JPH1080150A - 共振電流抑制装置 - Google Patents
共振電流抑制装置Info
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Abstract
数が変化してもその周波数に対応して共振電流を抑制す
る。 【解決手段】 負荷電流と入力電流との間に一定の関係
を有しパルス幅変調によって出力電流の振幅、周波数、
位相を制御することにより所望の入力電流が得られるア
クティブフィルタ7をコンバータ・インバータ間のDC
リンク11に並列接続し、共振電流検出器1でDCリンク
11の共振電流を検出し、その最大のものの振幅、周波
数、位相を最大共振電流検出解析器2で検出しこの共振
電流を相殺するアクティブフィルタ入力電流を得る出力
電流をアクティブフィルタ負荷電流演算器3で演算し、
この出力電流が得られるようにパルス幅変調器6でアク
ティブフィルタ7を変調する。
Description
ータを用いた電力変換装置におけるDCリンクの直流母
線に流れる共振電流を抑制する技術の分野に属する。
ンバータや、電力会社で使用される周波数変換装置、或
るいは直流送電のためのAC−ACコンバータのような
大容量の電力変換装置は、一般的に狭義の意味でのコン
バータ装置とインバータ装置が直流母線を介して接続さ
れ、それらは直流回路で一体のDCリンクを形成する。
ここでいうDCリンクとは、コンバータ出力部およびイ
ンバータ入力部に設けられる電圧平滑用コンデンサ、そ
の間に設けられる電流平滑用リアクトルおよび直流母線
を一括して総称したものである。これを図示すると図4
のようになる。
クトルまたは配線インダクタンス成分が存在し、コンバ
ータの出力部やインバータの入力部に電圧平滑用コンデ
ンサが存在する。こうした回路では当然のことながら共
振回路が構成される。直流母線に複数のインバータやコ
ンバータが接続されて回路が複雑になると複数の周波数
帯で直列共振あるいは並列共振が生ずることになる。
出力電流基本波に起因して発生する高調波成分とパルス
幅変調(Pulse Width Modulation:PWM)制御に起因し
て発生する高調波成分とが考えられるが、大容量の電力
変換装置では、DCリンクのコンデンサ容量が大きく共
振周波数が低い可能性が高いところから、高調波として
問題になるのは、出力基本波に起因して発生する高調波
成分であると考えられる。
出力電流高調波がDCリンクの直列共振周波数や並列共
振周波数に一致した場合は、DCリンクでの高調波電流
が著しく大きくなり、場合によっては電力変換システム
に障害をもたらす危険性がある。そこで、従来は、この
ような共振が発生する場合には、コイルやコンデンサを
追加するかフィルタを挿入するのが一般的であった。
やコンデンサを追加したり、フィルタを挿入するという
対策は、基本的には共振周波数を別の周波数帯に変えた
に過ぎずその周波数で共振が発生することが考えられる
し、フィルタの挿入にしてもその帯域の共振は抑制でき
るにしても別の周波数帯域で共振が発生する場合があ
る。
タのような場合にはインバータの出力周波数を変化させ
る制御を行うのでこれに応じてインバータの入力電流高
調波の周波数も変化するから、このような場合、コイル
やコンデンサの追加やフィルタの挿入だけで対処し切れ
ないという問題がある。
鑑みて、共振を起こす高調波の周波数が変化しても、そ
の周波数に対応して共振高調波電流を相殺抑制すること
のできる共振電流抑制装置を提供することにある。
達成するために次のような手段構成を有する。本発明の
共振電流抑制装置の第1の手段構成は次の各構成要素か
らなることを特徴とする。 (イ)コンバータ・インバータ間のDCリンクにおける
各周波数の共振電流を検出する共振電流検出器 (ロ)共振電流検出器からの各周波数共振電流のうち振
幅最大のものを選択してこれを解析しその振幅値、周波
数および位相の各情報を検出して出力する最大共振電流
検出解析器 (ハ)複数のスイッチ回路とインダクタンス負荷を有
し、入力側がコンバータ・インバータ間のDCリンクに
並列接続され、スイッチ回路をパルス幅変調によってオ
ン・オフして負荷電流を制御することにより入力電流の
調整が可能なアクティブフィルタ (ニ)最大共振電流検出解析器からの情報を受けて、そ
のような共振電流を相殺するアクティブフィルタ入力電
流を得るために流すべきアクティブフィルタ負荷電流の
振幅値、周波数および位相の各情報を算出して出力する
アクティブフィルタ負荷電流演算器 (ホ)アクティブフィルタの負荷電流を検出する負荷電
流検出器 (ヘ)負荷電流検出器からの負荷電流を解析しその振幅
値、周波数および位相の各情報を検出し、アクティブフ
ィルタ負荷電流演算器からの振幅値、周波数および位相
の各情報とそれぞれ比較し、それぞれの差分情報を出力
する解析比較器 (ト)解析比較器からの差分情報を受けて、その差分が
ゼロに近づくように、アクティブフィルタのスイッチ回
路に対するパルス幅変調を行わせるようなパルス幅変調
制御信号を出力するパルス幅変調制御器 (チ)パルス幅変調制御信号によって、アクティブフィ
ルタのスイッチ回路に対してパルス幅変調を行うパルス
幅変調器
ティブフィルタのインダクタンス負荷に代えてキャパシ
タンス負荷を用いた共振電流抑制装置である。
成において、アクティブフィルタのスイッチ回路として
GTOサイリスタを用いた共振電流抑制装置である。
ティブフィルタのスイッチ回路14をPWM制御してア
クティブフィルタの負荷15に流す電流iOFを制御する
ことによりアクティブフィルタの入力電流IPFを制御
し、この入力電流IPFによってDCリンクの共振電流を
相殺抑制せんとするものである。今、アクティブフィル
タの負荷に対する出力電圧平均値vOFが数式1のように
なるように、アクティブフィルタのスイッチ回路をPW
M制御すると出力側には数式2で表されるような3レベ
ルのパルス電圧が出力される。但し数式2はVDCで正規
化してある。
タンスとすると、出力電圧が数式2のようなパルス電圧
であっても負荷電流iOFは数式3のような正弦波で近似
することができる。
て使用することによって、入力電流IPFは数式2と数式
3の積という形で数式4のように求めることができる。
て演算すると数式5のようになる。
項)はPWM制御に起因する高調波であるが、一般には
周波数が高く減衰し易いのでレベルが低く実用上無視し
得る。更に、アクティブフィルタの負荷をインダクタン
ス又はキャパシタンスとすれば負荷インピーダンスによ
る位相変移θの絶対値はπ/2ラジアンとなるので数式
5の右辺第1項はcos(π/2)によりゼロとなる。そう
すると、結局、アクティブフィルタへの入力電流IPFは
右辺第2項だけとなり、負荷がインダクタンスの場合に
はθ=π/2であるから数式6のようになる。
θ=−π/2であるから数式7のようになる。
ダクタンスの場合には数式8のようになり、負荷がキャ
パシタンスの場合には数式9のようになる。
合には、数式8の負荷電流を流すことにより数式6の入
力電流を生じさせることができ、キャパシタンス負荷の
場合には数式9の負荷電流を流すことにより数式7の入
力電流を生じさせることができる。そこで今、DCリン
クを流れる共振電流IR が数式10で表されるとすれ
ば、
相、
これがアクティブフィルタの入力電流IPFになるように
してやればよい。即ち、インダクタンス負荷の場合には
数式6、数式10から数式11が成立するようにしてや
ればよい。
OFa sin2(ω0 t+φ)
が導かれる。
の負荷に流すべき電流iOFを求めると数式14のように
なる。
は数式7、数式10から数式15が成立するようにして
やればよい。この数式15から次の数式16、数式17
が導かれる。
a sin2(ω0 t+φ)
t+φを数式9に代入してやれば、流すべき負荷電流i
OFが数式18のように求められる。
の数式14と同じであることが分かる。以上要するに、
数式10で表される共振電流は、DCリンクに並列に接
続されたアクティブフィルタの負荷に数式14で表され
る負荷電流を流してやることによりその入力電流で相殺
されることになることが分かる。そこで、DCリンクに
流されている共振電流を検出し、その振幅I、共振周波
数fR 、初期位相ηを検出し、これらを用いて、アクテ
ィブフィルタの負荷に数式14で示される電流を流すよ
うにパルス幅変調器でアクティブフィルタを制御するこ
とにより共振電流が相殺抑圧されることになる。
する。図1は本発明の共振電流抑制装置の実施例の構成
を示すブロック図である。DCリンク11に流れる共振
電流は共振電流検出器1によって検出され、最大共振電
流検出解析器2へ導かれここで振幅の最も大きい共振電
流が選択的に検出されその共振電流の振幅I、共振周波
数fR 、初期位相ηが検出される。これらのデータはア
クティブフィルタ負荷電流演算器3へ送られる。ここで
はこれらのデータに基づいてアクティブフィルタ7の負
荷9へ流すべき負荷電流の演算を行う。演算された負荷
電流データは解析比較器4へ加えられる。
負荷電流検出器10で検出されて解析比較器4へ加えら
れここでその振幅、周波数および位相が解析される。そ
して、アクティブフィルタ負荷電流演算器3から入力さ
れている振幅、周波数および位相が比較されその差を示
す信号がパルス幅変調制御器5へ送られる。
がゼロに近づくようなパルス幅変調が行われるように、
パルス幅変調器6を制御する。この制御信号を受けたパ
ルス幅変調器6はアクティブフィルタ7のスイッチ回路
8のオンオフパルス変調を行う。従って、アクティブフ
ィルタ7の負荷電流は、アクティブフィルタ負荷電流演
算器3で演算された負荷電流になる。この負荷電流を流
すことによりアクティブフィルタ7に流れる入力電流が
DCリンクに流れる共振電流を相殺抑制することにな
る。
チ回路としてGTO(Gate Turn Off)サイリスタを用い
たアクティブフィルタの実施例である。ゲートをパルス
状にオンオフしその幅を変えることによりパルス幅変調
を行う。負荷はキャパシタンスとすることもできる。
抑制装置は、PWM制御を行うアクティブフィルタをコ
ンバータ・インバータ間のDCリンクに並列接続し、別
途DCリンクに流れる共振電流を検出解析し、アクティ
ブフィルタの入力電流が検出された最大共振電流を相殺
する電流になるような負荷電流をアクティブフィルタの
特性に基づいて算出し、アクティブフィルタの負荷電流
が演算された振幅、周波数、位相の電流になるようにア
クティブフィルタのスイッチ回路に対するパルス幅変調
を帰還制御によって行うようにしているので、インバー
タの出力周波数が変化することにより共振電流の周波数
が変化しても、これに追随してアクティブフィルタの出
力電流を制御することにより入力電流を、共振電流を相
殺する周波数に制御することができ共振電流を抑制する
ことができるという利点がある。
すブロック図である。
てGTOサイリスタを用いたアクティブフィルタの実施
例の接続図である。
ンクを示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記の各構成を具備することを特徴とす
る共振電流抑制装置。 (イ)コンバータ・インバータ間のDCリンクにおける
各周波数の共振電流を検出する共振電流検出器 (ロ)共振電流検出器からの各周波数共振電流のうち振
幅最大のものを選択してこれを解析しその振幅値、周波
数および位相の各情報を検出して出力する最大共振電流
検出解析器 (ハ)複数のスイッチ回路とインダクタンス負荷を有
し、入力側がコンバータ・インバータ間のDCリンクに
並列接続され、スイッチ回路をパルス幅変調によってオ
ン・オフして負荷電流を制御することにより入力電流の
調整が可能なアクティブフィルタ (ニ)最大共振電流検出解析器からの情報を受けて、そ
のような共振電流を相殺するアクティブフィルタ入力電
流を得るために流すべきアクティブフィルタ負荷電流の
振幅値、周波数および位相の各情報を算出して出力する
アクティブフィルタ負荷電流演算器 (ホ)アクティブフィルタの負荷電流を検出する負荷電
流検出器 (ヘ)負荷電流検出器からの負荷電流を解析しその振幅
値、周波数および位相の各情報を検出し、アクティブフ
ィルタ負荷電流演算器からの振幅値、周波数および位相
の各情報とそれぞれ比較し、それぞれの差分情報を出力
する解析比較器 (ト)解析比較器からの差分情報を受けて、その差分が
ゼロに近づくように、アクティブフィルタのスイッチ回
路に対するパルス幅変調を行わせるようなパルス幅変調
制御信号を出力するパルス幅変調制御器 (チ)パルス幅変調制御信号によって、アクティブフィ
ルタのスイッチ回路に対してパルス幅変調を行うパルス
幅変調器 - 【請求項2】 アクティブフィルタのインダクタンスの
負荷に代えてキャパシタンス負荷を用いた請求項1記載
の共振電流抑制装置。 - 【請求項3】 アクティブフィルタのスイッチ回路とし
てGTOサイリスタを用いた請求項1又は2記載の共振
電流抑制装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24899596A JP3652811B2 (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 共振電流抑制装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1080150A true JPH1080150A (ja) | 1998-03-24 |
JP3652811B2 JP3652811B2 (ja) | 2005-05-25 |
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-
1996
- 1996-08-30 JP JP24899596A patent/JP3652811B2/ja not_active Expired - Fee Related
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