JPH03150027A - 電圧補償機能付高調波抑制装置 - Google Patents

電圧補償機能付高調波抑制装置

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JPH03150027A
JPH03150027A JP1286491A JP28649189A JPH03150027A JP H03150027 A JPH03150027 A JP H03150027A JP 1286491 A JP1286491 A JP 1286491A JP 28649189 A JP28649189 A JP 28649189A JP H03150027 A JPH03150027 A JP H03150027A
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Hirotaka Sawamura
沢村 広隆
Kenji Morisada
森貞 健二
Minoru Murata
稔 村田
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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 本発明は、高調波発生負荷から発生する高調波電流が電
力系統へ流出するのを抑制すると同時に高調波発生負荷
端の電圧低下を補償する電圧補償機能付高調波抑制装置
に関するものである。
従来の技術 従来、高調波発生負荷から発生する高調波電流が電力系
統へ流出するのを抑制する高調波抑制装置は、第5図に
示す回路構成であって、例えば特開昭64−60228
号公報に開示されているように公知である。
第5図は、単一調波に共振するコンデンサとりフクトル
の直列回路からなる同調フィルタ8aおよび8b、抵抗
およびりフクトルの並列回路とコンデンサとの直列回路
などからなるバイパスフィルタ8Cで構成される交流フ
ィルタ8により高調波発生負荷9から発生する高調波電
流が電力系統へ流出するのを抑制し、かつ電源電流Is
に含まれる高調波電流1shを高調波検出回路5により
検出し、その振幅に比例した電圧を電圧発生回路7によ
り電力系統と直列に発生することによって、高調波電流
が電力系統へ流出するのをさらに抑制しようとするもの
であった。
第11において、1は交流電源、4は電源電流検出変流
器、6は基準電圧作成回路、10は制御パルス発生回路
、11は電圧形インバータ、12は変成器、v3は電源
電圧、Xs−Rsは線路インピーダンス、Lr−Crは
リップル除去フィルタ、 VCは補償電圧、lpは交流
フィルタ電流、lLは高調波発生負荷電流、■Lは高調
波発生負荷の端子電圧である。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の高調波抑制装置は交流フィルタ8
の基本波進相容量が一定であり、また電圧発生回路7が
発生する電圧は基本波電圧に関与しないので、負荷変動
時の電圧低下の補償はできなかった。例えば、高調波発
生負荷9がサイリスタなどに直流モーターが接続されて
いる場合、起動時に電圧低下を起こし、回転しなくなる
という問題があった。これを解決するためには、別に電
圧低下補償用の装置を設ける必要があり、従って設備全
体が大きくなり、かつ価格が高くなるなどの欠点があっ
た。
問題点を解決するための手段 本発明の電圧補償機能付高調波抑制装置は、高調波発生
負荷と並列に接続した交流フィルタと、電源電流に含ま
れる高調波電流を検出する高調波検出回路と、電源電圧
の低下を検出する電圧低下検出回路と、前記2つの検出
回路の信号を合成し、基準電圧を作成する基準電圧作成
回路と、この基準電圧に比例した電圧を電力系統に直列
に発生する電圧発生回路とを備え、高調波電流が電力系
統へ流出するのを抑制すると同時に、高調波発生負荷端
の電圧低下を補償するように構成したものである。
作用 本発明の構成によれば、受動形の交流フィルタと併用す
る能動形フィルタの検出回路において、電源電流に含ま
れる高調波電流を検出する高調波検出回路と共に電源電
圧の低下を検出する電圧低下検出回路を設けて、従来の
高調波抑制機能を損なうことなく、高調波発生負荷端に
おいて低下する電圧を能動形フィルタで発生して電圧低
下分を補償し、高調波発生負荷端の電圧を一定にするこ
とができる。
実施例 以下、本発明の電圧補償機能付高調波抑制装置を第1v
!Jに示す実施例について説明する。
電力系統に変成器12を介して高調波発生負荷9と交流
フィルタ8が並列に接続されている。−方電漏電流Is
を検出するための検出用変流器4の出力は高調波検出回
路5を通して、基準電圧作成回路6へ接続されており、
同時に変成器12の入力電圧Vs”を検出するための検
出用変成器2の出力は電圧低下検出口路3を通して基準
電圧作成回路6へ接続されている。基準電圧作成回路6
の出力は電圧発生回路7の制御パルス発生回路10へ接
続され、電圧形インバータ11を通してパルス幅変調さ
れた出力電圧はリップル除去用フィルタLr、Crを通
して変成器12の2次側へ接続されている。
次に動作について説明する。
電力系統に接続された高調波発生負荷9は、例えば準ブ
リッジ構成の3相サイリスタ整流回路であれば、理想状
態の時 n=8に±1 −−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−・−−−−−−−−−−−−−−−−−−(1
)ただし、には正の整数 で与えられる次数nの高調波電流が、基本波電流に対し
て −X 100 (%)−・−−−−−−−一−−−−−
−−−−−−−−−−一−−−−−−−−−(2)の大
きさで発生する。
そこで、高調波発生負荷9と並列に第5m波を吸収する
単一調波フィルタ8aおよび第7IN波を吸収する単一
調波フィルタ8bと、第11調波以上の高調波を吸収す
るバイパスフィルタ8Cからなる交流フィルタ8を接続
することにより、高調波発生負荷9から発生した高調波
電流が電力系統へ流出しないように抑制される。しかし
、交流フィルタ8の残習インピーダンスの影響や非理論
高調波(例えば第2、第3、第4高調波など)の発生に
より、抑制は完全にできずに、電力系統へ一部流出して
しまう。
ここで、この電源電流Isに含まれる高調波電流lsh
を電源電流検出用変流器4と高調波検出回路5により抽
出する。高調波検出回路5は例えば、フーリエ変換、瞬
時無効電力の一般化理論の応用、バンドパスフィルタに
よるものなどがある。
次にこの高調波電流lshに基準電圧作成回路6におい
て、ゲインKを乗じて高調波抑制のための基準電圧をV
lとする。
式で表すと、 V−=K・lsh  −・−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−(3)となり、変成器12
の1次側にVc=V、”の補償電圧が発生するように電
圧発生回路7を動作させると、変成器12は等価的に電
源電流ISに含まれる高調波電流1shに対してK(Ω
)の純抵抗と見なすことができる。
第2図にこの時の等価回路を示す。Vshは電源電圧に
含まれる高調波電圧、Zsは電源系統の線路インピーダ
ンス、 Vchは変成器12の1次側で発生する補償電
圧に含まれる高調波電圧、zFは交流フィルタのインピ
ーダンス、IFhは交流フィルタに流れる高調波電流、
ILFは高調波発生負荷から発生する高調波電流である
。これより次式が成立する。
V ch= V H冨     −−−−(4)lsh
 : l ph+ l Lh −−−−−−−−−−−
−−−−−−−・−・−・・−・・−・−taVsh 
=Zs−lsh +Vch + Zp ・l ph−−
−−−(6)(3)〜(6)式を整理すると、 が導かれ、K>Z、+Zsとすることにより、、電源電
圧v3に含まれる高調波電圧Vshおよび高調波発生負
荷から発生する高調波電流lLhが存在しても、電源電
流Isに含まれる高調波電流lshは少なくできる。ま
た同時に電源系統の線路インピーダンスZsの影響が小
さくなるため、交流フィルタとの反共振を抑制すること
ができる。
さらに、高調波発生負荷端での電圧低下について着目す
ると、能動フィルタの電圧発生口路から発生する電圧を
(3)式で基づくものとするだけでは、電源電流の基本
波電流に対しては何ら影響しない。
交流フィルタについては、高調波発生負荷の基本波無効
電流を補償するために電圧低下の抑制に関与するが、基
本波進相容量が一定であるために一定電圧の補償しかさ
れない。
したがって、例えば高調波発生負荷がサイリスタレオナ
ード装置に接続された直流モーターの場合などでは、起
動時に定常時より大きなしかも低力率の電流が電源系統
に流れるために大きな電圧低下を招き、最悪時には直流
モーターが起動しなくなる。
そこで、第1図に示すように電源電流ISに含まれる高
調波電流lshの検出と同時に、電源電圧検出用変成器
2で検出された出力電圧を電圧低下検出回路3において
基準正弦波との比較などの方法により電圧低下Δ■を検
出し、各々を基準電圧作成回路6において(8)式のよ
うに合成し、電圧発生回路7で発生すべき基準電圧Vc
″は、Vc冨=に−1sh−ΔV  −−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−(8)となる。
この基準電圧Vc”は電圧発生回路7の抑制パルス発生
回路10において、Δ波と比較してパルス輻変調し、こ
の信号により電圧形インバータ11のスイッチング素子
が開閉して変成器12の2次側へ基準電圧と比例した補
償電圧が出力される。ここでLr −Crはスイッチン
グリップルを除去するためのフィルタである。
変成器12の1次側には2次側の電圧に比例した補償電
圧Vcが発生する。
この時の電圧低下の補償について第3図に示す等価回路
により説明する。
vsFは電源電圧の基本波電圧、IsFは電源系統に流
れる基本波電流、vsF′は変成器12の入力電圧の基
本波電圧、vCFは電圧発生回路7で発生する電圧低下
補償電圧、VLFは高調波発生負荷の端子電圧の基本波
電圧、その他は第2図と同一である。いま、電圧発生回
路7では補償電圧を発生しない(V cp=0 )とす
ると、高調波発生負荷端では、 ΔV=Vsp  Vsp =Vsl=−vLF = Z p ・l sp  −−−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
01)の電圧低下が発生する。ここで、電圧発生回路に
より、電圧低下の補償電圧として、 vCF=−ΔV  −−−−−−−へ−−−−−一−−
−−−−−一−−−−−一−・−−−−−−一−−−−
・−0のの電圧を発生することにより、 V sp = V LF   −−−−−−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−Qθすなわち
、高調波発生負荷端の基本波電圧VLFは、電源電圧の
基本波電圧Vsttと等しくなる。
この電圧低下の補償動作は各電圧・電流の基本波に関す
るものであり、前述した高調波の抑制と全く同時に行う
ことができる。
第4図に示すように高調波の検出回路として交流フィル
タ電流■、および高調波発生負荷電流ILを各々検出し
て、それぞれ違う伝達関数を持った高調波検出回路Aお
よびBにより高調波電流を抽出し、その後加算回路Cで
加算して基準電圧作成回路へ入力すると、高調波抑制効
果の過渡特性が改善できた。
発明の効果 本発明の電圧補償機能付高調波抑制装置は、高調波発生
負荷と並列に接続した交流フィルタと、交流フィルタと
電源系統の間に直列に挿入されたアクティブフィルタと
で構成され、電源電流に含まれる高調波電流と比例した
基準電圧と電源電圧の低下分に相当する基準電圧を加え
、アクティブフィルタにより電源系統に直列にその基準
電圧に応じた補償電圧を発生することによって、交流フ
ィルタのみで吸収できなかった高調波をさらに抑制する
と同時に、高調波発生負荷端での電圧低下を補償するこ
とができる。
このため、2つの機能が1台の装置で達成できることと
なり、設備全体の価格が低減できる、設置面積が小さく
できるなどの効果があり、工業的ならびに実用的価値大
なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電圧補償機能付高調波抑制装置の一実
施例の構成を示す単線回路図、第2図は第1因の高調波
に対する等価回路図、第3図は第1図の基本波に対する
等価回路図、第4図は本発明に係り、高調波発生負荷の
電流と交流フィルタの電流を各々検出する場合の高調波
検出回路のブロック図、第5図は従来の高調波抑制装置
の一例の構成を示す単線回路図である。 1:交流電R2:電源電圧検出用変成器3:電圧低下検
出回路 4:電源電流検出用変流器 5:高調波検出回
路 6:基準電圧作成回路 アニ電圧発生回路 8:交
流フイルタ9:高調波発生負荷 10:抑制パルス発生
回路11:電圧形インバータ 12:変成器x3・R3
:線路インピーダンス 1r −Cr :リップル除去用フィルタ13:電源電
流 v3:電源電圧 1sh :電源電流ISに含まれ
る高調波電流 IL:高調波発生負荷電流 lい:高調
波発生負荷電流に含まれる高調波電流 lF:交流フィ
ルタ電流 IFN−:交流フィルタ電流に含まれる高II波電流v
C:補償電圧 Vc”:基準電圧 Vs:変成器の入力
電圧 ΔV:電圧降下分 FL:高調波発生負荷の端子
電圧

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電力系統に接続した高調波発生負荷から電力系統
    に流出する高調波電流を抑制する高調波抑制装置におい
    て、前記高調波発生負荷と並列に接続した交流フィルタ
    と、電源電流に含まれる高調波電流を検出する高調波検
    出回路と、電源電圧の低下を検出する電圧低下検出回路
    と、前記2つの検出回路の信号を合成し、基準電圧を作
    成する基準電圧作成回路と、この基準電圧に比例した電
    圧を前記電力系統に直列に発生する電圧発生回路とを備
    えた電圧補償機能付高調波抑制装置。
  2. (2)高調波検出回路は負荷電流に含まれる高調波電流
    と交流フィルタ電流に含まれる高調波電流を各々検出し
    、これらを加算することを特徴とする請求項1に記載の
    電圧補償機能付高調波抑制装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014502136A (ja) * 2010-12-16 2014-01-23 ナンジン ハリケーン エレクトリック コントロール オートメーション イクイップメント マニュファクチャリング カンパニー リミテッド 低電圧乗切インテリジェント電力制御ユニット及びその使用
JPWO2014016918A1 (ja) * 2012-07-25 2016-07-07 三菱電機株式会社 電力送電装置

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JP2014502136A (ja) * 2010-12-16 2014-01-23 ナンジン ハリケーン エレクトリック コントロール オートメーション イクイップメント マニュファクチャリング カンパニー リミテッド 低電圧乗切インテリジェント電力制御ユニット及びその使用
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