JPH0417528A - Harmonic compensator - Google Patents

Harmonic compensator

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JPH0417528A
JPH0417528A JP2118591A JP11859190A JPH0417528A JP H0417528 A JPH0417528 A JP H0417528A JP 2118591 A JP2118591 A JP 2118591A JP 11859190 A JP11859190 A JP 11859190A JP H0417528 A JPH0417528 A JP H0417528A
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JP
Japan
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current
harmonic
signal
compensation
current command
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Application number
JP2118591A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Shibata
光博 芝田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To compensate an aimed lower harmonic preferentially, to reduce a compensation current of a higher band and thereby to reduce the capacity of a device by inserting an appropriate low-pass filter in series into a current instruction generating means. CONSTITUTION:A harmonic compensator constructed of a reactor 3, a power converter 4 and a capacitor 5 as a main circuit is connected in parallel to a harmonic generating load 2, an output current iA of the harmonic compensator is generated so that the harmonic component thereof cancels the harmonic component of a load current iL, and thereby a supply current iS is made to have a sine waveform not containing the harmonic component. A fundamental wave component is removed from a load current detection signal iLUVW in a fundamental wave removing circuit 20A, a compensation current instruction signal iCO* is generated in a current instruction computing circuit 20B, a compensation current instruction signal iC* is obtained in a low-pass filter 25 by attenuating a higher band of the current instruction signal iCO*, and a control is made in a current control circuit 10 so that the harmonic component of an output current feedback signal iAF of the power converter 4 may accord with the signal iC*.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、一般産業用動力設備等における電力系統の高
調波電流を能動的に補償する高調波補償装置に係わり、
特に比較的低次の高調波を重点的に補償する高調波補償
装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a harmonic compensation device that actively compensates for harmonic current in a power system in general industrial power equipment, etc.
In particular, the present invention relates to a harmonic compensation device that primarily compensates for relatively low-order harmonics.

(従来の技術) 電力系統における高調波電流の抑制には、従来リアクト
ルし、コンデンサC1抵抗Rから構成された受動形の高
調波抑制装置か使用されていたが、最近自励式電力変換
器を用いた能動形の高調波補償装置が広く普及し始めて
きている。−船釣には、能動形の高調波補償装置の方が
制御の自由度かあることから柔軟性に富み、特に高次の
補償領域を省けば性能的にも優れた点か多い。
(Prior art) To suppress harmonic currents in power systems, a passive harmonic suppressor consisting of a reactor and a capacitor C1 and a resistor R has been used, but recently self-excited power converters have been used. Active harmonic compensators, which have been around for some time, are now becoming widely used. -For boat fishing, active harmonic compensators are more flexible because they have more freedom in control, and they have many advantages in terms of performance, especially if high-order compensation areas are omitted.

受動形の高調波抑制装置の例としては、周波数同調形L
Cフィルタや高域LCRフィルタなどが一般的であり、
実際の電源系統ではこれらを組み合わせて使用している
。なお受動形のフィルタについては良く知られた技術で
あるので詳細は省略する。
An example of a passive harmonic suppression device is a frequency tuning type L
C filters and high-pass LCR filters are common,
In actual power supply systems, a combination of these is used. Note that the passive type filter is a well-known technology, so the details will be omitted.

つぎに、能動形の高調波補償装置の例であるが、これに
は高調波信号の抽出(基本波除去)の方法により実用ベ
ースで大きく2つの方式があるか、まず電源、高調波発
生器を含めた高調波補償装置全体の構成を第10図を用
いて説明する。
Next, we will look at an example of an active harmonic compensator.In practical terms, there are two main methods for extracting harmonic signals (removing the fundamental wave). The overall configuration of the harmonic compensator including the following will be explained with reference to FIG.

同図において、交流電源1は高調波発生負荷2に電力を
供給しており、これに並列にリアクトル3、電力変換器
4、コンデンサ5を主回路として構成する高調波補償装
置か接続されている。ここで、高調波補償袋装置の出力
電流iAの高調波成分を負荷電流lLの高調波成分に対
して打ち消すように発生させることによって、電源電流
lsを高調波成分を含まない正弦波形とすることができ
る。制御回路についてみると、大別して3つの機能から
構成されている。すなわち、負荷電流検出信号i LU
VWから基本波成分を除去し、極性反転して補償電流指
令信号i(を生成する基本波除去回路2OAと、電流指
令演算回路20Bとからなる電流指令生成手段20と、
この補償電流指令信号l、8に対し高調波補償装置の出
力電流iAの高調波成分が一致するように制御する電流
制御部と、前記電力変換器4の直流電圧V。を制御する
電圧制御部である。
In the figure, an AC power source 1 supplies power to a harmonic generating load 2, and a harmonic compensator comprising a reactor 3, a power converter 4, and a capacitor 5 as a main circuit is connected in parallel to this. . Here, by generating the harmonic component of the output current iA of the harmonic compensation bag device so as to cancel out the harmonic component of the load current LL, the power supply current ls is made into a sine waveform that does not include a harmonic component. I can do it. Regarding the control circuit, it can be roughly divided into three functions. That is, the load current detection signal i LU
A current command generation means 20 consisting of a fundamental wave removal circuit 2OA that removes a fundamental wave component from VW, inverts the polarity, and generates a compensation current command signal i, and a current command calculation circuit 20B;
A current control section that controls the harmonic components of the output current iA of the harmonic compensator to match the compensation current command signals l and 8, and a DC voltage V of the power converter 4. This is a voltage control section that controls the voltage.

まず電圧制御部は電圧設定器12により与えられた電圧
指令信号VD  と電圧検出器9により電圧帰還信号V
DP−が加算器17にて比較され、その偏差e7.か電
圧制御回路13で増幅され基本波電流指令信号(直流値
)  i、+n  となり、電圧検出器8により検出さ
れた電源電圧信号V 5LIVWと乗算されて基本波電
流指令信号(交流値)  1plA  となり、加算器
15にて前記補償電流指令信号lc8を得る。
First, the voltage control section receives the voltage command signal VD given by the voltage setter 12 and the voltage feedback signal V by the voltage detector 9.
DP- is compared in an adder 17, and the deviation e7. It is amplified by the voltage control circuit 13 to become the fundamental wave current command signal (DC value) i, +n, and is multiplied by the power supply voltage signal V5LIVW detected by the voltage detector 8 to become the fundamental wave current command signal (AC value) 1 plA. , the adder 15 obtains the compensation current command signal lc8.

すなわち、交流電源電圧と同位相あるいは逆位相となる
基本波電流を操作して、直流電圧VDを閉ループ制御し
ている。
That is, the DC voltage VD is controlled in a closed loop by manipulating the fundamental wave current that is in phase with or opposite to the AC power supply voltage.

つぎに、電流制御部は、前記出力指令信号lA と電流
検出器7により検出された出力電力帰還信号lAFが加
算器16にて比較され、その偏差e、1が電流制御回路
IOで増幅されて出力電圧指令信号VA  となり、さ
らにP W M制御回路11により駆動信号BDSとな
り前記電力変換器4を駆動する。すなわち、出力電流指
令信号iA8に基すいて電力変換器4の出力電圧を操作
して高調波補償装置としての出力電流iAを閉ループ制
御している。
Next, in the current control section, the output command signal lA and the output power feedback signal lAF detected by the current detector 7 are compared in an adder 16, and the deviation e,1 is amplified in the current control circuit IO. This becomes an output voltage command signal VA, and further becomes a drive signal BDS by the PWM control circuit 11, which drives the power converter 4. That is, the output voltage of the power converter 4 is manipulated based on the output current command signal iA8, and the output current iA as a harmonic compensator is controlled in a closed loop.

つぎに、電流指令生成手段20についてであるか、これ
は前述のように2つの方式かある。
Next, regarding the current command generation means 20, there are two methods as described above.

まず第1の方式について第11図を用いて説明する。説
明に先立ち、本回路で用いられる座標変換式を示す。(
この変換式は参考文献「瞬時無効電力の一般化理論とそ
の応用」電学論860,483(昭58−7)に記載さ
れた方法を用いている。)ます、U、V、W各相の相電
圧検出号V、。。
First, the first method will be explained using FIG. 11. Prior to the explanation, the coordinate transformation formula used in this circuit will be shown. (
This conversion formula uses the method described in the reference document "Generalized theory of instantaneous reactive power and its applications" Electrical Engineering Theory 860, 483 (1982-7). ) Phase voltage detection signal V for each phase of U, V, and W. .

V *v、■SWは(3)式に従い 3相/2相変換回
路21により2相電圧化号■Sa+  ■BBとなって
いる。同様にU、V、W各相の負荷電流検出信号1I−
U+  lLV+  iLWは(1)式に従い、3相/
2相変換回路22により2相負荷電流信号iLa+iL
jとなっている。これらを用いてpq演算回路23によ
り、(4)式に従う変換を行い、瞬時実電力信号pおよ
び瞬時虚電力信号qを演算する。この変換により、U、
V、Wあるいはα、β座標上での高調波次数はpq座標
上では(−1)次される。
According to equation (3), V*v and ■SW are converted into two-phase voltage signals ■Sa+■BB by the three-phase/two-phase conversion circuit 21. Similarly, the load current detection signal 1I- for each phase of U, V, and W
U+ lLV+ iLW is a three-phase/
Two-phase load current signal iLa+iL is generated by two-phase conversion circuit 22.
j. Using these, the pq calculation circuit 23 performs conversion according to equation (4), and calculates an instantaneous real power signal p and an instantaneous imaginary power signal q. With this transformation, U,
The harmonic order on the V, W or α, β coordinates is (-1) order on the pq coordinate.

(たとえば基本波成分は直流に変換される。)瞬時実電
力信号pおよび瞬時虚電力信号qから、バイパスフィル
タ24P、 24Qによりそれぞれ直流成分を除去して
瞬時実電力信号の交流骨phおよび瞬時虚電力信号の交
流骨qhを得、さらに極性反転回路2BP、 26Qに
よりそれぞれ極性反転し、補償瞬時実電力指令信号p’
および補償瞬時虚電力指令信号q3を得る。これを再び
前記2相電圧化号vSa+”s4を用いてl。′演算回
路27により(5)式に従う変換を行い、2相補償電流
指令信号I Ca  +  I C,”を得、さらに2
相/3相変換回路30により3相補償電流指令信号ic
u  +  1cvi (w’を得る。
(For example, the fundamental wave component is converted to DC.) Bypass filters 24P and 24Q remove the DC component from the instantaneous real power signal p and the instantaneous imaginary power signal q, respectively, and convert the AC bone ph and instantaneous imaginary power signal into AC bone ph and instantaneous imaginary power signal. The AC power signal qh is obtained, and the polarity is inverted by the polarity inverting circuits 2BP and 26Q, respectively, and a compensated instantaneous actual power command signal p' is obtained.
and a compensated instantaneous imaginary power command signal q3. This is again converted according to equation (5) by the arithmetic circuit 27 using the two-phase voltage conversion signal vSa+"s4 to obtain the two-phase compensation current command signal ICa+IC," and further 2
The phase/three-phase conversion circuit 30 generates a three-phase compensation current command signal IC.
u + 1cvi (obtain w'.

次に、第2の方式を第12図を用いて説明する。Next, the second method will be explained using FIG. 12.

(電流指令生成手段以外の回路には差異はないため、当
該部分のみを説明する。)この式は、瞬時実電力信号お
よび瞬時虚電力信号には変換せず、実周波数の負荷電流
信号L Lll+  l Ljlに対し、直接基本波周
波数に同調させたバンドエリミネイトフィルタ29α、
29βを通過させることによって基本波除去を行い、負
荷電流信号の高調波成分ILII□l pBhを得てい
る。その他の3相/2相変換、極性反転、2相/3相変
換の構成・作用は第1の方式と同様である。
(There is no difference in the circuit other than the current command generation means, so only that part will be explained.) This equation does not convert into an instantaneous real power signal and an instantaneous imaginary power signal, but instead outputs the load current signal Lll+ of the real frequency. l For Ljl, a band eliminate filter 29α tuned directly to the fundamental frequency,
29β, the fundamental wave is removed and the harmonic component ILII□l pBh of the load current signal is obtained. The other configurations and operations of 3-phase/2-phase conversion, polarity reversal, and 2-phase/3-phase conversion are the same as in the first method.

(発明が解決しようとする課題) 以上述べた従来技術による受動形の高調波抑制装置、あ
るいは能動形の高調波補償装置は動作原理上の特徴から
つぎのような適用か一般的である。すなわち、高次の領
域には、良好な性能か容易に得られ、しかも小形、安価
で実現できる受動形の高調波抑制装置を用いる。比較的
低次の領域で不規則な高調波を対象とした場合等には能
動形の高調波補償装置を用いる。能動形の高調波補償装
置は、自励式変換器の構成や制御方式にもよるか、現状
では3次〜13次調波程度が実用上の補償範囲であり、
機能・性能の上からは利点か多いのであるが、受動形の
高調波抑制装置に比べ高価となるのが最大の欠点である
(Problems to be Solved by the Invention) The passive type harmonic suppression device or the active type harmonic compensating device according to the prior art described above is generally applied in the following manner due to the characteristics of the operating principle. That is, in the high-order region, a passive type harmonic suppression device is used, which can easily obtain good performance, and can be realized in a small size and at low cost. An active harmonic compensator is used when irregular harmonics in a relatively low-order region are targeted. Depending on the configuration and control method of the self-commutated converter, active harmonic compensation devices currently have a practical compensation range of about 3rd to 13th harmonics.
Although it has many advantages in terms of function and performance, its biggest drawback is that it is more expensive than passive harmonic suppression devices.

次のような用途においては、この欠点か特に顕著となる
。すなわち、サイクロコンバータのような大容量で、か
つ複雑な、側帯波を発生する系統に受動形の高調波抑制
装置や進相コンデンサか接続されている場合である。こ
のとき問題となるのは、電源側の誘導性インピーダンス
と受動形高調波抑制装置や進相コンデンサの容量性イン
ピーダンスによる反共振点か存在し、サイクロコンバー
タ夕の運転条件により側帯波が反共振点と同調すると高
調波電流は増幅され、系統電圧にも歪みを発生させる。
This drawback is particularly noticeable in the following applications. In other words, this is the case when a passive harmonic suppressor or a phase advance capacitor is connected to a large-capacity, complex system that generates sidebands, such as a cycloconverter. At this time, the problem is that there is an anti-resonance point due to the inductive impedance on the power supply side and the capacitive impedance of the passive harmonic suppressor and phase advancing capacitor, and depending on the operating conditions of the cycloconverter, the sideband wave may reach the anti-resonance point. When tuned, the harmonic current is amplified and causes distortion in the grid voltage.

二の反共振点は、系統の一般的なインピーダンスにより
低次域のものでは2〜4次程度となる場合が多い。
The second anti-resonance point is often about 2nd to 4th order in the low order range, depending on the general impedance of the system.

このような用途の反共振高調波を抑制するには能動形の
高調波補償装置か非常に有効であるが、反共振高調波以
外のより高次の高調波まで補償してしまうため、非常に
大容量となり大形で高価なものとなる。
An active harmonic compensator is very effective in suppressing anti-resonance harmonics in such applications, but it is extremely difficult to use because it compensates for higher-order harmonics other than anti-resonance harmonics. It has a large capacity and is large and expensive.

実用上記目的を達成するためは、全高調波を補償とせす
特に有害な反共振高調波帯域の高調波のみを能動形の高
調波補償装置で補償するのに必要十分て経済的なシステ
ムを構成する要求か多い。
Practical In order to achieve the above objectives, we constructed an economical system that is sufficient to compensate only the particularly harmful harmonics in the anti-resonant harmonic band using an active harmonic compensator, while compensating all harmonics. There are many requests.

本発明は、電源系統に悪影響をおよぼす低次高調波を重
点的に補償し、高次域の補償特性を制限することによっ
て、容量低減をはかり、小形で低価格な能動形の高調波
補償装置を提供することを目的とする。
The present invention aims to reduce capacity by focusing on compensating for low-order harmonics that adversely affect the power supply system and limiting compensation characteristics in the high-order range, and is a small and low-cost active harmonic compensation device. The purpose is to provide

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記目的を達成するため、高次域を減衰させた補償電流
指令信号を得るローパスフィルタを設けたものであり、
本発明の高調波補償装置は、電源系統と高調波発生負荷
とを接続する系統ラインに並列に接続された高調波補償
装置において、電気エネルギ蓄積手段と、この電気エネ
ルギ蓄積手段に蓄積された電力から所望の瞬時電流を生
成して前記系統ラインに出力する電力変換器と、前記高
調波発生負荷の負荷電流を検出する電流検出器と、この
負荷電流から基本波除去と極性反転により電流指令信号
を生成する電流指令生成手段と、この電流指令生成手段
と直列に接続され前記電流指令信号の高次域を減衰させ
た補償電流指令信号を生成するローパスフィルタと、こ
の補償電流指令信号に一致するように前記電力変換器の
出力電流を制御する電流制御手段を備えたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a low-pass filter is provided to obtain a compensation current command signal with the high-order region attenuated,
The harmonic compensator of the present invention is a harmonic compensator connected in parallel to a system line connecting a power supply system and a harmonic generation load, and includes an electrical energy storage means and an electric power stored in the electrical energy storage means. a power converter that generates a desired instantaneous current and outputs it to the grid line; a current detector that detects the load current of the harmonic generation load; and a current command signal by removing the fundamental wave from the load current and reversing the polarity. a low-pass filter that is connected in series with the current command generation means and generates a compensation current command signal that attenuates the higher-order region of the current command signal; The power converter is equipped with current control means for controlling the output current of the power converter.

(作用) 上記構成のうち、第10図において説明した従来技術と
異なる本発明のポイントとなるローパスフィルタの働き
を第2図を用いて説明する。
(Function) Among the above configurations, the function of the low-pass filter, which is the key point of the present invention that is different from the conventional technology explained in FIG. 10, will be explained using FIG. 2.

第2図は電流検出器で検出した負荷電流を電流指令生成
手段とローパスフィルタを通し補償電流指令信号を生成
するまでの周波数特性の概略を示したものである。同図
(a)は振幅特性、同図(b)は位相特性であり、横軸
はω/ω。
FIG. 2 schematically shows the frequency characteristics of the load current detected by the current detector passing through the current command generating means and the low-pass filter to generate the compensation current command signal. Figure (a) shows the amplitude characteristics, Figure (b) shows the phase characteristics, and the horizontal axis is ω/ω.

(ω;角周波数、ω。;基本波角周波数)で規格化し対
数目盛としである。図中41.43はそれぞれ電流指令
生成手段内の基本波除去回路の振幅および位相特性、4
2.44はそれぞれローパスフィルタの振幅および位相
特性、45は合成位相特性である。
It is normalized by (ω: angular frequency, ω.: fundamental wave angular frequency) and is on a logarithmic scale. In the figure, 41 and 43 are the amplitude and phase characteristics of the fundamental wave removal circuit in the current command generation means, respectively, and 4
2.44 are the amplitude and phase characteristics of the low-pass filter, and 45 is the composite phase characteristic.

この振幅特性かられかるように、補償電流指令信号の高
次成分か減衰していくため、高調波補償装置としては低
次域を重点的に補償する特性となる。また位相特性か示
すように合成位相特性45か零となる周波数が重点的に
補償しようとしている低次域付近に移り、この周波数付
近での補償か最も有効に行われる。
As can be seen from this amplitude characteristic, since the high-order components of the compensation current command signal are attenuated, the harmonic compensator has a characteristic that mainly compensates for the low-order range. Further, as shown in the phase characteristic, the frequency at which the composite phase characteristic 45 becomes zero shifts to the vicinity of the low-order region where compensation is to be focused, and compensation is performed most effectively in the vicinity of this frequency.

(実施例) 以下本発明の実施例を第1〜第9図を用いて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9.

第1図に本発明の第1実施例の全体構成を示す。同図に
おいて高調波補償装置としての必要最小限の構成要素は
、主回路部においてはエネルギー蓄積要素としてのコン
デンサ5と、自励式電力変換器4と、これら相互の電圧
源間のインピーダンスとして機能するりアクドル3てあ
り、制御回路部においては高調波を含んだ負荷電流を検
出する電流検出器6と、この負荷電流検出信号l LL
IVWから電流指令信号i。0′を生成する電流指令生
成手段20と、この電流指令信号ico′の高次域を減
衰させた補償電流指令信号ic′を得るローパスフィル
タ25と、電流検出器7により検出される前記検出器7
により検出される前記電力変換器4の出力電流帰還信号
i AFの高調渡分か前記補償電流指令信号1c8に一
致するように制御する電流制御回路lOである。
FIG. 1 shows the overall configuration of a first embodiment of the present invention. In the figure, the minimum necessary components as a harmonic compensator are a capacitor 5 as an energy storage element, a self-commutated power converter 4, and an impedance between these mutual voltage sources in the main circuit section. The control circuit section includes a current detector 6 that detects a load current containing harmonics, and a load current detection signal LL.
Current command signal i from IVW. 0', a low-pass filter 25 that obtains a compensation current command signal ic' by attenuating the higher-order region of this current command signal ico', and the detector detected by the current detector 7. 7
A current control circuit IO controls the output current feedback signal i of the power converter 4 detected by the harmonics of the output current feedback signal iAF to match the compensation current command signal 1c8.

他の実用装置としての構成要素については、従来技術と
して第10図において説明した内容と同一であるので省
略する。
The other components of the practical device are the same as those explained in FIG. 10 as the prior art, and therefore will be omitted.

第1図と第10図で相違する点は第10図において、電
流指令生成手段20に直列にローパスフィルタ25を設
けた点であるので、以下ローパスフィルタ25に関連す
る部分について詳細に説明する。
The difference between FIG. 1 and FIG. 10 is that in FIG. 10, a low-pass filter 25 is provided in series with the current command generating means 20, so parts related to the low-pass filter 25 will be described in detail below.

第1の実施例はp(瞬時実電力)、q(瞬時虚電力)変
換を用いた補償電流指令生成手段にロバスフィルタを挿
入し高調波補償を行うものである。
In the first embodiment, harmonic compensation is performed by inserting a robust filter into a compensation current command generating means using p (instantaneous actual power) and q (instantaneous imaginary power) conversion.

第3図は本実施例のポイントである電流指令生成手段2
0とローパスフィルタ25の詳細な構成を示す。同図に
おいて、ローパスフィルタ25P、 25Qを除く各構
成要素および各変換操作、動作原理については第1J図
による従来技術の説明と同一なので省略する。ローパス
フィルタ25P 、 25Qは、バイパスフィルタ24
P、 24Qにて直流成分除去(基本波除去に相当)さ
れた瞬時実電力信号の交流分p5□および瞬時実電力信
号の交流分Qh+に対し、さらに高次成分を減衰させて
phzおよびQhzを出力する。これをそれぞれ極性反
転した信号が補償瞬時実電力指令信号p7および補償瞬
時虚電力指令信号98表なる。
Figure 3 shows the current command generation means 2, which is the main point of this embodiment.
0 and the low-pass filter 25 are shown in detail. In the same figure, each component except the low-pass filters 25P and 25Q, each conversion operation, and the principle of operation are the same as the description of the prior art shown in FIG. 1J, so their description will be omitted. The low-pass filters 25P and 25Q are the bypass filter 24
For the AC component p5□ of the instantaneous actual power signal and the AC component Qh+ of the instantaneous actual power signal from which the DC component was removed (equivalent to fundamental wave removal) at P and 24Q, higher-order components are further attenuated to obtain phz and Qhz. Output. The signals obtained by inverting the polarity of these signals are the compensated instantaneous actual power command signal p7 and the compensated instantaneous imaginary power command signal 98.

次に第1実施例の動作について説明する。Next, the operation of the first embodiment will be explained.

第1実施例の動作を説明するにあたり、p、  q座標
上と実周波数座標(U、V、W、あるいはa。
In explaining the operation of the first embodiment, we will explain the operation on the p, q coordinates and on the real frequency coordinates (U, V, W, or a.

β座標)上との対応を考える。今考えている周波数範囲
で理想的な電流制御を仮定すれば、p、  q座標上で
は実周波数座標上の次数に対して(−1次)されている
ことのみを相違点として考慮しておけば、瞬時実電力信
号pから補償瞬時実電力指令信号p8までの周波数特性
を高調波補償装置全体の周波数特性とみなすことかでき
るので、以下p、q座標上での周波数特性について説明
する。
Consider the correspondence with the above (β coordinate). Assuming ideal current control in the frequency range we are currently considering, the only difference that should be considered is that on the p and q coordinates, the order is (-1st order) on the actual frequency coordinates. For example, the frequency characteristics from the instantaneous actual power signal p to the compensated instantaneous actual power command signal p8 can be regarded as the frequency characteristics of the entire harmonic compensator, so the frequency characteristics on the p and q coordinates will be explained below.

第4図は、p、q座標上における瞬時実電力を表す各信
号のベクトル図であり、第3図と対応する信号は同一符
号としである。瞬時実電力信号pはバイパスフィルタ2
4pによりψ1の位相進みを伴いp、となり、このph
lに対しさらにローパスフィルタ25pによりψ2の位
相遅れを伴ないph2となる。このl)+12を極性反
転回路26pにより極性反転した信号を補償瞬時実電力
指令信号p8としているから、補償されずに残存する瞬
時実電力ベクトルp、はpとp″とのベクトル和で表さ
れる。
FIG. 4 is a vector diagram of each signal representing instantaneous actual power on the p and q coordinates, and signals corresponding to those in FIG. 3 are given the same symbols. The instantaneous actual power signal p is passed through the bypass filter 2
4p causes a phase advance of ψ1, resulting in p, and this ph
Further, the low-pass filter 25p causes a phase delay of ψ2 with respect to l, resulting in ph2. Since the signal whose polarity is inverted by the polarity inversion circuit 26p is used as the compensation instantaneous actual power command signal p8, the instantaneous actual power vector p, which remains without being compensated, is expressed as the vector sum of p and p''. Ru.

(ψ、はpとp、との位相差。)瞬時虚電力に対しても
同様である。
(ψ is the phase difference between p and p.) The same applies to the instantaneous imaginary power.

二のベクトル図から、高調波残存率ξと高調波電流出力
率λを次式で定義して高調波補償装置の周波数特性を説
明する。バイパスフィルタの伝達関数を01.ローパス
フィルタの伝達関数を62とし、G1と02を直列接続
した合成伝達関数をGI2とすると、 と表される。上記目的を達成するため式において、たと
えばlplはベクトルpの絶対値を示す。今、説明の簡
単のためにG、、G2を1次系のフィルタとして第5図
(a)、(b)にそれぞれ示すものとすれば、直列合成
伝達関数61□は同図(c)に示す伝達関数となり、こ
の伝達関数G12により上記ξとλの周波数特性を表す
ことかできる。同図においてω1.ω2はそれぞれバイ
パスフィルタ、ローパスフィルタの遮断角周波数であり
、ω1くω2である。また、Sはラプラス演算子である
From the second vector diagram, the frequency characteristics of the harmonic compensator will be explained by defining the harmonic survival rate ξ and the harmonic current output rate λ using the following equations. Set the transfer function of the bypass filter to 01. When the transfer function of the low-pass filter is 62, and the composite transfer function obtained by connecting G1 and 02 in series is GI2, it is expressed as follows. In order to achieve the above object, in the formula, for example, lpl indicates the absolute value of the vector p. Now, for the sake of simplicity, if we assume that G, , G2 are first-order filters shown in Fig. 5(a) and (b), then the series composite transfer function 61□ is shown in Fig. 5(c). The frequency characteristics of ξ and λ can be expressed by this transfer function G12. In the same figure, ω1. ω2 is the cut-off angular frequency of the bypass filter and the low-pass filter, respectively, and is ω1 and ω2. Further, S is a Laplace operator.

ここで、ω1とω2に数値をそれぞれ与え、第6図に高
調波残存率ξの周波数特性例を、第7図に高調波数電流
出力率λの周波数特性例を示す。
Here, numerical values are given to ω1 and ω2, and FIG. 6 shows an example of the frequency characteristic of the harmonic survival rate ξ, and FIG. 7 shows an example of the frequency characteristic of the harmonic number current output rate λ.

第6図、第7図共(a)図はローパスフィルタなし、ω
、 −377(rad/s)、(b)図はローパスフィ
ルタあり、ωl  −377(rad/s)、 ω2−
3017(rad/s)、(c)図はローパスフィルタ
あり、ω+ −377(rad/s)。
Figures 6 and 7 (a) are without a low-pass filter, ω
, -377 (rad/s), (b) figure with low-pass filter, ωl -377 (rad/s), ω2-
3017 (rad/s), (c) figure with low-pass filter, ω+ -377 (rad/s).

ω2−1131(rad/s)の条件で比較しである。The comparison was made under the condition of ω2-1131 (rad/s).

第6図からは比較的低次域の高調波を重点的に補償する
特性がわかる。また、第7図からは、ローパスフィルタ
ありの場合には高調電流出力率λが高次域で減衰してい
るのかわかる。この高調波電流出力率λは、発生してい
る高調波電流振幅に対する高調波補償装置の補償出力電
流振幅の重みを意味するから、このλが小さくなる周波
数領域では補償出力電流は小さくなる。
From FIG. 6, it can be seen that the characteristic is focused on compensating for relatively low-order harmonics. Furthermore, from FIG. 7, it can be seen that the harmonic current output rate λ is attenuated in the high-order region when a low-pass filter is used. Since this harmonic current output rate λ means the weight of the compensation output current amplitude of the harmonic compensator with respect to the generated harmonic current amplitude, the compensation output current becomes small in a frequency region where this λ becomes small.

以上述べたように第1実施例によればp、q座標変換を
行う電流指令生成手段と直列に、かつpq座標上にロー
パスフィルタを設けることによって比較的低次域の高調
波を重点的に補償する特性が得られ、高次域の補償出力
電流低減による装置の大幅な容量低減が可能となり、小
形・軽量・安価な高調波補償装置を実現できる。
As described above, according to the first embodiment, by providing a low-pass filter on the pq coordinate in series with the current command generation means that performs p, q coordinate transformation, relatively low-order harmonics can be focused on. Compensating characteristics can be obtained, and the capacity of the device can be significantly reduced by reducing the compensation output current in the high-order region, making it possible to realize a harmonic compensation device that is small, lightweight, and inexpensive.

また、比較的高次の領域に対し受動形の高調波抑制装置
を併用するシステムにおいても本実施例を用いて高調波
補償の負荷分担を適切に行うことかできる。
Furthermore, even in a system that uses a passive harmonic suppressor in a relatively high-order region, this embodiment can be used to appropriately share the burden of harmonic compensation.

次に、本発明による第2実施例を第8図を用いて説明す
る。本実施例において、第1実施例と相違する点はロー
パスフィルタ25α、25βの挿入位置のみであり、i
c8演算回路27と2相/3相変換回路30の間に挿入
している。これを除く各構成要素および各変換操作、動
作原理については、第1実施例と同様である。たたし、
ローパスフィルタの遮断角周波数は、実周波数座標上で
の値となり、p、q座標上に挿入したローパスフィルタ
と同一特性を得るには(+1次)相当の値となる。
Next, a second embodiment of the present invention will be described using FIG. 8. The present embodiment differs from the first embodiment only in the insertion positions of the low-pass filters 25α and 25β;
It is inserted between the c8 arithmetic circuit 27 and the 2-phase/3-phase conversion circuit 30. Other than this, each component, each conversion operation, and the operating principle are the same as in the first embodiment. Tatashi,
The cutoff angular frequency of the low-pass filter is a value on the actual frequency coordinates, and is a value equivalent to (+1st order) in order to obtain the same characteristics as the low-pass filter inserted on the p, q coordinates.

本実施例によれば、第1実施例と全く同様の効果を得る
ことができる。また、さらにローパスフィルタの位置を
2相/3相変換回路30の後に移してももちろん同様の
効果が得られる。ただし、この場合は、ローパスフィル
タは3個必要となる。
According to this embodiment, effects exactly similar to those of the first embodiment can be obtained. Furthermore, even if the low-pass filter is moved after the two-phase/three-phase conversion circuit 30, the same effect can of course be obtained. However, in this case, three low-pass filters are required.

本発明による第3実施例を第9図を用いて説明する。本
実施例は従来技術の項において第12図を用いて説明し
た電流指令生成手段の第2の方式に対応するものであり
、ローパスフィルタ25α。
A third embodiment of the present invention will be described using FIG. 9. This embodiment corresponds to the second method of the current command generation means explained using FIG. 12 in the section of the prior art, and includes a low-pass filter 25α.

25βをバンドエリミネートフィルタ29α、29βと
極性反転回路26α、26βとの間に設けている。本実
施例においても第1、第2実施例と同様の効果が得られ
る。
25β is provided between band elimination filters 29α, 29β and polarity inversion circuits 26α, 26β. In this embodiment, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained.

以上、代表的な2種の電流指令生成手段に対してローパ
スフィルタの挿入位置の異なる実施例を示したか、基本
的には負荷電流検出信号から補償電流指令信号の間に直
列に挿入されれば同様の補償特性か得られる。しかし、
実際上は基本波除去機能の後にローパスフィルタを挿入
する方か精度の点て有利であり、またローパスフィルタ
の必要数から2相の回路に挿入する方か良い。
Above, we have shown examples of different insertion positions of low-pass filters for two typical types of current command generation means.Basically, if the low-pass filter is inserted in series between the load current detection signal and the compensation current command signal, Similar compensation characteristics can be obtained. but,
In practice, it is better to insert a low-pass filter after the fundamental wave removal function in terms of accuracy, and it is better to insert the low-pass filter in a two-phase circuit because of the required number of low-pass filters.

また、高調波補償装置全体としては、電圧形の主回路例
で説明したがりアクドルをエネルギ蓄積要素とした電流
形の主回路構成であっても、本発明を全く同様に適用で
きる。リアクトル3か変圧器であっても良いことは言う
までもないことである。
Further, although the harmonic compensator as a whole will be described using an example of a voltage type main circuit, the present invention can be applied in exactly the same way even if the main circuit is a current type in which the accelerator is an energy storage element. It goes without saying that reactor 3 or a transformer may be used.

[発明の効果] 本発明によれば、電流指令生成手段に直列に適切なロー
パスフィルタを挿入することにより目的とする低次高調
波を重点的に補償し、高次域の補償電流を低減すること
によって装置の容量低減をはかり、小形で安価な能動形
の高調波補償装置を実現することかできる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, by inserting an appropriate low-pass filter in series with the current command generation means, target low-order harmonics are intensively compensated, and compensation current in the high-order region is reduced. By doing so, it is possible to reduce the capacity of the device and realize a small and inexpensive active harmonic compensator.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を用いる高調波補償システムの構成図、
第2図は本発明の作用を示す補償電流生成手段の周波数
特性図、第3図は本発明の第1実施例の構成図、第4図
は第1実施例における瞬時実電力のヘクトル図、第5図
は第1実施例におするバイパスフィルタおよびローパス
フィルタの伝達関数を示すブロック図、第6図は第1実
施例における高調波残存率ξの周波数特性図、第7図は
第1実施例における高調波電流出力率λの周波数特性図
、第8図は第2実施例の構成図、第9図は第3実施例の
構成図、第10図は従来技術による高調波補償システム
の一例を示す構成図、第11図は従来技術による高調波
信号の抽出の第1の方式の構成図、第12図は従来技術
による高調波信号抽出の第2の方式の構成図である。 1・・・交流電源、      2・・・高調波発生負
荷、3・・リアクトル、     4・・・電力変換器
、5・・・コンデンサ、   6,7・・・電流検出器
、89・・電圧検出器、  10・・電流制御回路、1
1・・・PWM制御回路、  12・・・電圧設定器、
13・電圧制御回路、    14・・乗算器、15.
16.17・加算器、   20・電流指令生成手段、
20A・・・基本波除去回路、 20B・・・電流指令演算回路、 25・・ローパスフィルタ。 出願人代理人 弁理士 鈴汗武彦 、ph+ pll(=−ph2) 1)e(=I)+1)”) 第4図 第5図 (a)LPF/Jし くω1=377) (b)LPF多す (ω1=37′7゜ ω2=3α7) (C)LPF勘り (ωド377゜ ω2=1131) 第 図 (a)LPFjJL (ω+=377) (b)LPFあす (ω+=377゜ ω2=3015) (C)LPF方1) (ω+=377゜ ω2 =+131) 第 図
FIG. 1 is a configuration diagram of a harmonic compensation system using the present invention,
FIG. 2 is a frequency characteristic diagram of the compensation current generating means showing the effect of the present invention, FIG. 3 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a hector diagram of instantaneous actual power in the first embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing the transfer functions of the bypass filter and low-pass filter in the first embodiment, FIG. 6 is a frequency characteristic diagram of the harmonic survival rate ξ in the first embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of the harmonic survival rate ξ in the first embodiment. A frequency characteristic diagram of the harmonic current output rate λ in the example, FIG. 8 is a configuration diagram of the second embodiment, FIG. 9 is a configuration diagram of the third embodiment, and FIG. 10 is an example of a harmonic compensation system according to the prior art. FIG. 11 is a block diagram of a first method of extracting a harmonic signal according to the prior art, and FIG. 12 is a block diagram of a second method of extracting a harmonic signal according to the prior art. 1... AC power supply, 2... Harmonic generation load, 3... Reactor, 4... Power converter, 5... Capacitor, 6, 7... Current detector, 89... Voltage detection device, 10... current control circuit, 1
1... PWM control circuit, 12... Voltage setting device,
13. Voltage control circuit, 14. Multiplier, 15.
16.17・Adder, 20・Current command generation means,
20A...Fundamental wave removal circuit, 20B...Current command calculation circuit, 25...Low pass filter. Applicant's representative Patent attorney Takehiko Suzuhana, ph+ pll (=-ph2) 1) e (= I) + 1)") Figure 4 Figure 5 (a) LPF/J ω1 = 377) (b) LPF poly (ω1=37'7゜ω2=3α7) (C) LPF guess (ωdo377゜ω2=1131) Figure (a) LPFjJL (ω+=377) (b) LPF tomorrow (ω+=377°ω2= 3015) (C) LPF method 1) (ω+=377°ω2 =+131) Fig.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電源系統と高調波発生負荷とを接続する系統ラインに並
列に接続された高調波補償装置において、電気エネルギ
蓄積手段と、この電気エネルギ蓄積手段に蓄積された電
力から所望の瞬時電流を生成して前記系統ラインに出力
する電力変換器と、前記高調波発生負荷の負荷電流を検
出する電流検出器と、この負荷電流から基本波除去と極
性反転により電流指令信号を生成する電流指令生成手段
と、この電流指令生成手段と直列に接続され前記電流指
令信号の高次域を減衰させた補償電流指令信号を生成す
るローパスフィルタと、この補償電流指令信号に一致す
るように前記電力変換器の出力電流を制御する電流制御
手段を備えたことを特徴とする高調波補償装置。
A harmonic compensator connected in parallel to a system line connecting a power supply system and a harmonic generation load includes an electric energy storage means and a desired instantaneous current generated from the electric power stored in the electric energy storage means. a power converter that outputs to the grid line, a current detector that detects the load current of the harmonic generation load, and a current command generation means that generates a current command signal by removing the fundamental wave and reversing the polarity from the load current; A low-pass filter is connected in series with the current command generating means and generates a compensation current command signal that attenuates the high-order region of the current command signal, and the output current of the power converter is adjusted to match the compensation current command signal. A harmonic compensator characterized by comprising a current control means for controlling.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021027792A (en) * 2019-08-06 2021-02-22 台達電子工業股▲ふん▼有限公司Delta Electronics,Inc. Three-phase power supply with bidirectional power conversion

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