JP3653413B2 - 高調波抑制回路 - Google Patents
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Description
【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。
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