JPH0865890A - 力率改善用コンデンサの高調波電流抑制方法 - Google Patents
力率改善用コンデンサの高調波電流抑制方法Info
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- JPH0865890A JPH0865890A JP6219511A JP21951194A JPH0865890A JP H0865890 A JPH0865890 A JP H0865890A JP 6219511 A JP6219511 A JP 6219511A JP 21951194 A JP21951194 A JP 21951194A JP H0865890 A JPH0865890 A JP H0865890A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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)
Abstract
(57)【要約】
【目的】直列リアクトルを備えた力率改善用コンデンサ
に直列抵抗挿入作用させた如くアクティブフィルタを効
用し得る高調波電流を抑制する方法を提供するものであ
る。 【構成】配電系統中に配された直列リアクトルを備えた
力率改善用コンデンサに並列接続されるアクティブフィ
ルタであつて、コンデンサ回路とアクティブフィルタと
の合成電流を検出するとともに、合成電流検出出力の積
分値よりアクティブフィルタの電流指令値を演算するよ
うに構成したものである。
に直列抵抗挿入作用させた如くアクティブフィルタを効
用し得る高調波電流を抑制する方法を提供するものであ
る。 【構成】配電系統中に配された直列リアクトルを備えた
力率改善用コンデンサに並列接続されるアクティブフィ
ルタであつて、コンデンサ回路とアクティブフィルタと
の合成電流を検出するとともに、合成電流検出出力の積
分値よりアクティブフィルタの電流指令値を演算するよ
うに構成したものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は配電系統の直列リアクト
ルを備えた力率改善用コンデンサに並列に設けられたア
クティブフイルタに係り、同一系統あるいは上位系統に
おける高調波影響に対する力率改善用コンデンサの高調
波電流抑制方法に関するものである。
ルを備えた力率改善用コンデンサに並列に設けられたア
クティブフイルタに係り、同一系統あるいは上位系統に
おける高調波影響に対する力率改善用コンデンサの高調
波電流抑制方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、半導体応用電力変換器の普及に伴
い、それらの発生する高調波が及ぼす障害が増大してい
る。系統電源および自家負荷機の配電系統に高調波が存
在し、特に特定次数の高調波が共振現像によって拡大し
ている場合、配電系統に接続されている力率改善用コン
デンサおよびそれに直列に接続されているリアクトルが
異常音を発生するとか過熱するなどの異常状態をきた
し、なかには絶縁破壊に至るものも発生している。
い、それらの発生する高調波が及ぼす障害が増大してい
る。系統電源および自家負荷機の配電系統に高調波が存
在し、特に特定次数の高調波が共振現像によって拡大し
ている場合、配電系統に接続されている力率改善用コン
デンサおよびそれに直列に接続されているリアクトルが
異常音を発生するとか過熱するなどの異常状態をきた
し、なかには絶縁破壊に至るものも発生している。
【０００３】かような高調波による障害を抑制する方法
として、直列リアクトルのリアクタンス増加あるいは交
流（ＬＣ）フィルタの設置等が実施されている。これを
図３を参照して説明する。図３は従来技術の説明のため
示したもので、Ｖｓは系統電圧、Ｚｓは系統インピーダ
ンス、Ｉｓは電源電流、Ｉｌはは自家負荷電流、Ｉlcは
自家負荷電流源、Ｚｃは力率改善用コンデンサインピー
ダンスＸｃと直列リアクトルインピーダンスＸｌとの合
成インピーダンス、Ｉscは流入電流である。
として、直列リアクトルのリアクタンス増加あるいは交
流（ＬＣ）フィルタの設置等が実施されている。これを
図３を参照して説明する。図３は従来技術の説明のため
示したもので、Ｖｓは系統電圧、Ｚｓは系統インピーダ
ンス、Ｉｓは電源電流、Ｉｌはは自家負荷電流、Ｉlcは
自家負荷電流源、Ｚｃは力率改善用コンデンサインピー
ダンスＸｃと直列リアクトルインピーダンスＸｌとの合
成インピーダンス、Ｉscは流入電流である。
【０００４】すなわち、系統インピーダンスＺｓを流れ
る電流電流Ｉｓは、自家負荷電流Ｉｌと、直列リアクト
ルを備えた力率改善用コンデンサの回路へ流入する流入
電流Ｉscとに分流される。その流入電流Ｉscは式（１）
のように，また電源電流Ｉｓは式（２）のように表すこ
とができ、したがって、式（１），（２）より式（３）
の如く表すことができる。
る電流電流Ｉｓは、自家負荷電流Ｉｌと、直列リアクト
ルを備えた力率改善用コンデンサの回路へ流入する流入
電流Ｉscとに分流される。その流入電流Ｉscは式（１）
のように，また電源電流Ｉｓは式（２）のように表すこ
とができ、したがって、式（１），（２）より式（３）
の如く表すことができる。
【０００５】
【数１】
【０００６】ここで合成インピーダンスＺｃは、例えば
６％の直列リアクトルを有するものとすることから第５
調波以上の高調波に対して誘導性となり、よって力率改
善用コンデンサと系統インピーダンスとの間で発生する
高調波の拡大を防止し得る。
６％の直列リアクトルを有するものとすることから第５
調波以上の高調波に対して誘導性となり、よって力率改
善用コンデンサと系統インピーダンスとの間で発生する
高調波の拡大を防止し得る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の従来技術は、式（３）における右辺第１項は系統電圧
に高調波電圧がある場合、系統から高調波電流が注入さ
れることを示している。そこで高調波についてのみ着目
すると、式（３）は、式（４）のように表すことができ
る。ここで、Ｖshは系統電圧Ｖｓに含まれる高調波電
圧、Ｚchは合成インピーダンスＺｃの高調波におけるイ
ンピーダンス、Ｉlhは自家負荷電流Ｉｌに含まれる高調
波電流、Ｉsch は直流リアクトルと力率改善用コンデン
サの回路へ流入する高調波電流である。
の従来技術は、式（３）における右辺第１項は系統電圧
に高調波電圧がある場合、系統から高調波電流が注入さ
れることを示している。そこで高調波についてのみ着目
すると、式（３）は、式（４）のように表すことができ
る。ここで、Ｖshは系統電圧Ｖｓに含まれる高調波電
圧、Ｚchは合成インピーダンスＺｃの高調波におけるイ
ンピーダンス、Ｉlhは自家負荷電流Ｉｌに含まれる高調
波電流、Ｉsch は直流リアクトルと力率改善用コンデン
サの回路へ流入する高調波電流である。
【０００８】
【数２】
【０００９】すなわち、式（４）は高調波電圧Ｖshが増
加すれば、高調波電流Ｉsch が増加することを示してい
る。かようにして、従来の抑制方法によるものは、対象
としている高調波発生自家負荷機以外からの高調波の増
加、例えば外部もしくは上位系統において、特に特定次
数の高調波が共振現像によって拡大した場合は再び同じ
障害が発生してしまい、したがって暫定方策としかなら
ないものであった。本発明の目的とするところは、系統
電圧に高調波が含まれていても、直列リアクトルを備え
た力率改善用コンデンサの回路に流入する高調波電流
を、格別に抑制し得る方法を提供することにある。
加すれば、高調波電流Ｉsch が増加することを示してい
る。かようにして、従来の抑制方法によるものは、対象
としている高調波発生自家負荷機以外からの高調波の増
加、例えば外部もしくは上位系統において、特に特定次
数の高調波が共振現像によって拡大した場合は再び同じ
障害が発生してしまい、したがって暫定方策としかなら
ないものであった。本発明の目的とするところは、系統
電圧に高調波が含まれていても、直列リアクトルを備え
た力率改善用コンデンサの回路に流入する高調波電流
を、格別に抑制し得る方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述したような
点に鑑みなされたものであり、つぎの如く構成してな
る。すなわち、配電系統中に設けられる直列リアクトル
を備えた力率改善用コンデンサの回路と並列にアクティ
ブフイルタを接続し、アクティブフイルタとコンデンサ
回路との合成電流を検出し、この合成電流を電圧変換の
うえ積分し、その積分値よりアクティブフイルタの電流
指令値を演算するようにしたものである。
点に鑑みなされたものであり、つぎの如く構成してな
る。すなわち、配電系統中に設けられる直列リアクトル
を備えた力率改善用コンデンサの回路と並列にアクティ
ブフイルタを接続し、アクティブフイルタとコンデンサ
回路との合成電流を検出し、この合成電流を電圧変換の
うえ積分し、その積分値よりアクティブフイルタの電流
指令値を演算するようにしたものである。
【００１１】
【作用】かかる解決手段により、配電系統の電圧に高調
波が含まれていてもまたは共振現像によって高調波が拡
大しても、アクティブフイルタに独特な電流指令演算出
力が得られることにより、具体的には、あたかも直列リ
アクトルを備えた力率改善用コンデンサに流入する高調
波電流を減少させることができる。以下に、本発明を図
面に基づいてさらに詳細説明する。
波が含まれていてもまたは共振現像によって高調波が拡
大しても、アクティブフイルタに独特な電流指令演算出
力が得られることにより、具体的には、あたかも直列リ
アクトルを備えた力率改善用コンデンサに流入する高調
波電流を減少させることができる。以下に、本発明を図
面に基づいてさらに詳細説明する。
【００１２】
【実施例】図１は本発明が適用された一実施例の要部構
成を示すもので、１は交流の系統電源、２は電源インピ
ーダンス、３は自家負荷機、41は力率改善用コンデン
サ、42は直列リアクトル、５はアクティブフイルタ、61
は電流検出器、62は電流検出器61の負荷抵抗である。す
なわち、系統電源１および自家負荷機３の配電系統中に
直列リアクトル42を備えた力率改善用コンデンサ41が配
され、直列リアクトルを有する力率改善用コンデンサに
並列にアクティブフイルタが設けられた主回路構成をな
す。また、かようなコンデンサ回路とアクティブフイル
タとに流れる合成電流を電流検出器61により検出し、負
荷抵抗62を介してアクティブフイルタ５に導入するよう
にしてなる。
成を示すもので、１は交流の系統電源、２は電源インピ
ーダンス、３は自家負荷機、41は力率改善用コンデン
サ、42は直列リアクトル、５はアクティブフイルタ、61
は電流検出器、62は電流検出器61の負荷抵抗である。す
なわち、系統電源１および自家負荷機３の配電系統中に
直列リアクトル42を備えた力率改善用コンデンサ41が配
され、直列リアクトルを有する力率改善用コンデンサに
並列にアクティブフイルタが設けられた主回路構成をな
す。また、かようなコンデンサ回路とアクティブフイル
タとに流れる合成電流を電流検出器61により検出し、負
荷抵抗62を介してアクティブフイルタ５に導入するよう
にしてなる。
【００１３】アクティブフイルタ５は、ＰＷＭコンバー
タ52と、ＰＷＭコンバータ52の直流側に接続された直流
コンデンサ53と、ＰＷＭコンバータ52へスイッチング指
令を出力する制御装置54とを少なくとも備えてなる。ま
た、系統電源１との間に交流リアクトル51を、さらには
ＰＷＭコンバータ52と並列に高調波フイルタ55を備え、
ＰＷＭコンバータ52のスイッチングリップルの流出を抑
制している。ここで、アクティブフイルタ５において
は、電流検出器61出力を負荷抵抗62を介して、負荷抵抗
62の両端出力を積分回路57に得るものである。そして制
御装置54は、積分回路57出力に基づいて高調波のみを演
算した補償電流指令Ｉｃ＊を得るものであって、その補
償電流指令Ｉｃ＊と電流検出器56により検出された補償
電流Ｉｃとを比較し、ＰＷＭコンバータ52をドライブす
る。なお、アクティブフイルタは電力補償装置等として
慣用されているところであり、ここでは制御装置による
ＰＷＭコンバータ駆動についての説明を省略する。かよ
うにして、ＰＷＭコンバータ52の電流瞬時制御を行い得
るものであり、これをさらに図２を参照して説明する。
タ52と、ＰＷＭコンバータ52の直流側に接続された直流
コンデンサ53と、ＰＷＭコンバータ52へスイッチング指
令を出力する制御装置54とを少なくとも備えてなる。ま
た、系統電源１との間に交流リアクトル51を、さらには
ＰＷＭコンバータ52と並列に高調波フイルタ55を備え、
ＰＷＭコンバータ52のスイッチングリップルの流出を抑
制している。ここで、アクティブフイルタ５において
は、電流検出器61出力を負荷抵抗62を介して、負荷抵抗
62の両端出力を積分回路57に得るものである。そして制
御装置54は、積分回路57出力に基づいて高調波のみを演
算した補償電流指令Ｉｃ＊を得るものであって、その補
償電流指令Ｉｃ＊と電流検出器56により検出された補償
電流Ｉｃとを比較し、ＰＷＭコンバータ52をドライブす
る。なお、アクティブフイルタは電力補償装置等として
慣用されているところであり、ここでは制御装置による
ＰＷＭコンバータ駆動についての説明を省略する。かよ
うにして、ＰＷＭコンバータ52の電流瞬時制御を行い得
るものであり、これをさらに図２を参照して説明する。
【００１４】図２は本発明の技術思想の理解を容易にす
るため図３に類して示したもので、Ｉｃは補償電流、Ｉ
ccは補償電流源である。すなわち、図２においては、図
３に補償電流源Ｉccが付加されて前述のコンデンサ回路
と並列に接続され、補償電流Ｉｃが流入している。ま
た、流入電流Ｉscは図１に示した電流検出器61で検出さ
れるものであって、これは、式（５）のように表すこと
ができる。
るため図３に類して示したもので、Ｉｃは補償電流、Ｉ
ccは補償電流源である。すなわち、図２においては、図
３に補償電流源Ｉccが付加されて前述のコンデンサ回路
と並列に接続され、補償電流Ｉｃが流入している。ま
た、流入電流Ｉscは図１に示した電流検出器61で検出さ
れるものであって、これは、式（５）のように表すこと
ができる。
【００１５】
【数３】
【００１６】そこで、電流検出器61で検出された流入電
流Ｉscから基本波電流を除去して補償すべき高調波電流
を求め、これよりＰＷＭコンバータ52を制御すると、補
償電流Ｉｃは式（６）で表すことができる。ただし、Ｇ
ｎ（Ｓ）は基本波に対するノッチフィルタであり、Ｇ
（Ｓ）は伝達関数である。したがって、式（５）は式
（７）のように表すことができる。一方、伝達関数Ｇ
（Ｓ）は前述した如くに積分特性をもたせてあるのた
め、これは、式（８）で表せる。ただし、Ｋは制御ゲイ
ンである。
流Ｉscから基本波電流を除去して補償すべき高調波電流
を求め、これよりＰＷＭコンバータ52を制御すると、補
償電流Ｉｃは式（６）で表すことができる。ただし、Ｇ
ｎ（Ｓ）は基本波に対するノッチフィルタであり、Ｇ
（Ｓ）は伝達関数である。したがって、式（５）は式
（７）のように表すことができる。一方、伝達関数Ｇ
（Ｓ）は前述した如くに積分特性をもたせてあるのた
め、これは、式（８）で表せる。ただし、Ｋは制御ゲイ
ンである。
【００１７】
【数４】
【００１８】かような条件より、式（７）において高調
波についてのみ着視すると、系統電圧Ｖｓに高調波電圧
Ｖshがあった場合、直列リアクトルを備えた力率改善用
コンデンサの回路へ流入する高調波電流Ｉsch は、式
（９）のように表すことができる。
波についてのみ着視すると、系統電圧Ｖｓに高調波電圧
Ｖshがあった場合、直列リアクトルを備えた力率改善用
コンデンサの回路へ流入する高調波電流Ｉsch は、式
（９）のように表すことができる。
【００１９】
【数５】
【００２０】ここで、合成インピーダンスＺｃが６％の
直列リアクトルを有することから、第５調波以上の高調
波に対しては誘導性となっており、これを、インピーダ
ンスＺchと置き換えると、式（10）と表せる。そして、
この式（10）の右辺項中の｛（Ｋ／Ｓ）・Ｚch｝は、式
（11）の如くである。したがって、式（11）に示される
ように純抵抗の効果となる。
直列リアクトルを有することから、第５調波以上の高調
波に対しては誘導性となっており、これを、インピーダ
ンスＺchと置き換えると、式（10）と表せる。そして、
この式（10）の右辺項中の｛（Ｋ／Ｓ）・Ｚch｝は、式
（11）の如くである。したがって、式（11）に示される
ように純抵抗の効果となる。
【００２１】
【数６】
【００２２】かようにして、系統電圧に高調波があって
も、直列リアクトルを備えた力率コンデンサの回路へ流
入する高調波電流を減少できるとともに、共振拡大を抑
制できることは明らかである。
も、直列リアクトルを備えた力率コンデンサの回路へ流
入する高調波電流を減少できるとともに、共振拡大を抑
制できることは明らかである。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、配
電系統中の直列リアクトルを備えた力率改善用コンデン
サの回路に、あたかも直列に抵抗を挿入されているかの
如くに奏する比較的小容量のアクティブフイルタを効用
させた簡便な装置を、実現し得る方法を提供できる。
電系統中の直列リアクトルを備えた力率改善用コンデン
サの回路に、あたかも直列に抵抗を挿入されているかの
如くに奏する比較的小容量のアクティブフイルタを効用
させた簡便な装置を、実現し得る方法を提供できる。
【図１】図１は本発明が適用された一実施例の要部構成
を示す回路図である。
を示す回路図である。
【図２】図２は本発明の技術思想の理解を容易にするた
め示した系統図である。
め示した系統図である。
【図３】図３は従来技術の説明のため示した系統図であ
る。
る。
１ 系統電源 ２ 電源インピーダンス ３ 自家負荷機 41 力率改善用コンデンサ 42 直列リアクトル ５ アクティブフイルタ 51 交流リアクトル 52 ＰＷＭインバータ 53 直流コンデンサ 54 制御装置 55 高調波フイルタ 56 電流検出器 56 積分回路 61 電流検出器 62 負荷抵抗 Ｖｓ 系統電圧 Ｚｓ 系統インピーダンス Ｉｓ 電源電流 Ｉｌ 自家負荷電流 Ｉlc 自家負荷電流源 Ｉsc 流入電流 Ｘｃ コンデンサインピーダンス Ｘｌ リアクトルインピーダンス Ｚｃ 合成インピーダンス Ｉｃ 補償電流 Ｉcc 補償電流源
Claims (1)
- 【請求項１】 配電系統中に配される直列リアクトルを
備えた力率改善用コンデンサに並列接続されるアクティ
ブフイルタにあって、前記直列リアクトルを備えた力率
改善用コンデンサとアクティブフイルタとの合成電流を
検出するとともに、該合成電流出力の積分値よりアクテ
ィブフイルタの電流指令値を演算するようにしたことを
特徴とする力率改善用コンデンサの高調波電流抑制方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219511A JPH0865890A (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 力率改善用コンデンサの高調波電流抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6219511A JPH0865890A (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 力率改善用コンデンサの高調波電流抑制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0865890A true JPH0865890A (ja) | 1996-03-08 |
Family
ID=16736616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6219511A Pending JPH0865890A (ja) | 1994-08-22 | 1994-08-22 | 力率改善用コンデンサの高調波電流抑制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0865890A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104104091A (zh) * | 2013-04-07 | 2014-10-15 | 宁波高新区鼎诺电气有限公司 | 一种静态无源滤波补偿系统 |
| CN104466962A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-25 | 西安百溪电子信息技术有限公司 | 智能型消谐装置 |
-
1994
- 1994-08-22 JP JP6219511A patent/JPH0865890A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104104091A (zh) * | 2013-04-07 | 2014-10-15 | 宁波高新区鼎诺电气有限公司 | 一种静态无源滤波补偿系统 |
| CN104466962A (zh) * | 2014-11-05 | 2015-03-25 | 西安百溪电子信息技术有限公司 | 智能型消谐装置 |
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