JP3993704B2

JP3993704B2 - Active filter device

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Publication number: JP3993704B2
Application number: JP25524498A
Authority: JP
Inventors: 善秋松田; 晋也大藤
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: JP2000092709A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブフィルタ装置にかかり、特に、非線形負荷に電力を供給する電源の負担を軽くするアクティブフィルタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電源ラインの高周波抑制や力率改善にアクティブフィルタ装置が用いられている。
図１２の符号１２４は従来技術のアクティブフィルタ装置であり、三相電源１０１から負荷１０３に電力を供給する三相パワーライン１０２に接続されている。
【０００３】
アクティブフィルタ装置１２４は、制御装置１２３と、３個のインダクタンス素子１０９₁〜１０９₃と、６個のスイッチ装置１１０〜１１５と、１個の主コンデンサ１２２とを有している。
【０００４】
スイッチ装置１１０〜１１５内には、主スイッチ素子(ここではＩＧＢＴが使用されている。)１１０_a〜１１５_aとダイオード素子１１０_b〜１１５_bとが１個ずつ設けられており、各ダイオード素子１１０_b〜１１５_bは、各主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aにそれぞれ逆並列接続されている。
【０００５】
スイッチ装置１１０〜１１５のうち、３個のスイッチ素子１１０〜１１２は、高電圧側が主コンデンサ１２２の正極側に共通に接続され、低電圧側がアノード側がインダクタンス素子１０９₁〜１０９₃の一端にそれぞれ接続されている(従って、ダイオード素子１１０_b〜１１２_bはカソード側が正極側に接続され、アノード側がインダクタンス素子１０９₁〜１０９₃に接続されている)。
【０００６】
他の３個のスイッチ素子１１３〜１１５は、低電圧側が主コンデンサ１２２の負極側に共通に接続され高電圧側が、インダクタンス素子１０９₁〜１０９₃の一端に、上記３個のスイッチ素子１１０〜１１２と一緒に、それぞれ接続されている。
【０００７】
三相パワーライン１０２がＲ相、Ｓ相、Ｔ相で構成されているものとすると、各インダクタンス素子１０９₁〜１０９₃の他端は、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相に接続されると共に、キャリア成分除去のためのコンデンサ１１９に接続されている。
【０００８】
また、各スイッチ装置１１０〜１１５は制御装置１２３に接続されており、制御装置１２３によって、内部の各スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが制御され、導通・遮断できるように構成されている。
【０００９】
各主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが、電流が流れた状態で遮断する際には、インダクタンス素子９₁〜９₃に起電力が生じるため、その起電力で、ダイオード素子１１０_b〜１１５_bを介して、主コンデンサ１２２を充電しておき、先ず、主コンデンサ１２２から負荷１０３に電流が供給できる状態にしておく。
【００１０】
負荷１０３が、主コンデンサインプット型回路や整流器等の非線形負荷である場合、高調波成分が発生し、三相電源１０１の負担が大きくなる。三相パワーライン１０２には、電流センサ１０４、１０５が挿入されており(図１２では、Ｒ相とＴ相に挿入されている。)、この電流センサ１０４、１０５によって負荷１０３の高調波成分を検出し、アクティブフィルタ１２４内の主コンデンサ１２２から電流を供給又は吸収させ、負荷１０３の高調波電流を打ち消しており、その結果、三相電源１０１は、正弦波状の電流を供給すれば済むようにし、三相交流電源１０１の負担を一定にしている。
【００１１】
しかし、このアクティブフィルタ装置１２４では、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aがオン／オフする際の損失が無視できない。図１３は、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが動作したときの電圧又は電流波形を示しており、同図符号Ａはゲート電圧の波形、符号Ｃはコレクタ電流の波形、Ｄはコレクタ電圧の波形を示している。
【００１２】
遮断状態から導通状態に転じる間の遷移時間Ｔ₁と、遮断状態から導通状態に転じる間の遷移時間Ｔ₂において、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aの両端の電圧が大きい状態で電流が流れており、従って、損失が大きくなっている。
【００１３】
また、配線の寄生インダクタンスやダイオード素子のリカバリー特性により、図１３の符号Ａ〜Ｃの波形のように、主スイッチ素子１１０_a〜１１５_aが導通する際にサージ電圧が発生してしまう。このサージ電圧はノイズ発生源となるばかりでなく、損失を増大させるという問題がある。
【００１４】
このように、従来技術のアクティブフィルタ装置１２４では、高効率化は困難であった。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、損失が少なく、ノイズが小さいアクティブフィルタ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、主コンデンサと、複数の主スイッチ素子と、複数のインダクタンス素子と、複数のダイオード素子とを有し、前記各主スイッチ素子には、前記ダイオード素子がそれぞれ逆並列接続され、前記各インダクタンス素子の一端は、前記主スイッチ素子及び前記ダイオード素子を介して、前記主コンデンサの正電圧側と負電圧側とに接続され、他端が、電源から負荷に電力を供給するパワーラインに接続されるように構成されたアクティブフィルタ装置であって、制御装置と、複数の共振用チョークと、複数の副スイッチ素子と、複数の共振用コンデンサを有し、前記共振用コンデンサは前記各主スイッチ素子に並列接続され、前記各主スイッチ素子と前記各副スイッチ素子は、前記制御装置で制御されるように接続され、前記各インダクタンス素子の一端に、前記共振用チョークの一端がそれぞれ１個ずつ接続され、該共振用チョークの他端は、前記副スイッチ素子を介して、前記主コンデンサの正電圧側と負電圧側に接続されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のアクティブフィルタであって、一次巻線と、該一次巻線と磁気結合した二次巻線とを有し、前記副スイッチ素子と前記インダクタンス素子の間には、前記一次巻線がそれぞれ接続され、前記二次巻線に誘起された電圧で、前記主コンデンサを充電できるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のアクティブフィルタであって、前記二次巻線に現れた電流を全波整流し、前記主コンデンサを充電するように構成されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項３記載のアクティブフィルタであって、前記二次巻線はセンタータップ型に構成され、整流器を介して前記主コンデンサに接続されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項３記載のアクティブフィルタであって、前記二次巻線にはダイオードブリッジ回路が設けられ、該ダイオードブリッジ回路を介して、前記主コンデンサを充電できるように構成されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のアクティブフィルタ装置を制御する制御方法であって、前記共振用チョークと前記共振用コンデンサの間に共振電流が流れ、前記共振用コンデンサの電圧が小さくなったときに、前記制御装置は前記主スイッチ素子を導通させることを特徴とする。
【００２２】
本発明は上記のように構成されており、主コンデンサと、複数の主スイッチ素子と、複数のインダクタンス素子と、複数のダイオード素子とを有しており、各主スイッチ素子には、ダイオード素子がそれぞれ逆並列接続されている。
【００２３】
また、各インダクタンス素子の一端は、主スイッチ素子及びダイオード素子を介して、主コンデンサの正電圧側と負電圧側とに接続され、各インダクタンス素子の他端は、電源から負荷に電力を供給するパワーラインに接続されるようになっている。
【００２４】
そして、このアクティブフィルタ装置には、制御装置と、複数の共振用チョークと、複数の副スイッチ素子と、複数の共振用コンデンサを有しており、共振用コンデンサは各主スイッチ素子に並列接続され、また、各主スイッチ素子と各副スイッチ素子は、制御装置で制御されるように接続されている。
【００２５】
更に、各インダクタンス素子の一端には、共振用チョークの一端がそれぞれ１個ずつ接続され、各共振用チョークの他端は、副スイッチ素子を介して、主コンデンサの正電圧側と負電圧側に接続されている。
【００２６】
従って、主スイッチ素子を制御し、主コンデンサを充放電させられるので、アクティブフィルタ装置によって負荷変動による電流変動を吸収し、電源の負担を軽減させられるようになっている。
【００２７】
その際、上記副スイッチ素子を導通させると、共振用チョークと共振用コンデンサの間に共振電流を流すことができる。共振用電流により、共振用コンデンサに現れる電圧が小さくなったときに主スイッチ素子を導通させると、主スイッチ素子の損失が小さくなる。
【００２８】
また、一次巻線と、該一次巻線と磁気結合した二次巻線とを設け、副スイッチ素子とインダクタンス素子の間に、一次巻線をそれぞれ挿入し、一次巻線に流れる電流が変化し、二次巻線に誘起電圧が誘起されたときに、その誘起された電圧で、主コンデンサを充電できるように構成しておくと、共振コンデンサから放出される共振電流によって、主コンデンサを充電することが可能になる。
【００２９】
二次巻線をセンタータップ型に構成し、整流器を設けておくと、二次巻線に誘起される電圧の極性よらずに主コンデンサを充電することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１の符号２４は本発明のアクティブフィルタ装置であり、制御装置２５を有している。
【００３１】
制御装置２５には、三相電源１と負荷３とを接続する三相パワーライン２のＲ相とＴ相に取り付けられた電流センサ４、５が接続されており、負荷３に流れる電流を検出できるようになっている。
【００３２】
また、このアクティブフィルタ装置２４は、コンデンサ１９(三相パワーライン２のキャリア成分除去用)と、３個のインダクタンス素子９₁〜９₃と、６個のスイッチ装置１０〜１５及び副スイッチ素子３７〜４２と、１個の主コンデンサ２２と、３個の共振用チョーク(共振用のインダクタンス素子)３４〜３６と、３個の一次巻線３１_a〜３３_a及び二次巻線３１_b〜３３_bとを有している。
【００３３】
スイッチ装置１０〜１５のうち、３個のスイッチ装置１０〜１２の一端は主コンデンサ２２の正極側に共通に接続され、他端はインダクタンス素子９₁〜９₃の一端にそれぞれ接続されている。
【００３４】
他の３個のスイッチ装置１３〜１５の一端は、主コンデンサ２２の負極側に共通に接続され、他端は、高電圧側のスイッチ装置１０〜１５とインダクタンス素子９₁〜９₃とが接続された部分にそれぞれ接続されている。
【００３５】
スイッチ装置１０〜１５内には、主スイッチ素子１０_a〜１５_aとダイオード素子１０_b〜１５_bと、共振用コンデンサ１０_c〜１５_cとが１個ずつ設けられている。各ダイオード素子１０_b〜１５_bは、主スイッチ素子１０_a〜１５_aにそれぞれ逆並列接続されている。また、各共振用コンデンサ１０_c〜１５_cは、主スイッチ素子１０_a〜１５_a及びダイオード素子１０_b〜１５_bに対し、並列に接続されている。
【００３６】
主スイッチ素子１０_a〜１５_aには、ここではＩＧＢＴが用いられており(電力用ＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタを用いてもよい。)、各スイッチ素子１０_a〜１５_aの高電圧側にダイオード素子１０_b〜１５_bのカソード側が接続され、低電圧側にアノード側が接続されている(逆並列接続)。
【００３７】
主コンデンサ２２の正極側に接続された３個のスイッチ装置１０〜１２では、各主スイッチ素子１０_a〜１２_aの高電圧側(各ダイオード素子１０_b〜１２_bのカソード側)が主コンデンサ２２の正電圧側に共通に接続され、低電圧側(ダイオード素子１０_b〜１２_bのアノード側)がインダクタンス素子９₁〜９₃の一端にそれぞれ接続されている。
【００３８】
主コンデンサ２２の負極側に接続された３個のスイッチ装置１３〜１５では、各主スイッチ素子１３_a〜１５_aの低電圧側(各ダイオード素子１３_b〜１５_bのカソード側)が主コンデンサ２２の負極側に共通に接続され、高電圧側(ダイオード素子１０_b〜１２_bのアノード側)が、インダクタンス素子９₁〜９₃の一端それぞれに接続されている。
【００３９】
三相パワーライン２がＲ相、Ｓ相、Ｔ相で構成されているものとすると、各インダクタンス素子９₁〜９₃の他端は、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相に接続されている。
【００４０】
他方、６個の副スイッチ素子３７〜４２のうち、３個の副スイッチ素子３７〜３９は、高電圧側が主コンデンサ２２の正極側に共通に接続され、低電圧側は、共振用チョーク３４〜３６の一端にそれぞれ接続されている。
【００４１】
他の３個の副スイッチ素子４０〜４２は低電圧側が主コンデンサ２２の負極側に共通に接続され、高電圧側は、上記の副スイッチ素子３７〜３９と共振用チョーク３４〜３６とが接続された部分にそれぞれ接続されている。
【００４２】
各共振用チョーク３４〜３６の他端は、一次巻線３１_a〜３３_aを介して、インダクタンス素子９₁〜９₃とスイッチ装置１０〜１５とが接続された部分にそれぞれ接続されている。
【００４３】
各一次巻線３１_a〜３３_aは、二次巻線３１_b〜３３_bと互いに磁気結合した状態でトランス内部に設けられており、一次巻線３１_a〜３３_aに流れる電流が変化する際に、二次巻線３１_b〜３３_bに電圧が誘起されるように構成されている。
【００４４】
各二次巻線３１_b〜３３_bはセンタータップ型の構成になっており、３つの出力端子のうち、二次巻線３１_b〜３３_bの中点は、主コンデンサ２２の負極側に共通に接続されており、他の２個の端子はダイオード４３〜４８で構成される整流器に接続されている。
【００４５】
各二次巻線３１_b〜３３_bの端子には、ダイオード４３〜４８のアノード側がそれぞれ接続されており、それらダイオード４３〜４８のカソード側は、主コンデンサ２２の正極側に共通に接続されている。従って、各二次巻線３１_b〜３３_bに電圧が誘起されると、その電圧の極性に従ってダイオード４３〜４８が順バイアスされ、誘起された電圧の極性によらずに、主コンデンサ２２を充電できるように構成されている。
【００４６】
上記の主スイッチ素子１０_a〜１５_a及び副スイッチ素子３７〜４２は、制御装置２５に接続されており、制御装置２５によって導通と遮断が制御されるように構成されている。
【００４７】
従って、このアクティブフィルタ装置２４では、上記従来技術のアクティブフィルタ装置１２４と同様に、制御装置２５が各主スイッチ素子１０〜１５を制御し、三相電源１によって主コンデンサ２２を充放電させられるようになっている。
【００４８】
また、制御装置２５には、三相パワーライン２のＲ相及びＴ相に挿入されたセンサー４、５が接続されており、制御装置２５が負荷変動を検出すると、下記のように主スイッチ素子１０_a〜１５_a及び副スイッチ素子３７〜４２を制御し、負荷変動を吸収するように構成されている。
【００４９】
図２は、Ｒ相が正電圧、Ｓ相が負電圧になっており、１個の主スイッチ素子１４_aが導通しており、インダクタンス素子９₁に蓄積されたエネルギーが、Ｒ相に供給されている状態を示している。
【００５０】
この状態では、インダクタンス素子９₁が電源として動作する結果、図中の矢示するように、
インダクタンス素子９₁の正電圧側→Ｒ相→負荷３→Ｓ相→インダクタンス素子９₂→主スイッチ素子１４_a→ダイオード素子１３_b→インダクタンス素子９₁の負電圧側
の順序で電流Ｉ₁が流れる。
【００５１】
このとき、インダクタンス素子９₁の負電圧が誘起されている側の端子は、主コンデンサ２２の負極側の端子の電圧と略等しくなっている(正確には、主コンデンサ２２の負電圧側の端子よりもダイオード素子１３_bの電圧降下分だけ低い電圧になっている)。従って、そのインダクタンス素子９₁の負電圧側と主コンデンサ２２の正極側の間に接続された共振用コンデンサ１０_bは主コンデンサ２２と略等しい電圧に充電されている。
【００５２】
その状態で副スイッチ素子３７が導通すると、主コンデンサ２２から、図３の符号Ｉ₂に示す電流がインダクタンス素子９₁に供給され始める。
【００５３】
電流Ｉ₂は一次巻線３１_aを流れ、二次巻線３１_bに電圧を誘起させ、主コンデンサ２２を充電する。このアクティブフィルタ装置２４では、一次巻線３１_a〜３３_aと、各一次巻線３１_a〜３３_aと磁気結合した二次巻線３１_b〜３３_bとは、巻線比が１：ｎ(１＜ｎ)にされており、従って、一次巻線３１_a〜３３_aに生じた起電力の大きさと、二次巻線３１_b〜３３_bに誘起された起電力の大きさとは、１：ｎになるようにされている。
【００５４】
二次巻線３１_b〜３３_bに電流が流れると、その二次巻線３１_b〜３３_bは、主コンデンサ２２の電圧にクランプされる。
その結果、一次巻線３１_a〜３３_a側は、主コンデンサ２２の電圧の１／ｎ倍の電圧でクランプされる。
【００５５】
共振用チョーク３４及び一次巻線３１_aの直列接続回路の両端には、副スイッチ素子３７の電圧降下を無視すると、主コンデンサ２２の電圧Ｅ₀が印加されており、従って、共振用チョーク３４には、主コンデンサ２２の電圧Ｅ₀から一次巻線３１に生じた電圧Ｅ₀／ｎを差し引いた電圧(１−１／ｎ)・Ｅ₀が印加されることになる。
その結果、電流Ｉ₂は、共振用チョーク３４のインダクタンス値をＬ_aとすると、(１−１／ｎ)・Ｅ₀／Ｌ_a の傾斜に従って増加することになる。
【００５６】
この傾斜は、共振用チョーク３４に、二次巻線３１_bと磁気結合した一次巻線３１_aを設けなかった場合よりも、Ｅ₀／ｎの値の分だけ電流Ｉ₂の増加率が少なくなっており、従って、主コンデンサ２２の電圧値を低くしなくても、電流Ｉ₂をゆっくり増加させることができる。
【００５７】
図９に、アクティブフィルタ装置２４内を流れる電流波形及び、内部に現れる電圧波形を示す。符号ｇは、副スイッチ素子３７に流れる電流波形であり、この電流波形ｇは共振用チョーク３４に流れる電流波形と共通している。
【００５８】
また、符号ｈはインダクタンス素子９₁に流れる電流波形であり、この図９では、副スイッチ素子３７が導通し、電流Ｉ₂が流れ始める時刻が符号ｔ₀で示されている。
【００５９】
時刻ｔ₀後、電流Ｉ₂は上記の傾斜に従って増加する。そして、時刻ｔ₁に於いて主コンデンサ２２がインダクタンス素子９₁に流れる電流の全部を供給するようになると、電流Ｉ₁(インダクタンス素子９₁の正電圧側→Ｒ相→負荷３→Ｓ相→インダクタンス素子９₂→主スイッチ素子１４_a→ダイオード素子１３_b→インダクタンス素子９₁の負電圧側の順序で流れる電流)はゼロになる。
【００６０】
ダイオード素子１３_bは、流れる電流がゼロになった後、逆バイアスされ、図４に示すように、主コンデンサ２２から、共振用チョーク３４及びインダクタンス素子９₁を介して、負荷３に電流Ｉ₂が供給される。
【００６１】
このように、ダイオード素子１３_bは電流が流れなくなった後、逆バイアスされるので、リカバリー特性の影響を受けず、また、ダイオード１３_bに起因するノイズが発生することもない。
【００６２】
副スイッチ素子３７が導通した状態では、電流Ｉ₂が流れる共振用チョーク３４と、スイッチ装置１０内の共振用コンデンサ１０_cとの間で共振回路が形成され、副スイッチ素子３７を流れる電流は、図５に示すように、主コンデンサ２２と共振用コンデンサ１０_cから供給される電流Ｉ₃の合計値になる。
また、副スイッチ素子３７を流れた電流の一部は、コンデンサ１３_cを充電し、主コンデンサ２２に戻る。
【００６３】
次いで、共振用コンデンサ１０_cが完全に放電すると、インダクタンス素子３４に逆起電力が生じ、インダクタンス素子３４に蓄積されたエネルギーにより、図６の符号Ｉ₄に示す電流が、主スイッチ素子１０_aに接続されたダイオード素子１０_bに瞬間的に流れる。図９の符号ａは主スイッチ素子１０_aの駆動波形、符号ｅは副スイッチ素子３７の駆動波形、符号ｃはその主スイッチ素子１０_aの電流波形、符号ｄは、主スイッチ素子１０の両端の電圧波形を示している。
【００６４】
ダイオード素子１０_bに電流Ｉ₄が流れている間に主スイッチ素子１０_aが導通し、主スイッチ素子１０_aに順方向の電流が流れ始める(時刻ｔ₃)。
【００６５】
このように、主スイッチ素子１０_aが導通する際に、その主スイッチ素子１０_aに並列接続された共振用コンデンサ１０_cが完全に放電しており、両端の電圧が小さい状態で、主スイッチ素子１０_aが導通するから、主スイッチ素子１０_aの電力損失は小さくなっている。
【００６６】
主スイッチ素子１０_aに流れる電流が十分大きくなる時刻ｔ₄では、副スイッチ素子３７に流れる電流はゼロになる。その状態で副スイッチ素子３７を遮断させると、副スイッチ素子３７には電力損失は生じない。
【００６７】
その状態では、図７の電流Ｉ₅に示すように、主コンデンサ２２から主スイッチ素子１０_aを介して、負荷３に電流が供給される。その後、時刻ｔ₅で主スイッチ素子１０_aを遮断させると、順方向電流が流れるに連れ、共振用コンデンサ１０_cに電流が流れ込み、主スイッチ素子１０_aが充電され始め、その両端の電圧は徐々に上昇する。このため、主スイッチ素子１０_aの電圧は徐々に上昇するため、ロスが小さくて済む。
【００６８】
共振用コンデンサ１０_cが充電されると、その電圧分だけ、共振用コンデンサ１３_cが放電する(図８)。主スイッチ素子１０_aに流れる電流と両端の電圧は、それぞれ元の状態に戻る。
【００６９】
以上は、主コンデンサ２２の正極側に接続された主及び副スイッチ素子１０_aに、３７ついて説明したが、負極側に接続された主及び副スイッチ素子１３_a、４０についても、同様に動作し、印加電圧が小さい状態でオンするようになっている。
【００７０】
そして、インダクタンス素子９₁、９₃と三相パワーライン２の間には電流センサ７、８が挿入されている。制御装置２５は、負荷３に流れる電流を三相パワーライン２に接続した電流センサ４、５で検出し、アクティブフィルタ装置２４が供給又は吸収する電流をインダクタンス素子９₁、９₃側の電流センサ７、８で検出し、主及び副スイッチ素子１０_a〜１５_a、３７〜４２を制御し、高調波成分を吸収できるようになっている。
【００７１】
また、３相パワーライン２のうち、Ｒ相に接続された主スイッチ素子１０_a及び副スイッチ素子３７について説明したが、Ｓ相、Ｔ相に接続された主及び副スイッチ素子１１_a、１２_a、１４_a、１５_a、３８、３９、４１、４２についても、同様である。
【００７２】
上記はセンタータップ型の二次巻線３１_b〜３３_bに対し、ダイオード４３〜４８を２個ずつ接続し、各二次巻線３１_b〜３３_bの電圧を全波整流したが、図１０に示すように、各二次巻線３１_b〜３３_bを非センタータップ型にし、それぞれ４個のダイオード５１₁〜５１₄、５２₁〜５２₄、５３₁〜５３₄で構成されたダイオードブリッジ５１〜５３を接続し、全波整流して主コンデンサ２２を充電するようにしてもよい。
【００７３】
更にまた、３相交流電圧ではなく、通常の商用電源が供給される場合についても、同様のアクティブフィルタ装置を設けることができる。図１１の符号２４'は、そのアクティブフィルタ装置であり、図２のアクティブフィルタ装置２４と同じ部材には同じ符号を付してある。
【００７４】
また、上記アクティブフィルタ２４、２４'は、一次巻線３１_a〜３３_aと、各一次巻線３１_a〜３３_aと磁気結合した二次巻線３１_b〜３３_bを設け、二次巻線３１_b〜３３_bに生じた電圧で、主コンデンサ２２を充電するようにしたが、必ずしも一次巻線３１_a〜３３_a及び二次巻線３１_b〜３３_bは必要ではない。要するに、主スイッチ素子に共振用コンデンサを並列接続させ、副スイッチ装置を導通させると、共振用コンデンサに共振用チョークが並列接続され、その間に共振電流を流し、主スイッチ素子両端の電圧が小さい状態で導通させるアクティブフィルタ装置であればよい。
【００７５】
【発明の効果】
主スイッチ素子の損失が小さくなる。
主スイッチ素子が導通又は遮断するときのノイズ発生が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクティブフィルタ装置の一例
【図２】アクティブフィルタ装置内を流れる電流を説明するための図
【図３】副スイッチ素子導通後のアクティブフィルタ装置内に流れる電流を説明するための図
【図４】ダイオード素子に流れる電流が停止した後のアクティブフィルタ装置内に流れる電流を説明するための図
【図５】アクティブフィルタ装置内を共振電流が流れている状態を説明するための図
【図６】インダクタンス素子のエネルギー放出により流れる電流を説明するための図
【図７】主スイッチ素子導通後のアクティブフィルタ装置内を流れる電流を説明するための図
【図８】共振用コンデンサの放電電流を説明するための図
【図９】そのタイミングチャート
【図１０】ダイオードブリッジを用いた整流器
【図１１】本発明のアクティブフィルタ装置の他の例
【図１２】従来技術のアクティブフィルタ装置
【図１３】従来技術のアクティブフィルタ装置の動作を説明するためのタイミングチャート
【符号の説明】
１…電源
２…パワーライン
３…負荷
２２…主コンデンサ
９₁〜９₃…インダクタンス素子
１０_a〜１５_a…主スイッチ素子
１０_b〜１５_b…ダイオード素子
１０_c〜１５_c…共振用コンデンサ
２４…アクティブフィルタ装置
２５…制御装置
３１_a〜３３_a…一次巻線
３１_b〜３３_b…二次巻線
３４〜３６…共振用チョーク
３７〜４２…副スイッチ素子
４３〜４８、５１₁〜５１₄、５２₁〜５２₄、５３₁〜５３₄…整流器を構成するダイオード素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an active filter device, and more particularly, to an active filter device that reduces the burden on a power source that supplies power to a nonlinear load.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an active filter device has been used for suppressing high frequency of a power supply line and improving power factor.
Reference numeral 124 in FIG. 12 denotes a conventional active filter device, which is connected to the three-phase power line 102 that supplies power from the three-phase power source 101 to the load 103.
[0003]
The active filter device 124 includes a control device 123, three inductance elements 109 _{1 to} 109 ₃ , six switch devices 110 to 115, and one main capacitor 122.
[0004]
In the switch device 110 to 115, (which IGBT is used here.) Main switching element 110 _a to 115 _a and the diode element 110 _b to 115 _b are provided one by one, each diode element 110 _b to 115 _b are connected in antiparallel to each main switching element 110 _a to 115 _a.
[0005]
Of the switching devices 110 to 115, the three switching elements 110 to 112 have the high voltage side commonly connected to the positive side of the main capacitor 122, and the low voltage side connected to one end of the inductance elements 109 _{1 to} 109 ₃ respectively. (Thus, the diode elements 110 _{b to} 112 _b have the cathode side connected to the positive electrode side and the anode side connected to the inductance elements 109 _{1 to} 109 ₃ ).
[0006]
The other three switching elements 113 to 115, the low-voltage side connected in common to the negative side of the main capacitor 122 a high voltage side, to one end of the inductance element 109 ₁ to 109 _3, the three switching elements 110 to 112 Are connected to each other.
[0007]
Assuming that the three-phase power line 102 is composed of an R phase, an S phase, and a T phase, the other ends of the inductance elements 109 _{1 to} 109 ₃ are connected to the R phase, the S phase, and the T phase, respectively. The capacitor 119 for removing the carrier component is connected.
[0008]
Each switch device 110 to 115 is connected to the control unit 123, the control unit 123, the switching elements 110 _a to 115 _a of the inner is controlled, is configured to be conductive or blocking.
[0009]
Each main switching element 110 _a to 115 _a is, when the cut-off in a state in which current flows, since the electromotive force is generated in the inductance element 91 _to 93 _3, in the electromotive force, the diode element 110 _b to 115 _b First, the main capacitor 122 is charged, and first, a state in which a current can be supplied from the main capacitor 122 to the load 103 is set.
[0010]
When the load 103 is a non-linear load such as a main capacitor input type circuit or a rectifier, a harmonic component is generated, and the load on the three-phase power source 101 is increased. Current sensors 104 and 105 are inserted in the three-phase power line 102 (in FIG. 12, they are inserted in the R phase and the T phase), and the harmonic components of the load 103 are obtained by the current sensors 104 and 105. The current is detected and supplied or absorbed from the main capacitor 122 in the active filter 124, and the harmonic current of the load 103 is canceled out. As a result, the three-phase power supply 101 only needs to supply a sinusoidal current. The load on the three-phase AC power supply 101 is kept constant.
[0011]
However, in the active filter device 124, a main switching element 110 _a to 115 _a there is loss when the on / off can not be ignored. Figure 13 shows the voltage or current waveform when the main switching element 110 _a to 115 _a is operated, FIG symbol A is a waveform of the gate voltage, the waveform of the code C is the collector current, D is the waveform of the collector voltage Is shown.
[0012]
In the transition time T ₁ during the transition from the cut-off state to the conductive state and the transition time T ₂ during the transition from the cut-off state to the conductive state, current flows with the voltage at both ends of the main switch elements 110 _{a to} 115 _a being large. Therefore, the loss is large.
[0013]
Also, the recovery characteristics of the parasitic inductance and the diode element of interconnection, as the sign A~C of the waveform of FIG. 13, a surge voltage when the main switching element 110 _a to 115 _a becomes conductive occurs. This surge voltage not only becomes a noise generation source, but also has a problem of increasing loss.
[0014]
As described above, it is difficult to improve the efficiency of the conventional active filter device 124.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been created to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object thereof is to provide an active filter device with low loss and low noise.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a main capacitor, a plurality of main switch elements, a plurality of inductance elements, and a plurality of diode elements, and each main switch element includes: The diode elements are respectively connected in reverse parallel, and one end of each inductance element is connected to the positive voltage side and the negative voltage side of the main capacitor via the main switch element and the diode element, and the other end is An active filter device configured to be connected to a power line that supplies power from a power source to a load, comprising a control device, a plurality of resonance chokes, a plurality of sub-switch elements, and a plurality of resonance capacitors The resonance capacitors are connected in parallel to the main switch elements, and the main switch elements and the sub switch elements are connected to the control device. One end of each resonance choke is connected to one end of each inductance element, and the other end of the resonance choke is connected to the main capacitor via the sub switch element. It is characterized by being connected to the positive voltage side and the negative voltage side.
[0017]
The invention according to claim 2 is the active filter according to claim 1, comprising a primary winding and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding, wherein the sub-switch element and the inductance element The primary windings are connected to each other, and the main capacitor can be charged with a voltage induced in the secondary winding.
[0018]
A third aspect of the present invention is the active filter according to the second aspect, wherein the current appearing in the secondary winding is full-wave rectified to charge the main capacitor. .
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, in the active filter according to the third aspect, the secondary winding is configured as a center tap type and is connected to the main capacitor via a rectifier.
[0020]
The invention according to claim 5 is the active filter according to claim 3, wherein the secondary winding is provided with a diode bridge circuit, and the main capacitor can be charged via the diode bridge circuit. It is characterized by that.
[0021]
A sixth aspect of the present invention is a control method for controlling an active filter device according to any one of the first to fifth aspects, wherein a resonance current flows between the resonance choke and the resonance capacitor. The control device causes the main switch element to conduct when the voltage of the resonance capacitor decreases.
[0022]
The present invention is configured as described above, and includes a main capacitor, a plurality of main switch elements, a plurality of inductance elements, and a plurality of diode elements. Each main switch element includes a diode element. Each is connected in reverse parallel.
[0023]
One end of each inductance element is connected to the positive voltage side and the negative voltage side of the main capacitor via the main switch element and the diode element, and the other end of each inductance element supplies power to the load from the power source. It is designed to be connected to the power line.
[0024]
The active filter device includes a control device, a plurality of resonance chokes, a plurality of sub switch elements, and a plurality of resonance capacitors. The resonance capacitors are connected in parallel to the main switch elements. Each main switch element and each sub switch element are connected so as to be controlled by the control device.
[0025]
Further, one end of each resonance choke is connected to one end of each inductance element, and the other end of each resonance choke is connected to the positive voltage side and the negative voltage side of the main capacitor via the sub switch element. It is connected.
[0026]
Therefore, since the main switch element can be controlled and the main capacitor can be charged / discharged, the active filter device can absorb the current fluctuation due to the load fluctuation and reduce the load on the power source.
[0027]
At this time, when the sub-switch element is turned on, a resonance current can flow between the resonance choke and the resonance capacitor. If the main switch element is turned on when the voltage appearing in the resonance capacitor is reduced by the resonance current, the loss of the main switch element is reduced.
[0028]
Also, a primary winding and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding are provided, and the primary winding is inserted between the sub switch element and the inductance element, and the current flowing through the primary winding changes. When an induced voltage is induced in the secondary winding, the main capacitor is charged by the resonance current released from the resonance capacitor when the induced capacitor is charged with the induced voltage. It becomes possible.
[0029]
If the secondary winding is configured as a center tap type and a rectifier is provided, the main capacitor can be charged regardless of the polarity of the voltage induced in the secondary winding.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Reference numeral 24 in FIG. 1 denotes an active filter device according to the present invention, which includes a control device 25.
[0031]
The control device 25 is connected to current sensors 4 and 5 attached to the R phase and the T phase of the three-phase power line 2 that connects the three-phase power source 1 and the load 3, and detects the current flowing through the load 3. It can be done.
[0032]
The active filter device 24 includes a capacitor 19 (for removing the carrier component of the three-phase power line 2), three inductance elements 9 _{1 to} 9 ₃ , six switch devices 10 to 15 and a sub switch element 37. and -42, and one of the main capacitor 22, and three resonant choke (inductance element for resonance) 34-36, three primary windings 31 _a ~ 33 _a and a secondary winding 31 _b ~ 33 _b .
[0033]
Of the switch device 10 to 15, one end of three switch devices 10 to 12 are connected in common to the positive side of the main capacitor 22, the other end is connected to one end of the inductance element 91 _to 93 _3.
[0034]
One end of the other three switching devices 13-15 are connected in common to the negative electrode side of the main capacitor 22, the other end, connected to the switch device 10 to 15 and the inductance elements 91 _to 93 ₃ of the high-voltage side Connected to each of the parts.
[0035]
The switch device 10 to 15, the main switching element 10 _a to 15 _a and the diode element 10 _b to 15 _b, and a resonant capacitor 10 _c to 15 _c provided one by one. The diode elements 10 _b to 15 _b are connected in reverse parallel to the main switch elements 10 _a to 15 _a , respectively. The resonance capacitors 10 _c to 15 _c are connected in parallel to the main switch elements 10 _a to 15 _a and the diode elements 10 _b to 15 _b .
[0036]
The main switching element 10 _a to 15 _a, where the IGBT has been used (may be used a power MOSFET or a bipolar transistor.), The diode element 10 to the high voltage side of the switch elements 10 _a to 15 _a _b to 15 _b cathode side is connected to, and is connected to the anode side to the low voltage side (reverse parallel connection).
[0037]
In three switch devices 10 to 12 connected to the positive electrode side of the main capacitor 22, a high voltage side (cathode side of the diode element 10 _b to 12 _b) of each main switching element 10 _a to 12 _a main capacitor 22 of being connected in common to the positive voltage side, low-voltage side (the anode side of the diode element 10 _b to 12 _b) is connected to one end of the inductance element 91 _to 93 _3.
[0038]
In three switch devices 13 to 15 connected to the negative electrode side of the main capacitor 22, the low-voltage side (cathode side of the diode element 13 _b to 15 _b) of each main switching element 13 _a to 15 _a main capacitor 22 are commonly connected to the negative electrode side of the high voltage side (anode side of the diode element 10 _b to 12 _b) is connected to each one end of the inductance element 91 _to 93 _3.
[0039]
Three-phase power line 2 is R phase, S phase, assuming that consists of T phase, the other ends of the inductance elements 91 _to 93 ₃ are connected R-phase, respectively, S-phase, T-phase .
[0040]
On the other hand, among the six sub switch elements 37 to 42, the three sub switch elements 37 to 39 have the high voltage side commonly connected to the positive side of the main capacitor 22, and the low voltage side has the resonance choke 34 to 34. 36 is connected to one end of each.
[0041]
The other three sub switch elements 40 to 42 are commonly connected to the negative side of the main capacitor 22 on the low voltage side, and the sub switch elements 37 to 39 and the resonance chokes 34 to 36 are connected to the high voltage side. Connected to each of the parts.
[0042]
The other end of each of the resonance choke 34 to 36, through the primary winding 31 _a ~ 33 _a, and the inductance element 91 _to 93 ₃ and the switch device 10 to 15 are connected respectively to the portions connected.
[0043]
The primary windings 31 _{a to} 33 _a are provided inside the transformer in a state of being magnetically coupled to the secondary windings 31 _{b to} 33 _b, and when the current flowing through the primary windings 31 _{a to} 33 _a changes. In addition, a voltage is induced in the secondary windings 31 _{b to} 33 _b .
[0044]
Each of the secondary windings 31 _{b to} 33 _b has a center tap type configuration, and among the three output terminals, the midpoint of the secondary windings 31 _{b to} 33 _b is common to the negative electrode side of the main capacitor 22. The other two terminals are connected to a rectifier composed of diodes 43-48.
[0045]
The anode sides of the diodes 43 to 48 are respectively connected to the terminals of the secondary windings 31 _{b to} 33 _b , and the cathode sides of the diodes 43 to 48 are commonly connected to the positive electrode side of the main capacitor 22. Yes. Therefore, when a voltage is induced in each of the secondary windings 31 _{b to} 33 _b , the diodes 43 to 48 are forward-biased according to the polarity of the voltage, and the main capacitor 22 is charged regardless of the polarity of the induced voltage. It is configured to be able to.
[0046]
The main switch elements 10 _a to 15 _a and the sub switch elements 37 to 42 are connected to the control device 25, and are configured such that conduction and blocking are controlled by the control device 25.
[0047]
Therefore, in this active filter device 24, similarly to the above-described conventional active filter device 124, the control device 25 controls the main switch elements 10 to 15 so that the main capacitor 22 can be charged and discharged by the three-phase power source 1. It has become.
[0048]
The control device 25 is connected to sensors 4 and 5 inserted in the R phase and the T phase of the three-phase power line 2, and when the control device 25 detects a load fluctuation, the main switch element is as follows. 10 _a to 15 _a and sub switch elements 37 to 42 are controlled to absorb load fluctuations.
[0049]
2, R-phase is a positive voltage, S-phase has a negative voltage, and one of the main switching element 14 _a is turned on, energy accumulated in the inductance element 9 _1, is supplied to the R-phase It shows the state.
[0050]
In this state, a result of the inductance element 9 ₁ operates as a power source, arrows Shimesuru so on in the figure,
Current I ₁ flows in the order of the inductance element 9 ₁ positive voltage side → R-phase → the load 3 → S-phase → the inductance element 9 ₂ → main switching element 14 _a → diode 13 _b → the negative voltage side of the inductance element 9 ₁ .
[0051]
At this time, the terminal on the side where the negative voltage of the inductance element 9 ₁ are induced in substantially equal and (more precisely the negative side of the voltage at the terminal of the main capacitor 22, a negative voltage side of the main capacitor 22 pin It has become voltage drop below the diode element 13 _b than). Therefore, the resonant capacitor 10 _b connected between the positive electrode side of the negative voltage side and the main capacitor 22 of the inductance element 9 ₁ is charged to a voltage substantially equal to the main capacitor 22.
[0052]
When sub switching element 37 is turned in this state, the main capacitor 22, a current indicated by the reference numeral I ₂ of FIG. 3 begins to be supplied to the inductance element 9 _1.
[0053]
Current I ₂ flows through the primary winding 31 _a, to induce a voltage in the secondary winding 31 _b, to charge the main capacitor 22. In the active filter device 24, a primary winding 31 _a ~ 33 _a, and each primary winding 31 _a ~ 33 _a magnetically coupled to secondary winding 31 _b ~ 33 _b, the winding ratio is 1: n ( Therefore, the magnitude of the electromotive force generated in the primary windings 31 _{a to} 33 _a and the magnitude of the electromotive force induced in the secondary windings 31 _{b to} 33 _b are 1: n.
[0054]
When a current flows through the secondary winding 31 _b ~ 33 _b, the secondary winding 31 _b ~ 33 _b is clamped to the voltage of the main capacitor 22.
As a result, the primary windings 31 _{a to} 33 _a are clamped with a voltage 1 / n times the voltage of the main capacitor 22.
[0055]
The voltage E ₀ of the main capacitor 22 is applied to both ends of the series connection circuit of the resonance choke 34 and the primary winding 31 _{a when} the voltage drop of the sub switch element 37 is ignored. Is a voltage (1-1 / n) · E ₀ obtained by subtracting the voltage E ₀ / n generated in the primary winding 31 from the voltage E ₀ of the main capacitor 22.
As a result, the current I ₂ increases according to the gradient of (1-1 / n) · E ₀ / L _a , where L _a is the inductance value of the resonance choke 34.
[0056]
This inclination causes the increase rate of the current I ₂ to be smaller by the value of E ₀ / n than when the resonance choke 34 is not provided with the primary winding 31 _a magnetically coupled to the secondary winding 31 _b. Therefore, even if the voltage value of the main capacitor 22 is not lowered, the current I ₂ can be increased slowly.
[0057]
FIG. 9 shows a current waveform flowing in the active filter device 24 and a voltage waveform appearing inside. Reference symbol g denotes a current waveform that flows through the sub-switch element 37, and this current waveform g is common to the current waveform that flows through the resonance choke 34.
[0058]
Further, reference numeral h denotes a waveform of the current flowing through the inductance element 9 _1, In FIG. 9, turned sub switching element 37 is, the time which the current I ₂ starts to flow is shown at t _0.
[0059]
After time t ₀ , the current I ₂ increases according to the above slope. When the main capacitor 22 at the time t ₁ is to supply all of the current flowing through the inductance element 9 _1, a current I ₁ (positive voltage side → R-phase of the inductance element 9 ₁ → load 3 → S-phase → Inductance element 9 ₂ → main switch element 14 _a → diode element 13 _b → current flowing in the order of the negative voltage side of inductance element 9 ₁ ) becomes zero.
[0060]
Diode 13 _b, after the electric current flowing becomes zero, are reverse biased, as shown in FIG. 4, the main capacitor 22, via the resonance choke 34 and the inductance element 9 _1, a current I ₂ to the load 3 Is supplied.
[0061]
Thus, since the diode element 13 _b is reverse-biased after the current stops flowing, it is not affected by the recovery characteristics, and noise caused by the diode 13 _b does not occur.
[0062]
In a state where the sub switch element 37 is conductive, a resonance circuit is formed between the resonance choke 34 through which the current I ₂ flows and the resonance capacitor 10 _c in the switch device 10, and the current flowing through the sub switch element 37 is As shown in FIG. 5, the total value of the current I ₃ supplied from the main capacitor 22 and the resonance capacitor 10 _c is obtained.
Further, part of the current flowing through the sub switch element 37 charges the capacitor 13 _c and returns to the main capacitor 22.
[0063]
Next, when the resonance capacitor 10 _c is completely discharged, a back electromotive force is generated in the inductance element 34, and the current indicated by the symbol I ₄ in FIG. 6 is supplied to the main switch element 10 _a by the energy accumulated in the inductance element 34. momentarily flows to connected diode 10 _b. In FIG. 9, symbol a represents _a driving waveform of the main switch element 10 _a , symbol e represents _a driving waveform of the sub switch element 37, symbol c represents _a current waveform of the main switch element 10 _a , and symbol d represents both ends of the main switch element 10. A voltage waveform is shown.
[0064]
While the current I ₄ is flowing through the diode element 10 _b , the main switch element 10 _a becomes conductive, and _a forward current starts to flow through the main switch element 10 _a (time t ₃ ).
[0065]
Thus, when the main switching element 10 _a is conductive, the main switching element 10 _a connected in parallel resonant capacitor 10 _c is completely discharged, while the voltage across a small, main switching device because 10 _a is conductive, the power loss of the main switching element 10 _a is smaller.
[0066]
At time t ₄ the current flowing through the main switching element 10 _a is sufficiently large, the current flowing through the secondary switching element 37 becomes zero. When the sub switch element 37 is cut off in this state, no power loss occurs in the sub switch element 37.
[0067]
In this state, as shown in the current I ₅ of FIG. 7, through the main switch element 10 _a from the main capacitor 22, current is supplied to the load 3. Then, when the cut off of the main switching element 10 _a at time t _5, As the forward current flows, current flows into the resonant capacitor 10 _c, starting to the main switching element 10 _a is charged, the voltage of both ends thereof gradually To rise. Therefore, the voltage of the main switching element 10 _a is for gradually rises, requires only a small loss.
[0068]
When the resonance capacitor 10 _c is charged, the resonance capacitor 13 _c is discharged by the voltage (FIG. 8). Voltage current and ends passing through the main switching element 10 _a, respectively return to the original state.
[0069]
Above, the primary and secondary switching element 10 _a which is connected to the positive electrode side of the main capacitor 22 has been described with 37, also has been the main and auxiliary switching elements 13 _a, 40 connected to the negative, and operates in the same manner The power is turned on when the applied voltage is small.
[0070]
Current sensors 7 and 8 are inserted between the inductance elements 9 ₁ and 9 ₃ and the three-phase power line 2. Controller 25, a current flowing through the load 3 is detected by the current sensor 4 and 5 which is connected to a three-phase power line 2, the current sensor of the active filter device 24 the inductance element 9 ₁ a current supply or absorb, 9 ₃ side 7 and 8, the main and sub switch elements 10 _a to 15 _a and 37 to 42 are controlled to absorb the harmonic components.
[0071]
Also, among the 3-phase power line 2 has been described main switching element 10 _a and the sub switching element 37 connected to the R phase, S phase, primary and secondary switching elements connected to the T phase 11 _a, 12 _a , 14 _a , 15 _a , 38, 39, 41, 42 are the same.
[0072]
Above with respect to secondary winding 31 _b ~ 33 _b of the center tap, connected diodes 43 to 48 two by two, the voltage of each secondary winding 31 _b ~ 33 _b has been full-wave rectified, 10 as shown in, each secondary winding 31 _b ~ 33 _b and to the non-center tap, each of the four diodes 51 _1-51 ₄ 52 _1-52 ₄ 53 _1-53 diode bridge composed of _four 51 to 53 may be connected, and full-wave rectification may be performed to charge the main capacitor 22.
[0073]
Furthermore, a similar active filter device can be provided even when normal commercial power is supplied instead of the three-phase AC voltage. Reference numeral 24 ′ in FIG. 11 is the active filter device, and the same members as those in the active filter device 24 in FIG.
[0074]
Moreover, the active filter 24, 24 'provided with a primary winding 31 _a ~ 33 _a, each primary winding 31 _a ~ 33 _a magnetically coupled to secondary winding 31 _b ~ 33 _b, the secondary winding in voltage generated in 31 _b ~ 33 _b, but so as to charge the main capacitor 22 is not necessarily the primary winding 31 _a ~ 33 _a and a secondary winding 31 _b ~ 33 _b is necessary. In short, when a resonance capacitor is connected in parallel to the main switch element and the sub-switch device is turned on, a resonance choke is connected in parallel to the resonance capacitor, a resonance current is passed between them, and the voltage across the main switch element is small Any active filter device may be used as long as it is conductive.
[0075]
【The invention's effect】
The loss of the main switch element is reduced.
Noise generation when the main switch element is turned on or off is reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of an active filter device of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a current flowing in the active filter device. FIG. 3 is a diagram for explaining a current flowing in the active filter device after conduction of a sub switch element. FIG. 4 is a diagram for explaining the current flowing in the active filter device after the current flowing in the diode element is stopped. FIG. 5 is for explaining the state in which the resonance current is flowing in the active filter device. FIG. 6 is a diagram for explaining the current that flows due to the energy release of the inductance element. FIG. 7 is a diagram for explaining the current that flows in the active filter device after the main switch element is turned on. FIG. 9 is a timing chart for explaining the discharge current. FIG. 10 is a rectifier using a diode bridge. FIG. [Description of symbols is a timing chart of another example FIG. 12 active filter device of the prior art [13] for explaining the operation of the prior art active filter device of the active filter device
1 ... Power 2 ... Power Line 3 ... load 22 ... main capacitor 91 _to 93 ₃ ... inductance element 10 _a to 15 _a ... main switching element 10 _b to 15 _b ... diode 10 _c to 15 _c ... resonance capacitor 24 ... Active filter device 25 ... Control devices 31 _{a to} 33 _a ... Primary windings 31 _{b to} 33 _b ... Secondary windings 34 to 36 ... Resonant chokes 37 to 42 ... Sub-switch elements 43 to 48, 51 _{1 to} 51 ₄ , 52 _{1 to} 52 ₄ , 53 _{1 to} 53 ₄ ... Diode element constituting a rectifier

Claims

A main capacitor, a plurality of main switch elements, a plurality of inductance elements, and a plurality of diode elements;
Each main switch element is connected in reverse parallel to the diode element,
One end of each inductance element is connected to the positive voltage side and the negative voltage side of the main capacitor via the main switch element and the diode element,
The other end is an active filter device configured to be connected to a power line that supplies power from a power source to a load,
A control device, a plurality of resonance chokes, a plurality of sub-switch elements, and a plurality of resonance capacitors;
The resonant capacitor is connected in parallel to the main switch elements,
Each main switch element and each sub switch element are connected to be controlled by the control device,
One end of each resonance choke is connected to one end of each inductance element, and the other end of each resonance choke is connected to the positive voltage side and the negative voltage side of the main capacitor via the sub switch element. It is connected to,
A primary winding and a secondary winding magnetically coupled to the primary winding;
The primary windings are respectively inserted between the sub switch element and the inductance element,
An active filter device configured to be able to charge the main capacitor with a voltage induced in the secondary winding .

2. The active filter according to claim 1 , wherein the active filter is configured to full-wave rectify a current appearing in the secondary winding and charge the main capacitor.

3. The active filter according to claim 2, wherein the secondary winding is configured as a center tap type and is connected to the main capacitor via a rectifier.

The active filter according to claim 2 , wherein a diode bridge circuit is provided in the secondary winding, and the main capacitor can be charged via the diode bridge circuit.

A control method for controlling the active filter device according to any one of claims 1 to 4 ,
A resonance current flows between the resonance choke and the resonance capacitor,
The control method, wherein when the voltage of the resonance capacitor becomes small, the control device causes the main switch element to conduct.