JPH02113315A - 力率改善装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はアクティブフィルタを用いた力率改善装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は例えば１９８５年５月発行の日本コンデンサ工
業株式会社のカタログ「電力用コンデンサ」に示された
従来の力率改善装置を示す回路図であり、図においてｆ
ｉｌは交流電源、（２）は負荷（３ａ）〜（３ｃ）はコ
ンデンサバンク開閉用の開閉器、（４ａ）〜（４ｃ）は
高調波電流の流入を抑制するための直列リアクトル、（
５ａ）〜（５ｃ）はコンデンサ、（６）は電源電圧検出
用の電圧変成器、（７）は負荷電流検出用の電流の電流
変成器、（８）は負荷の無効電力の大きさに応じて開閉
器を制でｎするための開閉器制御回路である。

次に動作について説明する。負荷に印加される電圧■１
　と負荷電流１．はそれぞれ電圧変成器（６）と電流変
成器（７）により検出され開閉器制御回路（８）に入力
される。開閉器制御回路ではｖＬと■、から負荷（２）
へ流入する無効電力ＱＬを演算し、ＱＬに見合ったコン
デンサバンク（５ａ）〜（５ｃ）を選択する。その後、
該当するコンデンサバンクの開閉器（３ａ）〜（３ｃ）
に投入信号を与え、必要なコンデンサバンクを交流電源
に投入して電源側の力率を改善するように動作する。ま
た、負荷（２）が高調波電流を発生する場合にはコンデ
ンサ（５ａ）〜（５Ｃ）に過度の高調波電流が流入して
コンデンサが過熱するのを防止するため、直列リアクト
ル（４ａ）〜（４Ｃ）を接続するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の力率改善装置は以上のように構成されているので
コンデンサの段階制御により力率を制御するため、電源
側の力率は完全に１にはできないという問題点があった
。また、負荷から発生する高調波電流の流入を防止する
ために大きな直列リアクトルをコンデンサに直列に接続
する必要があり、高価になり、かつ寸法も大きくなると
いう課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
ものであり、電源側の力率を連続的に制御し、完全に１
．０にできると共にコンデンサに直列リアクトルを設け
なくとも高調波の流入を防止できる力率改善装置を得る
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る力率改善装置はアクティブフィルタを適
用して負荷の無効電力を補償すると共に、コンデンサへ
流入する高調波電流を阻止するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における力率制御装置はアクティブフィルタに
より無効電力を補償すると共にコンデンサへ流入する高
調波電流を阻止するように作用する。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において（９）はアクティブフィルタ、Ｏｌは制御装
置、０υはコンデンサ電流検出用の電流変成器、（２）
はアクティブフィルタ出力電流検出用の電流変成器であ
る。

次に本発明の実施例の動作について説明する。

まず最初に負荷の無効電力ＱＬを補償し、電源側の力率
を実質上１．０にする方法について説明する。

今、負荷の無効電力ＱＬが図２（ａ）のように時刻ｔ０
から時刻ｔ１の間で０から１００％まで直線的に変化す
る場合を考える。この場合、コンデンサ（５）は５０％
の容量のものを接続しておき、第２図ｆｂｌのＱ、に示
すように一５０％の一定の進相無効電力を流しておく。

次にアクティブフィルタ（９）としては＋５０％の無効
電力を制御できるものをコンデンサ（５）と並列に接続
し、負荷側電圧ｖＬと負荷電流■、から負荷の無効電力
Ｑｔ、を制御回路αｌで演算した結果からアクティブフ
ィルタ（９）の出力無効電力ＱＡＦを第２図山）に示す
ように時刻ｔ０においては＋５０％の遅相無効電力を出
力し、時刻ｔ１では一５０％の進相無効電力を出力する
ように制御する。言い換えれば（Ｑ、＋Ｑ□）が第２図
（ｂｌに示すように負荷の無効電力ＱＬを打消すことが
できるように０から一１００％の間で制御されることに
なり、電源側の無効電力を実質上０にできるため電源側
の力率を１．０に保つことができる。

次にコンデンサ（５）に流入する高ｌｌ波電流の抑制方
法について説明する。コンデンサに流れる電流Ｉ、は電
流変成器αυにより検出しＩｃに含まれる高調波成分を
制御回路ＯＩにおいて抽出する。この高調波成分と逆位
相の電流をアクティブフィルタに流すことによりコンデ
ンサに流入する高調波電流を抑制することができる０以
上の動作の具体的な実施例として第３図の回路を示す、
第３図においてαｊは変圧器、（１４ａ）〜（１４ｂ）
　はトランジスタスイッチで構成されるブリッジ回路、
０！９は直流コンデンサ、（９）は０ト１で構成される
アクティブフィルタである。また、Ｑｌは無効電流演算
回路、αつは高調波成分抽出回路、Ｏｌと（ＩＩは演算
回路、ｔ２Ｉは電流制御回路、ＯｌはＯＱ−ａｔΦで構
成される制御回路である。第３図において負荷の無効電
力ＱＬは電圧信号ｖＬと電流信号■、から無効電流演算
回路０［９により演算され補償すべき無効電流として■
。

なる演算結果を出力する。■。は次段の演算回路におい
て５０％だけ減算されＩＱ＋として第４図（ｂｌに示す
波形が次段の演算回路に入力する。

一方、コンデンサ電流■。が第４図ｆｃｌのように高調
波を含んでいると、高調波成分抽出回路ａηによって１
．の高調波成分のみを■８として第４図（ｄ＋のような
波形で出力する。この抽出手段は通常のバイパスフィル
タを用いる手段がよく用いられる。■□とＩｏｌとは演
算回路０唾において加算され、その結果がＩ　Ｉｌ！Ｆ
　として第４図（ｅ）の波形で次段の電流制御回路（至
）に入力する。この！□、は電流制御ｎ基準信号として
作用し、アクティブフィルタに流れる電流を電流変成器
（２）で検出した信号ＩＡＦをフィードバック信号とし
てＩＩ！Ｆ−ＩＭＦになるように制御する。その結果、
アクティブフィルタの出力電流は第４図（ｆｌの波形と
なり、負荷の無効電力を補償すると共にコンデンサに流
入する高調波電流を抑制することができる。

なお、上記実施例ではコンデンサの高調波電流流入量を
検出するためにコンデンサ電流を検出するようにしたが
コンデンサ設置点より電源側の電流を検出するようにし
てもよく上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によればアクティブフィルタを用
いて力率を実質上１．０にすると共に、コンデンサへ流
入する高調波電流を抑制するようにしたのでコンデンサ
の直列リアクトルは不要となると共に、コンデンサ容量
は１／２で良くなるため経゛済的な、かつ精度の高いも
のが得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による力率改善装置のブロ
ック図、第２図はこの発明の動作を示す図、第３図はこ
の発明の詳細回路図、第４図はこの発明の詳細な説明図
、第５図は従来の力率改善装置を示すブロック図である
。 （１１は交流電源、（２）は負荷、（３ａ）　（３ｂ）
　（３ｃ）は開閉器、（４ａ）　（４ｂ）　（４ｃ）は
直列リアクトル、（５ａ）　（５ｂ）（５ｃ）はコンデ
ンサ、（６）は電圧変成器、（７）ａυ（２）は電流変
成器、（８）は開閉器制御回路、（９）はアクティブフ
ィルタ、Ｑｌは制御装置、ａ湯は変圧器、（１４ａ）（
１４ｂ）　（１４ｃ）　（１４ｄ）　はトランジスタブ
リッジ回路、Ｃ９は直流コンデンサ、Ｑｌは無効電流演
算回路、αηは高調波成分抽出回路、α＠（２）は演算
回路、ｒ２＠は電流制御回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）交流電源系統に接続した進相コンデンサと、上記
   進相コンデンサに並列に接続したアクティブフィルタか
   ら構成し、負荷の無効電力の変化に応じて上記アクティ
   ブフィルタの出力無効電力を制御して交流電源側の力率
   を改善すると共に、上記進相コンデンサに流入する高調
   波電流およびこの進相コンデンサより電源側の高調波電
   流の少なくとも一方を検出し、アクティブフィルタから
   上記高調波電流と逆位相の高調波電流を出力する高調波
   抑制手段を設けたことを特徴とする力率改善装置。