JP6555389B2 - 電源品質管理システムならびに空気調和装置 - Google Patents

電源品質管理システムならびに空気調和装置 Download PDF

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Description

本発明は、電源品質管理システムならびに空気調和装置に関するものである。
空気調和装置などでは、例えば特許文献1に示されるように、高調波電流が電力系統(例えば商用電源を含む電力系統)に流出することを防止するために、アクティブフィルタ装置が設けられる場合がある。
特開2016−116330号公報
空気調和装置が接続される電力系統には、空気調和装置以外の負荷(例えばインバータ回路などを有した機器。一例としてエレベータなど)も接続される場合があり、空気調和装置以外の負荷が高調波電流の発生源となることがある。その場合には、空気調和装置の高調波電流の対策を行うのみでは不十分であり、上記負荷及び空気調和装置を含めたシステム全体としての高調波電流の対策等の、電源品質の改善が望まれる。また、設備容量の低減や省エネルギーの観点などから、上記システム全体としての基本波力率の改善等の電源品質の改善も求められる。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電源に高調波電流の発生源となる機器が複数接続されたシステム全体における、電源品質の改善を図ることである。
本開示の第1の態様は、電源(4)に接続され、上記電源(4)から電源電力を供給されて動作する負荷装置(3)と、上記電源(4)に対し上記負荷装置(3)と並列に接続され上記電源(4)から上記電源電力を供給されて動作する高調波発生機器(1,2)と、上記電源(4)に対し上記高調波発生機器(1,2)に並列に出力が接続され、対応する上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)の高調波電流の低減及び基本波力率の改善の少なくとも一方を行うための補償電流を生成可能な電流源(30)と、を含む接続機器(41,42)が複数と、上記電源(4)から上記負荷装置(3)及び複数の上記高調波発生機器(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、上記電源(4)の電源力率、を制御するものであって、上記電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、上記電源力率より進む方向に変化するように、上記電源力率または上記高調波電流における電源高調波を制御する第1制御、を行い、上記電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの上記入力力率が、上記電源力率より遅れる方向に変化するように、上記電源力率または上記電源高調波を制御する第2制御、を行う制御部(43,47,52,62)と、上記制御部(43,47)が上記第1制御及び上記第2制御を行う際、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)それぞれにて発生する上記高調波電流の総和を各上記電流源(30)に分担して補償させ、且つ各上記電流源(30)の補償量が該電流源(30)の最大出力容量以下となる条件を満たすように、各上記電流源(30)が生成するべき上記補償量に対応する上記補償電流の量を算出する算出部(90)と、を備え、上記算出部(90)は、各上記電流源(30)が、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)のうち一部の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)にて発生する上記高調波電流を補償するための第1補償量、を算出し、複数の上記電流源(30)毎に、上記最大出力容量と上記第1補償量との差である余剰分を算出し、上記余剰分が大きい程、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)のうち一部の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)を除いた残りの上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)、にて発生する上記高調波電流の総和を分担して補償する第2補償量が大きくなるように、各上記電流源(30)の上記補償電流を算出し、上記制御部(43,47)は、上記算出部(90)の算出結果に基づいて上記第1制御及び上記第2制御を行うことを特徴とする電源品質管理システムである。
これにより、電流源(30)及び高調波発生機器(1,2)を含む接続機器(41,42)と、接続機器(41,42)とは別途負荷装置(3)とを備える電源品質管理システム内において、少なくとも1つの接続機器(41,42)の入力電流を変化させることにより、当該システム全体としての電源品質を改善させることができる
また、ここでは、第1制御及び上記第2制御において、複数の高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)にて発生する高調波電流の総和は、複数の電流源(30)に分担して補償され、その補償量は、各電流源(30)自身の最大出力容量を超えないように決定される。これにより、補償対象となる高調波電流の発生源が複数存在する場合において、複数の電流源(30)の少なくとも一部に過剰な負荷がかかることなく、各電流源(30)を有効利用した状態にて電源品質改善(高調波電流の低減及び基本波電流の改善)を図ることができる
また、ここでは、各電流源(30)の補償電流は、各電流源(30)が既に補償している第1補償量とその電流源(30)自身の最大出力容量との差である余剰分に応じて決定される。これにより、補償電流は、確実に最大出力容量を超えない条件を満たすように決定される
また、各電流源(30)の補償量はなるべく平均化される。従って、任意の電流源(30)に過剰な負荷がかかることを抑制できる。
本開示の第の態様は、第の態様において、上記最大出力容量は、上記電流源(30)が生成することのできる電流の最大値を示す最大補償電流値であって、上記算出部(90)は、上記最大補償電流値から、上記第1補償量に相当する第1補償分の電流値を減算することで、上記余剰分を算出することを特徴とする電源品質管理システムである。
ここでは、最大出力容量として、各電流源(30)が出力することのできる最大補償電流値を用いて余剰分が算出される。
本開示の第の態様は、第の態様において、上記最大出力容量は、上記電流源(30)が出力することのできる電力の最大値を示す最大補償電力値であって、上記算出部(90)は、上記最大補償電力値から、上記第1補償量に相当する第1補償分の電力値を減算することで、上記余剰分を算出することを特徴とする電源品質管理システムである。
ここでは、最大出力容量として、各電流源(30)が出力することのできる最大補償電力値を用いて余剰分が算出される。電力は、電流及び電圧の積に等しい。従って、電力によって余剰分を求めることにより、電流及び電圧の個々の値を意識せずとも電流と電圧との様々な組合せパターンに応じて柔軟に補償電流の量を算出できるため、アクティブフィルタ装置(5,6)の設計が比較的容易となる。
本開示の第の態様は、第の態様から第の態様のいずれか1つにおいて、上記電源(4)は、交流電源であって、複数の上記高調波発生機器(1,2)のうち少なくとも1つは、上記電源(4)から電力供給を受ける電力変換装置であることを特徴とする電源品質管理システムである。
本開示の第の態様は、第の態様から第の態様のいずれかに記載の電源品質管理システムに備えられ、上記電源(4)、上記負荷装置(3)及び上記高調波発生機器(1)に接続されたアクティブフィルタ装置(5)であって、上記電流源(30)と、上記算出部(90)が組み込まれた上記制御部(47)と、を備えることを特徴とするアクティブフィルタ装置である。
本開示の第の態様は、第の態様に記載のアクティブフィルタ装置(5)を備えたことを特徴とする空気調和装置である。
本開示の第の態様は、電源(4)に接続され、上記電源(4)から電源電力を供給されて動作する負荷装置(3)と、上記電源(4)に対し上記負荷装置(3)と並列に接続され上記電源(4)から上記電源電力を供給されて動作する高調波発生機器(1,2)と、上記電源(4)に対し上記高調波発生機器(1,2)に並列に出力が接続された電流源(30)と、を含む接続機器(41,42)が複数と、上記電源(4)から上記負荷装置(3)及び複数の上記高調波発生機器(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、上記電源(4)の電源力率、を制御する制御部(43,47,52,62)とを備え、複数の上記接続機器(41,42)それぞれは空気調和装置(11,12)に含まれ、上記制御部(43,47,52,62)は、上記電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、上記電源力率より進む方向に変化するように、上記電源力率または上記高調波電流における電源高調波を制御する第1制御、を行い、上記電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの上記入力力率が、上記電源力率より遅れる方向に変化するように、上記電源力率または上記電源高調波を制御する第2制御、を行い、上記第1制御及び上記第2制御において、上記高調波電流または上記電源力率に基づいて、上記高調波電流が低減または上記電源力率が増減して改善するように、複数の上記空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の上記入力力率または入力高調波を変化させた後、複数の上記空気調和装置(11,12)から上記第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力力率または入力高調波を変化させることによって、上記電源力率または上記電源高調波を制御する電源品質改善制御、を行うことを特徴とする電源品質管理システムである。
これにより、電流源(30)及び高調波発生機器(1,2)を含む接続機器(41,42)と、接続機器(41,42)とは別途負荷装置(3)とを備える電源品質管理システム内において、少なくとも1つの接続機器(41,42)の入力電流を変化させることにより、当該システム全体としての電源品質を改善させることができる。
また、ここでは、第1制御及び第2制御において、電源品質改善制御が行われる。電源品質改善制御では、第1空気調和装置(11)の入力力率または入力高調波の変化後に、第2空気調和装置(12)の入力力率または入力高調波の変化がなされる。これにより、電源品質改善システム全体としての電源品質を改善させることができる。
本開示の第の態様は、第の態様において、上記高調波電流または上記電源力率の目標値を設定する目標設定部(527)、を更に備え、上記制御部(52)は、上記電源品質改善制御において、上記高調波電流または上記電源力率を上記目標値に近づくように変化させることを特徴とする電源品質管理システムである。
これにより、電源品質改善システム全体としての電源品質は確実に改善される。
本開示の第の態様は、第の態様において、上記目標値は0.9950〜1.0049の範囲内の値に設定されていることを特徴とする電源品質管理システムである。
本開示の第10の態様は、第の態様から第の態様のいずれか1つにおいて、複数の上記空気調和装置(11,12)それぞれは、上記高調波発生機器(1,2)である電力変換装置と、上記電流源(30)を含み上記電力変換装置に接続されたアクティブフィルタ装置(5,6)とを含むことを特徴とする電源品質管理システムである。
ここでは、各空気調和装置(11,12)が高調波電流の発生源である電力変換装置と、電源品質を改善するアクティブフィルタ装置(5,6)とを含んでいる。電源品質管理システムは、電力変換装置とは別の高調波発生機器(3)を有しているが、上記電源品質改善制御により、電源品質管理システム全体としての電源品質を改善させることができる。
本開示の第11の態様は、第10の態様において、上記制御部(52)は、上記第2制御における上記電源品質改善制御では、上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させることを特徴とする電源品質管理システムである。
アクティブフィルタ装置(5)の動作が停止すると、その分品質改善動作がなされないため、電源力率が低下する。交流電源(4)の電源力率が進んだ方向に変化していた場合には、第2制御にてアクティブフィルタ装置(5)の動作が停止することにより、電源品質は増加し改善される。
本開示の第12の態様は、第11の態様において、上記制御部(52)は、上記第2制御における上記電源品質改善制御において、上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)を停止した後の上記電源力率がなおも進んだ方向に変化している場合、上記第2空気調和装置(12)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(6)の動作を停止させることを特徴とする電源品質管理システムである。
アクティブフィルタ装置(5)の動作が停止してもなお交流電源(4)の電源力率が進んだ方向に変化した場合には、第2制御にてアクティブフィルタ装置(6)の動作も停止させることにより、電源品質は更に増加され改善される。
本開示の第13の態様は、第10の態様から第12の態様のいずれか1つにおいて、上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)には、上記制御部(52)が組み込まれていることを特徴とする電源品質管理システムである。
ここでは、先に動作を停止するアクティブフィルタ装置(5)と同じ空気調和装置(11)内に、電源品質改善制御の司令塔の役割を担う制御部(52)が含まれている。
本開示の第14の態様は、第の態様から第13の態様のいずれか1つにおいて、上記負荷装置(3)は、コンデンサ(32a〜32c)及びリアクタ(31a〜31c)を含む調相設備であることを特徴とする電源品質管理システムである。
調相設備が含まれていると、電源力率は進む方向に変化し易い。そのような場合に、第2制御において電源品質改善制御が行われることにより、電源力率は遅れる方向に変化するため、電源品質が改善する。
本開示の第15の態様は、第の態様から第14の態様のいずれか1つにおいて、上記電源(4)と複数の上記空気調和装置(11,12)との間に接続され、上記電源力率を検出する力率検出部(70)、を更に備えることを特徴とする電源品質管理システムである。
ここでは、実際の電源力率に従って、より精度の高い電源品質改善制御が行われる。
本開示の態様によれば、電流源(30)及び高調波発生機器(1,2)を含む接続機器(41,42)と、接続機器(41,42)とは別途負荷装置(3)とを備える電源品質管理システム内において、少なくとも1つの接続機器(41,42)の入力電流を変化させることにより、当該システム全体としての電源品質を改善させることができる。
図1は、全体の概要及び実施形態1に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 図2は、全体の概要において、電源力率の変化方向に伴う第1制御及び第2制御を説明するための図である。 図3は、実施形態1に係るアクティブフィルタ装置内の制御器の構成を示すブロック図である。 図4は、実施形態1に係る負荷分担器の構成を示すブロック図である。 図5は、実施形態1に係る補償電流の調整制御の動作を説明するための図である。 図6は、実施形態2に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 図7は、実施形態2に係るアクティブフィルタ装置内の制御器の構成を示すブロック図である。 図8は、実施形態2に係る負荷分担器の構成を示すブロック図である。 図9は、実施形態2に係る補償電流の調整制御の動作を説明するための図である。 図10は、実施形態3に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 図11は、実施形態3に係るアクティブフィルタ装置(5)内の制御器の構成を示すブロック図である。 図12は、実施形態4に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 図13は、実施形態4に係る第1アクティブフィルタ装置内の制御器の構成を示すブロック図である。 図14は、実施形態4に係る第2アクティブフィルタ装置内の制御器の構成を示すブロック図である。 図15は、実施形態4に係る電源品質改善制御の動作のうち、電源力率が遅れ力率である場合を説明するための図である。 図16は、実施形態4に係る電源品質改善制御の動作のうち、電源力率が進み力率である場合を説明するための図である。 図17は、実施形態5に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 図18は、実施形態5に係る電源品質改善制御の動作のうち、電源力率が遅れ力率である場合を説明するための図である。 図19は、実施形態6に係る空気調和システムの構成を示すブロック図である。 図20は、実施形態6に係る電源品質改善制御の動作のうち、電源力率が進み力率である場合を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
≪全体の概要≫
図1は、電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を示すブロック図である。空気調和システム(100)は、ビルや戸建て住宅(以下、ビル等)に設置され、図1に示すように、負荷装置としての高調波発生負荷器(3)と、電流源(30)及び当該負荷器(3)とは別の高調波発生負荷器としての電力変換装置(1,2)から成る接続機器(41,42)が複数と、制御器(43)と、を主に備える。
1つの電力変換装置(1,2)及び1つの電流源(30)(即ち1つの接続機器(41,42))と1つの制御器(43)とは、1の空気調和装置(11,12)内に含まれている。従って、図1の空気調和システム(100)は、1つの高調波発生負荷器(3)及び複数の空気調和装置(11,12)を含む。
ビル等には、交流電源(4)を含む電力系統から電力が供給されている。交流電源(4)は、三相の交流電源(例えば三相の商用電源)であって、高調波発生負荷器(3)及び各空気調和装置(11,12)と接続され、電力を分岐して供給する。
具体的に、高調波発生負荷器(3)は、交流電源(4)から電源電力を供給されて動作する。接続機器(41,42)に含まれる電力変換装置(1,2)は、交流電源(4)に対し高調波発生負荷器(3)と並列に接続され、交流電源(4)から電源電力を供給されて動作する。電流源(30)は、その出力が、交流電源(4)に対し対応する電力変換装置(1,2)に並列となるように接続されている。
従って、空気調和システム(100)では、電力変換装置(1,2)のみならず高調波発生負荷器(3)からも、高調波電流が、受電経路(13)を介して交流電源(4)に流出する可能性があると言える。
電流源(30)は、アクティブフィルタインバータ部であって、対応する制御器(43)と共に、アクティブフィルタ装置(5,6)の構成要素となっている。
制御器(43)は、対応する電流源(30)に接続されており、この電流源(30)等の動作制御を行うことで、交流電源(4)から高調波発生負荷器(3)及び複数の電力変換装置(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、交流電源(4)の電源力率、を制御する。
このように、交流電源(4)には、高調波を発生する複数の機器(1〜3)等のように、設置される状況下に応じた様々な装置が接続されるが、どのような状況下においても、空気調和システム(100)全体としての電源力率を改善することが望まれる。これに対し、以下では、たとえ接続機器(41,42)の個々の力率が改善しているとは言い難くとも、システム(100)全体として見ると電源力率の改善が図られている状態を作り出すことを目的とする。
上記目的のため、図2に示すように、制御器(43)は、電源力率を例えば所定時間(pt)毎に把握し、現在の電源力率の値及び前回把握した電源力率の値から、電源力率の変化の状態を把握する。具体的に、制御器(43)は、現在の電源力率が前回の電源力率から遅れた方向に変化したのか、それとも進んだ向に変化したのかを把握する。電源力率が遅れた方向に変化した場合(bt1,bt2,bt3)、制御器(43)は第1制御を行う。逆に電源力率が進んだ方向に変化した場合(bt4)、制御器(43)は第2制御を行う。
上記第1制御とは、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、電源力率より進む方向に変化するように、電源力率を直接調節するか、または高調波電流における電源高調波を調整することで電源力率を間接的に調節する制御である。
第2制御とは、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力力率が、電源力率より遅れる方向に変化するように、電源力率を直接調整するか、または高調波電流を調整することで電源力率を間接的に調整する制御である。
つまり、空気調和システム(100)が構築された環境の状況や電源事情等に応じて、電源力率は時には進んだ方向に変化し、時には遅れた方向に変化することがある。ここでは、そのようなその時々の電源力率の変化に対し、当該変化とは逆方向(相殺する方向)に接続機器(41,42)の入力力率を変化させる制御として、第1制御及び第2制御が行われる。
例えば、電源力率が常に遅れた方向に変化している場合は常に第1制御が行われ、電源力率が常に進んだ方向に変化している場合は常に第2制御が行われる。また、前回の把握タイミングでは、電源力率が遅れた方向に変化していたため第1制御が行われたところ、次の把握タイミングでは電源力率が進んだ方向に変化した場合、制御内容は第2制御に切り替えられる。
上記第1制御及び第2制御では、接続機器(41,42)単体の力率が必ずしも改善するとは言い難いが、接続機器(41,42)及び高調波発生負荷器(3)を含んだ空気調和システム(100)全体からすれば、当該システム(100)の電源力率を含む電源品質は改善される。これにより、電源力率を、電力会社等が予め定めている基準範囲内に収まるように制御することができる。従って、電源力率が基準範囲を超えているために、ビル等の管理者に例えば電気料金の値上げ等のペナルティが課されるような事態をなるべく回避することができる。
特に、第1制御及び第2制御が必要に応じて切り替えられながら継続して行われることにより、電源力率は、基準範囲(例えば“0.9950〜1.0049”)内に収束し、やがては当該基準範囲内の目標値(例えば“1”)に収束することも可能である。従って、ビル等の管理者は、例えば、電源力率に基づく電気料金の優遇を受ける等の、電気料金に関する特典を得ることも可能となる。
以下では、上述した第1制御及び第2制御において、更に具体的に行われる制御内容を、複数の実施形態にて構成と共に詳述していく。
≪実施形態1〜実施形態3に関して≫
実施形態1〜実施形態3では、空気調和装置(11,12)に含まれる電力変換装置(1,2)以外の高調波発生負荷器(3)を含め、高調波電流の発生源が1つの電力系統内に複数接続されており、複数のアクティブフィルタ装置(5,6)を用いて高調波電流を低減する対策が行われる。しかしながら、アクティブフィルタ装置(5,6)における高調波電流の低減能力は個々に限られており、自己の高調波電流の低減能力を超えた負荷がかかっている状態のアクティブフィルタ装置(5,6)が存在すると、そのアクティブフィルタ装置(5,6)には故障等が生じ、高調波対策が十分になされない可能性がある。
つまり、高調波を発生する複数の機器がアクティブフィルタ装置(5,6)に接続されていても、当該アクティブフィルタ装置(5,6)においては、過剰な負荷がかかることなく高調波電流の低減及び基本波力率の改善の少なくとも一方を図ることが望まれる。
そこで、実施形態1〜3では、上記第1制御及び第2制御において、アクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)それぞれの補償量がその電流源(30)の最大出力容量以下となる条件を満たしつつ、複数の高調波電流の発生源(1〜3)それぞれにて発生する高調波電流の総和を電流源(30)が分担して補償する制御が行われる。
≪実施形態1≫
<空気調和システムの概要>
本実施形態1に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図1に示す。空気調和システム(100)は、複数の空気調和装置(11,12)と(ここでは2つを例示)、分電盤(60)とを備える。空気調和システム(100)は、設置されたビル等における室内の空気調和(冷房や暖房)を行う。
分電盤(60)は、交流電源(4)に接続され、交流電源(4)からの交流電力を受電する。分電盤(60)は、複数のブレーカを備えており、各ブレーカを介して、交流電源(4)からの交流電力を複数の機器に分配している。この例では、それらのブレーカの一部に、空気調和装置(11,12)が接続されている。各空気調和装置(11,12)は、分電盤(60)を介して供給された交流電力によって稼働する。
また、分電盤(60)の複数のブレーカのうちの一部には、高調波発生負荷器(3)が接続されている。この例では、高調波発生負荷器(3)は、インバータ回路などの高調波電流の発生源となり得る回路を備えているものとする。高調波発生負荷器(3)としては、ビル等に設けられたエレベータや、ファン、ポンプ、エスカレータ、三相電源で駆動する照明、更には、アクティブフィルタ等の高調波対策を実施していない、空気調和装置(11,12)とは別の空気調和装置などを例示できる。
<空気調和装置の構成>
各空気調和装置(11,12)は、圧縮機を有した冷媒回路(図示せず)、電力変換装置(1,2)、及びアクティブフィルタ装置(5,6)を備える。
冷媒回路は、圧縮機、室外側熱交換器、膨張機構、室内側熱交換器が冷媒配管によって接続されることで構成される。冷媒回路内には冷媒が充填されており、冷媒が冷媒回路内を循環することによって、室内は冷却または暖められる。
電力変換装置(1,2)は、分電盤(60)を介して交流電源(4)に接続されており、高調波発生負荷器に該当する。この電力変換装置(1,2)それぞれは、図示していないが、コンバータ回路とインバータ回路とを有する。各電力変換装置(1,2)は、交流電源(4)から交流電力を供給されると、これを所望周波数及び所望電圧を有した交流電力に変換し、変換後の電力を圧縮機(より詳しくは圧縮機が備える電動機)に供給する。それにより、圧縮機が稼働して冷媒回路が機能し、その結果、室内の空気調和が行われる。
既に述べたように、高調波発生負荷器(3)のみならず、各空気調和装置(11,12)においても、電力変換装置(1,2)や圧縮機の電動機が稼働すると、高調波電流が発生する場合がある。この高調波電流は、分電盤(60)から各空気調和装置(11,12)へ電力を供給する電流経路を介して、交流電源(4)に流出する可能性がある。
このような高調波電流は、一般的には、交流電源(4)側への流出レベルが規制されている。そのため、本実施形態1に係る空気調和システム(100)は、各アクティブフィルタ装置(5,6)によって、流出する高調波電流の低減を図っている。また、設備容量や省エネルギーの観点などから、基本波力率の改善が求められるところ、本実施形態1のアクティブフィルタ装置(5,6)は、基本波力率の改善機能も備えている。
以下、アクティブフィルタ装置(5,6)の構成について説明する。
<アクティブフィルタ装置の構成>
各アクティブフィルタ装置(5,6)は、対応する各空気調和装置(11,12)に組み込まれている。図1では、空気調和装置(11,12)が2つのため、アクティブフィルタ装置(5,6)の数も2つである。なお、2つのアクティブフィルタ装置(5,6)の構成は同様である。
各アクティブフィルタ装置(5,6)は、交流電源(4)に対し、高調波発生負荷器である電力変換装置(1,2)と並列に接続されており、該電力変換装置(1,2)から流出し交流電源(4)からの受電経路(13)に現れる高調波電流を打ち消す機能を有する。即ち、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、交流電源(4)の受電経路(13)における電流が正弦波に近づくように補償電流を流す。より具体的には、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、受電経路(13)に現れている高調波電流とは逆位相の補償電流を生成し、受電経路(13)に供給する。
そして、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、上述した補償電流を流すことにより、基本波力率を改善する力率改善の機能も有する。この例では、基本波の無効成分も補償する補償電流を流すように各アクティブフィルタ装置(5,6)を構成することで、基本波力率の改善を行う。
上記機能を実現するため、本実施形態1に係るアクティブフィルタ装置(5,6)それぞれは、図1に示すように、電流源(30)、フィルタ側電流検出器(45a,45b)、電圧検出器(46)、及び制御器(43)を有する。
なお、各空気調和装置(11,12)に含まれる電力変換装置(1,2)において発生する高調波電流が最も大きくなるのは、空気調和装置(11,12)の負荷がもっとも大きな場合(例えば冷房の最大出力時)と考えられる。そのため、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、対応する空気調和装置(11,12)の負荷最大時における高調波電流を想定して、能力(問題なく生成可能な電流または電力の大きさ)、即ち容量が設定されている。この容量を、出力最大容量と言う。但し、一般的に、空気調和装置(11,12)は、最大負荷の状態で使用されることよりも小さい負荷(例えば中間の負荷)で使用される場合の方が多い。すると、上記のように出力最大容量が設定されたアクティブフィルタ装置(5,6)は、稼働中の殆どの期間において、能力が余剰となることが多いと考えられる。
−電流源−
電流源(30)は、高調波電流の低減及び基本波力率改善を行うための補償電流を生成する。電流源(30)の出力端子は、複数の電力変換装置(1,2)に接続されており、生成した補償電流は受電経路(13)に出力される。
図示していないが、本実施形態1の電流源(30)は、いわゆるインバータ回路を用いて構成されている(アクティブフィルタインバータ部)。電流源(30)には、制御器(43)から、後述するスイッチング指令値(G)が入力される。電流源(30)は、スイッチング指令値(G)に応じてスイッチングすることによって、補償電流を生成する。
−フィルタ側電流検出器−
フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)に入力される電流値(Ir2a,It2a,Ir3a,It3a)を検出する。
この例では、フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、1つのアクティブフィルタ装置(5,6)において2つ設けられている。フィルタ側電流検出器(45a)は、交流電源(4)から電流源(30)に入力されるR相の電流値(Ir2a,Ir3a)を検出し、フィルタ側電流検出器(45b)は、交流電源(4)から電流源(30)に入力されるT相の電流値(It2a,It3a)を検出する。フィルタ側電流検出器(45a,45b)によって検出された電流値(Ir2a,It2a,Ir3a,It3a)は、対応する制御器(43)に送信される。
フィルタ側電流検出器(45a,45b)の構成には、特に限定はないが、例えばカレントトランスを採用することなどが考えられる。
また、フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、検出結果を制御器(43)に有線方式で送信する構成であってもよいし、無線方式で送信する構成であってもよい。
−電圧検出器−
電圧検出器(46)は、交流電源(4)のR相及びS相に接続され、T相には接続されていない。電圧検出器(46)は、交流電源(4)の線間電圧(Vrs)のみを検出して、対応する制御器(43)に入力する。
−制御器−
制御器(43)は、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを格納したメモリディバイスとを用いて構成される。図1に示すように、各制御器(43)は、対応する電流源(30)、フィルタ側電流検出器(45a,45b)及び電圧検出器(46)、後述する分電盤(60)内の負荷分担器(7)に接続されている。制御器(43)は、各検出器(45a,45b,46)の検出結果と負荷分担器(7)からの信号とに基づいて、対応する電流源(30)の出力電流である補償電流を調整制御する。
<分電盤の構成>
図1に示すように、分電盤(60)は、空気調和システム(100)において1つ設けられている。分電盤(60)は、交流電源(4)と各空気調和装置(11,12)及び高調波発生負荷器(3)との間に位置しており、分電盤側電流検出器(4a,4b)及び負荷分担器(7)を有する。
分電盤側電流検出器(4a,4b)は、交流電源(4)から出力される電流(Irs,Its)を検出する。
この例では、分電盤側電流検出器(4a,4b)は、1つの分電盤(60)において2つ設けられている。分電盤側電流検出器(4a)は、交流電源(4)から出力されるR相の電流値(Irs)を検出し、分電盤側電流検出器(4b)は、交流電源(4)から出力されるT相の電流値(Its)を検出する。分電盤側電流検出器(4a,4b)によって検出された電流値(Irs,Its)は、負荷分担器(7)に入力される。
分電盤側電流検出器(4a,4b)の構成には、特に限定はないが、例えばカレントトランスを採用することなどが考えられる。
また、分電盤側電流検出器(4a,4b)は、検出結果を負荷分担器(7)に有線方式で送信する構成であってもよいし、無線方式で送信する構成であってもよい。
負荷分担器(7)は、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを格納したメモリディバイスとを用いて構成される。図1に示すように、負荷分担器(7)は、分電盤側電流検出器(4a,4b)及び各アクティブフィルタ装置(5,6)に含まれる制御器(43)と接続されている。負荷分担器(7)は、分電盤側電流検出器(4a,4b)の検出結果と各制御器(43)からの信号とに基づいて、各電流源(30)の出力電流である補償電流を、上記制御器(43)と共に調整制御する。
<電流源の最大出力容量に基づく補償電流の調整制御>
既に述べたように、空気調和システム(100)には、高調波電流を発生させる要因となる高調波発生負荷器が複数存在する(具体的には、高調波発生負荷器(3)、2つの電力変換装置(1,2))。それ故、空気調和システム(100)上にて発生する高調波電流の合計値は、高調波発生負荷器が1つの場合に比べて高くなるが、この状態においても、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、高調波電流を確実に低減させることが望まれる。
しかしながら、各アクティブフィルタ装置(5,6)が高調波電流の低減のために問題なく生成することのできる補償電流量(即ち、電流源(30)の補償量)は、各アクティブフィルタ装置(5,6)の最大出力容量に基づき限られている。アクティブフィルタ装置(5,6)が生成する補償電流量が自身の最大出力容量を超えると、アクティブフィルタ装置(5,6)には過渡的に負荷がかかり、アクティブフィルタ装置(5,6)の故障の要因となるおそれがある。
そこで、本実施形態1に係る制御器(43)及び負荷分担器(7)は、上記第1制御及び第2制御の際、各電流源(30)の最大出力容量に基づく補償電流の量を算出する算出部(90)として機能する。
具体的に、算出部(90)は、上記第1制御及び第2制御が行われる間、負荷分担器(7)にて、高調波発生負荷器(3)及び複数の電力変換装置(1,2)それぞれにて発生する高調波電流の総和を、各電流源(30)が分担して補償するように、各電流源(30)の分担を調整する。この分担にあたり、算出部(90)は、負荷分担器(7)にて、各電流源(30)の補償量が該電流源(30)の最大出力容量以下となる条件を満たすように、各電流源(30)の分担割合を決定する。そして、算出部(90)は、各制御器(43)にて、上記第1制御及び第2制御が行われる間、負荷分担器(7)が決定した各電流源(30)の分担割合に応じて対応する電流源(30)が出力するべき補償電流の量を決定し、当該電流源(30)に生成させる制御も行う。
このため、制御器(43)は、図3に示すように、位相検出部(436)、第1電流演算部(435)、第2電流演算部(434)、負荷電流演算部(433)、電流指令演算部(432)、ゲートパルス発生部(431)、最大許容電流設定部(437)、及び減算部(438)を有する構成となっている。負荷分担器(7)は、図4に示すように、複数の除算部(71a,71b)(ここでは2つ)、複数の乗算部(72a,72b,72c,72d)(ここでは4つ)、及び1つの加算部(73)を有する構成となっている。
−位相検出部−
各制御器(43)の位相検出部(436)には、対応する電圧検出器(46)が検出した交流電源(4)の線間電圧(Vrs)が入力される。位相検出部(436)は、入力された線間電圧(Vrs)を用いて受電経路(13)における電源電圧の位相を検出し、検出した位相を第1電流演算部(435)及び第2電流演算部(434)に出力する。
−第1電流演算部−
アクティブフィルタ装置(5)における制御器(43)の第1電流演算部(435)には、位相検出部(436)によって検出された電源電圧の位相、及び、負荷分担器(7)による分電盤側電流検出器(4a,4b)を用いた演算結果(Its1,Irs1)が入力される。アクティブフィルタ装置(6)における制御器(43)の第1電流演算部(435)には、位相検出部(436)によって検出された電源電圧の位相、及び、負荷分担器(7)による分電盤側電流検出器(4a,4b)を用いた演算結果(Its2,Irs2)が入力される。
各第1電流演算部(435)は、それぞれに入力された信号に基づいて、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)が、受電経路(13)における高調波電流の補償(高調波電流の低減)と基本波の無効成分の補償(基本波の力率改善)の双方を行うために必要な電流値を示す値(以下、第1電流指令値(i1))を求める。各第1電流演算部(435)は、求めた第1電流指令値(i1)を、対応する負荷電流演算部(433)に出力する。
−第2電流演算部−
アクティブフィルタ装置(5)における制御器(43)の第2電流演算部(434)は、位相検出部(436)によって検出された電源位相、及び、アクティブフィルタ装置(5)におけるフィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir2a,It2a)(即ち、アクティブフィルタ装置(5)に入力される電流)が入力される。アクティブフィルタ装置(6)における制御器(43)の第2電流演算部(434)は、位相検出部(436)によって検出された電源位相、及び、アクティブフィルタ装置(6)におけるフィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir3a,It3a)(即ち、アクティブフィルタ装置(6)に入力される電流)が入力される。
各第2電流演算部(434)は、それぞれに入力された信号に基づいて、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の現時点での高調波電流の補償(高調波電流の低減)及び基本波の無効成分の補償(基本波の力率改善)のために、該アクティブフィルタ装置(5,6)に流れ込んでいる電流を示す値(以下、第2電流指令値(i2))を求める。各第2電流演算部(434)は、求めた第2電流指令値(i2)を、対応する負荷電流演算部(433)に出力する。
−負荷電流演算部−
各制御器(43)の負荷電流演算部(433)は、対応する第1電流演算部(435)の第1電流指令値(i1)から対応する第2電流演算部(434)の第2電流指令値(i2)を減算し、その減算結果を対応する電流指令演算部(432)に出力する。
ここで、交流電源(4)の各相の出力電流(Irs,Iss,Its)、高調波発生負荷器(3)の各相の入力電流(Ir1,Is1,It1)、空気調和装置(11)の各相の入力電流(Ir2,Is2,It2)、空気調和装置(11)内の電力変換装置(1)への各相の入力電流(Ir2L,Is2L,It2L)、空気調和装置(11)内のアクティブフィルタ装置(5)への各相の入力電流(Ir2a,Is2a,It2a)、空気調和装置(12)の各相の入力電流(Ir3,Is3,It3)、空気調和装置(12)内の電力変換装置(2)への各相の入力電流(Ir3L,Is3L,It3L)、空気調和装置(12)内のアクティブフィルタ装置(6)への各相の入力電流(Ir3a,Is3a,It3a)によれば、以下のような各相の電流の関係が成り立つ。
Figure 0006555389
交流電源(4)の各相の出力電流(Irs,Iss,Its)から各アクティブフィルタ装置(5,6)への各相の入力電流(Ir2a,Is2a,It2a,Ir3a,Is3a,It3a)を減算した結果は、上式(1)を用いて整理すると以下のようになる。
Figure 0006555389
上式(2)は、交流電源(4)の各相の出力電流(Irs,Iss,Its)から各アクティブフィルタ装置(5,6)への各相の入力電流(Ir2a,Is2a,It2a,Ir3a,Is3a,It3a)を減算することにより、高調波発生負荷器(3)及び電力変換装置(1,2)に流れる電流の総和が判明することを意味している。そのことを利用して、本実施形態1では、高調波発生負荷器(3)と電力変換装置(1,2)の基本波力率の改善及び発生する高調波の抑制を実現することにより、交流電源(4)付近の配電・受電端の基本波力率の改善及び高調波電流の低減を実現する。
上記を利用して、負荷電流演算部(433)は、第1電流指令値(i1)から第2電流指令値(i2)を減算することにより、高調波発生負荷器(3)及び電力変換装置(1,2)に流れる電流の総和を求めている。また上記より、分電盤側電流検出器(4a,4b)とフィルタ側電流検出器(45a,45b)があれば配電・受電端の基本波力率の改善及び高調波電流の低減は可能であり、個々の電力変換装置(1,2)への入力電流(Ir2L,Is2L,It2L, Ir3L,Is3L,It3L)を検出する必要はないことが分かる。
−電流指令演算部−
各制御器(43)の電流指令演算部(432)は、対応する負荷電流演算部(433)の演算結果の逆位相の電流値を演算して,その値を電流指令値(Iref)として対応するゲートパルス発生器(431)に出力する。
−ゲートパルス発生部−
各制御器(43)のゲートパルス発生部(431)は、対応する電流源(30)を構成するインバータ回路におけるスイッチングを指示するスイッチング指令値(G)を生成する。詳しくは、ゲートパルス発生器(431)は、電流源(30)が出力する電流値と上記電流指令値(Iref)との偏差に基づいてスイッチング指令値(G)を生成する動作を繰り返す、いわゆるフィードバック制御を行う。これにより、各電流源(30)からは、電流指令値(Iref)に相当する補償電流が受電経路(13)に供給される。つまり、各アクティブフィルタ装置(5,6)によって、第1電流指令値(i1)に相当する電流と第2電流指令値(i2)に相当する電流とを重畳した補償電流が受電経路(13)に供給される。
−最大許容電流設定部−
各制御器(43)の最大許容電流設定部(437)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)が問題なく生成して流すことのできる電流値の最大値(最大出力容量)を設定する。
上記最大値は、例えば、アクティブフィルタ装置(5,6)の製造時に、アクティブフィルタ装置(5,6)毎に適宜決定されることができる。上記最大値は、電流源(30)を構成するスイッチング素子の容量やフィルタ側電流検出器(45a,45b)などの各アクティブフィルタ装置(5,6)を構成する部品の定格電流などに応じて決定される。
−減算部−
各制御器(43)の減算部(438)は、最大許容電流設定部(437)に設定された電流値の最大値から、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)におけるフィルタ側電流検出器(45a)の検出結果(Ir2a,Ir3a)(即ち、現在アクティブフィルタ装置(5,6)に流れている電流)を減算する。これは、最大出力容量から現在のアクティブフィルタ装置(5,6)の補償分の電流(第1補償量に相当)を減算することにより、各減算部(438)が、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれの現在の余剰能力を示す電流値(Irs1*,Irs2*)を算出していることを意味する。即ち、各減算部(438)は、複数の高調波を発生させる機器(1〜3)のうち一部の機器にて発生する高調波電流を補償するための第1補償量を、自身のアクティブフィルタ装置(5,6)における電流源(30)の最大出力容量から減算することにより、最大出力容量と第1補償量との差である余剰分を、上記電流値(Irs1*,Irs2*)として算出している。
上記余剰能力を示す各減算部(438)の演算結果(Irs1*,Irs2*)は、負荷分担器(7)に出力される。
−負荷分担器−
図1に示すように、上式(1)に係る交流電源(4)の出力電流(Irs,Its)は、分電盤側電流検出器(4a,4b)によって検出され、負荷分担器(7)に入力される。図4に示すように、負荷分担器(7)には、各制御器(43)の減算部(438)の演算結果である各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰能力を示す電流値(Irs1*,Irs2*)も入力される。負荷分担器(7)は、これらの入力信号に基づいて、アクティブフィルタ装置(5)が負担する補償量である補償電流(Irs1,Its1)、アクティブフィルタ装置(6)が負担する補償量である補償電流(Irs2,Its2)を算出する。特に、この算出では、以下に示すように、交流電源(4)に流れる電流(Irs,Its)に対し、余剰能力が大きいアクティブフィルタ装置(5,6)程負担する補償量ができるだけ大きくなるように、各アクティブフィルタ装置(5,6)が分担する補償量(分担補償分)が決定される。
先ず、加算部(73)は、アクティブフィルタ装置(5)の余剰能力を示す電流値(Irs1*)とアクティブフィルタ装置(6)の余剰能力を示す電流値(Irs2*)とを加算する。加算部(73)の加算結果は、2つの除算部(71a,71b)に入力される。
除算部(71a)には、アクティブフィルタ装置(5)の余剰能力を示す電流値(Irs1*)が入力され、除算部(71b)には、アクティブフィルタ装置(6)の余剰能力を示す電流値(Irs2*)が入力される。除算部(71a)は、上記電流値(Irs1*)を、加算部(73)の加算結果で除算し、除算部(71b)は、上記電流値(Irs2*)を、加算部(73)の加算結果で除算する。即ち、各除算部(71a,71b)は、空気調和システム(100)に設置されているアクティブフィルタ装置(5,6)全ての現時点での余剰能力の合計値に対する、各アクティブフィルタ装置(5,6)の現時点での余剰能力の割合を求める。
乗算部(72a)には、除算部(71a)の除算結果及び分電盤側電流検出器(4b)の検出結果(Its)が入力され、乗算部(72b)には、除算部(71a)の除算結果及び分電盤側電流検出器(4a)の検出結果(Irs)が入力される。乗算部(72c)には、除算部(71b)の除算結果及び分電盤側電流検出器(4b)の検出結果(Its)が入力され、乗算部(72d)には、除算部(71b)の除算結果及び分電盤側電流検出器(4a)の検出結果(Irs)が入力される。
各乗算部(72a〜72d)は、入力された信号を乗算し、その結果を各アクティブフィルタ装置(5,6)の制御器(43)に出力する。具体的に、乗算部(72b,72a)の乗算結果(Irs1,Its1)は、アクティブフィルタ装置(5)の制御器(43)に出力され、乗算部(72d,72c)の乗算結果(Irs2,Its2)は、アクティブフィルタ装置(6)の制御器(43)に出力される。
即ち、各乗算部(72a〜72d)は、空気調和システム(100)に設置されているアクティブフィルタ装置(5,6)全ての現時点での余剰能力の合計値に対する、各アクティブフィルタ装置(5,6)の現時点での余剰能力の割合に、交流電源(4)の出力電流(Irs,Its)を乗算することにより、各アクティブフィルタ装置(5,6)が負担する補償量である補償電流(Irs1,Its1,Irs2,Its2)を算出する。当該補償電流(Irs1,Its1,Irs2,Its2)に基づき、各制御器(43)は、対応する電流源(30)の電流生成制御を行う。
<補償電流の調整制御の動作の詳細>
図5を用いて、第1制御及び第2制御にて行われる、本実施形態1における電流源(30)の最大出力容量に基づく補償電流の調整制御の動作について説明する。図5(a)は、高調波発生負荷器である各電力変換装置(1,2)の動作状態を、縦軸を電力として示している。図5(a)では、電力変換装置(1)は殆ど動作していないものの、電力変換装置(2)は、電力変換装置(1)よりも消費電力が多く、その消費電力が自身の最大電力に近づく程度の状態で動作していることを示している。なお、図5(a)では、双方の電力変換装置(1,2)の最大電力が同程度である場合を例示している。
図5(b)に、各空気調和装置(11,12)内の電力変換装置(1,2)の補償用であるアクティブフィルタ装置(5,6)(図5では“AF”と記載)の補償電流を示す。図5(b)では、電力変換装置(1,2)の動作状態が図5(a)と同様であって、各アクティブフィルタ装置(5,6)が生成する補償電流の電流量は、各電力変換装置(1,2)の動作状態(図5(a))に相関した大きさとなっている。具体的に、電力変換装置(1)の消費電力は電力変換装置(2)よりも小さいため、図5(b)では、アクティブフィルタ装置(5)の補償電流量(第1補償量)は、アクティブフィルタ装置(6)の補償電流量(第1補償量)よりも小さくなっている。
なお、図5(b)では、各アクティブフィルタ装置(5,6)の最大出力容量を、各電流源(30)が問題なく生成することのできる電流の最大値である最大補償電流で示しており、各アクティブフィルタ装置(5,6)の最大出力容量は等しい。各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流は、最大補償電流よりも小さく、最大補償電流と各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流との差は、各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰分(余剰能力)を表す。
電力変換装置(1,2)の補償(即ち、高調波の抑制及び基本波力率の改善)に加えて、高調波発生負荷器(3)の補償量をアクティブフィルタ装置(5,6)毎に示したものが、図5(c)(d)となる。図5(c)は、高調波発生負荷器(3)の補償量(図5(c)の破線部分の合計値)を、両アクティブフィルタ装置(5,6)が均等に負担する場合を示す。均等に負担する場合、図5(c)に示すように、電力変換装置(1)に対する補償量(第1補償量)が小さいアクティブフィルタ装置(5)では、電力変換装置(1)及び高調波発生負荷器(3)の補償量の合計値が、自身の許容できる最大補償電流以下であるが、電力変換装置(2)に対する補償量(第1補償量)が大きいアクティブフィルタ装置(6)では、電力変換装置(2)及び高調波発生負荷器(3)の補償量の合計値が、自身の許容できる最大補償電流を超えてしまっている。
そのため、本実施形態1では、図5(d)の破線で表した部分のように、各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償状態、より具体的には各アクティブフィルタ装置(5,6)が対応する電力変換装置(1,2)を補償している第1補償量とアクティブフィルタ装置(5,6)自身の最大補償電流との差である各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰分に応じて、高調波発生負荷器(3)の補償量を、アクティブフィルタ装置(5)とアクティブフィルタ装置(6)とで分担して負担する。この際、本実施形態1では、各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰分に応じて、余剰分が大きいアクティブフィルタ装置(5,6)程、高調波発生負荷器(3)を分担して補償する第2補償量が大きくなるように、各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流が算出される。
これにより、図5(d)に示すように、第1補償量に第2補償量を重畳した各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流量は、それぞれの最大補償電流以下となることができる。更に、第1補償量に第2補償量を重畳した各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流量の、アクティブフィルタ装置(5,6)間での差は縮まり、できる限り補償量は平均化される。
図5(d)に係る補償電流の調整制御の動作は、既に述べたように、第1制御及び第2制御において行われる制御である。≪全体の概要≫で説明したように、第1制御及び第2制御では、電源力率を所定時間(pt)経過毎に把握し行われる。それ故、補償電流の調整制御の動作も、所定時間(pt)経過毎に更新され行われる。
<効果>
本実施形態1では、全体の概要で説明した効果に加え、以下の効果を奏する。
本実施形態1では、電力変換装置(1,2)及び高調波発生機器(3)にて発生する高調波電流の総和は、複数の電流源(30)に分担して補償され、その補償量は、各電流源(30)自身の最大出力容量を超えないように決定される。これにより、補償対象となる高調波発生機器(具体的には電力変換装置(1,2)及び高調波発生機器(3))が複数存在する場合において、複数の電流源(30)の少なくとも一部に過剰な負荷がかかることなく、各電流源(30)を有効利用した状態にて高調波電流の低減及び基本波電流の改善を図ることができる。
特に、本実施形態1では、各電流源(30)の補償電流は、各電流源(30)が既に補償している第1補償量とその電流源(30)自身の最大出力容量との差である余剰分に応じて決定される。これにより、補償電流は、確実に最大出力容量を超えない条件を満たすように決定される。
本実施形態1では、算出部(90)は、余剰分が大きい程、高調波発生機器(3)にて発生する高調波電流を分担して補償する第2補償量が大きくなるように、各電流源(30)の補償電流を算出する。これにより、各電流源(30)の補償量はなるべく平均化される。従って、任意の電流源(30)に過剰な負荷がかかることを抑制できる。
本実施形態1では、最大出力容量は、電流源(30)が生成することのできる電流の最大値を示す最大補償電流値であって、当該最大補償電流値から、第1補償量に相当する第1補償分の電流値を減算することで、余剰分が算出される。
また、本実施形態1では、高調波電流の発生源である複数の機器(1〜3)のうち少なくとも1つは、電源から電力供給を受ける電力変換装置である。更に、本実施形態1では、空気調和装置(11,12)にアクティブフィルタ装置(5,6)が組み込まれている。
≪実施形態2≫
図6は、本実施形態2に係る空気調和システム(100)の構成を示すブロック図である。本実施形態2は、上記実施形態1に対し、電圧検出器(46)が交流電源(4)の各相に接続されていることと、最大出力容量を最大補償電流に代えて最大補償電力値として制御を行うことが異なっているが、その他は、上記実施形態1と同様である。以下では、実施形態1と異なる部分のみについて説明する。
図6に示すように、各電圧検出器(46)は、R相、S相、T相に接続されている。各電圧検出器(46)は、対応する交流電源(4)の線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)を検出して、制御器(43)に入力する。
本実施形態2に係る制御器(43)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の補償している電力を算出し、その算出結果を最大許容電力設定部(440)にて設定されたアクティブフィルタ装置(5,6)が許容できる補償電力(最大補償電力値)から減算することにより、余剰の補償電力を算出して負荷分担器(7)に出力している。
具体的には、制御器(43)は、図7に示すように、位相検出部(436)、第1電流演算部(435)、第2電流演算部(434)、負荷電流演算部(433)、電流指令演算部(432)、ゲートパルス発生部(431)、電力演算部(439)、最大許容電力設定部(440)、及び減算部(441)を有する構成となっている。位相検出部(436)、第1電流演算部(435)、第2電流演算部(434)、負荷電流演算部(433)、電流指令演算部(432)、ゲートパルス発生部(431)は、実施形態1にて同じ符号を付して表した位相検出部(436)、第1電流演算部(435)、第2電流演算部(434)、負荷電流演算部(433)、電流指令演算部(432)、ゲートパルス発生部(431)と同様である。
アクティブフィルタ装置(5)の電力演算部(439)には、アクティブフィルタ装置(5)における電圧検出器(46)が検出した線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)及びフィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir2a,It2a)が入力される。アクティブフィルタ装置(6)の電力演算部(439)には、アクティブフィルタ装置(6)における電圧検出器(46)が検出した線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)及びフィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir3a,It3a)が入力される。各電力演算部(439)は、入力されたこれらの信号を下式(3)及び下式(4)に当てはめて、回転2軸(αβ軸)の電圧Vα,Vβ及びiα,iβを演算する。下式(3)で用いる電圧は相電圧(Vr,Vs,Vt)であり、検出した線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)より電気回路理論を用いて容易に変換することができる。なお、下式(4)では、アクティブフィルタ装置(5)の電力演算部(439)が使用する式を例示しているが、アクティブフィルタ装置(6)の電力演算部(439)が使用する場合は、当該式(4)の“Ir2a,It2a”は“Ir3a,It3a”に置き換えられる。
Figure 0006555389
Figure 0006555389
次いで、電力演算部(439)は、上式(3)及び上式(4)で求めた回転2軸(αβ軸)の電圧Vα,Vβ及び電流iα,iβを、下式(5)に当てはめて、有効電力Pαを演算する。
Figure 0006555389
各最大許容電力設定部(440)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の許容できる補償電力、即ち、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)が問題なく出力することのできる電力の最大値(最大補償電力値)を設定する。
なお、上記最大補償電力値は、上記実施形態1と同様、例えばアクティブフィルタ装置(5,6)の製造時に、アクティブフィルタ装置(5,6)毎に適宜決定されることができる。上記最大補償電力値は、電流源(30)を構成するスイッチング素子の定格容量などの、各アクティブフィルタ装置(5,6)を構成する部品の定格電力に応じて決定されることができる。
各減算部(441)は、最大許容電力設定部(440)で設定された最大補償電力値から上記電力演算部(439)が演算した電力Pαを減算する。各電力演算部(439)が演算した有効電力Pαは、現在のアクティブフィルタ装置(5,6)の補償分の電力(第1補償量に相当)を意味する。従って、最大補償電力値から電力演算部(439)が演算した有効電力Pα(即ち第1補償量)を減算することにより、各アクティブフィルタ装置(5,6)の減算部(441)は、自身のアクティブフィルタ装置(5,6)の現在の余剰能力を示す電力値(P1*,P2*)を算出することができる。即ち、各減算部(441)は、高調波電流の発生源である複数の機器(1〜3)のうち一部の機器にて発生する高調波電流を補償するための第1補償量を、自身のアクティブフィルタ装置(5,6)における電流源(30)の最大出力容量から減算することにより、最大出力容量と第1補償量との差である余剰分(余剰能力)を、上記電力値(P1*,P2*)として算出している。
このようにして、各減算部(441)にて算出された各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰能力を示す電力値(P1*,P2*)は、1つの負荷分担器(7)に入力される。図8に示すように、本実施形態2に係る負荷分担器(7)の構成は、入力される信号(P1*,P2*)の一部が上記実施形態1に係る負荷分担器(7)と異なる他は、図4で示した上記実施形態1に係る負荷分担器(7)と同様である。
図8に示すように、本実施形態2に係る負荷分担器(7)では、各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰能力を示す電流値(Irs1*,Irs2*)に代えて、各アクティブフィルタ装置(5,6)の現在の余剰能力を示す電力値(P1*,P2*)が、加算部(73)及び除算部(71a,71b)に入力される。負荷分担器(7)の各除算部(71a,71b)は、上記電力値(P1*,P2*)に基づいて、空気調和システム(100)に設置されているアクティブフィルタ装置(5,6)全ての現時点での余剰能力の合計値に対する、各アクティブフィルタ装置(5,6)の現時点での余剰能力の割合を求める。負荷分担器(7)の各乗算部(72a〜72d)は、上記実施形態1と同様、求めた余剰能力の割合に分電盤側電流検出器(4a,4b)の検出結果(Irs,Its)を乗算することにより、各アクティブフィルタ装置(5,6)が負担する補償電流(Irs1,Its1,Irs2,Its2)を算出する。
各アクティブフィルタ装置(5,6)に流れる電流(Ir2a,Is2a,It2a,Ir3a,Is3a,It3a)は、交流電源(4)の電源電圧の状態に応じて変化する。例えば、電源電圧が高くなると上記電流(Ir2a,Is2a,It2a,Ir3a,Is3a,It3a)は小さくなる。従って、アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰能力を電力にて算出することにより、電源電圧によって上記電流(Ir2a,Is2a,It2a,Ir3a,Is3a,It3a)が変化する現象も加味した上で、補償電流の調整制御が可能となる。電流値の余剰分によって各アクティブフィルタ装置(5,6)の負荷の補償分担割合を変化させる上記実施形態1に比して、本実施形態2のように電力値の余剰分によって各アクティブフィルタ装置(5,6)の負荷の補償分担割合を変化させる手法の方が、アクティブフィルタ装置(5,6)の設計がし易くなる。
図9を用いて、第1制御及び第2制御にて行われる、本実施形態2における電流源(30)の最大出力容量に基づく補償電流の調整制御の動作について説明する。図9(a)は、図5(a)と同様、電力変換装置(1)は殆ど動作していないものの、電力変換装置(2)は、電力変換装置(1)よりも消費電力が多く、その消費電力が自身の最大電力に近づく程度の状態で動作していることを示している。なお、図9(a)では、双方の電力変換装置(1,2)の最大電力が同程度である場合を例示している。
図9(b)に、各空気調和装置(11,12)内の電力変換装置(1,2)の補償用であるアクティブフィルタ装置(5,6)(図9では“AF”と記載)の補償電力を示す。図9(b)では、電力変換装置(1,2)の動作状態が図9(a)と同様であって、各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電力値(第1補償量)は、各電力変換装置(1,2)の動作状態に相関した大きさとなっている。具体的に、図9(b)では、アクティブフィルタ装置(5)の補償電力値(第1補償量)は、アクティブフィルタ装置(6)の補償電力値(第1補償量)よりも小さくなっている。
なお、図9(b)では、各アクティブフィルタ装置(5,6)の最大出力容量を、各電流源(30)が出力することのできる電力の最大値である最大補償電力値で示し、各アクティブフィルタ装置(5,6)の最大補償電力値は等しい。各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電力値(第1補償量)は、最大補償電力値よりも小さく、最大補償電力値と各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電力値(第1補償量)との差は、各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰分(余剰能力)を表す。
電力変換装置(1,2)の補償(即ち、高調波の抑制及び基本波力率の改善)に加えて、高調波発生負荷器(3)の補償量をアクティブフィルタ装置(5,6)毎に示したものが、図9(c)(d)となる。図9(c)は、高調波発生負荷器(3)の補償量(図9(c)の破線部分の合計値)を、両アクティブフィルタ装置(5,6)が均等に負担する場合を示す。均等に負担する場合、図9(c)に示すように、電力変換装置(1)に対する補償量(第1補償量)が小さいアクティブフィルタ装置(5)では、電力変換装置(1)及び高調波発生負荷器(3)の補償量の合計値が、自身の許容できる最大補償電力値以下であるが、電力変換装置(2)に対する補償量(第1補償量)が大きいアクティブフィルタ装置(6)では、電力変換装置(2)及び高調波発生負荷器(3)の補償量の合計値が、自身の許容できる最大補償電力値を超えてしまっている。
そのため、本実施形態2では、図9(d)の破線で表した部分のように、各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償状態、より具体的には、各アクティブフィルタ装置(5,6)が対応する電力変換装置(1,2)を補償している第1補償量とアクティブフィルタ装置(5,6)自身の最大補償電力値との差である各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰分に応じて、高調波発生負荷器(3)の補償量を、アクティブフィルタ装置(5)とアクティブフィルタ装置(6)とで分担して負担する。この際、各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰分に応じて、余剰分が大きいアクティブフィルタ装置(5,6)程、高調波発生負荷器(3)を分担して補償する第2補償量が大きくなるように、各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電量に伴う補償電流が算出される。
これにより、図9(d)に示すように、第1補償量に第2補償量を重畳した各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流に相関する補償電力値は、それぞれの最大補償電力値以下となることができる。更に、各アクティブフィルタ装置(5,6)の補償電流に相関する補償電力値の、アクティブフィルタ装置(5,6)間での差は縮まり、できる限り補償量は平均化される。
図9(d)に係る補償電流の調整制御の動作は、既に述べたように、第1制御及び第2制御において行われる制御である。≪全体の概要≫で説明したように、第1制御及び第2制御では、電源力率を所定時間(pt)経過毎に把握し行われる。それ故、補償電流の調整制御の動作も、所定時間(pt)経過毎に更新され行われる。
<効果>
本実施形態2は、全体の概要で説明した効果及び上述した実施形態1と、概ね同様の効果を奏する。
特に、本実施形態2では、最大出力容量として、電流源(30)が出力することのできる最大補償電力値を用いて余剰分が算出される。電力は、電流及び電圧の積に等しい。従って、電力により余剰分を求めることにより、電流及び電圧の個々の値を意識せずとも、電流と電圧との様々な組合せパターンに応じて柔軟に補償電流の量を算出することができるため、アクティブフィルタ装置(5,6)の設計が比較的容易となる。
≪実施形態3≫
図10は、本実施形態3に係る空気調和システム(100)の構成を示すブロック図である。本実施形態3では、上記実施形態1のように、負荷分担器(7)が分電盤(60)内には設けられておらず、図11に示すように、空気調和装置(11)のアクティブフィルタ装置(5)における制御器(47)内に負荷分担器(7)の機能が組み込まれている。その他の構成及び制御は、上記実施形態1と同様である。
具体的に、図10に示すように、本実施形態3の分電盤(60)には、分電盤側電流検出器(4a,4b)のみが設けられている。そして、図11に示すように、空気調和装置(11)のアクティブフィルタ装置(5)には、上記実施形態1に係る負荷分担器(7)と制御器(43)とを組合せた構成の制御器(47)が設けられている。制御器(47)は、上記制御器(43)と同様、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを格納したメモリディバイスとを用いて構成される。そのことにより、上記実施形態1の負荷分担器(7)のために別途マイクロコンピュータ及びメモリディバイス等を用意する必要が本実施形態3では無く、その分コストダウンを図ることができる。
なお、空気調和装置(12)のアクティブフィルタ装置(6)における制御器(43)は、上記実施形態1に係る制御器(43)と同様である。
このような空気調和システム(100)では、アクティブフィルタ装置(5)の制御器(47)がマスター機、アクティブフィルタ装置(6)の制御器(43)がスレーブ機として機能する。本実施形態3では、制御器(43)及び制御器(47)の組合せが、共に算出部(90)に相当する。
制御器(47)は、第1制御及び第2制御の際、各アクティブフィルタ装置(5,6)について、最大出力容量と第1補償量との差である余剰分(余剰能力)から、各アクティブフィルタ装置(5,6)が負担する負担割合を求め、当該割合に応じて補償電流(Irs1,Its1,Irs2,Its2)を算出する。このうち、制御器(47)は、補償電流(Irs1,Its1)を用いてスイッチング指令値(G)を生成し、対応する電流源(30)(即ちアクティブフィルタ装置(5)の電流源(30))に出力する。一方、制御器(47)は、補償電流(Irs2,Its2)をアクティブフィルタ装置(6)の制御器(43)に出力する。制御器(43)は、当該補償電流(Irs2,Its2)を用いてスイッチング指令値(G)を生成し、対応する電流源(30)(即ちアクティブフィルタ装置(6)の電流源(30))に出力する。
本実施形態3は、上記実施形態1と同様の効果を奏する。
なお、本実施形態3に係る構成は、上記実施形態2において採用されてもよい。
≪実施形態4〜実施形態6について≫
実施形態4〜実施形態6では、上記実施形態1〜3と同様、高調波電流の発生源が1つの電力系統内に複数接続されており、上記第1制御及び第2制御においては、複数のアクティブフィルタ装置(5,6)が分担して高調波電流を低減する対策が行われる。しかし、その分担手法は上記実施形態1〜3とは異なる。上記第1制御及び第2制御において、上記実施形態1〜3では、複数のアクティブフィルタ装置(5,6)(具体的には電流源(30))が一斉に動作を行うが、実施形態4〜6では、各アクティブフィルタ装置(5,6)が動作を開始するタイミングにあえて時間差を生じさせている。
≪実施形態4≫
<空気調和システムの概要>
本実施形態4に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図12に示す。空気調和システム(100)は、高調波発生負荷器(3)と、接続機器(41,42)を含む複数の空気調和装置(11,12)と(ここでは2つを例示)、力率検出器(70)とを備える。空気調和システム(100)は、設置されたビル等における室内の空気調和(冷房や暖房)を行う。
高調波発生負荷器(3)は、上記実施形態1〜3と同様、ビル等に設けられたエレベータや、空気調和装置(11,12)とは別の空気調和装置などである。
<空気調和装置の構成>
各空気調和装置(11,12)は、圧縮機を有した冷媒回路(図示を省略)、上記高調波発生負荷器(3)とは別の高調波電流の発生源(高調波発生負荷器)である電力変換装置(1,2)、及びアクティブフィルタ装置(5,6)を備える。
電力変換装置(1,2)は、交流電源(4)に接続されている。電力変換装置(1,2)それぞれは、図示していないが、コンバータ回路とインバータ回路とを有する。各電力変換装置(1,2)は、交流電源(4)から交流電力が供給されると、これを所望周波数及び所望電圧を有した交流電力に変換し、変換後の電力を圧縮機(より詳しくは圧縮機が備える電動機)に供給する。それにより、圧縮機が稼働して冷媒回路が機能し、その結果、室内の空気調和が行われる。
既に述べたように、高調波発生負荷器(3)のみならず、各空気調和装置(11,12)においても、電力変換装置(1,2)や圧縮機の電動機が稼働すると、高調波電流が発生する場合がある。この高調波電流は、交流電源(4)から各空気調和装置(11,12)へ電力を供給する電流経路を介して、交流電源(4)に流出する可能性がある。このような高調波電流は、一般的には、交流電源(4)側への流出レベルが規制されている。そのため、空気調和システム(100)は、各アクティブフィルタ装置(5,6)によって、流出する高調波電流の低減を図っている。また、設備容量や省エネルギーの観点などから、基本波力率の改善が求められるところ、本実施形態4のアクティブフィルタ装置(5,6)は、基本波力率の改善機能も備えている。
以下、アクティブフィルタ装置(5,6)の構成について説明する。
<アクティブフィルタ装置の構成>
各アクティブフィルタ装置(5,6)は、対応する各空気調和装置(11,12)に組み込まれている。
各アクティブフィルタ装置(5,6)は、交流電源(4)に対し、高調波発生負荷器である電力変換装置(1,2)と並列に接続されており、該電力変換装置(1,2)から流出し交流電源(4)からの受電経路(13)に現れる高調波電流を打ち消す機能を有する。即ち、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、交流電源(4)の受電経路(13)における電流が正弦波に近づくように補償電流を流す。より具体的には、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、受電経路(13)に現れている高調波電流とは逆位相の補償電流を生成し、受電経路(13)に供給する。
また、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、上述した補償電流を流すことにより、基本波力率を改善する力率改善の機能も有する。この例では、基本波の無効成分も補償する補償電流を流すように各アクティブフィルタ装置(5,6)を構成することで、基本波力率の改善を行う。
上記機能を実現するため、実施形態1等と同様、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれは、図12に示すように、電流源(30)、フィルタ側電流検出器(45a,45b)、電圧検出器(46)、及び制御器(52,62)を有する。
なお、上記実施形態1と同様、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、対応する空気調和装置(11,12)の負荷最大時における高調波電流を想定して、出力最大容量が設定されている。但し、空気調和装置(11,12)は、最大負荷の状態で使用されることよりも小さい負荷(例えば中間の負荷)で使用される場合が多いため、アクティブフィルタ装置(5,6)は、稼働中の殆どの期間において、能力が余剰となることが多いと考えられる。
−電流源−
電流源(30)は、高調波電流の低減及び基本波力率改善を行うための補償電流を生成する。電流源(30)の出力端子は、対応する電力変換装置(1,2)に接続されており、生成した補償電流は受電経路(13)に出力される。
上記実施形態1と同様、電流源(30)は、いわゆるインバータ回路を用いて構成される(アクティブフィルタインバータ部)。電流源(30)は、対応する制御器(52,62)から入力されたスイッチング指令値(G)に応じてスイッチングすることによって、補償電流を生成する。
−フィルタ側電流検出器−
フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)に入力される電流値(Ir2a,It2a,Ir3a,It3a)を検出する。この例では、上記実施形態1と同様、フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、1つのアクティブフィルタ装置(5,6)において2つ設けられている。
フィルタ側電流検出器(45a)は、交流電源(4)から電流源(30)に入力されるR相の電流値(Ir2a,Ir3a)を検出し、フィルタ側電流検出器(45b)は、交流電源(4)から電流源(30)に入力されるT相の電流値(It2a,It3a)を検出する。フィルタ側電流検出器(45a,45b)によって検出された電流値(Ir2a,It2a,Ir3a,It3a)は、対応する制御器(52,62)に送信される。
フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、例えばカレントトランスによって構成されていてもよい。また、フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、検出結果を各制御器(52,62)に有線方式または無線方式で送信する構成であることができる。
−電圧検出器−
電圧検出器(46)は、交流電源(4)のR相及びS相に接続され、交流電源(4)の線間電圧(Vrs)を検出する。検出結果は、対応する制御器(52,62)に入力される。
−制御器−
制御器(52,62)は、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを格納したメモリディバイスとを用いて構成される。図12に示すように、各制御器(52,62)は、対応する電流源(30)、フィルタ側電流検出器(45a,45b)及び電圧検出器(46)と接続されている。
更に、制御器(52)は、力率検出器(70)内の力率演算器(7d)及び電源側電流検出器(7a)とも接続されているが、制御器(62)は、力率検出器(70)とは非接続である。
また、制御器(52)と制御器(62)同士は、互いに接続されている。
制御器(52)は、対応する検出器(45a,45b,46,7a)それぞれの検出結果、及び、力率検出器(70)内の演算結果(電源力率θαβ)に基づいて、対応する電流源(30)の出力電流である補償電流を調整制御して、空気調和装置(11)の入力力率を変化させる。
制御器(62)は、制御器(52)からの信号と、対応する検出器(45a,45b,46)それぞれの検出結果に基づいて、対応する電流源(30)の出力電流である補償電流を調整制御して、空気調和装置(12)の入力力率を変化させる。
制御器(52,62)それぞれの詳細構成と動作については、<制御器によって実現される電源品質改善制御動作>にて説明する。
<力率検出器の構成>
力率検出器(70)は、交流電源(4)と各空気調和装置(11,12)及び高調波発生負荷器(3)との間に位置しており、交流電源(4)の電源力率を例えば所定時間(図1の“pt”)毎に検出する。力率検出器(70)は、電源側電流検出器(7a,7b)、電圧検出器(7c)及び力率演算器(7d)を有する。
電源側電流検出器(7a,7b)は、交流電源(4)から出力される電流(Irs,Its)を検出する。電源側電流検出器(7a)は、交流電源(4)から出力されるR相の電流値(Irs)を検出し、電源側電流検出器(7b)は、交流電源(4)から出力されるT相の電流値(Its)を検出する。電源側電流検出器(7a)によって検出された電流値(Irs)は、力率演算器(7d)及び制御器(52)に入力され、電源側電流検出器(7b)によって検出された電流値(Its)は、力率演算器(7b)に入力される。
なお、電源側電流検出器(7a,7b)は、例えばカレントトランスによって構成されることができる。また、電源側電流検出器(7a,7b)には、有線方式または無線方式で検出結果を送信する構成が採用されてもよい。
電圧検出器(7c)は、交流電源(4)の各相に接続され、交流電源(4)の線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)を検出する。電圧検出器(7c)の検出結果は、力率演算器(7d)に入力される。
力率演算器(7d)は、入力された線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)及び電流値(Irs,Its)を下式(6)及び下式(7)に当てはめて、回転2軸(αβ軸)の電圧Vα,Vβ及び電流iα,iβを演算で求める。下式(6)で用いる電圧は相電圧(Vr,Vs,Vt)であり、検出した線間電圧(Vrs,Vst,Vtr)より電気回路理論を用いて容易に変換することができる。
Figure 0006555389
Figure 0006555389
次いで、力率演算器(7d)は、上式(6)及び上式(7)で求めた回転2軸(αβ軸)の電圧Vα,Vβ及び電流iα,iβを下式(8)に当てはめて、有効電力Pαを演算する。また、力率演算器(7d)は、上式(6)及び上式(7)で求めた回転2軸(αβ軸)の電圧Vα,Vβ及び電流iα,iβを下式(9)に当てはめて、無効電力Pβを演算する。
Figure 0006555389
Figure 0006555389
力率演算器(7d)は、求めた有効電力Pα及び無効電力Pβそれぞれを下式(10)に当てはめて、交流電源(4)の電源力率θαβを演算する。即ち、力率演算器(7d)によって求められる電源力率θαβは、現時点での実際の電源力率θαβを意味する。
Figure 0006555389
演算結果である電源力率θαβは、空気調和装置(11)の制御器(52)に入力される。
<制御器によって実現される電源品質改善制御動作>
本実施形態4に係る各空気調和装置(11,12)内の制御器(52,62)は、第1制御及び第2制御において、電流源(30)の出力電流の調整に伴って空気調和装置(11,12)の入力力率を調整することによって電源力率を制御する電源品質改善制御を行う。この電源品質改善制御は、電源力率に基づいて、電源力率が増減して改善するように複数の空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の入力力率を変化させた後、複数の空気調和装置(11,12)から第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力力率を変化させる制御である。
上記電源品質改善制御を実現するため、本実施形態4では、先に制御器(52)が自身を含む空気調和装置(11)に対する入力力率の調整を行い、その後制御器(62)が自身を含む空気調和装置(12)に対する入力力率の調整を行う。
以下、上記動作を実現するための、個々の制御器(52,62)の詳細な構成を説明する。
なお、制御器(52,62)の詳細な構成は、同一ではなく異なっている。説明の便宜上、先に入力力率が変化される対象の空気調和装置(11)を“第1空気調和装置”、後で入力力率が変化される対象の空気調和装置(12)を“第2空気調和装置”と言う。
−第1空気調和装置(11)に含まれる制御器(52)について−
制御器(52)は、メモリディバイスに記憶されたプログラムをマイクロコンピュータが実現することにより、図13に示すように、位相検出部(526)、第1電流演算部(525)、第2電流演算部(524)、負荷電流演算部(523)、電流指令演算部(522)、ゲートパルス発生器(521)、目標設定部に相当する目標設定器(527)、減算器(528)、及び時間遅延部(529)として機能する。
位相検出部(526)には、電圧検出器(46)が検出した交流電源(4)の線間電圧(Vrs)が入力される。位相検出部(526)は、当該線間電圧(Vrs)を用いて受電経路(13)における電源電圧の位相を検出し、検出した位相を各電流演算部(524,525)に出力する。
第1電流演算部(525)には、位相検出部(526)によって検出された電源電圧の位相、力率検出器(70)内の電源側電流検出器(7a)によって検出された交流電源(4)の出力電流(Irs)、及び、力率検出器(70)内の力率演算器(7d)によって演算された電源力率θαβが入力される。第1電流演算部(525)は、入力されたこれらのパラメータに基づいて、高調波電流の補償(高調波電流の低減)と基本波の無効成分の補償(基本波の力率改善)の双方を行うために必要な電流(第1電流指令値(i1)とする)を求め、当該第1電流指令値(i1)を負荷電流演算部(523)に出力する。
第1電流指令値(i1)を求める原理は、以下の式(11)である。
Figure 0006555389
上式(11)の右辺の分子における“cosθ1”は、基本波力率を意味する。ここで、電源力率θαβの目標値が、範囲“0.9950〜1.0049”内の値“1.0”であるとする。上式(11)の右辺の分母は、交流電源(4)の出力電流(Irs)における電流実効値と同等であるため、交流電源(4)の出力電流(Irs)を用いて演算することができる。
また、第1電流指令値(i1)は、上式(11)の変形により下式(12)にて表される。
Figure 0006555389
上式(12)は、“cosθ1“を“1.0”とすると、下式(13)のようになる。
Figure 0006555389
上式(13)の右辺のうち電源力率θαβを除いた部分は、既に述べたように、交流電源(4)の出力電流(Irs)における電流実効値と同等である。そのため、第1電流指令値(i1)は、上式(13)に示すように、電源力率θαβと出力電流(Irs)の電流実効値との積で表すことができる。
以上より、第1電流演算部(525)は、電源側電流検出器(7a)の検出結果(Irs)、電源力率θαβおよび電源電圧の位相から、第1電流指令値(i1)を求めることができる。
第2電流演算部(524)には、位相検出部(526)によって検出された電源電圧の位相、及び、第1空気調和装置(11)におけるフィルタ側電流検出器(45a,45b)によって検出された電流源(30)への入力電流(Ir2a,It2a)が入力される。第2電流演算部(524)は、これらのパラメータに基づいて、現時点での高調波電流の補償(高調波電流の低減)及び基本波の無効成分の補償(基本波の力率改善)の双方を行っているアクティブフィルタ装置(5)に流れ込む電流(第2電流指令値(i2)とする)を求め、当該第2電流指令値(i2)を負荷電流演算部(523)に出力する。例えば、第2電流演算部(524)は、フィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir2a,It2a)から、高調波電流成分及び基本波の無効成分を抽出して、第2電流指令値(i2)として出力する。
負荷電流演算部(523)は,空気調和システム(100)内の高調波電流の発生源となる高調波発生負荷器(3)及び電力変換装置(1,2)に入力される電流の合計値を、第1電流指令値(i1)から第2電流指令値(i2)を減算することによって求める。求めた演算結果は、電流指令演算部(522)に出力される。
電流指令演算部(522)は、負荷電流演算部(523)の演算結果の逆位相の電流値を演算して、その値を電流指令値(Iref)としてゲートパルス発生器(521)に出力する。
ゲートパルス発生器(521)は、電流源(30)を構成するインバータ回路におけるスイッチングを指示するためのスイッチング指令値(G)、を生成する。当該スイッチング指令値(G)は、第1空気調和装置(11)内の電流源(30)に出力するための信号である。
詳しくは、ゲートパルス発生器(521)は、第1空気調和装置(11)内の電流源(30)が出力する電流値と上記電流指令値(Iref)との偏差に基づいてスイッチング指令値(G)を生成する動作を繰り返す、いわゆるフィードバック制御を行う。これにより、第1空気調和装置(11)内の電流源(30)からは、電流指令値(Iref)に相当する電流(補償電流)が受電経路(13)に供給される。つまり、ゲートパルス発生器(521)によって、第1電流指令値(i1)に相当する電流と第2電流指令値(i2)に相当する電流とを重畳した補償電流が、受電経路(13)に供給される。
目標設定器(527)は、空気調和システム(100)全体、即ち交流電源(4)の電源力率θαβの目標値を設定する。本実施形態4では、当該目標値は、“0.9950〜1.0049”の範囲内の値に設定され、より好ましくは、“1.0”と設定される。以下では、当該目標値が“1.0”と設定された場合について説明する。
減算器(528)には、目標設定器(527)によって設定された目標値と、力率検出器(70)によって検出された電源力率θαβとが入力される。減算器(528)は、入力されたこれらのパラメータの偏差を求めると、求めた偏差を時間遅延部(529)に出力する。
上記偏差は、第2空気調和装置(12)におけるアクティブフィルタ装置(6)の制御器(62)に、当該アクティブフィルタ装置(6)の力率指令値θαβ_AF2として出力される。しかし、電源力率θαβは例えば数秒の単位で早く動作する必要はなく、また、アクティブフィルタ装置(5)の容量が許容容量に到達するまで、及び、アクティブフィルタ装置(6)に流れる電流が最大限流すことのできる電流値に達するまで、電源力率θαβを制御するには、ある程度の所要時間(例えば数分)が必要となる。
そこで、時間遅延部(529)は、この所要時間等に鑑みて、遅延時間(例えば数十分)を設定する。時間遅延部(529)は、所定タイミング(例えば上記偏差が算出されたタイミング)から所定の遅延時間が経過したタイミングで、上記偏差を、第2空気調和装置(12)の力率指令値(即ち、第2空気調和装置(12)の電源力率の目標値)θαβ_AF2としてアクティブフィルタ装置(6)に出力する。即ち、時間遅延部(529)は、第1空気調和装置(11)のアクティブフィルタ装置(5)が動作を開始した後に、第2空気調和装置(12)が動作を開始するように、第2アクティブフィルタ装置(6)が動作開始するタイミングを遅延させる。
−第2空気調和装置(12)に含まれる制御器(62)について−
制御器(62)は、メモリディバイスに記憶されたプログラムをマイクロコンピュータが実現することにより、図14に示すように、位相検出部(626)、第1電流演算部(625)、第2電流演算部(624)、負荷電流演算部(623)、電流指令演算部(622)、及びゲートパルス発生器(621)として機能する。
位相検出部(626)の動作は、上述した位相検出部(526)と同一である。
第1電流演算部(625)には、上記力率指令値θαβ_AF2が入力される。第1電流演算部(625)は、この力率指令値θαβ_AF2に応じて、アクティブフィルタ装置(6)の第1電流指令値(i1)を求める。この際、第1電流演算部(625)は、力率指令値θαβ_AF2を横軸、アクティブフィルタ装置(6)の第1電流指令値(i1)を縦軸とした、力率指令値θαβ_AF2と第1電流指令値(i1)との関係性をテーブルデータとして予め保持しておき、入力された力率指令値θαβ_AF2を当該テーブルデータに当てはめることで、第1電流指令値(i1)を一意的に求めても良い。
第2電流演算部(624)には、位相検出部(626)によって検出された電源電圧の位相、及び、第2空気調和装置(12)におけるフィルタ側電流検出器(45a,45b)によって検出された電流源(30)への入力電流(Ir3a,It3a)が入力される。第2電流演算部(624)は、これらのパラメータに基づいて、上記第2電流演算部(524)と同様の手法にてアクティブフィルタ装置(5)の第2電流指令値(i2)を求める。
負荷電流演算部(623)は、空気調和システム(100)内の高調波電流の発生源となる高調波発生負荷器(3)及び電力変換装置(1,2)に入力される電流の合計値を、第1電流演算部(625)の演算結果である第1電流指令値(i1)から第2電流演算部(624)の演算結果である第2電流指令値(i2)を減算することによって求める。求めた演算結果は、電流指令演算部(622)に出力される。
電流指令演算部(622)は、負荷電流演算部(623)の演算結果の逆位相の電流値を演算して、その値を電流指令値(Iref)としてゲートパルス発生器(621)に出力する。
ゲートパルス発生器(621)は、ゲートパルス発生器(621)が出力した演算結果である電流指令値(Iref)等を用いて、上述したゲートパルス発生器(521)と同様の手法により、第2空気調和装置(12)内の電流源(30)に出力するためのスイッチング指令値(G)を生成する。
−電源品質改善制御動作の流れ−
図15に、電源力率θαβ、第1空気調和装置(11)の入力力率、第2空気調和装置(12)の入力力率、目標設定器(527)が設定した電源力率の目標値θαβ、減算器(528)が演算した偏差、第2空気調和装置(12)への力率指令値θαβ_AF2の、経時的変化の動作例を示す。図15は、電源力率θαβが遅れ力率であって、この遅れ力率を補正する場合の動作例を表す。
なお、以下の例は、力率の増減方向を分かり易く示したものであり、当然、電源電流と空気調和装置(11,12)の入力電流との大きさに応じて、電源力率を目標値に近づけるために必要な空気調和装置(11,12)の入力力率の変更量は異なる。
先ず、時刻t1までは、実際の電源力率θαβが“0.93”となっている。第1空気調和装置(11)及び第2空気調和装置(12)は、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれを備えるため、時刻t1までの各入力力率は、“1.0”となっている。
なお、目標設定器(527)の設定値、即ち空気調和システム(100)全体の電源力率θαβの目標値は、時刻に関係なく常に“1.0”である。
時刻t1までは、減算器(528)は、目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”から現在の電源力率θαβを減算することで、偏差“0.07”を得る。
この偏差は、第2空気調和装置(12)に力率指令値θαβ_AF2としては出力されない。先ずは、第1空気調和装置(11)のみによって、電源力率θαβを目標値に近づける制御が行われる。
時刻t1では、第1空気調和装置(11)の入力力率が“1.0”から進む方向に変化して“1.05”となっているが、これは、時刻t1前までの電源力率θαβが目標値“1.0”よりも低い“0.93”であり遅れる方向にシフトしていたからである。つまり、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβが遅れ力率であることを補正するべく、第1空気調和装置(11)では入力力率を進む方向に変化させる制御(即ち第1制御)が行われ、その結果、第1空気調和装置(11)の入力力率が進んだ方向に変化して“1.0”から“1.05”となったことを表している。この第1空気調和装置(11)の入力力率の制御により、時刻t1では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“0.93”から“0.98”へと改善(増加)している。
しかしながら、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”には未だ到達しておらず、遅れ力率の状態となっている。
そこで、時刻t1の直後、減算器(528)は、現在の電源力率θαβ“0.98”と目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”との偏差“0.02”を求め、これを、時刻t1から所定の遅延時間経過した時刻t2に、第2空気調和装置(12)に力率指令値θαβ_FA2として出力する。
その結果、時刻t2直後では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβが遅れ力率であった分“0.02”を補正するべく、第2空気調和装置(12)では入力力率を進む方向に変化させる制御(即ち第1制御)が行われ、その結果、第2空気調和装置(12)の入力力率が進んだ方向に変化して“1.0”から“1.02”となったことを表している。この第2空気調和装置(12)の入力力率の制御により、時刻t2では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“0.98”から改善(増加)して目標設定器(527)の目標値“1.0”に到達している。
図16は、電源力率θαβが進み力率であって、この進み力率を補正する場合の動作例を表す。
先ず、時刻t1までは、実際の電源力率θαβが“1.1”となっている。第1空気調和装置(11)及び第2空気調和装置(12)は、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれを備えるため、時刻t1までの各入力力率は、“1.0”となっている。
なお、目標設定器(527)の設定値、即ち空気調和システム(100)全体の電源力率θαβの目標値は、時刻に関係なく常に“1.0”である。
時刻t1までは、減算器(528)は、目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”から現在の電源力率θαβを減算することで、偏差“−0.1”を得る。
この偏差は、第2空気調和装置(12)に力率指令値θαβ_AF2としては出力されない。先ずは、第1空気調和装置(11)のみによって、電源力率θαβを目標値に近づける制御が行われる。
時刻t1では、第1空気調和装置(11)の入力力率が“1.0”から遅れる方向に変化して“0.95”となっているが、これは、時刻t1直前までの電源力率θαβが目標値“1.0”よりも高い“1.1”であり進む方向にシフトしていたからである。つまり、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβが進み力率であることを補正するべく、第1空気調和装置(11)では入力力率を遅れる方向に変化させる制御(即ち第2制御)が行われ、その結果、第1空気調和装置(11)の入力力率が遅れた方向に変化して“1.0”から“0.95”となったことを表している。この第1空気調和装置(11)の入力力率の制御により、時刻t1では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“1.1”から“1.05”へと改善(減少)している。
しかしながら、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”には未だ到達しておらず、進み力率の状態となっている。
そこで、時刻t1の直後、減算器(528)は、現在の電源力率θαβ“1.05”と目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”との偏差“−0.05”を求め、これを、時刻t1から所定の遅延時間経過した時刻t2に、第2空気調和装置(12)に力率指令値θαβ_FA2として出力する。
その結果、時刻t2直後では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβが進み
力率であった分“−0.05”を補正するべく、第2空気調和装置(12)では入力力率を遅らす方向に変化させる制御(即ち第2制御)が行われ、その結果、第2空気調和装置(12)の入力力率が遅れる方向に変化して“1.0”から“0.95”となったことを表している。この第2空気調和装置(12)の入力力率の制御により、時刻t2では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“1.05”から改善(減少)して目標設定器(527)の目標値である“1.0”に到達している。
なお、時刻t1と時刻t2の動作時間、時間間隔は、時間遅延部(529)で設定される。
このように、本実施形態4では、第1制御及び第2制御の際、先ずはマスター機とも言える第1空気調和装置(11)にて入力力率の制御を行い、その後にスレーブ機とも言える第2空気調和装置(12)にて入力力率の制御が行われる電源品質改善制御が行われる。この電源品質改善制御では、電源力率θαβが目標値“1.0”に近づくように各入力力率を変化させていると言える。
また、本実施形態4では、このような時間管理及びシステム(100)全体の電源力率θαβの指令を司る制御器(52)は、マスター機とも言える第1空気調和装置(11)内に含まれている。
<効果>
ここでは、電源力率θαβが遅れた方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が電源力率θαβより進む方向に変化するように、電源力率θαβを制御する第1制御が行われる。電源力率θαβが進んだ方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力力率が電源力率θαβより遅れる方向に変化するように、電源力率θαβを制御する第2制御が行われる。具体的に、この第1制御及び第2制御では、第1空気調和装置(11)の入力力率の変化後に第2空気調和装置(12)の入力力率を変化させることで電源力率θαβを改善させる電源品質改善制御が行われる。これにより、空気調和システム(100)全体としての電源力率θαβを含む電源品質を、確実に改善させることができる。
上記電源品質改善制御では、電源力率θαβを目標値に近づくように変化させる制御が行われるため、空気調和システム(100)全体としての電源品質は確実に改善される。
ここで、上記目標値は0.9950〜1.0049の範囲内の値に設定されている。
また、各空気調和装置(11,12)は、高調波電流の発生源である電力変換装置(1,2)と、電源品質を改善するアクティブフィルタ装置(5,6)とを含んでいる。電源品質管理システム(100)は、電力変換装置(1,2)とは別の高調波発生機器(3)を有しているが、上記電源品質改善制御により、電源品質管理システム(100)全体としての電源品質が改善される。
また、電源品質管理システム(100)は、電源力率を検出する力率検出器(70)を更に備えている。この力率検出器(70)によって、実際の電源力率に伴う、より精度の高い電源品質改善制御が行われる。
≪実施形態5≫
<構成>
実施形態5に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図17に示す。本実施形態5と上記実施形態4とが主に異なる点は、電源力率θαβを検出する代わりに、電源電流(Irs)から高調波電流における電源高調波を検出する構成となっていることである。従って、実施形態5では、第1制御及び第2制御の際の電源品質改善制御にて制御対象となるパラメータは、電源力率及び入力力率に代えて、高調波電流及び入力高調波となっている。
具体的に、図17の空気調和システム(100)は、単相の高調波発生負荷器(3)と、接続機器(41,42)を含む空気調和装置(11,12)が複数と(ここでは2つを例示)、電源高調波検出器(80)とを備える。各空気調和装置(11,12)は、上記図12と同様、アクティブフィルタ装置(5,6)と、高調波電流の発生源となる電力変換装置(1,2)とを備える。アクティブフィルタ装置(5,6)は、フィルタ側電流検出器(45a,45b)、電圧検出器(46)、電流源(30)及び制御器(52,62)を有する。
電源高調波検出器(80)は、電源側電流検出器(7a)と、高調波演算器(8d)とを有する。電源側電流検出器(7a)は、交流電源(4)から出力されるR相の電流値(Irs)を検出する。高調波演算器(8d)は、R相の電流値(Irs)に基づいて、高調波電流における電源高調波の例えば第5次成分F5(電源周波数が50Hzの場合、第5次成分の周波数は250Hz)を演算して制御器(52)に出力する。
なお、本実施形態に係る制御器(52)の詳細構成については図示していないが、上記実施形態4の図13において、電流値(Irs)が入力されず、電源力率θαβの代わりに電源高調波の第5次成分F5が入力されること以外は、図13と同様である。但し、目標設定器(527)は、電源力率θαβの目標値に代えて、高調波電流の目標値、特に高調波電流における電源高調波の第5次成分の目標値を設定する。時間遅延部(529)は、力率指令値θαβ_AF2に代えて、高調波電流における電源高調波の指令値F5_AF2(以下、高調波指令値)を、第2空気調和装置(12)に出力する。
制御器(62)の詳細構成は、図14と同様である。
<電源品質改善制御動作の流れ>
本実施形態5に係る各空気調和装置(11,12)内の制御器(52,62)は、第1制御及び第2制御において、電流源(30)の出力電流の調整に伴って空気調和装置(11,12)の入力高調波を調整することにより高調波電流における電源高調波を制御し、これによって電源力率を間接的に制御する電源品質改善制御を行う。この電源品質改善制御は、高調波電流に基づいて、高調波電流が低減するように複数の空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の入力高調波を変化させた後、複数の空気調和装置(11,12)から第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力高調波を変化させる制御である。
なお、以下の例は、高調波電流の増減方向を分かり易く示したものであり、当然、電源高調波を目標値に近づけるためには交流電源(4)と空気調和装置(11,12)との間の配線インピーダンスによる位相ずれも考慮されることになる。
上記電源品質改善制御を実現するため、本実施形態5では、先に制御器(52)が自身を含む空気調和装置(11)に対する入力高調波の調整を行い、その後制御器(62)が自身を含む空気調和装置(12)に対する入力高調波の調整を行う。
図18に、高調波電流における電源高調波の第5次成分F5、第1空気調和装置(11)の入力高調波(第5次成分)、第2空気調和装置(12)の入力高調波(第5次成分)、目標設定器(527)が設定した電源高調波の第5次成分の目標値、減算器(528)が演算した偏差、第2空気調和装置(12)への高調波指令値F5_AF2の、経時的変化の動作例を示す。
先ず、時刻t1までは、実際の高調波電流における電源高調波の第5次成分F5が“7A”となっている。第1空気調和装置(11)及び第2空気調和装置(12)は、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれを備えるため、時刻t1までの各入力高調波の第5次成分は、“3A”となっている。
なお、目標設定器(527)の設定値、即ち空気調和システム(100)全体における電源高調波の第5次成分の目標値は、時刻に関係なく常に“3A”である。
時刻t1までは、減算器(528)は、目標設定器(527)が設定した目標値“3A”から現在の電源高調波の第5次成分F5を減算することで、偏差“−4A”を得る。
この偏差は、第2空気調和装置(12)に高調波指令値F5_AF2としては出力されない。先ずは、第1空気調和装置(11)のみによって、電源高調波の第5次成分F5を目標値に近づける制御が行われる。
時刻t1では、第1空気調和装置(11)の入力高調波が減少して“1A”となっているが、これは、時刻t1前までの電源高調波の第5次成分F5が目標値“3A”よりも高い“7A”であり、よって交流電源(4)の電源力率がいわば遅れる方向にシフトしていたからである。電源高調波が増加すれば電源力率は減少し、逆に電源力率が減少すれば電源力率は増加する。それ故、時刻t1までの間の電源高調波の第5次成分F5から、空気調和システム(100)全体の電源力率が遅れ力率の状態であることが判明する。この状態を補正するべく、時刻t1では、第1空気調和装置(11)では入力高調波を減少させる方向に変化させることで、入力力率を電源力率よりも進ませることと等価の制御(即ち第1制御)が行われ、その結果、第1空気調和装置(11)の入力高調波が減少して“3A”から“1A”となったことを表している。この第1空気調和装置(11)の入力高調波の制御により、時刻t1では、空気調和システム(100)全体の電源高調波の第5次成分は、“7A”から“5A”へと改善(減少)しており、このことは、空気調和システム(100)全体の電源力率が進む方向へと改善(増加)したことを表す。
しかしながら、空気調和システム(100)全体の電源高調波の第5次成分は、目標設定器(527)が設定した目標値“3A”には未だ到達しておらず、遅れ力率の状態となっている。
そこで、時刻t1の直後、減算器(528)は、現在の電源高調波の第5次成分F5“5A”と目標設定器(527)が設定した目標値“3A”との偏差“−2A”を求め、これを、時刻t1から所定の遅延時間経過した時刻t2に、第2空気調和装置(12)に高調波指令値F5_AF2として出力する。
その結果、時刻t2直後では、空気調和システム(100)全体の高調波電流における電源高調波の第5次成分F5が遅れていたことにより目標値から乖離していた分“−2A”を補正するべく、第2空気調和装置(12)では入力高調波を減少させる方向に変化させることで、入力力率を電源力率よりも進ませることと等価の制御(即ち第1制御)が行われる。その結果、時刻t2直後では、第2空気調和装置(12)の入力高調波が“3A”から減少して“1A”となっている。この第2空気調和装置(12)の入力高調波の制御により、時刻t2では、空気調和システム(100)全体の電源高調波の第5次成分は、“5A”から改善(減少)して目標設定器(527)の目標値“3A”に到達している。
なお、時刻t1と時刻t2の動作時間、時間間隔は、制御器(52)の時間遅延部(529)で設定される。
このように、本実施形態5では、第1制御及び第2制御の際、先ずはマスター機とも言える第1空気調和装置(11)にて入力高調波の制御を行い、その後にスレーブ機とも言える第2空気調和装置(12)にて入力高調波の制御が行われる電源品質改善制御が行われる。この電源品質改善制御では、高調波電流が目標値に近づくように各入力高調波を変化させることで、電源高調波が低減され、その結果空気調和システム(100)全体の電源力率が間接的に改善させていると言える。
また、本実施形態5では、このような時間管理及びシステム(100)全体の電源高調波の第5次成分F5の指令を司る制御器(52)は、マスター機とも言える第1空気調和装置(11)内に含まれている。
なお、進み力率の場合の具体例は省略する。
<効果>
ここでは、電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が電源力率より進む方向に変化するように、高調波電流における電源高調波を制御する第1制御が行われる。電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力力率が電源力率より遅れる方向に変化するように、高調波電流における電源高調波を制御する第2制御が行われる。具体的に、この第1制御及び第2制御では、高調波電流に基づいて、第1空気調和装置(11)の入力高調波の変化後に第2空気調和装置(12)の入力高調波を変化させる電源品質改善制御が行われる。これにより、高調波電流が低減され、その結果電源力率は改善される。従って、空気調和システム(100)全体としての電源品質を確実に改善させることができる。
上記電源品質改善制御では、高調波電流を目標値に近づくように変化させる制御が行われるため、空気調和システム(100)全体としての電源品質は確実に改善される。
また、各空気調和装置(11,12)は、高調波電流の発生源である電力変換装置(1,2)と、電源品質を改善するアクティブフィルタ装置(5,6)とを含んでいる。電源品質管理システム(100)は、電力変換装置(1,2)とは別の高調波発生機器(3)を有しているが、上記電源品質改善制御により、電源品質管理システム(100)全体としての電源品質が改善される。
≪実施形態6≫
<構成>
実施形態6に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図19に示す。本実施形態6が上記実施形態4と異なる点は、高調波発生負荷器(3)が調相設備で構成されていることである。更に、本実施形態6が上記実施形態4と異なる点は、電源力率θαβがアクティブフィルタ装置(5,6)によっては制御できない場合、少なくとも一方のアクティブフィルタ装置(5,6)の動作を停止させて電源力率θαβを目標値“1.0”に近づける動作が行われることである。動作を停止する順番としては、マスター機である第1空気調和装置(11)内のアクティブフィルタ装置(5)、次いでスレーブ機であるアクティブフィルタ装置(6)、が挙げられる。その他は、上記実施形態4と概ね同様である。
具体的に、図19の空気調和システム(100)は、調相装置である高調波発生負荷器(3)と、接続機器(41,42)を含む空気調和装置(11,12)が複数と(ここでは2つを例示)、力率検出器(70)とを備える。各空気調和装置(11,12)は、上記図12と同様、アクティブフィルタ装置(5,6)及び高調波電流の発生源となる電力変換装置(1,2)を備える。アクティブフィルタ装置(5,6)は、上記図12と同様、フィルタ側電流検出器(45a,45b)、電圧検出器(46)、電流源(30)及び制御器(52,62)を有する。
高調波発生負荷器(3)は、力率検出器(70)と各空気調和装置(11,12)との間に接続されており、交流電源(4)の各相に対応した3つの進相リアクタ(31a,31b,31c)と3つの進相コンデンサ(32a,32b,32c)とを有する。
この高調波発生負荷器(3)は、第1空気調和装置(11)及び第2空気調和装置(12)それぞれが最大電力で動作した際に電源力率θαβが目標値である“1.0”となるように設計されている。そのため、各空気調和装置(11,12)が最大電力よりも低い電力で動作している場合は、電源力率θαβは進み力率となる。従って、電源力率θαβが進み力率の場合は、アクティブフィルタ装置(5,6)が制御可能な範囲を超えてしまっている可能性がある。このことから、電源力率θαβが進み力率の場合、アクティブフィルタ装置(5,6)の動作を停止する制御が行われる。
なお、上記以外の空気調和システム(100)に係る詳細構成は、上記実施形態4と同様である。
<電源品質改善制御動作の流れ>
本実施形態6に係る各空気調和装置(11,12)内の制御器(52,62)は、上記実施形態4と同様、第1制御及び第2制御において、電流源(30)の出力電流の調整に伴って空気調和装置(11,12)の入力力率を調整することによって電源力率を制御する電源品質改善制御を行う。上記電源品質改善制御を実現するため、先に制御器(52)が自身を含む空気調和装置(11)に対する入力力率の調整を行い、その後制御器(62)が自身を含む空気調和装置(12)に対する入力力率の調整を行う。
更に、本実施形態6では、図20に示すように、電源力率θαβが進み力率の場合、その進み具合に応じて、アクティブフィルタ装置(5,6)の動作を順次停止する制御が行われる。
図20に、電源力率θαβ、第1空気調和装置(11)の入力力率、第1空気調和装置(11)のアクティブフィルタ装置(5)の動作、第2空気調和装置(12)の入力力率、第2空気調和装置(12)のアクティブフィルタ装置(6)の動作、目標設定器(527)が設定した電源力率の目標値θαβ、減算器(528)が演算した偏差、第2空気調和装置(12)への力率指令値θαβ_AF2の、経時的変化の動作例を示す。図20は、電源力率θαβが進み力率であって、この進み力率を補正する場合の動作例を表す。
先ず、時刻t1までは、実際の電源力率θαβが“1.14”となっている。第1空気調和装置(11)及び第2空気調和装置(12)では、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれが起動しており、時刻t1までの各入力力率は、“1.0”となっている。
なお、目標設定器(527)の設定値、即ち空気調和システム(100)全体の電源力率θαβの目標値は、時刻に関係なく常に“1.0”である。
時刻t1までは、減算器(528)は、目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”から現在の電源力率θαβを減算することで、偏差“−0.14”を得る。
この偏差は、第2空気調和装置(12)に力率指令値θαβ_AF2としては出力されない。先ずは、第1空気調和装置(11)のアクティブフィルタ装置(5)を停止することによって、電源力率θαβを目標値に近づける制御が行われる。
時刻t1では、第1空気調和装置(11)の入力力率が“1.0”から遅れる方向に変化して“0.93”となっているが、これは、時刻t1直前までの電源力率θαβが目標値“1.0”よりも高い“1.14”であり進む方向にシフトしていたからである。つまり、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβが進み力率であることを補正するべく、第1空気調和装置(11)では入力力率を遅れる方向に変化させるためにアクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させる制御(即ち第2制御)が行われている。その結果、第1空気調和装置(11)の入力力率が遅れた方向に変化して“1.0”から“0.93”となったことを表している。この第1空気調和装置(11)の入力力率の制御により、時刻t1では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“1.14”から“1.07”へと改善(減少)している。
なお、アクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させる制御には、例えば電流源(30)の動作を停止させる旨のスイッチング指令値(G)を、制御器(52)が電流源(30)に出力することが挙げられる。
しかしながら、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”には未だ到達しておらず、進み力率の状態となっている。
そこで、時刻t1の直後、減算器(528)は、現在の電源力率θαβ“1.07”と目標設定器(527)が設定した目標値“1.0”との偏差“−0.07”を求め、これを、時刻t1から所定の遅延時間経過した時刻t2に、第2空気調和装置(12)に力率指令値θαβ_FA2として出力する。
その結果、時刻t2直後では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβが進み力率であった分“−0.07”を補正するべく、第2空気調和装置(12)では入力力率を遅らす方向に変化させるためにアクティブフィルタ装置(6)の動作を停止させる制御(即ち第2制御)が行われている。その結果、第2空気調和装置(12)の入力力率が遅れる方向に変化して“1.0”から“0.93”となったことを表している。この第2空気調和装置(12)の入力力率の制御により、時刻t2では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“1.07”から改善(減少)して目標設定器(527)の目標値である“1.0”に到達している。
なお、時刻t1と時刻t2の動作時間、時間間隔は、制御器(52)の時間遅延部(529)で設定される。
このように、本実施形態6では、第1制御及び第2制御の際、先ずはマスター機とも言える第1空気調和装置(11)にて入力力率の制御(具体的にはアクティブフィルタ装置(5)の動作を停止する制御)を行い、その後にスレーブ機とも言える第2空気調和装置(12)にて入力力率の制御(具体的にはアクティブフィルタ装置(6)の動作を停止する制御)を行う電源品質改善制御、が行われる。この電源品質改善制御では、電源力率θαβが目標値“1.0”に近づくように各入力力率を変化させていると言える。
また、本実施形態6では、このような時間管理及びシステム(100)全体の電源力率θαβの指令を司る制御器(52)は、マスター機とも言える第1空気調和装置(11)内に含まれている。
<効果>
本実施形態では、上記実施形態4に係る効果に加え、以下の効果を奏する。
制御器(52)は、第2制御における電源品質改善制御では、第1空気調和装置(11)に含まれるアクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させる。アクティブフィルタ装置(5)の動作が停止すると、その分電源品質改善動作がなされず、電源力率θαβが低下する。よって、交流電源(4)の電源力率が進んだ方向に変化していた場合には、第2制御にてアクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させることにより、電源力率は増加し改善される。
更に、制御器(52)は、第2制御における電源品質改善制御において、第1空気調和装置(11)に含まれるアクティブフィルタ装置(5)を停止した後の電源力率θαβがなおも進んだ方向に変化している場合、第2空気調和装置(12)に含まれるアクティブフィルタ装置(6)の動作を停止させる。これにより、電源品質は更に増加され改善される。
また、第1空気調和装置(11)に含まれるアクティブフィルタ装置(5)には、制御器(52)が組み込まれている。即ちここでは、先に動作を停止するアクティブフィルタ装置(5)と同じ空気調和装置(11)内に、電源品質改善制御の司令塔の役割を担う制御器(52)が含まれている。
また、負荷装置(3)は、コンデンサ(32a〜32c)及びリアクタ(31a〜31c)を含む調相設備である。このように調相設備がシステム(100)内に含まれていると、電源力率θαβは進む方向に変化し易い。そのような場合に、第2制御において電源品質改善制御が行われることにより、電源力率は遅れる方向に変化するため、電源品質が改善する。
≪その他の実施形態≫
上記実施形態1〜6に係るアクティブフィルタ装置(5,6)は、高調波電流の低減機能のみを有する構成でもよい。また、アクティブフィルタ装置(5,6)は、力率改善機能のみを有する構成であってもよい。
上記実施形態1〜6では、1台の空気調和装置(11,12)に対して、複数台のアクティブフィルタ装置(5,6)が設けられていてもよい。
上記実施形態1〜6では、アクティブフィルタ装置(5,6)は、必ずしも空気調和装置(11,12)に組み込まれていなくても良い。
上記実施形態1〜6では、空気調和装置(11,12)の台数は、複数であればよく、2台に限定されない。
上記実施形態1〜6では、説明の便宜上、電源力率が進み力率の場合と遅れ力率の場合との具体例を挙げて説明した。しかし、上記実施形態1〜6は、時々刻々と電源力率が進んだり遅れたりする場合にも、適用可能である。
上記実施形態1〜3では、空気調和装置(11,12)内の高調波発生負荷器が電力変換装置(1,2)である場合について説明したが、空気調和装置(11,12)内の高調波発生負荷器は、電力変換装置に限定されずともよい。
上記実施形態1〜3では、余剰分が大きい程、アクティブフィルタ装置(5,6)が分担する補償量が大きくなると説明したが、これは必須ではない。各アクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)の補償量が該電流源(30)の最大出力容量を超えない条件下にて、高調波発生負荷器(3)の補償分が各アクティブフィルタ装置(5,6)にて分担されればよい。
上記実施形態4〜6において、目標値は、必ずしも“0.9950〜1.0049”の範囲内に設定されなくてもよく、電源品質管理システム(100)の設置環境等に応じて適宜決定されることができる。
上記実施形態4〜6において、“0.9950〜1.0049”の範囲に含まれる電源力率θαβは、四捨五入すれば目標値の“1.0”と同等となる。そこで、電源力率θαβが“0.9950〜1.0049”の範囲内の場合は、電源力率θαβが概ね目標値に達したと判断し、上述した入力力率の制御が行われずともよい。
上記実施形態4〜6では、マスター機と言える第1空気調和装置(11)内に、電源品質改善制御の司令塔である制御器(52)が組み込まれていると説明したが、制御器(52)の位置は、これに限定されない。制御器(52)は、スレーブ機である第2空気調和装置(12)内であってもよいし、第1及び第2空気調和装置(11,12)とは別途位置してもよい。
上記実施形態4,6において、力率検出器(70)の位置は、図12及び図19に限定されない。また、上記実施形態4,6では、電源力率θαβが把握されればよく、電源力率θαβの把握方法は上記実施形態4,6で説明した検出方法に限定されない。
上記実施形態5において、電源高調波検出器(80)の位置は、図17に限定されない。また、上記実施形態5では、電源高調波F5が把握されればよく、電源高調波F5の把握方法は上記実施形態5で説明した検出方法に限定されない。
上記実施形態5では、電源高調波が第5次成分である場合を例示したが、第5次成分に限定されない。
上記実施形態6において、第1空気調和装置(11)の動作を停止したことにより電源力率θαβが目標値の近傍に至れば、第2空気調和装置(12)は、動作を停止せずともよく、入力力率を目標値により近づける程度に変化させて動作していてもよい。
上記実施形態6では、高調波発生負荷器(3)が調相設備である場合を説明したが、調相設備以外であってもよい。また、上記実施形態1〜6において、高調波発生負荷器(3)が調相設備であってもよい。
上記実施形態6では、入力力率を変化させる制御に代えて、上記実施形態5のように入力高調波を変化させる制御が行われても良い。
また、上記実施形態1〜6において、コンデンサを用いた調相設備のように、高調波発生負荷器(3)による力率の変化量が予測できるものについては、力率指令値θαβ_AF2を外部より設定可能とした空気調和装置(11,12)を用いても良い。高調波発生負荷器(3)に応じて空気調和装置(11,12)の力率指令値θαβ_AF2を変更することで、力率検出器を無くすことも可能となる。但し、この場合は電力変換装置(1,2)または空気調和装置(11,12)の入力電流の検出器が必要となる。
以上説明したように、本発明は、電源品質管理システムならびに空気調和装置について有用である。
100 空気調和システム(電源品質管理システム)
1,2 電力変換装置(高調波発生機器)
3 高調波発生負荷器(負荷装置)
4 交流電源
5,6 アクティブフィルタ装置
11,12 空気調和装置
30 電流源
31a〜31c リアクタ
32a〜32c コンデンサ
41,42 接続機器
43,47,52,62 制御部
70 力率検出器(力率検出部)
90 算出部
526 目標設定器(目標設定部)

Claims (15)

  1. 電源(4)に接続され、上記電源(4)から電源電力を供給されて動作する負荷装置(3)と、
    上記電源(4)に対し上記負荷装置(3)と並列に接続され上記電源(4)から上記電源電力を供給されて動作する高調波発生機器(1,2)と、上記電源(4)に対し上記高調波発生機器(1,2)に並列に出力が接続され、対応する上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)の高調波電流の低減及び基本波力率の改善の少なくとも一方を行うための補償電流を生成可能な電流源(30)と、を含む接続機器(41,42)が複数と、
    上記電源(4)から上記負荷装置(3)及び複数の上記高調波発生機器(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、上記電源(4)の電源力率、を制御するものであって、上記電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、上記電源力率より進む方向に変化するように、上記電源力率または上記高調波電流における電源高調波を制御する第1制御、を行い、上記電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの上記入力力率が、上記電源力率より遅れる方向に変化するように、上記電源力率または上記電源高調波を制御する第2制御、を行う制御部(43,47,52,62)と、
    上記制御部(43,47)が上記第1制御及び上記第2制御を行う際、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)それぞれにて発生する上記高調波電流の総和を各上記電流源(30)に分担して補償させ、且つ各上記電流源(30)の補償量が該電流源(30)の最大出力容量以下となる条件を満たすように、各上記電流源(30)が生成するべき上記補償量に対応する上記補償電流の量を算出する算出部(90)と、
    を備え、
    上記算出部(90)は、
    各上記電流源(30)が、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)のうち一部の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)にて発生する上記高調波電流を補償するための第1補償量、を算出し、
    複数の上記電流源(30)毎に、上記最大出力容量と上記第1補償量との差である余剰分を算出し、
    上記余剰分が大きい程、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)のうち一部の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)を除いた残りの上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)、にて発生する上記高調波電流の総和を分担して補償する第2補償量が大きくなるように、各上記電流源(30)の上記補償電流を算出し、
    上記制御部(43,47)は、上記算出部(90)の算出結果に基づいて上記第1制御及び上記第2制御を行う
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  2. 請求項において、
    上記最大出力容量は、上記電流源(30)が生成することのできる電流の最大値を示す最大補償電流値であって、
    上記算出部(90)は、上記最大補償電流値から、上記第1補償量に相当する第1補償分の電流値を減算することで、上記余剰分を算出する
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  3. 請求項において、
    上記最大出力容量は、上記電流源(30)が出力することのできる電力の最大値を示す最大補償電力値であって、
    上記算出部(90)は、上記最大補償電力値から、上記第1補償量に相当する第1補償分の電力値を減算することで、上記余剰分を算出する
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  4. 請求項から請求項のいずれか1項において、
    上記電源(4)は、交流電源であって、
    複数の上記高調波発生機器(1,2)のうち少なくとも1つは、上記電源(4)から電力供給を受ける電力変換装置である
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  5. 請求項から請求項のいずれかに記載の電源品質管理システムに備えられ、上記電源(4)、上記負荷装置(3)及び上記高調波発生機器(1)に接続されたアクティブフィルタ装置(5)であって、
    上記電流源(30)と、
    上記算出部(90)が組み込まれた上記制御部(47)と、
    を備えることを特徴とするアクティブフィルタ装置。
  6. 請求項に記載のアクティブフィルタ装置(5)を備えたことを特徴とする空気調和装置。
  7. 電源(4)に接続され、上記電源(4)から電源電力を供給されて動作する負荷装置(3)と、
    上記電源(4)に対し上記負荷装置(3)と並列に接続され上記電源(4)から上記電源電力を供給されて動作する高調波発生機器(1,2)と、上記電源(4)に対し上記高調波発生機器(1,2)に並列に出力が接続された電流源(30)と、を含む接続機器(41,42)が複数と、
    上記電源(4)から上記負荷装置(3)及び複数の上記高調波発生機器(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、上記電源(4)の電源力率、を制御する制御部(43,47,52,62)と
    を備え、
    複数の上記接続機器(41,42)それぞれは空気調和装置(11,12)に含まれ、
    上記制御部(43,47,52,62)は、
    上記電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、上記電源力率より進む方向に変化するように、上記電源力率または上記高調波電流における電源高調波を制御する第1制御、を行い、
    上記電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの上記入力力率が、上記電源力率より遅れる方向に変化するように、上記電源力率または上記電源高調波を制御する第2制御、を行い、
    上記第1制御及び上記第2制御において、
    上記高調波電流または上記電源力率に基づいて、上記高調波電流が低減または上記電源力率が増減して改善するように、複数の上記空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の上記入力力率または入力高調波を変化させた後、複数の上記空気調和装置(11,12)から上記第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力力率または入力高調波を変化させることによって、上記電源力率または上記電源高調波を制御する電源品質改善制御、を行う
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  8. 請求項において、
    上記高調波電流または上記電源力率の目標値を設定する目標設定部(527)、
    を更に備え、
    上記制御部(52)は、上記電源品質改善制御において、上記高調波電流または上記電源力率を上記目標値に近づくように変化させる
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  9. 請求項において、
    上記目標値は0.9950〜1.0049の範囲内の値に設定されている
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  10. 請求項から請求項のいずれか1項において、
    複数の上記空気調和装置(11,12)それぞれは、上記高調波発生機器(1,2)である電力変換装置と、上記電流源(30)を含み上記電力変換装置に接続されたアクティブフィルタ装置(5,6)とを含む
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  11. 請求項10において、
    上記制御部(52)は、上記第2制御における上記電源品質改善制御では、上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させる
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  12. 請求項11において、
    上記制御部(52)は、上記第2制御における上記電源品質改善制御において、
    上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)を停止した後の上記電源力率がなおも進んだ方向に変化している場合、上記第2空気調和装置(12)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(6)の動作を停止させる
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  13. 請求項10から請求項12のいずれか1項において、
    上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)には、上記制御部(52)が組み込まれている
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  14. 請求項から請求項13のいずれか1項において、
    上記負荷装置(3)は、コンデンサ(32a〜32c)及びリアクタ(31a〜31c)を含む調相設備である
    ことを特徴とする電源品質管理システム。
  15. 請求項から請求項14のいずれか1項において、
    上記電源(4)と複数の上記空気調和装置(11,12)との間に接続され、上記電源力率を検出する力率検出部(70)、
    を更に備えることを特徴とする電源品質管理システム。
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