JP3865921B2 - Apparatus and method for suppressing harmonic current - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源へと結合されたひとつの母線に接続された複数の給電線を通り該母線に流れる総合高調波電流を抑制する装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えば工場において同一の三相交流電源系統の受電側に単機大容量のサイリスタ変換装置を複数接続し、負荷に整流された直流電流を供給するシステムが構築されている。図6は工場の電力供給システムの一例を示し、電力は三相交流電源1から給電線21、22、…、2kを介して工場3内の需要設備41、42、…、4kにそれぞれ供給される。各需要設備には、変圧器5、サイリス夕整流器6、定電流制御装置7および負荷8がそれぞれ設けられ、変圧器5により低減された電圧がサイリスタ整流器6により直流に変換され、負荷8に供給される。定電流制御装置7は負荷8に供給される電流が一定になるようにサイリスタ整流器6の制御角αを日勤的に制御している。サイリスク整流器6はその電力変換動作において高調波を発生し、このため給電線21、22、…、2kに流れる交流電流には高調波電流を含むことになる。また、需要設備が複数個(この例ではk個)、同一の三相交流電源系統に接続されている場合は、各需要設備41、42、…、4kでは独立した別個のサイリスタ制御が行われるため、各給電線21、22、…、2kに流れる交流電流はそれぞれ異なる大きさ、位相角の高調波電流を含むことになる。そして、給電線21、22、…、2kを接続する母線2に流れる総合電流は、各需要設備41、42、…、4kで発生する各高調波電流のベクトル和を含むことになる。即ち、同一次数の各高調波電流の太きさは、その位相が同相に近ければスカラ和に、逆位相に近付くとスカラ差に近くなる。
【0003】
母線2に流れる総合電流に含まれる高調波電流のベクトル和は各サイリスタ整流器6の運転状況により異なるからその予測は困難である。そこで、総合高調波電流の低減として、サイリスタ整流器の整流相数を増すこと、最も高調波電流が太きくなる運転状態を想定して高調波電流を吸収する高調波フィルタを設置することが一般に行われている。
【0004】
【発明が解決しょうとする課題】
母線に流れる総合高調波電流の低減としてサイリスタ整流器の整流相数を増すことは、既存の設備を置き換えることになり経済的負担が大きい。また、高調波フィルタを設置することも常に過剰の高調波吸収設備を設けることになり経済的ではないうえに、基本波に対する進相容量を絶えず供給することになるから、場合によっては需要設備全体としては過剰の進み容量になる問題もある。
本発明は、受電側の状態とは無関係に、母線に流れる総合高調波電流を抑制できる高調波電流抑制装置および方法を提供することである。
また本発明は、母線に流れる総合高調波電流を抑制するための制御プログラムを記録した記録媒体を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明の高調波電流抑制装置は、交流電源に接続されたひとつの母線と、母線に接続され、それぞれ高調波電流を含む交流電流を受電側へ供給する複数の給電線と、複数の給電線のうちの特定のひとつの基準給電線を除いた各給電線に接続され、該各給電線に流れる高調波電流の前記交流電源側と受電側との間の位相を位相指示信号に従って変動する位相調整器と、各給電線に流れる前記各交流電流から各基本波電流を除いた各高調波電流を高調波電流の次数ごとに分離して検出する高調波電流検出手段と、母線の電圧と、前記各高調波電流の各次数の高調波電流との間の位相差を初期位相角として各次数の高調波電流ごとに検出する初期位相角検出手段と、高調波電流検出手段により検出された次数ごとの各高調波電流と、前記初期位相角検出手段により検出された各次数の高調波電流の初期位相角を受信し、前記次数ごとの各高調波電流の初期位相角に加算される位相パラメータの値を各給電線に流れる高調波電流ごとに変えることにより各給電線に流れる高調波電流を演算し、さらに各給電線から前記母線に流れ込む総合高調波電流を前記各給電線ごとに位相パラメータの関数として求めて該総合高調波電流が最小となる最小位相パラメータを各給電線ごとに求め、該各最小位相パラメータの値に対応する位相指示信号を位相調整器に出力する制御手段と、を含む。
【0006】
また、本発明の高調波電流抑制方法は、各給電線に流れる各交流電流から各基本波電流を除いた各高調波電流を高調波電流の次数ごとに分離して検出する段階と、母線の電圧と、前記各高調波電流の各次数の高調波電流との間の位相差を初期位相角として各次数の高調波電流ごとに検出する段階と、給電線に流れる各高調波電流の次数ごとに分離された各次数の高調波電流と、該次数の高調波電流の初期位相角を受信する段階と、次数ごとの各高調波電流の初期位相角に加算される位相パラメータ値を各給電線に流れる高調波電流ごとに変えることにより各給電線に流れる高調波電流を演算する段階と、各給電線から前記母線に流れ込む総合高調波電流が最小となる前記各給電線ごとの最小位相パラメータ値を求める段階と、各最小位相パラメータ値に対応する位相指示信号を前記位相調整器に出力する段階と、を含む。
【0007】
また、本発明の総合高調波電流を抑制するための制御プログラムを記録した記録媒体は、給電線に流れる各高調波電流の次数ごとに分離された各次数の高調波電流と、該次数の高調波電流の初期位相角を受信し、次数ごとの各高調波電流の初期位相角に加算される位相パラメータ値を各給電線に流れる高調波電流ごとに変えることにより各給電線に流れる高調波電流を演算し、各給電線から前記母線に流れ込む総合高調波電流が最小となる前記各給電線ごとの最小位相パラメータ値を決定し、記各最小位相パラメータ値に対応する位相指示信号を前記位相調整器に出力し、所定時間後に前記の受信、演算、決定及び出力の各段階を繰り返すことを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な一実施形態について説明する。図1は、工場の電力供給システムの慨略図を示し、図6と同一部分は同一符号を付しその説明を省略し、また説明を簡単にするために二相の電力供給システムうち一相分のみを例示している。図1において、新たに高調波電流抑制装置11が三相交流電源1と需要設備41、42、…、4kとの間に設けられている。高調波電流抑制装置11は、需要設備41、42、…、4kの動作において発生した給電線21、22、…、2kに流れる各高調波電流が合流する母線2に流れる総合高調波電流の実効値が最小になるように動作する。
【0009】
次に、図1に基づいて高調波電流抑制装置11の構成についてその概略を説明する。給電線21、22、…、2i、…、2kにはそれぞれ対応して変流器CT1、CT2、…、CTi、…、CTkが、母線2には計器用変圧器PTがそれぞれ設けられている。また、給電線21を除く給電線21、22、…、21、…、2kには移相器122、…、12i、…、12kがそれぞれ設けられている。変流器CT1、…、CTkから取込まれた給電線21、…、2kの交流電流と、計器用変圧器PTから取り込まれた母線2の交流電圧はそれぞれ制御装置13に送られる。また、制御装置13は、移相器122、…、12i、…、12kに対して総合高調波電流の実効値を最小にする最適制御位相角θ2min、…、θkmin、を出力する。各移相器122、…、12kは最適制御位相角の指示に従って、各給電線21、…2kに流れる高調波電流の各位相角を高調波電流発生源である受電側と電源側の間においてそれぞれ対応して位相角θ2、…、θkだけ変位する。
【0010】
次に、図1に示す高調波電流抑制装置11の抑制原理について説明する。ここで、前記サイリスタ整流器6を6相整流装置とし、直流、偶数調波およびA巻線を整流する3の倍数調波は発生していないとすると、理論高調波の発生次数nはn=6m±1(mは正の整数)となる。なお、サイリスタ整流器6を12相整流装置とした場合には、理論高調波の発生次数nはn=12m±1(mは正の整数)となる。説明を簡略化するためにある給電線および該給電線に接続された移相器、かつ三相交流の一相分(r相〉について着目し、サイリスタ整流器6を6相整流装置とすると、給電線に流れるn次の高調波電流の初期位相角(Φn+6mθ)は移相器の位相角θにより6mθだけ移相させることができる。Φnはθが零の場合のn次の高調波電流の初期位相角である。該給電線に流れる交流電流irは、
【数1】
により表される。ここで、給電線に流れる高調波電流irhは交流電流irから基本波電流を除いた電流であるから、
【数2】
により表される。そして、各給電線21、…、2kに流れる高調波電流の合計である総合高調波電流(母線2に流れる高調波電流)irhtは、
【数3】
により表される。さらに、θ1=0として各時刻における総合高調波電流irhtの実効値Irhtは、
【数4】
により表される。総合高調波電流irhtは、各給電線22、…、2kに設置してある移相器122、…、12kの位相角θ2、…、θkの関数として、
【数5】
irht=f(θ2、…、θk)
として表される。従って、各時刻における総合高調波電流の実効値Irht、が最小になる各位相角θ2、…、θkを求めれば良い。
【0011】
使用される前記移相器122、…、12kの種類は、各給電線に存在する高調波電流の初期位相角が時間の変化に対してどの程度安定しているかに依存する。時間変化に対して高調波電流の初期位相角がほとんど変化しない場合は機械式タップ移相器を使用できる。高調波電流の初期位相角が1秒以下の速い変化の場合は静止形高速移相器を使用する。秒単位の変化の場合は静止形切替移相器が適切である。
前記移柑器の位相調整範囲は、60度を必要とする。この理由は、サイリスタ整流器6を6相整流装置とすると、理論高調波の発生次数nはn=6m±1であり、m=1のときの高調波電流の初期位相角を360度制御するために必要な最大位相角は360/6m=60となるからである。
【0012】
図2は、図1の制御装置13をさらに詳細に説明するブロック図である。前記変流器CT1、CT2、…、CTi、…、CTkにより検出された各給電線21、22、…、2i、…、2kに流れる交流電流i1、12、…、li、…、ikはそれぞれ対応した信号変換器211、212、…、21i、…、21kに送られ、ここで各電流信号に変化されてそれぞれ対応して電流値・位相検出回路221、222、…、22i、…、22kに出力される。一方、前記計器用変圧器PTにより検出された母線2の交流電圧は信号変換器23に送られ、ここで電圧信号に変換されて各電流値・位相検出回路221、222、…、221、…、22kに出力される。各電流値・位相検出回路221、222、…、22i、…、22kはそれぞれ受信された電流信号と電圧信号から5、7、…、25次の各高調波電流に分離するとともに各次数ごとの高調波電流の電流値Iと初期位相角Φを求め、それぞれ電気信号(光信号として送信するように構成しても良い)としてインターフェース24へ送る。例えば、電流値・位相検出回路22iは、5、7、…、25次の各高調波電流値Ii(5)、Ii(7)、…、Ii(25)および5、7、…、25次の各初期位相角Φi(5)、Φi(7)、…、Φi(25)を求める。なお、各電流値・位相検出回路は、理論的には無限の各高調波電流に分離するとともに各次数ごとの高調波電流の電流値Iと初期位相角Φを求めるように周知の技術により構成することが可能である。インターフェース24は、受信された各高調波電流値Iと初期位相角Φの電気信号をそれぞれディジタル信号に変換し、CPU25に送る。
【0013】
CPU25は、ディジタル化された各給電線21、…、2kに対応する各高調波電流値Ii、…、Ikの各次数ごとの電流値と、各給電線21、…、2kに対応する初期位相角Φ1、…、Φkの各次数ごとの初期位相角を各給電線21、…、2kごとにRAMに記憶し、そして一定の時間△t (この例では1秒)ごとにその内容を更新する。時間△tは、本高調波電流抑制装置の使用環境に応じた値に変更可能である。さらに、CPU25のROMには、総合高調波電流を最小にするために移相器122、…、12kの位相角θ2、…、θkの最適制御位相角θ2min、…、θkminを求めるプログラムを記憶しており、前記時間△tごとに各最適制御位相角を求め、それをインターフェース26に出力する、高調波抑制制御動作を実行する。インターフェース26は、各最適制御位相角θ2min、…、θimin、…、θkminのディジタル信号をアナログの電気信号(光信号として送信するように構成しても良い)に変換し、それぞれ対応した信号変換器272、…、27i、…、27kへ送信する。各信号変換器は受信した電気信号に対応し、移相器122、…、12kの位相角の設定が可能な電圧信号にそれぞれ変換し、変換された各電圧信号をそれぞれ対応した位相角設定装置282、…、281、…、28kへ出力する。各位相角設定装置は人力した電圧信号の値に従って対応する移相器122、…12kの位相角θ2、…、θkを最適制御位相角θ2min、…、θkminへ設定する。
【0014】
次に、CPU25において実行される高調波抑制制御動作について図3のフローチャートに従って説明する。図3のステップS1において、各給電線21、…2kに対応する各高調波電流値I1、…、Ikの各次数ごとの電流値(図3ではIi(n)として代表している;nは次数を表す〉と、各給電線21、…、2kに対応する初期位相角Φ1、…、Φkの各次数ごとの初期位相角(図3ではΦi(n)として代表している;nは次数を表す)が読み込まれてRAMに記憶される。次にステップS2に移り、初期設定が行われる。即ち、移相器122、…、12i、12kの各位相角θ2、…、θi、…、θkの値を指示する位相パラメータ(各位相角と対応するため同じ記号を用いている)が全てゼロに、総合高調波電流irhtの実効値Irhtが最小値であることを示す総合高調波最小電流パラメータIrhtminを無限大(該当する記憶領域を最大値にする)に、最適制御位相角θ2min、…、θkminを指示する最小位相パラメータ(各最適制御位相角と対応するため同じ記号を用いている)が全てゼロにそれぞれ設定される。次にステップS3に移り、各位相パラメータθ2、…、θi、…、θkをそれぞれ0から1(1度を示す〉ずつ60まで変化させた場合の全ての組み合わせの位相パラメータθ2、…、θi、…、θkを順次に作成する。ステップS4においてステップ3の実行により指定された位相パラメータにおいて総合高調波電流irhtの実効値Irhtが演算される。次にステップS5に移り、総合高調波電流パラメータIrhtminと演算された実効値Irhtとが比較され、Irhtmin>Irhtの場合は演算された総合高調波電流irhtの実効値Irhtが新たに総合高調波最小電流パラメータIrhtminとして更新され、このときの位相パラメータθ2、…、θi、…、θkの各値が最小位相パラメータθ2min、…、θimin、…、θkminにそれぞれ対応して記憶される。Irhtmin>Irhtでない場合は前回までの最小位相パラメータが維持される。次にステップS6に移り、位相パラメータθ2、…、θi、…、θkの全ての組み合わせにつきステップS4とS5の実行が行われたか杏か判断される。
【0015】
即ち、ステップS3−k、S4、S5、S6‐kのループが位相パラメータθkを0から60まで1ずつ変え、他の位相パラメータを変えずに61回繰り返された後、位相パラメータθkを0から60まで1ずつ変えるごとに前記ステップS3−k、S4、S5、S6‐kのループが位相パラメータθkを0から60まで1ずつ変えて61回繰り返され、同様な動作が位相パラメータθ2に至るまで繰り返されてステップS6−2において終了するまで、合計61k-1回の演算、比較が繰り返される。この動作の結果、総合高調波最小電流パラメータIrhtminを生じる最小位相パラメータθ2min、…、θimin、…、θkminが求められ、ステップS7において移相器122、…、12kを最適制御位相角θ2min、…、θkminに設定するため該最小パラメータが前記インターフェース26に出力される。次にステップS8に移り、ステップS1のデータの読み込みから△t(1)秒経過した後ステップS1に戻り、そして新たに各給電線の電流値と初期位相角が読込まれてステップS2〜ステップS8が実行される。
【0016】
図4は給電線が3本、基本波電流が20%の太ささの差を有しかつ初期位相角が無作為(30事例)である場合に発生する総合高調波電流の非制御時と制御時をシミュレートして比較した結果を示す。図5は給電線が4本、基本波電流が20%の大きさの差を有しかつ初期位相角が無作為(5事例)である場合に発生する総合高調波電流の非制御時と制御時をシミュレートして比較した結果を示す。なお、各次の高調波電流値は基本波電流を高調波の次数で際した値を使用している。図4および図5に示すように、給電線が3本の場合は非制御時20.79〜87.11A(変化幅66.82A)が制御時には34.74A以下に(変化幅17.39A)に、給電線が4本の場合は非制御時37.24〜104.53A(変化幅67.29A)が制御時には27.90A以下に(変化幅14.05A)に制御される。各給電線に流れる高調波電流値と初期位相角はさまざまな値をとり、非制御時には総合高調波電流も大きな幅の間を変化する。しかし、位相制御することにより総合高調波電流の値を抑制でき、その効果は給電線数が多いほど顕著である。
【0017】
前記移相器122、…、12kへの位相制御の時間的変化は緩やかな方が電力系統には優しいが、移相器の位相制御時間が遅すぎるとCPU25からの最適制御位相角の出力と移相器の実際の位相角の間の偏差が大きくなり高調波の抑制効果を低下させる。このため、ステップS8における△tの時間を適切に調整し、この結果、最適制御位相角θiminの出力間隔が調整されることにより位相制御の時間的変化を制御できる。
【0018】
なお、上述の実施形態では、複数の給電線に6相のサイリスタ整流器が接続されて直流、偶数調波およびA巻線を還流する3の倍数調波は発生していない場合について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、複数の給電線にそれぞれ別個に異なる高調波電流を含む交流電流が流れている場合に普遍的に適用できる。従って、検出、演算される各高調波電流の次数は6m±1または12m±1の式により求められる次数に限定されるものでなく、基本波電流を除く2次以降の偶数、奇数の高調波に適用可能である。どの次数の高調波電流を検出、演算するかは適用される工場の負荷の状況、各給電線に流れる高調波の状態に応じて適宜定めることができ、また制御位相角の制御範囲も0〜60度に限定されず状況に応じて制御角範囲の増減が可能である。この場合、CPU25を含む制御装置18の構成は上述した実施形態に倣って容易に設計変更できる。また上記実施形態においては各給電線の高調波電流値および総合高調波電流値を実効値として求めたが、振幅値として計算しても同じ結果を得ることができる。
【0019】
【発明の効果】
本発明の高調波電流抑制装置によれば、受電側の負荷に流れる高調波電流の状態とは無関係に、複数の給電線から母線に流入する総合高調波電流を確実にかつ顕著に抑制することができる。従って、複数の給電線から母線に流入する総合高調波電流の抑制を必要とする、工場等のあらゆる状況に適用することができる。しかも、複数の給電線に生じる高調波電流の次数、電流値とは無関係に対処することができるので、汎用性に優れている。また、位相制御時間の間隔を調整することにより電力系統の時間的変動の安定性にも対処できる。
【0020】
また本発明の位相制御オペレーションは、母線に流れる総合高調波電流を抑制するための制御プログラムを記録した記録媒体として提供することができるので必要なデータを提供することにより移相器の最適制御位相値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高調波電流抑制装置の概略構成図ある。
【図2】図1の制御装置の一実施形態を説明するブロック図である。
【図3】本発明の高調波電流抑制動作を説明するフローチャートである。
【図4】3給電線の場合における総合高調波電流の非制御時と制御時のシミュレーション結果を示す図である。
【図5】4給電線の場合における総合高調波電流の非制御時と制御時のシミュレーション結果を示す図である。
【図6】従来の工場の電力供給システムの概略構成図ある。
【符号の説明】
1 三相交流電源
2 母線
21、22、…、2i、…、2k 給電線
11 高調波電流抑制装置
122、…、12i、…、12k 移相器
13 制御装置
211、212、…、21i、…、21k 信号変換器
221、222、…、22i、…、22k 電流値・位相検出回路
23 信号変換器
25 CPU
272、…、27i、…、27k 信号変換器
282、…、28i、…、28k 位相角設定回路
CT1、CT2、…、CTi、…、CTk 変流器
PT 計器用変圧器
θ2、…、θi、…、θk 位相角
θ2min、…、θimin、…、θkmin 最適制御位相角[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for suppressing a total harmonic current flowing through a plurality of feeders connected to a single bus connected to an AC power source.
[0002]
[Prior art]
In recent years, for example, a system has been constructed in which a plurality of single-unit large-capacity thyristor converters are connected to the power receiving side of the same three-phase AC power supply system to supply a rectified DC current to a load. Figure 6 shows an example of a power supply system of the plant, the
[0003]
Since the vector sum of the harmonic currents included in the total current flowing through the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Increasing the number of rectifying phases of the thyristor rectifier as a reduction of the total harmonic current flowing in the busbar replaces existing facilities and has a large economic burden. In addition, installing a harmonic filter is not economical because it always installs excessive harmonic absorption equipment, and also provides a constant phase advance capacity for the fundamental wave. As a result, there is a problem of excessive capacity.
An object of the present invention is to provide a harmonic current suppressing device and method capable of suppressing the total harmonic current flowing in the bus bar regardless of the state on the power receiving side.
Moreover, this invention is providing the recording medium which recorded the control program for suppressing the total harmonic current which flows into a bus-line.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The harmonic current suppression device of the present invention includes a single bus connected to an AC power source, a plurality of feed lines connected to the bus, each supplying an AC current including a harmonic current to the power receiving side, and a plurality of feed lines A phase that is connected to each of the power supply lines excluding a specific one of the reference power supply lines, and that changes the phase of the harmonic current flowing in each of the power supply lines between the AC power supply side and the power reception side according to the phase indication signal A harmonic current detection means for separating and detecting each harmonic current obtained by removing each fundamental current from each AC current flowing through each feeder line for each order of the harmonic current, and a voltage of the bus; An initial phase angle detecting means for detecting each harmonic current of each order as an initial phase angle with a phase difference between each harmonic current and each order of harmonic current, and the order detected by the harmonic current detecting means Each harmonic current for each and the initial phase angle The initial phase angle of each order harmonic current detected by the output means is received, and the value of the phase parameter added to the initial phase angle of each harmonic current for each order is added to each harmonic current flowing through each feeder line. To calculate the harmonic current flowing in each feeder line and calculating the total harmonic current flowing from each feeder line to the bus as a function of the phase parameter for each feeder line. Control means for obtaining a minimum phase parameter for each feeder line and outputting a phase indication signal corresponding to the value of each minimum phase parameter to the phase adjuster.
[0006]
Further, the harmonic current suppression method of the present invention includes a step of separately detecting each harmonic current obtained by removing each fundamental wave current from each AC current flowing through each feeder line for each order of the harmonic current, Detecting the phase difference between the voltage and each harmonic current of each harmonic current as an initial phase angle for each harmonic current of each order, and for each harmonic current flowing through the feeder line Each of the harmonic currents of the respective orders separated in the order, the initial phase angle of the harmonic current of the order, and the phase parameter value added to the initial phase angle of each harmonic current for each order for each feeder line The step of calculating the harmonic current flowing through each feeder line by changing the harmonic current flowing through each of the feeder lines, and the minimum phase parameter value for each feeder line that minimizes the total harmonic current flowing from each feeder line into the bus And the minimum phase parameter Comprising the steps of outputting a phase instruction signal corresponding to the over data value to the phase adjuster, a.
[0007]
Further, the recording medium on which the control program for suppressing the total harmonic current of the present invention is recorded, the harmonic current of each order separated for each order of each harmonic current flowing through the feeder line, and the harmonics of the order. Harmonic current flowing in each feed line by receiving the initial phase angle of wave current and changing the phase parameter value added to the initial phase angle of each harmonic current for each order for each harmonic current flowing in each feed line To determine a minimum phase parameter value for each feed line that minimizes the total harmonic current flowing from each feed line to the bus, and to adjust the phase indication signal corresponding to each minimum phase parameter value And receiving, calculating, determining, and outputting each step after a predetermined time.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram of a power supply system in a factory. The same parts as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. In order to simplify the description, one phase of a two-phase power supply system is shown. Only an example. In FIG. 1, a harmonic
[0009]
Next, the outline of the configuration of the harmonic
[0010]
Next, the suppression principle of the harmonic
[Expression 1]
It is represented by Here, because the harmonic current i rh flowing through the feed line a current excluding the fundamental wave current from the alternating current i r,
[Expression 2]
It is represented by Then, the
[Equation 3]
It is represented by Further, assuming that θ 1 = 0, the effective value I rht of the total harmonic current i rht at each time is
[Expression 4]
It is represented by Total harmonic current i rht, each
[Equation 5]
i rht = f (θ 2 ,..., θ k )
Represented as: Therefore, each phase angle θ 2 ,..., Θ k that minimizes the effective value I rht of the total harmonic current at each time may be obtained.
[0011]
The type of the
The phase adjustment range of the citrus device requires 60 degrees. This is because when the
[0012]
FIG. 2 is a block diagram for explaining the
[0013]
CPU25, each
[0014]
Next, the harmonic suppression control operation executed in the
[0015]
That is, after the loop of steps S3-k, S4, S5, and S6-k changes the phase parameter θ k by 1 from 0 to 60 and is repeated 61 times without changing the other phase parameters, the phase parameter θ k is changed. The loop of steps S3-k, S4, S5, and S6-k is repeated 61 times by changing the phase parameter θ k by 1 from 0 to 60 each time the value is changed by 1 from 0 to 60, and a similar operation is performed. The calculation and comparison are repeated for a total of 61 k-1 times until the number of repetitions reaches 2 and the process ends in step S6-2. Minimum phase parameter theta 2min result of operation, resulting in total harmonic minimum current parameter I rhtmin, ..., θ imin, ..., θ kmin is determined, the
[0016]
Fig. 4 shows the non-control and control of the total harmonic current generated when there are three feeder lines, the fundamental current has a thickness difference of 20%, and the initial phase angle is random (30 cases) The result of simulating and comparing time is shown. Fig. 5 shows the control and control of the total harmonic current that occurs when there are four feeder lines, the fundamental current has a difference of 20%, and the initial phase angle is random (5 cases). The result of simulating and comparing time is shown. In addition, the harmonic current value of each order uses a value obtained by dividing the fundamental wave current by the harmonic order. As shown in FIGS. 4 and 5, when there are three feeder lines, 20.79 to 87.11A (variation range 66.82A) during non-control is 34.74A or less (variation range 17.39A) during control. On the other hand, when there are four feeder lines, the non-control 37.24 to 104.53 A (change width 67.29 A) is controlled to 27.90 A or less (change width 14.05 A) during control. The value of the harmonic current flowing through each feeder line and the initial phase angle take various values, and the total harmonic current also varies between large ranges when not controlled. However, by controlling the phase, the value of the total harmonic current can be suppressed, and the effect becomes more prominent as the number of feeder lines increases.
[0017]
The gradual change of the phase control to the
[0018]
In the above-described embodiment, a case has been described in which a six-phase thyristor rectifier is connected to a plurality of power supply lines, and direct current, even harmonics, and multiple harmonics of 3 that circulate through the A winding are not generated. The present invention is not limited to this embodiment, and can be universally applied when AC currents including different harmonic currents are separately flowing through a plurality of feeder lines. Therefore, the order of each harmonic current detected and calculated is not limited to the order obtained by the formula of 6m ± 1 or 12m ± 1, and even and odd harmonics after the second order excluding the fundamental current. It is applicable to. The order of harmonic current to be detected and calculated can be determined as appropriate according to the applied factory load conditions and the state of the harmonics flowing through each feeder line, and the control range of the control phase angle is also 0 to It is not limited to 60 degrees, and the control angle range can be increased or decreased depending on the situation. In this case, the configuration of the control device 18 including the
[0019]
【The invention's effect】
According to the harmonic current suppressing device of the present invention, it is possible to reliably and significantly suppress the total harmonic current flowing from the plurality of feeders to the bus bar regardless of the state of the harmonic current flowing through the load on the power receiving side. Can do. Therefore, the present invention can be applied to all situations such as factories that require suppression of the total harmonic current flowing into the bus from a plurality of feeders. In addition, since it can be dealt with regardless of the order and current value of the harmonic current generated in the plurality of feeder lines, it is excellent in versatility. In addition, it is possible to cope with stability of temporal fluctuation of the power system by adjusting the interval of the phase control time.
[0020]
Further, the phase control operation of the present invention can be provided as a recording medium on which a control program for suppressing the total harmonic current flowing in the bus is recorded, so that the optimum control phase of the phase shifter can be provided by providing necessary data. A value can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a harmonic current suppressing device of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an embodiment of the control device of FIG.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a harmonic current suppressing operation of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing simulation results during non-control and control of the total harmonic current in the case of three feeder lines.
FIG. 5 is a diagram showing simulation results during non-control and control of the total harmonic current in the case of four feeder lines.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional factory power supply system.
[Explanation of symbols]
1 three-phase
27 2, ..., 27 i, ..., 27 k signal converter 28 2, ..., 28 i, ..., 28 k the phase angle setting circuit CT 1, CT 2, ..., CT i, ..., CT k current transformer PT instrument transformer θ 2, ..., θ i, ..., θ k phase angle θ 2min, ..., θ imin, ..., θ kmin optimal control phase angle
Claims (8)
前記母線に接続され、それぞれ高調波電流を含む交流電流を受電側へ供給する複数の給電線と、
前記複数の給電線のうちの特定のひとつの基準給電線を除いた各給電線に接続され、該各給電線に流れる高調波電流の前記交流電源側と受電側との間の位相を位相指示信号に従って変動する位相調整器と、
前記各給電線に流れる前記各交流電流から各基本波電流を除いた各高調波電流を高調波電流の次数ごとに分離して検出する高調波電流検出手段と、
前記母線の電圧と、前記各高調波電流の各次数の高調波電流との間の位相差を初期位相角として各次数の高調波電流ごとに検出する初期位相角検出手段と、
前記高調波電流検出手段により検出された次数ごとの各高調波電流と、前記初期位相角検出手段により検出された各次数の高調波電流の初期位相角を受信し、前記次数ごとの各高調波電流の初期位相角に加算される位相パラメータの値を各給電線に流れる高調波電流ごとに変えることにより各給電線に流れる高調波電流を演算し、さらに前記各給電線から前記母線に流れ込む総合高調波電流を前記各給電線ごとに位相パラメータの関数として求めて該総合高調波電流が最小となる最小位相パラメータを前記各給電線ごとに求め、該各最小位相パラメータの値に対応する位相指示信号を前記位相調整器に出力する制御手段と、を含む、
高調波電流抑制装置。One bus connected to the AC power supply,
A plurality of power supply lines connected to the busbars, each supplying an alternating current including a harmonic current to the power receiving side;
Phase indication of the phase between the AC power supply side and the power reception side of the harmonic current that is connected to each of the power supply lines excluding one specific reference power supply line of the plurality of power supply lines and that flows through each of the power supply lines A phase adjuster that varies according to the signal;
Harmonic current detecting means for separating and detecting each harmonic current obtained by removing each fundamental current from each AC current flowing through each power supply line for each order of the harmonic current;
An initial phase angle detection means for detecting a phase difference between the voltage of the bus and each order harmonic current of each harmonic current as an initial phase angle for each order harmonic current;
Receiving each harmonic current for each order detected by the harmonic current detection means and the initial phase angle of each order harmonic current detected by the initial phase angle detection means, and for each harmonic for each order A harmonic current that flows through each feeder line is calculated by changing the value of the phase parameter added to the initial phase angle of the current for each harmonic current that flows through each feeder line. A harmonic current is determined as a function of a phase parameter for each of the feed lines, a minimum phase parameter that minimizes the total harmonic current is determined for each of the feed lines, and a phase indication corresponding to the value of each of the minimum phase parameters Control means for outputting a signal to the phase adjuster,
Harmonic current suppression device.
前記各給電線に流れる各交流電流から各基本波電流を除いた各高調波電流を高調波電流の次数ごとに分離して検出する段階と、
前記母線の電圧と、前記各高調波電流の各次数の高調波電流との間の位相差を初期位相角として各次数の高調波電流ごとに検出する段階と、
前記給電線に流れる各高調波電流の次数ごとに分離された各次数の高調波電流と、該次数の高調波電流の初期位相角を受信する段階と、
前記次数ごとの各高調波電流の初期位相角に加算される位相パラメータ値を各給電線に流れる高調波電流ごとに変えることにより各給電線に流れる高調波電流を演算する段階と、
前記各給電線から前記母線に流れ込む総合高調波電流が最小となる前記各給電線ごとの最小位相パラメータ値を求める段階と、
前記各最小位相パラメータ値に対応する位相指示信号を前記位相調整器に出力する段階と、
を含む高調波電流抑制方法。AC power supply of harmonic current flowing in each power supply line connected to each power supply line except for one specific reference power supply line among a plurality of power supply lines connected to one bus connected to the AC power supply By controlling the phase of the phase adjuster that fluctuates the phase between the power supply side and the power receiving side according to the phase indication signal, a method of suppressing harmonic current flowing from each of the power supply lines to the bus line,
Separating and detecting each harmonic current obtained by removing each fundamental current from each alternating current flowing through each of the feeder lines for each order of the harmonic current;
Detecting the phase difference between the voltage of the bus and the harmonic current of each order of each harmonic current as an initial phase angle for each harmonic current of each order;
Receiving each order harmonic current separated for each order of each harmonic current flowing in the feed line, and an initial phase angle of the order harmonic current;
Calculating the harmonic current flowing in each feeder by changing the phase parameter value added to the initial phase angle of each harmonic current for each order for each harmonic current flowing in each feeder;
Obtaining a minimum phase parameter value for each feed line that minimizes the total harmonic current flowing from each feed line to the bus;
Outputting a phase indication signal corresponding to each minimum phase parameter value to the phase adjuster;
Harmonic current suppression method including:
前記制御プログラムは、
前記給電線に流れる各高調波電流の次数ごとに分離された各次数の高調波電流と、該次数の高調波電流の初期位相角を受信し、
前記次数ごとの各高調波電流の初期位相角に加算される位相パラメータ値を各給電線に流れる高調波電流ごとに変えることにより各給電線に流れる高調波電流を演算し、
前記各給電線から前記母線に流れ込む総合高謝波電流が最小となる前記各給電線ごとの最小位相パラメータ値を決定し、
前記各最小位相パラメータ値に対応する位相指示信号を前記位相調整器に出力し、
所定時間後に前記の受信、演算、決定及び出力の各段階を繰り返す、ことを特徴とする、高調波電流を抑制するための制御プログラムを記録した記録媒体。AC of harmonic currents flowing through each of the feeder lines connected to each of the feeder lines excluding one specific reference feeder line among a plurality of feeder lines connected to a single bus connected to the AC power source Records a control program for suppressing harmonic currents flowing from the feeders to the buses by controlling the phase of the phase adjuster, which varies the phase between the power supply side and the power receiving side according to the phase indication signal, by a computer. Recording medium,
The control program is
Receiving the harmonic current of each order separated for each order of each harmonic current flowing in the feeder line, and the initial phase angle of the harmonic current of the order;
Calculating the harmonic current flowing in each feeder by changing the phase parameter value added to the initial phase angle of each harmonic current for each order for each harmonic current flowing in each feeder;
Determining the minimum phase parameter value for each feed line that minimizes the total high-acoustic current flowing from the feed line to the bus;
Outputting a phase indication signal corresponding to each minimum phase parameter value to the phase adjuster;
A recording medium on which a control program for suppressing harmonic currents is recorded, characterized in that the steps of reception, calculation, determination and output are repeated after a predetermined time.
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