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JP3305420B2 - アクティブフィルタ - Google Patents

アクティブフィルタ

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Publication number
JP3305420B2
JP3305420B2 JP13968693A JP13968693A JP3305420B2 JP 3305420 B2 JP3305420 B2 JP 3305420B2 JP 13968693 A JP13968693 A JP 13968693A JP 13968693 A JP13968693 A JP 13968693A JP 3305420 B2 JP3305420 B2 JP 3305420B2
Authority
JP
Japan
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current
capacitor
active filter
load
target value
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP13968693A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06348353A (ja
Inventor
秀隆 木戸口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Priority to JP13968693A priority Critical patent/JP3305420B2/ja
Publication of JPH06348353A publication Critical patent/JPH06348353A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Control Of Voltage And Current In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、負荷の要求する高調
波電流を供給して、系統側からの電流の歪みを低減する
アクティブフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】図4はアクティブフィルタを用いた給電
方式を示す概要図である。図4に示すように、アクティ
ブフィルタ1は系統と負荷2との間に設けられ、負荷電
流IL に含まれる無効電流を補償するための補償電流I
C を供給し、これによって電源系統電流(IS )に無効
電流成分を含まないようにしている。このため、所要の
補償電流IC を模擬したパルス幅変調(PWM)信号が
アクティブフィルタ1から取り出される。なお、同図の
符号3は負荷電流検出器、4は高調波電流(補償電流)
検出器であり、L1,L2およびC1によりフィルタが
構成されている。なお、このコンデンサC1が後述する
パルス幅変調波形整形用コンデンサである。
【0003】アクティブフィルタ1は具体的には例えば
図5に示すように、大きくはインバータ等の可制御スイ
ッチ部11と、制御部12とから構成される。そして、
可制御スイッチ部11はIGBT(絶縁ゲートバイポー
ラトランジスタ)を含むトランジスタ等のスイッチング
素子T、帰還ダイオードDおよび平滑コンデンサCなど
から構成される。また、制御部12は基本波成分演算器
121、電流調節器(ACR)123、パルス幅変調
(PWM)回路124、三角波発生器125、加減算器
(または比較器)126,127,128および直流電
圧制御回路129などから構成される。
【0004】すなわち、負荷電流検出器3によって検出
された負荷電流実際値IL は基本波成分演算器121に
導かれ、これにより電源電流目標値IS * が算出され
る。加減算器126では負荷電流実際値IL と目標値I
S * との偏差が求められ、補償電流目標値IC * とな
る。加減算器127では、この補償電流目標値IC *
検出器4を介して与えられる補償電流実際値IC との偏
差を演算する。
【0005】加減算器127において形成された偏差は
ACR123に与えられるので、ACR123ではこの
偏差を零、つまり補償電流実際値IC をその目標値IC
* に一致させるよう、所定の制御演算を行なう。ACR
123の出力は加減算器128において、直流電圧制御
回路129からの出力と加算された後PWM回路124
に導かれ、ここで三角波発生器125の出力と比較する
ことにより、所要の補償電流に対応するPWM信号が形
成され、これにもとづき可制御スイッチ部11の個々の
スイッチング素子Tのオン,オフを制御することによ
り、補償電流ICを得ることができる。なお、この補償
電流IC は図4に示すコンデンサC1を含むフィルタに
より正弦波に整形され、系統に与えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、図5の構成
ではアクティブフィルタの流すべき高調波電流の指令に
対して制御すべき出力電流を、PWM成分除去用コンデ
ンサの内側(インバータ側)の電流検出値としている。
これは、電流検出信号が、制御されるスイッチング素子
の電流と等価な電流であることが必要であるからで、仮
にコンデンサの外側(系統側)で電流検出を行なった場
合、制御されるスイッチング素子の電流と検出電流との
間にコンデンサ電流分の差が生じ、ACR制御系が発振
することになる。
【0007】しかし、コンデンサの内側(インバータ
側)の電流検出だけでは、本来のアクティブフィルタの
出力電流とはコンデンサ電流分の差があることになり、
負荷電流波形が急峻に変化するポイントで、アクティブ
フィルタ出力電流に振動成分が生じたり、系統側に進相
コンデンサ等の容量成分があると、アクティブフィルタ
のコンデンサとの間に共振電流が発生することもある。
このため、アクティブフィルタのコンデンサに直列にダ
ンピング抵抗を設けたり、系統側のコンデンサにリアク
トルを設けるなどの処置が必要となる。したがって、こ
の発明の課題は共振現象の抑制を図り、ダンピング抵抗
を設けなくても済むようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、第1の発明では、高調波電流を必要とする負荷
に電源を供給する電源系統に接続され、負荷の要求する
高調波電流を流して系統電流の歪みを除去するアクティ
ブフィルタにおいて、インバータを含む可制御スイッチ
と、負荷電流の検出値から電源系統の電流目標値を演算
するとともに、この演算値と負荷電流検出値との差を補
償電流目標値として出力する演算手段と、電源系統とア
クティブフィルタ出力のパルス幅変調波形整形用コンデ
ンサとの間を流れる電流を、前記補償電流目標値に一致
させるべく所定の調節演算を行なう第1の電流調節器
と、アクティブフィルタとその出力のパルス幅変調波形
整形用コンデンサとの間を流れる電流を、前記第1の電
流調節器出力に一致させるべく所定の調節演算を行なう
第2の電流調節器とを設け、この第2の電流調節器の出
力にもとづき前記可制御スイッチをパルス幅変調制御す
ることを特徴としている。
【0009】第2の発明では、高調波電流を必要とする
負荷に電源を供給する電源系統に接続され、負荷の要求
する高調波電流を流して系統電流の歪みを除去するアク
ティブフィルタにおいて、インバータを含む可制御スイ
ッチと、負荷電流の検出値から電源系統の電流目標値を
演算するとともに、この演算値と負荷電流検出値との差
を補償電流目標値として出力する演算手段と、電源系統
とアクティブフィルタ出力のパルス幅変調波形整形用コ
ンデンサとの間を流れる電流を、前記補償電流目標値に
一致させるべく所定の調節演算を行なう第1の電流調節
器と、アクティブフィルタとその出力のパルス幅変調波
形整形用コンデンサとの間を流れる電流を、前記補償電
流目標値に一致させるべく所定の調節演算を行なう第2
の電流調節器と、前記第1,第2電流調節器の出力を加
算する加算器とを設け、この加算器からの出力にもとづ
き前記可制御スイッチをパルス幅変調制御することを特
徴としている。
【0010】
【作用】従来の、コンデンサの内側の電流を制御するA
CR回路に加えて、 (1)コンデンサの外側に電流検出器を設け、その検出
電流と電流指令とを比較するACR回路を、従来のAC
R回路の前段に設ける。 (2)コンデンサの外側に電流検出器を設け、その検出
電流と電流指令とを比較するACR回路を、従来のAC
R回路に並列に設ける。 のいずれかとすることにより、コンデンサ電流による誤
差を無くし、共振現象の抑制を図る。
【0011】
【実施例】図1はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。これは、図5に示すものに対し、ACR回路122
を付加して構成される。すなわち、コンデンサの内側の
電流を制御するACR回路123の前段に、コンデンサ
の外側の電流を制御するACR回路122を設けること
により、コンデンサ電流による誤差をなくすようにした
ものである。
【0012】図2はこの発明の実施例を示す構成図であ
る。すなわち、ここではコンデンサの内側の電流を制御
するACR回路123に対し、コンデンサの外側の電流
を制御するACR回路122を並列に接続し、両者の出
力を加減算器128で加算することにより、コンデンサ
電流による誤差をなくすものである。なお、130は補
償電流目標値IC * と、コンデンサの外側の電流検出値
との差を求める加減算器である。
【0013】図3はこの発明が適用されるシステム概要
図である。すなわち図1,図2を実施するに当たって
は、コンデンサの内側の電流を検出する電流検出器の他
に、コンデンサの外側の電流を検出する電流検出器が必
要となるが、これを示すのが符号41で、この電流検出
器41を用いることにより、上記の如き制御が可能にな
るというわけである。
【0014】
【発明の効果】この発明によれば、コンデンサの外側の
電流も制御するようにしたので、コンデンサ電流による
誤差がなくなり、系統側とコンデンサとの共振現象を抑
制することができ、ダンピングのための抵抗を不要にす
ることが可能となる利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例を示す構成図である。
【図2】この発明の第2実施例を示す構成図である。
【図3】この発明が適用されるシステム概要図である。
【図4】アクティブフィルタを用いた従来の給電方式を
示す概要図である。
【図5】アクティブフィルタの従来例を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1…アクティブフィルタ、2…負荷、3…負荷電流検出
器、4,41…補償電流検出器、11…可制御スイッチ
部、12…制御部、121…基本波成分演算器、12
2,123…電流調節器(ACR)、124…パルス幅
変調(PWM)回路、125…三角波発生器、126,
127,128,130…加減算器、129…直流電圧
制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H02M 7/48 H02M 7/48 P H03H 11/02 H03H 11/02 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05F 1/70 G05F 1/10 H02J 3/01 H02J 3/18 H02J 3/24 H02M 7/48 H03H 11/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高調波電流を必要とする負荷に電源を供
    給する電源系統に接続され、負荷の要求する高調波電流
    を流して系統電流の歪みを除去するアクティブフィルタ
    において、 インバータを含む可制御スイッチと、負荷電流の検出値
    から電源系統の電流目標値を演算するとともに、この演
    算値と負荷電流検出値との差を補償電流目標値として出
    力する演算手段と、電源系統とアクティブフィルタ出力
    のパルス幅変調波形整形用コンデンサとの間を流れる電
    流を、前記補償電流目標値に一致させるべく所定の調節
    演算を行なう第1の電流調節器と、アクティブフィルタ
    とその出力のパルス幅変調波形整形用コンデンサとの間
    を流れる電流を、前記第1の電流調節器出力に一致させ
    るべく所定の調節演算を行なう第2の電流調節器とを設
    け、この第2の電流調節器の出力にもとづき前記可制御
    スイッチをパルス幅変調制御することを特徴とするアク
    ティブフィルタ。
  2. 【請求項2】 高調波電流を必要とする負荷に電源を供
    給する電源系統に接続され、負荷の要求する高調波電流
    を流して系統電流の歪みを除去するアクティブフィルタ
    において、 インバータを含む可制御スイッチと、負荷電流の検出値
    から電源系統の電流目標値を演算するとともに、この演
    算値と負荷電流検出値との差を補償電流目標値として出
    力する演算手段と、電源系統とアクティブフィルタ出力
    のパルス幅変調波形整形用コンデンサとの間を流れる電
    流を、前記補償電流目標値に一致させるべく所定の調節
    演算を行なう第1の電流調節器と、アクティブフィルタ
    とその出力のパルス幅変調波形整形用コンデンサとの間
    を流れる電流を、前記補償電流目標値に一致させるべく
    所定の調節演算を行なう第2の電流調節器と、前記第
    1,第2電流調節器の出力を加算する加算器とを設け、
    この加算器からの出力にもとづき前記可制御スイッチを
    パルス幅変調制御することを特徴とするアクティブフィ
    ルタ。
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