(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補償対象とする負荷電流の３相成分を瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分の２相成分に変換する３相２相変換器と、
前記３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分から直流分を分離する第１のローパスフィルタと、
前記３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分から直流分を分離する第２のローパスフィルタと、
前記３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分と前記第１のローパスフィルタの出力との差分を求める第１の減算器と、
前記３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分と前記第２のローパスフィルタの出力との差分を求める第２の減算器と、
前記第１の減算器の出力と前記第２の減算器の出力を３相成分に変換することにより目標電流値を算出する２相３相変換器と、
前記２相３相変換器の出力に応じた補償用電流を出力するアクティブフィルタ主回路と、
前記第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、
前記第２のローパスフィルタの出力変化分を監視する第２の変動監視部と、
前記第１の変動監視部および前記第２の変動監視部の出力に基づき前記第１のローパスフィルタの出力変化分および前記第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えたときに前記アクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備えたアクティブフィルタ。
【請求項２】
出力調整部にヒステリシス特性を持たせ、アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを開始する第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の値より、前記アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを停止する前記第１のローパスフィルタの出力変化分および前記第２のローパスフィルタの出力変化分の値を小さくしたことを特徴とする請求項１記載のアクティブフィルタ。
【請求項３】
出力調整部にタイマ機能を持たせ、前記アクティブフィルタ主回路の出力を絞った状態を一定時間継続させたことを特徴とする請求項１記載のアクティブフィルタ。
【請求項４】
３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素と、前記３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素とを付加したことを特徴とする請求項１，２または３記載のアクティブフィルタ。
【請求項５】
第１の時間遅れ要素を第１の減算器の後段に配置し、第２の時間遅れ要素を第２の減算器の後段に配置し、前記第１の時間遅れ要素および前記第２の時間遅れ要素の後段に出力調整部を配置したことを特徴とする請求項４記載のアクティブフィルタ。
【請求項６】
補償対象とする負荷電流の３相成分を瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分の２相成分に変換する３相２相変換器と、
前記３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分から直流分を分離する第１のローパスフィルタと、
前記３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分から直流分を分離する第２のローパスフィルタと、
前記３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分と前記第１のローパスフィルタの出力との差分を求める第１の減算器と、
前記３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分と前記第２のローパスフィルタの出力との差分を求める第２の減算器と、
前記第１の減算器の出力と前記第２の減算器の出力を３相成分に変換することにより目標電流値を算出する２相３相変換器と、
前記２相３相変換器の出力に応じた補償用電流を出力するアクティブフィルタ主回路と、
前記第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、
前記第１の変動監視部の出力に基づき前記第１のローパスフィルタの出力変化分が所定値を超えたときに前記アクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備えたアクティブフィルタ。
【請求項７】
出力調整部にヒステリシス特性を持たせ、アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを開始する第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の値より、前記アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを停止する前記第１のローパスフィルタの出力変化分および前記第２のローパスフィルタの出力変化分の値を小さくしたことを特徴とする請求項６記載のアクティブフィルタ。
【請求項８】
出力調整部にタイマ機能を持たせ、前記アクティブフィルタ主回路の出力を絞った状態を一定時間継続させたことを特徴とする請求項６記載のアクティブフィルタ。
【請求項９】
３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素と、前記３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素とを付加したことを特徴とする請求項６，７または８記載のアクティブフィルタ。
【請求項１０】
第１の時間遅れ要素を第１の減算器の後段に配置し、第２の時間遅れ要素を第２の減算器の後段に配置し、前記第１の時間遅れ要素および前記第２の時間遅れ要素の後段に出力調整部を配置したことを特徴とする請求項９記載のアクティブフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統に接続して高調波を抑制するアクティブフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８にアクティブフィルタ主回路の回路図を示す。このアクティブフィルタ主回路においては、スイッチング素子ａは制御回路ｂから送られてきた信号をもとにスイッチングし、電解コンデンサｃに蓄積されている電圧をリアクトルｄ側に出力する。
【０００３】
以上のように構成されたアクティブフィルタ主回路の動作を説明する。電解コンデンサｃには、アクティブフィルタ主回路が電流を出力するために必要な直流電圧が蓄積されている。制御回路ｂからは目標とする電流を出力するために必要な電圧信号がＰＷＭ信号として出力され、スイッチング素子ａはそのＰＷＭ信号をもとに電解コンデンサｃに蓄積されている直流電圧をスイッチングする。このスイッチングされた電圧はリアクトルｄで電流に変換され、アクティブフィルタ主回路全体としては電流源として動作する。
【０００４】
図１６は従来例のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものである。図１６において、３相２相変換器１０１は、補償対象とする負荷電流中に含まれる瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。第１のローパスフィルタ１０２は、３相２相変換器１０１で算出した瞬時有効電力成分の直流分を抽出する。第１の減算器１０３は、３相２相変換器１０１で算出した瞬時有効電力成分から第１のローパスフィルタ１０２で抽出した瞬時有効電力成分の直流分を減算することで、瞬時有効電力成分の交流分を求める。
【０００５】
第２のローパスフィルタ１０５は、３相２相変換器１０１で算出した瞬時無効電力成分の直流分を抽出する。第２の減算器１０６は、３相２相変換器１０１で算出した瞬時無効電力成分から第２のローパスフィルタ１０５で抽出した瞬時無効電力成分の直流分を減算することで、瞬時無効電力成分の交流分を求める。
【０００６】
２相３相変換器１０９では、第１の減算器１０３で得られた瞬時有効電力変動成分（交流分）および第２の減算器１０６で得られた瞬時無効電力変動成分（交流分）をもとに３相の目標電流値を算出する。
【０００７】
ここで、３相２相変換器１０１および２相３相変換器１０９の動作を数式を用いて説明する。３相２相変換器１０１では、３相の電圧信号・電流信号を瞬時空間ベクトルをもとに（数１）および（数２）を用いて２相の電圧信号および電流信号にそれぞれ展開する。
【０００８】
【数１】
0003715135.tif 000002
【０００９】
ただし、ｖU ，ｖV ，ｖW は電源電圧、ｖα，ｖβはα相，β相に展開した電源電圧（電圧信号）を示す。
【００１０】
【数２】
0003715135.tif 000003
【００１１】
ただし、ｉU ，ｉV ，ｉW は負荷電流、ｉα，ｉβはα相，β相に展開した負荷電流（電流信号）を示す。
【００１２】
そして、２相に展開した電圧信号、電流信号より（数３）を用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める。
【００１３】
【数３】
0003715135.tif 000004
【００１４】
ただし、ｖα，ｖβはα相，β相に展開した電源電圧（電圧信号）、ｉα，ｉβはα相，β相に展開した負荷電流（電流信号）、ｐは瞬時有効電力成分、ｑは瞬時無効電力成分を表す。
【００１５】
このようにして求められた瞬時有効電力成分ｐおよび瞬時無効電力成分ｑは、その直流分が３相での基本波電力を表し、その交流分がその交流と次数が１だけ異なる交流電力（高調波電力）を表す。したがって、アクティブフィルタとして動作させる場合は、瞬時有効電力成分ｐと瞬時無効電力成分ｑの直流分（３相では、基本波分に相当する）を取り除き、瞬時有効電力成分ｐと瞬時無効電力成分ｑの交流分を出力する構成にすればよい。
【００１６】
そして、求めた、出力したい瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を（数４）、（数５）に従って２相３相変換器９で３相信号に変換する。これがアクティブフィルタの出力目標電流となる。
【００１７】
【数４】
0003715135.tif 000005
【００１８】
ただし、ｖα，ｖβはα相，β相に展開した電源電圧（電圧信号）、ｉαｃ，ｉβｃはα相，β相に展開したアクティブフィルタの出力目標電流、ｐｃは瞬時有効電力目標値、ｑｃは瞬時無効電力目標値を表す。
【００１９】
【数５】
0003715135.tif 000006
【００２０】
ただし、ｉαｃ，ｉβｃはα相，β相に展開したアクティブフィルタの出力目標電流、ｉUc，ｉVc，ｉWcはアクティブフィルタの目標電流を示す。
【００２１】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【００２２】
３相２相変換器１０１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１０１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ１０２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出する。そして、第１の減算器１０３において、３相２相変換器１０１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ１０２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【００２３】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１０１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ１０５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出する。そして、第２の減算器１０６において、３相２相変換器１０１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ１０５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【００２４】
その後、第１の減算器１０３および第２の減算器１０６の演算結果は、２相３相変換器１０９に入力される。２相３相変換器１０９では、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分から、アクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のアクティブフィルタにおいては、補償対象とする負荷が安定している場合には良好な補償特性が得られるが、負荷が急激に変化した場合、制御回路で使用しているローパスフィルタの時間遅れにより、本来除去するべき瞬時有効電力成分の直流分および瞬時無効電力成分の直流分を除去できず、出力する必要のない瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を出力してしまう。
【００２６】
この点を図１７を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は、図１７（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ１０２，１０５の出力は、ローパスフィルタ１０２，１０５自体の時間遅れにより図１７（ｂ）に示す通り、図１７（ａ）とは異なる値を出力する。その結果、減算器１０３，１０６の出力は、図１７（ｃ）のようにローパスフィルタ１０２，１０５の遅れによる成分が出力され、本来除去したい出力が現れている。その結果、２相３相変換器１０９の出力として、図１７（ｄ）のようにローパスフィルタ１０２，１０５の時間遅れが存在する期間、出力を発生してしまう。
【００２７】
このようなローパスフィルタ１０２，１０５の時間遅れにより、負荷が安定していない時に、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）を構成している直流コンデンサの電圧が変動してしまう、過大な電流を出力してしまう、といった問題が生じていた。
【００２８】
したがって、本発明の目的は、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生することができるアクティブフィルタを提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第２のローパスフィルタの出力変化分を監視する第２の変動監視部と、第１の変動監視部および第２の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備えたことを特徴とする。上記の制御回路は、アクティブフィルタにおいて、アクティブフィルタ主回路以外の部分を言っている。以下において、同じである。
【００３０】
請求項１の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力および基本波無効電力成分出力を抑制できる。
【００３１】
また、本発明の請求項２記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第２のローパスフィルタの出力変化分を監視する第２の変動監視部と、第１の変動監視部および第２の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えたときに応じてアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備え、この出力調整部にヒステリシス特性を持たせ、アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを開始する第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の値より、アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを停止する第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の値を小さくしたことを特徴とする。
【００３２】
請求項２の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力および基本波無効電力成分出力を抑制することができる。特に、出力調整部にヒステリシス特性を持たせたことにより、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも、出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００３３】
また、本発明の請求項３記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第２のローパスフィルタの出力変化分を監視する第２の変動監視部と、第１の変動監視部および第２の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備え、この出力調整部にタイマ機能を持たせ、前記アクティブフィルタ主回路の出力を絞った状態を一定時間継続させたことを特徴とする。
【００３４】
請求項３の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力および基本波無効電力成分出力を抑制することができる。特に、出力調整部にタイマ機能を持たせたことにより、負荷の急変が終了してからもしばらくの間、出力を絞った状態となり、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００３５】
また、本発明の請求項４記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素と、３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素と、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第２のローパスフィルタの出力変化分を監視する第２の変動監視部と、第１の変動監視部および第２の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備えたことを特徴とする。出力調整部としては、単に出力調整を行うだけものだけのもの、または、ヒステリシス特性を持たせたもの、または、タイマ機能を持たせたものがある。
【００３６】
請求項４の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力および基本波無効電力成分出力を抑制することができる。それに加えて、アクティブフィルタ主回路の出力電流の位相を調節することができ、補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【００３７】
出力調整部にヒステリシス特性を持たせたものの場合には、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも、出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。また、タイマ機能を持たせたものの場合には、負荷の急変が終了してからもしばらくの間、出力を絞った状態となり、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００３８】
また、本発明の請求項５記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素と、３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素と、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第２のローパスフィルタの出力変化分を監視する第２の変動監視部と、第１の変動監視部および第２の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備え、第１の時間遅れ要素を第１の減算器の後段に配置し、第２の時間遅れ要素を第２の減算器の後段に配置し、第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素の後段に出力調整部を配置したことを特徴とする。出力調整部としては、単に出力調整を行うだけものだけのもの、または、ヒステリシス特性を持たせたもの、または、タイマ機能を持たせたものがある。
【００３９】
請求項５の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力および基本波無効電力成分出力をより効果的に抑制できる。つまり、第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素を通過する前の第１のローパスフィルタおよび第２のローパスフィルタの信号をもとに負荷変動を監視し、その結果に応じて第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素を通過した後の出力調整部において出力を調整するため、監視の結果を時間的に過去にさかのぼって反映でき、第１の変動監視部および第２の変動監視部で負荷の変動を監視し出力調整部で反映させるのに必要な時間遅れによる出力制限の遅れを回避することができる。その結果、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を効果的に抑制できる。それに加えて、アクティブフィルタ主回路の出力電流の位相を調節することができ、補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【００４０】
出力調整部にヒステリシス特性を持たせたものの場合には、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも、出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。また、タイマ機能を持たせたものの場合には、負荷の急変が終了してからもしばらくの間、出力を絞った状態となり、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００４１】
また、本発明の請求項６記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第１の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備えたことを特徴とする。
【００４２】
請求項６の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力を抑制できる。
【００４３】
また、本発明の請求項７記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第１の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備え、この出力調整部にヒステリシス特性を持たせ、アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを開始する第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の値より、アクティブフィルタ主回路の出力の絞りを停止する第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の値を小さくしたことを特徴とする。
【００４４】
請求項７の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力を抑制することができる。特に、出力調整部にヒステリシス特性を持たせたことにより、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも、出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００４５】
また、本発明の請求項８記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第１の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備え、この出力調整部にタイマ機能を持たせ、前記アクティブフィルタ主回路の出力を絞った状態を一定時間継続させたことを特徴とする。
【００４６】
請求項８の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力を抑制することができる。特に、出力調整部にタイマ機能を持たせたことにより、負荷の急変が終了してからもしばらくの間、出力を絞った状態となり、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００４７】
また、本発明の請求項９記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素と、３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素と、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第１の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備えたことを特徴とする。出力調整部としては、単に出力調整を行うだけものだけのもの、または、ヒステリシス特性を持たせたもの、または、タイマ機能を持たせたものがある。
【００４８】
請求項９の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力を抑制することができる。それに加えて、アクティブフィルタ出力電流の位相を調節することができ、補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【００４９】
出力調整部にヒステリシス特性を持たせたものの場合には、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも、出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。また、タイマ機能を持たせたものの場合には、負荷の急変が終了してからもしばらくの間、出力を絞った状態となり、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００５０】
また、本発明の請求項１０記載のアクティブフィルタは、制御回路中に、３相２相変換器で得られた瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素と、３相２相変換器で得られた瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素と、第１のローパスフィルタの出力変化分を監視する第１の変動監視部と、第１の変動監視部の出力に基づき第１のローパスフィルタの出力変化分が所定値を超えたときにアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部とを備え、第１の時間遅れ要素を第１の減算器の後段に配置し、第２の時間遅れ要素を第２の減算器の後段に配置し、第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素の後段に出力調整部を配置したことを特徴とする。出力調整部としては、単に出力調整を行うだけものだけのもの、または、ヒステリシス特性を持たせたもの、または、タイマ機能を持たせたものがある。
【００５１】
請求項１０の構成をとったため、補償対象となる負荷が急激に変化した場合、アクティブフィルタの制御回路中のローパスフィルタの応答時間に起因してアクティブフィルタ主回路が発生する基本波有効電力成分出力をより効果的に抑制できる。つまり、第１の時間遅れ要素を通過する前の第１のローパスフィルタの信号をもとに負荷変動を監視し、その結果に応じて第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素を通過した後の出力調整部において出力を調整するため、監視の結果を時間的に過去にさかのぼって反映でき、第１の変動監視部で負荷の変動を監視し出力調整部で反映させるのに必要な時間遅れによる出力制限の遅れを回避することができる。その結果、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を効果的に抑制できる。それに加えて、アクティブフィルタ出力電流の位相を調節することができ、補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【００５２】
出力調整部にヒステリシス特性を持たせたものの場合には、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも、出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。また、タイマ機能を持たせたものの場合には、負荷の急変が終了してからもしばらくの間、出力を絞った状態となり、負荷の急変が短時間で繰り返し発生する場合にも出力状態から出力を絞った状態、または出力を絞った状態から出力状態への遷移回数を減らすことができ、安定した制御をすることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００５４】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項１に対応するものである。図１において、３相２相変換器１は、従来例の３相２相変換器１０１と同様の構成で、補償対象の負荷電流中に含まれる瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出、つまり負荷電流の３相成分を瞬時有効電力および瞬時無効電力の２相成分に変換する。第１のローパスフィルタ２は、３相２相変換器１で算出した瞬時有効電力成分の直流分を分離抽出する。第１の減算器３は、３相２相変換器１で算出した瞬時有効電力成分から第１のローパスフィルタ２で抽出した瞬時有効電力成分の直流分を減算、つまり差分を求めることで、瞬時有効電力成分の交流分を求める。第１の変動監視部４は、第１のローパスフィルタ２の出力変化分を監視し、その出力信号を出力調整部８に送る。具体的には、第１のローパスフィルタ２の出力変化分を検出し、検出した第１のローパスフィルタ２の出力変化分を出力調整部８に送る。
【００５５】
第２のローパスフィルタ５は、３相２相変換器１で算出した瞬時無効電力成分の直流分を分離抽出する。第２の減算器６は、３相２相変換器１で算出した瞬時無効電力成分から第２のローパスフィルタ５で抽出した瞬時無効電力成分の直流分を減算、つまり差分を求めることで、瞬時無効電力成分の交流分を求める。第２の変動監視部７は、第２のローパスフィルタ５の出力変化分を監視し、その出力信号を出力調整部８に送る。具体的には、第１のローパスフィルタ２の出力変化分を検出し、検出した第１のローパスフィルタ２の出力変化分を出力調整部８に送る。
【００５６】
出力調整部８では、第１の変動監視部４と第２の変動監視部７から送られてきた信号の大きさをもとに第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号を調節し、その結果を２相３相変換器９に送る。２相３相変換器９では、従来例の２相３相変換器１０９と同様に、出力調整部８で調整された瞬時有効電力成分と瞬時無効電力成分より３相の目標電流値を算出する。
【００５７】
なお、アクティブフィルタ主回路の構成は従来例と同様である。
【００５８】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【００５９】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【００６０】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【００６１】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送り、第２の変動監視部７では、第２のローパスフィルタ５の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送る。出力調整部８では、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【００６２】
出力調整部８は、第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。一方、出力変動が所定値より小さいと判断した場合には、出力調整部８は、ゼロの代入を停止し、第１の減算器３および第２の減算器６の出力をそのまま出力する。
【００６３】
ここで、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７と出力調整部８の構成および動作について、詳しく説明する。
【００６４】
第１の変動監視部４では、図１３に示すように、第１のローパスフィルタ２の出力をメモリまたはシフトレジスタなどからなるバッファ４ａに保存しておき、現在の第１のローパスフィルタ２の出力とバッファ４ａで保存している過去のデータとの差を減算器４ｂで求め、その差信号を出力調整部８に送る。
【００６５】
また、第２の変動監視部７についても同様に、図１３に示すように、第２のローパスフィルタ５の出力をメモリまたはシフトレジスタなどからなるバッファ７ａに保存しておき、現在の第２のローパスフィルタ５の出力とバッファ７ａで保存している過去のデータとの差を減算器７ｂで求め、その差信号を出力調整部８に送る。
【００６６】
第１の変動監視部４および第２の変動監視部７ともに、現在のローパスフィルタ２，５の出力との差をとるための過去のデータは、設定により任意の時間だけさかのぼった過去の時点に設定できる。
【００６７】
また、出力調整部８は、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７から送られてきた差信号を所定値（この場合、一定値）と比較し、その比較結果に基づいて差信号が所定値より大きく、したがってローパスフィルタ２または５の出力変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号に値ゼロを代入し、アクティブフィルタの出力をゼロにする。一方、第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より小さいと判断した場合は、出力調整部８において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力へのゼロの代入を停止する。上記における判断基準となる所定値は、第１および第２のローパスフィルタ２，５の出力変動について、同じ値であっても異なる値であってもよい。
【００６８】
この点を図２を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は図２（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図２（ｂ）に示す通り図２（ａ）とは異なる値を出力する。ローパスフィルタ２，５の出力の変動分を変動監視部４，７で検出し、何れか少なくとも一方の変動が所定値より大きいと出力調整部８が判断した場合に、図２（ｃ）のように出力調整部８が減算器３，６の出力にゼロを代入し、２相３相変換器９に渡す。その結果、２相３相変換器９の出力は、図２（ｄ）のように出力調整部８で変動が所定値より大きいと判断し、出力調整部８でゼロを代入するまでの期間は出力を発生するが、出力調整部８で変動が所定値より大きいと判断した後は、出力をゼロに絞ることができる。
【００６９】
また、出力調整部８で、第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さく、かつ第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、出力調整部８は第１の減算器３および第２の減算器６の結果をそのまま２相３相変換器９に出力する。その結果、２相３相変換器９は、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【００７０】
なお、本第１の実施の形態では、第１の変動監視部４または第２の変動監視部７の結果をもとに出力調整部８で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【００７１】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の２通りが考えられる。第１は、出力調整部８で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【００７２】
第２は、出力調整部８で変動の大きさを求め、出力調整フィルタ８で第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にその変動の大きさに応じてある係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。この場合の係数は、変動の大きさが小さいときは係数が大きく、変動の大きさが大きいときは係数が小さくなるような値に設定される。この場合、変動の大きさに応じて係数の値を変化させるために、比較器において、変動の大きさを順次異なる複数の基準値と比較することで、変動の大きさを分類している。
【００７３】
また、出力調整部８では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【００７４】
また、出力調整部８で、負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）、および負荷が急変しているか定常状態であるかを第２のローパスフィルタ５の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【００７５】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【００７６】
同様に、第２の変動監視部７で第２のローパスフィルタ５の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第２のローパスフィルタ５の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第２のローパスフィルタ５の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【００７７】
また、本第１の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【００７８】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【００７９】
従来例で説明したように、瞬時有効電力を直流分と交流分に分けると、瞬時有効電力の直流分は３相変換すると基本波有効電力になり、瞬時有効電力の交流分は３相変換すると高調波有効電力となる。同様に、瞬時無効電力の直流分は３相変換すると基本波無効電力になり、瞬時無効電力の交流分は３相変換すると高調波無効電力となる。
【００８０】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【００８１】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【００８２】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【００８３】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【００８４】
また、出力調整部８は２相３相変換器９の後段にあってもよい。
【００８５】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、インバータ部の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。
【００８６】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項２に対応するものである。出力調整部８がヒステリシスつき出力調整部１０となったこと以外は本発明の第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８７】
ヒステリシスつき出力調整部１０は、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７から送られてきた信号をもとに、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号を調整するのが目的であり、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７からの出力に応じてヒステリシス特性をもって調整動作を行う。
【００８８】
図１４にヒステリシスつき出力調整部１０の具体的な構成を示す。図１４に示すように、ヒステリシスつき出力調整部１０は、ヒステリシス特性をもった比較器１０ａ，１０ｂと、比較器１０ａ，１０ｂの出力を基に演算を行う出力演算部１０ｃとで構成され、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の出力に応じて第１の減算器３および第２の減算器６からの信号を調整する。この場合、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７からの信号がヒステリシス特性をもった比較器１０ａ，１０ｂにそれぞれ入力されるため、出力演算部１０ｃでの出力調整特性はヒステリシス特性をもったものとなる。
【００８９】
なお、ここでいう出力演算部１０ｃは本発明の第１の実施の形態で説明した出力調整部８の機能から、比較の機能を除いた機能を有することになる。したがって、ヒステリシスつき出力調整部１０は、第１の実施の形態で説明した出力調整部８の内部にある比較器の部分がヒステリシス特性をもった比較器に置き換えられたものである。逆に、第１の実施の形態の出力調整部８は、図１４において、ヒステリシス特性を有する比較器１０ａ，１０ｂを用いる代わりに、ヒステリシス特性をもたない比較器を用いた構成となる。
【００９０】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【００９１】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【００９２】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【００９３】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果をヒステリシスつき出力調整部１０に送り、第２の変動監視部７では、第２のローパスフィルタ５の出力変動を監視し、その結果をヒステリシスつき出力調整部１０に送る。ヒステリシスつき出力調整部１０では、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【００９４】
ヒステリシスつき出力調整部１０が、第１のローパスフィルタ２の出力変動が第１の所定値（ヒステリシス特性の上側しきい値に対応する）より大きいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が第１の所定値（ヒステリシス特性の上側しきい値に対応する）より大きいと判断した場合は、ヒステリシスつき出力調整部１０において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【００９５】
一方、第１のローパスフィルタ２の出力変動が第２の所定値（ヒステリシス特性の下側しきい値に対応する）より小さいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が第２の所定値（ヒステリシス特性の下側しきい値に対応する）より小さいと判断した場合は、ヒステリシスつき出力調整部１０において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力へのゼロの代入を停止する。上記における判断基準となる第１および第２の所定値は、第１および第２のローパスフィルタ２，５の出力変動について、同じ値であっても異なる値であってもよい。
【００９６】
この点を図２を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は図２（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図２（ｂ）に示す通り図２（ａ）とは異なる値を出力する。ヒステリシスつき出力調整部１０では、変動監視部４，７で検出したローパスフィルタ２，５の出力の変動分の何れか少なくとも一方が第１の所定値より大きいと判断した場合に、図２（ｃ）のようにヒステリシスつき出力調整部１０が減算器３，６の出力にゼロを代入し、２相３相変換器９に渡す。その結果、２相３相変換器９の出力は、図２（ｄ）のようにヒステリシスつき出力調整部１０で変動が第１の所定値より大きいと判断しヒステリシスつき出力調整部１０でゼロを代入するまでの期間は出力を発生するが、ヒステリシスつき出力調整部１０で変動が第１の所定値より大きいと判断した後は、出力をゼロに絞ることができる。
【００９７】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０で第１のローパスフィルタ２の出力変動が第２の所定値より小さく、かつ第２のローパスフィルタ５の出力変動が第２の所定値より小さいと判断した場合、ヒステリシスつき出力調整部１０は、値ゼロの代入を取り止め、第１の減算器３および第２の減算器６の結果をそのまま２相３相変換器９に出力する。その結果、２相３相変換器９は、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【００９８】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０には、ヒステリシス特性を持たせてあるため、負荷の変動が第１の所定値（ヒステリシス特性の上側しきい値に相当する）より大きいためヒステリシスつき出力調整部１０でアクティブフィルタ主回路の出力制限をしている状態から、負荷変動が第２の所定値（ヒステリシス特性の下側しきい値に相当する）より小さくなってヒステリシスつき出力調整部１０で出力制限が解除される場合と、負荷変動が第２の所定値より小さいためヒステリシスつき出力調整部１０で出力制限が解除されている状態から、負荷の変動が第１の所定値より大きくなってためヒステリシスつき出力調整部１０でアクティブフィルタ主回路の出力制限をしている状態になる場合について、状態が反転する負荷変動の大きさが異なる。したがって、負荷が変動−定常運転を短時間で繰り返し行っている場合にも、アクティブフィルタの状態遷移回数が減り、出力が不安定になりにくい。
【００９９】
なお、出力制限の状態から出力制限を解除する場合には、段階的に出力制限の状態から出力状態に移行する方法をとってもよいことはいうまでない。
【０１００】
なお、本第２の実施の形態では、第１の変動監視部４または第２の変動監視部７の結果をもとにヒステリシスつき出力調整部１０で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０１０１】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の方法が考えられる。すなわち、ヒステリシスつき出力調整部１０で変動が第１の所定値より大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０１０２】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０１０３】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）、およびヒステリシスつき出力調整部１０で負荷が急変しているか定常状態であるかを第２のローパスフィルタ５の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０１０４】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１０５】
同様に、第２の変動監視部７で第２のローパスフィルタ５の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第２のローパスフィルタ５の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第２のローパスフィルタ５の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１０６】
また、本第２の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力成分と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０１０７】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０１０８】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１０９】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０１１０】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１１１】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０１１２】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０は２相３相変換器９の後段にあってもよい。
【０１１３】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０１１４】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項３に対応するものである。出力調整部８がタイマつき出力調整部１３となったこと以外は本発明の第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
タイマつき出力調整部１３は第１の変動監視部４および第２の変動監視部７から送られてきた信号をもとに、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号を調整するのが目的であり、現在出力を調整しているか調整していないかにより動作が異なる。
【０１１６】
図１５にタイマつき出力調整部１３の具体的な構成を示す。図１５に示すように、タイマつき出力調整部１３は第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の出力に応じて第１の減算器３および第２の減算器６から入力された信号を調整するが、本発明の第１の実施の形態で説明した出力調整部８と同等の機能を有する出力調整部１３ａの後段にタイマ１３ｂが付加されている。このタイマ１３ｂの働きは、出力調整部１３ａで第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合および第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より大きいと判断した場合に出力調整している状態を一定時間保持することである。出力調整状態になってからある時間が経過した時点で、さらに出力調整部１３ａで第１または第２のローパスフィルタ２，５の出力変動が所定値より大きいと判断した場合はさらにその時点から一定時間、出力調整状態が保持される。また、出力調整状態でない場合はタイマ１３ｂは機能しない。
【０１１７】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０１１８】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０１１９】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０１２０】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果をタイマつき出力調整部１３に送り、第２の変動監視部７では、第２のローパスフィルタ５の出力変動を監視し、その結果をタイマつき出力調整部１３に送る。タイマつき出力調整部１３では、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【０１２１】
タイマつき出力調整部１３における出力調整部１３ａが第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より大きいと判断した場合は、タイマつき出力調整部１３において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【０１２２】
この点を図２を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は図２（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図２（ｂ）に示す通り図２（ａ）とは異なる値を出力する。タイマつき出力調整部１３では、ローパスフィルタ２，５の出力の変動分を検出し、何れか少なくとも一方の変動が所定値より大きいと判断した場合に、図２（ｃ）のように減算器３，６の出力にゼロを代入し、２相３相変換器９に渡す。その結果、２相３相変換器９の出力は、図２（ｄ）のようにタイマつき出力調整部１３で変動が所定値より大きいと判断しタイマつき出力調整部１３でゼロを代入するまでの期間は出力を発生するが、タイマつき出力調整部１３で変動が所定値より大きいと判断した後は、出力をゼロに絞ることができる。
【０１２３】
また、タイマつき出力調整部１３で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さく、かつ第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、タイマつき出力調整部１３は第１の減算器３および第２の減算器６の結果をそのまま２相３相変換器９に出力する。その結果、２相３相変換器９は、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０１２４】
また、タイマつき出力調整部１３には、時間的な遅れを持たせてあるので、負荷の変動が所定値より大きいためにタイマつき出力調整部１３でアクティブフィルタ主回路の出力制限をしている状態から、負荷変動が小さくなりタイマつき出力調整部１３で出力制限が解除される場合には、いきなり出力制限を解除せずに一定時間経過後から出力を再開する。したがって、負荷が変動−定常運転を短時間で繰り返し行っている場合にも、アクティブフィルタ主回路の出力が不安定になることはない。
【０１２５】
なお、出力制限の状態から出力制限を解除する場合には、段階的に出力制限の状態から出力状態に移行する方法をとってもよいことはいうまでない。
【０１２６】
なお、本第３の実施の形態では、第１の変動監視部４または第２の変動監視部７の結果をもとにタイマつき出力調整部１３で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０１２７】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の方法が考えられる。すなわち、タイマつき出力調整部１３で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０１２８】
また、タイマつき出力調整部１３では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０１２９】
また、タイマつき出力調整部１３で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）、およびタイマつき出力調整部１３で負荷が急変しているか定常状態であるかを第２のローパスフィルタ５の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０１３０】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１３１】
同様に、第２の変動監視部７で第２のローパスフィルタ５の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第２のローパスフィルタ５の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第２のローパスフィルタ５の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１３２】
また、本第３の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力成分と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０１３３】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０１３４】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１３５】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０１３６】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１３７】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０１３８】
また、インバータ部にエネルギー蓄積要素を付加し、高調波補償の目的以外に有効電力の制御もできることはいうまでもない。
【０１３９】
タイマつき出力調整部１３で出力を絞っている状態からタイマで設定している時間経過後、あるいは出力を絞っている状態からタイマで設定している時間が経過するまでの間にもタイマつき出力調整部１３における判定結果をタイマつき出力調整部１３に反映させることも可能である。
【０１４０】
ここで、タイマつき出力調整部１３における判定結果をタイマつき出力調整部１３に反映させる点について説明する。すなわち、タイマつき出力調整部１３で出力調整開始時からタイマで設定している時間経過時、あるいは出力開始時からタイマ１３ｂで設定している時間が経過するまでの間に、新たに第１のローパスフィルタ２の出力変動が大きいと判断した場合または、新たに第２のローパスフィルタ５の出力変動が大きいと判断した場合は、その結果をタイマつき出力調整部１３に反映し、前記新たに出力変動が大きいと判断した時点でタイマ１３ｂに再設定され、タイマ１３ｂで再設定された時間が経過するまで出力調整状態は保持される。
【０１４１】
また、タイマつき出力調整部１３は２相３相変換器９の後段にあってもよい。
【０１４２】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。
【０１４３】
（第４の実施の形態）
図５は本発明の第４の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項４に対応するものである。出力調整部８と２相３相変換器９の間に瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素１１を備え、出力調整部８と２相３相変換器９の間に瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素１２を備えたこと以外は本発明の第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１４４】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０１４５】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０１４６】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０１４７】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送り、第２の変動監視部７では、第２のローパスフィルタ５の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送る。出力調整部８では、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【０１４８】
出力調整部８で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より大きいと判断した場合は、出力調整部８において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入し、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２にゼロを引き渡す。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされる。したがって、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【０１４９】
また、出力調整部８で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さく、かつ第２のローパスフィルタ５の出力変動が小さいと判断した場合、出力調整部８は第１の減算器３の結果をそのまま第１の時間遅れ要素１１に引き渡し、第２の減算器６の結果をそのまま第２の時間遅れ要素１２に引き渡す。
【０１５０】
第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２はそれぞれ必要時間だけ入力信号を遅らせて出力信号とし、２相３相変換器９に信号を渡す。２相３相変換器９では、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０１５１】
なお、本第４の実施の形態では、出力調整部８を用いた例で説明したが、ヒステリシス特性を持たせたヒステリシスつき出力調整部１０を用いてもよいし、タイマ機能を持たせたタイマつき出力調整部１３を用いてもよいことはいうまでもない。ヒステリシスつき出力調整部１０とタイマつき出力調整部１３の動作は、先の実施の形態で説明したのと同様である。
【０１５２】
上記のように、ヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３を用いることより、単なる出力調整部８を用いた場合に比べ、補償対象となる負荷の変動が繰り返す場合にも、アクティブフィルタ出力の発生・停止を繰り返さず、より安定した制御が可能となる。
【０１５３】
なお、本第４の実施の形態では、第１の変動監視部４または第２の変動監視部７の結果をもとに出力調整部８で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０１５４】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の２通りが考えられる。第１は、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０１５５】
第２は、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で変動の大きさを求め、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にその変動の大きさに応じてある係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。この場合の係数は、変動の大きさが小さいときは係数が大きく、変動の大きさが大きいときは係数が小さくなるような値に設定される。この場合、変動の大きさに応じて係数の値を変化させるために、比較器において、変動の大きさを順次異なる複数の基準値と比較することで、変動の大きさを分類している。
【０１５６】
また、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０１５７】
また、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）、および出力調整部８で負荷が急変しているか定常状態であるかを第２のローパスフィルタ５の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０１５８】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１５９】
同様に、第２の変動監視部７で第２のローパスフィルタ５の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第２のローパスフィルタ５の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第２のローパスフィルタ５の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１６０】
また、本第４の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力成分と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０１６１】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０１６２】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１６３】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０１６４】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１６５】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０１６６】
また、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２はアクティブフィルタ主回路の出力電流位相を制御するために使用するが、アクティブフィルタ主回路の出力側に接続されるトランスの結線または電圧信号を検出する計器用変圧器などの結線または電力系統と負荷の間に存在するトランスの結線がそれぞれ異なる場合にその位相を調節するためにも使用できることはいうまでもない。
【０１６７】
また、計器用変圧器などの検出器、検出回路に存在する位相遅れを調節するためにも使用できる。
【０１６８】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素１１，１２により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０１６９】
（第５の実施の形態）
図６は本発明の第５の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項５に対応するものである。第１の減算器３と出力調整部８の間に瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素１１を備え、第２の減算器６と出力調整部８の間に瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素１２を備えたこと以外は本発明の第１の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１７０】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０１７１】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０１７２】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０１７３】
第１の時間遅れ要素１１は第１の減算器３で求めた瞬時有効電力成分の交流分を一定時間遅らせた後、出力調整部８に信号を送り、第２の時間遅れ要素１２は第２の減算器６で求めた瞬時無効電力成分の交流分を一定時間遅らせた後、出力調整部８に信号を送るという働きをする。
【０１７４】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送り、第２の変動監視部７では、第２のローパスフィルタ５の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送る。出力調整部８では、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７の結果をもとに第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２で得られた値を調整する。
【０１７５】
出力調整部８が第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合、または第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より大きいと判断した場合は、出力調整部８において、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【０１７６】
この点を図７を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力成分は図７（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図７（ｂ）に示す通り図７（ａ）とは異なる値を出力する。その結果、減算器３，６の出力は図７（ｃ）のようになり、何も対策をしなければ、出力調整部８の出力が図７（ｄ）に点線で示すようになり、その結果、図７（ｅ）に点線で示すようなこの減算器３，６の出力に起因する電流を２相３相変換器９が発生してしまう。ところが、変動監視部４，７では図７（ｂ）に示すローパスフィルタ２，５の出力を監視し、ローパスフィルタ２，５の出力が変化している場合、出力調整部８で図７（ｄ）のようにゼロを代入する。変動監視部４，７は時間遅れ要素１１，１２の前にあり、出力調整部８は時間遅れ要素１１，１２の後にあることから、変動監視部４，７でローパスフィルタ２，５の出力の変動を検出し、図７（ｄ）のように出力調整部８に反映させることにより、２相３相変換器９の出力として、図７（ｅ）のように変動監視部４，７の判定にかかる時間に起因する過渡電流を抑制することができる。
【０１７７】
また、出力調整部８で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さく、かつ第２のローパスフィルタ５の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、出力調整部８は第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の結果をそのまま２相３相変換器９に出力し、２相３相変換器９では、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０１７８】
なお、本第５の実施の形態では、出力調整部８を用いた例で説明したが、ヒステリシス特性を持たせたヒステリシスつき出力調整部１０を用いてもよいし、タイマ機能を持たせたタイマつき出力調整部１３を用いてもよいことはいうまでもない。ヒステリシスつき出力調整部１０とタイマつき出力調整部１３の動作は、先の実施の形態で説明したのと同様である。
【０１７９】
上記のように、ヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３を用いることより、単なる出力調整部８を用いた場合に比べ、補償対象となる負荷の変動が繰り返す場合にも、アクティブフィルタ出力の発生・停止を繰り返さず、より安定した制御が可能となる。
【０１８０】
なお、本第５の実施の形態では、第１の変動監視部４または第２の変動監視部７の結果をもとに出力調整部８で第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の出力にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０１８１】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の２通りが考えられる。第１は、出力調整部８で変動が大きいと判断した場合に、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０１８２】
第２は、出力調整部８で変動の大きさを求め、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２から送られてきた信号にその変動の大きさに応じてある係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。この場合の係数は、変動の大きさが小さいときは係数が大きく、変動の大きさが大きいときは係数が小さくなるような値に設定される。この場合、変動の大きさに応じて係数の値を変化させるために、比較器において、変動の大きさを順次異なる複数の基準値と比較することで、変動の大きさを分類している。
【０１８３】
また、出力調整部８では、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の出力にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０１８４】
また、出力調整部８で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）、および出力調整部８で負荷が急変しているか定常状態であるかを第２のローパスフィルタ５の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０１８５】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１８６】
同様に、第２の変動監視部７で第２のローパスフィルタ５の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第２のローパスフィルタ５の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第２のローパスフィルタ５の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０１８７】
また、本第５の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０１８８】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０１８９】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１９０】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０１９１】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０１９２】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０１９３】
また、インバータ部にエネルギー蓄積要素を付加し、高調波補償の目的以外に有効電力の制御もできることはいうまでもない。
【０１９４】
また、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２はアクティブフィルタ主回路の出力電流位相を制御するために使用するが、アクティブフィルタ主回路の出力側に接続されるトランスの結線または電圧信号を検出するトランスなどの結線または電力系統と負荷の間に存在するトランスの結線がそれぞれ異なる場合にその位相を調節するためにも使用できることはいうまでもない。
【０１９５】
また、本第５の実施の形態では、第１の時間遅れ要素１１と２相３相変換器９の接続点および第２の時間遅れ要素１２と２相３相変換器９の接続点に出力調整部８を備える例で説明したが、出力調整部８は第１の時間遅れ要素１１または第２の時間遅れ要素１２の後段であればよいので、２相３相変換器９の後段に備える構成でも同じ働きができることはいうまでもない。
【０１９６】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素１１，１２により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０１９７】
特に、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２を通過する前の第１のローパスフィルタ２および第２のローパスフィルタ５の信号をもとに負荷変動を監視し、その結果に応じて第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２を通過した後の出力調整部８において出力を調整するため、監視の結果を時間的に過去にさかのぼって反映でき、第１の変動監視部４および第２の変動監視部７で負荷の変動を監視し出力調整部８で反映させるのに必要な時間遅れによる出力制限の遅れを回避することができる。その結果、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を効果的に抑制できる。
【０１９８】
（第６の実施の形態）
図８は本発明の第６の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項６に対応するものである。図８において、３相２相変換器１は、従来例の３相２相変換器１０１と同様の構成で、補償対象の負荷電流中に含まれる瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出、つまり負荷電流の３相成分を瞬時有効電力および瞬時無効電力の２相成分に変換する。第１のローパスフィルタ２は、３相２相変換器１で算出した瞬時有効電力成分の直流分を分離抽出する。第１の減算器３は、３相２相変換器１で算出した瞬時有効電力成分から第１のローパスフィルタ２で抽出した瞬時有効電力成分の直流分を減算、つまり差分を求めることで、瞬時有効電力成分の交流分を求める。第１の変動監視部４は、第１のローパスフィルタ２の出力変化分を監視し、その出力信号を出力調整部８に送る。具体的には、第１のローパスフィルタ２の出力変化分を検出し、検出した第１のローパスフィルタ２の出力変化分を出力調整部８に送る。
【０１９９】
第２のローパスフィルタ５は、３相２相変換器１で算出した瞬時無効電力成分の直流分を分離抽出する。第２の減算器６は、３相２相変換器１で算出した瞬時無効電力成分から第２のローパスフィルタ５で抽出した瞬時無効電力成分の直流分を減算、つまり差分を求めることで、瞬時無効電力成分の交流分を求める。
【０２００】
出力調整部８では、第１の変動監視部４から送られてきた信号の大きさをもとに第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号を調節し、その結果を２相３相変換器９に送る。２相３相変換器９では、従来例の２相３相変換器１０９と同様に、出力調整部８で調整された瞬時有効電力成分と瞬時無効電力成分より３相の目標電流値を算出する。
【０２０１】
なお、アクティブフィルタ主回路の構成は従来例と同様である。
【０２０２】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０２０３】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２０４】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２０５】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送る。出力調整部８では、第１の変動監視部４の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【０２０６】
出力調整部８は、第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。一方、出力変動が所定値より小さいと判断した場合には、出力調整部８は、ゼロの代入を停止し、第１の減算器３および第２の減算器６の出力をそのまま出力する。
【０２０７】
第１の変動監視部４および出力調整部８の構成は第１の実施の形態で詳しく説明したので、説明を省略する。
【０２０８】
ここで、上記の各部の動作を図２を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は図２（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図２（ｂ）に示す通り図２（ａ）とは異なる値を出力する。ローパスフィルタ２の出力の変動分を変動監視部４で検出し、変動が所定値より大きいと出力調整部８が判断した場合に、図２（ｃ）のように出力調整部８が減算器３，６の出力にゼロを代入し、２相３相変換器９に渡す。その結果、２相３相変換器９の出力は、図２（ｄ）のように出力調整部８で変動が所定値より大きいと判断し、出力調整部８でゼロを代入するまでの期間は出力を発生するが、出力調整部８で変動が所定値より大きいと判断した後は、出力をゼロに絞ることができる。
【０２０９】
また、出力調整部８で、第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、出力調整部８は第１の減算器３および第２の減算器６の結果をそのまま２相３相変換器９に出力する。その結果、２相３相変換器９は、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０２１０】
なお、本第６の実施の形態では、第１の変動監視部４の結果をもとに出力調整部８で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０２１１】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の２通りが考えられる。第１は、出力調整部８で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０２１２】
第２は、出力調整部８で変動の大きさを求め、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にその変動の大きさに応じてある係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。この場合の係数は、変動の大きさが小さいときは係数が大きく、変動の大きさが大きいときは係数が小さくなるような値に設定される。この場合、変動の大きさに応じて係数の値を変化させるために、比較器において、変動の大きさを順次異なる複数の基準値と比較することで、変動の大きさを分類している。
【０２１３】
また、出力調整部８では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０２１４】
また、出力調整部８で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０２１５】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０２１６】
また、本第６の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０２１７】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０２１８】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２１９】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０２２０】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２２１】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０２２２】
また、出力調整部８は２相３相変換器９の後段にあってもよい。
【０２２３】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の変動は補償し、インバータ部の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。
【０２２４】
（第７の実施の形態）
図９は本発明の第７の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項７に対応するものである。出力調整部８がヒステリシスつき出力調整部１０となったこと以外は本発明の第６の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。上記のヒステリシスつき出力調整部１０については、第２の実施の形態で示したものと同じである。
【０２２５】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０２２６】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２２７】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２２８】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果をヒステリシスつき出力調整部１０に送る。ヒステリシスつき出力調整部１０では、第１の変動監視部４の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【０２２９】
ヒステリシスつき出力調整部１０が、第１のローパスフィルタ２の出力変動が第１の所定値（ヒステリシス特性の上側しきい値に対応する）より大きいと判断した場合は、ヒステリシスつき出力調整部１０において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【０２３０】
一方、第１のローパスフィルタ２の出力変動が第２の所定値（ヒステリシス特性の下側しきい値に対応する）より小さいと判断した場合は、ヒステリシスつき出力調整部１０において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力へのゼロの代入を停止する。
【０２３１】
この点を図２を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は図２（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図２（ｂ）に示す通り図２（ａ）とは異なる値を出力する。ヒステリシスつき出力調整部１０では、変動監視部４で検出したローパスフィルタ２の出力の変動分が、第１の所定値より大きいと判断した場合に、図２（ｃ）のようにヒステリシスつき出力調整部１０が減算器３，６の出力にゼロを代入し、２相３相変換器９に渡す。その結果、２相３相変換器９の出力は、図２（ｄ）のようにヒステリシスつき出力調整部１０で変動が第１の所定値より大きいと判断し、ヒステリシスつき出力調整部１０でゼロを代入するまでの期間は出力を発生するが、ヒステリシスつき出力調整部１０で変動が第１の所定値より大きいと判断した後は、出力をゼロに絞ることができる。
【０２３２】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０で第１のローパスフィルタ２の出力変動が第２の所定値より小さいと判断した場合、ヒステリシスつき出力調整部１０は、値ゼロの代入を取り止め、第１の減算器３および第２の減算器６の結果をそのまま２相３相変換器９に出力する。その結果、２相３相変換器９は、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０２３３】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０には、ヒステリシス特性を持たせてあるため、負荷の変動が第１の所定値（ヒステリシス特性の上側しきい値に相当する）より大きいためヒステリシスつき出力調整部１０でアクティブフィルタ主回路の出力制限をしている状態から、負荷変動が第２の所定値（ヒステリシス特性の下側しきい値に相当する）より小さくなってヒステリシスつき出力調整部１０で出力制限が解除される場合と、負荷変動が第２の所定値より小さいためヒステリシスつき出力調整部１０で出力制限が解除されている状態から、負荷の変動が第１の所定値より大きくなってヒステリシスつき出力調整部１０でアクティブフィルタ主回路の出力制限をしている状態になる場合について、状態が反転する負荷変動の大きさが異なる。したがって、負荷が変動−定常運転を短時間で繰り返し行っている場合にも、アクティブフィルタの状態遷移回数が減り、出力が不安定になりにくい。
【０２３４】
なお、出力制限の状態から出力制限を解除する場合には、段階的に出力制限の状態から出力状態に移行する方法をとってもよいことはいうまでない。
【０２３５】
なお、本第７の実施の形態では、第１の変動監視部４の結果をもとにヒステリシスつき出力調整部１０で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０２３６】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の方法が考えられる。すなわち、ヒステリシスつき出力調整部１０で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０２３７】
ヒステリシスつき出力調整部１０では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０２３８】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０２３９】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０２４０】
また、本第７の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力成分と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０２４１】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０２４２】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２４３】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０２４４】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２４５】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０２４６】
また、ヒステリシスつき出力調整部１０は２相３相変換器９の後段にあってもよい。
【０２４７】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力の変動は補償し、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０２４８】
（第８の実施の形態）
図１０は本発明の第８の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項８に対応するものである。出力調整部８がタイマつき出力調整部１３となったこと以外は本発明の第６の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。タイマつき出力調整部１３については第３の実施の形態で示したものと同様である。
【０２４９】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０２５０】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２５１】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２５２】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果をタイマつき出力調整部１３に送る。タイマつき出力調整部１３では、第１の変動監視部４の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【０２５３】
タイマつき出力調整部１３における出力調整部１３ａが第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合は、タイマつき出力調整部１３において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【０２５４】
この点を図２を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力は図２（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図２（ｂ）に示す通り図２（ａ）とは異なる値を出力する。タイマつき出力調整部１３では、ローパスフィルタ２の出力の変動分を検出し、変動が所定値より大きいと判断した場合に、図２（ｃ）のように減算器３，６の出力にゼロを代入し、２相３相変換器９に渡す。その結果、２相３相変換器９の出力は、図２（ｄ）のようにタイマつき出力調整部１３で変動が所定値より大きいと判断しタイマつき出力調整部１３でゼロを代入するまでの期間は出力を発生するが、タイマつき出力調整部１３で変動が所定値より大きいと判断した後は、出力をゼロに絞ることができる。
【０２５５】
また、タイマつき出力調整部１３で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、タイマつき出力調整部１３は第１の減算器３および第２の減算器６の結果をそのまま２相３相変換器９に出力する。その結果、２相３相変換器９は、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０２５６】
また、タイマつき出力調整部１３には、時間的な遅れを持たせてあるので、負荷の変動が所定値より大きいためにタイマつき出力調整部１３でアクティブフィルタ主回路の出力制限をしている状態から、負荷変動が小さくなりタイマつき出力調整部１３で出力制限が解除される場合には、いきなり出力制限を解除せずに一定時間経過後から出力を再開する。したがって、負荷が変動−定常運転を短時間で繰り返し行っている場合にも、アクティブフィルタ主回路の出力が不安定になることはない。
【０２５７】
なお、出力制限の状態から出力制限を解除する場合には、段階的に出力制限の状態から出力状態に移行する方法をとってもよいことはいうまでない。
【０２５８】
なお、本第８の実施の形態では、第１の変動監視部４の結果をもとにタイマつき出力調整部１３で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０２５９】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の方法が考えられる。すなわち、タイマつき出力調整部１３で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０２６０】
タイマつき出力調整部１３では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立にゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０２６１】
また、タイマつき出力調整部１３で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０２６２】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０２６３】
また、本第８の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力成分と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０２６４】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力を制御できることはいうまでもない。
【０２６５】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２６６】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０２６７】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２６８】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０２６９】
タイマつき出力調整部１３で出力を絞っている状態からタイマで設定している時間経過後、あるいは出力を絞っている状態からタイマで設定している時間が経過するまでの間にもタイマつき出力調整部１３における判定結果をタイマつき出力調整部１３に反映させることも可能である。上記の判定結果をタイマつき出力調整部１３に反映させる点は、第３の実施の形態と同様である。
【０２７０】
また、タイマつき出力調整部１３は２相３相変換器９の後段にあってもよい。
【０２７１】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の変動は補償し、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０２７２】
（第９の実施の形態）
図１１は本発明の第９の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項９に対応するものである。出力調整部８と２相３相変換器９の間で瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素１１を備え、出力調整部８と２相３相変換器９の間で瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素１２を備えたこと以外は本発明の第６の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【０２７３】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０２７４】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２７５】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０２７６】
第１の変動監視部４では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送る。出力調整部８では、第１の変動監視部４の結果をもとに第１の減算器３および第２の減算器６で得られた値を調整する。
【０２７７】
出力調整部８が第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合は、出力調整部８において、第１の減算器３および第２の減算器６の出力にゼロを代入し、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２にゼロを引き渡す。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされる。
【０２７８】
また、出力調整部８で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、出力調整部８は第１の減算器３の結果をそのまま第１の時間遅れ要素１１に引き渡し、第２の減算器６の結果をそのまま第２の時間遅れ要素１２に引き渡す。
【０２７９】
第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２はそれぞれ必要時間だけ入力信号を遅らせて出力信号とし、２相３相変換器９に信号を渡す。２相３相変換器９では、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０２８０】
なお、本第９の実施の形態では、出力調整部８を用いた例で説明したが、ヒステリシス特性を持たせたヒステリシスつき出力調整部１０を用いてもよいし、タイマ機能を持たせたタイマつき出力調整部１３を用いてもよいことはいうまでもない。ヒステリシスつき出力調整部１０とタイマつき出力調整部１３の動作は、先の実施の形態で説明したのと同様である。
【０２８１】
上記のように、ヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３を用いることより、単なる出力調整部８を用いた場合に比べ、補償対象となる負荷の変動が繰り返す場合にも、アクティブフィルタ出力の発生・停止を繰り返さず、より安定した制御が可能となる。
【０２８２】
なお、本第９の実施の形態では、第１の変動監視部４の結果をもとに出力調整部８で第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０２８３】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の２通りが考えられる。第１は、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で変動が大きいと判断した場合に、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０２８４】
第２は、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で変動の大きさを求め、第１の減算器３および第２の減算器６から送られてきた信号にその変動の大きさに応じてある係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。この場合の係数は、変動の大きさが小さいときは係数が大きく、変動の大きさが大きいときは係数が小さくなるような値に設定される。この場合、変動の大きさに応じて係数の値を変化させるために、比較器において、変動の大きさを順次異なる複数の基準値と比較することで、変動の大きさを分類している。
【０２８５】
また、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３では、第１の減算器３および第２の減算器６の計算結果にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０２８６】
また、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０２８７】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０２８８】
また、本第９の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力成分と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０２８９】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力成分を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力成分を制御できることはいうまでもない。
【０２９０】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２９１】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０２９２】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０２９３】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０２９４】
また、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２はアクティブフィルタ主回路の出力電流位相を制御するために使用するが、アクティブフィルタ主回路の出力側に接続されるトランスの結線または電圧信号を検出する計器用変圧器などの結線または電力系統と負荷の間に存在するトランスの結線がそれぞれ異なる場合にその位相を調節するためにも使用できることはいうまでもない。
【０２９５】
また、計器用変圧器などの検出器、検出回路に存在する位相遅れを調節するためにも使用できる。
【０２９６】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の変動は補償し、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素１１，１２により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０２９７】
（第１０の実施の形態）
図１２は本発明の第１０の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図を示すものであり、これは請求項１０に対応するものである。第１の減算器３と出力調整部８の間に瞬時有効電力成分に時間遅れを与える第１の時間遅れ要素１１を備え、第２の減算器６と出力調整部８の間に瞬時無効電力成分に時間遅れを与える第２の時間遅れ要素１２を備えたこと以外は本発明の第６の実施の形態と同じ構成であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【０２９８】
以上のように構成されたアクティブフィルタについて、その動作を説明する。
【０２９９】
３相２相変換器１では、負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い、負荷の瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出する。３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第１のローパスフィルタ２で瞬時有効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第１の減算器３で３相２相変換器１で求めた瞬時有効電力成分と第１のローパスフィルタ２で求めた瞬時有効電力成分の直流分との差分を求める。
【０３００】
瞬時無効電力成分についても同様に、３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分に含まれる高調波成分を算出するため、第２のローパスフィルタ５で瞬時無効電力成分中に含まれる直流分を算出し、第２の減算器６で３相２相変換器１で求めた瞬時無効電力成分と第２のローパスフィルタ５で求めた瞬時無効電力成分の直流分との差分を求める。
【０３０１】
第１の時間遅れ要素１１は第１の減算器３で求めた瞬時有効電力成分の交流分を一定時間遅らせた後、出力調整部８に信号を送り、第２の時間遅れ要素１２は第２の減算器６で求めた瞬時無効電力成分の交流分を一定時間遅らせた後、出力調整部８に信号を送るという働きをする。
【０３０２】
出力調整部８では、第１のローパスフィルタ２の出力変動を監視し、その結果を出力調整部８に送る。出力調整部８では、第１の変動監視部４の結果をもとに第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２で得られた値を調整する。
【０３０３】
出力調整部８が第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より大きいと判断した場合は、出力調整部８において、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の出力にゼロを代入する。その結果、負荷に含まれる瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分はゼロとみなされ、２相３相変換器９の出力もゼロとなり、アクティブフィルタ主回路は出力を出さない。
【０３０４】
この点を図７を例にとって説明する。負荷の起動によりアクティブフィルタが検出する負荷の瞬時電力成分は図７（ａ）のように変化する。これに対し、ローパスフィルタ２，５の出力はローパスフィルタ２，５自体の時間遅れにより図７（ｂ）に示す通り図７（ａ）とは異なる値を出力する。その結果、減算器３，６の出力は図７（ｃ）のようになり、何も対策をしなければ、出力調整部８の出力が図７（ｄ）に点線で示すようになり、その結果、図７（ｅ）に点線で示すようなこの減算器３，６の出力に起因する電流を２相３相変換器９が発生してしまう。ところが、変動監視部４では図７（ｂ）に示すローパスフィルタ２の出力を監視し、ローパスフィルタ２の出力が変化している場合、出力調整部８で図７（ｄ）のようにゼロを代入する。変動監視部４は時間遅れ要素１１の前にあり、出力調整部８は時間遅れ要素１１の後にあることから、変動監視部４でローパスフィルタ２の出力の変動を検出し、図７（ｄ）のように出力調整部８に反映させることにより、２相３相変換器９の出力として、図７（ｅ）のように変動監視部４の判定にかかる時間に起因する過渡電流を抑制することができる。
【０３０５】
また、出力調整部８で第１のローパスフィルタ２の出力変動が所定値より小さいと判断した場合、出力調整部８は第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の結果をそのまま２相３相変換器９に出力し、２相３相変換器９では、入力された瞬時有効電力成分の交流分および瞬時無効電力成分の交流分からアクティブフィルタ主回路で出力するべき目標電流値を算出し、アクティブフィルタ主回路は負荷の高調波をキャンセルする高調波電流を出力する。
【０３０６】
なお、本第１０の実施の形態では、出力調整部８を用いた例で説明したが、これに代えてヒステリシス特性を持たせたヒステリシスつき出力調整部１０を用いてもよいし、タイマ機能を持たせたタイマつき出力調整部１３を用いてよいことはいうまでもない。ヒステリシスつき出力調整部１０とタイマつき出力調整部１３の動作は、先の実施の形態で説明したのと同様である。
【０３０７】
上記のように、ヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３を用いることより、単なる出力調整部８を用いた場合に比べ、補償対象となる負荷の変動が繰り返す場合にも、アクティブフィルタ出力の発生・停止を繰り返さず、より安定した制御が可能となる。
【０３０８】
なお、本第１０の実施の形態では、第１の変動監視部４の結果をもとに出力調整部８で第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の出力にゼロを代入する方法について説明したが、ゼロを代入する代わりにある係数をかけて出力を減少させる方法をとってもよいことはいうまでもない。
【０３０９】
ある係数をかけて出力を減少させる方法には、以下の２通りが考えられる。第１は、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で変動が大きいと判断した場合に、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２から送られてきた信号にある一定の係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。
【０３１０】
第２は、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で変動の大きさを求め、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２から送られてきた信号にその変動の大きさに応じてある係数をかけることであり、これによってアクティブフィルタの出力を絞ることができる。この場合の係数は、変動の大きさが小さいときは係数が大きく、変動の大きさが大きいときは係数が小さくなるような値に設定される。この場合、変動の大きさに応じて係数の値を変化させるために、比較器において、変動の大きさを順次異なる複数の基準値と比較することで、変動の大きさを分類している。
【０３１１】
また、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３では、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２の出力にそれぞれ独立してゼロを代入したり、ある係数を乗じることで、出力を独立して調整できることはいうまでもない。
【０３１２】
また、出力調整部８またはヒステリシスつき出力調整部１０またはタイマつき出力調整部１３で負荷が急変しているか定常状態であるかを第１のローパスフィルタ２の出力結果より判定するレベル（所定値）は任意に設定できることはいうまでもない。
【０３１３】
第１の変動監視部４で第１のローパスフィルタ２の出力を監視する際、アナログ的手法を用いアナログ回路により第１のローパスフィルタ２の出力の変化分だけを抽出する方法、デジタル的手法を用い第１のローパスフィルタ２の現時点での出力データと一定時間前の出力データとの差分を求める方法などがある。本実施の形態では、後者のデジタル的手法を用いた例について説明した。
【０３１４】
また、本第１０の実施の形態では、３相２相変換器１で負荷電流および系統電圧信号より瞬時空間ベクトルを用い瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を求める方法を例にあげて説明したが、負荷電流と系統電圧そのものを用いて瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を算出してもよいし、負荷電流と、系統電圧に同期した正弦波信号を用いて瞬時有効電力成分と同位相の成分および瞬時無効電力と同位相の成分を算出してもよいことはいうまでもない。
【０３１５】
また、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の働きを選択することにより、アクティブフィルタを高調波補償の目的に加えて負荷の力率に応じて無効電力を制御したり、あるいは高調波補償の目的以外に負荷の力率に応じて無効電力成分を制御できることはいうまでもない。
【０３１６】
高調波だけを補償するアクティブフィルタは、アクティブフィルタの目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力交流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および高調波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０３１７】
高調波と無効電力を補償するアクティブフィルタは、目標値として２相の状態で瞬時有効電力の交流分と瞬時無効電力の交流分と瞬時無効電力の直流分、つまり３相に変換すると高調波有効電力および無効電力全般を取り出して出力することにより実現できる。
【０３１８】
無効電力だけを補償する場合は、目標値として２相の状態で無効電力の直流分、つまり３相に変換すると基本波無効電力だけを取り出して出力することにより実現できる。
【０３１９】
また、アクティブフィルタは装置内部にある直流コンデンサなどのエネルギー蓄積要素が小さいため、エネルギーを消費する有効電力を出力することはできないが、装置内部に大きなエネルギー蓄積要素を持たせるか、または装置に有効電力を供給する別の手段を付け加えることにより、高調波補償や無効電力補償以外に有効電力の制御も可能となる。
【０３２０】
また、インバータ部にエネルギー蓄積要素を付加し、高調波補償の目的以外に有効電力の制御もできることはいうまでもない。
【０３２１】
また、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２はアクティブフィルタ主回路の出力電流位相を制御するために使用するが、アクティブフィルタ主回路の出力側に接続されるトランスの結線または電圧信号を検出するトランスなどの結線または電力系統と負荷の間に存在するトランスの結線がそれぞれ異なる場合にその位相を調節するためにも使用できることはいうまでもない。
【０３２２】
また、本第１０の実施の形態では、第１の時間遅れ要素１１と２相３相変換器９の接続点および第２の時間遅れ要素１２と２相３相変換器９の接続点に出力調整部８を備える例で説明したが、出力調整部８は第１の時間遅れ要素１１または第２の時間遅れ要素１２の後段であればよいので、２相３相変換器９の後段に備える構成でも同じ働きができることはいうまでもない。
【０３２３】
以上の構成をとることにより、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の変動は補償し、アクティブフィルタ主回路（インバータ部）の直流コンデンサ電圧が変動せず、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。つまり、ローパスフィルタの時間遅れに起因する直流コンデンサの電圧の変動を防止するとともに、過大な電流の出力を防止することができる。また、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素１１，１２により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０３２４】
特に、第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２を通過する前の第１のローパスフィルタ２および第２のローパスフィルタ５の信号をもとに負荷変動を監視し、その結果に応じて第１の時間遅れ要素１１および第２の時間遅れ要素１２を通過した後の出力調整部８において出力を調整するため、監視の結果を時間的に過去にさかのぼって反映でき、第１の変動監視部４で負荷の変動を監視し出力調整部８で反映させるのに必要な時間遅れによる出力制限の遅れを回避することができる。その結果、第１のローパスフィルタ２または第２のローパスフィルタ５の応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を効果的に抑制できる。
【０３２５】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。
【０３２６】
本発明の請求項２記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３２７】
本発明の請求項３記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３２８】
本発明の請求項４記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。特に、出力調整部がヒステリシス特性を持っている場合または、タイマ機能を持っているには、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３２９】
本発明の請求項５記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができ、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０３３０】
特に、第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素を通過する前の第１のローパスフィルタおよび第２のローパスフィルタの信号をもとに負荷変動を監視し、その結果に応じて第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素を通過した後の出力調整部において出力を調整するため、監視の結果を時間的に過去にさかのぼって反映でき、第１の変動監視部および第２の変動監視部で負荷の変動を監視し出力調整部で反映させるのに必要な時間遅れによる出力制限の遅れを回避することができる。その結果、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を効果的に抑制できる。
【０３３１】
また、出力調整部がヒステリシス特性を持っている場合または、タイマ機能を持っているには、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３３２】
本発明の請求項６記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の補償を行い、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生するアクティブフィルタを実現できる。
【０３３３】
本発明の請求項７記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の補償を行い、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３３４】
本発明の請求項８記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の補償を行い、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３３５】
本発明の請求項９記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の補償を行い、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０３３６】
特に、出力調整部がヒステリシス特性を持っている場合または、タイマ機能を持っているには、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【０３３７】
本発明の請求項１０記載のアクティブフィルタによれば、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分を抑制することができ、過渡的な瞬時無効電力成分の補償を行い、負荷が安定した場合だけ必要な出力を発生し、高調波特性で問題となるアクティブフィルタの時間遅れも時間遅れ要素により補正し高調波補償特性のよいアクティブフィルタを実現できる。
【０３３８】
特に、第１の時間遅れ要素を通過する前の第１のローパスフィルタの信号をもとに負荷変動を監視し、その結果に応じて第１の時間遅れ要素および第２の時間遅れ要素を通過した後の出力調整部において出力を調整するため、監視の結果を時間的に過去にさかのぼって反映でき、第１の変動監視部で負荷の変動を監視し出力調整部で反映させるのに必要な時間遅れによる出力制限の遅れを回避することができる。その結果、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を効果的に抑制できる。
【０３３９】
また、出力調整部がヒステリシス特性を持っている場合または、タイマ機能を持っているには、負荷変動と負荷安定状態が繰り返すような場合でも出力の安定したアクティブフィルタを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のアクティブフィルタの動作を表す説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態のアクティブフィルタの動作を表す説明図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図１０】本発明の第８の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図１１】本発明の第９の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図１３】第１および第２の変動監視部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１４】ヒステリシスつき出力調整部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１５】タイマつ出力調整部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１６】従来例のアクティブフィルタにおける制御回路のブロック図である。
【図１７】従来例のアクティブフィルタの動作を表す説明図である。
【図１８】アクティブフィルタ主回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１    ３相２相変換器
２    第１のローパスフィルタ
３    第１の減算器
４    第１の変動監視部
５    第２のローパスフィルタ
６    第２の減算器
７    第２の変動監視部
８    出力調整部
９    ２相３相変換器
１０    ヒステリシスつき出力調整部
１１    第１の時間遅れ要素
１２    第２の時間遅れ要素
１３    タイマつき出力調整部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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