JPH03243135A - パツシブ併用アクテイブフイルタ - Google Patents

パツシブ併用アクテイブフイルタ

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JPH03243135A
JPH03243135A JP2040358A JP4035890A JPH03243135A JP H03243135 A JPH03243135 A JP H03243135A JP 2040358 A JP2040358 A JP 2040358A JP 4035890 A JP4035890 A JP 4035890A JP H03243135 A JPH03243135 A JP H03243135A
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JP
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voltage
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pwm converter
imaginary
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JP2040358A
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Takeshi Shioda
剛 塩田
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電源系統に負荷に並列接続され、負荷へ流入す
る高調波電流を電源系統へ補償するパッシブ併用アクテ
ィブフィルタに関するものである。
〔従来の技術〕
高速スイッチング素子で構成される三相パルス幅変調方
式電力変換器(以下PWM変換器と略称する)と、PW
M変換器の交流側の各相に直列lこ挿入された交流リア
クトルと、P W M変換器の直流漏子闇に接続された
直流コンデンサと、直流コンデンサと並列に接続された
単相ダイオード整流回路キ、交流リアクトルに二次側を
接続されたスタースター結線(Y−Y)の変圧器と、交
流リアクトルと変圧器との接続点に並列に接続されたコ
ンデンサと、変圧器の一次側と電源系統間に接続された
交流フィルタと、PWM変換器の電圧制御を行う、I1
1御装置を備えるパッシブ併用アクティブフィルタは、
「昭和63年電気学会産業応用部門全国大会、講演論文
集−J掲載の「新しい原理に基づく高調波抑制装置」等
でも解説されている通り公矧である。
第3図はパッシブ併用アクティブフィルタを有する3相
系状例を示す。
第3図において、サイリスタレオナード装置等の負荷2
に系伏インビータ゛ンス1′を介して1カを供給してい
る三相交流系統′IE源1のライン各相に、交流フィル
タ3が接続される。ここに、交流フィルタ3はコンデン
サ31およびリアクトル32の直列回路からなる第5′
A波同調フイルタ、コンデンサ33およびリアクトル3
4の直列回路からなる第7g14波同調フイルタ、抵抗
35およびリアクトル36の並列回路とコンデンサ37
との直列回路からなる高次フィルタからそれぞれ構成さ
れてなる。交流フィルタ3の各相の他端には(Y−Y)
の変圧器7の一次側巻線が接続され、変圧器7の一次巻
線の他端はスター結線されている。変圧器7の二次側の
一方の4は各相スター結線されるととも1こ、他端には
各相に交流リアクトル4が直列接続されている。また、
変圧器7の二次側と交流リアクトル4との各相接続点に
は、コンデンサ8が接続されている。
交流リアクトル4の反変圧器側にはPWM変換器5が接
続され、このPWM変換器5の直流1子間には直流コン
デンサ6が接続され、直流コンデンサ6には並列に単相
ダイオード整流回路9が接続されている。PWM変換器
5はオンオフ可能なスイッチング素子S1〜S6にそれ
ぞれダイオードD1〜D6が並列接続された三相ブリッ
ジ回路として接続され、これは第4図に示す制御装置で
生成されるトリガ信号vGにより、スイッチング素子5
l−8,がオンオフされて高調波抑制を行うものである
かように、パッシブ併用アクティブフィルタは交流フィ
ルタ3.変圧47.交流リアクトル4゜コンデンサ8 
、 P WM変換器5.直流コンデンサ6、単相ダイオ
ード整流回路9と、第4図に示す制御装置を主構成部と
するものである。
そして、基本波1こ対しては、交流フィルタ3は進相コ
ンデンサとして動作させ、PWM変換器5は零インピー
ダンスとして動作させると、PWM変遺器には基本波電
圧が印加されないものとなる。
また、高調波に対しては、PWM変換器5は電源電流の
高調波成分を阻止するように高調波電圧を発生させるも
のであり、交流フィルタ3の問題点である***蚕や上位
系統からの高調波電流の流入を抑制することができる。
そのため、ここでは三相〜二相変換を行い実電力および
虚電力なる概念を導入してなるものである。
すなわち、つぎの式+1)〜式(3)を用いて三相の電
源NRisu I isv 、 iSwおよび系統電圧
vu、vv。
〜を二相のKfIt13a + 13βおヨC1t E
E V、 、 VβIC変喚す6゜ ここで、〔C〕は三相〜二相の変換行列である。
この式(1)〜式(3)により求めた二相の電圧および
電流から、つぎの式(4)によって瞬時実電力pおよび
虚電力qが求められる。
これら瞬時実電力pおよび虚電力qが一般的な有効電力
および無効電力に対志するものであり、さらに瞬時実電
力pおよび虚電力qは、っぎの式(5)。
(6)によりそれぞれ直流分p、qと交流会p、qに分
解される〇 p=p+p   −・・・・・・・・・・・・旧・団・
・・・・・・・・・・・−・・・(5)q=Q+Q  
 ・旧−・・・・・旧・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・(6)ここで、二相の電源電流i 、
i の基本渡分はSα  Sβ 直流分p、qに、高調渡分は交流会p、=に変換され、
これら直流分と交流会は、一般にバイパスフィルタを通
しても分離することができる。
かような技術思想に基づく制御装置として、その−例は
第4図の如くである。
第4図において、電力演算回路101は系統電圧Vu、
 Vv、 V、、と亀源框流iSu ” SY l ’
SWの検出値から式(1)〜式(4)に従って瞬時実電
力pおよび虚電力qを演算し、これらをバイパスフィル
タ102へ出方する。バイパスフィルタ102はこれら
から直流分を除去し、瞬時実電力pの交流会pおよび瞬
時虚電力qの交流会qを、それぞれ実電力指令信号pお
よび虚電力指令信号q として電流指令値演算回路10
3へ出力する。
電流指令値演算回路103は、実電力指令信号p*虚電
力指令信号qおよび系統′電圧Vu、 Vv、−を受け
、式(1)およびっぎの式(9)〜(11)に従って二
相電流指令信号を得、さらに二相〜三相変換を行い、三
相のta指令信号”u*l iV*l ”W*を生成し
て増幅回路104へ出力する。
〔C〕  は〔C〕の逆変換行列である。
、*   、*   、* 増幅回路104は電流指令信号1 、鴨 、iw  を
入力し、ゲインに倍して電圧指令信号vu、vvネ vwを生成して電圧制御回路106へ出力する。
電圧制御回路106は、三角波発生回路105より出力
される三角波キャリア電圧Sと電圧指令信号*** vll  1vl/  lVw を入力し、例えば(電
圧指令信号vu*≧三角波キャリア電圧S)であれば、
スイ、チング素子S1をオン、Ssをオフさせ、(電圧
指* 令信号vu〈三角波キャリア電圧S)であればスイッチ
ング素子S1をオフ、Seをオンさせ、また* (電圧指令信号vv ≧三角波キャリア電圧S)であれ
ば、スイッチング素子S3をオン、S2をオフするよう
なトリガ信号vGを生成するものである。これより、ト
リガ信号vGによってスイッチング素子S、−Seがオ
ン、オフされ、PWM変換器5の各相の電圧瞬時値が制
御されるものとなる、このようなPWM変換器5は高調
波電圧だけを発生しているため、負荷2の高調波電流を
打ち消す高調波電流および交流フィルタ3の基本波進相
電流が流れるが、PWM変換器5には基本波1圧がかか
らない。
〔発明が解決しようとする課題〕
かくの如く、従来のパッシブ併用アクティブフィルタは
、直流コンデンサに並列に設置される単相ダイオード整
流回路により、PWM変換器5のスイッチング損失分が
供給されて直流コンデンサ6の電圧が一定に保たnる。
しかしながら、このように単相ダイオード整流回路にお
けるエネルギーを供給する方法においては、直流コンデ
ンサの電圧が過渡的に上昇した場合に、電圧を下降させ
る方法がなく、スイッチング素子に過大な電圧が印加さ
れるという不具合があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は上述したような点に鑑みなされたものであり、
本発明の理解を容易にするため、その具体的な構成例を
示すと、次の如きものである。
すなわち、電源系統に負荷設備と並列に接続されるもの
であって、PWM変換器と、PWMf換4の交流側の各
相に直列に挿入された交流リアクトルと、P W M変
換4の直流端子間に接続された直流コンデンサと、交流
リアクトルに二次側を接続されたY−Yの変圧器と、交
流リアクトルと変圧器との接続点正こ並列に接続された
コンデンサと、変圧器の一次側と電源系統間に接続され
た交流フィルタと、PWM変換器の電圧制御を行う制御
装置を備えるとともに、その制御装置には、電源系統の
電源lt流を検出して瞬時実電力および虚電力を演算す
る手段と、瞬時実電力および虚電力の交流会を得る手段
と、直流電圧指令値と実際の直流電圧の偏差を得る手段
と、その偏差を増幅して虚電力直流分を得る手段と、そ
の虚電力直流分と前記虚電力の交流会を加算して虚電力
指令信号を得る手段と、この虚電力指令信号と実電力の
交流会を入力して電流指令値を得る手段と、電流指令値
を入力しゲイン倍した電圧指令信号を出力する手段と、
電圧指令信号と三角波キャリア電圧を比較してPWM変
換器へのスイッチ指令を生成する手段とを設けるように
したものである。
〔作 用〕
このようシこs成されるパッシブ併用アクティブフィル
タにおいては、PWM変換器には′ft′JjA胤圧に
対して90°位相が進んだ進相電流が流れる。よって、
この進相電流と同相の電圧したがって虚電力の直流成分
を制御することによって、直流コンデンサの電圧制御を
行うことができる。
以下、本発明を図面に基づいて詳細説明する。
〔実 施 例〕
第1図および第2図は本発明が適用された一実施例の要
部構成を示す3相系状図およびその制御装置の要部構成
を示す系統図である。
すなわち、第1図に示すものは直流コンデンサ6Iこ、
第3図に示した如き並列接続される単相ダイオード整流
回路9が除去されてなる。
さらに第2図に示すものにおいては、電力演算回路10
1は式(1)〜式(4)に従って瞬時実電力および虚電
力を得、バイパスフィルタ102′によりそれらの交流
会p、qを得る。
減算器107は直Rt圧指令f[vcD  と実際の直
流電圧V。DのΔVを増・@a10Bへ出力する。その
増幅4108はイ扁差ΔVを増幅して霊電力直流分Δq
を加算5109へ出力する。加算′a109はバイパス
フィルタ102’出力の瞬時虚電力の交流会qと虚電力
直流分Δqを加算し、虚電力指令信号qとして電流指令
イ直演算回路103’へ出力する。を流指令値演算回路
103′は虚電力指令信号qと実電力の交流会pすなわ
ち実電力指令信号pを入力し、式(9)〜*   、*
   、* 式(11)に従って電!指令fii(1+1v  e’
wを生成して増幅回路104へ出力する。増幅回路10
4は電流指令値入力をゲインに倍して電圧指令信号vu
Vv、VW  を生成して電圧制御回路106へ出力す
る。
よって、電圧制御回路106は三角波発生回路105よ
り出力される三角波キャリア電圧Sと電圧指令*** 信号Vu、Vv、vw  を人力し、スイッチング素子
81〜S6をオンオフするトリガ信号vc、を生成する
ものとなる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、直流コンデンサに
並設されたダイオード整流回路が除去され、直流コンデ
ンサの充電を行い電圧制御を併わせ行い得る簡便な*、
iのパッシブ併用アクティブフィルタを提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明が適用された一実施例の要
部構成を示す3相系状図およびその制御装置の要部構成
を示す系統図、第3図および第4図は従来列のパッシブ
併用アクティブフィルタを示す3相系状図およびその制
御装置を示す系統図である。 1・・・・・・三相交流系統電源、2・・・・・・負荷
、3・・・−・・交流フィルタ、4・・・・・・交流リ
アクトル、5・・・・・・三相パルス幅変調方式電力変
換器(PWM変換器)、6・・・・・−直流コンデンサ
、7・・・・・・変圧器、8・・・・・・コンデンサ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 電源系統に負荷設備と並列に接続されるパッシブ併
    用アクティブフィルタにおいて、PWM変換器と、該P
    WM変換器の交流側の各相に直列に挿入された交流リア
    クトルと、前記PWM変換器の直流端子間に接続された
    直流コンデンサと、交流フィルタに2次側を接続された
    スタースター結線の変圧器と、前記交流リアクトルと変
    圧器との接続点に並列に接続されたコンデンサと、該変
    圧器の一次側と電源系統間に接続された交流フィルタと
    、前記PWM変換器の電圧制御を行う制御装置とを設け
    るとともに、該制御装置に、前記電源系統の電源電流を
    検出して瞬時実電力および虚電力を演算する手段、該瞬
    時実電力および虚電力の交流分を得る手段、直流電圧指
    令値と実際の直流電圧の偏差を得る手段、該偏差を増幅
    して虚電力直流分を得る手段、該虚電力直流分と前記虚
    電力の交流分を加算して虚電力指令信号を得る手段、該
    虚電力指令信号と前記実電力の交流分を入力して電流指
    令値を得る手段、該電流指令値を入力しゲイン倍した電
    圧指令値を出力する手段、該電圧指令信号と三角波キャ
    リア電圧を比較して前記PWM変換器へのスイッチ指令
    を生成する手段を設けたことを特徴とするパッシブ併用
    アクティブフィルタ。
JP2040358A 1990-02-21 1990-02-21 パツシブ併用アクテイブフイルタ Expired - Lifetime JPH074051B2 (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05284652A (ja) * 1992-03-31 1993-10-29 Toyo Electric Mfg Co Ltd パッシブ併用アクティブフィルタの制御回路
EP0906654A4 (en) * 1996-06-21 2000-03-29 Wisconsin Alumni Res Found POWER SUPPLY SUPPLY SUPPRESSION THROUGH PARALLEL ACTIVE / PASSIVE HYBRID FILTER SYSTEM WITH RECTANGULAR SIGNAL INVERTER AND DC CIRCUIT CONTROL
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CN104201682A (zh) * 2014-09-25 2014-12-10 湖北瑞力电气有限公司 一种内置环形电抗器的高压无源滤波柜

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