JP3212849B2 - Active filter digital control system - Google Patents

Active filter digital control system

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JP3212849B2
JP3212849B2 JP27876695A JP27876695A JP3212849B2 JP 3212849 B2 JP3212849 B2 JP 3212849B2 JP 27876695 A JP27876695 A JP 27876695A JP 27876695 A JP27876695 A JP 27876695A JP 3212849 B2 JP3212849 B2 JP 3212849B2
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孝 前田
ミシ・アブダラ
克二 飯田
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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]

【発明の属する技術分野】単一の特定周波数を成分とし
たアナログ信号をサンプリングしてデジタル信号に変換
し制御演算を行う際、上記特定周波数成分の信号の1サ
ンプリング後の正確な予測値を必要とする場合がある。
本発明は、上記のように単一の特定周波数を成分とした
アナログ信号をサンプリングして得たデジタル信号から
1サンプリング後の予測値を得てアクティブフィルタを
制御するデジタル制御システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION When controlling an arithmetic operation by sampling an analog signal having a single specific frequency component and converting it into a digital signal, an accurate predicted value after one sampling of the signal of the specific frequency component is required. And sometimes.
The present invention has a single specific frequency as a component as described above.
From digital signals obtained by sampling analog signals
The present invention relates to a digital control system that controls an active filter by obtaining a predicted value after one sampling .

【0002】[0002]

【従来の技術】デジタル制御システムにおいては、制御
対象を制御する操作量をデジタル演算して求めるが、実
際に制御するのは1サンプリング後の周期中に行われる
のが普通である。このため、制御変数となる入力信号等
をデジタル演算に使う場合、1サンプリング時間後を予
測した値を用いないと誤差を生ずることになる。上記入
力信号としては、例えば単一の特定周波数の正弦波の波
形となる場合があり、このような波形の1サンプリング
後の値を予測する方法としては、従来各種の直線近似方
法が用いられていた。
2. Description of the Related Art In a digital control system, an operation amount for controlling an object to be controlled is obtained by digital operation, but the actual control is usually performed during a cycle after one sampling. Therefore, when an input signal or the like serving as a control variable is used for digital operation, an error occurs unless a value predicted after one sampling time is used. The input signal may be, for example, a sinusoidal waveform having a single specific frequency, and various linear approximation methods are conventionally used as a method for predicting a value of such a waveform after one sampling. Was.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した直
線近似方法は精度の点で問題があり、1サンプリング後
の値を正確に予測することは困難であった。特に、交流
電圧/電流から特定周波数の高調波を除去する上記した
アクティブフィルタ等においては、除去すべき特定周波
数の高調波の1サンプリング後の値を予測し、該予測値
に基づきアクティブフィルタのスイッチング素子を制御
することが重要である。しかしながら上記した直線近似
等では正確に1サンプリング後の値を予測することはで
きず、高精度な制御を行うことができなかった。
The above-described linear approximation method has a problem in accuracy, and it is difficult to accurately predict the value after one sampling. In particular, in the above-described active filter or the like that removes a harmonic of a specific frequency from an AC voltage / current, a value after one sampling of a harmonic of a specific frequency to be removed is predicted, and switching of the active filter is performed based on the predicted value. It is important to control the device. However, the above-mentioned linear approximation and the like cannot accurately predict the value after one sampling, and cannot perform highly accurate control.

【0004】本発明は上記した従来技術の問題点を考慮
してなされたものであり、本発明の目的は、交流電源電
流に含まれる特定周波数の高調波を通過させるバンドパ
スフィルタの出力をサンプリングし、そのサンプリング
値から1サンプリング時間後の上記特定周波数の高調波
の瞬時値を正確に予測することにより、高精度な制御を
行うことができるアクティブフィルタのデジタル制御シ
ステムを提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to sample an output of a band-pass filter that passes a harmonic of a specific frequency included in an AC power supply current. It is another object of the present invention to provide an active filter digital control system capable of performing highly accurate control by accurately predicting the instantaneous value of the harmonic of the specific frequency one sampling time after the sampling value.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の予測手法
を説明する図である。同図において、時間t1 は現サン
プリング期間の開始時刻、t0 は1サンプリング時間T
s 前の時刻、t2 は1サンプリング時間Ts 後の時刻で
ある。前述したように、デジタル制御システムにおいて
は、現サンプリング期間(t1 〜t2 )内にデジタル演
算され、その結果となる制御は、以後のサンプリング期
間に実行される。したがって、例えば図1(a)に示す
ように特定周波数(角周波数=ω)の信号について、現
サンプリング期間にデジタル演算する場合には、時間t
2 における値i* を使用しなければならず、時間t2 に
おける値i* を予測する必要が生ずる。
FIG. 1 is a diagram for explaining a prediction method according to the present invention. In the figure, time t1 is the start time of the current sampling period, and t0 is one sampling time T
The time before s, t2 is the time after one sampling time Ts. As described above, in the digital control system, the digital operation is performed during the current sampling period (t1 to t2), and the resulting control is executed in the subsequent sampling period. Therefore, for example, as shown in FIG. 1A, when digitally calculating a signal of a specific frequency (angular frequency = ω) during the current sampling period, the time t
The value i * at 2 must be used, and it becomes necessary to predict the value i * at time t2.

【0006】本発明においては、次のようにして上記予
測を行う。図1に示すように、時刻t0 における値i0
、時刻t1 における値i1 、時刻t2 における値i*
が特定周波数fの正弦波上の3点とすると、i0 ,i1
,i* は次の式(1)〜(3)で表される。 Im sin(ωt1 −ωTs −θ) =i0 … (1) Im sin(ωt1 −θ) =i1 …(2) Im sin(ωt1 +ωTs −θ) =i* …(3) ここで、Im は特定周波数成分iの波高値、Ts は1サ
ンプリング周期、θは特定周波数成分の位相である。
In the present invention, the above prediction is performed as follows. As shown in FIG. 1, the value i0 at time t0
, The value i1 at time t1, the value i * at time t2
Are three points on a sine wave of a specific frequency f, i0, i1
, I * are represented by the following equations (1) to (3). Im sin (ωt1−ωTs−θ) = i0 (1) Imsin (ωt1−θ) = i1 (2) Imsin (ωt1 + ωTs−θ) = i * (3) where Im is a specific frequency. The peak value of the component i, Ts is one sampling period, and θ is the phase of the specific frequency component.

【0007】上記式(1)(2)より次の(4)式が得
られる。 i1 sin(ωt1 −ωTs −θ) =i0 sin(ωt1 −θ) …… (4) 式(4)より次の(5)式が得られる。 cos(ωt1 −θ) ={(i1 cos ωTs −i0 )/(i1 sin ωTs ) }sin(ωt1 −θ)…(5)
From the above equations (1) and (2), the following equation (4) is obtained. i1 sin (ωt1−ωTs−θ) = i0 sin (ωt1−θ) (4) From the equation (4), the following equation (5) is obtained. cos (ωt1−θ) = {(i1cosωTs−i0) / (i1sinωTs)} sin (ωt1−θ) (5)

【0008】式(3)より次の(6)式が得られる。 i* =Im sin(ωt1 −θ)cos ωTs +Im cos(ωt1 −θ)sin ωTs …(6) 式(3)(5)(6)より次の(7)式が得られる。 i* =2i1 cos ωTs −i0 …(7) すなわち、図1(b)に示すように1サンプリング前の
値i0 と、現サンプリング時点の値i1 を用いて1サン
プリング後の値i* を予測することができる。
The following equation (6) is obtained from the equation (3). i * = Im sin (ωt1−θ) cos ωTs + Imcos (ωt1−θ) sin ωTs (6) From the equations (3), (5) and (6), the following equation (7) is obtained. i * = 2i1 cos ωTs -i0 ... (7) i.e., predict that before one sampling value i0 as shown in FIG. 1 (b), the value i * of after one sampling using the values i1 of the current sampling instant be able to.

【0009】前記課題を解決するため、本発明の請求項
1の発明は、記バンドパスフィルタが出力する特定周
波数の成分のサンプリング値から、上記(7)式により
1サンプリング後の値を予測し、該予測値を用いて交流
電流に含まれる特定周波数成分の高調波を除去するよう
にしたものであり、これにより、高精度な制御を行うこ
とができる。
[0009] To solve the above problems, the invention of claim 1 of the present invention, from the sampling values of the components of the specific frequencies before Symbol bandpass filter outputs, the (7) predicts the value after one sampling by formula and it is obtained by so as to remove harmonics of the specific frequency component included in the alternating current by using the prediction value, which makes it possible to perform high-precision control.

【0010】[0010]

【発明の実施形態】次に本発明の実施例のアクティブフ
ィルタのデジタル制御システムについて説明する。図2
は本発明の実施例のアクティブフィルタ制御システムの
全体構成を示す図である。同図において、1はスイッチ
ング手段SC1〜SC4とコンデンサC1から構成され
るAC/DCコンバータである。AC/DCコンバータ
1は、図示しない制御装置によりPWM制御され、三巻
線トランスTrを介して電源3から供給される交流電圧
を直流電圧に変換して、例えば電気車両等の負荷Lに供
給する。
[Embodiment of the Invention] Next active full embodiment of the present invention
The digital control system of the filter will be described . FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an active filter control system according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an AC / DC converter including switching means SC1 to SC4 and a capacitor C1. The AC / DC converter 1 is subjected to PWM control by a control device (not shown), converts an AC voltage supplied from the power supply 3 through the three-winding transformer Tr to a DC voltage, and supplies the DC voltage to, for example, a load L of an electric vehicle or the like. .

【0011】また、上記AC/DCコンバータ1の動作
時、AC/DCコンバータ1からはPWM制御のスイッ
チング周波数(本実施例では1.8kHz)に応じた
1.8kHzの高調波(角周波数=ω)が発生する。上
記高調波は配電線等の分布定数と共振を起こし、電圧が
異常に上昇する等の悪影響を与える。2は上記した高調
波を除去するためのアクティブフィルタ主回路であり、
アクティブフィルタ主回路はブリッジ状に接続されたS
A1〜SA4のスイッチング手段とコンデンサC2から
構成され、上記スイッチング手段SA1〜SA4をPW
M制御することに上記高調波が除去される。
During the operation of the AC / DC converter 1, a 1.8 kHz harmonic (angular frequency = ω) corresponding to the PWM control switching frequency (1.8 kHz in this embodiment) is output from the AC / DC converter 1. ) Occurs. The harmonics cause resonance with a distribution constant of a distribution line or the like, and have an adverse effect such as an abnormal increase in voltage. Reference numeral 2 denotes an active filter main circuit for removing the above harmonics,
The active filter main circuit is a bridge-connected S
A1 to SA4 switching means and a capacitor C2.
By performing the M control, the harmonics are removed.

【0012】4は上記1.8kHzの高調波を選択的に
通過させる高調波検出用アナログ・アクティブフィルタ
であり、電流検出器CT2により検出されるAC/DC
コンバータ1への流入電流iL から位相遅れなく高調波
成分ih のみを取り出す。5はアナログデジタル変換器
であり、アナログデジタル変換器5は上記高調波検出用
アナログ・アクティブフィルタ4の出力ih と、電圧検
出用トランスTR1により検出されるアクティブフィル
タ主回路2の入力電圧VS と、電流検出器CT1により
検出されるアクティブフィルタ主回路2への流入電流i
c と、電圧検出器Vdtにより検出されるコンデンサC2
の両端電圧Vdcとをサンプリングしてデジタル信号に変
換する。
Reference numeral 4 denotes an analog / active filter for detecting harmonics which selectively passes the harmonics of 1.8 kHz, and is an AC / DC detected by a current detector CT2.
Only the harmonic component ih is extracted from the inflow current iL into the converter 1 without phase delay. Reference numeral 5 denotes an analog-to-digital converter. The analog-to-digital converter 5 includes an output ih of the harmonic active analog active filter 4 and an input voltage VS of the active filter main circuit 2 detected by the voltage detecting transformer TR1. Inflow current i into active filter main circuit 2 detected by current detector CT1
c and the capacitor C2 detected by the voltage detector Vdt.
Is sampled and converted into a digital signal.

【0013】6はデジタルシグナルプロセッサ(以下D
SPという)であり、上記アナログデジタル変換器5が
出力するデジタル信号を演算して、アクティブフィルタ
主回路2のスイッチング手段SA1〜SA4をPWM制
御する制御信号を発生し、該制御出力は駆動回路7に与
えられ、スイッチング手段SA1〜SA4が制御され
る。
Reference numeral 6 denotes a digital signal processor (hereinafter D)
SP), and calculates a digital signal output from the analog-to-digital converter 5 to generate a control signal for performing PWM control on the switching means SA1 to SA4 of the active filter main circuit 2. The control output is a drive circuit 7 And the switching means SA1 to SA4 are controlled.

【0014】図3は上記DSP6における処理を示すブ
ロック図、図4は図3に示す位相算出手段の構成を示す
図、図5は図3に示す予測手段6aの構成を示す図であ
る。図3、図4、図5において、図2に示したものと同
一のものには同一の符号が付されており、4は前記した
高調波検出用アナログ・アクティブフィルタ、5は前記
したアナログデジタル変換器、6はDSP、7はアクテ
ィブフィルタ主回路2のスイッチング手段SA1〜SA
4の駆動回路である。また、図4の61bは1サンプリ
ング前の値を記憶する記憶手段、62bは後述するsin
(ωo t +φ)を求める演算手段、図5の61aは1サ
ンプリング前の値を記憶する記憶手段、62aは前記し
た(7)式を演算する演算手段である。
FIG. 3 is a block diagram showing the processing in the DSP 6, FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the phase calculation means shown in FIG. 3, and FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the prediction means 6a shown in FIG. 3, 4, and 5, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, 4 is the analog active filter for detecting harmonics, and 5 is the analog digital filter. A converter, 6 is a DSP, 7 is switching means SA1 to SA of the active filter main circuit 2.
4 is a driving circuit. In FIG. 4, reference numeral 61b denotes storage means for storing a value one sample before, and 62b denotes a sin which will be described later.
The calculation means for calculating (ωot + φ), 61a in FIG. 5 is a storage means for storing the value one sample before, and 62a is a calculation means for calculating the above equation (7).

【0015】次に図3、図4、図5により本実施例にお
けるアクティブフィルタの制御について説明する。電圧
検出器Vdtにより検出されたコンデンサC2の両端電圧
Vdc、高調波検出用アナログ・アクティブフィルタ4が
出力する高調波電流ih 、電圧検出用トランスTR1に
より検出される電圧VS 、検出器CT1により検出され
る電流icは、アナクロデジタル変換器5によりサンプ
リングされデジタル信号に変換されてDSP6に入力さ
れる。
Next, the control of the active filter in this embodiment will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. FIG. The voltage Vdc across the capacitor C2 detected by the voltage detector Vdt, the harmonic current ih output from the harmonic active analog active filter 4, the voltage VS detected by the voltage detecting transformer TR1, and the voltage detected by the detector CT1. The current ic is sampled by the analog-to-digital converter 5, converted into a digital signal, and input to the DSP 6.

【0016】DSP6に入力されるコンデンサC2の両
端電圧Vdcと参照電圧Vdc *は減算器6fに与えられ、
その偏差が比例積分演算手段6cに与えられる。比例積
分演算手段6cは上記偏差に比例・積分演算を施し、ア
クティブフィルタ主回路2へ流入すべき電流の波高値I
cor (交流電流の基本波成分電流の波高値:例えば50
Hz、角周波数=ωo )を生成する。一方、位相算出手
段6bは、アナクロデジタル変換器5によりサンプリン
グされデジタル信号に変換された電圧VS から、交流電
源3(角周波数=ωo )の電圧位相φを算出し、sin(ω
o t+φ)を出力する。
The voltage Vdc across the capacitor C2 and the reference voltage Vdc * input to the DSP 6 are given to a subtractor 6f.
The deviation is given to the proportional-plus-integral calculating means 6c. The proportional-plus-integral calculating means 6c performs a proportional / integral calculation on the deviation to obtain a peak value I of a current to flow into the active filter main circuit 2.
cor (peak value of the fundamental wave component current of the alternating current: for example, 50
Hz, angular frequency = ωo). On the other hand, the phase calculating means 6b calculates the voltage phase φ of the AC power supply 3 (angular frequency = ωo) from the voltage VS sampled and converted into a digital signal by the analog-to-digital converter 5, and sin (ω)
o t + φ) is output.

【0017】上記sin(ωo t+φ)は次のようにして算
出される。電圧VS を正弦波波形とし、t1 を現時点、
t0 を1サンプリング時間Ts 前の時刻、V1 を現時点
の電圧VS の値、V0 を1サンプリング時間前の電圧V
Sの値、φは現時点における信号Vの位相、Ts はサン
プリング周期とすると、V0 とV1 は次の式(8a) (8
b)で表すことができる。 V0 =Vm sin ( ωo t1 +φ−ωTs ) (8a) V1 =Vm sin ( ωo t1 +φ )(8b)
The above sin (ωot + φ) is calculated as follows. The voltage VS is a sine wave waveform, t1 is the current time,
t0 is the time before one sampling time Ts, V1 is the value of the current voltage VS, and V0 is the voltage V one sampling time before.
Assuming that the value of S, φ is the current phase of the signal V, and Ts is the sampling period, V0 and V1 are expressed by the following equation (8a) (8
b). V0 = Vm sin (ωo t1 + φ−ωTs) (8a) V1 = Vm sin (ωo t1 + φ) (8b)

【0018】ここで、Vm は電圧VS の波高値、ωo は
交流電圧の角周波数である。上記式(8a)(8b)より次
の(8c)式が得られる。 V0 /V1 =Vm sin ( ωo t1 +φ−ωTs ) /Vm sin ( ωo t1 +φ ) =cos ωTs −{sin ωTs / tan( ωo t1 +φ) }(8c) 上記(8c)式より次の(8d)式が得られる。 tan (ωo t1 +φ) =V1sinωo Ts /( V1cosωo Ts −V0)(8d)
Here, Vm is the peak value of the voltage VS, and ωo is the angular frequency of the AC voltage. From the above equations (8a) and (8b), the following equation (8c) is obtained. V0 / V1 = Vmsin (.omega.t1 + .phi .-. Omega.Ts) / Vmsin (.omega.t1 + .phi.) = Cos.omega.Ts- {sin.omega.Ts / tan (.omega.t1 + .phi.) (8c) From the above equation (8c), An expression is obtained. tan (ωo t1 + φ) = V1sinωo Ts / (V1cosωo Ts−V0) (8d)

【0019】したがって、(8d)式より次の(8)式が
得られる。 sin(ωo t1+φ)= sin [tan -1{V1sinωo Ts /( V1cosωo Ts −V0)}] ……(8) すなわち、位相算出手段6bは図4に示すように記憶手
段61bにより1サンプリング前の電圧VS サンプリン
グ値V0 を記憶し、現時点のサンプリング値V1 と、記
憶手段61bに記憶された1サンプリング前のサンプリ
ング値V0 に基づき、演算手段62bにおいて、前記式
(8)によりsin(ωo t1 +φ)を算出する。
Therefore, the following equation (8) is obtained from the equation (8d). sin (ωo t1 + φ) = sin [tan -1 {V1 sinωo Ts / (V1cosωo Ts−V0)}] (8) That is, as shown in FIG. The VS sampling value V0 is stored, and based on the current sampling value V1 and the sampling value V0 one sample before stored in the storage means 61b, the arithmetic means 62b calculates sin (ωot1 + φ) by the above equation (8). calculate.

【0020】上記位相算出手段6bが出力するsin(ωo
t1 +φ)は比例積分演算手段6cが出力する波高値I
cor と乗算器6gにより乗算され、アクティブフィルタ
主回路2に流入する交流電流の指令値icor * が生成さ
れる。すなわち、アクティブフィルタ主回路2に流入す
る交流電流の基本波成分は、位相φが電源電圧VS の位
相に一致するように制御され、また、その波高値Icor
は電圧Vdc=参照電圧Vdc* となるように制御される。
The sin (ωo) output from the phase calculating means 6b
t1 + φ) is the peak value I output by the proportional-plus-integral calculating means 6c.
Cor is multiplied by the multiplier 6g to generate a command value icor * of the AC current flowing into the active filter main circuit 2. That is, the fundamental wave component of the AC current flowing into the active filter main circuit 2 is controlled so that the phase φ matches the phase of the power supply voltage VS, and the peak value Icor
Is controlled such that voltage Vdc = reference voltage Vdc * .

【0021】一方、予測手段6aは前記した手法により
高調波成分ih の1サンプリング後の値ih * を予測す
る。すなわち、図5に示すように、予測手段6aは記憶
手段61aにより1サンプリング前の高調波成分ih の
サンプリング値を記憶し、現時点のサンプリング値i1
と記憶手段61aに記憶された1サンプリング前のサン
プリング値に基づき、演算手段62aにおいて前記した
式(7)により1サンプリング後の予測値ih * を求め
る。
On the other hand, the prediction means 6a predicts the value ih * of the harmonic component ih after one sampling by the above-mentioned method. That is, as shown in FIG. 5, the prediction means 6a stores the sampling value of the harmonic component ih one sample before by the storage means 61a, and stores the sampling value i1 at the current time.
Based on the above and the sampling value before one sampling stored in the storage means 61a, the prediction value ih * after one sampling is obtained in the calculating means 62a by the above-mentioned equation (7).

【0022】予測手段6aにより求められた1サンプリ
ング後の高調波成分の予測値ih *は減算器6hに与え
られ、前記した交流電流の指令値icor * と減算され、
電流指令値icr(高調波成分の補償分を含む)が生成さ
れる。すなわち、交流電流の指令値icor * (角周波数
=ωo )に高調波成分(角周波数=ω)の予測値ih *
(高調波成分の補償値に相当)が重畳され、アクティブ
フィルタ主回路2に流入すべき電流指令値icrが生成さ
れる。スイッチング時間演算手段6dは上記電流指令値
icrに基づき次のようにしてスイッチング時間を算出す
る。
The predicted value ih * of the harmonic component after one sampling obtained by the predicting means 6a is given to a subtractor 6h, and is subtracted from the command value icor * of the AC current.
The current command value icr (including the compensation of the harmonic component) is generated. That is, the predicted value ih * of the harmonic component (angular frequency = ω) is added to the command value icor * (angular frequency = ωo) of the alternating current .
(Corresponding to the compensation value of the harmonic component) is superimposed, and a current command value icr to flow into the active filter main circuit 2 is generated. The switching time calculating means 6d calculates the switching time based on the current command value icr as follows.

【0023】図6は図2におけるアクティブフィルタ主
回路の等価回路であり、同図に示すようにリアクトルL
AFの値をL、アクティブフィルタ主回路2の入力側の電
圧をVS 、スイッチング手段SA1〜SA4から構成さ
れるブリッジ回路の交流側の電圧をVi 、コンデンサC
1の両端電圧をVdc、アクティブフィルタ主回路2の入
力電流をicとし、サンプリング周期をTsとすると、
次の(9)(10)(11)式が成り立つ。
FIG. 6 is an equivalent circuit of the main circuit of the active filter in FIG. 2, and as shown in FIG.
The value of AF is L, the voltage on the input side of the active filter main circuit 2 is VS, the voltage on the AC side of the bridge circuit composed of the switching means SA1 to SA4 is Vi, and the capacitor C
1 is Vdc, the input current of the active filter main circuit 2 is ic, and the sampling cycle is Ts.
The following equations (9), (10), and (11) hold.

【0024】 VS =Vi +L(di/dt)…(9) di/dt=(1/L)(VS −Vi )…(10) Δic =(1/L)(VS −Vi )ΔT…(11) ここでΔic =icr−ic ,icr=icor * −ih *
ΔT=Ts =t1+t2,Vi =Vdcである。
VS = Vi + L (di / dt) (9) di / dt = (1 / L) (VS-Vi) (10) Δic = (1 / L) (VS−Vi) ΔT (11) ) Where Δic = icr−ic, icr = icor * −ih * ,
ΔT = Ts = t1 + t2, Vi = Vdc.

【0025】上記関係から、スイッチング手段SA1〜
SA4のスイッチング期間t1,t2が次の(12)
(13)式により算出される。 t1={VS Ts −L(icr−ic )}/Vdc(12) t2=Ts −t1…(13) 上記のようにして算出されたスイッチング期間t1,t
2はPWM信号生成手段6eを介して駆動回路7に与え
られ、アクティブフィルタ主回路2のスイッチング手段
SA1〜SA4が制御される。
From the above relationship, the switching means SA1 to SA1
The switching periods t1 and t2 of SA4 are the following (12)
It is calculated by equation (13). t1 = {VS Ts−L (icr−ic)} / Vdc (12) t2 = Ts−t1 (13) Switching periods t1, t calculated as described above
2 is supplied to the drive circuit 7 via the PWM signal generating means 6e, and the switching means SA1 to SA4 of the active filter main circuit 2 are controlled.

【0026】すなわち、図7に示すように上記期間t
1,t2を計算する時間tcal (例えば10μs)の
間、スイッチ手段SA3,SA1がオンになる。この期
間が経過すると、期間t1が正の場合には、期間t1の
間、スイッチ手段SA1,SA4がオンになり、また、
期間t1が負の場合には、期間|t1|の間、スイッチ
手段SA2,SA3がオンになる。
That is, as shown in FIG.
During a time tcal (for example, 10 μs) for calculating 1, t2, the switch means SA3 and SA1 are turned on. After this period has elapsed, if the period t1 is positive, the switch means SA1 and SA4 are turned on during the period t1, and
When the period t1 is negative, the switch means SA2 and SA3 are turned on during the period | t1 |.

【0027】そして、期間t1が経過すると、期間t2
(=t2’+tcal )の間、スイッチ手段SA3,SA
1がオンになる。上記のようにスイッチング手段SA1
〜SA4を駆動することにより、電源側に重畳する特定
周波数(本実施例において1.8kHz)の高調波がア
クティブフィルタに吸収され、上記高調波を除去するこ
とができる。
When the period t1 elapses, the period t2
(= T2 '+ tcal), switch means SA3, SA
1 turns on. Switching means SA1 as described above
~ SA4, the harmonics of the specific frequency (1.8 kHz in this embodiment) superimposed on the power supply side are absorbed by the active filter, and the harmonics can be removed.

【0028】本実施例においては、上記のように、予測
された1サンプリング後の高調波成分の予測値ih *
用いてアクティブフィルタを制御しているので、正確な
予測値を使用した高精度な制御を行うことができる。
In the present embodiment, as described above, the active filter is controlled using the predicted value ih * of the harmonic component after one sampling, so that the high precision using the accurate predicted value is used. Control can be performed.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、以下の効果を得ることができる。アクティブフィル
タを用いて特定周波数の高調波を除去する際、該高調波
を検出する高調波検出用アクティブフィルタを設け、該
高調波検出用アクティブフィルタが出力する高調波のサ
ンプリング値から、上記(7)式により1サンプリング
後の値を予測し、該予測値を用いて交流電流に含まれる
特定周波数成分の高調波を除去するようにしたので、
定周波数成分の大きさ、位相に関係なく1サンプリング
後の値を予測することができ、高精度な制御を行うこと
ができる。また、上記演算はデジタルシグナルプロセッ
サ(DSP)をはじめとするプロセッサユニットにより
極めて簡単に処理することができる。
As described above, the following effects can be obtained in the present invention. When removing a harmonic of a specific frequency using the active filter, a harmonic detection active filter for detecting the harmonic is provided, and the above (7) is obtained from the sampling value of the harmonic output by the harmonic detection active filter. ) predicts the value after one sampling by formula. Thus to remove harmonics of the specific frequency component included in the alternating current by using the predicted value, especially
1 sampling regardless of the size and phase of the constant frequency component
Later values can be predicted, and highly accurate control can be performed. Further, the above operation can be extremely easily processed by a processor unit such as a digital signal processor (DSP).

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

【図1】本発明の予測手法を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a prediction method according to the present invention.

【図2】本発明の実施例のアクティブフィルタ制御シス
テムの構成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an active filter control system according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2におけるDSP6における処理を示すブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing processing in a DSP 6 in FIG. 2;

【図4】図3に示す位相算出手段6bの構成を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a phase calculating means 6b shown in FIG.

【図5】図3に示す予測手段6aの構成を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a prediction unit 6a shown in FIG.

【図6】図2に示したアクティブフィルタ主回路の等価
回路である。
FIG. 6 is an equivalent circuit of the active filter main circuit shown in FIG. 2;

【図7】アクティブフィルタのスイッチング手段の動作
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the operation of the switching means of the active filter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 AC/DCコンバータ 2 アクティブフィルタ主回路 3 電源 4 高調波検出用アナログ・アクティブフ
ィルタ 5 アナログデジタル変換器 6 デジタルシグナルプロセッサ(DS
P) 7 駆動回路 SC1〜SC4 スイッチング手段 SA1〜SA4 スイッチング手段 C1 コンデンサ C2 コンデンサ Tr トランス L 負荷 CT1 電流検出器 CT2 電流検出器 TR1 電圧検出用トランス Vdt 電圧検出器 LAF,Lcon リアクトル 6a 予測手段 6b 位相算出手段 6c 比例積分演算手段 6d スイッチング時間演算手段 6e PWM信号生成手段 6f,6h 減算手段 6g 乗算器
Reference Signs List 1 AC / DC converter 2 Active filter main circuit 3 Power supply 4 Analog / active filter for harmonic detection 5 Analog-to-digital converter 6 Digital signal processor (DS
P) 7 Drive circuit SC1 to SC4 Switching means SA1 to SA4 Switching means C1 Capacitor C2 Capacitor Tr Transformer L Load CT1 Current detector CT2 Current detector TR1 Voltage detecting transformer Vdt Voltage detector LAF, Lcon Reactor 6a Predicting means 6b Phase calculation Means 6c Proportional-integral calculating means 6d Switching time calculating means 6e PWM signal generating means 6f, 6h Subtracting means 6g Multiplier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミシ・アブダラ 神奈川県大和市上草柳338番地1 東洋 電機製造株式会社 技術研究所内 (72)発明者 飯田 克二 神奈川県大和市上草柳338番地1 東洋 電機製造株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭48−38448(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 19/00 H02H 3/50 - 3/52 G06F 3/05 311 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Misi Abdallah 338-1 Kamisakuyanagi, Yamato-shi, Kanagawa Prefecture Toyo Electric Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Katsuji Iida 338-1 Kamisakuyanagi, Yamato-shi, Kanagawa Toyo (56) References JP-A-48-38448 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01R 19/00 H02H 3/50-3 / 52 G06F 3/05 311

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ブリッジ状に接続されたスイッチング手
段から構成されるブリッジ回路と、該ブリッジ回路の直
流側に接続されたコンデンサとを備え、上記スイッチン
グ手段を制御して、交流電源から供給される交流電流に
含まれる特定周波数の高調波成分を除去するアクティブ
フィルタのデジタル制御システムであって、 交流電流iL に含まれる特定周波数の高調波成分を通過
させるバンドパスフィルタと、 上記バンドパスフィルタが出力する特定周波数の成分i
h の瞬時値と、交流電源電圧VS の瞬時値と、上記ブリ
ッジ回路に流入する電流ic の瞬時値とをサンプリング
してデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器
と、 上記アナログデジタル変換器の出力に基づきブリッジ回
路のスイッチング手段を制御するデジタル制御手段とを
備え、 上記デジタル制御手段は、上記交流電源電圧VS のサン
プリング値から電源電圧の位相φを算出して、上記位相
算出手段により算出された位相φに基づき交流電流の基
本波成分icor * を生成し、 また、現時点でサンプリングされた上記特定周波数の成
分のサンプリング値i1 と、上記特定周波数の成分の前
回のサンプリング値i0 と上記特定周波数の角周波数ω
と、サンプリング周期Ts とに基づき、1サンプリング
時間後の上記特定周波数成分の信号の予測値ih * を、
式ih * =2×i1 ×cos (ωTs )−i0 により求
め、 上記交流電流の基本波成分icor * から上記予測手段の
出力ih * を減算し、該減算結果と上記電源電圧VS と
前記電流ic に基づき前記スイッチング手段の開閉時間
を算出することを特徴とするアクティブフィルタのデジ
タル制御システム。
1. A bridge circuit comprising switching means connected in a bridge-like manner, and a capacitor connected to a DC side of the bridge circuit. The switching means is controlled to be supplied from an AC power supply. A digital control system for an active filter that removes a harmonic component of a specific frequency included in an alternating current, a bandpass filter that passes a harmonic component of a specific frequency included in an alternating current iL, and an output of the bandpass filter. The specific frequency component i
an analog-to-digital converter that samples and converts the instantaneous value of h, the instantaneous value of the AC power supply voltage VS, and the instantaneous value of the current ic flowing into the bridge circuit into a digital signal; Digital control means for controlling the switching means of the bridge circuit based on the sampling value of the AC power supply voltage VS, the digital control means calculates a phase φ of the power supply voltage, and the phase calculated by the phase calculation means A fundamental wave component icor * of the alternating current is generated based on φ, and a sampling value i1 of the component of the specific frequency sampled at the present time, a previous sampling value i0 of the component of the specific frequency, and an angle of the specific frequency. Frequency ω
And a sampling period Ts, the predicted value ih * of the signal of the specific frequency component after one sampling time is calculated as follows :
Equation ih * = 2 × i1 × cos (ωTs) −i0, the output ih * of the predicting means is subtracted from the fundamental wave component icor * of the alternating current, and the subtraction result, the power supply voltage VS and the current ic A digital control system for an active filter, wherein an open / close time of the switching means is calculated based on the following.
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