JPH04200242A - アクテイブフイルタ - Google Patents
アクテイブフイルタInfo
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- JPH04200242A JPH04200242A JP2285165A JP28516590A JPH04200242A JP H04200242 A JPH04200242 A JP H04200242A JP 2285165 A JP2285165 A JP 2285165A JP 28516590 A JP28516590 A JP 28516590A JP H04200242 A JPH04200242 A JP H04200242A
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 abstract 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
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。
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〕
本発明は電源系統および負荷設備間の系統ラインに設け
られるアクティブフィルタに関するものである・ 〔従来の技術〕 高速スイッチング素子で構成される三相ＰＷＭコンバー
タ、この三相ＰＷＭコンバータの交流側に電源系統に直
列に接続される交流リアクトルおよび三相ＰＷＭコンバ
ータの直流端子間に接続される直流コンデンサ等を基本
構成とする高調波補償装置（以下アクティブフィルタと
いう）は公知であり、これをつぎの如くものである０第
５図は従来のアクティブフィルタを具えた系統ラインの
主回路図であり、第６図はその補償指令のための入力回
路を示している。
られるアクティブフィルタに関するものである・ 〔従来の技術〕 高速スイッチング素子で構成される三相ＰＷＭコンバー
タ、この三相ＰＷＭコンバータの交流側に電源系統に直
列に接続される交流リアクトルおよび三相ＰＷＭコンバ
ータの直流端子間に接続される直流コンデンサ等を基本
構成とする高調波補償装置（以下アクティブフィルタと
いう）は公知であり、これをつぎの如くものである０第
５図は従来のアクティブフィルタを具えた系統ラインの
主回路図であり、第６図はその補償指令のための入力回
路を示している。
すなわち、三相交流の系統電源１は電源インピーダンス
２を介してサイリスタレオナード装置等の非線形の負荷
設備２に電力を供給しており、系統ラインには高調波電
流が流れる。ｊはアクティブフィルタである。
２を介してサイリスタレオナード装置等の非線形の負荷
設備２に電力を供給しており、系統ラインには高調波電
流が流れる。ｊはアクティブフィルタである。
この系統ラインの交流側の各相に交流リアクトル５を直
列に挿入して三相ＰＷＭコンバータ６が接続され、三相
ＰＷＭコンバータの直流側に直流コンデンサ７が接続さ
れ、また交流リアクトル５と系統電源１に並列に高周波
フィルタ９が接続される。さらに、負荷電流検出のため
の変流器１１より、負荷電流に基づき補償電流を演算し
、三相ＰＷＭコンバータ６のオンオフ可能なスイッチン
グ素子のスイッチング指令を送出する制御装置８を備え
てアクティブフィルタｊが構成される。
列に挿入して三相ＰＷＭコンバータ６が接続され、三相
ＰＷＭコンバータの直流側に直流コンデンサ７が接続さ
れ、また交流リアクトル５と系統電源１に並列に高周波
フィルタ９が接続される。さらに、負荷電流検出のため
の変流器１１より、負荷電流に基づき補償電流を演算し
、三相ＰＷＭコンバータ６のオンオフ可能なスイッチン
グ素子のスイッチング指令を送出する制御装置８を備え
てアクティブフィルタｊが構成される。
さらに第６図においては、変流器１１により検出された
負荷電流ＩＬ（１１１は負荷電流検出源を示す）が負荷
電流検出のための抵抗１１２により電圧に変換され、負
荷電流検出電圧Ｖ、として補償指令のための入力端子Ａ
、Ｂに出力される。ここで、このように入力端子Ａ、Ｈ
に得られた負荷電圧ｖＬにより、三相二相変換を用いた
負荷電流Ｉ、の高調波を打ち消す補償電流指令ＩＣを演
算出力する方法は公知であるので説明を省略する。
負荷電流ＩＬ（１１１は負荷電流検出源を示す）が負荷
電流検出のための抵抗１１２により電圧に変換され、負
荷電流検出電圧Ｖ、として補償指令のための入力端子Ａ
、Ｂに出力される。ここで、このように入力端子Ａ、Ｈ
に得られた負荷電圧ｖＬにより、三相二相変換を用いた
負荷電流Ｉ、の高調波を打ち消す補償電流指令ＩＣを演
算出力する方法は公知であるので説明を省略する。
よって、制御装置８により演算出力された補償電流指令
Ｉｃ と補償電流検出のための変流器ｌＯより検出さ
れる補償電流ＩＣとが比較され、三相ＰＷＭコンバータ
６のスイッチング素子がオンオフされ、アクティブフィ
ルタ４の電流瞬時値が制御されるものである。
Ｉｃ と補償電流検出のための変流器ｌＯより検出さ
れる補償電流ＩＣとが比較され、三相ＰＷＭコンバータ
６のスイッチング素子がオンオフされ、アクティブフィ
ルタ４の電流瞬時値が制御されるものである。
この種の従来のアクティブフィルタにおいては、三相Ｐ
ＷＭコンバータを構成するスイッチング素子のスイッチ
ングにより、三相交流系統電源に高周波リップル電流が
流れ、かかる高周波り、プル電流を打ち消すため、コン
デンサと抵抗からなる高周波フィルタが設けられてきた
。
ＷＭコンバータを構成するスイッチング素子のスイッチ
ングにより、三相交流系統電源に高周波リップル電流が
流れ、かかる高周波り、プル電流を打ち消すため、コン
デンサと抵抗からなる高周波フィルタが設けられてきた
。
しかしながら、このような高周波フィルタは三相交流系
統電源との間で共振が発生し、低次の高調波電流の特性
が悪化するという不具合があった。
統電源との間で共振が発生し、低次の高調波電流の特性
が悪化するという不具合があった。
本発明は上述したような点に鑑みなされたものであり、
電源系統および負荷設備間の系統ラインに配されるアク
ティブフィルタであって、特に電源電流を検出する電源
電流検出用変流器を付設するとともに、その制御装置に
おいては電源電流検出用変流器出力端に直列に設けた負
荷電流検出用抵抗と、電源電流検出用変流出力端に直列
に設けた電源電流検出用抵抗およびこの抵抗に並列に設
けた電源電流検出用リアクトルとを備え、その抵抗とリ
アクトルの並列接続にさらに負荷電流検出用抵抗とを直
列接続した構成をなし、この直列回路の両端を補償電流
指令用入力端子としてなるものである。
電源系統および負荷設備間の系統ラインに配されるアク
ティブフィルタであって、特に電源電流を検出する電源
電流検出用変流器を付設するとともに、その制御装置に
おいては電源電流検出用変流器出力端に直列に設けた負
荷電流検出用抵抗と、電源電流検出用変流出力端に直列
に設けた電源電流検出用抵抗およびこの抵抗に並列に設
けた電源電流検出用リアクトルとを備え、その抵抗とリ
アクトルの並列接続にさらに負荷電流検出用抵抗とを直
列接続した構成をなし、この直列回路の両端を補償電流
指令用入力端子としてなるものである。
かくの如き解決手段により、後述する如く電源インダク
タンスと高周波フィルタのインピーダンスとの間の共振
を抑制するように効用し、電源電流の高調波成分を減少
することができる。
タンスと高周波フィルタのインピーダンスとの間の共振
を抑制するように効用し、電源電流の高調波成分を減少
することができる。
また、系統電源の電圧に高調波電圧が含まれていても系
統ラインに高調波電流が殆ど流れないものとすることが
できる。
統ラインに高調波電流が殆ど流れないものとすることが
できる。
さらに本発明を図面に基づいて詳細説明する。
第１図は本発明が適用された制御装置の補償電流指令用
入力回路の一例の要部構成を示し、第２図は本発明に係
るアクティブフィルタの主回路の一例を示す。
入力回路の一例の要部構成を示し、第２図は本発明に係
るアクティブフィルタの主回路の一例を示す。
第１図および第２図において、ｊ′はアクティブフィル
タ、８′は電源電流検出のための変流器１２の出力端が
導入された制御装置、１２１は電源電流源、１２２は抵
抗、１２３はリアクトル、Ａ’ 、 Ｂ’は入力端子で
ある。図中、第５図および第６図は同じ機能を有する部
分を示す。
タ、８′は電源電流検出のための変流器１２の出力端が
導入された制御装置、１２１は電源電流源、１２２は抵
抗、１２３はリアクトル、Ａ’ 、 Ｂ’は入力端子で
ある。図中、第５図および第６図は同じ機能を有する部
分を示す。
すなわち、かかる一実施例のアクティブフィルタ４′は
三相ＰＷＭコンバータ６のスイッチング素子のスイッチ
ングにより発生するり、プル電流の高周波フィルタの吸
収効果を高め、その際に発生する電源インピーダンス２
と高調波フィルタ９との低周波数の共振現象を抑制する
ものであり、その機能はつぎの如くである。
三相ＰＷＭコンバータ６のスイッチング素子のスイッチ
ングにより発生するり、プル電流の高周波フィルタの吸
収効果を高め、その際に発生する電源インピーダンス２
と高調波フィルタ９との低周波数の共振現象を抑制する
ものであり、その機能はつぎの如くである。
さて、変流器１１により負荷電流が検出され、負荷電流
検出源１１１に接続された抵抗１１２の両端に負荷電流
検出電圧ｖＬが出力される。さらに、変流器１２により
電源電流を検出し、電源電流検出源１２１に抵抗１２２
とリアクトル１２３の並列回路が接続され、その並列回
路の両端に電源電流検出電圧ｖｃが出力される。
検出源１１１に接続された抵抗１１２の両端に負荷電流
検出電圧ｖＬが出力される。さらに、変流器１２により
電源電流を検出し、電源電流検出源１２１に抵抗１２２
とリアクトル１２３の並列回路が接続され、その並列回
路の両端に電源電流検出電圧ｖｃが出力される。
この負荷電流検出電圧ｖＬと電源電流検出電圧とは、直
列接続回路によりその加算値が補償電流指令のための入
力端子Ａ’ 、 Ｂ’に加えられる。
列接続回路によりその加算値が補償電流指令のための入
力端子Ａ’ 、 Ｂ’に加えられる。
ここで、補償電流方式の基本技術思想を第３図を参照し
て説明する。
て説明する。
第３図はアクティブフィルタが設けられた系統ラインの
システム構成を示すもので、ｖｓは系統電圧、Ｚｓは系
統インピーダンス、ＩＬは負荷電流源、Ｉｃｅは三相Ｐ
ＷＭコンバータ６による補償電流ＩＣを発生する補償電
流源、ｚｃは高周波フィルタ９のインピーダンスを示す
。
システム構成を示すもので、ｖｓは系統電圧、Ｚｓは系
統インピーダンス、ＩＬは負荷電流源、Ｉｃｅは三相Ｐ
ＷＭコンバータ６による補償電流ＩＣを発生する補償電
流源、ｚｃは高周波フィルタ９のインピーダンスを示す
。
第３図において、電源電流Ｉｓは式（１）のように示さ
れる。
れる。
よって、式（１）は（Ｚｓ＋Ｚｃ）が最小となるとき、
右辺第１項は（ＩＬ＋ＩＣ）が零でない場合に拡大され
て電源に流れることを、また右辺第２項は系統電圧ｖｓ
に高調波電圧がある場合に系統から高調波電流が注入さ
れることを表す。
右辺第１項は（ＩＬ＋ＩＣ）が零でない場合に拡大され
て電源に流れることを、また右辺第２項は系統電圧ｖｓ
に高調波電圧がある場合に系統から高調波電流が注入さ
れることを表す。
さらに、補償電流工。を式（２）のように制御すると、
電源電流Ｉｓは式（３）のように示される。
電源電流Ｉｓは式（３）のように示される。
Ｉｃ＝ ＧＮ（８）ＣＧ（Ｓ）Ｉｓ＋Ｉｃ：］ ＋＋
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（２Ｊただし、ＧＮ （Ｓ
）は基本波に対するノヅチフィルタであり、ここにＧ（
Ｓ）を式（４）で表し高調波のみに着目すると、電源の
高調波電流Ｉ８Ｈは式（５）のように示されるっ Ｇ（８）＝ＫＳ ・−・・−・・・・・・・・・・
・・・・−・・・・・旧旧・・（４）式（５）から解る
ように、（Ｚｓ ＋Ｚｃ）が最小となっても（ＫＳ−Ｚ
ｏ＝（Ｋ１０））すなわち純抵抗の効果となるＯ かようにして、前述した如き補償電流指令入力回路によ
り入力端子Ａ’ 、 Ｂ’に検出電圧（Ｖｃ＋Ｖｔ、）
を得ることにより、制御装置８′は例えば公知の三相二
相変換を行い補償電流指令ＩＣを演算出力し、変流器１
０より検出される補償電流ＩＣとの比較により、三相Ｐ
ＷＭコンバータ６のスイッチング素子のスイッチングが
オンオフされてアクティブフィルタｆの電流瞬時値制御
を行うことができる。
＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋（２Ｊただし、ＧＮ （Ｓ
）は基本波に対するノヅチフィルタであり、ここにＧ（
Ｓ）を式（４）で表し高調波のみに着目すると、電源の
高調波電流Ｉ８Ｈは式（５）のように示されるっ Ｇ（８）＝ＫＳ ・−・・−・・・・・・・・・・
・・・・−・・・・・旧旧・・（４）式（５）から解る
ように、（Ｚｓ ＋Ｚｃ）が最小となっても（ＫＳ−Ｚ
ｏ＝（Ｋ１０））すなわち純抵抗の効果となるＯ かようにして、前述した如き補償電流指令入力回路によ
り入力端子Ａ’ 、 Ｂ’に検出電圧（Ｖｃ＋Ｖｔ、）
を得ることにより、制御装置８′は例えば公知の三相二
相変換を行い補償電流指令ＩＣを演算出力し、変流器１
０より検出される補償電流ＩＣとの比較により、三相Ｐ
ＷＭコンバータ６のスイッチング素子のスイッチングが
オンオフされてアクティブフィルタｆの電流瞬時値制御
を行うことができる。
そして、第１図におけるリアクトル１２３は式（蜀に示
すところの電源電流の微分を行うもので、特に制御対象
となる電源インダクタンス２と高周波フィルタ９との共
振周波数近傍以下の周波数の微分を行うものである。
すところの電源電流の微分を行うもので、特に制御対象
となる電源インダクタンス２と高周波フィルタ９との共
振周波数近傍以下の周波数の微分を行うものである。
また、抵抗１２２は大きな出力電圧を発生させて制御に
有害な影響を与える前述の共振周波数近傍以上の高周波
の電源電流をバイパスさせ、補償電流指令入力回路Ａ’
、 Ｂ’に出力させないようにしたものである。
有害な影響を与える前述の共振周波数近傍以上の高周波
の電源電流をバイパスさせ、補償電流指令入力回路Ａ’
、 Ｂ’に出力させないようにしたものである。
かくの如く、電源インダクタンス２および高周波フィル
タ９の共振現象によって起る低次の高調波電流の増幅を
抑えることができ、低次の高調波電流および高調波り、
プル電流を含まない電源電流波形を得ることができる。
タ９の共振現象によって起る低次の高調波電流の増幅を
抑えることができ、低次の高調波電流および高調波り、
プル電流を含まない電源電流波形を得ることができる。
なお、高調波電流補償についてのみ説明したが、負荷設
備３の基本波無効電流の補償を行う場合も、電源電流検
出用リアクトルによる基本波電源電流の微分値が僅かな
ものであるため、無効電力を補償する制御系に大きな影
響を与えずに無効電力補償が可能であることは明らかで
ある。
備３の基本波無効電流の補償を行う場合も、電源電流検
出用リアクトルによる基本波電源電流の微分値が僅かな
ものであるため、無効電力を補償する制御系に大きな影
響を与えずに無効電力補償が可能であることは明らかで
ある。
さらに電源電流を検出した方式によるもののほか、つぎ
の電流検出方式によるものであってもよい。
の電流検出方式によるものであってもよい。
第４図は本発明に係るアクティブフィルタの主回路の他
の例を示すもので、１１’ 、 １３は変流器である。
の例を示すもので、１１’ 、 １３は変流器である。
図中、第２因と同符号のものは同じ構成部分を示す。
すなわち、負荷電流検出のための変流器１１’とアクテ
ィブフィルタｆ′の電流検出のための変流器１３が配さ
れ、制御装置８″には変流器１１’出力と変流器１３出
力とが直列に接続されてなり、よって電源電流の検出と
等価な作用を得ることができるものである。
ィブフィルタｆ′の電流検出のための変流器１３が配さ
れ、制御装置８″には変流器１１’出力と変流器１３出
力とが直列に接続されてなり、よって電源電流の検出と
等価な作用を得ることができるものである。
以上説明したように本発明によれば、す、プル電流抑制
効果を高めた高周波フィルタの電源インダクタンスとの
共振現象を抑えた補償を行い得ることにより、低次の高
調波電流から高周波電流までも広く抑制可能な実用効果
の顕著な装置を提供できる。
効果を高めた高周波フィルタの電源インダクタンスとの
共振現象を抑えた補償を行い得ることにより、低次の高
調波電流から高周波電流までも広く抑制可能な実用効果
の顕著な装置を提供できる。
また、高周波フィルタの抵抗が削減されてり。
プル電流がさらに抑制され、リップル電流に基づく受電
端の電圧歪みを抑制でき、さらには抵抗削減によりおよ
び三相ＰＷＭコンバータのスイッチング周波数を必要以
上に上げる必要がなく、装置全体の効率を上昇可能なこ
とは勿論である。
端の電圧歪みを抑制でき、さらには抵抗削減によりおよ
び三相ＰＷＭコンバータのスイッチング周波数を必要以
上に上げる必要がなく、装置全体の効率を上昇可能なこ
とは勿論である。
第１図および第２図は本発明が適用された制御装置の補
償電流指令用入力回路の一例の要部構成を示す系統図お
よび本発明に係るアクティブフィルタの主回路の一例を
示す接続図、第３図はアクティブフィルタが設けられた
系統ラインのシステム構成を示す系統図、第４図は本発
明に係るアクティブフィルタの主回路の他の例を示す接
続図である。また、第５図および第６図は従来のアクテ
ィブフィルタを具えた系統ラインの主回路図およびその
補償指令のための入力回路を示す系統図である。 ｌ・・・・・・系統電源、２・・・・・・電源インピー
ダンス、３・−・・・・負荷装置、４ 、４’ 、 ４
”・・・・・・アクティブフィルタ、５・・・・・・交
流リアクトル、６・・・・・・三相ＰＷＭコンバータ、
７・・・・・・直流コンデンサ ｇ 、 ８／ 、 Ｂ
ｅｔ・・−・・・制御装置、９・・・・−・高周波フィ
ルタ、１０ 、１１ 。 １１’ 、 １２ 、１３・・・・・・変流器、Ａ 、
Ｂ 、 Ａ’ 、 Ｂ’・・・・・・入力端子、１１
１・・・・・・負荷電流検出器、１１２ 、１２２・・
・・・・抵抗、１２１・−・・・・電源電流検出源、１
２３・・・・・・リアクトル。
償電流指令用入力回路の一例の要部構成を示す系統図お
よび本発明に係るアクティブフィルタの主回路の一例を
示す接続図、第３図はアクティブフィルタが設けられた
系統ラインのシステム構成を示す系統図、第４図は本発
明に係るアクティブフィルタの主回路の他の例を示す接
続図である。また、第５図および第６図は従来のアクテ
ィブフィルタを具えた系統ラインの主回路図およびその
補償指令のための入力回路を示す系統図である。 ｌ・・・・・・系統電源、２・・・・・・電源インピー
ダンス、３・−・・・・負荷装置、４ 、４’ 、 ４
”・・・・・・アクティブフィルタ、５・・・・・・交
流リアクトル、６・・・・・・三相ＰＷＭコンバータ、
７・・・・・・直流コンデンサ ｇ 、 ８／ 、 Ｂ
ｅｔ・・−・・・制御装置、９・・・・−・高周波フィ
ルタ、１０ 、１１ 。 １１’ 、 １２ 、１３・・・・・・変流器、Ａ 、
Ｂ 、 Ａ’ 、 Ｂ’・・・・・・入力端子、１１
１・・・・・・負荷電流検出器、１１２ 、１２２・・
・・・・抵抗、１２１・−・・・・電源電流検出源、１
２３・・・・・・リアクトル。
Claims (1)
- １ 電源系統および負荷設備間の系統ラインに設けられ
たアクティブフィルタであって、三相ＰＷＭコンバータ
と、該三相ＰＷＭコンバータの交流側に各相に設けられ
た交流リアクトルと、該交流リアクトルと電源に並列に
設けられた高周波フィルタと、前記三相ＰＷＭコンバー
タの直流側に設けられた直流コンデンサと、負荷電流を
検出する第１の変流器と、電源電流を検出する第２の変
流器と、前記三相ＰＷＭコンバータを制御する制御装置
とを具備するとともに、該制御装置は前記第１の変流器
の出力端に直列に設けられた負荷電流検出のための第１
の抵抗と、前記第２の変流器の出力端に直列に設けられ
た電源電流検出のための第２の抵抗と、該第２の抵抗と
並列に設けられたリアクトルとを備え、前記第１の抵抗
と第２の抵抗を直列接続し、該直列接続回路の両端を補
償電流指令のための入力端子としたことを特徴とするア
クティブフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2285165A JPH078112B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | アクテイブフイルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2285165A JPH078112B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | アクテイブフイルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04200242A true JPH04200242A (ja) | 1992-07-21 |
| JPH078112B2 JPH078112B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=17687937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2285165A Expired - Lifetime JPH078112B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | アクテイブフイルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH078112B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103972894A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-08-06 | 广西电网公司电力科学研究院 | 电力电子变压器的控制方法及系统 |
| WO2014125649A1 (ja) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | 富士電機株式会社 | 共振抑制装置 |
-
1990
- 1990-10-23 JP JP2285165A patent/JPH078112B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014125649A1 (ja) * | 2013-02-18 | 2014-08-21 | 富士電機株式会社 | 共振抑制装置 |
| JPWO2014125649A1 (ja) * | 2013-02-18 | 2017-02-02 | 富士電機株式会社 | 共振抑制装置 |
| CN103972894A (zh) * | 2014-04-29 | 2014-08-06 | 广西电网公司电力科学研究院 | 电力电子变压器的控制方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH078112B2 (ja) | 1995-01-30 |
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