高調波最適化システム
【課題】交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑える高調波最適化システムを提供する。
【解決手段】交流電源系統内に発生する高調波を検出する高調波検出部１と、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する固定パルスパターン演算部２と、交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータ４ａとを備え、ＰＷＭコンバータ４ａは、固定パルスパターン演算部２により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する固定パルスパターン発生部と、固定パルスパターン発生部により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する電力変換素子とを備える。
【解決手段】交流電源系統内に発生する高調波を検出する高調波検出部１と、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する固定パルスパターン演算部２と、交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータ４ａとを備え、ＰＷＭコンバータ４ａは、固定パルスパターン演算部２により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する固定パルスパターン発生部と、固定パルスパターン発生部により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する電力変換素子とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源系統内に流出する電力変換装置ＰＷＭコンバータの高調波を適切に制御し、系統内の高調波を最適化する高調波最適化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置としてＰＷＭ制御方式による電力変換装置が開示されている。このようなＰＷＭ電力変換装置は、一般に三角波比較による正弦波ＰＷＭ制御が行われるが、交流電源側の入力電流に含まれる高調波成分が大きい場合に交流電力系統電圧を歪ませる原因となるため、電源高調波成分の低い電力変換装置が求められている。
【０００３】
特許文献１には、ＰＷＭ電力変換装置のスイッチング周波数を高めることなく交流入力電流に含まれる高調波成分を低減することを課題とするＰＷＭ制御形電力変換装置が記載されている。図８は、特許文献１に記載された従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ４）が接続された交流電力系統の構成例を示す図である。また、図９は、特許文献１に記載された従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ４）の構成を示す制御ブロック図である。
【０００４】
このＰＷＭコンバータ４は、図８，９に示すように、トランス５において変換された電力系統からの電力に対し、トランス５の２次側に電力変換素子６を設けて交流を直流に変換するものである。その際に、３相／ＰＱ変換器８は、入力電流に基づいて、電力変換素子６に供給される電流の有効電流検出値Ｉｐと無効電流検出値Ｉｑとを算出する。また、有効電流ＰＩ制御器１２は、電力変換素子６による直流側電圧Ｖｄｃと直流電圧基準値Ｖｄｃ＊＊ とに基づいて、両者の偏差をゼロにするための有効電流基準値Ｉｐ＊を生成する。有効電流ＰＩ制御器１０は、有効電流検出値Ｉｐの有効電流基準値Ｉｐ＊に対する偏差から交流電源電圧位相を基準としたオンオフ位相を決定するための位相基準角α＊を算出する。
【０００５】
また、電源同期ＰＬＬ制御器７は、有効／無効電流検出、及び固定パルスパターン発生に用いる電源電圧位相角θｓを検出する。
【０００６】
固定パルスパターン発生器９は、有効電流ＰＩ制御器１０により演算された位相基準角α＊に基づいて基本波周波数が交流電源周波数に同期した固定パルスパターンのスイッチング信号を発生し、自励式電圧形電力変換器を制御する。具体的には、固定パルスパターン発生器９は、３相／ＰＱ変換機能８により出力された無効電流検出値Ｉｑの微分値を位相基準角α＊に加算したα＊＊と、電源電圧位相角θｓとを用いて固定パルスパターンを発生させる。
【０００７】
よって、従来のＰＷＭコンバータ４は、固定パルスパターン発生器９のみを持ち、コンバータ本体の発生高調波が所望の規定値以下となるようあらかじめ指定した固定パルスパターンにより直流電圧を発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７８３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示すような従来のＰＷＭ電力変換装置は、装置単体から系統に流出する高調波電流のみについて、所望の規定値以下となるように固定パルスパターンを設定しており、系統内に接続された他の機器類（例えば図８に示すＬＣフィルタやダイオード素子等）を考慮したものではない。したがって、系統内に接続された他の機器類から流出する高調波により、系統上位の各次数における高調波電流の発生量が、次数（特に、５，７，１１，１３次等の低次側）によっては規定値を上回るという問題が発生する場合がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑える高調波最適化システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る高調波最適化システムは、上記課題を解決するために、交流電源系統内に発生する高調波を検出する高調波検出部と、前記高調波検出部により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する固定パルスパターン決定部と、前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータとを備え、前記ＰＷＭコンバータは、前記固定パルスパターン決定部により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する固定パルスパターン発生部と、前記固定パルスパターン発生部により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する電力変換素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑える高調波最適化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータの詳細な構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ内の電力変換素子による出力電圧を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ内の電力変換素子を制御する固定パルスパターンの固定パターン角度を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の形態の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータの詳細な構成を示す制御ブロック図である。
【図８】従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ）が接続された交流電力系統の構成例を示す図である。
【図９】従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ）の構成を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の高調波最適化システムの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。
【００１６】
高調波検出部１は、交流電源系統内に発生する高調波を検出する。具体的には、高調波検出部１は、工場内の受電点あるいは電源系統上位の位置に接続され、交流電源系統の電流あるいは電圧を検出し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて検出した電流あるいは電圧を解析し、発生している高調波を求める。
【００１７】
固定パルスパターン演算部２は、本発明の固定パルスパターン決定部に対応し、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する。具体的には、固定パルスパターン演算部２は、系統内の高調波電流の発生量が高い次数を割り出し、流出する高調波次数を、系統内の発生量が少ない次数となるように固定パルスパターンを設定する。
【００１８】
すなわち、本実施例における固定パルスパターン演算部２は、比較結果に基づいて演算することにより固定パルスパターンを決定するものであり、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値との差に基づいて、固定パルスパターンをリアルタイムに定め、パルスパターン発生に用いる。本実施例の高調波最適化システムは、これらの高調波検出部１と固定パルスパターン演算部２とを備えることにより、固定パルスパターンを系統上位の高調波発生状況に合わせて変化させることを可能としており、特に、系統のバックパワーが大きい場合ほど、高次側に系統及び分散して流出させ、低次側（例えば、５，７，１１，１３，１７，１９次）の流出量を抑えることも可能である。
【００１９】
伝送手段３は、例えばＰＬＣであり、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する。
【００２０】
ＰＷＭコンバータ４ａは、トランス５を介して交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する。図２は、本実施例の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ４ａの詳細な構成を示す制御ブロック図である。このＰＷＭコンバータ４ａは、従来技術として図９を用いて説明したＰＷＭコンバータ４と基本的な構成は同じであり、各構成の動作も特許文献１に記載されたＰＷＭ制御形電力変換装置と同様である。
【００２１】
すなわち、このＰＷＭコンバータ４ａは、トランス５において変換された電力系統からの電力に対し、トランス５の２次側に電力変換素子６を設けて交流を直流に変換するものである。その際に、３相／ＰＱ変換器８は、入力電流に基づいて、電力変換素子６に供給される電流の有効電流検出値Ｉｐと無効電流検出値Ｉｑとを算出する。また、有効電流ＰＩ制御器１２は、電力変換素子６による直流側電圧Ｖｄｃと直流電圧基準値Ｖｄｃ＊＊ とに基づいて、両者の偏差をゼロにするための有効電流基準値Ｉｐ＊を生成する。有効電流ＰＩ制御器１０は、有効電流検出値Ｉｐの有効電流基準値Ｉｐ＊に対する偏差から交流電源電圧位相を基準としたオンオフ位相を決定するための位相基準角α＊を算出する。
【００２２】
また、電源同期ＰＬＬ制御器７は、有効／無効電流検出、及び固定パルスパターン発生に用いる電源電圧位相角θｓを検出する。
【００２３】
固定パルスパターン発生器９は、有効電流ＰＩ制御器１０により演算された位相基準角α＊に基づいて基本波周波数が交流電源周波数に同期した固定パルスパターンのスイッチング信号を発生し、自励式電圧形電力変換器を制御する。具体的には、固定パルスパターン発生器９は、３相／ＰＱ変換機能８により出力された無効電流検出値Ｉｑの微分値を位相基準角α＊に加算したα＊＊と、電源電圧位相角θｓとを用いて固定パルスパターンを発生させる。
【００２４】
さらに、固定パルスパターン発生器９は、本発明の固定パルスパターン発生部に対応し、固定パルスパターン演算部２により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する。言い換えると、固定パルスパターン発生器９は、従来技術と同様に位相角基準値α＊＊に基づいて基本周波数が交流電源周波数に同期した固定パルスパターンのスイッチング信号を発生した後、伝送部３により固定パルスパターン演算部２から伝送された新たな固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を生成する。この点において、本実施例における固定パルスパターン発生器９は、従来技術と異なる点を有する。
【００２５】
電力変換素子６は、固定パルスパターン発生器９により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する。
【００２６】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図３は、本実施例の高調波最適化システムの動作を示すフローチャートである。まず、高調波検出部１は、交流電源系統内に発生する高調波を検出する（ステップＳ１）。次に、高調波検出部１は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて各次数の高調波の解析を行う（ステップＳ２）。この際に、高調波検出部１は、解析の結果得られた系統のｈ次発生高調波量をＩｈ−ｓｙｓｔｅｍとして定義し、各Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍの情報を固定パルスパターン演算部２に出力する。
【００２７】
固定パルスパターン演算部２は、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較する（ステップＳ３）。具体的には、ｈ次における規定値をＩｈ−ｌｉｍｉｔとした場合に、固定パルスパターン演算部２は、各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしているか否かを判断する。
【００２８】
各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしている場合には、固定パルスパターン演算部２は、現在の固定パルスパターンを維持するように固定パルスパターンを決定する（ステップＳ４）。また、伝送手段３は、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する（ステップＳ７）。
【００２９】
Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしていない（Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ＞Ｉｈ−ｌｉｍｉｔである）次数が存在する場合には、固定パルスパターン演算部２は、各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンが選択可能か否かを判断する（ステップＳ５）。選択可能であれば、固定パルスパターン演算部２は、各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンを決定する。
【００３０】
すなわち、固定パルスパターン演算部２は、比較結果に基づいて、高調波検出部１により検出された高調波の成分Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍが各次数において予め設定された所定の規定値Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを超えないように固定パルスパターンを決定する。伝送手段３は、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する（ステップＳ７）。
【００３１】
ステップＳ５において、各次数におけるＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンが存在しない（選択できない）と判断した場合には、固定パルスパターン演算部２は、ｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９等の低次領域においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンを決定する（ステップＳ６）。この場合において、ｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９のＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たす固定パルスパターンが複数存在する場合には、ｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９の各Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍが最も低くなるような最適パターンを選択する。
【００３２】
すなわち、固定パルスパターン演算部２は、比較結果に基づいて、比較した全ての次数において高調波検出部１により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することができないと判断する場合には、予め定めた所定の次数（ここではｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９）において高調波検出部１により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定する。伝送手段３は、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する（ステップＳ７）。
【００３３】
固定パルスパターン発生器９は、固定パルスパターンを決定する（ステップＳ８）。すなわち、固定パルスパターン発生器９は、固定パルスパターン演算部２により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する。その後は、ステップＳ１に戻って動作を繰り返す。ステップＳ６において低次領域のみＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たす固定パルスパターンを選択したとしても、このように動作を繰り返すことにより、本実施例の高調波最適化システムは、最終的に各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすことを目的に動作することとなる。
【００３４】
なお、低次領域を特に意識する理由は、系統に接続されている他機器が、特に低次において高調波を発生している可能性を予見できるためである。
【００３５】
固定パルスパターン演算部２は、ＰＷＭコンバータ４ａの系統側への流出高調波算出を例えば以下に示すように行う。ここでは、例として固定パルスパターンを５パルスとし、５パルスの固定パターン角度をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとし、ｈ次高調波電圧Ｖｈを以下に示す式により計算する。
【数１】
【００３６】
図４は、本実施例の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ４ａ内の電力変換素子６による出力電圧Ｖｄｃを示す図である。また、図５は、図４内の１点鎖線で囲まれた部分を拡大した図であり、電力変換素子６を制御する固定パルスパターンの固定パターン角度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを示す図である。図４，５の横軸は角度を示している。
【００３７】
なお、上述したように、図４，５においては５パルスの場合を例として示しているが、必ずしも５パルスに限るものではなく、パルス数としては他の任意のパルス数を選ぶことも可能である。
【００３８】
定格相電圧をＶＮ、定格相電流をＩＮ、電源リアクタンスをＸとしたときに、規格化された値ＸＰＵは以下のように表される。
【００３９】
ＸＰＵ＝ＩＮＸ／ＶＮ， Ｘ＝ＶＮＸＰＵ／ＩＮ …（２）
また、ｈ次高調波電流Ｉｈは、以下のように表される。
【００４０】
Ｉｈ＝Ｖｈ／（ｈＸ）＝ＶｈＩＮ／（ｈＶＮＸＰＵ）…（３）
したがって、固定パルスパターン演算部２は、図３のステップＳ５において、Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしていない（Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ＞Ｉｈ−ｌｉｍｉｔである）次数が存在する場合に、Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍに対応して固定パターン角度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの設定角度を変化させることにより、固定パルスパターンを変化させることができる。したがって、本実施例の高調波最適化システムは、流出する高調波電流Ｉｈを制御することができ、Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍの低減を実現することができる。
【００４１】
なお、以上に述べた実施の形態では、個々の手段及び機能部品について、複数のディスクリート部品からなるものとして説明しており、それらの部品は単一又は複数のマイクロプロセッサを用い、そのソフトウェアによって実現することができる。
【００４２】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る高調波最適化システムによれば、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータ４ａより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑えることができる。
【００４３】
すなわち、本実施例の高調波最適化システムは、高調波検出部１と固定パルスパターン演算部２とを備えていることにより、交流電源系統内の高調波をリアルタイムに検出し、それに応じた固定パルスパターンを決定するので、コンバータ出力を変えることなくＰＷＭコンバータ４ａから流出する高調波電流を制御することができ、系統内に接続された他の機器類から高調波が流出したとしても、系統全体の高調波電流各次数の発生量を所定の規定値以下に抑えることができる。
【００４４】
特に、固定パルスパターン演算部２は、演算結果に基づいて固定パターン角度を変化させて固定パルスパターンを決定するので、流出する高調波電流Ｉｈを制御し、次数毎に高調波の低減を実現することができる。
【００４５】
また、固定パルスパターン演算部２は、高調波の成分が各次数において予め設定された所定の規定値を超えないように固定パルスパターンを決定するので、次数毎に確実に高調波を抑えることができる。さらに、固定パルスパターン演算部２は、比較した全ての次数において高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することができないと判断する場合には、予め定めた所定の次数（ここではｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９）において高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定するので、全ての次数において高調波を抑えることが困難な場合でも、所定の次数において高調波を抑えることができる。
【００４６】
特に、交流電源系統内に接続された他の機器類は、低次領域において高調波を発生している可能性が高いため、そのような場合に低次の高調波を抑えることができるという点において本実施例の高調波最適化システムは特に有効である。
【実施例２】
【００４７】
図６は、本発明の実施例２の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。実施例１と異なる点は、固定パルスパターン演算部２の代わりに固定パルスパターン選択部１３を備えている点である。
【００４８】
固定パルスパターン選択部１３は、本発明の固定パルスパターン決定部に対応し、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する。具体的には、固定パルスパターン選択部１３は、予め固定パルスパターンによる流出高調波量の計算結果を記憶し、系統内の高調波電流の発生量が高い次数を割り出し、規定値と比較した結果に応じて固定パルスパターンを選択して設定する。
【００４９】
すなわち、本実施例における固定パルスパターン選択部１３は、比較結果に基づいて予め記憶された複数の固定パルスパターンのうち１つを選択することにより固定パルスパターンを決定するものである。
【００５０】
図７は、本実施例の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ４ｂの詳細な構成を示す制御ブロック図である。実施例１のＰＷＭコンバータ４ａと異なる点は、固定パルスパターン発生器１４が予め複数の固定パルスパターンを備えている点である。
【００５１】
すなわち、固定パルスパターン発生器１４は、固定パルスパターン選択部１３が予め記憶している複数の固定パルスパターンに対応した固定パルスパターンを予め備えており、固定パルスパターン選択部１３により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する。
【００５２】
その他の構成は、図１，２に示す実施例１の高調波最適化システムと同様であり、重複した説明を省略する。
【００５３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的には、図３で説明した実施例１の高調波最適化システムの動作と同様である。本実施例の高調波最適化システムは、ステップＳ３，５，６において、固定パルスパターン選択部１３が固定パルスパターンを決定する。
【００５４】
その他の作用は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５５】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る高調波最適化システムによれば、実施例１と同様に、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータ４ｂより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑えることができる。
【００５６】
特に、本実施例の高調波最適化システムは、固定パルスパターン選択部１３が予め記憶された複数の固定パルスパターンのうち１つを選択することにより固定パルスパターンを決定するので、固定パルスパターンの演算時間を大幅に短縮することができるという利点を有する。ただし、実施例１の高調波最適化システムは、より精度の高い流出高調波の制御が可能であると考えられるので、実際の電源系統の状況や目的に合わせて適切なシステムを構築すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る高調波最適化システムは、交流電源系統に接続されたＰＷＭコンバータに利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 高調波検出部
２ 固定パルスパターン演算部
３ 伝送部
４，４ａ，４ｂ ＰＷＭコンバータ
５ トランス
６ 電力変換素子
７ 電源同期ＰＬＬ制御器
８ ３相／ＰＱ変換器
９ 固定パルスパターン発生器
１０ 有効電流ＰＩ制御器
１１ 無効電流ＰＩ制御器
１２ 有効電流ＰＩ制御器
１３ 固定パルスパターン選択部
１４ 固定パルスパターン発生器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源系統内に流出する電力変換装置ＰＷＭコンバータの高調波を適切に制御し、系統内の高調波を最適化する高調波最適化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置としてＰＷＭ制御方式による電力変換装置が開示されている。このようなＰＷＭ電力変換装置は、一般に三角波比較による正弦波ＰＷＭ制御が行われるが、交流電源側の入力電流に含まれる高調波成分が大きい場合に交流電力系統電圧を歪ませる原因となるため、電源高調波成分の低い電力変換装置が求められている。
【０００３】
特許文献１には、ＰＷＭ電力変換装置のスイッチング周波数を高めることなく交流入力電流に含まれる高調波成分を低減することを課題とするＰＷＭ制御形電力変換装置が記載されている。図８は、特許文献１に記載された従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ４）が接続された交流電力系統の構成例を示す図である。また、図９は、特許文献１に記載された従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ４）の構成を示す制御ブロック図である。
【０００４】
このＰＷＭコンバータ４は、図８，９に示すように、トランス５において変換された電力系統からの電力に対し、トランス５の２次側に電力変換素子６を設けて交流を直流に変換するものである。その際に、３相／ＰＱ変換器８は、入力電流に基づいて、電力変換素子６に供給される電流の有効電流検出値Ｉｐと無効電流検出値Ｉｑとを算出する。また、有効電流ＰＩ制御器１２は、電力変換素子６による直流側電圧Ｖｄｃと直流電圧基準値Ｖｄｃ＊＊ とに基づいて、両者の偏差をゼロにするための有効電流基準値Ｉｐ＊を生成する。有効電流ＰＩ制御器１０は、有効電流検出値Ｉｐの有効電流基準値Ｉｐ＊に対する偏差から交流電源電圧位相を基準としたオンオフ位相を決定するための位相基準角α＊を算出する。
【０００５】
また、電源同期ＰＬＬ制御器７は、有効／無効電流検出、及び固定パルスパターン発生に用いる電源電圧位相角θｓを検出する。
【０００６】
固定パルスパターン発生器９は、有効電流ＰＩ制御器１０により演算された位相基準角α＊に基づいて基本波周波数が交流電源周波数に同期した固定パルスパターンのスイッチング信号を発生し、自励式電圧形電力変換器を制御する。具体的には、固定パルスパターン発生器９は、３相／ＰＱ変換機能８により出力された無効電流検出値Ｉｑの微分値を位相基準角α＊に加算したα＊＊と、電源電圧位相角θｓとを用いて固定パルスパターンを発生させる。
【０００７】
よって、従来のＰＷＭコンバータ４は、固定パルスパターン発生器９のみを持ち、コンバータ本体の発生高調波が所望の規定値以下となるようあらかじめ指定した固定パルスパターンにより直流電圧を発生させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−７８３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示すような従来のＰＷＭ電力変換装置は、装置単体から系統に流出する高調波電流のみについて、所望の規定値以下となるように固定パルスパターンを設定しており、系統内に接続された他の機器類（例えば図８に示すＬＣフィルタやダイオード素子等）を考慮したものではない。したがって、系統内に接続された他の機器類から流出する高調波により、系統上位の各次数における高調波電流の発生量が、次数（特に、５，７，１１，１３次等の低次側）によっては規定値を上回るという問題が発生する場合がある。
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑える高調波最適化システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る高調波最適化システムは、上記課題を解決するために、交流電源系統内に発生する高調波を検出する高調波検出部と、前記高調波検出部により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する固定パルスパターン決定部と、前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータとを備え、前記ＰＷＭコンバータは、前記固定パルスパターン決定部により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する固定パルスパターン発生部と、前記固定パルスパターン発生部により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する電力変換素子とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑える高調波最適化システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータの詳細な構成を示す制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ内の電力変換素子による出力電圧を示す図である。
【図５】本発明の実施例１の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ内の電力変換素子を制御する固定パルスパターンの固定パターン角度を示す図である。
【図６】本発明の実施例２の形態の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。
【図７】本発明の実施例２の形態の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータの詳細な構成を示す制御ブロック図である。
【図８】従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ）が接続された交流電力系統の構成例を示す図である。
【図９】従来の電力変換装置（ＰＷＭコンバータ）の構成を示す制御ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の高調波最適化システムの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。まず、本実施の形態の構成を説明する。図１は、本発明の実施例１の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。
【００１６】
高調波検出部１は、交流電源系統内に発生する高調波を検出する。具体的には、高調波検出部１は、工場内の受電点あるいは電源系統上位の位置に接続され、交流電源系統の電流あるいは電圧を検出し、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて検出した電流あるいは電圧を解析し、発生している高調波を求める。
【００１７】
固定パルスパターン演算部２は、本発明の固定パルスパターン決定部に対応し、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する。具体的には、固定パルスパターン演算部２は、系統内の高調波電流の発生量が高い次数を割り出し、流出する高調波次数を、系統内の発生量が少ない次数となるように固定パルスパターンを設定する。
【００１８】
すなわち、本実施例における固定パルスパターン演算部２は、比較結果に基づいて演算することにより固定パルスパターンを決定するものであり、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値との差に基づいて、固定パルスパターンをリアルタイムに定め、パルスパターン発生に用いる。本実施例の高調波最適化システムは、これらの高調波検出部１と固定パルスパターン演算部２とを備えることにより、固定パルスパターンを系統上位の高調波発生状況に合わせて変化させることを可能としており、特に、系統のバックパワーが大きい場合ほど、高次側に系統及び分散して流出させ、低次側（例えば、５，７，１１，１３，１７，１９次）の流出量を抑えることも可能である。
【００１９】
伝送手段３は、例えばＰＬＣであり、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する。
【００２０】
ＰＷＭコンバータ４ａは、トランス５を介して交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する。図２は、本実施例の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ４ａの詳細な構成を示す制御ブロック図である。このＰＷＭコンバータ４ａは、従来技術として図９を用いて説明したＰＷＭコンバータ４と基本的な構成は同じであり、各構成の動作も特許文献１に記載されたＰＷＭ制御形電力変換装置と同様である。
【００２１】
すなわち、このＰＷＭコンバータ４ａは、トランス５において変換された電力系統からの電力に対し、トランス５の２次側に電力変換素子６を設けて交流を直流に変換するものである。その際に、３相／ＰＱ変換器８は、入力電流に基づいて、電力変換素子６に供給される電流の有効電流検出値Ｉｐと無効電流検出値Ｉｑとを算出する。また、有効電流ＰＩ制御器１２は、電力変換素子６による直流側電圧Ｖｄｃと直流電圧基準値Ｖｄｃ＊＊ とに基づいて、両者の偏差をゼロにするための有効電流基準値Ｉｐ＊を生成する。有効電流ＰＩ制御器１０は、有効電流検出値Ｉｐの有効電流基準値Ｉｐ＊に対する偏差から交流電源電圧位相を基準としたオンオフ位相を決定するための位相基準角α＊を算出する。
【００２２】
また、電源同期ＰＬＬ制御器７は、有効／無効電流検出、及び固定パルスパターン発生に用いる電源電圧位相角θｓを検出する。
【００２３】
固定パルスパターン発生器９は、有効電流ＰＩ制御器１０により演算された位相基準角α＊に基づいて基本波周波数が交流電源周波数に同期した固定パルスパターンのスイッチング信号を発生し、自励式電圧形電力変換器を制御する。具体的には、固定パルスパターン発生器９は、３相／ＰＱ変換機能８により出力された無効電流検出値Ｉｑの微分値を位相基準角α＊に加算したα＊＊と、電源電圧位相角θｓとを用いて固定パルスパターンを発生させる。
【００２４】
さらに、固定パルスパターン発生器９は、本発明の固定パルスパターン発生部に対応し、固定パルスパターン演算部２により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する。言い換えると、固定パルスパターン発生器９は、従来技術と同様に位相角基準値α＊＊に基づいて基本周波数が交流電源周波数に同期した固定パルスパターンのスイッチング信号を発生した後、伝送部３により固定パルスパターン演算部２から伝送された新たな固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を生成する。この点において、本実施例における固定パルスパターン発生器９は、従来技術と異なる点を有する。
【００２５】
電力変換素子６は、固定パルスパターン発生器９により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する。
【００２６】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図３は、本実施例の高調波最適化システムの動作を示すフローチャートである。まず、高調波検出部１は、交流電源系統内に発生する高調波を検出する（ステップＳ１）。次に、高調波検出部１は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）を用いて各次数の高調波の解析を行う（ステップＳ２）。この際に、高調波検出部１は、解析の結果得られた系統のｈ次発生高調波量をＩｈ−ｓｙｓｔｅｍとして定義し、各Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍの情報を固定パルスパターン演算部２に出力する。
【００２７】
固定パルスパターン演算部２は、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較する（ステップＳ３）。具体的には、ｈ次における規定値をＩｈ−ｌｉｍｉｔとした場合に、固定パルスパターン演算部２は、各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしているか否かを判断する。
【００２８】
各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしている場合には、固定パルスパターン演算部２は、現在の固定パルスパターンを維持するように固定パルスパターンを決定する（ステップＳ４）。また、伝送手段３は、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する（ステップＳ７）。
【００２９】
Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしていない（Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ＞Ｉｈ−ｌｉｍｉｔである）次数が存在する場合には、固定パルスパターン演算部２は、各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンが選択可能か否かを判断する（ステップＳ５）。選択可能であれば、固定パルスパターン演算部２は、各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンを決定する。
【００３０】
すなわち、固定パルスパターン演算部２は、比較結果に基づいて、高調波検出部１により検出された高調波の成分Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍが各次数において予め設定された所定の規定値Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを超えないように固定パルスパターンを決定する。伝送手段３は、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する（ステップＳ７）。
【００３１】
ステップＳ５において、各次数におけるＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンが存在しない（選択できない）と判断した場合には、固定パルスパターン演算部２は、ｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９等の低次領域においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすような固定パルスパターンを決定する（ステップＳ６）。この場合において、ｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９のＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たす固定パルスパターンが複数存在する場合には、ｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９の各Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍが最も低くなるような最適パターンを選択する。
【００３２】
すなわち、固定パルスパターン演算部２は、比較結果に基づいて、比較した全ての次数において高調波検出部１により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することができないと判断する場合には、予め定めた所定の次数（ここではｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９）において高調波検出部１により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定する。伝送手段３は、固定パルスパターン演算部２により得られた固定パルスパターンをＰＷＭコンバータ４ａに伝送する（ステップＳ７）。
【００３３】
固定パルスパターン発生器９は、固定パルスパターンを決定する（ステップＳ８）。すなわち、固定パルスパターン発生器９は、固定パルスパターン演算部２により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する。その後は、ステップＳ１に戻って動作を繰り返す。ステップＳ６において低次領域のみＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たす固定パルスパターンを選択したとしても、このように動作を繰り返すことにより、本実施例の高調波最適化システムは、最終的に各次数においてＩｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たすことを目的に動作することとなる。
【００３４】
なお、低次領域を特に意識する理由は、系統に接続されている他機器が、特に低次において高調波を発生している可能性を予見できるためである。
【００３５】
固定パルスパターン演算部２は、ＰＷＭコンバータ４ａの系統側への流出高調波算出を例えば以下に示すように行う。ここでは、例として固定パルスパターンを５パルスとし、５パルスの固定パターン角度をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとし、ｈ次高調波電圧Ｖｈを以下に示す式により計算する。
【数１】
【００３６】
図４は、本実施例の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ４ａ内の電力変換素子６による出力電圧Ｖｄｃを示す図である。また、図５は、図４内の１点鎖線で囲まれた部分を拡大した図であり、電力変換素子６を制御する固定パルスパターンの固定パターン角度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを示す図である。図４，５の横軸は角度を示している。
【００３７】
なお、上述したように、図４，５においては５パルスの場合を例として示しているが、必ずしも５パルスに限るものではなく、パルス数としては他の任意のパルス数を選ぶことも可能である。
【００３８】
定格相電圧をＶＮ、定格相電流をＩＮ、電源リアクタンスをＸとしたときに、規格化された値ＸＰＵは以下のように表される。
【００３９】
ＸＰＵ＝ＩＮＸ／ＶＮ， Ｘ＝ＶＮＸＰＵ／ＩＮ …（２）
また、ｈ次高調波電流Ｉｈは、以下のように表される。
【００４０】
Ｉｈ＝Ｖｈ／（ｈＸ）＝ＶｈＩＮ／（ｈＶＮＸＰＵ）…（３）
したがって、固定パルスパターン演算部２は、図３のステップＳ５において、Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ≦Ｉｈ−ｌｉｍｉｔを満たしていない（Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍ＞Ｉｈ−ｌｉｍｉｔである）次数が存在する場合に、Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍに対応して固定パターン角度ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの設定角度を変化させることにより、固定パルスパターンを変化させることができる。したがって、本実施例の高調波最適化システムは、流出する高調波電流Ｉｈを制御することができ、Ｉｈ−ｓｙｓｔｅｍの低減を実現することができる。
【００４１】
なお、以上に述べた実施の形態では、個々の手段及び機能部品について、複数のディスクリート部品からなるものとして説明しており、それらの部品は単一又は複数のマイクロプロセッサを用い、そのソフトウェアによって実現することができる。
【００４２】
上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る高調波最適化システムによれば、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータ４ａより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑えることができる。
【００４３】
すなわち、本実施例の高調波最適化システムは、高調波検出部１と固定パルスパターン演算部２とを備えていることにより、交流電源系統内の高調波をリアルタイムに検出し、それに応じた固定パルスパターンを決定するので、コンバータ出力を変えることなくＰＷＭコンバータ４ａから流出する高調波電流を制御することができ、系統内に接続された他の機器類から高調波が流出したとしても、系統全体の高調波電流各次数の発生量を所定の規定値以下に抑えることができる。
【００４４】
特に、固定パルスパターン演算部２は、演算結果に基づいて固定パターン角度を変化させて固定パルスパターンを決定するので、流出する高調波電流Ｉｈを制御し、次数毎に高調波の低減を実現することができる。
【００４５】
また、固定パルスパターン演算部２は、高調波の成分が各次数において予め設定された所定の規定値を超えないように固定パルスパターンを決定するので、次数毎に確実に高調波を抑えることができる。さらに、固定パルスパターン演算部２は、比較した全ての次数において高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することができないと判断する場合には、予め定めた所定の次数（ここではｈ＝５，７，１１，１３，１７，１９）において高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定するので、全ての次数において高調波を抑えることが困難な場合でも、所定の次数において高調波を抑えることができる。
【００４６】
特に、交流電源系統内に接続された他の機器類は、低次領域において高調波を発生している可能性が高いため、そのような場合に低次の高調波を抑えることができるという点において本実施例の高調波最適化システムは特に有効である。
【実施例２】
【００４７】
図６は、本発明の実施例２の高調波最適化システムが適用された交流電源系統の構成例を示す図である。実施例１と異なる点は、固定パルスパターン演算部２の代わりに固定パルスパターン選択部１３を備えている点である。
【００４８】
固定パルスパターン選択部１３は、本発明の固定パルスパターン決定部に対応し、高調波検出部１により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する。具体的には、固定パルスパターン選択部１３は、予め固定パルスパターンによる流出高調波量の計算結果を記憶し、系統内の高調波電流の発生量が高い次数を割り出し、規定値と比較した結果に応じて固定パルスパターンを選択して設定する。
【００４９】
すなわち、本実施例における固定パルスパターン選択部１３は、比較結果に基づいて予め記憶された複数の固定パルスパターンのうち１つを選択することにより固定パルスパターンを決定するものである。
【００５０】
図７は、本実施例の高調波最適化システムにおけるＰＷＭコンバータ４ｂの詳細な構成を示す制御ブロック図である。実施例１のＰＷＭコンバータ４ａと異なる点は、固定パルスパターン発生器１４が予め複数の固定パルスパターンを備えている点である。
【００５１】
すなわち、固定パルスパターン発生器１４は、固定パルスパターン選択部１３が予め記憶している複数の固定パルスパターンに対応した固定パルスパターンを予め備えており、固定パルスパターン選択部１３により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する。
【００５２】
その他の構成は、図１，２に示す実施例１の高調波最適化システムと同様であり、重複した説明を省略する。
【００５３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的には、図３で説明した実施例１の高調波最適化システムの動作と同様である。本実施例の高調波最適化システムは、ステップＳ３，５，６において、固定パルスパターン選択部１３が固定パルスパターンを決定する。
【００５４】
その他の作用は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００５５】
上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る高調波最適化システムによれば、実施例１と同様に、交流電源系統の高調波電流の発生状況によって、各次数のコントロールが期待できるとともに、ＰＷＭコンバータ４ｂより流出する高調波電流の次数を制御することによって、系統の高調波電流を所望の規定値内に抑えることができる。
【００５６】
特に、本実施例の高調波最適化システムは、固定パルスパターン選択部１３が予め記憶された複数の固定パルスパターンのうち１つを選択することにより固定パルスパターンを決定するので、固定パルスパターンの演算時間を大幅に短縮することができるという利点を有する。ただし、実施例１の高調波最適化システムは、より精度の高い流出高調波の制御が可能であると考えられるので、実際の電源系統の状況や目的に合わせて適切なシステムを構築すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る高調波最適化システムは、交流電源系統に接続されたＰＷＭコンバータに利用可能である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 高調波検出部
２ 固定パルスパターン演算部
３ 伝送部
４，４ａ，４ｂ ＰＷＭコンバータ
５ トランス
６ 電力変換素子
７ 電源同期ＰＬＬ制御器
８ ３相／ＰＱ変換器
９ 固定パルスパターン発生器
１０ 有効電流ＰＩ制御器
１１ 無効電流ＰＩ制御器
１２ 有効電流ＰＩ制御器
１３ 固定パルスパターン選択部
１４ 固定パルスパターン発生器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源系統内に発生する高調波を検出する高調波検出部と、
前記高調波検出部により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する固定パルスパターン決定部と、
前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータとを備え、
前記ＰＷＭコンバータは、
前記固定パルスパターン決定部により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する固定パルスパターン発生部と、
前記固定パルスパターン発生部により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する電力変換素子と、
を備えることを特徴とする高調波最適化システム。
【請求項２】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて演算することにより固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項１記載の高調波最適化システム。
【請求項３】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて予め記憶された複数の固定パルスパターンのうち１つを選択することにより固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項１記載の高調波最適化システム。
【請求項４】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて、前記高調波検出部により検出された高調波の成分が各次数において予め設定された所定の規定値を超えないように固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の高調波最適化システム。
【請求項５】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて、比較した全ての次数において前記高調波検出部により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することができないと判断する場合には、予め定めた所定の次数において前記高調波検出部により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項４記載の高調波最適化システム。
【請求項１】
交流電源系統内に発生する高調波を検出する高調波検出部と、
前記高調波検出部により検出された高調波の成分と予め設定された所定の規定値とを次数毎に比較するとともに、比較結果に基づいて固定パルスパターンを決定する固定パルスパターン決定部と、
前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換するＰＷＭコンバータとを備え、
前記ＰＷＭコンバータは、
前記固定パルスパターン決定部により決定された固定パルスパターンに基づいてスイッチング信号を発生する固定パルスパターン発生部と、
前記固定パルスパターン発生部により発生したスイッチング信号に基づいてオン／オフ制御され、前記交流電源系統により供給された交流電圧を直流電圧に変換する電力変換素子と、
を備えることを特徴とする高調波最適化システム。
【請求項２】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて演算することにより固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項１記載の高調波最適化システム。
【請求項３】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて予め記憶された複数の固定パルスパターンのうち１つを選択することにより固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項１記載の高調波最適化システム。
【請求項４】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて、前記高調波検出部により検出された高調波の成分が各次数において予め設定された所定の規定値を超えないように固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の高調波最適化システム。
【請求項５】
前記固定パルスパターン決定部は、比較結果に基づいて、比較した全ての次数において前記高調波検出部により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することができないと判断する場合には、予め定めた所定の次数において前記高調波検出部により検出された高調波の成分が予め設定された所定の規定値を超えないような固定パルスパターンを決定することを特徴とする請求項４記載の高調波最適化システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１５１９５７（Ｐ２０１２−１５１９５７Ａ）
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７６２（Ｐ２０１１−７７６２）
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月９日（２０１２．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月１８日（２０１１．１．１８）
【出願人】（５０１１３７６３６）東芝三菱電機産業システム株式会社 (904)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]