JP3447847B2 - アクテイブフイルタ機能付き直流電源装置 - Google Patents
アクテイブフイルタ機能付き直流電源装置Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/20—Active power filtering [APF]
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- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電源系統への高調波抑制
機能を有するアクテイブフイルタ機能付き直流電源装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電源系統に非線形負荷と並列に接続さ
れ、非線形負荷の高調波電流を抑制する機能を有すると
ともに、直流側負荷に電力を供給するアクテイブフイル
タ機能付き直流電源装置が知られている。 【０００３】図２は従来例のアクテイブフイルタ機能付
き直流電源装置の要部系統を示すものであって、１は電
源系統、２は非線形負荷、３は直流側負荷、41は電力変
換器、42は直流電源部、43はスイッチングリップルを抑
制するためのリアクトルである。ここに、ＴＢは系統接
続端子を示し、電力変換器41は逆並列ダイオードを具備
するスイッチング素子からブリッジ回路を構成した例を
示す。また、51は減算器、52は掛算器、53は加算器、54
は三角波発生器、55は比較器、61は高調波検出フイル
タ、62は逓倍器である。 【０００４】すなわち、電源系統１のラインに接続され
る非線形負荷２に並列に、系統接続端子ＴＢを介して電
力変換器41が設けられ、その電力変換器41出力側の直流
電源部42から直流側負荷３に電力を供給するものであ
る。電力変換器41の交流側にはリアクトル43が設けられ
ている。また、図２においては電源系統１に流れる系統
電流Ｉｓを得て、高調波検出フイルタ61により高調波分
の高調波電流Ｉｈを逓倍器62に出力する。ここで、ゲイ
ンＫを有する逓倍器62により、高調波電圧指令Ｖａを得
る。 【０００５】さらにまた、減算器51にて直流側電圧指令
Ｖｄ＊と直流側電圧Ｖｄが演算され、直流側偏差ΔＶｄ
が掛算器52に与えられる。掛算器52は、直流側偏差ΔＶ
ｄと系統電圧Ｖｓの積により、基本波電圧指令Ｖｒを得
るものである。さらには、加算器53にて高調波電圧指令
Ｖａと基本波電圧指令Ｖｒを加算して電力電圧指令Ｖ＊
となし、これより、比較器55は、出力電圧指令Ｖ＊に基
づき三角波発生器54より与えられる三角波信号Ｓｔと比
較のうえ、電力変換器41のスイッチング素子のゲート信
号Ｓｇを出力する。かようにして得られたゲート信号Ｓ
ｇにより、電圧変換器41はそのスイッチング素子がオン
オフされ、したがって、非線形負荷２の高調波電流が抑
制されるとともに、直流側負荷３へエネルギーを供給す
るものとなっていた。ここで、直流側負荷３は直流を交
流に変換するインバータ等である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】この種のアクテイブフ
イルタ機能付き直流電源装置においては、前述した如き
高調波抑制および直流電圧の制御を行うためには、通
常、直流側電圧Ｖｄは系統電圧Ｖｓの２倍以上の値でな
いと良好な制御が得られず、また、このように直流側電
圧Ｖｄが高く電力変換器の容量が大きくなる、という欠
点を有していた。本発明はかような欠点を解消するため
なされたものであって、その目的とするところは、電源
系統に直列に配したコンデンサの作用により電力変換器
容量を低減するとともに、電力変換器は進相電圧による
直流電圧制御を行い得る格別な装置を提供することにあ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】しかして、本発明はつぎ
の如く構成したものである。電源系統に接続された高調
波抑制制御および直流電圧制御を行うための電力変換器
と、該電力変換器にその直流側に並列接続される直流電
源部と、前記電力変換器の交流側に直列接続されるリア
クトルと、該リアクトルの電源系統側に直列接続される
コンデンサと、前記リアクトルに並列接続される過電圧
防止回路とを具備するとともに、 【０００８】前記電力変換器の制御装置は、直流側電圧
指令と前記直流電源部の直流側電圧から直流側偏差を得
る第１の演算手段と、電源系統電圧から90°進み電圧を
得る進み電圧発生回路と、前記直流側偏差と90°進み電
圧の積より基本波電圧指令を得る掛算手段と、補償対象
高調波信号を得る高調波検出手段と、該高調波検出手段
出力をゲインＫ倍して高調波電圧指令を発生する手段
と、前記基本波電圧指令と高調波電圧指令を加算して出
力電圧指令を得る第２の演算手段と、該第２の演算手段
出力に基づき前記電力変換器のスイッチング素子のゲー
ト信号を発生する手段とを、具備して成るものである。 【０００９】 【作用】かかる解決手段により、電力変換器の電源系統
側にコンデンサを接続することによっては、コンデンサ
で大部分の基本波電圧を負担させて電力変換器にかかる
基本波電圧を低減するようにしたものである。さらに、
系統電圧とは90°位相の進んだ基本波電圧を電力変換器
が発生して直流電源部へ電力供給することができる。な
お、電力変換器が高調波抑制機能を有していることは勿
論である。以下に、本発明を図面に基づいて、詳細説明
する。 【００１０】 【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成を図２に
類して示したものであって、７はコンデンサ、８は過電
圧防止回路、９は進み電圧発生回路、52′は掛算器、5
3′は加算器、61′は高調波検出フイルタ、62′は逓倍
器である。すなわち、コンデンサ７がリアクトル43の電
源系統側に、過電圧防止回路８がリアクトル43トコンデ
ンサ１の接続点に電源系統に並列に接続された構成をな
すものである。また、進み電圧発生回路９は系統電圧Ｖ
ｓを入力し、90°位相の進んだ90°進み電圧Ｖｃを掛算
器52′に出力する。ここに、90°進み電圧Ｖｃは系統電
圧Ｖｓに対する 270°遅れ回路等によっても実現でき
る。 【００１１】さて、高調波検出フイルタは補償対象信号
である高調波信号Ｓａを入力し、その高調波電圧Ｖｈを
逓倍器62′に出力する。ここで、高調波信号Ｓａは補償
しようとしている電流を電圧変換したもので、また補償
しようとする地点の電圧でもよく、したがって、これら
電流または電圧を正弦波にするように電力変換器４が制
御されるものとなる。逓倍器62は高調波電圧Ｖｎを入力
して補償しようとする電流または補償しようとする地点
の電圧等が正弦波状になる如く作用し、したがって、ゲ
インＫ倍された高調波電圧指令Ｖａ′が加算器53′に与
えられるものとなる。 【００１２】減算器51は、直流側電圧指令Ｖｄ＊から直
流電源部42の直流側電圧Ｖｄを減算し、直流側偏差ΔＶ
ｄを出力する。ここで、掛算器52′は減算器51の出力お
よび進み電圧発生回路９の出力を入力し、直流側偏差Δ
Ｖｄと90°進み電圧Ｖｃとの積を基本波電圧指令Ｖｒ′
として、加算器53′に出力する。加算器53′は、基本波
電圧指令Ｖｒ′と高調波電圧指令Ｖａ′とを加算した出
力電圧指令Ｖ＊′を、比較器55に出力する。そして、出
力電圧指令Ｖ＊′に基づく電圧を電力変換器41が発生す
るため、比較器55は、三角波発生器54出力の三角波信号
Ｓｔと出力電圧指令Ｖ＊′を比較し、電力変換器41のス
イッチング素子のオンオフを行うゲート信号Ｓｇを発生
できる。 【００１３】かようにして、電力変換器41は基本波電圧
を発生するが、ここで系統電圧Ｖｓとは90°位相の進ん
だ電圧であって、スイッチングリップルを抑制するため
のリアクトル43の基本波電圧降下を無視すれば、コンデ
ンサ７には、電源系統１の系統電圧Ｖｓと90°位相の進
んだ電圧が加算された電圧が印加される、ものとするこ
とができる。なお、過電圧防止回路８は、電源投入時等
の過渡期に、電力変換器41に過電圧が印加されないよう
に設けられてなり、例えばリアクトル等で構成された定
格の十分小さいものでもよく、その機能を果すことがで
きることは明らかである。 【００１４】また、高調波にとってはコンデンサ７の電
圧降下は小さく、リアクトル43を経て抑制のための高調
波電圧が電力変換器41より出力される。したがって、直
流電源部42の直流側電圧Ｖｄが低くても、十分に電力変
換器４の基本波電圧制御によるエネルギーの授受および
高調波電圧制御による高調波補償を行うことができる。 【００１５】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンデンサを電力変換器に直列接続することにより電力変
換器出力の直流電源部電圧を低減するとともに、直流電
源部へのエネルギーの授受を90°進んだ基本波電圧の制
御を行い、高調波補償はコンデンサの低インピーダンス
を利用して行い得るものとなすことにより、小容量の電
力変換器を効用して充分な効果を奏する、格別なアクテ
イブフイルタ機能付き直流電源装置を提供できる。
機能を有するアクテイブフイルタ機能付き直流電源装置
に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】電源系統に非線形負荷と並列に接続さ
れ、非線形負荷の高調波電流を抑制する機能を有すると
ともに、直流側負荷に電力を供給するアクテイブフイル
タ機能付き直流電源装置が知られている。 【０００３】図２は従来例のアクテイブフイルタ機能付
き直流電源装置の要部系統を示すものであって、１は電
源系統、２は非線形負荷、３は直流側負荷、41は電力変
換器、42は直流電源部、43はスイッチングリップルを抑
制するためのリアクトルである。ここに、ＴＢは系統接
続端子を示し、電力変換器41は逆並列ダイオードを具備
するスイッチング素子からブリッジ回路を構成した例を
示す。また、51は減算器、52は掛算器、53は加算器、54
は三角波発生器、55は比較器、61は高調波検出フイル
タ、62は逓倍器である。 【０００４】すなわち、電源系統１のラインに接続され
る非線形負荷２に並列に、系統接続端子ＴＢを介して電
力変換器41が設けられ、その電力変換器41出力側の直流
電源部42から直流側負荷３に電力を供給するものであ
る。電力変換器41の交流側にはリアクトル43が設けられ
ている。また、図２においては電源系統１に流れる系統
電流Ｉｓを得て、高調波検出フイルタ61により高調波分
の高調波電流Ｉｈを逓倍器62に出力する。ここで、ゲイ
ンＫを有する逓倍器62により、高調波電圧指令Ｖａを得
る。 【０００５】さらにまた、減算器51にて直流側電圧指令
Ｖｄ＊と直流側電圧Ｖｄが演算され、直流側偏差ΔＶｄ
が掛算器52に与えられる。掛算器52は、直流側偏差ΔＶ
ｄと系統電圧Ｖｓの積により、基本波電圧指令Ｖｒを得
るものである。さらには、加算器53にて高調波電圧指令
Ｖａと基本波電圧指令Ｖｒを加算して電力電圧指令Ｖ＊
となし、これより、比較器55は、出力電圧指令Ｖ＊に基
づき三角波発生器54より与えられる三角波信号Ｓｔと比
較のうえ、電力変換器41のスイッチング素子のゲート信
号Ｓｇを出力する。かようにして得られたゲート信号Ｓ
ｇにより、電圧変換器41はそのスイッチング素子がオン
オフされ、したがって、非線形負荷２の高調波電流が抑
制されるとともに、直流側負荷３へエネルギーを供給す
るものとなっていた。ここで、直流側負荷３は直流を交
流に変換するインバータ等である。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】この種のアクテイブフ
イルタ機能付き直流電源装置においては、前述した如き
高調波抑制および直流電圧の制御を行うためには、通
常、直流側電圧Ｖｄは系統電圧Ｖｓの２倍以上の値でな
いと良好な制御が得られず、また、このように直流側電
圧Ｖｄが高く電力変換器の容量が大きくなる、という欠
点を有していた。本発明はかような欠点を解消するため
なされたものであって、その目的とするところは、電源
系統に直列に配したコンデンサの作用により電力変換器
容量を低減するとともに、電力変換器は進相電圧による
直流電圧制御を行い得る格別な装置を提供することにあ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】しかして、本発明はつぎ
の如く構成したものである。電源系統に接続された高調
波抑制制御および直流電圧制御を行うための電力変換器
と、該電力変換器にその直流側に並列接続される直流電
源部と、前記電力変換器の交流側に直列接続されるリア
クトルと、該リアクトルの電源系統側に直列接続される
コンデンサと、前記リアクトルに並列接続される過電圧
防止回路とを具備するとともに、 【０００８】前記電力変換器の制御装置は、直流側電圧
指令と前記直流電源部の直流側電圧から直流側偏差を得
る第１の演算手段と、電源系統電圧から90°進み電圧を
得る進み電圧発生回路と、前記直流側偏差と90°進み電
圧の積より基本波電圧指令を得る掛算手段と、補償対象
高調波信号を得る高調波検出手段と、該高調波検出手段
出力をゲインＫ倍して高調波電圧指令を発生する手段
と、前記基本波電圧指令と高調波電圧指令を加算して出
力電圧指令を得る第２の演算手段と、該第２の演算手段
出力に基づき前記電力変換器のスイッチング素子のゲー
ト信号を発生する手段とを、具備して成るものである。 【０００９】 【作用】かかる解決手段により、電力変換器の電源系統
側にコンデンサを接続することによっては、コンデンサ
で大部分の基本波電圧を負担させて電力変換器にかかる
基本波電圧を低減するようにしたものである。さらに、
系統電圧とは90°位相の進んだ基本波電圧を電力変換器
が発生して直流電源部へ電力供給することができる。な
お、電力変換器が高調波抑制機能を有していることは勿
論である。以下に、本発明を図面に基づいて、詳細説明
する。 【００１０】 【実施例】図１は本発明の一実施例の要部構成を図２に
類して示したものであって、７はコンデンサ、８は過電
圧防止回路、９は進み電圧発生回路、52′は掛算器、5
3′は加算器、61′は高調波検出フイルタ、62′は逓倍
器である。すなわち、コンデンサ７がリアクトル43の電
源系統側に、過電圧防止回路８がリアクトル43トコンデ
ンサ１の接続点に電源系統に並列に接続された構成をな
すものである。また、進み電圧発生回路９は系統電圧Ｖ
ｓを入力し、90°位相の進んだ90°進み電圧Ｖｃを掛算
器52′に出力する。ここに、90°進み電圧Ｖｃは系統電
圧Ｖｓに対する 270°遅れ回路等によっても実現でき
る。 【００１１】さて、高調波検出フイルタは補償対象信号
である高調波信号Ｓａを入力し、その高調波電圧Ｖｈを
逓倍器62′に出力する。ここで、高調波信号Ｓａは補償
しようとしている電流を電圧変換したもので、また補償
しようとする地点の電圧でもよく、したがって、これら
電流または電圧を正弦波にするように電力変換器４が制
御されるものとなる。逓倍器62は高調波電圧Ｖｎを入力
して補償しようとする電流または補償しようとする地点
の電圧等が正弦波状になる如く作用し、したがって、ゲ
インＫ倍された高調波電圧指令Ｖａ′が加算器53′に与
えられるものとなる。 【００１２】減算器51は、直流側電圧指令Ｖｄ＊から直
流電源部42の直流側電圧Ｖｄを減算し、直流側偏差ΔＶ
ｄを出力する。ここで、掛算器52′は減算器51の出力お
よび進み電圧発生回路９の出力を入力し、直流側偏差Δ
Ｖｄと90°進み電圧Ｖｃとの積を基本波電圧指令Ｖｒ′
として、加算器53′に出力する。加算器53′は、基本波
電圧指令Ｖｒ′と高調波電圧指令Ｖａ′とを加算した出
力電圧指令Ｖ＊′を、比較器55に出力する。そして、出
力電圧指令Ｖ＊′に基づく電圧を電力変換器41が発生す
るため、比較器55は、三角波発生器54出力の三角波信号
Ｓｔと出力電圧指令Ｖ＊′を比較し、電力変換器41のス
イッチング素子のオンオフを行うゲート信号Ｓｇを発生
できる。 【００１３】かようにして、電力変換器41は基本波電圧
を発生するが、ここで系統電圧Ｖｓとは90°位相の進ん
だ電圧であって、スイッチングリップルを抑制するため
のリアクトル43の基本波電圧降下を無視すれば、コンデ
ンサ７には、電源系統１の系統電圧Ｖｓと90°位相の進
んだ電圧が加算された電圧が印加される、ものとするこ
とができる。なお、過電圧防止回路８は、電源投入時等
の過渡期に、電力変換器41に過電圧が印加されないよう
に設けられてなり、例えばリアクトル等で構成された定
格の十分小さいものでもよく、その機能を果すことがで
きることは明らかである。 【００１４】また、高調波にとってはコンデンサ７の電
圧降下は小さく、リアクトル43を経て抑制のための高調
波電圧が電力変換器41より出力される。したがって、直
流電源部42の直流側電圧Ｖｄが低くても、十分に電力変
換器４の基本波電圧制御によるエネルギーの授受および
高調波電圧制御による高調波補償を行うことができる。 【００１５】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
ンデンサを電力変換器に直列接続することにより電力変
換器出力の直流電源部電圧を低減するとともに、直流電
源部へのエネルギーの授受を90°進んだ基本波電圧の制
御を行い、高調波補償はコンデンサの低インピーダンス
を利用して行い得るものとなすことにより、小容量の電
力変換器を効用して充分な効果を奏する、格別なアクテ
イブフイルタ機能付き直流電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図
である。 【図２】図２は従来例を示す系統ブロック図である。 【符号の説明】 １ 電源系統 ２ 非線形負荷 ３ 直流側負荷 41 電力変換器 42 直流電源部 43 リアクトル 52 掛算器 52′ 掛算器 54 三角波発生器 55 比較器 61 高調波検出フイルタ 61′ 高調波検出フイルタ 62 逓倍器 62′ 逓倍器 ７ コンデンサ ８ 過電圧防止回路 ９ 進み電圧発生回路 ＴＢ 系統接続端子 Ｉｓ 系統電流 Ｉｈ 高調波電流 Ｖａ 高調波電圧指令 Ｖａ′ 高調波電圧指令 Ｖｄ 直流側電圧 Ｖｄ＊ 直流側電圧指令 ΔＶｄ 直流側偏差 Ｖｓ 系統電圧 Ｖｒ 基本波電圧指令 Ｖｒ′ 基本波電圧指令 Ｖ＊ 出力電圧指令 Ｖ＊′ 出力電圧指令 Ｓｔ 三角波信号 Ｓｇ ゲート信号 Ｓａ 高調波信号 Ｖｈ 高調波電圧 Ｖｃ 90°進み電圧
である。 【図２】図２は従来例を示す系統ブロック図である。 【符号の説明】 １ 電源系統 ２ 非線形負荷 ３ 直流側負荷 41 電力変換器 42 直流電源部 43 リアクトル 52 掛算器 52′ 掛算器 54 三角波発生器 55 比較器 61 高調波検出フイルタ 61′ 高調波検出フイルタ 62 逓倍器 62′ 逓倍器 ７ コンデンサ ８ 過電圧防止回路 ９ 進み電圧発生回路 ＴＢ 系統接続端子 Ｉｓ 系統電流 Ｉｈ 高調波電流 Ｖａ 高調波電圧指令 Ｖａ′ 高調波電圧指令 Ｖｄ 直流側電圧 Ｖｄ＊ 直流側電圧指令 ΔＶｄ 直流側偏差 Ｖｓ 系統電圧 Ｖｒ 基本波電圧指令 Ｖｒ′ 基本波電圧指令 Ｖ＊ 出力電圧指令 Ｖ＊′ 出力電圧指令 Ｓｔ 三角波信号 Ｓｇ ゲート信号 Ｓａ 高調波信号 Ｖｈ 高調波電圧 Ｖｃ 90°進み電圧
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平６−225455（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−203521（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−247720（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−348353（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−95969（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−95970（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 3/00 - 3/50
H02J 1/10
H02M 1/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電源系統に接続される非線形負荷に並列
に電力変換器を備えるとともに、該電力変換器の直流電
源部から直流側負荷へ直流電力を供給しかつ電源系統の
高調波電流を抑制するアクテイブフルイタ機能付き直流
電源装置において、 前記電力変換器の交流側に直列に接続されるスイッチン
グリップル抑制のためのリアクトルと、該リアクトルの
電源系統側に直列に接続されるコンデンサと、前記リア
クトルに並列に接続される過電圧防止回路とを設け、 前記電力変換器の制御装置は、前記電源系統から90°進
み電圧を得る進み電圧発生手段と、直流側電圧指令およ
び直流側電圧の演算による直流側偏差と前記90°進み電
圧との積より基本波電圧指令を与える掛算手段とを少な
くとも備えるとともに、該掛算手段出力と高調波信号に
基づき得られる高調波電圧指令とを加算して出力電圧指
令を与え、 該出力電圧指令により前記電力変換器のスイッチング素
子を制御するようにしたことを特徴とするアクテイブフ
イルタ機能付き直流電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14829495A JP3447847B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | アクテイブフイルタ機能付き直流電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14829495A JP3447847B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | アクテイブフイルタ機能付き直流電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08322146A JPH08322146A (ja) | 1996-12-03 |
| JP3447847B2 true JP3447847B2 (ja) | 2003-09-16 |
Family
ID=15449567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14829495A Expired - Fee Related JP3447847B2 (ja) | 1995-05-23 | 1995-05-23 | アクテイブフイルタ機能付き直流電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3447847B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005041927B4 (de) * | 2005-09-03 | 2013-02-28 | Bosch Rexroth Aktiengesellschaft | Aktives Netzfilter |
-
1995
- 1995-05-23 JP JP14829495A patent/JP3447847B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08322146A (ja) | 1996-12-03 |
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