JP2001057738A - アクティブフィルタ - Google Patents
アクティブフィルタInfo
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- JP2001057738A JP2001057738A JP11230150A JP23015099A JP2001057738A JP 2001057738 A JP2001057738 A JP 2001057738A JP 11230150 A JP11230150 A JP 11230150A JP 23015099 A JP23015099 A JP 23015099A JP 2001057738 A JP2001057738 A JP 2001057738A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のアクティブフィルタは、系統に存在す
る高調波電流のすべてを補償するため、アクティブフィ
ルタの損失が増して補償効率が低下する。 【解決手段】 負荷電流又は電力系統電流に含まれる負
荷高調波電流をハイパスフィルタ１２ｄ，１２ｑで検出
し、この高調波電流とアクティブフィルタの電力変換器
１７の出力電流とから瞬時電流制御系１４ｄ，１４ｑに
補償高調波電流に応じた電圧信号を得るのに、負荷高調
波電流に対して、デッドバンド回路２０ｄ，２０ｑを設
けることでそのデッドバンド幅を越えた部分の高調波電
流のみを検出して補償高調波電流指令にする。
る高調波電流のすべてを補償するため、アクティブフィ
ルタの損失が増して補償効率が低下する。 【解決手段】 負荷電流又は電力系統電流に含まれる負
荷高調波電流をハイパスフィルタ１２ｄ，１２ｑで検出
し、この高調波電流とアクティブフィルタの電力変換器
１７の出力電流とから瞬時電流制御系１４ｄ，１４ｑに
補償高調波電流に応じた電圧信号を得るのに、負荷高調
波電流に対して、デッドバンド回路２０ｄ，２０ｑを設
けることでそのデッドバンド幅を越えた部分の高調波電
流のみを検出して補償高調波電流指令にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の高調波
負荷などから出力される高調波電流を除去するアクティ
ブフィルタに関する。
負荷などから出力される高調波電流を除去するアクティ
ブフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブフィルタは、電力系統と高調
波負荷との間に設置され、電力系統の代わりに高調波電
流を供給することにより、電力系統に高調波電流が発生
するのを抑制する。
波負荷との間に設置され、電力系統の代わりに高調波電
流を供給することにより、電力系統に高調波電流が発生
するのを抑制する。
【０００３】このアクティブフィルタの構成には、図４
に示すような負荷電流フィードバック形と、図５に示す
ような系統電流フィードバック形の２種類がある。
に示すような負荷電流フィードバック形と、図５に示す
ような系統電流フィードバック形の２種類がある。
【０００４】負荷電流フィードバック形は、電力系統１
に対する負荷２とアクティブフィルタ３の接続点よりも
下流の位置で負荷電流を検出し、この負荷電流に含まれ
る高調波電流の逆極性の補償電流を接続点に供給するこ
とで電力系統に高調波電流が発生するのを抑制する。系
統電流フィードバック形は、電力系統１に対する負荷２
とアクティブフィルタ３の接続点よりも上流の位置で系
統電流を検出し、この系統電流に含まれる高調波電流の
逆極性の補償電流を接続点に供給する。
に対する負荷２とアクティブフィルタ３の接続点よりも
下流の位置で負荷電流を検出し、この負荷電流に含まれ
る高調波電流の逆極性の補償電流を接続点に供給するこ
とで電力系統に高調波電流が発生するのを抑制する。系
統電流フィードバック形は、電力系統１に対する負荷２
とアクティブフィルタ３の接続点よりも上流の位置で系
統電流を検出し、この系統電流に含まれる高調波電流の
逆極性の補償電流を接続点に供給する。
【０００５】負荷電流フィードバック形の制御系は図６
のような構成にされる。Ｕ，Ｗ相の負荷電流を座標系変
換回路１１によって固定座標系からｄ，ｑ軸の回転座標
系へ変換し、これらｄ，ｑ軸の負荷電流に含まれる高調
波電流をハイパスフィルタ１２ｄ，１２ｑによってそれ
ぞれ抽出して補償高調波電流指令にする。一方、アクテ
ィブフィルタ内の電力変換器１７のＵ，Ｗ相の出力電流
を座標変換回路１３によって固定座標系からｄ，ｑ軸の
回転座標系へ変換し、これらｄ，ｑ軸の出力電流とハイ
パスフィルタ１２ｄ，１２ｑからのｄ，ｑ軸の負荷高調
波電流との偏差から瞬時電流制御系１４ｄ，１４ｑで該
偏差に応じたｄ，ｑ軸電圧指令値を求める。さらにこれ
らｄ，ｑ軸電圧指令値を座標変換回路１５によって回転
座標系から固定座標系に変換すると共にＵ，Ｖ，Ｗ相の
電圧指令値に変換し、これら電圧指令値から電圧制御系
１６によってアクティブフィルタ内の電力変換器１７の
ゲートパルスを得る。なお、ｑ軸の負荷高調波電流には
電力変換器の直流側電圧とその指令値の偏差に応じて直
流電圧制御系１８による補償を行う。
のような構成にされる。Ｕ，Ｗ相の負荷電流を座標系変
換回路１１によって固定座標系からｄ，ｑ軸の回転座標
系へ変換し、これらｄ，ｑ軸の負荷電流に含まれる高調
波電流をハイパスフィルタ１２ｄ，１２ｑによってそれ
ぞれ抽出して補償高調波電流指令にする。一方、アクテ
ィブフィルタ内の電力変換器１７のＵ，Ｗ相の出力電流
を座標変換回路１３によって固定座標系からｄ，ｑ軸の
回転座標系へ変換し、これらｄ，ｑ軸の出力電流とハイ
パスフィルタ１２ｄ，１２ｑからのｄ，ｑ軸の負荷高調
波電流との偏差から瞬時電流制御系１４ｄ，１４ｑで該
偏差に応じたｄ，ｑ軸電圧指令値を求める。さらにこれ
らｄ，ｑ軸電圧指令値を座標変換回路１５によって回転
座標系から固定座標系に変換すると共にＵ，Ｖ，Ｗ相の
電圧指令値に変換し、これら電圧指令値から電圧制御系
１６によってアクティブフィルタ内の電力変換器１７の
ゲートパルスを得る。なお、ｑ軸の負荷高調波電流には
電力変換器の直流側電圧とその指令値の偏差に応じて直
流電圧制御系１８による補償を行う。
【０００６】系統電流フィードバック形の制御系は図７
のような構成であり、図６と異なる部分は、ハイパスフ
ィルタ１２ｄ，１２ｑの後段に補償ゲインｋをもつ係数
器１９ｄ，１９ｑを追加した点にある。この係数器１９
ｄ，１９ｑの追加は、アクティブフィルタで検出する電
流が高調波補償されたものか否かの違いによる。
のような構成であり、図６と異なる部分は、ハイパスフ
ィルタ１２ｄ，１２ｑの後段に補償ゲインｋをもつ係数
器１９ｄ，１９ｑを追加した点にある。この係数器１９
ｄ，１９ｑの追加は、アクティブフィルタで検出する電
流が高調波補償されたものか否かの違いによる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】電力系統の負荷が発生
する高調波電流は変動するものであり、高調波電流が比
較的小さい場合もある。この場合には、高調波電流によ
る発熱や騒音がそれほど大きくなく、また他の負荷に与
える影響も小さい。
する高調波電流は変動するものであり、高調波電流が比
較的小さい場合もある。この場合には、高調波電流によ
る発熱や騒音がそれほど大きくなく、また他の負荷に与
える影響も小さい。
【０００８】しかし、従来の負荷電流フィードバック形
及び系統電流フィードバック形のアクティブフィルタ
は、共に系統に存在する高調波電流のすべてを補償して
おり、負荷が比較的小さい高調波電流を発生する状態に
あっても、高調波電流のすべてを補償している。
及び系統電流フィードバック形のアクティブフィルタ
は、共に系統に存在する高調波電流のすべてを補償して
おり、負荷が比較的小さい高調波電流を発生する状態に
あっても、高調波電流のすべてを補償している。
【０００９】ここで、アクティブフィルタはその目的
上、変換器に高周波スイッチング動作を要求するため変
換器の効率は低くなりがちである。
上、変換器に高周波スイッチング動作を要求するため変
換器の効率は低くなりがちである。
【００１０】したがって、従来のアクティブフィルタ
は、高調波による悪影響が少ない場合にもすべて補償し
ており、アクティブフィルタによる損失が増して補償効
率が低下する問題があった。
は、高調波による悪影響が少ない場合にもすべて補償し
ており、アクティブフィルタによる損失が増して補償効
率が低下する問題があった。
【００１１】本発明の目的は、高調波電流の補償効率等
を改善できるアクティブフィルタを提供することにあ
る。
を改善できるアクティブフィルタを提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、負荷電流に含まれる高調波電流の瞬時値
の絶対値が設定値よりも小さい場合には補償高調波電流
を零にし、設定値を越える大きい高調波電流には補償高
調波電流の振幅を、設定値を越えた分だけにするもの
で、以下の構成を特徴とする。
解決するため、負荷電流に含まれる高調波電流の瞬時値
の絶対値が設定値よりも小さい場合には補償高調波電流
を零にし、設定値を越える大きい高調波電流には補償高
調波電流の振幅を、設定値を越えた分だけにするもの
で、以下の構成を特徴とする。
【００１３】電力系統と高調波負荷との間に設置され、
負荷電流又は電力系統電流に含まれる高調波電流を検出
し、この高調波電流が零になる補償高調波電流を発生す
るアクティブフィルタにおいて、前記検出した高調波電
流の瞬時値の絶対値がデッドバンド幅を越えた部分の高
調波電流を検出し、この高調波電流に応じて前記補償高
調波電流を発生する手段を備えたことを特徴とする。
負荷電流又は電力系統電流に含まれる高調波電流を検出
し、この高調波電流が零になる補償高調波電流を発生す
るアクティブフィルタにおいて、前記検出した高調波電
流の瞬時値の絶対値がデッドバンド幅を越えた部分の高
調波電流を検出し、この高調波電流に応じて前記補償高
調波電流を発生する手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
アクティブフィルタの構成図である。同図が図６と異な
る部分は、ハイパスフィルタ１２ｄ，１２ｑの後段にデ
ッドバンド回路２０ｄ，２０ｑを設けた点にある。
アクティブフィルタの構成図である。同図が図６と異な
る部分は、ハイパスフィルタ１２ｄ，１２ｑの後段にデ
ッドバンド回路２０ｄ，２０ｑを設けた点にある。
【００１５】デッドバンド回路２０ｄ，２０ｑは、それ
ぞれの入力になるｄ，ｑ軸の負荷高調波電流がデッドバ
ンド（不感帯）を越えた部分のみを検出し、これを瞬時
電流制御系１４ｄ，１４ｑへの補償高調波電流指令とし
て出力する。
ぞれの入力になるｄ，ｑ軸の負荷高調波電流がデッドバ
ンド（不感帯）を越えた部分のみを検出し、これを瞬時
電流制御系１４ｄ，１４ｑへの補償高調波電流指令とし
て出力する。
【００１６】例えば、図２にはデッドバンド回路２０ｄ
の入出力波形例を示すように、ハイパスフィルタ１２ｄ
が検出するｄ軸負荷高調波電流がデッドバンド回路２０
ｄのデッドバンドを越えた部分のみを検出し、これを瞬
時電流制御系１４ｄ，への補償高調波電流指令として出
力する。
の入出力波形例を示すように、ハイパスフィルタ１２ｄ
が検出するｄ軸負荷高調波電流がデッドバンド回路２０
ｄのデッドバンドを越えた部分のみを検出し、これを瞬
時電流制御系１４ｄ，への補償高調波電流指令として出
力する。
【００１７】本実施形態によれば、アクティブフィルタ
は、負荷電流に含まれる高調波電流のピーク部分だけを
補償高調波電流指令として出力する。すなわち、設定さ
れたデッドバンド幅よりも高調波電流の瞬時値の絶対値
が小さい場合には補償高調波電流が零になるようにし、
デッドバンド幅を越える大きい高調波電流には補償高調
波電流の振幅を、デッドバンド幅だけ小さくする。
は、負荷電流に含まれる高調波電流のピーク部分だけを
補償高調波電流指令として出力する。すなわち、設定さ
れたデッドバンド幅よりも高調波電流の瞬時値の絶対値
が小さい場合には補償高調波電流が零になるようにし、
デッドバンド幅を越える大きい高調波電流には補償高調
波電流の振幅を、デッドバンド幅だけ小さくする。
【００１８】例として、負荷電流フィードバック形の３
相アクティブフィルタへ適用した場合、高調波源とし
て、一般に広く用いられているコンデンサインプット形
の３相整流電源とすると、補償波形は図３のようにな
る。
相アクティブフィルタへ適用した場合、高調波源とし
て、一般に広く用いられているコンデンサインプット形
の３相整流電源とすると、補償波形は図３のようにな
る。
【００１９】同図の（ａ）は補償対象電流波形を示し、
この電流波形に対して、従来のアクティブフィルタの場
合、負荷電流との合成波形が正弦波になるよう、同図の
（ｂ）に示すような電流波形を補償電流として出力す
る。これに対し、本実施形態では、同図の（ｃ）に示す
ように、高調波電流をデッドバンド幅でスライスしてそ
のピーク部分だけを補償するような電流を出力し、ピー
ク部分の電流値の絶対値を小さくするような動作をする
だけで、それ以外の時間帯にはアクティブフィルタ動作
を行わないようになる。
この電流波形に対して、従来のアクティブフィルタの場
合、負荷電流との合成波形が正弦波になるよう、同図の
（ｂ）に示すような電流波形を補償電流として出力す
る。これに対し、本実施形態では、同図の（ｃ）に示す
ように、高調波電流をデッドバンド幅でスライスしてそ
のピーク部分だけを補償するような電流を出力し、ピー
ク部分の電流値の絶対値を小さくするような動作をする
だけで、それ以外の時間帯にはアクティブフィルタ動作
を行わないようになる。
【００２０】この場合、変換器が電流を出力していない
時間が、通常のアクティブフィルタよりも長くなるため
損失が少なくなり、補償効率を高めることができる。さ
らに、この動作していない期間はアクティブフィルタと
して動作していない期間となるため、通常のアクティブ
フィルタでは負荷と共振するような場合でも、共振が持
続せず、安定した動作が可能となる。
時間が、通常のアクティブフィルタよりも長くなるため
損失が少なくなり、補償効率を高めることができる。さ
らに、この動作していない期間はアクティブフィルタと
して動作していない期間となるため、通常のアクティブ
フィルタでは負荷と共振するような場合でも、共振が持
続せず、安定した動作が可能となる。
【００２１】なお、本実施形態は、負荷電流フィードバ
ック形アクティブフィルタに適用する場合を示すが、系
統電流フィードバック形アクティブフィルタにも適用可
能であり、どちらに適用してもアクティブフィルタ動作
期間の短縮と、負荷との共振回避の効果が得られる。
ック形アクティブフィルタに適用する場合を示すが、系
統電流フィードバック形アクティブフィルタにも適用可
能であり、どちらに適用してもアクティブフィルタ動作
期間の短縮と、負荷との共振回避の効果が得られる。
【００２２】また、補償対象電力系統の違い、例えば、
３相の電力系統に限らず、単相の電力系統にも適用可能
である。単相の電力系統に適用した場合、コンデンサイ
ンプット形の整流電源の負荷電流はより一層ピーク部分
が明確になり、本発明方式での補償を行うと変換器が動
作していない時間が３相系統の場合よりも長くなる。こ
の結果、さらなる損失低減が可能となる。
３相の電力系統に限らず、単相の電力系統にも適用可能
である。単相の電力系統に適用した場合、コンデンサイ
ンプット形の整流電源の負荷電流はより一層ピーク部分
が明確になり、本発明方式での補償を行うと変換器が動
作していない時間が３相系統の場合よりも長くなる。こ
の結果、さらなる損失低減が可能となる。
【００２３】また、損失が低減されることにより、変換
器のスイッチング周波数を高めて補償電流の波形を改善
したり、スイッチング周波数を変更することなく電流容
量を増加させることが可能となる。
器のスイッチング周波数を高めて補償電流の波形を改善
したり、スイッチング周波数を変更することなく電流容
量を増加させることが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、負荷電
流に含まれる高調波電流の瞬時値の絶対値が設定値を越
える大きい高調波電流には補償高調波電流の振幅を、設
定値を越えた分だけにするようにしたため、負荷が比較
的小さい高調波電流を発生する状態では電力変換器が動
作しない期間を長くし、アクティブフィルタによる損失
を減らして補償効率を高めることができる。しかも、高
調波電流による発熱や騒音が問題となることはない。
流に含まれる高調波電流の瞬時値の絶対値が設定値を越
える大きい高調波電流には補償高調波電流の振幅を、設
定値を越えた分だけにするようにしたため、負荷が比較
的小さい高調波電流を発生する状態では電力変換器が動
作しない期間を長くし、アクティブフィルタによる損失
を減らして補償効率を高めることができる。しかも、高
調波電流による発熱や騒音が問題となることはない。
【図１】本発明の実施形態を示す負荷電流フィードバッ
ク形の制御ブロック。
ク形の制御ブロック。
【図２】実施形態におけるデッドバンド回路の入出力波
形例。
形例。
【図３】従来と実施形態の補償動作の違いを示す波形
図。
図。
【図４】負荷電流フィードバック形アクティブフィルタ
の構成図。
の構成図。
【図５】系統電流フィードバック形アクティブフィルタ
の構成図。
の構成図。
【図６】従来の負荷電流フィードバック形の制御ブロッ
ク。
ク。
【図７】従来の系統電流フィードバック形の制御ブロッ
ク。
ク。
１…電力系統 ２…負荷 ３…アクティブフィルタ １１、１３、１５…座標変換系 １２ｄ、１２ｑ…ハイパスフィルタ １４ｄ、１４ｑ…瞬時電流制御系 １６…電圧制御系 １７…電力変換器 １９ｄ、１９ｑ…係数器 ２０ｄ、２０ｑ…デッドバンド回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G066 EA03 5H420 BB18 CC04 DD03 EA10 EB18 EB38 FF04 5H740 AA01 BA11 BB05 BB07 BB08 BC01 BC02 MM01 MM11 NN03
Claims (1)
- 【請求項１】 電力系統と高調波負荷との間に設置さ
れ、負荷電流又は電力系統電流に含まれる高調波電流を
検出し、この高調波電流が零になる補償高調波電流を発
生するアクティブフィルタにおいて、 前記検出した高調波電流の瞬時値の絶対値がデッドバン
ド幅を越えた部分の高調波電流を検出し、この高調波電
流に応じて前記補償高調波電流を発生する手段を備えた
ことを特徴とするアクティブフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11230150A JP2001057738A (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | アクティブフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11230150A JP2001057738A (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | アクティブフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001057738A true JP2001057738A (ja) | 2001-02-27 |
Family
ID=16903387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11230150A Pending JP2001057738A (ja) | 1999-08-17 | 1999-08-17 | アクティブフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001057738A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104297547A (zh) * | 2013-07-18 | 2015-01-21 | 顺富科技实业有限公司 | 分散式负载电流感测系统 |
| DE102016006431A1 (de) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Wilo Se | Verfahren zur Verbesserung der Qualität elektrischer Verteilnetze |
| JP2018191373A (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-29 | ダイキン工業株式会社 | アクティブフィルタ装置、及びそれを用いた空気調和装置 |
-
1999
- 1999-08-17 JP JP11230150A patent/JP2001057738A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104297547A (zh) * | 2013-07-18 | 2015-01-21 | 顺富科技实业有限公司 | 分散式负载电流感测系统 |
| DE102016006431A1 (de) * | 2016-05-31 | 2017-11-30 | Wilo Se | Verfahren zur Verbesserung der Qualität elektrischer Verteilnetze |
| JP2018191373A (ja) * | 2017-04-28 | 2018-11-29 | ダイキン工業株式会社 | アクティブフィルタ装置、及びそれを用いた空気調和装置 |
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