JP6800250B2 - 高調波抑制装置および高調波抑制システム - Google Patents

Description

本発明は、負荷から電源に向かって流出する高調波電流を抑制する高調波抑制装置および高調波抑制システムに関する。

アクティブフィルタとも呼ばれる高調波抑制装置は、電力変換回路を有する負荷で発生する高調波電流を抑制するために電源と負荷との間に設けられる装置である。

高調波抑制装置は、電源電流に含まれる高調波成分を抽出し、その逆位相の電流を生成して電源に向かって出力することで高調波電流を抑制する。そのため、高調波抑制装置は、電源線に取り付けられたセンサで電源線に流れる電流の高調波成分を検出し、検出した高調波成分を打ち消すような電流を生成する。センサは、高調波抑制装置を適用する負荷の電源線、すなわち電力供給元に接続された電力線と負荷とを接続する配線に取り付けられるのが一般的である。また、負荷が複数台並列に繋がっている場合、それらの負荷が繋がっている電力線の電力供給元側にセンサを取り付けることで、高調波抑制装置は複数の負荷から電力線に流出する高調波成分をまとめて抑制することもできる。さらに、高調波抑制装置を負荷と同様に複数台並列に取付け、複数台の高調波抑制装置で複数の負荷から電力線に流出する高調波成分を抑制することもできる。

高調波抑制装置を適用して高調波電流を抑制する従来のシステムとして、特許文献１に記載の高調波抑制システムが存在する。

特開平７−２７４３９８号公報

高調波抑制装置は、高調波抑制のための電流をパルス幅変調によって生成するため、スイッチング損失が生じる。高調波抑制装置を複数台取り付けた場合、各高調波抑制装置でスイッチング損失が生じるため、システム全体でのスイッチング損失が増大し、省電力化の実現が難しいという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、省電力化を実現可能な高調波抑制システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる高調波抑制システムは、電力線に流れる高調波電流を抑制するための電流である高調波抑制電流を生成して電力線に出力可能な複数の高調波抑制装置と、複数の高調波抑制装置を制御する運転制御装置と、を備え、複数の高調波抑制装置のそれぞれは、負荷と前記電力線の間に流れる電流、電源電圧および電源位相の情報と、高調波抑制電流を生成して前記電力線に出力する動作を実行した時間の累積値である累積運転時間の情報とを含んだ運転情報信号、を運転制御装置へ送信する。運転制御装置は、運転情報信号に基づいて、複数の高調波抑制装置のうち、動作を実行中の高調波抑制装置のいずれかに動作を停止させるとともに、動作を停止中の高調波抑制装置のいずれかに動作を開始させる。運転制御装置が動作を開始させる高調波抑制装置の累積運転時間は、動作を停止させる高調波抑制装置の累積運転時間より短い。

本発明にかかる高調波抑制システムは、省電力化を実現できるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる高調波抑制システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる高調波抑制装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる高調波抑制装置がマスタとして動作する場合の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかるマスタの高調波抑制装置が送信する運転指令信号の構成例を示す図 実施の形態１にかかる高調波抑制装置がスレーブとして動作する場合の動作例を示すフローチャート 実施の形態２にかかる高調波抑制システムの構成例を示す図 実施の形態２にかかる運転制御装置の動作例を示すフローチャート 実施の形態３にかかる高調波抑制装置の構成例を示す図 実施の形態４にかかる高調波抑制装置の構成例を示す図 各実施の形態にかかる高調波抑制装置を構成する制御部のハードウェア構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる高調波抑制装置および高調波抑制システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる高調波抑制システムの構成例を示す図である。実施の形態１にかかる高調波抑制システム５０は、複数の高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nを備える。高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nは、電力線９および通信線１０に接続され、通信線１０を介した通信が可能である。なお、以下の説明では高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nが有線通信を行う場合の例を説明するが、通信方式をこれに限定するものではない。無線通信を行う構成としてもよい。

また、高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nは、それぞれ、負荷３０₁，３０₂，…，３０_nと電力線９との間に流れる電流を測定する機能、負荷３０₁，３０₂，…，３０_nと電力線９との間に流れる電流に含まれる高調波電流成分を抑制するための電流を生成する機能を有する。以下、高調波電流成分を抑制するための電流を高調波抑制電流と称する。高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nは、インバータを備え、インバータで高調波抑制電流を生成する。図１に示した高調波抑制システム５０において、高調波抑制装置１₁は、負荷３０₁と電力線９との間に流れる電流を測定する。高調波抑制装置１₂は、負荷３０₂と電力線９との間に流れる電流を測定する。高調波抑制装置１_nは、負荷３０_nと電力線９との間に流れる電流を測定する。以下、高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nを区別する必要が無い場合、高調波抑制装置１と記載し、負荷３０₁，３０₂，…，３０_nを区別する必要が無い場合、負荷３０と記載する。高調波抑制システム５０を構成する高調波抑制装置１の数は２以上であればよい。

また、高調波抑制システム５０においては、高調波抑制装置１₁，１₂，…，１_nの中のいずれか１台がマスタとして動作し、残りがスレーブとして動作し、マスタおよびスレーブの高調波抑制装置１の中の一部または全てが高調波抑制電流を生成する。どの高調波抑制装置が高調波抑制電流を生成するかはマスタとして動作する高調波抑制装置１が決定する。具体的には、マスタとして動作する高調波抑制装置１が、スレーブとして動作する高調波抑制装置１の各々から必要な情報を収集し、収集した情報に基づいて、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定する。マスタがスレーブから収集する情報は、スレーブで測定された、負荷電流、電源電圧、電源位相などの情報である。負荷電流は負荷３０と電力線９との間に流れる電流、電源電圧は電力線９の電圧、電源位相は電力線９の電圧の位相である。マスタとして動作する高調波抑制装置１は、負荷３０₁，３０₂，…，３０_nの各々から流出する高調波電流の合計値と同じ値の高調波抑制電流を作成できるよう、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定する。マスタとして動作する高調波抑制装置１は固定としてもよいし、一定時間が経過するごとに変更するなどしてもよい。

図２は、実施の形態１にかかる高調波抑制装置の構成例を示す図である。高調波抑制装置１は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）により高調波抑制電流を生成する電力変換部２と、電力変換部２を制御する制御部３と、通信線１０を介して他の高調波抑制装置１と通信する通信部４とを備える。電力変換部２はインバータで実現することができ、通信部４はモデムで実現することができる。

制御部３は、電力変換部２に対する動作指令を生成する指令生成部５と、他の高調波抑制装置１へ送信する情報を生成するとともに、他の高調波抑制装置１から受信した情報に基づいて指令生成部５の動作を指示する情報処理部６と、を備える。

通信部４は、他の高調波抑制装置１から送信された情報を受信する受信部７と、情報処理部６から出力された情報を他の高調波抑制装置１へ送信する送信部８と、を備える。

つづいて、高調波抑制装置１の動作について説明する。上述したように、高調波抑制システム５０においては、複数の高調波抑制装置１の中の１台がマスタとして動作し、残りがスレーブとして動作する。すなわち、高調波抑制装置１は、マスタとして動作する場合とスレーブとして動作する場合とがある。そのため、高調波抑制装置１がマスタとして動作する場合とスレーブとして動作する場合とに分けて説明する。

（マスタの高調波抑制装置１の動作）
図３は、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１がマスタとして動作する場合の動作例を示すフローチャートである。高調波抑制装置１は、マスタとして動作する場合、まず、スレーブとして動作している他の高調波抑制装置１から運転情報を収集する（ステップＳ１１）。運転情報とは、負荷電流、電源電圧、電源位相、および出力電流の情報を含んだ情報である。出力電流とは、他の高調波抑制装置１が電力線９へ出力している電流すなわち高調波抑制電流である。ステップＳ１１において、マスタの高調波抑制装置１は、他の全ての高調波抑制装置１から運転情報を収集する。運転情報の収集は、マスタの高調波抑制装置１がスレーブの高調波抑制装置１に対して運転情報の送信を要求することにより行ってもよいし、スレーブの高調波抑制装置１の各々が予め決められた周期で自律的にマスタの高調波抑制装置１へ送信することにより行ってもよい。

マスタの高調波抑制装置１は、次に、収集した運転情報に基づいて、自装置および他の高調波抑制装置１の運転内容を決定する（ステップＳ１２）。ここでの運転内容とは、自装置および他の高調波抑制装置１が生成する高調波抑制電流の値とする。すなわち、このステップＳ１２では、高調波抑制システム５０を構成している高調波抑制装置１₁〜１_nの各々が生成する高調波抑制電流の値を決定する。マスタの高調波抑制装置１においては、制御部３の情報処理部６が、スレーブの高調波抑制装置１から収集した運転情報に基づいて、自装置および他の高調波抑制装置１が生成する高調波抑制電流の値を決定する。情報処理部６は、自装置で測定した負荷電流、電源電圧、および電源位相も使用して、自装置および他の高調波抑制装置１が生成する高調波抑制電流の値を決定する。

ステップＳ１２において、情報処理部６は、まず、収集した各運転情報に含まれる電流、電源電圧および電源位相と、自装置で測定した電流、電源電圧および電源位相とに基づいて、負荷３０₁〜３０_nの各々から電力線９へ流出する高調波電流の合計値、すなわちシステム全体の高調波電流を算出する。情報処理部６は、次に、算出したシステム全体の高調波電流を打ち消すために必要な高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定する。このとき、情報処理部６は、高調波抑制システム５０全体の損失が最小となるように、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定する。具体的には、情報処理部６は、高調波抑制システム５０を構成する高調波抑制装置１の出力電力と効率との関係を表す効率特性を予め記憶しておき、何台の高調波抑制装置１を最も効率の良い動作点付近で運転させれば必要な高調波抑制電流を生成できるかを計算し、運転させる高調波抑制装置１を決定する。高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１の効率特性と運転する台数とを考慮して高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定することにより、高調波抑制システム５０全体としてのスイッチング損失を少なくすることができ、省電力化を実現できる。

マスタの高調波抑制装置１は、次に、決定した高調波抑制電流の値を示す運転指令信号を生成して他の高調波抑制装置１へ送信する（ステップＳ１３）。マスタの高調波抑制装置１は、他の全ての高調波抑制装置１に対して運転指令信号を送信する。上記のステップＳ１２で高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１に決定されなかった高調波抑制装置１に対しては、高調波抑制電流の生成動作の停止を指示する内容の運転指令信号を送信する。運転指令信号は、例えば、図４に示した構成の信号とする。図４は、実施の形態１にかかるマスタの高調波抑制装置が送信する運転指令信号の構成例を示す図である。運転指令信号は、信号種別、機器ＩＤ（Identification）および出力電力情報からなる信号とする。信号種別は、どのような情報が含まれる信号かを示す情報、機器ＩＤはどの高調波抑制装置１に向けた信号かを示す情報、出力電力情報は高調波抑制電流の値を示す情報とする。「信号種別」は１ビットの信号とすることができ、例えば、運転指令信号の場合は‘０’、後述する運転情報信号の場合は‘１’とする。「機器ＩＤ」は高調波抑制装置１の各々に個別に付与された、各高調波抑制装置１を一意に示すビット列とする。出力電力情報のビット列は、高調波抑制装置１が定格出力の何％の出力で運転を行うのかを表すことにより、運転指令信号を受信した高調波抑制装置１が生成する高調波抑制電流の値を指令する。出力電力情報が３ビット信号の場合、０％から１００％までの値を１４．３％刻みで表すことになる。なお、「０％」は高調波抑制電流の生成を行わない運転停止状態を表す。よって、上記のステップＳ１２で高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１に決定されなかった高調波抑制装置１へ送信する運転指令信号の場合、出力電力情報は「０％」を表す値となる。また、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１は最も効率の良い動作点付近で運転を行うため、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１へ送信する出力電力情報は、最も効率の良い動作点付近の出力を表す固定値となる。図４に示した構成は一例であり他の構成としてもよい。例えば、マスタの高調波抑制装置１の識別情報を運転指令信号に含ませるようにしてもよい。

マスタの高調波抑制装置１は、次に、上記のステップＳ１２で決定した運転内容に従った動作を開始する（ステップＳ１４）。マスタの高調波抑制装置１は、自装置が高調波抑制電流を生成することに決定した場合は高調波抑制電流の生成動作を開始し、自装置が高調波抑制電流を生成しないことに決定した場合は高調波抑制電流の生成動作を行わない。なお、高調波抑制装置１が高調波抑制電流を生成する動作は従来の高調波抑制装置が行う動作と同様であるため、説明を省略する。

マスタの高調波抑制装置１は、上述したステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を一定の周期で繰り返し実行する。

（スレーブの高調波抑制装置１の動作）
図５は、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１がスレーブとして動作する場合の動作例を示すフローチャートである。高調波抑制装置１は、スレーブとして動作する場合、まず、マスタとして動作している他の高調波抑制装置１に対して、運転情報信号を送信する（ステップＳ２１）。運転情報信号は、上述した運転情報を含んだ信号である。運転情報信号は、図４に示した運転指令信号と同様の構成とする。すなわち、運転情報信号は、信号種別、機器ＩＤおよび運転情報からなる信号とする。上述した運転指令信号の説明において示したように、運転情報信号の場合、「信号種別」を‘１’とする。「機器ＩＤ」には自装置すなわち運転情報信号を送信する高調波抑制装置１を示す値を設定する。スレーブの高調波抑制装置１において、運転情報信号の生成は情報処理部６が行い、送信部８が運転情報信号をマスタの高調波抑制装置１へ送信する。

スレーブの高調波抑制装置１は、次に、運転指令信号を受信したか否かを確認し（ステップＳ２２）、受信していない場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）、ステップＳ２１に戻る。この場合、スレーブの高調波抑制装置１は、予め決められた時間が経過するのを待ち、運転情報信号の送信を再度実行する。スレーブの高調波抑制装置１は、運転指令信号を受信した場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）、受信した運転指令信号に従った動作を開始する（ステップＳ２３）。スレーブの高調波抑制装置１は、運転指令信号が高調波抑制電流の生成を指令する内容、すなわち、運転指令信号の出力電力情報が０ではない場合、出力電力情報が示す出力での高調波抑制電流の生成動作を開始する。この場合、指令生成部５が、出力電力情報に従った内容の動作指令を生成し、電力変換部２へ出力する。一方、運転指令信号が高調波抑制電流の生成を指令しない内容、すなわち、運転指令信号の出力電力情報が０の場合、スレーブの高調波抑制装置１は、高調波抑制電流の生成動作を行わない。ステップＳ２３を実行して動作を開始した後はステップＳ２１に戻る。

以上のように、本実施の形態にかかる高調波抑制システム５０においては、複数の高調波抑制装置１の中の１台がマスタとして動作し、スレーブとして動作する高調波抑制装置１から運転情報を収集する。そして、マスタの高調波抑制装置１は、収集した運転情報に基づいて、高調波抑制システム５０を構成している高調波抑制装置１の中のどの装置が高調波抑制電流を生成して負荷３０から流出する高調波電流を抑制するかを決定する。これにより、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１の台数が必要以上に多くなるのを防止することができ、システム全体でのスイッチング損失を低減することができる。この結果、省電力化を実現できる。

なお、本実施の形態にかかる高調波抑制装置１は、他の高調波抑制装置１との間で運転指令信号および運転情報信号を送受信するが、相互通信を行う際には、通信を行う優先順位を決定しなければ信号が競合することになる。順位付けは、各高調波抑制装置１の起動時に機器ＩＤを使用して行うことが考えられる。具体的には、機器ＩＤの大きい順または小さい順とすることが考えられる。なお、各高調波抑制装置１は、高調波抑制システム５０を構成している全ての高調波抑制装置１の機器ＩＤを予め保持しているものとする。

順位が最上位の高調波抑制装置１はマスタとして動作し、残りの高調波抑制装置１はスレーブとして動作する。マスタの高調波抑制装置１は、順位が最も高いスレーブの高調波抑制装置１と最初に通信を行って運転情報信号を受信し、順位が最も低いスレーブの高調波抑制装置１と最後に通信を行って運転情報信号を受信する。マスタの高調波抑制装置１は、運転指令信号をスレーブの高調波抑制装置１へ送信する場合も同様に、各高調波抑制装置１に付与された順位に従って通信を行う。

スレーブの高調波抑制装置１は、マスタの高調波抑制装置１から受信した運転指令信号に従い、電力変換部２の運転と停止の切り替え、運転中の出力調整を行う。スレーブの高調波抑制装置１は、電力変換部２が停止している場合も制御部３および通信部４の動作は継続し、運転情報信号をマスタの高調波抑制装置１へ送信する。

各高調波抑制装置１の順位は、一定時間が経過するごとに変更してもよい。順位を変更する場合、マスタの高調波抑制装置１が、各高調波抑制装置１から収集した運転情報に基づいて、新しい順位を決定する。新しい順位の決定方法としては、負荷３０と電力線９との間に流れる電流である負荷電流に基づいて決定する方法、出力電流に基づいて決定する方法が考えられるがこれらの方法に限定するものではない。マスタの高調波抑制装置１は、新しい順位を決定した場合、決定した順位を各高調波抑制装置１へ通知する。順位を変更した後は、変更後の新しい順位に従って各高調波抑制装置１が通信を行う。また、順位が最も高い高調波抑制装置１がマスタとして動作する。

また、高調波抑制システム５０において、マスタの高調波抑制装置１は、各高調波抑制装置１の運転時間が平均化されるよう、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定してもよい。この場合、各高調波抑制装置１は運転時間を計測しておき、スレーブの高調波抑制装置１は、累積運転時間が一定値に達した場合はその旨を示す情報を含んだ運転情報信号をマスタの高調波抑制装置１へ送信する。マスタの高調波抑制装置１は、累積運転時間が一定値に達した高調波抑制装置１の代わりに高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定する。なお、全ての高調波抑制装置１が運転中の場合、累積運転時間が一定値に達した高調波抑制装置１が発生しても運転を続けさせる。また、運転停止の判断に使用する一定値は適宜変更する。一定値の変更方法としては、全ての高調波抑制装置１の累積運転時間が一定値に達した場合に一定値を引き上げる方法が考えられる。全ての高調波抑制装置１の累積運転時間が一定値に達した場合に一定値を引き上げるのではなく、全ての高調波抑制装置１の累積運転時間を初期化する、すなわちゼロに戻すようにしてもよい。

また、高調波抑制装置１に取り付けた温度センサの検出値が一定値に達した場合は運転を停止し、他の高調波抑制装置１が代わりに運転を開始するようにしてもよい。この場合、スレーブの高調波抑制装置１は、温度の検出値または温度が一定値達したことを示す情報を運転情報信号に含めてマスタの高調波抑制装置１へ送信し、マスタの高調波抑制装置１が、代わりに運転を行う高調波抑制装置１を決定する。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２にかかる高調波抑制システムの構成例を示す図である。実施の形態２にかかる高調波抑制システム５１は、複数の高調波抑制装置１ａと、運転制御装置１３とを備える。高調波抑制装置１ａは、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１と同様に電力線９および通信線１０に接続されている。また、運転制御装置１３は通信線１０に接続されている。各高調波抑制装置１ａと運転制御装置１３とは通信線１０を介した通信が可能である。なお、図６では、図１に示した負荷３０₁〜３０_nに相当する負荷の記載を省略している。

実施の形態１で説明した高調波抑制システム５０では複数の高調波抑制装置１の中の１台がマスタとして動作し、マスタの高調波抑制装置１が、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１を決定することとした。これに対して、本実施の形態にかかる高調波抑制システム５１では、運転制御装置１３が、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１ａを決定する。そのため、運転制御装置１３は、実施の形態１で説明した高調波抑制装置１を構成している制御部３および通信部４と同様の制御部および通信部を備える。

図７は、実施の形態２にかかる運転制御装置１３の動作例を示すフローチャートである。運転制御装置１３は、まず、各高調波抑制装置１ａから運転情報を収集する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１の処理は、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１がマスタとして動作する場合に実行する、上述したステップＳ１１（図３参照）と同様の処理である。

運転制御装置１３は、次に、収集した運転情報に基づいて、各高調波抑制装置１ａの運転内容を決定する（ステップＳ３２）。このステップＳ３２の処理は、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１がマスタとして動作する場合に実行する、上述したステップＳ１２（図３参照）と同様の処理である。

運転制御装置１３は、次に、決定した高調波抑制電流の値を示す運転指令信号を生成して各高調波抑制装置１ａへ送信する（ステップＳ３３）。このステップＳ３３の処理は、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１がマスタとして動作する場合に実行する、上述したステップＳ１３（図３参照）と同様の処理である。

運転制御装置１３は、上述したステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を一定の周期で繰り返し実行する。

高調波抑制装置１ａは、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１がスレーブとして動作する場合と同様の処理を実行する。すなわち、高調波抑制装置１ａは、図５に示したステップＳ２１〜Ｓ２３に従って動作する。ただし、ステップＳ２１では運転指令信号を運転制御装置１３へ送信する。なお、高調波抑制装置１ａの構成は実施の形態１にかかる高調波抑制装置１と同様である。

以上のように、本実施の形態にかかる高調波抑制システム５１においては、運転制御装置１３が、各高調波抑制装置１ａから運転情報を収集する。そして、運転制御装置１３は、収集した運転情報に基づいて、高調波抑制装置１ａの中のどの装置が高調波抑制電流を生成するかを決定する。これにより、実施の形態１にかかる高調波抑制システム５０と同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
つづいて、実施の形態３にかかる高調波抑制システムについて説明する。実施の形態３にかかる高調波抑制システムの構成は、実施の形態１と同様である。すなわち、実施の形態３にかかる高調波抑制システムは、複数の高調波抑制装置を備え、１台の高調波抑制装置がマスタとして動作し、残りがスレーブとして動作する。また、マスタの高調波抑制装置がスレーブの高調波抑制装置から運転情報を収集し、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置を決定する。ただし、実施の形態３にかかる高調波抑制システムの各高調波抑制装置は、電力線を介して相互に通信する。すなわち、実施の形態３にかかる高調波抑制システムの各高調波抑制装置は、信号の送受信を電力線通信により行う。実施の形態１にかかる高調波抑制システムと実施の形態３にかかる高調波抑制システムとの違いは、システムを構成している高調波抑制装置が通信線を介して通信を行うか電力線を介して通信を行うかである。

図８は、実施の形態３にかかる高調波抑制装置の構成例を示す図である。実施の形態３にかかる高調波抑制装置１ｂは、出力部１４および信号分離部１５からなる電力変換部２ｂと、指令生成部５ｂおよび情報処理部６ｂからなる制御部３ｂと、通信部４ｂとを備える。

高調波抑制装置１ｂの各部について説明する。制御部３ｂの情報処理部６ｂは、実施の形態１にかかる高調波抑制装置１における制御部３の情報処理部６と同様の処理を行う。すなわち、高調波抑制装置１ｂがマスタとして動作している場合、情報処理部６ｂは、他の高調波抑制装置１ｂから運転情報を収集し、収集した運転情報に基づいて、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１ｂを決定する。情報処理部６ｂは、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置１ｂを決定した場合、決定結果を示す出力電力情報を生成して指令生成部５ｂへ出力する。一方、高調波抑制装置１ｂがスレーブとして動作している場合、情報処理部６ｂは、自装置の運転情報をマスタの高調波抑制装置１ｂへ送信し、マスタの高調波抑制装置１ｂから出力電力情報を受信した場合には、出力電力情報を指令生成部５ｂへ出力する。情報処理部６ｂは、自装置の運転情報をマスタの高調波抑制装置１ｂへ送信する際、指令生成部５ｂへ出力する。指令生成部５ｂは、情報処理部６ｂから受け取った情報に従い動作指令を生成し、電力変換部２ｂへ出力することにより、電力変換部２ｂを制御する。指令生成部５ｂは、他の高調波抑制装置１ｂへ送信する出力電力情報を受け取った場合、運転指令信号が重畳された高調波抑制電流の生成を指示する動作指令を生成して電力変換部２ｂへ出力し、運転情報を受け取った場合、運転情報信号が重畳された高調波抑制電流の生成を指示する動作指令を生成して電力変換部２ｂへ出力する。なお、実施の形態１で説明したように、運転指令信号は出力電力情報を含んだ信号（図４参照）、運転情報信号は運転情報を含んだ信号である。

電力変換部２ｂの出力部１４はインバータで実現され、制御部３ｂから受け取った動作指令に従い、パルス幅変調により高調波抑制電流を生成する。出力部１４が生成した高調波抑制電流は信号分離部１５を介して電力線９に出力される。電力変換部２ｂの信号分離部１５はフィルタで実現され、他の高調波抑制装置１ｂから送信された信号を電力線９から分離して通信部４ｂへ出力する。具体的には、高調波抑制装置１ｂがマスタとして動作している場合、信号分離部１５は、スレーブとして動作している他の高調波抑制装置１ｂから送信された運転情報信号を電力線９から分離して通信部４ｂへ出力する。高調波抑制装置１ｂがスレーブとして動作している場合、信号分離部１５は、マスタとして動作している他の高調波抑制装置１ｂから送信された運転指令信号を電力線９から分離して通信部４ｂへ出力する。

通信部４ｂは、信号分離部１５から信号を受け取ると、受け取った信号に含まれる情報を取り出して制御部３ｂへ出力する。通信部４ｂは、受け取った信号が運転指令信号の場合、出力電力情報を取り出して制御部３ｂへ出力し、受け取った信号が運転情報信号の場合、運転情報を取り出して制御部３ｂへ出力する。

以上のように、本実施の形態にかかる高調波抑制装置は、電力線を介して他の高調波抑制装置と通信を行うこととした。これにより、専用の通信線を設けることなく、実施の形態１にかかる高調波抑制装置と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では電力変換部２ｂが信号分離部１５を含んだ構成としたが、信号分離部１５を電力変換部２ｂの外部に設けた構成としてもよい。また、実施の形態２にかかる高調波抑制システムにおいて電力線通信を使用する構成とすることも可能である。

実施の形態４．
つづいて、実施の形態４にかかる高調波抑制システムについて説明する。実施の形態４にかかる高調波抑制システムの構成は、実施の形態１，３と同様である。すなわち、実施の形態４にかかる高調波抑制システムは、複数の高調波抑制装置を備え、１台の高調波抑制装置がマスタとして動作し、残りがスレーブとして動作する。また、マスタの高調波抑制装置がスレーブの高調波抑制装置から運転情報を収集し、高調波抑制電流を生成する高調波抑制装置を決定する。実施の形態４にかかる高調波抑制システムの各高調波抑制装置は、実施の形態３と同様に、電力線を介して相互に通信する。ただし、実施の形態４にかかる高調波抑制装置と実施の形態３にかかる高調波抑制装置とは内部構成が異なる。

図９は、実施の形態４にかかる高調波抑制装置の構成例を示す図である。実施の形態４にかかる高調波抑制装置１ｃは、出力部１４、信号分離部１５および信号混合部１６からなる電力変換部２ｃと、指令生成部５および情報処理部６からなる制御部３と、受信部７および送信部８からなる通信部４とを備える。

制御部３および通信部４は、実施の形態１で説明した高調波抑制装置１の制御部３および通信部４と同様であるため、説明を省略する。また、電力変換部２ｃの出力部１４および信号分離部１５は、実施の形態３で説明した電力変換部２ｂの出力部１４および信号分離部１５と同様であるため、説明を省略する。

電力変換部２ｃの信号混合部１６は混合器で実現され、通信部４の送信部８から受け取った信号を電力線９に重畳する。すなわち、信号混合部１６は、高調波抑制装置１ｃがマスタとして動作する場合、送信部８から運転指令信号を受け取り、これを電力線９に重畳する。また、信号混合部１６は、高調波抑制装置１ｃがスレーブとして動作する場合、送信部８から運転情報信号を受け取り、これを電力線９に重畳する。

実施の形態３にかかる高調波抑制装置１ｂと実施の形態４にかかる高調波抑制装置１ｃとの違いは、運転指令信号および運転情報信号をどのようにして電力線９に重畳させるかである。なお、本実施の形態では電力変換部２ｃが信号分離部１５および信号混合部１６を含んだ構成としたが、信号分離部１５および信号混合部１６を電力変換部２ｃの外部に設けた構成としてもよい。

以上のように、本実施の形態にかかる高調波抑制装置は、実施の形態３にかかる高調波抑制装置と同様に、電力線を介して他の高調波抑制装置と通信を行う。本実施の形態にかかる高調波抑制装置は、実施の形態３にかかる高調波抑制装置と同様の効果を得ることができる。

なお、上述した各実施の形態において、高調波抑制装置の制御プログラムの書き換えが必要となった場合、以下の方法で書き換えを行う。制御プログラムとは、各実施の形態の高調波抑制装置の制御部を実現するためのプログラムである。

制御プログラムの書き換えが必要な場合、実施の形態２の運転制御装置１３に相当する運転制御装置から書き換え準備用の信号を送出し、それを受信した高調波抑制装置は電力変換動作を停止し、書き換え待機状態に移行して待機中を示す信号を送出する。運転制御装置は、書き換え待機状態の高調波抑制装置に対して新しい制御プログラムを送出する。待機中の高調波抑制装置は、新しい制御プログラムを受信した場合に書き換え動作を行い、制御プログラムの書き換えが完了すると完了信号を送出する。書き換えは全ての高調波抑制装置を一旦停止させて行ってもよいし、全体の高調波抑制量が低下しないように、一部ごとに停止させてローテーションで行ってもよい。これらの制御は運転制御装置からの信号で行う。

各実施の形態の高調波抑制装置を構成する制御部は、図１０に示したプロセッサ１０１およびメモリ１０２で実現することができる。すなわち、各実施の形態の高調波抑制装置を構成する制御部は、メモリ１０２に格納された、制御部としての機能を実現するためのプログラムである上記の制御プログラムをプロセッサ１０１が読み出して実行することにより実現される。

プロセッサ１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）、システムＬＳＩ（Large Scale Integration）といった処理回路である。メモリ１０２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）といった、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク等である。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１₁〜１_n，１，１ａ，１ｂ，１ｃ 高調波抑制装置、２，２ｂ，２ｃ 電力変換部、３，３ｂ 制御部、４，４ｂ 通信部、５，５ｂ 指令生成部、６，６ｂ 情報処理部、７ 受信部、８ 送信部、９ 電力線、１０ 通信線、１３ 運転制御装置、１４ 出力部、１５ 信号分離部、１６ 信号混合部、３０₁〜３０_n 負荷、５０，５１ 高調波抑制システム。

Claims (13)

1. 電力線に流れる高調波電流を抑制するための電流である高調波抑制電流を生成して前記電力線に出力可能な複数の高調波抑制装置と、前記複数の高調波抑制装置を制御する運転制御装置と、を備え、
   前記複数の高調波抑制装置のそれぞれは、負荷と前記電力線の間に流れる電流、電源電圧および電源位相の情報と、前記高調波抑制電流を生成して前記電力線に出力する動作を実行した時間の累積値である累積運転時間の情報とを含んだ運転情報信号、を前記運転制御装置へ送信し、
   前記運転制御装置は、前記運転情報信号に基づいて、前記複数の高調波抑制装置のうち、前記動作を実行中の高調波抑制装置のいずれかに前記動作を停止させるとともに、前記動作を停止中の高調波抑制装置のいずれかに前記動作を開始させ、
   前記運転制御装置が前記動作を開始させる高調波抑制装置の累積運転時間は、前記動作を停止させる高調波抑制装置の累積運転時間より短い、高調波抑制システム。
2. 前記高調波抑制装置は、
   前記高調波抑制電流を生成して前記電力線に出力する電力変換部と、
   前記運転情報信号を生成するとともに、前記運転制御装置から受信した運転指令信号に基づいて前記電力変換部を制御する制御部と、
   前記運転情報信号を前記運転制御装置へ送信するとともに、前記運転指令信号を受信する通信部と、
   を備え、
   前記運転制御装置は、前記運転情報信号に基づいて、前記動作を実行する高調波抑制装置の電力変換部が生成する前記高調波抑制電流の値を決定し、決定した値を示す前記運転指令信号を前記動作を実行する高調波抑制装置へ送信する、
   請求項１に記載の高調波抑制システム。
3. 前記通信部は、前記運転情報信号の送信および前記運転指令信号の受信を前記電力変換部が生成する電流の出力先の電力線を介して行う、
   請求項２に記載の高調波抑制システム。
4. 前記運転情報信号を前記電力変換部が前記電力線に重畳する、
   請求項３に記載の高調波抑制システム。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の高調波抑制システムに備えられた高調波抑制装置。
6. 他の高調波抑制装置とともに高調波抑制システムを構成する高調波抑制装置であって、 電力線に流れる高調波電流を抑制するための電流である高調波抑制電流を生成して前記電力線に出力する電力変換部と、
   負荷と前記電力線の間に流れる電流、電源電圧および電源位相の情報と、前記高調波抑制電流を生成する動作を実行した時間の累積値である累積運転時間の情報とを含んだ運転情報信号、を他の高調波抑制装置から受信するとともに、制御信号を他の高調波抑制装置へ送信する通信部と、
   前記通信部が受信した前記運転情報信号に基づいて、前記電力変換部および他の高調波抑制装置を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記運転情報信号に基づいて、前記高調波抑制システムを構成する高調波抑制装置のうち、前記動作を実行中の高調波抑制装置のいずれかの前記動作を停止させるとともに、前記動作を停止中の高調波抑制装置のいずれかに前記動作を開始させる運転指令信号を前記制御信号として生成し、
   前記通信部は、前記運転指令信号を前記他の高調波抑制装置へ送信し、
   前記制御部が前記動作を開始させる高調波抑制装置の累積運転時間は、前記動作を停止させる高調波抑制装置の累積運転時間より短い、
   高調波抑制装置。
7. 前記制御部は、前記電力変換部が前記電力線へ出力する前記高調波抑制電流の値を、前記運転情報信号に含まれる情報が示す、負荷と前記電力線の間に流れる電流、電源電圧および電源位相に基づいて決定し、決定した値の高調波抑制電流を生成するよう前記電力変換部を制御する、
   請求項６に記載の高調波抑制装置。
8. 前記制御部は、
   前記他の高調波抑制装置へ送信する制御信号を前記運転情報信号に含まれる情報に基づいて生成する情報処理部と、
   前記電力変換部への動作指令を生成する指令部と、
   を含む請求項６または７に記載の高調波抑制装置。
9. 前記通信部が前記高調波抑制電流の値を示す運転指令信号を受信した場合、
   前記制御部は、前記運転指令信号が示す値の高調波抑制電流を生成するよう前記電力変換部を制御する、
   請求項６に記載の高調波抑制装置。
10. 前記制御部は、さらに、負荷と前記電力線の間に流れる電流、電源電圧および電源位相の情報と、前記高調波抑制電流を生成して前記電力線に出力する動作を実行した時間の累積値である累積運転時間の情報とを含んだ運転情報信号を生成し、
    前記通信部は、前記制御部が生成した運転情報信号を前記運転指令信号の送信元の高調波抑制装置へ送信する、
    請求項９に記載の高調波抑制装置。
11. 前記制御部は、
    前記運転情報信号を生成する情報処理部と、
    前記運転指令信号に基づいて前記電力変換部への動作指令を生成する指令部と、
    を含む請求項９に記載の高調波抑制装置。
12. 前記通信部は、前記電力変換部が生成する電流の出力先の電力線を介して前記運転情報信号および前記制御信号を送受信する、
    請求項６から１１のいずれか一つに記載の高調波抑制装置。
13. 他の高調波抑制装置へ送信する信号を前記電力変換部が前記電力線に重畳する、
    請求項１２に記載の高調波抑制装置。

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