JP3444030B2 - アクティブフィルタ - Google Patents
アクティブフィルタInfo
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配電系統電力から
高調波電力を除去するアクティブフィルタ（電力用高調
波補償装置）に関する。
高調波電力を除去するアクティブフィルタ（電力用高調
波補償装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、配電系統に接続されている電力
変換装置における整流回路は、前記系統からみると、基
本波有効電流を消費する負荷であると同時に基本波無効
電流の発生源であり、また高調波電流の発生源でもあ
る。
変換装置における整流回路は、前記系統からみると、基
本波有効電流を消費する負荷であると同時に基本波無効
電流の発生源であり、また高調波電流の発生源でもあ
る。
【０００３】このため、整流回路を用いた電力変換装置
においては、配電系統に悪影響を及ぼす前記基本波無効
電流と前記高調波電流を何等かの方法で分離し除去する
必要がある。アクティブフィルタは、前記高調波電流を
分離し除去するものとして周知のものである。
においては、配電系統に悪影響を及ぼす前記基本波無効
電流と前記高調波電流を何等かの方法で分離し除去する
必要がある。アクティブフィルタは、前記高調波電流を
分離し除去するものとして周知のものである。
【０００４】図５は、アクティブフィルタの基本原理を
示すものであり、アクティブフィルタ１は、系統電源２
から高調波電流発生源である負荷３（整流回路など）へ
流れる負荷電流ｉr（＝ｉf＋ｉh）から高調波電流検出
器１Ａにより高調波電流ｉhを検出し、電流発生源１Ｂ
に補償電流指令値ｉc＊（＝ｋｉh）を送り、電流発生源
１Ｂにおいて前記高調波電流ｉhと等しい大きさと位相
を持つ補償電流ｉc（＝ｉh）を系統２に送出して前記高
調波電流ｉhとキャンセルさせ、系統（負荷）電流ｉ
s（ｉr）を基本波電流ｉfのみとし、高調波電流（電
力）の補償を行うものである。
示すものであり、アクティブフィルタ１は、系統電源２
から高調波電流発生源である負荷３（整流回路など）へ
流れる負荷電流ｉr（＝ｉf＋ｉh）から高調波電流検出
器１Ａにより高調波電流ｉhを検出し、電流発生源１Ｂ
に補償電流指令値ｉc＊（＝ｋｉh）を送り、電流発生源
１Ｂにおいて前記高調波電流ｉhと等しい大きさと位相
を持つ補償電流ｉc（＝ｉh）を系統２に送出して前記高
調波電流ｉhとキャンセルさせ、系統（負荷）電流ｉ
s（ｉr）を基本波電流ｉfのみとし、高調波電流（電
力）の補償を行うものである。
【０００５】このようなアクティブフィルタ１として
は、種々の提案がなされている。図６は、図５における
アクティブフィルタ１の高調波電流検出器１Ａに相当
し、前記補償電流指令値ｉc＊を求める補償電流指令値
演算回路を示すものである。
は、種々の提案がなされている。図６は、図５における
アクティブフィルタ１の高調波電流検出器１Ａに相当
し、前記補償電流指令値ｉc＊を求める補償電流指令値
演算回路を示すものである。
【０００６】この補償電流指令値演算回路において、負
荷電流（図５参照）を変成した負荷検出電流ｉrは、三
相／二相変換回路１０により三相信号から二相信号に変
換され、更に、回転座標変換器１１において系統電源２
（図５参照）の角速度基準でもある基本周波の電圧位相
基準信号ωｔにより回転座標変換されて基本周波の直交
座標上の基本波電流ｉf（図５参照）の正相有効分電流
ｉpを含む有効分電流信号と正相無効分電流ｉqを含む無
効分電流信号に分離される。
荷電流（図５参照）を変成した負荷検出電流ｉrは、三
相／二相変換回路１０により三相信号から二相信号に変
換され、更に、回転座標変換器１１において系統電源２
（図５参照）の角速度基準でもある基本周波の電圧位相
基準信号ωｔにより回転座標変換されて基本周波の直交
座標上の基本波電流ｉf（図５参照）の正相有効分電流
ｉpを含む有効分電流信号と正相無効分電流ｉqを含む無
効分電流信号に分離される。
【０００７】その結果、基本波電流ｉfの正相有効分電
流ｉpと正相無効分電流ｉqは、それぞれ一定の直流成分
として取り扱うことができ、アクティブフィルタの補償
（除去）の対象外であるため、次段のハイパスフィルタ
１２、１３にて前記負荷検出電流ｉr（有効分、無効
分）から減算され該負荷検出電流ｉrから除去される。
流ｉpと正相無効分電流ｉqは、それぞれ一定の直流成分
として取り扱うことができ、アクティブフィルタの補償
（除去）の対象外であるため、次段のハイパスフィルタ
１２、１３にて前記負荷検出電流ｉr（有効分、無効
分）から減算され該負荷検出電流ｉrから除去される。
【０００８】この場合、基本波正相無効分電流ｉqは、
アクティブフィルタが高調波補償のみを行う場合は、上
記のごときハイパスフィルタで検出され除去されるが、
高調波電流補償のみならず無効電流ｉqの補償を行う場
合はこの直流成分を除去しない構成とする。
アクティブフィルタが高調波補償のみを行う場合は、上
記のごときハイパスフィルタで検出され除去されるが、
高調波電流補償のみならず無効電流ｉqの補償を行う場
合はこの直流成分を除去しない構成とする。
【０００９】このようにして、基本波正相分電流ｉ
f（有効分ｉp，無効分ｉq）が除去された負荷検出電流
ｉrは、アクティブフィルタが補償する高調波電流成分
ｉh（有効分ｉhp、無効分ｉhq）のみとなるから、この
高調波電流成分ｉhを回転座標変換器１５にて座標逆変
換し、更に二相／三相変換回路１６により三相信号に変
換すれば、アクティブフィルタの補償電流指令値ｉc＊
が得られる。
f（有効分ｉp，無効分ｉq）が除去された負荷検出電流
ｉrは、アクティブフィルタが補償する高調波電流成分
ｉh（有効分ｉhp、無効分ｉhq）のみとなるから、この
高調波電流成分ｉhを回転座標変換器１５にて座標逆変
換し、更に二相／三相変換回路１６により三相信号に変
換すれば、アクティブフィルタの補償電流指令値ｉc＊
が得られる。
【００１０】なお、一般に、アクティブフィルタ１にお
いては、回路損失があるため、補償電流発生源１Ｂの直
流側電圧が変化してしまい補償電流指令値ｉc＊どおり
の補償電流ｉcが得られなくなるので、直流側電圧を一
定に保つ制御ループを設ける。
いては、回路損失があるため、補償電流発生源１Ｂの直
流側電圧が変化してしまい補償電流指令値ｉc＊どおり
の補償電流ｉcが得られなくなるので、直流側電圧を一
定に保つ制御ループを設ける。
【００１１】この制御ループは、直流側電圧設定値Ｖ
dcsetと直流側電圧検出値Ｖdcdetとを比較し、その比較
偏差信号により電圧制御器１４を制御し、その出力であ
る直流側電圧一定制御信号を突合せ回路１７において高
調波有効分電流信号ｉhpに加算して補償電流指令値ｉc
＊を回路損失分だけ増加させて補償するものである。
dcsetと直流側電圧検出値Ｖdcdetとを比較し、その比較
偏差信号により電圧制御器１４を制御し、その出力であ
る直流側電圧一定制御信号を突合せ回路１７において高
調波有効分電流信号ｉhpに加算して補償電流指令値ｉc
＊を回路損失分だけ増加させて補償するものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】以上のような従来のア
クティブフィルタの課題として、始動時に過電流や過電
圧を発生、さらには不安定制御になることである。
クティブフィルタの課題として、始動時に過電流や過電
圧を発生、さらには不安定制御になることである。
【００１３】始動時には、直流側電圧を一定に保つ制御
ループが直流電圧を急速に設定値まで上げようとするた
め、電源に瞬間的に大電流が流れ、負荷容量と電源容量
が同等の場合などには電源が過電流となり、電源ダウン
等を起こす場合がある。
ループが直流電圧を急速に設定値まで上げようとするた
め、電源に瞬間的に大電流が流れ、負荷容量と電源容量
が同等の場合などには電源が過電流となり、電源ダウン
等を起こす場合がある。
【００１４】また、始動時の電流発生源１Ｂのスイッチ
ングパターン及び電圧制御器１４のゲインによっては、
制御の応答が有効電力の供給速度に間に合わず、装置の
直流電圧が過電圧となり、正常な始動ができない場合が
ある。
ングパターン及び電圧制御器１４のゲインによっては、
制御の応答が有効電力の供給速度に間に合わず、装置の
直流電圧が過電圧となり、正常な始動ができない場合が
ある。
【００１５】また、始動時に、直流電圧が安定状態にな
るまでの間に、検出した高調波成分を補償しようと動作
するため、高調波を逆に増加させてしまうことがある。
るまでの間に、検出した高調波成分を補償しようと動作
するため、高調波を逆に増加させてしまうことがある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、装置停止状態
では電圧制御器の電圧設定値を零に抑制し、装置始動時
に該電圧設定値を時間の経過にしたがって徐々に設定値
レベルに戻して行く初期制御アンプを設けることによ
り、始動時に直流電圧を徐々に増加させ、始動時に瞬間
的な大電流が流れるのを防止する。
では電圧制御器の電圧設定値を零に抑制し、装置始動時
に該電圧設定値を時間の経過にしたがって徐々に設定値
レベルに戻して行く初期制御アンプを設けることによ
り、始動時に直流電圧を徐々に増加させ、始動時に瞬間
的な大電流が流れるのを防止する。
【００１７】また、本発明は、装置始動時に補償対象電
流の検出信号の利得を時間の経過にしたがって零から徐
々に１に戻して行く回路を設けることにより、直流電源
の不安定な始動時に補償電流検出分を零にし、直流電源
の安定状態となった後に高調波補償を行い、始動時の高
調波増加を防止する。
流の検出信号の利得を時間の経過にしたがって零から徐
々に１に戻して行く回路を設けることにより、直流電源
の不安定な始動時に補償電流検出分を零にし、直流電源
の安定状態となった後に高調波補償を行い、始動時の高
調波増加を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態を示
し、アクティブフィルタの補償電流指令値演算回路であ
る。
し、アクティブフィルタの補償電流指令値演算回路であ
る。
【００１９】同図が図６と異なる部分は、直流側電圧設
定値Ｖdcsetの初期制御アンプ２０を設けた点にある。
定値Ｖdcsetの初期制御アンプ２０を設けた点にある。
【００２０】初期制御アンプ２０は、装置停止状態では
電圧設定値Ｖdcsetを零に抑制する出力を発生し、装置
始動信号ＳＴＡＲＴが入力されたときに電圧設定値Ｖ
dcsetを時間の経過にしたがって徐々に設定値レベルに
戻して行くソフトスタート機能を備える。
電圧設定値Ｖdcsetを零に抑制する出力を発生し、装置
始動信号ＳＴＡＲＴが入力されたときに電圧設定値Ｖ
dcsetを時間の経過にしたがって徐々に設定値レベルに
戻して行くソフトスタート機能を備える。
【００２１】このソフトスタート機能には、例えば、初
期制御アンプ２０の出力で直流側電圧設定値Ｖdcsetを
リミッタ制御する構成で実現される。
期制御アンプ２０の出力で直流側電圧設定値Ｖdcsetを
リミッタ制御する構成で実現される。
【００２２】本実施形態による補償電流指令値演算回路
によれば、アクティブフィルタの始動時には初期制御ア
ンプ２０により直流側電圧設定値Ｖdcsetが零から徐々
に増加し、始動時の瞬間的な大電流を抑えることができ
る。また、始動時における装置の過電圧による装置の停
止を回避できることになる。
によれば、アクティブフィルタの始動時には初期制御ア
ンプ２０により直流側電圧設定値Ｖdcsetが零から徐々
に増加し、始動時の瞬間的な大電流を抑えることができ
る。また、始動時における装置の過電圧による装置の停
止を回避できることになる。
【００２３】図２は、本発明の他の実施形態を示し、ア
クティブフィルタの補償電流指令値演算回路である。
クティブフィルタの補償電流指令値演算回路である。
【００２４】同図が図６と異なる部分は、乗算器２１と
初期制御アンプ２２を設けた点にある。
初期制御アンプ２２を設けた点にある。
【００２５】乗算器２１は、三相／二相変換回路１０の
前段に設けられ、各相の負荷検出電流を被乗数とし、乗
数を初期制御アンプ２２の出力とする。
前段に設けられ、各相の負荷検出電流を被乗数とし、乗
数を初期制御アンプ２２の出力とする。
【００２６】初期制御アンプ２２は、装置停止状態では
乗算器２１へ与える乗数を零とし、装置始動信号ＳＴＡ
ＲＴが入力されたときに乗数を時間の経過にしたがって
徐々に定数１に戻して行く。この時定数は、例えば、直
流電源が定常状態になるまでとされる。
乗算器２１へ与える乗数を零とし、装置始動信号ＳＴＡ
ＲＴが入力されたときに乗数を時間の経過にしたがって
徐々に定数１に戻して行く。この時定数は、例えば、直
流電源が定常状態になるまでとされる。
【００２７】本実施形態による補償電流指令値演算回路
によれば、アクティブフィルタの始動時には、乗算器２
１の乗数が零になり、検出する負荷電流は零になり、こ
れに伴って検出する高調波の量は零になる。そして、直
流電源が定常状態になるまで初期制御２２の出力が徐々
に１に向かって増加する。
によれば、アクティブフィルタの始動時には、乗算器２
１の乗数が零になり、検出する負荷電流は零になり、こ
れに伴って検出する高調波の量は零になる。そして、直
流電源が定常状態になるまで初期制御２２の出力が徐々
に１に向かって増加する。
【００２８】したがって、検出した高調波成分の補償は
直流電源が定常状態になった後に行われ、直流電源の電
源確立までの過渡状態での高調波補償を抑制し、電源電
流の高調波の増加を抑えることができる。
直流電源が定常状態になった後に行われ、直流電源の電
源確立までの過渡状態での高調波補償を抑制し、電源電
流の高調波の増加を抑えることができる。
【００２９】図３及び図４は、本発明の他の実施形態を
示す。これらの図が図２と異なる部分は、乗算器２１と
初期制御アンプ２２の位置を三相／二相変換回路１０の
後段に設けた場合（図３）と、回転座標変換回路１１の
後段に設けた場合（図４）とになる。
示す。これらの図が図２と異なる部分は、乗算器２１と
初期制御アンプ２２の位置を三相／二相変換回路１０の
後段に設けた場合（図３）と、回転座標変換回路１１の
後段に設けた場合（図４）とになる。
【００３０】これら実施形態においては、乗算器２１の
入力信号形態が異なるが、乗算器２１の利得を初期値を
零にして徐々に１まで増加させるという高調波成分の検
出信号に対する作用は同じになり、図２と同様の作用・
効果を奏する。
入力信号形態が異なるが、乗算器２１の利得を初期値を
零にして徐々に１まで増加させるという高調波成分の検
出信号に対する作用は同じになり、図２と同様の作用・
効果を奏する。
【００３１】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、直流電
圧の制御ループを持つアクティブフィルタにおいて、装
置停止状態では電圧制御器の電圧設定値を零に抑制し、
装置始動時に該電圧設定値を時間の経過にしたがって徐
々に設定値レベルに戻して行く初期制御アンプを設ける
ことにより、始動時に直流電圧を徐々に増加させ、始動
時に瞬間的な大電流が流れるのを防止することができ
る。
圧の制御ループを持つアクティブフィルタにおいて、装
置停止状態では電圧制御器の電圧設定値を零に抑制し、
装置始動時に該電圧設定値を時間の経過にしたがって徐
々に設定値レベルに戻して行く初期制御アンプを設ける
ことにより、始動時に直流電圧を徐々に増加させ、始動
時に瞬間的な大電流が流れるのを防止することができ
る。
【００３２】また、本発明は、装置始動時に補償対象電
流の検出信号の利得を時間の経過にしたがって零から徐
々に１に戻して行く回路を設けることにより、直流電源
の不安定な始動時に補償電流検出分を零にし、直流電源
の安定状態となった後に高調波補償を行い、始動時の高
調波増加を防止することができる。
流の検出信号の利得を時間の経過にしたがって零から徐
々に１に戻して行く回路を設けることにより、直流電源
の不安定な始動時に補償電流検出分を零にし、直流電源
の安定状態となった後に高調波補償を行い、始動時の高
調波増加を防止することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す回路構成図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す回路構成図。
【図３】本発明の他の実施形態を示す回路構成図。。
【図４】本発明の他の実施形態をを示す回路構成図。。
【図５】アクティブフィルタの原理図。
【図６】従来のアクティブフィルタの補償電流指令値演
算回路構成図。
算回路構成図。
１…アクティブフィルタ
２…配電系統
３…系統負荷
１０…三相／二相変換回路
１１、１５…回転座標変換回路
１２、１３……ハイパスフィルタ
１４、２２…初期制御アンプ
１６…二相／三相変換回路
２１…乗算器
Claims (2)
- 【請求項１】 配電系統から負荷に供給する３相負荷電
流の検出電流を相変換して２相負荷検出電流とし、該２
相負荷検出電流から系統の高調波電流又は無効電流も含
めた２相の補償対象電流を検出し、電圧制御器により直
流側電圧設定値と直流側電圧検出値との比較偏差信号に
応じた値を補償対象電流の有効分電流信号に加算し、前
記２相の補償対象電流を相変換して電流発生源の３相補
償電流指令値とし、該負荷電流から補償対象電流を除去
するアクティブフィルタにおいて、 装置停止状態では前記電圧設定値を零に抑制し、装置始
動時に該電圧設定値を時間の経過にしたがって徐々に設
定値レベルに戻して行く初期制御アンプを設けたことを
特徴とするアクティブフィルタ。 - 【請求項２】 配電系統から負荷に供給する３相負荷電
流の検出電流を相変換して２相負荷検出電流とし、該２
相負荷検出電流から系統の高調波電流又は無効電流も含
めた２相の補償対象電流を検出し、電圧制御器により直
流側電圧設定値と直流側電圧検出値との比較偏差信号に
応じた値を補償対象電流の有効分電流信号に加算し、前
記２相の補償対象電流を相変換して電流発生源の３相補
償電流指令値とし、該負荷電流から補償対象電流を除去
するアクティブフィルタにおいて、 装置始動時に前記補償対象電流の検出信号の利得を時間
の経過にしたがって零から徐々に１に戻して行く回路を
設けたことを特徴とするアクティブフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18364295A JP3444030B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | アクティブフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18364295A JP3444030B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | アクティブフィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0937469A JPH0937469A (ja) | 1997-02-07 |
| JP3444030B2 true JP3444030B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=16139367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18364295A Expired - Fee Related JP3444030B2 (ja) | 1995-07-20 | 1995-07-20 | アクティブフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444030B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11201470B2 (en) | 2017-04-28 | 2021-12-14 | Daikin Industries, Ltd. | Power-source power factor control system, phase modifying apparatus, and active filter apparatus |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5890210B2 (ja) * | 2012-03-19 | 2016-03-22 | 株式会社ダイヘン | アクティブフィルタ、および、アクティブフィルタの制御回路 |
| JP6368456B2 (ja) * | 2012-08-23 | 2018-08-01 | 株式会社ダイヘン | 電力動揺成分出力抑制装置 |
| CN106849135B (zh) * | 2017-03-10 | 2019-04-19 | 湖南大学 | 微网逆变器与有源滤波器的功率/电流质量协同方法 |
-
1995
- 1995-07-20 JP JP18364295A patent/JP3444030B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11201470B2 (en) | 2017-04-28 | 2021-12-14 | Daikin Industries, Ltd. | Power-source power factor control system, phase modifying apparatus, and active filter apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0937469A (ja) | 1997-02-07 |
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