JPH0880052A - 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Info
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- JPH0880052A JPH0880052A JP6210313A JP21031394A JPH0880052A JP H0880052 A JPH0880052 A JP H0880052A JP 6210313 A JP6210313 A JP 6210313A JP 21031394 A JP21031394 A JP 21031394A JP H0880052 A JPH0880052 A JP H0880052A
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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)
- Rectifiers (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 低次のk次高調波を高速に検出して打ち消
す。 【構成】 CT1で検出した三相負荷電流をk次高調波
の次数kと電源角周波数ωを掛けた値で回転する回転座
標系の回転座標変換回路25により2軸電流に変換し、
k次高調波を直流分、その他を交流分として検出し、ロ
ーパスフィルタ261,262直流分を抽出して逆回転座
標変換回路27で逆変換して三相のk次高調波を検出す
る。低次のk次高調波を上記回転座標系により検出して
いるので高速に検出できる。減算回路21からの低次の
k次高調波を除いた負荷電流は座標変換回路22により
高調波を交流分、その他を直流分として検出し、ハイパ
スフィルタ231,232により交流分を抽出し、逆座標
変換回路24により高調波を検出する。この検出高調波
に検出k次高調波を加算器28で加算しこれを電流指令
として制御回路3を介してアクテイブフィルタ1を制御
する。
す。 【構成】 CT1で検出した三相負荷電流をk次高調波
の次数kと電源角周波数ωを掛けた値で回転する回転座
標系の回転座標変換回路25により2軸電流に変換し、
k次高調波を直流分、その他を交流分として検出し、ロ
ーパスフィルタ261,262直流分を抽出して逆回転座
標変換回路27で逆変換して三相のk次高調波を検出す
る。低次のk次高調波を上記回転座標系により検出して
いるので高速に検出できる。減算回路21からの低次の
k次高調波を除いた負荷電流は座標変換回路22により
高調波を交流分、その他を直流分として検出し、ハイパ
スフィルタ231,232により交流分を抽出し、逆座標
変換回路24により高調波を検出する。この検出高調波
に検出k次高調波を加算器28で加算しこれを電流指令
として制御回路3を介してアクテイブフィルタ1を制御
する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体電力変換装置を
利用して電力系統に含まれる高調波電流の補償を行う電
力用アクティブフィルタに関する。
利用して電力系統に含まれる高調波電流の補償を行う電
力用アクティブフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来電力用アクティブフィルタのシステ
ム構成を図2に示す。図2において、Esは三相交流電
源(系統電源)、Lは三相負荷、1は系統に接続された
アクティブフィルタ(主回路)で、直流コンデンサCを
充電するダイオードDを用いたダイオードブリッジと、
この直流コンデンサを直流電源とする半導体スイッチ素
子Sを用いた三相インバータからなる半導体電力変換装
置を利用している。
ム構成を図2に示す。図2において、Esは三相交流電
源(系統電源)、Lは三相負荷、1は系統に接続された
アクティブフィルタ(主回路)で、直流コンデンサCを
充電するダイオードDを用いたダイオードブリッジと、
この直流コンデンサを直流電源とする半導体スイッチ素
子Sを用いた三相インバータからなる半導体電力変換装
置を利用している。
【0003】2はアクティブフィルタの高調波電流検出
部で、電流検出器CT1で検出した三相負荷電流iLU,
iLV,iLWを電源角周波数ωで回転する回転座標系dq
座標に変換する3相/dq座標変換回路22と、座標変
換された電流idの交流分〜idを抽出するハイパスフィ
ルタ231と、座標変換された電流iqの交流分〜iqを
抽出するハイパスフィルタ232と、この交流分〜id及
び〜iqを3相に変換し、高調波電流を出力するdq/
3相座標変換回路24とにより構成されている。
部で、電流検出器CT1で検出した三相負荷電流iLU,
iLV,iLWを電源角周波数ωで回転する回転座標系dq
座標に変換する3相/dq座標変換回路22と、座標変
換された電流idの交流分〜idを抽出するハイパスフィ
ルタ231と、座標変換された電流iqの交流分〜iqを
抽出するハイパスフィルタ232と、この交流分〜id及
び〜iqを3相に変換し、高調波電流を出力するdq/
3相座標変換回路24とにより構成されている。
【0004】3はアクティブフィルタの制御部で、検出
部10で検出された高調波電流と、電流検出器CT2で
検出したアクティブフィルタ1からの補償高調波電流と
の偏差を検出する偏差検出器31と、この偏差電流が入
力する電流制御回路32と、この出力をPWM変調して
アクティブフィルタ1を上記偏差がなくなるように補償
制御するPWM制御回路33とにより構成されている。
部10で検出された高調波電流と、電流検出器CT2で
検出したアクティブフィルタ1からの補償高調波電流と
の偏差を検出する偏差検出器31と、この偏差電流が入
力する電流制御回路32と、この出力をPWM変調して
アクティブフィルタ1を上記偏差がなくなるように補償
制御するPWM制御回路33とにより構成されている。
【0005】上記3相/dq座標変換回路21の演算式
を(1)式に示す。
を(1)式に示す。
【0006】
【数1】
【0007】しかして、電流idは負荷電流の無効電力
成分に、電流iqは負荷電流の有効電力成分となる。ま
た、電流iq,iqの直流成分は基本波成分に、交流分は
高調波電流成分となる。
成分に、電流iqは負荷電流の有効電力成分となる。ま
た、電流iq,iqの直流成分は基本波成分に、交流分は
高調波電流成分となる。
【0008】よって電流id,iqからハイパスフィルタ
231,232により交流分だけを検出し、dq/3相座
標変換回路24により3相/dq座標変換回路22の逆
変換を行うことにより負荷電流の高調波成分が検出でき
る。従って制御部3によりアクティブフィルタ1を補償
制御し、系統に負荷電流の高調波成分を打ち消すように
高調波を注入することにより負荷電流の高調波成分を補
償することができる。
231,232により交流分だけを検出し、dq/3相座
標変換回路24により3相/dq座標変換回路22の逆
変換を行うことにより負荷電流の高調波成分が検出でき
る。従って制御部3によりアクティブフィルタ1を補償
制御し、系統に負荷電流の高調波成分を打ち消すように
高調波を注入することにより負荷電流の高調波成分を補
償することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のアクティブ
フィルタは高調波電流検出部において3相/dq座標変
換回路で変換されたd軸,q軸電流の中から高調波成分
を求めるためにハイパスフィルタを用いている。しか
し、このフィルタの周波数特性と時間応答がトレードオ
フの関係にあるので、低次高調波まで検出しようとする
と応答時間が遅れてしまう。
フィルタは高調波電流検出部において3相/dq座標変
換回路で変換されたd軸,q軸電流の中から高調波成分
を求めるためにハイパスフィルタを用いている。しか
し、このフィルタの周波数特性と時間応答がトレードオ
フの関係にあるので、低次高調波まで検出しようとする
と応答時間が遅れてしまう。
【0010】本発明は、従来のこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、次数
kの設定によって任意の高調波を高速に検出して補償す
ることができる電力用アクティブフィルタを提供するこ
とにある。
てなされたものであり、その目的とするところは、次数
kの設定によって任意の高調波を高速に検出して補償す
ることができる電力用アクティブフィルタを提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるアクティブフィルタは、高調波電流
を検出して高調波電流を打ち消すように半導体電力変換
装置を制御するアクティブフィルタにおいて、高調波電
流検出部が、補償しようとするk次高調波電流の次数と
電源角周波数を掛けた値で回転する回転座標系により、
三相負荷電流を変換してk次高調波電流を直流分として
出力する回転座標変換回路と、前記変換された直流分を
前記回転座標変換の逆変換をしてk次高調波電流信号を
出力する逆回転座標変換回路とを備えていることを特徴
とする。
に、本発明におけるアクティブフィルタは、高調波電流
を検出して高調波電流を打ち消すように半導体電力変換
装置を制御するアクティブフィルタにおいて、高調波電
流検出部が、補償しようとするk次高調波電流の次数と
電源角周波数を掛けた値で回転する回転座標系により、
三相負荷電流を変換してk次高調波電流を直流分として
出力する回転座標変換回路と、前記変換された直流分を
前記回転座標変換の逆変換をしてk次高調波電流信号を
出力する逆回転座標変換回路とを備えていることを特徴
とする。
【0012】
【作用】回転座標変換回路は補償しようとするk次高調
波の次数と電源角周波数を掛けた値で回転する回転座標
系で三相負荷電流のk次高調波電流成分を直流分に変換
し、この直流分を逆回転座標変換回路により三相に変換
してk次高調波を検出しているので、k次高調波が低次
高調波でも高速に検出できる。半導体電力変換装置はこ
の検出したk次高調波を電流指令として制御され負荷電
流のk次高調波を打ち消す。
波の次数と電源角周波数を掛けた値で回転する回転座標
系で三相負荷電流のk次高調波電流成分を直流分に変換
し、この直流分を逆回転座標変換回路により三相に変換
してk次高調波を検出しているので、k次高調波が低次
高調波でも高速に検出できる。半導体電力変換装置はこ
の検出したk次高調波を電流指令として制御され負荷電
流のk次高調波を打ち消す。
【0013】
【実施例】本発明は、低次高調波の検出を高調波の次数
と電源角周波数を掛けた値で回転する回転座標系に変換
することによって検出し、これを電流指令として負荷電
流の高調波を補償制御するものである。まずその原理に
ついて述べる。
と電源角周波数を掛けた値で回転する回転座標系に変換
することによって検出し、これを電流指令として負荷電
流の高調波を補償制御するものである。まずその原理に
ついて述べる。
【0014】負荷電流iLU,iLU,iLWを(2)式のよ
うに定義する。
うに定義する。
【0015】
【数2】
【0016】(2)式中のnは整数であり、高調波の次
数を意味する。
数を意味する。
【0017】いま負荷電流からk次高調波を検出,補償
する場合を考える。(2)式の負荷電流を高調波次数と
回転角速度を掛け合わせた値kωtで回転かる座標系へ
dq変換する。この場合の変換式は(3)式のように定
義できる。
する場合を考える。(2)式の負荷電流を高調波次数と
回転角速度を掛け合わせた値kωtで回転かる座標系へ
dq変換する。この場合の変換式は(3)式のように定
義できる。
【0018】
【数3】
【0019】(3)式に(2)式を代入すると、(4)
式,(5)式が得られる。
式,(5)式が得られる。
【0020】
【数4】
【0021】
【数5】
【0022】ここで、高調波電流をkωで回転する座標
系へ変換した場合、高調波電流成分、n=k+i(i=
0,±1,±2,±3…)の成分は(4)式,(5)式
より(6)式,(7)式のようになる。
系へ変換した場合、高調波電流成分、n=k+i(i=
0,±1,±2,±3…)の成分は(4)式,(5)式
より(6)式,(7)式のようになる。
【0023】
【数6】
【0024】
【数7】
【0025】(6)式,(7)式より、負荷電流中に含
まれている第k次高調波電流が直流値に、基本調波及び
その他の次数の高調波電流は交流値になることがわか
る。よって、d軸電流id及びq軸電流iqの中からロー
パスフィルタにより直流分だけを取り出せば、系統電流
中に含まれるk次高調波を検出することができる。
まれている第k次高調波電流が直流値に、基本調波及び
その他の次数の高調波電流は交流値になることがわか
る。よって、d軸電流id及びq軸電流iqの中からロー
パスフィルタにより直流分だけを取り出せば、系統電流
中に含まれるk次高調波を検出することができる。
【0026】しかして、この検出値をアクテイブフィル
タにより補償すれば、電力系統中の第k次高調波を除去
することができる。従って、例えば、kの値を5または
7に設定すれば、第5次、第7次といった低次高調波を
補償することができる。
タにより補償すれば、電力系統中の第k次高調波を除去
することができる。従って、例えば、kの値を5または
7に設定すれば、第5次、第7次といった低次高調波を
補償することができる。
【0027】実施例 本発明の実施例にかかるアクテイブフィルタのシステム
構成を図1に示す。同図において、Esは三相交流電源
(系統電源)、Lは三相負荷、1は系統に接続されたア
クテイブフィルタ(主回路)、2は高調波電流検出部
で、高調波電流検出回路2Aとk次(低次)高調波電流
検出回路2B及び検出回路2Aと2Bの出力を加算する
加算器28とからなる。
構成を図1に示す。同図において、Esは三相交流電源
(系統電源)、Lは三相負荷、1は系統に接続されたア
クテイブフィルタ(主回路)、2は高調波電流検出部
で、高調波電流検出回路2Aとk次(低次)高調波電流
検出回路2B及び検出回路2Aと2Bの出力を加算する
加算器28とからなる。
【0028】高調波電流検出回路2Aは、負荷電流検出
器CT1で検出した負荷電流とk次高調波電流検出回路
2Bで検出したk次高調波電流との差を検出する減算器
21と、このk次高調波電流が引かれた負荷電流を
(1)式の演算により電源角周波数ωで回転する回転座
標系のd軸電流id及びq軸電流iqに座標変換する3相
/dq座標変換回路22と、電流id,iqから交流分〜
id,〜iqを抽出するハイパスフィルタ231,23
2と、この交流分〜id,iqを座標変換して高調波電流
を出力するdq/3相座標変換回路から構成されてい
る。
器CT1で検出した負荷電流とk次高調波電流検出回路
2Bで検出したk次高調波電流との差を検出する減算器
21と、このk次高調波電流が引かれた負荷電流を
(1)式の演算により電源角周波数ωで回転する回転座
標系のd軸電流id及びq軸電流iqに座標変換する3相
/dq座標変換回路22と、電流id,iqから交流分〜
id,〜iqを抽出するハイパスフィルタ231,23
2と、この交流分〜id,iqを座標変換して高調波電流
を出力するdq/3相座標変換回路から構成されてい
る。
【0029】また、k次高調波電流検出回路2BはCT
1で検出した負荷電流を(3)式の演算により高調波の
次数k(例えば、5又は7)と電源角周波数ωを掛けた
値kωで回転する回転座標系のd軸電流id及びq軸電
流iqに座標変換する3相/kω回転座標変換回路25
と、この電流id,iqから直流分(k次高調波成分)だ
けを取り出すローパスフィルタ261,262と、この電
流id,iqの直流分を3相/kω回転座標変換回路25
の逆変換を行いk次高調波電流を出力するkω/3相回
転座標変換回路27から構成されている。
1で検出した負荷電流を(3)式の演算により高調波の
次数k(例えば、5又は7)と電源角周波数ωを掛けた
値kωで回転する回転座標系のd軸電流id及びq軸電
流iqに座標変換する3相/kω回転座標変換回路25
と、この電流id,iqから直流分(k次高調波成分)だ
けを取り出すローパスフィルタ261,262と、この電
流id,iqの直流分を3相/kω回転座標変換回路25
の逆変換を行いk次高調波電流を出力するkω/3相回
転座標変換回路27から構成されている。
【0030】3はアクテイブフィルタの制御部で、高調
波電流検出部2の加算器28から出力される検出高調波
電流と、電流検出器CT2で検出したアクテイブフィル
タ1からの補償高調波電流との偏差を検出する偏差検出
器31と、この偏差電流が入力する電流制御回路32
と、この出力をPW変調してアクテイブフィルタ1を制
御するPWM制御回路33とにより構成されている。
波電流検出部2の加算器28から出力される検出高調波
電流と、電流検出器CT2で検出したアクテイブフィル
タ1からの補償高調波電流との偏差を検出する偏差検出
器31と、この偏差電流が入力する電流制御回路32
と、この出力をPW変調してアクテイブフィルタ1を制
御するPWM制御回路33とにより構成されている。
【0031】次にこの実施例の動作について説明する。
電流検出器CT1で検出した負荷電流iLu,iLV,iLW
は3相/kω回転座標変換回路25により検出しようと
する高調波の次数kと電源角周波数ωを掛けた値kωで
回転する回転座標系によりd,q軸電流id,iqに変換
される。この場合(3)式の演算により行われるのでk
次高調波成分は直流分、その他の成分は交流分に変換さ
れる。この直流分はローパスフィルタ261、及び262
で抽出されるので遅れなくk次高調波成分の検出ができ
る。この電流id,iqの直流分はkω/3相回転座標変
換回路27により3相/kω回転座標変換回路25の逆
変換されるので、その出力はk次高調波電流となる。
電流検出器CT1で検出した負荷電流iLu,iLV,iLW
は3相/kω回転座標変換回路25により検出しようと
する高調波の次数kと電源角周波数ωを掛けた値kωで
回転する回転座標系によりd,q軸電流id,iqに変換
される。この場合(3)式の演算により行われるのでk
次高調波成分は直流分、その他の成分は交流分に変換さ
れる。この直流分はローパスフィルタ261、及び262
で抽出されるので遅れなくk次高調波成分の検出ができ
る。この電流id,iqの直流分はkω/3相回転座標変
換回路27により3相/kω回転座標変換回路25の逆
変換されるので、その出力はk次高調波電流となる。
【0032】一方、減算器21により電流検出器CT1
で検出した負荷電流からk次高調波検出回路2Bで検出
したk次高調波電流を差引いた負荷電流は3相/dq座
標変換回路22によりd,q軸電流id,iqに変換され
る。座標変換回路22は(1)式の演算を行うので、座
標変換された電流id,iqの交流分が高調波成分とな
る。この交流分には低次のk次高調波成分が含まれてい
ない。この電流id,iqの交流分〜id,〜iqはバイパ
スフィルタ231,232により抽出される。kω/3相
回転座標変換回路24はフィルタ231,232からの交
流分を座標変換回路22の逆変換を行い低次のk次高調
波を除く高調波電流を出力する。
で検出した負荷電流からk次高調波検出回路2Bで検出
したk次高調波電流を差引いた負荷電流は3相/dq座
標変換回路22によりd,q軸電流id,iqに変換され
る。座標変換回路22は(1)式の演算を行うので、座
標変換された電流id,iqの交流分が高調波成分とな
る。この交流分には低次のk次高調波成分が含まれてい
ない。この電流id,iqの交流分〜id,〜iqはバイパ
スフィルタ231,232により抽出される。kω/3相
回転座標変換回路24はフィルタ231,232からの交
流分を座標変換回路22の逆変換を行い低次のk次高調
波を除く高調波電流を出力する。
【0033】加算器28は座標変換回路24からのk次
高調波を含まない高調波電流と、回転座標変換回路27
からのk次高調波電流を加算してk次高調波を含む高調
波電流を出力する。減算器31によりこの高調波電流と
電流検出器CT2で検出した高調波電流との偏差が検出
され、電流制御回路32はこの偏差がなくなるようにP
WM制御回路33を介してアクテイブフィルタ1を補償
制御する。
高調波を含まない高調波電流と、回転座標変換回路27
からのk次高調波電流を加算してk次高調波を含む高調
波電流を出力する。減算器31によりこの高調波電流と
電流検出器CT2で検出した高調波電流との偏差が検出
され、電流制御回路32はこの偏差がなくなるようにP
WM制御回路33を介してアクテイブフィルタ1を補償
制御する。
【0034】以上のように、回転座標変換回路25によ
り低次のk次高調波電流を直流分に変換し、ローパスフ
ィルタ261,262により直流分を抽出し逆回転座標変
換回路27でk次高調波電流に変換しているので、低次
のk次高調波を高速に検出して補償することができる。
り低次のk次高調波電流を直流分に変換し、ローパスフ
ィルタ261,262により直流分を抽出し逆回転座標変
換回路27でk次高調波電流に変換しているので、低次
のk次高調波を高速に検出して補償することができる。
【0035】なお、kの値を異にするk次高調波電流検
出回路2Bを複数設ければ、次数を異にする複数の高調
波を高速に検出して補償することができる。
出回路2Bを複数設ければ、次数を異にする複数の高調
波を高速に検出して補償することができる。
【0036】
【発明の効果】本発明は、上述のとおり構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。
ので、次に記載する効果を奏する。
【0037】(1)低次高調波の検出をその高調波の次
数kと電源角周波数ωを掛けた値で回転する回転座標系
に変換することによって検出しているので、低次高調波
高速に検出して補償することができる。
数kと電源角周波数ωを掛けた値で回転する回転座標系
に変換することによって検出しているので、低次高調波
高速に検出して補償することができる。
【0038】(2)次数kの値の設定によって任意の高
調波を高速に検出して補償することができる。
調波を高速に検出して補償することができる。
【図1】本発明の実施例を示すシステム構成図。
【図2】従来例を示すシステム構成図。
1…アクテイブフィルタ(主回路) 2…高調波電流検出部 2A…高調波電流検出回路 2B…k次(低次)高調波電流検出回路 3…制御部 22…3相/dq座標変換回路 231,232…ハイパスフィルタ 24…dq/3相座標変換回路 25…3相/kω回転座標変換回路 261,262…ローパスフィルタ 27…kω/3相回転座標変換回路
Claims (1)
- 【請求項1】 高調波電流を検出して高調波電流を打ち
消すように半導体電力変換装置を制御するアクティブフ
ィルタにおいて、 高調波電流検出部が、 補償しようとするk次高調波電流の次数と電源角周波数
を掛けた値で回転する回転座標系により、三相負荷電流
を変換してk次高調波電流を直流分として出力する回転
座標変換回路と、 この変換された直流分を前記回転座標変換の逆変換をし
てk次高調波電流信号を出力する逆回転座標変換回路
と、 を備え、k次高周波電流を高速に検出して補償すること
を特徴としたアクティブフィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6210313A JPH0880052A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 電力用アクティブフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6210313A JPH0880052A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 電力用アクティブフィルタ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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- 1994-09-05 JP JP6210313A patent/JPH0880052A/ja active Pending
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