特許ウォッチ

公開番号2025057085
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-09
出願番号2023166736
出願日2023-09-28
発明の名称アクティブフィルタ装置
出願人ニチコン株式会社
代理人弁理士法人みのり特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250402BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】過負荷状態の時にコンデンサの電圧が過電圧検出ラインに達するのを回避することが可能なアクティブフィルタ装置を提供する。
【解決手段】インバータ部と、コンデンサと、電流検出部と、インバータ部を制御する制御部150とを備えるアクティブフィルタ装置であって、制御部150は、逆位相電流の出力指令値d0を生成する指令値生成部151と、ゲインGを生成するゲイン生成部152と、出力指令値d0にゲインGを掛けた第1指令信号d1を生成する演算部53と、クリップ処理を行って第2指令信号d2を生成するクリップ部154と、インバータ制御部155とを備え、ゲイン生成部152は、クリップ部154がクリップ処理を行っている場合にクリップ処理中にゲイン値低下処理を開始し、ゲイン値低下処理により時間経過とともにゲインGのゲイン値を低下させることを特徴とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
三相交流電源と高調波発生負荷とを接続し、前記高調波発生負荷から出力された負荷電流が流れる電源ラインに接続される出力端と、
一対の直流端と前記出力端に接続される交流端とを有し、前記負荷電流に含まれる高調波電流を抑制するための逆位相電流を前記交流端から出力するインバータ部と、
前記一対の直流端間に接続されるコンデンサと、
前記逆位相電流を検出して前記逆位相電流に関する第１信号を出力する電流検出部と、
前記第１信号および前記負荷電流に関する第２信号に基づいて前記インバータ部を制御する制御部と、
を備えるアクティブフィルタ装置であって、
前記制御部は、
前記第２信号に基づいて前記逆位相電流の出力指令値を生成する指令値生成部と、
前記第１信号に基づいて前記出力指令値のゲインを生成するゲイン生成部と、
前記出力指令値に前記ゲインを掛けた第１指令信号を生成する演算部と、
前記第１指令信号にクリップ処理を行って第２指令信号を生成するクリップ部と、
前記第２指令信号に基づいて前記インバータ部を制御するための制御信号を生成するインバータ制御部と、を備え、
前記クリップ部は、
前記第１指令信号の信号値が予め設定された上限信号値を超える場合に前記第２指令信号の信号値を前記上限信号値とし、前記第１指令信号の信号値が予め設定された下限信号値未満となる場合に前記第２指令信号の信号値を前記下限信号値とする前記クリップ処理を行い、
前記ゲイン生成部は、
前記クリップ処理中にゲイン値低下処理を開始し、前記ゲイン値低下処理により時間経過とともに前記ゲインのゲイン値を低下させる
ことを特徴とするアクティブフィルタ装置。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記ゲイン生成部は、
前記逆位相電流のピーク値と予め設定された第１閾値とを比較し、前記ピーク値が前記第１閾値を超える場合に前記ゲイン値低下処理を行い、
前記ゲイン値低下処理により前記ピーク値が前記第１閾値以下となった場合でも、前記ピーク値が前記第１閾値以下となってから所定の処理継続時間を経過していない場合は、前記ゲイン値低下処理を継続して行う
ことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタ装置。
【請求項３】
前記ゲイン生成部は、
前記ゲイン値低下処理により低下させた前記ゲイン値と予め設定された下限値とを比較し、前記ゲイン値が前記下限値未満の場合は、前記ゲイン値を前記下限値に固定する下限判定処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタ装置。
【請求項４】
前記ゲイン生成部は、
前記クリップ処理の終了後、予め設定されたゲイン値固定時間をカウントし、カウント中は前記ゲイン値を固定値にするゲイン値固定処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタ装置。
【請求項５】
前記ゲイン生成部は、
前記カウント中に、前記逆位相電流のピーク値が予め設定された第２閾値を超えた場合、前記ゲイン値固定時間のカウント数をリセットして、前記ゲイン値固定時間をカウントし直す
ことを特徴とする請求項４に記載のアクティブフィルタ装置。
【請求項６】
前記ゲイン生成部は、
前記ゲイン値低下処理により低下させた前記ゲイン値を時間経過とともに上昇させるゲイン値回復処理を実行し、
前記ゲイン値回復処理時の前記ゲイン値の変化量を前記ゲイン値低下処理時の前記ゲイン値の変化量より小さくする
ことを特徴とする請求項１に記載のアクティブフィルタ装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブフィルタ装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のアクティブフィルタ装置としては、例えば、特許文献１～５に記載のものが知られている。特許文献１に記載のアクティブフィルタ装置は、アクティブフィルタを過電流から保護する保護機能によってアクティブフィルタの動作が停止した時のフィルタ電流を記録する記録部と、フィルタ電流に基づいて保護開始電流を決定する決定部と、フィルタ電流が保護開始電流を超えた場合に、フィルタ電流が保護開始電流以下になるように高調波歪みの補償率を調整する調整部とを備える。この構成により、特許文献１に記載のアクティブフィルタ装置は、三相交流電源から高調波発生負荷へ流れる負荷電流の高調波を継続的に補償することができる。
【０００３】
特許文献２に記載のアクティブフィルタ装置は、アクティブフィルタ回路のスイッチング素子へのＯＮ／ＯＦＦ指令を出力する指令出力部と、所定期間内においてＯＮ／ＯＦＦ指令のデューティ比が所定の下限値未満か否かを判定するデューティ比判定部と、ＯＮ／ＯＦＦ指令のデューティ比が所定の下限値未満の場合に、アクティブフィルタ回路から出力されるＤＣ電圧を低下させるＤＣ電圧調整部とを備える。この構成により、特許文献２に記載のアクティブフィルタ装置は、アクティブフィルタ回路に接続された電解コンデンサに印加されるＤＣ電圧を低下させることができるので、高調波抑制性能を維持しつつもリプルを抑制できる。
【０００４】
特許文献３に記載のアクティブフィルタ装置は、ノイズフィルタと、交流リアクトルと、Ｕ相補償電流センサと、Ｗ相補償電流センサと、スイッチングモジュールと、電解コンデンサと、直流電圧検出回路と、アクティブフィルタ制御手段とを備える。電解コンデンサは、特許文献２に記載の電解コンデンサと同様に、スイッチングモジュールにＤＣ電圧を印加したり、補償電流を過渡的に充電したりするためのコンデンサであり、スイッチングモジュールの直流側に接続されている。
【０００５】
特許文献４に記載のアクティブフィルタ装置は、第１のローパスフィルタの出力変化分および第２のローパスフィルタの出力変化分の何れか少なくとも一方が所定値を超えた時にアクティブフィルタ主回路の出力を絞る出力調整部を備える。この構成により、特許文献４に記載のアクティブフィルタ装置は、急激な負荷変動に対し、第１のローパスフィルタまたは第２のローパスフィルタの応答時間に起因して誤って算出される瞬時有効電力成分および瞬時無効電力成分を抑制することができる。
【０００６】
特許文献５に記載のアクティブフィルタ装置は、系統の潮流方向を監視する手段と、潮流方向が反転した場合にアクティブフィルタの運転を停止させる手段または潮流方向が反転した時に補償電流指令値を反転させる手段とを備える。この構成により、特許文献５に記載のアクティブフィルタ装置は、逆潮流になった場合でも、装置が過電流となって停止したり、アクティブフィルタの補償性能を低下させたりすることなく運転を継続することができる。
【０００７】
特許文献１～５に記載のとおり、アクティブフィルタ装置は、負荷から発生する高調波電流を検出し、それと逆位相の電流を出力して高調波電流を相殺するものである。高調波電流が想定より大きくなった場合（過負荷状態の場合）、一般的な従来のアクティブフィルタ装置では、定格を超える逆位相電流が出力されることになる。
【０００８】
そこで、従来のアクティブフィルタ装置では、過負荷状態の時に出力指示値をクリップする機能（クリップ処理の機能）を設けている。クリップ処理は、電流出力が予め設定された上限値を超える場合は電流出力を上限値に固定し、電流出力が予め設定された下限値未満になる場合は電流出力を下限値に固定するための処理である。このクリップ処理により、過度の電流出力を抑制することができる。
【０００９】
しかしながら、クリップ処理時のアクティブフィルタ装置では、インバータ部が直流端側にクリップ量に応じた電流を出力する。このため、インバータ部の直流端間に接続されたコンデンサは、クリップ量に応じて電圧が上昇してしまう。コンデンサの電圧が予め設定された過電圧検出ラインに達した場合、アクティブフィルタ装置では、保護機能が働いてインバータ部の動作が停止（保護停止）してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
特開２０１９－９２２８７号公報
特開２０１９－２０５３０５号公報
特開２０１７－２２９２０号公報
特開２０００－３４１８５７号公報
特開平１１－２７８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許