(57)【要約】  本発明は供給電源（１２）により負荷に電力を供給する給電装置（１３）に関する。該給電装置（１３）は電力供給の機能と電源フィルタの機能の両方を果たし、配電器／能動フィルタとしての動作モードに関する最適な作動点が必要な予備エネルギーに応じて調整可能である。これは能動型電源フィードバックフィルタにより実現される。高調波検出手段（３）は電源高調波電力に依存する補償電力（ｐｃ、ｑｃ）を求めるものであり、増幅係数（６）を求めるために、補償電力要求に関して適応的に作用する制御装置構成要素（５）が含まれており、補償電力（ｐｃ、ｑｃ）はインバータ（１）の負荷率及び／又は前記増幅係数（６）に応じてインバータ（１）に供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インバータ（１）と制御装置（２）と高調波検出手段（３）を備えた能動型電源フィードバックフィルタにおいて、
前記高調波検出手段（３）は電源高調波電力に依存する補償電力（ｐｃ、ｑｃ）を求めるものであり、
増幅係数（６）を求めるために、補償電力要求に関して適応的に作用する制御装置構成要素（５）が含まれており、
前記補償電力（ｐｃ、ｑｃ）は前記インバータ（１）の負荷率及び／又は前記増幅係数（６）に応じて前記インバータ（１）に供給される、ことを特徴とする能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項２】
前記補償電力（ｐｃ、ｑｃ）は電流変成器（４ｂ）により補償電流目標値（Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄ）に変換される、請求項１記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項３】
前記電流変換の際、前記インバータ（１）の直流電圧出力側で測定可能な直流電圧（ＵDC）の負荷が有効電力目標値（Ｐdc）により考慮される、請求項２記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項４】
電流制御部（４ａ）、有利にはＰＩ特性とデッドビート特性を備えた電流制御部（４ａ）を有する、請求項１から３のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項５】
電圧制御器（８）を有し、該電圧制御器（８）の入力側における制御偏差が前記インバータ（１）の直流電圧出力側（ＵDC）に印加される直流電圧（ＵDC）と直流電圧目標値（Ｕ*DC）とから形成され、前記電圧制御器（８）の出力量が有効電圧目標値（Ｐdc）に相当する、請求項１から４のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項６】
前記高調波検出手段（３）は少なくとも電源交流電圧（ＵN）及び／又は負荷交流電流（ＩL）を検出し、クラーク変換により変換し、有効電力／無効電力理論（ＰＱ理論）に従い、ｄｑ座標系で表すことのできる補償電力目標値（ｐｃ、ｑｃ）を求める、請求項１から５のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項７】
前記した適応的に作用する制御装置構成要素（５）は前記増幅係数（６）を計算するための制御ループを含んでいる、請求項１から６のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項８】
前記補償電力（ｐｃ、ｑｃ）の大きさが可制御である、請求項１から７のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項９】
前記増幅係数（６）は、判定式
【数１】
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に基づき、最大インバータ電流（Ｉmax＝ｉmax）の２乗と補償電流目標値（I*ｄ＝ｉ*ｄ，I*ｑ＝ｉ*ｑ）の２乗に依存して求められる、請求項１から８のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項１０】
前記増幅係数（６）を計算する際、付加的な影響係数が、とりわけ、前記インバータ（１）の熱特性が考慮される、請求項１から９のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項１１】
前記増幅係数（６）は前記インバータ（１）に印加される負荷（７）に依存して求められるため、フィルタ動作中に同時に供給電源（１２）のベース負荷補償及び／又はピーク負荷補償を行うことができる、請求項１から１０のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項１２】
前記供給電源（１２）に印加される非線形電源負荷（１０）の大きさに応じて、どの程度の補償を行うかが決定される、請求項１から１１のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項１３】
前記能動型電源フィードバックフィルタは中央制御装置（９）の形態のマスタに対してスレーブとして割り当てることができ、前記マスタ（９）とのコネクション（１４）のための入力側及び／又は出力側を有しており、前記入力側によって前記補償電力目標値（ｐ*ｃ、ｑ*ｃ）が受信される、請求項１から１２のいずれか１項記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項１４】
前記出力側により、インバータ固有のデータを、とりわけ、前記インバータ（１）の電力容量及び／又は負荷率／負荷に関するデータを前記マスタ（９）に伝送することができる、請求項１３記載の能動型電源フィードバックフィルタ。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載の能動型電源フィードバックフィルタ（１３）の形態のスレーブに対してマスタ（９）として割り当てることができ、前記スレーブ（１３）とのコネクション（１４）のための入力側及び／又は出力側を有しており、該出力側により補償電力目標値（ｐ*ｃ、ｑ*ｃ）が伝送される、ことを特徴とする中央制御装置。
【請求項１６】
前記入力側により、インバータ固有のデータを、とりわけ、インバータの電力容量及び／又は負荷率／負荷に関するデータを前記スレーブ（１３）から受信することができる、請求項１５記載の中央制御装置。
【請求項１７】
高調波検出手段（３）を有しており、該高調波検出手段（３）は電源高調波電力に依存する補償電力（ｐｃ、ｑｃ）を求めるものであり、
増幅係数（６）を求めるために、補償電力要求に関して適応的に作用する制御装置構成要素（５）を含んでおり、
前記補償電力は前記インバータ（１）の負荷率及び／又は前記増幅係数（６）に応じて補償電力目標値（ｐ*ｃ、ｑ*ｃ）として使用される、請求項１５又は１６記載の中央制御装置。
【請求項１８】
請求項１から１４のいずれか１項記載の能動型電源フィルタ（１３）及び／又は請求項１５から１７のいずれか１項記載の中央制御装置（９）を含むことを特徴とする、供給電源。
【請求項１９】
非線形負荷（１０）として、駆動システム、とりわけ、さらに別の電気的構成要素を有する駆動システムを含む、請求項１８記載の供給電源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、供給電源により負荷に電力を供給するとともに、供給電源への非線形負荷の影響を補償する独立請求項に従った給電装置に関するものである。従来の技術では、直流中間回路に電力を供給する給電装置として動作することのできるインバータを備えた装置が公知である。さらに、電源高調波電流を補償することのできるインバータ装置も公知である。本発明は、給電装置としても能動フィルタとしても機能しうる装置による給電と補償の並列実行を詳解する。
【０００２】
基本的に、能動型電源フィルタは直流中間回路との間で電力を授受することのできるＩＧＢＴブリッジを用いて例えば三相で実現されたインバータ又はＰＷＭコンバータから成る。この場合、使用される電流は有効成分と無効成分を有することがある。インバータは通常パワーチョークを内蔵した電源インタフェースにより本来の供給電源と結合しており、したがって負荷と電源の間に接続されている。
【０００３】
給電装置にはさらに非線形負荷が接続されていてもよい。単純なダイオード整流器ブリッジでもすでにこのような非線形負荷となりうる。しかし、例えば電気負荷を用いた駆動装置のような複雑な構造も非線形歪みの原因となる。非線形負荷は高調波の多い電流による電源負荷をもたらす。これらの電流は電源バランスを妨害し、中性線に電流を生じさせる。機器が並列接続されている場合、このことが問題を起こす場合がある。これらの問題は、作用位置に応じて、線路過負荷、中性線における電圧降下、高調波による部材過負荷（トランス、コンデンサ）、非正弦波電源に起因する機能障害として異なった兆候を現す。
【０００４】
従来の技術では、この種の失われた電源バランスを回復させる装置が公知である。このような装置は「能動型電源フィルタ」という名称で公知である。
【０００５】
例えば、ＪＰ９２５８８３９には、可調整のＫ係数により非線形成分の補償度合いを調節する関連する能動フィルタが示されている。補償電流を求めるために、ＦＴＴ（高速フーリエ変換）を介して個々の高調波がフィルタアウトされる。Ｋ係数はフィルタの省エネルギー調整に使用され、その他に別の機能を有していない。
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に述べた給電装置を、必要とされるエネルギー備蓄に応じ、配電器及びフィルタとしての動作モードに関して電源バランスに鑑みて最適な動作点に調整することができるように改善することである。
【０００７】
上記課題は、本発明に従い、インバータと監視装置と高調波検出手段とを備えた能動電源フィードバックフィルタにより解決される。なお、ここで、高調波検出手段は電源高調波電力に依存する補償電力（ｐｃ，ｑｃ）を求めるものであり、増幅係数を求めるために補償電力需要に関して適応的に作用する監視装置構成要素を含んでおり、補償電力はインバータの負荷率及び／又は増幅係数に応じてインバータに供給される。
【０００８】
本発明に従って変形された上記の能動フィルタは好ましくは電源フィルタによって三相電源に接続されている。電源フィルタは、インバータのＰＷＭ段により生成され、電源周波数に重畳されるスイッチング周波数を低下させるためのフィルタリングを給電装置側に生じさせる。
【０００９】
インバータの電源部は中間回路コンデンサを含めた直流中間回路を備えたＰＷＭ−ＩＧＢＴ出力段を含んでいる。通常、中間回路側には直流負荷が接続されている。インバータはこの負荷に対する配電器である。
【００１０】
なお、一般に供給電源は三相よりも多数又は少数の相を有しうることを指摘しておきたい。したがって、本発明は三相供給電源への適用に何ら限定されるものではない。
【００１１】
監視装置とは、インバータを動作させる構成要素、特に、出力電力を監視、制御、及び調節する構成要素を含むユニットを意味している。監視装置には、インバータの全体的な電力特性データを再び預けることができる。この電力特性データには、とりわけ、最大許容電流Ｉmax、最大許容電圧Ｕmax、インバータの熱特性曲線、瞬時負荷率／負荷の大きさ、可能な最大出力電力等が属するものとしてよい。監視装置はまた高調波検出手段と適応的な監視装置構成要素も含んでいてよい。
【００１２】
高調波検出手段とは、供給電源の電流推移及び／又は電圧推移における非線形歪みの成分を、ひいては供給電源における有効成分ないし無効成分も数学的に捕捉することのできる装置を意味している。
【００１３】
適応的に作用する監視装置構成要素とは、必要なエネルギーと使用可能なエネルギー（その時点のインバータの電力容量及び／又は直流中間回路の状態）とに依存して能動フィルタリングの度合いを調整する際に使用する補償係数の計算を行う装置を意味している。この措置により、フィルタのＱ値が低い場合のために、インバータに接続された直流負荷の電力需要をより高く設定することができる。 したがって、「配電器」と「フィルタ」という２つの動作モードの間でほぼ無段階の移行が行われる。
【００１４】
「インバータの負荷率に応じて」という記述は、配電器としてのインバータの瞬間的な負荷率／負荷の大きさに依存した補償電力調整を意味している。
【００１５】
本発明による能動フィルタは２つの可能な動作モードを有している。第１の動作モードは非線形歪みを補償するための電源フィルタとしてであり、第２の動作モードは直流中間回路側に接続された負荷に対する配電器としてである。２つの動作モードは並行して又は交互に異なる強さでアクティブになることができる。必要な補償電力はインバータの負荷率と適応的に求められる増幅係数とに応じて補償電流目標値に変換されるので、補償の度合いは調整可能であり、個別に設定可能である。 したがって、同時に電源フィードバックフィルタの電圧給電装置（配電器）又はフィルタとして動作モードも、非線形負荷により生じる高調波に依存して可能である。これにより、電力供給の機能も電源フィルタの機能も満たされ、動作点は、必要とされるエネルギー備蓄に応じて、配電器／フィルタ動作モードに関して最適に調整される。
【００１６】
補償電力、場合によってはさらに、インバータに接続された直流負荷の電力需要Ｐｄｃが、前記電源フィードバックフィルタにより変流器の入力側で考慮され、変流器により補償電流目標値（Ｉ*ｑ，Ｉ*ｄ）に変換されることが特に好ましい。この処理ステップで行われる電力から電流への変換の利点は、増幅係数に影響を及ぼす量とさらには電圧調整器の出力が電源電圧の大きさに依存しないということにある。電力平面上のこの点まで計算は行うことができる。
【００１７】
直流電圧ＵDCはインバータによって生じる中間回路直流電圧であり、この中間回路直流電圧には、通常、直流電圧の供給を受ける負荷が接続されている。接続可能な負荷をこのようにして考慮することにより、インバータの動作モード（配電器及び／又はフィルタ）の一方を優先させることができるため、結果として、負荷に依存した動作モード選択が実現される。 例えば大きな非線形性を補償しなければならない場合には、別の負荷に供給する電力がまだ十分に残されていることを前提として、フィルタ動作モードが優先される。
【００１８】
本発明による電源フィードバックフィルタは電流制御を、とりわけ、速示動作を有するＰＩ電流制御を含むことが非常に好ましい。純粋なＰＩ動作に比べて速示動作を利用する利点は、電流がより速く調整されることと、補償される電流波形がより正確に調整されることにある。
【００１９】
本発明による能動電源フィードバックフィルタが電圧調整器を有し、この電圧調整器の入力側における制御偏差がインバータの直流電圧出力側に印加される直流電圧と直流電圧目標値とから形成され、電圧調整器の出力量が有効電力目標値に相当するようにすると有利である。 調整器はＰＩ電圧調整器としてよい。 したがって、中間回路側の電力目標値は中間回路電圧から簡単に求められる。
【００２０】
好ましくは、高調波検出手段が電源交流電圧と電源交流電流を捕捉し、これらを有効／無効電力理論（ＰＱ理論）に従ってクラーク変換によりｄｑ座標系で表せる補償電力目標値ｐｃ，ｑｃに変換する。高調波検出手段の入力量は、非線形負荷に接続された供給電源であって、補償すべき高調波成分を有している供給電源の三相供給電源電流又は三相供給電源電圧としてよい。求められた修正電力は、全体として、高調波を含んだ供給電源電力とともに送電ポイントに正弦波状の有効電力を生じる。これで、補償すべき電力を効率的かつ再現可能な形で数学的に把握することが可能となる。
【００２１】
適応的に作用する監視装置構成要素は増幅係数を計算するための閉ループを含んでいるとことが特に好ましい。この場合、増幅係数は制御要素として作用し、補償電力の成分を制御する。補償の行われる程度はとりわけ閉ループの性能に依存している。
【００２２】
特に非常に好ましくは、補償の強さは補償なしの状態（給電動作中の装置）と可能な最大の補償の状態（フィルタ動作中の給電）の間で、又は前記の状態領域内にある部分領域においてほぼ無段階で調整される。それゆえ、本発明による電源フィードバックフィルタは負荷の条件に応じてフィルタと配電器の２つの動作モードの間で無段階に調整される。
【００２３】
有利には、増幅係数は次の判定式に基づいて最大インバータ電流の２乗と補償電流目標値の２乗とに依存して求められる。
【００２４】
【数１】
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電流を平方することによりベクトル計算を行い、ベクトルの全長を考慮することで、最大インバータ電流の超過が防止される。
【００２５】
実際の動作における装置の特性をさらに最適化する目的で、増幅係数を計算する際に、付加的な影響係数が、とりわけ、インバータの熱特性が考慮され、増幅係数は有利にはインバータに印加可能な負荷に依存して求められるので、フィルタ動作中に、この負荷に関してベース負荷補償及び／又はピーク負荷補償が実現可能である。
【００２６】
したがって、非線形電源負荷の大きさに従って、電源高調波電力に依存する補償を行うか否か、及び／又は、どの程度の補償を行うかを決定することができる。そのため、接続された負荷は電源の種類に応じてエネルギー供給器の規定やガイドラインに柔軟に応えることができる。
【００２７】
課題を解決する別の手段は、冒頭で述べた能動型電源フィルタを、とりわけ、上に述べた特性を有する能動型電源フィルタを、スレーブとして、中央制御装置（９）の形態のマスタに割り当てることができるようにし、マスタとのコネクションのための入力側及び／又は出力側を設け、入力側を介して補償電力目標値を受け取ることができるようにすることである。 この能動型電源フィルタは自立して動作するものとしてもよいし、複数の能動型電源フィルタと合同して中央制御により動作するものとしてもよい。
【００２８】
出力側はインバータの静的及び／又は動的な装置データを中央制御装置に伝送するために使用され、中央制御装置では、インバータに適した個々の補償電力成分が計算される。インバータ固有のデータ、とりわけ、インバータの電力容量及び／又は利用率／負荷ならびに直流中間回路電力Ｐｄｃに関するデータは出力側を介してマスタに伝送することができる。
【００２９】
さらに、本発明は中央制御装置を有しており、この中央制御装置は、マスタとして、本発明による能動型電源フィルタの形態をとったスレーブに割り当てることができ、スレーブとのコネクションのための入力側及び／又は出力側を有しており、補償電力目標値はこの出力側を介して伝送可能である。１つの制御装置が複数の能動型電源フィルタを制御するようにしてもよい。
【００３０】
有利には、インバータ固有のデータ、とりわけ、インバータの電力容量及び／又は利用率／負荷に関するデータは、入力側を介してスレーブから受信される。それゆえ、電力に応じた個別的な計算が可能であり、これらの計算は周期的に繰り返してよい。
【００３１】
特に有利には、中央制御装置は高調波検出手段と増幅係数を求めるために補償電力要求に関して適応的に動作する制御装置コンポーネントを含んでいる。なお、高調波検出手段は電源高調波電力に依存する補償電力を求めるものであり、補償電力はインバータの利用率／負荷と増幅係数とに応じて補償電力目標値として用いられる。これらの利点は能動型電源フィルタに制御装置を組み込んだ実施形態から得られる。
【００３２】
本発明による供給電源は少なくとも本発明による能動型電源フィルタ及び／又は中央制御ユニットを含んでいる。この供給電源についても、既に述べた利点が指摘される。
【００３３】
非線形負荷は、駆動システム、とりわけ、さらに別の電気的構成要素を有する駆動システムであることが好ましい。 特に、このシステムでは、非線形素子の使用により、非線形歪みが生じる。
【００３４】
以下では、図１−３に示された実施例に基づき、本発明をより詳しく説明する。
図１は、周辺装置を有する能動型電源フィルタの制御スキームを示しており、
図２は、中央制御装置と本発明による複数の装置とを有する供給電源の概略的なブロック回路図を示しており、
図３は、増幅係数を求めるためのフローチャートを示している。
【００３５】
図１には、ＤＣ負荷７と制御装置２を有するインバータ１が示されている。制御装置２は、とりわけ、電流制御器４ａ、電圧変成器４ｂ、高調波検出手段３、適応型コントローラ５、ＰＩ制御器８、及び増幅係数Ｋｃ６を含んでいる。制御装置２には、電源インタフェース１１を経由した測定されたインバータ電源電流ＩS、非線形負荷の供給電源電流ＩL、及び供給電源電圧ＵNが供給される。供給電源１２にはその他に非線形負荷１０が接続されている。ＩLは非線形負荷１０の歪電流を表し、ＩSはインバータ出力電流をあらわしている。ＩSは歪電流ＩLから正弦波状の電源電流ＩNを形成するのに必要な電流差を含んでいる。
【００３６】
測定量として非線形負荷１０の電流消費ＩLを使用することによりインバータを適切な形で制御すれば、より多くの又はより少量の正弦波電源電流ＩNが得られるように供給電源側の電流をいつでも操作することができる。このような電流測定とそれに相応する制御アルゴリズムとによってインバータ１を拡張しているため、能動型電源フィルタ１３であると言える。また、フィルタリングがインダクタンス（Ｌ）とキャパシタンス（Ｃ）とを備えた典型的なローパスフィルタに基づいていないので、能動型である。
【００３７】
能動型電源フィードバックフィルタ１３は、とりわけ、完全動作可能のインバータ１を含んでいるため、制御装置２で実行中の適切な制御アルゴリズムによって動作モードを「フィルタ動作」と「給電装置動作」の間で切り換える又はこれらを同時にもしくは別個に活動化させることが可能である。基本的に、制御アルゴリズムはそれぞれ有効電力又は無効電力の電流目標値を計算する。これらの目標値は、非線形負荷の影響を完全に補償するために必要とされる。この補償能力は能動フィルタの電流制限又は電力容量によって制限される。
【００３８】
高調波検出手段３は有効成分ｐｃと無効成分ｑｃを有する供給電源側の電源高調波電力に依存する補償電力を求める。補償電力要求に関して適応的に作用する要素５は増幅係数６を求めるために使用される。計算された補償電力ｐｃ、ｑｃはインバータ１の電力容量及び／又は負荷率／負荷に応じて増幅係数６を用いて適応的な補償電力値ｐ*ｃ及びｑ*ｃの形で転送され、電流変成器４ｂによって有効電力目標値Ｐｄｃを考慮して補償電流目標値Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄに変換され、適応型コントローラ５に供給される。これら補償電流目標値Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄと検出されたインバータ電源電流ＩS（クラークｄｑ変換による有効成分と無効成分の考慮）から、制御偏差が求められ、補償目的で電流制御４ａによりインバータ１に相応の電圧目標値Ｕｑ及びＵｄが供給される。フィルタ動作時にＤＣ負荷７の電力要求を考慮するために、インバータ１の直流電圧出力側に印加される供給直流電圧ＵDCの負荷に依存して補償電流目標値Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄの供給が行われる。ＵDCをカバーするために、入力側の制御偏差が直流電圧ＵDCと直流電圧目標値Ｕ*DCとから求められ、出力量が有効電力目標値Ｐｄｃに相当する電力制御器８が設けられている。求められた有効電力目標値、実質的にはＰｄｃは補償電力目標値ｐ*ｃに加算される。
【００３９】
図２に示されている供給システムは供給電源１２と本発明による複数の能動型電源フィードバックフィルタと周辺装置１０，１１を含んでいる。能動型電源フィードバックフィルタ１３は、前記の拡張から既に知られているように、インバータ１と制御装置２を含んでいる。図示されている供給電源１２の不連続は、多数の別の能動型電源フィードバックフィルタ１３が供給電源１２に接続されていてもよいことを意味するものである。周辺装置なる概念には、例えば、電源インタフェース１１が該当する。非線形負荷１０と勇往制御ユニット（マスタコントローラ）９も同様に図示されている。
【００４０】
能動型電源フィードバックフィルタ１３の制御装置２とマスタコントローラ９の間には、双方向及び／又は単方向コネクション１４が配置されている。それゆえ、マスタコントローラ９はスレーブとして形成された制御装置２と通信することができる。このコネクションにより、例えば、補償電力目標値ｐ*ｃ、ｑ*ｃをマスタコントローラ９から制御装置２へ伝送することが可能である。補償電力目標値は、能動型電源フィードバックフィルタ１３に包摂された周辺の電流変成器４ｂによって補償電流目標値Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄに変換される。電流制御器４ａは補償目的でインバータ１に供給される電圧目標値Ｕｑ、Ｕｄを求めるためにこれらの補償電流目標値Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄを使用する。この電流変換と電流制御は有利には制御装置２で行われる（図１参照）。
【００４１】
一方、マスタコントローラ９はコネクション１４によりインバータ固有のデータを、特に、インバータ１の電力容量及び／又は負荷率／負荷に関するデータを受信及び利用することができる。中央制御装置９ないしマスタコントローラ９は高調波検出手段３を含んでいる。高調波検出手段３は、既に述べたように、電源高調波電力に依存する補償電力ｐｃ、ｑｃを求める。その際、補償電力要求に関して適応的に作用する制御装置構成要素５において、増幅係数６（Ｋc）が求められる。なお、この増幅係数６は、個々の電力容量ないし負荷率に応じて、コネクション１４により受信したインバータのデータに基づき、インバータに必要な補償電力を決めるものである。
【００４２】
非線形負荷１０は例えば駆動システム、とりわけ、さらに別の電気的構成要素を有する駆動システムとしてよい。図２からは、給電電源がただ１つの非線形負荷１０しか給電できないと結論することは決してできない。むしろ、非線形負荷１０は並列及び／又は直列に接続された場合によってはさらに別の非線形負荷を表すものである。非線形負荷１０の組合せがこの構成に固有の高調波パターンを形成する。この高調波パターンはマスタコントローラ９により検出され、完全に特定的に影響を受ける。要するに、中央制御装置９の使用下では、供給電源１２の高調波の完全に又は部分的に動的に適応させた補償が複数のインバータ１によって可能であり、その際、使用されるインバータ１の予備電力／負荷率／負荷が考慮される。これに関する適用例としては、例えば、能動型電源フィードバックフィルタ１３から成る複数の駆動ユニットを有する生産ライン中の生産セルが挙げられる。能動型電源フィードバックフィルタ１３は、インバータ１があるため、回生能力のある供給器としても動作することができ、この場合、ＤＣ負荷は軸インバータとモータであってよい。非線形負荷１０はこの例では給電技術による給電装置（整流器ブリッジ）とターンオンした軸インバータと、さらに詳しくは説明しない負荷とから成っていてよい。要求に応じて、部分的に給電技術を用い（整流器ブリッジのため非線形負荷）、部分的に回生技術を用いた（配電器又は能動フィルタとして動作可能なインバータ）給電装置を備えた機構が装備される。
【００４３】
図１の適応的に作用する制御装置構成要素５（図２ではマスタコントローラ９に含まれる）は増幅係数６を計算するための制御ループを含んでおり、増幅係数６は、図１において矢印で示されているように、制御メンバとして機能し、電流変成器４ｂの入力側における制御偏差を求めるのに必要な補償電力ｐｃ及びｑｃの成分を制御する。増幅係数で乗算された後、適応変化させられた補償電力ｐ*ｃ、ｑ*ｃが利用できる。このため、増幅係数６によって間接的に補償電流Ｉ*ｑ、Ｉ*ｄの強さを制御することができる。
【００４４】
増幅係数６は、許容される最大のインバータ電流（Ｉmax）の２乗と補償電流目標値Ｉ*ｄ、Ｉ*ｑの２乗とに依存して、次の式により求められる。
【００４５】
【数２】
2009507457.tif 000004
増幅係数６を求めるための詳細は図３に示されている。
【００４６】
図３には、この増幅係数６（Ｋc）を計算するためのフローチャートが示されている。このフローチャートでは、形式的に定義された判断は菱形記号により表され、命令は長方形記号により表される。"Ｔｒｕｅ"及び"Ｆａｌｓｅ"は、基礎となる判断（菱形）が満たされているか否かを示す。"Ｅｎｄ"は、次の計算区間までアルゴリズムを中止することを意味する。
【００４７】
しかし、まずは図で使用されている変数ないし概念を手短に定義しよう。
【００４８】
適応増幅係数Ｋcは計算された補償電力値ｐｃ、ｑｃの成分を制御し、この成分は能動電源フィルタリングに使用される。係数Ｋcが０であることはこの例では能動電源フィルタリングが行われないことを意味し、係数Ｋcが１であることはこの例では完全な電源フィルタリングが行われることを意味する。したがって、増幅係数６（Ｋc）は０≦Ｋc≦１の範囲内にある。適応増幅係数６（Ｋc）はフローチャートに従って周期的に制御装置５によって新たに計算される。
【００４９】
Ｋc（ｋ）は現在値を表し、Ｋc（ｋ−１）は前の計算の値を表す。
【００５０】
Ｉ*ｄ、Ｉ*ｑは、供給電源位相角φを考慮して電流変成器４ｂで計算された補償電流目標値であり、直交ｄｑ座標系で表すことができる。電流変成器の入力量ｐ*ｃ及びｑ*ｃはすでにｄｑ座標系内に存在している。電源電圧ＵNの考慮は電源電圧ＵNをαβ座標系に変換（位相ａ，ｂ，ｃを有する三相系から位相α，βを有する二相系への変換）することで為される。相応して、Ｕa,b,cは電源電圧ＵNの３つの相を表す。変換は以下の計算により行われる。αβ変換に関するさらなる詳細については、適切な専門文献を参照されたい。
【００５１】
【数３】
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ｐ＝（ｐ*ｃ＋Ｐｄｃ）、ｑ＝ｑ*ｃ（図１の電流変成器４ｂに供給される制御偏差を参照）から、
【数４】
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が導かれる。Ｉ*ｄおよびＩ*ｑは最終的に
Ｉ*ｄ＝ｉα*ｃｏｓφ＋ｉβ*ｓｉｎφ
Ｉ*ｑ＝−ｉα*ｓｉｎφ＋ｉβ*ｃｏｓφ
と計算される。
【００５２】
現時点で可能なインバータの最大電流Ｉmaxはｄｑ方向の電流のベクトル和に当てはまる。定義により、ｄ成分が有効成分に相当する。現時点で可能なコンバータの最大電流Ｉ2max（ベクトル加算）は外部ソースから供給されるものであり、最も単純なケースでは、固定値としてよい。その他の可能性としては、現時点で可能なコンバータの最大電流Ｉ2maxをＰＷＭ電力増幅器の熱モデルを用いて供給することも考えられる。Ｉ2maxを補償電流目標値Ｉ*ｄ、Ｉ*ｑと比較することにより、インバータの負荷率がどの程度であるかを判定することができる。瞬時の負荷率を使用することにより、次の期間におけるインバータの挙動をどのようにすべきかというストラテジーが導かれる。能動フィルタリングのための現時点での予備電流εは電流ＩmaxとＩ*ｄ、Ｉ*ｑとの幾何学的な減算から計算される。
【００５３】
今説明した実施形態では、増幅係数（６）Ｋcは離散比例制御器によって計算される。比例増幅係数λは制御ループ増幅の調節に使用される。
【００５４】
現時点の予備電流ε＞０である場合、すなわち、「能動電源フィルタリング」の動作モードのための電流を供給することができる場合、制御器は制御を行い、適応増幅係数Ｋcは増大する。限界値Ｋc＝１に達すると、Ｋcはこの値に制限される。
【００５５】
現時点の予備電流ε＜０である場合、すなわち、「能動電源フィルタリング」の動作モードのための電流を供給することができない場合、制御器は終了させられ、適応増幅係数（６）Ｋcは低下する。下限値Ｋc＝０に達すると、Ｋcはこの値に制限される。
【００５６】
Ｋc＝０の境界的なケースでは、補償電流目標値はゼロに設定される。しかし、電圧制御からの電流成分ＵDCはこれによって影響を受けない。それゆえ、Ｋc＝０の場合にのみ、付加的な計算が行われ、通常の配電器制御からの電流目標値Ｉ*ｄ、Ｉ*ｑは部分的に制限される。個々のベクトル長は確定的であるから、この制限はベクトル的に行われなければならない。
【００５７】
中間回路電力Ｐdcの成分は増幅係数Ｋcで乗算されないため、有効電力の供給と装置全体の配電器としての動作モードはつねに能動型供給電源フィルタとしての動作モードよりも優先される。
【００５８】
ここで、能動フィルタリングによる有効電力要求がない場合でも、ＰＷＭ電力増幅器にすでに熱的な負荷がかかっていることがありうるという問題が生じる。現時点で可能なコンバータの最大電流Ｉ2maxが熱負荷により低下し兼ねないので、フィルタ性能も低下し兼ねない。現時点で有効電力要求が立てられている場合、補償電流目標値を低くしなければならない。熱によりＩ2maxが低下しているため、要求された有効電力のために解放される電流が不十分となることも場合によってはありうる。このような場合もカバーするために、現時点で可能なコンバータの最大電流Ｉ2maxを事前に決めた電流Ｉ2maxの分だけ低下させてもよい。Ｉ2maxの大きさは、予想される負荷ないしインバータの電力容量に応じて、個々の使用ケースごとに事前に決めておいてよい。これにより、つねに予備の有効電力を前もって割り当てておくことができるため、フィルタ動作時の熱負荷によって予備の有効電力が不足するということがない。
【００５９】
制限アルゴリズムの相応する適応（図３）とＰdcの範囲内での係数Ｋcの調整とにより、作用原理を反転させることができる。したがって、配電器としてのエネルギー供給は犠牲になるが、能動フィルタとしての動作に優先権を与えることが可能となる。
【００６０】
また、増幅係数６（Ｋc）の計算の際に、付加的な影響係数を、とりわけ、すでに述べた熱特性を考慮することも可能である。基本的に、これらの係数は基準値Ｉ2maxに影響を与える。
【００６１】
さらに、自由に決定できる非線形負荷量１０まではつねに最適にフィルタリングが為されるように、制御装置構成要素５を設計することも可能である。その結果、インバータ１は、供給電源１２における非線形歪みが補償されるためつねにベース負荷を有し、給電電源１２においてフィルタ及び給電装置として動作する。その場合、より稀なビーク負荷は部分的に補償される。他方で、供給電源１２における非線形負荷が小さい場合であっても、専ら大きな非線形ピーク負荷のみを補償するために、補償を完全に省いてしまうことも考えられる。このような構成は特別に形成された制御特性曲線によって実現される。制御特性曲線ｓの曲線形に応じて、ｓ（ｐｃ，ｑｃ）×ｐｃ，ｑｃからｐ*ｃ、ｑ*ｃが得られる。図では、ｐｃ’＝ｐｃ*及びｑｃ’＝ｑｃ*に相当する。
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制御特性曲線は高調波検出手段３の後ろに挿入することができ、付加的な非線形増幅係数として作用する。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】周辺装置を有する能動型電源フィルタの制御スキームを示す。
【図２】中央制御装置と本発明による複数の装置とを有する供給電源の概略的なブロック回路図を示す。
【図３】増幅係数を求めるためのフローチャートを示す。
【符号の説明】
【００６３】
１  インバータ
２  制御装置
３  高調波検出手段
４ａ  電流制御器
４ｂ  電流変成器
５  適応コントローラ
６  増幅係数
７  ＤＣ負荷
８  ＰＩ制御器
９  マスタコントローラ
１０  非線形負荷
１１  電源インタフェース
１２  供給電源
１３  能動型電源フィードバックフィルタ
１４  コネクション
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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