JPH10271684A - 電力用アクティブフィルタ - Google Patents

電力用アクティブフィルタ

Info

Publication number
JPH10271684A
JPH10271684A JP9067538A JP6753897A JPH10271684A JP H10271684 A JPH10271684 A JP H10271684A JP 9067538 A JP9067538 A JP 9067538A JP 6753897 A JP6753897 A JP 6753897A JP H10271684 A JPH10271684 A JP H10271684A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
phase
inverter
inverters
switching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9067538A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Nakagawa
剛 中川
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.)
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp, Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP9067538A priority Critical patent/JPH10271684A/ja
Publication of JPH10271684A publication Critical patent/JPH10271684A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • Y02E40/20Active power filtering [APF]

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高次高調波の抑制を可能にすると共にスイッ
チングによりリップル電流の除去を容易にする。 【解決手段】 単相インバータ1R,1S,1Tを、それ
ぞれ単相インバータ2台(21,22)を変圧器3を用い
て多重化して等価的に一台の単相インバータとし、多重
化された2台のインバータ21,22のスイッチングをず
らして高調波抑制の制御をする。多重化によりインバー
タの出力電圧が高くなり、補償電流として出力されるイ
ンバータ電流のdi/dtが大きくなり、高次高調波の
補償が可能となる。また、変圧器の2次側ではインバー
タのスイッチングによりリップル電流の周波数が2倍と
なり、リップル除去フィルタでのリップル電流除去が容
易となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、補償する高調波の
次数を高次化できると共にスイッチングリップル電流を
低減しうる電力用アクティブフィルタに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、配電系統に接続されている電力
変換装置における整流回路は、系統からみると、基本波
有効電流を消費する負荷であると同時に基本波無効電流
の発生源であり、また高調波電流の発生源でもあるか
ら、整流回路を用いた電力変換装置においては、配電系
統に悪影響を及ぼす前記基本波無効電流と前記高調波電
流を何等かの方法で分離し除去する必要がある。アクテ
ィブフィルタは、前記高調波電流を分離し除去するもの
として周知のものである。
【0003】図4は、アクティブフィルタの基本原理を
示すものであり、アクティブフィルタ1は、系統電源7
から高調波電流発生源である負荷8(整流回路など)へ
流れる負荷電流ir(=if+ih)から高調波電流検
出器1Aにより高調波電流ihを検出して、電流発生源
1Bに補償電流指令値ic*(=kih)を送り、電流
発生源1Bにおいて前記高調波電流ihと等しい大きさ
と位相を持つ補償電流ic(=ih)を系統電源7に送
出して前記高調波電流ihとキャンセルさせ、系統(負
荷)電流isを基本波電流ifのみとし、高調波電流
(電力)の補償を行うものである。
【0004】このようなアクティブフィルタ1として
は、種々の提案がなされている。図5は、図4における
アクティブフィルタ1の高調波電流検出器1Aに相当
し、前記補償電流指令値ic*を求める補償電流指令値
演算回路を示すものである。
【0005】この補償電流指令値演算回路において、検
出した負荷検出電流irは、相数変換回路12により三
相信号から二相信号に変換され、更に、座標変換器13
において系統電源の角速度基準でもある基本周波の電圧
位相基準信号ωtにより回転座標変換されて基本周波の
直交座標上の基本波電流ifの正相有効分電流ipを含
む有効分電流信号と正相無効分電流iqを含む無効分電
流信号に分離される。
【0006】その結果、基本波電流ifの正相有効分電
流ipと正相無効分電流iqは、それぞれ一定の直流成
分として取り扱うことができ、アクティブフィルタの補
償(除去)の対象外であるため、次段のローパスフィル
タ11,11′にて検出され、それぞれ突合せ回路1
5,15′にて前記負荷検出電流ir(有効分,無効
分)から減算される。
【0007】この場合、基本波正相無効分電流iqは、
アクティブフィルタが高調波補償のみを行う場合は、上
記のごときローパスフィルタで検出され除去されるが、
高調波電流補償のみならず無効電流iqの補償を行う場
合はこの直流成分を除去しない構成とする。
【0008】このようにして、基本波正相分電流if
(有効分ip,無効分iq)が除去された負荷検出電流
irは、アクティブフィルタが補償する高調波電流成分
ih,実軸成分ihp,虚軸ihqのみとなるから、こ
の高調波電流成分ihを座標変換器13′にて座標逆変
換し、更に相変換器12′により三相信号に変換すれ
ば、アクティブフィルタの補償電流指令値ic*が得ら
れる。
【0009】なお、一般に、アクティブフィルタ1(図
4参照)においては、回路損失があるため、補償電流発
生源1Bの直流側電圧が変化してしまい補償電流指令値
ic*どおりの補償電流icが得られなくなるので、図
5に示すように、前記直流側電圧Vdを一定に保つ制御
ループを設け、直流側電圧設定値Vsと直流側電圧検出
値Vdとを比較し、その比較偏差信号により電圧制御器
14を制御し、その出力である直流側電圧一定制御信号
を突合せ回路16において前記実軸成分ihpに加算し
て補償電流指令値ic*を回路損失だけ増加させて補償
するものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来、三相3線回路に
おけるアクティブフィルタは、零相電流の制御が行えな
いため、高調波の抑制が期待できない。
【0011】また、三相4線回路におけるアクティブフ
ィルタは、下記の理由によりインバータのスイッチング
によるリップル電流を低減させることが難しい。
【0012】三相4線式アクティブフィルタは、図3に
示すように、3台の単相インバータ2をそれぞれ変圧器
3を介して系統電源の各相と接続し、インバータ2が等
価的に電流源となるように制御回路5で制御している。
【0013】インバータが高調波補償電流として出力す
るアクティブフィルタ電流IAFとインバータ出力電圧V
AF,電源電圧Vsは、 dIAF/dt=(VAF−Vs)/L という関係がある(Lは変圧器のインピーダンス)。補
償対象となる高調波の次数を高くするには、出力電流の
di/dtを大きくする必要がある。すなわち、変圧器
3のインピーダンスLを小さくするかインバータ出力電
圧VAFを高くしなければならない。
【0014】しかし、上記の方法でdi/dtを大きく
すると、インバータのスイッチングによるリップル電流
のdi/dtも大きくなる。従って、リップル電流が増
大し、リップル除去用のフィルタ(図示省略)は大型の
ものが必要になる。
【0015】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、リッ
プル電流を増大させることなく補償対象となる高調波の
次数を高くすることができ、電力用アクティブフィルタ
を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明は、単相インバー
タ3台を変圧器を介して系統電源と接続し、系統電流を
検出して各インバータが等価的に電流源となるように制
御し、系統に流れる高調波負荷電流を補償する電力用ア
クティブフィルタにおいて、前記3台の各単相インバー
タを、それぞれ各相ごとに単相インバータ2台を多重用
変圧器を用いて多重化し1台の単相インバータとし、前
記相ごとに多重化された2台のインバータのスイッチン
グのタイミングをずらして制御し、高次高調波の抑制を
可能にすると共に、スイッチングによるリップル電流の
除去を容易にしたことを特徴とする。
【0017】また、各相ごとに多重化された2台のイン
バータの出力回路に、巻線方向が電流が逆方向の時に逆
起電力が生ずるようになっているカップリングリアクト
ルを接続し、スイッチングによるリップル電流を互いに
低減すると、スイッチングによるリップル電流は逆方向
となり、互いにリップルを低減させる方向の起力が生じ
低減する。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施の形態1 図1に実施の形態1にかかる三相4線式アクティブフィ
ルタの回路構成を示す。図中、1R,1S,1Tは三相ア
クティブフィルタを構成するR,S,T相の単相多重化
インバータで、それぞれ、2台の単相インバータ21
2を一次側2巻線、二次側1巻線の多重用変圧器3を
用いて多重化し、各相変圧器3の2次側を系統電源の各
相R,S,Tと中性線Nに接続し、各相の2台の単相イ
ンバータ21,22が多重化した一台の単相インバータと
して動作するように構成されている。
【0019】各相の2台のインバータ21,22はスイッ
チングのタイミングをずらしてアクティブフィルタ運転
する。なお、2台のインバータのスイッチングのタイミ
ングをずらして運転することは、多重化インバータの制
御方法として周知の技術である。
【0020】この三相4線式アクティブフィルタは、各
相の2台のインバータ21,22の多重化により各変圧器
3の2次に出力されるアクティブフィルタ電圧が高くな
るので、各変圧器3から出力される補償電流IAFのdi
/dt(=dIAF/dt)が大きくなり、高次高調波の
補償が可能となる。
【0021】さらに、各相の2台のインバータ21,22
のスイッチングをずらすことにより各変圧器3の2次側
に現れるインバータのスイッチングによるリップル電流
は周波数が2倍になる。従って、小さなリップル除去フ
ィルタ(図示省略)で容易にリップル電流を除去するこ
とが可能である。
【0022】実施の形態2 図2に実施の形態2にかかる三相4線式アクティブフィ
ルタの回路構成を示す。このアクティブフィルタは前記
図1の多重化アクティブフィルタの多重化単相インバー
タ1R〜1Tの各2台のインバータ21,22と多重用変圧
器3との間に、カップリングリアクトル4を追加したも
のである。
【0023】各カップリングリアクトル4はインバータ
1,22の電流I1とI2が逆方向の時に逆起電力が生じ
るような巻線方向としてある。高調波補償電流は電流I
1とI2が同方向、インバータのスイッチングリップル電
流は逆方向となるので、互いにリップルを低減させる方
向の起電力が生じる。しかして、このカップリングリア
クトルを付加したことにより図1のものより更にスイッ
チングリップル電流を低減させることが可能である。
【0024】上記実施例1,2は三相4線方式である
が、中性線Nを接続しなければ、そのまま三相3線回路
に適用できることはいうまでもない。
【0025】実施の形態1,2では高調波の抑制のみに
ついて説明したが、本発明は高調波の抑制とともに無効
電力,不平衡電力の補償および零相電流の抑制を行うア
クティブフィルタにも適用しうることはいうまでもな
い。
【0026】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、以下に記載する効果を奏する。
【0027】(1)高次の高調波を補償することができ
る。
【0028】(2)インバータのスイッチングによりリ
ップル電流を低減することができ、リップル除去フィル
タの小型化が図れる。
【0029】(3)多重インバータの制御方法は周知の
多重化インバータ技術が利用できる。
【0030】(4)三相3線回路にも適用でき、三相4
線回路の場合同様に高次高調波の補償とリップル電流低
減ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1にかかるアクティブフィルタの回
路構成図。
【図2】実施の形態2にかかるアクティブフィルタの回
路構成図。
【図3】従来例にかかるアクティブフィルタの回路構成
図。
【図4】アクティブフィルタの原理説明図。
【図5】アクティブフィルタの補償電流指令値演算回路
例を示すブロック図。
【符号の説明】
S〜1T…単相多重化インバータ 2,21,22…単相インバータ 3…変圧器 4…カップリングリアクトル 5…制御回路 7…系統電源 8…高調波発生負荷

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単相インバータ3台を変圧器を介して系
    統電源と接続し、系統電流を検出して各インバータが等
    価的に電流源となるように制御し、系統に流れる高調波
    負荷電流を補償する電力用アクティブフィルタにおい
    て、 前記3台の各単相インバータを、それぞれ各相ごとに単
    相インバータ2台を多重用変圧器を用いて多重化し1台
    の単相インバータとし、 前記相ごとに多重化された2台のインバータのスイッチ
    ングのタイミングをずらして制御し、高次高調波の抑制
    を可能にすると共に、スイッチングによるリップル電流
    の除去を容易にしたことを特徴とする電力用アクティブ
    フィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記各相ごとに多重化された2台のインバータの出力回
    路に、巻線方向が電流が逆方向の時に逆起電力が生ずる
    ようになっているカップリングリアクトルを接続し、ス
    イッチングによるリップル電流を互いに低減させること
    を特徴とする電力用アクティブフィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、系統の電圧電
    流及びインバータの直流電圧を検出して高調波の補償と
    共に無効電力,不平衡電流の補償を行うことを特徴とす
    る電力用アクティブフィルタ。
JP9067538A 1997-03-21 1997-03-21 電力用アクティブフィルタ Pending JPH10271684A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9067538A JPH10271684A (ja) 1997-03-21 1997-03-21 電力用アクティブフィルタ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9067538A JPH10271684A (ja) 1997-03-21 1997-03-21 電力用アクティブフィルタ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10271684A true JPH10271684A (ja) 1998-10-09

Family

ID=13347862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9067538A Pending JPH10271684A (ja) 1997-03-21 1997-03-21 電力用アクティブフィルタ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10271684A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100638339B1 (ko) 2004-11-22 2006-10-24 재단법인 기초전력공학공동연구소 단상 교류용 소형 전력품질 보상장치
CN103208801A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 清华大学 一种适用于中压系统的apf主电路

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100638339B1 (ko) 2004-11-22 2006-10-24 재단법인 기초전력공학공동연구소 단상 교류용 소형 전력품질 보상장치
CN103208801A (zh) * 2013-04-08 2013-07-17 清华大学 一种适用于中压系统的apf主电路

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4967334A (en) Inverter input/output filter system
US6154378A (en) Polyphase inverter with neutral-leg inductor
US5031088A (en) Variable-voltage and variable-frequency power converter
US4922400A (en) Neutral forming circuit
EP0254073B1 (en) Harmonic suppressing device
US5434771A (en) Adaptive harmonic distortion control for parallel connected inverters
US6201720B1 (en) Apparatus and methods for space-vector domain control in uninterruptible power supplies
JP2714195B2 (ja) 電圧変動及び高調波の抑制装置
CN109327036B (zh) 一种用于提高电网电能质量的级联型储能系统及控制方法
US5317500A (en) Active no-break power transfer control for a VSCF power generating system
JP2828863B2 (ja) 3相/2相変換装置用不平衡補償装置
JPH1141812A (ja) 電力系統用自励式変換器の制御装置
JPS63242171A (ja) 電力変換装置
JPH07163153A (ja) 単相3線式インバータ装置の制御方法
JPH09135570A (ja) 多重整流回路
Lee et al. A new control strategy for instantaneous voltage compensator using 3-phase PWM inverter
JPH10271684A (ja) 電力用アクティブフィルタ
US5737196A (en) Electrical power generating system producing alternating and direct current
JP2005269805A (ja) 交流交流電力変換器の制御装置
JP2005073380A (ja) 電力変換器の制御装置
JP2002272113A (ja) 直流リアクトル装置及び高周波抑制制御装置
JPH0315273A (ja) インバータ装置
JPH04133633A (ja) 無停電電源装置
JPH10174291A (ja) 系統連系インバータ装置
JP2778976B2 (ja) 交流フィルタと電力用アクティブフィルタを併用した高調波抑制装置

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041126

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20041130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050329