JP3653413B2 - 高調波抑制回路 - Google Patents
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- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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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、高調波電流を効率的に抑制することが可能な高調波抑制回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、電気機器は略全ての分野で利用されているが、半導体技術を駆使した電気機器の中には動作させることにより高調波電流を多く発生させ、系統に接続された他の電気機器に対して電力用コンデンサの焼損等の悪影響を与えることがある。
【０００３】
このため多くの装置ではパッシブフィルタやアクティブフィルタを用いてかかる高調波電流を抑制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パッシブフィルタ及びアクティブフィルタを用いると、図４に示すように、これらを用いない場合に比べ電力効率（＝出力電力／入力電力）が低下する問題があり、特にパッシブフィルタでの電力効率の低下が著しい問題があった。
【０００５】
なお、図４は空気調和機に電力を供給する際にパッシブフィルタ及びアクティブフィルタをそれぞれ用いて高調波電流を抑制した場合の上記電力効率を入力電力に対して示した図である。
【０００６】
そこで、本発明は、安価なフィルタで効率的な高調波電流の抑制ができると共に電力効率の低下を抑制できる高調波抑制回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、高調波電流を抑制するアクティブフィルタと、負荷電流を検出する負荷電流検出器と、該負荷電流検出器から負荷電流が入力して、該負荷電流から３次高調波電流を抽出する３次高調波電流抽出器と、該３次高調波電流抽出器からの３次高調波電流が入力して、当該３次高調波電流が３次高調波電流の規制値に基づき予め設定された所定値を越えた場合にはフィルタ動作信号を出力してアクティブフィルタを動作させるアクティブフィルタ制御部とを有し、アクティブフィルタ制御部は、負荷電流検出器で検出した負荷電流を入力すると共に、フィルタ動作信号を出力したときの当該負荷電流値を記憶し、フィルタ動作信号が出力されている間の負荷電流が、記憶している電流値より小さくなったときにはフィルタ動作信号の出力を停止してアクティブフィルタの動作を停止させて、安価なフィルタで効率的な高調波電流の抑制ができるようにすると共に不必要な電力効率の低下を抑制するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の説明に適用される高調波抑制回路のブロック図である。
【００１０】
なお、当該回路の説明を行う前に本発明の原理を説明する。先に図４を参照して説明したように、一般的にパッシブフィルタ及びアクティブフィルタを用いることにより電力効率が低下する。
【００１１】
また、高調波電流を発生させるどのような電気機器に対しても一定の効果が得られ、半導体技術の進歩によりデバイス自体の損失も小さくなり電力効率が良いことから最近はアクティブフィルタが広く普及している。
【００１２】
そこで、本発明では、アクティブフィルタを用いて高調波電流を抑制するようにし、かつ、負荷電流が小さい間はアクティブフィルタを停止させて不必要な電力効率の低下を防止して効率的な高調波電流の抑制を行う。
【００１３】
なお、負荷電流が小さい間だけアクティブフィルタを停止させるのは、この間は高調波電流が存在しても系統側に与える影響が小さいからである。
【００１４】
図２は、アクティブフィルタ等を用いて高調波電流の抑制を行わない場合の３，５，７及び１３次高調波電流を例示した図である。なお、同図に示す線ＰはＩＥＣ規格である国際的な高調波電流の規制値を示している。
【００１５】
３次高調波電流は、入力電流の増加に従って他の高次の高調波電流よりも最初に規制値に達している。
【００１６】
アクティブフィルタは制御の仕方次第で特定の次数の高調波電流のみを低減させることが可能であるが、一般には全ての次数の高調波電流に対して低減させる制御を行うことが行われ、これにより入力電流の基本波成分を増大させるようにしている。
【００１７】
高調波電流を抑制することによりデバイスによる損失が発生するが、高い効率で電力を負荷に供給することができる。
【００１８】
これらのことを勘案して、本発明では３次高調波電流が所定値を越えたか否かを判断して、所定値を越えた場合にはアクティブフィルタを動作させると共に、そのときの電流値を記憶し、その後負荷電流が記憶した電流値より小さくなるとアクティブフィルタを停止させるようにする。
【００１９】
このような考えに基づき図１に示す回路が構成されている。同図に示す高調波抑制回路１０は、アクティブフィルタ１１、負荷に供給される電流を検出するカレントトランス等の負荷電流検出器１２、該負荷電流検出器１２からの信号に基づき３次高調波電流を抽出するバンドパスフィルタ等の３次高調波電流抽出器１３、該３次高調波電流抽出器１３から３次高調波電流が入力すると共に負荷電流検出器１２から負荷電流が入力して、これらに基づきアクティブフィルタ１１の動作を制御するアクティブフィルタ制御部１４等により構成されている。
【００２０】
そして、ラインに流れている負荷電流を負荷電流検出器１２で検出し、この検出結果が３次高調波電流抽出器１３に入力すると共にアクティブフィルタ制御部１４に入力する。
【００２１】
３次高調波電流抽出器１３では、負荷電流検出器１２で検出した負荷電流から３次高調波電流を抽出して、これをアクティブフィルタ制御部１４に出力する。
【００２２】
アクティブフィルタ制御部１４は、レベル判定器１５、ゲートブロック回路１６及びアクティブ制御信号生成器２０等により構成されている。
【００２３】
アクティブ制御信号生成器２０は、ポテンショントランス１９で検出したラインの電圧に依存したパルスのゲート信号を出力する。
【００２４】
そして、レベル判定器１５では３次高調波電流抽出器１３で抽出された３次高調波電流と予め設定された値（所定値）とが比較される。
【００２５】
この結果、３次高調波電流が所定値より大きくなった場合にはフィルタ動作信号がゲートブロック回路１６に出力されると共に、そのときの負荷電流値を当該レベル判定器１５に設けられている図示しないメモリ等に記憶される。
【００２６】
ゲートブロック回路１６は、このフィルタ動作信号を受けるとアクティブ制御信号生成器２０からのゲート信号をアクティブフィルタ１１に出力させる。
【００２７】
アクティブフィルタ１１は、ラインを短絡するように接続されたＩＧＢＴ等の高速動作が可能なトランジスタ１７により構成され、このトランジスタ１７のゲートにゲートブロック回路１６からのゲート信号が入力するようになっている。
【００２８】
従って、３次高調波電流が所定値を越えるとトランジスタ１７がスイッチングして高調波電流が抑制されるようになる。
【００２９】
図３は、上記高調波抑制回路１０により抑制された３，５，７，１３次高調波電流を示した図である。本発明では、所定値を２．３Ａとし、この電流値を３次高調波電流が越えたときにアクティブフィルタ１１が動作するように設定されている。
【００３０】
同図からわかるように、３次高調波電流が所定値を越えるまでアクティブフィルタは動作しないが、３次高調波電流が所定値を越えるとアクティブフィルタが動作して３次高調波電流等の高調波電流が抑えられている。
【００３１】
一方、フィルタ動作信号が出力されている間は、負荷電流値とレベル判定器１５に記憶されている電流値との比較が行われて、この負荷電流が記憶している電流値より小さくなるとフィルタ動作信号の出力が停止してアクティブフィルタ１１は停止する。
【００３２】
以上によりアクティブフィルタ１１は常時動作しないので、動作しない間の電力効率はアクティブフィルタ１１等により低下することがなくなり、効率的に高調波電流を抑制することが可能になると共に、不必要な電力効率の低下を防止することができるようになる。
【００３３】
なお、過電流過電圧保護回路１８は、負荷が短絡した場合等に備えてゲートブロック回路１６を保護するために設けられている。
【００３４】
また上記説明では、３次高調波電流が所定値を越えたときの負荷電流をレベル判定器１５のメモリに記憶するようにし、負荷電流がこのメモリに記憶している電流値より小さくなった場合にアクティブフィルタ１１を停止させるようにした。
【００３５】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインバータに入力する時点での出力電流を検出してメモリに記憶するようにし、これと出力電流とを比較することによりアクティブフィルタ１１を停止させるか否かを判断しても良い。
【００３６】
この場合、出力電流の検出は、負荷電流検出器１２と同物をインバータに入力するラインに設ければよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１にかかる発明によれば、高調波電流を抑制するアクティブフィルタと、負荷電流を検出する負荷電流検出器と、該負荷電流検出器から負荷電流が入力して、該負荷電流から３次高調波電流を抽出する３次高調波電流抽出器と、該３次高調波電流抽出器からの３次高調波電流が入力して、当該３次高調波電流が３次高調波電流の規制値に基づき予め設定された所定値を越えた場合にはフィルタ動作信号を出力してアクティブフィルタを動作させるアクティブフィルタ制御部とを有し、アクティブフィルタ制御部は、負荷電流検出器で検出した負荷電流を入力すると共に、フィルタ動作信号を出力したときの当該負荷電流値を記憶し、フィルタ動作信号が出力されている間の負荷電流が、記憶している電流値より小さくなったときにはフィルタ動作信号の出力を停止してアクティブフィルタの動作を停止させるようにしたので、安価なフィルタで効率的な高調波電流の抑制ができるようになると共に、不必要な電力効率の低下を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明に適用される高調波抑制回路のブロック図である。
【図２】アクティブフィルタ等を用いない時の高調波電流特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる高調波抑制回路を用いた場合の高調波電流特性を示す図である。
【図４】パッシブフィルタ及びアクティブフィルタによる電力効率の低下を示す図である。
【符号の説明】
１０ 高調波抑制回路
１１ アクティブフィルタ
１２ 負荷電流検出器
１３ ３次高調波電流抽出器
１４ アクティブフィルタ制御部
１５ レベル判定器
１６ ゲートブロック回路
１７ トランジスタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高調波電流を効率的に抑制することが可能な高調波抑制回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、電気機器は略全ての分野で利用されているが、半導体技術を駆使した電気機器の中には動作させることにより高調波電流を多く発生させ、系統に接続された他の電気機器に対して電力用コンデンサの焼損等の悪影響を与えることがある。
【０００３】
このため多くの装置ではパッシブフィルタやアクティブフィルタを用いてかかる高調波電流を抑制している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、パッシブフィルタ及びアクティブフィルタを用いると、図４に示すように、これらを用いない場合に比べ電力効率（＝出力電力／入力電力）が低下する問題があり、特にパッシブフィルタでの電力効率の低下が著しい問題があった。
【０００５】
なお、図４は空気調和機に電力を供給する際にパッシブフィルタ及びアクティブフィルタをそれぞれ用いて高調波電流を抑制した場合の上記電力効率を入力電力に対して示した図である。
【０００６】
そこで、本発明は、安価なフィルタで効率的な高調波電流の抑制ができると共に電力効率の低下を抑制できる高調波抑制回路を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、高調波電流を抑制するアクティブフィルタと、負荷電流を検出する負荷電流検出器と、該負荷電流検出器から負荷電流が入力して、該負荷電流から３次高調波電流を抽出する３次高調波電流抽出器と、該３次高調波電流抽出器からの３次高調波電流が入力して、当該３次高調波電流が３次高調波電流の規制値に基づき予め設定された所定値を越えた場合にはフィルタ動作信号を出力してアクティブフィルタを動作させるアクティブフィルタ制御部とを有し、アクティブフィルタ制御部は、負荷電流検出器で検出した負荷電流を入力すると共に、フィルタ動作信号を出力したときの当該負荷電流値を記憶し、フィルタ動作信号が出力されている間の負荷電流が、記憶している電流値より小さくなったときにはフィルタ動作信号の出力を停止してアクティブフィルタの動作を停止させて、安価なフィルタで効率的な高調波電流の抑制ができるようにすると共に不必要な電力効率の低下を抑制するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態の説明に適用される高調波抑制回路のブロック図である。
【００１０】
なお、当該回路の説明を行う前に本発明の原理を説明する。先に図４を参照して説明したように、一般的にパッシブフィルタ及びアクティブフィルタを用いることにより電力効率が低下する。
【００１１】
また、高調波電流を発生させるどのような電気機器に対しても一定の効果が得られ、半導体技術の進歩によりデバイス自体の損失も小さくなり電力効率が良いことから最近はアクティブフィルタが広く普及している。
【００１２】
そこで、本発明では、アクティブフィルタを用いて高調波電流を抑制するようにし、かつ、負荷電流が小さい間はアクティブフィルタを停止させて不必要な電力効率の低下を防止して効率的な高調波電流の抑制を行う。
【００１３】
なお、負荷電流が小さい間だけアクティブフィルタを停止させるのは、この間は高調波電流が存在しても系統側に与える影響が小さいからである。
【００１４】
図２は、アクティブフィルタ等を用いて高調波電流の抑制を行わない場合の３，５，７及び１３次高調波電流を例示した図である。なお、同図に示す線ＰはＩＥＣ規格である国際的な高調波電流の規制値を示している。
【００１５】
３次高調波電流は、入力電流の増加に従って他の高次の高調波電流よりも最初に規制値に達している。
【００１６】
アクティブフィルタは制御の仕方次第で特定の次数の高調波電流のみを低減させることが可能であるが、一般には全ての次数の高調波電流に対して低減させる制御を行うことが行われ、これにより入力電流の基本波成分を増大させるようにしている。
【００１７】
高調波電流を抑制することによりデバイスによる損失が発生するが、高い効率で電力を負荷に供給することができる。
【００１８】
これらのことを勘案して、本発明では３次高調波電流が所定値を越えたか否かを判断して、所定値を越えた場合にはアクティブフィルタを動作させると共に、そのときの電流値を記憶し、その後負荷電流が記憶した電流値より小さくなるとアクティブフィルタを停止させるようにする。
【００１９】
このような考えに基づき図１に示す回路が構成されている。同図に示す高調波抑制回路１０は、アクティブフィルタ１１、負荷に供給される電流を検出するカレントトランス等の負荷電流検出器１２、該負荷電流検出器１２からの信号に基づき３次高調波電流を抽出するバンドパスフィルタ等の３次高調波電流抽出器１３、該３次高調波電流抽出器１３から３次高調波電流が入力すると共に負荷電流検出器１２から負荷電流が入力して、これらに基づきアクティブフィルタ１１の動作を制御するアクティブフィルタ制御部１４等により構成されている。
【００２０】
そして、ラインに流れている負荷電流を負荷電流検出器１２で検出し、この検出結果が３次高調波電流抽出器１３に入力すると共にアクティブフィルタ制御部１４に入力する。
【００２１】
３次高調波電流抽出器１３では、負荷電流検出器１２で検出した負荷電流から３次高調波電流を抽出して、これをアクティブフィルタ制御部１４に出力する。
【００２２】
アクティブフィルタ制御部１４は、レベル判定器１５、ゲートブロック回路１６及びアクティブ制御信号生成器２０等により構成されている。
【００２３】
アクティブ制御信号生成器２０は、ポテンショントランス１９で検出したラインの電圧に依存したパルスのゲート信号を出力する。
【００２４】
そして、レベル判定器１５では３次高調波電流抽出器１３で抽出された３次高調波電流と予め設定された値（所定値）とが比較される。
【００２５】
この結果、３次高調波電流が所定値より大きくなった場合にはフィルタ動作信号がゲートブロック回路１６に出力されると共に、そのときの負荷電流値を当該レベル判定器１５に設けられている図示しないメモリ等に記憶される。
【００２６】
ゲートブロック回路１６は、このフィルタ動作信号を受けるとアクティブ制御信号生成器２０からのゲート信号をアクティブフィルタ１１に出力させる。
【００２７】
アクティブフィルタ１１は、ラインを短絡するように接続されたＩＧＢＴ等の高速動作が可能なトランジスタ１７により構成され、このトランジスタ１７のゲートにゲートブロック回路１６からのゲート信号が入力するようになっている。
【００２８】
従って、３次高調波電流が所定値を越えるとトランジスタ１７がスイッチングして高調波電流が抑制されるようになる。
【００２９】
図３は、上記高調波抑制回路１０により抑制された３，５，７，１３次高調波電流を示した図である。本発明では、所定値を２．３Ａとし、この電流値を３次高調波電流が越えたときにアクティブフィルタ１１が動作するように設定されている。
【００３０】
同図からわかるように、３次高調波電流が所定値を越えるまでアクティブフィルタは動作しないが、３次高調波電流が所定値を越えるとアクティブフィルタが動作して３次高調波電流等の高調波電流が抑えられている。
【００３１】
一方、フィルタ動作信号が出力されている間は、負荷電流値とレベル判定器１５に記憶されている電流値との比較が行われて、この負荷電流が記憶している電流値より小さくなるとフィルタ動作信号の出力が停止してアクティブフィルタ１１は停止する。
【００３２】
以上によりアクティブフィルタ１１は常時動作しないので、動作しない間の電力効率はアクティブフィルタ１１等により低下することがなくなり、効率的に高調波電流を抑制することが可能になると共に、不必要な電力効率の低下を防止することができるようになる。
【００３３】
なお、過電流過電圧保護回路１８は、負荷が短絡した場合等に備えてゲートブロック回路１６を保護するために設けられている。
【００３４】
また上記説明では、３次高調波電流が所定値を越えたときの負荷電流をレベル判定器１５のメモリに記憶するようにし、負荷電流がこのメモリに記憶している電流値より小さくなった場合にアクティブフィルタ１１を停止させるようにした。
【００３５】
しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインバータに入力する時点での出力電流を検出してメモリに記憶するようにし、これと出力電流とを比較することによりアクティブフィルタ１１を停止させるか否かを判断しても良い。
【００３６】
この場合、出力電流の検出は、負荷電流検出器１２と同物をインバータに入力するラインに設ければよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１にかかる発明によれば、高調波電流を抑制するアクティブフィルタと、負荷電流を検出する負荷電流検出器と、該負荷電流検出器から負荷電流が入力して、該負荷電流から３次高調波電流を抽出する３次高調波電流抽出器と、該３次高調波電流抽出器からの３次高調波電流が入力して、当該３次高調波電流が３次高調波電流の規制値に基づき予め設定された所定値を越えた場合にはフィルタ動作信号を出力してアクティブフィルタを動作させるアクティブフィルタ制御部とを有し、アクティブフィルタ制御部は、負荷電流検出器で検出した負荷電流を入力すると共に、フィルタ動作信号を出力したときの当該負荷電流値を記憶し、フィルタ動作信号が出力されている間の負荷電流が、記憶している電流値より小さくなったときにはフィルタ動作信号の出力を停止してアクティブフィルタの動作を停止させるようにしたので、安価なフィルタで効率的な高調波電流の抑制ができるようになると共に、不必要な電力効率の低下を抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の説明に適用される高調波抑制回路のブロック図である。
【図２】アクティブフィルタ等を用いない時の高調波電流特性を示す図である。
【図３】本発明にかかる高調波抑制回路を用いた場合の高調波電流特性を示す図である。
【図４】パッシブフィルタ及びアクティブフィルタによる電力効率の低下を示す図である。
【符号の説明】
１０ 高調波抑制回路
１１ アクティブフィルタ
１２ 負荷電流検出器
１３ ３次高調波電流抽出器
１４ アクティブフィルタ制御部
１５ レベル判定器
１６ ゲートブロック回路
１７ トランジスタ
Claims (1)
- 高調波電流を抑制するアクティブフィルタと、
負荷電流を検出する負荷電流検出器と、
該負荷電流検出器から負荷電流が入力して、該負荷電流から３次高調波電流を抽出する３次高調波電流抽出器と、
該３次高調波電流抽出器から３次高調波電流が入力して、当該３次高調波電流が３次高調波電流の規制値に基づき予め設定された所定値を越えた場合にはフィルタ動作信号を出力して前記アクティブフィルタを動作させるアクティブフィルタ制御部とを有し、
前記アクティブフィルタ制御部は、前記負荷電流検出器で検出した負荷電流を入力すると共に、前記フィルタ動作信号を出力したときの当該負荷電流値を記憶し、前記フィルタ動作信号が出力されている間の負荷電流が、記憶している電流値より小さくなったときには前記フィルタ動作信号の出力を停止して前記アクティブフィルタの動作を停止させることを特徴とする高調波抑制回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07900299A JP3653413B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 高調波抑制回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07900299A JP3653413B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 高調波抑制回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000278865A JP2000278865A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3653413B2 true JP3653413B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=13677757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07900299A Expired - Fee Related JP3653413B2 (ja) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | 高調波抑制回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3653413B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7014567B2 (ja) * | 2017-11-14 | 2022-02-01 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | アクティブフィルタ、制御方法及びプログラム |
-
1999
- 1999-03-24 JP JP07900299A patent/JP3653413B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000278865A (ja) | 2000-10-06 |
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