JP2676937B2 - Harmonic compensator - Google Patents
Harmonic compensatorInfo
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- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、整流器等の電力変換装置が発生する高調波
電流や無効電力等を補償し抑制するための電力変換器か
ら構成される、いわゆる電力用アクティブフィルタの如
き高調波補償装置に関する。The present invention relates to a so-called power converter for compensating and suppressing harmonic current, reactive power, etc. generated by a power converter such as a rectifier. The present invention relates to a harmonic compensator such as an active filter for electric power.
（従来の技術） 従来のこの種の高調波補償装置としては、３群の上下
アームによる全６アームからなる三相電圧形インバータ
や、２群の上下アームからなる単相インバータを３組用
いたものが知られている。これらの高調波補償装置は、
何れもインバータ各相の出力電流（補償電流）を個々に
制御して電力系統に対し高調波電流等を補償するように
構成されている。(Prior Art) As a conventional harmonic compensator of this type, three sets of three-phase voltage source inverters each consisting of six upper and lower arms and three single-phase inverters consisting of two upper and lower arms are used. Things are known. These harmonic compensators are
Each of them is configured to individually control the output current (compensation current) of each phase of the inverter to compensate the harmonic current and the like for the power system.
（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の高調波補償装置のうち、３群の上下ア
ームからなる三相電圧形インバータを用いた高調波補償
装置では、インバータの各相出力電流の制御が他相の出
力電流制御とは主回路の構成上、無関係でなく、各相出
力電流が電源側の電圧位相や各アームの導通状態で決ま
ってしまう。このため、電源の１サイクルの間で補償電
流設定値と実際値との偏差が大きくなってしまい、補償
効果が著しく低下する場合がある。(Problems to be Solved by the Invention) Among the above-described conventional harmonic compensating devices, in a harmonic compensating device using a three-phase voltage source inverter composed of upper and lower arms of three groups, the output current of each phase of the inverter is controlled. The output current control of the other phase is not related to the configuration of the main circuit, and the output current of each phase is determined by the voltage phase on the power supply side and the conduction state of each arm. Therefore, the deviation between the set value of the compensation current and the actual value becomes large during one cycle of the power supply, and the compensation effect may be significantly reduced.
また、単相インバータを３組用いた高調波補償装置で
は上述の問題はなくなるが、主回路の構成上、上下アー
ム数が全体で12アームとなって三相電圧形インバータの
アーム数の２倍必要となり、装置の大型化を招くという
問題がある。In addition, although the above-mentioned problem disappears in a harmonic compensator using three sets of single-phase inverters, the total number of upper and lower arms is 12 due to the configuration of the main circuit, which is twice the number of arms of the three-phase voltage source inverter. There is a problem in that it becomes necessary and leads to an increase in size of the device.
本発明は上記問題点を解決するために提案されたもの
で、その目的とするところは三相電圧形インバータから
なる高調波補償装置において、インバータ出力電流を制
御する際に他相の影響で電流追従性が悪化するのを防止
して補償性能を高め、しかも若干のアーム数の増加と簡
単な制御回路の付加のみにより構造可能として装置の大
型化を防ぐことができる高調波補償装置を提供すること
にある。The present invention has been proposed in order to solve the above problems, and its object is to provide a harmonic compensator including a three-phase voltage source inverter, and when controlling the inverter output current, the current is affected by other phases. (EN) Provided is a harmonic compensating device capable of preventing deterioration in follow-up property and improving compensating performance, and capable of preventing the device from becoming large in size by only slightly increasing the number of arms and adding a simple control circuit. Especially.
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するめに、本発明は、３群の上下アー
ムからなる主アーム部を主回路に備えた三相電圧形イン
バータにより構成される高調波補償装置であって、前記
主回路の直流端子間に上下アームからなる付加アーム部
を接続し、この付加アーム部を構成する前記上下アーム
相互の接続点を、電力系統に接続されたトランスの 巻線の中性点に交流リアクトルを介して接続してなる高
調波補償装置において、各相補償電流設定値と実際値と
の偏差と、所定の基準レベルとの比較結果に基づき主ア
ーム部のスイッチング素子を点消弧制御すると共に、前
記偏差の最大値、最小値、及び最大値と最小値との和を
所定の基準レベルと各々比較してその比較結果に基づい
て付加アーム部のスイッチング素子を点消弧制御するも
のである。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a harmonic compensating device configured by a three-phase voltage source inverter having a main circuit including a main arm portion including upper and lower arms of three groups. Then, an additional arm portion consisting of upper and lower arms is connected between the DC terminals of the main circuit, and the connection points of the upper and lower arms constituting the additional arm portion are connected to the power system. In a harmonic compensator that is connected to the neutral point of the winding via an AC reactor, the deviation of the set value of each phase compensation current from the actual value, and the main arm based on the comparison result with a predetermined reference level The switching element is controlled in a point extinguishing mode, and the maximum value, the minimum value, and the sum of the maximum value and the minimum value of the deviation are respectively compared with a predetermined reference level, and the switching element of the additional arm unit is based on the comparison result. This is for controlling the point extinction.
（作用） 本発明によれば、三相電圧形インバータの主回路に追
加した付加アーム部の点消弧制御により、従来からある
主アーム部の点消弧制御とは無関係に各上下アーム電流
を補正制御することが可能となり、所望のインバータ出
力電流を得て高調波を補償することができる。(Operation) According to the present invention, the upper and lower arm currents are controlled independently of the conventional point extinction control of the main arm by the point extinction control of the additional arm added to the main circuit of the three-phase voltage source inverter. It becomes possible to perform correction control, and it is possible to obtain a desired inverter output current and compensate for harmonics.
（実施例） 以下、図に沿って本発明の一実施例を説明する。ま
ず、第１図はこの実施例にかかる高調波補償装置の主回
路構成を示したものであり、図において、１は三相電圧
形インバータである。このインバータ１は、通常の３群
の上下アームによる６アームからなる主アーム部1aと、
直流定電圧源としてのコンデンサ1bの端子P,N間に接続
された上下アームからなる付加アーム部1cとを備えてい
る。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows the main circuit configuration of the harmonic compensating apparatus according to this embodiment. In the figure, 1 is a three-phase voltage type inverter. The inverter 1 includes a main arm portion 1a composed of 6 arms which are usually composed of 3 upper and lower arms,
It is provided with an additional arm section 1c composed of upper and lower arms connected between terminals P and N of a capacitor 1b as a DC constant voltage source.
ここで、主アーム部1a及び付加アーム部1cの各アーム
は、トランジスタと逆並列接続された還流ダイオードと
からそれぞれ構成されている。以下では、便宜的に主ア
ーム部1aの各アームをU,V,W,X,Y,Z、付加アーム部1cの
各アームをAU,ADとして表すこととする。Here, each arm of the main arm portion 1a and the additional arm portion 1c is composed of a transistor and a free wheeling diode connected in anti-parallel. Hereinafter, for convenience, each arm of the main arm unit 1a is represented as U, V, W, X, Y, Z, and each arm of the additional arm unit 1c is represented as AU, AD.
また、主アーム部1aの交流側端子は交流リアクトル２
を介してインバータ出力トランス３の 巻線3aにそれぞれ接続され、付加アーム部1cの交流側端
子は交流リアクトル４を介して前記 巻線3aの中性点に接続されている。更に、トランスの△
巻線3bの各接続点は電力系統の各相に接続されていると
共に、各相の補償電流の実際値iCR,iCS,iCTを検出する
電流検出器5a,5b,5cからなる電流検出部５が設けられて
いる。In addition, the AC side terminal of the main arm 1a is an AC reactor 2
Of the inverter output transformer 3 via The AC side terminals of the additional arm portion 1c, which are respectively connected to the windings 3a, are connected to each other via the AC reactor 4 as described above. The winding 3a is connected to the neutral point. Furthermore, the transformer
Each connection point of the winding 3b is connected to each phase of the power system, and the current composed of the current detectors 5a, 5b, 5c that detect the actual values i CR , i CS , i CT of the compensation current of each phase. A detection unit 5 is provided.
次に、第２図は三相電圧形インバータ１の制御回路を
示している。この制御回路は、通常の高調波電流補償制
御回路６と、前記付加アーム部1cの動作を制御するため
の付加アーム部制御回路７とから構成されている。Next, FIG. 2 shows a control circuit of the three-phase voltage source inverter 1. This control circuit comprises a normal harmonic current compensation control circuit 6 and an additional arm section control circuit 7 for controlling the operation of the additional arm section 1c.
ここで、高調波電流補償制御回路６は、補償電流の実
際値iCR,iCS,iCTとその設定値iCR ＊,iCS ＊,iCT ＊とが図
示の極性で入力される加算器6a〜6cと、これらの加算器
6a〜6cの出力を所定の基準レベルと比較するヒステリシ
スコンパレータの如きコンパレータ6d〜6fと、これらの
コンパレータ6d〜6fの出力に応じて主アーム部1aの各相
上下アームＵ〜W,X〜Ｚの点弧駆動回路に対する信号を
出力するパルス整形分配回路6g〜6iとから構成されてい
る。Here, the harmonic current compensation control circuit 6 adds the actual values i CR , i CS , i CT of the compensation current and the set values i CR * , i CS * , i CT * with the polarities shown in the figure. Units 6a to 6c and their adders
Comparators 6d to 6f such as a hysteresis comparator for comparing the outputs of 6a to 6c with a predetermined reference level, and upper and lower arms U to W, X to Z of each phase of the main arm unit 1a according to the outputs of these comparators 6d to 6f. And a pulse shaping distribution circuit 6g to 6i for outputting a signal to the ignition drive circuit.
一方、付加アーム部制御回路1cは、加算器6a〜6cの出
力が加えられる各３個のダイオードからなる最大値検出
器7a及び最小値検出器7bと、これら各検出器7a,7bの出
力をそれぞれ所定の基準レベルと比較するコンパレータ
7c,7dと、前記各検出器7a,7bの出力が図示の極性で加え
られる加算器7eと、この加算器7eの出力を所定の基準レ
ベルと比較するコンパレータ7fと、コンパレータ7c,7f
の出力が加えられるアンド回路7gと、否定回路7hを介し
たコンパレータ7fの出力及びコンパレータ7dの出力が加
えられるアンド回路7iと、アンド回路7g,7iの出力が加
えられて付加アーム部1cの上下アームAU,ADの点個駆動
回路に対する信号を周力するパルス整形分配回路7jとか
ら構成されている。ここで、パルス整形分配回路7jは上
下アームの短絡防止期間等を考慮したパルス整形を行な
うものである。On the other hand, the additional arm control circuit 1c outputs the maximum value detector 7a and the minimum value detector 7b, which consist of three diodes to which the outputs of the adders 6a to 6c are added, and the outputs of these detectors 7a and 7b. Comparator that compares with each predetermined reference level
7c, 7d, an adder 7e to which the output of each of the detectors 7a, 7b is added with the polarity shown, a comparator 7f that compares the output of this adder 7e with a predetermined reference level, and a comparator 7c, 7f
AND circuit 7g to which the output of the AND circuit 7g is added, the output of the comparator 7f via the negation circuit 7h and the output of the comparator 7d, and the output of the AND circuits 7g and 7i It is composed of a pulse shaping distribution circuit 7j for circumferentially applying a signal to the dot drive circuit of the arms AU and AD. Here, the pulse shaping distribution circuit 7j performs pulse shaping in consideration of a short circuit prevention period of the upper and lower arms.
なお、付加アーム部制御回路７内のコンパレータ7c,7
dの基準レベルは、高調波電流補償制御回路６内のコン
パレータ6d〜6fの基準レベルよりも大きな値に設定され
ている。In addition, the comparators 7c, 7 in the additional arm control circuit 7
The reference level of d is set to a value larger than the reference levels of the comparators 6d to 6f in the harmonic current compensation control circuit 6.
以下、この実施例の動作を説明すると、本実施例で
は、通常の高調波電流補償制御回路６により主アーム部
1aの動作を制御して高調波電流を補償するのに加え、第
２図に示したように加算器6a〜6cから出力される各相補
償電流設定値と実際値との偏差を入力信号とする付加ア
ーム部制御回路７により付加アーム部1cを制御すること
によって高調波電流を補償する。The operation of this embodiment will be described below. In this embodiment, the main arm unit is controlled by the normal harmonic current compensation control circuit 6.
In addition to controlling the operation of 1a to compensate the harmonic current, the deviation between the set value of each phase compensation current output from the adders 6a to 6c and the actual value as shown in FIG. By controlling the additional arm unit 1c by the additional arm unit control circuit 7, the harmonic current is compensated.
上述の偏差は、前記各検出回路7a,7bに入力されて正
負ごとに最大値あるいは最小値が検出され、これらがあ
る基準レベル以上になるとコンパレータ7c,7dが“H"レ
ベルの信号を出力して付加アーム部1cの上下アームAU,A
Dに対する点弧パルスを生成させる。更に、加算器7eで
は，正側偏差の最大値と負側偏差の最小値との絶対値の
比較を行い、コンパレータ7fと相まって付加アーム部1c
の上アームAUか下アームADのどちらを点弧するかを決定
している。そして、コンパレータ7fの出力信号をアンド
回路7gと、否定回路7hを介してアンド回路7iの各一方の
入力端子に与え、上下アーム点弧パルスを発生させるた
めのインターロック信号として機能させている。The above-mentioned deviation is input to each of the detection circuits 7a and 7b to detect the maximum value or the minimum value for each positive and negative, and when these become a certain reference level or more, the comparators 7c and 7d output a signal of "H" level. The upper and lower arms AU, A of the additional arm 1c
Generate an ignition pulse for D. Further, in the adder 7e, the absolute value of the maximum value of the positive side deviation and the minimum value of the negative side deviation are compared, and together with the comparator 7f, the additional arm unit 1c
It decides whether to fire the upper arm AU or the lower arm AD. Then, the output signal of the comparator 7f is given to each one input terminal of the AND circuit 7i via the AND circuit 7g and the NOT circuit 7h to function as an interlock signal for generating the upper and lower arm firing pulses.
これにより、コンパレータ7c,7dによって上下アームA
U,ADの点弧パルスが同時に点弧状態になったとしても、
コンパレータ7fの出力信号によりどちらか一方のアーム
だけに点弧パルスが与えられることになり、上下アーム
が同時に点弧して直流短絡状態となるのを防止すること
ができる。This allows the upper and lower arms A to be controlled by the comparators 7c and 7d.
Even if the firing pulses of U and AD are in the firing state at the same time,
The output signal of the comparator 7f applies the firing pulse to only one of the arms, and it is possible to prevent the upper and lower arms from being fired at the same time to be in the DC short-circuit state.
以上のようにこの実施例は、高調波電流補償制御回路
６による主アーム部1aに対する通常の補償制御に加え
て、付加アーム部制御回路７によりインバータ１の各相
補償電流設定値と実際値との偏差の最大値、最小値、及
び最大値と最小値との和を所定の基準レベルと各々比較
した結果に基づいて、付加アーム部1cの上下アームAU,A
Dの点消弧制御を行なうものである。このため、三相６
アームからなる主アーム部1aの点消弧状態で決まる主回
路条件に対して、主アーム部1aの各相とは無関係に付加
アーム部1cの点消弧状態による主回路条件が加わること
になり、主アーム部1aのみからなる三相電圧形インバー
タによる補償制御に比べて各相毎の独立した補償電流の
制御が可能となり、他相電流の影響で電流の追従性が悪
化するのを防ぐことができる。As described above, in this embodiment, in addition to the normal compensation control for the main arm portion 1a by the harmonic current compensation control circuit 6, the additional arm portion control circuit 7 causes the phase compensation current set value and the actual value of each phase of the inverter 1 to be changed. Based on the result of comparing the maximum value, the minimum value, and the sum of the maximum value and the minimum value with the predetermined reference level, the upper and lower arms AU, A of the additional arm unit 1c.
It controls the point extinction of D. Therefore, three-phase 6
In addition to the main circuit condition determined by the point extinguishing state of the main arm part 1a consisting of arms, the main circuit condition depending on the point extinguishing state of the additional arm part 1c is added regardless of each phase of the main arm part 1a. , Independent compensation current control for each phase is possible compared to compensation control with a three-phase voltage source inverter consisting of the main arm 1a only, and preventing current followability from deteriorating due to the influence of other phase currents. You can
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、三相電圧形インバータ
の主回路に付加アーム部を追加し、各相補償電流設定値
と実際値との偏差の最大値、最小値、及び最大値と最小
値との和を所定の基準レベルと各々比較した結果に基づ
き付加アーム部のスイッチング素子を点消弧制御するよ
うにしたので、三相６アームの点消弧状態で決まる主回
路条件に、各相とは無関係な主回路条件が新たに加わる
ことになり、インバータの各相毎に独立した補償電流の
制御を行うことによって電流波形の追従性を向上させ、
高調波補償性能を高めることができる。As described above, according to the present invention, an additional arm is added to the main circuit of the three-phase voltage source inverter, and the maximum value, the minimum value of the deviation between the set value of each phase compensation current and the actual value, Also, the switching element of the additional arm is controlled to turn on and off based on the result of comparing the sum of the maximum value and the minimum value with a predetermined reference level, respectively. A main circuit condition unrelated to each phase is newly added to the circuit condition, and the followability of the current waveform is improved by controlling the compensation current independently for each phase of the inverter,
The harmonic compensation performance can be improved.
また、回路構成上も付加アーム部とその制御回路とを
追加するだけでよいから、単相インバータを３組用いる
場合に比べて装置の小形化が可能である等の効果を有す
る。Further, in terms of the circuit configuration, it is only necessary to add the additional arm section and the control circuit thereof, so that there is an effect that the apparatus can be downsized as compared with the case where three sets of single-phase inverters are used.
第１図は本発明の一実施例を示す三相電圧形インバータ
の主回路構成図、第２図はその制御回路を示す回路図で
ある。 １……三相電圧形インバータ 1a……主アーム部、1b……コンデンサ 1c……付加アーム部、2,4……交流リアクトル ３……インバータ出力トランス 3b……△巻線 ５……電流検出部、5a,5b,5c……電流検出器 ６……高調波電流補償制御回路 ７……付加アーム部制御回路 6a〜6c,7e……加算器 6d〜6f,7c,7d,7f……コンパレータ 6g〜6i,7j……パルス整形分配回路 7a……最大値検出回路 7b……最小値検出回路 7g,7i……アンド回路、7h……否定回路FIG. 1 is a main circuit configuration diagram of a three-phase voltage source inverter showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing its control circuit. 1 ... Three-phase voltage inverter 1a ... Main arm, 1b ... Capacitor 1c ... Additional arm, 2,4 ... AC reactor 3 ... Inverter output transformer 3b …… △ Winding 5 …… Current detector, 5a, 5b, 5c …… Current detector 6 …… Harmonic current compensation control circuit 7 …… Additional arm control circuit 6a to 6c, 7e …… Adder 6d 〜6f, 7c, 7d, 7f …… Comparator 6g〜6i, 7j …… Pulse shaping distribution circuit 7a …… Maximum value detection circuit 7b …… Minimum value detection circuit 7g, 7i …… AND circuit, 7h …… Negation circuit
Claims (1)
回路に備えた三相電圧形インバータにより構成される高
調波補償装置であって、前記主回路の直流端子間に上下
アームからなる付加アーム部を接続し、この付加アーム
部を構成する前記上下アーム相互の接続点を、電力系統
に接続されたトランスの 巻線の中性点に交流リアクトルを介して接続してなる高
調波補償装置において、 各相補償電流設定値と実際値との偏差と、所定の基準レ
ベルとの比較結果に基づき主アーム部のスイッチング素
子を点消弧制御すると共に、前記偏差の最大値、最小
値、及び最大値と最小値との和を所定の基準レベルと各
々比較してその比較結果に基づいて付加アーム部のスイ
ッチング素子を点消弧制御することを特徴とする高調波
補償装置。1. A harmonic compensator comprising a three-phase voltage source inverter having a main circuit having a main arm composed of three groups of upper and lower arms, the upper and lower arms being provided between DC terminals of the main circuit. The additional arm portion is connected, and the connection points between the upper and lower arms forming the additional arm portion are connected to each other by a transformer connected to the power system. In a harmonic compensator that is connected to the neutral point of the winding via an AC reactor, based on the comparison result between the set value of each phase compensation current and the actual value and the predetermined reference level, The switching element is controlled in a point-extinguishing mode, and the maximum value, the minimum value, and the sum of the maximum value and the minimum value of the deviation are respectively compared with a predetermined reference level, and the switching element of the additional arm unit is based on the comparison result. A harmonic compensator characterized by performing point extinction control.
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