(57)【要約】【課題】  電源に接続された負荷装置とこの負荷電流の検出器との間にコンデンサが接続された構成において、そのコンデンサへの分流電流の影響による特定次数の高調波電流の拡大を抑制することによって、適正波形の電源電流を得ること。【解決手段】  アクティブフィルタ１１は、基本的に、電源１に接続された負荷装置２に流れる負荷電流Ｉｌ中の高調波電流Ｉｈを検出し、この高調波電流Ｉｈと逆位相の補償電流Ｉｃを生成し、この補償電流Ｉｃにより高調波電流Ｉｈを抑制する。本発明では、アクティブフィルタ１１の高調波電流Ｉｈを検出する補償電流検出部４ａの前段に、高調波電流Ｉｈのうち特定次数の高調波電流のみを遮断するＢＥＦ（バンドエリミネートフィルタ）１２を接続する。そして、負荷装置２と電流検出器３との間にコンデンサ７が接続された際の分流電流Ｉｆの影響で拡大される特定次数の高調波電流をＢＥＦ１２で遮断する。【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流れる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補償電流を生成し、この補償電流により高調波電流を抑制するアクティブフィルタにおいて、
前記高調波電流を検出する直前部分に、前記高調波電流のうち特定次数の高調波電流のみを遮断するバンドエリミネートフィルタ
を備えたことを特徴とするアクティブフィルタ。
【請求項２】
電源と、この接続された負荷装置と、この負荷装置に流れる負荷電流を検出する検出手段と、この検出手段で検出された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補償電流を生成し、この補償電流により高調波電流を抑制するアクティブフィルタとを有する高調波抑制回路において、
前記検出手段と前記アクティブフィルタとの間に、当該アクティブフィルタで検出される高調波電流のうち特定次数の高調波電流のみを遮断するバンドエリミネートフィルタを接続した
ことを特徴とする高調波抑制回路。
【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アクティブフィルタ及び高調波抑制回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、商用電源に接続された負荷装置に流れる負荷電流には、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ので、同電源に接続された高調波電流発生もとの負荷装置以外の負荷装置に悪影響を及ぼすことになる。
そこで、従来は、図３に示すように、電源１と、補償対象の負荷装置２との間に電流検出器３を介してアクティブフィルタ４を接続し、このアクティブフィルタ４にて高調波電流Ｉｈを抑制（除去）している。但し、電源１には他の負荷装置５も接続されている。また、アクティブフィルタ４は、補償電流検出部４ａと、制御部４ｂと、ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)インバータ４ｃと、出力電流検出部４ｄとを備えて構成されている。
【０００３】
このようなアクティブフィルタ４による高調波電流Ｉｈの抑制動作を、図４（ａ）〜（ｄ）の波形図を参照して説明する。
（ａ）は、電源１の基本波電流Ｉと、補償対象の負荷装置２に流れる負荷電流Ｉｌとの波形である。負荷電流Ｉｌは、電流検出器３で検出され、アクティブフィルタ４へ出力される。アクティブフィルタ４においては、補償電流検出部４ａで、その負荷電流Ｉｌに含まれる（ｂ）に示す高調波電流Ｉｈが検出され、制御部４ｂに入力される。また、制御部４ｂには、アクティブフィルタ４から電源１側へ出力される補償電流Ｉｃの検出用の出力電流検出部４ｄで検出された補償電流Ｉｃが入力される。
【０００４】
制御部４ｂは、その高調波電流Ｉｈと、出力電流検出部４ｄで検出された補償電流Ｉｃとをもとに、（ｃ）に示すように、補償電流Ｉｃが高調波電流Ｉｈと逆位相となるようにＩＧＢＴインバータ４ｃを制御する。
この制御によって、負荷電流Ｉｌに含まれる高調波電流Ｉｈが補償電流Ｉｃによって打ち消されるので、電源電流Ｉｓが（ｄ）に示すように歪みの無い正弦波電流となり、他の負荷装置５に、誤動作、発熱、発火等の悪影響を及ぼすことが無くなる。
【０００５】
このような負荷電流検出型のアクティブフィルタ４が、理想的に高調波電流Ｉｈの抑制を行う場合の動作を電流経路のブロック図で表すと、図５のようになる。即ち、高調波電流Ｉｈを相殺するための補償電流Ｉｃを求め、この補償電流Ｉｃで高調波電流Ｉｈを相殺して正弦波の電源電流Ｉｓ（基本波電流Ｉ）を得る。
この種の従来のアクティブフィルタとして、例えば特許文献１に記載のものがある。
【特許文献１】特開平６−３４８３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のアクティブフィルタにおいては、図６に補償対象の負荷装置２と電流検出器３との間にコンデンサ７を接続して表現するように、補償電流検出部４ａの補償電流検出側に力率改善用の進相コンデンサ（ＳＣ）や、負荷装置２の入出力側にコンデンサを有するノイズフィルタが接続されていることが多い。
このようにアクティブフィルタ４の電流検出側にコンデンサ７が接続された場合、アクティブフィルタ４から電源１へ流れる補償電流Ｉｃが、Ｉｆで示すようにコンデンサ７へ分流して当該コンデンサ７へ流入する。この分流電流Ｉｆは、アクティブフィルタ４の補償電流検出部４ａでも検出される。つまり、図７に示すように、フィードバックループ８が形成されてしまう。
【０００７】
補償電流検出部４ａが分流電流Ｉｆも検出すると、高調波電流Ｉｈを適正に検出して制御部４ｂへ出力することができなくなるので、制御部４ｂの制御によって高調波電流Ｉｈを相殺する補償電流Ｉｃを適正に得ることができなくなる。つまり、高調波電流Ｉｈにおける特定次数の高調波電流が分流電流Ｉｆの影響で拡大されてしまい、この拡大された特定次数の高調波電流が、図８に示す補償電流Ｉｃの波形に細かく上下するジグザグ線で表すように歪として重畳され、この結果、同図の電源電流Ｉｓの波形にジグザグ線で表すように、電源電流Ｉｓが歪むという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電源に接続された負荷装置とこの負荷電流の検出器との間にコンデンサが接続された構成において、そのコンデンサへの分流電流の影響による特定次数の高調波電流の拡大を抑制することによって、適正波形の電源電流を得ることができるアクティブフィルタ及び高調波抑制回路を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１によるアクティブフィルタは、電源に接続された負荷装置に流れる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補償電流を生成し、この補償電流により高調波電流を抑制するアクティブフィルタにおいて、前記高調波電流を検出する直前部分に、前記高調波電流のうち特定次数の高調波電流のみを遮断するバンドエリミネートフィルタを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、負荷装置とアクティブフィルタの高調波電流検出手段との間に、コンデンサが接続された場合、アクティブフィルタから電源へ流れる補償電流がコンデンサへ分流し、この分流電流の影響で拡大される特定次数の高調波電流が補償電流に歪として重畳される。しかし、本アクティブフィルタによれば、バンドエリミネートフィルタで特定次数の高調波電流が遮断されるので、補償電流に歪が生じることが無くなる。
【００１１】
また、本発明の請求項２による高調波抑制回路は、電源と、この接続された負荷装置と、この負荷装置に流れる負荷電流を検出する検出手段と、この検出手段で検出された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補償電流を生成し、この補償電流により高調波電流を抑制するアクティブフィルタとを有する高調波抑制回路において、前記検出手段と前記アクティブフィルタとの間に、当該アクティブフィルタで検出される高調波電流のうち特定次数の高調波電流のみを遮断するバンドエリミネートフィルタを接続したことを特徴とする。
この構成によれば、負荷装置とアクティブフィルタとの間にコンデンサが接続された場合に、上記説明同様に、分流電流の影響で拡大される特定次数の高調波電流バンドエリミネートフィルタで遮断されるので、補償電流に歪が生じることが無くなる。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、電源に接続された負荷装置とこの負荷電流の検出器との間にコンデンサが接続された構成において、そのコンデンサへの分流電流の影響による特定次数の高調波電流の拡大を抑制することによって、適正波形の電源電流を得ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係るアクティブフィルタを用いた電気回路を示す図である。
図１に示すアクティブフィルタ１１が、図６に示した従来のアクティブフィルタ４と異なる点は、補償電流検出部４ａの前段である電流入力側に、ＢＥＦ（バンドエリミネートフィルタ）１２を接続したことにある。
【００１４】
ＢＥＦ１２は、所定帯域幅の信号のみを遮断するフィルタであり、本実施の形態では、電流検出器３で検出された負荷電流Ｉｌに含まれる高調波電流Ｉｈのうち特定次数の高調波電流のみを遮断するように設定されている。
このような構成のアクティブフィルタ１１による高調波電流Ｉｈの抑制動作を説明する。
アクティブフィルタ１１は、基本的に前述の背景技術で図４を参照して説明したように、電流検出器３で検出された負荷電流Ｉｌに含まれる高調波電流Ｉｈを補償電流検出部４ａで検出する。そして、制御部４ｂが、その検出された高調波電流Ｉｈと現時点での補償電流Ｉｃとをもとに、高調波電流Ｉｈと逆位相の補償電流Ｉｃが出力されるように、ＩＧＢＴインバータ４ｃを制御する。
【００１５】
ここで、アクティブフィルタ１１の入力側にコンデンサ７が接続されているので、アクティブフィルタ１１から出力された補償電流Ｉｃがコンデンサ７へ分流する。この分流電流Ｉｆは、電流検出器３で検出される負荷電流Ｉｌにも高調波電流Ｉｈと共に含まれることになる。
これによって、アクティブフィルタ１１に高調波電流Ｉｈ及び分流電流Ｉｆを含む負荷電流Ｉｌが入力される。アクティブフィルタ１１では、まず、ＢＥＦ１２によって分流電流Ｉｆが遮断され、残りの高調波電流Ｉｈを含む負荷電流Ｉｌが補償電流検出部４ａへ出力される。
【００１６】
従って、補償電流検出部４ａでは高調波電流Ｉｈのみが検出されるので、制御部４ｂは図４を参照して説明したと同様に高調波電流Ｉｈと逆位相の補償電流Ｉｃが出力されるようにＩＧＢＴインバータ４ｃを制御する。
この制御によれば、図２に示すように、補償電流Ｉｃに上記図８にジグザグ線で示した特定次数の高調波電流による歪みが重畳されないので、結果的に、電源電流Ｉｓも歪まなくなる。換言すれば、歪みの無い正弦波の電源電流Ｉｓを得ることができる。
【００１７】
以上説明したように本実施の形態のアクティブフィルタ１１によれば、電源１に接続された負荷装置２とこの負荷電流Ｉｌの電流検出器３との間にコンデンサ７が接続された構成において、そのコンデンサ７への分流電流Ｉｆの影響による特定次数の高調波電流の拡大を抑制することができるので、適正波形（歪みの無い正弦波）の電源電流Ｉｓを得ることができる。
この他、図１においてはＢＥＦ１２をアクティブフィルタ１１の内部に設けたが、外部で、電流検出器３とアクティブフィルタ１１との間に接続しても上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクティブフィルタを用いた電気回路を示す図である。
【図２】上記実施の形態に係るアクティブフィルタを用いた際の補償電流と電源電流との波形図である。
【図３】従来のアクティブフィルタを用いた電気回路を示す図である。
【図４】従来のアクティブフィルタによる高調波電流抑制動作を説明するための図である。
【図５】従来のアクティブフィルタが理想的に高調波電流抑制を行う際の動作を電流経路で表したブロック図である。
【図６】従来のアクティブフィルタの電流検出側にコンデンサが接続された際の等価回路を示す図である。
【図７】従来のアクティブフィルタの電流検出側にコンデンサが接続された構成において、高調波電流抑制を行う際の動作を電流経路で表したブロック図である。
【図８】従来のアクティブフィルタの電流検出側にコンデンサが接続された構成において、補償電流及び電源電流に特定次数の高調波電流による歪が重畳された際の波形図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  電源
２  補償対象の負荷装置
３  電流検出器
４，１１  アクティブフィルタ
４ａ  補償電流検出部
４ｂ  制御部
４ｃ  ＩＧＢＴインバータ
４ｄ  出力電流検出部
５  他の負荷装置
１２  ＢＥＦ（バンドエリミネートフィルタ）
Ｉ  基本波電流
Ｉｓ  電源電流
Ｉｌ  負荷電流
Ｉｈ  高調波電流
Ｉｃ  補償電流
Ｉｆ  分流電流
【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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