JP2585796Y2 - アクティブフィルタ - Google Patents

アクティブフィルタ

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JP2585796Y2
JP2585796Y2 JP6333993U JP6333993U JP2585796Y2 JP 2585796 Y2 JP2585796 Y2 JP 2585796Y2 JP 6333993 U JP6333993 U JP 6333993U JP 6333993 U JP6333993 U JP 6333993U JP 2585796 Y2 JP2585796 Y2 JP 2585796Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、高調波発生源の負荷を
有する系統母線に設置されて、系統母線の負荷電流中に
含まれる高調波電流を打ち消す注入回路方式のアクティ
ブフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】電力系統における系統母線に負荷と併設
される高調波補償用アクティブフィルタは、高調波発生
源の負荷に発生した高調波電流が系統母線の電源側に流
出するのを抑制して、他の負荷の騒音や加熱などの高調
波障害を低減させる。このアクティブフィルタは、系統
母線に接続されたコンデンサとリアクトルの直列回路で
ある注入回路に、インバータから補償用高調波電流(イ
ンバータ電流)を注入する注入回路方式のものが、運転
効率に優れ、インバータ容量が小さくできることから多
用されている。
【0003】図3に示される注入回路方式のアクティブ
フィルタ5を説明すると、これは商用交流の電源1に系
統母線2を介して複数の負荷3,4を接続した電力系統
に設置される。アクティブフィルタ5は、系統母線2の
受電側下位に相当する高調波補償対象の負荷4で発生し
た高調波を補償するもので、インバータ制御回路6とイ
ンバータ7と注入回路8を備える。
【0004】インバータ制御回路6は、検流器9で検出
した高調波補償対象の負荷4による負荷電流から高調波
電流IL1を検出し、検出した高調波電流IL1に応じてイ
ンバータ7をオンオフ制御して高調波のインバータ電流
INV を注入回路8に注入する。注入回路8は、コンデ
ンサ10とリアクトル11の直列回路で、コンデンサ1
0とリアクトル11の中間点にインバータ電流IINV
注入されると、系統母線2に注入回路8で拡大された補
償電流IAFが流れる。補償電流IAFは、負荷4の高調波
電流IL1と逆位相で、系統母線2の高調波電流IL1を打
ち消して、電力系統の高調波障害を低減する。
【0005】また、アクティブフィルタ5の過負荷防止
のため、インバータ制御回路6から出力リミッタ信号で
ある電流指令値Iref 信号をインバータ7に出力し、電
流指令値Iref に基づいてインバータ電流IINV の出力
制限を行い、補償電流IAFの高調波量の最大値がアクテ
ィブフィルタ5の定格の高調波耐量であるリミッタ値I
LIM を超えないようにしている。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】上記アクティブフィル
タ5においては、電流指令値信号Iref にて補償電流I
AFの高調波量が所定のリミッタ値ILIM の範囲内に抑制
されるように制御して、アクティブフィルタ5が過負荷
状態になるのを防止している。ところが、系統母線2の
受電側上位に相当する他の負荷3からも高調波電流IL2
が系統母線2に流れ、これの分流が高調波補償対象の負
荷4における補償電流IAFに加算され、このときにアク
ティブフィルタ5が過負荷状態になる問題があった。
【0007】例えば、注入回路8におけるコンデンサ1
0とリアクトル11の各インピーダンスをXC (%),
L (%)とし、系統母線2の負荷3より上位のインピ
ーダンスをXLS1 、下位のインピーダンスをXLS2 とし
て、図3の電力系統の等価回路図である図4を参照して
アクティブフィルタ5の補償電流IAFの成分を求める
と、次の式のように表される。
【0008】つまり、補償電流IAFは、負荷4の高調波
電流IL1の分流成分{(XLS1 +XLS2 )/A}I
L1と、他の負荷3の高調波電流IL2の分流成分(XLS1
/A)IL2と、インバータ電流IINV の分流成分(XL
/A)IINV が合流したものとなる。ここでインバータ
電流IINV は、 IINV={(XC+XL)/XL}IL1 と表されるから、この式を式に代入すると、補償電流
AFは次の式のようになる。 式 IAF=IL1+(XLS1/A)IL2 従って、高調波補償対象外の負荷3による高調波電流I
L2が無いIL2=0の場合は、IAF=IL1となって高調波
補償対象の負荷4の高調波補償がなされ、過負荷の心配
が無い。しかし、高調波補償対象外の負荷3による高調
波電流IL2が発生すると、式のようにアクティブフィ
ルタ5の補償電流IAFに補償対象外の高調波分流成分
(XLS1 /A)IL2が誤差成分として流れ、この余分な
誤差成分で補償電流IAFの最大振幅がリミッタ値ILIM
を超えて、アクティブフィルタ5が過負荷になることが
あった。
【0009】本考案の目的とするところは、高調波補償
対象の負荷以外の負荷からの高調波電流で過負荷となる
のを防止したアクティブフィルタを提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本考案の上記目的を達成
する技術的手段は、系統母線に接続された負荷で発生し
て系統母線に流れる高調波電流を検出し、この高調波電
流を打ち消す補償電流を、所定の電流指令値に基づき定
格の高周波耐量であるリミッタ値以内に出力制限して、
系統母線に流すアクティブフィルタに、高調波補償対象
の負荷と同じ系統母線に接続された他の負荷からの高調
波電流の分流成分を含む補償電流の高調波量を検出する
補償電流検出部と、補償電流検出部で検出された高調波
量の最大値とアクティブフィルタのリミッタ値との差を
検出し、高調波量がリミッタ値以下のときは電流指令値
を変えず、高調波量がリミッタ値を超えるときの差に応
じて電流指令値を変化させて、補償電流の高調波量がリ
ミッタ値に制限されるように抑制する補償電流制御部と
を備えたリミッタ回路を付設したことにある。
【0011】
【作用】系統母線の高調波補償対象の負荷に対して設置
されたアクティブフィルタの補償電流に、他の負荷から
の高調波電流の分流成分が流れて、この分流成分で補償
電流がアクティブフィルタの高調波耐量のリミッタ値を
超えようとすると、補償電流の高調波量の最大値とリミ
ッタ値との差に応じて電流指令値が低減され、補償電流
の高調波量がリミッタ値に制限されて、アクティブフィ
ルタの過負荷が防止される。
【0012】
【実施例】以下、本考案の一実施例を、図1及び図2を
参照して説明する。なお、図1及び図2の図3と同一部
分、又は、相当部分には同一符号が付してある。
【0013】図1に示されるアクティブフィルタ5は、
過負荷防止用のリミッタ回路12を付設したことを特徴
とする。リミッタ回路12の具体例を図2に示すと、こ
れはアクティブフィルタ5の補償電流IAFの高調波量を
検出する補償電流検出部13と、補償電流IAFを可変制
御する補償電流制御部14で構成される。
【0014】補償電流検出部13は、高調波補償対象で
無い負荷3からの高調波電流IL2の分流成分(XLS1
A)IL2を含むアクティブフィルタ5の補償電流IAF
高調波量を検出するもので、例えば検流器15と基本波
除去回路(BEF)16と絶対値演算回路(ABS)1
7とピークホールド回路(P/H)18を備える。検流
器15で検出された補償電流IAFは、まず基本波除去回
路16で基本波が除去されて高調波成分だけとなり、絶
対値演算回路17で各高調波成分の合計された振幅絶対
値が演算され、その最大値がピークホールド回路18で
ホールドされて、補償電流検出値IAFH 信号として補償
電流制御部14に出力される。
【0015】なお、補償電流検出部13は、補償電流I
AFの実効値演算や平均値演算から高調波量を検出する回
路のものであってもよい。
【0016】補償電流制御部14は、補償電流検出部1
3からの補償電流検出値IAFH と、これに対応して設定
されたアクティブフィルタ5の高調波耐量のリミッタ値
LI との差に基づいて、補償電流IAFの高調波量の
最大値がリミッタ値ILIM に制限されるように抑制す
る。補償電流制御部14は、例えば誤差検出器19と比
例積分回路(PI)20と掛算器21を備える。
【0017】誤差検出器19は、補償電流検出値IAFH
からリミッタ値ILIM を引いた誤差値(IAFH −IAF
を演算し、補償電流検出値IAFH がリミッタ値ILIM
下で誤差値(IAFH −IAF)がマイナスの場合は比例積
分回路20に出力せず、補償電流検出値IAFH がリミッ
タ値ILIM を超えたときだけプラスとなる誤差値(I
AFH −IAF)信号をダイオードDを介して比例積分回路
20に出力する。つまり、補償電流IAFに補償対象外の
高調波分流成分(XLS1 /A)IL2が誤差成分として含
まれ、この誤差成分で補償電流IAFの最大振幅がリミッ
タ値ILIM を超えたときに、高調波分流成分(XLS1
A)IL2に応じた量の誤差値(IAFH −IAF)信号が比
例積分回路20に出力される。
【0018】比例積分回路20は、入力される誤差値
(IAFH −IAF)信号を低減させるようにフィードバッ
ク機能するもので、誤差値(IAFH −IAF)信号の電圧
増幅値と1P・U(パワーユニット=定格電圧)の差に
応じたリミット係数Kを算出して掛算器21に出力す
る。掛算器21は、インバータ7の出力制限をする元の
電流指令値Iref とリミット係数Kを掛算した電流指令
値I'refをインバータ7に出力する。リミット係数K
は、補償電流検出値IAFH がリミッタ値ILIM 以下で比
例積分回路20が動作しないときにK=1と算出され、
このときIref =I'refとなる。またリミット係数K
は、補償電流検出値IAFH がリミッタ値ILIM を超えた
ときに、その差の誤差値(IAFH −IAF)に応じて0<
K<1の範囲で算出される。
【0019】従って、補償電流IAFの高調波量が定格の
リミッタ値ILIM を超えない場合は、比例積分回路20
が動作せず、K=1、Iref =I'refが維持されて、ア
クティブフィルタ5はリミット回路12の無いときと同
じ動作をして、負荷4の高調波補償を行う。また、補償
電流IAFに補償対象外の高調波分流成分(XLS1 /A)
L2が誤差成分として含まれ、この誤差成分で補償電流
AFの最大振幅がリミッタ値ILIM を超えると、高調波
分流成分(XLS1 /A)IL2に応じた0<K<1の値の
リミット係数Kを元の電流指令値Iref に掛算して得た
ref >I'refなる電流指令値I'refがインバータ7に
送られる。このIref >I'refなる電流指令値I'ref
補償電流IAFの最大振幅がリミッタ値ILIM に制限され
て、アクティブフィルタ5が過負荷になるのが回避され
る。
【0020】
【考案の効果】本考案によれば、系統母線の高調波補償
対象の負荷に対して設置されたアクティブフィルタの補
償電流に、他の負荷からの高調波電流の分流成分が流れ
ても、リミッタ回路で補償電流の高調波量がアクティブ
フィルタの高調波耐量のリミッタ値を超えるときに、補
償電流最大値をリミッタ値に制限するようにしたので、
他の負荷からの高調波電流でアクティブフィルタが過負
荷状態になるのが回避され、アクティブフィルタの信頼
性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の一実施例を示すアクティブフィルタの
ブロック図
【図2】図1のアクティブフィルタにおけるリミッタ回
路のブロック図
【図3】従来の注入回路方式のアクティブフィルタのブ
ロック図
【図4】図3のアクティブフィルタの等価回路図
【符号の説明】
2 系統母線 3 負荷 4 負荷 5 アクティブフィルタ 12 リミッタ回路 13 補償電流検出部 14 補償電流制御部 IAF 補償電流 Iref 電流指令値 ILIM リミッタ値

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統母線に接続された負荷で発生して系
    統母線に流れる高調波電流を検出し、この高調波電流を
    打ち消す補償電流を、所定の電流指令値に基づき定格の
    高周波耐量であるリミッタ値以内に出力制限して、系統
    母線に流すアクティブフィルタであって、 前記負荷と同じ系統母線に接続された他の負荷からの高
    調波電流の分流成分を含む補償電流の高調波量を検出す
    る補償電流検出部と、補償電流検出部で検出された高調
    波量の最大値とアクティブフィルタの前記リミッタ値と
    の差を検出し、高調波量がリミッタ値以下のときは前記
    電流指令値を変えず、高調波量がリミッタ値を超えると
    きの差に応じて電流指令値を変化させて、補償電流の高
    調波量がリミッタ値に制限されるように抑制する補償電
    流制御部とを備えたリミッタ回路を付設したことを特徴
    とするアクティブフィルタ。
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JP6834754B2 (ja) * 2017-04-28 2021-02-24 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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