JP3015559B2 - Harmonic current compensator - Google Patents

Harmonic current compensator

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JP3015559B2 JP3316394A JP31639491A JP3015559B2 JP 3015559 B2 JP3015559 B2 JP 3015559B2 JP 3316394 A JP3316394 A JP 3316394A JP 31639491 A JP31639491 A JP 31639491A JP 3015559 B2 JP3015559 B2 JP 3015559B2
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    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば大電力用途向け
の高調波電流補償装置に係り、特にN台の多相インバー
タを多重化構成した高調波電流補償装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a harmonic current compensator for, for example, high power applications, and more particularly to a harmonic current compensator in which N multi-phase inverters are multiplexed.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、大電力のサイクロコンバータが電
源系統に接続され運転されるようになり、それに伴いサ
イクロコンバータの発生する高調波電流が問題になって
いる。高調波電流対策として高調波電流補償装置を設置
するが、周知の如くサイクロコンバータの入力電流高調
波は電源周波数fI と出力周波数fO の双方に関係して
変化するため、従来のコンデンサとリアクトルよりなる
受動形の共振形フィルタでは充分な補償効果が得られな
い問題がある。
2. Description of the Related Art In recent years, a high power cycloconverter has been connected to a power supply system and has been operated. As a result, harmonic current generated by the cycloconverter has become a problem. A harmonic current compensator is installed as a countermeasure for the harmonic current. However, as is well known, the input current harmonic of the cycloconverter changes in relation to both the power supply frequency fI and the output frequency f0, and therefore includes a conventional capacitor and a reactor. There is a problem that a sufficient compensation effect cannot be obtained with a passive resonance type filter.

【0003】この点を解決するものとして、最近、電力
変換器技術を適用して能動的に高調波補償を行う、いわ
ゆる高調波電流補償装置(アクティブフィルタとも言
う)が多方面で研究されている。高調波電流補償装置は
電源系統の高調波電流を検出し、それを指令値としてイ
ンバータ等の電力変換器を作動させて被補償電流と逆位
相の補償高調波を発生して電源系統に注入して高調波電
流の補を行うものであり、原理上、任意の高調波電流に
対処できる。この場合の電力変換器は、ゲートターンオ
フサイリスタ(以下、GTO)や電力用トランジスタ
(以下GTR)等を用いた多相インバータを基本回路と
して持ち、特に多相インバータの多重化構成により大電
力化に対処するものが多い。この場合、多相インバータ
をどのように多重化するかで高調波電流補償装置の性能
が左右されるため、効率の良い多相インバータの多重化
法が強く求められていた。以下、従来の大電力用途の高
調波電流補償装置の構成と問題点について明かにし、そ
の解決法について説明する。
In order to solve this problem, recently, a so-called harmonic current compensator (also referred to as an active filter) which actively performs harmonic compensation by applying a power converter technology has been studied in various fields. . The harmonic current compensator detects the harmonic current of the power supply system and uses it as a command value to operate a power converter such as an inverter to generate a compensated harmonic having the opposite phase to the current to be compensated and inject it into the power supply system. The harmonic current is compensated for in principle, and in principle, any harmonic current can be dealt with. The power converter in this case has, as a basic circuit, a multi-phase inverter using a gate turn-off thyristor (hereinafter, GTO), a power transistor (hereinafter, GTR), and the like. There are many things to deal with. In this case, the performance of the harmonic current compensator depends on how the multi-phase inverters are multiplexed. Therefore, there is a strong demand for an efficient multi-phase inverter multiplexing method. Hereinafter, the configuration and problems of a conventional harmonic current compensator for high power use will be clarified, and a solution thereof will be described.

【0004】図7は高調波電流補償装置を電源系統に適
用した図である。同図において、10は誘導電動機12
を回転駆動するためのサイクロコンバータ11を有した
高調波発生負荷、1は送配電母線等の交流電源系統、3
U〜3Wは電源系統のインピーダンスである。高調波電
流補償装置(アクティブフィルタ)30は、端子4U,
4V,4Wと5U,5V,5W間に接続され、かつ高調
波を含んだ電流iLU〜iLWを検出し、図8で詳細が示さ
れる制御器300の入力端子310U,310Wに入力
するための電流検出器32U,32Wと、制御器300
の指示により作動し、電源系統1に補償高調波電流icu
〜icwを注入するインバータ400よりなる。
FIG. 7 is a diagram in which a harmonic current compensator is applied to a power supply system. In the figure, 10 is an induction motor 12
, A harmonic generation load having a cycloconverter 11 for rotationally driving the AC power supply system such as a transmission / distribution bus,
U to 3W are impedances of the power supply system. The harmonic current compensator (active filter) 30 has terminals 4U,
The currents connected between 4V, 4W and 5U, 5V, 5W and for detecting currents iLU to iLW containing harmonics and inputting to input terminals 310U, 310W of controller 300 shown in detail in FIG. Detectors 32U and 32W and controller 300
And the compensation harmonic current icu is supplied to the power supply system 1.
To icw.

【0005】この構成によりサイクロコンバータ10の
発生する高調波電流に対して、位相が丁度180度異な
り、振幅が同一の電流(icu〜icw)がクティブフィル
タ30で発生するから、この電流とサイクロコンバータ
10の高調波電流が、端子4U〜4Wと5U,5V,5
Wの接続点31U〜31Wで合成され互いに打ち消し合
い、その結果電源系統1の方へは高調波電流が流れなく
なる。
With this configuration, a current (icu to icw) having the same amplitude and the same amplitude as that of the harmonic current generated by the cycloconverter 10 is generated in the active filter 30. Ten harmonic currents are connected to terminals 4U to 4W and 5U, 5V, 5
W are combined at the connection points 31U to 31W and cancel each other out, so that no harmonic current flows toward the power supply system 1.

【0006】図9は大電力化に対処するために、例えば
三台の三相インバータINV1〜INV3を並列多重化
した形式の電力変換器400である。同図で410,4
20,430はGTO等で構成された三相インバータで
あり、これらは周知のパルス幅制御(PWM制御)で運
転される。411,421,431は直流電源、412
U〜412W、422U〜422W、432U〜432
Wは三相インバータの交流出力端子、413U〜413
W、423U〜423W、433U〜433Wは交流リ
アクトルである。インバータINV1〜INV3は交流
リアクトル413U〜413W、423U〜423W、
433U〜433Wを介して並列多重化されている。4
51U,451Wは電流検出器であり、電力変換器40
0の発生する電流iCUT 〜iCWT を検出する。355は
電源系統電圧と電力変換器400の出力電圧との整合を
とるための変圧器であり、線360U〜360Wは図7
の端子31U〜31Wに接続される。
FIG. 9 shows a power converter 400 in which, for example, three three-phase inverters INV1 to INV3 are multiplexed in parallel in order to cope with an increase in power. 410, 4 in the same figure
Reference numerals 20 and 430 denote three-phase inverters composed of a GTO or the like, which are operated by a known pulse width control (PWM control). 411, 421, 431 are DC power supplies, 412
U-412W, 422U-422W, 432U-432
W is the AC output terminal of the three-phase inverter, 413U to 413
W, 423U to 423W and 433U to 433W are AC reactors. The inverters INV1 to INV3 are AC reactors 413U to 413W, 423U to 423W,
They are multiplexed in parallel via 433U to 433W. 4
51U, 451W are current detectors, and the power converter 40
The currents iCUT to iCWT where 0 occurs are detected. Reference numeral 355 denotes a transformer for matching the power supply system voltage with the output voltage of the power converter 400.
Are connected to the terminals 31U to 31W.

【0007】図8は多重化構成の電力変換器400を制
御するための制御器である。同図において、302は高
調波検出器であり、入力端子301U,301Wに入力
される高調波を含んだ負荷電流信号iLU,iLW(負荷電
流とそれの検出信号は同一記号を付す)が導入され、こ
の負荷電流信号iLU,iLWから基本波成分を除去し高調
波発生負荷10の発生する高調波成分に相当する高調波
信号iHUR * ,iHWR* を作成し出力端子303U,3
03Wに出力する。304U,304Wは比較器であ
り、高調波信号iHUR * ,iHWR * と検出信号iCUT ,
iCWT をそれぞれ比較し、偏差ΔHU ,ΔHW を出力端
子305U,305Vに出力する。これらの偏差は、増
幅器306U,306Wで増幅され、出力端子307
U,307WからW相の電圧指令vHU* ,ΔHW* が得ら
れる。
FIG. 8 illustrates a power converter 400 having a multiplex configuration.
It is a controller for controlling. In the figure, 302 is high
Harmonic detector, input to input terminals 301U and 301W
Current signal iLU, iLW (load current
Flow and its detection signal are identified by the same symbol).
Removes the fundamental component from the load current signals iLU and iLW of
Harmonic corresponding to the harmonic component generated by the wave generation load 10
Signal iHUR* , IHWR* And output terminals 303U, 3
Output to 03W. 304U and 304W are comparators.
And the harmonic signal iHUR* , IHWR* And the detection signal iCUT,
iCWT are compared with each other, and deviations ΔHU and ΔHW are output terminals.
Output to the slaves 305U and 305V. These deviations increase
Amplified by width units 306U and 306W and output terminal 307
U, 307W to W-phase voltage command vHU* , ΔHW* Got
It is.

【0008】なお、中性点を接続しない三相系では、三
相の内の二相の電流を制御すれば残りの一相の電流を規
定できることから、図8ではU,W相の電流を制御する
方式となっている。
In a three-phase system in which a neutral point is not connected, the remaining one-phase current can be defined by controlling two-phase currents among the three phases. It is a control method.

【0009】次に、308は加算器でありU,W相の電
圧指令vHU* ,vHW* を図示の極性で加算しV相の電圧
指令vHV* を作成し、これを出力端子307Vから出力
する。比較器304U,304W、増幅器306U,3
06W、および加算器308を含めた部分を電流制御器
360と呼んでいる。
Reference numeral 308 denotes an adder, which is a voltage command vHU * for the U and W phases . , VHW * Is added with the polarity shown in the figure, and the V-phase voltage command vHV * And output this from the output terminal 307V. Comparator 304U, 304W, amplifier 306U, 3
The part including the 06W and the adder 308 is called a current controller 360.

【0010】350は三角波発生部351〜353から
なる三角波発生器であり、繰り返し周波数がfm で、互
いに位相が2/3πずつずれた三角波S1,S2,S3
を発生するものであり、この詳細な動作については後述
する。但し、図9のように三台のインバータINV1〜
INV3を多重化する場合、N台のインバータを多重化
する場合は三角波S1〜SNの位相を互いに2π/Nず
つずらせる)。
Reference numeral 350 denotes a triangular wave generator composed of triangular wave generators 351 to 353. The triangular waves S1, S2 and S3 have a repetition frequency fm and are shifted in phase by 2/3.
The detailed operation will be described later. However, as shown in FIG.
When multiplexing INV3 and multiplexing N inverters, the phases of the triangular waves S1 to SN are shifted by 2π / N from each other).

【0011】310,320,330はそれぞれ図9の
インバータINV1,INV2,INV3を構成するス
イッチング素子U1,V1,W1,X1,Y1,Z1、
U2,V2,W2,X2,Y2,Z2、U3,V3,W
3,X3,Y3,Z3の点弧タイミングを決めるための
比較器である。
Reference numerals 310, 320, and 330 denote switching elements U1, V1, W1, X1, Y1, and Z1, respectively, constituting inverters INV1, INV2, and INV3 of FIG.
U2, V2, W2, X2, Y2, Z2, U3, V3, W
3, X3, Y3, and Z3.

【0012】310U,320U,330Uには電圧指
令vHU* が与えられ、310V,320V,330Vと
310W,320W,330Wにはそれぞれ電圧指令v
HV* ,vHW* が一方の端子に入力され、また、比較器3
10U,310V,310Wのもう一方の端子には三角
波信号S1が入力され、比較器320U,320V,3
20Wと330U,330V,330Wにはそれぞれ三
角波信号S2とS3が入力され、これら電圧指令値と三
角波の大小を比較しインバータINV1,INV2,I
NV3のゲートパルスGP1,GP2,GP3を発生す
る。ゲートパルスGP1〜GP3は図9のインバータI
NV1〜INV3に与えられ、これに基づいてインバー
タが点弧制御される。
Voltage fingers are provided at 310U, 320U and 330U.
Order vHU* Are given, and 310V, 320V, 330V and
Each of 310W, 320W, and 330W has a voltage command v
HV* , VHW* Is input to one terminal, and the comparator 3
The other terminal of 10U, 310V, 310W has a triangle
The wave signal S1 is inputted, and the comparators 320U, 320V, 3
20W and 330U, 330V, 330W respectively
Angular wave signals S2 and S3 are input, and these voltage command values and three
The magnitudes of the square waves are compared, and inverters INV1, INV2, I
Generates gate pulses GP1, GP2, GP3 of NV3
You. Gate pulses GP1 to GP3 correspond to inverter I in FIG.
NV1 to INV3, based on which
The ignition is controlled.

【0013】ここで、図8で示した比較器310U,3
20U,330Uの動作について、図3を参照して説明
する。即ち、図3(a)では、出力端子307Uからの
電圧指令vHU* と出力端子351からの三角波S1が比
較され、S1がvHU* より大きい時は図8のGX1にゲ
ートパルスを出し、S1がvHU* より小さい時はGU1
にゲートパルスを出する。この結果、図9のインバータ
INV1の線412Uには図3のeU1のような、いわゆ
るパルス幅制御(PWM制御)された電圧が発生され
る。図3の(b),(c)には比較器320U,330
Uの動作およびそれに基づいて作動する図9のインバー
タINV2,INV3の線422U,432Uの出力電
圧eU2,eU3も示してある。
Here, the comparators 310U and 3U shown in FIG.
Operations of 20U and 330U will be described with reference to FIG. That is, in FIG. 3A, the voltage command vHU * from the output terminal 307U . And the triangular wave S1 from the output terminal 351 are compared, and S1 is vHU * If it is larger, a gate pulse is issued to GX1 in FIG. 8 and S1 becomes vHU * GU1 when smaller
A gate pulse is issued. As a result, a so-called pulse width controlled (PWM control) voltage such as eU1 in FIG. 3 is generated on the line 412U of the inverter INV1 in FIG. 3B and 3C show the comparators 320U and 330, respectively.
The operation of U and the output voltages eU2, eU3 of the lines 422U, 432U of the inverters INV2, INV3 of FIG.

【0014】以上のように構成された従来装置は次のよ
うに動作する。まず、図7の高調波発生負荷10の電流
に含まれる高調波成分が、図8の高調波検出器302で
検出され、高調波電流指令iHUR * ,iHWR * が得られ
る。電流制御器360は、高調波電流指令iHUR * ,i
HWR * を指令として受け、この指令に対してインバータ
INV1〜INV3(図9)を作動させ、電力変換器4
00の発生する電流iCUT ,iCWT を指令のiHUR *
iHWR * に一致させるように動作する。このとき、イン
バータINV1〜INV3(図9)はPWM制御で運転
されるから、電力変換器400の電流iCUT 〜iCWT に
は指令iHUR * ,iHWR * で指示された成分の他に、三
角波信号S1〜S3(図8、または図3)の繰り返し周
波数fmに関係する周波数でその大きさが交流リアクト
ル413,423,433(図9)のインダクタンスに
より決まるリップル成分を含む。
The conventional device configured as described above operates as follows. First, the harmonic component included in the current of the harmonic generation load 10 in FIG. 7 is detected by the harmonic detector 302 in FIG. 8, and the harmonic current command iHUR * , IHWR * Is obtained. The current controller 360 controls the harmonic current command iHUR * , I
HWR * As a command, the inverters INV1 to INV3 (FIG. 9) are operated in response to the command, and the power converter 4
00 of the generated current iCUT, of commanding the iCWT iHUR * ,
iHWR * Operate to match. At this time, since the inverters INV1 to INV3 (FIG. 9) are operated under PWM control, the current iCUT to iCWT of the power converter 400 is given a command iHUR *. , IHWR * In addition to the components indicated by, the frequency is related to the repetition frequency fm of the triangular wave signals S1 to S3 (FIG. 8 or FIG. 3), and the magnitude is determined by the inductance of the AC reactors 413, 423, and 433 (FIG. 9). Contains ripple components.

【0015】この様子を図10に示している。同図にお
いて、iCU1 はインバータINV1(図9)の出力する
U相電流、iCU2 はインバータINV2、iCU3 はイン
バータINV3の電流、iCUT は電流iCU1 ,iCU2 ,
iCU3 の合成値である電力変換器400の電流、iHUR
* は高調波電流指令である。この場合、個々のインバー
タ電流iCU1 ,iCU2 ,iCU3 にはかなり大きなリップ
ル成分を含むが、それらの合成値iCUT には三角波信号
S1,S2,S3の位相をずらせた効果によりリップル
電流が大幅に減少している様子が分かる。
FIG. 10 shows this state. In the figure, iCU1 is the U-phase current output from the inverter INV1 (FIG. 9), iCU2 is the inverter INV2, iCU3 is the current of the inverter INV3, iCUT is the current iCU1, iCU2,.
The current of power converter 400, iHUR, which is the composite value of iCU3
* Is a harmonic current command. In this case, although the individual inverter currents iCU1, iCU2, and iCU3 include a considerably large ripple component, their combined value iCUT greatly reduces the ripple current due to the effect of shifting the phase of the triangular wave signals S1, S2, and S3. You can see how it is.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】以上が従来から使用さ
れている多重化構成インバータによる高調波電流補償装
置であるが、この構成のものは高調波電流補償装置とし
て発生する補償電流iCUT 〜iCWT の中のリップル分を
大幅に低減できるため、従来の大容量の高調波補償装置
に使われている。
The above is a conventional harmonic current compensator using a multiplexed inverter which has been used in the past, and this configuration has a harmonic current compensator iCUT to iCWT generated as a harmonic current compensator. Because it can greatly reduce the amount of ripple inside, it is used in conventional large-capacity harmonic compensators.

【0017】しかしながら、次のような問題がある。即
ち、高調波電流補償装置は高調波電流指令iHUR * ,i
HWR * とそれを受ける電流制御器360(図8)、およ
びそれにより制御される電力変換器400(図9)で閉
ループ電流制御系を構成している。このため、高調波補
償性能の向上を図るために交流リアクトル413,42
3,433(図9)のインダクタンス値はできるだけ小
さく設計する必要がある。
However, there are the following problems. That is, the harmonic current compensator uses the harmonic current command iHUR * , I
HWR * And a current controller 360 (FIG. 8) receiving the signal, and a power converter 400 (FIG. 9) controlled by the current controller 360 (FIG. 9) constitute a closed loop current control system. For this reason, the AC reactors 413 and 42 are used to improve the harmonic compensation performance.
It is necessary to design the inductance value of 3,433 (FIG. 9) as small as possible.

【0018】ところが、交流リアクトル413,42
3,433のインダクタンス値を小さくすると、反面、
インバータINV1〜INV3の個々の電流のリップル
が増大する欠点がある(図10のiCU1 〜iCU3 のリッ
プルが大きいことを参照)。並列多重化される個々のイ
ンバータの電流のリップルが増大すると、本来流すべき
電流に比較してリップル分による電流が増大することと
なり、これに対処するためにインバータのスイッチング
素子の電流容量を増加させなければならなく、従って、
コスト高となる。また、大きなリップル電流をスイッチ
ングするためスイッチング損失が増大し効率低下をもた
らす。さらに、交流リアクトル413,423,433
に大きなリップル電流が流れるため、リアクトルを構成
する鉄芯に高調波損失を発生するなどの諸々の問題が出
てくる。
However, AC reactors 413 and 42
When the inductance value of 3,433 is reduced,
There is a disadvantage that the ripples of the individual currents of the inverters INV1 to INV3 increase (see that the ripples of iCU1 to iCU3 in FIG. 10 are large). When the ripple of the current of each inverter multiplexed in parallel increases, the current due to the ripple increases as compared with the current that should originally flow.To cope with this, the current capacity of the switching element of the inverter is increased. Must therefore,
The cost is high. Further, switching of a large ripple current increases switching loss and lowers efficiency. Further, AC reactors 413, 423, 433
Since a large ripple current flows through the core, various problems such as generation of harmonic loss in an iron core constituting the reactor come out.

【0019】以上の説明から明らかなように、従来の多
重化構成の高調波補償装置では、高調波電流補償性能の
向上要求、即ち、交流リアクトルのインダクタンス値を
小さくする→電流制御応答の向上と、効率向上および装
置コストの低減要求、即ち、交流リアクトルのインダク
タンス値を大きくする→電流リップル減少を相反するも
のであり、これらの要求を同時に満たすような装置の実
現は不可能であり、結局、両者の要求を多少犠牲にして
装置を設計するのが現状であった。
As is clear from the above description, in the conventional harmonic compensator having the multiplexed configuration, the demand for improving the harmonic current compensating performance, that is, reducing the inductance value of the AC reactor → improving the current control response. Demands for improved efficiency and reduced device cost, that is, increasing the inductance value of the AC reactor → reducing the current ripple, and it is impossible to realize a device that satisfies these requirements simultaneously. The current situation is to design the device at the expense of both requirements.

【0020】従って、以上の説明から分かることは、多
重化構成の高調波補償装置のあるべき姿としては、電流
制御応答を任意に高めて高調波電流補償性能を充分に発
揮でき、しかもそのような場合であっても高効率で、低
コストの装置であり、これらを満足する装置の開発が望
まれている。
Therefore, it can be understood from the above description that the harmonic compensator of the multiplex configuration should be capable of sufficiently increasing the current control response and sufficiently exhibiting the harmonic current compensating performance. Even in such a case, the device is a highly efficient and low-cost device, and it is desired to develop a device that satisfies these requirements.

【0021】そこで、本発明の目的は、結合リアクトル
の作用で並列多重化される個々のインバータの電流リッ
プルを大幅に低減でき、また、結合リアクトルの設計に
より何台でもインバータを並列多重化でき、これによっ
て、大容量化が可能で、しかも装置の小形化が可能で、
また高効率の高調波補償装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to greatly reduce the current ripple of each inverter multiplexed in parallel by the action of the coupling reactor, and to multiplex any number of inverters in parallel by the design of the coupling reactor. This makes it possible to increase the capacity and reduce the size of the device.
Another object of the present invention is to provide a high-efficiency harmonic compensator.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、交流電源系統の高調波電流を検出し、この高
調波電流と逆位相の補償電流を多相インバータで発生さ
せるとともに、前記交流電源系統に注入して高調波電流
補償を行うものであって、前記多相インバータを、N台
組合せて多重化構成とした電力変換器を備えた高調波電
流補償装置において、前記交流電源系統と前記多相イン
バータの交流端子間に、多相インバータの相数に応じて
交流リアクトルを配設し、この各交流リアクトルと前記
N台の多相インバータの交流端子の間に、前記N台の多
相インバータの交流端子の各々に対応した複数の一次巻
線および二次巻線を有する複数の結合リアクトルを配置
し、前記結合リアクトルの二次巻線の一方の端子を前記
多相インバータの各々の交流端子に接続し、前記結合リ
アクトルの二次巻線の他方の端子を各々の多相インバー
タの同じ相に属するもの同士を共通接続し、前記結合リ
アクトルの一次巻線が各々の多相インバータの同じ相に
属するもの同士を直列接続し、前記結合リアクトルの二
次巻線の共通接続点と該直列接続された一次巻線の一方
の端子を多相インバータの同じ相に属するもの同士を接
続し、該結合リアクトルの直列接続された一次巻線のも
う一方の端子を前記交流リアクトルを介して前記交流電
源系統に接続してなるものである。
In order to achieve the above object, the present invention detects a harmonic current of an AC power supply system, generates a compensation current having a phase opposite to the harmonic current by a polyphase inverter, and A harmonic current compensator for injecting the same into an AC power supply system to perform harmonic current compensation, the power supply system comprising a power converter having a multiplexed configuration in which N multi-phase inverters are combined. And an AC reactor according to the number of phases of the polyphase inverter, between the AC terminals of the polyphase inverter and the AC terminals of the N polyphase inverters. A plurality of coupling reactors each having a plurality of primary windings and a secondary winding corresponding to each of the AC terminals of the polyphase inverter are arranged, and one terminal of the secondary winding of the coupling reactor is connected to the terminal of the polyphase inverter. Connected to each AC terminal, the other terminal of the secondary winding of the coupling reactor is connected commonly to those belonging to the same phase of each polyphase inverter, and the primary winding of the coupling reactor is connected to each polyphase inverter. Inverters belonging to the same phase of the inverter are connected in series, and a common connection point of the secondary winding of the coupling reactor and one terminal of the primary winding connected in series are connected to each other belonging to the same phase of the multiphase inverter. And the other terminal of the series-connected primary winding of the coupling reactor is connected to the AC power supply system via the AC reactor.

【0023】[0023]

【作用】本発明によれば、結合リアクトルの作用で並列
多重化される個々の多相インバータの電流リップルを大
幅に低減でき、また、結合リアクトルの設計により何台
でもインバータを並列多重化できることから、従って、
大容量化が可能で、しかも装置の小形化が可能で、また
高効率の高調波補償装置が実現できる。
According to the present invention, the current ripples of the individual multi-phase inverters multiplexed in parallel by the action of the coupling reactor can be greatly reduced, and the number of inverters can be multiplexed in parallel by the design of the coupling reactor. And therefore,
The capacity can be increased, the device can be downsized, and a high efficiency harmonic compensator can be realized.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明の高調波補償装置の一実施例
の一部を示す回路図であり、図1は従来の図9に相当す
る。ここでは、図1と従来の図9の異なる点を主として
説明し、図9と同一部分には同符号を付して説明を省略
する。図1は三相インバータINV1,INV2,IN
V3を三台多重化した場合であり、個々のインバータI
NV1〜INV3の交流出力端子412U,412V,
412W、422U,422V,422W、432U,
432V,432Wと、変圧器355との間に、交流リ
アクトル460U,460V,460Wおよび結合リア
クトル461U1〜461W3を接続したものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a part of one embodiment of a harmonic compensator of the present invention, and FIG. 1 corresponds to FIG. Here, the differences between FIG. 1 and the conventional FIG. 9 will be mainly described, and the same parts as those in FIG. FIG. 1 shows a three-phase inverter INV1, INV2, IN
V3 are multiplexed, and each inverter I
AC output terminals 412U, 412V of NV1 to INV3,
412W, 422U, 422V, 422W, 432U,
AC reactors 460U, 460V, 460W and coupling reactors 461U1 to 461W3 are connected between 432V, 432W and transformer 355.

【0025】図1の結合リアクトル461U1〜461
W3は、いずれも同一の特性を持ち、図2に示すように
構成されている。図2は結合リアクトル461U1のみ
の構成示すものであり、これは一次巻線L01と二次巻線
L02が分離された二巻線を有し、一次巻線L01の巻数N
1 と二次巻線L02の巻数N2 は、例えば、インバータの
多重化台数をNとすると、その巻数比N2 /N1 =Nの
関係に設計する。同様に、結合リアクトル461U2〜
461W3も構成されている。
The coupling reactors 461U1 to 461 shown in FIG.
Each of the W3 has the same characteristics and is configured as shown in FIG. FIG. 2 shows the configuration of only the coupling reactor 461U1, which has two windings in which a primary winding L01 and a secondary winding L02 are separated, and the number of turns N of the primary winding L01.
1 and the number of turns N2 of the secondary winding L02 are designed to have a relation of the number of turns N2 / N1 = N, where N is the number of multiplexed inverters. Similarly, coupling reactors 461U2-
461W3 is also configured.

【0026】図1において、個々のインバータINV1
〜INV3のU相の交流出力端子412U,422U,
432Uは、それぞれ結合リアクトル461U1,46
1U2,461U3の二次巻線の一方の端子に接続さ
れ、結合リアクトル461U1,461U2,461U
3の二次巻線の他方の端子はそれぞれ共通接続され、さ
らに、共通接続点から個々の結合リアクトル461U
1,461U2,461U3の一次巻線を直列接続して
交流リアクトル460Uに接続されている。
In FIG. 1, each inverter INV1
To INV3 U-phase AC output terminals 412U, 422U,
432U are coupled reactors 461U1 and 461, respectively.
1U2, 461U3 are connected to one terminal of the secondary winding and coupled reactors 461U1, 461U2, 461U
3 are connected in common to each other, and further connected to the individual coupling reactors 461U from the common connection point.
The primary windings of 1,461U2, 461U3 are connected in series and connected to an AC reactor 460U.

【0027】同様にインバータINV1〜INV3のV
相の交流出力端子412V,422V,432Vは、結
合リアクトル461V1,461V2,461V3を介
して交流リアクトル460Vに接続され、さらにインバ
ータINV1〜INV3のW相の交流出力端子412
W,422W,432Wは、結合リアクトル461W
1,461W2,461W3を介して交流リアクトル4
60Wに接続されている。
Similarly, V of inverters INV1 to INV3
Phase AC output terminals 412V, 422V, and 432V are connected to AC reactor 460V via coupling reactors 461V1, 461V2, and 461V3, and further, W-phase AC output terminals 412 of inverters INV1 to INV3.
W, 422W, and 432W are coupled reactors 461W.
AC reactor 4 via 1,461W2,461W3
60W.

【0028】そして、インバータINV1〜INV3の
交流出力端子412U〜432Wは、交流リアクトル4
60U〜460Wおよび変圧器355を介して前記図7
の交流母線31U〜31Wに接続されている。この図1
の主回路は、前述した図7の電力変換器400の所に組
み込まれて高調波補償装置として機能する。
The AC output terminals 412U to 432W of the inverters INV1 to INV3 are connected to the AC reactor 4
7 through a transformer 60U to 460W and a transformer 355.
Are connected to the AC buses 31U to 31W. This figure 1
The main circuit shown in FIG. 7 is incorporated in the power converter 400 shown in FIG. 7 and functions as a harmonic compensator.

【0029】以上のように構成された高調波補償装置の
動作について説明する。図7において、サイクロコンバ
ータ10などの負荷電流を、電流検出器32U,32W
により検出し、それを制御器300に導き高調波成分を
検出して、その高調波成分に相当する補償電流を、図7
の電力変換器400が発生するように制御する。
The operation of the harmonic compensator configured as described above will be described. In FIG. 7, load currents of the cycloconverter 10 and the like are supplied to current detectors 32U and 32W.
, And the resulting signal is led to the controller 300 to detect a harmonic component, and a compensation current corresponding to the harmonic component is calculated as shown in FIG.
Of the power converter 400 is generated.

【0030】電力変換器400は図1で示した多重化イ
ンバータINV1〜INV3より構成され、これらは図
3で示したPWM制御法により制御される。このように
図3のPWM制御法を用いて図1の多重化インバータI
NV1〜INV3を運転すると、図4のような特性が得
られる。
The power converter 400 comprises multiplexed inverters INV1 to INV3 shown in FIG. 1, and these are controlled by the PWM control method shown in FIG. Thus, the multiplexed inverter I of FIG. 1 is applied by using the PWM control method of FIG.
When NV1 to INV3 are operated, characteristics as shown in FIG. 4 are obtained.

【0031】即ち、図4においてiHUR * ,iCUT は図
8の同一記号箇所の波形であり、インバータINV1〜
INV3の電流指令iHUR * と多重化インバータ電流i
CUTである。電流iCUT は図1の同一記号箇所の
電流でありアクティブフィルタとしての補償電流であ
り、多重化効果によりリップルは小さい。
That is, in FIG. 4, iHUR * , ICUT are the waveforms of the same symbols in FIG.
INV3 current command iHUR * And multiplexed inverter current i
CUT. The current iCUT is the current indicated by the same symbol in FIG. 1 and is a compensation current as an active filter, and the ripple is small due to the multiplexing effect.

【0032】次に図4の電流iCU1 ,iCU2 ,iCU3 に
着目する。この電流は図1の個々のインバータINV1
〜INV3の電流であり、この電流を従来の図9により
得られた図10の同一記号の電流を比較すると、明らか
に、本実施例の図1の結合リアクトル461U1〜46
1W3を用いた高調波電流補償装置の電流リップルが格
段に低減されている様子がわかる。
Next, attention is paid to the currents iCU1, iCU2 and iCU3 in FIG. This current is applied to the individual inverters INV1 of FIG.
10 are obtained by comparing the currents of the same symbols in FIG. 10 obtained from the conventional FIG. 9 with those of the coupling reactors 461U1 to 461U in FIG.
It can be seen that the current ripple of the harmonic current compensator using 1W3 is remarkably reduced.

【0033】以上述べたように図1の高調波補償装置4
00は、結合リアクトル461U1〜461W3の作用
で個々のインバータINV1〜INV3の電流リップル
を大幅に低減でき、また結合リアクトル461U1〜4
61W3の設計により何台でもインバータを並列多重化
することができ、従って、大容量化が可能で、しかも装
置の小形化が可能で、また高効率の高調波補償装置が実
現できる。
As described above, the harmonic compensator 4 shown in FIG.
No. 00 can greatly reduce the current ripples of the individual inverters INV1 to INV3 by the action of the coupling reactors 461U1 to 461W3.
Any number of inverters can be multiplexed in parallel by the design of 61W3, so that the capacity can be increased, the size of the device can be reduced, and a high-efficiency harmonic compensation device can be realized.

【0034】図5は図1に示した結合リアクトル461
U1〜461W3と交流リアクトル460U〜460W
の配置を替えた場合の他の実施例である。即ち、図5で
は交流リアクトル460U1〜460W3を並列多重化
される個々のインバータINV1〜INV3の交流出力
側に配置した場合である。図1の実施例に比し図5の実
施例は交流リアクトルの個数が増加する特徴がある。
FIG. 5 shows the coupling reactor 461 shown in FIG.
U1-461W3 and AC reactor 460U-460W
This is another embodiment in the case where the arrangement is changed. That is, FIG. 5 shows a case where the AC reactors 460U1 to 460W3 are arranged on the AC output side of the individual inverters INV1 to INV3 to be multiplexed in parallel. The embodiment of FIG. 5 is characterized in that the number of AC reactors is increased as compared with the embodiment of FIG.

【0035】図6は、図1の結合リアクトルの一相分、
即ち結合リアクトル461U1,461U2,461U
3を一体構造のリアクトルとして製作する場合の実施例
である。図6において、(a)図の二次巻線L021 ,L
022,L023 と一次巻線3L01を同図の(b)の様に構
造配置して結合リアクトルを製作する。この構造の結合
リアクトルを三台使用すると、図1の結合リアクトル4
61U1〜461W3と全く同様の効果を得ることがで
きる。この構造にすると結合リアクトルの体積を減少す
ることができ、設置スペースの低減に役立つ。
FIG. 6 shows one phase of the coupling reactor of FIG.
That is, the coupling reactors 461U1, 461U2, 461U
This is an embodiment in the case where 3 is manufactured as an integral reactor. In FIG. 6, the secondary windings L021, L02 in FIG.
022, L023 and the primary winding 3L01 are structurally arranged as shown in FIG. When three coupling reactors having this structure are used, the coupling reactor 4 shown in FIG.
Exactly the same effects as those of 61U1 to 461W3 can be obtained. With this structure, the volume of the coupling reactor can be reduced, which helps to reduce the installation space.

【0036】なお、図1の構成では交流リアクトル46
0U〜460Wを三台使用しているが、このリアクトル
の作用を、図2で示した結合リアクトルの中の一次と二
次の結合の度合いを調整することにより、即ち、結合を
粗にして漏れインダクタンスを持たせることにより兼ね
させることができる。こうすることにより、交流リアク
トルを別設置する必要が無くなることから、設置スペー
スの低減に役立つ。
In the configuration shown in FIG.
Although three units of 0U to 460W are used, the effect of this reactor is adjusted by adjusting the degree of primary and secondary coupling in the coupling reactor shown in FIG. This can be achieved by providing an inductance. This eliminates the need to separately install an AC reactor, which helps to reduce the installation space.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、結合リアク
トルの作用で並列多重化される個々のインバータの電流
リップルを大幅に低減でき、また、結合リアクトルの設
計により何台でもインバータを並列多重化できることか
ら、従って、大容量化が可能で、しかも装置の小形化が
可能で、また高効率の高調波補償装置が実現できる。
According to the present invention described above, the current ripples of the individual inverters multiplexed in parallel by the action of the coupling reactor can be significantly reduced, and the number of inverters can be multiplexed in parallel by the design of the coupling reactor. Therefore, the capacity can be increased, the device can be downsized, and a highly efficient harmonic compensator can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による高調波補償装置の一実施例を示す
回路図。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a harmonic compensator according to the present invention.

【図2】図1の結合リアクトルの構成を説明するための
図。
FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a coupling reactor of FIG. 1;

【図3】制御器の電流制御の原理を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of current control of a controller.

【図4】図1の高調波補償装置の作用効果を説明するた
めの電流波形図。
FIG. 4 is a current waveform diagram for explaining the operation and effect of the harmonic compensator of FIG. 1;

【図5】本発明による高調波補償装置の他の実施例の一
部を示す回路図。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of another embodiment of the harmonic compensator according to the present invention.

【図6】図1の結合リアクトルの変形例を説明するため
の図。
FIG. 6 is a view for explaining a modification of the coupling reactor of FIG. 1;

【図7】本発明の高調波補償装置が適用される系統を示
す図。
FIG. 7 is a diagram showing a system to which the harmonic compensation device of the present invention is applied.

【図8】図7の制御器の一例を示す回路図。FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the controller of FIG. 7;

【図9】従来の高調波補償装置の一例を示す回路図。FIG. 9 is a circuit diagram showing an example of a conventional harmonic compensator.

【図10】図9の高調波補償装置の問題点を説明するた
めの電流波形図。
FIG. 10 is a current waveform diagram for explaining a problem of the harmonic compensator of FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…配電系統、10…高調波発生負荷例えばサイクロコ
ンバータ、30…高調波補償装置、300…制御器、4
00…電力変換器、410(INV1),420(IN
V2),430(INV3)…インバータ、411,4
21,431…直流電源、461U1〜461W3…結
合リアクトル、460U〜460W…交流リアクトル、
355…電圧整合用変圧器。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Distribution system, 10 ... Harmonic generation load, for example, cycloconverter, 30 ... Harmonic compensator, 300 ... Controller, 4
00: power converter, 410 (INV1), 420 (INV
V2), 430 (INV3) ... inverter, 411, 4
21,431 ... DC power supply, 461U1-461W3 ... Coupling reactor, 460U-460W ... AC reactor,
355 ... voltage matching transformer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/01 H02M 7/48 - 7/5395 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02J 3/01 H02M 7 /48-7/5395

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 交流電源系統の高調波電流を検出し、こ
の高調波電流と逆位相の補償電流を多相インバータで発
生させるとともに、前記交流電源系統に注入して高調波
電流補償を行うものであって、前記多相インバータを、
N台組合せて多重化構成とした電力変換器を備えた高調
波電流補償装置において、 前記交流電源系統と前記N台の多相インバータの交流端
子の間に、前記N台の多相インバータの交流端子の各々
に対応した複数の一次巻線および二次巻線を有する複数
の結合リアクトルを配置し、前記結合リアクトルの二次
巻線の一方の端子を前記多相インバータの各々の交流端
子に接続し、前記結合リアクトルの二次巻線の他方の端
子を各々の多相インバータの同じ相に属するもの同士を
共通接続し、前記結合リアクトルの一次巻線が各々の多
相インバータの同じ相に属するもの同士を直列接続し、
前記結合リアクトルの二次巻線の共通接続点と該直列接
続された一次巻線の一方の端子を多相インバータの同じ
相に属するもの同士を接続し、該結合リアクトルの直列
接続された一次巻線のもう一方の端子を前記交流電源系
統に接続してなる高調波電流補償装置。
1. A method for detecting a harmonic current of an AC power supply system, generating a compensation current having a phase opposite to the harmonic current by a polyphase inverter, and injecting the compensation current into the AC power supply system to perform harmonic current compensation. Wherein said polyphase inverter is:
A harmonic current compensator comprising a power converter having a multiplexed configuration by combining N units, wherein an AC of the N polyphase inverters is connected between the AC power supply system and an AC terminal of the N polyphase inverters. A plurality of coupling reactors having a plurality of primary windings and secondary windings corresponding to each of the terminals are arranged, and one terminal of the secondary winding of the coupling reactor is connected to each AC terminal of the polyphase inverter. The other terminal of the secondary winding of the coupling reactor is connected in common to those belonging to the same phase of each polyphase inverter, and the primary winding of the coupling reactor belongs to the same phase of each polyphase inverter. Things are connected in series,
A common connection point of the secondary windings of the coupling reactor and one terminal of the serially connected primary windings are connected to those belonging to the same phase of the polyphase inverter, and the serially connected primary windings of the coupling reactor are connected. A harmonic current compensator wherein the other terminal of the line is connected to the AC power supply system.
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