JP3504007B2 - Active filter control method and device - Google Patents

Active filter control method and device

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JP3504007B2
JP3504007B2 JP02633995A JP2633995A JP3504007B2 JP 3504007 B2 JP3504007 B2 JP 3504007B2 JP 02633995 A JP02633995 A JP 02633995A JP 2633995 A JP2633995 A JP 2633995A JP 3504007 B2 JP3504007 B2 JP 3504007B2
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inverter
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harmonic voltage
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capacitor
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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、母線電圧に含まれる高
調波電圧成分に比例した補償電流を発生して等価抵抗と
して作用し、上記高調波電圧成分を低減する注入回路式
アクティブフィルタの制御方法及び装置に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention controls an injection circuit type active filter for reducing a harmonic voltage component by generating a compensation current proportional to a harmonic voltage component contained in a bus voltage and acting as an equivalent resistance. The present invention relates to a method and an apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インバータエアコンのように半導
体素子を用いた電力変換機器を有する電気製品が普及し
てきており、それに伴って高調波障害が多発している。
そのため、従来、高調波対策としてアクティブフィルタ
(能動型フィルタ)を導入するケースが増えつつあり、
その一具体例を図2を参照して次に説明する。上記具体
例は高調波補償と共に力率改善を兼ねた注入回路方式
で、図において(1)は電源、(2)は負荷、(3)は
系統母線、(4)はアクティブフィルタ(以下、AFと
称す。)である。上記電源(1)は系統母線(3)を介
して高調波発生源となる負荷(2)に接続される。AF
(4)は、設置点(P)の母線電圧(Vs)を検出する変
圧器(5)と、コンデンサ(Ca)とリアクトル(La)と
を直列接続してコンデンサ側を系統母線(3)に接続し
た注入回路部(6)と、出力側をコンデンサ(Ca)とリ
アクトル(La)の直列接続点に接続した高周波インバー
タ(7)と、インバータ出力電流(Ii)を検出する変流
器(8)と、母線電圧(Vs)から補償対象となる高調波
電圧成分(Vn)を検出し、それに応じてインバータ
(7)から高調波電圧成分(Vn)に比例した補償電流
(Ia)を出力するようにインバータ(7)を駆動制御す
る制御部(9)とを具備する。(10)は系統母線(3)
から見た系統インピーダンスで、そのインピーダンス値
は(Zs)である。
2. Description of the Related Art In recent years, electric products having a power conversion device using a semiconductor element such as an inverter air conditioner have become widespread, and accordingly, harmonic interference frequently occurs.
Therefore, the number of cases in which an active filter (active filter) is introduced as a countermeasure against harmonics is increasing.
One specific example will be described below with reference to FIG. The above specific example is an injection circuit system that also serves to improve the power factor as well as harmonic compensation. In the figure, (1) is a power supply, (2) is a load, (3) is a system bus, and (4) is an active filter (hereinafter referred to as AF It is called). The power source (1) is connected to a load (2) which is a harmonic generation source via a system bus (3). AF
In (4), the transformer (5) that detects the bus voltage (Vs) at the installation point (P), the capacitor (Ca) and the reactor (La) are connected in series, and the capacitor side becomes the system bus (3). The injection circuit part (6) connected, the high frequency inverter (7) whose output side is connected to the series connection point of the capacitor (Ca) and the reactor (La), and the current transformer (8) for detecting the inverter output current (Ii). ) And the harmonic voltage component (Vn) to be compensated for from the bus voltage (Vs), and the inverter (7) outputs the compensation current (Ia) proportional to the harmonic voltage component (Vn) accordingly. And a control unit (9) for driving and controlling the inverter (7). (10) is the system bus (3)
The system impedance seen from, and its impedance value is (Zs).

【0003】尚、注入回路部(6)において、商用周波
数(ω)に対して例えばωLa=0.08(1/ ωCa)に選定
することにより、インバータ(7)に加わる基本波電圧
を大幅 に低減出来る。この場合、電源電圧の大部分は
低周波の基本波(50、60Hz)であ るため、コンデンサ
(Ca)で系統電流による電圧降下が主として発生し、コ
ンデンサ(Ca)が電源電圧の大部分を分担してインバー
タ(7)には例えば電源電圧が8%加わるのみである。
そのため、インバータ(7)は基本波は8%を発生のみ
でよく、高調波のみを発生した場合と比べても容量の増
加は小さく、インバータ容量を低減出来る。尚、注入回
路部(6)は基本波成分に対しては固定の並列進相コン
デンサとして作用するため、力率改善用コンデンサと等
価の働きをする。そこで、コンデンサ(Ca)の容量はイ
ンバータ(7)から系統母線(3)への高調波電流の注
入を容易にする大きさと、且つ、適切な所要進相容量と
の兼ね合いで設定する。
In the injection circuit section (6), by selecting, for example, ωLa = 0.08 (1 / ωCa) for the commercial frequency (ω), the fundamental wave voltage applied to the inverter (7) can be greatly reduced. . In this case, most of the power supply voltage is the low frequency fundamental wave (50, 60Hz), so a voltage drop mainly occurs due to the system current in the capacitor (Ca), and the capacitor (Ca) accounts for most of the power supply voltage. For example, only 8% of the power supply voltage is applied to the inverter (7) by sharing it.
Therefore, the inverter (7) only needs to generate 8% of the fundamental wave, and the capacity increase is small compared to the case where only the harmonic wave is generated, and the inverter capacity can be reduced. Since the injection circuit section (6) acts as a fixed parallel-advancing capacitor for the fundamental wave component, it acts as an equivalent to a power factor improving capacitor. Therefore, the capacity of the capacitor (Ca) is set in consideration of a size that facilitates injection of a harmonic current from the inverter (7) to the system bus (3) and an appropriate required phase advance capacity.

【0004】上記構成において、まず母線電圧(Vs)に
含まれる高調波電圧成分(Vn)によって負荷側との間で
高調波電流(Ino)が発生したとする。この時、設置点
(P)の高調波電圧は、Vs={Zn/(Zs+Zn)}・Vn となる。
そこで、AFを設置し、母線電圧(Vs)を検出し、その
電圧(Vs)から補償対象となる高調波電圧成分(Vn)を
制御部(9)で検出すると、高調波電圧成分(Vn)に比
例した補償電流(Ia)をインバータ(7)から発生させ
る。そうすると、高調波電圧成分(Vn)と補償電流(I
a)とでAF(4)が見掛け上、特定周波数において等
価抵抗(Ra)となり、それが設置点(P)に接続され
る。そこで、例えば等価抵抗(Ra)を負荷インピーダン
ス相当に小さく設定すると、高調波電流(In1)が発生
し、設置点(P)では、Vs={Zp/(Zs+Zp)}・Vn、Zp={(Zn・
Ra)/(Zn+Ra)}、|Zp|<|Zn|となって高調波電圧成分(V
n)が低減される。
In the above structure, first, it is assumed that a harmonic voltage component (Vn) contained in the bus voltage (Vs) causes a harmonic current (In o ) between the load and the load side. At this time, the harmonic voltage at the installation point (P) is Vs = {Zn / (Zs + Zn)} · Vn.
Therefore, if AF is installed, the bus voltage (Vs) is detected, and the harmonic voltage component (Vn) to be compensated from the voltage (Vs) is detected by the control unit (9), the harmonic voltage component (Vn) A compensation current (Ia) proportional to is generated from the inverter (7). Then, the harmonic voltage component (Vn) and the compensation current (I
AF (4) apparently becomes an equivalent resistance (Ra) at a specific frequency with a) and is connected to the installation point (P). Therefore, for example, if the equivalent resistance (Ra) is set to a value equivalent to the load impedance, a harmonic current (In1) is generated, and at the installation point (P), Vs = {Zp / (Zs + Zp)} · Vn, Zp = {(Zn
Ra) / (Zn + Ra)}, | Zp | <| Zn |, and becomes the harmonic voltage component (V
n) is reduced.

【0005】ここで、AF(4)の高調波等価回路を図
3に示す。図においてAF(4)から出力する補償電流
を(Ia)、インバータ(7)の出力電流を(Ii)、電源
電圧の高調波成分を(En)、所定次数におけるコンデン
サ(Ca)及びリアクトル(La)の各リアクタンスを(-X
c)(XL)とすると、補償電流(Ia)、及び母線電圧(V
s)の高調波電圧成分(Vn)はそれぞれ次の(イ)
(ロ)式で表される。(但し、j:虚数単位)
FIG. 3 shows a harmonic equivalent circuit of AF (4). In the figure, the compensation current output from the AF (4) is (Ia), the output current of the inverter (7) is (Ii), the harmonic component of the power supply voltage is (En), the capacitor (Ca) and the reactor (La) at a predetermined order. ) Each reactance of (-X
c) (XL), compensation current (Ia) and bus voltage (V
The harmonic voltage component (Vn) of (s) is
It is represented by the formula (b). (However, j: imaginary unit)

【0006】Ia=Ii・jXL/(Zs+jXL-jXc)…(イ)Ia = Ii.jXL / (Zs + jXL-jXc) ... (A)

【0007】 Vn=En・{j(XL-Xc)}/{Zs+j(XL-Xc)}-Ii・(jXL・Zs)/{Zs+j(XL-Xc)}…(ロ)[0007]   Vn = En ・ {j (XL-Xc)} / {Zs + j (XL-Xc)}-Ii ・ (jXL ・ Zs) / {Zs + j (XL-Xc)}… (b)

【0008】上記(イ)(ロ)式において、系統インピ
ーダンス(Zs)がリアクタンス(XL)(Xc)より十分、
小さい場合、(イ)(ロ)式は次のようになる。
In the above equations (a) and (b), the system impedance (Zs) is more than the reactance (XL) (Xc),
When it is small, the equations (a) and (b) are as follows.

【0009】 Ia=Ii・jXL/(jXL-jXc)=Ii・XL/(XL-Xc)…(ハ)[0009] Ia = Ii ・ jXL / (jXL-jXc) = Ii ・ XL / (XL-Xc) ... (C)

【0010】Vn=En-Ii・{(XL・Zs)/(XL-Xc)}…(ニ)Vn = En-Ii ・ {(XL ・ Zs) / (XL-Xc)} ... (d)

【0011】この時、(ハ)式より所定の補償電流(I
a)を発生させるインバータ出力電流(Ii)は、Ii=Ia・
(jXL-jXc)/jXL=Ia・(XL-Xc)/XL…(ホ)となる。
At this time, a predetermined compensation current (I
The inverter output current (Ii) that generates a) is Ii = Ia
(jXL-jXc) / jXL = Ia · (XL-Xc) / XL ... (e)

【0012】そこで、所定次数の高調波に対して目標の
等価抵抗(Ra)を実現する際、そのインバータ出力電流
指令値(Ir)は、Ir=Ii…(ヘ) Ra=Vn/Ia…(ト)及
び(ホ)式から次のように設定される。
Therefore, when a target equivalent resistance (Ra) is realized for a harmonic of a predetermined order, the inverter output current command value (Ir) is Ir = Ii ... (F) Ra = Vn / Ia ... ( (G) and (e) are set as follows.

【0013】 Ir=Ii=Ia・(jXL-jXc)/jXL=Ia・(XL-Xc)/XL=(Vn/Ra)・(XL-Xc)/XL…(チ)[0013]   Ir = Ii = Ia ・ (jXL-jXc) / jXL = Ia ・ (XL-Xc) / XL = (Vn / Ra) ・ (XL-Xc) / XL ...

【0014】[尚、{(jXL-jXc)/jXL}={(XL-Xc)/XL}は分
流率(k)となる。]
[Note that {(jXL-jXc) / jXL} = {(XL-Xc) / XL} is the diversion rate (k). ]

【0015】従って、まず目標の等価抵抗(Ra)を所望
値に設定すると、その値とリアクタンス(-Xc)(XL)
と測定値(Vn)とで指令値(Ir)を算出し、それを制御
部(9)に入力する。そして、制御部(9)の電流制御
によりインバータ(7)を駆動制御してインバータ出力
電流(Ii)を上記指令値(Ir)に追従させると、それに
対応する補償電流(Ia)が発生して目標の等価抵抗(R
a)を実現する。
Therefore, if the target equivalent resistance (Ra) is first set to a desired value, that value and reactance (-Xc) (XL) are set.
And the measured value (Vn) are used to calculate a command value (Ir), which is input to the control unit (9). Then, when the inverter (7) is driven and controlled by the current control of the control section (9) and the inverter output current (Ii) is made to follow the command value (Ir), a compensation current (Ia) corresponding thereto is generated. Target equivalent resistance (R
A) is realized.

【0016】例えば、(二)(チ)式より Vn=Ra/(Ra+
Zs)…(リ)となり、これよりRa=(1/2)・Zsであれば、Vn
=(1/3)・Enに低減される。
For example, Vn = Ra / (Ra +
Zs)… (ri), and if Ra = (1/2) · Zs, then Vn
= (1/3) · En

【0017】次に、上記AF(4)の制御系の総括的構
成を図4に示す。図において(5)は母線電圧検出用変
圧器、(7)はインバータ、(8)はインバータ出力電
流検出用変流器、(11)は高調波電圧検出器、(12)は
等価抵抗部、(13)は分流率部、(14)は減算器、(1
5)は電流制御部、(16)は比較器である。上記高調波
電圧検出器(11)は母線電圧(Vs)から補償対象となる
高調波電圧成分(Vn)を検出して出力する。等価抵抗部
(12)は等価抵抗(Ra)の逆数値を高調波電圧成分(V
n)に乗じ、実現したい補償電流値を算出する。分流率
部(13)は分流率(k)を等価抵抗部出力値に乗じ、所
望の補償電流(Ia)を実現するためのインバータ出力電
流(Ii)の指令値(Ir)を出力する。
Next, FIG. 4 shows a general structure of the control system of the AF (4). In the figure, (5) is a bus voltage transformer, (7) is an inverter, (8) is an inverter output current detection current transformer, (11) is a harmonic voltage detector, (12) is an equivalent resistance part, (13) is a shunt section, (14) is a subtractor, (1
5) is a current controller and (16) is a comparator. The harmonic voltage detector (11) detects a harmonic voltage component (Vn) to be compensated from the bus voltage (Vs) and outputs it. The equivalent resistance part (12) calculates the reciprocal value of the equivalent resistance (Ra) as the harmonic voltage component (V
Multiply n) and calculate the compensation current value you want to achieve. The shunt ratio part (13) multiplies the shunt ratio (k) by the output value of the equivalent resistance part and outputs a command value (Ir) of the inverter output current (Ii) for realizing the desired compensation current (Ia).

【0018】減算器(14)と電流制御部(15)と比較器
(16)はインバータ制御部(21)を構成し、減算器(1
4)は、変流器(8)によって検出したインバータ出力
電流(Ii)とその指令値(Ir)とを減算する。電流制御
部(15)は減算器出力値を入力値とし、インバータ出力
電流(Ii)がその指令値(Ir)に追従するようにインバ
ータ(7)を駆動する制御信号を出力し、比較器(16)
でパルス波形に変換してインバータ(7)に与える。
The subtractor (14), the current controller (15) and the comparator (16) constitute an inverter controller (21), and the subtractor (1
4) subtracts the inverter output current (Ii) detected by the current transformer (8) and its command value (Ir). The current controller (15) receives the output value of the subtractor as an input value, outputs a control signal for driving the inverter (7) so that the inverter output current (Ii) follows the command value (Ir), and outputs the control signal to the comparator ( 16)
Is converted into a pulse waveform by and applied to the inverter (7).

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、インバータ出力電流指令値(Ir)の算出において、
系統インピーダンス(Zs)が注入回路部(6)のリアク
タンス(-Xc)(XL)に対して無視出来ない大きさにな
り、分流率(k)として、{(jXL-jXc)/jXL}に替えて、
{(Zs+jXL-jXc)/jXL}を用いなければならない場合、系統
インピーダンス(Zs)は系統条件によって変化し、且
つ、その値は測定しないと、知ることが出来ず、しか
も、その測定値が必ずしも正確ではないため、正確なイ
ンピーダンス(Zs)を用いることが出来ない点である。
そのため、誤差が非常に大きくなり、AF(4)の補償
効果が十分に得られないという不具合が生じる。
The problem to be solved is to calculate the inverter output current command value (Ir) by
The system impedance (Zs) becomes a value that cannot be ignored with respect to the reactance (-Xc) (XL) of the injection circuit section (6), and is changed to {(jXL-jXc) / jXL} as the diversion rate (k). hand,
When {(Zs + jXL-jXc) / jXL} must be used, the system impedance (Zs) changes depending on the system conditions, and its value cannot be known unless measured, and the measured value Since it is not always accurate, it is not possible to use accurate impedance (Zs).
Therefore, the error becomes very large, and there is a problem that the compensation effect of AF (4) cannot be sufficiently obtained.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、方法として、
コンデンサとリアクトルを接続してコンデンサ側を系統
母線に接続してなる注入回路部と、出力側を上記注入回
路部のコンデンサとリアクトルとの接続点に接続した高
周波インバータとを有し、母線電圧の高調波電圧成分を
検出してその電圧成分に比例した補償電流を上記インバ
ータから発生させ、上記高調波電圧成分との関係におい
て補償電流が等価抵抗として作用して上記高調波電圧成
分を低減する注入回路式アクティブフィルタを制御する
にあたり、上記インバータの出力電流指令値を、Ir=[(1
/Ra){1-(Xc/XL)}-(1/jXL)]・Vn(但し、Ir:インバータ
の出力電流指令値、Ra:等価抵抗、Xc:コンデンサのイ
ンピーダンス、XL:リアクトルのインピーダンス、Vn:
高調波電圧成分、j:虚数単位)によって設定すること
を特徴とし、
The present invention provides, as a method,
It has an injection circuit section in which a capacitor and a reactor are connected and the capacitor side is connected to a system bus, and a high-frequency inverter whose output side is connected to the connection point between the capacitor and the reactor in the injection circuit section has a bus voltage Injection for detecting a harmonic voltage component and generating a compensation current proportional to the voltage component from the inverter, and the compensation current acting as an equivalent resistance in relation to the harmonic voltage component to reduce the harmonic voltage component In controlling the circuit type active filter, set the output current command value of the above inverter to Ir = [(1
/ Ra) {1- (Xc / XL)}-(1 / jXL)] ・ Vn (where Ir: inverter output current command value, Ra: equivalent resistance, Xc: capacitor impedance, XL: reactor impedance, Vn:
Harmonic voltage component, j: imaginary unit)

【0021】又、装置として、コンデンサとリアクトル
を接続してコンデンサ側を系統母線に接続してなる注入
回路部と、出力側を上記注入回路部のコンデンサとリア
クトルとの接続点に接続した高周波インバータとを有
し、母線電圧の高調波電圧成分を検出してその電圧成分
に比例した補償電流を上記インバータから発生させ、上
記高調波電圧成分との関係において補償電流が等価抵抗
として作用して上記高調波電圧成分を低減する注入回路
式アクティブフィルタの制御装置において、母線電圧か
ら補償対象となる高調波電圧成分を検出する高調波電圧
検出器と、上記高調波電圧検出器出力に接続され、等価
抵抗の逆数値、リアクトルとコンデンサの各インピーダ
ンス差、及びリアクトルのインピーダンスの逆数値を順
次、上記高調波電圧成分に乗じて出力する指令値算出用
第1演算部と、上記高調波電圧検出器出力に第1演算部
に並列して接続され、上記高調波電圧成分を90゜遅相し
て出力する指令値算出用第2演算部と、上記第2演算部
出力に接続され、その出力値に上記リアクトルのインピ
ーダンスの逆数値を乗じて出力する指令値算出用第3演
算部と、上記第1、第3演算部出力値が入力し、第1演
算部出力値から第3演算部出力値を減じてインバータ出
力電流指令値を出力する指令値設定用減算器と、上記イ
ンバータ出力電流指令値及びインバータ出力電流が入力
し、インバータを駆動制御してインバータ出力電流を上
記指令値に追従させるインバータ制御部とを具備したこ
とを特徴とする。
As a device, a high-frequency inverter having an injection circuit section in which a capacitor and a reactor are connected and the capacitor side is connected to a system bus, and an output side is connected to a connection point between the capacitor and the reactor in the injection circuit section. And a harmonic voltage component of the bus voltage is detected, a compensation current proportional to the voltage component is generated from the inverter, and the compensation current acts as an equivalent resistance in relation to the harmonic voltage component. In an injection circuit type active filter control device that reduces harmonic voltage components, connected to the harmonic voltage detector that detects the harmonic voltage component to be compensated from the bus voltage, and the harmonic voltage detector output, and equivalent The reciprocal value of the resistance, the impedance difference between the reactor and the capacitor, and the reciprocal value of the impedance of the reactor are calculated in order of A command value calculation first output unit for multiplying by minutes and a command for connecting the above harmonic voltage detector output in parallel to the first operation unit and outputting the above harmonic voltage component with a 90 ° phase delay. A second calculation unit for calculating a value, a third calculation unit for calculating a command value, which is connected to the output of the second calculation unit and which multiplies the output value by the reciprocal value of the impedance of the reactor and outputs the output value; A command value setting subtractor that inputs three output values of the operation unit, subtracts the output value of the third operation unit from the output value of the first operation unit, and outputs an inverter output current command value, the inverter output current command value, and the inverter output A current is input, and an inverter control unit that drives and controls the inverter to make the inverter output current follow the command value is provided.

【0022】[0022]

【作用】上記技術的手段によれば、既知の目標等価抵抗
値、注入回路部のコンデンサとリアクトルの各インピー
ダンス値、及び測定によって知られる母線電圧の高調波
電圧成分とでインバータ出力電流指令値を算出し、系統
インピーダンスを直接、用いることなく、従って、系統
条件によらず、簡便にインバータ出力電流指令値を算出
する。
According to the above technical means, the inverter output current command value is determined by the known target equivalent resistance value, each impedance value of the capacitor and the reactor of the injection circuit section, and the harmonic voltage component of the bus voltage known by the measurement. The inverter output current command value is simply calculated without using the system impedance directly and therefore without depending on the system conditions.

【0023】[0023]

【実施例】本発明に係るAFの制御方法及び装置を図1
及び図3の等価回路を参照して以下に説明する。まず本
発明に係るAFの制御方法を図3に示す高調波等価回路
を参照して示す。図において、従来同様、インバータ出
力電流指令値を(Ir)、補償電流を(Ia)、母線電圧
(Vs)の高調波電圧成分を(Vn)、AFの目標となる等
価抵抗を(Ra)、所定次数におけるコンデンサ(Ca)と
リアクトル(La)の各リアクタンスを(-Xc)(XL)と
し、リアクトル(La)に流れる電流を(Ib)、その端子
間電圧を(Vb)とすると、次の(ヌ)(ル)式が成り立
つ。
1 is a block diagram of an AF control method and apparatus according to the present invention.
And the equivalent circuit of FIG. 3 will be described below. First, an AF control method according to the present invention will be described with reference to the harmonic equivalent circuit shown in FIG. In the figure, as in the conventional case, the inverter output current command value is (Ir), the compensation current is (Ia), the harmonic voltage component of the bus voltage (Vs) is (Vn), the target equivalent resistance of AF is (Ra), If the reactances of the capacitor (Ca) and reactor (La) in a given order are (-Xc) (XL), the current flowing through the reactor (La) is (Ib), and the voltage across its terminals is (Vb), then The (nu) and (ru) expressions hold.

【0024】 Ir=Ia-Ib…(ヌ)Vb=Vn-(-jXc)・Ia=Vn+(jXc/Ra)・Vn…(ル)(∵Ia=Vn/Ra)[0024]   Ir = Ia-Ib ... (nu) Vb = Vn-(-jXc) ・ Ia = Vn + (jXc / Ra) ・ Vn ... (ru) (∵Ia = Vn / Ra)

【0025】これより、インバータ出力電流指令値(I
r)は次の(オ)式で与えられる。
From this, the inverter output current command value (I
r) is given by the following equation (e).

【0026】 Ir=(Vn/Ra)-(Vb/jXL)=[(1/Ra){1-(jXc/jXL)}-(1/jXL)]・Vn=[(1/Ra){1-(Xc/XL) }-(1/jXL)]・Vn…(オ)[0026]   Ir = (Vn / Ra)-(Vb / jXL) = [(1 / Ra) {1- (jXc / jXL)}-(1 / jXL)] ・ Vn = [(1 / Ra) {1- (Xc / XL) }-(1 / jXL)] ・ Vn… (e)

【0027】従って、(オ)式を用いると、目標となる
等価抵抗(Ra)、及び注入回路部(6)のリアクタンス
(-Xc)(XL)は全て既知であるため、高調波電圧成分
(Vn)を測定することにより、系統インピーダンス(Z
s)を用いることなく、従って、系統条件によらず、簡
便に、且つ、正確にインバータ出力電流指令値(Ir)を
決定することが出来る。ここで、(オ)式を次のように
変形する。
Therefore, when the equation (e) is used, the target equivalent resistance (Ra) and the reactance (-Xc) (XL) of the injection circuit section (6) are all known, so that the harmonic voltage component ( By measuring Vn), the system impedance (Z
Therefore, the inverter output current command value (Ir) can be determined easily and accurately without using s). Here, the equation (e) is transformed as follows.

【0028】 Ir=(Vn/Ra)・{1-(Xc/XL)-(Ra/jXL)}…(ワ)[0028] Ir = (Vn / Ra) ・ {1- (Xc / XL)-(Ra / jXL)}… (wa)

【0029】そうすると、(ワ)式において、{}内前
半の{1-(Xc/XL)}の項は従来の分流率(k)であり、後
半の(Ra/jXL)は誤差分になる。従って、リアクトル(L
a)のリアクタンス(XL)を大きくする程、又、補償電
流(Ia)を大きくする目的で等価抵抗(Ra)を小さくす
る程、誤差が小さくなることが知られる。
Then, in the equation (wa), the term {1- (Xc / XL)} in the first half of {} is the conventional diversion rate (k), and the second half (Ra / jXL) is the error component. . Therefore, the reactor (L
It is known that the error decreases as the reactance (XL) of a) is increased and the equivalent resistance (Ra) is decreased for the purpose of increasing the compensation current (Ia).

【0030】次に、本発明に係るAFの制御装置の実施
例を図1を参照して示す。図において、(3)は系統母
線、(5)は母線電圧検出用変圧器、(7)はインバー
タ、(8)はインバータ出力電流検出用変流器、(11)
は高調波電圧検出器、(14)は減算器(従来のインバー
タ制御用減算器に対応する。)、(15)は電流制御部、
(16)は比較器、(21)は減算器(14)と電流制御部
(15)と比較器(16)とで構成したインバータ制御部
で、(17)は第1演算部、(18)は第2演算部、(19)
は第3演算部、(20)は減算器である。図2に示す従来
のAF制御系と相違する点は、等価抵抗部(12)と分流
率部(13)に替えて、第1、第2、第3演算部(17)
(18)(19)及び減算器(20)を用いて(オ)式に基づ
き高調波電圧成分(Vn)からインバータ出力電流指令値
(Ir)を算出したことである。
Next, an embodiment of an AF control device according to the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, (3) is a system bus, (5) is a bus voltage transformer, (7) is an inverter, (8) is an inverter output current detection current transformer, and (11).
Is a harmonic voltage detector, (14) is a subtractor (corresponding to a conventional inverter control subtractor), (15) is a current controller,
(16) is a comparator, (21) is an inverter control unit composed of a subtractor (14), a current control unit (15) and a comparator (16), (17) is a first operation unit, (18) Is the second computing unit, (19)
Is a third operation unit, and (20) is a subtractor. The difference from the conventional AF control system shown in FIG. 2 is that the equivalent resistance section (12) and the shunt section (13) are replaced by first, second and third calculation sections (17).
This is because the inverter output current command value (Ir) was calculated from the harmonic voltage component (Vn) based on the equation (e) using (18), (19) and the subtractor (20).

【0031】上記第1演算部(17)は高調波電圧検出器
(11)の出力に接続され、母線電圧(Vs)の高調波電圧
成分(Vn)に、(1/Ra)・{(XL-Xc)/XL}を乗じ、(Vn/Ra)・
{(XL-Xc)/XL}を出力する。第2演算部(18)は高調波電
圧検出器(11)の出力に第1演算部(17)に並列して接
続され、母線電圧(Vs)の高調波電圧成分(Vn)を90°
遅相し、(Vn/j)を出力する。第3演算部(19)は第2演
算部出力値(Vn/j)に(1/XL)を乗じ、(Vn/jXL)を出力す
る。減算器(20)は第1、第3演算部(17)(19)の各
出力値(Vn/Ra)・{(XL-Xc)/XL}と(Vn/jXL)とを(オ)式に
基づいて減算してインバータ出力電流指令値(Ir)を算
出する。即ち、上記演算を経て、インバータ出力電流指
令値(Ir)は、
The first arithmetic unit (17) is connected to the output of the harmonic voltage detector (11) and outputs (1 / Ra) .multidot. ((XL) to the harmonic voltage component (Vn) of the bus voltage (Vs). -Xc) / XL} and multiply (Vn / Ra)
Output {(XL-Xc) / XL}. The second operation unit (18) is connected to the output of the harmonic voltage detector (11) in parallel with the first operation unit (17), and the harmonic voltage component (Vn) of the bus voltage (Vs) is 90 °.
The phase is delayed and (Vn / j) is output. The third calculation unit (19) multiplies the output value (Vn / j) of the second calculation unit by (1 / XL) and outputs (Vn / jXL). The subtractor (20) expresses each output value (Vn / Ra) · {(XL-Xc) / XL} and (Vn / jXL) of the first and third operation units (17) and (19) as the expression (E). The inverter output current command value (Ir) is calculated by subtraction based on That is, through the above calculation, the inverter output current command value (Ir) is

【0032】Ir=(Vn/Ra)・{(XL-Xc)/XL}-(Vn/jXL)=[(1/R
a){1-(Xc/XL)}-(1/jXL)]・Vn となり、(オ)式に一致
する。
Ir = (Vn / Ra) * {(XL-Xc) / XL}-(Vn / jXL) = [(1 / R
a) {1- (Xc / XL)}-(1 / jXL)] · Vn, which matches the equation (e).

【0033】そこで、従来同様、減算器(14)でインバ
ータ出力電流(Ii)とその指令値(Ir)とを減算し、そ
れが零になるように、即ち両値が一致するようにインバ
ータ(7)を駆動制御してインバータ出力電流(Ii)を
指令値(Ir)に追従させると、それに対応して目標の等
価抵抗(Ra)を実現する補償電流(Ia)が本発明に係る
AFから出力される。
Therefore, as in the conventional case, the subtracter (14) subtracts the inverter output current (Ii) and its command value (Ir), and the inverter ( When the inverter output current (Ii) is made to follow the command value (Ir) by driving and controlling 7), the compensation current (Ia) that realizes the target equivalent resistance (Ra) is correspondingly generated from the AF according to the present invention. Is output.

【0034】尚、上記実施例では、AFを等価抵抗(R
a)として運転し、その目標等価抵抗値からインバータ
出力電流指令値(Ir)を算出したが、AFを任意の等価
インピーダンス(Za)として運転させることも出来る。
その場合、等価抵抗(Ra)に替え、目標の等価インピー
ダンス(Za)から同様にして(オ)式の演算処理により
インバータ出力電流指令値(Ir)を算出すれば良い。
In the above embodiment, AF is equivalent resistance (R
Although the inverter output current command value (Ir) is calculated from the target equivalent resistance value of the AF, the AF may be operated with an arbitrary equivalent impedance (Za).
In that case, instead of the equivalent resistance (Ra), the inverter output current command value (Ir) may be calculated from the target equivalent impedance (Za) in the same manner by the calculation processing of the equation (e).

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、母線電圧に含まれる高
調波電圧成分に比例した補償電流を発生して等価抵抗と
して作用させ、上記高調波電圧成分を低減する注入回路
式アクティブフィルタの制御において、既知の目標等価
抵抗値、注入回路部のコンデンサとリアクトルの各イン
ピーダンス、及び測定によって知られる母線電圧の高調
波電圧成分とでインバータ出力電流指令値を算出したか
ら、系統インピーダンスを直接、用いる必要がなく、従
って、系統条件によらず、簡便、且つ、正確にインバー
タ出力電流指令値を算出出来、アクティブフィルタによ
る補償効果を安定、且つ、確実に得ることが出来る。
According to the present invention, a control of an injection circuit type active filter for reducing the above harmonic voltage component by generating a compensating current proportional to the harmonic voltage component contained in the bus voltage and acting as an equivalent resistance. In, the inverter output current command value was calculated with the known target equivalent resistance value, each impedance of the capacitor and reactor of the injection circuit section, and the harmonic voltage component of the bus voltage known by the measurement, and thus the system impedance is directly used. Therefore, the inverter output current command value can be calculated easily and accurately irrespective of the system condition, and the compensation effect of the active filter can be stably and reliably obtained.

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

【図1】本発明に係るアクティブフィルタの制御装置の
実施例を示す要部ブロック図である。
FIG. 1 is a principal block diagram showing an embodiment of a control device for an active filter according to the present invention.

【図2】従来のアクティブフィルタの一例を示すブロッ
ク図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a conventional active filter.

【図3】アクティブフィルタの高調波等価回路を示す回
路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a harmonic equivalent circuit of an active filter.

【図4】従来のアクティブフィルタの制御装置の一例を
示す要部ブロック図である。
FIG. 4 is a main part block diagram showing an example of a conventional active filter control device.

【符号の説明】 3 系統母線 7 インバータ 11 高調波電圧検出器 17 第1演算部 18 第2演算部 19 第3演算部 20 減算器 21 インバータ制御部 Vs 母線電圧 Vn 高調波電圧成分 Ir インバータ出力電流指令値 Ii インバータ出力電流[Explanation of symbols] 3 system bus 7 inverter 11 Harmonic voltage detector 17 First operation unit 18 Second operation unit 19 Third operation unit 20 subtractor 21 Inverter controller Vs Bus voltage Vn Harmonic voltage component Ir inverter output current command value Ii Inverter output current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水木 克房 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02J 3/00 - 5/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsufusa Mizuki 47 Umezu Takaunecho, Ukyo-ku, Kyoto City, Nissin Electric Co., Ltd. (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H02J 3 / 00-5/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コンデンサとリアクトルを接続してコン
デンサ側を系統母線に接続してなる注入回路部と、出力
側を上記注入回路部のコンデンサとリアクトルとの接続
点に接続した高周波インバータとを有し、母線電圧の高
調波電圧成分を検出してその電圧成分に比例した補償電
流を上記インバータから発生させ、上記高調波電圧成分
との関係において補償電流が等価抵抗として作用して上
記高調波電圧成分を低減する注入回路式アクティブフィ
ルタを制御するにあたり、 上記インバータの出力電流指令値を、 Ir=[(1/Ra){1−(Xc/XL)}−(1/jXL)]・Vn (但し、Ir:インバータの出力電流指令値、Ra:等価
抵抗、Xc:コンデンサ のインピーダンス、XL:リア
クトルのインピーダンス、Vn:高調波電圧成分、j:
虚数単位)によって設定することを特徴とするアクティ
ブフィルタの制御方法。
1. An injection circuit unit comprising a capacitor and a reactor connected to each other and a capacitor side connected to a system bus, and a high frequency inverter having an output side connected to a connection point between the capacitor and the reactor of the injection circuit unit. Then, a harmonic voltage component of the bus voltage is detected, and a compensation current proportional to the voltage component is generated from the inverter, and the compensation current acts as an equivalent resistance in relation to the harmonic voltage component to generate the above-mentioned harmonic voltage. In controlling the injection circuit type active filter for reducing the component, the output current command value of the inverter is Ir = [(1 / Ra) {1- (Xc / XL)}-(1 / jXL)]. Vn ( However, Ir: Inverter output current command value, Ra: Equivalent resistance, Xc: Impedance of capacitor, XL: Impedance of reactor, Vn: Harmonic voltage component, j:
A method for controlling an active filter, which is characterized in that it is set by an imaginary unit.
【請求項2】 コンデンサとリアクトルを接続してコン
デンサ側を系統母線に接続してなる注入回路部と、出力
側を上記注入回路部のコンデンサとリアクトルとの接続
点に接続した高周波インバータとを有し、母線電圧の高
調波電圧成分を検出してその電圧成分に比例した補償電
流を上記インバータから発生させ、上記高調波電圧成分
との関係において補償電流が等価抵抗として作用して上
記高調波電圧成分を低減する注入回路式アクティブフィ
ルタの制御装置において、 母線電圧から補償対象となる高調波電圧成分を検出する
高調波電圧検出器と、上記高調波電圧検出器出力に接続
され、等価抵抗の逆数値、リアクトルとコンデンサの各
インピーダンス差、及びリアクトルのインピーダンスの
逆数値を順次、上記高調波電圧成分に乗じて出力する指
令値算出用第1演算部と、上記高調波電圧検出器出力に
第1演算部に並列して接続され、上記高調波電圧成分を
90°遅相して出力する指令値算出用第2演算部と、上
記第2演算部出力に接続され、その出力値に上記リアク
トルのインピーダンスの逆数値を乗じて出力する指令値
算出用第3演算部と、上記第1、第3演算部出力値が入
力し、第1演算部出力値から第3演算部出力値を減じて
インバータ出力電流指令値を出力する指令値設定用減算
器と、上記インバータ出力電流指令値及びインバータ出
力電流が入力し、上記インバータを駆動制御してインバ
ータ出力電流を上記指令値に追従させるインバータ制御
部とを具備したことを特徴とするアクティブフィルタの
制御装置。
2. An injection circuit section comprising a capacitor and a reactor connected to each other and a capacitor side connected to a system bus, and a high frequency inverter having an output side connected to a connection point between the capacitor and the reactor of the injection circuit section. Then, a harmonic voltage component of the bus voltage is detected, and a compensation current proportional to the voltage component is generated from the inverter, and the compensation current acts as an equivalent resistance in relation to the harmonic voltage component to generate the above-mentioned harmonic voltage. In a control device for an injection circuit type active filter that reduces the component, it is connected to the harmonic voltage detector that detects the harmonic voltage component to be compensated from the bus voltage, and the output of the above harmonic voltage detector. Numerical value, impedance difference between reactor and capacitor, and inverse numerical value of reactor impedance are sequentially multiplied by the above harmonic voltage component and output. And a second command value calculation second calculation unit that is connected in parallel to the output of the higher harmonic voltage detector to the first calculation unit and outputs the higher harmonic voltage component with a 90 ° phase delay. An arithmetic unit, a third arithmetic unit for command value calculation, which is connected to the output of the second arithmetic unit and which multiplies the output value by the inverse value of the impedance of the reactor and outputs the output value, and the output values of the first and third arithmetic units. Is inputted, the subtracter for setting the command value for subtracting the third calculation unit output value from the first calculation unit output value to output the inverter output current command value, and the inverter output current command value and the inverter output current are inputted, An active filter control device comprising: an inverter control unit that drives and controls the inverter to cause an inverter output current to follow the command value.
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