JPH11122817A - 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

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JPH11122817A
JPH11122817A JP9280139A JP28013997A JPH11122817A JP H11122817 A JPH11122817 A JP H11122817A JP 9280139 A JP9280139 A JP 9280139A JP 28013997 A JP28013997 A JP 28013997A JP H11122817 A JPH11122817 A JP H11122817A
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JP
Japan
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current
reactor
inverters
inverter
series
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Pending
Application number
JP9280139A
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English (en)
Inventor
Shoichi Yamamoto
正一 山本
Hirotoshi Tatsumi
浩俊 辰巳
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • 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]

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、高調波発生負荷の受電設備変更へ
の対応性改善を可能にした電力用アクティブフィルタを
提供するものである。 【解決手段】 系統電源に電気的に接続する同一特性の
直列リアクトル1Aを有する複数のインバータ1B,1
B,1Bを、並列に接続し、これらのインバータ群を共
通な一つの帰還制御系で、制御する電力用アクティブフ
ィルタで、インバータを帰還制御系から独立して増減で
きるようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送配電線路に接続
され系統電源への高調波電流の流出を抑制する電力用ア
クティブフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電力用アクティブフィルタは、例
えば、特公昭61−775号公報に記載されているよう
な制御装置を採用し、その大容量化構成については電気
学会技術報告第425号4.2.2項に並列多重化の一
案として紹介されているので、その設置例を図4の単線
結線図により説明する。図4において、41は三相6.
6kV電源、42は高圧母線、43は6.6kVから2
20Vへの降圧トランス、44は高調波発生負荷47の
電流を検出する負荷電流検出器45からの電流信号を受
けるアクティブフィルタ、46が低圧配電線路である。
そして、アクティブフィルタ44は、負荷電流に含まれ
る高調波電流を検出する高調波電流演算部4E、インバ
ータ出力電流検出器4F、比較増幅器内蔵PWM制御部
4G、リアクトル4A、インバータ4B、直流コンデン
サ4C、絶縁増幅器1Dで構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
構成では、高調波発生負荷47が増設される場合などの
設備変更に対しては新たなアクティブフィルタ一式を増
設するというシステム全体の変更対応が必要となり、受
電設備としての融通性に欠けるという実使用上の問題点
を有していた。本発明は、上記の従来の課題を解決する
もので、アクティブフィルタの容量変更に対しシステム
設計およびコストの両面で適用性を高めることを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の電力用アクティブフィルタは、比較増幅
器内蔵PWM制御部を除くインバータだけを同一仕様と
して増減可能に並列接続し、さらに前記比較増幅器内蔵
PWM制御部を共通化してシステム容量の変更に対し簡
便に対応できるようにしたものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の第1手段は、同一特性の
直列リアクトルを備えた複数のインバータを一つの帰還
制御系で動作させる構成としたもので、複数のインバー
タと比較増幅器内蔵PWM制御部とを分離設定できる作
用を有する。したがってシステム容量変更の事態に対し
てもインバータ容量だけの増減対応の実施で済み、設備
変更への対応性を向上させることができる。
【0006】また、本発明の第2手段は、直列リアクト
ルの電流特性に飽和特性、すなわち、小電流域で大きな
インダクタンス値を示す非線形特性をもたせた過飽和リ
アクトルを直列接続するか、またはそれに含む構成と
し、このリアクトル特性は小電流域でのオフセット電流
を抑制する作用を有し、各インバータ間の電流不平衡を
抑制して電力用アクティブフィルタの特性向上の機能を
果たすものである。
【0007】以下、本発明の実施の形態について、図1
ないし図3を参照しながら説明する。
【0008】(実施の形態1)図1の単線結線図におい
て、11は通常三相6.6kVの系統電源、12は高圧
母線、13は例えば6.6kVから220Vへの降圧ト
ランス、14はアクティブフィルタ、15A,15Bは
負荷電流検出器、16は低圧配電線路、17A,17B
は高調波発生負荷である。そして、アクティブフィルタ
14の内部構成はつぎのとおりである。1Eは前記高調
波発生負荷17A,17Bの発生する高調波電流を検出
する高調波電流演算部、1Fは複数のインバータ1B,
1B,1Bのインバータ出力電流検出器、1Gは各イン
バータ1B,1B,1B共有の比較増幅器内蔵PWM制
御部、1Aは直列リアクトル、1Cは各インバータ1B
に接続した直流コンデンサ、1Dは前記直流コンデンサ
1Cの電圧を一定にするため信号を比較増幅器内蔵PW
M制御部1Gへ帰還する絶縁増幅器である。
【0009】本実施の形態では少なくとも直列リアクト
ル1Aのリアクトル特性だけは同じくする複数のインバ
ータ1B,1B,1Bで構成する。
【0010】以上のように構成されたアクティブフィル
タは、まず高調波電流演算部1Eで負荷電流検出器15
A,15Bからの電流信号と低圧線路16の電圧信号か
ら補償すべき高調波電流を演算検出する。つぎの比較器
内蔵PWM制御部1Gは、インバータ1B,1B,1B
の出力電流が前記演算結果である補償すべき高調波電流
信号と一致するようインバータ1B,1B,1Bに対し
PWM制御信号を与える。ここで、共通接続した直流コ
ンデンサ1C,1C,1Cの変動によるインバータの出
力波形への影響を抑制するために、直流コンデンサ1
C,1C,1Cにより電圧帰還制御を行う。すなわち、
直流コンデンサ1C,1C,1Cの電圧を絶縁増幅器1
Dを介して検出し、比較増幅器内蔵PWM制御部1Gに
加えて比較増幅している。このように構成したアクティ
ブフィルタ14は、高調波電流演算部1E、インバータ
電流検出器1F、比較増幅器内蔵PWM制御部1G、絶
縁増幅器1Dによる制御機能部を一組しか用いていない
のに対し、直列リアクトル1A、インバータ1B,1
B,1B、直流コンデンサ1C,1C,1Cからなるイ
ンバータユニットを複数個用いる。したがって、アクテ
ィブフィルタの容量を変更したい場合にはインバータユ
ニット数を変更するだけで良い。しかしながら、帰還制
御部を一つしかもたない制御系において、直流コンデン
サを共有する複数のインバータを安定に動作させるには
インバータユニットのリアクトル特性が揃っていること
が必要になる。すなわち、一つの指令信号で各インバー
タが指令通りの電流を出力するためには直列リアクトル
1Aの特性が同じであることが重要である。この点につ
いて図2を用いて説明する。図2はインバータ帰還制御
系の過渡応答性をステップ応答特性で確認した実験例
(横軸:(リアクトルインダクタンス(mH)/制御系
ゲイン)比、縦軸:出力電流波形の時定数(mS)、イ
ンバータキャリア周波数Fc=3,6,10,15kH
z各時)を示す。この図2はステップ入力に対するイン
バータ出力電流波形がインバータユニットのリアクトル
インダクタンス値と制御ゲインの比で決定されることを
示している。このことから、制御ゲインが一つしか存在
しない本実施の形態は、複数の並列インバータ群が安定
に動作するにはリアクトルインダクタンスが同一である
ことが不可欠である。
【0011】(実施の形態2)つぎに、本実施の形態2
について、図3を参照しながら説明する。
【0012】図3において、31は通常三相6.6kV
の系統電源、32は高圧母線、33は降圧トランス、3
4がアクティブフィルタ、35A,35Bは負荷電流検
出器、36は低圧配電線路、37A,37Bは高調波発
生負荷である。つぎにアクティブフィルタ34の内部構
成を説明する。3Eは高調波電流演算部、3Fはインバ
ータ出力電流検出器、3Gは比較増幅器内蔵PWM制御
部、3Aは不飽和タイプの直列リアクトル、3B,3
B,3Bはインバータ、3C,3C,3Cは直流コンデ
ンサ、3Dは絶縁増幅器で、以上は図1と同様なもので
ある。図1と異なるのは一定の電流域以上では急激にイ
ンダクタンスを低減する飽和タイプリアクトル(過飽和
リアクトル)3Mを追加した点である。この低電流域に
おける大きなインダクタンスの存在はインバータの出力
電流オフセットの低減の作用を有する。すなわち、イン
バータ3B群が高調波電流を打ち消す電流を出力する前
提として、インバータ1B,1B,1Bには低圧配電線
路電圧をも完全に打ち消す機能が備わっていなければな
らないのであるが、比較増幅器内蔵PWM制御部3Gの
比較器増幅度が有限であるため差電圧が残りオフセット
電流が生ずる。そこで、各インバータ3B,3B,3B
と低圧配電線路36との間のインピーダンスが大きい程
同じ電圧差があっても電流は流れ難いから、オフセット
電流を減らすには直列リアクトル3Aのインダクタンス
を大きく選ぶ程有利である。ところが、直列リアクトル
3Aのインダクタンスを大きくすると今度は大電流出力
時には大きな電圧降下を生じ電流を出力できなくなって
しまうので、現実には低電流域での特性を犠牲にして直
列リアクトル1Aのインダクタンス値が決められ大きな
オフセット電流が残る。このオフセット電流の中に高調
波電流が存在するとアクティブフィルタの特性低下とし
て現れるのである。ところで、このオフセット電流の実
際値は数アンペア程度であるので、数アンペアの小電流
域に限ってインダクタンスを有する過飽和リアクトル3
Mを直列リアクトル3Aに追加すれば前記オフセット電
流を選択的に低減できる。本実施の形態2での各インダ
クタンスの採用値は、直列リアクトル3Aのインダクタ
ンス値が910μH、過飽和リアクトル3Mのインダク
タンス値が2mH付近であり、大きなオフセットおよび
残留高調波低減効果が得られた。なお、直列リアクトル
3Aと過飽和リアクトル3Mを分離した構成を示した
が、一体形のリアクトルでも同様のリアクトル特性を実
現することもできる。
【0013】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第1手段は、同一リアクトル特性を備えた複数のイン
バータを並列に増減可能に接続し、一つの帰還制御系で
構成した電力用アクティブフィルタで、各インバータだ
けを増減しても安定に動作する機能を有しており、した
がって、受電設備の変更事態に際しては対応が容易であ
る。また、本発明の第2手段は、直列リアクトルに過飽
和リアクトルを接続するか、またはそれを含むことによ
り各インバータは優れた高調波抑制特性を実現すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における電力用アクティ
ブフィルタを示す単線系統結線図
【図2】リアクトルインダクタンスが等しいことが必要
であることを示すステップ応答特性図
【図3】同実施の形態2における電力用アクティブフィ
ルタを示す単線系統結線図
【図4】従来の電力用アクティブフィルタを示す単線系
統結線図
【符号の説明】
1A,3A 直列リアクトル 1B,3B インバータ 1E,3E 高調波電流演算部 1F,3F インバータ出力電流検出器 1G,3G 比較増幅器内蔵PWM制御部 11,31 系統電源 14,34 アクティブフィルタ 15A,15B,35A,35B 負荷電流検出器 17A,17B,37A,37B 高調波発生負荷

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一特性の直列リアクトルを介して系統
    電源に電気的に接続されるインバータを複数個並列接続
    した電力用アクティブフィルタであって、系統電源に接
    続した複数の高調波発生負荷の各負荷電流検出器からの
    電流信号を加算した合成値と、前記各インバータに接続
    したインバータ出力電流検出器の電流信号を加算した合
    成帰還量とを比較増幅器内蔵PWM制御部で比較増幅
    し、その比較増幅信号から得た一つのPWM信号で各イ
    ンバータを並列駆動して補償すべき高調波電流を系統電
    源に出力する帰還制御系を備えた電力用アクティブフィ
    ルタ。
  2. 【請求項2】 直列リアクトルに、インダクタンスが小
    電流域において大きくなる非線形特性を示す過飽和リア
    クトルを直列に接続するか、またはそれを直列リアクト
    ルに含む請求項1記載の電力用アクティブフィルタ。
JP9280139A 1997-10-14 1997-10-14 電力用アクティブフィルタ Pending JPH11122817A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102407003B1 (ko) * 2021-11-25 2022-06-10 주식회사 윌링스 모듈형 전력 변환 시스템
KR102417058B1 (ko) * 2021-11-25 2022-07-06 주식회사 윌링스 액티브 파워 필터를 포함하는 전력 변환 시스템

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102407003B1 (ko) * 2021-11-25 2022-06-10 주식회사 윌링스 모듈형 전력 변환 시스템
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