JP6555389B2 - 電源品質管理システムならびに空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を示すブロック図である。空気調和システム(100)は、ビルや戸建て住宅(以下、ビル等)に設置され、図1に示すように、負荷装置としての高調波発生負荷器(3)と、電流源(30)及び当該負荷器(3)とは別の高調波発生負荷器としての電力変換装置(1,2)から成る接続機器(41,42)が複数と、制御器(43)と、を主に備える。
実施形態1〜実施形態3では、空気調和装置(11,12)に含まれる電力変換装置(1,2)以外の高調波発生負荷器(3)を含め、高調波電流の発生源が1つの電力系統内に複数接続されており、複数のアクティブフィルタ装置(5,6)を用いて高調波電流を低減する対策が行われる。しかしながら、アクティブフィルタ装置(5,6)における高調波電流の低減能力は個々に限られており、自己の高調波電流の低減能力を超えた負荷がかかっている状態のアクティブフィルタ装置(5,6)が存在すると、そのアクティブフィルタ装置(5,6)には故障等が生じ、高調波対策が十分になされない可能性がある。
<空気調和システムの概要>
本実施形態1に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図1に示す。空気調和システム(100)は、複数の空気調和装置(11,12)と(ここでは2つを例示)、分電盤(60)とを備える。空気調和システム(100)は、設置されたビル等における室内の空気調和(冷房や暖房)を行う。
各空気調和装置(11,12)は、圧縮機を有した冷媒回路(図示せず)、電力変換装置(1,2)、及びアクティブフィルタ装置(5,6)を備える。
各アクティブフィルタ装置(5,6)は、対応する各空気調和装置(11,12)に組み込まれている。図1では、空気調和装置(11,12)が2つのため、アクティブフィルタ装置(5,6)の数も2つである。なお、2つのアクティブフィルタ装置(5,6)の構成は同様である。
電流源(30)は、高調波電流の低減及び基本波力率改善を行うための補償電流を生成する。電流源(30)の出力端子は、複数の電力変換装置(1,2)に接続されており、生成した補償電流は受電経路(13)に出力される。
フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)に入力される電流値(Ir2a,It2a,Ir3a,It3a)を検出する。
電圧検出器(46)は、交流電源(4)のR相及びS相に接続され、T相には接続されていない。電圧検出器(46)は、交流電源(4)の線間電圧(Vrs)のみを検出して、対応する制御器(43)に入力する。
制御器(43)は、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを格納したメモリディバイスとを用いて構成される。図1に示すように、各制御器(43)は、対応する電流源(30)、フィルタ側電流検出器(45a,45b)及び電圧検出器(46)、後述する分電盤(60)内の負荷分担器(7)に接続されている。制御器(43)は、各検出器(45a,45b,46)の検出結果と負荷分担器(7)からの信号とに基づいて、対応する電流源(30)の出力電流である補償電流を調整制御する。
図1に示すように、分電盤(60)は、空気調和システム(100)において1つ設けられている。分電盤(60)は、交流電源(4)と各空気調和装置(11,12)及び高調波発生負荷器(3)との間に位置しており、分電盤側電流検出器(4a,4b)及び負荷分担器(7)を有する。
既に述べたように、空気調和システム(100)には、高調波電流を発生させる要因となる高調波発生負荷器が複数存在する(具体的には、高調波発生負荷器(3)、2つの電力変換装置(1,2))。それ故、空気調和システム(100)上にて発生する高調波電流の合計値は、高調波発生負荷器が1つの場合に比べて高くなるが、この状態においても、各アクティブフィルタ装置(5,6)は、高調波電流を確実に低減させることが望まれる。
各制御器(43)の位相検出部(436)には、対応する電圧検出器(46)が検出した交流電源(4)の線間電圧(Vrs)が入力される。位相検出部(436)は、入力された線間電圧(Vrs)を用いて受電経路(13)における電源電圧の位相を検出し、検出した位相を第1電流演算部(435)及び第2電流演算部(434)に出力する。
アクティブフィルタ装置(5)における制御器(43)の第1電流演算部(435)には、位相検出部(436)によって検出された電源電圧の位相、及び、負荷分担器(7)による分電盤側電流検出器(4a,4b)を用いた演算結果(Its1,Irs1)が入力される。アクティブフィルタ装置(6)における制御器(43)の第1電流演算部(435)には、位相検出部(436)によって検出された電源電圧の位相、及び、負荷分担器(7)による分電盤側電流検出器(4a,4b)を用いた演算結果(Its2,Irs2)が入力される。
アクティブフィルタ装置(5)における制御器(43)の第2電流演算部(434)は、位相検出部(436)によって検出された電源位相、及び、アクティブフィルタ装置(5)におけるフィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir2a,It2a)(即ち、アクティブフィルタ装置(5)に入力される電流)が入力される。アクティブフィルタ装置(6)における制御器(43)の第2電流演算部(434)は、位相検出部(436)によって検出された電源位相、及び、アクティブフィルタ装置(6)におけるフィルタ側電流検出器(45a,45b)の検出結果(Ir3a,It3a)(即ち、アクティブフィルタ装置(6)に入力される電流)が入力される。
各制御器(43)の負荷電流演算部(433)は、対応する第1電流演算部(435)の第1電流指令値(i1)から対応する第2電流演算部(434)の第2電流指令値(i2)を減算し、その減算結果を対応する電流指令演算部(432)に出力する。
各制御器(43)の電流指令演算部(432)は、対応する負荷電流演算部(433)の演算結果の逆位相の電流値を演算して,その値を電流指令値(Iref)として対応するゲートパルス発生器(431)に出力する。
各制御器(43)のゲートパルス発生部(431)は、対応する電流源(30)を構成するインバータ回路におけるスイッチングを指示するスイッチング指令値(G)を生成する。詳しくは、ゲートパルス発生器(431)は、電流源(30)が出力する電流値と上記電流指令値(Iref)との偏差に基づいてスイッチング指令値(G)を生成する動作を繰り返す、いわゆるフィードバック制御を行う。これにより、各電流源(30)からは、電流指令値(Iref)に相当する補償電流が受電経路(13)に供給される。つまり、各アクティブフィルタ装置(5,6)によって、第1電流指令値(i1)に相当する電流と第2電流指令値(i2)に相当する電流とを重畳した補償電流が受電経路(13)に供給される。
各制御器(43)の最大許容電流設定部(437)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)が問題なく生成して流すことのできる電流値の最大値(最大出力容量)を設定する。
各制御器(43)の減算部(438)は、最大許容電流設定部(437)に設定された電流値の最大値から、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)におけるフィルタ側電流検出器(45a)の検出結果(Ir2a,Ir3a)(即ち、現在アクティブフィルタ装置(5,6)に流れている電流)を減算する。これは、最大出力容量から現在のアクティブフィルタ装置(5,6)の補償分の電流(第1補償量に相当)を減算することにより、各減算部(438)が、アクティブフィルタ装置(5,6)それぞれの現在の余剰能力を示す電流値(Irs1*,Irs2*)を算出していることを意味する。即ち、各減算部(438)は、複数の高調波を発生させる機器(1〜3)のうち一部の機器にて発生する高調波電流を補償するための第1補償量を、自身のアクティブフィルタ装置(5,6)における電流源(30)の最大出力容量から減算することにより、最大出力容量と第1補償量との差である余剰分を、上記電流値(Irs1*,Irs2*)として算出している。
図1に示すように、上式(1)に係る交流電源(4)の出力電流(Irs,Its)は、分電盤側電流検出器(4a,4b)によって検出され、負荷分担器(7)に入力される。図4に示すように、負荷分担器(7)には、各制御器(43)の減算部(438)の演算結果である各アクティブフィルタ装置(5,6)の余剰能力を示す電流値(Irs1*,Irs2*)も入力される。負荷分担器(7)は、これらの入力信号に基づいて、アクティブフィルタ装置(5)が負担する補償量である補償電流(Irs1,Its1)、アクティブフィルタ装置(6)が負担する補償量である補償電流(Irs2,Its2)を算出する。特に、この算出では、以下に示すように、交流電源(4)に流れる電流(Irs,Its)に対し、余剰能力が大きいアクティブフィルタ装置(5,6)程負担する補償量ができるだけ大きくなるように、各アクティブフィルタ装置(5,6)が分担する補償量(分担補償分)が決定される。
図5を用いて、第1制御及び第2制御にて行われる、本実施形態1における電流源(30)の最大出力容量に基づく補償電流の調整制御の動作について説明する。図5(a)は、高調波発生負荷器である各電力変換装置(1,2)の動作状態を、縦軸を電力として示している。図5(a)では、電力変換装置(1)は殆ど動作していないものの、電力変換装置(2)は、電力変換装置(1)よりも消費電力が多く、その消費電力が自身の最大電力に近づく程度の状態で動作していることを示している。なお、図5(a)では、双方の電力変換装置(1,2)の最大電力が同程度である場合を例示している。
本実施形態1では、全体の概要で説明した効果に加え、以下の効果を奏する。
図6は、本実施形態2に係る空気調和システム(100)の構成を示すブロック図である。本実施形態2は、上記実施形態1に対し、電圧検出器(46)が交流電源(4)の各相に接続されていることと、最大出力容量を最大補償電流に代えて最大補償電力値として制御を行うことが異なっているが、その他は、上記実施形態1と同様である。以下では、実施形態1と異なる部分のみについて説明する。
本実施形態2は、全体の概要で説明した効果及び上述した実施形態1と、概ね同様の効果を奏する。
図10は、本実施形態3に係る空気調和システム(100)の構成を示すブロック図である。本実施形態3では、上記実施形態1のように、負荷分担器(7)が分電盤(60)内には設けられておらず、図11に示すように、空気調和装置(11)のアクティブフィルタ装置(5)における制御器(47)内に負荷分担器(7)の機能が組み込まれている。その他の構成及び制御は、上記実施形態1と同様である。
実施形態4〜実施形態6では、上記実施形態1〜3と同様、高調波電流の発生源が1つの電力系統内に複数接続されており、上記第1制御及び第2制御においては、複数のアクティブフィルタ装置(5,6)が分担して高調波電流を低減する対策が行われる。しかし、その分担手法は上記実施形態1〜3とは異なる。上記第1制御及び第2制御において、上記実施形態1〜3では、複数のアクティブフィルタ装置(5,6)(具体的には電流源(30))が一斉に動作を行うが、実施形態4〜6では、各アクティブフィルタ装置(5,6)が動作を開始するタイミングにあえて時間差を生じさせている。
<空気調和システムの概要>
本実施形態4に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図12に示す。空気調和システム(100)は、高調波発生負荷器(3)と、接続機器(41,42)を含む複数の空気調和装置(11,12)と(ここでは2つを例示)、力率検出器(70)とを備える。空気調和システム(100)は、設置されたビル等における室内の空気調和(冷房や暖房)を行う。
各空気調和装置(11,12)は、圧縮機を有した冷媒回路(図示を省略)、上記高調波発生負荷器(3)とは別の高調波電流の発生源(高調波発生負荷器)である電力変換装置(1,2)、及びアクティブフィルタ装置(5,6)を備える。
各アクティブフィルタ装置(5,6)は、対応する各空気調和装置(11,12)に組み込まれている。
電流源(30)は、高調波電流の低減及び基本波力率改善を行うための補償電流を生成する。電流源(30)の出力端子は、対応する電力変換装置(1,2)に接続されており、生成した補償電流は受電経路(13)に出力される。
フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、対応するアクティブフィルタ装置(5,6)の電流源(30)に入力される電流値(Ir2a,It2a,Ir3a,It3a)を検出する。この例では、上記実施形態1と同様、フィルタ側電流検出器(45a,45b)は、1つのアクティブフィルタ装置(5,6)において2つ設けられている。
電圧検出器(46)は、交流電源(4)のR相及びS相に接続され、交流電源(4)の線間電圧(Vrs)を検出する。検出結果は、対応する制御器(52,62)に入力される。
制御器(52,62)は、マイクロコンピュータと、当該マイクロコンピュータを動作させるためのプログラムを格納したメモリディバイスとを用いて構成される。図12に示すように、各制御器(52,62)は、対応する電流源(30)、フィルタ側電流検出器(45a,45b)及び電圧検出器(46)と接続されている。
力率検出器(70)は、交流電源(4)と各空気調和装置(11,12)及び高調波発生負荷器(3)との間に位置しており、交流電源(4)の電源力率を例えば所定時間(図1の“pt”)毎に検出する。力率検出器(70)は、電源側電流検出器(7a,7b)、電圧検出器(7c)及び力率演算器(7d)を有する。
本実施形態4に係る各空気調和装置(11,12)内の制御器(52,62)は、第1制御及び第2制御において、電流源(30)の出力電流の調整に伴って空気調和装置(11,12)の入力力率を調整することによって電源力率を制御する電源品質改善制御を行う。この電源品質改善制御は、電源力率に基づいて、電源力率が増減して改善するように複数の空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の入力力率を変化させた後、複数の空気調和装置(11,12)から第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力力率を変化させる制御である。
制御器(52)は、メモリディバイスに記憶されたプログラムをマイクロコンピュータが実現することにより、図13に示すように、位相検出部(526)、第1電流演算部(525)、第2電流演算部(524)、負荷電流演算部(523)、電流指令演算部(522)、ゲートパルス発生器(521)、目標設定部に相当する目標設定器(527)、減算器(528)、及び時間遅延部(529)として機能する。
制御器(62)は、メモリディバイスに記憶されたプログラムをマイクロコンピュータが実現することにより、図14に示すように、位相検出部(626)、第1電流演算部(625)、第2電流演算部(624)、負荷電流演算部(623)、電流指令演算部(622)、及びゲートパルス発生器(621)として機能する。
図15に、電源力率θαβ、第1空気調和装置(11)の入力力率、第2空気調和装置(12)の入力力率、目標設定器(527)が設定した電源力率の目標値θαβ、減算器(528)が演算した偏差、第2空気調和装置(12)への力率指令値θαβ_AF2の、経時的変化の動作例を示す。図15は、電源力率θαβが遅れ力率であって、この遅れ力率を補正する場合の動作例を表す。
力率であった分“−0.05”を補正するべく、第2空気調和装置(12)では入力力率を遅らす方向に変化させる制御(即ち第2制御)が行われ、その結果、第2空気調和装置(12)の入力力率が遅れる方向に変化して“1.0”から“0.95”となったことを表している。この第2空気調和装置(12)の入力力率の制御により、時刻t2では、空気調和システム(100)全体の電源力率θαβは、“1.05”から改善(減少)して目標設定器(527)の目標値である“1.0”に到達している。
ここでは、電源力率θαβが遅れた方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が電源力率θαβより進む方向に変化するように、電源力率θαβを制御する第1制御が行われる。電源力率θαβが進んだ方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力力率が電源力率θαβより遅れる方向に変化するように、電源力率θαβを制御する第2制御が行われる。具体的に、この第1制御及び第2制御では、第1空気調和装置(11)の入力力率の変化後に第2空気調和装置(12)の入力力率を変化させることで電源力率θαβを改善させる電源品質改善制御が行われる。これにより、空気調和システム(100)全体としての電源力率θαβを含む電源品質を、確実に改善させることができる。
<構成>
実施形態5に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図17に示す。本実施形態5と上記実施形態4とが主に異なる点は、電源力率θαβを検出する代わりに、電源電流(Irs)から高調波電流における電源高調波を検出する構成となっていることである。従って、実施形態5では、第1制御及び第2制御の際の電源品質改善制御にて制御対象となるパラメータは、電源力率及び入力力率に代えて、高調波電流及び入力高調波となっている。
本実施形態5に係る各空気調和装置(11,12)内の制御器(52,62)は、第1制御及び第2制御において、電流源(30)の出力電流の調整に伴って空気調和装置(11,12)の入力高調波を調整することにより高調波電流における電源高調波を制御し、これによって電源力率を間接的に制御する電源品質改善制御を行う。この電源品質改善制御は、高調波電流に基づいて、高調波電流が低減するように複数の空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の入力高調波を変化させた後、複数の空気調和装置(11,12)から第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力高調波を変化させる制御である。
ここでは、電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が電源力率より進む方向に変化するように、高調波電流における電源高調波を制御する第1制御が行われる。電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力力率が電源力率より遅れる方向に変化するように、高調波電流における電源高調波を制御する第2制御が行われる。具体的に、この第1制御及び第2制御では、高調波電流に基づいて、第1空気調和装置(11)の入力高調波の変化後に第2空気調和装置(12)の入力高調波を変化させる電源品質改善制御が行われる。これにより、高調波電流が低減され、その結果電源力率は改善される。従って、空気調和システム(100)全体としての電源品質を確実に改善させることができる。
<構成>
実施形態6に係る電源品質管理システムに相当する空気調和システム(100)の構成を、図19に示す。本実施形態6が上記実施形態4と異なる点は、高調波発生負荷器(3)が調相設備で構成されていることである。更に、本実施形態6が上記実施形態4と異なる点は、電源力率θαβがアクティブフィルタ装置(5,6)によっては制御できない場合、少なくとも一方のアクティブフィルタ装置(5,6)の動作を停止させて電源力率θαβを目標値“1.0”に近づける動作が行われることである。動作を停止する順番としては、マスター機である第1空気調和装置(11)内のアクティブフィルタ装置(5)、次いでスレーブ機であるアクティブフィルタ装置(6)、が挙げられる。その他は、上記実施形態4と概ね同様である。
本実施形態6に係る各空気調和装置(11,12)内の制御器(52,62)は、上記実施形態4と同様、第1制御及び第2制御において、電流源(30)の出力電流の調整に伴って空気調和装置(11,12)の入力力率を調整することによって電源力率を制御する電源品質改善制御を行う。上記電源品質改善制御を実現するため、先に制御器(52)が自身を含む空気調和装置(11)に対する入力力率の調整を行い、その後制御器(62)が自身を含む空気調和装置(12)に対する入力力率の調整を行う。
本実施形態では、上記実施形態4に係る効果に加え、以下の効果を奏する。
上記実施形態1〜6に係るアクティブフィルタ装置(5,6)は、高調波電流の低減機能のみを有する構成でもよい。また、アクティブフィルタ装置(5,6)は、力率改善機能のみを有する構成であってもよい。
1,2 電力変換装置(高調波発生機器)
3 高調波発生負荷器(負荷装置)
4 交流電源
5,6 アクティブフィルタ装置
11,12 空気調和装置
30 電流源
31a〜31c リアクタ
32a〜32c コンデンサ
41,42 接続機器
43,47,52,62 制御部
70 力率検出器(力率検出部)
90 算出部
526 目標設定器(目標設定部)
Claims (15)
- 電源(4)に接続され、上記電源(4)から電源電力を供給されて動作する負荷装置(3)と、
上記電源(4)に対し上記負荷装置(3)と並列に接続され上記電源(4)から上記電源電力を供給されて動作する高調波発生機器(1,2)と、上記電源(4)に対し上記高調波発生機器(1,2)に並列に出力が接続され、対応する上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)の高調波電流の低減及び基本波力率の改善の少なくとも一方を行うための補償電流を生成可能な電流源(30)と、を含む接続機器(41,42)が複数と、
上記電源(4)から上記負荷装置(3)及び複数の上記高調波発生機器(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、上記電源(4)の電源力率、を制御するものであって、上記電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、上記電源力率より進む方向に変化するように、上記電源力率または上記高調波電流における電源高調波を制御する第1制御、を行い、上記電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの上記入力力率が、上記電源力率より遅れる方向に変化するように、上記電源力率または上記電源高調波を制御する第2制御、を行う制御部(43,47,52,62)と、
上記制御部(43,47)が上記第1制御及び上記第2制御を行う際、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)それぞれにて発生する上記高調波電流の総和を各上記電流源(30)に分担して補償させ、且つ各上記電流源(30)の補償量が該電流源(30)の最大出力容量以下となる条件を満たすように、各上記電流源(30)が生成するべき上記補償量に対応する上記補償電流の量を算出する算出部(90)と、
を備え、
上記算出部(90)は、
各上記電流源(30)が、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)のうち一部の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)にて発生する上記高調波電流を補償するための第1補償量、を算出し、
複数の上記電流源(30)毎に、上記最大出力容量と上記第1補償量との差である余剰分を算出し、
上記余剰分が大きい程、複数の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)のうち一部の上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)を除いた残りの上記高調波発生機器(1,2)及び上記負荷装置(3)、にて発生する上記高調波電流の総和を分担して補償する第2補償量が大きくなるように、各上記電流源(30)の上記補償電流を算出し、
上記制御部(43,47)は、上記算出部(90)の算出結果に基づいて上記第1制御及び上記第2制御を行う
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項1において、
上記最大出力容量は、上記電流源(30)が生成することのできる電流の最大値を示す最大補償電流値であって、
上記算出部(90)は、上記最大補償電流値から、上記第1補償量に相当する第1補償分の電流値を減算することで、上記余剰分を算出する
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項1において、
上記最大出力容量は、上記電流源(30)が出力することのできる電力の最大値を示す最大補償電力値であって、
上記算出部(90)は、上記最大補償電力値から、上記第1補償量に相当する第1補償分の電力値を減算することで、上記余剰分を算出する
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項において、
上記電源(4)は、交流電源であって、
複数の上記高調波発生機器(1,2)のうち少なくとも1つは、上記電源(4)から電力供給を受ける電力変換装置である
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電源品質管理システムに備えられ、上記電源(4)、上記負荷装置(3)及び上記高調波発生機器(1)に接続されたアクティブフィルタ装置(5)であって、
上記電流源(30)と、
上記算出部(90)が組み込まれた上記制御部(47)と、
を備えることを特徴とするアクティブフィルタ装置。 - 請求項5に記載のアクティブフィルタ装置(5)を備えたことを特徴とする空気調和装置。
- 電源(4)に接続され、上記電源(4)から電源電力を供給されて動作する負荷装置(3)と、
上記電源(4)に対し上記負荷装置(3)と並列に接続され上記電源(4)から上記電源電力を供給されて動作する高調波発生機器(1,2)と、上記電源(4)に対し上記高調波発生機器(1,2)に並列に出力が接続された電流源(30)と、を含む接続機器(41,42)が複数と、
上記電源(4)から上記負荷装置(3)及び複数の上記高調波発生機器(1,2)への受電経路(13)を流れる高調波電流、または、上記電源(4)の電源力率、を制御する制御部(43,47,52,62)と
を備え、
複数の上記接続機器(41,42)それぞれは空気調和装置(11,12)に含まれ、
上記制御部(43,47,52,62)は、
上記電源力率が遅れた方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの入力における入力力率が、上記電源力率より進む方向に変化するように、上記電源力率または上記高調波電流における電源高調波を制御する第1制御、を行い、
上記電源力率が進んだ方向に変化した場合、複数の上記接続機器(41,42)のうち少なくとも1つの上記入力力率が、上記電源力率より遅れる方向に変化するように、上記電源力率または上記電源高調波を制御する第2制御、を行い、
上記第1制御及び上記第2制御において、
上記高調波電流または上記電源力率に基づいて、上記高調波電流が低減または上記電源力率が増減して改善するように、複数の上記空気調和装置(11,12)のうちの一部である第1空気調和装置(11)の上記入力力率または入力高調波を変化させた後、複数の上記空気調和装置(11,12)から上記第1空気調和装置(11)を除いた残りの第2空気調和装置(12)について入力力率または入力高調波を変化させることによって、上記電源力率または上記電源高調波を制御する電源品質改善制御、を行う
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項7において、
上記高調波電流または上記電源力率の目標値を設定する目標設定部(527)、
を更に備え、
上記制御部(52)は、上記電源品質改善制御において、上記高調波電流または上記電源力率を上記目標値に近づくように変化させる
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項8において、
上記目標値は0.9950〜1.0049の範囲内の値に設定されている
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項7から請求項9のいずれか1項において、
複数の上記空気調和装置(11,12)それぞれは、上記高調波発生機器(1,2)である電力変換装置と、上記電流源(30)を含み上記電力変換装置に接続されたアクティブフィルタ装置(5,6)とを含む
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項10において、
上記制御部(52)は、上記第2制御における上記電源品質改善制御では、上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)の動作を停止させる
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項11において、
上記制御部(52)は、上記第2制御における上記電源品質改善制御において、
上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)を停止した後の上記電源力率がなおも進んだ方向に変化している場合、上記第2空気調和装置(12)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(6)の動作を停止させる
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項10から請求項12のいずれか1項において、
上記第1空気調和装置(11)に含まれる上記アクティブフィルタ装置(5)には、上記制御部(52)が組み込まれている
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項7から請求項13のいずれか1項において、
上記負荷装置(3)は、コンデンサ(32a〜32c)及びリアクタ(31a〜31c)を含む調相設備である
ことを特徴とする電源品質管理システム。 - 請求項7から請求項14のいずれか1項において、
上記電源(4)と複数の上記空気調和装置(11,12)との間に接続され、上記電源力率を検出する力率検出部(70)、
を更に備えることを特徴とする電源品質管理システム。
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CN102957151A (zh) * | 2011-08-22 | 2013-03-06 | 台达电子企业管理(上海)有限公司 | 一种用于可再生能源系统的功率补偿装置及其方法 |
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