JPH1052055A

JPH1052055A - 電力変換装置

Info

Publication number: JPH1052055A
Application number: JP8202336A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Nakamura; 文則中村; Shinzo Tamai; 伸三玉井; Touma Yamamoto; 融真山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高調波除去のためにコンデンサを設けた電力
変換装置において、系統交流電源が高調波電圧歪みを有
する場合、この高調波電圧歪みが交流電源に接続された
他の負荷等へ供給される電力の品質を悪化させる課題が
あった。【解決手段】交流電源１からコンデンサ５に流入する
高調波電流成分を抑制するコンデンサ流入高調波抑制電
流指令値を電流指令値に与えるコンデンサ流入高調波電
流抑制手段２０を設け、交流電源１の高調波電圧歪みに
起因して交流電源１からコンデンサ５に流入する高調波
電流成分をインバータ２の出力電流が補償するように構
成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、交流電源に接続
され、交流電源との間で有効電力または無効電力または
高調波の融通を行う電力変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、例えば特公平５−７６２５６号
公報に示された無停電電源装置に適用された従来の電力
変換装置から抜粋した、この発明に関係した部分を示す
構成図である。

【０００３】図６において、１は商用電源，ディーゼル
発電機等の交流電源、２はバッテリ等の直流電圧源３か
ら与えられる直流電圧より任意の振幅と周波数を有する
交流電圧を発生し、交流電源１との間で有効電力または
無効電力または高調波の融通を行うインバータ、４はイ
ンバータ２と交流電源１の間に直列に接続されたリアク
トル、５はリアクトル４と交流電源１の間に並列に接続
され、インバータ２の出力に含まれる高調波等の歪み成
分を除去するコンデンサ、６ａはリアクトル４に流れる
電流を検出する電流検出器である。

【０００４】７はインバータ２の出力電流指令値Ｉｒｅ
ｆを作成する電流指令値作成回路、８はインバータ２の
出力電流Ｉｆｂが出力電流指令値Ｉｒｅｆに一致するよ
うにインバータ２を制御する電流制御回路、９は電流制
御回路８の出力に応じてインバータ２のスイッチング信
号を出力するＰＷＭ回路、１０はＰＷＭ回路９の出力に
応じてインバータ２のスイッチング素子を点孤、消孤す
る駆動信号を出力するドライブ回路、１１は上記の電流
指令値作成回路７と電流制御回路８をまとめて一つのブ
ロックにしたインバータ２の制御回路である。

【０００５】次に動作について説明する。電流指令値作
成回路７は運転状態に応じてインバータ２の出力電流指
令値Ｉｒｅｆを作成する。電流制御回路８は、電流検出
器６ａで検出したインバータ２の出力電流Ｉｆｂが電流
指令値作成回路７の出力電流指令値Ｉｒｅｆに一致する
ように制御するために、ＰＷＭ回路９に電圧指令値Ｖｒ
ｅｆを出力する。ＰＷＭ回路９は電流制御回路８の出力
する電圧指令値Ｖｒｅｆに対応した電圧をインバータ２
が出力するように、インバータ２を構成するスイッチン
グ素子のスイッチング信号を作成する。ドライブ回路１
０はＰＷＭ回路９の出力するスイッチング信号に従いイ
ンバータ２のスイッチング素子をオン，オフするための
ゲート駆動信号を出力する。

【０００６】インバータ２はドライブ回路１０の出力す
るゲート駆動信号に応じてスイッチング素子をオン，オ
フして、直流電圧源３の直流電圧を交流電圧に変換す
る。リアクトル４の両端にはインバータ２の出力電圧と
交流電源１の電圧が印加されるので、リアクトル４には
インバータ２の出力電圧と交流電源１の電圧差とリアク
トル４のインピーダンスに応じた電流が流れ、リアクト
ル４はインダクタンスとして作用する。

【０００７】インバータ２の出力電圧はインバータ２を
構成するスイッチング素子のスイッチングのために高調
波成分を持つことにより、リアクトル４を介して交流電
源１との間に流れる電流Ｉｆｂも高調波リップル成分を
持つ。このリップル成分が交流電源１から流れる電流Ｉ
ｓに含まれると、交流電源１が他の負荷等に供給する電
力の品質を低下させるので、このリップル成分を電流Ｉ
ｓから除去する必要がある。このために、一般的にはリ
アクトル４と交流電源１の間にコンデンサ５が並列に接
続され、スイッチングに起因するインバータ２の出力電
流のリップル成分が除去される。

【０００８】このコンデンサ５には、印加される電圧の
振幅をＶ、電圧の周波数をｆ、コンデンサの容量をＣ、
円周率をπとすると、式１に示された電流Ｉｃが流れ
る。Ｉｃ＝２×π×ｆ×Ｃ×Ｖ（式１）

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力変換装置は
以上のように構成されているので、交流電源１が他の高
調波発生負荷等の影響で高調波電圧歪みを有していた場
合には、式１に示した高調波電流Ｉｃがコンデンサ５に
流れ込み、コンデンサ５が接続されない場合よりも大き
な高調波電流が交流電源１から流れ、交流電源１から流
れる電流Ｉｓの高調波歪みを大きくし、交流電源１に接
続された他の負荷等へ供給される電力の品質を悪化させ
るという課題があった。

【００１０】尚、従来例として無停電電源装置を例示し
たが、インバータ２の出力電流を出力電流指令値Ｉｒｅ
ｆに一致させる電力変換装置、例えば、サイリスタコン
バータ、サイクロコンバータ、高力率コンバータ、アク
ティブフィルタ、ＳＶＧ、自励式ＢＴＢ、自励式直流送
電変換器等でも、インバータ２の出力に接続されたリア
クトル４もしくはリアクトル４に相当した動作を行う漏
れインダクタンスを有する変圧器等リアクトル動作する
要素と交流電源１の間に並列にリップル除去用にコンデ
ンサ５を備えた構成であれば同一の課題があった。

【００１１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、交流電源に高調波電圧歪みが含ま
れた場合でも交流電源から流れる電流を正弦波とする電
力変換装置を得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る電力変換装置は、交流電源からコンデンサに流入する
高調波電流成分を抑制するコンデンサ流入高調波抑制電
流指令値を電流指令値に与えるコンデンサ流入高調波電
流抑制手段を備え、交流電源の高調波電圧歪みに起因し
て交流電源からコンデンサに流入する高調波電流成分を
抑制するようにしたものである。

【００１３】請求項２記載の発明に係る電力変換装置
は、インバータと交流電源の間に直列に接続されたイン
ダクタンスと、並列に接続されたコンデンサの接続点と
交流電源の間に流れる高調波電流成分を検出し、第二の
電流指令を作成する第二の電流指令作成手段を備え、作
成した第二の電流指令を第一の電流指令作成手段で作成
したインバータ電流指令に加算することにより、交流電
源の高調波電圧歪みに起因して交流電源からコンデンサ
に流入する高調波電流成分を抑制するようにしたもので
ある。

【００１４】請求項３記載の発明に係る電力変換装置
は、インバータと交流電源の間に直列に接続されたイン
ダクタンスと並列に接続されたコンデンサに流入する高
調波電流成分を検出し、第二の電流指令を作成する第二
の電流指令作成手段を備え、作成した第二の電流指令を
第一の電流指令作成手段で作成したインバータ電流指令
に加算することにより、交流電源の高調波電圧歪みに起
因して交流電源からコンデンサに流入する高調波電流を
抑制するようにしたものである。

【００１５】請求項４記載の発明に係る電力変換装置
は、インバータと交流電源の間に直列に接続されたイン
ダクタンスと、並列に接続されたコンデンサの接続点と
交流電源の間に流れる電流からある帯域の周波数成分を
検出し、第二の電流指令を作成する第二の電流指令作成
手段を備え、作成した第二の電流指令を第一の電流指令
作成手段で作成したインバータ電流指令に加算すること
により、交流電源の高調波電圧歪みに起因して交流電源
からコンデンサに流入する高調波電流を抑制するように
したものである。

【００１６】請求項５記載の発明に係る電力変換装置
は、インバータと交流電源の間に直列に接続されたイン
ダクタンスと並列に接続されたコンデンサに流入する電
流からある帯域の周波数成分を検出し、第二の電流指令
を作成する第二の電流指令作成手段を備え、作成した第
二の電流指令をインバータ電流指令に加算することによ
り、交流電源の高調波電圧歪みに起因して交流電源から
コンデンサに流入する高調波電流を抑制するようにした
ものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。実施の形態１．図１において、１は商用電源，ディーゼ
ル発電機等の交流電源、２はバッテリ等の直流電圧源３
から与えられる直流電圧より任意の振幅と周波数を有す
る交流電圧を発生し、交流電源１との間で有効電力また
は無効電力または高調波の融通を行うインバータ、４は
インバータ２と交流電源１の間に直列に接続されたリア
クトル（インダクタンス）、５はリアクトル４と交流電
源１の間に並列に接続され、インバータ２の出力に含ま
れる高調波等の歪み成分を除去するコンデンサ、６ａは
リアクトル４に流れる電流を検出する電流検出器、６ｂ
はリアクトル４とコンデンサ５の接続点と交流電源１の
間に流れる電流Ｉｓを検出する電流検出器である。

【００１８】７はインバータ２の出力電流指令値Ｉｒｅ
ｆを作成する第一の電流指令作成手段としての電流指令
値作成回路、８はインバータ２の出力電流Ｉｆｂが出力
電流指令値Ｉｒｅｆに一致するようにインバータ２を制
御する電流制御回路、９は電流制御回路８の出力に応じ
てインバータ２のスイッチング信号を出力するＰＷＭ回
路、１０はＰＷＭ回路９の出力に応じてインバータ２の
スイッチング素子を点孤、消孤する駆動信号を出力する
ドライブ回路、１２は電流検出器６ｂで検出した電流か
ら高調波成分を取り出し、インバータ２の第二の電流指
令値である高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆを作成する第二
の電流指令作成手段としての高調波電流指令値作成回路
である。

【００１９】次に動作について説明する。電流制御回路
８は、電流検出器６ａで検出したインバータ２の出力電
流Ｉｆｂの電流帰還値が加算回路１３ａの出力電流指令
値Ｉｒｅｆに一致するようにＰＷＭ回路９に電圧指令値
Ｖｒｅｆを出力する。

【００２０】インバータ２の出力電流Ｉｆｂは電流帰還
値として作用するため、電流制御回路８は一般に広く用
いられる指令値と帰還値を利用した、比例回路、積分回
路、微分回路から構成される線形フィードバック制御器
を用いることができる。その一構成例を示したものが図
２である。

【００２１】図２は上記電流制御回路８を示した構成図
であり、図２において、１４ａは入力信号である電流指
令値Ｉｒｅｆと電流帰還値であるインバータ２の出力電
流Ｉｆｂの減算を行う減算回路、１５ａは入力信号を比
例定数倍する比例回路、１６ａは入力信号を積分する積
分回路、１７ａは入力信号を微分する微分回路、１３ｂ
は入力信号の加算を行う加算回路である。

【００２２】減算回路１４ａは、電流指令値Ｉｒｅｆと
電流帰還値であるインバータ２の出力電流Ｉｆｂの差分
をとり、この差分出力を比例回路１５ａ、積分回路１６
ａ、微分回路１７ａに供給する。加算回路１３ｂは比例
回路１５ａ、積分回路１６ａ、微分回路１７ａからの出
力を加算し、その加算出力を電流制御回路８の出力信号
Ｖｒｅｆとしている。この電流制御回路８の出力Ｖｒｅ
ｆはインバータ２の電圧指令として作用し、ＰＷＭ回路
９に与えられる。

【００２３】ＰＷＭ回路９は電流制御回路８の出力する
電圧指令に対応した電圧をインバータ２が出力するよう
に、インバータ２を構成するスイッチング素子のスイッ
チング信号を作成する。また、ドライブ回路１０はＰＷ
Ｍ回路９の出力に従い、インバータ２のスイッチング素
子をオン，オフするためにゲート駆動信号を出力する。
インバータ２はドライブ回路１０の出力するゲート駆動
信号に応じてスイッチング素子をオン，オフして、直流
電圧源３からの直流電圧を交流電圧として出力する。

【００２４】リアクトル４の両端にはインバータ２の出
力電圧と交流電源１の電圧が印加されるので、リアクト
ル４にはインバータ２の出力電圧と交流電源１の電圧差
とリアクトル４のインピーダンスに応じて電流が流れ
る。このリアクトル４に流れる電流Ｉｆｂは電流制御回
路８にて電流指令値Ｉｒｅｆと一致するように制御され
るので、インバータ２は電流指令値Ｉｒｅｆに一致した
電流を出力する。

【００２５】電流制御回路８に対する電流指令値Ｉｒｅ
ｆは加算回路１３ａより与えられているので、電流指令
値作成回路７の出力と高調波電流指令値作成回路１２の
出力Ｉｈｒｅｆの和となるが、このうち電流指令値作成
回路７の出力は電力変換装置の運転状態に応じて作成さ
れる。

【００２６】この電流指令値の作成方法は、電力変換装
置の使用目的によって異なり、例えば高力率コンバータ
であれば直流電圧源３の電圧指令値と電圧帰還信号か
ら、無停電電源、二次電池を用いた負荷平準化インバー
タであれば直流電圧源３に流れる直流電流指令値と直流
電流帰還信号から、ＳＶＧ等の系統安定化機器であれば
交流電源電圧指令値と交流電源１の電圧帰還値、自励式
ＢＴＢ、直流送電用サイリスタ変換器等の送電機器であ
れば交流電源１に供給する電力指令値と電力帰還値か
ら、アクティブフィルタ等の電流補償機器であれば交流
電源１に流す電流指令値と電流帰還値から作成する。

【００２７】コンデンサ５は、交流電源１が高調波電流
歪みを有しない場合は、リアクトル４に流れる電流Ｉｆ
ｂのうちインバータ２のスイッチング等により発生する
リップル等の高調波電流成分を吸収し、交流電源１に流
れる電流Ｉｓを正弦波にする働きをするが、交流電源１
が高調波電圧歪みを有した場合、コンデンサ５には式１
に示した高調波電流成分Ｉｃが流れる。

【００２８】この高調波電流成分Ｉｃは交流電源１の高
調波電圧歪みに起因して流れることより、交流電源１か
ら流れる電流Ｉｓに高調波成分が含まれることとなる。
交流電源１からリアクトル４とコンデンサ５の接続点に
流れる電流Ｉｓは電流検出器６ｂにて検出され高調波電
流指令値作成回路１２の入力信号となる。この電流Ｉｓ
は、電流検出器６ｂにて直接検出してもよいし、リアク
トル４に流れる電流Ｉｆｂとコンデンサ５に流れる電流
Ｉｃから求めてもよい。

【００２９】図３は上記高調波電流指令値作成回路１２
の構成を示す構成図であり、図３において、１８は入力
信号から高調波電流成分のみを通過させるハイパスフィ
ルタ、１５ｂは比例回路であり、ハイパスフィルタ１８
にて抽出された高調波電流成分を高調波電流指令値Ｉｈ
ｒｅｆとして出力する。尚、電流検出器６ａおよび電流
検出器６ｂの検出した電流の向きが図１に示した矢印の
向きの場合、比例回路１５ｂは入力に対して負の符号の
信号を出力する。

【００３０】高調波電流指令値作成回路１２の出力であ
る高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆは、加算回路１３ａにて
電流指令値作成回路７の出力と加算されて電流制御回路
８の電流指令値Ｉｒｅｆとなり、電流制御回路８は電流
指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバータ２が
流すように制御する電圧指令値Ｖｒｅｆを出力する。こ
の結果、インバータ２は交流電源１の高調波電圧歪みに
起因して交流電源１からリアクトル４とコンデンサ５の
接続点に流れる電流Ｉｓの高調波電流成分を出力し、こ
の出力とは逆極性である交流電源１から流れる電流Ｉｓ
の高調波電流成分を相殺し、交流電源１から流れる電流
を正弦波とする。

【００３１】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、電流指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバ
ータ２が出力するように電流制御回路８で制御し、交流
電源１の高調波電圧歪みに起因して該交流電源１からリ
アクトル４とコンデンサ５の接続点に流れる電流Ｉｓか
ら高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆを作成することにより、
交流電源１の高調波電圧歪みに起因して交流電源１とリ
アクトル４とコンデンサ５の接続点の間に流れる電流Ｉ
ｓの高調波電流成分をインバータ２が補償することがで
き、交流電源１から流れる電流Ｉｓを正弦波にすること
ができる。

【００３２】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２における高調波電流指令値作成回路１２の構成を示
すブロック図であり、ハイパスフィルタ１８、ローパス
フィルタ１９、比例回路１５ｂで構成されている。この
高調波電流指令値作成回路１２の内部構成を除く他は前
記実施の形態１と同様であるから重複説明を省略する。

【００３３】次に動作について説明する。高調波電流指
令値作成回路１２では、ハイパスフィルタ１８にて、交
流電源１からリアクトル４とコンデンサ５の接続点に流
れる電流Ｉｓより高調波成分のみを抽出し、さらにロー
パスフィルタ１９にて低周波成分のみを抽出する。この
ローパスフィルタ１９の出力は比例回路１５ｂを介して
高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆとして出力する。尚、電流
検出器６ａおよび電流検出器６ｂの検出した電流の向き
が図１に示した矢印の向きの場合、比例回路１５ｂは入
力に対して負の符号の信号を出力する。

【００３４】高調波電流指令値作成回路１２では、ハイ
パスフィルタ１８とローパスフィルタ１９は直列に接続
されているので、交流電源１からリアクトル４とコンデ
ンサ５の接続点に流れる電流Ｉｓよりある帯域の周波数
成分のみを取り出し、しかる後、比例回路１５ｂで比例
定数倍して高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆとして出力す
る。ここで、前記実施の形態１に示した高調波電流指令
値作成回路１２との相違点は、ローパスフィルタ１９を
設けて入力信号の高周波成分を取り除いている点であ
り、この実施の形態２は、各種制御系の干渉により周波
数の高い帯域で電流制御回路８の動作が不安定になる場
合に有効である。

【００３５】上記高調波電流指令値作成回路１２の出力
である高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆは、加算回路１３ａ
にて電流指令値作成回路７の出力と加算されて電流制御
回路８の電流指令値Ｉｒｅｆとなり、電流制御回路８は
電流指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバータ
２が流すように制御する電圧指令値Ｖｒｅｆを出力す
る。この結果、インバータ２は交流電源１の高調波電圧
歪みに起因して、交流電源１からリアクトル４とコンデ
ンサ５の接続点に流れる電流Ｉｓの高調波電流成分を出
力し、この出力で交流電源１からコンデンサ５に流れる
電流Ｉｓの高調波電流成分を相殺して、交流電源１から
流れる電流を正弦波とする。

【００３６】以上のように、実施の形態２によれば、電
流指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバータ２
が出力するように電流制御回路８で制御し、交流電源１
の高調波電圧歪みに起因して交流電源１からリアクトル
４とコンデンサ５の接続点に流れる電流Ｉｓから高調波
電流指令値Ｉｈｒｅｆを作成することにより、交流電源
１の高調波電圧歪みに起因して交流電源１とリアクトル
４とコンデンサ５の接続点の間に流れる電流Ｉｓの高調
波電流成分をインバータ２が補償することができる。こ
の結果、交流電源１から流れる電流Ｉｓを正弦波にする
ことができると共に、特に図４に示した高調波電流指令
値作成回路１２にローパスフィルタ１９を設けて、電流
制御回路８を不安定にさせる高調波電流成分を除去した
ことにより、各種制御系の干渉により動作が不安定にな
る場合にも安定した運転を行うことができる電力変換装
置を得ることができる。

【００３７】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３における電力変換装置の構成を示すブロック図であ
る。図５において、６ｃはコンデンサ５に流れる電流を
検出できる箇所に設けた電流検出器であり、その他、前
記図１に示した実施の形態１と同一部分には同一符号を
付して重複説明を省略する。

【００３８】次に動作について説明する。コンデンサ５
は、交流電源１が高調波電流歪みを有しない場合は、リ
アクトル４に流れる電流Ｉｆｂのうちインバータ２のス
イッチング等により発生するリップル等の高調波電流成
分を吸収し、交流電源１に流れる電流Ｉｓを正弦波にす
る働きをするが、交流電源１が高調波電圧歪みを有した
場合、コンデンサ５には式１に示した高調波電流成分Ｉ
ｃが流れる。この高調波電流成分Ｉｃは交流電源１の高
調波電圧歪みに起因して流れることより、交流電源１か
ら流れる電流Ｉｓに高調波電流成分が含まれることとな
る。コンデンサ５に流れる電流Ｉｃを電流検出器６ｃに
て検出し高調波電流指令値作成回路１２の入力信号とす
る。

【００３９】コンデンサ５に流れる電流Ｉｃは、電流検
出器６ｃにて直接検出してもよいし、リアクトル４に流
れる電流Ｉｆｂと交流電源１からリアクトル４とコンデ
ンサ５の接続点に流れる電流Ｉｓから求めてもよい。

【００４０】上記高調波電流指令値作成回路１２として
は、前記図３に示す高調波電流指令値作成回路１２を利
用するもので、高調波電流成分のみを通過させるハイパ
スフィルタ１８にてコンデンサ５に流れる電流Ｉｃから
高調波成分のみが抽出され、比例回路１５ｂを介して高
調波電流指令値Ｉｈｒｅｆとして出力される。尚、電流
検出器６ａおよび電流検出器６ｃの検出した電流の向き
が図５に示した矢印の向きの場含、比例回路１５ｂは入
力に対して負の符号の信号を出力する。

【００４１】高調波電流指令値作成回路１２の出力であ
る高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆは加算回路１３ａにて電
流指令値作成回路７の出力と加算されて電流制御回路８
の電流指令値Ｉｒｅｆとなり、電流制御回路８は電流指
令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバータ２が流
すように制御するので、結果的にインバータ２は交流電
源１の高調波電圧歪みに起因して交流電源１からコンデ
ンサ５に流れる電流Ｉｃの高調波電流成分を出力し、交
流電源１からコンデンサ５に流れ込む電流の高調波電流
成分を相殺して交流電源１から流れる電流Ｉｓは正弦波
となる。

【００４２】尚、実施の形態３に示した電力変換装置に
おいては、実施の形態１に示した電力変換装置と比較し
た場合、電流検出器６ｃをコンデンサ電流の検出点に設
けたことにより、電流検出器６ｃの電流定格容量を電流
検出器６ｂに比べて小さくすることができ、設置容積の
縮小、コスト低減の効果が得られる。

【００４３】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、電流指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバ
ータ２が出力するように電流制御回路８で制御し、交流
電源１の高調波電圧歪みに起因してコンデンサ５に流れ
る電流Ｉｃから高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆを作成する
ことにより、交流電源１の高調波電圧歪みに起因してコ
ンデンサ５に流れる電流Ｉｃの高調波をインバータ２が
補償することができる。この結果、交流電源１からリア
クトル４とコンデンサ５の接続点に流れる電流Ｉｓに含
まれる高調波電流成分を除去して正弦波にすることがで
きる。

【００４４】実施の形態４．この実施の形態４は図５に
示す実施の形態３における電力変換装置において、前記
図４に示す高調波電流指令値作成回路１２を利用するも
のである。また、この高調波電流指令値作成回路１２を
除く他の構成要素の動作に関しては実施の形態３と同じ
であるので重複説明を省略する。

【００４５】次に動作について説明する。この実施の形
態４においては、ハイパスフィルタ１８にてコンデンサ
５に流れる電流Ｉｃから高調波成分のみを抽出し、さら
にローパスフィルタ１９にて低周波成分のみを抽出す
る。ローパスフィルタ１９の出力は比例回路１５ｂを介
して高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆとして出力する。尚、
電流検出器６ａおよび電流検出器６ｃの検出した電流の
向きが図５に示した矢印の向きの場合、比例回路１５ｂ
は入力に対して負の符号の信号を出力する。

【００４６】高調波電流指令値作成回路１２では、ハイ
パスフィルタ１８とローパスフィルタ１９は直列に接続
されているので、交流電源１からコンデンサ５に流れる
電流Ｉｃからある帯域の周波数成分のみを取り出し、し
かる後、比例回路１５ｂで比例定数倍されて高調波電流
指令値Ｉｈｒｅｆとして出力する。ここで、前記実施の
形態３に示した電力変換装置との相違点は、ローパスフ
ィルタ１９を設けて入力信号の高周波成分を取り除いて
いる点であるが、この実施の形態４は、各種制御系の干
渉により周波数の高い帯域で電流制御回路８の動作が不
安定になる場合に有効である。

【００４７】また、この実施の形態４に示した電力変換
装置においては、実施の形態２に示した電力変換装置と
比較した場合、電流検出器６ｃをコンデンサ電流の検出
点に設けたことにより、電流検出器６ｃの電流定格容量
を電流検出器６ｂに比べて小さくすることができるの
で、設置容積の縮小、コスト低減の効果が得られる。

【００４８】上記高調波電流指令値作成回路１２の出力
である高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆは、加算回路１３ａ
にて電流指令値作成回路７の出力と加算されて電流制御
回路８の電流指令値Ｉｒｅｆとなり、電流制御回路８は
電流指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをインバータ
２が流すように制御する電圧指令値Ｖｒｅｆを出力す
る。この結果、インバータ２は交流電源１の高調波電圧
歪みに起因してコンデンサ５に流れる電流Ｉｃの高調波
電流成分を出力し、交流電源１からコンデンサ５に流れ
る電流Ｉｓの高調波電流成分は相殺されて交流電源１か
ら流れる電流Ｉｓは正弦波となる。

【００４９】以上のように、実施の形態３の電力変換装
置は、電流指令値Ｉｒｅｆに一致した電流Ｉｆｂをイン
バータ２が出力するように電流制御回路８で制御され、
交流電源１の高調波電圧歪みに起因してコンデンサ５に
流れる電流Ｉｃから高調波電流指令値Ｉｈｒｅｆを作成
するので、交流電源１の高調波電圧歪みに起因してコン
デンサ５に流れる電流Ｉｃの高調波電流成分をインバー
タ２が補償することができる。

【００５０】この結果、交流電源１から流れる電流Ｉｓ
を正弦波にすることができ、特に図４に示した高調波電
流指令値作成回路１２にローパスフィルタ１９を設けて
電流制御回路８を不安定にさせる高周波成分を除去した
ことにより、各種制御系の干渉により動作が不安定にな
る場合にも安定した運転を行うことができる電力変換装
置を得ることができる。

【００５１】上記実施の形態１から実施の形態４におい
て、電流検出器６ｂまたは電流検出器６ｃ及び高調波電
流指令値作成回路１２は、交流電源１の高調波電圧歪み
に起因して交流電源１からコンデンサ５に流入する高調
波電流成分を抑制するコンデンサ流入高調波電流抑制電
流指令値を作成して電流制御回路８の電流指令値Ｉｒｅ
ｆに与えるので、この発明のコンデンサ流入高調波電流
抑制手段２０として作用する。

【００５２】尚、上記実施の形態１から４ではインバー
タ２に直流電圧を与える直流電圧源として直流電圧源３
を用いて動作を説明したが、直流電圧を与えるものであ
ればコンデンサ、充放電可能な二次電池等でも構わな
い。

【００５３】また、上記実施の形態１から実施の形態４
では電流制御回路８にて電圧指令を作成し、ＰＷＭ変調
によりインバータ２のスイッチング信号を作成している
が、誤差追従式インバータ等により電流指令値と電流帰
還値よりインバータ２を駆動しても構わない。

【００５４】また、インバータ２として自励式の電圧型
インバータにて動作を説明したが、電流指令値に電流帰
還値が一致するように制御される、サイリスタ変換器等
で構成される電流型インバータでも同様に動作する。

【００５５】また、インバータ２と交流電源１の間に直
列にリアクトル４が接続された例にて動作を説明した
が、適当なインダクタンス値を有していれば、リアクト
ルの代わりに変圧器等の漏れインダクタンスを用いても
構わない。

【００５６】また、交流信号をそのままインバータ２の
コンデンサ流入高調波電流抑制手段２０の中で用いた例
について説明したが、交流信号から一旦基本波成分を直
流成分に変換する変換、例えば３相／２相変換等を用い
た制御系であっても同様の効果が得られる。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、交流電源からコンデンサに流入する高調波電流成
分を抑制するコンデンサ流入高調波抑制電流指令値を電
流指令値に与えるコンデンサ流入高調波電流抑制手段を
設け、交流電源の高調波電圧歪みに起因して交流電源か
らコンデンサに流入する高調波電流成分をインバータの
出力電流が補償するように構成したので、交流電源に高
調波電圧歪みがあった場合でも交流電源からコンデンサ
に流れる高調波電流を抑制し、交流電源から流れる電流
を正弦波にすることができる効果がある。

【００５８】請求項２記載の発明によれば、インバータ
と交流電源の間に直列に接続されたインダクタンスと並
列に接続されたコンデンサに流入し、そのインダクタン
スとコンデンサの接続点と交流電源の間に流れる高調波
電流成分を検出し、第二の電流指令を作成する第二の電
流指令作成手段を備え、交流電源の高調波電圧歪みに起
因してコンデンサに流入する高調波電流成分をインバー
タの出力電流が補償するように構成したので、交流電源
に高調波電圧歪みがあった場合でも交流電源から流れる
電流を正弦波にすることができる効果がある。

【００５９】請求項３記載の発明によれば、インバータ
と交流電源の間に直列に接続されたインダクタンスと並
列に接続されたコンデンサに流入し、そのコンデンサヘ
流入する電流の高調波成分を検出し第二の電流指令を作
成する第二の電流指令作成手段を備え、交流電源の高調
波電圧歪みに起因して交流電源からコンデンサに流入す
る高調波電流成分をインバータの出力電流が補償するよ
うに構成したので、交流電源に高調波電圧歪みがあった
場合でも交流電源からコンデンサに流れる高調波電流成
分を抑制し、交流電源から流れる電流を正弦波にするこ
とができる効果がある。

【００６０】請求項４記載の発明によれば、インバータ
と交流電源の間に直列に接続されたインダクタンスと並
列に接続されたコンデンサに流入し、そのインダクタン
スとコンデンサの接続点と交流電源の間に流れる電流か
らある帯域の周波数成分を検出し第二の電流指令を作成
する第二の電流指令作成手段を備え、交流電源の高調波
電圧歪みに起因してコンデンサに流入する高調波電流成
分をインバータの出力電流が補償するように構成したの
で、交流電源に高調波電圧歪みがあった場合でも交流電
源から流れる電流を正弦波にすることができ、特に電流
制御動作を不安定にさせる高周波成分を除去したことに
より、各種制御系の干渉により動作が不安定になる場合
にも安定した運転を行うことができる効果がある。

【００６１】請求項５記載の発明によれば、インバータ
と交流電源の間に直列に接続されたインダクタンスと並
列に接続されたコンデンサに流入し、そのコンデンサヘ
流入する電流からある帯域の周波数成分を検出し第二の
電流指令を作成する第二の電流指令作成手段を備え、交
流電源の高調波電圧歪みに起因して交流電源からコンデ
ンサに流入する高調波電流成分をインバータの出力電流
が補償するように構成したので、交流電源に高調波電圧
歪みがあった場合でも交流電源からコンデンサに流れる
高調波電流成分を抑制し、交流電源から流れる電流を正
弦波にすることができ、特に電流制御動作を不安定にさ
せる高周波成分を除去したことにより、各種制御系の干
渉により動作が不安定になる場合にも安定した運転を行
うことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置
を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１における電流制御回
路を示す構成図である。

【図３】この発明の実施の形態１における高調波電流
指令値作成回路を示す構成図である。

【図４】この発明の実施の形態２における高調波電流
指令値作成回路を示す構成図である。

【図５】この発明の実施の形態３による電力変換装置
を示す構成図である。

【図６】従来の電力変換装置を示す構成図である。

【符号の説明】

２インバータ、４リアクトル（インダクタンス）、
５コンデンサ、７電流指令値作成回路（第一の電流指
令作成手段）、１２高調波電流指令値作成回路（第二
の電流指令作成手段）、２０コンデンサ流入高調波電
流抑制手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０２Ｊ 9/06 ５０４Ｈ０２Ｊ 9/06 ５０４Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源に接続され、電流指令値に出力
電流を瞬時追従させるインバータと、前記インバータと
前記交流電源の間に直列に接続されたインダクタンス
と、前記インダクタンスと前記交流電源の間に並列に接
続されたコンデンサを備えた電力変換装置において、前
記交流電源から前記コンデンサヘ流入する高調波電流成
分を抑制するコンデンサ流入高調波抑制電流指令値を前
記電流指令値に与えるコンデンサ流入高調波電流抑制手
段とを備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】交流電源に接続され、電流指令値に出力
電流を瞬時追従させるインバータと、前記インバータと
前記交流電源の間に直列に接続されたインダクタンス
と、前記インダクタンスと前記交流電源の間に並列に接
続されたコンデンサを備えた電力変換装置において、第
一の電流指令を作成する第一の電流指令作成手段と、前
記インダクタンスと前記コンデンサの接続点と交流電源
の間に流れる高調波電流成分を検出し第二の電流指令を
作成する第二の電流指令作成手段とを備え、前記第一の
電流指令と前記第二の電流指令の和を前記インバータの
電流指令としたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】交流電源に接続され、電流指令値に出力
電流を瞬時追従させるインバータと、前記インバータと
前記交流電源の間に直列に接続されたインダクタンス
と、前記インダクタンスと前記交流電源の間に並列に接
続されたコンデンサを備えた電力変換装置において、第
一の電流指令を作成する第一の電流指令作成手段と、前
記コンデンサヘ流入する高調波電流成分を検出し第二の
電流指令を作成する第二の電流指令作成手段とを備え、
前記第一の電流指令と前記第二の電流指令の和を前記イ
ンバータの電流指令としたことを特徴とする電力変換装
置。
【請求項４】交流電源に接続され、電流指令値に出力
電流を瞬時追従させるインバータと前記インバータと前
記交流電源の間に直列に接続されたインダクタンスと、
前記インダクタンスと前記交流電源の間に並列に接続さ
れたコンデンサを備えた電力変換装置において、第一の
電流指令を作成する第一の電流指令作成手段と、前記イ
ンダクタンスと前記コンデンサの接続点と交流電源の間
に流れる電流からある帯域の周波数成分を検出し第二の
電流指令を作成する第二の電流指令作成手段とを備え、
前記第一の電流指令と前記第二の電流指令の和を前記イ
ンバータの電流指令としたことを特徴とする電力変換装
置。
【請求項５】交流電源に接続され、電流指令値に出力
電流を瞬時追従させるインバータと、前記インバータと
前記交流電源の間に直列に接続されたインダクタンス
と、前記インダクタンスと前記交流電源の間に並列に接
続されたコンデンサを備えた電力変換装置において、第
一の電流指令を作成する第一の電流指令作成手段と、前
記コンデンサヘ流入する電流からある帯域の周波数成分
を検出し第二の電流指令を作成する第二の電流指令作成
手段とを備え、前記第一の電流指令と前記第二の電流指
令の和を前記インバータの電流指令としたことを特徴と
する電力変換装置。