JP4935617B2 - アクティブフィルタ機能装置 - Google Patents
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Description
なお、瞬低とは、落雷などによる送電線事故を送電線保護リレーで除去するまでに発生する一時的な電圧低下である。
(1)順変換動作(コンバータ動作)をすることにより、電力系統L1から得た交流電流を直流電流に変換し、この直流電流により電気二重層キャパシタ5を充電する。
(2)瞬低が発生した時に、逆変換動作(インバータ動作)をすることにより、電気二重層キャパシタ5に充電した直流電流を交流電流に変換し、この交流電流を負荷3に送る。つまり、瞬低補償装置としての動作機能を果たす。
(3)負荷3から発生する高調波電流と逆極性の補償電流を出力し、この補償電流により高調波電流を打ち消す。つまり、アクティブフィルタとしての動作機能を果たす。
この指令Sの指令内容は、
(1)電力変換器4を順変換動作(コンバータ動作)させることにより電気二重層キャパシタ5を充電するように指令する充電指令と、
(2)瞬低が発生した時に電力変換器4を逆変換動作(インバータ動作)させることにより負荷3に交流電力を送るように指令する瞬低補償指令と、
(3)負荷3から発生する高調波電流と逆極性の補償電流を出力して、この補償電流により高調波電流を打ち消すように指令する高調波補償指令と、を含むものである。
この図3は、制御部10のうち、特にアクティブフィルタとしての機能が発揮されるように指令Sを作成するときに必要な機能ブロックのみを示したものである。
正弦波発振器13は、位相θを用いて、正弦波信号sinθ及び余弦波信号cosθを求め、この正弦波信号sinθ及び余弦波信号cosθを、三相/dq座標変換回路202とdq/三相座標変換回路203に送る。
偏差演算部204では、d軸電流idから、d軸電流idをローパスフィルタ205でフィルタリングした基本波成分を引くことにより、d軸高調波成分idhを求める。
偏差演算部206では、q軸電流iqから、q軸電流iqをローパスフィルタ207でフィルタリングした基本波成分を引くことにより、q軸高調波成分iqhを求める。
また、負荷3自体に、大きなリアクトル成分を有する場合がある。
図2において、リアクトルLは、パッシブフィルタを介装した場合のパッシブフィルタのリアクトル、または、負荷3自体に大きなリアクトル成分を有する場合のリアクトルを、概括的に示している。
なお、電力系統Lのうち高速スイッチ2から見て商用電源1側にパッシブフィルタとして機能するリアクトルを介装した場合には、リアクトルLは高速スイッチ2よりも商用電源側に表記すべきであるが、図2ではこのことをも含めて、高速スイッチ2よりも負荷3側に表記したリアクトルLでもって代表して示している。
しかし、経年劣化等によりパッシブフィルタのインダクタンスが変化してきた場合には、負荷電圧の歪が発生すると、従来技術では、高調波電流の補償を完全には行うことができない。
前記負荷(3)に接続されている電力変換器(4)と、
前記電力変換器(4)にゲート制御信号を送り、このゲート制御信号に応じて前記電力変換器(4)を動作させて前記補償電流を出力させる制御部(10)とを有し、
前記制御部(10)は、
前記負荷電流の高調波成分を取り出して、高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)を求める高調波補償指令作成機能部と、
前記電力変換器(4)の交流出力電流信号(Iinvu,Iinvv,Iinvw)と前記高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)との偏差から偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を求め、この偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を電流制御部(211)の演算により電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)を求める電流制御偏差指令作成機能部と、
前記電力系統(L1)の系統電圧の位相に同期した基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)を出力する基準電圧指令部(212)と、
前記負荷(3)に印加された負荷電圧信号(Vloadu,Vloadv,Vloadw)と前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)との偏差から偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)を求め、この偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)に比例係数を掛けて乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)を求める乗算偏差電圧信号作成機能部と、
前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)と前記乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)とを加えた信号を、前記電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)に加えてPWM変調器(14)の入力となる指令(Su,Sv,Sw)を作成する指令作成部とを有することを特徴とする。
このため、負荷自体がリアクトル成分を有していたり、負荷にパッシブフィルタとしてのリアクトルを接続したため、負荷から発生する高調波電流が前記リアクトルに流れて発生した電圧降下に起因して負荷電圧に歪が生じても、前記高調波電流を確実に補償することができる補償電流を交流変換器から出力することができる。
なお、図1において、図3と同様な機能を果たす部分には、同一符号を付して重複する説明は省略する。
この偏差電圧信号ΔVu,ΔVv、ΔVwは、負荷3から発生した高調波電流がリアクトルLに流れることに起因して負荷電圧が歪んだときにおける、歪電圧(歪分)の値を示すものとなっている。
つまり、リアクトルLに高調波電流が流れることにより負荷電圧に歪が発生した場合には、この歪を補償するように、乗算偏差電圧信号KpΔVu,KpΔVv、KpΔVwによりフィードフォワード制御が行なわれる。
この結果、リアクトルLが存在していても、高調波電流を確実に抑制することができるアクティブフィルタが実現できる。
2 高速スイッチ
3 負荷
4 電力変換器
5 電気二重層キャパシタ
10 制御部
Claims (2)
- 電力系統(L1)に接続された負荷(3)に流れる負荷電流の高調波成分を抑制するため、前記負荷電流の高調波成分と逆極性の補償電流を前記負荷(3)に向かって出力するアクティブフィルタ機能装置において、
前記負荷(3)に接続されている電力変換器(4)と、
前記電力変換器(4)にゲート制御信号を送り、このゲート制御信号に応じて前記電力変換器(4)を動作させて前記補償電流を出力させる制御部(10)とを有し、
前記制御部(10)は、
前記負荷電流の高調波成分を取り出して、高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)を求める高調波補償指令作成機能部と、
前記電力変換器(4)の交流出力電流信号(Iinvu,Iinvv,Iinvw)と前記高調波補償指令(S2u,S2v,S2w)との偏差から偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を求め、この偏差指令(ΔSu,ΔSv,ΔSw)を電流制御部(211)の演算により電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)を求める電流制御偏差指令作成機能部と、
前記電力系統(L1)の系統電圧の位相に同期した基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)を出力する基準電圧指令部(212)と、
前記負荷(3)に印加された負荷電圧信号(Vloadu,Vloadv,Vloadw)と前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)との偏差から偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)を求め、この偏差電圧信号(ΔVu,ΔVv,ΔVw)に比例係数を掛けて乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)を求める乗算偏差電圧信号作成機能部と、
前記基準電圧指令信号(Vou,Vov,Vow)と前記乗算偏差電圧信号(KpΔVu,KpΔVv,KpΔVw)とを加えた信号を、前記電流制御偏差指令(dSu,dSv,dSw)に加えてPWM変調器(14)の入力となる指令(Su,Sv,Sw)を作成する指令作成部とを有することを特徴とするアクティブフィルタ機能装置。 - 請求項1において、前記電力変換器(4)は、前記負荷(3)以外に直流充電部(5)にも接続されていることを特徴とするアクティブフィルタ機能装置。
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