JPH10178741A - パワーラインコンディショナ - Google Patents
パワーラインコンディショナInfo
- Publication number
- JPH10178741A JPH10178741A JP8339191A JP33919196A JPH10178741A JP H10178741 A JPH10178741 A JP H10178741A JP 8339191 A JP8339191 A JP 8339191A JP 33919196 A JP33919196 A JP 33919196A JP H10178741 A JPH10178741 A JP H10178741A
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- JP
- Japan
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- phase
- filter
- power
- line conditioner
- voltage
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 系統電圧信号から高調波成分を除去して角周
波数及び位相を検出し、これら検出信号を使って系統に
含まれる無効電力や高調波電力の補償演算を行うパワー
ラインコンディショナにおける高調波成分の除去に、ハ
ードウェアのローパスフィルタを使うと低次高調波成分
が残って制御精度が劣る。 【解決手段】 系統電圧をＡ／Ｄ変換し（Ｓ１）、この
Ｕ相電圧を入力ｕｎとし（Ｓ２）、４次のバターワース
フィルタ演算によりソフトウェア的に高調波成分を除去
し（Ｓ３）、フィルタ出力ｙｎのゼロクロス点をＰＬＬ
アルゴリズム処理することで同期した角周波数と位相の
信号を得（Ｓ４）、これをＵ相電圧周波数と位相出力と
する（Ｓ５）。
波数及び位相を検出し、これら検出信号を使って系統に
含まれる無効電力や高調波電力の補償演算を行うパワー
ラインコンディショナにおける高調波成分の除去に、ハ
ードウェアのローパスフィルタを使うと低次高調波成分
が残って制御精度が劣る。 【解決手段】 系統電圧をＡ／Ｄ変換し（Ｓ１）、この
Ｕ相電圧を入力ｕｎとし（Ｓ２）、４次のバターワース
フィルタ演算によりソフトウェア的に高調波成分を除去
し（Ｓ３）、フィルタ出力ｙｎのゼロクロス点をＰＬＬ
アルゴリズム処理することで同期した角周波数と位相の
信号を得（Ｓ４）、これをＵ相電圧周波数と位相出力と
する（Ｓ５）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体電力変換装
置を利用して配電系統に含まれる無効電力や高調波電力
の補償を行うパワーラインコンディショナに係り、特に
系統電圧の周波数及び位相検出に関する。
置を利用して配電系統に含まれる無効電力や高調波電力
の補償を行うパワーラインコンディショナに係り、特に
系統電圧の周波数及び位相検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】パワーラインコンディショナは、例え
ば、図６に示すブロック構成にされる。系統１から変圧
器２を介して負荷３に電力を供給する配電系統におい
て、負荷電流を３相／ｄｑ軸座標変換部４により座標変
換し、高調波電流補償部５により高調波電流を補償分と
して検出し、これに直流電圧補償部６や電圧安定化補償
部７及び力率補償部８による補償分を加え、これをｄｑ
軸／３相座標変換部９で３相電流に逆変換する。
ば、図６に示すブロック構成にされる。系統１から変圧
器２を介して負荷３に電力を供給する配電系統におい
て、負荷電流を３相／ｄｑ軸座標変換部４により座標変
換し、高調波電流補償部５により高調波電流を補償分と
して検出し、これに直流電圧補償部６や電圧安定化補償
部７及び力率補償部８による補償分を加え、これをｄｑ
軸／３相座標変換部９で３相電流に逆変換する。
【０００３】さらに、逆回転３相／ｄｑ軸座標変換部１
０による逆相分の２相電流を求め、逆相分電流補償部１
１により補償分を求め、これを逆回転３相／ｄｑ軸座標
変換部１２により３相に変換する。この変換分と座標変
換部９の変換分を加えてＰＷＭ制御部１３の補償分の制
御指令とし、ＰＷＭ制御部１３によるインバータ１４の
ＰＷＭ波形によるゲート制御でインバータ１４に補償電
流分を得、これを変圧器１５を通して系統に供給する。
０による逆相分の２相電流を求め、逆相分電流補償部１
１により補償分を求め、これを逆回転３相／ｄｑ軸座標
変換部１２により３相に変換する。この変換分と座標変
換部９の変換分を加えてＰＷＭ制御部１３の補償分の制
御指令とし、ＰＷＭ制御部１３によるインバータ１４の
ＰＷＭ波形によるゲート制御でインバータ１４に補償電
流分を得、これを変圧器１５を通して系統に供給する。
【０００４】このような構成のパワーラインコンディシ
ョナにより無効電力や高調波電力を補償するには、各部
の演算に必要な電源電圧実効値ＶSや角周波数ω及び電
源力率φを求めることを必要とする。
ョナにより無効電力や高調波電力を補償するには、各部
の演算に必要な電源電圧実効値ＶSや角周波数ω及び電
源力率φを求めることを必要とする。
【０００５】系統電圧には高調波成分が含まれており、
また、周波数の時間変動も僅かながら起きる。そこで、
ローパスフィルタ１６は、系統電圧から高調波成分を取
り除いて抽出し、トランスデューサ１７による実効値へ
の変換をし、ＰＬＬ（フェーズロックループ）１８によ
り同期化した角周波数と位相を求める。
また、周波数の時間変動も僅かながら起きる。そこで、
ローパスフィルタ１６は、系統電圧から高調波成分を取
り除いて抽出し、トランスデューサ１７による実効値へ
の変換をし、ＰＬＬ（フェーズロックループ）１８によ
り同期化した角周波数と位相を求める。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来のパワーラインコ
ンディショナにおいて、系統の周波数や位相を検出する
のに、ローパスフィルタ１６では高調波成分を除去する
が、このローパスフィルタ１６は、ハードウェア的に構
成される。
ンディショナにおいて、系統の周波数や位相を検出する
のに、ローパスフィルタ１６では高調波成分を除去する
が、このローパスフィルタ１６は、ハードウェア的に構
成される。
【０００７】このため、ローパスフィルタ１６は、ハー
ドウェア的な制約から、高々２次のローパスフィルタ構
成になる。この２次のローパスフィルタ構成では、フィ
ルタ出力に５次や７次といった低次の高調波成分が残っ
ており、系統基本波の周波数、位相演算の誤差を大きく
し、制御効果を低下させてしまう。
ドウェア的な制約から、高々２次のローパスフィルタ構
成になる。この２次のローパスフィルタ構成では、フィ
ルタ出力に５次や７次といった低次の高調波成分が残っ
ており、系統基本波の周波数、位相演算の誤差を大きく
し、制御効果を低下させてしまう。
【０００８】本発明の目的は、系統の角周波数及び位相
検出に誤差を少なくして高精度の補償を得るパワーライ
ンコンディショナを提供することにある。
検出に誤差を少なくして高精度の補償を得るパワーライ
ンコンディショナを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、系統電圧信号
から高調波成分を除去して角周波数及び位相を検出し、
これら検出信号を使って系統に含まれる無効電力や高調
波電力の補償演算を行うパワーラインコンディショナに
おいて、前記高調波成分の除去は、ソフトウェア構成の
４次のバターワースフィルタとすることを特徴とする。
から高調波成分を除去して角周波数及び位相を検出し、
これら検出信号を使って系統に含まれる無効電力や高調
波電力の補償演算を行うパワーラインコンディショナに
おいて、前記高調波成分の除去は、ソフトウェア構成の
４次のバターワースフィルタとすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本実施形態では、図６の構成にお
いて、ローパスフィルタ１６として、２次より高次のロ
ーパスフィルタを使用して系統電圧を抽出する。この高
次のローパスフィルタは、ハードウェア的に構成するの
は困難なため、ソフトウェア的に構成する。
いて、ローパスフィルタ１６として、２次より高次のロ
ーパスフィルタを使用して系統電圧を抽出する。この高
次のローパスフィルタは、ハードウェア的に構成するの
は困難なため、ソフトウェア的に構成する。
【００１１】本実施形態では、図６のローパスフィルタ
１６として、４次のバターワースフィルタを設ける。こ
のバターワースフィルタは、図１に示すソフトウェア構
成で実現される。
１６として、４次のバターワースフィルタを設ける。こ
のバターワースフィルタは、図１に示すソフトウェア構
成で実現される。
【００１２】図１において、Ａ／Ｄ変換処理Ｓ１は、系
統電圧検出信号をサンプルホールドとアナログ／ディジ
タル変換によりディジタルデータに変換する。データ入
力処理Ｓ２は、ディジタルデータのＵ相電圧を入力デー
タｕｎとしてセットする。
統電圧検出信号をサンプルホールドとアナログ／ディジ
タル変換によりディジタルデータに変換する。データ入
力処理Ｓ２は、ディジタルデータのＵ相電圧を入力デー
タｕｎとしてセットする。
【００１３】４次バターワースフィルタ演算処理Ｓ３
は、出力データｙｎとして、図２に示す利得と位相の周
波数特性を得るもので、図３に示す２次のバターワース
フィルタに比べてカットオフ周波数より高い周波数での
減衰率に大きいものを得る。
は、出力データｙｎとして、図２に示す利得と位相の周
波数特性を得るもので、図３に示す２次のバターワース
フィルタに比べてカットオフ周波数より高い周波数での
減衰率に大きいものを得る。
【００１４】処理Ｓ３に示す演算式において、Ａ１＿０
０，Ａ１＿０１，Ａ１＿１０，Ａ１＿１１，Ａ２＿０
０，Ａ２＿０１，Ａ２＿１０，Ａ２＿１１，Ｂ１＿０，
Ｂ１＿１，Ｂ２＿０，Ｂ２＿１，Ｃ１＿０，Ｃ１＿１，
Ｃ２＿０，Ｃ２＿１，Ｄ１，Ｄ２は、Ａ／Ｄ変換のサン
プリング周期及びフィルタのカットオフ周波数から決ま
る定数である。また、ｘ１１ｎ，ｘ１２ｎ，ｘ２１ｎ，
ｘ２２ｎ，ｘ１１ｎ＿１，ｘ１２ｎ＿１，ｘ２１ｎ＿
１，ｘ２２ｎ＿２は、フィルタ入力ｕｎ，ｕｎ＿１とフ
ィルタ出力ｙ１ｎ，ｙ２ｎ，ｙｎの間の存在する状態変
数と呼ばれるものである。
０，Ａ１＿０１，Ａ１＿１０，Ａ１＿１１，Ａ２＿０
０，Ａ２＿０１，Ａ２＿１０，Ａ２＿１１，Ｂ１＿０，
Ｂ１＿１，Ｂ２＿０，Ｂ２＿１，Ｃ１＿０，Ｃ１＿１，
Ｃ２＿０，Ｃ２＿１，Ｄ１，Ｄ２は、Ａ／Ｄ変換のサン
プリング周期及びフィルタのカットオフ周波数から決ま
る定数である。また、ｘ１１ｎ，ｘ１２ｎ，ｘ２１ｎ，
ｘ２２ｎ，ｘ１１ｎ＿１，ｘ１２ｎ＿１，ｘ２１ｎ＿
１，ｘ２２ｎ＿２は、フィルタ入力ｕｎ，ｕｎ＿１とフ
ィルタ出力ｙ１ｎ，ｙ２ｎ，ｙｎの間の存在する状態変
数と呼ばれるものである。
【００１５】また、処理Ｓ３の演算式において、矢印←
は、代入を表しており、例えば、一番目の式は、「Ａ１
＿００＊ｘ１１ｎ＿１＋Ａ１＿０１＊ｘ１２＿１＋Ｂ１
＿０＊ｕｎ＿１」をｘ１１ｎに代入することを意味す
る。
は、代入を表しており、例えば、一番目の式は、「Ａ１
＿００＊ｘ１１ｎ＿１＋Ａ１＿０１＊ｘ１２＿１＋Ｂ１
＿０＊ｕｎ＿１」をｘ１１ｎに代入することを意味す
る。
【００１６】そして、処理Ｓ３は、矢印←で示す代入が
繰り返し演算されるが、最初の繰り返しでは、ｘ１１ｎ
＿１，ｘ１２ｎ＿１，ｘ２１ｎ＿１，ｘ２２ｎ＿１，ｕ
ｎ＿１はすべて０として演算する。
繰り返し演算されるが、最初の繰り返しでは、ｘ１１ｎ
＿１，ｘ１２ｎ＿１，ｘ２１ｎ＿１，ｘ２２ｎ＿１，ｕ
ｎ＿１はすべて０として演算する。
【００１７】図１のＰＬＬ処理Ｓ４は、図６のＰＬＬ１
８に相当するもので、バターワースフィルタ演算を行っ
た処理Ｓ３の出力ｙｎを入力とし、Ｕ相の角周波数と位
相を得る。ＰＬＬ処理Ｓ４のアルゴリズムは、ゼロクロ
ス点検出をもちいており、ゼロクロス点検出は図４に示
すようになる。
８に相当するもので、バターワースフィルタ演算を行っ
た処理Ｓ３の出力ｙｎを入力とし、Ｕ相の角周波数と位
相を得る。ＰＬＬ処理Ｓ４のアルゴリズムは、ゼロクロ
ス点検出をもちいており、ゼロクロス点検出は図４に示
すようになる。
【００１８】図４において、サンプリング周期は、Ａ／
Ｄ変換に入力される信号の周期と比べて十分小さな周期
にしているため、入力信号がゼロ点を切る付近では信号
の変化は直線的と見なすことができる。このとき、サン
プリング時刻Ｔ０，Ｔ１と、それぞれの時刻での入力信
号の値Ｙ０，Ｙ１から、入力信号が０になる時刻Ｔを次
のようにして求める。
Ｄ変換に入力される信号の周期と比べて十分小さな周期
にしているため、入力信号がゼロ点を切る付近では信号
の変化は直線的と見なすことができる。このとき、サン
プリング時刻Ｔ０，Ｔ１と、それぞれの時刻での入力信
号の値Ｙ０，Ｙ１から、入力信号が０になる時刻Ｔを次
のようにして求める。
【００１９】
【数１】 Ｔ＝Ｔ０−Ｙ０（Ｔ１−Ｔ０）／（Ｙ１−Ｙ０） このように、入力信号のゼロクロス点を毎回求めること
により、入力信号の位相情報が得られる。
により、入力信号の位相情報が得られる。
【００２０】出力処理Ｓ５は、処理Ｓ４で求めた位相情
報からＵ相電圧の周波数と位相出力を得る。
報からＵ相電圧の周波数と位相出力を得る。
【００２１】以上のように、４次のバターワースフィル
タをソフトウェア構成で実現することにより、高い精度
の角周波数及び位相を得、パワーラインコンディショナ
にも高精度の制御を得ることができる。
タをソフトウェア構成で実現することにより、高い精度
の角周波数及び位相を得、パワーラインコンディショナ
にも高精度の制御を得ることができる。
【００２２】一般に、フィルタ演算を行うＤＳＰの有限
語長によるフィルタ特性は、その理論値からの劣化が起
きるが、図１の構成のバターワースフィルタを用いるこ
とによって有限語長の影響を殆ど無視することができ
る。
語長によるフィルタ特性は、その理論値からの劣化が起
きるが、図１の構成のバターワースフィルタを用いるこ
とによって有限語長の影響を殆ど無視することができ
る。
【００２３】このことをシミュレーションした結果を図
５に示す。同図の（ａ）がフィルタ入力波形であり、
（ｂ）が理論値によるフィルタ出力波形、（ｃ）が本実
施形態におけるフィルタ出力波形であり、（ｄ）が
（ｂ）と（ｃ）のフィルタ出力波形の差分になる波形で
ある。
５に示す。同図の（ａ）がフィルタ入力波形であり、
（ｂ）が理論値によるフィルタ出力波形、（ｃ）が本実
施形態におけるフィルタ出力波形であり、（ｄ）が
（ｂ）と（ｃ）のフィルタ出力波形の差分になる波形で
ある。
【００２４】このことから、フィルタ動作開始点は、理
論値との誤差が存在するものの、誤差がしだいに０に収
束しており、４次バターワースフィルタにより理論値か
らの劣化を無くした特性を得ることができる。
論値との誤差が存在するものの、誤差がしだいに０に収
束しており、４次バターワースフィルタにより理論値か
らの劣化を無くした特性を得ることができる。
【００２５】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、パワー
ラインコンディショナにおける系統電圧の角周波数及び
位相検出のための高調波成分の除去をソフトウェア構成
の４次バターワースフィルタで行うため、従来のハード
ウェア的に構成していたフィルタに比べ、ソフトウェア
構成で容易にかつ高次のフィルタを構成できる。
ラインコンディショナにおける系統電圧の角周波数及び
位相検出のための高調波成分の除去をソフトウェア構成
の４次バターワースフィルタで行うため、従来のハード
ウェア的に構成していたフィルタに比べ、ソフトウェア
構成で容易にかつ高次のフィルタを構成できる。
【００２６】しかも、従来ではフィルタ出力に低次高調
波成分が無視できない大きさで残っていたのに比べ、フ
ィルタ出力には低次高調波成分を無視できる大きさまで
減衰され、パワーラインコンディショナの制御性能を向
上できる。
波成分が無視できない大きさで残っていたのに比べ、フ
ィルタ出力には低次高調波成分を無視できる大きさまで
減衰され、パワーラインコンディショナの制御性能を向
上できる。
【図１】本発明の実施形態を示す４次バターワースフィ
ルタによる角周波数と位相検出のソフトウェア構成。
ルタによる角周波数と位相検出のソフトウェア構成。
【図２】４次バターワースフィルタ特性。
【図３】２次バターワースフィルタ特性。
【図４】ＰＬＬのゼロクロス点の説明。
【図５】４次バターワースフィルタのシミュレーション
波形。
波形。
【図６】パワーラインコンディショナの制御ブロック
図。
図。
１…系統 ３…負荷 １６…ローパスフィルタ １７…トランスデューサ １８…ＰＬＬ
Claims (1)
- 【請求項１】 系統電圧信号から高調波成分を除去して
角周波数及び位相を検出し、これら検出信号を使って系
統に含まれる無効電力や高調波電力の補償演算を行うパ
ワーラインコンディショナにおいて、 前記高調波成分の除去は、ソフトウェア構成の４次のバ
ターワースフィルタとすることを特徴とするパワーライ
ンコンディショナ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8339191A JPH10178741A (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | パワーラインコンディショナ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8339191A JPH10178741A (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | パワーラインコンディショナ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178741A true JPH10178741A (ja) | 1998-06-30 |
Family
ID=18325104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8339191A Pending JPH10178741A (ja) | 1996-12-19 | 1996-12-19 | パワーラインコンディショナ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10178741A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100666491B1 (ko) * | 2005-05-11 | 2007-01-09 | 엘에스산전 주식회사 | 디지털 필터링을 이용한 주파수 검출 방법 |
| JP4506020B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2010-07-21 | パナソニック電工株式会社 | 電力変換装置 |
| JP2011229361A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Daihen Corp | 位相検出装置 |
| CN102508028A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-06-20 | 江苏科技大学 | 一种谐波检测分析装置及方法 |
| CN103616599A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种可移动式动态无功补偿装置检测仪及其测试方法 |
| WO2018122982A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 川崎重工業株式会社 | 発電システム、及びその制御方法 |
-
1996
- 1996-12-19 JP JP8339191A patent/JPH10178741A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4506020B2 (ja) * | 2001-03-30 | 2010-07-21 | パナソニック電工株式会社 | 電力変換装置 |
| KR100666491B1 (ko) * | 2005-05-11 | 2007-01-09 | 엘에스산전 주식회사 | 디지털 필터링을 이용한 주파수 검출 방법 |
| JP2011229361A (ja) * | 2010-03-31 | 2011-11-10 | Daihen Corp | 位相検出装置 |
| CN102508028A (zh) * | 2011-10-10 | 2012-06-20 | 江苏科技大学 | 一种谐波检测分析装置及方法 |
| CN103616599A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-05 | 国家电网公司 | 一种可移动式动态无功补偿装置检测仪及其测试方法 |
| WO2018122982A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2018-07-05 | 川崎重工業株式会社 | 発電システム、及びその制御方法 |
| JPWO2018122982A1 (ja) * | 2016-12-27 | 2019-06-27 | 川崎重工業株式会社 | 発電システム、及びその制御方法 |
| US10778128B2 (en) | 2016-12-27 | 2020-09-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Power generation system and method of controlling same |
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