JPH08223802A - アクティブフィルタの制御方法及び装置 - Google Patents
アクティブフィルタの制御方法及び装置Info
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- JPH08223802A JPH08223802A JP7026339A JP2633995A JPH08223802A JP H08223802 A JPH08223802 A JP H08223802A JP 7026339 A JP7026339 A JP 7026339A JP 2633995 A JP2633995 A JP 2633995A JP H08223802 A JPH08223802 A JP H08223802A
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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)
- Power Conversion In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 母線電圧の高調波電圧成分に比例した補償電
流を発生して等価抵抗として作用し、高調波電圧成分を
低減する注入回路式アクティブフィルタの制御方法及び
装置において系統条件によらずインバータ出力電流指令
値を算出する。 【構成】 方法は、コンデンサとリアクトルを接続して
系統母線3に接続した注入回路部と、出力側をコンデン
サとリアクトルとの接続点に接続したインバータ7とを
有する注入回路式アクティブフィルタを制御するにあた
り、インバータ7の出力電流指令値Irを、Ｉr＝[(1／Ｒ
a){１−(Ｘc／ＸL)}−(1／ｊＸL)]・Ｖn（但し、Ｒa：
等価抵抗、Ｘc：コンデンサのインピーダンス、ＸL：リ
アクトルのインピーダンス、Ｖn：高調波電圧成分、
ｊ：虚数単位）によって設定する。装置は、第１、第
２、第３演算部17、18、19と減算器20とで上式により高調
波電圧成分Vnからインバータ出力電流指令値Irを算出す
る。
流を発生して等価抵抗として作用し、高調波電圧成分を
低減する注入回路式アクティブフィルタの制御方法及び
装置において系統条件によらずインバータ出力電流指令
値を算出する。 【構成】 方法は、コンデンサとリアクトルを接続して
系統母線3に接続した注入回路部と、出力側をコンデン
サとリアクトルとの接続点に接続したインバータ7とを
有する注入回路式アクティブフィルタを制御するにあた
り、インバータ7の出力電流指令値Irを、Ｉr＝[(1／Ｒ
a){１−(Ｘc／ＸL)}−(1／ｊＸL)]・Ｖn（但し、Ｒa：
等価抵抗、Ｘc：コンデンサのインピーダンス、ＸL：リ
アクトルのインピーダンス、Ｖn：高調波電圧成分、
ｊ：虚数単位）によって設定する。装置は、第１、第
２、第３演算部17、18、19と減算器20とで上式により高調
波電圧成分Vnからインバータ出力電流指令値Irを算出す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、母線電圧に含まれる高
調波電圧成分に比例した補償電流を発生して等価抵抗と
して作用し、上記高調波電圧成分を低減する注入回路式
アクティブフィルタの制御方法及び装置に関するもので
ある。
調波電圧成分に比例した補償電流を発生して等価抵抗と
して作用し、上記高調波電圧成分を低減する注入回路式
アクティブフィルタの制御方法及び装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、インバータエアコンのように半導
体素子を用いた電力変換機器を有する電気製品が普及し
てきており、それに伴って高調波障害が多発している。
そのため、従来、高調波対策としてアクティブフィルタ
（能動型フィルタ）を導入するケースが増えつつあり、
その一具体例を図２を参照して次に説明する。上記具体
例は高調波補償と共に力率改善を兼ねた注入回路方式
で、図において（１）は電源、（２）は負荷、（３）は
系統母線、（４）はアクティブフィルタ（以下、ＡＦと
称す。）である。上記電源（１）は系統母線（３）を介
して高調波発生源となる負荷（２）に接続される。ＡＦ
（４）は、設置点（Ｐ）の母線電圧（Vs）を検出する変
圧器（５）と、コンデンサ（Ca）とリアクトル（La）と
を直列接続してコンデンサ側を系統母線（３）に接続し
た注入回路部（６）と、出力側をコンデンサ（Ca）とリ
アクトル（La）の直列接続点に接続した高周波インバー
タ（７）と、インバータ出力電流（Ii）を検出する変流
器（８）と、母線電圧（Vs）から補償対象となる高調波
電圧成分（Vn）を検出し、それに応じてインバータ
（７）から高調波電圧成分（Vn）に比例した補償電流
（Ia）を出力するようにインバータ（７）を駆動制御す
る制御部（９）とを具備する。（10）は系統母線（３）
から見た系統インピーダンスで、そのインピーダンス値
は（Zs）である。
体素子を用いた電力変換機器を有する電気製品が普及し
てきており、それに伴って高調波障害が多発している。
そのため、従来、高調波対策としてアクティブフィルタ
（能動型フィルタ）を導入するケースが増えつつあり、
その一具体例を図２を参照して次に説明する。上記具体
例は高調波補償と共に力率改善を兼ねた注入回路方式
で、図において（１）は電源、（２）は負荷、（３）は
系統母線、（４）はアクティブフィルタ（以下、ＡＦと
称す。）である。上記電源（１）は系統母線（３）を介
して高調波発生源となる負荷（２）に接続される。ＡＦ
（４）は、設置点（Ｐ）の母線電圧（Vs）を検出する変
圧器（５）と、コンデンサ（Ca）とリアクトル（La）と
を直列接続してコンデンサ側を系統母線（３）に接続し
た注入回路部（６）と、出力側をコンデンサ（Ca）とリ
アクトル（La）の直列接続点に接続した高周波インバー
タ（７）と、インバータ出力電流（Ii）を検出する変流
器（８）と、母線電圧（Vs）から補償対象となる高調波
電圧成分（Vn）を検出し、それに応じてインバータ
（７）から高調波電圧成分（Vn）に比例した補償電流
（Ia）を出力するようにインバータ（７）を駆動制御す
る制御部（９）とを具備する。（10）は系統母線（３）
から見た系統インピーダンスで、そのインピーダンス値
は（Zs）である。
【０００３】尚、注入回路部（６）において、商用周波
数（ω）に対して例えばωLa＝0.08（1/ ωCa）に選定
することにより、インバータ（７）に加わる基本波電圧
を大幅 に低減出来る。この場合、電源電圧の大部分は
低周波の基本波（50、60Hz）であ るため、コンデンサ
（Ca）で系統電流による電圧降下が主として発生し、コ
ンデンサ（Ca）が電源電圧の大部分を分担してインバー
タ（７）には例えば電源電圧が８％加わるのみである。
そのため、インバータ（７）は基本波は８％を発生のみ
でよく、高調波のみを発生した場合と比べても容量の増
加は小さく、インバータ容量を低減出来る。尚、注入回
路部（６）は基本波成分に対しては固定の並列進相コン
デンサとして作用するため、力率改善用コンデンサと等
価の働きをする。そこで、コンデンサ（Ca）の容量はイ
ンバータ（７）から系統母線（３）への高調波電流の注
入を容易にする大きさと、且つ、適切な所要進相容量と
の兼ね合いで設定する。
数（ω）に対して例えばωLa＝0.08（1/ ωCa）に選定
することにより、インバータ（７）に加わる基本波電圧
を大幅 に低減出来る。この場合、電源電圧の大部分は
低周波の基本波（50、60Hz）であ るため、コンデンサ
（Ca）で系統電流による電圧降下が主として発生し、コ
ンデンサ（Ca）が電源電圧の大部分を分担してインバー
タ（７）には例えば電源電圧が８％加わるのみである。
そのため、インバータ（７）は基本波は８％を発生のみ
でよく、高調波のみを発生した場合と比べても容量の増
加は小さく、インバータ容量を低減出来る。尚、注入回
路部（６）は基本波成分に対しては固定の並列進相コン
デンサとして作用するため、力率改善用コンデンサと等
価の働きをする。そこで、コンデンサ（Ca）の容量はイ
ンバータ（７）から系統母線（３）への高調波電流の注
入を容易にする大きさと、且つ、適切な所要進相容量と
の兼ね合いで設定する。
【０００４】上記構成において、まず母線電圧（Vs）に
含まれる高調波電圧成分（Vn）によって負荷側との間で
高調波電流（Ino）が発生したとする。この時、設置点
（Ｐ）の高調波電圧は、Vs={Zn/(Zs+Zn)}・Vn となる。
そこで、ＡＦを設置し、母線電圧（Vs）を検出し、その
電圧（Vs）から補償対象となる高調波電圧成分（Vn）を
制御部（９）で検出すると、高調波電圧成分（Vn）に比
例した補償電流（Ia）をインバータ（７）から発生させ
る。そうすると、高調波電圧成分（Vn）と補償電流（I
a）とでＡＦ（４）が見掛け上、特定周波数において等
価抵抗（Ra）となり、それが設置点（Ｐ）に接続され
る。そこで、例えば等価抵抗（Ra）を負荷インピーダン
ス相当に小さく設定すると、高調波電流（In1）が発生
し、設置点（Ｐ）では、Vs={Zp/(Zs+Zp)}・Vn、Zp={(Zn・
Ra)/(Zn+Ra)}、|Zp|<|Zn|となって高調波電圧成分（V
n）が低減される。
含まれる高調波電圧成分（Vn）によって負荷側との間で
高調波電流（Ino）が発生したとする。この時、設置点
（Ｐ）の高調波電圧は、Vs={Zn/(Zs+Zn)}・Vn となる。
そこで、ＡＦを設置し、母線電圧（Vs）を検出し、その
電圧（Vs）から補償対象となる高調波電圧成分（Vn）を
制御部（９）で検出すると、高調波電圧成分（Vn）に比
例した補償電流（Ia）をインバータ（７）から発生させ
る。そうすると、高調波電圧成分（Vn）と補償電流（I
a）とでＡＦ（４）が見掛け上、特定周波数において等
価抵抗（Ra）となり、それが設置点（Ｐ）に接続され
る。そこで、例えば等価抵抗（Ra）を負荷インピーダン
ス相当に小さく設定すると、高調波電流（In1）が発生
し、設置点（Ｐ）では、Vs={Zp/(Zs+Zp)}・Vn、Zp={(Zn・
Ra)/(Zn+Ra)}、|Zp|<|Zn|となって高調波電圧成分（V
n）が低減される。
【０００５】ここで、ＡＦ（４）の高調波等価回路を図
３に示す。図においてＡＦ（４）から出力する補償電流
を（Ia）、インバータ（７）の出力電流を（Ii）、電源
電圧の高調波成分を（En）、所定次数におけるコンデン
サ（Ca）及びリアクトル（La）の各リアクタンスを（-X
c）（XL）とすると、補償電流（Ia）、及び母線電圧（V
s）の高調波電圧成分（Vn）はそれぞれ次の（イ）
（ロ）式で表される。（但し、ｊ：虚数単位）
３に示す。図においてＡＦ（４）から出力する補償電流
を（Ia）、インバータ（７）の出力電流を（Ii）、電源
電圧の高調波成分を（En）、所定次数におけるコンデン
サ（Ca）及びリアクトル（La）の各リアクタンスを（-X
c）（XL）とすると、補償電流（Ia）、及び母線電圧（V
s）の高調波電圧成分（Vn）はそれぞれ次の（イ）
（ロ）式で表される。（但し、ｊ：虚数単位）
【０００６】Ia=Ii・jXL/(Zs+jXL-jXc)…（イ）
【０００７】 Vn=En・{j(XL-Xc)}/{Zs+j(XL-Xc)}-Ii・(jXL・Zs)/{Zs+j(XL-Xc)}…（ロ）
【０００８】上記（イ）（ロ）式において、系統インピ
ーダンス（Zs）がリアクタンス（XL）（Xc）より十分、
小さい場合、（イ）（ロ）式は次のようになる。
ーダンス（Zs）がリアクタンス（XL）（Xc）より十分、
小さい場合、（イ）（ロ）式は次のようになる。
【０００９】 Ia=Ii・jXL/(jXL-jXc)=Ii・XL/(XL-Xc)…（ハ）
【００１０】Vn=En-Ii・{(XL・Zs)/(XL-Xc)}…（ニ）
【００１１】この時、（ハ）式より所定の補償電流（I
a）を発生させるインバータ出力電流（Ii）は、Ii=Ia・
(jXL-jXc)/jXL=Ia・(XL-Xc)/XL…（ホ）となる。
a）を発生させるインバータ出力電流（Ii）は、Ii=Ia・
(jXL-jXc)/jXL=Ia・(XL-Xc)/XL…（ホ）となる。
【００１２】そこで、所定次数の高調波に対して目標の
等価抵抗（Ra）を実現する際、そのインバータ出力電流
指令値（Ir）は、Ir=Ii…（ヘ） Ra=Vn/Ia…（ト）及
び（ホ）式から次のように設定される。
等価抵抗（Ra）を実現する際、そのインバータ出力電流
指令値（Ir）は、Ir=Ii…（ヘ） Ra=Vn/Ia…（ト）及
び（ホ）式から次のように設定される。
【００１３】 Ir=Ii=Ia・(jXL-jXc)/jXL=Ia・(XL-Xc)/XL=(Vn/Ra)・(XL-Xc)/XL…（チ）
【００１４】［尚、{(jXL-jXc)/jXL}={(XL-Xc)/XL}は分
流率（ｋ）となる。］
流率（ｋ）となる。］
【００１５】従って、まず目標の等価抵抗（Ra）を所望
値に設定すると、その値とリアクタンス（-Xc）（XL）
と測定値（Vn）とで指令値（Ir）を算出し、それを制御
部（９）に入力する。そして、制御部（９）の電流制御
によりインバータ（７）を駆動制御してインバータ出力
電流（Ii）を上記指令値（Ir）に追従させると、それに
対応する補償電流（Ia）が発生して目標の等価抵抗（R
a）を実現する。
値に設定すると、その値とリアクタンス（-Xc）（XL）
と測定値（Vn）とで指令値（Ir）を算出し、それを制御
部（９）に入力する。そして、制御部（９）の電流制御
によりインバータ（７）を駆動制御してインバータ出力
電流（Ii）を上記指令値（Ir）に追従させると、それに
対応する補償電流（Ia）が発生して目標の等価抵抗（R
a）を実現する。
【００１６】例えば、（二）（チ）式より Vn=Ra/(Ra+
Zs)…（リ）となり、これよりRa=(1/2)・Zsであれば、Vn
=(1/3)・Enに低減される。
Zs)…（リ）となり、これよりRa=(1/2)・Zsであれば、Vn
=(1/3)・Enに低減される。
【００１７】次に、上記ＡＦ（４）の制御系の総括的構
成を図４に示す。図において（５）は母線電圧検出用変
圧器、（７）はインバータ、（８）はインバータ出力電
流検出用変流器、（11）は高調波電圧検出器、（12）は
等価抵抗部、（13）は分流率部、（14）は減算器、（1
5）は電流制御部、（16）は比較器である。上記高調波
電圧検出器（11）は母線電圧（Vs）から補償対象となる
高調波電圧成分（Vn）を検出して出力する。等価抵抗部
（12）は等価抵抗（Ra）の逆数値を高調波電圧成分（V
n）に乗じ、実現したい補償電流値を算出する。分流率
部（13）は分流率（ｋ）を等価抵抗部出力値に乗じ、所
望の補償電流（Ia）を実現するためのインバータ出力電
流（Ii）の指令値（Ir）を出力する。
成を図４に示す。図において（５）は母線電圧検出用変
圧器、（７）はインバータ、（８）はインバータ出力電
流検出用変流器、（11）は高調波電圧検出器、（12）は
等価抵抗部、（13）は分流率部、（14）は減算器、（1
5）は電流制御部、（16）は比較器である。上記高調波
電圧検出器（11）は母線電圧（Vs）から補償対象となる
高調波電圧成分（Vn）を検出して出力する。等価抵抗部
（12）は等価抵抗（Ra）の逆数値を高調波電圧成分（V
n）に乗じ、実現したい補償電流値を算出する。分流率
部（13）は分流率（ｋ）を等価抵抗部出力値に乗じ、所
望の補償電流（Ia）を実現するためのインバータ出力電
流（Ii）の指令値（Ir）を出力する。
【００１８】減算器（14）と電流制御部（15）と比較器
（16）はインバータ制御部（21）を構成し、減算器（1
4）は、変流器（８）によって検出したインバータ出力
電流（Ii）とその指令値（Ir）とを減算する。電流制御
部（15）は減算器出力値を入力値とし、インバータ出力
電流（Ii）がその指令値（Ir）に追従するようにインバ
ータ（７）を駆動する制御信号を出力し、比較器（16）
でパルス波形に変換してインバータ（７）に与える。
（16）はインバータ制御部（21）を構成し、減算器（1
4）は、変流器（８）によって検出したインバータ出力
電流（Ii）とその指令値（Ir）とを減算する。電流制御
部（15）は減算器出力値を入力値とし、インバータ出力
電流（Ii）がその指令値（Ir）に追従するようにインバ
ータ（７）を駆動する制御信号を出力し、比較器（16）
でパルス波形に変換してインバータ（７）に与える。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、インバータ出力電流指令値（Ir）の算出において、
系統インピーダンス（Zs）が注入回路部（６）のリアク
タンス（-Xc）（XL）に対して無視出来ない大きさにな
り、分流率（ｋ）として、{(jXL-jXc)/jXL}に替えて、
{(Zs+jXL-jXc)/jXL}を用いなければならない場合、系統
インピーダンス（Zs）は系統条件によって変化し、且
つ、その値は測定しないと、知ることが出来ず、しか
も、その測定値が必ずしも正確ではないため、正確なイ
ンピーダンス（Zs）を用いることが出来ない点である。
そのため、誤差が非常に大きくなり、ＡＦ（４）の補償
効果が十分に得られないという不具合が生じる。
は、インバータ出力電流指令値（Ir）の算出において、
系統インピーダンス（Zs）が注入回路部（６）のリアク
タンス（-Xc）（XL）に対して無視出来ない大きさにな
り、分流率（ｋ）として、{(jXL-jXc)/jXL}に替えて、
{(Zs+jXL-jXc)/jXL}を用いなければならない場合、系統
インピーダンス（Zs）は系統条件によって変化し、且
つ、その値は測定しないと、知ることが出来ず、しか
も、その測定値が必ずしも正確ではないため、正確なイ
ンピーダンス（Zs）を用いることが出来ない点である。
そのため、誤差が非常に大きくなり、ＡＦ（４）の補償
効果が十分に得られないという不具合が生じる。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、方法として、
コンデンサとリアクトルを接続してコンデンサ側を系統
母線に接続してなる注入回路部と、出力側を上記注入回
路部のコンデンサとリアクトルとの接続点に接続した高
周波インバータとを有し、母線電圧の高調波電圧成分を
検出してその電圧成分に比例した補償電流を上記インバ
ータから発生させ、上記高調波電圧成分との関係におい
て補償電流が等価抵抗として作用して上記高調波電圧成
分を低減する注入回路式アクティブフィルタを制御する
にあたり、上記インバータの出力電流指令値を、Ir=[(1
/Ra){1-(Xc/XL)}-(1/jXL)]・Vn（但し、Ir：インバータ
の出力電流指令値、Ra：等価抵抗、Xc：コンデンサのイ
ンピーダンス、XL：リアクトルのインピーダンス、Vn：
高調波電圧成分、j：虚数単位）によって設定すること
を特徴とし、
コンデンサとリアクトルを接続してコンデンサ側を系統
母線に接続してなる注入回路部と、出力側を上記注入回
路部のコンデンサとリアクトルとの接続点に接続した高
周波インバータとを有し、母線電圧の高調波電圧成分を
検出してその電圧成分に比例した補償電流を上記インバ
ータから発生させ、上記高調波電圧成分との関係におい
て補償電流が等価抵抗として作用して上記高調波電圧成
分を低減する注入回路式アクティブフィルタを制御する
にあたり、上記インバータの出力電流指令値を、Ir=[(1
/Ra){1-(Xc/XL)}-(1/jXL)]・Vn（但し、Ir：インバータ
の出力電流指令値、Ra：等価抵抗、Xc：コンデンサのイ
ンピーダンス、XL：リアクトルのインピーダンス、Vn：
高調波電圧成分、j：虚数単位）によって設定すること
を特徴とし、
【００２１】又、装置として、コンデンサとリアクトル
を接続してコンデンサ側を系統母線に接続してなる注入
回路部と、出力側を上記注入回路部のコンデンサとリア
クトルとの接続点に接続した高周波インバータとを有
し、母線電圧の高調波電圧成分を検出してその電圧成分
に比例した補償電流を上記インバータから発生させ、上
記高調波電圧成分との関係において補償電流が等価抵抗
として作用して上記高調波電圧成分を低減する注入回路
式アクティブフィルタの制御装置において、母線電圧か
ら補償対象となる高調波電圧成分を検出する高調波電圧
検出器と、上記高調波電圧検出器出力に接続され、等価
抵抗の逆数値、リアクトルとコンデンサの各インピーダ
ンス差、及びリアクトルのインピーダンスの逆数値を順
次、上記高調波電圧成分に乗じて出力する指令値算出用
第１演算部と、上記高調波電圧検出器出力に第１演算部
に並列して接続され、上記高調波電圧成分を90゜遅相し
て出力する指令値算出用第２演算部と、上記第２演算部
出力に接続され、その出力値に上記リアクトルのインピ
ーダンスの逆数値を乗じて出力する指令値算出用第３演
算部と、上記第１、第３演算部出力値が入力し、第１演
算部出力値から第３演算部出力値を減じてインバータ出
力電流指令値を出力する指令値設定用減算器と、上記イ
ンバータ出力電流指令値及びインバータ出力電流が入力
し、インバータを駆動制御してインバータ出力電流を上
記指令値に追従させるインバータ制御部とを具備したこ
とを特徴とする。
を接続してコンデンサ側を系統母線に接続してなる注入
回路部と、出力側を上記注入回路部のコンデンサとリア
クトルとの接続点に接続した高周波インバータとを有
し、母線電圧の高調波電圧成分を検出してその電圧成分
に比例した補償電流を上記インバータから発生させ、上
記高調波電圧成分との関係において補償電流が等価抵抗
として作用して上記高調波電圧成分を低減する注入回路
式アクティブフィルタの制御装置において、母線電圧か
ら補償対象となる高調波電圧成分を検出する高調波電圧
検出器と、上記高調波電圧検出器出力に接続され、等価
抵抗の逆数値、リアクトルとコンデンサの各インピーダ
ンス差、及びリアクトルのインピーダンスの逆数値を順
次、上記高調波電圧成分に乗じて出力する指令値算出用
第１演算部と、上記高調波電圧検出器出力に第１演算部
に並列して接続され、上記高調波電圧成分を90゜遅相し
て出力する指令値算出用第２演算部と、上記第２演算部
出力に接続され、その出力値に上記リアクトルのインピ
ーダンスの逆数値を乗じて出力する指令値算出用第３演
算部と、上記第１、第３演算部出力値が入力し、第１演
算部出力値から第３演算部出力値を減じてインバータ出
力電流指令値を出力する指令値設定用減算器と、上記イ
ンバータ出力電流指令値及びインバータ出力電流が入力
し、インバータを駆動制御してインバータ出力電流を上
記指令値に追従させるインバータ制御部とを具備したこ
とを特徴とする。
【００２２】
【作用】上記技術的手段によれば、既知の目標等価抵抗
値、注入回路部のコンデンサとリアクトルの各インピー
ダンス値、及び測定によって知られる母線電圧の高調波
電圧成分とでインバータ出力電流指令値を算出し、系統
インピーダンスを直接、用いることなく、従って、系統
条件によらず、簡便にインバータ出力電流指令値を算出
する。
値、注入回路部のコンデンサとリアクトルの各インピー
ダンス値、及び測定によって知られる母線電圧の高調波
電圧成分とでインバータ出力電流指令値を算出し、系統
インピーダンスを直接、用いることなく、従って、系統
条件によらず、簡便にインバータ出力電流指令値を算出
する。
【００２３】
【実施例】本発明に係るＡＦの制御方法及び装置を図１
及び図３の等価回路を参照して以下に説明する。まず本
発明に係るＡＦの制御方法を図３に示す高調波等価回路
を参照して示す。図において、従来同様、インバータ出
力電流指令値を（Ir）、補償電流を（Ia）、母線電圧
（Vs）の高調波電圧成分を（Vn）、ＡＦの目標となる等
価抵抗を（Ra）、所定次数におけるコンデンサ（Ca）と
リアクトル（La）の各リアクタンスを（-Xc）（XL）と
し、リアクトル（La）に流れる電流を（Ib）、その端子
間電圧を（Vb）とすると、次の（ヌ）（ル）式が成り立
つ。
及び図３の等価回路を参照して以下に説明する。まず本
発明に係るＡＦの制御方法を図３に示す高調波等価回路
を参照して示す。図において、従来同様、インバータ出
力電流指令値を（Ir）、補償電流を（Ia）、母線電圧
（Vs）の高調波電圧成分を（Vn）、ＡＦの目標となる等
価抵抗を（Ra）、所定次数におけるコンデンサ（Ca）と
リアクトル（La）の各リアクタンスを（-Xc）（XL）と
し、リアクトル（La）に流れる電流を（Ib）、その端子
間電圧を（Vb）とすると、次の（ヌ）（ル）式が成り立
つ。
【００２４】 Ir=Ia-Ib…（ヌ）Vb=Vn-(-jXc)・Ia=Vn+(jXc/Ra)・Vn…（ル）(∵Ia=Vn/Ra)
【００２５】これより、インバータ出力電流指令値（I
r）は次の（オ）式で与えられる。
r）は次の（オ）式で与えられる。
【００２６】 Ir=(Vn/Ra)-(Vb/jXL)=[(1/Ra){1-(jXc/jXL)}-(1/jXL)]・Vn=[(1/Ra){1-(Xc/XL) }-(1/jXL)]・Vn…（オ）
【００２７】従って、（オ）式を用いると、目標となる
等価抵抗（Ra）、及び注入回路部（６）のリアクタンス
（-Xc）（XL）は全て既知であるため、高調波電圧成分
（Vn）を測定することにより、系統インピーダンス（Z
s）を用いることなく、従って、系統条件によらず、簡
便に、且つ、正確にインバータ出力電流指令値（Ir）を
決定することが出来る。ここで、（オ）式を次のように
変形する。
等価抵抗（Ra）、及び注入回路部（６）のリアクタンス
（-Xc）（XL）は全て既知であるため、高調波電圧成分
（Vn）を測定することにより、系統インピーダンス（Z
s）を用いることなく、従って、系統条件によらず、簡
便に、且つ、正確にインバータ出力電流指令値（Ir）を
決定することが出来る。ここで、（オ）式を次のように
変形する。
【００２８】 Ir=(Vn/Ra)・{1-(Xc/XL)-(Ra/jXL)}…（ワ）
【００２９】そうすると、（ワ）式において、｛｝内前
半の{1-(Xc/XL)}の項は従来の分流率（ｋ）であり、後
半の(Ra/jXL)は誤差分になる。従って、リアクトル（L
a）のリアクタンス（XL）を大きくする程、又、補償電
流（Ia）を大きくする目的で等価抵抗（Ra）を小さくす
る程、誤差が小さくなることが知られる。
半の{1-(Xc/XL)}の項は従来の分流率（ｋ）であり、後
半の(Ra/jXL)は誤差分になる。従って、リアクトル（L
a）のリアクタンス（XL）を大きくする程、又、補償電
流（Ia）を大きくする目的で等価抵抗（Ra）を小さくす
る程、誤差が小さくなることが知られる。
【００３０】次に、本発明に係るＡＦの制御装置の実施
例を図１を参照して示す。図において、（３）は系統母
線、（５）は母線電圧検出用変圧器、（７）はインバー
タ、（８）はインバータ出力電流検出用変流器、（11）
は高調波電圧検出器、（14）は減算器（従来のインバー
タ制御用減算器に対応する。）、（15）は電流制御部、
（16）は比較器、（21）は減算器（14）と電流制御部
（15）と比較器（16）とで構成したインバータ制御部
で、（17）は第１演算部、（18）は第２演算部、（19）
は第３演算部、（20）は減算器である。図２に示す従来
のＡＦ制御系と相違する点は、等価抵抗部（12）と分流
率部（13）に替えて、第１、第２、第３演算部（17）
（18）（19）及び減算器（20）を用いて（オ）式に基づ
き高調波電圧成分（Vn）からインバータ出力電流指令値
（Ir）を算出したことである。
例を図１を参照して示す。図において、（３）は系統母
線、（５）は母線電圧検出用変圧器、（７）はインバー
タ、（８）はインバータ出力電流検出用変流器、（11）
は高調波電圧検出器、（14）は減算器（従来のインバー
タ制御用減算器に対応する。）、（15）は電流制御部、
（16）は比較器、（21）は減算器（14）と電流制御部
（15）と比較器（16）とで構成したインバータ制御部
で、（17）は第１演算部、（18）は第２演算部、（19）
は第３演算部、（20）は減算器である。図２に示す従来
のＡＦ制御系と相違する点は、等価抵抗部（12）と分流
率部（13）に替えて、第１、第２、第３演算部（17）
（18）（19）及び減算器（20）を用いて（オ）式に基づ
き高調波電圧成分（Vn）からインバータ出力電流指令値
（Ir）を算出したことである。
【００３１】上記第１演算部（17）は高調波電圧検出器
（11）の出力に接続され、母線電圧（Vs）の高調波電圧
成分（Vn）に、(1/Ra)・{(XL-Xc)/XL}を乗じ、(Vn/Ra)・
{(XL-Xc)/XL}を出力する。第２演算部（18）は高調波電
圧検出器（11）の出力に第１演算部（17）に並列して接
続され、母線電圧（Vs）の高調波電圧成分（Vn）を90°
遅相し、(Vn/j)を出力する。第３演算部（19）は第２演
算部出力値(Vn/j)に（1/XL）を乗じ、(Vn/jXL)を出力す
る。減算器（20）は第１、第３演算部（17）（19）の各
出力値(Vn/Ra)・{(XL-Xc)/XL}と(Vn/jXL)とを（オ）式に
基づいて減算してインバータ出力電流指令値（Ir）を算
出する。即ち、上記演算を経て、インバータ出力電流指
令値（Ir）は、
（11）の出力に接続され、母線電圧（Vs）の高調波電圧
成分（Vn）に、(1/Ra)・{(XL-Xc)/XL}を乗じ、(Vn/Ra)・
{(XL-Xc)/XL}を出力する。第２演算部（18）は高調波電
圧検出器（11）の出力に第１演算部（17）に並列して接
続され、母線電圧（Vs）の高調波電圧成分（Vn）を90°
遅相し、(Vn/j)を出力する。第３演算部（19）は第２演
算部出力値(Vn/j)に（1/XL）を乗じ、(Vn/jXL)を出力す
る。減算器（20）は第１、第３演算部（17）（19）の各
出力値(Vn/Ra)・{(XL-Xc)/XL}と(Vn/jXL)とを（オ）式に
基づいて減算してインバータ出力電流指令値（Ir）を算
出する。即ち、上記演算を経て、インバータ出力電流指
令値（Ir）は、
【００３２】Ir=(Vn/Ra)・{(XL-Xc)/XL}-(Vn/jXL)=[(1/R
a){1-(Xc/XL)}-(1/jXL)]・Vn となり、（オ）式に一致
する。
a){1-(Xc/XL)}-(1/jXL)]・Vn となり、（オ）式に一致
する。
【００３３】そこで、従来同様、減算器（14）でインバ
ータ出力電流（Ii）とその指令値（Ir）とを減算し、そ
れが零になるように、即ち両値が一致するようにインバ
ータ（７）を駆動制御してインバータ出力電流（Ii）を
指令値（Ir）に追従させると、それに対応して目標の等
価抵抗（Ra）を実現する補償電流（Ia）が本発明に係る
ＡＦから出力される。
ータ出力電流（Ii）とその指令値（Ir）とを減算し、そ
れが零になるように、即ち両値が一致するようにインバ
ータ（７）を駆動制御してインバータ出力電流（Ii）を
指令値（Ir）に追従させると、それに対応して目標の等
価抵抗（Ra）を実現する補償電流（Ia）が本発明に係る
ＡＦから出力される。
【００３４】尚、上記実施例では、ＡＦを等価抵抗（R
a）として運転し、その目標等価抵抗値からインバータ
出力電流指令値（Ir）を算出したが、ＡＦを任意の等価
インピーダンス（Za）として運転させることも出来る。
その場合、等価抵抗（Ra）に替え、目標の等価インピー
ダンス（Za）から同様にして（オ）式の演算処理により
インバータ出力電流指令値（Ir）を算出すれば良い。
a）として運転し、その目標等価抵抗値からインバータ
出力電流指令値（Ir）を算出したが、ＡＦを任意の等価
インピーダンス（Za）として運転させることも出来る。
その場合、等価抵抗（Ra）に替え、目標の等価インピー
ダンス（Za）から同様にして（オ）式の演算処理により
インバータ出力電流指令値（Ir）を算出すれば良い。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、母線電圧に含まれる高
調波電圧成分に比例した補償電流を発生して等価抵抗と
して作用させ、上記高調波電圧成分を低減する注入回路
式アクティブフィルタの制御において、既知の目標等価
抵抗値、注入回路部のコンデンサとリアクトルの各イン
ピーダンス、及び測定によって知られる母線電圧の高調
波電圧成分とでインバータ出力電流指令値を算出したか
ら、系統インピーダンスを直接、用いる必要がなく、従
って、系統条件によらず、簡便、且つ、正確にインバー
タ出力電流指令値を算出出来、アクティブフィルタによ
る補償効果を安定、且つ、確実に得ることが出来る。
調波電圧成分に比例した補償電流を発生して等価抵抗と
して作用させ、上記高調波電圧成分を低減する注入回路
式アクティブフィルタの制御において、既知の目標等価
抵抗値、注入回路部のコンデンサとリアクトルの各イン
ピーダンス、及び測定によって知られる母線電圧の高調
波電圧成分とでインバータ出力電流指令値を算出したか
ら、系統インピーダンスを直接、用いる必要がなく、従
って、系統条件によらず、簡便、且つ、正確にインバー
タ出力電流指令値を算出出来、アクティブフィルタによ
る補償効果を安定、且つ、確実に得ることが出来る。
【図１】本発明に係るアクティブフィルタの制御装置の
実施例を示す要部ブロック図である。
実施例を示す要部ブロック図である。
【図２】従来のアクティブフィルタの一例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】アクティブフィルタの高調波等価回路を示す回
路図である。
路図である。
【図４】従来のアクティブフィルタの制御装置の一例を
示す要部ブロック図である。
示す要部ブロック図である。
３ 系統母線 ７ インバータ 11 高調波電圧検出器 17 第１演算部 18 第２演算部 19 第３演算部 20 減算器 21 インバータ制御部 Vs 母線電圧 Vn 高調波電圧成分 Ir インバータ出力電流指令値 Ii インバータ出力電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水木 克房 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 コンデンサとリアクトルを接続してコン
デンサ側を系統母線に接続してなる注入回路部と、出力
側を上記注入回路部のコンデンサとリアクトルとの接続
点に接続した高周波インバータとを有し、母線電圧の高
調波電圧成分を検出してその電圧成分に比例した補償電
流を上記インバータから発生させ、上記高調波電圧成分
との関係において補償電流が等価抵抗として作用して上
記高調波電圧成分を低減する注入回路式アクティブフィ
ルタを制御するにあたり、 上記インバータの出力電流指令値を、 Ｉr＝［（1／Ｒa）｛１−（Ｘc／ＸL）｝−（1／ｊＸL）］・Ｖn （但し、Ｉr：インバータの出力電流指令値、Ｒa：等価
抵抗、Ｘc：コンデンサ のインピーダンス、ＸL：リア
クトルのインピーダンス、Ｖn：高調波電圧成分、ｊ：
虚数単位）によって設定することを特徴とするアクティ
ブフィルタの制御方法。 - 【請求項２】 コンデンサとリアクトルを接続してコン
デンサ側を系統母線に接続してなる注入回路部と、出力
側を上記注入回路部のコンデンサとリアクトルとの接続
点に接続した高周波インバータとを有し、母線電圧の高
調波電圧成分を検出してその電圧成分に比例した補償電
流を上記インバータから発生させ、上記高調波電圧成分
との関係において補償電流が等価抵抗として作用して上
記高調波電圧成分を低減する注入回路式アクティブフィ
ルタの制御装置において、 母線電圧から補償対象となる高調波電圧成分を検出する
高調波電圧検出器と、上記高調波電圧検出器出力に接続
され、等価抵抗の逆数値、リアクトルとコンデンサの各
インピーダンス差、及びリアクトルのインピーダンスの
逆数値を順次、上記高調波電圧成分に乗じて出力する指
令値算出用第１演算部と、上記高調波電圧検出器出力に
第１演算部に並列して接続され、上記高調波電圧成分を
９０°遅相して出力する指令値算出用第２演算部と、上
記第２演算部出力に接続され、その出力値に上記リアク
トルのインピーダンスの逆数値を乗じて出力する指令値
算出用第３演算部と、上記第１、第３演算部出力値が入
力し、第１演算部出力値から第３演算部出力値を減じて
インバータ出力電流指令値を出力する指令値設定用減算
器と、上記インバータ出力電流指令値及びインバータ出
力電流が入力し、上記インバータを駆動制御してインバ
ータ出力電流を上記指令値に追従させるインバータ制御
部とを具備したことを特徴とするアクティブフィルタの
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02633995A JP3504007B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | アクティブフィルタの制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02633995A JP3504007B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | アクティブフィルタの制御方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08223802A true JPH08223802A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3504007B2 JP3504007B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=12190687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02633995A Expired - Fee Related JP3504007B2 (ja) | 1995-02-15 | 1995-02-15 | アクティブフィルタの制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3504007B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003088099A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-20 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置のノイズ低減装置 |
| KR101635315B1 (ko) * | 2015-03-24 | 2016-06-30 | 영남대학교 산학협력단 | 비례공진제어기를 이용한 능동 댐핑 제어 장치 |
-
1995
- 1995-02-15 JP JP02633995A patent/JP3504007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003088099A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-20 | Mitsubishi Electric Corp | 電力変換装置のノイズ低減装置 |
| KR101635315B1 (ko) * | 2015-03-24 | 2016-06-30 | 영남대학교 산학협력단 | 비례공진제어기를 이용한 능동 댐핑 제어 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3504007B2 (ja) | 2004-03-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
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