JPH08168176A - 高調波抑制装置 - Google Patents

高調波抑制装置

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JPH08168176A
JPH08168176A JP6307532A JP30753294A JPH08168176A JP H08168176 A JPH08168176 A JP H08168176A JP 6307532 A JP6307532 A JP 6307532A JP 30753294 A JP30753294 A JP 30753294A JP H08168176 A JPH08168176 A JP H08168176A
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JP
Japan
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current
distribution system
voltage
filter
harmonics
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Pending
Application number
JP6307532A
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English (en)
Inventor
Masami Sukehara
正己 助原
Yoshio Naito
義雄 内藤
Atsushi Fujisawa
篤史 藤沢
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • 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

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】過酷な高調波に対しても過負荷になることがな
く、安定して高調波を抑制できる配電系統の高調波抑制
装置を提供する。 【構成】配電系統に対し、整合トランス5の一方の巻線
とLCフィルタ7とを直列にして接続し、整合トランス
5の他方の巻線に静止形電力変換器6を接続した電圧吸
収形アクティブフィルタ4を配電系統に分散配置して成
る高調波抑制装置において、配電系統の電圧を検出して
当該電圧が正弦波となるように前記静止形電力変換器を
電圧制御する系に正弦波指令を設け、一方、アクティブ
フィルタ4の電流を検出し電流制御を行うとともに、電
圧制御の出力と電流リミット設定値を入力とする比較演
算回路と、電圧制御出力と比較演算回路の出力を乗算す
る乗算器と、電圧制御の出力が所定の電流リミット値を
越えたことを条件に電流指令を所定の値に保ち、フィル
タ電流が所定値以上流れないようにしつつ配電系統の高
調波を吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、配電系統の負荷から発
生する高調波を抑制する高調波抑制装置に関する。
【0002】
【従来の技術】配電系統の負荷から発生する高調波を抑
制するために、例えば図5に示すように、あらかじめ高
調波の次数の判っている特定の高調波源(負荷)1に、
パッシブフィルタ2を設置して抑制することが一般に行
われている。
【0003】このパッシブフィルタを配電系統に設置す
る場合、図6に示すように配電用変電所3にパッシブフ
ィルタ2を集中設置するか、図7に示すように配電線に
パッシブフィルタ2を分散配置するするかのいずれかで
ある。
【0004】ところで、配電用変電所に集中設置する図
6の場合、上位系統から流入する高調波と配電系統で発
生する高調波をすべてこのフィルタで抑制するため、過
負荷となる恐れがある。そのため、予測される高調波量
に対して十分な裕度を持たせてフィルタ装置を製作する
と、大型で高価なものとなってしまう。
【0005】さらに、配電用変電所に集中設置する図6
の場合、上位系統からの配電系統への高調波の流入、及
び配電系統から上位系統への高調波の流出は抑制できて
も、配電系統内で発生した高調波の配電系統への影響は
抑制することができない。
【0006】一方、パッシブフィルタを配電系統に分散
配置する図7の場合、配電系統内で発生した高調波の配
電系統への影響は抑制することが可能である。しかし、
分散配置された各々のパッシブフィルタが上位系統から
の高調波の流入等により過負荷となる恐れがあることか
ら、やはり十分な余裕を持った容量とせねばならず大型
となり柱上の設置が困難となる場合がある。
【0007】また、パッシブフィルタにセンサーをもた
せ、過負荷になれば系統から切り離しができるようにし
てコンパクト化を図った装置もあるが、高調波が大きく
て最も抑制したい時に系統から切り離されることになり
実用的ではない。
【0008】そこで、最近では、図8に示すように多次
数の高調波を抑制できる電流注入形のアクティブフィル
タ15が使用されるようになってきている。その原理
は、高調波源1からの高調波電流Ie を検出して、この
高調波電流Ie を打ち消すための抑制電流IA を、アク
ティブフィルタ15から注入し、配電系統に流れる電流
e +IA を高調波の少ない配電電流とする方法であ
る。
【0009】しかし、配電系統にこのような電流注入形
のアクティブフィルタ15を設置して高調波を抑制する
場合、図9に示すように負荷の不特定多数の高調波源1
とアクティブフィルタ15との間に、力率改善用コンデ
ンサ・地中ケーブル等、さらに最近ではコンデンサ入力
形電源を持った機器等の容量性負荷16が存在するケー
スが一般的である。この場合、アクティブフィルタ15
は、高調波電流Ie1を検出してそれを打ち消すための負
の抑制電流IA を配電線に注入する。
【0010】ところが、容量性負荷16が負荷側に存在
する場合、抑制電流IA は電源系統に流れる抑制電流I
A1と容量性負荷に流れる抑制電流IA2とに分流する。そ
のため、アクティブフィルタ15は、電流Ie1+IA2
検出することになるが、電流IA2は負で逆方向に流れる
ため、図10(a)及び(b)に示すように高調波電流
が重畳されることになる。その結果、この重畳された高
調波電流をアクティブフィルタ15は検出し、それを打
ち消そうとしてさらに大きな抑制電流IA を注入するこ
とになり、最終的には動作が不安定となる恐れがある。
【0011】また、このような電流注入形によるアクテ
ィブフィルタ15は、高調波電流を配電系統に注入する
ことになるので、通信等へのノイズの悪影響が発生する
ことも懸念される。そのため、負荷側に容量性負荷16
が存在したとしても不特定多数の高調波を支障なく抑制
することができ、かつ通信線等への影響を及ぼすノイズ
を発生する恐れがなく、しかもコンパクトで配電系統の
柱上等に容易に設置することが可能な電圧吸収形アクテ
ィブフィルタが提案されているが、やはり大きな高調波
に対しては過負荷となる恐れがある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、パッ
シブフィルタ等を配電系統に設置した場合、設定外の大
きな高調波に対しては過負荷となり、系統から切り離さ
れたり、最悪の場合は焼損したりして高調波を抑制でき
ないという問題があった。また、電流注入形アクティブ
フィルタの場合は、負荷側に容量性負荷があると安定し
て高調波を抑制できないという問題があった。
【0013】本発明は上記問題を解消するためになされ
たもので、その目的は、過酷な高調波に対しても過負荷
になることがなく安定して高調波を抑制できる配電系統
の高調波抑制装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1は、整合トランスの一方の巻線と
LCフィルタとを直列に接続し、かつ前記整合トランス
の他方の巻線に電力用半導体素子等からなる静止形電力
変換器が接続された電圧吸収形アクティブフィルタを配
電系統に分散配置して成る高調波抑制装置において、前
記配電系統の電圧を検出して当該電圧が正弦波となるよ
うに前記静止形電力変換器を電圧制御する電圧制御系
と、前記アクティブフィルタの電流が所定値以上流れな
いような電流リミット値を出力するリミッタと、前記電
圧制御系の出力とこの電流リミット値とを入力する比較
演算回路と、前記電圧制御出力と前記比較演算回路の出
力を乗算する乗算器と、前記電圧制御の出力が所定の電
流リミット値を越えたことを条件に電流指令を所定の値
に保ち、フィルタ電流が所定値以上流れないようにしつ
つ前記配電系統の高調波を吸収することを特徴とする。
【0015】本発明の請求項2は、請求項1記載の高調
波抑制装置において、配電系統の電圧の代わりに配電系
統の負荷側の電流を検出し、前記電流が正弦波となるよ
うに制御を行い、かつフィルタ電流が所定値以上流れな
いようにしつつ配電系統の高調波を吸収することを特徴
とする。
【0016】本発明の請求項3は、請求項1記載の高調
波抑制装置において、配電系統の電圧の代わりに配電系
統の電源側の電流を検出し、前記電流が正弦波となるよ
うに制御を行い、かつフィルタ電流が所定値以上流れな
いようにしつつ配電系統の高調波を吸収することを特徴
とする。
【0017】
【作用】本発明によると、電圧吸収形アクティブフィル
タの一構成要素であるLCフィルタに流れる電流を電流
センサーで検出し、あらかじめ設定された所定の電流値
を越えた場合には、それ以上の電流が流れないようにリ
ミッタで電流を制限するように変換器の出力を調整す
る。これにより、電圧吸収形アクティブフィルタは過負
荷となることなく設定された容量の電流値分のみ高調波
を吸収することが可能となり高調波抑制に十分効果を発
揮する。さらに、当該アクティブフィルタで吸収できな
かった高調波分に対しては、分散配置された隣接するア
クティブフィルタで吸収されることなる。したがって、
特に負荷側に容量性負荷が存在したとしても不特定多数
の高調波を支障なく抑制することができ、かつ通信線等
への影響を及ぼすノイズを発生する恐れもなく、しかも
コンパクトで配電系統の柱上等に容易に設置でき、さら
に過負荷時も支障なく運転できる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例(請求項1対応)の構成図
である。同図において、高調波抑制装置である電圧吸収
形アクティブフィルタ4は、整合トランス5と、電力用
半導体素子と制御回路で構成される変換器部6と、LC
フィルタ7と、リミッタ8と、電流センサー9及び電圧
検出用トランス10とから構成されている。
【0019】図2は、このような電圧吸収形アクティブ
フィルタ4を配電用変電所3の配電系統に分散配置し、
これら複数の電圧吸収形アクティブフィルタ4全体で、
配電系統の高調波を抑制する構成を示したものである。
【0020】次に、本実施例の作用について説明する。
LCフィルタ7は配電系統の高調波を吸収するが、系統
側のインピーダンスの変化や負荷等の状態変化によりそ
のフィルタ効果が変化するため、配電系統の電圧を電圧
検出用トランス10で検出し電力変換器部6に帰し、配
電系統の電圧が正弦波となるように電力変換器部6から
電圧を出力し、整合トランス5を介して配電系統の電圧
を調整して配電系統の高調波を吸収する。
【0021】このとき、アクティブフィルタ4に流れる
電流を電流センサー9で検出し、この電流が所定の設定
値を越えた場合には、リミッタ8により所定の設定値以
上の電流がアクティブフィルタ4に流れないように電力
変換器6の出力電圧を調整する。このため、所定の設定
値以上の容量の高調波は、このアクティブフィルタ4で
吸収されなくなるが、この高調波分は図2に示すよう
に、配電系統に分散配置して接続された他のアクティブ
フィルタ4により吸収される。
【0022】図3は、図1のアクティブフィルタ4、特
に電力変換器部6及びリミッタ8の具体的な回路の一例
である。電力変換器部6は、電力用半導体素子で構成さ
れる直流を交流に変換するインバータ60と、直流平滑
コンデンサ61と、正弦波指令6Aと、加算器6Bと、
増幅器6Cと、パルス幅制御回路6Dとから構成されて
いる。また、リミッタ8は、電流リミット設定値8A
と、比較演算回路8Bと、乗算器8Cと、加算器8D
と、増幅器8Eとから構成されている。
【0023】電圧検出用トランス10で検出された系統
電圧は、正弦波指令6Aと加算器6Bで突き合わされ、
その出力は電圧制御増幅器6Cで増幅される。この電圧
制御増幅器6Cの出力は、乗算器8Cを介して電流指令
となり、加算器8Dにて電流センサー9で検出された電
流と突き合わされて電流制御増幅器8Eで増幅される。
この増幅器8Eの出力は電圧指令となり、パルス幅制御
回路6Dに入力され、インバータ6の出力電圧を調整
し、整合トランス5を通して配電系統に印加され、系統
電圧を正弦波に近づけるよう高調波電流を系統から吸収
する。
【0024】このとき、リミッタ8においては、電流リ
ミット設定値8Aと増幅器6Cの出力により比較演算回
路8Bで演算され、その出力は乗算器8Cに入力され
る。比較演算回路8Bの特性は図4に示す如く、増幅器
6Cの出力が電流リミット設定値8Aまでは大きさ1の
一定値が出力されるが、電流リミット設定値8A以上に
なると入力に反比例した値を出力するようになってい
る。この特性により、乗算器8Cの出力である電流指令
は、電流リミット設定値8Aまでは、増幅器6Cの出力
がそのまま出力され電流指令となるが、電流リミット設
定値8A以上では、電流指令はリミット値にリミットさ
れ、電圧アクティブフィルタ4は過負荷となることはな
く、フィルタ定格容量で連続に安定して高調波を吸収す
ることができる。
【0025】本実施例は、配電系統の高調波を抑制する
ために、検出信号として配電系統電圧を用いたが、配電
系統の負荷側の電流を検出(請求項2対応)、あるいは
変電所側の電流を検出(請求項3対応)して、正弦波電
圧指令の代わりに正弦波電流指令と比較し制御を行って
も本実施例と同様の効果が得られる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば負
荷側に容量性負荷があるような配電系統の高調波抑制に
電圧吸収形アクティブフィルタを分散配置し、さらに、
この電圧吸収形アクティブフィルタにリミッタ機能を持
たせることにより、過負荷になり切り離すこともなく、
リミッタを越えた分は、分散配置した他の電圧吸収形ア
クティブフィルタにより吸収させることにより、小容量
のコンパクトな装置で、安定な運転が継続でき、かつ、
高調波を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路構成図。
【図2】本発明による高調波抑制装置を配電系統に分散
配置した回路構成図。
【図3】本発明の高調波抑制装置の具体的な回路構成
図。
【図4】本発明の高調波抑制装置のリミッタの特性図。
【図5】従来のパッシブフィルタの回路図。
【図6】図5のパッシブフィルタを配電用変電所に集中
配置した回路図。
【図7】図5のパッシブフィルタを配電系統に分散配置
した回路図。
【図8】従来の電流注入型アクティブフィルタの原理を
説明するための回路図。
【図9】図8の等価回路図。
【図10】図8の電流波形図。
【符号の説明】
1…高調波源、2…パッシブフィルタ、3…配電用変電
所、4…電圧吸収形アクティブフィルタ、5…整合トラ
ンス、6…電力変換器部、60…インバータ、61…直
流平滑コンデンサ、6A…正弦波指令、6B,8D…加
算器、6C,8E…増幅器、6D…パルス幅制御回路、
7…LCフィルタ、8…リミッタ、8A…電流リミット
値、8B…比較演算回路、8C…乗算器、9…電流セン
サー、10…電圧検出用トランス、15…アクティブフ
ィルタ、16…容量性負荷。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整合トランスの一方の巻線とLCフィル
    タとを直列に接続し、かつ前記整合トランスの他方の巻
    線に電力用半導体素子等からなる静止形電力変換器が接
    続された電圧吸収形アクティブフィルタを配電系統に分
    散配置して成る高調波抑制装置において、前記配電系統
    の電圧を検出して当該電圧が正弦波となるように前記静
    止形電力変換器を電圧制御する電圧制御系と、前記アク
    ティブフィルタの電流が所定値以上流れないような電流
    リミット値を出力するリミッタと、前記電圧制御系の出
    力とこの電流リミット値とを入力する比較演算回路と、
    前記電圧制御出力と前記比較演算回路の出力を乗算する
    乗算器と、前記電圧制御の出力が所定の電流リミット値
    を越えたことを条件に電流指令を所定の値に保ち、フィ
    ルタ電流が所定値以上流れないようにしつつ前記配電系
    統の高調波を吸収することを特徴とする高調波抑制装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高調波抑制装置におい
    て、配電系統の電圧の代わりに配電系統の負荷側の電流
    を検出し、前記電流が正弦波となるように制御を行い、
    かつフィルタ電流が所定値以上流れないようにしつつ配
    電系統の高調波を吸収することを特徴とする高調波抑制
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の高調波抑制装置におい
    て、配電系統の電圧の代わりに配電系統の電源側の電流
    を検出し、前記電流が正弦波となるように制御を行い、
    かつフィルタ電流が所定値以上流れないようにしつつ配
    電系統の高調波を吸収することを特徴とする高調波抑制
    装置。
JP6307532A 1994-12-12 1994-12-12 高調波抑制装置 Pending JPH08168176A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012130004A1 (zh) * 2011-03-28 2012-10-04 荣信电力电子股份有限公司 一种用于清除电力系统电压谐波的装置
US9590491B2 (en) 2014-08-19 2017-03-07 Denso Corporation Resonant current limiting device

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WO2012130004A1 (zh) * 2011-03-28 2012-10-04 荣信电力电子股份有限公司 一种用于清除电力系统电压谐波的装置
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