JPH10145973A - 電力用アクティブフィルタの制御方法 - Google Patents

電力用アクティブフィルタの制御方法

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JPH10145973A
JPH10145973A JP8312779A JP31277996A JPH10145973A JP H10145973 A JPH10145973 A JP H10145973A JP 8312779 A JP8312779 A JP 8312779A JP 31277996 A JP31277996 A JP 31277996A JP H10145973 A JPH10145973 A JP H10145973A
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JP
Japan
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circuit
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JP8312779A
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Inventor
Yoshiaki Kamimura
吉明 上村
Toshimasa Tanizaki
俊正 谷崎
Takashi Sano
尚 佐野
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Toyo Electric Manufacturing Ltd
Original Assignee
Toyo Electric Manufacturing 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)
  • Rectifiers (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力用アクティブフィルタの出力する補償電流
の実効値が規定値を超えた際、出力が規定値範囲内で最
も高い補償率にて補償を行う制御を行う。 【解決手段】電力用アクティブフィルタの制御回路に実
効値演算回路、リミッタ回路、乗算回路を設け、補償電
流の実効値を求めこの実効値が規定値範囲を超えたらリ
ミッタ回路、乗算回路にて元々の補償電流波形と相似形
でその実効値が規定値となるような補償電流指令となる
ように制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力用アクティブフィ
ルタの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電力用半導体素子を用いた電力変換装置
の適用が拡大するにつれ、該電力変換装置が発生する無
効電力や高調波が電力系統に併設される他の機器に与え
る悪影響が問題になってきている。これらの悪影響の対
策としては、従来LCフィルタが用いられてきたが、系
統インピーダンスと共振したりあるいは高調波の周波数
が変動する場合には充分な補償効果が得られないという
問題があった。
【0003】LCフィルタの問題点を解決すべく、近年
ではPWM変換器を用いた電力用アクティブフィルタが
用いられるようになってきた。電力用アクティブフィル
タの主回路構成例を図4に示す。電力用アクティブフィ
ルタ10はコンデンサ3、リアクトル4、コンバータ部5
にて構成される。また、コンバータ部5はトランジスタ
51、ダイオード52から成る3相ブリッジと直流電源用の
コンデンサ53によって構成される。商用電源1に、高調
波や無効電力を発生する負荷機器2が接続されており、
前記商用電源1に対し、電力用アクティブフィルタ10は
負荷機器2と並列に接続される。負荷機器2の例として
は、サイリスタレオナード装置やコンデンサインプット
方式のダイオード整流装置などがある。
【0004】電力用アクティブフィルタ10は、図示され
ていない制御回路により負荷機器2に流れ込む電流を検
出し、該電流に含まれる高調波や無効電力を打ち消すよ
うに動作し、商用電源1には力率1の正弦波電流が流れ
るようになる。図5に従来の電力用アクティブフィルタ
の制御回路の構成例を示す。制御回路6は、3相/2相
変換回路61、62、P,Q変換回路63、フィルタ回路64、
65、P,Q逆変換回路66、2相/3相変換回路67、加算
器68、およびトランジスタ駆動回路69にて構成される。
また主回路には、制御に必要な信号を取り込むための電
流検出器7、8が接続されている。
【0005】次に制御回路6の動作を説明する。該制御
回路6は商用電源1の電圧及び負荷機器2に流れる負荷
電流を電流検出器7を介して取り込み、3相/2相変換
回路61、62にて各々を2相信号に変換する。更にP,Q
変換回路63にて有効電力と無効電力に分離しフィルタ回
路64、65にて補償すべき高調波有効電力と高調波無効電
力を取り出す。得られた補償すべき高調波有効電力と高
調波無効電力をP,Q逆変換回路66にて2相信号に戻し
さらに2相/3相変換回路67にて3相分の補償電流指令
にする。該補償電流指令と、コンバータ部5の出力電流
を電流検出器8にて検出した信号とを加算器68にて突き
合わせをし、トランジスタ駆動回路69にてコンバータ部
5の各トランジスタ51のドライブ信号に変換して電力用
アクティブフィルタの制御を行う。
【0006】
【発明が解決しようする課題】電力用アクティブフィル
タ10の出力するべき電流は、負荷機器2の発生する高調
波や無効電力によって決まる。また、コンバータ部5は
電力用半導体にて構成されるため、出力できる電流には
制限がある。この制限を超えた電流を流すと、コンバー
タ部を構成する電力用半導体やその他の主回路構成機器
を破損させたり、あるいは電力用アクティブフィルタ10
の寿命を短くしてしまう。このような不具合をさけるた
め電力用アクティブフィルタ10の出力電流に規定値が定
められている。負荷機器2の発生する高調波や無効電力
が電力用アクティブフィルタ10の規定値を越えた場合に
は、何らかの制限を設ける必要がある。
【0007】一般的に出力電流の制限は、出力電流の瞬
時波形を検出しある一定値を越えたらそれ以上出力電流
が流れないように制限する方法が取られている。この方
法にて出力電流の制限を行うと、たとえば出力電流の実
効値は充分に電力用アクティブフィルタ10の規定値範囲
内でありながら、ある一瞬のみピーク電流が流れるよう
な補償を行っている場合、一定値を越えた分のみ一義的
に制限してしまうと電力用アクティブフィルタ10による
充分な補償効果が得られないばかりでなく、電力用アク
ティブフィルタ10自体が高調波発生源になってしまう場
合もある。また、コンバータ部5の利用率も悪いものと
なってしまう。
【0008】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための手段として、コンバータ部、コンデンサ、リア
クトルからなる電力用アクティブフィルタにおいて、電
力用アクティブフィルタが補償すべき補償電流指令値を
演算し、該補償電流指令値を用いて補償電流の実効値を
演算し、該実効値が電力用アクティブフィルタの規定値
の範囲内である場合は、演算された補償電流指令値をそ
のまま出力し、前記実効値が電力用アクティブフィルタ
の規定値を超えた場合は規定値より大きくなった割合の
逆数を演算し、この逆数を補償電流指令値に乗算し、補
償電流指令値の実効値が常に規定値で、しかも前記逆数
を乗算した後の補償電流指令値の波形が、乗算を行う前
の補償電流指令値の波形に相似形になるように制御する
ことにより実現できる。
【0009】他の解決手段として、電力用アクティブフ
ィルタが補償すべき補償電流指令値を演算し、前記コン
バータ部より出力された電流を検出し、該電流を用いて
補償電流の実効値を演算し、該実効値が電力用アクティ
ブフィルタの規定値の範囲内である場合は、演算された
補償電流指令値をそのまま出力し、前記実効値が電力用
アクティブフィルタの規定値を超えた場合は規定値より
大きくなった割合の逆数を演算し、この逆数を補償電流
指令値に乗算し、補償電流指令値の実効値が常に規定値
で、しかも前記逆数を乗算した後の補償電流指令値の波
形が、乗算を行う前の補償電流指令値の波形に相似形に
なるように制御することによっても実現することができ
る。
【0010】また、電力用アクティブフィルタが補償す
べき補償電流指令値を演算し、前記コンバータ部より出
力された電流が前記コンデンサおよびリアクトルにて平
滑された電流を検出し、該電流を用いて補償電流の実効
値を演算し、該実効値が電力用アクティブフィルタの規
定値の範囲内である場合は、演算された補償電流指令値
をそのまま出力し、前記実効値が電力用アクティブフィ
ルタの規定値を超えた場合は規定値より大きくなった割
合の逆数を演算し、この逆数を補償電流指令値に乗算
し、補償電流指令値の実効値が常に規定値で、しかも前
記逆数を乗算した後の補償電流指令値の波形が、乗算を
行う前の補償電流指令値の波形に相似形になるように制
御することによっても実現することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】電力用アクティブフィルタの出力
電流は補償容量に応じて決まる。この出力電流を実効値
で表すことにより、出力電流波形によらず電力用アクテ
ィブフィルタの出力電流の能力を示すことができる。ま
た実効値で表すことにより、電力用アクティブフィルタ
の主回路を構成するコンバータ部およびその他の部品の
熱的な使用状態を判断することができる。電力用アクテ
ィブフィルタの出力電流の規定値を実効値によって定め
ることにより、該電力用アクティブフィルタの出力電流
の能力を正当に評価することができる。出力電流が実効
値で定めた規定値の範囲内で電力用アクティブフィルタ
が動作していれば、出力電流波形によらず充分な補償を
行うことができる。
【0012】また出力電流の実効値が規定値を超えた場
合には、補償すべき電流指令値に実効値が規定値になる
ような係数を乗じ、出力電流の実効値が規定値の範囲内
に入るようにするため、電力用アクティブフィルタが本
来補償を行うために必要な出力電流の電流波形と相似波
形にてしかも規定値の出力電流となる。そのため出力電
流の実効値が規定値を超えている場合には、負荷機器の
発生している高調波や無効電力は完全に補償はできなく
なるが、電力用アクティブフィルタを停止させる事無
く、出力電流を規定値の状態にて補償動作を維持して行
うことができる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を示すブロック
図であり、図中、図5と同符号のものは同じ構成、機能
を有する部分である。図1においては、図5における従
来の制御回路に対し、実効値演算回路 601、リミッタ回
路 602、乗算回路 603がつけ加えられている。なお、6
Aは制御回路、10Aは電力用アクティブフィルタであ
り、それぞれ、図5の6、10に対応する部分である。2
相/3相変換回路67が、3相分の補償電流信号を出力す
るところまでは従来回路と同様であるが、そのあとです
ぐコンバータ部5の出力電流の電流検出器8の信号との
突き合わせを行わず、先ず実効値演算回路 601にて補償
電流指令の実効値を求める。該実効値が規定値範囲内で
あれば、リミッタ回路 602は”1”を出力する。また、
前記実効値が規定値範囲を超えていたら、その超えた割
合の逆数を出力する。例えば実効値演算回路 601の出力
が規定値の200%相当であったとしたら、リミッタ回
路 602は2.0の逆数の0.5を出力するように動作す
る。
【0014】乗算回路 603はリミッタ回路 602の出力と
2相/3相変換回路67の出力を受け、互いの乗算を行い
出力する。実効値演算回路 601の出力が規定値範囲内で
あれば、2相/3相変換回路の出力に”1”を乗じた
値、即ち2相/3相変換回路67の出力そのままの補償電
流指令が乗算回路 603から出力される。また、実効値演
算回路 601の出力が規定値範囲を超えていたら乗算回路
603からは、乗算の結果が必ず規定値の補償電流指令値
なる補償電流指令が出力される。その結果電流検出器8
の信号と突き合わせを行う補償電流信号はいかなる場合
でも規定値の100%以下となる。
【0015】本実施例の場合、主回路側に何らかの部品
の追加をせず、制御回路内の信号のみで制御を行うこと
ができる。また、実効値演算回路 601は商用電源1の周
期を単位として演算を行うので、瞬時波形制御を行うた
めの高速の演算速度を必要としない。また、本実施例の
場合実効値演算回路 601の入力は2相/3相変換回路67
の出力からとった構成となっているが、P,Q逆変換回
路66の出力より補償電流指令の実効値を演算することも
当然可能である。
【0016】図2は本発明の第2の実施例である。図1
の実施例と異なる所は、実効値演算回路 601の入力が2
相/3相変換回路67の出力ではなく、電流検出器8の出
力した信号となっている所である。なお、6Bは制御回
路、10Bは電力用アクティブフィルタであり、それぞ
れ、図5の6、10に対応する部分である。第1の実施例
との相違点は、制御信号にて実効値演算を行うのではな
く、電力用アクティブフィルタの実際の出力電流の実効
値を用いて演算を行う構成となっている。そのため制御
信号と実際の出力電流との誤差を考慮しなくても良い。
本実施例の場合も、図1の実施例と同様に主回路側に何
らかの部品の追加をせず、制御回路内の信号のみで制御
を行うことができる。
【0017】図3は本発明の第3の実施例である。実効
値演算回路 601は図2の実施例同様にコンバータ部5の
実際の出力電流の実効値を演算している。但し、コンバ
ータ部5の出力電流の検出点がリアクトル4およびコン
デンサ3によりリップル電流分を除去された所に新たに
電流検出器 604を設け、該電流検出器 604の出力信号を
実効値演算回路 601が受け、実効値の演算をおこなって
いる。なお、6Cは制御回路、10Cは電力用アクティブ
フィルタであり、それぞれ、図5の6、10に対応する部
分である。本実施例の場合、主回路側に新たに電流検出
器 604を設ける必要があるが、ここでの信号はトランジ
スタ51のスイッチングによるリップル電流がリアクトル
4およびコンデンサ3により除去されているので、負荷
機器2の過渡変動によりピーク値の高い電流が流れるよ
うな場合でも検出が容易である。
【0018】
【発明の効果】図1、図2および図3に示した本発明に
よる電力用アクティブフィルタの制御方法により、負荷
機器2が予期せぬ高調波や無効電力を発生し、これらを
補償するために電力用アクティブフィルタの出力できる
規定値を超える補償電流を流す必要が生じた際、電力用
アクティブフィルタの出力電流の実効値が規定値の10
0%相当で、元々補償に必要な電流波形と相似な波形に
て出力されるように制御されるので、一義的に瞬時電流
波形の一定電流以上をカットして電流制限を行う制御方
法と比較し、電力用アクティブフィルタを停止させる事
無く、出力電流の規定値範囲内で最も高い補償効果を得
ることができる。さらにコンバータ部5を最も効率良く
使用することができる。もちろん補償に要する電力用ア
クティブフィルタの出力電流が規定値範囲内であれば、
出力電流波形のピーク値によらず、100%の補償率に
て制御を行うことができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制御回路のブロック図である。
【図2】本発明による第2の制御回路のブロック図であ
る。
【図3】本発明による第3の制御回路のブロック図であ
る。
【図4】電力用アクティブフィルタの主回路構成例であ
る。
【図5】従来の制御回路のブロック図である。
【符号の説明】
1 商用電源 2 負荷機器 3、53 コンデンサ 4 リアクトル 5 コンバータ部 6、6A、6B、6C 制御回路 7、8、 604 電流検出器 10、10A、10B,10C 電力用アクティブフィルタ 51 トランジスタ 52 ダイオード 61、62 3相/2相変換回路 63 P,Q変換回路 64、65 フィルタ回路 66 P,Q逆変換回路 67 2相/3相変換回路 68 加算器 69 トランジスタ駆動回路 601 実効値演算回路 602 リミッタ回路 603 乗算回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンバータ部、コンデンサ、リアクトル
    からなる電力用アクティブフィルタにおいて、該電力用
    アクティブフィルタが補償すべき補償電流指令値を演算
    し、該補償電流指令値を用いて補償電流の実効値を演算
    し、該実効値が前記電力用アクティブフィルタの電流の
    規定値の範囲内である場合は、演算された補償電流指令
    値をそのまま出力し、前記規定値を超えた場合は規定値
    より大きくなった割合の逆数を演算し、この逆数を前記
    補償電流指令値に乗算し、補償電流指令値の実効値が常
    に規定値で、しかも前記逆数を乗算した後の補償電流指
    令値の波形が、乗算を行う前の補償電流指令値の波形に
    相似形になるように制御することを特徴とする電力用ア
    クティブフィルタの制御方法。
  2. 【請求項2】 前記補償電流指令値を用いて補償電流の
    実効値を演算する代わりに前記コンバータ部より出力さ
    れた電流を用いて補償電流の実効値を演算する請求項1
    記載の電力用アクティブフィルタの制御方法。
  3. 【請求項3】 前記補償電流指令値を用いて補償電流の
    実効値を演算する代わりに前記コンデンサおよびリアク
    トルにて平滑された電流を用いて補償電流の実効値を演
    算する請求項1記載の電力用アクティブフィルタの制御
    方法。
JP8312779A 1996-11-08 1996-11-08 電力用アクティブフィルタの制御方法 Pending JPH10145973A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103887797A (zh) * 2014-03-03 2014-06-25 西安西驰电能技术有限公司 一种有源电力滤波器补偿电流限流的控制方法
JP2019092287A (ja) * 2017-11-14 2019-06-13 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 アクティブフィルタ、制御方法及びプログラム

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