(57)【要約】【課題】アクティブフィルタを用いた装置において、アクティブフィルタの容量的な保護を簡単な構成で提供する。【解決手段】電源１に接続された負荷装置３、４に対してアクティブフィルタ１６を並列接続し、このアクティブフィルタの出力側には直流負荷装置３４を接続すると共に、アクティブフィルタにより、各負荷装置の負荷電流中の高調波電流を検出し、この検出された高調波電流と逆位相のキャンセル高調波電流を生成して高調波電流を抑制する装置において、直流負荷装置の運転を制御する制御装置３８を備え、アクティブフィルタは所定の能力上限に近づいた場合、出力電圧を予め定められた条件で変化させ、制御装置は、入力電圧が前記予め定められた条件で変化した場合に出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続された負荷装置に対してアクティブフィルタを並列接続し、このアクティブフィルタの出力側には直流負荷装置を接続すると共に、前記アクティブフィルタにより、各負荷装置の負荷電流中の高調波電流を検出し、この検出された高調波電流と逆位相のキャンセル高調波電流を生成して高調波電流を抑制する装置において、
前記直流負荷装置の運転を制御する直流負荷装置側制御装置を備え、
前記アクティブフィルタは所定の能力上限に近づいた場合、出力電圧を予め定められた条件で変化させ、
前記直流負荷装置側制御装置は、入力電圧が前記予め定められた条件で変化した場合に出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行することを特徴とするアクティブフィルタを用いた装置。
【請求項２】
電源に接続された複数の負荷装置に対してアクティブフィルタを並列接続すると共に、このアクティブフィルタにより、各負荷装置の負荷電流中の高調波電流を検出し、この検出された高調波電流と逆位相のキャンセル高調波電流を生成して高調波電流を抑制する装置において、
前記負荷装置の運転を制御する負荷装置側制御装置を備え、
前記アクティブフィルタは、所定の能力上限に近づいた場合、前記各負荷装置側制御装置に対し、予め定められた優先順位で所定のデマンド要求を行うと共に、
前記各負荷装置側制御装置は、前記アクティブフィルタから前記デマンド要求があった場合、出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行することを特徴とするアクティブフィルタを用いた装置。
【請求項３】
前記直流負荷装置側制御装置又は負荷装置側制御装置は、前記デマンド制御を実行していることを報知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブフィルタを用いた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源に接続された空気調和機のモータ等の負荷装置に流れる負荷電流中の高調波電流を抑制するためのアクティブフィルタを用いた装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
商用三相電源に接続された三相交流の負荷装置に流れる負荷電流には、当該負荷装置の電気回路を構成するインダクタンス（リアクトル）やコンデンサ（キャパシタ）の影響を受けて、商用電源からの基本波電流の整数倍の周波数を有する高調波電流が含まれる。この高調波電流は基本波電流に歪みを生じさせるため、電源に接続された各負荷装置に誤動作、発熱、発火等の悪影響を及ぼすことになる。
【０００３】
そこで、従来よりアクティブフィルタを負荷装置（アクティブフィルタを持たない）に対して並列に電源に接続し、このアクティブフィルタにより負荷電流中に含まれる高調波電流とは逆位相のキャンセル高調波電流（補償電流）を生成して、このキャンセル高調波電流を電源と負荷装置が構成する電気回路中に注入することで、高調波電流を抑制する対処が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
アクティブフィルタにおいて高調波電流の抽出を行う場合、通常は負荷電流と基本波電流とを測定し、基本波電流と負荷電流の差を導く演算を行って高調波電流を抜き出し、その逆位相のキャンセル高調波電流を演算する。この演算はアクティブフィルタの制御装置を構成するマイクロコンピュータによって行われ、算出されたキャンセル高調波電流に基づいてアクティブフィルタを構成するインバータのカスケード回路を制御するための指令値を作成していた。
【０００５】
また、アクティブフィルタの出力側にも直流負荷装置が接続される場合もある。その場合は、当初アクティブフィルタの出力側には直流負荷装置のみが接続され、アクティブフィルタを持たない三相交流の負荷装置が後で追加されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１７７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、複数の負荷装置の高調波電流を抑制する場合、最大出力で全負荷装置が運転されると、アクティブフィルタの能力を超えてしまい、高調波電流の抑制を行うことができなくなる問題があった。
【０００８】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、アクティブフィルタを用いた装置において、アクティブフィルタの容量的な保護を簡単な構成で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電源に接続された負荷装置に対してアクティブフィルタを並列接続し、このアクティブフィルタの出力側には直流負荷装置を接続すると共に、アクティブフィルタにより、各負荷装置の負荷電流中の高調波電流を検出し、この検出された高調波電流と逆位相のキャンセル高調波電流を生成して高調波電流を抑制する装置において、直流負荷装置の運転を制御する直流負荷装置側制御装置を備え、アクティブフィルタは所定の能力上限に近づいた場合、出力電圧を予め定められた条件で変化させ、直流負荷装置側制御装置は、入力電圧が前記予め定められた条件で変化した場合に出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、電源に接続された複数の負荷装置に対してアクティブフィルタを並列接続すると共に、このアクティブフィルタにより、各負荷装置の負荷電流中の高調波電流を検出し、この検出された高調波電流と逆位相のキャンセル高調波電流を生成して高調波電流を抑制する装置において、負荷装置の運転を制御する負荷装置側制御装置を備え、アクティブフィルタは、所定の能力上限に近づいた場合、各負荷装置側制御装置に対し、予め定められた優先順位で所定のデマンド要求を行うと共に、各負荷装置側制御装置は、アクティブフィルタからデマンド要求があった場合、出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行することを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項３の発明のアクティブフィルタを用いた装置は、上記各発明において直流負荷装置側制御装置又は負荷装置側制御装置は、デマンド制御を実行していることを報知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、アクティブフィルタが所定の能力上限に近づいた場合、出力電圧を予め定められた条件で変化さると共に、このアクティブフィルタの出力側に接続された直流負荷装置の直流負荷装置側制御装置は、入力電圧が前記予め定められた条件で変化した場合に出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行するようにしたので、アクティブフィルタが並列に接続された負荷装置側に格別な出力制限機能を追加すること無く、また、アクティブフィルタ側に格別な保護回路を追加すること無く、アクティブフィルタの容量的な保護を行って円滑な高調波電流の抑制を実現することが可能となる。この場合、一台のアクティブフィルタで複数台の負荷装置の高調波電流を抑制できるので、機器の小型化も図ることができるようになる。
【００１３】
また、請求項２の発明によれば、アクティブフィルタが所定の能力上限に近づいた場合、アクティブフィルタが並列に接続された複数の負荷装置の各負荷装置側制御装置に対し、予め定められた優先順位で所定のデマンド要求を行うと共に、各負荷装置側制御装置は、アクティブフィルタからデマンド要求があった場合、出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行するようにしたので、アクティブフィルタの容量的な保護を図ることが可能となる。そして、一台のアクティブフィルタで円滑に複数台の負荷装置の高調波電流を抑制することができるようになるので、機器の小型化も図ることができるようになる。
【００１４】
この場合、請求項３の発明の如く直流負荷装置側制御装置や負荷装置側制御装置が、デマンド制御を実行していることを報知するようにすれば、使用者に機器の故障であるような無用な誤認を生じさせる不都合も回避することが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した一実施例のアクティブフィルタを用いた装置の電気回路図である。
【図２】本発明を適用したもう一つの実施例のアクティブフィルタを用いた装置の電気回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の一実施例を説明するための電気回路図である。この図において、１は三相交流電源（実施例では４００Ｖ）であり、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の各相から位相が１２０度ずつずれた交流電圧（電源電圧Ｖ）が出力される。Ｒ相、Ｓ相及びＴ相には、配線２Ｒ、２Ｓ、２Ｔが接続されており、これらは分岐して家屋等の内部で複数（実施例では２台）の三相交流の負荷装置３、４（電源１に対して並列に接続）それぞれに電力を供給している。
【００１８】
実施例の負荷装置３は空気調和機であり、電源１の各相の配線２Ｒ〜２Ｔに接続された交流側のインダクタンスＬ１〜Ｌ３、コンデンサＣ１〜Ｃ６と、ダイオードブリッジから構成された整流回路６と、直流側のインダクタンスＬ５及びコンデンサＣ７と、複数のスイッチング素子から構成されたインバータ回路７と、このインバータ回路７に接続され、空気調和機の冷媒回路を構成するコンプレッサを駆動するためのモータ８と、マイクロコンピュータから構成された制御装置９（負荷装置側制御装置）等から構成されている。
【００１９】
電源１から供給された三相の交流電力は、整流回路６で整流され、インダクタンスＬ５、コンプレッサＣ７で平滑されて直流電力に変換され、インバータ回路７に出力される。制御装置９は負荷装置３によって空調される図示しない室内の温度等に基づき、インバータ回路７にスイッチング信号を送る。インバータ回路７はスイッチング信号に応じた電力をモータ８に供給し、この電力に応じた回転数でモータ８を運転する。
【００２０】
負荷装置４も空気調和機であり、同様に電源１の各相の配線２Ｒ〜２Ｔに接続された交流側のインダクタンスＬ６〜Ｌ８、コンデンサＣ８〜Ｃ１３と、ダイオードブリッジから構成された整流回路１１と、直流側のインダクタンスＬ１０及びコンデンサＣ１４と、複数のスイッチング素子から構成されたインバータ回路１２と、このインバータ回路１２に接続され、空気調和機の冷媒回路を構成するコンプレッサを駆動するためのモータ１３と、マイクロコンピュータから構成された制御装置１４（負荷装置側制御装置）等から構成され、制御装置１４により同様にモータ１３の運転制御を行う。
【００２１】
尚、上記各負荷装置３、４のインダクタンスやコンデンサはそれぞれのモータ８、１３の運転に適した容量の素子が選定され、使用される。
【００２２】
図中１６は並列型のアクティブフィルタであり、電源１の各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）の配線２Ｒ、２Ｓ、２Ｔに接続（前記負荷装置３、４に対して並列）されている。実施例のアクティブフィルタ１６は、電流検出部１７と、波形変換部１８と、インバータ１９と、補助電源部２１と、ゼロクロス検出部２２と、電圧検出部２３と、マイクロコンピュータから構成された制御装置（アクティブフィルタ側制御装置）２４等からＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ−Ｆａｃｔｏｒ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）回路（力率改善回路とも云う）を構成している。
【００２３】
インバータ１９は３個のカスケード回路を有しており、各カスケード回路はＩＧＢＴ（ゲート絶縁型バイポーラトランジスタ）から成るスイッチング素子が２個ずつ直列接続されて構成されている。各カスケード回路は互いに並列接続され、インバータ１９が構成されると共に、各ＩＧＢＴのゲートは制御装置２４に接続されている。また、補助電源部２１はコンデンサＣ１５から構成されており、インバータ１９に接続されている。
【００２４】
波形変換部１８は６個のインダクタンスＬ１１〜Ｌ１６と３個のコンデンサＣ１６〜Ｃ１８から構成されている。電流検出部１７は、負荷装置３が接続された配線２Ｒと２Ｓを流れる負荷電流を検出する電流検出器２６、２７と、負荷装置４が接続された配線２Ｒと２Ｓを流れる負荷電流を検出する電流検出器２８、２９と、インバータ１９のＲ相とＳ相の出力電流であるインバータ１９と波形変換部１８間の配線２Ｒと２Ｓを流れる電流を検出する電流検出器３１、３２を備えている。
【００２５】
ゼロクロス検出部２２は電源１のＲ相の電圧を検出するよう配線２Ｒに接続され、電源電圧Ｖのゼロクロス点を検出する。電圧検出部２３は補助電源部２１の電圧を検出する。これら電流検出部１７が検出する電流値、ゼロクロス検出部２２が検出する電源電圧Ｖ及び電圧検出部２３が検出する補助電源部２１の直流電圧に関するデータは制御装置２４に入力される。
【００２６】
アクティブフィルタ１６の補助電源部２１には例えば６５０Ｖ程に昇圧された直流電圧が生成されるが、このアクティブフィルタ１６の出力側には直流負荷装置３４が接続されている。この直流負荷装置３４も空気調和機であり、同様に複数のスイッチング素子から構成されたインバータ回路や空気調和機の冷媒回路を構成するコンプレッサを駆動するためのモータ等から構成された主回路３６と、入力電圧であるインバータ１９の出力電圧（補助電源部２１の電圧）を検出するための電圧検出部３７と、この電圧検出部３７の出力データが入力される制御装置（直流負荷装置側制御装置）３８等から構成され、この制御装置３８により主回路３６のモータの運転制御を行う。また、この制御装置３８には例えば液晶ディスプレイなどから成る報知装置としての表示装置４１が接続されている。
【００２７】
アクティブフィルタ１６は三相交流の各負荷装置３、４に流れる負荷電流と基本波電流から負荷電流中に含まれる高調波電流を抽出し、それを補償する逆位相のキャンセル高調波電流を生成して配線２Ｒ〜２Ｔに注入する動作を実行するものであるが、その場合、直流負荷装置３４に流れる負荷電流も総合的に考慮する。そして、演算により求められた指令値に基づき、制御装置２４はインバータ１９を制御することにより、キャンセル高調波電流を配線２Ｒ〜２Ｔに注入する。これによって配線２Ｒ〜２Ｔから各負荷装置３、４に流れる高調波電流を抑制する。
【００２８】
次に、アクティブフィルタ１６の保護動作について説明する。例えば、アクティブフィルタ１６が接続されている三相交流の各負荷装置３、４、及び、直流負荷装置３４の全てが最大出力で動作（運転）しているような場合や、過負荷状態が発生した場合、高調波電流の大きさはアクティブフィルタ１６の能力限界（アクティブフィルタ１６が生成できるキャンセル高調波電流の大きさの限界）を超えてしまう場合がある。
【００２９】
アクティブフィルタ１６の制御装置２４は、電流検出器２６〜２７にて検出され、電流検出部１７を介して入力される負荷電流に基づき、負荷装置３、４、３４の運転状態が係るアクティブフィルタ１６の能力限界に近づいていると判断した場合、例えば、能力限界時の負荷電流値よりも所定値低い所定の上限値に負荷電流の大きさが上昇したと判断した場合、出力電圧（補助電源部２１の電圧）を定格値から許容可能な範囲で上昇させる（制御装置２４にはこのような動作を実行するプログラムが書き込まれている）。
【００３０】
一方、直流負荷装置３４の制御装置３８は、電圧検出部３７によりこの出力電圧の上昇を検知した場合、主回路３６を制御してモータへの出力を所定値低下させ、若しくはモータの運転を停止させるデマンド制御を実行する。そして、表示装置４１により、係るデマンド制御を実行している旨の所定の表示（報知）を行う（制御装置３８にはこのような動作を実行するプログラムが予め書き込まれている）。
【００３１】
そして、負荷電流が前記上限値より低下した場合、制御装置２４はアクティブフィルタ１６の出力電圧を定格値に低下させる。直流負荷装置３４の制御装置３８は係る出力電圧の低下を検知した場合、上述したデマンド制御を終了し、表示装置４１による表示も中止する。
【００３２】
尚、上述した実施例では制御装置２４がアクティブフィルタ１６の出力電圧を上昇させたが、それに限らず、許容可能な予め定められた条件で出力電圧を変化させ、制御装置３８がそれに応じて直流負荷装置３４のデマンド制御を実行するようにすれば問題無い。
【００３３】
このように、アクティブフィルタ１６が所定の能力上限に近づいた場合、出力電圧を予め定められた条件で変化さると共に、このアクティブフィルタ１６の出力側に接続された直流負荷装置３４の制御装置３８が、入力電圧が予め定められた条件で変化した場合に出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行するようにしたので、アクティブフィルタ１６が並列に接続された三相交流の負荷装置３、４側に格別な出力制限機能を追加すること無く、また、アクティブフィルタ１６側に格別な保護回路を追加すること無く、アクティブフィルタ１６の容量的な保護を行って円滑な高調波電流の抑制を実現することが可能となる。
【００３４】
特に、一台のアクティブフィルタ１６で複数台の三相交流の負荷装置３、４や直流負荷装置３４の高調波電流を抑制できるので、機器の小型化も図ることができるようになる。
【００３５】
また、直流負荷装置３４の制御装置３８は、デマンド制御を実行していることを表示装置４１で報知するので、機器の故障で出力が低下し、或いは、停止したものとの誤解を使用者に与えることも無くなる。
【実施例２】
【００３６】
次に、図２を用いて本発明のもう一つの実施例を説明する。尚、この図において図１と同一符号で示すものは同一若しくは同様の機能を奏するものとする。この場合、アクティブフィルタ１６の出力側には直流負荷装置３４は接続されていない。
【００３７】
一方、アクティブフィルタ１６の制御装置２４と各三相交流の負荷装置３、４の制御装置（負荷装置側制御装置）９、１４は有線若しくは無線でデータの送受信を行えるように接続されている。実施例では信号線４２で接続されているものとする。更に、各負荷装置３、４の制御装置９、１４には、これも例えば液晶ディスプレイなどから成る報知装置としての表示装置４３、４４がそれぞれ接続されている。
【００３８】
以上の構成で、この場合のアクティブフィルタ１６の保護動作を説明する。前述した如く、アクティブフィルタ１６が接続されている三相交流の各負荷装置３、４の全てが最大出力で動作（運転）しているような場合や、過負荷状態が発生した場合、高調波電流の大きさはアクティブフィルタ１６の能力限界（アクティブフィルタ１６が生成できるキャンセル高調波電流の大きさの限界）を超えてしまう。
【００３９】
アクティブフィルタ１６の制御装置２４は、電流検出器２６〜２７にて検出され、電流検出部１７を介して入力される負荷電流に基づき、負荷装置３、４の運転状態が係るアクティブフィルタ１６の能力限界に近づいていると判断した場合、例えば、能力限界時の負荷電流値よりも所定値低い所定の上限値に負荷電流の大きさが上昇したと判断した場合、信号線４２を介して負荷装置３及び／又は負荷装置４の制御装置９、１４に対し、所定のデマンド要求データを送信する。
【００４０】
ここで、アクティブフィルタ１６の制御装置２４には、予め負荷装置３、４について優先順位が設定されている。実施例では例えば、負荷装置３が負荷装置４に対して優先して運転する設定とされているものとすると、制御装置２４は負荷装置４の制御装置１４宛のデマンド要求データを信号線４２に出力する（制御装置２４には係る動作を実行するプログラムが予め書き込まれている）。
【００４１】
負荷装置４の制御装置１４は、信号線４２を介してアクティブフィルタ１６の制御装置２４からの係るデマンド要求データを受信すると、インバータ１２を制御してモータ１３への出力を制限し、或いは、モータ１３を停止させるデマンド制御を実行する。そして、表示装置４４により、係るデマンド制御を実行している旨の所定の表示（報知）を行う（制御装置１４及び９にはこのような動作を実行するプログラムが予め書き込まれている）。
【００４２】
そして、負荷電流が前記上限値より低下した場合、アクティブフィルタ１６の制御装置２４は、今度は上記デマンド制御をキャンセルする旨のデマンドキャンセルデータを制御装置１４宛てに送信する。負荷装置４の制御装置１４は係るデマンドキャンセルデータを受信した場合、上述したデマンド制御を終了し、表示装置４４による表示も中止する。
【００４３】
尚、上述した実施例では優先順位の低い負荷装置４のみデマンド制御を実行するようにしたが、負荷装置４が優先される設定とされている場合には、負荷装置３の制御装置９宛てにデマンド要求データが送信され、負荷装置３においてデマンド制御が実行されることになる。また、それに限らず、更に多数の三相交流の負荷装置が接続されている場合には、前述した負荷電流の上限値を複数段階設定し、予め制御装置２４に設定された優先順位に基づいて複数段階で多数の負荷装置のデマンド制御を実行させるようにしてもよい。
【００４４】
このように、アクティブフィルタ１６が所定の能力上限に近づいた場合、アクティブフィルタ１６が並列に接続された複数の負荷装置３、４の各制御装置９、１４に対し、制御装置２４から予め定められた優先順位で所定のデマンド要求を行うと共に、各制御装置９、１４は、アクティブフィルタの制御装置２４からデマンド要求があった場合、出力を制限し、若しくは、運転を停止するデマンド制御を実行するようにしたので、アクティブフィルタ１６の容量的な保護を図ることが可能となる。
【００４５】
そして、この場合にも一台のアクティブフィルタ１６で円滑に複数台の負荷装置３、４の高調波電流を抑制することができるようになるので、機器の小型化も図ることができるようになる。
【００４６】
また、この場合にも負荷装置３、４の制御装置９、１４は、デマンド制御を実行していることを表示装置４３、４４で報知するので、機器の故障で出力が低下し、或いは、停止したものとの誤解を使用者に与えることも無くなる。
【符号の説明】
【００４７】
１  電源
２Ｒ〜２Ｔ  配線
３、４  負荷装置
１６  アクティブフィルタ
１９  インバータ
９、１４、２４、３８  制御装置
３４、直流負荷装置
４１、４３、４４  表示装置
４２  信号線
【図１】
2010279171.tif 000003
【図２】
2010279171.tif 000004