JP3661012B2 - 配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，配電系統の高調波拡大現象を抑制し，高調波を除去する配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の配電系統の高調波拡大現象を抑制し，高調波を除去する配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，特に実用化されていなっかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，特に実用化されていなっかったので，変圧器の磁気飽和等に起因する高調波発生源の多い市街地，多数の進相コンデンサが設置される工業地区，配電線路の長い山間部において，高調波が発生し，且つ配線インダクタンスと力率改善用の進相コンデンサの共振によって生じる高調波拡大現象を誘発し，従って各種の電気機器を用いる地区においては，高調波電圧変動の規制値を越え，顕著な電圧変動が発生し，テレビ，電灯等のちらつきを起こしたり，電子計算機に障害を与える等，各種の機器障害を誘起する問題点があった。
【０００４】
上記，高調波電圧変動は，三相交流配電系統において，変圧器結線の一つは必ずΔ結線となっているため，現実に問題となるのは，第５次以上の奇数次の高調波成分:vh である。
【０００５】
前記，高調波発生源からの高調波電圧変動を除去する手段として，インピーダンス・マッチングによる，高調波除去手段が考えられるが，実際に稼働している配電系統のインピーダンスを実測或いは算出することは困難であり，しかも系統切替えや，需要家の機器接続によって，該インピーダンスが時間的にも変化するため，高調波発生源の時間的変動が多く，いわゆる，インピーダンス・マッチングによる，高調波除去手段は実用化できない問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために，本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，その基本的手段の機能原理として，電圧検出方式のアクティブフィルタを配電線路の所望のノードに設置し, 設置点電圧を所定のサンプリング周期：T S 毎に検出し, 高調波電圧:vh を抽出し，その後, 該高調波電圧:vh に適応するゲイン：ＫV を自動調節して増幅することにより，式：数１で示す，補償電流指令値：ｉ* を，該サンプリング周期：T S 毎に，該ノードに与える事を特徴とする。
【０００７】
【数１】
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置は，主回路としての高調波除去手段，基本周波数:f= ω/2πを有する三相交流電圧：ｖを検出する検出手段，そしてこれらを制御する制御手段からなるアクティブフィルタであって，該検出手段は，計器用変圧器等から成り，三相交流の配電線路の所定のノードから，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号を検出し，該制御手段に入力し, 該制御手段は，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして該制御手段から高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを有する直流コンデンサとパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータを用い，該補償電流指令値： ｉ* に対応する電圧を発生し，三相リアクトル：ＬC を介して，昇圧整合トランスで昇圧し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理を，該高調波二乗和:(v h )2が，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に対応する，配電系アクティブフィルタ制御方式は，三相交流の配電線路の所定のノードから，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号を電圧検出手段を用いて検出し，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号を送り, 該高調波除去手段は, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理過程を，該高調波二乗和: (v h )2 が, 予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置において，制御手段は，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いるディジタル処理を基本とし，サンプリング機能を有する位相固定ループ（ＰＬＬ）を含む，三相交流の基本周波数:f= ω/2πを発生する基本波発生回路からトリガ制御する，座標変換回路に，アナログ・ディジタル（ＡＤ）変換した交流電圧三成分からなるディジタル検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を入力し, 回転速度＝ωt を有する回転座標上の二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を出力し，該二成分出力信号から，ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）から成る，高調波成分抽出器を用いて，その二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し，次に二乗和算出部により，二乗和(vh )2=(v d )2+(v q )2を算出し，そして二乗和比較部において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, 次にゲイン制御部において，該差異の正・負条件に従い，対応するゲイン：ＫV の増減を行い，所定の該ゲイン値を定め，ゲイン乗算部に入力し，該ゲイン乗算部において，該二成分高調波成分に対応する，補償電流指令値：ｉ* = = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, そして該基本波発生回路からトリガ制御する，座標逆変換回路に，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* を入力し，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，更にディジタル・アナログ（ＤＡ）変換した交流電流三成分からなる該補償電流指令値ｉ* に対応するアナログ制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保する事を特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置の制御手段において，位相調整部を用い，高調波除去手段の直流コンデンサの基本電圧:vdcの入力信号である, 直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値：v * dcとを比較し，これらの差異：v * dc−v dcの電位差を，予め定めた直流制御ゲイン: Ｋdcで増幅し, 供給電圧と基本波電流の位相が一致する, Δｉ* d を生成し, 補償電流指令値：ｉ* を調整し，位相調整した補償電流指令値：ｉ* C = ( ｉ* d + Δｉ* d , ｉ* q ) を確保し，そして基本波発生回路からトリガ制御する，座標逆変換回路に，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* C を入力することもでき，そしてこの様に，Δｉ* d を生成することにより，僅かな有効電力の流入放出によって，基本電圧:vdcを一定に制御する作用を確保する事も出来る。
【００１２】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置の制御手段において，座標変換回路に，交流電圧三成分からなる検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を入力し, 回転速度＝ωt を有する回転座標上の二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を出力する，変換式は，式：数２で変換するものとする。
【００１３】
【数２】
【００１４】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置の制御手段において，座標逆変換回路に，二成分から成る補償電流指令値：ｉ* = (ｉ* d , ｉ* q ) を入力し，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保する，変換式は，式：数３で変換するものとする。
【００１５】
【数３】
【００１６】
本発明の請求項２に対応する，配電系アクティブフィルタ制御方式において，一連のサンプリング処理過程は，サンプリング開始過程(S0)において，サンプリングを開始し, 次に三相電圧検出過程(S1)において，電圧検出手段を用いて, 検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を確保し, 次に座標変換過程(S2)において，式：数２により二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を確保し, 次に高調波成分抽出過程(S3)において，対応する二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し, 次に二乗和算出過程(S4)において，二乗和(vh )2=(v d )2+(v q )2を算出し，次に二乗和比較過程(S5)において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, そして該差異が正(YES) ならば，ゲイン上昇過程(S51) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ増やし, その上昇ゲイン値：ＫV + を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, 一方, 該差異が負或いは零(NO)ならば，ゲイン下降過程(S52) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ減らし, その下降ゲイン値：ＫV - を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, そして該電流算出過程(S6)において，補償電流指令値：ｉ* = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, そして座標逆変換過程(S8)において，式：数３により，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* を，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，そして電流制御信号過程(S9)において，該補償電流指令値ｉ* に対応する制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，該高調波除去手段に送り, サンプリング終了過程(S10) において，一連のサンプリング処理過程を終了する事を特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項２に対応する，配電系アクティブフィルタ制御方式の一連のサンプリング処理過程において，電流算出過程(S6)において，補償電流指令値：ｉ* = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し後に，位相調整過程(S7)を設け，高調波除去手段の基本電圧:vdcの直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値：v * dcとを比較し，供給電圧と基本波電流の位相が一致するように, 該補償電流指令値を調整し, そして座標逆変換過程(S8)に移行する事も出来る。
【００１８】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置において，高調波除去手段のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータとして，各位相電圧生成に対し，一対の絶縁ゲート・バイポーラ型トランジスタ(IGBT)を用いる事も出来る。
【００１９】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式を用いることにより，該配電系アクティブフィルタ装置を配電線路の所定の箇所に装備し，高調波拡大現象を抑制するとともに，該配電線路の全てのノードにおける，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制する作用を有する。
【００２０】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式を用いることにより，配電線路上の分布回路定数が時間的に変化しても，ゲイン：ＫV を自動調節し，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制し，動的に追従する作用を有する。
【００２１】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式を用いることにより，配電線路上の分布回路定数を実測或いは算出して，ゲイン：ＫV を決定する必要がない作用を有する。
【００２２】
【実施例】
この発明の実施例の図面において，図１は，本発明の実施例１を示す，配電系アクティブフィルタ装置の一部欠載概略ブロック構成図，そして図２は，その制御手段の一部欠載詳細ブロック構成図である。図３は，本発明の実施例２を示す，配電系アクティブフィルタ制御方式の一部欠載概略処理過程フロ─チャートである。図４は，本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験用の一部欠載概略模擬配電系統システム，そして図５は，その評価試験結果である。
【００２３】
この発明の実施例１を以下説明すると，配電系アクティブフィルタ装置は，図１に示すように，主回路としての高調波除去手段（１），基本周波数:f= ω/2πを有する三相交流電圧：ｖを検出する検出手段（２），そしてこれらを制御する制御手段（３）からなるアクティブフィルタ（ＡＦ）であって，該検出手段は，計器用変圧器（ＰＴ）等から成り，三相交流の配電線路（４）の所定のノード（４ａ）から，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号(DS)を検出し，該制御手段に入力し, 該制御手段は，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* を指定し，式：数１の適応するゲイン：ＫV を定め, そして該制御手段から高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号(CS)を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを有する直流コンデンサ（１ｄ）とパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータ（１ｃ）を用い，該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，三相リアクトル（１ｂ）：ＬC を介して，昇圧整合トランス（１ａ）で昇圧し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理を，該高調波二乗和:(v h )2が，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【００２４】
本発明の実施例１の配電系アクティブフィルタ装置において，制御手段（３）は，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いるディジタル処理を基本とし，図２に示すように，サンプリング機能を有する位相固定ループ（ＰＬＬ）を含む，三相交流の基本波:f= ω/2πを発生する基本波発生回路（３ｉ）からトリガ制御する，座標変換回路（３ａ）に，アナログ・ディジタル（ＡＤ）変換した交流電圧三成分からなるディジタル検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を入力し, 式：数２により二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を出力し，該二成分出力信号から，ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）から成る，高調波成分抽出器（３ｂ）を用いて，その二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し，次に二乗和算出部（３ｃ）により，二乗和(vh )2=(v d )2+ (v q )2 を算出し，そして二乗和比較部（３ｄ）において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, 次にゲイン制御部（３ｅ）において，該差異の正・負条件に従い，対応するゲイン：ＫV の増減を行い，所定の該ゲイン値を定め，ゲイン乗算部（３ｆ）に入力し，該ゲイン乗算部において，該二成分高調波成分に対応する，補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・(vh ) = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, 一方, 位相調整部（３ｇ）において，高調波除去手段（１）の直流コンデンサ（１ｄ）の基本電圧:vdcの入力信号である, 直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値（AF-2) ：v * dcとを比較し，これらの差異：v * dc−v dcの電位差を，予め定めた直流制御ゲイン: Ｋdcで増幅し, 供給電圧と基本波電流の位相が一致する, Δｉ* d を生成し, 該補償電流指令値：ｉ* を調整し，位相調整した補償電流指令値：ｉ* C = ( ｉ* d + Δｉ* d , ｉ* q ) を確保し，そして該基本波発生回路からトリガ制御する，座標逆変換回路（３ｈ）に，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* C を入力し，式：数３により，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* C =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，更にディジタル・アナログ（ＤＡ）変換した交流電流三成分からなる該補償電流指令値ｉ* に対応するアナログ制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保する事を特徴とする。
【００２５】
本発明の実施例１の配電系アクティブフィルタ装置において，高調波除去手段（１）のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータ（１ｃ）は，各位相電圧生成に対し，一対の絶縁ゲート・バイポーラ型トランジスタ(IGBT)を用い，昇圧整合トランス（１ａ）の昇圧比を２：１とし，そして三相リアクトル（１ｂ）：ＬC ＝１ mH を採用した。
【００２６】
本発明の実施例１の配電系アクティブフィルタ装置において，制御手段（３）のサンプリング周期は，T S =50 μs を採用し，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は，１６ビット不動小数点のアナログ素子(ADSP 2101) を用いた。
【００２７】
本発明の実施例２の配電系アクティブフィルタ制御方式は，図３に示すように，三相交流の配電線路（４）の所定のノード（４ａ）から，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号(DS)を電圧検出手段（２）を用いて検出し，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・v h を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして高調波除去手段（１）に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号(CS)を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを用い，該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理過程を，該高調波二乗和: (v h )2 が, 予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【００２８】
本発明の実施例２の配電系アクティブフィルタ制御方式において，一連のサンプリング処理過程は，図３に示すように，サンプリング開始過程(S0)において，サンプリングを開始し, 次に三相電圧検出過程(S1)において，電圧検出手段（２）を用いて, 検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を確保し, 次に座標変換過程(S2)において，式：数２により二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を確保し, 次に高調波成分抽出過程(S3)において，対応する二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し, 次に二乗和算出過程(S4)において，二乗和(vh )2=(v d )2+(v q )2を算出し，次に二乗和比較過程(S5)において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, そして該差異が正(YES) ならば，ゲイン上昇過程(S51) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ増やし, その上昇ゲイン値：ＫV + を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, 一方, 該差異が負或いは零(NO)ならば，ゲイン下降過程(S52) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ減らし, その下降ゲイン値：ＫV - を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, そして該電流算出過程(S6)において，補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・(vh ) = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, 次に位相調整過程(S7)において，該高調波除去手段（１）の基本電圧:vdcの直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値（AF-2) ：v * dcとを比較し，供給電圧と基本波電流の位相が一致するように, 該補償電流指令値を調整し, そして座標逆変換過程(S8)において，式：数３により二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* を，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，そして電流制御信号過程(S9)において，該補償電流指令値ｉ* に対応する制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，該高調波除去手段に送り, サンプリング終了過程(S10) において，一連のサンプリング処理過程を終了する事を特徴とする。
【００２９】
本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験用の一部欠載概略模擬配電系統システムは，図４に示すように，三相交流電圧源(VAS) として, 三相100 V, f=60 Hz, 5 ｋｗを用い, 配線線路（４）のノード（４ａ）の総数：ｎ＝９を使用し，配電系アクティブフィルタ装置（ＡＦ）は末端ノード：９に設置し，L1は，ノード：１の配電変圧器の漏れインダクタンス，L n は，ノード：ｎの該配線線路のインダクタンス，Ｃは，自家需要家が設置する力率改善用進相コンデンサに相当する。高周波発生装置（VSH ）は, 第５次及び第７次の高調波成分を発生する。評価試験条件として，該模擬配電系統システムにおいては，L1からL6=0.22 mH, L7=L8=0.44 mH, C=150μF を採用し, そしてノード：1 における, 該高周波発生装置（VSH ）による, 第５次及び第７次の高調波電圧成分:V1 の含有率を, それぞれ2%に保持した。また，評価試験においては，末端ノード：９に, 負荷抵抗: R L =2Ω, 5 ｋW を接続した場合と, 無負荷の場合とに対し, 高調波電圧成分の含有率を評価した。
【００３０】
本発明の実施例３を示す，上記模擬配電系統システムを用いて，実施例１の配電系アクティブフィルタ装置を評価した，評価試験結果を，図５に示す。該配電系アクティブフィルタ装置において，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2に相当する, 総合ひずみ率(THD) を3%に設定した。アクティブフィルタ(AF)不使用及び無負荷の場合は, ノード：９に存在する第５次及び第７次の高調波電圧は，ノード：１に対し，それぞれ0.95倍(1.9%), 3.3 倍(6.5%)である。このとき，第５次高調波よりも第７次高調波が大きく拡大している。一方, アクティブフィルタ(AF)使用及び無負荷の場合は, ノード：９の第７次高調波電圧と, その総合ひずみ率(THD) が，それぞれ2.1%, 2.9%とになり，従って, 無負荷状態においては，アクティブフィルタ(AF)が作用し, 良好に高調波拡大現象を抑制できていることがわかる。負荷抵抗: R L =2Ω, 5 ｋW を接続した場合は，アクティブフィルタ(AF)の不使用及び使用にかかわらず，第５次及び第７次の高調波ともに, 大きな拡大は生じていない, これは負荷抵抗が，高調波拡大をダンピングしたためであり，アクティブフィルタ(AF)使用の場合, ノード：９の総合ひずみ率(THD) が，該設定総合ひずみ率(THD) : 3%以下であるので，該アクティブフィルタが待機状態となり，補償電流:IC が０となり，該アクティブフィルタの損失を低減できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は，以上説明した様な形態で実施され，以下に記載される様な効果を有する。
【００３２】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，配電線路上の分布回路定数が時間的に変化しても，ゲイン：ＫV を自動調節し，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制し，動的に追従する効果を有する。
【００３３】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，該配電系アクティブフィルタ装置を配電線路の所定の箇所に装備し，高調波拡大現象を抑制するとともに，該配電線路の全てのノードにおける，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制する効果を有する。
【００３４】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，配電線路上の分布回路定数を実測或いは算出して，制御ゲイン：ＫV を決定する必要がない効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す，配電系アクティブフィルタ装置の一部欠載概略ブロック構成図。
【図２】本発明の実施例１を示す，配電系アクティブフィルタ装置における，制御手段の一部欠載詳細ブロック構成図。
【図３】本発明の実施例２を示す，配電系アクティブフィルタ制御方式の一部欠載概略処理過程フロ─チャート。
【図４】本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験用の一部欠載概略模擬配電系統システム。
【図５】本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験結果。
【符号の説明】
１ 高調波電流除去手段
１ａ 整合トランス
１ｂ リアクトル
１ｃ インバータ
１ｄ 直流コンデンサ
２ 検出手段
３ 制御手段
３ａ 座標変換回路
３ｂ 高周波成分抽出器
３ｃ 二乗和算出部
３ｄ 二乗和比較部
３ｅ ゲイン制御部
３ｆ ゲイン乗算部
３ｇ 位相調整部
３ｈ 座標逆変換回路
３ｉ 基本波発生回路
４ 配電線路
４ａ ノード
ＡＦ アクティブフィルタ
ＡＦ─１ 高周波上限二乗和設定値
ＡＦ─２ 直流電圧設定値
Ｃ コンデンサ
ＣＳ 制御信号
ＤＳ 検出信号
I C AFによる高周波吸収電流
L n n 番目のノードのインダクタンス
ＫV ゲイン
R L 負荷抵抗
THD 総合ひずみ率
T S サンプリング周期
ＶＳ 直流電圧信号
VAS 三相交流電圧源
VSH 高周波発生装置
V n n 番目のノード電圧の高周波成分
【発明の属する技術分野】
本発明は，配電系統の高調波拡大現象を抑制し，高調波を除去する配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術の配電系統の高調波拡大現象を抑制し，高調波を除去する配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，特に実用化されていなっかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，特に実用化されていなっかったので，変圧器の磁気飽和等に起因する高調波発生源の多い市街地，多数の進相コンデンサが設置される工業地区，配電線路の長い山間部において，高調波が発生し，且つ配線インダクタンスと力率改善用の進相コンデンサの共振によって生じる高調波拡大現象を誘発し，従って各種の電気機器を用いる地区においては，高調波電圧変動の規制値を越え，顕著な電圧変動が発生し，テレビ，電灯等のちらつきを起こしたり，電子計算機に障害を与える等，各種の機器障害を誘起する問題点があった。
【０００４】
上記，高調波電圧変動は，三相交流配電系統において，変圧器結線の一つは必ずΔ結線となっているため，現実に問題となるのは，第５次以上の奇数次の高調波成分:vh である。
【０００５】
前記，高調波発生源からの高調波電圧変動を除去する手段として，インピーダンス・マッチングによる，高調波除去手段が考えられるが，実際に稼働している配電系統のインピーダンスを実測或いは算出することは困難であり，しかも系統切替えや，需要家の機器接続によって，該インピーダンスが時間的にも変化するため，高調波発生源の時間的変動が多く，いわゆる，インピーダンス・マッチングによる，高調波除去手段は実用化できない問題点があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点を解決するために，本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，その基本的手段の機能原理として，電圧検出方式のアクティブフィルタを配電線路の所望のノードに設置し, 設置点電圧を所定のサンプリング周期：T S 毎に検出し, 高調波電圧:vh を抽出し，その後, 該高調波電圧:vh に適応するゲイン：ＫV を自動調節して増幅することにより，式：数１で示す，補償電流指令値：ｉ* を，該サンプリング周期：T S 毎に，該ノードに与える事を特徴とする。
【０００７】
【数１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置は，主回路としての高調波除去手段，基本周波数:f= ω/2πを有する三相交流電圧：ｖを検出する検出手段，そしてこれらを制御する制御手段からなるアクティブフィルタであって，該検出手段は，計器用変圧器等から成り，三相交流の配電線路の所定のノードから，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号を検出し，該制御手段に入力し, 該制御手段は，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして該制御手段から高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを有する直流コンデンサとパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータを用い，該補償電流指令値： ｉ* に対応する電圧を発生し，三相リアクトル：ＬC を介して，昇圧整合トランスで昇圧し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理を，該高調波二乗和:(v h )2が，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に対応する，配電系アクティブフィルタ制御方式は，三相交流の配電線路の所定のノードから，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号を電圧検出手段を用いて検出し，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号を送り, 該高調波除去手段は, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理過程を，該高調波二乗和: (v h )2 が, 予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置において，制御手段は，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いるディジタル処理を基本とし，サンプリング機能を有する位相固定ループ（ＰＬＬ）を含む，三相交流の基本周波数:f= ω/2πを発生する基本波発生回路からトリガ制御する，座標変換回路に，アナログ・ディジタル（ＡＤ）変換した交流電圧三成分からなるディジタル検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を入力し, 回転速度＝ωt を有する回転座標上の二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を出力し，該二成分出力信号から，ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）から成る，高調波成分抽出器を用いて，その二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し，次に二乗和算出部により，二乗和(vh )2=(v d )2+(v q )2を算出し，そして二乗和比較部において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, 次にゲイン制御部において，該差異の正・負条件に従い，対応するゲイン：ＫV の増減を行い，所定の該ゲイン値を定め，ゲイン乗算部に入力し，該ゲイン乗算部において，該二成分高調波成分に対応する，補償電流指令値：ｉ* = = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, そして該基本波発生回路からトリガ制御する，座標逆変換回路に，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* を入力し，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，更にディジタル・アナログ（ＤＡ）変換した交流電流三成分からなる該補償電流指令値ｉ* に対応するアナログ制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保する事を特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置の制御手段において，位相調整部を用い，高調波除去手段の直流コンデンサの基本電圧:vdcの入力信号である, 直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値：v * dcとを比較し，これらの差異：v * dc−v dcの電位差を，予め定めた直流制御ゲイン: Ｋdcで増幅し, 供給電圧と基本波電流の位相が一致する, Δｉ* d を生成し, 補償電流指令値：ｉ* を調整し，位相調整した補償電流指令値：ｉ* C = ( ｉ* d + Δｉ* d , ｉ* q ) を確保し，そして基本波発生回路からトリガ制御する，座標逆変換回路に，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* C を入力することもでき，そしてこの様に，Δｉ* d を生成することにより，僅かな有効電力の流入放出によって，基本電圧:vdcを一定に制御する作用を確保する事も出来る。
【００１２】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置の制御手段において，座標変換回路に，交流電圧三成分からなる検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を入力し, 回転速度＝ωt を有する回転座標上の二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を出力する，変換式は，式：数２で変換するものとする。
【００１３】
【数２】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置の制御手段において，座標逆変換回路に，二成分から成る補償電流指令値：ｉ* = (ｉ* d , ｉ* q ) を入力し，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保する，変換式は，式：数３で変換するものとする。
【００１５】
【数３】
本発明の請求項２に対応する，配電系アクティブフィルタ制御方式において，一連のサンプリング処理過程は，サンプリング開始過程(S0)において，サンプリングを開始し, 次に三相電圧検出過程(S1)において，電圧検出手段を用いて, 検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を確保し, 次に座標変換過程(S2)において，式：数２により二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を確保し, 次に高調波成分抽出過程(S3)において，対応する二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し, 次に二乗和算出過程(S4)において，二乗和(vh )2=(v d )2+(v q )2を算出し，次に二乗和比較過程(S5)において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, そして該差異が正(YES) ならば，ゲイン上昇過程(S51) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ増やし, その上昇ゲイン値：ＫV + を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, 一方, 該差異が負或いは零(NO)ならば，ゲイン下降過程(S52) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ減らし, その下降ゲイン値：ＫV - を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, そして該電流算出過程(S6)において，補償電流指令値：ｉ* = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, そして座標逆変換過程(S8)において，式：数３により，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* を，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，そして電流制御信号過程(S9)において，該補償電流指令値ｉ* に対応する制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，該高調波除去手段に送り, サンプリング終了過程(S10) において，一連のサンプリング処理過程を終了する事を特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項２に対応する，配電系アクティブフィルタ制御方式の一連のサンプリング処理過程において，電流算出過程(S6)において，補償電流指令値：ｉ* = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し後に，位相調整過程(S7)を設け，高調波除去手段の基本電圧:vdcの直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値：v * dcとを比較し，供給電圧と基本波電流の位相が一致するように, 該補償電流指令値を調整し, そして座標逆変換過程(S8)に移行する事も出来る。
【００１８】
本発明の請求項１に対応する，配電系アクティブフィルタ装置において，高調波除去手段のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータとして，各位相電圧生成に対し，一対の絶縁ゲート・バイポーラ型トランジスタ(IGBT)を用いる事も出来る。
【００１９】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式を用いることにより，該配電系アクティブフィルタ装置を配電線路の所定の箇所に装備し，高調波拡大現象を抑制するとともに，該配電線路の全てのノードにおける，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制する作用を有する。
【００２０】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式を用いることにより，配電線路上の分布回路定数が時間的に変化しても，ゲイン：ＫV を自動調節し，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制し，動的に追従する作用を有する。
【００２１】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式を用いることにより，配電線路上の分布回路定数を実測或いは算出して，ゲイン：ＫV を決定する必要がない作用を有する。
【００２２】
【実施例】
この発明の実施例の図面において，図１は，本発明の実施例１を示す，配電系アクティブフィルタ装置の一部欠載概略ブロック構成図，そして図２は，その制御手段の一部欠載詳細ブロック構成図である。図３は，本発明の実施例２を示す，配電系アクティブフィルタ制御方式の一部欠載概略処理過程フロ─チャートである。図４は，本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験用の一部欠載概略模擬配電系統システム，そして図５は，その評価試験結果である。
【００２３】
この発明の実施例１を以下説明すると，配電系アクティブフィルタ装置は，図１に示すように，主回路としての高調波除去手段（１），基本周波数:f= ω/2πを有する三相交流電圧：ｖを検出する検出手段（２），そしてこれらを制御する制御手段（３）からなるアクティブフィルタ（ＡＦ）であって，該検出手段は，計器用変圧器（ＰＴ）等から成り，三相交流の配電線路（４）の所定のノード（４ａ）から，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号(DS)を検出し，該制御手段に入力し, 該制御手段は，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* を指定し，式：数１の適応するゲイン：ＫV を定め, そして該制御手段から高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号(CS)を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを有する直流コンデンサ（１ｄ）とパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータ（１ｃ）を用い，該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，三相リアクトル（１ｂ）：ＬC を介して，昇圧整合トランス（１ａ）で昇圧し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理を，該高調波二乗和:(v h )2が，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【００２４】
本発明の実施例１の配電系アクティブフィルタ装置において，制御手段（３）は，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を用いるディジタル処理を基本とし，図２に示すように，サンプリング機能を有する位相固定ループ（ＰＬＬ）を含む，三相交流の基本波:f= ω/2πを発生する基本波発生回路（３ｉ）からトリガ制御する，座標変換回路（３ａ）に，アナログ・ディジタル（ＡＤ）変換した交流電圧三成分からなるディジタル検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を入力し, 式：数２により二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を出力し，該二成分出力信号から，ハイパス・フィルタ（ＨＰＦ）から成る，高調波成分抽出器（３ｂ）を用いて，その二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し，次に二乗和算出部（３ｃ）により，二乗和(vh )2=(v d )2+ (v q )2 を算出し，そして二乗和比較部（３ｄ）において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, 次にゲイン制御部（３ｅ）において，該差異の正・負条件に従い，対応するゲイン：ＫV の増減を行い，所定の該ゲイン値を定め，ゲイン乗算部（３ｆ）に入力し，該ゲイン乗算部において，該二成分高調波成分に対応する，補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・(vh ) = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, 一方, 位相調整部（３ｇ）において，高調波除去手段（１）の直流コンデンサ（１ｄ）の基本電圧:vdcの入力信号である, 直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値（AF-2) ：v * dcとを比較し，これらの差異：v * dc−v dcの電位差を，予め定めた直流制御ゲイン: Ｋdcで増幅し, 供給電圧と基本波電流の位相が一致する, Δｉ* d を生成し, 該補償電流指令値：ｉ* を調整し，位相調整した補償電流指令値：ｉ* C = ( ｉ* d + Δｉ* d , ｉ* q ) を確保し，そして該基本波発生回路からトリガ制御する，座標逆変換回路（３ｈ）に，二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* C を入力し，式：数３により，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* C =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，更にディジタル・アナログ（ＤＡ）変換した交流電流三成分からなる該補償電流指令値ｉ* に対応するアナログ制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保する事を特徴とする。
【００２５】
本発明の実施例１の配電系アクティブフィルタ装置において，高調波除去手段（１）のパルス幅変調（ＰＷＭ）方式インバータ（１ｃ）は，各位相電圧生成に対し，一対の絶縁ゲート・バイポーラ型トランジスタ(IGBT)を用い，昇圧整合トランス（１ａ）の昇圧比を２：１とし，そして三相リアクトル（１ｂ）：ＬC ＝１ mH を採用した。
【００２６】
本発明の実施例１の配電系アクティブフィルタ装置において，制御手段（３）のサンプリング周期は，T S =50 μs を採用し，ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は，１６ビット不動小数点のアナログ素子(ADSP 2101) を用いた。
【００２７】
本発明の実施例２の配電系アクティブフィルタ制御方式は，図３に示すように，三相交流の配電線路（４）の所定のノード（４ａ）から，交流電圧三成分：ｖ（v a,v b,v c ) から成る検出信号(DS)を電圧検出手段（２）を用いて検出し，所定のサンプリング周期：T S 毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる第５次以上の奇数次の高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・v h を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして高調波除去手段（１）に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号(CS)を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを用い，該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理過程を，該高調波二乗和: (v h )2 が, 予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2以下になるように, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする。
【００２８】
本発明の実施例２の配電系アクティブフィルタ制御方式において，一連のサンプリング処理過程は，図３に示すように，サンプリング開始過程(S0)において，サンプリングを開始し, 次に三相電圧検出過程(S1)において，電圧検出手段（２）を用いて, 検出信号:DS=ｖ（v a,v b,v c ) を確保し, 次に座標変換過程(S2)において，式：数２により二成分（ｄ，ｑ）座標に変換し，対応する二成分出力信号：（v d,v q ) を確保し, 次に高調波成分抽出過程(S3)において，対応する二成分高調波成分:(v h ) =(v d ,v q) を抽出し, 次に二乗和算出過程(S4)において，二乗和(vh )2=(v d )2+(v q )2を算出し，次に二乗和比較過程(S5)において，該二乗和(vh )2を，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2と比較し，これらの差異：(vh )2-(v ) *2を確保し, そして該差異が正(YES) ならば，ゲイン上昇過程(S51) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ増やし, その上昇ゲイン値：ＫV + を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, 一方, 該差異が負或いは零(NO)ならば，ゲイン下降過程(S52) において，ゲイン：ＫV を所定の値だけ減らし, その下降ゲイン値：ＫV - を, 次過程である電流算出過程(S6)に入力し, そして該電流算出過程(S6)において，補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・(vh ) = (ｉ* d , ｉ* q ) を指定し, 次に位相調整過程(S7)において，該高調波除去手段（１）の基本電圧:vdcの直流電圧信号:VS(v dc) と, 予め定めた所定の直流電圧設定値（AF-2) ：v * dcとを比較し，供給電圧と基本波電流の位相が一致するように, 該補償電流指令値を調整し, そして座標逆変換過程(S8)において，式：数３により二成分から成る該補償電流指令値：ｉ* を，元の座標上の三成分（a,b,c ）座標に逆変換し，三成分から成る補償電流指令値ｉ* =(ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，そして電流制御信号過程(S9)において，該補償電流指令値ｉ* に対応する制御信号:CS=( ｉ* a,ｉ* b,ｉ* c ) を確保し，該高調波除去手段に送り, サンプリング終了過程(S10) において，一連のサンプリング処理過程を終了する事を特徴とする。
【００２９】
本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験用の一部欠載概略模擬配電系統システムは，図４に示すように，三相交流電圧源(VAS) として, 三相100 V, f=60 Hz, 5 ｋｗを用い, 配線線路（４）のノード（４ａ）の総数：ｎ＝９を使用し，配電系アクティブフィルタ装置（ＡＦ）は末端ノード：９に設置し，L1は，ノード：１の配電変圧器の漏れインダクタンス，L n は，ノード：ｎの該配線線路のインダクタンス，Ｃは，自家需要家が設置する力率改善用進相コンデンサに相当する。高周波発生装置（VSH ）は, 第５次及び第７次の高調波成分を発生する。評価試験条件として，該模擬配電系統システムにおいては，L1からL6=0.22 mH, L7=L8=0.44 mH, C=150μF を採用し, そしてノード：1 における, 該高周波発生装置（VSH ）による, 第５次及び第７次の高調波電圧成分:V1 の含有率を, それぞれ2%に保持した。また，評価試験においては，末端ノード：９に, 負荷抵抗: R L =2Ω, 5 ｋW を接続した場合と, 無負荷の場合とに対し, 高調波電圧成分の含有率を評価した。
【００３０】
本発明の実施例３を示す，上記模擬配電系統システムを用いて，実施例１の配電系アクティブフィルタ装置を評価した，評価試験結果を，図５に示す。該配電系アクティブフィルタ装置において，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2に相当する, 総合ひずみ率(THD) を3%に設定した。アクティブフィルタ(AF)不使用及び無負荷の場合は, ノード：９に存在する第５次及び第７次の高調波電圧は，ノード：１に対し，それぞれ0.95倍(1.9%), 3.3 倍(6.5%)である。このとき，第５次高調波よりも第７次高調波が大きく拡大している。一方, アクティブフィルタ(AF)使用及び無負荷の場合は, ノード：９の第７次高調波電圧と, その総合ひずみ率(THD) が，それぞれ2.1%, 2.9%とになり，従って, 無負荷状態においては，アクティブフィルタ(AF)が作用し, 良好に高調波拡大現象を抑制できていることがわかる。負荷抵抗: R L =2Ω, 5 ｋW を接続した場合は，アクティブフィルタ(AF)の不使用及び使用にかかわらず，第５次及び第７次の高調波ともに, 大きな拡大は生じていない, これは負荷抵抗が，高調波拡大をダンピングしたためであり，アクティブフィルタ(AF)使用の場合, ノード：９の総合ひずみ率(THD) が，該設定総合ひずみ率(THD) : 3%以下であるので，該アクティブフィルタが待機状態となり，補償電流:IC が０となり，該アクティブフィルタの損失を低減できる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は，以上説明した様な形態で実施され，以下に記載される様な効果を有する。
【００３２】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，配電線路上の分布回路定数が時間的に変化しても，ゲイン：ＫV を自動調節し，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制し，動的に追従する効果を有する。
【００３３】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，該配電系アクティブフィルタ装置を配電線路の所定の箇所に装備し，高調波拡大現象を抑制するとともに，該配電線路の全てのノードにおける，高調波電圧を，所定の設定値以下に抑制する効果を有する。
【００３４】
本発明の配電系アクティブフィルタ装置及び制御方式は，配電線路上の分布回路定数を実測或いは算出して，制御ゲイン：ＫV を決定する必要がない効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す，配電系アクティブフィルタ装置の一部欠載概略ブロック構成図。
【図２】本発明の実施例１を示す，配電系アクティブフィルタ装置における，制御手段の一部欠載詳細ブロック構成図。
【図３】本発明の実施例２を示す，配電系アクティブフィルタ制御方式の一部欠載概略処理過程フロ─チャート。
【図４】本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験用の一部欠載概略模擬配電系統システム。
【図５】本発明の実施例３を示す，配電系アクティブフィルタ装置に対する，評価試験結果。
【符号の説明】
１ 高調波電流除去手段
１ａ 整合トランス
１ｂ リアクトル
１ｃ インバータ
１ｄ 直流コンデンサ
２ 検出手段
３ 制御手段
３ａ 座標変換回路
３ｂ 高周波成分抽出器
３ｃ 二乗和算出部
３ｄ 二乗和比較部
３ｅ ゲイン制御部
３ｆ ゲイン乗算部
３ｇ 位相調整部
３ｈ 座標逆変換回路
３ｉ 基本波発生回路
４ 配電線路
４ａ ノード
ＡＦ アクティブフィルタ
ＡＦ─１ 高周波上限二乗和設定値
ＡＦ─２ 直流電圧設定値
Ｃ コンデンサ
ＣＳ 制御信号
ＤＳ 検出信号
I C AFによる高周波吸収電流
L n n 番目のノードのインダクタンス
ＫV ゲイン
R L 負荷抵抗
THD 総合ひずみ率
T S サンプリング周期
ＶＳ 直流電圧信号
VAS 三相交流電圧源
VSH 高周波発生装置
V n n 番目のノード電圧の高周波成分
Claims (2)
- 高調波除去手段（１），三相交流電圧：ｖを検出する検出手段（２），そしてこれらを制御する制御手段（３）からなるアクティブフィルタ（ＡＦ）であって，該検出手段は，三相交流の配電線路（４）の所定のノード （４ａ）から，交流電圧三成分：ｖから成る検出信号(DS)を検出し，該制御手段に入力し, 該制御手段は，所定のサンプリング周期毎に, 該交流電圧成分：ｖに含まれる高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分:vh に比例する補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・v h を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして該制御手段から高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号(CS)を送り, 該高調波除去手段は, 基本電圧:vdcを有する直流コンデンサ（１ｄ）とインバータ（１ｃ）を用い，該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，リアクトル（１ｂ）：ＬC を介して，整合トランス（１ａ）で昇圧し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理を，該高調波二乗和:(v h )2が，予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2以下とする, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする配電系アクティブフィルタ装置。
- 三相交流の配電線路の所定のノードから，交流電圧三成分：ｖから成る検出信号(DS)を電圧検出手段を用いて検出し，所定のサンプリング周期毎に, 該交流電成分：ｖに含まれる高調波成分:vh を抽出し，該高調波成分: v h に比例する補償電流指令値：ｉ* = ＫV ・v h を指定し，適応するゲイン：ＫV を定め, そして高調波除去手段に, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する制御信号(CS)を送り, 該高調波除去手段は, 該補償電流指令値：ｉ* に対応する電圧を発生し，該ノードに接続し，該補償電流指令値：ｉ* に対応する除去電流：ｉを除去し，そしてこれらの一連のサンプリング処理過程を，該高調波二乗和: (v h )2 が, 予め定めた所定の高調波上限二乗和設定値（AF-1) ：(v )*2以下とする, 該ゲイン：ＫV を自動的に調整し連続制御する事を特徴とする配電系アクティブフィルタ制御方式。
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