JP2018191374A - アクティブフィルタ装置、及びそれを用いた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】調相設備を有したビル等における力率を改善する。【解決手段】力率を改善するための補償電流（Ic）を、高調波発生機器（10）が接続された電力系統に流す電流源（110）を設ける。電力系統に接続された、前記高調波発生機器（10）以外の負荷器及び調相設備（200）の無効電流に相当する電流値（iq）と、電力系統から高調波発生機器（10）に流れる電流の電流値（ir1,it1）とを用いて、補償電流（Ic）の大きさを求める力率制御器（120）を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、アクティブフィルタ装置、及びそれを用いた空気調和装置に関するものである。

一般的に、ビル、工場、マンション等（以下、ビル等）は、商用電源に接続され、商用電源から供給された電力によって、種々の負荷（空気調和装置やエレベータなど）が稼働している。このようなビル等では、受電した電力の力率を高く保持するのが望ましいため、多くのビル等では、進相コンデンサやリアクトルを有する調相設備（例えば特許文献１を参照）が設置される。

特開２０１２−１９５４８７号公報

一般的に、調相設備は、ビル等における負荷（消費電力）が最大の状態を想定して設計される。しかしながら、ビル等における負荷は、刻々と変動する。そのため、負荷が比較的小さい時には、調相設備によって電流が進み位相となって、却って力率が悪化する可能性がある。

本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、調相設備を有したビル等における力率を改善することを目的としている。

前記の課題を解決するため、第１の態様は、
高調波発生機器（10）に接続されたアクティブフィルタ装置において、
力率を改善するための補償電流（Ic）を、前記高調波発生機器（10）が接続された電力系統に流す電流源（110）と、
前記電力系統に接続された、前記高調波発生機器（10）以外の負荷器及び調相設備（200）の無効電流に相当する電流値（iq）と、前記電力系統から前記高調波発生機器（10）に流れる電流の電流値（ir1,it1）とを用いて、前記補償電流（Ic）の大きさを求める力率制御器（120）と、
を備えたことを特徴とするアクティブフィルタ装置である。

この構成では、前記高調波発生機器（10）以外の負荷器及び調相設備（200）の無効電流を把握し、それを補償するように補償電流（Ic）が流される。

また、第２の態様は、第１の態様において、
前記力率制御器（120）は、前記無効電流に相当する電流値（iq）として、該無効電流の基本波成分のみを用いることを特徴とするアクティブフィルタ装置である。

また、第３の態様は、第１又は第２の態様において、
前記無効電流に相当する電流値（iq）を検出する電流センサ（125）、又は前記電力系統から受電した電力を求める電力計からなる電流情報検出部（125）を備え、
前記力率制御器（120）は、前記電流情報検出部（125）の検出値を用いて、前記無効電流に相当する電流値（iq）を求めることを特徴とするアクティブフィルタ装置である。

この構成では、電流センサ（125）、乃至は電力計によって無効電流が把握される。

また、第４の態様は、第３の態様において、
前記電流情報検出部（125）は、前記電力系統からの電力を分配する分電盤（40）に配置されていることを特徴とするアクティブフィルタ装置である。

また、第５の態様は、第３又は第４の態様において、
前記電流情報検出部（125）は、無線方式で検出結果を前記力率制御器（120）に送信することを特徴とするアクティブフィルタ装置である。

また、第６の態様は、第１から第５の態様の何れかにおいて、
前記高調波発生機器（10）は、空気調和装置であることを特徴とするアクティブフィルタ装置である。

また、第７の態様は、第１から第６の態様の何れかのアクティブフィルタ装置（100）が組み込まれていることを特徴とする空気調和装置である。

また、第８の態様は、第１から第６の態様の何れかのアクティブフィルタ装置（100）を複数台備え、
それぞれのアクティブフィルタ装置（100）で前記補償電流（Ic）を分担して出力することを特徴とする空気調和装置である。

この構成では、複数台のアクティブフィルタ装置（100）によって力率改善が図られる。

第１の態様によれば、調相設備を有したビル等における力率を改善することが可能になる。

また、第２の態様によれば、より小さな電力で力率の改善が可能である。

また、第３の態様によれば、電流センサを用いる構成では容易に無効電流を把握することができる。また、電力計を用いる構成では、既存の設備の利用が可能になる。換言すると、設備コストの低減が可能になる。

また、第４の態様によれば、電流センサを容易に設置することが可能になる。また、電流センサのために専用のスペースを確保する必要がなく、利便性が大きい。

また、第５の態様によれば、電流センサと力率制御器との間の配線を省略できる。すなわち、電流センサの設置が容易になる。

また、第６の態様によれば、空気調和装置が稼働する環境おいて力率の改善が可能になる。

また、第７の態様によれば、空気調和装置に組み込まれたアクティブフィルタ装置を利用して力率を改善することが可能になる。

また、第８の態様によれば、設備をコンパクトに構成することが可能になる。

図１は、実施形態１に係るアクティブフィルタ装置を示すブロック図である。 図２は、調相設備の構成を模式的に示す。 図３は、実施形態２に係るアクティブフィルタ装置を示すブロック図である。 図４は、実施形態３に係るアクティブフィルタ装置を示すブロック図である。 図５は、実施形態４に係るアクティブフィルタ装置を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るアクティブフィルタ装置（100）を示すブロック図である。アクティブフィルタ装置（100）は、ビル、工場、マンション等に設置される。ビル等には、交流電源（30）を含む電力系統から電力が供給されている。この例では、交流電源（30）は、三相の交流電源（商用電源）である。なお、電力系統の送電網には、インピーダンスがある（図１では、交流電源（30）と分電盤（40）（後述）の間に、当該インピーダンスを示すためにコイルの記号を付与してある）。調相設備（200）の存在によって、交流電源（30）から分電盤（40）に電力が入る段階で、電流は進み位相となる傾向があり、当該インピーダンスの存在によって、分電盤（40）での受電電圧は、交流電源よりも高くなる。

また、ビル等には、交流電源（30）に接続されて交流電源（30）からの交流電力を受電する分電盤（40）が設けられている。分電盤（40）は、複数のブレーカを備えており、各ブレーカを介して、交流電源（30）からの交流電力を複数の機器に分配している。この例では、それらのブレーカの１つに空気調和装置（10）が接続されている。空気調和装置（10）は、分電盤（40）を介して供給された交流電力によって稼働する。

具体的に、空気調和装置（10）は、冷媒が循環して冷凍サイクル運転動作を行う冷媒回路（図示省略）を備え、ビル等において室内の冷房や暖房を行う。空気調和装置（10）の冷媒回路は、冷媒を圧縮する圧縮機を備えている。また、空気調和装置（10）は、図１に示すように、コンバータ回路（11）、リアクトル（12）、コンデンサ（13）、インバータ回路（14）、及びモータ（15）を備えている。

コンバータ回路（11）は、交流を直流に変換する回路である。例えばコンバータ回路（11）は、ダイオードブリッジ回路で構成される。コンデンサ（13）は、コンバータ回路（11）の出力を平滑化するものである。また、インバータ回路（14）は、コンデンサ（13）によって平滑化された直流を、所定周波数及び所定電圧を有した交流に変換する。インバータ回路（14）は、具体的には、ブリッジ接続された複数（ここでは６個）のスイッチング素子を備え、入力された直流をスイッチングすることで、直流を交流に変換する。

空気調和装置（10）のモータ（15）は、いわゆるＩＰＭモータ（Interior Permanent Magnet Motor）である。モータ（15）は、前記圧縮機を駆動する。ここで、何らの手当も行わないとすれば、モータ（15）が稼働することにより、電力系統の電流（以下、系統電流（Is））に高調波電流が加わる。すなわち、空気調和装置（10）は、本発明の高調波発生機器の一例である。なお、図示は省略するが、このビル等には、空気調和装置（10）以外の負荷器（例えばエレベータなど）も分電盤（40）を介して電力供給を受けている。

また、ビル等には、調相設備（200）が設けられている。図２に、調相設備（200）の構成を模式的に示す。図２に示すように、調相設備（200）は、直列接続された進相コンデンサ（201）とリアクトル（202）とから成る直列ユニットを３組（３相分）備えている。各直列ユニットは、図２に示すように、分電盤（40）の入力側に設けられている。詳しくは、各直列ユニットは、一端側が交流電源（30）の所定の一相に接続され、他端側が互いに接続されている。なお、以下では、調相設備（200）に流れる電流を進相コンデンサ電流（Isc）と命名する。

〈アクティブフィルタ装置の構成〉
図１に示すように、アクティブフィルタ装置（100）は、電流源（110）、力率制御器（120）、及びＰＷＭ制御器（140）を備えている。この例では、アクティブフィルタ装置（100）は、空気調和装置（10）に組み込まれている。アクティブフィルタ装置（100）は、後述の補償電流（Ic）を電源系統に流すことで、力率改善と空気調和装置（10）の高調波抑制とを行う。なお、ここでは、補償電流（Ic）は、一例として、アクティブフィルタ装置（100）から交流電源（30）に向かう方向を正とする。また、系統電流（Is）と補償電流（Ic）の和が、電源系統（交流電源（30））から空気調和装置（10）に流れる電流（負荷電流（I1））と調相設備（200）に流れる進相コンデンサ電流（Isc）との和に等しいものとする。

−電流源（110）−
電流源（110）は、インバータ回路（111）とコンデンサ（113）を備えている。コンデンサ（113）は、例えば電解コンデンサで構成される。インバータ回路（111）は、補償電流（Ic）を入出力することにより、コンデンサ（113）に充放電を行わせる。この例では、インバータ回路（111）は、交流電源（30）に三相のリアクトル（160）を介して接続されている。

本実施形態のインバータ回路（111）では、詳細な図示を省略するが、６つのスイッチング素子（112）がブリッジ接続されている。このインバータ回路（111）は、所定周波数のキャリア信号に同期して、複数のスイッチング素子（112）のスイッチング状態（オンオフ状態）をそれぞれ変化させて、補償電流（Ic）を入出力する。スイッチング素子（112）のオンオフの制御は、ＰＷＭ制御器（140）が行う。なお、この例では、補償電流（Ic）のリプルを除去する目的で、ローパスフィルタ（150）が、リアクトル（160）と、ブレーカと空気調和装置（10）の接続点との間に設けられている。ローパスフィルタ（150）は、いわゆるＬＣフィルタである。

−力率制御器（120）−
力率制御器（120）は、電源位相検出器（121）、位相演算部（122）、３つの電流センサ（123,124,125）、３つのｄｑ変換器（126,127,128）、ハイパスフィルタ（129）、加算器（132）、３つの減算器（131,133,135）、電圧制御器（134）、及び２つの電流制御器（136,137）を備えている。力率制御器（120）の主要部は、具体的には、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアが格納されたメモリディバイス等を用いて構成することができる。

電源位相検出器（121）は、交流電源（30）の所定の線間（r相,s相,t相の何れか２つ）に接続され、その線間電圧の位相を検出して位相演算部（122）に出力する。位相演算部（122）は、電源位相検出器（121）が出力した信号（ゼロクロス信号（S1）と呼ぶ）を用いて、電源位相検出器（121）が接続された線間の位相（ωt）を求める。位相演算部（122）は、求めた位相（ωt）をｄｑ変換器（126）、ｄｑ変換器（127）、及びｄｑ変換器（128）に出力する。

電流センサ（123）は、負荷電流（I1）を検出する。負荷電流（I1）は三相であるが、電流センサ（123）は、三相のうちの二相分の負荷電流（ir1,it1）を検出している。電流センサ（124）は、補償電流（Ic）を検出する。補償電流（Ic）も三相であるが、電流センサ（124）は、三相のうちの二相分の負荷電流を検出している。

また、電流センサ（125）は、本発明の電流情報検出部の一例であり、系統電流（Is）を検出する。ここで、系統電流（Is）は、調相設備（200）も含めたビル等全体における電流である。この例では、電流センサ（125）は、分電盤（40）内に設けられ、分電盤（40）の入力側であって、且つ、調相設備（200）よりも交流電源（30）寄りで電流値（系統電流（Is））を検出する。系統電流（Is）も三相であるが、電流センサ（125）は、三相のうちの二相分の系統電流（ir2,it2）を検出している。電流センサ（125）の検出値（系統電流（Is））は、ｄｑ変換器（128）に対して無線方式により送信されている。勿論、電流センサ（125）の検出値を有線方式でｄｑ変換器（128）に送信するように構成することも可能である。

なお、負荷電流（I1）、系統電流（Is）、及び補償電流（Ic）は、三相のうちの二相の電流値を検出しておけば、残りの一相の電流値は容易に算出することができるので、各電流センサ（123,124,125）は、二相分の電流を検出する構成でよい。また、これらの電流センサ（123,124,125）には種々の構成の電流センサを採用できる。これらの電流センサ（123,124,125）の一例としては、カレントトランスが挙げられる。

ｄｑ変換器（126）は、電流センサ（123）の検出値から求めた負荷電流（I1）（三相）に対して三相／二相変換（ｄｑ軸変換）を行う。ここで、ｄ軸及びｑ軸は、位相演算部（122）で求められた位相（ωt）と同期して回転する回転座標系である。変換結果として得られたｄ軸成分は、空気調和装置（10）における有効電流である。ｄｑ変換器（126）は、ｄ軸成分をハイパスフィルタ（129）に出力する。なお、ｄｑ変換器（126）の変換結果として得られたｑ軸成分は、空気調和装置（10）における無効電流であるが、本実施形態ではこのｑ軸成分は制御には用いられていない。

ｄｑ変換器（127）は、電流センサ（124）の検出値から求めた補償電流（Ic）に対して三相／二相変換を行って、有効電流であるｄ軸成分（以下、ｄ軸電流（id）と呼ぶ）と、無効電流であるｑ軸成分とを求める。ｄ軸電流（id）は、減算器（135）に出力される。なお、本実施形態では、ｄｑ変換器（127）が求めたｑ軸電流は、制御に使用されていない。

また、ｄｑ変換器（128）は、電流センサ（125）の検出値から求めた系統電流（Is）（三相）に対して三相／二相変換を行って、ｑ軸成分（以下、ｑ軸電流（iq））を求める。ｑ軸電流（iq）は、受電した電力における無効電流である。換言すると、アクティブフィルタ装置（100）が設置されているビル等における無効電流の合計値と考えてよい。すなわち、このｑ軸電流（iq）は、補償電流（Ic）として流すべき電流のｑ軸成分と考えてよい。ｄｑ変換器（128）が求めたｑ軸電流（iq）は、減算器（131）に出力されている。なお、本実施形態では、ｄｑ変換器（128）が求めたｄ軸電流は、制御に使用されていない。

ハイパスフィルタ（129）は、ｄｑ変換器（126）が出力した負荷電流（I1）のｄ軸成分から直流成分を除去して、加算器（132）に出力する。ｄｑ変換器（126）の出力は、負荷電流（I1）に高調波成分が無ければ直流となる。これは、負荷電流（I1）のうちで交流電源（30）の位相と同期する成分が直流として現れるからである。すなわち、ハイパスフィルタ（129）は、負荷電流（I1）のｄ軸成分に含まれる高調波成分のみを加算器（132）に出力する。

補償電流（Ic）におけるｄ軸成分及びｑ軸成分のそれぞれが、負荷電流（I1）の高調波成分とそれぞれ一致するように、補償電流（Ic）を流したとすれば、負荷電流（I1）の高調波成分を打ち消すことができる（以下、このように、所定の成分が打ち消されるように電流を流すことを補償と呼ぶ）。すなわち、ハイパスフィルタ（129）の出力は、補償電流（Ic）のｄ軸成分（ｄ軸電流（id））の指令値（ｄ軸電流指令値（id^*））の生成に用いることができる。

なお、この例では、ｄ軸電流指令値（id^*）として、ハイパスフィルタ（129）の出力をそのまま用いるのではなく、コンデンサ（113）の端子間電圧（以下、直流電圧（Vdc））の変動に対応するための修正が行われている。具体的に力率制御器（120）では、まず、減算器（133）によって、コンデンサ（113）の直流電圧（Vdc）とその指令値（Vdc^*）との偏差が求められる。電圧制御器（134）は、減算器（133）によって求められた偏差に基づいて比例積分制御を行って修正値を求める。この修正値は、加算器（132）においてハイパスフィルタ（129）の出力と加算され、加算結果がｄ軸電流指令値（id^*）として出力される。これにより、直流電圧（Vdc）の変動の影響が低減される。

減算器（135）は、ｄ軸電流（id）をｄ軸電流指令値（id^*）から差し引いた偏差（Δid）を求め、偏差（Δid）を電流制御器（136）に出力する。また、減算器（131）には、固定値（具体的にはゼロ）がｑ軸電流指令値（iq^*）として入力されている。減算器（131）からは、ｑ軸電流指令値（iq^*）からｑ軸電流（iq）を減算した値（以下、偏差（Δiq）と呼ぶ）が出力される。偏差（Δid）は、電流制御器（137）に入力されている。

電流制御器（136）は、偏差（Δid）に基づいてフィードバック制御（例えば、いわゆるPID制御）等のアルゴリズムを利用することによって、二相の電圧指令値のうちの１つであるｄ軸電圧指令値（Vid）を出力する。また、電流制御器（137）は、偏差（Δiq）に基づいてフィードバック制御（例えば、いわゆるPID制御）等のアルゴリズムを利用することによって、二相の電圧指令値のうちの１つであるｑ軸電圧指令値（Viq）を出力する。

−ＰＷＭ制御器（140）−
ＰＷＭ制御器（140）は、ｄ軸電圧指令値（Vid）及びｑ軸電圧指令値（Viq）に基づいて電流源（110）を駆動する駆動信号（G）を生成する。具体的に、ＰＷＭ制御器（140）は、いわゆるＰＷＭ（pulse width modulation）制御を行って、電流源（110）に補償電流（Ic）の入出力を行わせる。ＰＷＭ制御器（140）は、マイクロコンピュータと、それを動作させるためのソフトウエアが格納されたメモリディバイスを用いて構成することができる。

〈アクティブフィルタ装置の動作〉
アクティブフィルタ装置（100）は、空気調和装置（10）に組み込まれているので、アクティブフィルタ装置（100）を稼働させるには、空気調和装置（10）に通電させる。そうすると、力率制御器（120）では、電流センサ（125）の検出値に基づいて、ｄｑ変換器（128）によって、系統電流（Is）のｑ軸電流（iq）が求められる。また、減算器（131）によって、ｑ軸電流（iq）からｑ軸電流指令値（iq^*）が減算されて、偏差（Δiq）が算出される。更に、力率制御器（120）では、ｄｑ変換器（126）等の動作によってｄ軸電流指令値（id^*）が生成される。また、減算器（135）によって、ｄ軸電流指令値（id^*）から、ｄｑ変換器（127）が求めたｄ軸電流（id）が減算されて、偏差（Δid）が算出される。

偏差（Δid）が定まると、電流制御器（136）からｄ軸電圧指令値（Vid）が出力される。また、偏差（Δiq）が定まると、電流制御器（137）からｑ軸電圧指令値（Viq）が出力される。それにより、ｄ軸電圧指令値（Vid）及びｑ軸電圧指令値（Viq）に見合った駆動信号（G）がＰＷＭ制御器（140）からインバータ回路（111）に出力される。

例えば、アクティブフィルタ装置（100）が設けられなかったとすれば、空気調和装置（10）の負荷が小さい場合には、進相コンデンサ電流（Isc）によって系統電流（Is）は、進み位相となる。しかしながら、本実施形態では、系統電流（Is）におけるｑ軸成分（ｑ軸電流（iq））がゼロ（＝ｑ軸電流指令値（iq^*））となるようにｑ軸電圧指令値（Viq）が生成される。それに応じて、電流源（110）からは、ｑ軸電流（iq）に相当する成分を有した補償電流（Ic）が流れる。その結果、本実施形態では、進み位相となっている進相コンデンサ電流（Isc）が補償され、受電した電力における基本波力率が改善される。

なお、空気調和装置（10）に関しては、負荷電流（I1）の高調波成分を補償するように、補償電流（Ic）のｄ軸成分が調整される。そのため、空気調和装置（10）に係る有効電流の高調波成分も補償される。すなわち、アクティブフィルタ装置（100）は、空気調和装置（10）の高調波電流の低減も可能である。

〈本実施形態における効果〉
以上のように、本実施形態では、調相設備（200）も含めたビル等の全体についての無効電流を把握し、その無効電流を補償するようにした。そのため、本実施形態では、調相設備を有したビル等における力率を改善することが可能になる。

《発明の実施形態２》
図３は、発明の実施形態２に係るアクティブフィルタ装置（100）を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係るアクティブフィルタ装置（100）は、実施形態１のアクティブフィルタ装置（100）にローパスフィルター（138）を追加したものである。

本実施形態では、図３に示すように、ｄｑ変換器（128）が出力したq軸成分が、ローパスフィルター（138）を通してｑ軸電流（iq）として出力されるように構成されている。そのため、本実施形態では、電源系統における無効電流の基本波成分のみが補償される。この構成では、ローパスフィルター（138）を設けない場合よりも小さな電力で力率の改善が可能である。

《発明の実施形態３》
図４は、実施形態３に係るアクティブフィルタ装置（100）を示すブロック図である。本実施形態では、実施形態1のｄｑ変換器（128）に代えて、無効電流算出部（139）が設けられている。

無効電流算出部（139）は、無効電流(ｑ軸電流（iq）)を算出する。この算出を行うために、無効電流算出部（139）には、ビル等における消費電力（ここでは空気調和装置（10）の消費電力）、交流電源（30）の電圧、系統電流（Is）の検出値が入力されている。これら消費電力、交流電源（30）の電圧、系統電流（Is）の取得には、電流センサ（125）に代えて、例えば、ビル等に設置される電力計（いわゆるスマートメータなど）を電流情報検出部として利用して電流値を求めている。無効電流算出部（139）は、入力されたこれらの情報を基に、無効電流(ｑ軸電流（iq）)を次のように算出している。

まず、皮相電力、及び無効電力は、それぞれ以下の式で表せ、無効電流算出部（139）は、これらの式から「無効電力」を算出している。

皮相電力＝電源電圧×系統電流＝√（消費電力^2＋無効電力^2）
ただし、（^2は、二乗を示す。以下同様）
無効電力＝√（皮相電力^2−消費電力^2）
そして、無効電流算出部（139）は、算出した「無効電力」等を以下の式に適用し、無効電流の値（ｑ軸電流（iq））を得ている。

無効電流＝無効電力／電源電圧
無効電流算出部（139）によって算出されたｑ軸電流（iq）は、減算器（131）に出力されている。したがって、本実施形態でも、実施形態1と同様にして、ｑ軸電流（iq）からｑ軸電流指令値（iq^*）が減算されて、偏差（Δiq）が算出される。更に、力率制御器（120）では、ｄｑ変換器（126）等の動作によってｄ軸電流指令値（id^*）が生成される。以下、実施形態1と同様にして、電流制御器（136）からｄ軸電圧指令値（Vid）が出力され、電流制御器（137）からｑ軸電圧指令値（Viq）が出力される。それにより、ｄ軸電圧指令値（Vid）及びｑ軸電圧指令値（Viq）に見合った駆動信号（G）がＰＷＭ制御器（140）からインバータ回路（111）に出力される。よって、本実施形態でも、進相コンデンサ電流（Isc）が進み位相となっていても力率が改善される。

《発明の実施形態４》
図５は、実施形態４に係るアクティブフィルタ装置（100）を示すブロック図である。この例では、配電線には高圧（例えば６６００Ｖ）の交流（三相交流）が供給されている。その配電線の所定箇所（受電点と呼ぶ）には、複数の変圧器が接続されている。これらの変圧器は、配電線から供給された交流を降圧する。これらの変圧器は、該変圧器の二次側から見ると実施形態１等の交流電源（30）とも見ることができる。以下では、各変圧器を交流電源（30）と呼ぶことにする。

図５に示すように、各交流電源（30）（変圧器）には、実施形態１等と同様に空気調和装置（10）のような負荷器が接続されている。また、各交流電源（30）には、実施形態１等と同様の構成を有した調相設備（200）も接続されている。更に、図５に示すように、この例では、変圧器の高圧側、具体的には前記受電点と変圧器（交流電源（30））とを結ぶ電流路上にも調相設備（200）が接続されている。高圧側の調相設備（200）の構成は、実施形態１で説明したものと同様である。高圧側に調相設備（200）が存在すると、負荷の大きさによっては、高圧側の調相設備（200）の作用によって、高圧側でも電流が進み位相となる場合がある。

本実施形態に係るアクティブフィルタ装置（100）では、高圧側の調相設備（200）による、電流の進み位相を対策するために、高圧側の調相設備（200）を含む無効電流（ｑ軸電流（iq））を検出する。具体的に、本実施形態のアクティブフィルタ装置（100）では、電流センサ（125）は、高圧側に接続された調相設備（200）の進相コンデンサ電流（Isc）も検出するように、変圧器（交流電源（30））の高圧側に設けられている。したがって、本実施形態では、高圧側の無効電流（ｑ軸電流（iq））に基づいて補償電流（Ic）が生成される。また、このアクティブフィルタ装置（100）は、補償電流（Ic）を変圧器（すなわち交流電源（30））の低圧側に供給するように構成されている。このように本実施形態では、変圧器（交流電源（30））の高圧側における無効電流が把握されるので、高圧側に調相設備（200）が設置された場合においても、受電点における力率が改善される。

《その他の実施形態》
なお、電流センサ（125）に代えて、例えば、ビル等に設置される電力計（いわゆるスマートメータなど）を利用して電流値を求めるようにしてもよい。この場合は、電力計が本発明の電流情報検出部に相当する。

また、アクティブフィルタ装置（100）は、空気調和装置（10）に必ずしも組み込む必要はない。すなわち、空気調和装置（10）とは別個の設備としてビル等に設置してもよい。

また、複数台のアクティブフィルタ装置（100）を設けてもよい。この場合は、複数のアクティブフィルタ装置（100）で補償電流（Ic）を分担（例えば均等に分担）して出力すればよい。

また、空気調和装置（10）の構成は例示である。空気調和装置（10）は、上述の冷暖房を行う装置の他に、例えば冷蔵装置、冷凍装置、換気装置、或いは調湿装置であってもよい。

また、交流電源（30）に繋がる負荷器の種類（この例では空気調和装置（10））や台数は例示である。更に多数の負荷器が同じ電力系統に接続されていてもよい。

本発明は、アクティブフィルタ装置として有用である。

１０ 空気調和装置（高調波発生機器）
４０ 分電盤
１００ アクティブフィルタ装置
１１０ 電流源
１２０ 力率制御器
１２５ 電流センサ（電流情報検出部）
２００ 調相設備

Claims (8)

1. 高調波発生機器（10）に接続されたアクティブフィルタ装置において、
   力率を改善するための補償電流（Ic）を、前記高調波発生機器（10）が接続された電力系統に流す電流源（110）と、
   前記電力系統に接続された、前記高調波発生機器（10）以外の負荷器及び調相設備（200）の無効電流に相当する電流値（iq）と、前記電力系統から前記高調波発生機器（10）に流れる電流の電流値（ir1,it1）とを用いて、前記補償電流（Ic）の大きさを求める力率制御器（120）と、
   を備えたことを特徴とするアクティブフィルタ装置。
2. 請求項１において、
   前記力率制御器（120）は、前記無効電流に相当する電流値（iq）として、該無効電流の基本波成分のみを用いることを特徴とするアクティブフィルタ装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記無効電流に相当する電流値（iq）を検出する電流センサ（125）、又は前記電力系統から受電した電力を求める電力計からなる電流情報検出部（125）を備え、
   前記力率制御器（120）は、前記電流情報検出部（125）の検出値を用いて、前記無効電流に相当する電流値（iq）を求めることを特徴とするアクティブフィルタ装置。
4. 請求項３において、
   前記電流情報検出部（125）は、前記電力系統からの電力を分配する分電盤（40）に配置されていることを特徴とするアクティブフィルタ装置。
5. 請求項３又は請求項４において、
   前記電流情報検出部（125）は、無線方式で検出結果を前記力率制御器（120）に送信することを特徴とするアクティブフィルタ装置。
6. 請求項１から請求項５の何れかにおいて、
   前記高調波発生機器（10）は、空気調和装置であることを特徴とするアクティブフィルタ装置。
7. 請求項１から請求項６の何れかのアクティブフィルタ装置（100）が組み込まれていることを特徴とする空気調和装置。
8. 請求項１から請求項６の何れかのアクティブフィルタ装置（100）を複数台備え、
   それぞれのアクティブフィルタ装置（100）で前記補償電流（Ic）を分担して出力することを特徴とする空気調和装置。

Images