JP2000059995A - 電力用高調波・無効電力補償装置 - Google Patents
電力用高調波・無効電力補償装置Info
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Abstract
流を供給し、系統電流に高調波成分を生じさせない無効
電力補償装置を提供する。 【解決手段】 3相電力系統の負荷電流の高調波電流成
分、無効電流成分または逆相電流成分を供給する電力用
高調波・無効電力補償装置において、上記3相電力系統
の各相瞬時電圧から基本波電圧成分および各次高調波電
圧成分を各相毎に導出し、基本波電圧成分の位相を基本
波ベースで90°遅延させて原系統基本波電圧成分より
90°位相遅れとした基本波電圧成分および各次高調波
電圧成分の位相を各々の高調波次数ベースで90°遅延
させて原系統各次高調波電圧成分より90°位相遅れと
した各次高調波電圧成分を導出する位相遅れ回路を各相
毎に設け、これらを加算回路にて各相毎に合成し、この
出力と各相瞬時電流の積から3相一括の瞬時無効電力を
求める回路を設け、上記3相一括の瞬時無効電力から補
償電流の指令値を算出する回路を設ける。
Description
構成要素とする電力用アクティブフィルタや電力用無効
電力補償装置(SVCともいう)などの電力用高調波お
よび無効電力の補償装置に関するものである。
た従来の電力用高調波・無効電力補償装置の補償電流導
出法を特開平7-121254号公報に開示されている電力用高
調波・無効電力補償装置を基に説明する。瞬時有効電力
p、瞬時無効電力qはa相電圧ea、b相電圧eb、c相
電圧ec、a相電流ia、b相電流ib、c相電流icを用
いて次式のように表わされる。
とにする。すると、中性線電流i0は次式で与えられ
る。
る。
る。よって、系統の電源側を添字S、負荷側を添字L、
電力用高調波・無効電力補償装置側を添字Cで表わし
て、(5)式から次式を得る。
瞬時有効電力、瞬時無効電力のうち、その交流成分を供
給する場合、電力用高調波・無効電力補償装置が供給す
る瞬時有効電力pC、瞬時無効電力qC、電源が供給する
瞬時有効電力pS、瞬時無効電力qSは、次式のように表
わすことができる。なお,記号上の−で直流成分を〜で
交流成分を表わすことにする。
(7)、(9)式から補償電流指令i Ca、iCb、iCcは
次式で表わされる。
電流iSa、iSb、iScは次式で表わされる。
電力pLは、電圧ea、eb、ecと負荷電流iLa、iLb、
iLcの測定値を用いて導出できる。同様に、(2)式か
ら負荷瞬時無効電力qLも電圧ea、eb、ecと負荷電流
iLa、iLb、iLcの測定値を用いて導出できる。pL−
1、qL−1はpL、qLの直流成分であり、適当な回路
によって負荷瞬時有効電力pL、負荷瞬時無効電力qLか
ら抽出することができる。したがって、(10)式から
瞬時有効電力pS、瞬時無効電力qSを導出できる。ゆえ
に、(12)式からわかるように電源電流iSa、iSb、
iScはこれら瞬時有効電力pS、瞬時無効電力qSと
ea、eb、ecの測定値を用いて導出することができ
る。よって、電力系統にキルヒホッフの法則を用いるこ
とにより、iSa、iSb、iScから各相補償電流指令
iCa、iCb、iCcを導出できる。
すると、次式が与えられる。
次式を得る。
立する。よって、(15)式から次式を得る。
qCを(9)式のように定めると、(9)、(17)式
から補償電流指令iCa、iCbは次式で表される。
統電流iSa、iSbは次式で表される。
より、iSa、iSbから各相補償電流指令iCa、iCb、i
Ccを導出できる。
圧を導出する回路を用いる場合について考える。θ°を
90°未満にすれば、90°だけ遅れた相電圧を導出す
る回路よりも、過渡応答特性が良くなり、さらに負荷に
応じてθ°を適当に選ぶことによって(21)式で定義
されるfの交流成分が小さくなり、上記fからfの交流
成分を分離、抽出する回路の過渡応答特性を向上でき
る。
る。
る。
立する。よって、(23)式から次式を得る。
る瞬時有効電力pC、瞬時無効電力qCを(9)式のよう
に定め、電流iC0が電流iL0と等しいとおけば、
(9)、(25)式から次式を得る。
統電流iSa、iSb、iScは次式で表わされる。
用いることにより、iSa、iSb、i Scから各相補償電流
指令iCa、iCb、iCcを導出できる。
る。3相3線式の電力系統では、(13)式が成立す
る。(13)式を(1)、(2)、(21)式に代入
し、次式を得る。
立する。よって、(30)式から次式を得る。
る瞬時有効電力pC、瞬時無効電力qCを(9)式のよう
に定めると、(9)、(32)式から次式を得る。
式を得る。
より、iSa、iSbから各相補償電流指令iCa、iCb、i
Ccを導出できる。
力補償装置において、従来の瞬時有効電力・瞬時無効電
力理論を用いた補償電流指令算出回路を採用した場合、
系統の電源側から流れ込む電流iSa、iSb、iScすなわ
ち系統電流は次式となる。
が存在する場合)、電圧ea、eb、ecは正弦波の交流
となる。また,定常状態において、負荷側の瞬時有効電
力の直流分pL−1、1/Δは一定値であるから、
iSa、iSb、iScは正弦波となる。しかし、系統電圧に
高調波成分が含まれる場合、電圧ea、eb、ec、1/
Δに高調波成分が含まれ、iSa、iSb、iScに高調波成
分が含まれることになる。この高調波成分は、誘導障害
などをもたらすため好ましくない。これより、従来の方
式が望ましい結果をもたらすのは結局、正弦波対称3相
電圧、正弦波非対称3相電圧の場合に限られ、系統電圧
に高調波成分が含まれる場合には望ましい動作をしない
ことが分かる。
力qは下式で表わされていた。
に高調波成分が含まれる場合を考慮していないため、各
相瞬時電圧を90°遅らせた電圧を得る方法については
基本波ベース位相についてのみ考慮されている。よっ
て、系統電圧に高調波成分が含まれる場合、瞬時無効電
力qの平均値は無効電力を表わさない。以上が従来の瞬
時有効電力・瞬時無効電力を用いた電力用高調波・無効
電力補償装置の問題点である。
ためになされたものであり、対称3相電圧、非対称3相
電圧において、系統電圧が正弦波である場合はもちろ
ん、系統電圧に高調波成分が含まれる場合においても、
負荷に流れる高調波電流、また必要ならば無効電流・逆
相電流を供給し、しかも系統電流に高調波成分を生じさ
せない無効電力補償装置を得ることを目的とする。
る電力用高調波・無効電力補償装置の補償電流導出回路
は、従来の方式で用いられていた瞬時無効電力とは異な
る新しい瞬時無効電力を用いる手段、上記瞬時無効電力
を導出するために各相瞬時電圧の基本波成分および各次
調波成分を検出しそれぞれの位相を90°遅らせる手
段、上記90°遅らせた電圧と各相電流とから瞬時無効
電力を導出する手段、および上記瞬時無効電力から補償
電流の指令値を導出する手段を備えたものである。
相瞬時電圧の基本波成分および各次調波成分をバンドパ
スフィルタ、またはデジタルフィルタを用いて導出し、
これら導出した電圧成分位相を90°遅らせる手段とし
て、位相遅れ回路、またはメモリを用いるものである。
圧の基本波電圧成分とこの基本波電圧成分より位相を9
0°遅らせた電圧成分とから関数を導出し、これと瞬時
無効電力の直流成分の積から系統電流の指令値を導出
し、これを負荷に流れる電流から引くことにより、補償
電流の指令値を算出するものである。
系統において、上記瞬時無効電力を導出するために2相
の電流信号を用いるものである。
のは、上記補償電流指令値の導出において、各相電圧を
90°以外の任意の角度θ°だけ遅らせた電圧を用いる
ものである。
用高調波・無効電力補償装置は、対称3相電圧、非対称
3相電圧において、系統電圧が正弦波である場合はもち
ろん、系統電圧に高調波成分が含まれる場合において
も、その平均値が真の無効電力を表わす正しい瞬時無効
電力を用いている。すなわち、本発明では瞬時無効電力
qを、相電流瞬時値と相電圧の基本波成分および各次調
波成分の位相をそれぞれのベースで90°遅らせた電圧
瞬時値の和との積の3相分の和と定義する。なお,90
°進ませた相電圧ではなく、90°遅らせた相電圧を用
いているのは、遅れ電流による無効電力を正とするため
である。系統電圧に高調波成分が含まれる場合、各相瞬
時電圧および各相瞬時電圧をそれぞれの周波数ベースで
90°遅らせた電圧は次のように表わせる。
場合の瞬時無効電力q−3を式で表せば次のようにな
る。
(1)式で表わされる。ここで、3相4線式の電力系統
を考えることにする。すると、中性線電流i0は(3)
式で与えられる。
る。
立する。よって、系統の電源側を添字S、負荷側を添字
L、電力用高調波・無効電力補償装置側を添字Cで表わ
して、(38)式から次式を得る。
る瞬時有効電力pC、瞬時無効電力qCを(9)式のよう
に定め、中性線電流iC0をiL0とおけば、(9)、(4
0)式から補償電流指令iCa、iCb、iCcは次式で表わ
される。
統電流iSa、iSb、iScは次式で表わされる。
場合、ea、eb、ec、ea'−3、eb'−3、ec'−3
には基本波成分のほかに高調波成分も含まれ、Δ−3に
は直流成分だけでなく交流成分も含まれる。よって、系
統電流iSa、iSb、iScを正弦波にするためには次式の
ようにする必要がある。
−3、ec'−3が基本波成分のみに、Δ−3が直流成分
のみになるようにしなければならない。ここで、添字に
おける数字は、基本波成分に対する高調波の次数である
(例:ea1→a相電圧の基本波成分)。
出し、これを負荷に流れる電流から引くことにより、補
償電流の指令値を算出する。これによって得た補償電流
を系統に流し込むことにより、系統電流iSa、iSb、i
Scは対称3相電圧、非対称3相電圧において、正弦波の
ときはもちろん、高調波成分が含まれる場合においても
電力用高調波・無効電力を補償することができる。
来方式における(12)式に対応する。系統電圧に高調
波成分が含まれる場合、従来の方式における(12)式
のea、eb、ec、ea'、eb'、ec'には基本波成分だ
けでなく、高調波成分も含まれていた。また、Δ−3に
は直流成分に加えて交流成分が生じた。しかし、対応す
る発明の方式における(44)式のea1、eb1、ec1、
ea1'、eb1'、ec1'は基本波成分のみであり、また、
Δ1には直流成分のみしか生じない。したがって、(4
4)式からわかるように発明方式では系統各相電流
iSa、iSb、iScに高調波成分が含まれず、良好な動作
を行うことになる。
本波成分および各次高調波成分をバンドパスフィルタ、
デジタルフィルタを用いて弁別抽出し、これら抽出した
電圧成分位相をそれぞれの周波数ベースで90°遅らせ
るために位相遅れ回路、遅延読み出しメモリを用いるの
は、基本波及び各次高調波の集まりである各相瞬時電圧
位相をそれぞれの周波数ベースで90°遅らせるために
は各調波成分をそれぞれの成分にわけ、それぞれの調波
にあった位相遅れ回路、遅延読み出しメモリを用いる必
要があるからである。この方式を用いることによって、
系統電圧に高調波成分が含まれる場合においても良好な
動作を行うことができる。
した直流成分に各相瞬時電圧から導出した基本波電圧と
この基本波電圧の位相を90°遅らせた電圧の関数を乗
じて補償電流の指令値を算出する回路は、(44)式か
ら分かるように、系統電圧に高調波成分が含まれる場合
においても、Δ1に交流成分が含まれず、さらにea1、
eb1、ec1、ea1'、eb1'、ec1'は基本波成分のみと
なる。よって、系統電流は正弦波となり、良好な動作を
行うことになる。
次式が成立する。
次式を得る。
立する。よって、(46)式から次式を得る。
qCを(9)式のように定めると、(9)、(48)式
から補償電流指令iCa、iCbは次式で表わされる。
統電流iSa、iSbは次式で表わされる。
場合、ea、eb、ec、ea'−3、eb'−3、ec'−3
には基本波成分のほかに高調波成分も含まれ、Δ'−3
には直流成分だけでなく交流成分も含まれる。よって、
系統電流iSa、iSb、iScを正弦波にするためには次式
のようにする必要がある。
−3、ec'−3が基本波成分のみに、Δ'−3が直流成
分のみになるようにしなければならない。ここで、添字
における数字は、基本波成分に対する高調波の次数であ
る(例:ea1→a相電圧の基本波成分)。
出し、これを負荷に流れる電流から引くことにより、補
償電流の指令値を算出する。これによって得た補償電流
を補償装置から系統に流し込むことにより、系統電流i
Sa、iSb、iScは対称3相電圧、非対称3相電圧におい
て、正弦波のときはもちろん、高調波成分が含まれる場
合においても電力用高調波・無効電力を補償することが
できる。
来方式における(20)式に対応する。系統電圧に高調
波成分が含まれる場合、従来の方式における(20)式
のe a、eb、ec、ea'、eb'、ec'には基本波成分だ
けでなく、高調波成分も含まれていた。また、Δ'−3
には直流成分に加えて交流成分が生じた。しかし、対応
する発明の方式における(52)式のea1、eb1、
ec1、ea1'、eb1'、ec1'は基本波成分のみであり、
また、Δ1'には直流成分のみしか生じない。したがっ
て、(52)式からわかるように本発明方式では系統各
相電流iSa、iSb、i Scに高調波成分が含まれず、良好
な動作を行うことになる。
°だけ遅れた相電圧を導出する回路は、θ°を90°未
満にすれば、90°だけ遅れた相電圧を導出する回路よ
りも、過渡応答特性がよくなり、さらに負荷に応じてθ
°を適当に選ぶことによって、(53)式で定義される
f−3の交流成分が小さくなり、上記f−3から交流成
分を分離、抽出する回路の過渡応答特性を向上できる。
る。
立する。よって、(55)式から次式を得る。
る瞬時有効電力pC、瞬時無効電力qCを(9)式のよう
に定め、電流iC0が電流iL0と等しいとおけば、
(9)、(57)式から次式を得る。
統電流iSa、iSb、iScは次式で表される。
場合、ea、eb、ec、ea''−3、eb''−3、ec''−
3には基本波成分のほかに高調波成分も含まれ、Δ''−
3には直流成分だけでなく交流成分も含まれる。よっ
て、系統電流iSa、iSb、iScを正弦波にするためには
次式のようにする必要がある。
eb''−3、ec''−3が基本波成分のみに、Δ''−3が
直流成分のみになるようにしなければならない。ここ
で、添字における数字は、基本波成分に対する高調波の
次数である(例:ea1→a相電圧の基本波成分)。
出し、これを負荷に流れる電流から引くことにより、補
償電流の指令値を算出する。これによって得た補償電流
を補償装置から系統に流し込むことにより、系統電流i
Sa、iSb、iScは対称3相電圧、非対称3相電圧におい
て、正弦波のときはもちろん、高調波成分が含まれる場
合においても電力用高調波・無効電力を補償することが
できる。
来方式における(28)式に対応する。系統電圧に高調
波成分が含まれる場合、従来の方式における(28)式
のea、eb、ec、ea''、eb''、ec''には基本波成分
だけでなく、高調波成分も含まれていた。また、Δ''に
は直流成分に加えて交流成分が生じた。しかし、対応す
る発明の方式における(61)式のea1、eb1、ec1、
ea1''、eb1''、ec1''は基本波成分のみであり、ま
た、Δ1''には直流成分のみしか生じない。したがっ
て、(61)式からわかるように本発明方式では系統各
相電流iSa、iSb、iScに高調波成分が含まれず、良好
な動作を行うことになる。よって、(61)式とキルヒ
ホッフの法則より、iSa、iSb、iScから各相補償電流
指令iCa、iCb、iCcを導出できる。
る。3相3線式の電力系統では、(13)式が成立す
る。(13)式を(1)、(53)式に代入し、次式を
得る。
って、(63)式から次式を得る。
る瞬時有効電力pC、瞬時無効電力qCを(9)式のよう
に定めると、(9)、(65)式から次式を得る。
式を得る。
場合、ea、eb、ec、ea''−3、eb''−3、ec''−
3には基本波成分のほかに高調波成分も含まれる。よっ
て、系統電流iSa、iSb、iScを正弦波にするためには
次式のようにする必要がある。
eb''−3、ec''−3が基本波成分のみに、Δ'''−3
が直流成分のみになるようにしなければならない。ここ
で、添字における数字は、基本波成分に対する高調波の
次数である(例:ea1→a相電圧の基本波成分)。
出し、これを負荷に流れる電流から引くことにより、補
償電流の指令値を算出する。これによって得た補償電流
を補償装置から系統に流し込むことにより、系統電流i
Sa、iSb、iScは対称3相電圧、非対称3相電圧におい
て、正弦波のときはもちろん、高調波成分が含まれる場
合においても電力用高調波・無効電力を補償することが
できる。
来方式における(35)式に対応する。系統電圧に高調
波成分が含まれる場合、従来の方式における(35)式
のea、eb、ec、ea''、eb''、ec''には基本波成分
だけでなく、高調波成分も含まれていた。また、Δ'''
には直流成分に加えて交流成分が生じた。しかし、対応
する発明の方式における(69)式のea1、eb1、
ec1、ea1''、eb1''、ec1''は基本波成分のみであ
り、また、Δ1'''には直流成分のみしか生じない。した
がって、(69)式からわかるように本発明方式では系
統各相電流iSa、iSb、iScに高調波成分が含まれず、
良好な動作を行うことになる。よって、(69)式とキ
ルヒホッフの法則より、iSa、iSbから各相補償電流指
令iCa、iCb、iCcを導出できる。
づいて説明する。図1の3相4線式電力系統において、
1は電源、2は負荷、3は電圧形インバータで電流制御
ループを有する3相4線式インバータ、5は系統電圧の
瞬時相電圧ea、eb、ecを検出する系統電圧検出器、
7は負荷のa、b、c相瞬時相電流iLa、iLb、iLcを
検出する負荷電流検出器、9は位相遅れの無いバンドパ
スフィルタからなり系統電圧検出器5の検出した瞬時相
電圧ea、eb、ecより瞬時相電圧基本波成分ea1、e
b1、ec1を抽出する基本波抽出回路、11は基本波抽出
回路9により抽出された瞬時相電圧基本波成分ea1、e
b1、ec1の位相を基本波ベースで90°遅延させた瞬時
相電圧基本波90°遅延成分ea1'、eb1'、ec1'を導
出する基本波90°遅延回路、13は位相遅れの無いバ
ンドパスフィルタからなり系統電圧検出器5の検出した
瞬時相電圧ea、eb、ecより必要とする次数の瞬時相
電圧高調波成分eak、ebk、eckを抽出する必要次数調
波抽出回路(複数の高調波成分の抽出を必要とする場合
は各次調波に対応した抽出回路を各々具備する)、15
は必要次数調波抽出回路13により抽出された、瞬時相
電圧高調波成分eak、ebk、eckの位相を各々の高調波
次数ベースで90°遅延させた瞬時相電圧高調波90°
遅延成分eak'、ebk'、eck'を導出する必要次数調波
90°遅延回路(複数の高調波成分の遅延を必要とする
場合は各次調波に対応した遅延回路を各々具備する)、
17は基本波及び高調波次数ベースで各々位相を90°
遅延させた各瞬時相電圧成分を加算し、瞬時相電圧各次
調波位相90°遅延成分ea'−3、eb'−3、ec'−3
を合成する加算回路、19は系統電圧検出器5の検出し
た瞬時相電圧ea、eb、ecと、負荷電流検出器7の検
出した負荷瞬時相電流iLa、iLb、iLcから負荷瞬時有
効電力pLを演算する負荷瞬時有効電力演算回路、21
は負荷瞬時有効電力演算回路19により演算された負荷
瞬時有効電力pLより直流成分pL−1を抽出する第一の
直流分抽出回路、22は加算回路17により合成された
瞬時相電圧各次調波位相90°遅延成分ea'−3、eb'
−3、ec'−3と、負荷電流検出器7の検出した負荷瞬
時相電流iLa、iLb、iLcから負荷瞬時無効電力qL−
3を演算する負荷瞬時無効電力演算回路、24は負荷瞬
時無効電力演算回路22により演算された負荷瞬時無効
電力qL−3より直流成分qL−4を抽出する第二の直流
分抽出回路、25は基本波抽出回路9により抽出された
瞬時相電圧基本波成分ea1、eb1、ec1と、基本波90
°遅延回路11により遅延された瞬時相電圧基本波90
°遅延成分ea1'、eb1'、ec1'からΔ1を演算するΔ1
演算回路、27は基本波抽出回路9により抽出された瞬
時相電圧基本波成分ea1、eb1、ec1、基本波90°遅
延回路11により遅延された瞬時相電圧基本波90°遅
延成分ea1'、eb1'、ec1'、直流分抽出回路21によ
り抽出された負荷瞬時有効電力直流成分pL−1、直流
分抽出回路24により抽出された負荷瞬時無効電力直流
成分qL−4、Δ1演算回路25により演算されたΔ1か
ら系統電流iSa、iSb、iScを演算する系統電流
(iSa、iS b、iSc)演算回路、29は負荷電流検出器
7の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLb、iLcと、系統
電流(iSa、iSb、iSc)演算回路27により演算され
た系統電流iSa、iSb、iScから補償電流iCa、iCb、
iCcを演算する補償電流(i Ca、iCb、iCc)演算回路
である。補償電流(iCa、iCb、iCc)演算回路29出
力iCa、iCb、iCcに3相4線式インバータ3の出力電
流を追従させる。なお電圧形インバータで電流制御ルー
プを有する3相4線式インバータ3の回路例を図10
に、R及びCの値を適当に選定する事により実現可能な
位相遅れの無いバンドパスフィルタからなる基本波抽出
回路9および必要次数調波抽出回路13の回路例を図1
2に示す。
電力演算回路19では(1)式から得られる次式を用い
て負荷瞬時有効電力pLを演算する。
6)式から得られる次式を用いて負荷瞬時無効電力qL
−3を演算する。
を演算する。系統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路2
7では(44)式に従いiSa、iSb、iScを演算する。
補償電流(iCa、iCb、iCc)演算回路29では次式の
如く負荷電流から系統電流を差し引きする事により補償
電流を演算する。
9の出力が補償電流指令値であり、3相4線式インバー
タ3の出力電流を追従させる。
線式電力系統の場合を取り扱っているが、3相3線式電
力系統の場合の実施例2を、図2に基づいて説明する。
図2の3相3線式電力系統において、1は電源、2は負
荷、4は電圧形インバータで電流制御ループを有する3
相3線式インバータ、6は系統電圧の瞬時線間電圧ea
−ec、eb−ecを検出する系統電圧検出器、8は負荷
のa、b相瞬時相電流iLa、iLbを検出する負荷電流検
出器、10は位相遅れの無いバンドパスフィルタからな
り系統電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧ea−ec、
eb−ecより瞬時線間電圧基本波成分ea1−ec1、eb1
−ec1を抽出する基本波抽出回路、12は基本波抽出回
路10により抽出された瞬時線間電圧基本波成分ea1−
ec1、eb1−ec1の位相を基本波ベースで90°遅延さ
せた瞬時線間電圧基本波90°遅延成分ea1'−ec1'、
eb1'−ec1'を導出する基本波90°遅延回路、14は
位相遅れの無いバンドパスフィルタからなり系統電圧検
出器6の検出した瞬時線間相電圧ea−ec、eb−ecよ
り必要とする次数の瞬時線間電圧高調波成分e ak−
eck、ebk−eckを抽出する必要次数調波抽出回路(複
数の高調波成分の抽出を必要とする場合は各次調波に対
応した抽出回路を各々具備する)、16は必要次数調波
抽出回路14により抽出された、瞬時線間電圧高調波成
分eak−eck、ebk−eckの位相を各々の高調波次数ベ
ースで90°遅延させた瞬時線間電圧高調波90°遅延
成分eak'−eck'、ebk'−eck'を導出する必要次数調
波90°遅延回路(複数の高調波成分の遅延を必要とす
る場合は各次調波に対応した遅延回路を各々具備す
る)、18は基本波及び高調波次数ベースで各々位相を
90°遅延させた各瞬時線間電圧成分を加算し、瞬時線
間電圧各次調波位相90°遅延成分(ea'−3)−(e
c'−3)、(eb'−3)−(ec'−3)を合成する加算
回路、20は系統電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧
ea−ec、eb−ecと、負荷電流検出器8の検出した負
荷瞬時相電流iLa、iLbから負荷瞬時有効電力pLを演
算する負荷瞬時有効電力演算回路、21は負荷瞬時有効
電力演算回路20により演算された負荷瞬時有効電力p
Lより直流成分pL−1を抽出する第一の直流分抽出回
路、23は加算回路18により合成された瞬時線間電圧
各次調波位相90°遅延成分(ea'−3)−(ec'−
3)、(eb'−3)−(ec'−3)と、負荷電流検出器
8の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLbから負荷瞬時無
効電力qL−3を演算する負荷瞬時無効電力演算回路、
24は負荷瞬時無効電力演算回路23により演算された
負荷瞬時無効電力qL−3より直流成分qL−4を抽出す
る第二の直流分抽出回路、26は基本波抽出回路10に
より抽出された瞬時線間電圧基本波成分ea1−ec1、e
b1−ec1と、基本波90°遅延回路12により遅延され
た瞬時線間電圧基本波90°遅延成分ea1'−ec1'、e
b1'−ec1'からΔ 1'を演算するΔ1'演算回路、28は基
本波抽出回路10により抽出された瞬時線間電圧基本波
成分ea1−ec1、eb1−ec1、基本波90°遅延回路1
2により遅延された瞬時線間電圧基本波90°遅延成分
ea1'−ec1'、eb1'−ec1'、直流分抽出回路21によ
り抽出された負荷瞬時有効電力直流成分pL−1、直流
分抽出回路24により抽出された負荷瞬時無効電力直流
成分qL−4、Δ1'演算回路26により演算されたΔ1'
から系統電流iSa、iSbを演算する系統電流(iSa、i
Sb)演算回路、30は負荷電流検出器8の検出した負荷
瞬時相電流iLa、iLbと、系統電流(iSa、iSb)演算
回路28により演算された系統電流iSa、iSbから補償
電流iCa、iCbを演算する補償電流(iCa、iCb)演算
回路、31は補償電流(iCa、iCb)演算回路30によ
り演算された補償電流iCa、iCbから補償電流iCcを演
算する補償電流(iCc)演算回路である。補償電流(i
Ca、iCb)演算回路30出力iCa、iCb及び補償電流
(iCc)演算回路31出力iCcにより3相3線式インバ
ータ4の出力電流を追従させる。なお電圧形インバータ
で電流制御ループを有する3相3線式インバータ4の回
路例を図11に、R及びCの値を適当に選定する事によ
り実現可能な位相遅れの無いバンドパスフィルタからな
る基本波抽出回路10および必要次数調波抽出回路14
の回路例を図12に示す。
電力演算回路20では(45)式から得られる次式を用
いて負荷瞬時有効電力pLを演算する。
5)式から得られる次式を用いて負荷瞬時無効電力qL
−3を演算する。
1'を演算する。系統電流(iSa、i Sb)演算回路28で
は(52)式に従いiSa、iSbを演算する。補償電流
(iCa、iCb)演算回路30では次式の如く負荷電流か
ら系統電流を差し引きする事により補償電流を演算す
る。
3)式から得られる次式を用いて補償電流を演算する。
補償電流(iCc)演算回路31の出力が補償電流指令値
であり、3相3線式インバータ4の出力電流を追従させ
る。
電力系統における系統電圧の瞬時相電圧を基本波及び必
要とする高調波次数毎に位相を90°遅延させた電圧を
合成導出した加算回路17の出力と負荷電流とから負荷
瞬時無効電力を演算する場合を述べたが、任意の角度θ
°遅延させた電圧を用いて負荷瞬時有効電力と負荷瞬時
無効電力の関数を演算する場合の実施例3を、図3に基
づいて説明する。
電源、2は負荷、3は電圧形インバータで電流制御ルー
プを有する3相4線式インバータ、5は系統電圧の瞬時
相電圧ea、eb、ecを検出する系統電圧検出器、7は
負荷のa、b、c相瞬時相電流iLa、iLb、iLcを検出
する負荷電流検出器、9は位相遅れの無いバンドパスフ
ィルタからなり系統電圧検出器5の検出した瞬時相電圧
ea、eb、ecより瞬時相電圧基本波成分ea1、eb1、
ec1を抽出する基本波抽出回路、41は基本波抽出回路
9により抽出された瞬時相電圧基本波成分ea1、eb1、
ec1の位相を基本波ベースでθ°遅延させた瞬時相電圧
基本波θ°遅延成分ea1''、eb1、''、ec1''を導出す
る基本波θ°遅延回路、13は位相遅れの無いバンドパ
スフィルタからなり系統電圧検出器5の検出した瞬時相
電圧ea、eb、ecより必要とする次数の瞬時相電圧高
調波成分eak、ebk、eckを抽出する必要次数調波抽出
回路(複数の高調波成分の抽出を必要とする場合は各次
調波に対応した抽出回路を各々具備する)、43は必要
次数調波抽出回路13により抽出された、瞬時相電圧高
調波成分eak、ebk、eckの位相を各々の高調波次数ベ
ースでθ°遅延させた瞬時相電圧高調波θ°遅延成分e
ak''、ebk''、eck''を導出する必要次数調波θ°遅延
回路(複数の高調波成分の遅延を必要とする場合は各次
調波に対応した遅延回路を各々具備する)、45は基本
波及び高調波次数ベースで各々位相をθ°遅延させた各
瞬時相電圧成分を加算し、瞬時相電圧各次調波位相θ°
遅延成分ea''−3、eb''−3、ec''−3を合成する
加算回路、19は系統電圧検出器5の検出した瞬時相電
圧ea、eb、ecと、負荷電流検出器7の検出した負荷
瞬時相電流iLa、iLb、iLcから負荷瞬時有効電力pL
を演算する負荷瞬時有効電力演算回路、21は負荷瞬時
有効電力演算回路19により演算された負荷瞬時有効電
力pLより直流成分pL−1を抽出する第一の直流分抽出
回路、47は加算回路45により合成された瞬時相電圧
各次調波位相θ°遅延成分ea''−3、eb''−3、
ec''−3と、負荷電流検出器7の検出した負荷瞬時相
電流iLa、iLb、iLcから負荷瞬時有効電力と負荷瞬時
無効電力の関数fL−3を演算する負荷瞬時電力関数演
算回路、49は負荷瞬時電力関数演算回路47により演
算された負荷瞬時電力関数fL−3より直流成分fL−4
を抽出する第二の直流分抽出回路、50は基本波抽出回
路9により抽出された瞬時相電圧基本波成分ea1、
eb1、ec1と、基本波θ°遅延回路41により遅延され
た瞬時相電圧基本波θ°遅延成分ea1''、eb1''、
ec1''からΔ1''を演算するΔ1''演算回路、52は基本
波抽出回路9により抽出された瞬時相電圧基本波成分e
a1、eb1、ec1、基本波θ°遅延回路41により遅延さ
れた瞬時相電圧基本波θ°遅延成分ea1''、eb1''、e
c1''、直流分抽出回路21により抽出された負荷瞬時有
効電力直流成分pL−1、直流分抽出回路49により抽
出された負荷瞬時電力関数直流成分fL−4、Δ1''演算
回路50により演算されたΔ1''から系統電流iSa、i
Sb、iScを演算する系統電流(iSa、iSb、iSc)演算
回路、29は負荷電流検出器7の検出した負荷瞬時相電
流iLa、iLb、iLcと、系統電流(iSa、iSb、iSc)
演算回路52により演算された系統電流iSa、iSb、i
Scから補償電流iCa、iCb、iCcを演算する補償電流
(iCa、iCb、iCc)演算回路である。補償電流
(iCa、i Cb、iCc)演算回路29の出力iCa、iCb、
iCcに3相4線式インバータ3の出力電流を追従させ
る。
電力演算回路19では(1)式から得られる次式を用い
て負荷瞬時有効電力pLを演算する。
3)式から得られる次式を用いて負荷瞬時電力関数fL
−3を演算する。
Δ1''を演算する。系統電流(iSa、iSb、iSc)演算
回路52では(61)式に従いiSa、iSb、iScを演算
する。補償電流(iCa、iCb、iCc)演算回路29では
次式の如く負荷電流から系統電流を差し引きする事によ
り補償電流を演算する。
9の出力が補償電流指令値であり、3相4線式インバー
タ3の出力電流を追従させる。θ°だけ遅延させた相電
圧を導出する回路は、θ°を90°未満にする事によ
り、90°遅延させた相電圧を導出する回路よりも、過
渡応答性能が良く、さらにθ°を適当に選ぶ事によりf
L−3よりfL−4を抽出する回路の過渡応答性能を向上
させる事が出来る。
電力系統における系統電圧の瞬時線間電圧を基本波及び
必要とする高調波次数毎に位相を90°遅延させた電圧
を合成導出した加算回路18の出力と負荷電流とから負
荷瞬時無効電力を演算する場合を述べたが、任意の角度
θ°遅延させた電圧を用いて負荷瞬時有効電力と負荷瞬
時無効電力の関数を演算する場合の実施例4を、図4に
基づいて説明する。
電源、2は負荷、4は電圧形インバータで電流制御ルー
プを有するのは3相3線式インバータ、6は系統電圧の
瞬時線間電圧ea−ec、eb−ecを検出する系統電圧検
出器、8は負荷のa、b相瞬時相電流iLa、iLbを検出
する負荷電流検出器、10は位相遅れの無いバンドパス
フィルタからなり系統電圧検出器6の検出した瞬時線間
電圧ea−ec、eb−ecより瞬時線間電圧基本波成分e
a1−ec1、eb1−ec1を抽出する基本波抽出回路、42
は基本波抽出回路10により抽出された瞬時線間電圧基
本波成分ea1−ec1、eb1−ec1の位相を基本波ベース
でθ°遅延させた瞬時線間電圧基本波θ°遅延成分
ea1''−ec1''、eb1''−ec1''を導出する基本波θ°
遅延回路、14は位相遅れの無いバンドパスフィルタか
らなり系統電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧ea−
ec、eb−ecより必要とする次数の瞬時線間電圧高調
波成分eak−eck、ebk−eckを抽出する必要次数調波
抽出回路(複数の高調波成分の抽出を必要とする場合は
各次調波に対応した抽出回路を各々具備する)、44は
必要次数調波抽出回路14により抽出された、瞬時線間
電圧高調波成分eak−e ck、ebk−eckの位相を各々の
高調波次数ベースでθ°遅延させた瞬時線間電圧高調波
θ°遅延成分eak''−eck''、ebk''−eck''を導出す
る必要次数調波θ°遅延回路(複数の高調波成分の遅延
を必要とする場合は各次調波に対応した遅延回路を各々
具備する)、46は基本波及び高調波次数ベースで各々
位相をθ°遅延させた各瞬時線間電圧成分を加算し、瞬
時線間電圧各次調波位相θ°遅延成分(ea''−3)−
(ec''−3)、(eb''−3)−(ec''−3)を合成
する加算回路、20は系統電圧検出器6の検出した瞬時
線間電圧ea−ec、eb−ecと、負荷電流検出器8の検
出した負荷瞬時相電流iLa、iLbから負荷瞬時有効電力
pLを演算する負荷瞬時有効電力演算回路、21は負荷
瞬時有効電力演算回路20により演算された負荷瞬時有
効電力pLより直流成分pL−1を抽出する第一の直流分
抽出回路、48は加算回路46により合成された瞬時線
間電圧各次調波位相θ°遅延成分(ea''−3)−
(ec''−3)、(eb''−3)−(ec''−3)と、負
荷電流検出器8の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLbか
ら負荷瞬時有効電力と負荷瞬時無効電力の関数(fL−
3)を演算する負荷瞬時電力関数演算回路、49は負荷
瞬時電力関数演算回路48により演算された負荷瞬時電
力関数fL−3より直流成分fL−4を抽出する第二の直
流分抽出回路、51は基本波抽出回路10により抽出さ
れた瞬時線間電圧基本波成分ea1−ec1、eb1−e
c1と、基本波θ°遅延回路42により遅延された瞬時線
間電圧基本波θ°遅延成分ea1''−ec1''、eb1''−e
c1''からΔ1'''を演算するΔ1'''演算回路、53は基本
波抽出回路10により抽出された瞬時線間電圧基本波成
分ea1−ec1、eb1−e c1、基本波θ°遅延回路42に
より遅延された瞬時線間電圧基本波θ°遅延成分ea1''
−ec1''、eb1''−ec1''、直流分抽出回路21により
抽出された負荷瞬時有効電力直流成分pL−1、直流分
抽出回路49により抽出された負荷瞬時電力関数直流成
分fL−4、Δ1'''演算回路51により演算された
Δ1'''から系統電流iSa、iSbを演算する系統電流(i
Sa、iSb)演算回路、30は負荷電流検出器8の検出し
た負荷瞬時相電流iLa、iLbと、系統電流(iSa、
iSb)演算回路53により演算された系統電流iSa、i
Sbから補償電流iCa、iCbを演算する補償電流(iCa、
iCb)演算回路、31は補償電流(iCa、iCb)演算回
路30により演算された補償電流iCa、iCbから補償電
流iCcを演算する補償電流(i Cc)演算回路である。補
償電流(iCa、iCb)演算回路30の出力iCa、iCb及
び補償電流(iCc)演算回路31の出力iCcに3相3線
式インバータ4の出力電流を追従させる。
電力演算回路20では(45)式から得られる次式を用
いて負荷瞬時有効電力pLを演算する。
2)式から得られる次式を用いて負荷瞬時電力関数fL
−3を演算する。
Δ1'''を演算する。系統電流(iSa、iSb)演算回路5
3では(69)式に従いiSa、iSbを演算する。補償電
流(iCa、iCb)演算回路30では次式の如く負荷電流
から系統電流を差し引きする事により補償電流を演算す
る。
3)式から得られる次式を用いて補償電流を演算する。
補償電流(iCc)演算回路31の出力が補償電流指令値
であり、3相3線式インバータ4の出力電流を追従させ
る。θ°だけ遅延させた相電圧を導出する回路は、θ°
を90°未満にする事により、90°遅延させた線間電
圧を導出する回路よりも、過渡応答性能が良く、さらに
θ°を適当に選ぶ事によりfL−3よりfL−4を抽出す
る回路の過渡応答性能を向上させる事が出来る。
は系統電圧の相電圧或いは線間電圧を、基本波及び高調
波次数別に位相90°遅延回路或いはθ°遅延回路によ
り遅延させた電圧と負荷電流から負荷瞬時無効電力或い
は負荷瞬時電力関数を演算する事を述べた。この遅延回
路実現には図1、2、3、4に示すアナログ位相遅延回
路の他に、図5に示すようにAD変換回路63、デジタ
ルフィルタ回路64、メモリ回路65、遅延読み出し回
路66、デジタル加算回路67、DA変換回路68を設
け、90°或いはθ°に相当する時間経過後にメモリに
書き込んだ電圧値を読み出し加算合成する事により、遅
延させた電圧を導出するデジタル位相遅延回路が考えら
れ、アナログ位相遅延回路と比べ温度変化に対して位相
誤差の少ない出力が得られる。
た従来例1を、実施例6として図6に基づいて説明す
る。図6の3相4線式電力系統において、1は電源、2
は負荷、3は電圧形インバータで電流制御ループを有す
る3相4線式インバータ、5は系統電圧の瞬時相電圧e
a、eb、ecを検出する系統電圧検出器、7は負荷の
a、b、c相瞬時相電流iLa、iLb、iLcを検出する負
荷電流検出器、32は系統電圧検出器5の検出した瞬時
相電圧ea、eb、ecの位相を基本波ベースで90°遅
延させた瞬時相電圧90°遅延成分ea'、eb'、ec'を
導出する90°遅延回路、19は系統電圧検出器5の検
出した瞬時相電圧ea、eb、ecと、負荷電流検出器7
の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLb、iLcから負荷瞬
時有効電力pLを演算する負荷瞬時有効電力演算回路、
21は負荷瞬時有効電力演算回路19により演算された
負荷瞬時有効電力pLより直流成分pL−1を抽出する第
一の直流分抽出回路、34は90°遅延回路32により
遅延された瞬時相電圧90°遅延成分ea'、eb'、ec'
と、負荷電流検出器7の検出した負荷瞬時相電流iLa、
iLb、iLcから負荷瞬時無効電力qLを演算する負荷瞬
時無効電力演算回路、36は負荷瞬時無効電力演算回路
34により演算された負荷瞬時無効電力qLより直流成
分qL−1を抽出する第二の直流分抽出回路、37は系
統電圧検出器5の検出した瞬時相電圧e a、eb、e
cと、90°遅延回路32により遅延された瞬時相電圧
90°遅延成分ea'、eb'、ec'からΔを演算するΔ演
算回路、39は系統電圧検出器5の検出した瞬時相電圧
ea、eb、ec、90°遅延回路32により遅延された
瞬時相電圧90°遅延成分ea'、eb'、ec'、直流分抽
出回路21により抽出された負荷瞬時有効電力直流成分
pL−1、直流分抽出回路36により抽出された負荷瞬
時無効電力直流成分qL−1、Δ演算回路37により演
算されたΔから系統電流iSa、iSb、iScを演算する系
統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路、29は負荷電流
検出器7の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLb、i
Lcと、系統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路39によ
り演算された系統電流iSa、iSb、iScから補償電流i
Ca、iCb、iCcを演算する補償電流(iCa、iCb、
iCc)演算回路である。補償電流(iCa、iCb、iCc)
演算回路29の出力iCa、iCb、iCcに3相4線式イン
バータ3の出力電流を追従させる。
電力系統の場合を取り扱っているが、3相3線式電力系
統の場合の従来例2を、実施例7として図7に基づいて
説明する。図7の3相3線式電力系統において、1は電
源、2は負荷、4は電圧形インバータで電流制御ループ
を有する3相3線式インバータ、6は系統電圧の瞬時線
間電圧ea−ec、eb−ecを検出する系統電圧検出器、
8は負荷のa、b相瞬時相電流iLa、iLbを検出する負
荷電流検出器、33は系統電圧検出器6の検出した瞬時
線間電圧ea−ec、eb−ecの位相を基本波ベースで9
0°遅延させた瞬時線間電圧90°遅延成分ea'−
ec'、eb'−ec'を導出する90°遅延回路、20は系
統電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧ea−ec、eb
−ecと、負荷電流検出器8の検出した負荷瞬時相電流
iLa、iLbから負荷瞬時有効電力pLを演算する負荷瞬
時有効電力演算回路、21は負荷瞬時有効電力演算回路
20により演算された負荷瞬時有効電力pLより直流成
分pL−1を抽出する第一の直流分抽出回路、35は9
0°遅延回路33により遅延された瞬時線間電圧90°
遅延成分ea'−ec'、eb'−ec'と、負荷電流検出器8
の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLbから負荷瞬時無効
電力qLを演算する負荷瞬時無効電力演算回路、36は
負荷瞬時無効電力演算回路35により演算された負荷瞬
時無効電力qLより直流成分qL−1を抽出する第二の直
流分抽出回路、38は系統電圧検出器6の検出した瞬時
線間電圧ea−ec、eb−ecと、90°遅延回路33に
より遅延された瞬時線間電圧90°遅延成分ea'−
ec'、eb'−ec'からΔ'を演算するΔ'演算回路、40
は系統電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧ea−ec、
eb−ec、90°遅延回路33により遅延された瞬時線
間電圧90°遅延成分ea'−ec'、eb'−ec'、直流分
抽出回路21により抽出された負荷瞬時有効電力直流成
分pL−1、直流分抽出回路36により抽出された負荷
瞬時無効電力直流成分qL−1、Δ'演算回路38により
演算されたΔ'から系統電流iSa、iSbを演算する系統
電流(iSa、iSb)演算回路、30は負荷電流検出器8
の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLbと、系統電流(i
Sa、iSb)演算回路40により演算された系統電流
iSa、iSbから補償電流iCa、iCbを演算する補償電流
(iCa、iCb)演算回路、31は補償電流(iCa、
iCb)演算回路30により演算された補償電流iCa、i
Cbから補償電流iCcを演算する補償電流(iCc)演算回
路である。補償電流(iCa、iCb)演算回路30の出力
iCa、iCb及び補償電流(iCc)演算回路31の出力i
Ccに3相3線式インバータ4の出力電流を追従させる。
電力系統における系統電圧の瞬時相電圧位相を90°遅
延させた電圧と負荷電流とから負荷瞬時無効電力を演算
する場合を述べたが、任意の角度θ°遅延させた電圧を
用いて負荷瞬時無効電力を演算する場合の従来例3を、
実施例8として図8に基づいて説明する。図8の3相4
線式電力系統において、1は電源、2は負荷、3は電圧
形インバータで電流制御ループを有する3相4線式イン
バータ、5は系統電圧の瞬時相電圧ea、eb、ecを検
出する系統電圧検出器、7は負荷のa、b、c相瞬時相
電流iLa、iLb、iLcを検出する負荷電流検出器、54
は系統電圧検出器5の検出した瞬時相電圧ea、eb、e
cの位相を基本波ベースでθ°遅延させた瞬時相電圧θ
°遅延成分ea''、eb''、ec''を導出するθ°遅延回
路、19は系統電圧検出器5の検出した瞬時相電圧
ea、eb、ecと、負荷電流検出器7の検出した負荷瞬
時相電流iLa、iLb、iLcから負荷瞬時有効電力pLを
演算する負荷瞬時有効電力演算回路、21は負荷瞬時有
効電力演算回路19により演算された負荷瞬時有効電力
pLより直流成分pL−1を抽出する第一の直流分抽出回
路、56はθ°遅延回路54により遅延された瞬時相電
圧θ°遅延成分ea''、eb''、ec''と、負荷電流検出
器7の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLb、iLcから負
荷瞬時有効電力と負荷瞬時無効電力の関数fLを演算す
る負荷瞬時電力関数演算回路、58は負荷瞬時電力関数
演算回路56により演算された負荷瞬時電力関数fLよ
り直流成分fL−1を抽出する第二の直流分抽出回路、
59は系統電圧検出器5の検出した瞬時相電圧ea、
eb、ecと、θ°遅延回路54により遅延された瞬時相
電圧θ°遅延成分ea''、eb''、ec''からΔ''を演算
するΔ''演算回路、61は系統電圧検出器5の検出した
瞬時相電圧ea、eb、ec、θ°遅延回路54により遅
延された瞬時相電圧θ°遅延成分ea''、eb''、
ec''、直流分抽出回路21により抽出された負荷瞬時
有効電力直流成分pL−1、直流分抽出回路58により
抽出された負荷瞬時電力関数直流成分fL−1、Δ''演
算回路により演算されたΔ''から系統電流iSa、iSb、
iScを演算する系統電流(iSa、i Sb、iSc)演算回
路、29は負荷電流検出器7の検出した負荷瞬時相電流
iLa、iLb、iLcと、系統電流(iSa、iSb、iSc)演
算回路61により演算された系統電流iSa、iSb、iSc
から補償電流iCa、iCb、iCcを演算する補償電流(i
Ca、iCb、iCc)演算回路である。補償電流(iCa、i
Cb、iCc)演算回路29の出力iCa、iCb、iCcに3相
4線式インバータ3の出力電流を追従させる。
電力系統における系統電圧の瞬時線間電圧位相を90°
遅延させた電圧と負荷電流とから負荷瞬時無効電力を演
算する場合を述べたが、任意の角度θ°遅延させた電圧
を用いて負荷瞬時有効電力と負荷瞬時無効電力の関数を
演算する場合の従来例4を、実施例9として図9に基づ
いて説明する。図9の3相3線式電力系統において、1
は電源、2は負荷、4は電圧形インバータで電流制御ル
ープを有する3相3線式インバータ、6は系統電圧の瞬
時線間電圧ea−ec、eb−ecを検出する系統電圧検出
器、8は負荷のa、b相瞬時相電流iLa、iLbを検出す
る負荷電流検出器、55は系統電圧検出器6の検出した
瞬時線間電圧ea−ec、eb−ecの位相を基本波ベース
でθ°遅延させた瞬時線間電圧θ°遅延成分ea''−
ec''、eb''−ec''を導出するθ°遅延回路、20は
系統電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧ea−ec、e
b−ecと、負荷電流検出器8の検出した負荷瞬時相電流
iLa、iLbから負荷瞬時有効電力pLを演算する負荷瞬
時有効電力演算回路、21は負荷瞬時有効電力演算回路
20により演算された負荷瞬時有効電力pLより直流成
分pL−1を抽出する第一の直流分抽出回路、57はθ
°遅延回路55により遅延された瞬時線間電圧θ°遅延
成分ea''−ec''、eb''−ec''と、負荷電流検出器8
の検出した負荷瞬時相電流iLa、iLbから負荷瞬時有効
電力と負荷瞬時無効電力の関数fLを演算する負荷瞬時
電力関数演算回路、58は負荷瞬時電力関数演算回路5
7により演算された負荷瞬時電力関数fLより直流成分
fL−1を抽出する第二の直流分抽出回路、60は系統
電圧検出器6の検出した瞬時線間電圧ea−ec、eb−
ecと、θ°遅延回路55により遅延された瞬時線間電
圧θ°遅延成分ea''−ec''、eb''−ec''からΔ'''
を演算するΔ'''演算回路、62は系統電圧検出器6の
検出した瞬時線間電圧ea−ec、eb−ec、θ°遅延回
路55により遅延された瞬時線間電圧θ°遅延成分
ea''−ec''、eb''−ec''、直流分抽出回路21によ
り抽出された負荷瞬時有効電力直流成分pL−1、直流
分抽出回路58により抽出された負荷瞬時電力関数直流
成分fL−1、Δ'''演算回路60により演算された
Δ'''から系統電流iSa、iSbを演算する系統電流(i
Sa、iSb)演算回路、30は負荷電流検出器8の検出し
た負荷瞬時電流iLa、iLbと、系統電流(iSa、iSb)
演算回路62により演算された系統電流iSa、iSbから
補償電流iCa、iCbを演算する補償電流(iCa、iCb)
演算回路、31は補償電流(iCa、iCb)演算回路30
により演算された補償電流iCa、iCbから補償電流iCc
を演算する補償電流(iCc)演算回路である。補償電流
(iCa、iCb)演算回路30の出力iCa、iCb及び補償
電流(iCc)演算回路31の出力iCcに3相3線式イン
バータ4の出力電流を追従させる。
おいて、系統電圧に高調波歪みが含まれる場合、ea、
eb、ec、ea'、eb'、ec'に高調波成分が含まれるこ
ととなり、またΔに交流成分が含まれることとなるの
で、系統電流iSa、iSb、iScに高調波成分が含まれる
こととなる。さらに負荷瞬時無効電力の演算に際し、瞬
時相電圧位相が基本波ベースで90°位相遅れとなる遅
延回路しか設けていないため、系統電圧に高調波歪みが
含まれる場合には、正確な負荷瞬時無効電力を得ること
が出来ないこととなる。従って従来例において望ましい
高調波、無効電力補償結果が得られるのは、系統電圧に
高調波電圧歪みを含まない正弦波3相電力系統の場合に
限られ、系統電圧に高調波電圧歪みが含まれることが避
けられない一般配電系統のような電源系統においては、
良好な高調波、無効電力補償効果が得られないこととな
る。同様に従来例2、3、4において系統電圧に高調波
電圧歪みが含まれる場合には、良好な高調波、無効電力
補償効果が得られないこととなる。
3相4線式電力系統が、系統電圧に高調波電圧歪みが含
まれることが避けられない一般配電系統のような電源系
統の場合であっても、ea1、eb1、ec1、ea1'、
eb1'、ec1'は基本波成分のみとなり、さらにΔ1は直
流成分のみとなる。従って、系統電流iSa、iSb、iSc
に高調波成分が含まれないこととなる。また負荷瞬時無
効電力の演算に際し、瞬時相電圧位相が基本波成分及び
高調波成分に対しても各々のベースで90°位相遅れと
なる遅延回路を設けているため、正確な負荷瞬時無効電
力を得ることが出来、良好な高調波、無効電力補償効果
が実現できることとなる。同様に実施例2に示す3相3
線式電力系統が、系統電圧に高調波電圧歪みが含まれる
ことが避けられない一般配電系統のような電源系統の場
合であっても、e a1−ec1、eb1−ec1、ea1'−
ec1'、eb1'−ec1'は基本波成分のみとなり、さらに
Δ1'は直流成分のみとなる。従って、系統電流iSa、i
Sbに高調波成分が含まれないこととなる。また負荷瞬時
無効電力の演算に際し、瞬時線間電圧位相が基本波成分
及び高調波成分に対しても各々のベースで90°位相遅
れとなる遅延回路を設けているため、正確な負荷瞬時無
効電力を得ることが出来、良好な高調波、無効電力補償
効果が実現できることとなる。同様に実施例3、4にお
いて系統電圧に高調波電圧歪みが含まれる場合でも、系
統電流iSa、iSb、iScに高調波成分が含まれないこと
となり、また正確な負荷瞬時電力関数を得ることができ
るため、良好な高調波、無効電力補償効果が実現できる
こととなり、工業的実用的にその価値は極めて大なるも
のである。
ブフィルタの回路例を示すブロック図である。
ブフィルタの回路例を示すブロック図である。
ドパスフィルタからなる、基本波または各次高調波電圧
成分を抽出するための回路例を示すブロック図である。
ec1') 13 必要次数調波抽出回路(eak、ebk、eck) 14 必要次数調波抽出回路(eak−eck、ebk−
eck) 15 必要次数調波90°遅延回路(eak'、ebk'、e
ck') 16 必要次数調波90°遅延回路(eak'−eck'、e
bk'−eck') 17 加算回路{(ea'−3)、(eb'−3)、(ec'
−3)} 18 加算回路{(ea'−3)−(ec'−3)、(eb'
−3)−(ec'−3)} 19 負荷瞬時有効電力演算回路(pL=ea×iLa+e
b×iLb+ec×iLc) 20 負荷瞬時有効電力演算回路{pL=(ea−ec)
×iLa+(eb−ec)×iLb} 21 直流分抽出回路(pL−1) 22 負荷瞬時無効電力演算回路{(qL−3)=
(ea'−3)×iLa+(eb'−3)×iLb+(ec'−
3)×iLc} 23 負荷瞬時無効電力演算回路[(qL−3)=
{(ea'−3)−(ec'−3)}×iLa+{(eb'−
3)−(ec'−3)}×iLb] 24 直流分抽出回路(qL−4) 25 Δ1演算回路{(44)式} 26 Δ1'演算回路{(52)式} 27 系統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路{(4
4)式} 28 系統電流(iSa、iSb)演算回路{(52)式} 29 補償電流(iCa、iCb、iCc)演算回路 30 補償電流(iCa、iCb)演算回路 31 補償電流(iCc)演算回路 32 90°遅延回路(ea'、eb'、ec') 33 90°遅延回路(ea'−ec'、eb'−ec') 34 負荷瞬時無効電力演算回路(qL=ea'×iLa+
eb'×iLb+ec'×iLc) 35 負荷瞬時無効電力演算回路{qL=(ea'−
ec')×iLa+(eb'−ec')×iLb} 36 直流分抽出回路(qL−1) 37 Δ演算回路{(5)式} 38 Δ'演算回路{(15)式} 39 系統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路{(1
2)式} 40 系統電流(iSa、iSb)演算回路{(20)式} 41 基本波θ°遅延回路(ea1''、eb1''、ec1'') 42 基本波θ°遅延回路(ea1''−ec1''、eb1''−
ec1'') 43 必要次数調波θ°遅延回路(eak''、ebk''、e
ck'') 44 必要次数調波θ°遅延回路(eak''−eck''、e
bk''−eck'') 45 加算回路(ea''−3、eb''−3、ec''−3) 46 加算回路{(ea''−3)−(ec''−3'')、
(eb''−3)−(ec''−3)} 47 負荷瞬時電力関数演算回路{(fL−3)=
(ea''−3)×iLa+(eb''−3)×iLb+(ec''
−3)×iLc} 48 負荷瞬時電力関数演算回路[(fL−3)=
{(ea''−3)−(ec''−3)}×iLa+{(eb''
−3)−(ec''−3)}×iLb] 49 直流分抽出回路(fL−4) 50 Δ1''演算回路{(61)式} 51 Δ1'''演算回路{(69)式} 52 系統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路{(6
1)式} 53 系統電流(iSa、iSb)演算回路{(69)式} 54 θ°遅延回路(ea''、eb''、ec'') 55 θ°遅延回路(ea''−ec'',eb''−ec'') 56 負荷瞬時電力関数演算回路(fL=ea''×iLa+
eb''×iLb+ec''×i Lc) 57 負荷瞬時電力関数演算回路{fL=(ea''−
ec'')×iLa+(eb''−e c'')×iLb} 58 直流分抽出回路(fL−1) 59 Δ''演算回路{(23)式} 60 Δ'''演算回路{(30)式} 61 系統電流(iSa、iSb、iSc)演算回路{(2
8)式} 62 系統電流(iSa、iSb)演算回路{(35)式} 63 AD変換回路 64 デジタルフィルタ回路 65 メモリ回路 66 遅延読み出し回路 67 デジタル加算回路 68 DA変換回路
Claims (10)
- 【請求項1】 3相電力系統の負荷電流の高調波電流成
分または無効電流成分または逆相電流成分を供給する電
力用高調波または無効電力補償装置において、上記3相
電力系統の各相瞬時電圧から基本波電圧成分および各次
高調波電圧成分を各相毎に導出し、さらに導出した基本
波電圧成分の位相を基本波ベースで90°遅延させて原
系統基本波電圧成分より90°位相遅れとした基本波電
圧成分および導出した各次高調波電圧成分の位相を各々
の高調波次数ベースで90°遅延させて原系統各次高調
波電圧成分より90°位相遅れとした各次高調波電圧成
分を導出する位相遅れ回路を各相毎に設け、これら90
°位相遅れの基本波電圧成分および90°位相遅れの各
次高調波電圧成分を加算回路にて各相毎に合成し、この
出力と各相瞬時電流の積から3相一括の瞬時無効電力を
求める回路を設け、上記3相一括の瞬時無効電力から補
償電流の指令値を算出する回路を備えたことを特徴とす
る電力用高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項2】 上記3相電力系統の各相瞬時電圧から基
本波電圧成分および各次高調波電圧成分を位相遅れの無
い各次調波用バンドパスフィルタ回路を各相毎に設けて
導出し、さらに導出した基本波電圧成分の位相を基本波
ベースで90°遅延させて原系統基本波電圧成分より9
0°位相遅れとした基本波電圧成分および導出した各次
高調波電圧成分の位相を各々の高調波次数ベースで90
°遅延させて原系統各次高調波電圧成分より90°位相
遅れとした各次高調波電圧成分を導出する位相遅れ回路
を各相毎に設けたことを特徴とする請求項1記載の電力
用高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項3】 上記3相電力系統の各相瞬時電圧値を各
相毎にAD変換し、このデジタル値化された各相瞬時電
圧値からデジタルフィルタにより基本波および各次高調
波成分を各相毎に弁別抽出してメモリに書き込み、これ
らを定められた時間の後に読み出して原系統基本波電圧
成分より基本波ベースで90°位相遅れとした基本波電
圧成分および原系統各次高調波電圧成分より各々の高調
波次数ベースで90°位相遅れとした各次高調波電圧成
分を各相毎に求めることを特徴とする請求項1記載の電
力用高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項4】 上記3相一括の瞬時無効電力から直流成
分を抽出し、その直流成分に上記3相電力系統の各相瞬
時電圧から導出した原系統基本波電圧成分より位相遅れ
の無い基本波電圧成分およびこの基本波電圧成分の位相
を基本波ベースで90°遅延させて原系統基本波電圧成
分より90°位相遅れとした基本波電圧成分の関数を乗
じて電源電流の指令値を算出し、これを負荷電流から引
くことにより補償電流の指令値を算出する回路を備えた
ことを特徴とする請求項1から3に記載の電力用高調波
・無効電力補償装置。 - 【請求項5】 3相3線式電力系統において、この3相
中の2相の電流信号を用いて上記3相一括の瞬時無効電
力を求める回路を備えたことを特徴とする請求項1から
4に記載の電力用高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項6】 3相電力系統の負荷電流の高調波電流成
分または無効電流成分または逆相電流成分を供給する電
力用高調波または無効電力補償装置において、上記3相
電力系統の各相瞬時電圧から基本波電圧成分および各次
高調波電圧成分を各相毎に導出し、さらに導出した基本
波電圧成分の位相を基本波ベースでθ°遅延させて原系
統基本波電圧成分よりθ°位相遅れとした基本波電圧成
分および導出した各次高調波電圧成分の位相を各々の高
調波次数ベースでθ°遅延させて原系統各次高調波電圧
成分よりθ°位相遅れとした各次高調波電圧成分を導出
する位相遅れ回路を各相毎に設け、これらθ°位相遅れ
の基本波電圧成分およびθ°位相遅れの各次高調波電圧
成分を加算回路にて各相毎に合成し、この出力と各相瞬
時電流の積から3相一括の瞬時無効電力qと瞬時有効電
力pの関数f=pcosθ+qsinθを求める回路を
設けることによって、上記関数fから電源電流の指令値
を算出し、これを負荷電流から引くことにより補償電流
の指令値を算出する回路を備えたことを特徴とする電力
用高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項7】 上記3相電力系統の各相瞬時電圧から基
本波電圧成分および各次高調波電圧成分を位相遅れの無
い各次調波用バンドパスフィルタ回路を各相毎に設けて
導出し、さらに導出した基本波電圧成分の位相を基本波
ベースでθ°遅延させて原系統基本波電圧成分よりθ°
位相遅れとした基本波電圧成分および導出した各次高調
波電圧成分の位相を各々の高調波次数ベースでθ°遅延
させて原系統各次高調波電圧成分よりθ°位相遅れとし
た各次高調波電圧成分を導出する位相遅れ回路を各相毎
に設けたことを特徴とする請求項6記載の電力用高調波
・無効電力補償装置。 - 【請求項8】 上記3相電力系統の各相瞬時電圧値を各
相毎にAD変換し、このデジタル値化された各相瞬時電
圧値からデジタルフィルタにより基本波および各次高調
波成分を各相毎に弁別抽出してメモリに書き込み、これ
らを定められた時間の後に読み出して原系統基本波電圧
成分より基本波ベースでθ°位相遅れとした基本波電圧
成分および原系統各次高調波電圧成分より各々の高調波
次数ベースでθ°位相遅れとした各次高調波電圧成分を
各相毎に求めることを特徴とする請求項6記載の電力用
高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項9】 上記関数fから直流成分を抽出し、その
直流成分に上記3相電力系統の各相瞬時電圧から導出し
た原系統基本波電圧成分より位相遅れの無い基本波電圧
成分およびこの基本波電圧成分の位相を基本波ベースで
θ°遅延させて原系統基本波電圧成分よりθ°位相遅れ
とした基本波電圧成分の関数を乗じて電源電流の指令値
を算出し、これを負荷電流から引くことにより補償電流
の指令値を算出する回路を備えたことを特徴とする請求
項6から8に記載の電力用高調波・無効電力補償装置。 - 【請求項10】 3相3線式の回路において、この3相
中の2相の電流信号を用いて上記3相一括の瞬時無効電
力を求める回路を備えたことを特徴とする請求項6から
9に記載の電力用高調波・無効電力補償装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10221873A JP2000059995A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 電力用高調波・無効電力補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10221873A JP2000059995A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 電力用高調波・無効電力補償装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000059995A true JP2000059995A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16773528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10221873A Pending JP2000059995A (ja) | 1998-08-05 | 1998-08-05 | 電力用高調波・無効電力補償装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000059995A (ja) |
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1998
- 1998-08-05 JP JP10221873A patent/JP2000059995A/ja active Pending
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