(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非常用電源発電機の出力に非線形負荷設備と並列にアクテイブフイルタ主回路が接続されるアクテイブフイルタであって、
前記アクテイブフイルタ主回路を制御するアクテイブフイルタ制御回路は、前記非線形負荷設備の負荷電流を検出する回路と、該負荷電流および系統電圧より瞬時実電力および瞬時虚電力を得る電力演算回路と、該瞬時実電力の交流分と瞬時虚電力の交流分および直流分を検出する手段と、該瞬時虚電力の直流分が遅相値または進相値を判別する手段と、該直流分が遅相値であるとき前記瞬時実電力および瞬時虚電力の交流分の符号を反転して第１の電力指令としまたは直流分が進相値であるときに前記虚電力の直流分の符号を反転して第２の電力指令とした信号を発生する手段と、該第１の電力指令または第２の電力指令と前記系統電圧を入力して補償電流指令を得る手段と、該補償電流指令および補償電流より前記アクテイブフイルタ主回路へのスイッチング信号を得る電流制御回路とを、具備して成ることを特徴とするアクテイブフイルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源系統特に非常用電源発電機から給電される電源に接続される負荷設備の系統ラインに、負荷設備に並設されて電力補償を行うアクテイブフイルタに、関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、負荷設備にサイリスタレオナード装置，ＶＶＶＦインバータ装置等の非線形のものが多く、高調波を発生するもとなっている。
また、電源設備としては、商用の系統電源の給電に対する非常用電源としての発電機を備えることが多い。
そして、この非常用電源発電機（以下単に発電機という）による電源に前述の非線形負荷設備を接続すると、発電機に高調波電流が流れて固定子巻線，制動巻線などの損失を増加させ、電圧波形の歪をもたらすことになる。
この発電機の高調波による影響は等価逆相電流として求められ、その許容値はＪＥＭ等で規定されている。
【０００３】
ここで、逆相電流が15％を越えた場合は、発電機を一ランク上の出力のものに選定するか，フイルタ設置等の対策が必要である。
しかるに、発電機の一ランクアップは初期投資およびランニングコストの増大となり、またＬＣフイルタによる高調波抑制では、発電機の周波数変動によって抑制効果が変動して適用は難しい。
そこで、アクテイブフイルタを適用すれば、発電機容量を有効に利用できて必要以上の定格アップをしなくてすみ、経済的なこと、公知である。
【０００４】
図２はアクテイブフイルタが用いられら電源系統を示し、11は商用（常用）の系統電源、12は発電機、13は常用または非常用の切換を行う電源切換スイッチ、２は負荷設備、３はＬＣフイルタ、４はアクテイブフイルタである。
すなわち、系統電源11または発電機12の電源に負荷設備２およびＬＣフイルタ３が接続され、負荷設備２にアクテイブフイルタ４が並列接続されてなる。
ここに、負荷設備２においてＶＶＶＦインバータ装置としてのＶＶＶＦ21，23およびそれに接続される誘導電動機22，24が接続され、サイリスタレオナード装置としてのＳＣＲ25および直流電動機26が接続される。
また、アクテイブフイルタ４においては、41はアクテイブフイルタ制御回路42よりスイッチング信号Ｓｇが与えられて制御されるアクテイブフイルタ主回路である。
【０００５】
図３は従来例のアクテイブフイルタ制御回路を示し、 421は電力演算回路、
422はハイパスフイルタ、 423は符号反転回路、 424は電流指令値演算回路、
425はアクテイブフイルタ主回路41にスイッチング信号Ｓｇを与える電流制御回路である。
図３において、電力演算回路 421は、図示しない負荷電流検出器および系統電圧検出器により負荷電流ＩLU，ＩLV，ＩLWおよび系統電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗを得て、瞬時実電力Ｐおよび瞬時虚電力Ｑを演算する。
ハイパスタイルタ 422は、瞬時実電力Ｐ，瞬時虚電力Ｑの直流分を除去のうえ、瞬時実電力交流分Ｐａ，瞬時虚電力交流分Ｑａを得て、符号反転回路 423に出力する。
符号反転回路 423は、これらの入力を符号反転のうえ実電力指令Ｐ＊，虚電力指令Ｑ＊として、電流指令値演算回路 424に出力する。
【０００６】
電流指令値演算回路424は、実電力指令Ｐ＊，虚電力指令Ｑ＊と系統電圧Ｅｕ，Ｅｖ，Ｅｗとより、まず二相電流指令信号を生成しさらに（二相／三相）変換を行い、補償電流指令Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊を得る。
電流制御回路425はヒステリシスコンパレータを備え、補償電流指令Ｉｕ＊，Ｉｖ＊，Ｉｗ＊と図示しない補償電流検出器により得られるアクテイブフイルタ主回路41の補償電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとを比較し、スイッチング信号Ｓｇが得られる。
したがって、アクテイブフィルタ主回路41およびアクテイブフイルタ制御回路42からなるアクテイブフイルタ４は、各相の電流瞬時値制御により高調波電流の補償を行い得るものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の従来技術においては、図２に示される如く高調波を発生する負荷設備と並列にＬＣフイルタを設けてある場合、これは、系統電源の運転時に力率改善を図るためのもであるが、軽負荷時には進み力率となる傾向を有している。
これをそのまま発電機で運転すると、発電機は自励作用により不具合が発生するため、ＬＣフイルタの切り離し制御が必要となる。
【０００８】
しかし本発明の目的とするところは、瞬時虚電力の直流分をとらえて高調波補償動作から無効電力補償動作に切り換え得るアクテイブフイルタを提供する、ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述したような点に鑑みなされたものであって、つぎの如くに構成したものである。すなわち、
系統電源または発電機の出力に負荷設備と並列にアクテイブフイルタ主回路が接続されるアクテイブフイルタであって、
アクテイブフイルタ主回路を制御するアクテイブフイルタ制御回路は、負荷設備の負荷電流を検出する回路と、負荷電流および系統電圧より瞬時実電力および瞬時虚電力を得る電力演算回路と、瞬時実電力の交流分と瞬時虚電力の交流分および直流分を検出する手段と、瞬時虚電力の直流分が遅相値または進相値を判別する手段と、その直流分が遅相値であるとき瞬時実電力および瞬時虚電力の交流分の符号を反転して第１の電力指令としまたは直流分が進相値であるときに虚電力の直流分の符号を反転して第２の電力指令とした信号を発生する手段と、第１の電力指令または第２の電力指令と系統電圧を入力して補償電流指令を得る手段と、補償電流指令および補償電流よりアクテイブフイルタ主回路へのスイッチング信号を得る電流制御回路とを、設けてなる。
【００１０】
かかる解決手段により、系統ラインにおいて軽負荷となって進み力率となった場合、瞬時虚電力の直流分を判別して電力指令を切り換え、アクテイブフイルタを高調波補償動作から無効電力補償動作に自動的に移行することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
具体的にはアクテイブフイルタ主回路を制御するアクテイブフイルタ制御回路は、特に、瞬時実電力および瞬時虚電力を信号入力してそれらの交流分を信号出力する第１の検出回路と、瞬時虚電力を信号入力してその直流分を信号出力する第２の検出回路と、瞬時虚電力の直流分よりその遅相値または進相値の判別信号を発生する判別器と、第１，第２の検出回路出力および判別回路出力より第１の電力指令（−Ｐａ，−Ｑａ）または第２の電力指令（−Ｑｄ）を与える符号反転回路とを、少なくとも備えてなる。
さらに、本発明を実施例図面を参照して、詳細説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明が適用された一例を図３に類して示したものであって、42′はアクテイブフイルタ制御回路である。
すなわち、図２に示されるアクテイブフイルタ４の如く効用されるものであって、そのアクテイブフイルタ主回路41を制御するアクテイブフイルタ制御回路42′は、特に符号反転回路 423′，ローパスフイルタ 426および判別器 427を、具備して構成されている。
【００１３】
図１において、アクテイブフイルタ制御回路42′においては、電力演算回路 421にて得られた瞬時実電力Ｐ，瞬時虚電力Ｑを、ハイパスフイルタ 422に与える他に、ローパスフイルタ 426に与える。
ローパスフイルタ 426は、瞬時虚点力Ｑから交流分を除去して瞬時虚電力直流分Ｑｄを生成する。この瞬時虚電力直流分Ｑｄが遅相か進相かを判別する判別器 427および符号反転回路 423′に与えられる。
判別器 427は、瞬時虚電力直流分Ｑｄ入力が遅相値または進相値の判別信号を、符号反転回路 423′に出力する。
【００１４】
ここで、符号反転回路 423′は、瞬時実電力交流分Ｐａ，瞬時虚電力交流分Ｑａの符号反転のうえ実電力指令Ｐ＊，虚電力指令Ｑ＊を信号発生する他、つぎの選択機能部分を備える。
すなわち、さらに前述の判別器 427出力および負荷電流ＩLU，ＩLV，ＩLWを得て、瞬時虚電力直流分Ｑｄが遅相値であるときは瞬時実電力交流分Ｐａ，瞬時虚電力交流分Ｑａの符号を反転した信号（−Ｐａ，−Ｑａ）を、実電力指令Ｐ＊，虚電力指令Ｑ＊として信号発生する。
また、瞬時虚電力直流分Ｑｄが進相値でしかも軽負荷時には、その直流分の符号を反転した信号（−Ｑｄ）を、虚電力指令Ｑ＊として信号発生し得る。
【００１５】
かようにして、例えば発電機12による高調波発生する負荷設備２およびそれに並置されるＬＣフイルタ３に電力供給中、負荷量が減少して軽負荷となり進み力率となった場合、アクテイブフイルタ４を高調波補償動作から無効電力補償動作へ自動的に切り換え得るものとなり、したがって、発電機12の自励作用による支障をきたすことを回避できる。
なお、かかるアクテイブフイルタは、フル容量（無効電力補償＋高調波補償）を用いることなく、高調波補償容量だけを有するものであってよく、発電機容量も必要以上に大きな定格を使用することなく、経済的な電源供給設備を実現できることは、明らかである。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、瞬時虚電力直流分の判別により高調波補償動作または無効電力補償動作を行い得る簡便な構成の装置を、提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明が適用された一例を示す制御ブロック図である。
【図２】図２はアクタイブフイルタが用いられた電源系統を示す系統図である。
【図３】図３は従来例のアクテイブフイルタ制御回路を示す制御ブロック図である。
【符号の説明】
11        系統電源
12        非常用電源発電機（発電機）
13        電源切換スイッチ
２        負荷設備
３        ＬＣフイルタ
41        アクテイブフイルタ主回路
42        アクテイブフイルタ制御回路
42′      アクテイブフイルタ制御回路
421        電力演算回路
422        ハイパスフイルタ
423        符号反転回路
423′      符号反転回路
424        電流指令値演算回路
425        電流制御回路
426        ローパスフイルタ
427        判別器
Ｅｕ      系統電圧
ＩLU      負荷電流
Ｉｕ      補償電流
Ｉｕ＊    補償電流指令
Ｐ        瞬時実電力
Ｑ        瞬時虚電力
Ｐａ      瞬時実電力交流分
Ｑａ      瞬時虚電力交流分
Ｑｄ      瞬時虚電力直流分
Ｐ＊      実電力指令
Ｑ＊      虚電力指令
Ｓｇ      スイッチング信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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