(57)【要約】  系統電源１１に接続された高調波発生負荷１３に並列に接続され、補償電流Ｉａを供給することで、系統電源１１から高調波発生負荷１３に入力される負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置１５であって、負荷電流ＩＬを検出する負荷電流検出器３１と、供給された補償電流Ｉａを検出する補償電流検出器３３と、負荷電流検出器３１で検出された負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分と、補償電流検出器３３で検出された補償電流Ｉａと、に基づいて、補償電流Ｉａの制御量を演算する制御量演算手段４７と、補償電流Ｉａの上限を抑制するリミッタ４９と、を備えた。
2015151205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源に接続された負荷に並列に接続され、補償電流を供給することで、前記系統電源から前記負荷に入力される負荷電流に含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置であって、
前記負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
供給された前記補償電流を検出する補償電流検出手段と、
前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流に含まれる前記高調波成分と、前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流と、に基づいて、前記補償電流の制御量を演算する制御量演算手段と、
前記補償電流の上限を抑制するリミッタと、
を備えた高調波電流補償装置。
【請求項２】
前記補償電流の制御量の上限が、前記負荷の運転を停止させるか否かが判定される電流閾値以下に設定されてあって、
前記リミッタは、
前記補償電流の上限が、前記電流閾値を超える場合、前記補償電流の制御量の上限を抑制する
請求項１に記載の高調波電流補償装置。
【請求項３】
前記補償電流と、当該補償電流に対応する位相と、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記補償電流に基づいて、前記補償電流が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する予測手段と、
をさらに備え、
前記リミッタは、
前記予測手段で予測された位相を基準として予め設定された範囲内にある位相に対応する前記補償電流の制御量を抑制する
請求項２に記載の高調波電流補償装置。
【請求項４】
前記予測手段は、
前記系統電源の１周期分の前記補償電流の制御量に基づいて、前記補償電流の制御量が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する
請求項３に記載の高調波電流補償装置。
【請求項５】
前記負荷電流に含まれる前記高調波成分の振幅を抑制する抑制演算手段をさらに備え、
前記補償電流を抑制させるか否かが判定される抑制判定値が、前記負荷の運転を停止させるか否かが判定される電流閾値未満に設定されてあって、
前記系統電源は、
三相交流電源であって、
前記抑制演算手段は、
前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流のうち、少なくとも一相の前記補償電流が予め設定された抑制判定値に達している場合、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項１又は２に記載の高調波電流補償装置。
【請求項６】
前記系統電源の電源周期と、
前記系統電源の電源周期に含まれる前記補償電流の制御量を演算する制御周期と、を有し、
前記抑制演算手段は、
前記制御周期ごとに、前記補償電流と、前記抑制判定値と、に基づいて、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項５に記載の高調波電流補償装置。
【請求項７】
前記抑制判定値を設定する抑制判定レベル設定手段をさらに備え、
前記抑制演算手段は、
前記抑制判定レベル設定手段で設定された前記抑制判定値に基づいて、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項５又は６に記載の高調波電流補償装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の高調波電流補償装置と、
前記系統電源と、
前記系統電源に接続され、前記系統電源から供給される電流で駆動する冷媒回路と、
を備えた空気調和システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高調波電流補償装置及び空気調和システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高調波電流補償装置は、系統電源に接続された高調波発生負荷と並列に接続されている。従来の高調波電流補償装置は、高調波発生負荷に入力される負荷電流を検出し、検出した負荷電流に含まれる高調波成分を抽出する。従来の高調波電流補償装置は、スイッチング素子のＯＮ状態及びＯＦＦ状態を制御することで、抽出した高調波成分を相殺する補償電流を発生する。【０００３】
ところで、従来の高調波電流補償装置は、補償電流の瞬時値が予め設定された一定値以上となった場合、電流過大（以下、過電流と称する）と判断し、停止状態となる機能を有している。【０００４】
例えば、従来の高調波電流補償装置のうち、補償電流の瞬時値が予め設定された一定値以上となった場合、基本波の無効電力の補償指令を抑制することで、高調波補償を損なうことなく高調波対策を行うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１３４６０号公報（段落［００１１］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、系統電源で、相間電圧が不平衡であったり、電圧の歪みが大きかったりした場合、相間電圧の不平衡又は電圧歪み等に起因して、系統電源１周期のうち、高調波発生負荷に入力される負荷電流の瞬時値の変化が大きくなる位相がある。この場合、従来の高調波電流補償装置は、変化量の大きい負荷電流に応じるため、特に、負荷電流の瞬時値の変化が大きくなるそれぞれの位相を基準として予め設定された範囲で定まる期間で、補償電流を瞬時的に増加させる。よって、従来の高調波電流補償装置は、補償電流を瞬時的に過電流レベルに到達させることで、空気調和装置の運転を停止させる恐れがあった。【０００７】
また、従来の高調波電流補償装置は、補償電流を瞬時的に過電流レベルに到達させることで、空気調和装置の運転を停止させる場合、結果として、空気調和装置の発停の頻度が高くなる。よって、この場合、空気調和装置は、冷房又は暖房等の空気調和の動作の起動と停止とを繰り返す状態が生ずるため、全体として能力不足に陥る恐れがあった。【０００８】
換言すれば、従来の高調波電流補償装置は、系統電源の影響で負荷電流の瞬時値の変化が大きくなった場合、補償電流を瞬時的に過電流レベルに到達させるため、空気調和装置の運転を停止させるという問題点があった。【０００９】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、系統電源の影響で負荷電流の瞬時値の変化が大きくなったとしても、補償電流を瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、空気調和装置の運転を継続させることができる高調波電流補償装置及び空気調和システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る高調波電流補償装置は、系統電源に接続された負荷に並列に接続され、補償電流を供給することで、前記系統電源から前記負荷に入力される負荷電流に含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置であって、前記負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、供給された前記補償電流を検出する補償電流検出手段と、前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流に含まれる前記高調波成分と、前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流と、に基づいて、前記補償電流の制御量を演算する制御量演算手段と、前記補償電流の上限を抑制するリミッタと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、補償電流の上限を抑制することで、系統電源の影響で負荷電流の瞬時値の変化が大きくなったとしても、補償電流を瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、空気調和装置の運転を継続させることができる。よって、本発明は、空気調和装置の能力を維持させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１における高調波補償制御を説明する動作波形の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２における高調波補償制御を説明する動作波形の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明の実施の形態の動作を行うプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列に行われる処理であるが、必ずしも時系列に処理されなくても、並列的又は個別に実行される処理を含んでもよい。
【００１４】
また、本実施の形態で説明される各機能をハードウェアで実現するか、ソフトウェアで実現するかは問わない。つまり、本実施の形態で説明される各ブロック図は、ハードウェアのブロック図と考えても、ソフトウェアの機能ブロック図と考えてもよい。例えば、各ブロック図は、回路デバイス等のハードウェアで実現されてもよく、図示しないプロセッサ等の演算装置上で実行されるソフトウェアで実現されてもよい。
【００１５】
また、本実施の形態で説明されるブロック図の各ブロックは、その機能が実施されればよく、それらの各ブロックの上位集合、下位集合、又は部分集合で構成されてもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１、２と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。また、本実施の形態４において、特に記述しない項目については本実施の形態１〜３と同様とし、同一の機能及び構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００１６】
また、本実施の形態１〜４のそれぞれは、単独で実施されてもよく、組み合わされて実施されてもよい。いずれの場合においても、後述する有利な効果を奏することとなる。また、本実施の形態１〜４で説明する各種具体的な設定例は一例を示すだけであり、特にこれらに限定されない。
【００１７】
また、本実施の形態１〜４において、システムとは、複数の装置で構成される装置全体を表すものである。また、本実施の形態１〜４において、ネットワークとは、少なくとも２つの装置が接続され、ある装置から他の装置へ情報の伝達ができるようにした仕組みをいう。ネットワークを介して通信する装置は、独立した装置同士であってもよく、１つの装置を構成している内部ブロック同士であってもよい。また、本実施の形態１〜４において、通信とは、無線通信及び有線通信は勿論、無線通信と有線通信とが混在した通信であってもよい。例えば、ある区間では無線通信が行われ、他の空間では有線通信が行われるようなものであってもよい。また、ある装置から他の装置への通信が有線通信で行われ、他の装置からある装置への通信が無線通信で行われるようなものであってもよい。
【００１８】
実施の形態１．
（実施の形態１の構成）
図１は、本発明の実施の形態１における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。空気調和システム１は、例えば、高調波電流補償装置１５が、交流電源等の系統電源１１から流れる電流の高調波成分を抑制することで、高調波電流補償装置１５で負荷電流ＩＬを補償する。
【００１９】
図１に示すように、空気調和システム１は、系統電源１１、高調波発生負荷１３、高調波電流補償装置１５、及び冷媒回路１７等を備えている。系統電源１１は、例えば、三相交流電源であり、電力を供給する。高調波発生負荷１３は、系統電源１１に接続されている。よって、系統電源１１は、高調波発生負荷１３に電流を供給する。
【００２０】
高調波発生負荷１３は、例えば、電力変換装置であって、整流器、直流リアクタ、及び平滑コンデンサ等（いずれも図示せず）を備え、交流を直流に変換し、変換した直流をＰＷＭ信号で交流に変換して冷媒回路１７に供給する。電力変換装置は、例えば、交流を直流に変換する際、高調波を発生する。冷媒回路１７は、例えば、圧縮機、熱源側熱交換器、膨張装置、四方弁、及び負荷側熱交換器等（いずれも図示せず）が冷媒配管を介して接続されて構成され、圧縮機が冷媒を圧縮して吐出することで、冷媒配管内を冷媒が循環し、冷凍サイクルが形成される。
【００２１】
高調波電流補償装置１５は、系統電源１１と、高調波発生負荷１３との間で、高調波発生負荷１３に並列に接続されている。高調波電流補償装置１５は、高調波発生負荷１３から発生する高調波を抑制する。例えば、高調波電流補償装置１５は、系統電源１１と、高調波発生負荷１３との間に設けられている負荷電流検出器３１で、高調波発生負荷１３に入力される負荷電流ＩＬを検出させ、検出させた負荷電流ＩＬに基づいて、系統電源１１と、高調波発生負荷１３との間に設けられている受電点２１に補償電流Ｉａを供給し、負荷電流ＩＬを補償する。ここで、負荷電流検出器３１は、例えば、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等のような電流センサで構成されればよいが、特にこれに限定されない。例えば、負荷電流検出器３１は、シャント抵抗で構成されてもよい。なお、高調波電流補償装置１５の処理の前提として、図示は省略するが、負荷電流検出器３１は、各相ごとに設けられていると想定する。つまり、以降の処理の説明では、代表する１つの相、例えば、Ｒ相の場合について説明するが、Ｓ相及びＴ相についても同様な処理が実行されると想定する。
【００２２】
なお、高調波の発生要因は、高調波発生負荷１３に限定されない。例えば、雷サージ等が系統電源１１等に侵入した場合、雷サージの高調波成分が負荷電流ＩＬに重畳される。高調波電流補償装置１５は、雷サージが等が系統電源１１等に侵入した場合であっても、下記で説明する動作で負荷電流ＩＬを補償する。
【００２３】
次に、高調波電流補償装置１５の詳細について図１及び図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における高調波補償制御を説明する動作波形の一例を示す図である。なお、本明細書内において、電流波形の位相のずれは一例であり、理想的にはずれがないものである。
【００２４】
図１に示すように、高調波電流補償装置１５は、例えば、補償電流検出器３３、位相検出手段４１、補償出力指令演算手段４３、誤差量演算手段４５、制御量演算手段４７、リミッタ４９、制御信号生成手段５１、主回路５３等を備えている。
【００２５】
補償電流検出器３３は、主回路５３の出力側に設けられ、主回路５３が出力する補償出力である補償電流Ｉａを検出し、検出結果を誤差量演算手段４５に供給する。補償電流検出器３３は、例えば、ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）等のような電流センサで構成されればよいが、特にこれに限定されない。なお、高調波電流補償装置１５の処理の前提として、図示は省略するが、補償電流検出器３３は、各相ごとに設けられていると想定する。
【００２６】
例えば、補償電流検出器３３は、シャント抵抗で構成されてもよい。位相検出手段４１は、系統電源１１の電源電圧の位相を検出する。位相検出手段４１は、例えば、ゼロクロス検出回路を備え、ゼロクロス検出回路は、系統電源１１の電源電圧のゼロ点を検出し、系統電源１１の電源電圧のゼロ点から電源電圧の位相θを演算で求める。例えば、図２に示すように、電源電圧のゼロ点に対応する位相の１つをθ０と想定し、その後、制御周期ごとにθ１、θ２、・・・、θＮ−１と想定すると、電源１周期内でＮ個の制御点が設けられていることとなる。
【００２７】
つまり、位相検出手段４１は、制御周期ごとに位相θ０〜θＮ−１のそれぞれの値を求めることで、制御点に対応する位相θを求め、求めた位相θを補償出力指令演算手段４３に供給する。なお、制御周期は、キャリア周期と同周期と想定するが、キャリア周期と異なる周期であってもよい。ここで、キャリア周期は、主回路５３に設けられているスイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御する周期と想定する。つまり、ここでいうキャリアとは、キャリア信号のことであり、ＰＷＭ信号を生成するときに用いられる基準搬送波である。キャリア信号は、例えば、三角波で構成されるが、特にこれに限定されず、傾きが正又は負の鋸波状波であってもよい。
【００２８】
補償出力指令演算手段４３は、例えば、制御周期ごとに、負荷電流検出器３１から供給された負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分を求め、求めた高調波成分に対応する信号を補償出力指令として誤差量演算手段４５に供給する。補償出力指令演算手段４３は、例えば、バンドパスフィルタで構成され、予め設定された周波数範囲の高調波成分を抽出するが、特にこれに限定されない。
【００２９】
例えば、補償出力指令演算手段４３は、ハイパスフィルタで構成され、予め設定された周波数以上の高調波成分を抽出してもよい。また、例えば、補償出力指令演算手段４３は、負荷電流検出器３１から供給された負荷電流ＩＬをフーリエ変換し、予め設定された周波数成分を抽出し、抽出した周波数成分を含む信号を逆フーリエ変換してもよい。
【００３０】
つまり、補償出力指令演算手段４３は、負荷電流検出器３１から供給された負荷電流ＩＬから基本波成分を取り除き、負荷電流検出器３１から供給された負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分を抽出する機能を有するものであれば、その実装形態は特に限定されない。
【００３１】
誤差量演算手段４５は、補償出力指令演算手段４３から供給された補償出力指令と、補償電流検出器３３から供給された補償電流Ｉａとに基づいて、補償出力指令と、補償電流Ｉａとの誤差量を求め、求めた誤差量を制御量演算手段４７に供給する。制御量演算手段４７は、誤差量演算手段４５から供給された誤差量に基づいて、制御量を求め、求めた制御量をリミッタ４９に供給する。
【００３２】
リミッタ４９は、制御量演算手段４７から供給された制御量を抑制し、抑制結果を制御信号生成手段５１に供給する。リミッタ４９は、補償電流Ｉａが補償電流Ｉａの過電流レベルを超えないように制御量を抑制する。ここで、過電流レベルとは、例えば、図２に示すように、補償電流Ｉａの上限及び下限である。つまり、過電流レベルとは、補償電流Ｉａの振幅の絶対値の上限が設定される。仮に、補償電流Ｉａが過電流レベルを超えた場合、絶縁破壊等の電気回路の損傷を回避するため、高調波発生負荷１３は運転を停止する。補償電流Ｉａは交流のため、リミッタ４９は、補償電流Ｉａの正負両側に抑制をかける。ただし、リミッタ４９は、補償電流検出器３３の検出結果である補償電流Ｉａが正の場合、正側にのみ抑制をかける。リミッタ４９は、補償電流検出器３３の検出結果である補償電流Ｉａが負の場合、負側にのみ抑制をかける。
【００３３】
例えば、補償出力指令と比べて補償電流Ｉａが大きい場合を想定する。このような想定の場合、上記で説明したように、補償電流Ｉａが正の場合に正側にのみ抑制をかけるようにすれば、補償電流Ｉａを抑制する制御そのものに抑制をかけることにはならないため、補償電流Ｉａを抑制できずに過電流となる事態は回避される。
【００３４】
リミッタ４９は、例えば、誤差量演算手段４５から制御量が供給された場合、上記で説明したような動作を行い、補償電流Ｉａが補償電流Ｉａの過電流レベルを超えないようにした制御量を制御信号生成手段５１に供給する。制御信号生成手段５１は、リミッタ４９から供給された制御量に基づいて制御信号を生成する。なお、制御量演算手段４７から出力された制御量が、リミッタ４９を介して、制御信号生成手段５１に供給されることで、結果として、スイッチング素子のＯＮ状態に相当する期間を短く変更したり、スイッチング素子のＯＦＦ状態に相当する期間を長く変更したりする動作が行われることとなる。
【００３５】
なお、リミッタ４９は、制御量を予め設定された設定値、例えば、上記で説明したリミット値に抑制する。ここで、予め設定された設定値とは、過負荷運転条件で相間電圧が不平衡となったり、電圧歪みが生じたりした場合であっても、補償電流Ｉａが過電流レベルに達しない電流値となるように試験的に決めた値であってもよい。そして、予め設定された設定値は、仮に、相間電圧の不平衡状態又は電圧歪みが予め想定した想定内の場合であっても、負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制する能力に影響が出ない程度の補償電流Ｉａの電流値が決められている。つまり、補償電流Ｉａの制御量が予め設定された設定値以下であれば、補償電流Ｉａの制御量に基づいて生成される補償電流Ｉａは、過電流レベル以下でありつつも、負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制する振幅値は満たされている。
【００３６】
制御信号生成手段５１は、具体的には、リミッタ４９から供給された制御量と、キャリア周期とに基づいて、制御信号を生成し、生成した制御信号を主回路５３に供給する。制御信号生成手段５１は、例えば、リミッタ４９から供給された制御量に基づいてデューティ比を算出し、算出したデューティ比と、キャリア周期とに基づいて、制御信号、例えば、ＰＷＭ信号を生成する。
【００３７】
主回路５３は、一般的な回路構成であって、例えば、ゲート駆動回路と、スイッチング素子及び転流ダイオードを１組とした６つのアームで構成されたブリッジ回路と、ブリッジ回路の６つのアームのうち、３つの上アームと３つの下アームとの間のそれぞれの中点に接続された３つのリアクトルと、ブリッジ回路の直流部に設けられたエネルギー蓄積用のコンデンサと、を備えている（何れも図示せず）。
【００３８】
主回路５３は、制御信号生成手段５１から供給された制御信号に基づいて、補償電流Ｉａを生成し、生成した補償電流Ｉａを受電点２１に供給する。この結果、負荷電流ＩＬの高調波成分は抑制されるため、系統電源１１に高調波成分を含む電流が流入しないように補償される。このときの補償後の系統電流は、例えば、図２に示されるような電流波形となる。つまり、図２に示すような過電流レベルを超えない補償電流Ｉａが受電点２１に供給されることで、負荷電流ＩＬに含まれている高調波成分に起因した歪み成分が抑制され、結果として、歪み成分の抑制された系統電流が高調波発生負荷１３に供給される。
【００３９】
よって、高調波電流補償装置１５は、前回供給された補償電流Ｉａの制御量と、予め設定された設定値とを比較することで次回の補償電流Ｉａの制御量を抑制するため、過去の補償電流Ｉａに基づいて、未来の補償電流Ｉａを制御する動作構成である。つまり、高調波電流補償装置１５は、制御周期が１周期分だけ負荷電流ＩＬの補償動作が遅延するが、キャリア周波数を高速な値に設定し、高速なスイッチング素子を用いて高速にスイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御すれば、実使用上問題ない程度まで負荷電流ＩＬの高調波成分の抑制をすることができる。
【００４０】
また、制御周期の１周期分の遅れ成分があったとしても、高調波発生負荷１３等に急激な変化がなく、負荷電流ＩＬに周期性があれば、次の負荷電流ＩＬを予測することができる。したがって、このように負荷電流ＩＬを予測することができる場合では、高調波電流補償装置１５は、制御系のフィードフォワード制御を実施すれば、制御周期の１周期分の遅れ成分があったとしても、さらに補償動作の改善を実施することができる。
【００４１】
具体例について説明する。補償出力指令演算手段４３は、補償出力指令として、例えば、５Ａという情報を含む信号を誤差量演算手段４５に供給する。補償電流検出器３３は、補償電流Ｉａとして、例えば、４Ａという情報を含む信号を誤差量演算手段４５に供給する。この場合、誤差量演算手段４５は、誤差量として１Ａを演算し、１Ａという情報を含む信号を制御量演算手段４７に供給する。制御量演算手段４７は、この誤差１Ａをなくすため、つまり、補償電流Ｉａを１Ａ増やすため、１Ａに応じた制御量を演算する。制御量演算手段４７は、例えば、Ｐ制御、Ｉ制御、及びＰＩ制御等の演算を実施する。
【００４２】
ここで、誤差量について具体例を説明する。負荷電流ＩＬが急峻な変化をした場合、誤差量が大きくなる。例えば、補償出力指令が５Ａから１５Ａに急に変化した場合、つまり、補償電流Ｉａが補償出力指令５Ａに近づくように制御され、実際に補償電流Ｉａが５Ａになった直後に急な変化をした場合を想定する。この想定の場合、補償出力指令演算手段４３は、補償出力指令として、１５Ａという情報を含む信号を誤差量演算手段４５に供給する。補償電流検出器３３は、補償電流Ｉａとして、５Ａを含む信号を誤差量演算手段４５に供給する。この場合、誤差量演算手段４５は、誤差量として１０Ａを演算し、１０Ａという情報を含む信号を制御量演算手段４７に供給する。制御量演算手段４７は、この誤差１０Ａをなくすため、つまり、補償電流Ｉａを１０Ａ増やすため、１０Ａに応じた制御量を演算する。
【００４３】
上記で説明したように、誤差量が大きければ大きくなるにつれ、主回路５３からの出力は大きくなり、主回路５３からの出力が大きくなり過ぎると、補償電流Ｉａが過電流レベルに到達する。つまり、補償電流Ｉａが急峻な変化をした場合、誤差量が大きくなるため、大きな誤差量を０にするために、主回路５３からの出力が過大となる。例えば、上記で説明したように、補償出力指令を１５Ａとし、補償電流検出器３３の検出結果である検出値を５Ａとした場合、主回路５３は、誤差１０Ａ分の出力を出そうとする。そこで、高調波電流補償装置１５は、制御量に抑制をかけ、一定以上の誤差には応じない動作をする。
【００４４】
換言すれば、誤差量が大きいと、制御量も大きくなり、これが一定値以上になると、そのときの補償電流検出器３３の検出結果である補償電流Ｉａが過大となる。そこで、上記で説明したように、リミッタ４９には、補償電流Ｉａが過大とならないレベルにリミット値が設定される。この結果、リミッタ４９は、制御量がリミット値を超える場合、制御量をリミット値に抑制する。次に、具体的な動作例について図３を用いて説明する。
【００４５】
（実施の形態１の動作）
図３は、本発明の実施の形態１における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。なお、高調波電流補償装置１５は、制御としては補償電流Ｉａが過電流レベルを超えるか否かを判定しない。ここでは、制御量がある一定値を超えると補償電流Ｉａが過電流レベルに達することを試験的に確認しておいてあると想定する。そして、高調波電流補償装置１５は、制御においては制御量がそのある一定値を超えるか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御量がそのある一定値を超える場合、制御量をそのある一定値に抑制する。なお、そのある一定値をリミット値と想定した場合について以降で説明する。
【００４６】
（ステップＳ１１）
高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出した場合、ステップＳ１２に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出しない場合、ステップＳ１３に進む。
【００４７】
（ステップＳ１２）
高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａに初期値を設定する。
【００４８】
（ステップＳ１３）
高調波電流補償装置１５は、位相θを検出する。
【００４９】
（ステップＳ１４）
高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来した場合、ステップＳ１５に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来しない場合、ステップＳ１３に戻る。
【００５０】
（ステップＳ１５）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分を抽出する。
【００５１】
（ステップＳ１６）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分と、補償電流Ｉａとに基づいて、誤差量を求める。
【００５２】
（ステップＳ１７）
高調波電流補償装置１５は、誤差量に基づいて制御量を求める。
【００５３】
（ステップＳ１８）
高調波電流補償装置１５は、制御量がリミット値を超える場合、ステップＳ１９に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御量がリミット値を超えない場合、ステップＳ２０に進む。
【００５４】
（ステップＳ１９）
高調波電流補償装置１５は、制御量をリミット値に抑制する。
【００５５】
（ステップＳ２０）
高調波電流補償装置１５は、制御量に基づいて制御信号を生成する。
【００５６】
（ステップＳ２１）
高調波電流補償装置１５は、制御信号に基づいてスイッチング素子を制御する。
【００５７】
（ステップＳ２２）
高調波電流補償装置１５は、スイッチング素子の動作に応じて受電点２１に補償電流Ｉａを供給する。
【００５８】
（ステップＳ２３）
高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来した場合、処理を終了する。一方、高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来しない場合、ステップＳ１１に戻る。
【００５９】
（実施の形態１の効果）
以上の説明から、高調波電流補償装置１５は、リミッタ４９で制御量が一定値以上にはならないようにしている。よって、高調波電流補償装置１５は、補償出力指令演算手段４３から出力される補償出力指令と、補償電流Ｉａとの誤差量が大きいときであっても、つまり、系統電源１１等の影響で負荷電流ＩＬの変化が大きくなることに伴って補償出力指令の変化量が大きくなるときであっても、負荷電流ＩＬの変化に伴って補償電流Ｉａが大きくなることがない。したがって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａを過電流レベルに到達させることなく、高調波発生負荷１３の運転を継続することができる。
【００６０】
つまり、高調波電流補償装置１５は、制御量が一定値を超えた場合、補償電流Ｉａの制御量を抑制し、抑制した制御量に基づいて補償電流Ｉａを生成する。よって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの上限を抑制することで、系統電源１１の影響で負荷電流ＩＬの瞬時値の変化が大きくなったとしても、補償電流Ｉａを瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、高調波発生負荷１３の運転を継続させることができる。したがって、例えば、高調波発生負荷１３が電力変換装置であり、電力変換装置が冷媒回路１７に電力を供給すると想定した場合、冷媒回路１７を含む空気調和装置の運転を継続させることができる。
【００６１】
なお、上記の説明では、高調波発生負荷１３に入力される負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分を補償するために補償電流Ｉａを用いる一例について説明したが、特にこれに限定されない。例えば、高調波発生負荷１３に入力される電圧に含まれる高調波成分を補償するために補償電圧を用いてもよい。
【００６２】
以上、本実施の形態１において、系統電源１１に接続された高調波発生負荷１３に並列に接続され、補償電流Ｉａを供給することで、系統電源１１から高調波発生負荷１３に入力される負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置１５であって、負荷電流ＩＬを検出する負荷電流検出器３１と、供給された補償電流Ｉａを検出する補償電流検出器３３と、負荷電流検出器３１で検出された負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分と、補償電流検出器３３で検出された補償電流Ｉａと、に基づいて、補償電流Ｉａの制御量を演算する制御量演算手段４７と、補償電流Ｉａの上限を抑制するリミッタ４９と、を備えた高調波電流補償装置１５が構成される。
【００６３】
したがって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの上限を抑制することで、系統電源１１の影響で負荷電流ＩＬの瞬時値の変化が大きくなったとしても、補償電流Ｉａを瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、空気調和装置の運転を継続させることができる。よって、高調波電流補償装置１５は、空気調和装置の能力を維持させることができる。
【００６４】
また、本実施の形態１において、補償電流Ｉａの上限が、高調波発生負荷１３の運転を停止させるか否かが判定される過電流レベル以下に設定されてあって、リミッタ４９は、補償電流Ｉａの上限が、過電流レベルを超える場合、補償電流Ｉａの制御量の上限を抑制するようにしてもよい。
【００６５】
上記の構成から、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの制御量の上限を抑制するため、抑制された制御量に基づいて生成された制御信号で主回路５３に含まれるスイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを制御したとしても、主回路５３が出力する補償電流Ｉａが過電流レベルを超える事態は生じない。よって、高調波電流補償装置１５は、空気調和装置の運転を止める要因となる振幅値の大きい補償電流Ｉａを生成しないため、空気調和装置の運転を継続させることができる。したがって、高調波電流補償装置１５は、特に顕著に、空気調和装置の能力を維持させることができる。
【００６６】
実施の形態２．
（実施例の形態１との相違点）
実施の形態２に係る高調波電流補償装置１５は、リミッタ４９を動作させる期間を限定する。以下、実施の形態２に係る高調波電流補償装置１５について説明する。
【００６７】
（実施の形態２の構成）
図４は、本発明の実施の形態２における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。図５は、本発明の実施の形態２における高調波補償制御を説明する動作波形の一例を示す図である。
【００６８】
図４に示すように、実施の形態２に係る高調波電流補償装置１５は、実施の形態１に係る高調波電流補償装置１５と比べ、記憶手段６１と、予測手段６３とをさらに備えている。記憶手段６１は、例えば、制御周期ごとに検出した位相θ、制御周期ごとに求めた誤差量、及び制御周期ごとに求めた制御量等を記憶する。予測手段６３は、過去の各種データに基づいて、未来の制御量を予測し、リミッタ４９を動作させる期間を特定する。
【００６９】
具体的には、予測手段６３は、系統電源１１の１周期のうち、補償出力指令の変化量が大きいと想定される期間、すなわち、位相を予め決定しておき、決定した期間のみリミッタ４９で制御量に抑制をかける。ここで、補償出力指令の変化量が大きいと想定される期間とは、具体的には、補償電流Ｉａの周期性に着目したものであり、系統電源１１の電源電圧の１周期の間で、過去の制御量が予め設定された設定値と比べて大きかったタイミング、すなわち、基準位相を基準として、予め設定された範囲内にある位相に対応する期間である。例えば、位相６０°を基準位相として、予め設定された範囲を基準位相の前後に５°ずつとしたと想定すると、対応する期間は、位相５５°〜６５°となる。この場合、高調波電流補償装置１５は、位相５５°〜６５°の期間で、補償電流Ｉａの制御量に抑制をかける。
【００７０】
つまり、予測手段６３は、系統電源１１の１周期分の補償電流Ｉａの制御量のうち、補償電流Ｉａの制御量が予め設定された設定値を超えるときの位相を基準位相として、基準位相の前後に余裕を見た期間も含めた期間を、補償出力指令の変化量が大きいと想定される期間と予測する。
【００７１】
なお、タイミング、すなわち、位相の判定は、補償出力指令演算手段４３が負荷電流ＩＬの変動量に基づいて予測してもよい。また、位相の判定は、系統電源１１の電源電圧波形の変動量に基づいて予測してもよい。また、位相の判定は、試験的に決めた一定期間であってもよい。制御周期ごとに、過去に検知した値に基づいて、動的に変動するものとしてもよい。例えば、高調波発生負荷１３が直流リアクトルを内蔵する三相ブリッジ整流回路の場合、負荷電流ＩＬは、直流の脈流電流を三相に順次切り分けたようなそれぞれ１２０°区間だけ流れる、いわゆる相瘤状態の歪みを伴った矩形波状の電流となる。よって、この場合、電源電圧の線間電圧に対応する位相は、図５に示すように、０°、６０°、１８０°、及び２４０°で急峻な変化をするため、高調波電流補償装置１５は、急峻な変化をする位相に応じてリミッタ４９を動作させればよい。
【００７２】
（実施の形態２の動作）
図６は、本発明の実施の形態２における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。
【００７３】
（ステップＳ４１）
高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出した場合、ステップＳ４２に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出しない場合、ステップＳ４４に進む。
【００７４】
（ステップＳ４２）
高調波電流補償装置１５は、系統電源１１が１周期経過したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、系統電源１１が１周期経過した場合、ステップＳ５４に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、系統電源１１が１周期経過しない場合、ステップＳ４３に進む。
【００７５】
（ステップＳ４３）
高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａに初期値を設定する。
【００７６】
（ステップＳ４４）
高調波電流補償装置１５は、位相θを検出する。
【００７７】
（ステップＳ４５）
高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来した場合、ステップＳ４６に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来しない場合、ステップＳ４４に戻る。
【００７８】
（ステップＳ４６）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分を抽出する。
【００７９】
（ステップＳ４７）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分と、補償電流Ｉａとに基づいて、誤差量を求める。
【００８０】
（ステップＳ４８）
高調波電流補償装置１５は、誤差量に基づいて制御量を求める。
【００８１】
（ステップＳ４９）
高調波電流補償装置１５は、制御量が設定値を超えるか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御量が設定値を超える場合、ステップＳ５０に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御量が設定値を超えない場合、ステップＳ５１に進む。なお、ここでいう設定値は、実施の形態１で説明した制御量のリミット値であってもよく、基準位相を基準として予め設定された範囲内に含まれる位相に対応する制御量ごとに異なるリミット値であってよい。
【００８２】
（ステップＳ５０）
高調波電流補償装置１５は、設定値を超えた制御量に対応する基準位相と、基準位相を基準として予め設定された範囲内に含まれる位相とのそれぞれに対応する抑制フラグを設定する。
【００８３】
例えば、高調波電流補償装置１５は、位相５５°〜６５°の期間で、補償電流Ｉａの制御量に抑制をかけ、制御周期が位相１°であると想定する。このような想定の場合、補償電流Ｉａの位相５５°、５６°、５７°、５８°、５９°、６０°、６１°、６２°、６３°、６４°、及び６５°のそれぞれに対応するデータに抑制フラグを１に設定する。このようなデータは、例えば、補償電流Ｉａに関して、位相θと、振幅値と、抑制フラグとを含んでいてもよい。
【００８４】
（ステップＳ５１）
高調波電流補償装置１５は、制御量を抑制する。
【００８５】
（ステップＳ５２）
高調波電流補償装置１５は、制御量に基づいて制御信号を生成する。
【００８６】
（ステップＳ５３）
高調波電流補償装置１５は、制御信号に基づいてスイッチング素子を制御する。
【００８７】
（ステップＳ５４）
高調波電流補償装置１５は、スイッチング素子の動作に応じて受電点２１に補償電流Ｉａを供給する。
【００８８】
（ステップＳ５５）
高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出した場合、ステップＳ５６に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出しない場合、ステップＳ５７に進む。
【００８９】
（ステップＳ５６）
高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａに初期値を設定する。例えば、高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出すると、次の制御周期では、新たな電源電圧の周期に移行するため、新たな電源電圧１周期分に対応する補償電流Ｉａの過去データは存在しないという想定で、補償電流Ｉａに初期値を設定する。
【００９０】
（ステップＳ５７）
高調波電流補償装置１５は、位相θを検出する。
【００９１】
（ステップＳ５８）
高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来した場合、ステップＳ５９に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来しない場合、ステップＳ５７に戻る。
【００９２】
（ステップＳ５９）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分を抽出する。
【００９３】
（ステップＳ６０）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分と、補償電流Ｉａとに基づいて、誤差量を求める。
【００９４】
（ステップＳ６１）
高調波電流補償装置１５は、誤差量に基づいて制御量を求める。
【００９５】
（ステップＳ６２）
高調波電流補償装置１５は、制御量に対応する抑制フラグが設定されているか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御量に対応する抑制フラグが設定されている場合、ステップＳ６３に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御量に対応する抑制フラグが設定されていない場合、ステップＳ６４に進む。
【００９６】
（ステップＳ６３）
高調波電流補償装置１５は、制御量を抑制する。つまり、高調波電流補償装置１５は、制御量に対応する抑制フラグが設定されている期間では、制御量を抑制する動作を行う。
【００９７】
（ステップＳ６４）
高調波電流補償装置１５は、制御量に基づいて制御信号を生成する。
【００９８】
（ステップＳ６５）
高調波電流補償装置１５は、制御信号に基づいてスイッチング素子を制御する。
【００９９】
（ステップＳ６６）
高調波電流補償装置１５は、スイッチング素子の動作に応じて受電点２１に補償電流Ｉａを供給する。
【０１００】
（ステップＳ６７）
高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来した場合、処理を終了する。一方、高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来しない場合、ステップＳ５５に戻る。
【０１０１】
（実施の形態２の効果）
以上の説明から、本実施の形態２に係る高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの制御量を抑制する期間、すなわち、補償電流Ｉａの制御量を抑制する位相を限定する。よって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの制御量を抑制しない位相の場合、補償電流Ｉａで負荷電流ＩＬの高調波成分を相殺し、補償電流Ｉａの制御量を抑制する位相の場合、補償電流Ｉａで負荷電流ＩＬを抑制する。よって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの制御量を抑制する期間以外では、補償電流Ｉａの制御量の抑制動作を行わないため、従来と同等の負荷電流ＩＬの補償量を得ると共に、補償電流Ｉａの制御量を抑制する期間では、ある程度は負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制することができる。したがって、高調波電流補償装置１５は、ある程度は負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制しつつ、補償電流Ｉａが過電流レベルを超えることに起因する高調波発生負荷１３の運転の停止を回避することができる。
【０１０２】
以上、本実施の形態２において、補償電流Ｉａと、当該補償電流Ｉａに対応する位相と、を記憶する記憶手段６１と、記憶手段６１に記憶されている補償電流Ｉａに基づいて、補償電流Ｉａが予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する予測手段６３と、をさらに備え、リミッタ４９は、予測手段６３で予測された位相を基準として予め設定された範囲内にある位相に対応する補償電流Ｉａの制御量を抑制するようにしてもよい。
【０１０３】
上記の構成から、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの制御量を抑制する期間、すなわち、補償電流Ｉａの制御量を抑制する位相を限定する。よって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの制御量を抑制しない位相の場合、補償電流Ｉａで負荷電流ＩＬの高調波成分を相殺し、補償電流Ｉａの制御量を抑制する位相の場合、補償電流Ｉａで負荷電流ＩＬを抑制する。よって、高調波電流補償装置１５は、ある程度は負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制しつつ、補償電流Ｉａが過電流レベルを超えることに起因する高調波発生負荷１３の運転の停止を回避することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態２において、予測手段６３は、系統電源１１の１周期分の補償電流Ｉａの制御量に基づいて、補償電流Ｉａの制御量が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測するようにしてもよい。
【０１０５】
上記の構成から、高調波電流補償装置１５は、過去の補償電流Ｉａの制御量に基づいて、補償電流Ｉａの制御量が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測するため、過去の運転状態に基づいて未来の運転状態を改善することができる。
【０１０６】
したがって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの上限を抑制することで、系統電源１１の影響で負荷電流ＩＬの瞬時値の変化が大きくなったとしても、特に顕著に、補償電流Ｉａを瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、空気調和装置の運転を継続させることができる。よって、高調波電流補償装置１５は、空気調和装置の能力を維持させることができる。
【０１０７】
実施の形態３．
（実施の形態１、２との相違点）
実施の形態３に係る高調波電流補償装置１５は、補償出力指令演算手段４３の補償出力指令を抑制する。
【０１０８】
（実施の形態３の構成）
図７は、本発明の実施の形態３における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。図７に示すように、高調波電流補償装置１５は、実施の形態１と比べ、補償出力指令抑制判定手段６５と、補償出力指令抑制演算手段６７とをさらに備えている。
【０１０９】
補償出力指令抑制判定手段６５は、補償電流Ｉａと、予め設定された抑制判定値とを比較し、補償出力指令を抑制するか否かを判定する。抑制判定値は、例えば、電流値であって、過電流レベルと比べて小さい値が設定されている。具体的には、補償出力指令抑制判定手段６５は、三相の補償電流Ｉａのうち、一相でも予め設定された抑制判定値に達したら、補償電流Ｉａが過大になり得ると判定し、補償出力指令抑制演算手段６７に補償出力指令を抑制させる。補償出力指令抑制演算手段６７は、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制する。
【０１１０】
なお、抑制判定値は、補償電流Ｉａの周期性に着目して設定されてもよい。例えば、電源電圧の１周期の間で、前回又は過去の補償電流Ｉａが予め設定された設定値と比べて大きかったタイミング、すなわち、位相を基準位相として、基準位相の前後で予め余裕をみた期間に基づいて設定されてもよい。また、抑制判定値は、試験的に決めたものであってもよい。また、制御周期ごとに、過去に検知した値に基づいて動的に変動するものであってもよい。
【０１１１】
（実施の形態３の動作）
図８は、本発明の実施の形態３における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。
【０１１２】
（ステップＳ８１）
高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出した場合、ステップＳ８２に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、電源電圧のゼロ点を検出しない場合、ステップＳ８３に進む。
【０１１３】
（ステップＳ８２）
高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａに初期値を設定する。
【０１１４】
（ステップＳ８３）
高調波電流補償装置１５は、位相θを検出する。
【０１１５】
（ステップＳ８４）
高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来した場合、ステップＳ８５に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御周期が到来しない場合、ステップＳ８３に戻る。
【０１１６】
（ステップＳ８５）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分を抽出する。
【０１１７】
（ステップＳ８６）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値の抑制判定を行うか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値の抑制判定を行う場合、ステップＳ９６に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値の抑制判定を行わない場合、ステップＳ８７に進む。
【０１１８】
（ステップＳ８７）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分と、補償電流Ｉａとに基づいて、誤差量を求める。
【０１１９】
（ステップＳ８８）
高調波電流補償装置１５は、誤差量に基づいて制御量を求める。
【０１２０】
（ステップＳ８９）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の抑制判定を行ったか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の抑制判定を行った場合、ステップＳ９２に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の抑制判定を行っていない場合、ステップＳ９０に進む。
【０１２１】
（ステップＳ９０）
高調波電流補償装置１５は、制御量が設定値を超えるか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、制御量が設定値を超える場合、ステップＳ９１に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、制御量が設定値を超えない場合、ステップＳ９２に進む。
【０１２２】
（ステップＳ９１）
高調波電流補償装置１５は、制御量を抑制する。
【０１２３】
（ステップＳ９２）
高調波電流補償装置１５は、制御量に基づいて制御信号を生成する。
【０１２４】
（ステップＳ９３）
高調波電流補償装置１５は、制御信号に基づいてスイッチング素子を制御する。
【０１２５】
（ステップＳ９４）
高調波電流補償装置１５は、スイッチング素子の動作に応じて受電点２１に補償電流Ｉａを供給する。
【０１２６】
（ステップＳ９５）
高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来したか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来した場合、処理を終了する。一方、高調波電流補償装置１５は、終了指令が到来しない場合、ステップＳ８１に戻る。
【０１２７】
（ステップＳ９６）
高調波電流補償装置１５は、三相の補償電流Ｉａのうち、一相でも抑制判定値に達しているか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、三相の補償電流Ｉａのうち、一相でも抑制判定値に達している場合、ステップＳ９７に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、三相の補償電流Ｉａのうち、何れの相も抑制判定値に達していない場合、ステップＳ８９に進む。
【０１２８】
（ステップＳ９７）
高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制する。
【０１２９】
（実施の形態３の効果）
以上の説明から、本実施の形態３に係る高調波電流補償装置１５は、高調波電流補償装置１５は、過電流レベルと比べて小さい抑制判定値に基づいて、補償電流Ｉａを抑制させるか否かを判定し、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制するため、補償電流Ｉａが過電流レベルに達する前に、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制する。よって、高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制しつつ、補償電流Ｉａを過電流レベルに到達させることなく、高調波発生負荷１３の運転を継続させることができる。
【０１３０】
以上、本実施の形態３において、負荷電流ＩＬに含まれる高調波成分の振幅を抑制する補償出力指令抑制演算手段６７をさらに備え、補償電流Ｉａを抑制させるか否かが判定される抑制判定値が、高調波発生負荷１３の運転を停止させるか否かが判定される過電流レベル未満に設定されてあって、系統電源１１は、三相交流電源であって、補償出力指令抑制演算手段６７は、補償電流検出器３３で検出された補償電流Ｉａのうち、少なくとも一相の補償電流Ｉａが予め設定された抑制判定値に達している場合、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制するようにしてもよい。
【０１３１】
上記の構成から、高調波電流補償装置１５は、過電流レベルと比べて小さい抑制判定値に基づいて、補償電流Ｉａを抑制させるか否かを判定し、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制するため、補償電流Ｉａが過電流レベルに達する前に、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制する。よって、高調波電流補償装置１５は、負荷電流ＩＬの高調波成分を抑制しつつ、補償電流Ｉａを過電流レベルに達することなく、高調波発生負荷１３の運転を継続させることができる。
【０１３２】
また、本実施の形態３において、系統電源１１の電源周期と、系統電源１１の電源周期に含まれる補償電流Ｉａの制御量を演算する制御周期と、を有し、補償出力指令抑制演算手段６７は、制御周期ごとに、補償電流Ｉａと、抑制判定値と、に基づいて、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制するようにしてもよい。
【０１３３】
上記の構成から、高調波電流補償装置１５は、１つの電源周期の間に、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を繰り返し抑制することができる。
【０１３４】
したがって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの上限を抑制することで、系統電源１１の影響で負荷電流ＩＬの瞬時値の変化が大きくなったとしても、特に顕著に、補償電流Ｉａを瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、空気調和装置の運転を継続させることができる。よって、高調波電流補償装置１５は、空気調和装置の能力を維持させることができる。
【０１３５】
実施の形態４．
（実施の形態１〜３との相違点）
実施の形態４に係る高調波電流補償装置１５は、抑制判定値を任意に設定自在に構成されている。
【０１３６】
（実施の形態４の構成）
図９は、本発明の実施の形態４における高調波電流補償装置１５を備えた空気調和システム１の概略構成を示す図である。図９に示すように、高調波電流補償装置１５は、実施の形態３の構成に比べ、補償出力指令抑制判定レベル設定手段６９をさらに備えている。
【０１３７】
補償出力指令抑制判定レベル設定手段６９は、抑制判定値を任意に設定自在に決定する。このような抑制判定値は、系統電源１１の相間電圧が不平衡であったり、電圧歪みの大きさに応じて設定されるものであり、系統電源１１の相間電圧が不平衡であるにつれ、又は、電圧歪みが大きくなるにつれ、補償電流Ｉａの制御量は大きくなるため、補償電流Ｉａが過電流レベルに至る可能性が高くなる。
【０１３８】
そこで、高調波電流補償装置１５は、予め抑制判定値を下げておき、補償出力指令演算手段４３の出力である補償出力指令を多めに抑制することで、結果として、補償電流Ｉａのピーク値をさらに低く抑える動作を行う。また、補償電流Ｉａは、系統電源１１の影響の大きさに応じて変動するため、抑制判定値の設定は、製品据付後になされてもよい。また、抑制判定値の設定初期値は、理想的な系統電源１１の電源電圧を想定した最低の抑制判定値であってもよい。また、抑制判定値は、過去の経験からの平均的な系統電源１１の電源電圧の状況が考慮された値であってもよい。つまり、抑制判定値は、１つの値に固定されるものではなく、設置条件等に応じて適宜変更自在であってもよい。
【０１３９】
（実施の形態４の動作）
図１０は、本発明の実施の形態４における高調波電流補償装置１５の制御例を説明するフローチャートである。なお、ステップＳ１１２〜ステップＳ１２８の処理は、実施の形態３の動作と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【０１４０】
（ステップＳ１１１）
高調波電流補償装置１５は、抑制判定値が設定されたか否かを判定する。高調波電流補償装置１５は、抑制判定値が設定された場合、ステップＳ１１２に進む。一方、高調波電流補償装置１５は、抑制判定値が設定されない場合、ステップＳ１１１に戻る。
【０１４１】
（実施の形態４の効果）
以上の説明から、本実施の形態４に係る高調波電流補償装置１５は、任意に抑制判定値を設定することができるので、系統電源１１の相間電圧不平衡又は系統電源１１の電圧歪み等の影響に応じて抑制判定値を設定することができる。よって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａを過度に抑制することを回避することができる。また、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの抑制トリガとなる抑制判定値を任意に設定することができるので、補償電流Ｉａの抑制不足を解消することができる。
【０１４２】
以上、本実施の形態４において、抑制判定値を設定する補償出力指令抑制判定レベル設定手段６９をさらに備え、補償出力指令抑制演算手段６７は、補償出力指令抑制判定レベル設定手段６９で設定された抑制判定値に基づいて、負荷電流ＩＬの高調波成分の指令値を抑制するようにしてもよい。
【０１４３】
上記の構成から、高調波電流補償装置１５は、任意に抑制判定値を設定することができるので、系統電源１１の相間電圧不平衡又は系統電源１１の電圧歪み等の影響に応じて抑制判定値を設定することができる。よって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａを過度に抑制することを回避することができる。また、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの抑制トリガとなる抑制判定値を任意に設定することができるので、補償電流Ｉａの抑制不足を解消することができる。
【０１４４】
したがって、高調波電流補償装置１５は、補償電流Ｉａの上限を抑制することで、系統電源１１の影響で負荷電流ＩＬの瞬時値の変化が大きくなったとしても、特に顕著に、補償電流Ｉａを瞬時的に過電流レベルに到達させることなく、空気調和装置の運転を継続させることができる。よって、高調波電流補償装置１５は、空気調和装置の能力を維持させることができる。
【０１４５】
なお、実施の形態１〜４に共通することとして、電力変換装置として、リアクトル付きの整流回路を備えていると想定する。このような想定で、電力変換装置の出力が急激に変動することが比較的小さく、繰り返して同等の負荷電流ＩＬが電力変換装置に流れ、電力変換装置が空気調和装置に電力を供給するような場合、高調波電流補償装置１５は特に有効である。
【符号の説明】
【０１４６】
１  空気調和システム、１１  系統電源、１３  高調波発生負荷、１５  高調波電流補償装置、１７  冷媒回路、２１  受電点、３１  負荷電流検出器、３３  補償電流検出器、４１  位相検出手段、４３  補償出力指令演算手段、４５  誤差量演算手段、４７  制御量演算手段、４９  リミッタ、５１  制御信号生成手段、５３  主回路、６１  記憶手段、６３  予測手段、６５  補償出力指令抑制判定手段、６７  補償出力指令抑制演算手段、６９  補償出力指令抑制判定レベル設定手段。
【図１】
2015151205.tif 000003
【図２】
2015151205.tif 000004
【図３】
2015151205.tif 000005
【図４】
2015151205.tif 000006
【図５】
2015151205.tif 000007
【図６】
2015151205.tif 000008
【図７】
2015151205.tif 000009
【図８】
2015151205.tif 000010
【図９】
2015151205.tif 000011
【図１０】
2015151205.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月18日(2016.5.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る高調波電流補償装置は、系統電源に接続された負荷に並列に接続され、補償電流を供給することで、前記系統電源から前記負荷に入力される負荷電流に含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置であって、前記負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、供給された前記補償電流を検出する補償電流検出手段と、前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流に含まれる前記高調波成分と、前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流と、に基づいて、前記補償電流の制御量を演算する制御量演算手段と、前記制御量演算手段で演算した制御量が予め設定された設定値を超える場合、前記制御量を前記設定値に抑制するリミッタと、を備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源に接続された負荷に並列に接続され、補償電流を供給することで、前記系統電源から前記負荷に入力される負荷電流に含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置であって、
前記負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
供給された前記補償電流を検出する補償電流検出手段と、
前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流に含まれる前記高調波成分と、前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流と、に基づいて、前記補償電流の制御量を演算する制御量演算手段と、
前記制御量演算手段で演算した制御量が予め設定された設定値を超える場合、前記制御量を前記設定値に抑制するリミッタと、
を備えた高調波電流補償装置。
【請求項２】
前記設定値は、
前記設定値に抑制された制御量によって生成された制御信号に基づく補償電流の値が前記負荷の運転を停止する電流の値を超えないように設定されている
請求項１に記載の高調波電流補償装置。
【請求項３】
前記補償電流と、当該補償電流に対応する位相と、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記補償電流に基づいて、前記補償電流が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する予測手段と、
をさらに備え、
前記リミッタは、
前記予測手段で予測された位相を基準として予め設定された範囲内にある位相に対応する前記補償電流の制御量を抑制する
請求項２に記載の高調波電流補償装置。
【請求項４】
前記予測手段は、
前記系統電源の１周期分の前記補償電流の制御量に基づいて、前記補償電流の制御量が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する
請求項３に記載の高調波電流補償装置。
【請求項５】
前記負荷電流に含まれる前記高調波成分の振幅を抑制する抑制演算手段をさらに備え、
前記補償電流を抑制させるか否かが判定される抑制判定値が、前記負荷の運転を停止させるか否かが判定される電流閾値未満に設定されてあって、
前記系統電源は、
三相交流電源であって、
前記抑制演算手段は、
前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流のうち、少なくとも一相の前記補償電流が予め設定された抑制判定値に達している場合、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項１又は２に記載の高調波電流補償装置。
【請求項６】
前記系統電源の電源周期と、
前記系統電源の電源周期に含まれる前記補償電流の制御量を演算する制御周期と、を有し、
前記抑制演算手段は、
前記制御周期ごとに、前記補償電流と、前記抑制判定値と、に基づいて、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項５に記載の高調波電流補償装置。
【請求項７】
前記抑制判定値を設定する抑制判定レベル設定手段をさらに備え、
前記抑制演算手段は、
前記抑制判定レベル設定手段で設定された前記抑制判定値に基づいて、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項５又は６に記載の高調波電流補償装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の高調波電流補償装置と、
前記系統電源と、
前記系統電源に接続され、前記系統電源から供給される電流で駆動する冷媒回路と、
を備えた空気調和システム。
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月9日(2016.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明に係る高調波電流補償装置は、系統電源に接続された負荷に並列に接続され、補償電流を供給することで、系統電源から負荷に入力される負荷電流に含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置であって、負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、供給された補償電流を検出する補償電流検出手段と、負荷電流検出手段で検出された負荷電流に含まれる高調波成分と、補償電流検出手段で検出された補償電流と、に基づいて、補償電流の制御量を演算する制御量演算手段と、制御量演算手段で演算した制御量を抑制するリミッタと、備えたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源に接続された負荷に並列に接続され、補償電流を供給することで、前記系統電源から前記負荷に入力される負荷電流に含まれる高調波成分を抑制する高調波電流補償装置であって、
前記負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
供給された前記補償電流を検出する補償電流検出手段と、
前記負荷電流検出手段で検出された前記負荷電流に含まれる前記高調波成分と、前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流と、に基づいて、前記補償電流の制御量を演算する制御量演算手段と、
前記制御量演算手段で演算した制御量を抑制するリミッタと、
を備えた高調波電流補償装置。
【請求項２】
前記リミッタは、
前記制御量演算手段で演算した制御量を予め設定された設定値以下に抑制し、
前記設定値は、
前記設定値に抑制された制御量によって生成された制御信号に基づく補償電流の値が前
記負荷の運転を停止する電流の値を超えないように設定されている
請求項１に記載の高調波電流補償装置。
【請求項３】
前記補償電流と、当該補償電流に対応する位相と、を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記補償電流に基づいて、前記補償電流が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する予測手段と、
をさらに備え、
前記リミッタは、
前記予測手段で予測された位相を基準として予め設定された範囲内にある位相に対応する前記補償電流の制御量を抑制する
請求項１又は２に記載の高調波電流補償装置。
【請求項４】
前記予測手段は、
前記系統電源の１周期分の前記補償電流の制御量に基づいて、前記補償電流の制御量が予め設定された設定値を超えるときの位相を予測する
請求項３に記載の高調波電流補償装置。
【請求項５】
前記負荷電流に含まれる前記高調波成分の振幅を抑制する抑制演算手段をさらに備え、
前記補償電流を抑制させるか否かが判定される抑制判定値が、前記負荷の運転を停止させるか否かが判定される電流閾値未満に設定されてあって、
前記系統電源は、
三相交流電源であって、
前記抑制演算手段は、
前記補償電流検出手段で検出された前記補償電流のうち、少なくとも一相の前記補償電流が予め設定された抑制判定値に達している場合、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項１又は２に記載の高調波電流補償装置。
【請求項６】
前記系統電源の電源周期と、
前記系統電源の電源周期に含まれる前記補償電流の制御量を演算する制御周期と、を有し、
前記抑制演算手段は、
前記制御周期ごとに、前記補償電流と、前記抑制判定値と、に基づいて、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項５に記載の高調波電流補償装置。
【請求項７】
前記抑制判定値を設定する抑制判定レベル設定手段をさらに備え、
前記抑制演算手段は、
前記抑制判定レベル設定手段で設定された前記抑制判定値に基づいて、前記負荷電流の前記高調波成分の指令値を抑制する
請求項５又は６に記載の高調波電流補償装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の高調波電流補償装置と、
前記系統電源と、
前記系統電源に接続され、前記系統電源から供給される電流で駆動する冷媒回路と、
を備えた空気調和システム。
【国際調査報告】
2015151205.tif 000013
2015151205.tif 000014
2015151205.tif 000015
2015151205.tif 000016