JPH0531942B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、負荷に供給される３相平衡電流の
除去対象周波数以外の周波数成分の電流、たとえ
ば基本波以外の高調波電流を検出する電流検出方
法に関する。 〔従来の技術〕 近年、産業用および家庭用の機器に、半導体整
流装置などの高調波電流を多量に発生する装置を
備えたものが多く、このため電力会社の配電系
統、需要家の所内電力系統などの系統に高調波電
流が増加し、高調波電流による被害が問題となつ
ている。 そして従来は、コンデンサとリアクトルあるい
は抵抗からなる受動フイルタ装置により、系統か
ら負荷に供給される各相の電流の特定の高調波電
流を分路し、系統の高調波電流を低減することが
行われている。 しかし、前述の受動フイルタ装置を用いる場合
は、（Ｉ）１台のフイルタ装置によつて複数の次
数の高調波電流の低減が行えない、（）フイル
タ装置によつて系統の周波数特性が変化する、
（）高調波電流が増加するとフイルタ装置が過
負荷になるなどの種々の不都合がある。 そこでインバータを備えたアクテイブフイルタ
装置が考案され、該アクテイブフイルタ装置は、
系統から負荷に供給される各相の電流中の高調波
電流を検出するとともに、該検出にもとづきイン
バータによつて形成した負荷電流と逆位相の高調
波電流を各相の電流に注入し、各相の高調波電流
を低減するものであり、インバータによつて複数
の次数の高調波電流を補償でき、また、電流源と
して動作するため、受動フイルタ装置を用いた場
合の前述の各不都合が解消される利点を有する。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところでアクテイブフイルタ装置においては、
基本波電流を除く全高調波電流を検出して除去す
る必要がある場合だけでなく、一部の高調波電流
を検出して除去する必要がある場合も生じる。 そしていずれの場合に万、検出速度が速く、か
つ正確であることが望まれるが、両者が相反関係
にあるため、迅速かつ正確に検出することは困難
である。 そしてこの発明は、とくに電源から負荷に供給
される３相平衡電流の除去対象周波数以外の周波
数成分の電流を迅速かつ正確に検出することを技
術的課題とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、電源から負荷に供給される３相平衡電流
の除去対象周波数以外の周波数成分の電流を検出
する電流検出方法において、ほぼ前記除去対象周
波数を有し120゜ずつずれた正弦波形の３相主基準
信号と、該各主基準信号の周波数を有し前記各主
基準信号それぞれから90゜ずれた正弦波形の３相
副基準信号とを形成するとともに、前記３相平衡
電流の各相の検出信号と前記各主基準信号との相
毎の乗算信号を加算して得られた一方の加算信号
および、前記各相の検出信号と前記各副基準信号
との相毎の乗算信号を加算して得られた他方の加
算信号を、それぞれローパスフイルタによつて
波して２種のフイルタ信号を形成し、かつ前記各
相の検出信号から、該各検出信号に対応する相の
主基準信号と一方の前記フイルタ信号との乗算信
号および、当該相の副基準信号と他方の前記フイ
ルタ信号との乗算信号を減算し、前記各相の検出
信号から前記除去対象周波数の成分を除去して各
相の前記除去対象周波数以外の周波数成分の電流
を検出することを特徴とする電流検出方法であ
る。 〔作用〕 そして一方、他方の加算信号が、それぞれ除去
対象周波数の成分にもとづく直流または低周波の
成分と除去対象周波数より高い周波数成分にもと
づく高次リツプル成分との信号になるため、両加
算信号をローパスフイルタで波して前記高次リ
ツプル成分を除去することにより、一方のフイル
タ信号と主基準信号との乗算信号と、他方のフイ
ルタ信号と副基準信号との乗算信号との相毎の加
算信号が、３相平衡電流の各相の除去対象周波数
成分の検出信号になる。 したがつて、各相の検出信号から、該各検出信
号に対応する相の主基準信号と一方のフイルタ信
号との乗算信号および、当該相の副基準信号と他
方のフイルタ信号との乗算信号を減算することに
より、３相平衡電流の各相の除去対象周波数以外
の周波数成分の電流が検出される。 〔実施例〕 つぎに、この発明を、その１実施例を示した第
１図ないし第４図とともに詳細に説明する。 第１図において、１ａ，１ｂ，１ｃは電源から
負荷に供給される３相平衡電流の各相の検出信号
ia，ib，icそれぞれが入力される第１ないし第３
検出入力端子、２ａ，２ｂ，２ｃは正弦波形の３
相主基準信号V₁₁、V₁₂、V₁₃それぞれが入力され
る第１ないし第３主基準入力端子、３ａ，３ｂ，
３ｃは正弦波形の３相副基準信号V₂₁、V₂₂、V₂₃
それぞれが入力される第１ないし第３副基準入力
端子である。 ４ａ，４ｂ，４ｃは入力端子１ａ〜１ｃの各検
出信号ia〜icと入力端子２ａ〜２ｃの各主基準信
号V₁₁〜V₁₃との乗算それぞれを行なう第１ない
し第３主乗算器であり、乗算信号V₁₁・ia、
V₁₂・ib、V₁₃・icそれぞれを出力する。５ａ，５
ｂ，５ｃは入力端子１ａ〜１ｃの各検出信号ia〜
icと入力端子３ａ〜３ｃの各副基準信号V₂₁〜V₂₃
との乗算それぞれを行なう第１ないし第３副乗算
器であり、乗算信号V₂₁・ia、V₂₂・ib、V₂₃・ic
それぞれを出力する。 ６は乗算器４ａ〜４ｃの乗算信号V₁₁・ia〜
V₁₃・icを加算する主加算器であり、一方の加算
信号Ａを出力する。７は乗算器５ａ〜５ｃの乗算
信号V₂₁・ia〜V₂₂・icを加算する副加算器であ
り、他方の加算信号Ｂを出力する。 ８，９は両加算信号Ａ，Ｂそれぞれを波して
高次リツプル成分を遮断除去する主、副ローパス
フイルタであり、一方、他方のフイルタ信号A^*、
B^*それぞれを出力する。１０，１１はフイルタ
８，９それぞれに接続された減衰器であり、両フ
イルタ信号A^*、B^*のレベルを2/3に減衰する。 １２ａ，１２ｂ，１２ｃは入力端子２ａ〜２ｃ
の各主基準信号V₁₁〜V₁₃それぞれと減衰器１０
を介した一方のフイルタ信号A^*との乗算を行な
う第４ないし第６主乗算器、１３ａ，１３ｂ，１
３ｃは入力端子３ａ〜３ｃの各副基準信号V₂₁〜
V₂₃それぞれと減衰器１１を介した他方のフイル
タ信号B^*との乗算を行なう第４ないし第６副乗
算器である。 １４ａは入力端子１ａの検出信号iaから乗算器
１２ａ，１３ａの乗算信号を減算する第１検出加
算器であり、検出信号iaに対応する相の除去対象
周波数以外の周波数成分の電流の検出信号、すな
わち出力信号iahを第１出力端子１５ａに出力す
る。１４ｂは入力端子１ｂの検出信号ibから乗算
器１２ｂ，１３ｂの乗算信号を減算する第２検出
加算器であり、検出信号ibに対応する相の除去対
象周波数以外の周波数成分の電流の検出信号、す
なわち出力信号ibhを第２出力端子１５ｂに出力
する。１４ｃは入力端子１ｃの検出信号icから乗
算器１２ｃ，１３ｃの乗算信号を減算する第３検
出加算器であり、検出信号icに対応する相の除去
対象周波数以外の周波数成分の電流の検出信号、
すなわち出力信号ichを第３出力端子１５ｃに出
力する。 ところで入力端子１ａ〜１ｃの各相の検出信号
ia〜icは、変流器などを用いた３相平衡電流の各
相の検出あるいは、後述するように、たとえば各
出力端子１５ａ〜１５ｃの出力信号iah〜ichによ
つて形成され、変流器などを用いた検出によつて
形成される場合は、３相平衡電流の各相の全周波
数成分を有し、各出力端子１５ａ〜１５ｃの出力
信号iah〜ichによつて形成される場合は、３相平
衡電流の各相の一部の周波数成分を有する。 一方、入力端子２ａ〜２ｃの各主基準信号V₁₁
〜V₁₃および、入力端子３ａ〜３ｃの各副基準信
号V₂₁〜V₂₃は、正弦波発振器などを用いて同一
レベルに形成され、このとき各主基準信号V₁₁〜
V₁₃が、ほぼ除去対象周波数の同一周波数で位相
が120゜ずつずれるように設定され、各副基準信号
V₂₁〜V₂₃が、各主基準信号V₁₁〜V₁₃と同一周波
数で位相が各主基準信号V₁₁〜V₁₃それぞれから
90゜ずれるように設定される。なお、各基準信号
V₁₁〜V₁₃、V₂₁〜V₂₃の位相関係を図示すると、
第２図に示すようになる。 そして各主基準信号V₁₁〜V₁₃および各副基準
信号V₂₁〜V₂₃は、電源から独立して形成される
ため、３相平衡電流との位相関係が任意の位相関
係になり、また、第３図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
に示すように高調波歪みのない信号になる。 つぎに、第１図の検出原理を説明するため、除
去対象周波数を、３相平衡電流の基本波の周波数
（角周波数）ω₁に設定し、基本波を除く全高調波
電流の検出を行なうとする。 いま、説明を簡単にするため、各主基準信号
V₁₁〜V₁₃および各副基準信号V₂₁〜V₂₃の周波数
が除去対象周波数と同一であるとすれば、各主基
準信号V₁₁〜V₁₃および各副基準信号V₂₁〜V₂₃は、
たとえばつぎの(1)式で表わされる。 V₁₁＝cosω₁t、V₁₂＝cos（ω₁t＋α）、V₁₃＝cos（ω₁t
＋2α） V₁₁＝cosω₁t、V₁₂＝cos（ω₁t＋α）、V₁₃＝cos（ω₁t
＋2α） V₂₁＝sinω₁t、V₂₂＝sin（ω₁t＋α）、V₂₃＝sin（ω₁t
＋2α）(1)式 ただし、αは（2/3）π、すなわち120゜を示す。 また、除去対象周波数が基本波の周波数ω₁で
あるため、入力端子１ａ〜１ｃの各検出信号ia〜
icは、前述したように変流器などを用いた検出に
よつて形成される。 一方、加算器６，７からフイルタ８，９に出力
される一方、他方の加算信号Ａ，Ｂは、つぎの(2)
式で表わされる。 Ａ＝V₁₁・ia＋V₁₂・ib＋V₁₃・ic Ｂ＝V₂₁・ia＋V₂₂・ib＋V₂₃・ic (2)式 さらに、加算器１４ａ〜１４ｃから出力端子１
５ａ〜１５ｃに出力される各出力信号iah，ibh，
ichは、フイルタ８，９から出力される２種のフ
イルタ信号A^*，B^*を用いて、つぎの(3)式で示さ
れる。 iah＝ia−（２／３）・（A^*・V₁₁
＋B^*・V₂₁） ibh＝ib−（２／３）・（A^*・V₁₂＋B^*・V₂₂） ich＝ic−（２／３）・（A^*・V₁₃＋B^*・V₂₃） (3)式 そして各検出信号ia〜icに含まれたｎ次高調波
電流（基本波電流を含む）の成分ian、ibn、icn
に着目し、各成分ian〜icnが正相、逆相、零相の
場合に、加算信号Ａ、Ｂおよびフイルタ信号A^*、
B^*がどのようになるかを考察すると、 (1) 正相の場合、成分ian〜icnがたとえばつぎの
(4)式で与えれらる。なお、式中のIn、ωn、は
ｎ次高調波電流の振幅、角周波数、位相を示し、
ωn＝ｎ・ω₁（ｎ＝１，３，５，……）である。 ian＝In・cos（ωnt＋） ibn＝In・cos（ωnt＋＋α） icn＝In・cos（ωnt＋＋2α） (4)式 そして(1)式、(4)式からつぎの(5)式が導出される
ため、加算信号Ａ、Ｂは、(6)式で示される。

【表】 Ａ＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電源から負荷に供給される３相平衡電流の除
   去対象周波数以外の周波数成分の電流を検出する
   電流検出方法において、ほぼ前記除去対象周波数
   を有し120゜ずつずれた正弦波形の３相主基準信号
   と、該各主基準信号の周波数を有し前記各主基準
   信号それぞれから90゜ずれた正弦波形の３相副基
   準信号とを形成するとともに、前記３相平衡電流
   の各相の検出信号と前記各主基準信号との相毎の
   乗算信号を加算して得られた一方の加算信号およ
   び、前記各相の検出信号と前記各副基準信号との
   相毎の乗算信号を加算して得られた他方の加算信
   号を、それぞれローパスフイルタによつて波し
   て２種のフイルタ信号を形成し、かつ前記各相の
   検出信号から、該各検出信号に対応する相の主基
   準信号と一方の前記フイルタ信号との乗算信号お
   よび、当該相の副基準信号と他方の前記フイルタ
   信号との乗算信号を減算し、前記各相の検出信号
   から前記除去対象周波数の成分を除去して各相の
   前記除去対象周波数以外の周波数成分の電流を検
   出することを特徴とする電流検出方法。