JPH1014109A - Active filter - Google Patents
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- JPH1014109A JPH1014109A JP8188167A JP18816796A JPH1014109A JP H1014109 A JPH1014109 A JP H1014109A JP 8188167 A JP8188167 A JP 8188167A JP 18816796 A JP18816796 A JP 18816796A JP H1014109 A JPH1014109 A JP H1014109A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は商用周波数に対して
高調波電流が流れる負荷において、前記高調波電流を補
償する装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for compensating a harmonic current in a load in which a harmonic current flows with respect to a commercial frequency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の技術の実施の形態を図４に示す。
交流電源３０から電力を受電して高調波電流を発生する
負荷３１に対して前記交流電源３０と負荷３１とに並列
に接続されるアクテイブフィルタ１６はスイッチ１、
２、３、４とそれぞれのダイオード１１、１２、１３、
１４と、前記スイッチ１、２、３、４を制御する制御器
３３と、前記インバータの出力をフィルタするコンデン
サ６とリアクトル５と、エネルギを蓄積するコンデンサ
７と、前記負荷３１の電流を検出する電流検出器１８と
前記交流電源３０の出力電圧を検出する交流電圧検出器
と前記コンデンサ７の電圧を検出する直流電圧検出器と
前記交流電流の基本波成分を除去する基本波成分除去器
３５とを具備する。2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an embodiment of the prior art.
The active filter 16 connected in parallel with the AC power supply 30 and the load 31 receives a power from the AC power supply 30 and generates a harmonic current.
2, 3, 4 and respective diodes 11, 12, 13,
14, a controller 33 for controlling the switches 1, 2, 3, 4; a capacitor 6 and a reactor 5 for filtering the output of the inverter; a capacitor 7 for storing energy; and a current for the load 31. A current detector 18, an AC voltage detector for detecting the output voltage of the AC power supply 30, a DC voltage detector for detecting the voltage of the capacitor 7, and a fundamental wave component remover 35 for removing a fundamental wave component of the AC current. Is provided.
【０００３】負荷３１の入力側で高調波電流を含む電流
を電流検出器１８で検出し、この高調波電流の信号を基
本波を除去する基本波除去器３５によって前記検出電流
の高調波成分を補償電流指令に変換して制御器１７に入
力し、前記制御器１７によってスイッチ１、４とスイッ
チ２、３を交互にオンオフし、コンデンサ７を充電また
は放電して前記コンデンサ７のエネルギを負荷３１で発
生する高調波電流を交流電源３０の出力正弦波電圧から
算出する正弦波基準信号に従って補償する。At the input side of the load 31, a current including a harmonic current is detected by a current detector 18, and a signal of the harmonic current is removed by a fundamental wave remover 35 for removing a fundamental wave from the harmonic component of the detected current. The compensation current command is converted and input to the controller 17, and the controller 17 turns on and off the switches 1 and 4 and the switches 2 and 3 alternately, charges or discharges the capacitor 7, and transfers the energy of the capacitor 7 to the load 31. Is compensated according to the sine wave reference signal calculated from the sine wave voltage output from the AC power supply 30.
【０００４】図５を参照して動作時の波形の説明をす
る。図５に示すａ１期間のように前記負荷電流信号ｉＬ
が前記正弦波基準信号ｉｒより小さい場合にはスイッチ
１、４及び２、３を制御してリアクトル５を通じて昇圧
コンバータ動作させてコンデンサ７を充電する。コンデ
ンサ７を充電することで負荷３１の負荷電流信号が前記
正弦波基準信号ｉｒより小さい期間は前記コンデンサ７
に電流を流して交流電源３０に正弦波基準信号ｉｒに従
った電流が流れるようにする。[0004] Waveforms during operation will be described with reference to FIG. As shown in the period a1 in FIG. 5, the load current signal iL
Is smaller than the sine wave reference signal ir, the switches 1, 4, 2 and 3 are controlled to operate the boost converter through the reactor 5 to charge the capacitor 7. When the capacitor 7 is charged, the load current signal of the load 31 is smaller than the sine wave reference signal ir while the capacitor 7 is charged.
And a current according to the sine wave reference signal ir flows through the AC power supply 30.
【０００５】図５に示すｂ１期間のように前記負荷電流
信号ｉＬが前記正弦波基準信号ｉｒより大きい場合には
コンデンサ７に蓄積しているエネルギをスイッチ１、４
及び２、３をオンオフ制御して交流電流に変換し、交流
に変換した電流はリアクトル５とコンデンサ６とでフィ
ルタされて、負荷３１に供給され、交流電源３０には正
弦波基準信号ｉｒに従った電流が流れるようにする。When the load current signal iL is larger than the sine wave reference signal ir as in the period b1 shown in FIG.
, 2 and 3 are turned on and off to convert them into an AC current, and the AC converted current is filtered by the reactor 5 and the capacitor 6 and supplied to the load 31, and the AC power supply 30 is supplied with the sine wave reference signal ir Current flow.
【０００６】ここで電流検出器１８は負荷３１の電流を
検出するために高調波成分を含んだ電流を検出する。制
御は高調波電流指令値によって前記高調波を補償する制
御をするので高調波成分と基本波成分を分離する必要が
ある。すなわち、電流検出後ノッチフィルタのような基
本波除去回路を通過して高調波電流成分を補償電流の指
令値とする。Here, the current detector 18 detects a current containing a harmonic component in order to detect the current of the load 31. Since the control is performed to compensate for the harmonic by the harmonic current command value, it is necessary to separate the harmonic component and the fundamental component. That is, after the current detection, the signal passes through a fundamental wave removing circuit such as a notch filter, and the harmonic current component is used as the command value of the compensation current.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では高調波
を含めた電流を検出して基本波除去回路３５によって補
償電流指令値を算出し、この補償電流指令値を制御器１
７に入力してスイッチ１、４と２、３のスイッチング幅
を制御して前記補償電流指令値に伴う補償電流をコンデ
ンサ７から負荷３１または交流電源３０からコンデンサ
７に電流を流す動作をしていた。しかし、この従来技術
では上記のように高調波を含む電流から補償電流の指令
値を算出しているので基本波と高調波成分を分離する為
の前記基本波除去回路３５が必要になる。In the prior art, a current including harmonics is detected and a compensation current command value is calculated by a fundamental wave removing circuit 35.
7 to control the switching widths of the switches 1, 4, 2 and 3 so that a compensation current accompanying the compensation current command value flows from the capacitor 7 to the load 31 or from the AC power supply 30 to the capacitor 7. Was. However, in this prior art, since the command value of the compensation current is calculated from the current containing the harmonic as described above, the fundamental wave removing circuit 35 for separating the fundamental wave and the harmonic component is required.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明のアクテイブフィ
ルタは、交流電源を受電する負荷と前記交流電源と負荷
に並列接続される、インバータと、前記インバータに接
続され、エネルギを蓄積するコンデンサと、前記インバ
ータの出力をフィルタする高調波フィルタと、前記交流
電源の出力電流を検出する交流電流検出器と、前記イン
バータの出力電圧を検出する交流電圧検出器と、前記コ
ンデンサ電圧を検出する直流電圧検出器と、前記直流電
圧に対する基準電圧と、前記基準電圧に対して前記直流
電圧に比例した電圧を出力する第一の誤差増幅器と、前
記交流電圧検出器の出力と前記第一の誤差増幅器の出力
を掛ける掛算器と前記掛算器の出力と前記交流電流検出
器の差を増幅する第二の誤差増幅器と前記第二の誤差増
幅器の出力と基準三角波を発生する三角波発生器の出力
を比較するコンパレータとを具備するアクテイブフィル
タである。すなわち、前記交流電流検出器を交流電源側
で、つまり交流電源の出力電流を検出する。An active filter according to the present invention includes a load for receiving an AC power supply, an inverter connected in parallel to the AC power supply and the load, a capacitor connected to the inverter and storing energy. A harmonic filter for filtering an output of the inverter; an AC current detector for detecting an output current of the AC power supply; an AC voltage detector for detecting an output voltage of the inverter; and a DC voltage detection for detecting the capacitor voltage Detector, a reference voltage for the DC voltage, a first error amplifier for outputting a voltage proportional to the DC voltage with respect to the reference voltage, an output of the AC voltage detector and an output of the first error amplifier , A second error amplifier that amplifies the difference between the output of the multiplier and the AC current detector, and the output of the second error amplifier and a reference. A Akuteibu filter and a comparator for comparing the output of the triangular wave generator for generating a square wave. That is, the AC current detector detects the output current of the AC power supply on the AC power supply side.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明に係わるアクテイブフィル
タの実施の形態について、その一例を図１から図３を参
照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an active filter according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.
【００１０】図１に本発明の基本回路を示す。交流電力
を供給する交流電源３０から電力を供給されて動作する
負荷３１において、この負荷３１が発生する高調波電流
を補償するアクテイブフィルタである。本アクテイブフ
ィルタはエネルギを一時蓄積するためのコンデンサ７と
スイッチ１、２、３、４とそれぞれのダイオード１１、
１２、１３、１４で構成するインバータ３４、と前記イ
ンバータ３４と前記負荷３１の間に設置するリアクトル
５とコンデンサ６で構成するフィルタと、交流電流変換
器９と、制御器３２で構成される。制御器３２は前記交
流電流変換器９で変換した電流の交流電流信号と交流電
圧検出点１０ａ、１０ｂで検出した交流電圧信号と、直
流電圧検出点１５ａ、１５ｂで検出した直流電圧信号と
を受信して前記インバータ３４をドライブする信号を出
力する。FIG. 1 shows a basic circuit of the present invention. This is an active filter that compensates for a harmonic current generated by a load 31 that operates by being supplied with power from an AC power supply 30 that supplies AC power. This active filter has a capacitor 7 for temporarily storing energy, switches 1, 2, 3, 4 and respective diodes 11,
An inverter 34 composed of 12, 13, 14; a filter composed of a reactor 5 and a capacitor 6 installed between the inverter 34 and the load 31; an AC current converter 9; The controller 32 receives an AC current signal of the current converted by the AC current converter 9, an AC voltage signal detected at the AC voltage detection points 10a and 10b, and a DC voltage signal detected at the DC voltage detection points 15a and 15b. Then, a signal for driving the inverter 34 is output.
【００１１】図２に前記制御器３２の詳細動作の説明の
ためのブロック図を示す。図２では前記直流電圧検出点
１５ａと１５ｂ間の電圧を直流電圧検出器１６によって
直流電圧信号に変換される。交流電圧検出点１０ａと１
０ｂ間の交流電圧は交流電圧検出器１７によって交流電
圧信号に変換される。さらに交流電源３０の出力電流は
交流電流変換器９にと交流電流検出器１８によって交流
電流信号に変換される。FIG. 2 is a block diagram for explaining the detailed operation of the controller 32. In FIG. 2, the voltage between the DC voltage detection points 15a and 15b is converted by the DC voltage detector 16 into a DC voltage signal. AC voltage detection points 10a and 1
The AC voltage between 0b is converted by the AC voltage detector 17 into an AC voltage signal. Further, the output current of the AC power supply 30 is converted into an AC current signal by the AC current converter 9 and the AC current detector 18.
【００１２】直流電圧検出器１６の出力の直流電圧信号
は誤差増幅器２０に入力され、基準電圧１９との誤差が
増幅され出力されて掛算器２１の第一の入力口に入力さ
れる。一方、交流電圧検出器１７の出力の交流電圧信号
は前記掛算器の第二の入力口に入力される。この直流電
圧信号と交流電圧信号は前記掛算器２１によって掛算さ
れてその結果が出力され、誤差増幅器２２に入力され
る。誤差増幅器２２には前記交流電流検出器１８の出力
の交流電流信号が入力され前記掛算器２１の出力信号と
の誤差が増幅されて出力される。直流電圧信号、交流電
圧信号と交流電流信号の合成値すなわち誤差増幅器２２
の出力はコンパレータ２３に入力され、三角波発生器２
５の出力の三角波と比較され、結果が出力されてスイッ
チ１、２、３、４のドライバ２４に入力される。ドライ
バ２４は各スイッチ１、２、３、４にオンオフ信号を送
り、パルス幅変調により電力を交流電源３０からコンデ
ンサ７またはコンデンサ７から負荷へ電力を送る動作を
行う。The DC voltage signal output from the DC voltage detector 16 is input to an error amplifier 20 where the error from the reference voltage 19 is amplified and output, and then input to a first input port of a multiplier 21. On the other hand, an AC voltage signal output from the AC voltage detector 17 is input to a second input port of the multiplier. The DC voltage signal and the AC voltage signal are multiplied by the multiplier 21 and the result is output. The result is input to the error amplifier 22. The AC current signal output from the AC current detector 18 is input to the error amplifier 22, and an error from the output signal of the multiplier 21 is amplified and output. Combined value of DC voltage signal, AC voltage signal and AC current signal, that is, error amplifier 22
Is input to the comparator 23 and the triangular wave generator 2
The output is compared with the output triangular wave, and the result is output and input to the drivers 24 of the switches 1, 2, 3, and 4. The driver 24 sends an on / off signal to each of the switches 1, 2, 3, 4 and performs an operation of sending power from the AC power supply 30 to the capacitor 7 or from the capacitor 7 to the load by pulse width modulation.
【００１３】図３に本発明の動作波形を示す。図３
（ａ）のｉ２には負荷３１の入力電流が高調波を含む電
流波形、例えばコンデンサインプット形の整流回路の入
力電流波形を示す。コンデンサインプット形の負荷では
通常、図３（ａ）に示す期間ｔａとｔｃでは電流が流れ
ず、期間ｔｂに集中して電流が流れることで交流電源３
０の周波数より高い周波数の高調波電流が負荷３１の入
力に流れる。FIG. 3 shows operation waveforms of the present invention. FIG.
(A) i2 shows a current waveform of the input current of the load 31 including harmonics, for example, an input current waveform of a capacitor input type rectifier circuit. In a capacitor input type load, no current normally flows during the periods ta and tc shown in FIG. 3A, and the current flows intensively during the period tb.
A harmonic current having a frequency higher than the frequency of 0 flows to the input of the load 31.
【００１４】図３（ａ）のｉ１には交流電源３０の出力
電流の目標値を示す。同図のｉ２に示すように期間ｔａ
とｔｃでは負荷３１に電流は流れず、期間ｔｂに集中し
て電流が流れる。このようなコンデンサインプット形の
整流回路で構成する負荷では同図に示すｉ３のような電
流を流して前記電流ｉ２を補償して交流電源３０には同
図ｉ１に示すような電流を流すようにする。In FIG. 3A, i1 indicates a target value of the output current of the AC power supply 30. As shown by i2 in FIG.
At tc and tc, the current does not flow through the load 31, and the current flows intensively during the period tb. In a load constituted by such a rectifier circuit of the capacitor input type, a current such as i3 shown in the figure is made to flow to compensate for the current i2 so that a current shown in the figure i1 flows to the AC power supply 30. I do.
【００１５】図３（ｂ）と（ｃ）にはそれぞれスイッチ
２、３とスイッチ１、４のパルス幅制御の動作波形を示
す。同図のパルス幅は図２に示す回路でコンデンサ７の
直流電圧、交流電源３０の交流電流と交流電圧と三角波
発生器によりパルス幅が決定されてドライバ２４によっ
て分配されてスイッチ１、２、３、４をドライブする。
図３の期間ｔ１、ｔ３では基準電流値ｉ１が負荷３１の
電流ｉ２より大きいので交流電源３０の電流は前記交流
電源３０からスイッチ２、３と１、４によって整流され
てコンデンサ７を充電する。基準電流ｉ１が負荷電流ｉ
２より小さい期間ｔ２ではコンデンサ７のエネルギがス
イッチ１、４と２、３のスイッチングによってコンデン
サ７から負荷３１へと流れる。このようなパルス幅制御
した電流がコンデンサ７と交流電源３０と負荷３１の間
に流れて高周波電流を補償する。前記高調波電流を補償
する電流を図３（ｄ）に示す。FIGS. 3B and 3C show operation waveforms of the pulse width control of the switches 2 and 3 and the switches 1 and 4, respectively. In the circuit shown in FIG. 2, the pulse width is determined by the DC voltage of the capacitor 7, the AC current and the AC voltage of the AC power supply 30, and the pulse width by the triangular wave generator, distributed by the driver 24, and distributed by the switches 1, 2, Drive 4.
Since the reference current value i1 is larger than the current i2 of the load 31 in the periods t1 and t3 in FIG. The reference current i1 is equal to the load current i
In the period t2 smaller than 2, the energy of the capacitor 7 flows from the capacitor 7 to the load 31 by the switching of the switches 1, 4, 2 and 3. Such a current whose pulse width is controlled flows between the capacitor 7, the AC power supply 30 and the load 31, and compensates for the high-frequency current. FIG. 3D shows a current for compensating the harmonic current.
【００１６】[0016]
【発明の効果】従来技術では高調波を含む電流から補償
電流の指令値を算出しているので基本波と高調波成分を
分離する為の前記基本波除去回路３５が必要になってい
たが、本発明では電流検出を交流電源３０側で検出する
ことで前記基本波除去回路３５が不要になり、回路の簡
素化を図ることができる。According to the prior art, since the command value of the compensation current is calculated from the current including the harmonic, the fundamental wave removing circuit 35 for separating the fundamental wave and the harmonic component is required. In the present invention, the detection of the current on the side of the AC power supply 30 eliminates the need for the fundamental wave removing circuit 35, thereby simplifying the circuit.
【図１】本発明の実施の形態の接続図である。FIG. 1 is a connection diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の形態の制御系のブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram of a control system according to the embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態の動作波形の図面である。FIG. 3 is a drawing of operation waveforms according to the embodiment of the present invention.
【図４】従来技術の実施例の接続図である。FIG. 4 is a connection diagram of an embodiment of the prior art.
【図５】従来技術の実施例の動作波形の図面である。FIG. 5 is a diagram showing operation waveforms of a conventional example.
１、２、３、４ スイッチ ５ リアクトル ６、７ コンデンサ ８ コンデンサ電圧 ９ 交流電流変換器 ９ａ 交流電流信号 １０ａ、１０ｂ 交流電圧検出点 １５ａ，１５ｂ 直流電圧検出点 １６ 直流電圧検出器 １７ 交流電圧検出器 １８ 交流電流検出器 １９ 基準電圧 ２０、２２ 誤差増幅器 ２１ 掛算器 ２３ コンパレータ ２４ ドライバ ２５ 三角波発生器 ３０ 交流電源 ３１ 負荷 ３２、３３ 制御器 ３４ インバータ ３５ 基本波除去器 ４１ａ、４１ｂ 交流電圧検出点 1, 2, 3, 4 Switch 5 Reactor 6, 7 Capacitor 8 Capacitor voltage 9 AC current converter 9a AC current signal 10a, 10b AC voltage detection point 15a, 15b DC voltage detection point 16 DC voltage detector 17 AC voltage detector Reference Signs List 18 AC current detector 19 Reference voltage 20, 22 Error amplifier 21 Multiplier 23 Comparator 24 Driver 25 Triangular wave generator 30 AC power supply 31 Load 32, 33 Controller 34 Inverter 35 Fundamental wave remover 41a, 41b AC voltage detection point
Claims (1)
源と負荷に並列接続されるアクテイブフィルタにおい
て、インバータと、前記インバータに接続されてエネル
ギを蓄積するコンデンサと、前記インバータの出力をフ
ィルタする高調波フィルタと、前記交流電源の出力電流
を検出する交流電流検出器と、前記インバータの出力電
圧を検出する交流電圧検出器と、前記コンデンサ電圧を
検出する直流電圧検出器と、前記直流電圧検出器で検出
される直流電圧に対する基準電圧と、前記基準電圧と前
記直流電圧の差に比例した電圧を出力する第一の誤差増
幅器と、前記交流電圧検出器の出力と前記第一の誤差増
幅器の出力を掛ける掛算器と、前記掛算器の出力と前記
交流電流検出器の差を増幅する第二の誤差増幅器と、基
準三角波を発生する三角波発生器と、前記第二の誤差増
幅器の出力と前記三角波発生器の出力を比較するコンパ
レータと、前記コンパレータの出力を分配して前記イン
バータを駆動するドライバとを具備するアクテイブフィ
ルタ。1. A load for receiving an AC power supply, an active filter connected in parallel to the AC power supply and the load, an inverter, a capacitor connected to the inverter for storing energy, and filtering an output of the inverter. A harmonic filter, an AC current detector for detecting an output current of the AC power supply, an AC voltage detector for detecting an output voltage of the inverter, a DC voltage detector for detecting the capacitor voltage, and the DC voltage detection. A reference voltage for the DC voltage detected by the detector, a first error amplifier that outputs a voltage proportional to the difference between the reference voltage and the DC voltage, and an output of the AC voltage detector and a first error amplifier. A multiplier for multiplying the output; a second error amplifier for amplifying a difference between the output of the multiplier and the AC current detector; An active filter comprising: a square wave generator; a comparator that compares an output of the second error amplifier with an output of the triangular wave generator; and a driver that distributes an output of the comparator and drives the inverter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8188167A JPH1014109A (en) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | Active filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8188167A JPH1014109A (en) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | Active filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1014109A true JPH1014109A (en) | 1998-01-16 |
Family
ID=16218931
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP8188167A Pending JPH1014109A (en) | 1996-06-27 | 1996-06-27 | Active filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1014109A (en) |
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