(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源に接続された配電線から分岐した第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、
前記配電線から分岐した第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧位相を調整する位相調整器と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、
第１の調波電流検出手段により検出された第１の高調波電流と第２の調波電流検出手段により検出された第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める演算手段と、
前記ベクトル和の絶対値が最小となるように前記位相調整器を制御する位相制御手段と、
を含む高調波電流相殺装置。
【請求項２】
交流電源に接続された配電線から分岐した第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、
前記配電線から分岐した第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧位相を調整する位相調整器と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、
第１の調波電流検出手段により検出された第１の高調波電流と第２の調波電流検出手段により検出された第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値と、前記第１の高調波電流と第２の高調波電流のスカラ差の絶対値とを求め、さらに前記ベクトル和の絶対値から前記スカラ差の絶対値の差を求める演算手段と、
前記差が最小となるように前記位相調整器を制御する位相制御手段と、
を含む高調波電流相殺装置。
【請求項３】
交流電源に接続された配電線から分岐した第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、
前記配電線から分岐した第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、
第１の調波電流検出手段により検出された第１の高調波電流と第２の調波電流検出手段により検出された第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める演算手段と、
前記ベクトル和の絶対値が最小となるように前記電圧調整器を制御する電圧制御手段と、
を含む高調波電流相殺装置。
【請求項４】
交流電源に接続された配電線から分岐した第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、
前記配電線から分岐した第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、
第１の調波電流検出手段により検出された第１の高調波電流と第２の調波電流検出手段により検出された第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値と、前記第１の高調波電流と第２の高調波電流のスカラ差の絶対値とを求め、さらに前記ベクトル和の絶対値から前記スカラ差の絶対値の差を求める演算手段と、
前記差が最小となるように前記電圧調整器を制御する電圧制御手段と、
を含む高調波電流相殺装置。
【請求項５】
交流電源に第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、
前記交流電源に第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧位相を調整する位相調整器と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる前記所定次数と異なる次数の第３の高調波電流を検出する第３の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記第３の高調波電流と同一次数の第４の高調波電流を検出する第４の調波電流検出手段と、
前記第１の高調波電流と前記第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める第１の演算手段と、
前記第３の高調波電流と前記第４の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める第２の演算手段と、
前記第１の演算手段により求められたベクトル和の絶対値が最小となるように前記位相調整器を制御する位相制御手段と、
前記第２の演算手段により求められたベクトル和の絶対値が最小となるように前記電圧調整器を制御する電圧制御手段と、
を含む高調波電流相殺装置。
【請求項６】
交流電源に第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、
前記交流電源に第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧位相を調整する位相調整器と、
前記交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧の大きさを調整する電圧調整器と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、
前記第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる前記所定次数と異なる次数の第３の高調波電流を検出する第３の調波電流検出手段と、
前記第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記第３の高調波電流と同一次数の第４の高調波電流を検出する第４の調波電流検出手段と、
前記第１の高調波電流と前記第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値と、前記第１の高調波電流と第２の高調波電流のスカラ差の絶対値とを求め、さらに前記ベクトル和の絶対値から前記スカラ差の絶対値の差を求める第１の演算手段と、
前記第３の高調波電流と前記第４の高調波電流とのベクトル和の絶対値と、前記第３の高調波電流と第４の高調波電流のスカラ差の絶対値とを求め、さらに前記ベクトル和の絶対値から前記スカラ差の絶対値の差を求める第２の演算手段と、
前記第１の演算手段により求められた差が最小となるように前記位相調整器を制御する位相制御手段と、
前記第２の演算手段により求められた差が最小となるように前記電圧調整器を制御する電圧制御手段と、
を含む高調波電流相殺装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、交流電源と２つ以上のサイリスタ整流装置との間を同一の配電線を経て個別に接続し、各個別の電線に流れる交流電流に含まれる所定の高調波電流を相互に相殺する高調波電流相殺装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば工場において同一の三相交流電源系統に単機大容量のサイリスタ変換装置を複数接続し、負荷に整流された直流電流を供給するシステムが構築されている。図３は工場の電力供給システムの一例を示し、電力は三相交流電源１から配電線２ａを介して工場３内の第１の需要設備４ａと、配電線２ｂを介して第２の需要設備４ｂにそれぞれ供給される。各需要設備４ａ、４ｂには、変圧器５、サイリスタ整流器６、定電流制御装置７および負荷８がそれぞれ設けられ、変圧器５により低減された電圧がサイリスタ整流器６により直流に変換され、負荷８に供給される。定電流制御装置７は負荷８に供給される電流が一定になるようにサイリスタ整流器６の制御角αを自動的に制御している。サイリスタ整流器６はその電力変換動作において高調波を発生し、このため配電線２ａ、２ｂに流れる交流電流には高調波電流を含むことになる。また、需要設備が複数個（この例では２個）、同一の三相交流電源系統に接続されている場合は、各需要設備４ａ、４ｂでは独立した別個のサイリスタ制御が行われるため、各配電線２ａ、２ｂに流れる交流電流はそれぞれ異なる大きさ、位相角の高調波電流を含むことになる。そして、配電線２ａ、２ｂを接続する配電線２に流れる総合電流は、各需要設備４ａ、４ｂで発生する各高調波電流のベクトル和を含むことになる。即ち、同一次数の各高調波電流の大きさは、その位相が同相に近ければスカラ和に、逆位相に近付くとスカラ差に近くなる。
【０００３】
配電線２に流れる総合電流に含まれる高調波電流のベクトル和は各サイリスタ整流器６の運転状況により異なるからその予測は困難である。そこで、総合高調波電流の低減として、サイリスタ整流器の整流相数を増すこと、最も高調波電流が大きくなる運転状態を想定して高調波電流を吸収する高調波フィルタを設置することが一般に行われている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
配電線に流れる総合高調波電流の低減としてサイリスタ整流器の整流相数を増すことは、既存の設備を置き換えることになり経済的負担が大きい。また、高調波フィルタを設置することも常に過剰の高調波吸収設備を設けることになり経済的ではないうえに、基本波に対する進相容量を絶えず供給することになるから、場合によっては需要設備全体としては過剰の進み容量になる問題もある。
本発明は、サイリスタ整流器の整流相数を変更することなく、また高調波フィルタの設備も必要としない高調波電流相殺装置を提供することである。
【０００５】
本発明の高調波電流相殺装置は、交流電源に接続された配電線から分岐した第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、前記配電線から分岐した第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、交流電源側と第２の電力変換装置側間の電圧位相を調整する位相調整器と、第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、第１の調波電流検出手段により検出された第１の高調波電流と第２の調波電流検出手段により検出された第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める演算手段と、前記ベクトル和の絶対値が最小となるように前記位相調整器を制御する位相制御手段と、を含む。
【０００６】
また、本発明の高調波電流相殺装置は、交流電源に接続された配電線から分岐した第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、前記配電線から分岐した第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、前記交流電源側と前記第２の電力変換装置側間の電圧の大きさを調整する電圧調整器と、第１の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、第１の調波電流検出手段により検出された第１の高調波電流と第２の調波電流検出手段により検出された第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める演算手段と、ベクトル和の絶対値が最小となるように電圧調整器を制御する電圧制御手段と、を含む。
【０００７】
また、本発明の高調波電流相殺装置は、交流電源に第１の電線を介して電気的に接続された第１の電力変換装置と、交流電源に第２の電線を介して電気的に接続された第２の電力変換装置と、交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、交流電源側と第２の電力変換装置側間の電圧位相を調整する位相調整器と、交流電源と第２の電力変換装置の間に接続され、交流電源側と第２の電力変換装置側間の電圧の大きさを調整する電圧調整器と、第１の電力変換装置と交流電源間に流れる第１の電流に含まれる所定次数の第１の高調波電流を検出する第１の調波電流検出手段と、第２の電力変換装置と前記交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記所定次数の第２の高調波電流を検出する第２の調波電流検出手段と、第１の電力変換装置と交流電源間に流れる第１の電流に含まれる前記所定次数と異なる次数の第３の高調波電流を検出する第３の調波電流検出手段と、第２の電力変換装置と交流電源間に流れる第２の電流に含まれる前記第３の高調波電流と同一次数の第４の高調波電流を検出する第４の調波電流検出手段と、第１の高調波電流と前記第２の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める第１の演算手段と、第３の高調波電流と第４の高調波電流とのベクトル和の絶対値を求める第２の演算手段と、第１の演算手段により求められたベクトル和の絶対値が最小となるように位相調整器を制御する位相制御手段と、第２の演算手段により求められたベクトル和の絶対値が最小となるように電圧調整器を制御する電圧制御手段と、を含む。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な一実施形態について説明する。図１は、工場の電力供給システムの概略図を示し、図３と同一部分は同一符号を付しその説明を省略する。図１において、新たに高調波電流相殺装置１１が三相交流電源１と需要設備４ａ、４ｂとの間に設けられている。高調波電流相殺装置１１は、需要設備４ａの動作において発生した配電線２ａに流れる高調波電流と、需要設備４ｂの動作において発生した配電線２ｂに流れる高調波電流とのベクトル和が最小になるように動作する。ここで、サイリスタ整流器６を６相整流装置とすれば、理論高調波の発生次数は６ｍ±１（ｍは正の整数）次となるから低次の高調波は５次、７次となる。低次の高調波電流を吸収することは大きな高調波低減効果があることから、高調波電流相殺装置１１は特定の低次の２調波、即ち第５次高調波電流および第７次高調波電流をキャンセルするものとする。なお、サイリスタ整流器６を１２相整流装置とした場合には、理論高調波の発生次数は１２ｍ±１（ｍは正の整数）となり特定の２調波は１１次高調波電流および１３次高調波電流となる。
【０００９】
次に、図１に基づいて高調波電流相殺装置１１の構成についての概略を説明する。配電線２ａには変流器ＣＴａと計器用変圧器ＰＣａが、配電線２ｂには変流器ＣＴｂと計器用変圧器ＰＴｂがそれぞれ設けられている。変流器ＣＴａと計器用変圧器ＰＴａから取込まれた配電線２ａの電流と電圧は位相・高調波検出回路１２ａに送られ、ここで５次の高調波電流Ｉａ5と７次の高調波電流Ｉａ7が検出されると共に５次および７次高調波電流の位相が検出される。同様に、変流器ＣＴｂと計器用変圧器ＰＴｂから取込まれた配電線２ｂの電流と電圧は位相・高調波検出回路１２ｂに送られ、ここで５次の高調波電流Ｉｂ5と７次の高調波電流Ｉｂ7が検出されると共に５次および７次高調波電流の位相が検出される。位相・高調波検出回路１２ａにより検出された配電線２ａの５次高調波電流Ｉａ5および位相、および位相・高調波検出回路１２ｂにより検出された配電線２ｂの５次高調波電流Ｉｂ5および位相はそれぞれ演算回路１３に送られる。また、位相・高調波検出回路１２ａにより検出された配電線２ａの７次高調波電流Ｉａ7および位相、および位相・高調波検出回路１２ｂにより検出された配電線２ｂの７次高調波電流Ｉｂ7および位相はそれぞれ演算回路１４に送られる。演算回路１３は、配電線２ａの５次高調波電流Ｉａ5と配電線２ｂの５次高調波電流Ｉｂ5とのベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値を求め、また必要な場合は５次高調波電流Ｉａ5と５次高調波電流Ｉｂ5とのスカラ差Ｓ5（｜Ｉb5｜−｜Ｉa5｜）の絶対値を求めると共に５次高調波電流Ｉａ5と５次高調波電流Ｉｂ5とのベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値から前記スカラ差の絶対値の差ｆ5（θ）＝｛｜Ｆ5（θ）｜−｜Ｓ5｜｝を求める。同様に、演算回路１４は、７次高調波電流Ｉａ7と７次高調波電流Ｉｂ7とのベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値を求め、また必要な場合は７次高調波電流Ｉａ7と７次高調波電流Ｉｂ7とのスカラ差Ｓ7（｜Ｉb7｜−｜Ｉa7｜）の絶対値を求めると共に７次高調波電流Ｉａ7と７次高調波電流Ｉｂ7とのベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値から前記スカラ差Ｓ7の絶対値の差ｆ7（Ｅs）＝｛｜Ｆ7（Ｅs）｜−｜Ｓ7｜｝を求める。演算回路１３の演算結果は位相制御ドライバ１５に、演算回路１４の演算結果は電圧制御ドライバ１６にそれぞれ送られる。位相制御ドライバ１５はベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値が最小または差ｆ5（θ）が最小（好ましくはゼロ）になるように位相調整器１７の位相を制御する。また、電圧制御ドライバ１６はベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値が最小または差ｆ7（Ｅs）が最小（好ましくはゼロ）になるように電圧調整器１８の電圧Ｅsを制御する。
【００１０】
次に、図１に示す高調波電流相殺装置１１のキャンセル（相殺）原理について説明する。サイリスタ整流器６への制御角をα、負荷８に流れる直流負荷電流をＩd、需要設備４ａの変圧器５の２次電圧をＥs、位相調整器１７の一次側と二次側の位相をθとすると、配電線２ａに生じる高調波電流Ｉaおよびその初期位相角Φaは、次のような関数となる。
【００１１】
【数１】
Ｉa＝ｆ（α、Ｉd、Ｅs）
Φa＝ｆ（α、Ｉd、Ｅs、θ）
図１の例では配電線２ａに流れる第５次高調波電流Ｉa5の初期位相角Φa5を、α、Ｉd、Ｅsを変化させずに位相θのみを位相調整器１７により調整してΦa5＝Φb5−π（Φb5は配電線２ｂ側に流れる第５次高調波電流Ｉb5の初期位相角）になるように制御する。また、第７次高調波電流Ｉa7とＩｂ7の初期位相角Φa7を、電圧調整器１８の電圧Ｅsを調整してΦa7＝Φb7−π（Φb7は配電線２ｂ側に流れる第７次高調波電流Ｉb7の初期位相角）になるように制御する。この場合、サイリスタ整流器６の制御角αは定電流制御装置７の働きにより直流負荷電流Ｉdを一定に保つように２次電圧Ｅsの変化に追従して変化する。位相θおよび電圧Ｅsを共に変化した場合は、第５次および第７次の高調波電流の初期位相角Φa5およびΦa7は共に変化する。しかして、第５次および第７次の高調波電流が最大にキャンセルされる場合は、配電線２ａに流れる高調波電流と配電線２ｂに流れる第５次および第７次高調波電流のスカラ差Ｓ5、Ｓ7となる。
【００１２】
第５次最大キャンセル効果は、第５次高調波電流Ｉa5と第５次高調波電流Ｉb5とのベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値が最小になることと等価であるからベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値が最小になるように位相θを調整する。なお、差ｆ5（θ）＝｛｜Ｆ5（θ）｜−｜Ｓ5｜｝を求めれば、差ｆ5（θ）の絶対値の最小値はゼロに近付き、好ましくはゼロになるので最小値の認定が容易になる。同様に、第７次最大キャンセル効果は、第７次高調波電流Ｉa7と第７次高調波電流Ｉb7とのベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値が最小になることと等価であるからベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値が最小になるように２次電圧Ｅsを調整する。なお、差ｆ7（Ｅs）＝｛｜Ｆ7（Ｅs）｜−｜Ｓ7｜｝を求めれば、差ｆ7（Ｅs）の最小値はゼロに近付き、好ましくはゼロになるので最小値の認定が容易になる。
【００１３】
ここで、上述のように理論高調波の発生次数は６ｍ±１（ｍは正の整数）であり、ｍ＝１のとき、（６ｍ＋１）次高調波が正相分、（６ｍ−１）次高調波が逆相分として一対の振る舞いをする。このとき位相θを変化させても（６ｍ−１）次と（６ｍ＋１）次の高調波間初期位相差は一定である。この理由は制御角αと重なり角が一定のまま波形が変化するからである。この例では、Φa5ーΦa7は一定になる。一方、２次電圧Ｅsを変化させ場合は制御角αが変化して（６ｍ−１）次と（６ｍ＋１）次の高調波間初期位相差は一定ではない。この例では、Φa5ーΦa7は一定にならない。即ち、位相θの制御による高調波間初期位相差、Φa5ーΦa7＝一定、２次電圧Ｅsの制御による高調波間初期位相差、Φa5ーΦa7≠一定となる特性を利用して特定の（６ｍ±１）次の２つの高調波の初期位相を制御し、既存の高調波をキャンセルすることができる。そこで、第５次最大キャンセル効果および第７次最大キャンセル効果を同時に得るには、第５次高調波電流Ｉa5と第５次高調波電流Ｉb5とのベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値を最小になるように位相θを制御する一方、第７次高調波電流Ｉa7と第７次高調波電流Ｉb7とのベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値が最小になるように２次電圧Ｅsを制御する。この場合、差ｆ5（θ）および差ｆ7（Ｅs）を求めてその最小値に収束するように位相θおよび２次電圧Ｅsを制御すれば、さらに容易に最小値への収束制御を行うことができる。
【００１４】
次に図２を参照して高調波電流相殺装置１１の具体的な回路構成について説明する。配電線２ａの変流器ＣＴａにより検出された需要設備４ａに関する電流Ｉaは７次帯域通過フィルタ２１ａと５次帯域通過フィルタ２２ａを順次介して合計変流器ＴＣＴに送られる。一方、配電線２ｂの変流器ＣＴｂにより検出された需要設備４ｂに関する電流Ｉbは７次帯域通過フィルタ２１ｂと５次帯域通過フィルタ２２ｂを順次介して合計変流器ＴＣＴに送られる。７次帯域通過フィルタ２１ａと５次帯域通過フィルタ２２ａは電流Ｉaに含まれている７次高調波電流Ｉa7および５次高調波電流Ｉa5をそれぞれ対応して濾波し、初期位相検出器２３ａおよび２４ａに送る。一方、７次帯域通過フィルタ２１ｂと５次帯域通過フィルタ２２ｂは電流Ｉbに含まれている７次高調波電流Ｉb7および５次高調波電流Ｉb5をそれぞれ対応して濾波し、初期位相検出器２３ｂおよび２４ｂに送る。
【００１５】
各濾波された５次高調波電流Ｉa5とＩb5は変換器２６ａと２６ｂにより変換されて減算回路２７に与えられ、ここで減算されたスカラ差Ｓ5の絶対値は減算回路２８に与えられる。一方、合計変流器ＴＣＴは電流ＩaとＩbのベクトル和の絶対値を求め、７次帯域通過フィルタ２９、５次帯域通過フィルタ３０に与えられ、５次帯域通過フィルタ３０により濾波された５次高調波電流Ｉa5とＩb5のベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値は変換器３１を経て減算回路２８に与えられ、該ベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値からスカラ差Ｓ5の絶対値の差ｆ5（θ）が求められて位相制御ドライバ１５に送られる。また、初期位相検出器２４ａにより検出された５次高調波電流Ｉa5の初期位相Φa5と初期位相検出器２４ｂにより検出された５次高調波電流Ｉb5の初期位相Φb5は減算回路３２に与えられて減算（Φa5−Φb5）され、位相差判別回路３３に与えられる。位相差判別回路３３は５次高調波電流Ｉa5の初期位相Φa5が５次高調波電流Ｉb5の初期位相Φb5に対して進んでいるか遅れているかを判別し、進みの場合は正の信号を、遅れの場合は負の信号を位相制御ドライバ１５に送る。位相制御ドライバ１５は、差ｆ5（θ）を監視し、位相差判別回路３３の指示に従って位相調整器１７を制御して位相θの増減を調整する。
【００１６】
同様に、各濾波された７次高調波電流Ｉa7とＩb7は変換器２５ａと２５ｂにより変換されて減算回路３４に与えられ、ここで減算されたスカラ差Ｓ7の絶対値は減算回路３５に与えられる。一方、７次帯域通過フィルタ２９により濾波された７次高調波電流Ｉa7とＩb7のベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値は変換器３６を経て減算回路３５に与えられ、該ベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値からスカラ差Ｓ7の絶対値の差ｆ7（Ｅs）が求められて電圧制御ドライバ１６に送られる。また、初期位相検出器２２ａにより検出された７次高調波電流Ｉa7の初期位相Φa7と初期位相検出器２３ｂにより検出された７次高調波電流Ｉb7の初期位相Φb7は減算回路３５に与えられて減算（Φa7−Φb7）され、位相差判別回路３７に与えられる。位相差判別回路３７は７次高調波電流Ｉa7の初期位相Φa7が７次高調波電流Ｉb7の初期位相Φb7に対して進んでいるか遅れているかを判別し、進みの場合は正の信号を、遅れの場合は負の信号を電圧制御ドライバ１６に送る。電圧制御ドライバ１６は、差ｆ7（Ｅs）を監視し、位相差判別回路３７の指示に従って電圧調整器１８を制御して電圧Ｅsを調整する。
【００１７】
上述の構成において、需要設備４ｂの動作により高調波を含む電流Ｉbの５次高調波電流Ｉb5は５次帯域通過フィルタ２２ｂ、位相検出器２４ｂにより検出され、一方、需要設備４ａの動作により高調波を含む電流Ｉaの５次高調波電流Ｉa5は５次帯域通過フィルタ２２ａ、位相検出器２４ａにより検出される。また、合計変流器ＴＣＴ、５次帯域通過フィルタ３０は５次高調波電流Ｉa5とＩb5のベクトル和を求める。減算回路２７、２８により求められた差ｆ5（θ）は位相制御ドライバ１５に与えられ、位相差判別回路３３からの信号を参照して差ｆ5（θ）が最小になるように位相制御ドライバ１５を制御する。同様に、電流Ｉbの７次高調波電流Ｉb7は７次帯域通過フィルタ２１ｂ、位相検出器２３ｂにより検出され、一方、電流Ｉaの７次高調波電流Ｉa7は７次帯域通過フィルタ２１ａ、位相検出器２３ａにより検出される。また、合計変流器ＴＣＴ、７次帯域通過フィルタ２９は７次高調波電流Ｉa7とＩb7のベクトル和を求める。減算回路３４、３５により求められた差ｆ7（Ｅs）は電圧制御ドライバ１６に与えられ、位相差判別回路３７からの信号を参照して差ｆ7（Ｅs）が最小になるように電圧制御ドライバ１６を制御する。この例では、電流ＩaとＩbの各５次高調波電流と各７次高調波電流が共にキャンセルされるように、差ｆ5（θ）および差ｆ7（Ｅs）が共に最小になる位相θと電圧Ｅsに調整する。
【００１８】
図２の実施形態の他、本高調波電流相殺装置は次の実施形態がある。
（１）５次高調波電流Ｉa5とＩb5のみをキャンセルする場合は、７次高調波電流を検出し、演算し、電圧を制御する電圧制御ドライバ１６、電圧調整器１８などの一連の構成は要求されない。従って、位相θのみの調整により実現可能である。
（２）７次高調波電流Ｉa7とＩb7のみをキャンセルする場合は、５次高調波電流を検出し、演算し、電圧を制御する位相制御ドライバ１５、位相調整器１７などの一連の構成は要求されない。従って、電圧Ｅsのみの調整により実現可能である。
（３）５次高調波電流Ｉa5とＩb5のみをキャンセルする場合、前述の実施形態では位相制御ドライバ１５、位相調整器１７により位相制御を実行したが、差ｆ5（θ）と位相差判別回路３３の信号を電圧制御ドライバ１６に与えて電圧調整器１８の電圧Ｅsを制御することにより実現可能である。この場合、７次高調波電流を検出し、演算する構成、位相制御ドライバ１５、位相調整器１７は省略可能である。
（４）７次高調波電流Ｉa7とＩb7のみをキャンセルする場合、前述の実施形態では電圧制御ドライバ１６、電圧調整器１８により電圧制御を実行したが、差ｆ7（Ｅs）と位相差判別回路３７の信号を位相制御ドライバ１５に与えて位相調整器１７の位相θを制御することにより実現可能である。この場合、５次高調波電流を検出し、演算する構成、電圧制御ドライバ１６、電圧調整器１８は省略可能である。
（５）前述の実施形態では５次高調波電流Ｉa5とＩb5は位相θの制御により、また７次高調波電流Ｉa7とＩb7は電圧Ｅsの制御により実行したが、反対に５次高調波電流Ｉa5とＩb5は電圧Ｅsの制御によりそして７次高調波電流Ｉa7とＩb7は位相θの制御により実現可能である。この場合は、５次帯域通過フィルタと７次帯域通過フィルタの位置を相互に交換すれば良い。
（６）前述の実施形態では、ベクトル和Ｆ5（θ）の絶対値からスカラ差Ｓ5の絶対値の差ｆ5（θ）を求めて差ｆ5（θ）の監視により位相θを制御し、またベクトル和Ｆ7（Ｅs）の絶対値からスカラ差Ｓ7の絶対値の差ｆ7（Ｅs）を求めて差ｆ7（Ｅs）の監視により電圧Ｅsを制御するよう構成したが、ベクトル和Ｆ5（θ）を直接監視してその絶対値が最小になるように位相θを制御し、またベクトル和Ｆ7（Ｅs）を直接監視してその絶対値が最小になるように電圧Ｅsを制御するように構成することができる。この場合はスカラ差Ｓ5、差ｆ5（θ）、およびスカラ差Ｓ7、差ｆ7（Ｅs）を演算する回路は省略できる。
（７）前述の実施形態では、２つの需要設備４ａ、４ｂに流れる電流Ｉa、Ｉbに含まれる高調波電流をキャンセルする構成であるが、同一の３相電源に接続された需要設備は３以上備えられても良く、上述した高調波電流相殺装置が需要設備の増加に伴って増設されれば、例えば需要設備４ｂに流れる電流Ｉbを基準として他の需要設備に関係する位相θ、電圧Ｅsを調整することにより各高調波電流のキャンセル効果を得ることができる。
（８）前述の実施形態では、需要設備４ａ、４ｂに備えられたサイリスタ整流器６は６相整流装置とし、キャンセルする特定２相の高調波電流を５次高調波電流と７次高調波電流として述べたが、サイリスタ整流器６が１２相整流装置である場合は特定２相の高調波電流は１１次高調波電流と１３次高調波電流になり、前述の５次帯域通過フィルタと７次帯域通過フィルタに換わり１１次帯域通過フィルタと１３次帯域通過フィルタが備えられる。
（９）需要設備４ａ、４ｂに備えられた定電流制御装置７は特に備えなくても良く、また負荷８は抵抗、リアクトルなど負荷の特性に限定されない。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の高調波電流相殺装置によれば、三相電源に接続された複数の電力変換装置によりそれぞれ生成される特定の高調波電流をキャンセルして総合高調波電流を低減することができる。従って、高調波低減対策のためにサイリスタ整流装置の整流相数を増加する必要はなく、また高価な高調波フィルタを備えて過剰な進相容量を供給するおそれもない。しかも、需要設備の変動に基づく高調波電流の変動にも位相調整器の電圧位相および／または電圧調整器の電圧の制御により対処することができ、しかも構成は簡単で安価である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の工場の電力供給システムの概略構成図ある。
【図２】本発明の高調波電流相殺装置の一実施形態を示す回路構成である。
【図３】従来の工場の電力供給システムの概略構成図ある。
【符号の説明】
１                三相交流電源
２ａ、２ｂ        配電線
４ａ、４ｂ        需要設備
６                サイリスタ整流器
８                負荷
１１              高調波電流相殺装置
１２ａ、１２ｂ    位相・高調波検出回路
１３              演算回路
１４              演算回路
１５              位相制御ドライバ
１６              電圧制御ドライバ１６
１７              位相調整器
１８              電圧調整器
ＰＣａ、ＰＣｂ    計器用変圧器
ＣＴａ、ＣＴｂ    変流器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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