JP3722944B2 - 高調波電流補償装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電源系統の高調波電流を抑制するための高調波電流補償装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高調波電流補償装置は、非線形負荷機器が発生する高調波電流を検出し、それと同じ大きさで逆位相の電流を出力することによって、電源側へ高調波電流を流さないという機能を有している。図３にその原理図を示す。図３において１は交流系統電源、２は電源インピーダンス、３は高調波発生機器、４はアクティブフイルタ装置である。
高調波発生機器３は、高調波電流ＩＬｈを発生する電流源、アクティブフイルタ装置４は、補償電流Ｉｃを注入する電流源として表わされる。
高調波電流の検出方式には、電源インピーダンス２を流れる高調波電流Ｉｓｈを検出し、増幅して補償電流Ｉｃを与える電源電流検出方式と、高調波電流ＩＬｈを検出し、補償電流Ｉｃを与える負荷電流検出方式がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来の高調波電流検出方式を備えた高調波電流補償装置は、電源系統が１つで、その系統に接続されている高調波発生機器による高調波電流を補償する場合には、理論通り有効である。
しかしながら、例えば、電源が２系統あって交互に切換えて使用するとか、或は、ループ配電系とかの途中に前記高調波電流検出方式を備えたアクティブフイルタ装置が設置され、しかも、電力の供給の方向が逆転した場合、高調波電流補償装置の補償制御特性、即ち検出された高調波電流と逆位相の補償電流を注入するため、潮流が逆転すると、高調波電流を補償するどころか逆に拡大させたり、検出方式によっては正帰還となって、高調波電流補償装置を停止せざるを得なくなるという問題があった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、２系統配電あるいは、ループ配電系のように電力の供給方向が一方向でないような所でも使用できる高調波電流補償装置を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題が解決するための手段】
かかる目的を実現するため、電源系統に負荷と並列にアクティブフイルタ装置を接続し、系統に流れる高調波電流を電流検出器で検出し、その検出信号をアクティブフイルタ装置に入力して高調波電流を補償する高調波電流補償装置において、電流検出器を、アクティブフイルタ装置が接続される電源系統上の接続点より上位側と下位側の２カ所に相反する極性で接続し、上位側及び下位側の電流検出器の出力と、アクティブフイルタ装置の接続点の系統電圧より基本波有効電力を演算する演算回路と、基本波有効電力演算回路の出力符号を判別する符号判別回路と、符号判別回路の出力によって、前記上位側及び下位側の電流検出器の出力によるアクティブフイルタ装置の補償電流指令値を選択する手段を備えて構成する。
【０００５】
【作用】
即ち、高調波電流補償装置の制御装置内にある基本波有効電力演算回路の出力は、電力の流れの一方向、例えば”力行”側を正とすると、その逆転方向、”回生”側は負となる。この出力特性を利用すれば、電源電流検出器又は、負荷電流検出器を備えた高調波電流補償装置を２系統配電系或はループ配電系の途中に設置して、電力の流れの方向が一方向のみならず逆転したとしても、電力の流れの方向に即して、適正な補償電流指令値を選択できるため、高調波の拡大、又は正帰還による高調波電流補償装置の停止という問題は解決できる。
【０００６】
【実施例】
図１は本発明による高調波電流補償装置の一実施例の主回路単線図、図２はその制御装置の一実施例を示すブロック図である。
図１及び図２において、同一部分は同一符号を付した。図中１１，２１は交流系統電源であり、２系統の電源が開閉器１３及び２３を介して共通母線に接続される。
共通母線には、不特定多数の高調波発生機器１４，２４が接続され、高調波電流が系統に流出している。
高調波電流を補償すべくアクティブフイルタ装置３０は、２つの系統電流の途中に接続し、アクティブフイルタ装置３０の接続点より上位側（交流電源系統１１側を上位とした場合）と下位側に電流検出器１５及び２５を設け、電流検出器１５と２５は相反する極性となるように接続している。
【０００７】
電流検出器１５及び２５の出力は三相・二相変換回路１５１及び２５１にて二相信号に変換し、同様に母線電圧も三相・二相変換回路３０５で二相信号に変換し、Ｐ，Ｑ変換回路１５２及び２５２で有効電力と無効電力に分離する。分離された有効電力は、ハイパスフィルタ回路１５３，１５４，２５３，２５４を通すことにより、補償すべき高調波有効電力を取り出す。同様に、分離された無効電力は、ハイパスフィルタ回路１５４，２５４を通すことにより、補償すべきと高調波無効電力を取り出す。Ｐ，Ｑ変換回路１５２及び２５２で得られた有効電力と、ハイパスフィルタ回路１５３及び２５３で得られた高調波有効電力を減算器１５５及び２５５で演算し、基本波有効電力を取り出す。
得られた基本波有効電力の符号を判別する符号判別回路１５６及び２５６で基本波有効電力の極性が正ならば”１”を出力し、負なら”０”を出力する。
【０００８】
符号判別回路１５６及び２５６で得られた信号を選択回路３０６及び３０７と、乗算器１５７，１５８及び２５７，２５８、加算器１５９，１６０で、電流検出器１５の出力を選択するか或は電流検出器２５の出力を選択するか決定し、前記ハイパスフイルタ回路１５３，１５４或はハイパスフイルタ回路２５３，２５４で得られた補償すべき高調波有効電力と、高調波無効電力をＰ，Ｑ逆変換回路３０８と、二相・三相変換回路３０９で三相の補償電流指令値に変換する。
該補償電流指令値と電流検出器３０３で得られるコンバータ部３０４の出力電流とを加算器３１０で演算し、得られた誤差信号を駆動回路３１１で増巾し、コンバータ部３０４を駆動しアクティブフイルタ装置として補償制御を行う。
【０００９】
今、開閉器１３をＯＮして系統電源１１から高調波発生機器１４及び２４に電力を供給すると、電流検出器１５による基本波有効電力が正となり電流検出器２５による基本有効電力が負となる。
その結果、符号判別回路１５６が”１”を出力し、一方、符号判別回路２５６は”０”を出力する。このため、選択回路３０６は”１”を出力し、選択回路３０７は”０”を出力する。その結果、乗算器１５７，１５８が選択される。
従って、アクティブフイルタ装置３０の補償電流は、電流検出器１５の出力によって制御される。
【００１０】
逆に開閉器２３をＯＮ（開閉器１３はＯＦＦ）して系統電源２１から高調波発生機器２４及び１４に電力を供給すると、電流検出器２５による基本波有効電力が正となり、電流検出器１５による基本有効電力が負となる。 その結果、符号判別回路２５６が”１”を出力し、一方、符号判別回路１５６は”０”を出力する。このため、選択回路３０７は”１”を出力し、選択回路３０６は”０”を出力する。その結果、乗算器２５７，２５８が選択される。
従って、アクティブフイルタ装置３０の補償電流は、電流検出器２５の出力によって制御される。
【００１１】
【発明の効果】
上述したように、本発明の高調波電流補償装置によれば、不特定多数の高調波発生機器が存在し、しかも電力の流れが一方向のみならず逆転するような、例えば２系統配電系或はループ配電系の途中等に設置しても、電力の流れの方向に即して、適正な補償電流を注入することができ、安定した良好な高調波補償特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例を示す主回路単線図である。
【図２】図２は本発明の制御ブロック図である。
【図３】図３はアクティブフイルタ装置原理図である。
符号の説明
１、１１、２１ 交流系統電源
２、１２、２２ 電源インピーダンス
３、１４、２４ 高調波発生機器
４、３０ アクティブフイルタ装置
１３、２３ 開閉器
１５、１６、３０３ 電流検出器
３０１ コンデンサ
３０２ リアクトル
３０４ コンバータ部
１５１、２５１、３０５ 三相・二相変換回路
１５２、２５２ Ｐ，Ｑ変換回路
１５３、１５４、２５３、２５４ ハイパスフイルタ回路
１５５、２５５ 減算器
１５６、２５６ 符号判別回路
３０６、３０７ 選択回路
１５７、１５８、２５７、２５８ 乗算器
１５９、１６０、３１０ 加算器
３０８ Ｐ，Ｑ逆変換回路
３０９ 二相・三相変換回路
３１１ 駆動回路

Claims (1)

1. 電源系統に負荷と並列にアクティブフイルタ装置を接続し、系統に流れる高調波電流を電流検出器で検出し、該検出信号をアクティブフイルタ装置に入力して高調波電流を補償する高調波電流補償装置において、アクティブフイルタ装置が接続される電源系統上の接続点より上位側と下位側の２カ所に相反する極性で電流検出器を接続し、該上位側及び下位側の電流検出器の出力と、アクティブフイルタ装置の接続点の系統電圧より基本波有効電力を演算する演算回路と、該基本波有効電力演算回路の出力符号を判別する符号判別回路と、該符号判別回路の出力によって、前記上位側及び下位側の電流検出器の出力によるアクティブフイルタ装置の補償電流指令値を選択する手段を備えたことを特徴とする高調波電流補償装置。

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