JPH08137565A - アクティブフィルタの制御装置 - Google Patents
アクティブフィルタの制御装置Info
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- JPH08137565A JPH08137565A JP6280122A JP28012294A JPH08137565A JP H08137565 A JPH08137565 A JP H08137565A JP 6280122 A JP6280122 A JP 6280122A JP 28012294 A JP28012294 A JP 28012294A JP H08137565 A JPH08137565 A JP H08137565A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 系統の高調波電圧成分ＶHnから補償高調波電
流ＩAFHnを決定する電圧検出型のアクティブフィルタの
制御装置において、ＶHnに対するＩAFHnの位相と大きさ
が、系統条件に自動的に追従して決定されるようにし、
系統条件に合せた調整を不要にするとともに、安定性を
持つ最適制御を可能とする。 【構成】 各補償サイクル毎に、電力系統の電圧ＶSか
ら、フーリエ級数展開により高調波電圧ＶHnを抽出し、
これをアクティブフィルタから系統を見たインピ−ダン
スＺHnで除し、この除算値に前回の補償電流値ＩAFH(k-
1)を加え、アクティブフィルタに補償指令値ＩAFH(k)と
して与える。
流ＩAFHnを決定する電圧検出型のアクティブフィルタの
制御装置において、ＶHnに対するＩAFHnの位相と大きさ
が、系統条件に自動的に追従して決定されるようにし、
系統条件に合せた調整を不要にするとともに、安定性を
持つ最適制御を可能とする。 【構成】 各補償サイクル毎に、電力系統の電圧ＶSか
ら、フーリエ級数展開により高調波電圧ＶHnを抽出し、
これをアクティブフィルタから系統を見たインピ−ダン
スＺHnで除し、この除算値に前回の補償電流値ＩAFH(k-
1)を加え、アクティブフィルタに補償指令値ＩAFH(k)と
して与える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、系統電圧に含まれる高
調波電圧を検出して補償電流を決定する電圧検出型のア
クティブフィルタ、特にその補償電流の決定方式に関す
る。
調波電圧を検出して補償電流を決定する電圧検出型のア
クティブフィルタ、特にその補償電流の決定方式に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図７に示すように、アクティブフィルタ
１は、サイリスタ制御機器等の高調波発生源２の発生す
る高調波電流ｉLHを相殺する高調波補償電流ｉAFHを、
系統母線３に注入して、系統の高調波を抑制する（ｉLH
＋ｉAFH＝０）。
１は、サイリスタ制御機器等の高調波発生源２の発生す
る高調波電流ｉLHを相殺する高調波補償電流ｉAFHを、
系統母線３に注入して、系統の高調波を抑制する（ｉLH
＋ｉAFH＝０）。
【０００３】図７の制御方式は、高調波発生源２が、補
償点Ａから見て負荷側にのみ存在すると考え、負荷電流
ｉLに含まれる高調波電流ｉLHを検出して補償を行なっ
ている。
償点Ａから見て負荷側にのみ存在すると考え、負荷電流
ｉLに含まれる高調波電流ｉLHを検出して補償を行なっ
ている。
【０００４】しかし、図７中に点線で示すように、電源
ＥS側に、別の高調波発生源４が存在する場合がある。
また、図８に示すように、補償を行なおうとする系統母
線３が、他の系統とループを形成し、別の高調波発生源
２Ａ〜２Ｆから高調波が自系統に流入する場合がある。
これらの場合に、図７のように下流側の高調波電流ｉ LH
のみを補償しても、上流側あるいは他系統から系統イン
ピ−ダンスＸSを通して流入する高調波電流によって補
償点Ａに高調波電圧ＶHが発生してしまう。
ＥS側に、別の高調波発生源４が存在する場合がある。
また、図８に示すように、補償を行なおうとする系統母
線３が、他の系統とループを形成し、別の高調波発生源
２Ａ〜２Ｆから高調波が自系統に流入する場合がある。
これらの場合に、図７のように下流側の高調波電流ｉ LH
のみを補償しても、上流側あるいは他系統から系統イン
ピ−ダンスＸSを通して流入する高調波電流によって補
償点Ａに高調波電圧ＶHが発生してしまう。
【０００５】そのため、先に本出願人は、図９に示すよ
うに、系統母線３に発生する高調波電圧ＶHを検出し、
この高調波電圧ＶHに振幅が比例した補償用高調波電流
ＩAFH（＝−ｋ・ＶH）を補償点Ａに供給して、高調波に
対する等価的な低インピ−ダンス（ＺH＝ＶH／ＩAFH）
が接続された状態とし、これによって高調波電圧の抑制
を行なう電圧検出型のアクティブフィルタ１Ａを提案し
ている（特開平１−１６４２３３）。
うに、系統母線３に発生する高調波電圧ＶHを検出し、
この高調波電圧ＶHに振幅が比例した補償用高調波電流
ＩAFH（＝−ｋ・ＶH）を補償点Ａに供給して、高調波に
対する等価的な低インピ−ダンス（ＺH＝ＶH／ＩAFH）
が接続された状態とし、これによって高調波電圧の抑制
を行なう電圧検出型のアクティブフィルタ１Ａを提案し
ている（特開平１−１６４２３３）。
【０００６】この先行発明は、系統電圧ＶSに含まれる
各次数の高調波をフーリエ級数展開によって分離抽出
し、その加算合成によって、補償指令値ＩAFH *を決定し
ている。
各次数の高調波をフーリエ級数展開によって分離抽出
し、その加算合成によって、補償指令値ＩAFH *を決定し
ている。
【０００７】すなわち、図１０に示すように補償すべき
高調波の次数毎に設けた高調波検出回路５1〜５mによっ
て系統電圧ＶSに含まれる各次数の高調波を抽出し、こ
れらを増幅器６で係数倍した信号を加算器７で加算合成
し、リミッタ８でレベル制限して、補償用高調波電流発
生回路９に指令値として与えている。各高調波検出回路
５1〜５mは、次のように構成される。
高調波の次数毎に設けた高調波検出回路５1〜５mによっ
て系統電圧ＶSに含まれる各次数の高調波を抽出し、こ
れらを増幅器６で係数倍した信号を加算器７で加算合成
し、リミッタ８でレベル制限して、補償用高調波電流発
生回路９に指令値として与えている。各高調波検出回路
５1〜５mは、次のように構成される。
【０００８】１０は同期発振器で、系統電圧ＶSに同期
した高調波電圧ｓｉｎ（ｎωｔ）及びｃｏｓ（ｎωｔ）
〔ｎは高調波次数〕を発生する。１１Ａ, １１Ｂは乗算
器で、前記同期高調波電圧と系統電圧ＶSの乗算値を求
める。１２Ａ, １２Ｂは積分回路で、この乗算値を１周
期毎に積分する。１３Ａ, １３Ｂはサンプルホールド回
路で、この１周期積分値を次回の算出までホールドす
る。１４Ａ, １４Ｂはローパスフィルタで、各々、１周
期積分値の過去数周期の平均値を、フーリエ展開の対応
次数における正弦項と余弦項の係数（Ａn, Ｂn）として
出力する（添字ｎは補償する次数を表す。以下同じ）。
した高調波電圧ｓｉｎ（ｎωｔ）及びｃｏｓ（ｎωｔ）
〔ｎは高調波次数〕を発生する。１１Ａ, １１Ｂは乗算
器で、前記同期高調波電圧と系統電圧ＶSの乗算値を求
める。１２Ａ, １２Ｂは積分回路で、この乗算値を１周
期毎に積分する。１３Ａ, １３Ｂはサンプルホールド回
路で、この１周期積分値を次回の算出までホールドす
る。１４Ａ, １４Ｂはローパスフィルタで、各々、１周
期積分値の過去数周期の平均値を、フーリエ展開の対応
次数における正弦項と余弦項の係数（Ａn, Ｂn）として
出力する（添字ｎは補償する次数を表す。以下同じ）。
【０００９】１５Ａ, １５Ｂは乗算器で、上記係数（Ａ
n, Ｂn）を前記同期高調波電圧に掛けて、正弦項と余弦
項の電圧を作成する。１６Ａ, １６Ｂは移相器で、前記
乗算器１５Ａ, １５Ｂの演算に用いる前記同期高調波電
圧に所定の位相調整量φnを与える。この位相調整量φn
は、検出した高調波電圧ＶSに対する補償電流の位相差
を決めるものである。１７は加算器で、前記正弦項と余
弦項の電圧を加算して、検出対象とする次数ｎの高調波
信号〔ＶHn＝Ａn・ｓｉｎ（ｎωｔ＋φn）＋Ｂ n・ｃｏ
ｓ（ｎωｔ＋φn）〕を作成する。この高調波信号は、
上述したように、増幅器６で係数倍されて補償指令値Ｉ
AFHn *として使用され、最終的に補償電流ＩAFHnが発生
する。
n, Ｂn）を前記同期高調波電圧に掛けて、正弦項と余弦
項の電圧を作成する。１６Ａ, １６Ｂは移相器で、前記
乗算器１５Ａ, １５Ｂの演算に用いる前記同期高調波電
圧に所定の位相調整量φnを与える。この位相調整量φn
は、検出した高調波電圧ＶSに対する補償電流の位相差
を決めるものである。１７は加算器で、前記正弦項と余
弦項の電圧を加算して、検出対象とする次数ｎの高調波
信号〔ＶHn＝Ａn・ｓｉｎ（ｎωｔ＋φn）＋Ｂ n・ｃｏ
ｓ（ｎωｔ＋φn）〕を作成する。この高調波信号は、
上述したように、増幅器６で係数倍されて補償指令値Ｉ
AFHn *として使用され、最終的に補償電流ＩAFHnが発生
する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の装置は、系
統電圧ＶSから分離・抽出した各次数の高調波電圧成分
ＶHnのみから補償指令値ＩAFHn *を決定する。
統電圧ＶSから分離・抽出した各次数の高調波電圧成分
ＶHnのみから補償指令値ＩAFHn *を決定する。
【００１１】したがって、アクティブフィルタの設置時
に、高調波電圧成分に対する補償高調波電流の位相と振
幅を、例えば前記移相器１６Ａ, １６Ｂ及び増幅器６に
よって調整する必要があり、この作業に非常な手間がか
かることになっていた。
に、高調波電圧成分に対する補償高調波電流の位相と振
幅を、例えば前記移相器１６Ａ, １６Ｂ及び増幅器６に
よって調整する必要があり、この作業に非常な手間がか
かることになっていた。
【００１２】例えば、位相調整においては、高調波電圧
ＶHnと補償電流ＩAFHnを同位相としアクティブフィルタ
を等価抵抗として運転すると、共振により振幅が拡大し
ている次数の高調波に対しては高調波抑制の効果がある
が、拡大していない次数の高調波に対しては、効果が小
さくなるといった問題が生じる。
ＶHnと補償電流ＩAFHnを同位相としアクティブフィルタ
を等価抵抗として運転すると、共振により振幅が拡大し
ている次数の高調波に対しては高調波抑制の効果がある
が、拡大していない次数の高調波に対しては、効果が小
さくなるといった問題が生じる。
【００１３】また、上記従来装置では、前回の補償結果
として発生する高調波電圧ＶHnより次回の補償指令値Ｉ
AFHn *を決定するというフィードバック制御であるの
で、帰還回路を構成する遅れ要素、例えば前記ローパス
フィルタ１４Ａ, １４Ｂとの関連で増幅器６を調整する
ことになり、制御系を安定動作させながら高調波の抑制
性能を向上するため制御特性の検討を要する。
として発生する高調波電圧ＶHnより次回の補償指令値Ｉ
AFHn *を決定するというフィードバック制御であるの
で、帰還回路を構成する遅れ要素、例えば前記ローパス
フィルタ１４Ａ, １４Ｂとの関連で増幅器６を調整する
ことになり、制御系を安定動作させながら高調波の抑制
性能を向上するため制御特性の検討を要する。
【００１４】そこで、本発明は上述した調整の手間を掛
けることなく、電圧検出型のアクティブフィルタの補償
電流を最適制御できる制御装置を提供することを目的と
する。
けることなく、電圧検出型のアクティブフィルタの補償
電流を最適制御できる制御装置を提供することを目的と
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明が提供するアクテ
ィブフィルタの制御装置は、アクティブフィルタが接続
される電力系統の電圧ＶSから、フーリエ級数展開によ
り高調波電圧ＶHnを抽出する高調波検出回路と、
ィブフィルタの制御装置は、アクティブフィルタが接続
される電力系統の電圧ＶSから、フーリエ級数展開によ
り高調波電圧ＶHnを抽出する高調波検出回路と、
【００１６】アクティブフィルタの制御サイクル毎に、
抽出した高調波電圧ＶHnをアクティブフィルタから系統
を見たインピ−ダンスＺHnで除し、この除算値ＶHn／Ｚ
Hnに前回の補償電流値を加えて、アクティブフィルタに
補償指令値として与える補償電流決定回路とを具備した
ことを特徴とする。
抽出した高調波電圧ＶHnをアクティブフィルタから系統
を見たインピ−ダンスＺHnで除し、この除算値ＶHn／Ｚ
Hnに前回の補償電流値を加えて、アクティブフィルタに
補償指令値として与える補償電流決定回路とを具備した
ことを特徴とする。
【００１７】なお、上記アクティブフィルタから系統を
見たインピ−ダンスＺHnは、アクティブフィルタ自体が
系統に任意の電流ＩTnを出力し、その時の系統電圧の変
化分ΔＶHnから演算することによって求めることができ
る。
見たインピ−ダンスＺHnは、アクティブフィルタ自体が
系統に任意の電流ＩTnを出力し、その時の系統電圧の変
化分ΔＶHnから演算することによって求めることができ
る。
【００１８】
【作用】上記構成は、検出した各次数の高調波電圧ＶHn
を、アクティブフィルタから系統を見たインピ−ダンス
ＺHnで除し、この除算値を、前回の補償電流ＩAFHnに加
算して、補償電流を決定している。
を、アクティブフィルタから系統を見たインピ−ダンス
ＺHnで除し、この除算値を、前回の補償電流ＩAFHnに加
算して、補償電流を決定している。
【００１９】上記除算値ＶHn／ＺHnは、負荷側高調波発
生源（電流源）と電源ＥS側に含まれる高調波発生源
（電圧源）とにより発生している高調波電圧ＶHnを等価
な電流源ＩLHnのみで発生することと置換えができるの
で、上記除算値を補償電流初期値として、アクティブフ
ィルタから系統に流入させると、補償電流に制限がなけ
れば、発生している高調波電圧ＶHnを完全に打ち消すこ
とができる。
生源（電流源）と電源ＥS側に含まれる高調波発生源
（電圧源）とにより発生している高調波電圧ＶHnを等価
な電流源ＩLHnのみで発生することと置換えができるの
で、上記除算値を補償電流初期値として、アクティブフ
ィルタから系統に流入させると、補償電流に制限がなけ
れば、発生している高調波電圧ＶHnを完全に打ち消すこ
とができる。
【００２０】この除算値は、前回使用した補償値に加算
されて用いられ、高調波電圧の変化分に応じ補償値を修
正しながら、１制御サイクル毎に、位相と振幅の双方に
ついて、完全な補償を行なう構成となっている。したが
って、従来装置で必要であった調整作業が不要になる。
されて用いられ、高調波電圧の変化分に応じ補償値を修
正しながら、１制御サイクル毎に、位相と振幅の双方に
ついて、完全な補償を行なう構成となっている。したが
って、従来装置で必要であった調整作業が不要になる。
【００２１】また、１制御サイクル毎に修正を行うの
で、例えば上記インピ−ダンスＺHnに誤差が生じ、上記
除算値の精度が低くなっても、修正の繰り返しによっ
て、結果的に高精度の補償が確保されるという利点をも
有する。
で、例えば上記インピ−ダンスＺHnに誤差が生じ、上記
除算値の精度が低くなっても、修正の繰り返しによっ
て、結果的に高精度の補償が確保されるという利点をも
有する。
【００２２】さらに、アクティブフィルタから系統を見
たインピ−ダンスＺHnは、独立した測定装置を設けて測
定してもよいが、アクティブフィルタから各次数の高調
波電流ＩTnを系統に流入させ、このときの高調波電圧の
変化分ΔＶHnを検出し、各次数毎に
たインピ−ダンスＺHnは、独立した測定装置を設けて測
定してもよいが、アクティブフィルタから各次数の高調
波電流ＩTnを系統に流入させ、このときの高調波電圧の
変化分ΔＶHnを検出し、各次数毎に
【００２３】ＺHn＝ΔＶHn／ＩTnとして求めれば、実際
に補償を行なう回路と測定を行なう回路が同一となって
精度が高まるとともに設備の合理的利用が図れる。
に補償を行なう回路と測定を行なう回路が同一となって
精度が高まるとともに設備の合理的利用が図れる。
【００２４】
【実施例】図１は、電圧検出型のアクティブフィルタを
設置した図９に示す系統を、負荷が発生する高調波電流
ＩLHとアクティブフィルタが注入する補償高調波電流Ｉ
AFHを、電流源として表わしたもので、ＥSは変電所等の
上位電源、ＺSは系統インピ−ダンス、ＺLは負荷インピ
−ダンス、１８はアクティブフィルタの高調波検出回
路、１９は補償電流決定回路、ＰＴは系統電圧を検出す
る電圧変成器、ＣＴはアクティブフィルタの出力電流を
検出する電流変成器を示す。
設置した図９に示す系統を、負荷が発生する高調波電流
ＩLHとアクティブフィルタが注入する補償高調波電流Ｉ
AFHを、電流源として表わしたもので、ＥSは変電所等の
上位電源、ＺSは系統インピ−ダンス、ＺLは負荷インピ
−ダンス、１８はアクティブフィルタの高調波検出回
路、１９は補償電流決定回路、ＰＴは系統電圧を検出す
る電圧変成器、ＣＴはアクティブフィルタの出力電流を
検出する電流変成器を示す。
【００２５】図１の回路で、アクティブフィルタの補償
高調波電流ＩAFHをどのように決定すれば、系統電圧ＶS
に含まれた高調波電圧ＶHを０にすることができるかを
テブナンの定理により考察する。高調波のみについて考
えると、アクティブフィルタの設置点から見た図１の回
路は、図２のように表わすことができる。なお、ＺAFは
アクティブフィルタの等価インピ−ダンスを表す。この
回路において、アクティブフィルタの出力電流が０のと
き高調波電圧ＶHが発生しているとすると、この高調波
電圧ＶHを、アクティブフィルタの接続点における開放
電圧と見ることができる。一方、アクティブフィルタの
接続点から系統を見たインピ−ダンスＺHは、ＺH＝（Ｚ
S・ＺL）／（ＺS＋ＺL）である。
高調波電流ＩAFHをどのように決定すれば、系統電圧ＶS
に含まれた高調波電圧ＶHを０にすることができるかを
テブナンの定理により考察する。高調波のみについて考
えると、アクティブフィルタの設置点から見た図１の回
路は、図２のように表わすことができる。なお、ＺAFは
アクティブフィルタの等価インピ−ダンスを表す。この
回路において、アクティブフィルタの出力電流が０のと
き高調波電圧ＶHが発生しているとすると、この高調波
電圧ＶHを、アクティブフィルタの接続点における開放
電圧と見ることができる。一方、アクティブフィルタの
接続点から系統を見たインピ−ダンスＺHは、ＺH＝（Ｚ
S・ＺL）／（ＺS＋ＺL）である。
【００２６】高調波電圧ＶHを０にするためには、高調
波電圧ＶHに対してアクティブフィルタが等価インピ−
ダンス０の要素として作用すれば良い。したがって、テ
ブナンの定理ＩAFH＝ＶH／（ＺH＋ＺAF）において、Ｚ
AF＝０として、 ＩAFH＝ＶH／ＺHとなる。……
波電圧ＶHに対してアクティブフィルタが等価インピ−
ダンス０の要素として作用すれば良い。したがって、テ
ブナンの定理ＩAFH＝ＶH／（ＺH＋ＺAF）において、Ｚ
AF＝０として、 ＩAFH＝ＶH／ＺHとなる。……
【００２７】ここで、ＶH, ＺHは高調波の各次数ｎ毎
に、異なる値となるので、実際の制御は、次数毎にＩ
AFHn＝ＶLHn／ＺHnを算出し、これらの加算・合成値Ｉ
AFH＝ΣＩ AFHnを、補償指令値ＩAFHn *とすればよい。
に、異なる値となるので、実際の制御は、次数毎にＩ
AFHn＝ＶLHn／ＺHnを算出し、これらの加算・合成値Ｉ
AFH＝ΣＩ AFHnを、補償指令値ＩAFHn *とすればよい。
【００２８】実際の制御においては、高調波電圧ＶHの
時間的変化と、補償誤差を考慮する必要がある。そこ
で、アクティブフィルタの１制御サイクル毎に、前回の
制御で残留した高調波電圧ＶHを検出し、 ＩAFH(K)＝ＩAFH(K-1)＋ＶH／ＺHとする。…… 但し、(k)は現在の制御サイクル、(k-1)は前回の制御サ
イクルを表す。
時間的変化と、補償誤差を考慮する必要がある。そこ
で、アクティブフィルタの１制御サイクル毎に、前回の
制御で残留した高調波電圧ＶHを検出し、 ＩAFH(K)＝ＩAFH(K-1)＋ＶH／ＺHとする。…… 但し、(k)は現在の制御サイクル、(k-1)は前回の制御サ
イクルを表す。
【００２９】これは、前回の制御サイクルの補償電流Ｉ
AFH(K-1)に対して残留した高調波電圧ＶHを０にする補
償電流をＶH／ＺHより計算し、前回の補償電流に加算し
て修正し、次回の補償電流ＩAFH(K)とするものである。
AFH(K-1)に対して残留した高調波電圧ＶHを０にする補
償電流をＶH／ＺHより計算し、前回の補償電流に加算し
て修正し、次回の補償電流ＩAFH(K)とするものである。
【００３０】上記ＺHnは、測定時に系統の運転状態が変
動することによる測定誤差や、測定後に系統条件が変わ
り実際の値が変動する等の原因によって、精度が低下す
る場合がある。しかし、ＺHnにある程度の誤差があって
も、本発明は上記式のように１制御サイクル毎に修正
を繰り返すので、結果的に高精度の補償が可能になる。
これを、次に説明する。
動することによる測定誤差や、測定後に系統条件が変わ
り実際の値が変動する等の原因によって、精度が低下す
る場合がある。しかし、ＺHnにある程度の誤差があって
も、本発明は上記式のように１制御サイクル毎に修正
を繰り返すので、結果的に高精度の補償が可能になる。
これを、次に説明する。
【００３１】アクティブフィルタから見た系統の実際の
インピ−ダンスＺH＝（ＺS・ＺL）／（ＺS＋ＺL）に対
し、誤差を含む測定値をＺH′とする。
インピ−ダンスＺH＝（ＺS・ＺL）／（ＺS＋ＺL）に対
し、誤差を含む測定値をＺH′とする。
【００３２】このＺH′により上記式で補償電流を決
定したとき系統に残留する高調波電圧ＶH（k）は、補償
をしない０回目で高調波電圧がＶH（0）＝−ＺH・ＩLH
であるとして（ＩLHは、図１、図２に示した負荷の発生
する高調波電流）、
定したとき系統に残留する高調波電圧ＶH（k）は、補償
をしない０回目で高調波電圧がＶH（0）＝−ＺH・ＩLH
であるとして（ＩLHは、図１、図２に示した負荷の発生
する高調波電流）、
【００３３】 １回目の補償で、ＶH（1）＝−ＺH・ＩLH−ＺH・（−ＺH・ＩLH）／ＺH′ ＝−ＺH・ＩLH＋ＺH 2・ＩLH／ＺH′ ２回目の補償で、ＶH（2）＝（−ＺH・ＩLH＋ＺH 2・ＩLH／ＺH′） −ＺH・（−ＺH・ＩLH＋ＺH 2・ＩLH／ＺH′）／ＺH′ ＝−ＺH・ＩLH−ＺH（−２ＺH・ＩLH／ＺH′＋ＺH 2・ＩLH／ＺH′2） ３回目の補償で、ＶH（3）＝−ＺH・ＩLH−ＺH・（−３ＺH・ＩLH／ＺH′ −３ＺH 2・ＩLH／ＺH′2＋ＺH 3・ＩLH／ＺH′3）
【数１】
【００３４】上式で、 ＺH／ＺH′≒１とすれば、演算
サイクルを繰返す毎に、高調波電圧ＶH（k）は、０に収
束することになり、ＺH′に多少の誤差が含まれていて
も、実際の運転には差し支えないことが解る。
サイクルを繰返す毎に、高調波電圧ＶH（k）は、０に収
束することになり、ＺH′に多少の誤差が含まれていて
も、実際の運転には差し支えないことが解る。
【００３５】図１、図２は、高調波発生源が負荷のみの
場合を考えたが、系統に複数の高調波発生源がつながれ
た場合であっても、上記式は同様に成立するので、ア
クティブフィルタの設置点から系統を見たインピ−ダン
スＺHと、補償点に現れる高調波電圧ＶHのみを考慮すれ
ば、補償は同様に行なえる。次に、図１の装置の実際の
制御例を、図３のフロー図について説明する。始めに、
アクティブフィルタから接続点を見たインピ−ダンスＺ
Hnを計測する。
場合を考えたが、系統に複数の高調波発生源がつながれ
た場合であっても、上記式は同様に成立するので、ア
クティブフィルタの設置点から系統を見たインピ−ダン
スＺHと、補償点に現れる高調波電圧ＶHのみを考慮すれ
ば、補償は同様に行なえる。次に、図１の装置の実際の
制御例を、図３のフロー図について説明する。始めに、
アクティブフィルタから接続点を見たインピ−ダンスＺ
Hnを計測する。
【００３６】まず、アクティブフィルタの補償電流Ｉ
AFH＝０とする初期状態にセットし、アクティブフィル
タの出力電流を０にする。このときＰＴより得られた系
統電圧ＶSを高調波検出回路１８に通し、ＦＦＴ演算に
より、各次数の高調波ＶHn(INI)を無補償時の初期値と
して求める。
AFH＝０とする初期状態にセットし、アクティブフィル
タの出力電流を０にする。このときＰＴより得られた系
統電圧ＶSを高調波検出回路１８に通し、ＦＦＴ演算に
より、各次数の高調波ＶHn(INI)を無補償時の初期値と
して求める。
【００３７】次に、アクティブフィルタから系統に流す
試験電流ＩTnを系統に注入し、この後の系統電圧ＶSを
高調波検出回路１８でＦＦＴ演算して、対応次数の高調
波ＶHnの変化分ΔＶHnを算出する。なお、試験電流ＩTn
の位相は、上記高調波ＶHn(INI)と対応次数ｎにおいて
同相とする。補償点から見た系統の高調波に対する各次
数のインピ−ダンスＺHnは、
試験電流ＩTnを系統に注入し、この後の系統電圧ＶSを
高調波検出回路１８でＦＦＴ演算して、対応次数の高調
波ＶHnの変化分ΔＶHnを算出する。なお、試験電流ＩTn
の位相は、上記高調波ＶHn(INI)と対応次数ｎにおいて
同相とする。補償点から見た系統の高調波に対する各次
数のインピ−ダンスＺHnは、
【数２】 として求めることができる。この試験電流ＩTnの注入に
よるＺHnの演算は、補償する高調波ＶHnの次数分だけ繰
り返される。ＺHnが求められれば、アクティブフィルタ
による補償を開始する。
よるＺHnの演算は、補償する高調波ＶHnの次数分だけ繰
り返される。ＺHnが求められれば、アクティブフィルタ
による補償を開始する。
【００３８】初回の補償は、前記高調波ＶHn(INI)と上
記算出値ＺHnを用い、対応次数毎にＩAFHn＝ＶHn／ＺHn
を算出し、これらの合成値ΣＩAFHnをＩAFH *としアクテ
ィブフィルタに補償指令値として与えるものである。初
回以降の補償は、補償結果を吟味しながら行われる。ま
ず、補償後の高調波ＶHnをＦＦＴ演算により求める。
記算出値ＺHnを用い、対応次数毎にＩAFHn＝ＶHn／ＺHn
を算出し、これらの合成値ΣＩAFHnをＩAFH *としアクテ
ィブフィルタに補償指令値として与えるものである。初
回以降の補償は、補償結果を吟味しながら行われる。ま
ず、補償後の高調波ＶHnをＦＦＴ演算により求める。
【００３９】各次数の高調波ＶHnのいずれかが、Ｖ
Hn(k)＞ＶHn(k-1) 但し，kは補償回数、かつ、高調波歪
率≧３％のときは、アクティブフィルタから系統を見た
インピ−ダンスＺHnの計測を最初からやり直す。
Hn(k)＞ＶHn(k-1) 但し，kは補償回数、かつ、高調波歪
率≧３％のときは、アクティブフィルタから系統を見た
インピ−ダンスＺHnの計測を最初からやり直す。
【００４０】これは、補償をしても高調波電圧が大きく
なり、その歪率が３％以上の場合は、前記ＺHnの計測中
に外乱を受け、前記ΔＶHnがＩTに対応しなかった誤計
測である場合、又は、アクティブフィルタの運転中に系
統条件の変動によってＺHnが変動している場合と考えら
れ、再計測を要するためである。なお、この再計測は、
これと異なる条件、例えば、歪み率の限界値を変え、あ
るいは所定時間が経過する毎に行なうという条件を加え
る等で行なっても良い。
なり、その歪率が３％以上の場合は、前記ＺHnの計測中
に外乱を受け、前記ΔＶHnがＩTに対応しなかった誤計
測である場合、又は、アクティブフィルタの運転中に系
統条件の変動によってＺHnが変動している場合と考えら
れ、再計測を要するためである。なお、この再計測は、
これと異なる条件、例えば、歪み率の限界値を変え、あ
るいは所定時間が経過する毎に行なうという条件を加え
る等で行なっても良い。
【００４１】ＺHnが正しいと判断されれば、ＣＴで検出
しＦＦＴ演算を行って求めたアクティブフィルタの今回
の補償電流ＩAFHnを前回補償電流ＩAFHn(k-1)として記
憶し、今回計測したＶHnを前回補償値として記憶する。
これは、次の制御サイクルの補償電流ＩAFHn(k)を算出
し、その結果を吟味するためである。
しＦＦＴ演算を行って求めたアクティブフィルタの今回
の補償電流ＩAFHnを前回補償電流ＩAFHn(k-1)として記
憶し、今回計測したＶHnを前回補償値として記憶する。
これは、次の制御サイクルの補償電流ＩAFHn(k)を算出
し、その結果を吟味するためである。
【００４２】次に、補償後の高調波ＶHnが無補償時のＶ
Hnの２％以内であるか否かを調べる。２％以内であれ
ば、前回の補償値（ＣＴで検出しＦＦＴ演算して求めた
アクティブフィルタの出力電流ＩAFHn）を、そのまま次
回の補償指令値として用いる。２％を超えていれば、今
回計測したＶHnと、アクティブフィルタから系統を見た
インピ−ダンスＺHnから、現在発生している高調波ＶHn
を打ち消すことができる補償電流＝ＶHn／ＺHnを算出
し、前回補償電流ＩAFHn(k-1)に加算して、次回の補償
電流ＩAFHn(k)＝ＩAFHn(k-1)＋ＶHn／ＺHnを算出し、そ
の加算合成値ΣＩAFHn(k)をアクティブフィルタの補償
指令値ＩAFH *として与える。この２％という条件は適宜
変更可能である。
Hnの２％以内であるか否かを調べる。２％以内であれ
ば、前回の補償値（ＣＴで検出しＦＦＴ演算して求めた
アクティブフィルタの出力電流ＩAFHn）を、そのまま次
回の補償指令値として用いる。２％を超えていれば、今
回計測したＶHnと、アクティブフィルタから系統を見た
インピ−ダンスＺHnから、現在発生している高調波ＶHn
を打ち消すことができる補償電流＝ＶHn／ＺHnを算出
し、前回補償電流ＩAFHn(k-1)に加算して、次回の補償
電流ＩAFHn(k)＝ＩAFHn(k-1)＋ＶHn／ＺHnを算出し、そ
の加算合成値ΣＩAFHn(k)をアクティブフィルタの補償
指令値ＩAFH *として与える。この２％という条件は適宜
変更可能である。
【００４３】上記図３の処理ループを繰り返すことによ
り、補償電流の大きさと位相は、系統条件（ＺHn及びＶ
Hn）に追従して自動的に決定される。したがって、アク
ティブフィルタを設置する際の系統条件に合せるための
調整作業は不要となる。
り、補償電流の大きさと位相は、系統条件（ＺHn及びＶ
Hn）に追従して自動的に決定される。したがって、アク
ティブフィルタを設置する際の系統条件に合せるための
調整作業は不要となる。
【００４４】図３の処理は、ＦＦＴ演算による各次数の
高調波成分ＶHn, ＩAFHnの分離抽出、各次数についての
ＺHnによる除算、この除算値の加算合成等による補償指
令値を決定等を行なっている。この演算処理は、例えば
図４に示すようなデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）を用いて行なうことができる。図４は、ＤＳＰで所
定の演算を行った結果を、各演算について設けたデータ
バッファに返すことによって、演算処理が進行すること
を示す。このＤＳＰには、ＰＴで検出した系統電圧ＶS
と、ＣＴで検出したアクティブフィルタの出力電流Ｉ
AFHが、Ａ／Ｄ変換器を通して与えられ、ＤＳＰの出力
は、Ｄ／Ａ変換器を通し補償電流指令値として取出され
る。
高調波成分ＶHn, ＩAFHnの分離抽出、各次数についての
ＺHnによる除算、この除算値の加算合成等による補償指
令値を決定等を行なっている。この演算処理は、例えば
図４に示すようなデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳ
Ｐ）を用いて行なうことができる。図４は、ＤＳＰで所
定の演算を行った結果を、各演算について設けたデータ
バッファに返すことによって、演算処理が進行すること
を示す。このＤＳＰには、ＰＴで検出した系統電圧ＶS
と、ＣＴで検出したアクティブフィルタの出力電流Ｉ
AFHが、Ａ／Ｄ変換器を通して与えられ、ＤＳＰの出力
は、Ｄ／Ａ変換器を通し補償電流指令値として取出され
る。
【００４５】本装置の実系統における補償例を、図５
（補償前）, 図６（補償後）に比較して示す。左側に波
形、右側にそのスペクトルを示した各図は、上から順
に、図９における補償点Ａの電圧ＶS、電源側電流ＩS、
アクティブフィルタの補償電流ＩAFH、高調波発生源２
のある負荷側電流ＩLを表している。
（補償前）, 図６（補償後）に比較して示す。左側に波
形、右側にそのスペクトルを示した各図は、上から順
に、図９における補償点Ａの電圧ＶS、電源側電流ＩS、
アクティブフィルタの補償電流ＩAFH、高調波発生源２
のある負荷側電流ＩLを表している。
【００４６】この比較例には、補償電流ＩAFHを注入す
ると、補償点電圧ＶSの高調波は完全に補償され、電源
側に流れ込むＩS中の高調波も、かなり低減されること
が示されている。
ると、補償点電圧ＶSの高調波は完全に補償され、電源
側に流れ込むＩS中の高調波も、かなり低減されること
が示されている。
【００４７】
【発明の効果】本発明は、電圧検出型のアクティブフィ
ルタにおける補償電流ＩAFHnを、前回の補償電流値に、
現在発生している高調波電圧ＶHnをアクティブフィルタ
から系統を見たインピ−ダンスＺHnで除した値を加算し
て求める。
ルタにおける補償電流ＩAFHnを、前回の補償電流値に、
現在発生している高調波電圧ＶHnをアクティブフィルタ
から系統を見たインピ−ダンスＺHnで除した値を加算し
て求める。
【００４８】これによって、補償電流ＩAFHの振幅と位
相が、系統条件に対して自動的に最適化されることにな
り、系統条件に合せるための制御特性の調整が不要とな
ってアクティブフィルタの設置・保守が容易になるとと
もに、精度の高い補償が安定性をもって行なえるように
なる。
相が、系統条件に対して自動的に最適化されることにな
り、系統条件に合せるための制御特性の調整が不要とな
ってアクティブフィルタの設置・保守が容易になるとと
もに、精度の高い補償が安定性をもって行なえるように
なる。
【図１】この発明のアクティブフィルタの制御装置を設
けた系統の等価回路である。
けた系統の等価回路である。
【図２】図１の回路をアクティブフィルタから見た等価
回路である。
回路である。
【図３】図１のアクティブフィルタの制御装置の制御手
順例を示すフロー図である。
順例を示すフロー図である。
【図４】この発明で必要なＦＦＴ演算等の処理を行なう
ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いた演算装
置の構成例である。
ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）を用いた演算装
置の構成例である。
【図５】この発明の装置を設置した系統（図９）の各部
分の電圧と電流を、波形とスペクトルで示した図（補償
前）である。
分の電圧と電流を、波形とスペクトルで示した図（補償
前）である。
【図６】この発明の装置を設置した系統（図９）の各部
分の電圧と電流を、波形とスペクトルで示した図（補償
後）である。
分の電圧と電流を、波形とスペクトルで示した図（補償
後）である。
【図７】電流検出型のアクティブフィルタを系統に設置
した従来例である。
した従来例である。
【図８】ループ状に結線された複数の系統で、個々の系
統が高調波発生源を持つ状態を表した図である。
統が高調波発生源を持つ状態を表した図である。
【図９】電圧検出型のアクティブフィルタを設置した電
力系統図である。
力系統図である。
【図１０】図９のアクティブフィルタにおいて、ＦＦＴ
演算によって補償電流を決定する従来の高調波検出回路
を示す回路図である。
演算によって補償電流を決定する従来の高調波検出回路
を示す回路図である。
１Ａ 電圧検出型のアクティブフィルタ ２ 高調波発生源 ３ 系統母線 １８ 高調波検出回路 １９ 補償電流決定回路 ＶHn 系統電圧ＶSに含まれる高調波電圧 ＺHn アクティブフィルタから系統を見たインピ−ダン
ス ＺS 系統インピ−ダンス ＺL 負荷インピ−ダンス ＩAFHn アクティブフィルタの補償高調波電流
ス ＺS 系統インピ−ダンス ＺL 負荷インピ−ダンス ＩAFHn アクティブフィルタの補償高調波電流
Claims (2)
- 【請求項１】 アクティブフィルタが接続される電力系
統の電圧から、フーリエ級数展開により高調波電圧を抽
出する高調波検出回路と、 アクティブフィルタの制御サイクル毎に、抽出した高調
波電圧をアクティブフィルタから系統を見たインピ−ダ
ンスで除し、この除算値に前回の補償電流値を加え、ア
クティブフィルタに補償指令値として与える補償電流決
定回路とを具備したことを特徴とするアクティブフィル
タの制御装置。 - 【請求項２】上記アクティブフィルタから系統を見たイ
ンピ−ダンスは、アクティブフィルタ自体が系統に任意
の電流を出力し、そのときの系統電圧の変化分から演算
した値であることを特徴とする請求項１に記載したアク
ティブフィルタの制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6280122A JPH08137565A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | アクティブフィルタの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6280122A JPH08137565A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | アクティブフィルタの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08137565A true JPH08137565A (ja) | 1996-05-31 |
Family
ID=17620646
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6280122A Withdrawn JPH08137565A (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | アクティブフィルタの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08137565A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008017643A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Hitachi Ltd | 電力変換装置およびその制御方法 |
| JP2018026993A (ja) * | 2016-08-03 | 2018-02-15 | 株式会社三社電機製作所 | 試験用電源装置 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP6280122A patent/JPH08137565A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008017643A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Hitachi Ltd | 電力変換装置およびその制御方法 |
| JP2018026993A (ja) * | 2016-08-03 | 2018-02-15 | 株式会社三社電機製作所 | 試験用電源装置 |
| JP2018198530A (ja) * | 2016-08-03 | 2018-12-13 | 株式会社三社電機製作所 | 試験用電源装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |