JP2019092287A - アクティブフィルタ、制御方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、関連する技術として、交流電源において異常が発生した場合に、コンバータ回路とインバータ回路とを含み、モータの駆動を継続させるモータ駆動装置に提供する技術が記載されている。
上記のように、コンバータ電流が大きくなる場合、コンバータ電流の高調波が大きくなる。そのため、アクティブフィルタでは、高調波を打ち消すためのフィルタ電流が所定の電流の大きさを超えると保護機能が動作し、フィルタ電流の生成を停止させる。そして、アクティブフィルタでは、この停止によってファイル電流が減り、保護機能が解除されてフィルタ電流の生成が再開される。つまり、アクティブフィルタでは、生成されるフィルタ電流が再度所定の電流の大きさを超えると保護機能が動作し、フィルタ電流の生成は停止される。したがって、アクティブフィルタでは、例えば図7に示すような、フィルタ電流の生成とその生成の停止とが繰り返される。つまり、アクティブフィルタは、フィルタ電流が所定の電流を超える場合に、コンバータ電流の高調波を補償しないことになる。
そのため、アクティブフィルタが、三相交流電源からコンバータへ流れるコンバータ電流の高調波を継続的に補償することのできる技術が求められていた。
以下、本発明の一実施形態による電力システムの構成について説明する。
本発明の一実施形態による電力システム1は、三相交流電源から制御対象設備のコンバータへ流れる電流(以下、「コンバータ電流」と記載)の歪みをアクティブフィルタが継続的に補償し、三相交流電源側の電力変動を抑制するシステムである。電力システム1は、図1に示すように、三相交流電源10、制御対象設備20(負荷の一例である)、アクティブフィルタ30、電流センサ40、50を備える。
電流センサ40、50のそれぞれは、制御対象設備20のコンバータ電流を検出するセンサである。電流センサ40、50は、3相のうちの2相に流れる電流を検出する。なお、残りの1相に流れる電流については、制御部3022が、3相に流れる電流の総和が0であることに基づいて、電流センサ40、50が検出した電流から算出する。
平滑化コンデンサ202は、コンバータ201が生成した直流電力を安定した直流電圧にするためのコンデンサである。
モータ204は、インバータ203による変換後の交流電圧に応じた回転数で回転する。
トランジスタ回路301は、フィルタ電流を流す回路である。フィルタ電流とは、コンバータ201へ流れるコンバータ電流の高調波歪みを打ち消すために、三相交流電源10とアクティブフィルタ30との間に流す電流のことである。
制御装置302は、アクティブフィルタ30において、過電流が流れないようにフィルタ電流を制御する装置である。制御装置302は、図2に示すように、保護部3021、制御部3022(記録部の一例)、決定部3023、調整部3024、記憶部3025を備える。
また、制御部3022は、高調波歪みを補償する動作が停止したのちの次回動作時にコンバータ電流、フィルタ電流、保護開始電流、補償率に基づいて、トランジスタ回路301を制御することにより、フィルタ電流を制御する。
決定部3023は、高調波歪みを補償する動作が停止したときのフィルタ電流に基づいて保護開始電流を決定する。例えば、決定部3023は、高調波歪みを補償する動作が停止したときのフィルタ電流値から予め定めた一定の電流値(例えば1アンペア)を減じた電流値を保護開始電流と決定する。
記憶部3025は、自アクティブフィルタ30が高調波歪みを補償する動作が停止したときのフィルタ電流を記憶する。
電流センサ303、304のそれぞれは、制御対象設備20に入力される電流を検出する。
インバータ203の第1出力端子は、モータ204の第1端子に接続される。インバータ203の第2出力端子は、モータ204の第2端子に接続される。インバータ203の第3出力端子は、モータ204の第3端子に接続される。
制御部3022は、コンバータ電流、フィルタ電流、補償率に基づいて、トランジスタ回路301に制御電圧を供給し、トランジスタ回路301に流れる電流を制御することにより、フィルタ電流を制御する(ステップS1)。具体的には、例えば、コンバータ電流が図4において破線で示される電流である場合、制御部3022は、コンバータ電流とフィルタ電流との総和が図4において実線で示される正弦波となるように、フィルタ電流の制御を行う。なお、制御部3022は、図5の(a)の部分に示すように、補償率が100%になるまで、フィルタ電流を徐々に増加させる制御を行う。
制御部3022は、補償率が100%であると判定した場合(ステップS3においてYES)、ステップS3の処理を再度行う。
決定部3023は、決定した保護開始電流の値を制御部3022に出力する。
具体的には、制御部3022は、ステップS1の処理と同様に、コンバータ電流が図4において破線で示される電流である場合、コンバータ電流とフィルタ電流との総和が図4において実線で示される正弦波となるように、フィルタ電流の制御を行う。なお、このとき、制御部3022は、図5の(b)の部分に示すように、フィルタ電流が保護開始電流を超えるまで、フィルタ電流を徐々に増加させる制御を行う。
制御部3022は、フィルタ電流の大きさが保護開始電流の大きさを超えていないと判定した場合(ステップS8においてNO)、補償率が100%であるか否かを判定する(ステップS9)。
制御部3022は、補償率が100%であると判定した場合(ステップS9においてYES)、ステップS9の処理を再度行う。
電力システム1において、制御部3022は、保護機能によってアクティブフィルタ30の動作が停止したときのフィルタ電流を記憶部3025に記録する。決定部3023は、アクティブフィルタ30の動作が停止したときのフィルタ電流に基づいて保護開始電流を決定する。調整部3024は、次回動作中にフィルタ電流が保護開始電流を超えた場合に、フィルタ電流が保護開始電流以下になるように高調波歪みの補償率を調整する。
このようにすれば、フィルタ電流を保護機能が動作する電流未満に抑えることができる。その結果、アクティブフィルタ30は、三相交流電源10から制御対象設備20のコンバータ201へ流れるコンバータ電流の高調波を抑制することができ、アクティブフィルタ30が備える保護機能を動作させることなく継続的にコンバータ電流の高調波歪みを補償することができる。
図6は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ5は、図6に示すように、CPU6、メインメモリ7、ストレージ8、インターフェース9を備える。
例えば、上述の電力システム1、制御対象設備20、アクティブフィルタ30、その他の制御装置のそれぞれは、コンピュータ5に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ8に記憶されている。CPU6は、プログラムをストレージ8から読み出してメインメモリ7に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、CPU6は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ7に確保する。
10・・・三相交流電源
20・・・制御対象設備
30・・・アクティブフィルタ
40、50、303、304・・・電流センサ
201・・・コンバータ
202・・・平滑化コンデンサ
203・・・インバータ
204・・・モータ
301・・・トランジスタ回路
302・・・制御装置
3021・・・保護部
3022・・・制御部
3023・・・決定部
3024・・・調整部
3025・・・記憶部
Claims (4)
- 三相交流電源から負荷へ流れる電流の高調波歪みを補償するアクティブフィルタであって、
前記アクティブフィルタを過電流から保護する保護機能によって前記アクティブフィルタの動作が停止したときのフィルタ電流を記録する記録部と、
前記フィルタ電流に基づいて保護開始電流を決定する決定部と、
フィルタ電流が前記保護開始電流を超えた場合に、前記フィルタ電流が前記保護開始電流以下になるように前記高調波歪みの補償率を調整する調整部と、
を備えるアクティブフィルタ。 - 前記調整部は、
フィルタ電流が前記保護開始電流を超えた場合に、前記フィルタ電流が前記保護開始電流以下になるまで、前記補償率から一定の率を減じることを繰り返すことによって、前記補償率を調整する、
請求項1に記載のアクティブフィルタ。 - 三相交流電源から負荷へ流れる電流の高調波歪みを補償するアクティブフィルタによる制御方法であって、
前記アクティブフィルタを過電流から保護する保護機能によって前記アクティブフィルタの動作が停止したときのフィルタ電流を記録することと、
前記フィルタ電流に基づいて保護開始電流を決定することと、
フィルタ電流が前記保護開始電流を超えた場合に、前記フィルタ電流が前記保護開始電流以下になるように前記高調波歪みの補償率を調整することと、
を含む制御方法。 - 三相交流電源から負荷へ流れる電流の高調波歪みを補償するアクティブフィルタのコンピュータに、
前記アクティブフィルタを過電流から保護する保護機能によって前記アクティブフィルタの動作が停止したときのフィルタ電流を記録することと、
前記フィルタ電流に基づいて保護開始電流を決定することと、
フィルタ電流が前記保護開始電流を超えた場合に、前記フィルタ電流が前記保護開始電流以下になるように前記高調波歪みの補償率を調整することと、
を実行させるプログラム。
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JP2017219230A JP7014567B2 (ja) | 2017-11-14 | 2017-11-14 | アクティブフィルタ、制御方法及びプログラム |
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2017
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