JP2009106017A - Active filter function device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクティブフィルタ機能装置に関し、負荷にリアクトルが接続されていたり負荷自体がリアクトル成分を有しているため、高調波電流がリアクトルに流れて電圧降下が発生しこの電圧降下により負荷電圧に歪が発生しても、確実に高調波電流の抑制ができるように工夫したものである。 The present invention relates to an active filter function device, and since a reactor is connected to a load or the load itself has a reactor component, a harmonic current flows through the reactor, a voltage drop occurs, and the voltage drop causes a load voltage. Even if distortion occurs, it is devised so that harmonic current can be surely suppressed.
なお本明細書では、「アクティブフィルタ機能装置」とは、アクティブフィルタ機能を持つ単体のアクティブフィルタや、瞬低補償機能のみならずアクティブフィルタ機能をも併せ持つ瞬低補償装置や、無効電力補償機能及び逆相電力補償機能のみならずアクティブフィルタ機能をも併せ持つパワーラインコンディショナー等の、アクティブフィルタ機能を有する各種の装置を意味するものとして用いる。 In this specification, the “active filter function device” means a single active filter having an active filter function, a sag compensator having not only a sag compensation function but also an active filter function, a reactive power compensation function, It is used to mean various devices having an active filter function such as a power line conditioner having not only a negative phase power compensation function but also an active filter function.
電力系統に接続される負荷の中には、高調波電流を発生する負荷がある。例えば、整流器や、インバータ装置などの電力変換装置は、高調波電流を発生する。このような負荷から発生した高調波電流が電力系統に流出すると、電力系統の電力品質が低下してしまい、他の負荷にも悪影響を与えてしまう。 Among the loads connected to the power system, there are loads that generate harmonic currents. For example, power converters such as rectifiers and inverter devices generate harmonic currents. When the harmonic current generated from such a load flows into the power system, the power quality of the power system is degraded, and other loads are also adversely affected.
そこで、高調波電流を抑制するために、負荷にアクティブフィルタが接続される。アクティブフィルタは、負荷が発生した高調波電流と逆極性の補償電流を出力し、高調波電流を補償電流により打ち消す。これにより、負荷から発生した高調波電流が抑制され、負荷から発生した高調波電流が電力系統に流出していくことを防止している。 Therefore, an active filter is connected to the load in order to suppress the harmonic current. The active filter outputs a compensation current having a polarity opposite to that of the harmonic current generated by the load, and cancels the harmonic current by the compensation current. Thereby, the harmonic current generated from the load is suppressed, and the harmonic current generated from the load is prevented from flowing into the power system.
一方、IT関連機器などの負荷では、電力系統に瞬時電圧低下(以下「瞬低」と称する)が発生すると、大きな障害となることがある。そこで、瞬低による障害が問題となる負荷では、瞬低補償装置が備えられている。
なお、瞬低とは、落雷などによる送電線事故を送電線保護リレーで除去するまでに発生する一時的な電圧低下である。
On the other hand, in a load such as an IT-related device, if an instantaneous voltage drop (hereinafter referred to as “instantaneous drop”) occurs in the power system, it may be a major obstacle. Therefore, for a load in which a failure due to a sag is a problem, a sag compensator is provided.
Note that the instantaneous drop is a temporary voltage drop that occurs before a transmission line accident caused by a lightning strike is removed by a transmission line protection relay.
瞬低補償装置は、電力系統に瞬低が発生したときに、負荷と電力系統とを瞬時に切り離すと共に、負荷に対して無停電状態で電力を供給するものである。 The voltage sag compensator instantaneously disconnects a load and a power system when a voltage sag occurs in the power system, and supplies power to the load in an uninterruptible state.
更に、瞬低補償装置にアクティブフィルタ機能を併せ持たせた並列型瞬低補償装置がある。このアクティブフィルタ機能を併せ持った並列型瞬低補償装置は、平常時には負荷から発生した高調波電流を抑制する(打ち消す)補償電流を出力すると共に、瞬低発生時には、負荷と電力系統とを瞬時に切り離すと共に、負荷に対して無停電状態で三相電力を供給するものである。 Furthermore, there is a parallel type voltage sag compensator in which the voltage sag compensator has an active filter function. This parallel type voltage sag compensator that also has an active filter function outputs a compensation current that suppresses (cancels) the harmonic current generated from the load during normal times, and instantaneously connects the load and power system when a sag occurs. In addition to disconnection, three-phase power is supplied to the load in an uninterruptible state.
ここで、アクティブフィルタ機能を併せ持った並列型瞬低補償装置の回路構成を、図2を参照して説明する。 Here, the circuit configuration of the parallel sag compensator having the active filter function will be described with reference to FIG.
図2に示すように、商用電源1を含む電力系統L1には、高速スイッチ2を介して負荷3が接続されている。高速スイッチ2は、例えばIGBT等により構成されている。
As shown in FIG. 2, a load 3 is connected to a power system L <b> 1 including a
電力変換器4は、逆変換動作(インバータ動作)と順変換動作(コンバータ動作)ができるインバータ装置等で構成されている。この電力変換器4には、その直流側に電気二重層キャパシタ(直流充電部)5が接続されており、その交流側には電力ラインL2を介して負荷3が接続されている。 The power converter 4 includes an inverter device that can perform a reverse conversion operation (inverter operation) and a forward conversion operation (converter operation). An electric double layer capacitor (DC charging unit) 5 is connected to the DC side of the power converter 4, and a load 3 is connected to the AC side via a power line L2.
この電力変換器4は、次のような動作機能を果たすものである。
(1)順変換動作(コンバータ動作)をすることにより、電力系統L1から得た交流電流を直流電流に変換し、この直流電流により電気二重層キャパシタ5を充電する。
(2)瞬低が発生した時に、逆変換動作(インバータ動作)をすることにより、電気二重層キャパシタ5に充電した直流電流を交流電流に変換し、この交流電流を負荷3に送る。つまり、瞬低補償装置としての動作機能を果たす。
(3)負荷3から発生する高調波電流と逆極性の補償電流を出力し、この補償電流により高調波電流を打ち消す。つまり、アクティブフィルタとしての動作機能を果たす。
The power converter 4 performs the following operation function.
(1) By performing a forward conversion operation (converter operation), an alternating current obtained from the power system L1 is converted into a direct current, and the electric double layer capacitor 5 is charged by the direct current.
(2) When an instantaneous drop occurs, a reverse conversion operation (inverter operation) is performed to convert a direct current charged in the electric double layer capacitor 5 into an alternating current, and this alternating current is sent to the load 3. That is, the operation function as a voltage sag compensator is achieved.
(3) A compensation current having a polarity opposite to that of the harmonic current generated from the load 3 is output, and the harmonic current is canceled by this compensation current. That is, it functions as an active filter.
制御部10は、電力変換器4を、瞬低補償装置として動作させたりアクティブフィルタとして動作させたり充電装置として動作させたりするように、電力変換器4の動作状態を制御すると共に、高速スイッチ2のスイッチング動作を制御するものである。 The control unit 10 controls the operating state of the power converter 4 so as to operate the power converter 4 as a voltage sag compensator, as an active filter, or as a charging device. The switching operation is controlled.
制御部10について詳細に説明すると、この制御部10は、検出器として、電力系統L1の系統電圧を検出してその検出値を示す系統電圧信号Vsを出力する電圧検出器11aと、電力系統L1の系統電流を検出してその検出値を示す系統電流信号Isを出力する電流検出器11bと、電力変換器4の交流出力電流(インバータ出力電流)を検出してその検出値を示す交流出力電流信号(インバータ出力電流信号)Iinvを出力する電流検出器11cと、負荷3に印加された電圧である負荷電圧を検出してその検出値を示す負荷電圧信号Vloadを出力する電圧検出器11dと、負荷3に流れる電流である負荷電流を検出してその検出値を示す負荷電流信号Iloadを出力する電流検出器11eと、電気二重層キャパシタ5の充電電圧であるキャパシタ電圧(直流充電電圧)を検出してその検出値を示すキャパシタ電圧信号(直流充電電圧信号)Vcを出力する電圧検出器11fを有している。
The control unit 10 will be described in detail. As the detector, the control unit 10 detects a system voltage of the power system L1 and outputs a system voltage signal Vs indicating the detected value, and the power system L1.
更に制御部10は、PLL(Phase Locked Loop)回路12と、正弦波発生器13と、PWM(Pulse Width Modulation)変調器14と、スイッチ操作部15と、指令作成部20を有している。
The control unit 10 further includes a PLL (Phase Locked Loop)
指令作成部20は、電力変換器4を動作させる指令Sを出力する。
この指令Sの指令内容は、
(1)電力変換器4を順変換動作(コンバータ動作)させることにより電気二重層キャパシタ5を充電するように指令する充電指令と、
(2)瞬低が発生した時に電力変換器4を逆変換動作(インバータ動作)させることにより負荷3に交流電力を送るように指令する瞬低補償指令と、
(3)負荷3から発生する高調波電流と逆極性の補償電流を出力して、この補償電流により高調波電流を打ち消すように指令する高調波補償指令と、を含むものである。
The
The command content of this command S is
(1) a charge command for instructing to charge the electric double layer capacitor 5 by causing the power converter 4 to perform a forward conversion operation (converter operation);
(2) A voltage sag compensation command that commands the AC power to be sent to the load 3 by performing an inverse conversion operation (inverter operation) of the power converter 4 when a voltage sag occurs.
(3) A harmonic compensation command that outputs a compensation current having a polarity opposite to that of the harmonic current generated from the load 3 and instructs the compensation current to cancel the harmonic current is included.
指令Sは、PWM変調器14によりPWM変調されてゲート制御信号gとなり、このゲート制御信号g、つまりPWM変調された指令Sにより電力変換器4のゲート制御が行われる。
The command S is PWM-modulated by the
電力系統L1に瞬低が発生していない平常時には、高速スイッチ2が導通状態となっており、商用電源1の電力が電力系統L1から高速スイッチ2を介して負荷3に供給される。
During normal times when no instantaneous drop occurs in the power system L1, the high-speed switch 2 is in a conductive state, and the power of the
このような平常時において、電圧検出器11fにより検出したキャパシタ電圧信号Vcが、電気二重層キャパシタ5の定格電圧よりも低くなった状態では、指令Sの中に充電指令が含まれ、この充電指令を含んだ指令Sにより、電力変換器4がコンバータ動作をして電気二重層キャパシタ5を浮動充電する。これにより、電気二重層キャパシタ5の電圧は、定格電圧に保持される。
In such a normal state, when the capacitor voltage signal Vc detected by the
また瞬低が発生していない平常時において、電流検出器11eにより検出した負荷電流信号Iloadに高調波電流が含まれている場合には、高調波補償指令が指令Sに含まれ、この高調波補償指令を含んだ指令Sにより、電力変換器4は補償電流を負荷4に向けて出力する。これによりアクティブフィルタとしての機能が発揮される。
In addition, in a normal state where no sag occurs, when a harmonic current is included in the load current signal Iload detected by the
電力系統L1に瞬低が発生し、電圧検出器11aにより検出した系統電圧信号Vsが低下した場合には、スイッチ操作部15により高速スイッチ2が切り離される。同時に、指令Sの中に瞬低補償指令が含まれ、この瞬低補償指令を含んだ指令Sにより、電力変換器4がインバータ動作をして、電気二重層キャパシタ5に充電されている直流電流を交流電流に変換して負荷4に送る。これにより瞬低補償機能が発揮される。
When an instantaneous drop occurs in the power system L1 and the system voltage signal Vs detected by the
ここで、電力変換器4がアクティブフィルタ機能動作をするように、高調波補償指令を含んだ指令Sを作成する従来手法を、ブロック図である図3を参照して説明する。
この図3は、制御部10のうち、特にアクティブフィルタとしての機能が発揮されるように指令Sを作成するときに必要な機能ブロックのみを示したものである。
Here, a conventional method for creating a command S including a harmonic compensation command so that the power converter 4 performs an active filter function operation will be described with reference to FIG. 3 which is a block diagram.
FIG. 3 shows only functional blocks necessary for creating the command S so that the function as an active filter is exhibited, among the control unit 10.
図3に示すように、充電指令部201は、電圧検出器11fにより検出したキャパシタ電圧(直流充電電圧)信号Vcに応じて、充電指令S1u,S1v,S1wを出力する。充電指令S1u,S1v,S1wの指令値は、キャパシタ電圧(直流充電電圧)信号Vcが電気二重層キャパシタ5の定格電圧であるときには0となり、キャパシタ電圧(直流充電電圧)信号Vcが電気二重層キャパシタ5の定格電圧に対して低くなるにつれて高くなる。
As shown in FIG. 3, the
PLL回路12は、電圧検出器11aにより検出した系統電圧信号Vsu、Vsv,Vswを基にPLL演算を行い、電力系統L1に流れる三相交流電圧の正相分の位相θを求めて出力する。
正弦波発振器13は、位相θを用いて、正弦波信号sinθ及び余弦波信号cosθを求め、この正弦波信号sinθ及び余弦波信号cosθを、三相/dq座標変換回路202とdq/三相座標変換回路203に送る。
The
The
三相/dq座標変換回路202は、電流検出器11eにより検出した三相の負荷電流信号Iloadu,Iloadv,Iloadwを、dq座標に変換して、d軸電流idとq軸電流iqを出力する。
偏差演算部204では、d軸電流idから、d軸電流idをローパスフィルタ205でフィルタリングした基本波成分を引くことにより、d軸高調波成分idhを求める。
偏差演算部206では、q軸電流iqから、q軸電流iqをローパスフィルタ207でフィルタリングした基本波成分を引くことにより、q軸高調波成分iqhを求める。
The three-phase / dq
The
The
dq/三相座標変換回路203は、d軸高調波成分idh及びq軸高調波成分iqhを三相回転座標に変換して三相の高調波成分を出力し、この三相の高調波成分を反転回路208で符号反転(つまり「−1」を乗算)することにより、高調波補償指令S2u,S2v,S2wが得られる。
The dq / three-phase coordinate conversion circuit 203 converts the d-axis harmonic component idh and the q-axis harmonic component iqh into a three-phase rotational coordinate and outputs a three-phase harmonic component. Harmonic compensation commands S2u, S2v, and S2w are obtained by inverting the sign (that is, multiplying by "-1") by the inverting
結局、三相/dq座標変換回路202と、dq/三相座標変換回路203と、偏差演算部204,206と、ローパスフィルタ205,207と、判定回路208により、高調波補償指令作成機能部が構成されている。
In the end, the three-phase / dq
加算部209では、充電指令S1u,S1v,S1wと高調波補償指令S2u,S2v,S2wとが加算される。
In the adding
減算部210では、充電指令S1u,S1v,S1wと高調波補償指令S2u,S2v,S2wとを加算した加算指令から、電流検出器11cで検出したインバータ出力電流信号Iinvu,Iinvv,Iinvwが減算されて、偏差指令ΔSu、ΔSv、ΔSwが出力される。
In the
電流制御部211は、偏差指令ΔSu、ΔSv、ΔSwを比例・積分(P・I)演算して比例・積分偏差指令dsu,dsv、dswを出力する。
The
結局、減算部210と、電流制御部211により、電流制御偏差指令作成機能部が構成されている。
After all, the
基準電圧指令部212は、PLL回路12から位相θを取り込み、電力系統Lが供給する三相電圧(高調波成分を含まず、且つ、位相ズレのない三相電圧)の電圧値を示す基準電圧指令信号Vou,Vov,Vowを出力する。電力系統Lが供給する三相電圧の電圧値は予め分かっているので、基準電圧指令信号Vou,Vov,Vowの値は基準電圧指令部212にプリセットされている。
The reference
加算部213は、電流制御部211から出力された比例・積分偏差指令dsu,dsv、dswと、基準電圧指令部212から出力された基準電圧指令信号Vou,Vov,Vowを加算して、最終的な指令Su,Sv,Swを出力する。なお、この最終的な指令Su,Sv,Swは、図2では指令Sとして示している。
The adding
最終的な指令Su,Sv,Swは、PWM変調器14によりPWM変調されてゲート信号gとなって電力変換器4に送られる。
The final commands Su, Sv, Sw are PWM-modulated by the
したがって、負荷電流に高調波電流が含まれている場合には、負荷電流検出信号Iloadu,Iloadv,Iloadwに高調波成分が含まれ、d軸高調波成分idh及びq軸高調波成分iqhが発生して、高調波補償指令S2u,S2v、S2wが発生し、最終的な指令Su,Sv,Swには高調波を補償する補償指令が含まれる。 Therefore, when the load current includes a harmonic current, the load current detection signals Iloadu, Iloadv, and Iloadw include a harmonic component, and d-axis harmonic component idh and q-axis harmonic component iqh are generated. Thus, harmonic compensation commands S2u, S2v, and S2w are generated, and the final commands Su, Sv, and Sw include compensation commands for compensating for harmonics.
このようにして高調波を補償する補償指令(高調波補償指令S2u,S2v、S2wにより示される補償指令)を含む指令Su,Sv,Swが電力変換器4に送られると、電力変換器4は、発生した高調波電流を補償する補償電流を電力ラインL2を介して負荷3側に出力する。かくして、高調波電流を打ち消してアクティブフィルタとしての動作機能が発揮される。 When the commands Su, Sv, Sw including the compensation commands for compensating the harmonics (compensation commands indicated by the harmonic compensation commands S2u, S2v, S2w) are sent to the power converter 4, the power converter 4 A compensation current for compensating the generated harmonic current is output to the load 3 side through the power line L2. Thus, the operation function as an active filter is exhibited by canceling the harmonic current.
ところで、前述したようなアクティブフィルタ機能を有する並列型瞬低補償装置では、高速スイッチ2と負荷3との間に、または、電力系統Lのうち高速スイッチ2から見て商用電源側に、高周波電流を抑制するパッシブフィルタとして機能するリアクトルを介装する場合がある。
また、負荷3自体に、大きなリアクトル成分を有する場合がある。
図2において、リアクトルLは、パッシブフィルタを介装した場合のパッシブフィルタのリアクトル、または、負荷3自体に大きなリアクトル成分を有する場合のリアクトルを、概括的に示している。
なお、電力系統Lのうち高速スイッチ2から見て商用電源1側にパッシブフィルタとして機能するリアクトルを介装した場合には、リアクトルLは高速スイッチ2よりも商用電源側に表記すべきであるが、図2ではこのことをも含めて、高速スイッチ2よりも負荷3側に表記したリアクトルLでもって代表して示している。
By the way, in the parallel type voltage sag compensator having an active filter function as described above, a high-frequency current is connected between the high-speed switch 2 and the load 3 or on the commercial power source side when viewed from the high-speed switch 2 in the power system L. In some cases, a reactor that functions as a passive filter that suppresses this is interposed.
Further, the load 3 itself may have a large reactor component.
In FIG. 2, a reactor L generally indicates a reactor of a passive filter when a passive filter is interposed, or a reactor when a large reactor component is included in the load 3 itself.
In addition, when the reactor which functions as a passive filter is interposed on the
このように、リアクトルLが存在する場合には、負荷3から発生した高調波電流がリアクトルLに流れることにより、リアクトルLに電圧降下が生じる。この電圧降下の値は、リアクトルLのリアクタンスに、高調波電流を掛けたものとなる。 As described above, when the reactor L exists, the harmonic current generated from the load 3 flows to the reactor L, so that a voltage drop occurs in the reactor L. This voltage drop value is obtained by multiplying the reactance of the reactor L by the harmonic current.
このように、リアクトルLに高調波電流が流れることにより生ずる電圧降下が発生するため、負荷電圧が歪んでしまう。 In this way, a voltage drop caused by the harmonic current flowing through the reactor L occurs, so that the load voltage is distorted.
しかし従来では、図3に示すように、負荷電圧が歪むことを考慮することなく、アクティブフィルタとしての動作機能を発揮させる指令Sを求めていた。したがって、歪んだ負荷電圧を考慮することなく求めた指令Sを用いて、電力変換器4をアクティブフィルタとして動作させても、高調波電流の補償を完全には行うことはできないという問題があった。 However, conventionally, as shown in FIG. 3, a command S for exhibiting an operation function as an active filter has been obtained without considering the distortion of the load voltage. Therefore, even if the power converter 4 is operated as an active filter using the command S obtained without considering the distorted load voltage, there is a problem that the harmonic current cannot be completely compensated. .
例えばリアクトルLが、パッシブフィルタを介装することにより生じたものである場合には、パッシブフィルタのインダクタンス設計値を考慮して、指令Sを作成すれば、負荷電圧が歪んでも、ある程度は高調波抑制を行うことができる。
しかし、経年劣化等によりパッシブフィルタのインダクタンスが変化してきた場合には、負荷電圧の歪が発生すると、従来技術では、高調波電流の補償を完全には行うことができない。
For example, when the reactor L is generated by interposing a passive filter, if the command S is created in consideration of the inductance design value of the passive filter, even if the load voltage is distorted, some harmonics are generated. Suppression can be performed.
However, when the inductance of the passive filter has changed due to aging or the like, if the load voltage is distorted, the conventional technology cannot completely compensate for the harmonic current.
またリアクトルLが負荷3自体に含まれるものである場合には、このリアクトルLのリアクタンスが特定できないため、負荷電圧の歪が発生すると、従来技術では、高調波の補償を完全には行うことができない。 Further, when the reactor L is included in the load 3 itself, the reactance of the reactor L cannot be specified. Therefore, when the load voltage is distorted, the related art can completely compensate the harmonics. Can not.
本発明は上記従来技術に鑑み、リアクトル要素(リアクトルL1)の存在により(換言すると、電力変換器の負荷側にリアクトル要素が存在することにより)、負荷から発生した高調波電流がリアクトル要素に流れて負荷電圧が歪んでも、負荷から発生する高調波電流を確実に抑制することができるアクティブフィルタ機能装置を提供することを目的とする。 In the present invention, in view of the above-described prior art, due to the presence of the reactor element (reactor L1) (in other words, the presence of the reactor element on the load side of the power converter), the harmonic current generated from the load flows to the reactor element. Therefore, an object of the present invention is to provide an active filter function device capable of reliably suppressing harmonic current generated from a load even when the load voltage is distorted.
上記課題を解決する本発明の構成は、電力系統(L1)に接続された負荷(3)に流れる負荷電流の高調波成分を抑制するため、前記負荷電流の高調波成分と逆極性の補償電流を前記負荷(3)に向かって出力するアクティブフィルタ機能装置において、
前記負荷(3)に接続されている電力変換器(4)と、
前記電力変換器(4)にゲート制御信号を送り、このゲート制御信号に応じて前記電力変換器(4)を動作させて前記補償電流を出力させる制御部(10)とを有し、
前記制御部(10)は、
前記負荷電流の高調波成分を取り出して、高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)を求める高調波補償指令作成機能部と、
前記電力変換器(4)の交流出力電流信号(Iinvu,Iinvv,Iinvw)と前記高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)との偏差から偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を求め、この偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を電流制御部(211)の演算により電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)を求める電流制御偏差指令作成機能部と、
前記電力系統(L1)の系統電圧の位相に同期した基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)を出力する基準電圧指令部(212)と、
前記負荷(3)に印加された負荷電圧信号(Vloadu,Vloadv,Vloadw)と前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)との偏差から偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)を求め、この偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)に比例係数を掛けて乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)を求める乗算偏差電圧信号作成機能部と、
前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)と前記乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)とを加えた信号を、前記電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)に加えてPWM変調器(14)の入力となる指令(Su,Sv,Sw)を作成する指令作成部とを有することを特徴とする。
The configuration of the present invention that solves the above problem suppresses a harmonic component of the load current flowing in the load (3) connected to the power system (L1), and therefore, a compensation current having a polarity opposite to that of the harmonic component of the load current. In the active filter function device that outputs the load toward the load (3),
A power converter (4) connected to the load (3);
A control unit (10) for sending a gate control signal to the power converter (4) and operating the power converter (4) according to the gate control signal to output the compensation current;
The control unit (10)
Harmonic compensation command creation function unit for taking out harmonic components of the load current and obtaining harmonic compensation commands (S2u, S2v, S2w);
A deviation command (ΔSu, ΔSv, ΔSw) is obtained from a deviation between the AC output current signal (Iinvu, Iinvv, Iinvw) of the power converter (4) and the harmonic compensation command (S2u, S2v, S2w). A current control deviation command creating function unit for obtaining a current control deviation command (dSu, dSv, dSw) by calculating a command (ΔSu, ΔSv, ΔSw) by a current control unit (211);
A reference voltage command unit (212) for outputting a reference voltage command signal (Vou, Vov, Vow) synchronized with the phase of the system voltage of the power system (L1);
A deviation voltage signal (ΔVu, ΔVv, ΔVw) is obtained from a deviation between a load voltage signal (Vloadu, Vloadv, Vloadw) applied to the load (3) and the reference voltage command signal (Vou, Vov, Vow). A multiplication deviation voltage signal generation function unit for multiplying the deviation voltage signals (ΔVu, ΔVv, ΔVw) by a proportional coefficient to obtain a multiplication deviation voltage signal (KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw);
A signal obtained by adding the reference voltage command signal (Vou, Vov, Vow) and the multiplication deviation voltage signal (KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw) to the current control deviation command (dSu, dSv, dSw) is added to the PWM modulator. And (14) a command creation unit that creates commands (Su, Sv, Sw) to be input.
また本発明の構成は、前記電力変換器(4)は、前記負荷(3)以外に直流充電部(5)にも接続されていることを特徴とする。 Further, the configuration of the present invention is characterized in that the power converter (4) is connected to a DC charging unit (5) in addition to the load (3).
本発明によれば、電力変換器が補償電流を出力してアクティブフィルタとしての機能を発揮するよう制御する場合において、電力変換器に送る指令の中に、負荷電圧の歪を示す偏差電圧信号を加えている。
このため、負荷自体がリアクトル成分を有していたり、負荷にパッシブフィルタとしてのリアクトルを接続したため、負荷から発生する高調波電流が前記リアクトルに流れて発生した電圧降下に起因して負荷電圧に歪が生じても、前記高調波電流を確実に補償することができる補償電流を交流変換器から出力することができる。
According to the present invention, when the power converter is controlled to output a compensation current to exert the function as an active filter, the deviation voltage signal indicating the distortion of the load voltage is included in the command sent to the power converter. Added.
For this reason, since the load itself has a reactor component or a reactor as a passive filter is connected to the load, the harmonic current generated from the load is distorted to the load voltage due to the voltage drop generated by the reactor. Even if this occurs, a compensation current that can reliably compensate for the harmonic current can be output from the AC converter.
以下に本発明を実施するための最良の形態を実施例に基づき詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail based on examples.
本発明に係る実施例1は、図2に示す制御部10において、電力変換器4をアクティブフィルタとして機能させる制御ブロックに工夫をしたものであり、図1を参照してその詳細を説明する。
なお、図1において、図3と同様な機能を果たす部分には、同一符号を付して重複する説明は省略する。
In the first embodiment according to the present invention, a control block for causing the power converter 4 to function as an active filter in the control unit 10 shown in FIG. 2 is devised, and details thereof will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, portions having the same functions as those in FIG.
図1に示すように実施例1では、図3に示す「電力変換器4をアクティブフィルタとして機能させる制御ブロック」に、更に、減算部220と、乗算部221と、加算部222を追加した構成となっている。
As shown in FIG. 1, in the first embodiment, a configuration in which a
減算部220は、基準電圧指令部212から出力された基準電圧指令信号Vou,Vov,Vowと、電圧検出器11dにより検出した負荷電圧信号Vloadu,Vloadv,Vloadwとの偏差を求めて、偏差電圧信号ΔVu,ΔVv、ΔVwを出力する。
この偏差電圧信号ΔVu,ΔVv、ΔVwは、負荷3から発生した高調波電流がリアクトルLに流れることに起因して負荷電圧が歪んだときにおける、歪電圧(歪分)の値を示すものとなっている。
The
The deviation voltage signals ΔVu, ΔVv, and ΔVw indicate the values of the distortion voltage (distortion) when the load voltage is distorted due to the harmonic current generated from the load 3 flowing to the reactor L. ing.
乗算部221は、偏差電圧信号ΔVu,ΔVv、ΔVwに比例ゲインKpを乗算して、乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwを出力する。
The
結局、減算部220と、乗算部221とにより、乗算偏差電圧信号作成機能部が構成されている。
After all, the
加算部222は、基準電圧指令部212から出力された基準電圧指令信号Vou,Vov,Vowに、乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwを加算して出力する。
The
このため、加算部213では、電流制御部211から出力された比例・積分偏差指令dsu,dsv、dswに、基準電圧指令信号Vou,Vov,Vowのみならず、負荷電圧の歪分に相当する乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwも加算され、この加算値が指令Su,Sv,Swとして出力される。
For this reason, the adding
結局、加算部222と加算部213とにより、指令作成部が構成されている。
After all, the
負荷電圧の歪分に相当する乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwをも指令として含む指令Su,Sv,Swは、PWM変調器14によりPWM変調されてゲート信号gとなって電力変換器4に送られる。
The commands Su, Sv, Sw including the multiplication deviation voltage signals KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw corresponding to the distortion of the load voltage as commands are PWM-modulated by the
この結果、電力変換器4は、負荷3から発生した高調波電流を補償する補償電流を出力する。このとき、指令Su,Sv,Swには負荷電圧の歪分に相当する乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwも含まれているため、リアクトルLに高調波電流が流れることにより負荷電圧に歪が発生していても、歪を考慮した補償電流により高調波電流の補償を確実に行うことができる。
つまり、リアクトルLに高調波電流が流れることにより負荷電圧に歪が発生した場合には、この歪を補償するように、乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwによりフィードフォワード制御が行なわれる。
As a result, the power converter 4 outputs a compensation current that compensates for the harmonic current generated from the load 3. At this time, since the commands Su, Sv, Sw also include multiplication deviation voltage signals KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw corresponding to the distortion of the load voltage, distortion of the load voltage is caused by the harmonic current flowing through the reactor L. Even if it occurs, the harmonic current can be reliably compensated by the compensation current in consideration of the distortion.
That is, when a distortion occurs in the load voltage due to the harmonic current flowing through the reactor L, feedforward control is performed by the multiplication deviation voltage signals KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw so as to compensate for the distortion.
このため、パッシブフィルタを備えたり、負荷3にリアクトル分が存在する場合であっても、電力変換器4からは、負荷3から発生する高調波電流を確実に抑制する補償電流を出力することができる。
この結果、リアクトルLが存在していても、高調波電流を確実に抑制することができるアクティブフィルタが実現できる。
For this reason, even if a passive filter is provided or there is a reactor component in the load 3, the power converter 4 can output a compensation current that reliably suppresses the harmonic current generated from the load 3. it can.
As a result, even if the reactor L exists, the active filter which can suppress a harmonic current reliably can be implement | achieved.
なお本発明は、実施例で説明したような、アクティブフィルタ機能をも併せ持つ並列型瞬低補償装置のみならず、アクティブフィルタ機能を持つ単体のアクティブフィルタや、無効電力補償機能及び逆相電力補償機能のみならずアクティブフィルタ機能をも併せ持つパワーラインコンディショナー等の、各種のアクティブフィルタ機能装置にも適用することができる。 The present invention is not limited to a parallel type sag compensator having an active filter function as described in the embodiment, but a single active filter having an active filter function, a reactive power compensation function, and a negative phase power compensation function. In addition, the present invention can be applied to various active filter function devices such as a power line conditioner having an active filter function.
1 商用電源
2 高速スイッチ
3 負荷
4 電力変換器
5 電気二重層キャパシタ
10 制御部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記負荷(3)に接続されている電力変換器(4)と、
前記電力変換器(4)にゲート制御信号を送り、このゲート制御信号に応じて前記電力変換器(4)を動作させて前記補償電流を出力させる制御部(10)とを有し、
前記制御部(10)は、
前記負荷電流の高調波成分を取り出して、高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)を求める高調波補償指令作成機能部と、
前記電力変換器(4)の交流出力電流信号(Iinvu,Iinvv,Iinvw)と前記高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)との偏差から偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を求め、この偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を電流制御部(211)の演算により電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)を求める電流制御偏差指令作成機能部と、
前記電力系統(L1)の系統電圧の位相に同期した基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)を出力する基準電圧指令部(212)と、
前記負荷(3)に印加された負荷電圧信号(Vloadu,Vloadv,Vloadw)と前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)との偏差から偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)を求め、この偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)に比例係数を掛けて乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)を求める乗算偏差電圧信号作成機能部と、
前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)と前記乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)とを加えた信号を、前記電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)に加えてPWM変調器(14)の入力となる指令(Su,Sv,Sw)を作成する指令作成部とを有することを特徴とするアクティブフィルタ機能装置。 In order to suppress the harmonic component of the load current flowing in the load (3) connected to the power system (L1), a compensation current having a polarity opposite to that of the harmonic component of the load current is output toward the load (3). In the active filter function device,
A power converter (4) connected to the load (3);
A control unit (10) for sending a gate control signal to the power converter (4) and operating the power converter (4) according to the gate control signal to output the compensation current;
The control unit (10)
Harmonic compensation command creation function unit for taking out harmonic components of the load current and obtaining harmonic compensation commands (S2u, S2v, S2w);
A deviation command (ΔSu, ΔSv, ΔSw) is obtained from a deviation between the AC output current signal (Iinvu, Iinvv, Iinvw) of the power converter (4) and the harmonic compensation command (S2u, S2v, S2w). A current control deviation command creating function unit for obtaining a current control deviation command (dSu, dSv, dSw) by calculating a command (ΔSu, ΔSv, ΔSw) by a current control unit (211);
A reference voltage command unit (212) for outputting a reference voltage command signal (Vou, Vov, Vow) synchronized with the phase of the system voltage of the power system (L1);
A deviation voltage signal (ΔVu, ΔVv, ΔVw) is obtained from a deviation between a load voltage signal (Vloadu, Vloadv, Vloadw) applied to the load (3) and the reference voltage command signal (Vou, Vov, Vow). A multiplication deviation voltage signal generation function unit for multiplying the deviation voltage signals (ΔVu, ΔVv, ΔVw) by a proportional coefficient to obtain a multiplication deviation voltage signal (KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw);
A signal obtained by adding the reference voltage command signal (Vou, Vov, Vow) and the multiplication deviation voltage signal (KpΔVu, KpΔVv, KpΔVw) to the current control deviation command (dSu, dSv, dSw) is added to the PWM modulator. An active filter function device comprising: a command creation unit that creates a command (Su, Sv, Sw) that is an input of (14).
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101010069B1 (en) | 2009-08-28 | 2011-01-24 | 엘에스산전 주식회사 | Active power filter for 3 poles 4 wires power system |
CN102025158A (en) * | 2010-12-31 | 2011-04-20 | 中国科学院电工研究所 | Directly-coupled series compensation device and compensation method thereof |
KR101043573B1 (en) | 2009-06-30 | 2011-06-22 | 한국전력공사 | The modified SVC control devices to balance 3-phase currents at AC voltage unbalance |
WO2012018112A1 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | 株式会社明電舎 | Harmonic current suppression method and harmonic current suppression device of power conversion device |
CN102611109A (en) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 湖南大学 | Method for controlling LC (inductance and capacitance) hybrid active power filter with two switch arms |
WO2013161565A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 三菱電機株式会社 | Power conversion apparatus |
CN105244881A (en) * | 2015-10-23 | 2016-01-13 | 北京星航机电装备有限公司 | Active power filter compensation policy and device |
JP2020092483A (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Cvcf power supply device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04289728A (en) * | 1991-02-21 | 1992-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | Higher harmonic compensator |
JPH1032931A (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-03 | Toshiba Corp | Control device of high-harmonic suppression device |
JPH11164481A (en) * | 1997-11-28 | 1999-06-18 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Method for controlling active filter |
JP2004336870A (en) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Active filter for distribution system |
JP2008306831A (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Meidensha Corp | Harmonic current compensation apparatus |
-
2007
- 2007-10-22 JP JP2007273443A patent/JP4935617B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04289728A (en) * | 1991-02-21 | 1992-10-14 | Mitsubishi Electric Corp | Higher harmonic compensator |
JPH1032931A (en) * | 1996-07-12 | 1998-02-03 | Toshiba Corp | Control device of high-harmonic suppression device |
JPH11164481A (en) * | 1997-11-28 | 1999-06-18 | Toyo Electric Mfg Co Ltd | Method for controlling active filter |
JP2004336870A (en) * | 2003-05-07 | 2004-11-25 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Active filter for distribution system |
JP2008306831A (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-18 | Meidensha Corp | Harmonic current compensation apparatus |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101043573B1 (en) | 2009-06-30 | 2011-06-22 | 한국전력공사 | The modified SVC control devices to balance 3-phase currents at AC voltage unbalance |
KR101010069B1 (en) | 2009-08-28 | 2011-01-24 | 엘에스산전 주식회사 | Active power filter for 3 poles 4 wires power system |
CN103069679A (en) * | 2010-08-06 | 2013-04-24 | 株式会社明电舍 | Harmonic current suppression method and harmonic current suppression device of power conversion device |
WO2012018112A1 (en) * | 2010-08-06 | 2012-02-09 | 株式会社明電舎 | Harmonic current suppression method and harmonic current suppression device of power conversion device |
JP2012055148A (en) * | 2010-08-06 | 2012-03-15 | Meidensha Corp | Harmonic current restraint apparatus of electric power conversion system and harmonic current restraint method |
US8971066B2 (en) | 2010-08-06 | 2015-03-03 | Meidensha Corporation | Harmonic current suppression method and harmonic current suppression device of power conversion device |
CN102025158A (en) * | 2010-12-31 | 2011-04-20 | 中国科学院电工研究所 | Directly-coupled series compensation device and compensation method thereof |
CN102025158B (en) * | 2010-12-31 | 2013-07-17 | 中国科学院电工研究所 | Directly-coupled series compensation device and compensation method thereof |
CN102611109A (en) * | 2012-03-14 | 2012-07-25 | 湖南大学 | Method for controlling LC (inductance and capacitance) hybrid active power filter with two switch arms |
WO2013161565A1 (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | 三菱電機株式会社 | Power conversion apparatus |
CN105244881A (en) * | 2015-10-23 | 2016-01-13 | 北京星航机电装备有限公司 | Active power filter compensation policy and device |
JP2020092483A (en) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | Cvcf power supply device |
JP7012634B2 (en) | 2018-12-03 | 2022-01-28 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | CVCF power supply |
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