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JP2018148757A - Active filter - Google Patents

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JP2018148757A JP2017044469A JP2017044469A JP2018148757A JP 2018148757 A JP2018148757 A JP 2018148757A JP 2017044469 A JP2017044469 A JP 2017044469A JP 2017044469 A JP2017044469 A JP 2017044469A JP 2018148757 A JP2018148757 A JP 2018148757A
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Abstract

【課題】波形を記録するためのメモリ手段を必要とすることなく、補償電流を速やかに生成できるアクティブフィルタを提供すること。【解決手段】本発明のアクティブフィルタ20は、三相の交流電源3に対して、負荷である電動モータ5と並列に接続される。アクティブフィルタ20は、高調波成分を打ち消す補償電流を生成する主回路23と、主回路23の駆動を制御するコントローラ21と、を備える。コントローラ21は、交流電源3による系統電圧が転流したタイミングにおける電流波形を、二乗の放物線で近似した電流指令を求め、求められた電流指令に基づいて、主回路23を駆動させる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an active filter capable of quickly generating a compensation current without requiring a memory means for recording a waveform. An active filter of the present invention is connected to a three-phase AC power source in parallel with an electric motor as a load. The active filter 20 includes a main circuit 23 that generates a compensation current that cancels harmonic components, and a controller 21 that controls driving of the main circuit 23. The controller 21 obtains a current command that approximates the current waveform at the timing when the system voltage is commutated by the AC power supply 3 with a square parabola, and drives the main circuit 23 based on the obtained current command. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、高調波成分を打ち消す補償電流を生成するアクティブフィルタに関するものである。   The present invention relates to an active filter that generates a compensation current that cancels harmonic components.

交流電源から負荷へ負荷電流が流れると、一般的には負荷電流にいわゆる高調波成分が発生する。この高調波成分はいわゆる高調波障害の原因となるために、アクティブフィルタを用いた対策が行われている。アクティブフィルタは、交流電源に接続されている高調波発生負荷の電流を電流センサで検出し、検出された高調波成分を打ち消す補償電流を交流電源線に注入することで、交流電源に流れる電源電流の高調波成分を低減する。   When a load current flows from an AC power supply to a load, generally a so-called harmonic component is generated in the load current. Since this harmonic component causes a so-called harmonic disturbance, a countermeasure using an active filter is taken. The active filter detects the current of the harmonic generation load connected to the AC power supply with a current sensor, and injects a compensation current that cancels the detected harmonic component into the AC power supply line. Reduce the harmonic component of.

アクティブフィルタの制御について、例えば、特許文献1は、補償対象となる機器の電流波形を記憶して、アクティブフィルタの電流指令に利用する。このとき記憶する波形は電源1/6周期分として、電流検出遅れや制御遅れを補償する。特許文献1は、記憶する波形を電源1/6周期分とすることでメモリの容量を節約できる、としている。   Regarding the control of the active filter, for example, Patent Document 1 stores the current waveform of the device to be compensated and uses it for the current command of the active filter. The waveform to be stored at this time is 1/6 cycle of the power supply and compensates for the current detection delay and control delay. Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228707 states that the memory capacity can be saved by setting the waveform to be stored to be 1/6 power cycle.

また、特許文献2は、補償対象となる機器の電流波形の位相を進相しアクティブフィルタの電流指令に利用する。これにより、特許文献2は、電流検出遅れや制御遅れを補償することができる、としている。   In Patent Document 2, the phase of the current waveform of the device to be compensated is advanced and used for the current command of the active filter. As a result, Patent Document 2 states that current detection delay and control delay can be compensated.

また、特許文献3は、補償対象となる機器の電流波形から計算されるアクティブフィルタの電流指令に対して、電流検出遅れや制御遅れによる無駄時間や出力フィルタを補償することを提案している。   Patent Document 3 proposes to compensate for a dead time due to a current detection delay or a control delay and an output filter for a current command of an active filter calculated from a current waveform of a device to be compensated.

特開2015−111995号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-111995 特開2014−121145号公報JP 2014-121145 A 特開平10−336897号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-336897

ところが、特許文献1は、容量を節約できるとしても、波形を記憶するためのメモリ手段が必要であることに変わりはない。また、特許文献1は、交流電源や負荷が不平衡である場合には、1/6周期ごとの波形がそれぞれ異なるために、補償性能が悪化するおそれがある。
また、特許文献2は、位相を進相するために、電源周期から進相分(電源周期−進相分)だけを除いた分だけ波形の遅延を行うが、これにはやはり波形を記録するメモリ手段が必要である。
さらに、特許文献3は、無駄時間を補償する具体的な手段について述べられていない。
However, Patent Document 1 still requires a memory means for storing a waveform even if the capacity can be saved. Further, in Patent Document 1, when the AC power supply or the load is unbalanced, the compensation performance may be deteriorated because the waveform is different every 1/6 period.
Further, in Patent Document 2, in order to advance the phase, the waveform is delayed by the amount obtained by removing only the phase advancement (power supply cycle-phase advance) from the power supply cycle, but this also records the waveform. A memory means is required.
Furthermore, Patent Document 3 does not describe specific means for compensating for dead time.

以上より、本発明は、波形を記録するためのメモリ手段を必要とすることなく、補償電流を速やかに生成できるアクティブフィルタを提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide an active filter that can quickly generate a compensation current without requiring a memory means for recording a waveform.

本発明は、三相の交流電源に対して、負荷と並列に接続されるアクティブフィルタであって、このアクティブフィルタは、高調波成分を打ち消す補償電流を生成する主回路と、主回路の駆動を制御するコントローラと、を備える。
本発明におけるコントローラは、交流電源による系統電圧が転流したタイミングにおける電流波形を、二乗の放物線で近似した電流指令を求め、求められた電流指令に基づいて、主回路を駆動させる、ことを特徴とする。
The present invention is an active filter connected in parallel to a load for a three-phase AC power supply, the active filter generating a compensation current that cancels harmonic components, and driving the main circuit. And a controller for controlling.
The controller in the present invention obtains a current command that approximates a current waveform at the timing when the system voltage from the AC power supply is commutated by a square parabola, and drives the main circuit based on the obtained current command. And

本発明のアクティブフィルタにおけるコントローラは、電流波形から基本波成分を取り除いて、高調波成分を求め、求めた高調波成分から、電流のピーク値Iとピーク値Iを示すときの位相θを検出し、位相θが、系統電圧の相電圧が等しくなる位相〜θp(ピーク値Iを示すときの位相θ)の範囲よりも、制御遅れ分だけ進んでいる所定転流タイミングに当たるか当たらないかを判断する、ことができる。 The controller in the active filter of the present invention, to remove the fundamental wave component from the current waveform to obtain the harmonic component from the harmonic component obtained, the phase θ when a peak value I P and the peak value I P of the current detected, the phase θ does not hit either than the range of (the phase θ when a peak value I P) phase ~θp the phase voltage of the system voltage is equal, corresponds to a predetermined commutation timing is advanced by the control delay of I can judge.

本発明のアクティブフィルタにおけるコントローラは、高調波成分を打ち消す補償電流であるAF電流指令(CC1)を求める、ことができる。   The controller in the active filter of the present invention can obtain an AF current command (CC1) that is a compensation current for canceling the harmonic component.

また、本発明のアクティブフィルタにおけるコントローラは、所定転流タイミングに当たると判断すると、位相θpとピーク値Iに基づいて、位相θから制御遅れ分だけ進めたAF電流指令(CC2)を求め、AF電流指令(CC1)の値をAF電流指令(CC2)の値で置き換えて電流制御を行う、ことができる。 The controller in the active filter of the present invention determines that corresponds to a predetermined commutation timing based on the phase θp and the peak value I P, obtains the AF current command advanced by the control delay of the phase theta (CC2), AF Current control can be performed by replacing the value of the current command (CC1) with the value of the AF current command (CC2).

また、本発明のアクティブフィルタにおけるコントローラは、所定転流タイミングに当たらないと判断すると、AF電流指令(CC1)となるように電流制御を行う、ことができる。   Further, when the controller in the active filter of the present invention determines that the predetermined commutation timing is not reached, the controller can control the current so as to be the AF current command (CC1).

本発明によれば、転流が終了するときの電流値とタイミングを測定するだけで足りるので、メモリ手段を必要とすることなく、補償電流を生成できる。   According to the present invention, it is only necessary to measure the current value and timing when commutation ends, so that a compensation current can be generated without the need for memory means.

本発明の実施形態に係るインバータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the inverter which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態のインバータにおいて、R相からS相に転流するときのコンバータに流れる電流を示す図である。In an inverter of an embodiment of the present invention, it is a figure showing current which flows into a converter when commutating from R phase to S phase. (a)は本発明の実施形態に係る系統電圧の電圧波形を示し、(b)はコンバータの直流電流とR相電流の波形を示し、(c)はアクティブフィルタで生成されるR相電流指令の波形を示す。(A) shows the voltage waveform of the system voltage according to the embodiment of the present invention, (b) shows the waveform of the DC current and R-phase current of the converter, and (c) shows the R-phase current command generated by the active filter. The waveform is shown. (a)は、本発明の実施形態において、コンバータのR相電流(上段のグラフ)、アクティブフィルタのQ軸電流指令及びアクティブフィルタのP軸電流指令の波形(下段のグラフ)を対比して示す図であり、(b)は電圧不平衡状態となったときのコンバータのR相,S相,T相のそれぞれの電流波形を示す図である。(A) compares and shows the R phase current (upper graph) of the converter, the Q-axis current command of the active filter, and the waveform (lower graph) of the P-axis current command of the active filter in the embodiment of the present invention. (B) is a figure which shows each current waveform of the R phase of a converter when it will be in a voltage unbalanced state, S phase, and T phase. 本実施形態の第一実施形態の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of 1st embodiment of this embodiment. 本実施形態の第二実施形態の制御手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control procedure of 2nd embodiment of this embodiment.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電源装置1は、交流電源3と負荷である例えば電動モータ5との間に配置されるインバータ10と、電源装置1とインバータ10の間に並列に接続されるアクティブフィルタ20と、を備える。
電源装置1は、交流電源3が出力する一定電圧及び一定周波数の三相交流電流をインバータ10で直流に変換した後に交流に逆変換することで、周波数と電圧の大きさが任意に調整された交流電流を電動モータ5に供給する。
電源装置1は、補償対象を直流電流平滑型のコンバータに限定することで、直流電流平滑型のコンバータの波形を予測して、アクティブフィルタ20の電流指令を求める。このように補償対象の電流を予測することで、波形を記録するためのメモリ手段を設ける必要がなくなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
A power supply device 1 according to the present embodiment includes an inverter 10 disposed between an AC power supply 3 and a load, for example, an electric motor 5, and an active filter 20 connected in parallel between the power supply device 1 and the inverter 10. .
In the power supply device 1, the constant voltage and the constant frequency three-phase alternating current output from the alternating current power supply 3 are converted into direct current by the inverter 10 and then reversely converted into alternating current, so that the magnitude of the frequency and voltage is arbitrarily adjusted. An alternating current is supplied to the electric motor 5.
The power supply device 1 determines the current command of the active filter 20 by predicting the waveform of the DC current smoothing converter by limiting the compensation target to the DC current smoothing converter. By predicting the current to be compensated in this way, there is no need to provide memory means for recording the waveform.

[インバータ10]
インバータ10は、交流電源3に接続されるコンバータ回路11と、コンバータ回路11の出力端に接続されるインバータ回路13と、を備える。コンバータ回路11が交流電源3からの交流電流を直流電流に変換し、コンバータ回路11から受ける直流電流をインバータ回路13が交流電流に変換する。インバータ回路13は半導体スイッチング素子を利用して電力変換を行うが、この電力変換の際に高調波を発生させる。
インバータ10は、コンバータ回路11の出力側に平滑回路15を備える。この平滑回路15は、直流リアクトルDCLとキャパシタC1を組み合わせたフィルタであり、抵抗負荷に加わる電圧を平滑化する。つまり、インバータ10は直流電流平滑型のコンバータ回路11を備える。
[Inverter 10]
Inverter 10 includes a converter circuit 11 connected to AC power supply 3 and an inverter circuit 13 connected to the output terminal of converter circuit 11. Converter circuit 11 converts an alternating current from alternating current power supply 3 into a direct current, and inverter circuit 13 converts a direct current received from converter circuit 11 into an alternating current. The inverter circuit 13 performs power conversion using a semiconductor switching element, and generates harmonics during the power conversion.
The inverter 10 includes a smoothing circuit 15 on the output side of the converter circuit 11. The smoothing circuit 15 is a filter that combines the DC reactor DCL and the capacitor C1, and smoothes the voltage applied to the resistance load. That is, the inverter 10 includes a DC current smoothing converter circuit 11.

コンバータ回路11及びインバータ回路13はその機能を果たす限り具体的な内容は任意である。
例えば、コンバータ回路11については、単数又は複数のダイオードを備えることを前提とし、トランス方式とスイッチング方式が存在するが、いずれを用いることができる。
The specific contents of the converter circuit 11 and the inverter circuit 13 are arbitrary as long as they fulfill their functions.
For example, the converter circuit 11 is premised to include one or a plurality of diodes, and there are a transformer method and a switching method, either of which can be used.

また、インバータ回路13については、電圧形インバータと電流型インバータが存在するが、いずれを用いることができる。ここで、電圧形インバータは、負荷と直流電源を半導体スイッチで切り替え、負荷に方形波の交流電流を供給する。また、電流型インバータは、直流側にリアクトルが挿入され、電流波形が方形波となる。なお、本実施形態は電圧形インバータを採用している。   As the inverter circuit 13, there are a voltage type inverter and a current type inverter, either of which can be used. Here, the voltage source inverter switches a load and a DC power source with a semiconductor switch, and supplies a square wave AC current to the load. In the current type inverter, a reactor is inserted on the DC side, and the current waveform becomes a square wave. In this embodiment, a voltage source inverter is employed.

[アクティブフィルタ20]
アクティブフィルタ20は、検出された高調波を打ち消し補償する電流を生成するとともに、生成した補償電流を交流電源3とインバータ10のコンバータ回路11とを接続する電線WR,,Wに注入する。アクティブフィルタ20は、交流電源3に対して、インバータ10と並列に接続されている。
[Active filter 20]
The active filter 20 generates a current that cancels and compensates the detected harmonics, and injects the generated compensation current into the electric wires W R, W S , and W T that connect the AC power supply 3 and the converter circuit 11 of the inverter 10. To do. The active filter 20 is connected to the AC power supply 3 in parallel with the inverter 10.

アクティブフィルタ20は、アクティブフィルタ20の動作を司るコントローラ21と、コントローラ21の指示に従って高調波を打ち消して補償する電流を発生させる主回路23と、を備えている。
アクティブフィルタ20は、コントローラ21と主回路23が交流リアクトルACL及び高調波フィルタ25を介して、交流電源3に接続されている。主回路23はキャパシタC2と接続されている。高調波フィルタ25は、アクティブフィルタ20の主回路23を構成するスイッチング素子が行うパルス幅変調(Pulse Width Modulation)による高調波を除去する。
The active filter 20 includes a controller 21 that controls the operation of the active filter 20, and a main circuit 23 that generates a current that cancels and compensates for harmonics according to instructions from the controller 21.
In the active filter 20, a controller 21 and a main circuit 23 are connected to the AC power supply 3 via an AC reactor ACL and a harmonic filter 25. The main circuit 23 is connected to the capacitor C2. The harmonic filter 25 removes harmonics caused by pulse width modulation performed by the switching elements constituting the main circuit 23 of the active filter 20.

コントローラ21は、交流電源3の系統電圧(R相,S相,T相)及び交流電源3から電動モータ5に流れる三相交流電流(iR,iS,iT)を、第一検出回路DL1を介して検出する。また、コントローラ21は、交流リアクトルACLを流れる電流、つまり、高調波を補償する三相交流電流を第二検出回路DL2検出する。コントローラ21は、検出したこれらの情報に基づいて、高調波を補償する電流を生成するための制御演算を実施して、アクティブフィルタ20の主回路23を駆動制御する。   The controller 21 supplies the system voltage (R phase, S phase, T phase) of the AC power source 3 and the three-phase AC current (iR, iS, iT) flowing from the AC power source 3 to the electric motor 5 via the first detection circuit DL1. To detect. In addition, the controller 21 detects a second detection circuit DL2 of a current flowing through the AC reactor ACL, that is, a three-phase AC current that compensates for harmonics. Based on the detected information, the controller 21 performs a control operation for generating a current for compensating the harmonics, and drives and controls the main circuit 23 of the active filter 20.

主回路23は、コントローラ21の指示に従って高調波を打ち消して補償する電流を生成する。主回路23は、スイッチング素子で構成されており、そのオン及びオフを制御することにより、パルス波のデューティー比を変化させるPWM変調により補償電流を生成させる。
主回路23で生成された補償電流は、交流リアクトルACL及び高調波フィルタ25を介して、交流電源3に供給される。
The main circuit 23 generates a current that cancels out the harmonics and compensates in accordance with an instruction from the controller 21. The main circuit 23 is composed of a switching element, and generates a compensation current by PWM modulation that changes the duty ratio of the pulse wave by controlling on and off of the switching element.
The compensation current generated by the main circuit 23 is supplied to the AC power supply 3 via the AC reactor ACL and the harmonic filter 25.

さて、特許文献1及び特許文献2は波形をメモリ手段に記録していたが、本実施形態はコンバータ回路11を直流電流平滑型に限定することで、コンバータの電流波形を近似により求める。
直流電流平滑型のコンバータの場合、相電流が転流するタイミングに合わせて、入力電流が急峻に変化する。コンバータ回路11の電流波形を図3(b)に示す。
図3(b)のグラフにおいて、一例としてコンバータのR相電流は、コンバータ直流電流が急峻に変化する楕円で囲まれるタイミング以外のときは、コンバータの直流電流と等しいか0であるから、変化が小さい。
このコンバータ(R相)電流から基本波成分を除いたものがアクティブフィルタ20の電流指令、つまり補償電流となる。したがって、図3(c)のグラフに示すように、アクティブフィルタ20の電流指令も、楕円で囲まれる転流タイミングで急峻に変化する以外では変化が小さい。つまり、補償電流は、転流タイミング以外では素早い追従性を求められない。
このように、検出や制御の遅れを補償する必要があるのは転流タイミングのみであり、この転流するときの電流波形が判りさえすれば、全体としての遅れを補償できることになる。
In Patent Documents 1 and 2, the waveform is recorded in the memory means. In the present embodiment, the converter circuit 11 is limited to the direct current smoothing type, whereby the current waveform of the converter is obtained by approximation.
In the case of a DC current smoothing type converter, the input current changes sharply in accordance with the timing at which the phase current commutates. The current waveform of the converter circuit 11 is shown in FIG.
In the graph of FIG. 3 (b), as an example, the R-phase current of the converter is equal to or not equal to the DC current of the converter at times other than the timing surrounded by an ellipse where the converter DC current changes sharply. small.
A current command of the active filter 20, that is, a compensation current, is obtained by removing the fundamental wave component from the converter (R-phase) current. Therefore, as shown in the graph of FIG. 3C, the current command of the active filter 20 is also small except that it changes sharply at the commutation timing surrounded by an ellipse. In other words, the compensation current is not required to have a quick follow-up property other than the commutation timing.
As described above, only the commutation timing needs to be compensated for the delay in detection and control, and if the current waveform at the time of commutation is known, the delay as a whole can be compensated.

転流は系統電圧の相電圧が等しくなったとき、具体的には、R相の電流の場合、R相電圧とT相電圧が等しくなったとき、R相電圧とS相電圧が等しくなったときに発生する。図3(a)に系統電圧の相電圧の一例を示すが、円で囲まれるタイミングでR相は転流している。
図2は、図3(a)に倣って、R相からS相に転流するときのコンバータ回路11に流れる電流を示している。転流前、転流中及び転流後は、以下の経過を辿る。
転流前:i = idc, i = 0
転流中:i+i = idc
転流後:iR = 0, i = idc
In the commutation, when the phase voltage of the system voltage becomes equal, specifically, in the case of the current of R phase, when the R phase voltage and the T phase voltage become equal, the R phase voltage and the S phase voltage become equal. Occurs when. FIG. 3A shows an example of the phase voltage of the system voltage. The R phase is commutated at a timing surrounded by a circle.
FIG. 2 shows the current flowing through the converter circuit 11 when commutating from the R phase to the S phase, following FIG. Before commutation, during commutation, and after commutation, the following process is followed.
Before commutation: i R = idc, i S = 0
During commutation: i R + i S = idc
After the commutation: iR = 0, i S = idc

転流中は、コンバータ回路11のダイオードを通じて短絡するため、R相の受電電圧VとS相の受電電圧Vが等しくなり、系統インピーダンスZには系統電源電圧VRG,VSGの差分が負荷されることになる。
転流は極めて短時間で終了するので、抵抗成分を無視することができ、系統のインダクタンス成分Lのみが影響する。
RG,VSGの差分は線間電圧であり、正確には正弦波状であるが、転流は短時間であるため、線形に近似(vSG − vRG = kt)することができる。
このため、転流中のS相電流が0から変化する波形は、下記の式1として示される式のように二乗の放物線に近似することができる。
During commutation, a short circuit occurs through the diode of the converter circuit 11, so that the R-phase received voltage V R and the S-phase received voltage V S become equal, and the system impedance Z L has a difference between the system power supply voltages V RG and V SG . Will be loaded.
Since commutation is completed in a very short time, the resistance component can be ignored, and only the inductance component L L of the system affects.
The difference between V RG and V SG is a line voltage and is exactly a sine wave, but since commutation is a short time, it can be approximated linearly (v SG −v RG = kt).
For this reason, the waveform in which the S-phase current during commutation changes from 0 can be approximated to a square parabola as shown in the following equation 1.

Figure 2018148757
Figure 2018148757

前述したように、系統電圧の相電圧が等しくなったとき(線間電圧=0)に転流が開始されるので、系統電圧を測定することにより、転流の開始タイミングを知ることができる。
アクティブフィルタ20の電流指令として使用するコンバータ電流としては、転流開始タイミングと転流終了タイミングを検出し、制御遅れ分だけ進めておくことや指令電流の変化を予め電圧指令にフィードフォワードしておくことで、その遅れを補償できる。
この補償電流の生成には、転流が終了するときの電流値とタイミングを測定するだけで足りるので、メモリ手段を必要としない。一例として、この電流値は図3(b)の横方向の実線Hで示され、転流が終了するタイミングは図3(b)の縦方向の実線Vで示される。
As described above, commutation is started when the phase voltages of the system voltage are equal (line voltage = 0). Therefore, the commutation start timing can be known by measuring the system voltage.
As the converter current used as the current command of the active filter 20, the commutation start timing and the commutation end timing are detected, and the control current is advanced by the control delay or the change in the command current is fed forward to the voltage command in advance. Therefore, the delay can be compensated.
In order to generate this compensation current, it is only necessary to measure the current value and timing when commutation is completed, so that no memory means is required. As an example, this current value is indicated by a solid line H in the horizontal direction in FIG. 3B, and the timing at which commutation ends is indicated by a vertical solid line V in FIG. 3B.

本実施形態は、図4(a)に示すように、コンバータ電流からアクティブフィルタ20の電流指令のために基本波成分を除いた高調波を有効成分(P軸)と無効成分(Q軸)に変換することができる。そうすれば、転流による急峻な電流変化は交流電源周期の1/6周期毎にQ軸のみに現れる。
そして、転流が充分短い時間で終わるので、このQ軸電流の変化も二乗の放物線に近似できる。このとき転流の終了は、図4の下段のグラフにおいて円で囲まれるように極大値をとるので、判定がしやすくなる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, harmonics obtained by removing the fundamental component from the converter current for the current command of the active filter 20 are converted into an effective component (P axis) and an ineffective component (Q axis). Can be converted. Then, a steep current change due to commutation appears only on the Q axis every 1/6 period of the AC power supply period.
Since commutation ends in a sufficiently short time, this change in the Q-axis current can be approximated to a square parabola. At this time, the end of commutation takes a maximum value so as to be surrounded by a circle in the lower graph of FIG.

次に、本実施形態による電源装置1のアクティブフィルタ20により交流電源3に対して補償電流を流す手順を、図5を参照して説明する。この手順は、アクティブフィルタ20のコントローラ21が系統電圧、コンバータ電流などを取得して実行する。   Next, a procedure for supplying a compensation current to the AC power supply 3 by the active filter 20 of the power supply device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This procedure is executed by the controller 21 of the active filter 20 acquiring the system voltage, the converter current, and the like.

[第1実施形態]
[系統電圧位相更新(図5 S101)]
アクティブフィルタ20のコントローラ21は、第一検出回路DL1を介して検出するアクティブフィルタ20の入力電圧の電圧波形から位相θを継続的に計算し、更新する。系統電圧の電圧波形は、図3(a)に例示した通りである。
[First Embodiment]
[System voltage phase update (S101 in FIG. 5)]
The controller 21 of the active filter 20 continuously calculates and updates the phase θ from the voltage waveform of the input voltage of the active filter 20 detected via the first detection circuit DL1. The voltage waveform of the system voltage is as illustrated in FIG.

[コンバータ電流高調波成分計算(図5 S103)]
次に、コントローラ21は、第一検出回路DL1を介して検出するコンバータ電流波形(R相,S相,T相)から基本波成分を取り除いて、コンバータ電流の高調波成分を求める。
[Converter current harmonic component calculation (FIG. 5, S103)]
Next, the controller 21 removes the fundamental wave component from the converter current waveform (R phase, S phase, T phase) detected via the first detection circuit DL1, and obtains the harmonic component of the converter current.

[転流検出(図5 S105)]
次に、コントローラ21は、求めたコンバータ電流の高調波成分から、電流のピーク値Iとピーク値Iを示すときの位相θを検出する。なお、このときの位相θをθpとする。1電源周期中にθpは各相、つまりR相、S相及びT相毎に2回ずつ出現する。
[Commutation detection (S105 in FIG. 5)]
Next, the controller 21 detects the phase θ when the peak value I P and the peak value I P of the current are indicated from the obtained harmonic component of the converter current. Note that the phase θ at this time is θp. During one power cycle, θp appears twice for each phase, that is, R phase, S phase, and T phase.

[AF電流指令計算(図5 S107)]
コントローラ21は、コンバータ電流の高調波成分を打ち消す、アクティブフィルタ20の電流指令(AF電流指令)の波形を求める。このAF電流指令をAF電流指令(CC1)とする。
[AF current command calculation (S107 in FIG. 5)]
The controller 21 obtains the waveform of the current command (AF current command) of the active filter 20 that cancels the harmonic component of the converter current. This AF current command is referred to as AF current command (CC1).

[転流タイミング判断(図5 S109)]
コントローラ21は、位相θが転流タイミングより制御遅れ分だけ進んだ所定転流タイミングに当たるか当たらないかを判断する。なお、ここでいう転流タイミングとは、系統電圧の相電圧が等しくなる位相〜θpの範囲で特定される。θpは、高調波成分においてピーク値を示す位相θである。また、制御遅れはハード的な構成により決まるため、予め制御遅れの時間が設定される。
[Commutation timing judgment (FIG. 5, S109)]
The controller 21 determines whether or not the phase θ corresponds to a predetermined commutation timing advanced by a control delay from the commutation timing. The commutation timing here is specified in the range of the phase to θp where the phase voltages of the system voltage are equal. θp is a phase θ indicating a peak value in the harmonic component. Since the control delay is determined by the hardware configuration, the control delay time is set in advance.

[AF電流指令補償(図5 S115)]
コントローラ21は、所定の転流タイミングにあたるものと判断する(図5 S109 Yes)と、ピーク値を示す位相θpとピーク値Iに基づいて、位相θから制御遅れ分だけ進めたAF電流指令(AF電流指令(CC2)とする)を求める。コントローラ21は、先に求めているAF電流指令(CC1)の値を求めたAF電流指令(CC2)の値で置き換えることで、制御遅れを補償する。
[AF current command compensation (S115 in FIG. 5)]
The controller 21 determines that corresponds to a predetermined commutation timing (FIG. 5 S109 Yes), based on the phase θp and the peak value I P indicating the peak value, AF current command advanced by the control delay of the phase theta ( AF current command (CC2) is obtained. The controller 21 compensates for the control delay by replacing the previously obtained AF current command (CC1) value with the obtained AF current command (CC2) value.

[AF電流制御(図5 S111)]
コントローラ21は、転流タイミングに当たらないと判断する(図5 S109 No)と、S107で求めたAF電流指令(CC1)となるように電流制御を行い、アクティブフィルタ20による電圧指令を計算により求める。
一方、コントローラ21は、転流タイミングに当たらないと判断し(図5 S109 No)、S115にてAF電流指令(CC2)を求めているのであれば、AF電流指令(CC2)となるように電流制御を行い、アクティブフィルタ20による電圧指令を計算により求める。
[AF current control (FIG. 5, S111)]
When the controller 21 determines that the commutation timing is not reached (No in FIG. 5), the controller 21 performs current control so that the AF current command (CC1) obtained in S107 is obtained, and obtains a voltage command by the active filter 20 by calculation. .
On the other hand, if the controller 21 determines that the commutation timing is not reached (S109 No in FIG. 5) and obtains the AF current command (CC2) in S115, the current is set so as to be the AF current command (CC2). Control is performed to obtain a voltage command by the active filter 20 by calculation.

[duty出力(S113)]
コントローラ21は、計算で求めたAF電圧指令を、アクティブフィルタ20の主回路23を構成するスイッチング素子のスイッチングdutyに換算する。コントローラ21は換算したスイッチングdutyに基づいて主回路23を構成するスイッチング素子を駆動制御して、補償電流を出力する。
[Duty output (S113)]
The controller 21 converts the AF voltage command obtained by calculation into a switching duty of a switching element that constitutes the main circuit 23 of the active filter 20. The controller 21 controls driving of the switching elements constituting the main circuit 23 based on the converted switching duty and outputs a compensation current.

[第2実施形態]
図6に、高調波を有効成分(P軸)と無効成分(Q軸)に変換する場合の一連の手順を示す。
図6に示すように、3相(R相,S相,T相)を2相(P軸,Q軸)に変換する手順、及び、2相(P軸,Q軸)を3相(R相,S相,T相)に変換する手順が加わることを除いて、図5に示す手順と同じである。
[Second Embodiment]
FIG. 6 shows a series of procedures for converting a harmonic into an effective component (P axis) and an ineffective component (Q axis).
As shown in FIG. 6, the procedure for converting three phases (R phase, S phase, T phase) into two phases (P axis, Q axis) and two phases (P axis, Q axis) into three phases (R The procedure shown in FIG. 5 is the same as that shown in FIG.

[効 果]
以上説明したように、本実施形態によれば、転流が終了するときの電流値とタイミングを測定するだけで足りるので、メモリ手段を必要とすることなく、補償電流を生成できる。
[Effect]
As described above, according to the present embodiment, it is only necessary to measure the current value and timing when commutation is completed, so that a compensation current can be generated without requiring memory means.

以上、好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。   The preferred embodiments have been described above. However, the configuration described in the above embodiments can be selected or changed to other configurations as appropriate without departing from the gist of the present invention.

1 電源装置
3 交流電源
5 電動モータ
10 インバータ
11 コンバータ回路
13 インバータ回路
15 平滑回路
20 アクティブフィルタ
21 コントローラ
23 主回路
25 高調波フィルタ
DCL 直流リアクトル
ACL 交流リアクトル
C1,C2 キャパシタ
DL1 第一検出回路
DL2 第二検出回路
R,,W 電線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 3 AC power source 5 Electric motor 10 Inverter 11 Converter circuit 13 Inverter circuit 15 Smoothing circuit 20 Active filter 21 Controller 23 Main circuit 25 Harmonic filter DCL DC reactor ACL AC reactor C1, C2 Capacitor DL1 First detection circuit DL2 Second detection circuit W R, W S, W T wire

Claims (5)

三相の交流電源に対して、負荷と並列に接続されるアクティブフィルタであって、
前記アクティブフィルタは、
高調波成分を打ち消す補償電流を生成する主回路と、
前記主回路の駆動を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、
前記交流電源による系統電圧が転流したタイミングにおける電流波形を、二乗の放物線で近似した電流指令を求め、
求められた前記電流指令に基づいて、前記主回路を駆動させる、
ことを特徴とするアクティブフィルタ。
An active filter connected in parallel with a load for a three-phase AC power source,
The active filter is
A main circuit that generates a compensation current that cancels harmonic components;
A controller for controlling the driving of the main circuit,
The controller is
Obtain a current command that approximates the current waveform at the timing when the system voltage from the AC power supply is commutated by a square parabola,
Driving the main circuit based on the determined current command;
An active filter characterized by that.
前記コントローラは、
前記電流波形から基本波成分を取り除いて、前記高調波成分を求め、
求めた前記高調波成分から、電流のピーク値Iとピーク値Iを示すときの位相θを検出し、
前記位相θが、前記系統電圧の相電圧が等しくなる位相〜θp(ピーク値Iを示すときの前記位相θ)の範囲よりも、制御遅れ分だけ進んでいる所定転流タイミングに当たるか当たらないかを判断する、
請求項1に記載のアクティブフィルタ。
The controller is
The fundamental wave component is removed from the current waveform to obtain the harmonic component,
From the obtained harmonic component, the phase θ when the current peak value I P and peak value I P are detected,
The phase θ is than the range of (the phase θ when a peak value I P) phase ~θp the phase voltages are equal to the system voltage, does not touch or strike the predetermined commutation timing is advanced by the control delay of To determine,
The active filter according to claim 1.
前記コントローラは、
前記高調波成分を打ち消す、前記補償電流であるAF電流指令(CC1)を求める、
請求項2に記載のアクティブフィルタ。
The controller is
An AF current command (CC1) that is the compensation current that cancels the harmonic components is obtained.
The active filter according to claim 2.
前記コントローラは、
前記所定転流タイミングに当たると判断すると、前記位相θpと前記ピーク値Iに基づいて、前記位相θから前記制御遅れ分だけ進めたAF電流指令(CC2)を求め、
前記AF電流指令(CC1)の値を前記AF電流指令(CC2)の値で置き換えて電流制御を行う、
請求項3に記載のアクティブフィルタ。
The controller is
Wherein when it is determined that corresponds to a predetermined commutation timing based on said phase θp and the peak value I P, obtains the AF current command advanced by said control lag from the phase theta (CC2),
The current control is performed by replacing the value of the AF current command (CC1) with the value of the AF current command (CC2).
The active filter according to claim 3.
前記コントローラは、
前記所定転流タイミングに当たらないと判断すると、前記AF電流指令(CC1)となるように電流制御を行う、
請求項3に記載のアクティブフィルタ。
The controller is
If it is determined that the predetermined commutation timing is not reached, current control is performed so that the AF current command (CC1) is obtained.
The active filter according to claim 3.
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