JPH06319222A - 高調波補償装置 - Google Patents

高調波補償装置

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JPH06319222A
JPH06319222A JP5106293A JP10629393A JPH06319222A JP H06319222 A JPH06319222 A JP H06319222A JP 5106293 A JP5106293 A JP 5106293A JP 10629393 A JP10629393 A JP 10629393A JP H06319222 A JPH06319222 A JP H06319222A
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JP
Japan
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circuit
current
voltage
harmonic
inverter circuit
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Application number
JP5106293A
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English (en)
Inventor
Yuji Ogaki
雄司 大柿
Nobuyuki Yasuda
信幸 安田
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Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Engineering Corp
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、装置容量に比較して予想以上に大
きく系統側の負荷電流のパワ―分の変化が発生した場合
でも、高調波補償装置のインバ―タ回路の直流電圧が過
電圧或いは不足電圧になって、故障停止することを防止
する。 【構成】 系統に接続される負荷の電流と、前記系統の
位相と、インバ―タ回路の直流電圧から、少くとも有効
電力の高調波電流指令信号と無効電力の高調波電流指令
信号を演算し、これらの指令信号から前記インバ―タ回
路の出力電流を前記負荷が発生する障害電流と逆位相に
なるように制御するための電流基準信号を生成する電流
基準演算回路を備えた高調波補償装置において、前記イ
ンバ―タ回路の直流電圧が所定の電圧値を超えたことを
判定する比較器と、前記有効電力の高調波電流指令信号
を抑えるリミッタ回路と、このリミッタ回路の動作を所
定時間保持するタイマ―回路を設けたことを特徴とする
高調波補償装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、インバ―タ回路を備え
た高調波補償装置に係り、特に外的要因により高調波補
償装置の能力を超えた基準値が入力され、インバ―タ回
路の直流電圧が急変した場合でも、直流過電圧もしくは
直流不足電圧による保護停止を未然に防止する高調波補
償装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図4に高調波補償装置1の全体構成を示
す。変流器CT10は、障害電流発生負荷7に流れる負
荷電流を検出する。変圧器PT9は、系統位相を検出す
る。電流基準演算回路2は、変流器CT10が検出した
負荷電流と、変圧器PT9が検出した系統位相により、
基本波成分を取除き高調波成分のみを電流指令として出
力する。また、電流制御回路3は、インバ―タ回路5の
コンデンサの直流電圧を一定に保つため、電圧検出回路
6より入力し、直流電圧制御を行う機能も併せ持つ。電
流制御回路3は、電流基準演算回路2にて出力した電流
指令に基づき、出力電流変流器8にて検出した補償電流
である出力電流と比較してフィ―ドバック制御を行う。
パルス幅制御回路4は、電流制御回路3の指令により、
インバ―タ回路5のゲ―ト信号を決定する。インバ―タ
の主回路部は、インバ―タ回路、直流コンデンサ回路と
系統連系リアクトルの機能を併せ持つ絶縁トランスで構
成される。インバ―タ回路5は、パワ―トランジスタや
IGBT等の半導体素子から成り、パルス幅制御回路4
のゲ―ト信号により運転し、補償電流を出力する。
【0003】次に、負荷電流より基本波成分を取除き電
流指令を出力する電流基準演算回路2の詳細を図5を用
いて説明する。図5において、電流基準演算回路2の電
流指令の演算は、マイクロプロセッサもしくはデジタル
シグナルプロセッサのソフトウェアによってデジタル演
算する。電流基準演算回路2は、高調波成分の抽出部分
と直流電圧制御部分とから成る。高調波抽出部分は、A
/D変換器24より負荷電流のU相,V相,W相を検出
し、座標変換25によって3相2相変換及び、系統位相
を基準とした静止回転座標変換を行い、基本周波数の交
流量を負荷電流のP軸成分と負荷電流のQ軸成分の直流
量に変換する。この値をハイパスフィルタ(HPF)2
6を通すことにより、直流量がカットされ、負荷電流の
内の基本波成分を除いた高調波電流指令値を生成する。
この電流が高調波補償装置1が補償すべき電流となる。
直流電圧制御は、直流電圧基準VDC―REFとA/D
変換器21にて検出した直流電圧との差分を求める減算
器22と、PI演算器23にて行う。直流電圧制御の出
力値を有効電力(P軸)の高調波電流指令に加えること
で有効電力の調整が可能となり、直流電圧を一定に保
つ。座標変換28によって2相3相変換及び系統位相を
基準とした回転/静止座標変換により直流量を3相の交
流量に再変換し、D/A変換器29によって電流指令を
出力する。このように構成することにより、負荷電流よ
り基本波を取除いた高調波電流と直流電圧制御を合成し
た電流指令を生成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き構成にある高調波補償装置では、系統側の負荷電流
のパワ―分の変化が装置容量に比較して予想以上に大き
いと、直流電圧制御の追従が間に合わず、高調波補償装
置の直流電圧が上昇し、直流過電圧の保護レベル、もし
くは、下降して直流不足電圧の保護レベルまで振られ、
高調波補償装置が故障停止する可能性がある。
【0005】そこで本発明は、前述の点に鑑みなされた
ものであり、装置容量に比較して予想以上に大きく系統
側の負荷電流のパワ―分の変化が発生した場合でも、故
障停止することを防止し、障害電流補償運転を継続出来
る高調波補償装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項1の
発明によれば、系統に接続される負荷の電流と、前記系
統の位相と、インバ―タ回路の直流電圧から、少くとも
有効電力の高調波電流指令信号と無効電力の高調波電流
指令信号を演算し、これらの指令信号から前記インバ―
タ回路の出力電流を前記負荷が発生する障害電流と逆位
相になるように制御するための電流基準信号を生成する
電流基準演算回路を備えた高調波補償装置において、前
記インバ―タ回路の直流電圧が所定の電圧値を超えたこ
とを判定する比較器と、前記有効電力の高調波電流指令
信号を抑えるリミッタ回路と、このリミッタ回路の動作
を所定時間保持するタイマ―回路を設ることによって達
成できる。
【0007】又、上記目的は、請求項2の発明によれ
ば、系統に接続される負荷の電流と、前記系統の位相
と、インバ―タ回路の直流電圧から、少くとも有効電力
の高調波電流指令信号と無効電力の高調波電流指令信号
を演算し、これらの指令信号から前記インバ―タ回路の
出力電流を前記負荷が発生する障害電流と逆位相になる
ように制御するための電流基準信号を生成する電流基準
演算回路を備えた高調波補償装置において、前記有効電
力の高調波電流指令信号を積分し該積分値が所定の値を
超えたことを判定する比較器と、前記有効電力の高調波
電流指令信号を抑えるリミッタ回路と、このリミッタ回
路の動作を所定時間保持するタイマ―回路を設けること
によって達成できる。
【0008】
【作用】前述のように構成された本発明の高調波補償装
置によれば、障害電流の変動により高調波補償装置の直
流電圧が変動した場合でも直流電圧が所定の電圧を超え
たことを判定し、その判定に基づき一定時間有効電力
(P軸)の高調波電流指令を絞り込むように動作するこ
とで直流電圧の変化の方向が変り、高調波補償装置の直
流過不足電圧の発生を防止することが出来る。
【0009】
【実施例】以下に、この発明の一実施例を図1の構成図
を参照して説明する。図1において、図5と同一部には
同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異る点に
ついて述べる。即ち、図1において、電流基準演算回路
2内に、比較器31、タイマ―回路32、リミッタ回路
33から成る直流過不足電圧防止回路30を追加する。
【0010】比較器31では、常に直流電圧を検出し、
検出した直流電圧が所定の電圧レベルを超えた場合、タ
イマ―回路32に信号を出力する。タイマ―回路32
は、直流電圧が所定のレベルを超えている間、及び所定
の電圧レベルより復帰したのち一定時間だけリミッタ回
路3を動作させる。
【0011】リミッタ回路33は、タイマ―回路32か
らの指令に基づき障害負荷電流より座標変換演算された
有効電力軸のフィルタ回路26と逆変換回路28の間に
挿入し、有効電力(P軸)の高調波電流指令を絞り込
む。
【0012】タイマ―回路32は、ハイパスフィルタ2
6が基本波50HZ(20ms) 乃至60HZ(16ms) をカット
しているため、追従時間を考え、その約5倍(80ms〜10
0ms)の時間を持つ。又、比較器31の電圧検出レベル
は、装置の保護停止レベルより、10%程度余裕を持っ
た値に設定する。
【0013】次に、前述構成から成る本発明の動作を図
2を用いて説明する。図2に於て、(a) 〜(f) はそれぞ
れ、 (a) 負荷電流(iL) (b) 負荷電流のP軸成分(iL-P) (c) 有効電力(P軸)の高調波電流指令(P-REF) (d) 直流電圧制御出力値(AVR) (e) 有効電力(P軸)の電流指令値(P-REF+AVR) (f) 直流電圧(VDC) である。又、図中実線は本発明の防止回路がある場合、
破線は防止回路が無い場合の波形を示してい。
【0014】即ち、図2において、系統側より電力を供
給されていた負荷が、時刻t0 に遮断された場合、負荷
電流iLが(a) の如く急激に減少し、負荷電流のP軸成分
(iL-P)も(b) の如くステップ応答波形となる。負荷電流
のP軸成分(iL-P)は、負の値が系統側より電力を供給し
ている状態、電力変換装置の有効電力(P軸)の電流指
令(P-REF+AVR) は、正の値が系統側より電力を引き込む
動作となる。そのため、有効電力(P軸)の高調波電流
指令(P-REF) はフィルタがステップ変化に対して応答
し、(c) の如くパワ―を引き込む指令を出力する。よっ
て高調波補償装置はパワ―を引き込むように動作し、結
果として直流電圧が(f) のように上昇する。 又、直流
電圧の上昇に対しては、直流電圧制御出力値(AVR) は有
効電力(P軸)の高調波電流指令を補正する方向へ働く
ため、図2の(d) の如く負側に動作する。しかし、高調
波電流と直流電圧制御を合成して生成される有効電力
(P軸)の電流指令は、直流電圧制御の出力である(AV
R) に比較して有効電力(P軸)の高調波電流指令(P-RE
F) が過大のため、さらに直流コンデンサを充電する方
向の侭の指令を出力する。よって、結果的に直流電圧(V
DC) は上昇し続ける。
【0015】直流電圧が時刻t1 にて比較器31が動作
する検出レベル(VDC-LIMIT)に達すると比較器31は動
作し、タイマ―回路32に指令を出力する。比較器31
が動作する検出レベル(VDC-LIMIT)は、直流過電圧故障
停止レベル(VDCOV) より低く設定される。タイマ―回路
32は、リミッタ回路33に指令を出力し、有効電力
(P軸)の高調波電流指令を0に絞る。有効電力(P
軸)の高調波電流指令が絞られると、直流電圧制御の出
力(AVR)が優先となり、有効電力(P軸)の電流指令
(e) は、負側の値となる。よって、高調波補償装置はパ
ワ―を吐き出し直流電圧(VDC) は下降する。比較器31
が動作レベルに直流電圧が下ってもタイマ―回路32は
所定時間だけリミッタ回路33を働かせるため、時刻t
1 からt2 まで直流電圧(VDC) は下り続ける。時刻t2
後は、急変した負荷電流のP軸出力をフィルタした信号
も安定しているため、急変発生前と同様に安定な運手を
継続する。 このようにして、本実施例では、比較器3
1、タイマ―回路32、リミッタ回路33を持つ直流過
不足電圧防止回路30を設けることにより、負荷電流が
急変した場合でも高調波補償装置が有効電力を引き込み
続けることにより直流過電圧での故障停止を未然に防ぐ
ことができる。
【0016】図3の如く、図1における直流電圧を検出
し、検出した直流電圧が所定の電圧値を超えたことを判
定する比較器を、有効電力(P軸)の高調波電流指令を
検出し積分する回路に置き換えることによっても同様の
効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上説明のように、請求項1の発明によ
れば、負荷電流と逆位相になるように出力電流を制御す
ることにより、負荷電流を相殺する電力変換装置におい
て、インバ―タ回路の直流電圧が所定の電圧値を超えた
ことを判定する比較器と、前記有効電力の高調波電流指
令信号を抑えるリミッタ回路と、このリミッタ回路の動
作を所定時間保持するタイマ―回路を設けることによ
り、高調波補償装置のインバ―タ回路が、直流過電圧な
いし直流不足電圧により故障停止することを防止でき
る。
【0018】又、請求項2の発明によれば、負荷電流と
逆位相になるように出力電流を制御することにより、負
荷電流を相殺する電力変換装置において、前記有効電力
の高調波電流指令信号を積分し該積分値が所定の値を超
えたことを判定する比較器と、前記有効電力の高調波電
流指令信号を抑えるリミッタ回路と、このリミッタ回路
の動作を所定時間保持するタイマ―回路を設けることに
より、高調波補償装置のインバ―タ回路が、直流過電圧
ないし直流不足電圧により故障停止することを防止でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す電流基準演算回路を示
すブロック図。
【図2】電流基準演算回路の各ブロックの出力波形図。
【図3】本発明の他の実施例を示す電流基準演算回路の
ブロック図。
【図4】従来の電流基準演算回路を示すブロック図。
【図5】高調波補償装置の全体構成図。
【符号の説明】
1 …高調波検出回路 2
…電流基準演算回路 3 …電流制御回路 4
…パルス幅制御回路 5 …インバ―タ回路 6
…電圧検出回路 7 …障害電流発生負荷 8
…変流器 9 …変圧器 10
…変流器器 21 …A/D変換器 25
…座標変換 26 …ハイパスフィルタ 27
…加算器 28 …座標変換 29
…A/D変換器 30 …直流過不足電圧検出回路 31
…比較器 32 …タイマ―回路 33
…リミッタ回路 40 …直流過不足電圧検出回路 41
…積分比較器 42 …タイマ―回路 43
…リミッタ回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 系統に接続される負荷の電流と、前記
    系統の位相と、インバ―タ回路の直流電圧から、少くと
    も有効電力の高調波電流指令信号と無効電力の高調波電
    流指令信号を演算し、これらの指令信号から前記インバ
    ―タ回路の出力電流を前記負荷が発生する障害電流と逆
    位相になるように制御するための電流基準信号を生成す
    る電流基準演算回路を備えた高調波補償装置において、
    前記インバ―タ回路の直流電圧が所定の電圧値を超えた
    ことを判定する比較器と、前記有効電力の高調波電流指
    令信号を抑えるリミッタ回路と、このリミッタ回路の動
    作を所定時間保持するタイマ―回路を設けたことを特徴
    とする高調波補償装置。
  2. 【請求項2】 系統に接続される負荷の電流と、前記
    系統の位相と、インバ―タ回路の直流電圧から、少くと
    も有効電力の高調波電流指令信号と無効電力の高調波電
    流指令信号を演算し、これらの指令信号から前記インバ
    ―タ回路の出力電流を前記負荷が発生する障害電流と逆
    位相になるように制御するための電流基準信号を生成す
    る電流基準演算回路を備えた高調波補償装置において、
    前記有効電力の高調波電流指令信号を積分し該積分値が
    所定の値を超えたことを判定する比較器と、前記有効電
    力の高調波電流指令信号を抑えるリミッタ回路と、この
    リミッタ回路の動作を所定時間保持するタイマ―回路を
    設けたことを特特徴とする高調波補償装置。
JP5106293A 1993-05-07 1993-05-07 高調波補償装置 Pending JPH06319222A (ja)

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