JP2009217566A - 逆相制御による過電圧抑制制御方式 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統の電圧不平衡な状態で電力変換装置を運転再開する際の過電圧抑制を行うと共に、過電流を抑制しつつ高速に運転再開可能とする。
【解決手段】第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を有する過電流抑制不感帯器１１５と、第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を有する過電圧抑制不感帯器１１６を設けＶｔｈ１＞Ｖｔｈ２とし、振幅偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、位相偏差ΦＶａ〜ΦＶｃのいずれかがＶｔｈ１、Ｖｔｈ２を超えたとき、電力変換回路１の電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊を補正し、この補正値を入力するパルス幅変調器１０７の信号で電力変換回路１を制御することで、過電圧となる相の電圧振幅を抑制しかつ過電流を抑制する。
【選択図】図１

Description

この発明は、交流電力系統の電圧が、事故発生時あるいは平常時に不平衡となり系統過電圧が発生した場合、その系統過電圧を抑制する逆相制御による過電圧抑制制御方式に関するものである。

電力系統に接続されて、交流電力と直流電力を双方向に変換し、直流側の電圧をパルス幅変調する電力変換装置は、電力系統の有効電力、無効電力を制御することができ、電力系統の電力融通や電圧の安定化、変動補償に利用されている。
従来の電力変換装置として、系統事故が発生すると電力変換器の可制御素子を停止状態とし、系統電流を停止させるに必要な最小限の時間だけ停止状態を継続し、その状態で装置内の電力変換器の可制御素子を動作させて電流の通電を可能な状態にする技術が示されている（例えば、特許文献１）。
また他の電力変換器の制御装置では、非特許文献１である、例えば文献Y．Jiang，Å．Ekstrom，”Applying PWM to Control Overcurrents at Unbalanced Faults of Forced-Commutated VSCs Used as Static Var Compensators”，IEEE Transactions on Power Delivery，Vol．12，No．1，pp．273-278，January 1997に開示されているように、多相交流電圧を正相成分と逆相成分に分解した後、電力変換器の各相電圧出力指令の大きさと位相を演算して電力変換器を制御するようにしている（図６）。そして、正相成分と逆相成分の分離には、多相交流電圧を直交２相交流電圧に変換し、その１／４周期遅れ信号とから演算するように構成されている（図２）。

特開平０６−１７５７４１号公報（図１、図２） IEEE Transactions on Power Delivery，Vol．12，No．1，pp． 273-278，January 1997

特許文献１に開示された従来の電力変換装置にあっては、電力系統の電流を再度通電可能な状態にするとき、電力系統の事故が継続し、電力変換装置は電力系統の多相交流電圧が不平衡となっている状態の場合がある。このため、その状態で可制御素子を動作させ電力変換装置の運転を再開しても、電力系統に対する過電圧抑制効果はないという問題点がある。
また非特許文献１に示された電力変換器の制御装置では、多相交流電圧を正相分と逆相分に分離するために、少なくとも１／４周期の遅れが発生し、１／４周期以下では電力系統の電圧を正しく得ることができず、過渡的な逆相電圧の発生に対して逆相電圧を抑制できないという問題点がある。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、交流電力系統が電圧不平衡になり過渡的に逆相電圧による過電圧が発生した場合でも、電力変換回路の過電流を抑制しつつ、高速に過電圧を抑制し運転することができる逆相制御による過電圧抑制制御方式を得ることを目的とする。

この発明は、電力系統に接続され、交流電力と直流電力を双方向に変換し、直流側の電圧をパルス幅変調制御する電力変換回路と、電力系統の電圧を検出する交流電圧検出器と、電力変換回路から電力系統に流れる電流を検出する交流電流検出器と、交流電圧検出器の検出値から基準位相を検出する位相検出器と、交流電流検出器の検出値と位相検出器の検出した基準位相から、有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑとを検出する電流成分検出器と、有効電流指令値Ｉｄ＊と有効電流成分Ｉｄ、および無効電流指令値Ｉｑ＊と無効電流成分Ｉｑとの偏差を増幅しその出力を電力変換回路の電圧指令値として電力変換回路の出力交流電流をフィードバック制御する増幅器と、交流電圧検出器の検出値から各相の電圧振幅と位相とを検出する電圧振幅位相検出器と、この電圧振幅位相検出器の検出する各相の電圧振幅と位相から、電力系統の電圧振幅平均値Ｖｍ、および位相平均値Φｍを演算するとともに、この電圧振幅平均値Ｖｍ、位相平均値Φｍを第１の座標変換器で変換して、平均電圧成分Ｖｄｍ、Ｖｑｍを演算する平均値演算手段と、この平均値演算手段の出力値を加算して、増幅器の出力する電力変換回路の電圧指令値を補正し、補正後の電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を交流３相系統電圧値に演算する第２の座標変換器と、電圧振幅位相検出器の検出値と、電圧振幅平均値Ｖｍおよび位相平均値Φｍの振幅偏差および位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを演算する偏差演算手段と、前記振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを入力するとともに、この振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃに対する第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を有し電力変換回路の出力する過電流を抑制する過電流抑制不感帯器、および偏差に対する第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を有し、電力変換回路の出力する過電圧を抑制する過電圧抑制不感帯器とを備えた逆相制御による過電圧抑制制御方式において、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２と設定し、過電流抑制不感帯器は、振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃのいずれかが、第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を超えた場合に、偏差と同値の過電流抑制不感帯器出力値ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを出力し、過電圧抑制不感帯器は、振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃのいずれかが、第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を超えた場合に、過電圧抑制不感帯器出力値ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃを出力するとともに、この過電圧抑制不感帯器出力値の内の偏差ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃを、過電流抑制不感帯器出力の内の偏差ΔＶａ〜ΔＶｃからそれぞれ減算して補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆとし、さらに、過電圧抑制不感帯器出力値の内の偏差ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃを、過電流抑制不感帯器出力値の内の偏差ΔΦａ〜ΔΦｃからそれぞれ減算して補正位相偏差ΔΦｄ〜ΔΦｆとしこの値を正弦波信号に演算し、この正弦波信号と補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆとを乗算器で演算出力の電圧指令補正値ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊と、第２の座標変換器の出力とを加算器で加算して電力変換回路の電圧指令値とし、この電圧指令値を入力するパルス幅変調器を介して電力変換回路を逆相制御による過電圧抑制制御方式である。

この発明に係る逆相制御による過電圧抑制制御方式は、電力系統の電圧を検出する交流電圧検出器と、電力変換回路から電力系統に流れる電流を検出する交流電流検出器と、交流電圧検出器の検出値から基準位相を検出する位相検出器と、交流電流検出器の検出値と前記位相検出器の検出した基準位相から、有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑとを検出する電流成分検出器と、有効電流指令値Ｉｄ＊と有効電流成分Ｉｄ、および無効電流指令値Ｉｑ＊と無効電流成分Ｉｑとの偏差を増幅しその出力を電力変換回路の電圧指令値として電力変換回路の出力交流電流をフィードバック制御する増幅器と、交流電圧検出器の検出値から各相の電圧振幅と位相とを検出する電圧振幅位相検出器と、この電圧振幅位相検出器の検出する各相の電圧振幅と位相から、電力系統の電圧振幅平均値Ｖｍ、および位相平均値Φｍを演算するとともに、この電圧振幅平均値Ｖｍ、位相平均値Φｍを第１の座標変換器で変換して、平均電圧成分Ｖｄｍ、Ｖｑｍを演算する平均値演算手段と、この平均値演算手段の出力値を加算して、増幅器の出力する電力変換回路の電圧指令値を補正し、補正後の電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を交流３相系統電圧値に演算する第２の座標変換器と、電圧振幅位相検出器の検出値と、電圧振幅平均値Ｖｍおよび位相平均値Φｍの振幅偏差および位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを演算する偏差演算手段と、振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを入力するとともに、この振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃに対する第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を有し電力変換回路の出力する過電流を抑制する過電流抑制不感帯器、および偏差に対する第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を有し、電力変換回路の出力する過電圧を抑制する過電圧抑制不感帯器とを備えた逆相制御による過電圧抑制制御方式において、Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２と設定し、過電流抑制不感帯器は、振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃのいずれかが、第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を超えた場合に、偏差と同値の過電流抑制不感帯器出力値ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを出力し、過電圧抑制不感帯器は、振幅、位相偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃのいずれかが、第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を超えた場合に、過電圧抑制不感帯器出力値ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃを出力するとともに、この過電圧抑制不感帯器出力値の内の偏差ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃを、過電流抑制不感帯器出力の内の偏差ΔＶａ〜ΔＶｃからそれぞれ減算して補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆとし、さらに、過電圧抑制不感帯器出力値の内の偏差ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃを、過電流抑制不感帯器出力値の内の偏差ΔΦａ〜ΔΦｃからそれぞれ減算して補正位相偏差ΔΦｄ〜ΔΦｆとしこの値を正弦波信号に演算し、この正弦波信号と補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆとを乗算器で演算出力の電圧指令補正値ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊と、第２の座標変換器の出力とを加算器で加算して電力変換回路の電圧指令値とし、この電圧指令値を入力するパルス幅変調器を介して電力変換回路を制御するので、事故時などに発生する電力系統の電圧不平衡を平衡に近づけるように制御することが可能となり、過渡的な交流過電圧に対しても過電流を抑制しつつ、高速な応答で抑制することができるという効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１の逆相制御による過電圧抑制制御方式に係る電力変換装置２００を示す構成図である。図１において、電力変換回路１の交流側はリアクトル２を介して電力系統４に接続されており、直流側はコンデンサ３に接続されている。電力系統４の電圧は、交流電圧検出器６によって検出され、その位相θは位相検出器７で検出する。電力変換回路１から電力系統４に流れる電流は、交流電流検出器５で検出され、電流成分検出器１０１によって位相θを基準とした回転座標系へ変換されて、有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑとが検出される。
前記各電流成分Ｉｄ、Ｉｑは、減算器１０２ａ、１０２ｂによりその指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊との偏差を演算され、増幅器１０３ａ、１０３ｂでその偏差を増幅する。

加算器１０９ａ、１０９ｂは、位相検出器７で検出した位相θと、電力系統４の３相電圧の位相差に相当する固定値ΦｖとΦｗを加算する。電圧振幅位相検出器１０８ａ〜１０８ｃは、交流電圧検出器６で検出した各相の電圧と、前記加算器１０９ａ、１０９ｂの出力値とから電圧振幅Ｖａ〜Ｖｃと位相Φａ〜Φｃを検出する。電圧振幅加算器１１０ａは前記電圧振幅Ｖａ〜Ｖｃを加算し、その値を入力するゲイン１１１ａは電力系統４の３相電圧振幅の平均値Ｖｍを演算する。
また、位相加算器１１０ｂは前記位相Φａ〜Φｃを加算し、その値を入力するゲイン１１１ｂは位相平均値Φｍを演算する。そして第１の座標変換器１１４では、前記電圧振幅平均値Ｖｍと、位相平均値Φｍを極座標から直交座標に変換し、平均電圧成分ＶｄｍとＶｑｍを演算する。

加算器１０４ａ、１０４ｂは、前記増幅器１０３ａ、１０３ｂで電流偏差を増幅した信号と、前記平均電圧成分Ｖｄｍ、Ｖｑｍとを加算して電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊とし、これを入力する第２の座標変換器１０５によって直交座標から３相座標に変換される。
減算器１１２ａ〜１１２ｃは、前記電圧振幅Ｖａ〜Ｖｃと電圧振幅平均値Ｖｍとから電圧差振幅偏差ΔＶａ〜ΔＶｃを演算する。減算器１１３ａ〜１１３ｃは、前記位相Φａ〜Φｃと位相平均値Φｍとから位相偏差ΔΦａ〜ΔΦｃを演算する。過電流抑制不感帯器１１５は、前記ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを入力し、演算結果として過電流抑制不感帯器出力値ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃを出力する。また、過電圧抑制不感帯器１１６にも前記減算器１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃの演算出力値ΔＶａ〜ΔＶｃおよびΔΦａ〜ΔΦｃが入力され、演算結果として過電圧抑制不感帯器出力値ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃを出力する。

減算器１１７ａ〜１１７ｃは、前記過電流抑制不感帯器１１５の出力値ΔＶａ〜ΔＶｃと、前記過電圧抑制不感帯器１１６の出力値ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃを入力、演算して補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆを出力する。
また、減算器１１７ｄ〜１１７ｆは、前記過電流抑制不感帯器１１５の出力値ΔΦａ〜ΔΦｃと、前記過電圧抑制不感帯器１１６の出力値ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃを入力、演算して各相の補正位相偏差ΔΦｄ〜ΔΦｆを出力する。正弦波器１１８は、位相検出器７の検出する位相θと、前記補正位相偏差ΔΦｄ〜ΔΦｆを入力して正弦波信号に演算する。乗算器１１９ａ〜１１９ｃは、前記正弦波器１１８の演算出力と前記補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆとを入力し、演算、結果として電圧指令補正値ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊を出力する。

加算器１０６ａ〜１０６ｃは、前記第２の座標変換器１０５の出力と、前記電圧指令補正値ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊とを入力、演算して、電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊を出力する。パルス幅変調器１０７は、前記電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊を入力し、電力変換回路１内の半導体素子のＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。

次に動作について説明する。
交流電流検出器５は、電力変換回路１が出力する交流電流を検出し、電流成分検出器１０１で前記交流電流を有効電流成分Ｉｄと無効電流成分Ｉｑに分ける。この電流成分検出器１０１は、電力系統４の位相を基準とするため、交流電圧検出器６で検出した電力系統電圧の基準相、例えばａ相と同期した位相を検出する位相検出器７が出力する位相θを用いる。
減算器１０２ａ、１０２ｂは、前記有効電流成分Ｉｄ、無効電流成分Ｉｑをそれぞれに入力するとともに、有効電流指令値Ｉｄ＊と無効電流指令値Ｉｑ＊との偏差を演算し、それぞれの偏差を増幅器１０３ａ、１０３ｂに出力する。この増幅器１０３ａ、１０３ｂは、前記偏差を入力、増幅して電力変換回路１の電圧指令値を生成し、電流制御系としてフィードバック制御を行って、電力変換装置２００が出力する電流が指令値に一致するように動作する。
加算器１０４ａ、１０４ｂは、前記増幅器１０３ａ、１０３ｂの出力と、電力系統４の交流三相電圧のｄｑ成分の平均値である平均電圧成分Ｖｄｍ、Ｖｑｍを加算、演算し、電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を出力する。第２の座標変換器１０５は、前記電圧指令Ｖｄ＊、Ｖｑ＊をｄｑ座標系から交流三相系に演算する。後に詳説する乗算器１１９ａ〜１１９ｃの出力する電圧指令補正値ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊と、第２の座標変換器１０５の出力は加算器１０６ａ〜１０６ｃによって加算、演算され、電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊を出力する。パルス幅変調器１０７は、電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊に応じた電圧が電力変換回路１から出力されるようにゲートパルスを生成し電力変換回路１の半導体素子へ与える。電力変換回路１はゲートパルスに従ってスイッチングを行ない、電力系統４側に電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊に応じた電圧を出力する。

前記電圧指令補正値ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊が、前記乗算器１１９ａ〜１１９ｃによって出力されるまでの経過を以下に詳説する。
電圧振幅位相検出器１０８ａ〜１０８ｃは、電圧検出器６が検出する各相の電力系統４の電圧と、位相検出器７が出力する交流電圧の基準位相θとから、各相の電力系統電圧の振幅Ｖａ〜Ｖｃと位相Φａ〜Φｃをそれぞれ検出する。電圧振幅加算器１１０ａによって、前記各相の電力系統電圧振幅Ｖａ〜Ｖｃは加算され、その加算結果がゲイン１１１ａにより１／３倍されることで、各相の電力系統電圧振幅の平均値Ｖｍが演算される。同様に前記各相の電力系統電圧位相Φａ〜Φｃは、位相加算器１１０ｂによって加算され、その加算結果がゲイン１１１ｂにより１／３倍されることで、各相の電力系統位相の平均値Φｍが演算される。第１の座標変換器１１４によって前記Ｖｍ、Φｍの極座標からｄｑ軸座標Ｖｄｍ、Ｖｑｍに変換される。
また、減算器１１２ａ〜１１２ｃによって前記各相の電力系統電圧振幅Ｖａ〜Ｖｃと、前記電力系統電圧振幅の平均値Ｖｍとから電圧差振幅偏差ΔＶａ〜ΔＶｃが演算される。同様に、減算器１１３ａ〜１１３ｃによって前記各相の電力系統電圧位相Φａ〜Φｃと、前記電力系統位相の平均値Φｍとから位相偏差ΔΦａ〜ΔΦｃが演算される。

過電流抑制不感帯器１１５に振幅偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、位相偏差ΔΦａ〜ΔΦｃに対するそれぞれの第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を設定する。各偏差のいずれかが、第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を超えた場合、過電流抑制不感帯器１１５が、入力値と等しい過電流抑制不感帯器出力値ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃをそれぞれ出力する。各偏差のいずれも、第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を超えない場合、過電流抑制不感帯器１１５は全て零を出力する。各偏差のいずれかが第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１を超えた場合、減算器１１７ａ〜１１７ｃには前記過電流抑制不感帯器出力値のΔＶａ〜ΔＶｃがそれぞれ入力されるとともに、減算器１１７ｄ〜１１７ｆにはΔΦａ〜ΔΦｃが入力される。

過電圧抑制不感帯器１１６に振幅偏差ΔＶａ〜ΔＶｃ、位相偏差ΔΦａ〜ΔΦｃに対するそれぞれの第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を設定する。ここで前記第１の動作しきい値Ｖｔｈ１＞第２の動作しきい値Ｖｔｈ２と設定する。各偏差のいずれかが、第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を超えた場合、過電圧抑制不感帯器１１６は、過電圧抑制不感帯器出力値であるΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃをそれぞれ出力とする。
各偏差のいずれもが、第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を超えない場合、過電圧抑制不感帯器１１６はすべて零を出力する。各偏差のいずれかが第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を超えた場合、減算器１１７ａ〜１１７ｆにはΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃが入力される。前記減算器１１７ａ〜１１７ｃには、前記過電流抑制不感帯器出力値ΔＶａ〜ΔＶｃが入力されており、このΔＶａ〜ΔＶｃと前記ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃが演算され、補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆを出力する。また、減算器１１７ｄ〜１１７ｆには、前記過電流抑制不感帯器出力値ΔΦａ〜ΔΦｃが入力されており、このΔΦａ〜ΔΦｃと前記ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃが演算され、補正位相偏差ΔΦｄ〜ΔΦｆを出力する。
ここで過電圧抑制不感帯器１１６を設置していることの重要性について述べる。
過電流抑制不感帯器１１５のみの構成の場合には、電力系統の多相交流電圧が不平衡となった時、電力変換回路１が出力する過電流を抑制することができるが、電力系統４に過電圧が発生し、電力変換装置２００が停止する可能性がある。ところが本実施の形態では、過電圧抑制不感帯器１１６を設置し、前記過電流抑制に伴って発生する系統電圧を抑制するために、過電圧抑制不感帯器１１６を設けるとともに、過電流抑制不感帯器１１５に設けた第１の動作しきい値Ｖｔｈ１よりも小さな値の第２の動作しきい値Ｖｔｈ２を有しているので、上述した如き電力変換装置２００が停止するケースを未然に防止することができる。

正弦波器１１８は、前記補正位相偏差ΔΦｄ〜ΔΦｆと、位相検出器７の検出する位相θを入力して、正弦波信号に演算する。乗算器１１９ａ〜１１９ｃは、前記補正電圧偏差ΔＶｄ〜ΔＶｆと、正弦波器１１８の出力信号を入力して、次式
ΔＶａ＊＝ΔＶｄ×ｓｉｎ（θ＋ΔΦｄ）
ΔＶｂ＊＝ΔＶｅ×ｓｉｎ（θ＋ΔΦｅ）
ΔＶｃ＊＝ΔＶｆ×ｓｉｎ（θ＋ΔΦｆ）
で演算し、電圧指令補正値ΔＶａ＊、ΔＶｂ＊、ΔＶｃ＊を出力する。

前述したとおり加算器１０６ａ〜１０６ｃは、前記電圧指令補正値ΔＶａ＊、ΔＶｂ＊、ΔＶｃ＊と、前記第２の座標変換器１０５の出力とを入力し、電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊を演算出力し、パルス幅変調器１０７は、前記電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊を入力し、ゲートパルス信号で電力変換回路１の制御を行う。

この実施の形態１の電力変換装置２００を備えた逆相制御による過電圧抑制制御方式では、電力系統４に不平衡成分を含んだ過電圧が発生した場合、過電圧は不平衡により振幅が最も高くなった相に発生するが、不平衡が発生した場合、過電流抑制不感帯器１１５に設けた第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１をΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃのいずれかが超えたとき、電力変換装置２００の過電流を抑制しつつ、かつ第１の動作しきい値Ｖｔｈ１＞第２の動作しきい値Ｖｔｈ２とし、さらに第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を超えた場合にはΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃにより電圧指令値Ｖａ＊〜Ｖｃ＊が補正されて電力系統４の電圧不平衡を抑制するように電力変換回路１の交流電圧を出力することができる。したがって電力系統４の電圧不平衡を抑制すれば、過電圧となる相の電圧振幅を抑制できるため過電圧を抑制することができる。さらに過電流抑制不感帯器１１５の第１の動作しきい値Ｖｔｈ１、Φｔｈ１、過電圧抑制不感帯器１１６の第２の動作しきい値Ｖｔｈ２、Φｔｈ２を調整することで、電力系統の状態に対応して、電力変換装置２００の過電流を抑制しつつ電力系統４の過電圧を抑制することができる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２の逆相制御による過電圧抑制制御方式に係る電力変換装置２００を示す構成図である。図１と同じ部分は説明を省略する。
過電圧抑制不感帯器１１６の出力端にゲイン要素１２０ａ〜１２０ｃを設け、出力値のΔＶｖａ〜ΔＶｖｃにゲイン１２０ａ〜１２０ｃを乗じた出力を減算器１１７ａ〜１１７ｃに入力する。

次に動作について説明する。図１と同じ動作については説明を省略する。過電圧抑制不感帯器１１６出力のうちΔＶｖａ〜ΔＶｖｃはゲイン１２０ａ〜１２０ｃによって増幅され、電圧補正信号の振幅の補正度合いを変更する。

このように動作して、ゲイン１２０ａ〜１２０ｃの値を調整することで、電圧不平衡の抑制度合いを調整できる。従って、電力系統の過電圧の抑制度合いを調整しながら、電力変換装置２００の過電流を抑制しつつ交流系統の過電圧を抑制することができる。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３の逆相制御による過電圧抑制制御方式に係る電力変換装置２００を示す構成図である。図１、図２と同じ部分は説明を省略する。
実施の形態２のゲイン１２０ａ〜１２０ｃはリミッタを設け減算器１１７ａ〜１１７ｃに出力する。

次に動作について説明する。図１、図２と同じ動作については説明を省略する。
ゲイン１２０ａ〜１２０ｃにリミッタをかけることで、電圧不平衡を補正する電圧補正信号の振幅の補正度合いを制限する。

このように動作して、ゲイン１２０ａ〜１２０ｃの出力を制限することで、電力変換装置２００の過電流の抑制を主動作としつつ、電力変換装置２００の容量範囲内で電力系統４の過電圧を抑制するように過電圧抑制量を制限することができる。

この発明は、電力系統に接続される系統過電圧を抑制する電力変換装置の制御方式に利用可能である。

この発明の実施の形態１の電力変換装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２の電力変換装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３の電力変換装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 電力変換回路、４ 電力系統、５ 交流電流検出器、６ 交流電圧検出器、
７ 位相検出器、１０１ 電流成分検出器、１０２ａ〜１０２ｃ 減算器、
１０３ａ〜１０３ｂ 増幅器、１０４ａ〜１０４ｃ 加算器、
１０５ 第２の座標変換器、１０６ａ〜１０６ｃ 加算器、１０７ パルス幅変調器、
１０８ａ〜１０８ｃ 電圧振幅位相検出器、１１２ａ〜１１２ｃ 減算器、
１１３ａ〜１１３ｃ 減算器、１１４ 第１の座標変換器、
１１５ 過電流抑制不感帯器、１１６ 過電圧抑制不感帯器、
１１７ａ〜１１７ｆ 減算器、１１８ 正弦波器、１１９ａ〜１１９ｃ 乗算器、
１２０ａ〜１２０ｃ ゲイン、１２１ａ〜１２１ｃ リミッタ、２００ 電力変換装置、
Ｉｄ 有効電流成分、Ｉｑ 無効電流成分、Ｉｄ＊ 有効電流指令値、
Ｉｑ＊ 無効電流指令値、Ｖａ〜Ｖｃ 電圧振幅、Φａ〜Φｃ 位相、
Ｖｍ 電力系統の電圧振幅平均値、Φｍ 電力系統の位相平均値、
Ｖｄｍ，Ｖｑｍ 平均電圧成分、ΔＶａ〜ΔＶｃ 振幅偏差、
ΔΦａ〜ΔΦｃ 位相偏差、ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ 過電圧抑制不感帯器出力値、
ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃ 過電圧抑制不感帯器出力値、ΔＶｄ〜ΔＶｆ 補正電圧偏差、
ΔΦｄ〜ΔΦｆ 補正位相偏差、ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊ 電圧指令補正値、
Ｖａ＊〜Ｖｃ＊ 電圧指令値。

Claims (3)

1. 電力系統に接続され、交流電力と直流電力を双方向に変換し、直流側の電圧をパルス幅変調制御する電力変換回路と、前記電力系統の電圧を検出する交流電圧検出器と、前記電力変換回路から前記電力系統に流れる電流を検出する交流電流検出器と、前記交流電圧検出器の検出値から基準位相を検出する位相検出器と、前記交流電流検出器の検出値と前記位相検出器の検出した基準位相から、有効電流成分（Ｉｄ）と無効電流成分（Ｉｑ）とを検出する電流成分検出器と、有効電流指令値（Ｉｄ＊）と前記有効電流成分（Ｉｄ）、および無効電流指令値（Ｉｑ＊）と前記無効電流成分（Ｉｑ）との偏差を増幅しその出力を前記電力変換回路の電圧指令値として電力変換回路の出力交流電流をフィードバック制御する増幅器と、前記交流電圧検出器の検出値から各相の電圧振幅と位相とを検出する電圧振幅位相検出器と、この電圧振幅位相検出器の検出する各相の電圧振幅と位相から、電力系統の電圧振幅平均値（Ｖｍ）、および位相平均値（Φｍ）を演算するとともに、この電圧振幅平均値（Ｖｍ）、位相平均値（Φｍ）を第１の座標変換器で変換して、平均電圧成分（Ｖｄｍ、Ｖｑｍ）を演算する平均値演算手段と、この平均値演算手段の出力値を加算して、前記増幅器の出力する電力変換回路の電圧指令値を補正し、補正後の電圧指令（Ｖｄ＊、Ｖｑ＊）を交流３相系電圧値に演算する第２の座標変換器と、前記電圧振幅位相検出器の検出値と、前記電圧振幅平均値（Ｖｍ）および位相平均値（Φｍ）の振幅偏差および位相偏差（ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃ）を演算する偏差演算手段と、前記振幅、位相偏差（ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃ）を入力するとともに、この振幅、位相偏差（ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃ）に対する第１の動作しきい値（Ｖｔｈ１、Φｔｈ１）を有し前記電力変換回路の出力する過電流を抑制する過電流抑制不感帯器、および前記偏差に対する第２の動作しきい値（Ｖｔｈ２、Φｔｈ２）を有し、前記電力変換回路の出力する過電圧を抑制する過電圧抑制不感帯器とを備えた逆相制御による過電圧抑制制御方式において、
   前記Ｖｔｈ１＞Ｖｔｈ２と設定し、前記過電流抑制不感帯器は、前記振幅、位相偏差（ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃ）のいずれかが、前記第１の動作しきい値（Ｖｔｈ１、Φｔｈ１）を超えた場合に、前記偏差と同値の過電流抑制不感帯器出力値（ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃ）を出力し、前記過電圧抑制不感帯器は、前記振幅、位相偏差（ΔＶａ〜ΔＶｃ、ΔΦａ〜ΔΦｃ）のいずれかが、前記第２の動作しきい値（Ｖｔｈ２、Φｔｈ２）を超えた場合に、過電圧抑制不感帯器出力値（ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ、ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃ）を出力するとともに、この過電圧抑制不感帯器出力値の内の偏差（ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ）を、前記過電流抑制不感帯器出力の内の偏差（ΔＶａ〜ΔＶｃ）からそれぞれ減算して補正電圧偏差（ΔＶｄ〜ΔＶｆ）とし、さらに、前記過電圧抑制不感帯器出力値の内の偏差（ΔΦｖａ〜ΔΦｖｃ）を、前記過電流抑制不感帯器出力値の内の偏差（ΔΦａ〜ΔΦｃ）からそれぞれ減算して補正位相偏差（ΔΦｄ〜ΔΦｆ）としこの値を正弦波信号に演算し、この正弦波信号と前記補正電圧偏差（ΔＶｄ〜ΔＶｆ）とを乗算器で演算出力の電圧指令補正値（ΔＶａ＊〜ΔＶｃ＊）と、前記第２の座標変換器の出力とを加算器で加算して前記電力変換回路の電圧指令値とし、この電圧指令値を入力するパルス幅変調器を介して前記電力変換回路を制御することを特徴とする逆相制御による過電圧抑制制御方式。
2. 前記過電圧抑制不感帯器の出力端に、ゲイン要素を設け、前記振幅偏差（ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ）にゲインを乗じ、前記振幅偏差（ΔＶｖａ〜ΔＶｖｃ）の補正の度合いを変更することを特徴とする請求項１に記載の逆相制御による過電圧抑制制御方式。
3. 前記ゲイン要素にリミッタを設けることを特徴とする請求項２に記載の逆相制御による過電圧抑制制御方式。

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