のキャパシタＣ３の端子における電圧Ｕ１２、Ｕ２３、Ｕ３１のそれぞれの経時的経過を示している。

図２では、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の端子における電圧Ｕ１２、Ｕ２３、Ｕ３１は、同じ振幅を有する正弦曲線を描き、それ自体が知られている形態で、２×π／３の角度だけ位相がずれている。図２に示される時間ｔ０において、測定手段３３によって測定される電圧Ｕ３１は実質的にゼロである。その場合、第１の制御ソフトウェア・プログラム３６は、時間ｔ１で第１の接触器ＣＴ１を開放し、第２の制御ソフトウェア・プログラム３８は、時間ｔ２で第２の接触器ＣＴ２を開放する。第１の接触器ＣＴ１および第２の接触器ＣＴ２を開放するための制御信号は、接触器ＣＴ１、ＣＴ２の切り換え時間を考慮するために、それぞれ時間ｔ１およびｔ２の前に、それぞれ第１の制御ソフトウェア・プログラム３６および第２の制御ソフトウェア・プログラム３８によって送られる。換言すれば、時間ｔ１およびｔ２はそれぞれ、第１の接触器ＣＴ１および第２の接触器ＣＴ２がそれぞれ実際に開放される時間に対応する。接触器ＣＴ１、ＣＴ２の開放は、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３を放電するように作動される。２つの接触器ＣＴ１およびＣＴ２を開放した後は、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の端子における電圧Ｕ１２、Ｕ２３、Ｕ３１のそれぞれはゼロである。

図２において、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、ネットワークの周波数が５０Ｈｚに等しいとき、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の端子における電圧Ｕ１２、Ｕ２３、Ｕ３１のうちの１つのゼロ切片（ｚｅｒｏｉｎｔｅｒｃｅｐｔ）の検知から約６．６７ｍｓ以内に放電される。ネットワークの周波数が６０Ｈｚに等しいとき、このキャパシタの放電時間は約５．５ｍｓである。

第１の接触器ＣＴ１を開放して、第１の接触器ＣＴ１が接続されたキャパシタに蓄えられた電力の最小値を得るための条件は、例えば以下の式［１］を実証し、
Ｕ３１−Ｕ１２＝０［１］、
すなわち、図２の実施形態の例では、式［１］は、時間ｔ１においてＵ３１＝Ｕ１２であるときに実証される。

同様に、第２の接触器ＣＴ２を開放して、接触器ＣＴ２が接続されたキャパシタに蓄えられた電力の最小値を得るための条件は、例えば以下の式［２］を実証し、
Ｕ３１−Ｕ２３＝０［２］、
すなわち、図２の実施形態の例では、式［２］は、時間ｔ２においてＵ３１＝Ｕ２３であるときに実証される。

図３は、キャパシタの端子において測定手段３３によって測定された電圧が実質的にゼロであるとき、測定された値に対する接触器ＣＴ１、ＣＴ２の開放のさらなる例を示している。時間ｔ’０において、それぞれのキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の端子における電圧Ｕ１２、Ｕ２３、Ｕ３１に対応する電圧Ｕｃａｐａは、実質的にゼロである。時間ｔ’１において、第２の接触器ＣＴ２が開放される。その後、π／２の位相シフト、すなわち、ネットワーク４の３相電圧の周期の４分の１に実質的に等しい時間遅れの後、時間ｔ’２において、第１の接触器ＣＴ１が開放される。ネットワーク４の電圧の周波数が５０Ｈｚであるとき、π／２の位相シフトは、第２の接触器ＣＴ２の開放と第１の接触器ＣＴ１の開放の間の５ｍｓの遅れに相当する。時間ｔ’２の後、それぞれＵＣＴ１およびＵＣＴ２で参照される、第１の接触器ＣＴ１および第２の接触器ＣＴ２の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧の曲線は、実質的に同じ振幅を有し、接触器ＣＴ１、ＣＴ２が、放電されたキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３に対して実際に切り換えられたことを示している。

各接触器ＣＴ１、ＣＴ２それぞれの開放は、好ましくはプラスまたはマイナス５００μｓに等しい許容差の範囲内で、開放手順の最後に、接触器ＣＴ１、ＣＴ２が接続されたキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の電力値が最小である時間ｔ１、ｔ２に対応する。

図３において、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、ネットワークの周波数が５０Ｈｚに等しいとき、電圧Ｕｃａｐａのゼロ切片の検知から約６．６７ｍｓの時間内に放電される。ネットワークの周波数が６０Ｈｚに等しいとき、このキャパシタの放電時間は約５．５ｍｓである。

次に、図４を用いて、無効電力補償器１の接触器ＣＴ１、ＣＴ２の閉鎖の動作モードが説明される。

図３と同様に、図４は、接触器ＣＴ１、ＣＴ２の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧ＵＣＴ１、ＵＣＴ２、ならびにキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の端子における電圧Ｕｃａｐａおよび電流Ｉｃａｐａの経過を示している。

図４に示される時間ｔ３の前では、電圧ＵＣＴ１、ＵＣＴ２は、同じ振幅を有する正弦曲線を描き、それ自体が知られている形態で、２×π／３の角度だけ位相がずれている。

時間ｔ３において、電圧ＵＣＴ２は実質的にゼロであるが、制御ソフトウェア・プログラム３６は、その前に第２の接触器ＣＴ２の閉鎖を作動させており、それにより、時間ｔ３では閉鎖が完了している。その場合、電流Ｉｃａｐａは、この時間ｔ３から現れる。

同様に、時間ｔ４において、電圧ＵＣＴ１は実質的にゼロであるが、制御ソフトウェア・プログラム３６は、その前に第１の接触器ＣＴ１の閉鎖を作動させており、したがって、時間ｔ４では閉鎖が完了している。したがって、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖は、単相モードから３相モードへの切り換えに相当する。

第１の接触器ＣＴ１および第２の接触器ＣＴ２を閉鎖する前、電圧Ｕｃａｐａおよび電流Ｉｃａｐａはゼロである。その開放後、電圧Ｕｃａｐａおよび電流Ｉｃａｐａはゼロである。

各接触器ＣＴ１、ＣＴ２それぞれの閉鎖は、好ましくはプラスまたはマイナス８００μｓに等しい許容差の範囲内で、対応する接触器ＣＴ１、ＣＴ２の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧ＵＣＴ１、ＵＣＴ２の値がゼロになる時間ｔ３、ｔ４に対応する。

第１の制御ソフトウェア・プログラム３６および第２の制御ソフトウェア・プログラム３８は、それぞれの接触器ＣＴ１、ＣＴ２の開放および閉鎖のための制御信号を送り、経時的に、その様々な開放相および閉鎖相に対する接触器ＣＴ１、ＣＴ２のそれぞれの切り換え時間を考慮する。

あるいは、第１の接触器ＣＴ１の上流の電源端子１８と下流の電源端子２０の間の電圧Ｕ_ＡＣのみが測定され、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖は、電圧Ｕ_ＡＣのゼロ切片など、測定手段３３によって測定された電圧Ｕ_ＡＣに基づいて決定され、第２の接触器ＣＴ２の閉鎖は、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖と第２の接触器ＣＴ２の閉鎖との間の所定の時間遅れにより、第１の接触器ＣＴ１の閉鎖に従って決定される。所定の時間遅れは、例えば３相電圧の周期の４分の１に実質的に等しい。

他の実施形態（図示せず）によれば、無効電力補償器１は３つの接触器を備え、各接触器が、それぞれの相Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３のうちの１つによって電気的に接続される。

第１の相Ｐｈ１、第２の相Ｐｈ２および第３の相Ｐｈ３のうちの１つの相が、まず３つの接触器のうちの対応する接触器の閉鎖によってキャパシタ組立体２４に接続されるが、この接続は、対応する接触器の上流の電源端子１８および下流の電源端子２０に電流が存在しないときに行われる（オフロード接続）のであれば、任意の時間に行われる。

次いで、第１の相Ｐｈ１、第２の相Ｐｈ２および第３の相Ｐｈ３のうちの２つの他の相が、２つの他の対応する接触器の閉鎖によってキャパシタ組立体２４に接続されるが、前記２つの他の接触器の制御アルゴリズムは、無効電力補償器が２つの接触器だけを備える前の実施形態について記載したものと同等である。

次いで、２つの他の対応する接触器は、その２つの他の接触器が接続されたキャパシタに蓄えられた電力の最小値を得るために、無効電力補償器が２つの接触器だけを備える前の実施形態について記載したものと同様な制御アルゴリズムに従って開放される。

最後に、３つの接触器のうちの最初に閉鎖された接触器が開放されるが、この開放は、接触器の上流の電源端子１８および下流の電源端子２０に電流が存在しないときに行われる（オフロード接続）のであれば、２つの他の接触器の開放後の任意の時間に行われる。

この実施形態では、３つの接触器のいずれかの故障が、欠陥のある接触器の閉鎖位置におけるロック、すなわち、接触器の閉鎖位置における（１つまたは複数の）可動接触子の溶解を生じさせるが、低下した動作が前述の場合に関連し、２つの接触器は動作可能な状態を維持するため、無効電力補償器１の停止を暗示しない。

したがって、本発明による補償器１は、第１の電気機械式接触器ＣＴ１および第２の電気機械式接触器ＣＴ２の損傷の危険性を低減すると同時に、迅速な無効電力補償、すなわち数十ｍｓ以内のキャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ３の組立体２４の放電を伴う補償を実施することを可能にする。

本発明による補償器１は、それぞれ第１の相、第２の相および第３の相に関連付けられ、それぞれ第１の回路遮断モジュール１４、第２の回路遮断モジュール１５および第３の回路遮断モジュール１６と直列に接続された誘導抵抗器、すなわち電磁コイルの存在を省くのにも適している。

１無効電力補償器
２電気負荷
４交流ネットワーク
５交流電圧源
６第１の相導体
７第２の相導体
８第３の相導体
９第１の電気接続部
１０第２の電気接続部
１１第３の電気接続部
１２３相回路遮断器
１４第１の回路遮断モジュール
１５第２の回路遮断モジュール
１６第３の回路遮断モジュール
１８上流の電源端子
２０下流の電源端子
２２制御端子
２４キャパシタ組立体
２８監視デバイス
３０メモリ
３２プロセッサ
３３測定手段
３４測定ソフトウェア
３６第１の制御ソフトウェア・プログラム、制御手段、測定ソフトウェア・プログラム
３８第２の制御ソフトウェア・プログラム、制御手段
４０第１の抵抗ブリッジ
４２第２の抵抗ブリッジ
ＣＴ１第１の電気機械式接触器
ＣＴ２第２の電気機械式接触器
Ｐｈ１第１の相
Ｐｈ２第２の相
Ｐｈ３第３の相
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ端部
Ｅ、Ｆ、Ｇ頂点
Ｃ１第１のキャパシタ
Ｃ２第２のキャパシタ
Ｃ３第３のキャパシタ
Ｕ１２第１のキャパシタの端子における電圧
Ｕ２３第２のキャパシタの端子における電圧
Ｕ３１第３のキャパシタの端子における電圧
Ｕ_ＡＣ第１の電圧
Ｕ_ＢＤ第２の電圧

Claims

第１の相（６）、第２の相（７）および第３の相（８）を有する３相ネットワーク（４）のための無効電力補償器（１）であって、３つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の組立体（２４）と、前記３つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の組立体（２４）に電気的に接続され、それぞれが少なくとも１つの上流の電源端子（１８）および少なくとも１つの下流の電源端子（２０）を備える少なくとも２つの電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）であって、前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）の閉鎖位置において、電流が前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間を循環し、第１の接触器（ＣＴ１）が前記第１の相（Ｐｈ１）に接続され、第２の接触器（ＣＴ２）が前記第３の相（Ｐｈ３）に接続された前記電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）と、少なくとも１つの電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）の前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間の電圧を測定するための手段（３３）と、所定の制御アルゴリズムに従って前記電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）を制御するための手段（３６、３８）とを備える無効電力補償器（１）において、
前記制御アルゴリズムが、それぞれの電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）を、その前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間の電圧（Ｕ_ＡＣ、Ｕ_ＢＤ）が実質的にゼロである場合に閉鎖すること、およびそれぞれの電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）を、前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）が接続された３つの前記キャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の電力値が実質的に最小である場合に開放することを備え、
前記３つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の組立体（２４）が、三角形の構成に従って配置され、第１のキャパシタ（Ｃ１）が、前記第１の相（Ｐｈ１）と前記第２の相（Ｐｈ２）の間に接続され、第２のキャパシタ（Ｃ２）が、前記第２の相（Ｐｈ２）と前記第３の相（Ｐｈ３）の間に接続され、第３のキャパシタ（Ｃ３）が、前記第１の相（Ｐｈ１）と前記第３の相（Ｐｈ３）に接続され、
前記第１の接触器（ＣＴ１）を開放して前記３つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）に蓄えられた最小の電力値を得るための条件が、以下の式、
Ｕ３１−Ｕ１２＝０
但し、Ｕ３１は前記第３のキャパシタ（Ｃ３）の端子における電圧を表し、Ｕ１２は前記第１のキャパシタ（Ｃ１）の端子における電圧を表す、
を実証することを特徴とする無効電力補償器（１）。
前記測定手段（３３）が、一方において、前記第１の接触器（ＣＴ１）の前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間の前記電圧（Ｕ_ＡＣ）、他方において、前記第２の接触器（ＣＴ２）の前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間の前記電圧（Ｕ_ＢＤ）を測定し、それぞれの前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）の閉鎖が、前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）の前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間で測定された前記電圧（Ｕ_ＡＣ、Ｕ_ＢＤ）に基づいて決定されることを特徴とする請求項１に記載の無効電力補償器（１）。
前記測定手段（３３）が、前記第１の接触器（ＣＴ１）の前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間の前記電圧（Ｕ_ＡＣ）のみを測定し、前記第１の接触器（ＣＴ１）の閉鎖が、前記測定手段（３３）によって測定された前記電圧（Ｕ_ＡＣ）に基づいて決定され、前記第２の接触器（ＣＴ２）の閉鎖が、前記第１の接触器（ＣＴ１）の閉鎖と前記第２の接触器（ＣＴ２）の閉鎖との間の所定の時間遅れによって、前記第１の接触器（ＣＴ１）の前記閉鎖に応じて決定されることを特徴とする請求項１に記載の無効電力補償器（１）。
前記ネットワークの３相電圧が周期的であり、前記所定の時間遅れが、前記３相電圧の周期の４分の１に実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載の無効電力補償器（１）。
ちょうど２つの電気機械式接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに一項に記載の無効電力補償器（１）。
前記第２の接触器（ＣＴ２）を開放して前記３つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）に蓄えられた最小の電力値を得るための条件が、以下の式、
Ｕ３１−Ｕ２３＝０
但し、Ｕ３１は前記第３のキャパシタ（Ｃ３）の端子における電圧を表し、Ｕ２３は前記第２のキャパシタ（Ｃ２）の端子における電圧を表す、
を実証することを特徴とする請求項１に記載の無効電力補償器（１）。
３つの接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）を備え、各接触器が、前記ネットワーク（４）のそれぞれの相（Ｐｈ１、Ｐｈ２、Ｐｈ３）に電気的に接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の無効電力補償器（１）。
各接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）の閉鎖が、好ましくはプラスまたはマイナス８００μｓに等しい第１の許容差の範囲内で、その前記上流の電源端子（１８）と前記下流の電源端子（２０）の間のゼロ電圧に対応することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の無効電力補償器（１）。
各接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）の開放が、好ましくはプラスまたはマイナス５００μｓに等しい第２の許容差の範囲内で、前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）が接続された１つまたは複数の前記３つのキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）の電力の最小値に対応することを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の無効電力補償器（１）。
前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）を制御するための前記手段（３６、３８）が、制御信号を前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）に送り、前記制御手段（３６、３８）が、前記接触器（ＣＴ１、ＣＴ２）のそれぞれの切り換え時間の測定値に従って前記制御信号の伝達を時間シフトするための手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の無効電力補償器（１）。