JPH04334930A - 直列形アクティブフィルタ - Google Patents

直列形アクティブフィルタ

Info

Publication number
JPH04334930A
JPH04334930A JP3130278A JP13027891A JPH04334930A JP H04334930 A JPH04334930 A JP H04334930A JP 3130278 A JP3130278 A JP 3130278A JP 13027891 A JP13027891 A JP 13027891A JP H04334930 A JPH04334930 A JP H04334930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
series
phase
pwm inverter
active filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3130278A
Other languages
English (en)
Inventor
Housei Hou
方正 彭
Takeshi Shioda
剛 塩田
Masakazu Kobata
木幡 雅一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Electric Manufacturing Ltd filed Critical Toyo Electric Manufacturing Ltd
Priority to JP3130278A priority Critical patent/JPH04334930A/ja
Publication of JPH04334930A publication Critical patent/JPH04334930A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Networks Using Active Elements (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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンデンサ入力形整流器
負荷等の非線型負荷が発生する高調波電流を抑制するア
クティブフィルタで、非線型負荷の電源側に直列に接続
される直列形アクティブフィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アクティブフィルタ言えば、非線
型負荷と並列に接続されるアクティブフィルタ(ここで
は並列形アクティブフィルタと呼ぶ)が一般的であった
。図6に従来の並列形アクティブフィルタ4と非線型負
荷3との系統構成図を示す。
【0003】図6において、1は系統電源、2は系統イ
ンピーダンス、3は非線型負荷、4は並列形アクティブ
フィルタを示す。非線型負荷3の高調波電流を抑制する
ように、並列形アクティブフィルタ4はPWMインバー
タ9のスイッチング動作を行い、補償電流を系統に注入
するものである。
【0004】図7は並列形アクティブフィルタによりコ
ンデンサ入力形整流器負荷3の高調波電流を抑制する場
合の波形を示す図である。ここでIL は負荷電流、I
S は電源電流であり、時刻T0 以降は並列形アクテ
ィブフィルタを動作させた時の波形である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】並列形アクティブフィ
ルタは、電流源とみなせる非線型負荷に対しては非常に
有効であるが、誘導性でない非線型負荷、例えば図6に
示すコンデンサ入力形整流器負荷3の高調波抑制に対し
て適用する場合には、図7に示すように、並列形アクテ
ィブフィルタの注入電流により負荷3の高調波を完全に
は除去できず、更に並列形アクティブフィルタによって
高調波を除去することによって、系統インピーダンス2
が取り除かれたのと等価になり、非線型負荷3に流れる
高調波電流を増大させ、非線型負荷3の過電流を招く恐
れがある。そのため、図6に示した負荷に直列の交流リ
アクトル5を大きくして誘導性負荷に変換する必要があ
った。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の理由から、本発明
ではフィルタとして直列形アクティブフィルタを使用す
るもので、本発明による直列形アクティブフィルタは、
系統電源と非線型負荷との間に直列に設けられた直列形
アクティブフィルタであって、スイッチング素子及び該
スイッチング素子と逆並列に接続されたダイオードとに
より構成される単相PWMインバータと、該単相PWM
インバータの直流側に接続された直流コンデンサと、前
記単相PWMインバータの交流側の一端に系統電源に直
列に接続されたスイッチングリップル抑制用リアクトル
と、該スイッチングリップル抑制用リアクトルと系統電
源に並列に接続された高周波フィルタと、前記単相イン
バータを制御する制御装置とを具え、該制御装置は電源
電流を検出しその高調波成分を検出する手段と、該電源
電流高調波成分をゲインK倍して高調波電圧指令値を出
力する手段と、該高調波電圧指令値と三角波キャリア信
号とを比較して前記単相PWMインバータのスイッチン
グ素子のゲート信号を出力する手段とを具えて、前記単
相PWMインバータの交流側の他端に非線型負荷を接続
したことを特徴とするものである。
【0007】
【作用】図4は直列形アクティブフィルタを含む単相等
価回路図を示す。ここで、VS は系統電源電圧、VC
 は直列形アクティブフィルタの電圧、VL は負荷で
ある整流回路の電圧であり、それらは系統インピーダン
スLS と直列に接続されて、負荷電流IS が流れる
。系統電源と非線型負荷との間に接続された直列形アク
ティブフィルタは、負荷整流回路に流れる負荷電流(こ
の場合、負荷電流は電源電流と同じである)が正弦波に
なるように制御すればよい。
【0008】すなわち、直列形アクティブフィルタは電
源電流高周波成分ISH(添字Hは高周波成分を表す)
を    ISH=0               
                         
      −−−−(1)となるように制御すれば、     VC =VSH−VLH          
                         
   −−−−(2)となり、直列形アクティブフィル
タが(2)式で表される図3に示す様な電圧を発生する
ことによって、電源電流高周波成分ISHを零にするこ
とができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明による直列形アクティブフィル
タの実施例を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明
の直列形アクティブフィルタの主回路構成の一実施例を
示す図、図2は本発明の直列形アクティブフィルタの制
御装置ブロック線図、図3は補償前後の波形例を示す波
形図である。
【0010】図中、1は系統電源、2は系統インピーダ
ンス、3は非線型負荷、4′は直列形アクティブフィル
タ、6は整流器、7は平滑用コンデンサ、8は負荷抵抗
、9は単相PWMインバータ、10は直流コンデンサ、
11はスイッチングリップル抑制用リアクトル、12は
高周波フィルタ用コンデンサ、13は高周波フィルタ用
抵抗を示し、図6と同一符号は同一要素を示している。 21は電源電流高調波成分検出回路、22はK倍回路、
23は加算器、24は減算器、25は比例成分回路、2
6は乗算器、27は比較回路、28は三角波発生回路を
示す。
【0011】本発明による直列形アクティブフィルタ4
′は、電源電流ISを検出し、電源電流高調波成分検出
回路21により電源電流高調波成分ISHを検出し、K
倍回路22に出力する。K倍回路22は電源電流高調波
成分ISHを入力し、ゲインK倍して高調波電圧分指令
信号VH を加算器23に出力する。上記指令信号VH
 により電源電流の高調波分が零になるようにPWMイ
ンバータの電圧制御が行われる。
【0012】減算器24は、直流電圧指令信号Vdc*
 と直流コンデンサ10の直流コンデンサ電圧Vdcと
を入力し、その差を比例積分回路25に出力する。比例
積分回路25は、直流電圧指令信号Vdc* と直流コ
ンデンサ電圧Vdcとの差を入力し、比例積分して偏差
電圧ΔVdcを乗算器26に出力する。乗算器26は、
偏差電圧ΔVdcと系統電源電圧VS との積を直流電
圧分指令信号V0 として加算器23に出力する。上記
指令信号V0 により直流コンデンサ10の直流電圧が
一定に制御される。
【0013】加算器23は高調波電圧分指令信号VH 
と直流電圧分指令信号V0 とを入力し、その和を電圧
指令信号VC * として比較回路27に出力する。三
角波発生回路28は高周波三角波信号Sとを入力して、
PWMインバータ9のスイッチング素子のゲート信号V
G を出力する。
【0014】上記ゲート信号VG により単相PWMイ
ンバータ9が制御され、電源電流IS の高調波成分を
抑制すると同時に直流コンデンサ10の電圧一定制御が
行われる。その結果、図3に示すごとく直列形アクティ
ブフィルタが起動された時刻T0 以降は、直列形アク
ティブフィルタの電圧はVC となり、電源電流IS 
(負荷電流IL と同じ)は正弦波状となり、負荷電流
も過電流となることはない。
【0015】以上、単相回路について説明したが、3相
回路においては単相PWMインバータを各相に直列に設
けるか、またはY−Y結線のトランスと3相PWMイン
バータによる構成でも3相直列形アクティブフィルタを
構成することができる。
【0016】すなわち、図8に示したように、3台の直
流側に直流コンデンサ10を接続された前記の単相PW
Mインバータの交流側を、各々3相負荷である整流器6
と3相系統電源1との間にそれぞれスイッチングリップ
ル抑制用リアクトル11と直列に接続し、この単相PW
Mインバータ10とスイッチングリップル抑制用リアク
トル11との直列回路の3相系統電源側の相間にそれぞ
れコンデンサ12と抵抗13とからなる高周波フィルタ
を接続し、電源電流を検出してその高調波成分を求めて
、該電源電流高調波成分をゲインK倍して高調波電圧指
令値を出力し、該高調波電圧指令値と三角波キャリア信
号とを比較して前記単相PWMインバータのスイッチン
グ素子のゲート信号を出力する制御装置により、前記単
相PWMインバータを制御することにより、3相直列形
アクティブフィルタを構成することができる。
【0017】また、図9に示したように、Y−Y結線の
トランス14の2次側にスイッチングリップル抑制用リ
アクトル11を直列に挿入して、直流側に直流コンデン
サ10を接続された3相PWMインバータ17を接続し
、且つこのトランス14の2次側線間にそれぞれコンデ
ンサ12と抵抗13とからなる高周波フィルタを接続し
、前記Y−Y結線のトランス14の1次側の中性点を解
いてそれら各1次巻線をそれぞれ3相負荷である整流器
6と3相系統電源1との間に直列に接続し、電源電流を
検出してその高調波成分を求め、該電源電流高調波成分
をゲインK倍して高調波電圧指令値を出力し、該高調波
電圧指令値と三角波キャリア信号とを比較して前記3相
PWMインバータのスイッチング素子のゲート信号を出
力する制御装置によって前記単相PWMインバータを制
御することにより、3相直列形アクティブフィルタを構
成することができる。
【0018】なお、図1に示した実施例では直流コンデ
ンサ10の直流電圧制御をPWMインバータの電圧制御
により行ったが、図10に示したようにトランス16を
通して整流回路15により直流コンデンサ10の充電を
行うことにより、単相PWMインバータ9のスイッチン
グ素子のスイッチング損失分等の損失分を補って、直流
コンデンサ10の直流電圧を一定にすることも可能であ
る。
【0019】さらに、非線型負荷3としてコンデンサイ
ンプット形整流器負荷を対象としたが、サイリスタ整流
回路等の非線型負荷等が多数接続される回路の高調波成
分の一括抑制を行うことも可能である。
【0020】図5は制御装置の他の実施例を示すもので
、電源電流高調波検出回路21により検出した電源電流
高調波成分ISHの正負を第2の比較回路29により判
定し、単相PWMインバータのスイッチング素子のゲー
ト信号を発生することにより、同様な電源電流高調波成
分の抑制を行うことができる。この場合に直流電圧一定
制御は、前述のトランスを通した整流回路で直流コンデ
ンサ10の充電を行うことにより実施される。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、コンデンサ入力形整流器負荷の電源側に直列
形アクティブフィルタを接続し、電源電流の高調波成分
を零とするようにPWMインバータの電圧制御を行うこ
とによって、電源電流を正弦波状にすることができると
共に、コンデンサ入力形整流器負荷に過電流が流れない
ようにすることができる。
【0022】さらに、コンデンサ入力形整流器負荷が発
生する高調波電流を従来の並列形アクティブフィルタに
よって補償する場合には、負荷交流リアクトルの値によ
っては負荷kVA の1/3 以上の並列形アクティブ
フィルタ容量が必要であったが、直列形アクティブフィ
ルタの場合には負荷kVA の1/4 程度の容量で可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の直列形アクティブフィルタの系
統構成図である。
【図2】図2は本発明の直列形アクティブフィルタの制
御装置の一実施例のブロック線図である。
【図3】図3は本発明の直列形アクティブフィルタの動
作波形図である。
【図4】図4は本発明のアクティブフィルタを含む系統
の単線結線図である。
【図5】図5は本発明の直列形アクティブフィルタの制
御装置の他の実施例のブロック線図である。
【図6】図6は従来の並列形アクティブフィルタの系統
構成図である。
【図7】図7は従来の並列形アクティブフィルタの動作
波形図である。
【図8】図8は単相PWMインバータ3個を使用して3
相系統用の直列形アクティブフィルタを構成した一実施
例の系統構成図である。
【図9】図9は3相PWMインバータ1個を使用して3
相系統用の直列形アクティブフィルタを構成した一実施
例の系統構成図である。
【図10】図10はPWMインバータの直流コンデンサ
の電圧一定制御の別の実施例を示す系統構成図である。
【符号の説明】
1  系統電源 2  系統インピーダンス 3  非線型負荷 4  並列形アクティブフィルタ 4′直列形アクティブフィルタ 5  交流リアクトル 6  整流器 7  平滑用コンデンサ 8  負荷抵抗 9  単相PWMインバータ 10  直流コンデンサ 11  スイッチングリップル抑制用リアクトル12 
 高周波フィルタ用コンデンサ 13  高周波フィルタ用抵抗 14  Y−Y結線のトランス 15  整流回路 16  トランス 17  3相PWMインバータ 21  電源電流高調波成分検出回路 22  K倍回路 23  加算器 24  減算器 25  比例積分回路 26  乗算器 27  比較回路 28  三角波発生回路 29  第2の比較回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  系統電源と非線型負荷との間に直列に
    設けられる直列形アクティブフィルタであって、スイッ
    チング素子及び該スイッチング素子と逆並列に接続され
    たダイオードとにより構成される単相PWMインバータ
    と、該単相PWMインバータの直流側に接続された直流
    コンデンサと、前記単相PWMインバータの交流側の一
    端に系統電源に直列に接続されたスイッチングリップル
    抑制用リアクトルと、該スイッチングリップル抑制用リ
    アクトルと系統電源に並列に接続された高周波フィルタ
    と、前記単相インバータを制御する制御装置とを具え、
    該制御装置は電源電流を検出しその高調波成分を検出す
    る手段と、該電源電流高調波成分をゲインK倍して高調
    波電圧指令値を出力する手段と、該高調波電圧指令値と
    三角波キャリア信号とを比較して前記単相PWMインバ
    ータのスイッチング素子のゲート信号を出力する手段と
    を具え、前記単相PWMインバータの交流側の他端に非
    線型負荷を接続することを特徴とする直列形アクティブ
    フィルタ。
  2. 【請求項2】  直流側に直流コンデンサを接続された
    前記請求項1記載の単相PWMインバータ3台の交流側
    を各々3相負荷と3相系統電源との間にそれぞれスイッ
    チングリップル抑制用リアクトルと直列に接続し、この
    単相PWMインバータとスイッチングリップル抑制用リ
    アクトルとの直列回路の3相系統電源側の相間にそれぞ
    れ高周波フィルタを接続し、電源電流を検出してその高
    調波成分を求め、該電源電流高調波成分をゲインK倍し
    て高調波電圧指令値を出力し、該高調波電圧指令値と三
    角波キャリア信号とを比較して前記単相PWMインバー
    タのスイッチング素子のゲート信号を出力する制御装置
    により、前記単相PWMインバータを制御することを特
    徴とする3相系統用直列形アクティブフィルタ。
  3. 【請求項3】  Y−Y結線のトランスと、該Y−Y結
    線のトランスの2次側にスイッチングリップル抑制用リ
    アクトルを直列に挿入して接続された3相PWMインバ
    ータとを具え、且つこのトランスの2次側線間にそれぞ
    れ高周波フィルタを接続し、前記Y−Y結線のトランス
    の1次側の中性点を解き、それら各1次巻線をそれぞれ
    3相負荷と3相系統電源との間に直列に接続し、電源電
    流を検出してその高調波成分を求め、該電源電流高調波
    成分をゲインK倍して高調波電圧指令値を出力し、該高
    調波電圧指令値と三角波キャリア信号とを比較して前記
    3相PWMインバータのスイッチング素子のゲート信号
    を出力する制御装置によって前記単相PWMインバータ
    を制御することを特徴とする3相系統用直列形アクティ
    ブフィルタ。
  4. 【請求項4】  前記請求項1〜3記載の直列形アクテ
    ィブフィルタの制御装置において、電源電流を検出しそ
    の高調波成分を検出する手段と、該電源電流高調波成分
    の正負により前記単相PWMインバータのスイッチング
    素子のゲート信号を出力する手段とを具えた直列形アク
    ティブフィルタの制御装置。
JP3130278A 1991-05-07 1991-05-07 直列形アクティブフィルタ Pending JPH04334930A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3130278A JPH04334930A (ja) 1991-05-07 1991-05-07 直列形アクティブフィルタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3130278A JPH04334930A (ja) 1991-05-07 1991-05-07 直列形アクティブフィルタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04334930A true JPH04334930A (ja) 1992-11-24

Family

ID=15030487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3130278A Pending JPH04334930A (ja) 1991-05-07 1991-05-07 直列形アクティブフィルタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH04334930A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006141162A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 発電電力の系統連系装置
US7091632B2 (en) 2001-10-09 2006-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Stabilization circuit for compensating fluctuations in a voltage at a user
JP2008306805A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02241328A (ja) * 1989-03-14 1990-09-26 Nichicon Corp 交流フィルタと電力用アクティブフィルタを併用した高調波抑制装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02241328A (ja) * 1989-03-14 1990-09-26 Nichicon Corp 交流フィルタと電力用アクティブフィルタを併用した高調波抑制装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7091632B2 (en) 2001-10-09 2006-08-15 Siemens Aktiengesellschaft Stabilization circuit for compensating fluctuations in a voltage at a user
JP2006141162A (ja) * 2004-11-12 2006-06-01 Fuji Electric Device Technology Co Ltd 発電電力の系統連系装置
JP2008306805A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Mitsubishi Electric Corp 電力変換装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zargari et al. A two-switch high-performance current regulated DC/AC converter module
US5351181A (en) Low cost active power line conditioner
JPH0759351A (ja) 電力変換器の制御装置
JPH03183324A (ja) 電圧変動及び高調波の抑制装置
Denis et al. Active rectifier with different control system types
Choi et al. Transformerless line-interactive UPS with low ground leakage current
JP2527911B2 (ja) Pwmコンバ―タ
JP2003189474A (ja) 系統連系電力変換装置
JPH04334930A (ja) 直列形アクティブフィルタ
JP3541887B2 (ja) 電力変換装置
JP5833524B2 (ja) 電力変換装置および電力変換装置の制御装置
Davari et al. A smart current modulation scheme for harmonic reduction in three-phase motor drive applications
CN114600337A (zh) 不间断电源装置
JP5169396B2 (ja) 電力変換装置の制御回路
JP3167314B2 (ja) インバータ装置
RU2734554C1 (ru) Устройство управления трехфазными трехуровневыми активными выпрямителями напряжения
JPH10164846A (ja) 電力変換装置の制御装置
JP2874215B2 (ja) Pwmコンバータの制御方法
Madhu et al. Analytical review on MLI based active power filter to reduce harmonics for improvement in power quality
Abdullah et al. Predictive Current Control of Voltage Source Inverters Using a Discrete-Time Model.
Pany Design considerations of Traction converter for three phase AC locomotive
JP2536916B2 (ja) 交直変換装置のパルス幅変調制御方法
JP4533688B2 (ja) 電力変換装置
Lakshmanan Selective harmonic elimination using adaptive feed-forward compensation in single-phase stand-alone voltage source inverters
Wang et al. Dc-bus voltage control of three-phase ac/dc converter using load predictive method