JPS5947932B2 - Ｐｗｍ方式の波形改善装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＰＷＭ方式（パルス幅変調方式）の電流補償
回路による電力用波形改善装置に係り、補償電流に含ま
れる搬送波成分を低減した波形改善装置に関する。

従来のＰＷＭ方式波形改善装置を単相電源に適用した第
３図で説明する。

交流電源１から負荷２へ給電するにおいて、負荷２は例
えばサイリスタスイッチを持つ順変換器など高調波電流
成分を含む歪み波電流が流れる負荷とすると、交流電源
１から負荷２への給電電流（歪み波）ｉＬには電源１の
基本波電流のほかに高調波電流ｉＬｈが存在する。この
高調波電流ｉＬｈは交流電源１に接続される他の負荷に
電圧又は電流の波形歪みを持つた給電になつて該他の負
荷の誤動作や効率低下を招くことになる。そこで、波形
改善装置として３〜１１に示す構成のものをその出力部
を負荷２に並列接続し、負荷２に流れる高調波電流ｉＬ
ｈとは逆極性で同じ量の補償電流ｉＲ（＝−ｉＬれ）を
負荷２への給電ラインに供給することで、電源１から見
て負荷２と波形改善装置の並列接続体が線形負荷になつ
て電源１の出力電流ｉｉが基本波成分のみになるよう波
形改善する。

この補償電流ｉＲの発生手段として、３〜１１で構成さ
れるＰＷＭ方式の波形改善装置が用意される。

第３図において、負荷２の電流ｉＬに含まれる高調波電
流ｉＬｈを補償するために、単相センタータップ型の電
流補償回路３を負荷２に並列接続する。電流補償回路３
は電源ラインとの間にトランス４を介在して幅変調した
パルスでオン・オフ制御されるサイリス５、６及び中間
タップと該サイリスタ５、６との間に電流源としてのリ
アクトル７さらに該リアクトル７め電流を還流させるサ
イリスタ８を持つ構成にされる。これら単相センタータ
ップ型の電流補償回路３のサイリスタ５、６およびサイ
リスタ８のオン・オフ制御は、第４図に示す如く検出器
９で負荷電流ｉＬに含まれる高調波電流ｉＬｈ（第４図
のａに示す）を検出し、この検出電流波形を制御入力と
する制御回路１０にて搬送波の三角波信号（第４図のａ
に示 。す）との比較により検出電流波形に応じたパル
ス幅制御出力を得、この制御出力をゲート回路１１を通
して各サイリスタ５、６及びサイリスタ８のゲートパル
スを得て、第４図（ｂ）に示すような補償電流波形を電
源側へ供給する。この補償電流１Ｂ，は、補償すべき高
調波電流を三角波の搬送波周波数で変調したものである
から、搬送波の周波数成分を多く含んでおり、この搬送
波周波数に起因した高調波電流成分も補償電流ＩＲその
ものに含んでいる。

かかる搬送波周波数に起因した高調波を軽減する方法と
して、例えば、搬送波の周波数を非常に高くする高調波
軽減法がよく知られている。しかし乍ら、搬送波周波数
は波形改善装置を構成するサイリスタ素子のターンオフ
タイムと、スイツチング損失等の条件によつて上限値が
制約され高調波電流成分の軽減にも自づど限度がある。
従つて、第３図の従来装置では、補償電流１Ｒに含まれ
る高調波成分を除去すべく電流補償回路の出力側に設け
られる図示しないフイルタを特殊の構成として対拠して
いたが、波形改善装置そのものが高価となつて得策な解
決手段ではない。特に第３図の従来装置で問題となるの
は、第４図（ｂ）に示す補償電流１Ｒの波形図である。
この補償電流波形図より明らかなように、三角波の搬送
周波数の上限値が制限されることによつて、補償電流の
各半周期毎の電流パルス数が少なく、補償電流のリツブ
ル分が増大することである。この電流リツプル分を除去
する為には、電流補償回路の出力側に設けられる図示し
ないフイルタの容量を大きくしなければならないことで
ある。本発明は、電流補償回路をＮ個並列接続し、各電
流補償回路の搬送波信号を互いに２π／Ｎ移相しておく
ことにより、等価的に搬送波周波数を高め、高調波成分
を低減した波形改善装置を提供することを目的とする。
第１図は本発明の一実施例を示し、単相電源に単相セン
タータツプ型の電流補償回路を適用した場合である。

交流電源１から負荷２へ給電するにおいて、該負荷２の
電流１Ｌに含まれる高調波電流を補償するために、交流
電源１と負荷２とに並３列にＮ個の電流補償回路３，〜
３Ｎを設ける。電流補償回路３１〜３Ｎは電源ラインと
の間にトランス４を介在して幅変調したパルスでオン・
オフ制御されるサイリスタ５、６及び中間タツブと該サ
イリスタ５、６との間に電流源としてのリアク ４トル
７さらに該リアクトル７の電流を還流させるサイリスタ
８を持つ構成にされる。これら単相センタータツプ型の
電流補償回路３１〜３Ｎのサイリスタ５、６およびサイ
リスタ８のオン・オフ制制御は、検出器９で負荷電流１
Ｌに含まれる高調波電流を検出Ｌ１この検出電流波形を
制御入力とする制御回路１０７１Ｃて搬送波との比較に
より検出電流波形に応じたパルス幅制御出力を得、この
制御出力をゲート回路１１を通して各サイリスタ５、６
及びサイリスタ８のゲートパルスを得る。これにより、
負荷電流１Ｌと基本波成分との差に相当する電流１０１
、・・・ＩＯＮを出力し、これを逆位相で加える事によ
り電源電流１１を基本波成分のみにする。ここで、制御
回路１０は、各電流補償回路３，〜３Ｎの幅変調パルス
を得るのに、互いに２π／Ｎ移相したＮ個の搬送波と高
調波電流とをレベル比較して夫々の比較結果を対応させ
た幅変調パルスにする。

これにより、各電流補償回路３１〜３Ｎの出力パルス電
流が位相２π／Ｎを持ち、等価的に周波数Ｎ倍の搬送波
で変調したことになり、補償すべき電流への近似度が増
すと共に高調波成分を低減できる。また、１つの補償回
路による場合に比べてＮ倍の補償電流定格に拡大もしく
は同じ補償電流を得るのに使用サイリスタに１／Ｎの定
格電流のものを使用できる。第２図は２つの電流補償回
路を並設した場合の波形を示し、同図（ａ）に示す三角
波１Ｔ１に対して１８０度（２π／２）移相した三角波
１Ｔ２（第２図ｃに示す）と補償すべき高調波電流１Ｌ
ｈとを夫々比較すると第２図缶）、（６）に示す幅変調
パルスになる。

この幅変調パルスを２つの電流補償回路のゲートパルス
とすれば、両回路の補償出力電流は総合的には第２図（
ｅ）に示すパルス電流になり、等価的に搬送波周波数を
高くししかも多相変調と同様に搬送波に基づく高調波成
分を低減されることになる。なお、上記実施例では単相
センタータツプ型の電流補償回路を単相電源に適用した
場合であるが、本発明はこれに限定されるものでなく、
三相電源にブリツジ型の補償回路を使用する場合にも適
用できる。

以上のとおり、本発明による波形改善装置は電流補償回
路をＮ台多重化して、各補償回路の搬送波周波数は従来
装置と同値であつても、各補償回路相互間の搬送波周波
に２π／Ｎの位相差を持たせるようにしたので、次のよ
うな効果が得られる。

（１）供給する補償電流は補償すべき高調波電流に対し
て近似度が非常に高いので、補償電流に含まれる高調波
分を効果的に減少できる。（２）補償電流ＩＲの変化が
従来装置に比し小さいので、電流リツプルが小さく小容
量のフイルタを適用できる。

（３）小容量のフイルタであるので、経済的な波形改善
装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は第１
図において２つの電流補償回路を使用した場合の波形図
である。 第３図は従来装置の構成図、第４図はその動作を示すタ
イムチヤートである。１・・・交流電源、２・・・負荷
、３１〜３Ｎ・・・電流補償回路、９・・・高調波電流
検出器、１０・・・制御回路、１１・・・ゲート回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 交流電源から負荷に流れる電流に含まれる高調波電
   流を検出し、この高調波電流信号と搬送波の比較によつ
   て幅変調したパルスを主回路スイッチング素子の制御パ
   ルスとし、直流電流源を持つ上記主回路スイッチング素
   子から上記交流電源に補償電流を供給する電流補償回路
   を備えたＰＷＭ方式の波形改善装置において、上記電流
   補償回路は上記交流電源に対してＮ個並列に設け、各電
   流補償回路の搬送波を互いに２π／Ｎ移相した制御回路
   にしたことを特徴とするＰＷＭ方式の波形改善装置。