(57)【要約】【課題】バンドパスフィルタを使用して特定の周波数成分を補償するアクティブフィルタにおいて、電力系統の周波数が定格周波数からずれた場合でも精度の良い補償ができる。【解決手段】移相器１２はバンドパスフィルタ１１で抽出した周波数信号の位相を調節する。周波数変化検出回路１３は系統電源の周波数のずれを検出し、この周波数ずれ量に応じて移相器の移相量を制御する。これにより、電源周波数のずれによってバンドパスフィルタ１１の特性に起因する検出信号に発生する位相ずれを補償する。  系統電源の定格周波数のずれに応じて、バンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整することも含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源に対して負荷と並列に接続され、該負荷の電流に含まれる特定の周波数成分をバンドパスフィルタで抽出し、この周波数成分を補償電流として出力するアクティブフィルタにおいて、
系統電源の定格周波数からのずれ量を検出する周波数変化検出手段と、
前記定格周波数からのずれ量に応じて前記バンドパスフィルタの出力信号を位相調整またはバンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整する位相制御手段とを備えたことを特徴とするアクティブフィルタの補償電流制御方式。
【請求項２】
前記位相制御手段は、前記周波数変化検出手段の検出信号に応じて、前記バンドパスフィルタの出力位相を調整する移相器で構成したことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタの補償電流制御方式。
【請求項３】
前記位相制御手段は、前記バンドパスフィルタを、前記周波数変化検出手段の検出信号に応じて通過域中心周波数を調整する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタの補償電流制御方式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の高調波等を抑制するアクティブフィルタに係り、特に補償対象系統からバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）を使用して少なくとも１つの特定の周波数（高調波）成分を検出し、この周波数成分の補償電流を出力するアクティブフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の負荷として、整流器やインバータ装置などの半導体電力変換装置が接続される場合、系統電源に高調波を発生させる。この補償機能をもつアクティブフィルタは、基本的には、系統電源に対して負荷と並列に接続され、負荷電流に含まれる高調波電流を検出し、これと等しい大きさと位相をもつ補償電流を、ＰＷＭインバータ等に構成される半導体電力変換装置から発生することで高調波を抑制する。
【０００３】
高調波電流の検出方式として、図４に示す方式のものがある。同図に示すように、アクティブフィルタは、あらかじめ補償すべき高調波の次数（特定の周波数）を定め、負荷電流に含まれる各次数の高調波をバンドパスフィルタ１1〜１Nでそれぞれ抽出し、それらをゲイン／位相調節器２1〜２Nでゲインと位相を調整して加え合わせることによって、ＰＷＭインバータ３には各次数の周波数成分を含む補償電流指令値を得る（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】電気学会発行、半導体電力変換回路、９.４アクティブフィルタ、２２８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の電力系統用アクティブフィルタにおいて、特定の周波数をねらって補償を行う場合、もしくは特定の周波数の共振を防止するために補償対象から除外する場合、負荷電流から当該周波数成分をバンドパスフィルタで抽出することになる。
【０００５】
この方式の場合、系統の変動により電源周波数が定格周波数から１〜２％ずれると、図５に示すように、振幅は変動しないが、バンドパスフィルタの特性から検出信号に±１５ｄｅｇ程度の位相ずれが発生する。これをそのまま補償電流指令値とすると、バンドパスフィルタの特性による位相ずれにより、アクティブフィルタの補償精度が低下してしまう（図６参照）。
【０００６】
本発明の目的は、バンドパスフィルタを使用して特定の周波数成分を補償するアクティブフィルタにおいて、電力系統の周波数が定格周波数からずれた場合でも精度の良い補償ができる補償電流制御方式を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、系統の周波数が定格からずれた場合のアクティブフィルタの補償精度低下を防止するため、負荷電流から特定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタに対して、系統の定格周波数からのずれを検出する手段を設け、この定格周波数からのずれ量に応じてバンドパスフィルタの出力信号を位相調整またはバンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整するようにしたもので、以下の方式を特徴とする。
【０００８】
（１）系統電源に対して負荷と並列に接続され、該負荷の電流に含まれる特定の周波数成分をバンドパスフィルタで抽出し、この周波数成分を補償電流として出力するアクティブフィルタにおいて、
系統電源の定格周波数からのずれ量を検出する周波数変化検出手段と、
前記定格周波数からのずれ量に応じて前記バンドパスフィルタの出力信号を位相調整またはバンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整する位相制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
（２）前記位相制御手段は、前記周波数変化検出手段の検出信号に応じて、前記バンドパスフィルタの出力位相を調整する移相器で構成したことを特徴とする。
【００１０】
（３）前記位相制御手段は、前記バンドパスフィルタを、前記周波数変化検出手段の検出信号に応じて通過域中心周波数を調整する構成としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、負荷電流から特定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタに対して、系統の定格周波数からのずれを検出する手段を設け、この定格周波数からのずれ量に応じてバンドパスフィルタの出力信号を位相調整またはバンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整するようにしたため、系統電源の周波数が定格周波数からずれた場合にも、バンドパスフィルタの特性による移相ずれの影響を抑えることができ、アクティブフィルタの補償精度の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、系統の周波数が定格からずれた場合のアクティブフィルタの補償精度低下を防止するため、負荷電流から特定の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタに対して、系統の定格周波数からのずれを検出する手段を設け、この定格周波数からのずれ量に応じてバンドパスフィルタの出力信号を位相調整またはバンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整する制御方式とするものであり、以下、実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
（実施形態１）
本実施形態は、系統の定格周波数のずれ（変動）に応じて、バンドパスフィルタ出力の位相を移相器によって位相調整する方式である。
【００１４】
図１は本実施形態の基本構成を示し、バンドパスフィルタ１１で抽出した周波数信号の位相を調節する移相器１２を設ける。一方、周波数変化検出回路１３は系統電源の周波数のずれを検出し、この周波数ずれ量に応じて移相器１３の移相量を制御する。これにより、電源周波数のずれによってバンドパスフィルタ１１の特性に起因する検出信号に発生する位相ずれを補償する。
【００１５】
周波数変化検出回路１３は、例えば、系統電圧検出信号をサンプリングし、その周期から周波数を求め、これをＦ（周波数）／Ｖ（電圧）変換回路もしくはデジタル信号処理による演算で周波数偏差信号を得る。
【００１６】
移相器１２は、図２（ａ）に回路例を示すように、ＩＣ回路構成の移相器本体１２Ａの移相量を外付けコンデンサ１２Ｂと可変抵抗１２Ｃで調整可能な回路構成において、可変抵抗１２Ｃを電子ボリューム方式とし、この電子ボリュームの抵抗値を周波数変化検出回路１３の出力電圧の大きさに応じて調節する。また、移相器１２は、図２（ｂ）に回路例を示すように、可変抵抗１２Ｃに代えて、直列接続の固定抵抗回路とそれらを個別に短絡／開放できる電子スイッチからなる抵抗値切換回路１２Ｄを設け、電子スイッチのオン／オフを周波数変化検出回路１３の出力電圧の大きさに応じて段階的に切り替える。
【００１７】
（実施形態２）
本実施形態は、系統電源の定格周波数のずれに応じて、バンドパスフィルタ自体の通過域中心周波数を調整することで、バンドパスフィルタの出力位相のずれを補償する方式である。
【００１８】
図３は本実施形態の構成例を示す。同図（ａ）はバンドパスフィルタ１４を電圧同調形（外部アナログ電圧として与える制御信号によりバンドパスフィルタの中心周波数を調整できるタイプのアクティブフィルタ）とし、周波数変化検出回路１３の出力電圧の大きさに応じてバンドパスフィルタ１４の通過域中心周波数を調整することにより、バンドパスフィルタの特性に起因する検出信号の位相ずれを抑制する。
【００１９】
図３（ｂ）は、バンドパスフィルタ１５を抵抗同調形（外部接続する抵抗によりバンドパスフィルタの中心周波数を調整できるタイプのアクティブフィルタ）とし、外部接続の抵抗を電子ボリュームとし、周波数変化検出回路１３の出力電圧の大きさに応じて電子ボリュームの抵抗値を調節し、バンドパスフィルタ１４の通過域中心周波数を調整することにより、バンドパスフィルタの特性に起因する検出信号の位相ずれを抑制する。
【００２０】
図３（ｃ）は、バンドパスフィルタ１５を抵抗同調形とし、外部接続の抵抗値切換回路１６は抵抗とそれに並列の電子スイッチで構成して抵抗値を切り替え可能にし、周波数変化検出回路１３の出力電圧の大きさに応じて抵抗値切換回路１６の抵抗値を切換え、バンドパスフィルタ１４の通過域中心周波数を調整することにより、バンドパスフィルタの特性に起因する検出信号の位相ずれを抑制する。
【００２１】
図３（ｄ）は、バンドパスフィルタ１７自体をディジタルフィルタで構成して、周波数変化検出回路１３の出力信号をバンドパスフィルタ１７の通過域中心周波制御信号とし、バンドパスフィルタ１４の通過域中心周波数を調整することにより、バンドパスフィルタの特性に起因する検出信号の位相ずれを抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１を示す補償電流検出のための基本構成図。
【図２】実施形態１における移相器の構成例を示す図。
【図３】本発明の実施形態２を示す補償電流検出の回路構成例。
【図４】アクティブフィルタにおける高調波電流の検出方式の回路図。
【図５】バンドパスフィルタの特性図。
【図６】バンドパスフィルタの位相ずれの説明図。
【符号の説明】
【００２３】
１１  バンドパスフィルタ
１２  移相器
１２Ａ  移相器本体
１２Ｂ  コンデンサ
１２Ｃ  電子ボリューム方式の可変抵抗
１２Ｄ  抵抗値切換回路
１３  周波数変化検出回路
１４  電圧同調形バンドパスフィルタ
１５  抵抗同調形バンドパスフィルタ
１６  抵抗値切換回路
１７  ディジタルフィルタ構成のバンドパスフィルタ
【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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