JPH07322496A - Current source active filter for power distribution - Google Patents
Current source active filter for power distributionInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電流形アクティブフィルタにおいて、側帯波の
周波数を高くすることができ、帯域除去フィルタのコイ
ルやコンデンサを小さくできるとともに、簡単な回路構
成で側帯波を除去する
【構成】 電流形アクティブフィルタを構成する電力変
換器Aのインバータ7は、複数のスイッチング素子とし
てのトランジスタTu + ,T- u ,T+ v ,T- v ,T
+ w ,T- w 、ダイオードD1〜D6とから構成されて
いる。インバータ7の直流端子には所定の電流(リアク
トル電流)Id を供給するリアクトル9が接続されてい
る。トランジスタTu + ,T- u ,T+ v ,T- v ,T
+ w ,T- w は、制御回路8により、+側及び−側の3
個のうち常に各1個がオンするように、かつ入力した指
令値ii * (i =u,v,w )のそれに等しくするようPW
M制御、すなわち、鋸波変調を行う。変換器は1/2周
期だけ移相した鋸波キャリアを使用し、又、多重化され
ているため、各変換器A,Bからの出力電流が合成され
てLCフィルタ6に合成電流が出力する。
(57) [Summary]
[Purpose] In the current source active filter, the sideband wave
The frequency can be increased and the band rejection filter coil
Module and capacitor can be made small, and the circuit structure is simple.
Remove sidebands
[Structure] The power variation that constitutes the current source active filter
The inverter 7 of the converter A has a plurality of switching elements.
All transistors Tu +, T- u, T+ v, T- v, T
+ w, T- w, Diodes D1 to D6
There is. A predetermined current (reactor current) is applied to the DC terminal of the inverter 7.
Toll current) IdReactor 9 for supplying
It Transistor Tu +, T- u, T+ v, T- v, T
+ w, T- wIs controlled by the control circuit 8 so that the 3
Enter one finger so that each of them is always on.
I ii *(i=u, v, w) Equal to that of PW
M control, that is, sawtooth wave modulation is performed. Converter is 1/2 turn
Using a sawtooth carrier that is phase-shifted only
Therefore, the output currents from the converters A and B are combined.
The combined current is output to the LC filter 6.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は配電用アクティブフィ
ルタに係り、詳しくは、電流形アクティブフィルタに関
するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power distribution active filter, and more particularly to a current source active filter.
【0002】[0002]
【従来の技術】配電用アクティブフィルタは、電力用半
導体素子を用いた電気機器等の負荷が発生する高調波電
流を補償し、系統には正弦波形の電流が流れるようにす
るものである。2. Description of the Related Art A power distribution active filter compensates a harmonic current generated by a load of an electric device or the like using a power semiconductor element so that a sinusoidal current flows through a system.
【0003】この配電用アクティブフィルタとして、電
圧形アクティブフィルタと電流形アクティブフィルタが
知られている。電流形アクティブフィルタは直流電流源
としての直流リアクトルの電流を所定の値に制御し、さ
らに、電力用スイッチング素子をオン・オフで極性を変
えることにより、高調波電流と同じ電流波形をつくる方
式のフィルタである。又、電圧形アクティブフィルタは
直流電圧源としてのコンデンサの充放電と大電力用スイ
ッチング素子のオン・オフにより高調波電流と同じ電流
波形をつくる方式のフィルタである。A voltage type active filter and a current type active filter are known as the active power distribution filters. The current source active filter controls the current of the DC reactor as a DC current source to a specified value, and by changing the polarity of the power switching element by turning it on and off, it creates the same current waveform as the harmonic current. It is a filter. Further, the voltage type active filter is a filter of a type which forms the same current waveform as a harmonic current by charging / discharging a capacitor as a DC voltage source and turning on / off a high power switching element.
【0004】電流形アクティブフィルタは、電圧形アク
ティブフィルタと比較すると、バイポーラトランジスタ
のような低速スイッチング素子でも十分対応できるこ
と、制御回路や補償電流の制御演算が簡単なこと、本質
的に電流源の動作を行うため、系統との間の干渉(共振
現象など)が少ない等の利点を有している。Compared with a voltage type active filter, a current type active filter can sufficiently cope with a low speed switching element such as a bipolar transistor, a control circuit and a control calculation of a compensation current are simple, and an operation of a current source is essentially required. Therefore, there is an advantage that interference with the system (resonance phenomenon etc.) is small.
【0005】従来の電流形アクティブフィルタは高調波
波形と搬送波と呼ばれる三角波形との大小比較を行い、
電力変換器のスイッチング素子をオン・オフさせること
により行われている。The conventional current source active filter compares the size of a harmonic waveform with a triangular waveform called a carrier wave,
This is performed by turning on / off the switching element of the power converter.
【0006】電流形アクティブフィルタは電力変換器を
多重接続して動作させている。例えば、図1は2台の電
流形変換器A,Bを接続して動作するアクティブフィル
タを示している。各変換器A,Bの出力電流は図3に示
すようなPWM(パルス幅変調)制御された波形で、配
電線に供給すべき電流(ii * に相当)のほかに、多量
のPWMに起因する高周波成分(以下、側帯波という)
を含んでいる。文献によれば、ii * が単一の周波数f
h をもつ高調波電流、またPWMのキャリア周波数をf
c とすれば、 f=mfc +nfh m=1,2,3… ,n=±1,±2,±3… の周波数成分をもつ側帯波をもつことが知られている。The current source active filter is operated by connecting multiple power converters. For example, FIG. 1 shows an active filter that operates by connecting two current source converters A and B. The output current of each converter A, B has a PWM (pulse width modulation) controlled waveform as shown in FIG. 3, and in addition to the current (i i * ) to be supplied to the distribution line, a large amount of PWM High frequency component caused (hereinafter referred to as sideband)
Is included. According to the literature, i i * is a single frequency f
Harmonic current with h, and PWM carrier frequency f
if c, f = mf c + nf h m = 1,2,3 ..., n = ± 1, ± 2, are known to have a sideband with ± 3 ... frequency components.
【0007】そして、電力変換器を多重化すると、mが
奇数の側帯波は相殺され、mが偶数の成分だけが残るこ
とが知られている。It is known that when the power converters are multiplexed, sidebands with odd m are canceled out, and only components with even m remain.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来は三角波
キャリアによりPWM制御を行い、電力変換器を多重化
した場合、図8(b)に示すようになる。図8(b)
は、変換器がfh =500Hzの正弦波電流を出力する
ように動作させた時の周波数スペクトラムである。な
お、三角波のキャリア周波数fc は2.5kHzであ
る。図8(b)においてはI2,-1、I2,1 の成分が残
り、この成分を除去するためには帯域除去フィルタ回路
を必要とするが、複雑な回路が必須であった。さらに、
側帯波の周波数fを高くすれば、帯域除去フィルタを構
成するコイルやコンデンサを小さくできるが、PWMの
キャリア周波数f0 を高くすることには限度があった。However, conventionally, when the PWM control is performed by the triangular wave carrier and the power converters are multiplexed, the result is as shown in FIG. 8 (b). Figure 8 (b)
Is the frequency spectrum when the converter is operated to output a sinusoidal current of f h = 500 Hz. The triangular wave carrier frequency f c is 2.5 kHz. In FIG. 8B, the components of I 2, -1 and I 2,1 remain, and a band elimination filter circuit is required to remove these components, but a complicated circuit is essential. further,
If the frequency f of the sideband is increased, the coils and capacitors forming the band elimination filter can be reduced, but there is a limit to increasing the PWM carrier frequency f 0 .
【0009】本発明の目的は従来の問題を解消して、側
帯波の周波数を高くすることができ、そのことによって
側帯波除去用フィルタを簡素化でき、性能も三角波キャ
リアに比較して大幅に向上することができる電流形アク
ティブフィルタを提供することを目的としている。The object of the present invention is to solve the problems of the prior art and to increase the frequency of the sideband, thereby simplifying the filter for removing the sideband and significantly improving the performance as compared with the triangular wave carrier. An object is to provide a current source active filter that can be improved.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの請求項1の発明は、配電線に流れる系統電流に
対して負荷から生じた障害電流が重畳された負荷電流を
検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に基づい
て障害電流を算定する算定手段と、複数のスイッチング
素子を含み、前記算定手段の算定結果に基づいてパルス
幅変調方式で前記スイッチング素子のオン・オフを行う
ことにより障害電流と等価の補償電流を発生し、配電線
に補償電流を供給する複数の補償電流発生手段とを備え
た配電用アクティブフィルタにおいて、前記補償電流発
生手段は、パルス幅変調方式に使用する搬送波に鋸波を
使用し、該鋸波と障害電流波形との大小比較に基づい
て、スイッチング素子をオン・オフすることにより、補
償電流を出力することを要旨としている。In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a detection for detecting a load current in which a fault current generated from a load is superimposed on a system current flowing through a distribution line. Means, a calculating means for calculating a fault current based on the detection result of the detecting means, and a plurality of switching elements, and ON / OFF of the switching element by a pulse width modulation method based on the calculation result of the calculating means. In the distribution active filter including a plurality of compensation current generating means for generating a compensation current equivalent to the fault current by performing the compensation current and supplying the compensation current to the distribution line, the compensation current generating means uses a pulse width modulation method. A sawtooth wave is used as the carrier wave to be used, and the compensation current is output by turning on / off the switching element based on the comparison of the sawtooth wave and the fault current waveform. It is the gist.
【0011】請求項2の発明は請求項1の発明の構成に
加えて、補償電流発生手段が、帯域除去フィルタを介し
て配電線に接続されるものであることを要旨としてい
る。請求項3の発明は請求項2の発明において、帯域除
去フィルタはLCフィルタであることをその要旨として
いる。The invention of claim 2 is, in addition to the structure of the invention of claim 1, characterized in that the compensating current generating means is connected to a distribution line through a band elimination filter. The gist of the invention of claim 3 is that in the invention of claim 2, the band elimination filter is an LC filter.
【0012】[0012]
【作用】請求項1の発明によれば、検出手段は配電線に
流れる系統電流に対して負荷から生じた障害電流が重畳
された負荷電流の検出を行う。算定手段は前記検出手段
の検出結果に基づいて障害電流の算定を行う。補償電流
発生手段は前記算定手段の算定結果に基づいて鋸波と障
害電流波形との大小比較に基づいて、スイッチング素子
をオン・オフするパルス幅変調制御を行うことにより、
補償電流を出力する。According to the first aspect of the invention, the detecting means detects the load current in which the fault current generated from the load is superimposed on the system current flowing through the distribution line. The calculating means calculates the fault current based on the detection result of the detecting means. Compensation current generating means, based on the magnitude comparison of the sawtooth wave and the fault current waveform based on the calculation result of the calculating means, by performing pulse width modulation control to turn on and off the switching element,
Outputs compensation current.
【0013】請求項2の発明は請求項1の作用に加え
て、補償電流発生手段が、帯域除去フィルタを介して配
電線に接続されるため、パルス幅変調制御に起因する高
調波が帯域除去フィルタにて除去されて配電線に補償電
流が出力される。According to the invention of claim 2, in addition to the operation of claim 1, the compensating current generating means is connected to the distribution line through a band elimination filter, so that the harmonics caused by the pulse width modulation control are band eliminated. It is removed by the filter and the compensation current is output to the distribution line.
【0014】請求項3の発明はLCフィルタにより、パ
ルス幅変調制御に起因する高調波が帯域除去フィルタに
て除去される。According to the third aspect of the invention, the LC filter removes the harmonics caused by the pulse width modulation control by the band elimination filter.
【0015】[0015]
【実施例】以下、この発明を具体化した実施例を図に従
って説明する。図1に示すように三相の配電線1に負荷
2が接続され、負荷2に対して電流形アクティブフィル
タ(以下、単にアクティブフィルタという)3が並列に
接続されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a load 2 is connected to a three-phase distribution line 1, and a current source active filter (hereinafter, simply referred to as active filter) 3 is connected to the load 2 in parallel.
【0016】アクティブフィルタ3について詳細に説明
する。アクティブフィルタ3は検出手段、及び算定手段
としての障害電流検出装置4、補償電流発生手段として
の補償電流発生装置5及び帯域除去フィルタとしてのL
Cフィルタ6とを備えている。障害電流検出装置4は電
子回路から構成されている。障害電流検出装置4は前記
配電線1の各相に対して変流器CTを介して接続され、
各相に流れる負荷電流をそれぞれ入力する。The active filter 3 will be described in detail. The active filter 3 is a detection means and a fault current detection device 4 as a calculation means, a compensation current generation device 5 as a compensation current generation means, and an L as a band elimination filter.
And a C filter 6. The fault current detection device 4 is composed of an electronic circuit. The fault current detector 4 is connected to each phase of the distribution line 1 via a current transformer CT,
Input the load current flowing in each phase.
【0017】障害電流検出装置4は系統から流入する系
統電流isu,isv,iswに重畳された障害電流ii * (
i =u,v,w )を検出するようになっている。障害電流i
i *は電力用半導体素子を用いた電気機器等の負荷2が
発生する高調波電流や逆相電流(不平衡成分)等であ
る。この障害電流検出装置4では次のように障害電流の
検出が行われている。The fault current detector 4 has a fault current i i * (superimposed on the system currents isu , isv , and isw that flow from the grid.
i = u, v, w ) is detected. Fault current i
i * is a harmonic current, a reverse phase current (unbalanced component), or the like generated by the load 2 such as an electric device using the power semiconductor element. The fault current detector 4 detects the fault current as follows.
【0018】系統電流isu,isv,iswを、 isu=IS sinωs t isv=IS sin(ωs t−2π/3) isw=IS sin(ωs t+2π/3) ωs :電源の角周波数 とする。負荷電流iLu,iLv,iLwとすれば、アクティ
ブフィルタ3が補償すべき補償電流ici=ii * (後記
する変換器A,Bへの指令値ともいう)は ii * =iLi−iSi (i =u,v,w ) である。この実施例では、障害電流検出装置4は変流器
CTで検出した負荷電流iLiと、回路内部において配電
線1から供給された電源の角周波数ωs に基づいて生成
したiSiとから指令値ii * を求め、この指令値ii *
を変換器A,Bに入力するようになっている。[0018] the system current i su, i sv, the i sw, i su = I S sinω s t i sv = I S sin (ω s t-2π / 3) i sw = I S sin (ω s t + 2π / 3 ) Ω s : The angular frequency of the power supply. If the load currents i Lu , i Lv , and i Lw are set, the compensation current i ci = i i * (also referred to as a command value to the converters A and B described later) to be compensated by the active filter 3 is i i * = i. Li- i Si ( i = u, v, w ). In this embodiment, the fault current detection device 4 issues a command from the load current i Li detected by the current transformer CT and i Si generated based on the angular frequency ω s of the power supply supplied from the distribution line 1 inside the circuit. The value i i * is calculated, and this command value i i *
Is input to the converters A and B.
【0019】なお、IS はiSiの振幅である。このIS
はリアクトル電流Id をId * にするようなフィードバ
ック制御を行うことにより求められている。すなわち、
障害電流検出装置4はPI補償器(図示しない)を備え
ており、リアクトル電流idの偏差をPI補償器を通し
て帰還し、 IS =(Kp +KI /P)(Id * −Id ) 式中においてP=d/dt,(微分演算子,1/Pは積
分∫dtを意味) Kp ,KI :PI補償器のゲイン で求められる。なお、IS は前記フィードバック制御に
より適正な値IS0に収斂する。例えば、IS >IS0のと
きは、負荷2が必要とする以上の有効電力が電源から供
給される。線路電圧が変わらなければ、負荷2の電力は
一定であるため、余分なエネルギは後記リアクトル9に
蓄えられ、Id を増大させる。IS <IS0のときは、リ
アクトル9から負荷2に電力が供給され、Id を減少す
る。I S is the amplitude of i Si . This I S
Is obtained by performing feedback control so that the reactor current I d becomes I d * . That is,
The fault current detection device 4 is provided with a PI compensator (not shown), the deviation of the reactor current i d is fed back through the PI compensator, and I S = (K p + K I / P) (I d * −I d In the formula, P = d / dt, (differential operator, 1 / P means integral ∫dt) K p , K I : Gain of PI compensator. Note that I S converges to an appropriate value I S0 by the feedback control. For example, when I S > I S0 , active power more than the load 2 needs is supplied from the power supply. If the line voltage does not change, the electric power of the load 2 is constant, and thus excess energy is stored in the reactor 9 described later to increase I d . When I S <I S0 , power is supplied from the reactor 9 to the load 2 to reduce I d .
【0020】その結果、上記のフィードバック制御によ
りIS をIS0にすることができる。なお、リアクトル電
流Id (=Id * )はどの瞬時においても 指令値ii
*(i =u,v,w )よりも大である必要がある。従って、
この実施例では、障害電流検出装置4はiu * 〜iw *
のうち、絶対値が最大なもの(|i* |max )を求め、
Id * =1.2|i* |max を演算する。なお、リアク
トル9の銅損を考慮すると、Id * はなるだけ小さくす
ることが好ましい。As a result, I S can be made I S0 by the above feedback control. The reactor current I d (= I d * ) is the command value i i at any instant.
It must be greater than * ( i = u, v, w ). Therefore,
In this embodiment, the fault current detection device 4 uses i u * to i w *.
Of which the absolute value is the maximum (| i * | max ),
Id * = 1.2 | i * | max is calculated. Considering the copper loss of the reactor 9, it is preferable that I d * be as small as possible.
【0021】次に、補償電流発生装置5について説明す
る。図1に示すように補償電流発生装置5は多重化接続
された一対の電力変換器(以下、単に変換器という)
A,Bと、リアクトル9とから構成されている。Next, the compensation current generator 5 will be described. As shown in FIG. 1, a compensating current generator 5 is a pair of power converters connected in a multiplexed manner (hereinafter, simply referred to as a converter).
It is composed of A and B and a reactor 9.
【0022】図2は変換器Aの結線図である。なお、変
換器Bは変換器Aと同一構成のため変換器Aについて説
明し、変換器Bについては説明を省略する。又、図2に
おいては説明の便宜上一方の変換器AのみしかLCフィ
ルタ6が接続されていないが、LCフィルタ6は図1に
示すように変換器A,Bの交流端子に共通に接続されて
いる。図に示すように変換器Aは電流形PWMインバー
タ(以下、インバータという)7と制御回路8とから構
成されている。インバータ7は、複数のスイッチング素
子としてのバイポーラトランジスタ(以下、トランジス
タという)TU + ,TU - ,TV + ,TV - ,Tw + ,
Tw - 、ダイオードD1〜D6とから構成されている。
インバータ7の直流端子には所定の電流(リアクトル電
流)Idを供給するリアクトル9が接続されている。な
お、両変換器A,Bに接続されたリアクトル9は共通鉄
心にして相間リアクトル(電流バランス)と平滑作用を
兼ね備えるように設計されている。FIG. 2 is a connection diagram of the converter A. In addition,
Since the converter B has the same structure as the converter A, the converter A will be explained.
The description of the converter B will be omitted. Moreover, in FIG.
For convenience of explanation, only one converter A has an LC filter.
The filter 6 is not connected, but the LC filter 6 is
As shown, connect the AC terminals of converters A and B in common.
There is. As shown in the figure, converter A is a current source PWM inverter.
(Hereinafter referred to as an inverter) 7 and a control circuit 8
Is made. The inverter 7 has a plurality of switching elements.
Bipolar transistor as a child (hereinafter Transis
T)U +, TU -, TV +, TV -, Tw +,
Tw -, And diodes D1 to D6.
A predetermined current (reactor voltage) is applied to the DC terminal of the inverter 7.
Flow) IdIs connected to the reactor 9. Na
The reactor 9 connected to both converters A and B is a common iron.
Keep the phase between reactors (current balance) and smoothing
It is designed to combine.
【0023】トランジスタTU + ,TU - ,TV + ,T
V - ,Tw + ,Tw - は、制御回路8により、+側及び
−側の3個のうち常に各1個がオンするように制御され
る。この制御は下記のように行われる。変換器A,Bの
制御回路8は、図3に示すように時間軸を微小時間Tに
等分割し、各微小時間の電流ii の平均値を前記障害電
流検出装置4から入力した指令値ii * (i =u,v,w )
のそれに等しくするようPWM制御する。すなわち、鋸
波変調を行う。[0023] The transistor T U +, T U -, T V +, T
V − , T w + , and T w − are controlled by the control circuit 8 so that one of each of the + side and the − side is always on. This control is performed as follows. The control circuit 8 of the converters A and B divides the time axis into minute times T equally as shown in FIG. 3, and outputs the average value of the current i i at each minute time from the fault current detecting device 4 as a command value. i i * ( i = u, v, w )
The PWM control is performed so that it becomes equal to that. That is, sawtooth wave modulation is performed.
【0024】iu * −iv * ≡iuv * iv * −iw * ≡iVw * iw * −iu * ≡iwu * と定義すると、信号波iuv * 〜iwu * と1.5Id の振
幅をもつ鋸波is との大小関係から図4(a)に示すよ
うにオンすべきトランジスタが一義的に定まる。[0024] i u * -i v * ≡i uv * i v * -i w * ≡i Vw * i w * -i u * ≡i wu * to define, the signal wave i uv * ~i wu * and A transistor to be turned on is uniquely determined as shown in FIG. 4A from the magnitude relationship with the sawtooth wave i s having an amplitude of 1.5I d .
【0025】例えば、iwu * <is ≦iVw * の期間では
TU + ,TW - をオンさせる。iVw * <is ≦iuv * の
期間ではTU + ,TV - をオンさせる。又、is ≦iwu
* とiuv * <is のときはTU + ,TU - をオンさせ
る。For example, during the period of i wu * <i s ≦ i Vw * , T U + and T W - are turned on. i Vw * <i s ≦ i uv * of T in the period U +, T V - turning on. Also, i s ≤ i wu
When * and i uv * <i s , T U + and T U − are turned on.
【0026】このように制御すると、微小時間の電流i
i の微小期間t=0〜Tの平均値が指令値ii * にほぼ
等しくなる。すなわち、図4(a)のt=τ1 〜τ3 で
はiu =Id であり、残りの時間ではiu =0であるか
ら、 平均値iu =(τ3 −τ1 )Id /T ≒(iuv * −iwu * )Id /3Id = iu * となる。When controlled in this way, the current i for a minute time
i mean the micro period t = 0 to T is substantially equal to the command value i i * for. That is, in the case of t = τ 1 to τ 3 in FIG. 4A, i u = I d , and i u = 0 in the remaining time. Therefore, the average value i u = (τ 3 −τ 1 ) I d / T ≒ (i uv * -i wu *) becomes the I d / 3I d = i u *.
【0027】同様にしてt=τ2 〜τ3 ではiv =−I
d となり、平均値iv ≒iv * となる。又、三相回路で
は、iu +iv +iw =0であるから、平均値iw ≒i
w *となる。[0027] Similarly, the t = τ 2 ~τ 3 in i v = -I
d , and the average value i v ≈i v * . Further, in the three-phase circuit, since i u + i v + i w = 0, the average value i w ≈i
w *
【0028】又、この実施例では変換器A,Bは図5に
示すように互いに1/2周期だけ移相した鋸波キャリア
を使用している。そして、変換器は多重化されているた
め、各変換器A,Bからの出力電流が合成されてLCフ
ィルタ6に合成電流が出力する。Further, in this embodiment, the converters A and B use sawtooth wave carriers which are phase-shifted from each other by 1/2 cycle as shown in FIG. Since the converters are multiplexed, the output currents from the converters A and B are combined and the combined current is output to the LC filter 6.
【0029】従って、この多重化により、各変換器A,
Bから出力されて合成された図1に示す合成電流(例え
ばiu =iuA+iuB、なお、この括弧内の左記iu は各
変換器から出力されたiu ではない。又、図1に示すi
uAとは変換器Aからの出力電流iu をいい、iuBとは変
換器Bからの出力電流iu をいう。他の相における
i v ,iw についても同様である)の周波数スペクトラ
ムは図8(a)に示すようになる。この多重化により、
インバータ7の出力電流は偶数次の側帯波(2fc±m
fh ,m=±1,±2…)だけが残っている。Therefore, by this multiplexing, each converter A,
The combined current output from B and combined as shown in FIG.
Iu= IuA+ IuB, Note that i in the left bracketsuIs each
I output from the converteruis not. Also, i shown in FIG.
uAIs the output current i from converter AuSay iuBIs strange
Output current i from converter BuSay. In other phases
i v, IwIs the same as for () frequency spectrum
The frame is as shown in FIG. With this multiplexing,
The output current of the inverter 7 is an even sideband (2fc± m
fh, M = ± 1, ± 2 ...) remains.
【0030】次に、LCフィルタ6について説明する。
LCフィルタ6は前記変換器A,Bの交流端子に接続さ
れ、出力端子は各相の配電線1に対して接続されてい
る。このLCフィルタ6は各相間にコンデンサCが接続
されるとともに、各相にコイルLが接続されることによ
り構成され、除去すべき高調波の上限周波数をf0 とす
ると、f0 以上の成分をほとんど除去し、f0 以下の成
分を減衰なしで通すような特性となるように設計されて
いる。Next, the LC filter 6 will be described.
The LC filter 6 is connected to the AC terminals of the converters A and B, and the output terminal is connected to the distribution line 1 of each phase. The LC filter 6 with a capacitor C between the respective phases are connected, it is constituted by a coil L is connected to each phase, when the upper limit frequency of the harmonic to be removed and f 0, a f 0 or more components It is designed to have a characteristic that almost all components are removed and components below f 0 pass through without attenuation.
【0031】従って、このLCフィルタ6により、イン
バータ出力電流のうち、f<f0 の成分は、ほとんど減
衰なく配電線路側に供給される。また、PWMに起因す
る2fc の側帯波は大部分がコンデンサCに側流し、配
電線1にはごく僅かの電流が流れるだけである。Therefore, the LC filter 6 supplies the component of f <f 0 of the inverter output current to the distribution line side with almost no attenuation. In addition, most of the 2f c sidebands caused by PWM flow sideways into the capacitor C, and only a very small current flows through the distribution line 1.
【0032】以上のように構成されたアクティブフィル
タ3は、障害電流検出装置4が配電線1の各相に対して
変流器CTを介して各相に流れる負荷電流iLu,iLv,
iLwをそれぞれ入力する。そして、障害電流検出装置4
は系統から流入する系統電流isu,isv,iswに重畳さ
れた障害電流ii * を検出する。In the active filter 3 configured as described above, the fault current detector 4 loads the load currents i Lu , i Lv , which flow in each phase of the distribution line 1 through the current transformer CT into each phase.
Enter i Lw respectively. Then, the fault current detection device 4
Detects the fault current i i * superimposed on the system currents isu , isv , and isw flowing from the grid.
【0033】そして、障害電流検出装置4は障害電流i
i * を指令値として各変換器A,Bに出力する。変換器
A,Bは図5に示すように互いに1/2周期だけ移相し
た鋸波キャリアを使用して指令値ii * のそれに等しく
するようにPWM制御、すなわち、鋸波変調を行う。Then, the fault current detection device 4 is operated by the fault current i.
i * is output to each converter A and B as a command value. As shown in FIG. 5, the converters A and B perform PWM control, that is, sawtooth modulation, by using sawtooth carriers that are phase-shifted from each other by ½ period so as to be equal to that of the command value i i * .
【0034】なお、この変換器単独では、図7(a)に
示すような周波数スペクトラムが得られる(図7(a)
では説明の便宜上、fh =500Hz、T=0.5m
s、(これは鋸波周波数5.0Hzに相当する)振幅比
α=Ih /Id =0.5のときの出力電流iu のスペク
トラムである。なお、Ih は指令電流、すなわち配電線
に供給すべき電流である。)。なお、図7、図8におい
て縦軸は|Im,n /Id|を示している。Incidentally, with this converter alone, the frequency spectrum as shown in FIG. 7A is obtained (FIG. 7A).
Then, for convenience of explanation, f h = 500 Hz, T = 0.5 m
s, the spectrum of the output current i u when the amplitude ratio α = I h / I d = 0.5 (this corresponds to a sawtooth frequency of 5.0 Hz). Note that I h is a command current, that is, a current to be supplied to the distribution line. ). 7 and 8, the vertical axis represents | I m, n / I d |.
【0035】この実施例において、2台の変換器を多重
化したときのiu (合成電流)のスペクトラムは図8
(a)に示す。これはTとαは図7(a)と同じである
が、f h =1.2kHzとしたときのものである。In this embodiment, two converters are multiplexed.
I when converteduThe spectrum of (combined current) is shown in Fig. 8.
It shows in (a). This is because T and α are the same as those in FIG.
But f h= 1.2 kHz.
【0036】そして、LCフィルタ6によってインバー
タ出力電流のうち、f<f0 の成分は、ほとんど減衰な
く配電線路側に供給される。さて、比較のためにキャリ
アのみ異ならせて他の構成は前記実施例と同様のアクテ
ィブフィルタにてPWM制御を行った場合について説明
する。Then, the LC filter 6 supplies the component of f <f 0 of the inverter output current to the distribution line side with almost no attenuation. Now, for comparison, a case will be described in which only carriers are different and other configurations perform PWM control with the same active filter as in the above-described embodiment.
【0037】図4(b)に示す三角波キャリアにてPW
M制御を行うと、信号波iuv * 〜i wu * と1.5Id の
振幅をもつ三角波it との大小関係から、オンすべきト
ランジスタを決定する。この場合、1微小期間の転流回
数(オン・オフの回数)は、図4(b)に示すように、
鋸波の場合と同じ3回である。The triangular wave carrier shown in FIG.
When M control is performed, the signal wave iuv *~ I wu *And 1.5Idof
Triangular wave with amplitude itDepending on the size relationship with
Determine the randista. In this case, the commutation turn in one minute period
The number (the number of times of on / off) is as shown in FIG.
The same three times as in the case of sawtooth.
【0038】この結果、鋸波キャリアは三角波キャリア
の2倍の周波数とすることが可能である。このことか
ら、側帯波の周波数fが高くなり、LCフィルタのコイ
ルLやコンデンサCを小さくすることができる。As a result, the sawtooth wave carrier can have a frequency twice that of the triangular wave carrier. From this, the frequency f of the sideband becomes high, and the coil L and the capacitor C of the LC filter can be made small.
【0039】また、図7(b)は図2に示す変換器でf
h =500Hzの正弦波電流を出力するように動作させ
たときの電流iu の周波数スペクトラムを示している。
キャリア周波数(三角波周波数)は2.5kHzであ
る。図7(a)と(b)とを比較すると、鋸波ではm=
1の側帯波が最も多いのに対して、三角波では、m=2
のそれが多量に存在している。Further, FIG. 7B shows the converter f shown in FIG.
4 shows the frequency spectrum of the current i u when operated so as to output a sine wave current of h = 500 Hz.
The carrier frequency (triangular wave frequency) is 2.5 kHz. Comparing FIGS. 7A and 7B, m =
1 sidebands are the most, whereas triangular waves are m = 2
There are a lot of it.
【0040】変換器A,Bに三角波キャリアを使用し多
重化した場合のfh =1.2kHzにおける合成電流
(合成電流)のスペクトラムを図8(b)に示す。キャ
リア周波数(三角波周波数)は2.5kHzである。図
8(a)の鋸波ではI2,-2,I 2,-1,I2,1 ,I2,2 が
目立つが、これらの周波数はIh の数倍のところにあ
り、これらの配電線1への流入は簡単なLCフィルタで
阻止することが可能である。なお、fh =1.2kHz
は商用電源(60Hz)の19次周波に相当する。三角
波の場合、I2,-1,I2,1 はIh と近接しており、これ
を減衰させるための帯域除去フィルタを負荷する必要が
ある。又、このような特性をもつフィルタの設計はかな
り難しいものである。If a triangular wave carrier is used for the converters A and B,
F when duplicatedh= Synthetic current at 1.2 kHz
The spectrum of (combined current) is shown in FIG. Cat
The rear frequency (triangular wave frequency) is 2.5 kHz. Figure
8 (a) sawtooth I2, -2, I 2, -1, I2,1, I2,2But
Conspicuously, these frequencies are IhSeveral times
The inflow to these distribution lines 1 is a simple LC filter.
It is possible to prevent it. Note that fh= 1.2 kHz
Corresponds to the 19th frequency of the commercial power supply (60 Hz). triangle
In case of waves, I2, -1, I2,1Is IhIs in close proximity and this
It is necessary to load a band elimination filter to attenuate the
is there. In addition, it is difficult to design a filter with such characteristics.
It is difficult.
【0041】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成の一
部を適宜に変更して実施することもできる。 (1)前記実施例ではLCフィルタを使用したが、他の
フィルタにて構成することも可能である。The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be implemented by appropriately modifying a part of the structure without departing from the spirit of the invention. (1) Although the LC filter is used in the above-mentioned embodiment, it may be configured with other filters.
【0042】[0042]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1の発明に
よれば、側帯波の周波数を高くすることができ、そのこ
とによって側帯波除去用フィルタを簡素化でき、性能も
三角波キャリアに比較して大幅に向上することができ
る。As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the frequency of the sideband can be increased, which simplifies the filter for removing the sideband and improves the performance of the triangular wave carrier. It can be greatly improved in comparison.
【0043】請求項2の発明によれば、パルス幅変調制
御に起因する高調波が帯域除去フィルタにて除去されて
配電線に確実に補償電流を出力することができる。請求
項3の発明はLCフィルタにより、コイルやコンデンサ
を小型化することができる。According to the second aspect of the present invention, the harmonics caused by the pulse width modulation control are removed by the band elimination filter, and the compensation current can be reliably output to the distribution line. According to the invention of claim 3, the coil and the capacitor can be downsized by the LC filter.
【図1】 この発明を具体化した実施例の電流形アクテ
ィブフィルタの回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of a current source active filter of an embodiment embodying the present invention.
【図2】 同じく電流形アクティブフィルタを構成する
変換器の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a converter which also constitutes a current source active filter.
【図3】 電流形変換器の出力電流波形を示す説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an output current waveform of a current source converter.
【図4】 (a)は鋸波変調の場合の電流形変換器のP
WM制御パータンの説明図、(b)は三角波変調の場合
の電流形変換器のPWM制御パータンの説明図である。FIG. 4A shows P of a current source converter in the case of sawtooth wave modulation.
FIG. 3B is an explanatory diagram of a WM control pattern, and FIG. 6B is an explanatory diagram of a PWM control pattern of the current source converter in the case of triangular wave modulation.
【図5】 鋸波変調の場合、多重化したときのキャリア
の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of carriers when multiplexed in the case of sawtooth wave modulation.
【図6】 三角波変調の場合、多重化したときのキャリ
アの説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of carriers when multiplexed in the case of triangular wave modulation.
【図7】 (a)は鋸波変調の場合の変換器出力電流の
周波数スペクトラム、(b)は三角波変調の場合の変換
器出力電流の周波数スペクトラムである。7A is a frequency spectrum of a converter output current in the case of sawtooth modulation, and FIG. 7B is a frequency spectrum of a converter output current in the case of triangular wave modulation.
【図8】 (a)は変換器を多重化して鋸波変調の場合
の変換器出力電流の周波数スペクトラム、(b)は変換
器を多重化して三角波変調の場合の変換器出力電流の周
波数スペクトラムである。FIG. 8A is a frequency spectrum of a converter output current in the case of sawtooth modulation by multiplexing the converter, and FIG. 8B is a frequency spectrum of a converter output current in the case of triangular wave modulation by multiplexing the converter. Is.
1…配電線、2…負荷、3…アクティブフィルタ、4…
検出手段、算定手段としての障害電流検出装置、5…補
償電流発生手段としての補償電流発生装置、6…LCフ
ィルタ、7…インバータ、8…制御回路、9…リアクト
ル、CT…変流器、A,B…電力変換器。1 ... Distribution line, 2 ... Load, 3 ... Active filter, 4 ...
Fault current detection device as detection means and calculation means, 5 ... Compensation current generation device as compensation current generation means, 6 ... LC filter, 7 ... Inverter, 8 ... Control circuit, 9 ... Reactor, CT ... Current transformer, A , B ... Power converter.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 直紀 三重県津市大谷町204番地の4 (72)発明者 松波 真也 岐阜県岐阜市南本荘2条通15番地 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Naoki Yamamura, No. 204, Otani-cho, Tsu City, Mie Prefecture 4 (72) Shinya Matsunami, 15 Minamihonjo, Nijo-dori, Gifu City, Gifu Prefecture
Claims (3)
ら生じた障害電流が重畳された負荷電流を検出する検出
手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて障害電流を
算定する算定手段と、複数のスイッチング素子を含み、
前記算定手段の算定結果に基づいてパルス幅変調方式で
前記スイッチング素子のオン・オフを行うことにより障
害電流と等価の補償電流を発生し、配電線に補償電流を
供給する複数の補償電流発生手段とを備えた配電用アク
ティブフィルタにおいて、 前記補償電流発生手段は、パルス幅変調方式に使用する
搬送波に鋸波を使用し、該鋸波と障害電流波形との大小
比較に基づいて、スイッチング素子をオン・オフするこ
とにより、補償電流を出力するものである配電用電流形
アクティブフィルタ。1. A detection unit for detecting a load current in which a fault current generated from a load is superimposed on a system current flowing through a distribution line, and a calculation unit for calculating the fault current based on a detection result of the detection unit. , Including a plurality of switching elements,
A plurality of compensating current generating means for generating a compensating current equivalent to the fault current by turning on / off the switching element by a pulse width modulation method based on the calculation result of the calculating means and supplying the compensating current to the distribution line. In the active filter for power distribution, the compensation current generating means uses a sawtooth wave as a carrier wave used in the pulse width modulation method, and based on the magnitude comparison between the sawtooth wave and the fault current waveform, the switching element is A current source active filter for distribution that turns on and off to output a compensation current.
は、帯域除去フィルタを介して配電線に接続されるもの
である配電用電流形アクティブフィルタ。2. The current source active filter for distribution according to claim 1, wherein the compensation current generating means is connected to the distribution line via a band elimination filter.
請求項2記載の配電用電流形アクティブフィルタ。3. The current source active filter for distribution according to claim 2, wherein the band elimination filter is an LC filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6105732A JPH07322496A (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Current source active filter for power distribution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6105732A JPH07322496A (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Current source active filter for power distribution |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07322496A true JPH07322496A (en) | 1995-12-08 |
Family
ID=14415466
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6105732A Pending JPH07322496A (en) | 1994-05-19 | 1994-05-19 | Current source active filter for power distribution |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07322496A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103066597A (en) * | 2012-11-07 | 2013-04-24 | 辽宁省电力有限公司本溪供电公司 | Power filter for dynamic harmonic wave inhibition and reactive power compensation |
| CN104753078A (en) * | 2015-03-12 | 2015-07-01 | 华南理工大学 | PWM (pulse width modulation) optimization method of flexible direct current convertor station |
-
1994
- 1994-05-19 JP JP6105732A patent/JPH07322496A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103066597A (en) * | 2012-11-07 | 2013-04-24 | 辽宁省电力有限公司本溪供电公司 | Power filter for dynamic harmonic wave inhibition and reactive power compensation |
| CN104753078A (en) * | 2015-03-12 | 2015-07-01 | 华南理工大学 | PWM (pulse width modulation) optimization method of flexible direct current convertor station |
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