JP3527788B2 - アクテイブフイルタの指令値演算回路 - Google Patents
アクテイブフイルタの指令値演算回路Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、負荷設備に流入する高
調波電流を補償するアクテイブフイルタに係り、特に補
償電流指令を得るアクテイブフイルタの指令値演算回路
に関するものである。
調波電流を補償するアクテイブフイルタに係り、特に補
償電流指令を得るアクテイブフイルタの指令値演算回路
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電源系統と負荷設備との間の系統ライン
に接続され、負荷設備に流入する高調波電流を電源系統
へ補償するアクテイブフイルタが知られている。この種
のアクテイブフイルタにおいては、スイッチング素子よ
りなるインバータおよびエネルギー蓄積要素より構成さ
れ、補償電流指令値と補償電流が一致するように、スイ
ッチング素子のオンオフを行うものである。
に接続され、負荷設備に流入する高調波電流を電源系統
へ補償するアクテイブフイルタが知られている。この種
のアクテイブフイルタにおいては、スイッチング素子よ
りなるインバータおよびエネルギー蓄積要素より構成さ
れ、補償電流指令値と補償電流が一致するように、スイ
ッチング素子のオンオフを行うものである。
【０００３】このような高調波補償を行うための補償電
流指令を得るアクテイブフイルタの指令値演算回路を、
図３を参照して説明する。図３は従来例の要部構成を示
すもので、１は基本波電圧発生器、２は高速フーリエ変
換器である。すなわち、高速フーリエ変換器２は、基本
波電圧発生器１より90度位相の異なる二相の基本波電圧
ｅa0，ｅb0と補償対象電流ＩL を入力し、補償電流指令
ｉｃ＊を出力する。ここで、高速フーリエ変換器２は、
後述する式（１）〜式（３）に基づき、信号発生するも
のである。いま、基本周波数周期内のサンプリング回数
をＮ，現時点のサンプリングカウント値をｋ（ｋ＝１・
・Ｎ），補償対象電流ＩL の高調波次数をｎとすると、
その式（１）〜式（３）は、つぎの如くである。
流指令を得るアクテイブフイルタの指令値演算回路を、
図３を参照して説明する。図３は従来例の要部構成を示
すもので、１は基本波電圧発生器、２は高速フーリエ変
換器である。すなわち、高速フーリエ変換器２は、基本
波電圧発生器１より90度位相の異なる二相の基本波電圧
ｅa0，ｅb0と補償対象電流ＩL を入力し、補償電流指令
ｉｃ＊を出力する。ここで、高速フーリエ変換器２は、
後述する式（１）〜式（３）に基づき、信号発生するも
のである。いま、基本周波数周期内のサンプリング回数
をＮ，現時点のサンプリングカウント値をｋ（ｋ＝１・
・Ｎ），補償対象電流ＩL の高調波次数をｎとすると、
その式（１）〜式（３）は、つぎの如くである。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この種の従来技術にお
いては、かような高速フーリエ変換手段を用いることに
より、補償電流指令を得るものとなっていた。その高速
フーリエ変換において、補償対象電流ＩL に含まれる最
高高調波周波数ｆx と、サンプリング周波数ｆs との間
に、（ｆs ≧２．５ｆx ）の関係が存在するために、多
数のサンプリングが必要である。また、常に基本周波数
ｆ1 の１周期分を演算しなければならないため、ＣＰＵ
で演算するのに長い時間を要すること，過渡特性が悪い
などの不具合点を、有していた。
いては、かような高速フーリエ変換手段を用いることに
より、補償電流指令を得るものとなっていた。その高速
フーリエ変換において、補償対象電流ＩL に含まれる最
高高調波周波数ｆx と、サンプリング周波数ｆs との間
に、（ｆs ≧２．５ｆx ）の関係が存在するために、多
数のサンプリングが必要である。また、常に基本周波数
ｆ1 の１周期分を演算しなければならないため、ＣＰＵ
で演算するのに長い時間を要すること，過渡特性が悪い
などの不具合点を、有していた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであって、その目的とするところ
は、特に補償対象電流中に含まれる補償対象高調波電流
のｃｏｓ成分，ｓｉｎ成分を各々直流となすとともに、
ローパスフイルタにより分離・検出する基本技術思想に
基きなされた格別な装置を、提供するにある。
点に鑑みなされたものであって、その目的とするところ
は、特に補償対象電流中に含まれる補償対象高調波電流
のｃｏｓ成分，ｓｉｎ成分を各々直流となすとともに、
ローパスフイルタにより分離・検出する基本技術思想に
基きなされた格別な装置を、提供するにある。
【０００７】その具体的な解決手段例は、つぎの如くで
ある。すなわち、補償対象高調波電流と同一の周波数を
有し位相が90度異なる二相正弦波電圧を発生する手段
と、補償対象電流を入力し二相正弦波電圧との掛け算に
より補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分を出力
する手段と、補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成
分の直流分を入力し二相正弦波電圧との掛け算により補
償ｃｏｓ成分および補償ｓｉｎ成分を出力する手段と、
補償ｃｏｓ成分および補償ｓｉｎ成分を加算し２倍する
とともに、符号反転して補償電流指令を出力する手段と
を、備えて成るよう構成したものである。
ある。すなわち、補償対象高調波電流と同一の周波数を
有し位相が90度異なる二相正弦波電圧を発生する手段
と、補償対象電流を入力し二相正弦波電圧との掛け算に
より補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分を出力
する手段と、補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成
分の直流分を入力し二相正弦波電圧との掛け算により補
償ｃｏｓ成分および補償ｓｉｎ成分を出力する手段と、
補償ｃｏｓ成分および補償ｓｉｎ成分を加算し２倍する
とともに、符号反転して補償電流指令を出力する手段と
を、備えて成るよう構成したものである。
【０００８】
【作用】かかる解決手段は、つぎの如くに演算・信号導
出するものである。さて、補償対象高調波電流のピーク
値をＩn ，位相差をψn ，補償対象電流ＩL の中に含ま
れるその他の周波数の電流（一括）をΣi とすると、補
償対象電流ＩL は、式（４）のように表される。
出するものである。さて、補償対象高調波電流のピーク
値をＩn ，位相差をψn ，補償対象電流ＩL の中に含ま
れるその他の周波数の電流（一括）をΣi とすると、補
償対象電流ＩL は、式（４）のように表される。
【０００９】
【数２】
【００１０】ここで、補償対象高調波周波数（ｎ・ｆ1
）で変化し位相が90度異なる二相正弦波電圧ｅａ，ｅ
ｂを、式（５），式（６）のように、それぞれ表わす。
）で変化し位相が90度異なる二相正弦波電圧ｅａ，ｅ
ｂを、式（５），式（６）のように、それぞれ表わす。
【００１１】
【数３】
【００１２】そして、この二相正弦波電圧ｅａ，ｅｂに
式（４）を掛けると、式（７），式（８）の如くとな
る。ただし、ｐ，ｑは補償対象電流のｃｏｓ成分，ｓｉ
ｎ成分、VA1 ，VA2 は変動値である。
式（４）を掛けると、式（７），式（８）の如くとな
る。ただし、ｐ，ｑは補償対象電流のｃｏｓ成分，ｓｉ
ｎ成分、VA1 ，VA2 は変動値である。
【００１３】
【数４】
【００１４】ここに、式（７）および式（８）における
右辺項、すなわち補償対象高調波電流に関する情報を含
んでいる直流分｛（１／２）Ｉn ・・・｝および｛（−
１／２）Ｉn ・・・｝は、ローパスフイルタにより、そ
れぞれ分離・検出することができる。また、その直流分
と二相正弦波電圧ｅａ，ｅｂを用いることにより、式
（９）〜式（11）から補償対象高調波電流ｉn を、求め
ることができる。さらにまた、この補償対象高調波電流
ｉn の符号を反転し、補償電流指令ｉｃ＊を求めること
ができる。
右辺項、すなわち補償対象高調波電流に関する情報を含
んでいる直流分｛（１／２）Ｉn ・・・｝および｛（−
１／２）Ｉn ・・・｝は、ローパスフイルタにより、そ
れぞれ分離・検出することができる。また、その直流分
と二相正弦波電圧ｅａ，ｅｂを用いることにより、式
（９）〜式（11）から補償対象高調波電流ｉn を、求め
ることができる。さらにまた、この補償対象高調波電流
ｉn の符号を反転し、補償電流指令ｉｃ＊を求めること
ができる。
【００１５】
【数５】
【００１６】
【実施例】図１は図３に類して表した本発明の一実施例
の要部構成を示すもので、31は補償周波電圧発生器、 4
11， 421は掛算器、51はローパスフイルタ、６は加算器
である。
の要部構成を示すもので、31は補償周波電圧発生器、 4
11， 421は掛算器、51はローパスフイルタ、６は加算器
である。
【００１７】図１においては、補償周波電圧発生器31
は、式（５），式（６）で示した90度位相の異なる二相
正弦波電圧ｅａ，ｅｂを、出力する。掛算器 411は、補
償対象電流ＩL と二相正弦波電圧ｅａ，ｅｂを入力し、
式（７），式（８）で示す演算を行い、補償対象電流の
ｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分を出力する。ローパスフイ
ルタ51は、補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分
を入力し、式（７），式（８）に示される変動値VA1 ，
VA2 を除去し、補償対象電流のｃｏｓ成分ｐおよびｓｉ
ｎ成分ｑの直流分ｐ＊およびｑ＊を出力する。
は、式（５），式（６）で示した90度位相の異なる二相
正弦波電圧ｅａ，ｅｂを、出力する。掛算器 411は、補
償対象電流ＩL と二相正弦波電圧ｅａ，ｅｂを入力し、
式（７），式（８）で示す演算を行い、補償対象電流の
ｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分を出力する。ローパスフイ
ルタ51は、補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成分
を入力し、式（７），式（８）に示される変動値VA1 ，
VA2 を除去し、補償対象電流のｃｏｓ成分ｐおよびｓｉ
ｎ成分ｑの直流分ｐ＊およびｑ＊を出力する。
【００１８】掛算器 421は、二相正弦波電圧ｅａ，ｅｂ
と補償対象電流のｃｏｓ成分ｐおよびｓｉｎ成分ｑの直
流分ｐ＊おゆよびｑ＊を入力し、式（９）で示す演算に
より補償ｃｏｓ成分ｉｐ＊，式（10）で示す演算により
補償ｓｉｎ成分ｉｑ＊を、それぞれ出力する。加算器６
は、補償ｃｏｓ成分ｉｐ＊および補償ｓｉｎ成分ｉｑ＊
を入力し、式（11）で示す加算を行いその値を２倍し、
補償対象高調波電流ｉn を求め、さらにその補償対象高
調波電流ｉn を符号反転して補償電流指令ｉｃ＊を出力
する。
と補償対象電流のｃｏｓ成分ｐおよびｓｉｎ成分ｑの直
流分ｐ＊おゆよびｑ＊を入力し、式（９）で示す演算に
より補償ｃｏｓ成分ｉｐ＊，式（10）で示す演算により
補償ｓｉｎ成分ｉｑ＊を、それぞれ出力する。加算器６
は、補償ｃｏｓ成分ｉｐ＊および補償ｓｉｎ成分ｉｑ＊
を入力し、式（11）で示す加算を行いその値を２倍し、
補償対象高調波電流ｉn を求め、さらにその補償対象高
調波電流ｉn を符号反転して補償電流指令ｉｃ＊を出力
する。
【００１９】ここで、式（７）および式（８）で示す変
動値VA1 および変動値VA2 で変動する周波数の最低値
は、補償対象高調波周波数（ｎ・ｆ1 ）と基本波周波数
ｆ1 との差であって、その（ｎ・ｆ1 ）が大きく充分に
時定数の短かいローパスフイルタで構成可能であり、補
償対象電流のｃｏｓ成分の直流分ｐ＊およびｓｉｎ成分
の直流分ｑ＊の検出を高速で行うことができる。
動値VA1 および変動値VA2 で変動する周波数の最低値
は、補償対象高調波周波数（ｎ・ｆ1 ）と基本波周波数
ｆ1 との差であって、その（ｎ・ｆ1 ）が大きく充分に
時定数の短かいローパスフイルタで構成可能であり、補
償対象電流のｃｏｓ成分の直流分ｐ＊およびｓｉｎ成分
の直流分ｑ＊の検出を高速で行うことができる。
【００２０】図２は図１に類して表した本発明の他の実
施例の要部構成を示すもので、31は補償周波電圧発生
器、 421， 422は掛算器、52はローパスフイルタ、７は
高調波次数設定器、８はサンプリングパルス発生器、９
はサンプリングパルス計数器である。
施例の要部構成を示すもので、31は補償周波電圧発生
器、 421， 422は掛算器、52はローパスフイルタ、７は
高調波次数設定器、８はサンプリングパルス発生器、９
はサンプリングパルス計数器である。
【００２１】図２においては、高調波次数設定器７は、
補償対象高調波電流の基本波周波数に対する次数ｎを、
補償周波電圧発生器32に出力する。サンプリングパルス
発生器８は、基本波周波数の周期内に回数Ｎの等間隔の
サンプリングパルスＳを、サンプリングパルス計数器９
および掛算器 412に出力する。サンプリングパルス計数
器８は、サンプリングパルス発生器８よりサンプリング
パルスＳを入力し、サンプリングパルスカウント値
（ｋ）を補償周波電圧発生器32に出力する。このサンプ
リングパルスカウント値（ｋ）は、周波数周期内のサン
プリング回数Ｎに達するとリセットされ、つぎは１から
カウントを開始するようにしたものである。
補償対象高調波電流の基本波周波数に対する次数ｎを、
補償周波電圧発生器32に出力する。サンプリングパルス
発生器８は、基本波周波数の周期内に回数Ｎの等間隔の
サンプリングパルスＳを、サンプリングパルス計数器９
および掛算器 412に出力する。サンプリングパルス計数
器８は、サンプリングパルス発生器８よりサンプリング
パルスＳを入力し、サンプリングパルスカウント値
（ｋ）を補償周波電圧発生器32に出力する。このサンプ
リングパルスカウント値（ｋ）は、周波数周期内のサン
プリング回数Ｎに達するとリセットされ、つぎは１から
カウントを開始するようにしたものである。
【００２２】補償周波電圧発生器32は、電源周波数１周
期分のｃｏｓデータｅａ（ｃｏｓ２πｆ1 ｔ）およびｓ
ｉｎデータｅｂ（ｓｉｎ２πｆ1 ｔ）を、それぞれ基本
波周波数周期内のサンプリング回数ｎと同数の値を記憶
している。さらに、式（12）より求まる指定値ｍに基づ
き、第ｍ番目のｃｏｓデータｅａおよびｓｉｎデータｅ
ｂを、それぞれ掛算器 412， 422に出力する。ただし、
ｍｏｄ（ ）は剰余である。
期分のｃｏｓデータｅａ（ｃｏｓ２πｆ1 ｔ）およびｓ
ｉｎデータｅｂ（ｓｉｎ２πｆ1 ｔ）を、それぞれ基本
波周波数周期内のサンプリング回数ｎと同数の値を記憶
している。さらに、式（12）より求まる指定値ｍに基づ
き、第ｍ番目のｃｏｓデータｅａおよびｓｉｎデータｅ
ｂを、それぞれ掛算器 412， 422に出力する。ただし、
ｍｏｄ（ ）は剰余である。
【００２３】
【数６】
【００２４】ここで補償対象高調波にとって、第ｍ番目
のｃｏｓデータｅａおよびｓｉｎデータｅｂは、それぞ
れ現時点の補償対象周波数のｃｏｓ値およびｓｉｎ値を
式（13），（14）で示す如く表している。
のｃｏｓデータｅａおよびｓｉｎデータｅｂは、それぞ
れ現時点の補償対象周波数のｃｏｓ値およびｓｉｎ値を
式（13），（14）で示す如く表している。
【００２５】
【数７】
【００２６】掛算器 412は、サンプリングパルスＳ，補
償対象電流ＩL ，第ｍ番目のｃｏｓデータｅａおよびｓ
ｉｎデータｅｂを入力し、式（７），（８）の演算を行
うことにより、補償対象電流のｃｏｓ成分ｐおよびｓｉ
ｎ成分ｑを、ローパスフイルタ52に出力する。また、ロ
ーパスフイルタ52，掛算器 422および掛算器６は、図１
に示されるローパスフイルタ51，掛算器 412および加算
器６と同様に効用され、これより、補償電流指令ｉｃ＊
を信号出力し得ること明らかである。
償対象電流ＩL ，第ｍ番目のｃｏｓデータｅａおよびｓ
ｉｎデータｅｂを入力し、式（７），（８）の演算を行
うことにより、補償対象電流のｃｏｓ成分ｐおよびｓｉ
ｎ成分ｑを、ローパスフイルタ52に出力する。また、ロ
ーパスフイルタ52，掛算器 422および掛算器６は、図１
に示されるローパスフイルタ51，掛算器 412および加算
器６と同様に効用され、これより、補償電流指令ｉｃ＊
を信号出力し得ること明らかである。
【００２７】そして、図２に示すものは、高調波次数設
定器７が異なる補償対象高調波次数（ｎ′）を出力する
ことにより同様に異なる補償電流指令ｉｃ＊′を出力し
得るものであって、よって、これら補償電流指令ｉｃ
＊，ｉｃ＊′を加算させることで、二つの高調波をアク
テイブフイルタが補償することができる。
定器７が異なる補償対象高調波次数（ｎ′）を出力する
ことにより同様に異なる補償電流指令ｉｃ＊′を出力し
得るものであって、よって、これら補償電流指令ｉｃ
＊，ｉｃ＊′を加算させることで、二つの高調波をアク
テイブフイルタが補償することができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
償対象高調波周波数を有する90度位相の異なる二相正弦
波電圧指令発生手段およびローパスフイルタ等の簡便な
構成からなる装置を提供できる。また、その演算回路を
マイコン等で構成しても演算時間が短縮化されるととも
に、時定数の短かいローパスフイルタを使用可能になり
かつ過渡特性を向上できる実用的効果は、顕著である。
償対象高調波周波数を有する90度位相の異なる二相正弦
波電圧指令発生手段およびローパスフイルタ等の簡便な
構成からなる装置を提供できる。また、その演算回路を
マイコン等で構成しても演算時間が短縮化されるととも
に、時定数の短かいローパスフイルタを使用可能になり
かつ過渡特性を向上できる実用的効果は、顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例の要部構成を示すブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】図２は本発明の他の実施例の要部構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図３】図３は従来例の要部構成を示すブロック図であ
る。
る。
１ 基本波電圧発生器
２ 高速フーリエ変換器
31 補償周波電圧発生器
32 補償周波電圧発生器
411 掛算器
412 掛算器
421 掛算器
422 掛算器
51 ローパスフイルタ
52 ローパスフイルタ
６ 加算器
７ 高周波次数設定器
８ サンプリングパルス発生器
９ サンプリングパルス計数器
ＩL 補償対象電流
Ｉｃ＊ 補償電流指令
Claims (2)
- 【請求項１】 電源系統と負荷設備との間の系統ライン
に設けられたアクテイブフイルタにおいて、補償対象電
流中の補償対象とする高調波電流と同一の周波数を有し
かつ位相が90度異なる二相正弦波電圧を発生する電圧発
生手段と、該補償対象電流を入力して電圧発生手段出力
との積により補償対象電流のｃｏｓ成分およびｓｉｎ成
分を出力する手段と、該出力手段の直流分を出力する直
流出力手段と、前記直流出力手段出力と電圧発生手段出
力との積により補償ｃｏｓ成分および補償ｓｉｎ成分を
出力する手段と、該補償ｃｏｓ成分と補償ｓｉｎ成分を
加算し符号反転して補償電流指令を生成する手段とを具
備したことを特徴とするアクテイブフイルタの指令値演
算回路。 - 【請求項２】 補償高調波次数を設定する手段と、サン
プリングパルスを発生する手段と、該サンプリングパル
スを計数する手段と、該サンプリングパルス計数値と前
記補償高調波次数を得て補償対象周波数と同一の周波数
を有しかつ位相が90度異なる二相正弦波電圧を発生する
電圧発生手段と、前記二相正弦波電圧と補償対象電流と
サンプリングパルスとを入力して補償対象電流のｃｏｓ
成分およびｓｉｎ成分を出力する手段とを備えるように
した請求項１記載のアクテイブフイルタの指令値演算回
路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05323695A JP3527788B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | アクテイブフイルタの指令値演算回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05323695A JP3527788B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | アクテイブフイルタの指令値演算回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223804A JPH08223804A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3527788B2 true JP3527788B2 (ja) | 2004-05-17 |
Family
ID=12937177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05323695A Expired - Fee Related JP3527788B2 (ja) | 1995-02-17 | 1995-02-17 | アクテイブフイルタの指令値演算回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3527788B2 (ja) |
-
1995
- 1995-02-17 JP JP05323695A patent/JP3527788B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08223804A (ja) | 1996-08-30 |
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