JPH0691711B2 - アクテイブフイルタ装置 - Google Patents

アクテイブフイルタ装置

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JPH0691711B2
JPH0691711B2 JP63052035A JP5203588A JPH0691711B2 JP H0691711 B2 JPH0691711 B2 JP H0691711B2 JP 63052035 A JP63052035 A JP 63052035A JP 5203588 A JP5203588 A JP 5203588A JP H0691711 B2 JPH0691711 B2 JP H0691711B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、PWMインバータで構成されるアクテイブフ
イルタ装置に関するものである。
〔従来の技術〕 第4図は、例えば「昭和60年電気・情報関連学会連合大
会」の(屋外自冷電圧形アクテイブフイルタ)(昭和60
年4月発行)に示された従来のアクテイブフイルタ装置
を示す回路図である。
図において、1a〜1cは3相交流電源、2a〜2cはリアクト
ル、3a〜3fはトランジスタスイツチ、4はコンデンサ、
5はアクテイブフイルタで、トランジスタスイツチ3a〜
3fとコンデンサ4とで構成され、このアクテイブフイル
タ5はリアクトル2a〜2cを介して3相交流電源1a〜1cに
接続される。
6a〜6cは前記アクテイブフイルタ5の入力電流検出用電
流変成器、7は高調波電流発生負荷、8a〜8cは電流変成
器で、高調波電流発生負荷7に流入する電流を検出す
る。
9a〜9cは基本波除去回路、10a〜10cは演算回路、11a〜1
1cは増幅回路で、演算回路10a〜10cの出力をK倍に増幅
する。
12a〜12cは演算回路、13はPWM波作成回路であり、上記
入力電流検出用電流変成器6a〜6c,高調波電流発生負荷
7,電流変成器8a〜8c,基本波除去回路9a〜9c,演算回路10
a〜10c,増幅回路11a〜11c,演算回路12a〜12cおよびPWM
波作成回路13等から制御回路が構成されている。そし
て、PWM波作成回路13の各出力はトランジスタスイツチ3
a〜3fのベースに出力され、トランジスタスイツチ3a〜3
fをオン/オフする。
次に動作について説明する。
高調波電流発生負荷7に流れる電流ILa〜ILcは電流変成
器8a〜8cを介して電流ILa *〜ILc *として検出され、基本
波除去回路9a〜9cに入力される。
基本波除去回路9a〜9cはハイパス形フイルタで構成さ
れ、電流ILa *〜ILc *に含まれる基本波成分を除去し、高
調波電流IRa *〜IRc *のみを抽出する。高調波電流IRa *
IRc *はアクテイブフイルタ5に対して電流基準信号とし
て作用し、入力電流検出用電流変成器6a〜6cを介して検
出したアクテイブフイルタ出力電流Ica *〜Icc *はフイー
ドバツク信号として演算回路10a〜10cの減算成分として
出力され、加算成分として出力される高調波電流IRa *
IRc *との加算演算が実行され、制御偏差ΔIa *〜ΔIc *
得られる。
この制御偏差ΔIa *〜ΔIc *が次段の増幅回路11a〜11cに
よりK倍され、次段の演算回路12a〜12cの加算成分とし
て出力され、減算成分として出力される電源電圧Ea〜Ec
との加算が実行され、加算出力は制御信号Ma〜Mcとして
PWM波作成回路13に出力される。
このため、PWM波作成回路13においては、制御信号Ma〜M
cを図示しない三角キヤリア信号と比較し、トランジス
タスイツチ3a〜3fのベースをオン/オフする指令を出力
する。これに応じてトランジスタスイツチ3a〜3fはコン
デンサ4をチヤージし、充電された電圧E1をPWM変調し
てインバータ出力電圧EFa〜EFcを発生し、電源側に補償
電流Ica〜Iccを流す。
従つて、増幅回路11a〜11cのゲインKを十分大きくする
ことにより補償電流Ica〜Iccと高調波電流IRa *〜IRc *
はほゞ等しくなり、高調波電流発生負荷7に流れる高調
波電流を補償電流Ica〜Iccにより補償可能となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のアクテイブフイルタ装置は以上のように構成され
ているので、主にPWM波作成回路13の上下アーム短絡防
止用デツドタイムによる無駄時間,トランジスタスイツ
チ3a〜3fのオン・タイム,オフ・タイムによる無駄時間
を始めとして、増幅回路11a〜11cや演算回路12a〜12c等
の回路のオフセツトによる制御遅れ等によつて、電流基
準信号である高調波電流ΔIRa *〜ΔIRc *に対して、フイ
ードバツク信号であるアクテイブフイルタ出力電流Ica *
〜Icc *の追随が遅れるために、アクテイブフイルタ装置
の高調波補償能力、特に高次の高調波電流の補償能力が
低減する問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、電流指令値に対してフイードバツク信号が遅
れることなく追従できることにより、高い次数の高調波
電流の補償能力を有するアクテイブフイルタ装置を得る
ことを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係るアクテイブフイルタ装置は、電流指令値
とフイードバツク信号との偏差信号を演算する演算回路
と、その偏差信号を入力して補正信号を出力する学習制
御回路と、補正信号と電流指令値とを加算して電流補正
指令値を生成する演算回路とを設けたものである。
〔作用〕
この発明における学習制御回路は、過去の偏差信号に基
づいて電流指令値に加算すべき補正信号を……計算して
アクテイブフイルタの電流指令値として出力することに
より、アクテイブフイルタは遅れ補償がなされた電流を
出力する。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を第1図および第2図につい
て説明する。この第1図において、符号1〜13が付され
ているものは、前記された第4図の従来装置で同一符号
が付されたものと同様のものである。
第1図において、14a〜14cは演算回路、15a〜15cは学習
制御回路、16a〜16cは演算回路である。
第2図において、学習制御回路15a〜15cは、増幅回路17
a〜17cおよび第1のメモリー回路18a〜18c,演算回路19a
〜19c,増幅回路20a〜20c,第2のメモリー回路21a〜21c
から構成される。
第1図において、負荷電流ILa,ILb,ILcは電流変成器8
a,8b,8cにより検出され、基本波除去回路9a〜9cにおい
てILa〜ILcに含まれる高調波電流IRa *,IRb *,IRc *を抽
出し高調波電流を制御するための電流基準信号として用
いる。
一方、アクテイブフイルタ5に流れる電流Ica,Icb,I
ccは電流変成器6a〜6cにより検出され、その検出信号は
Ica *,Icb *,Icc *として演算回路14a〜14cにそれぞれ入
力される。演算回路14a〜14cでは高調波電流基準信号I
La〜ILcとアクテイブフイルタ電流Ica〜Iccとの偏差ΔI
ea *,ΔIeb *,ΔIec *を演算した後、その結果を次段の
学習制御回路15a〜15cに入力する。
学習制御回路15a〜15cでは第2図に示すように偏差信号
ΔIea *,ΔIeb *,ΔIec *は増幅器17a〜17cによりゲイン
K1a〜K1c倍され、更に第1のメモリー回路18a〜18cに格
納され、(N−L)・Ts時間だけ遅れて読み出される。
ここで、Tsは第1のメモリー回路18a〜18cのサンプリン
グ周期である。また、Nは第3図に示すように電流指令
値の1周期をTfとした時にTfをN等分した等分数であ
り、 の関係にある。また、Lは読み出し時の遅延時間の調整
要素である。
従つて、第1のメモリー回路における読み出し時の遅延
時間TAは次のように表現できる。
TA=(N−L)・Ts=N・Ts−L・Ts=Tf−L・Ts
(1) 即ち、制御偏差ΔIea *,ΔIeb *,ΔIec *は第1のメモリ
ー回路において(Tf−L・Ts)だけ遅延されることにな
る。ここで、L・Tsはアクテイブフイルタの動作遅れ時
間TDとほゞ等しく選定される。
第1のメモリー回路18a〜18cの出力は次段の演算回路19
a〜19cへ入力され、第2のメモリー回路21a〜21cの出力
と加算され、それぞれIHa *〜IHc *を出力する。この第2
のメモリー回路21a〜21cには1周期前の出力IHa *〜IHc *
を増幅回路20a〜20cにおいてそれぞれゲインK2a〜K2c
した後メモリーする回路である。
以上の学習制御回路の制御動作を式で表わすと となる。ここで、カツコ内添字τは、電源電圧基本波周
期TsをN等分割した位相2π(τ/N)を示すステツプ数
で、0から(N−1)までのN個の整数である。また、
右下の添字n,(n−1)は、電流指令値の周期の順序を
示し、(n−1)周期はn周期より1周期過去のもので
ある。
学習制御回路15a〜15cの出力IHa *〜IHc *は演算回路16a
〜16cにおいて高調波電流基準信号IRa *〜IRc *と加算さ
れ新しい高調波電流基準信号IR2a *〜IR2c *として演算回
路10a〜10cに入力され、アクテイブフイルタの出力電流
信号Ica *〜Icc *との偏差ΔIa *〜ΔIc *が演算される。そ
れ以降の電流制御動作については第4図に示す従来のも
のと同一なので説明は省略する。
本発明のアクテイブフイルタの制御回路は上述のように
制御されているので、アクテイブフイルタの動作遅れを
学習制御回路15a〜15cで補償することができる。
この補償作用を第3図の波形で説明する。
第3図(a)は基本波除去回路9aの出力の高調波電流基
準信号IRa *を示す。今、同図に示す時刻t0から高調波電
流基準信号IRa *が出力された場合を考える。t0から(Tf
−L・Ts)経過した時刻t1までは学習制御回路15aの中
の第1のメモリー回路18aの出力は0になつているの
で、第3図(e)に示すように時刻t1までは0を保つて
いる。従つてt0〜t1の期間では第2の高調波電流基準値
IR2a *は第1の高調波電流基準値IRa *と等しくなつてい
る。
アクテイブフイルタの動作遅れ時間の遅れ時間をTdとす
ると、アクテイブフイルタの出力電流Ica *は第2の高調
波電流基準信号IR2a *に対しTdだけ遅れて第3図(c)
のように出力される。この結果、負荷の高調波電流IRa *
とアクテイブフイルタによる補償電流Ica *との偏差ΔI
ea *が第3図(d)のように発生する。この偏差信号は
(Tf−L・Ts)だけ遅れてIHa *として第3図(e)のよ
うに時刻t1以降に出力される。
このIHa *はIRa *に加算され第3図(b)のようにIRa *
位相を進めるように作用する。
その結果、t1以降では偏差信号ΔIea *は第3図に示すよ
うに小さくなつてくる。ΔIea *はt1以降で(2)式に示
すように、1周期前のIHa *と加算されていくため定常的
にはΔIea *は0になり、アクテイブフイルタの制御遅れ
による偏差は完全に補償できることになる。
なお、上記実施例では、アクテイブフイルタ装置に対し
て適用されるものとして説明したが、これまでの説明で
明らかなように、この発明は、所定の目標値にその出力
を追従させることを目的とした所定の位相遅れを有する
電流制御装置に対して適用することが可能である。
また、第2図において、増幅回路17a〜17cと第1のメモ
リー回路18a〜18cとの順序や増幅回路20a〜20cと第2の
メモリー回路21a〜21cとの順序を入れ換えても学習制御
回路の効果は上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、電流指令値とフイー
ドバツク信号との制御偏差信号を学習制御回路へ入力
し、学習制御回路内で電流指令値に対してフイードバツ
ク信号の遅れ時間に相当する位相だけ早い位相の制御偏
差信号を1周期毎に加えて、補正信号として出力し、こ
の補正信号と電流指令値とを加えた電流補正指令値をア
クテイブフイルタの電流指令値として入力するように構
成したので、電流補正指令値に対して制御応答遅れとな
るアクテイブフイルタ出力電流が定常的には電流指令値
と一致することになり、アクテイブフイルタ装置の高調
波補償特性が向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるアクテイブフイルタ
装置を示す回路構成図、第2図は第1図に示された学習
制御回路の内部を示した回路構成図、第3図はこの発明
のアクテイブフイルタ装置の動作を説明するための波形
図、第4図は従来のアクテイブフイルタ装置の回路構成
図である。 1は3相交流電源、2はリアクトル、3はトランジスタ
スイツチ、4はコンデンサ、5はアクテイブフイルタ、
6は電流変成器、7は高調波電流発生負荷、9は基本波
除去回路、10は演算回路、14は演算回路、15は学習制御
回路、16は演算回路、17は増幅回路、18は第1のメモリ
ー回路、10は演算回路、20は増幅回路、21は第2のメモ
リー回路。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負荷電流の高調波成分を電流指令値とし
    て、この電流指令値に従ってその出力電流を制御するア
    クテイブフイルタ装置において、前記電流指令値と前記
    出力電流との偏差を演算する偏差演算回路と、この偏差
    演算回路の出力を前記電流指令値の少なくとも1周期分
    を格納するメモリー回路と、このメモリー回路の格納値
    を、1周期の遅れ時間を基準時点としてこの基準時点よ
    りこのアクテイブフイルタの動作遅れ時間にほぼ等しい
    所定の時間先行して読みだし出力する学習制御回路と、
    この出力値をこの出力時点での前記電流指令値に加算す
    る演算回路とを備えたことを特徴とするアクテイブフイ
    ルタ装置
  2. 【請求項2】学習制御回路は、少なくとも1周期分のサ
    ンプリング値を格納可能な複数個のメモリーで構成され
    た第1及び第2のメモリーを有し、請求項1に記載の偏
    差演算回路の出力をサンプリングして第1のメモリーに
    収納し、1周期の遅れ時間を基準時点として、第1のメ
    モリーからこの基準時点よりこのアクテイブフイルタの
    動作遅れ時間にほぼ等しい所定の時間先行して読みだし
    た値と、このとき同時に第2のメモリーから読みだした
    1周期前の時刻に格納された値とを加算し、これを第2
    のメモリーに格納するとともに出力するものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアクテイブフ
    イルタ装置
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