JP4989499B2

JP4989499B2 - 電力変換装置

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Inventors: 孝志相原; 庄一郎古関; 智道伊藤
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Description

本発明は、電力系統における電圧変動を抑制するのに用いられる電力変換装置に係り、特にフリッカの抑制も目的とする場合に好適な電力変換装置に関する。

系統（電力系統）は、それに連系する負荷が変動すると、送電線や変圧器インピーダンスにより発生する電圧降下が変動し、負荷の連系点において電圧変動を生じ、負荷変動が短周期で繰返し的なものである場合には、その短周期の繰返しを反映した電圧変動としてフリッカを生じる。

こうした系統における電圧変動やフリッカを抑制する手法として、電力変換装置を用いる手法がある。例えば特許文献１に開示されるフリッカ抑制装置は、そのような電力変換装置の例である。特許文献１のフリッカ抑制装置は、負荷電流から有効電流と無効電流を求め、それら有効電流と無効電流からフィルタ処理で正相分と逆相分を求めて電流指令値を生成する。そして検出した負荷電流と逆位相の電流を電流指令値により電流発生部から出力させることで、系統から流入する電流の変動分をキャンセルして電圧変動やフリッカを抑制する。

このようなフリッカ抑制装置は、負荷電流が高調波成分を含む場合、電流指令値に高調波成分が含まれることになる。そのため電流発生部を電力変換器で構成する場合、電流制御に遅れが存在することから、電力変換器における高調波成分の位相が負荷電流中の高調波成分の位相に対して遅れることになる。そしてこのことに起因して、系統に流れる電流の高調波成分をキャンセルすることができなくなり、したがって十分な抑制効果を得られない可能性がある。

こうした問題は、例えば特許文献２に開示される手法で解決可能である。特許文献２に開示の手法では、系統に同期する基準正弦波を用いて負荷電流をフーリエ級数展開し、その係数を出力するフーリエ級数展開手段、このフーリエ級数展開手段で得られるフーリエ級数係数から負荷電流の基本波成分振幅値を算出する基本波成分算出手段、及びこの基本波成分算出手段で得られる基本波成分振幅値を基にフリッカ抑制装置の電流指令値を算出する電流指令値算出手段を用いる。こうした特許文献２に開示の手法は、電流指令値から系統周波数の整数倍の周波数成分を除去でき、そのためにフリッカを抑制しつつも、フリッカ抑制装置から流出する高調波を低減することができることになる。

特許第２６７５２０６号公報ＷＯ２００７／１１９８５５Ａ１

電圧変動やフリッカは、無効電流の変動だけでなく、有効電流の変動もその原因となる。したがって電力変換装置を電圧変動の抑制に用いる場合、その電力変換装置の電力変換器は、無効電流の制御に加え、有効電流も制御できることが望まれる。しかし電圧変動の抑制に用いられる電力変換装置の電力変換器は、十分なエネルギ貯蔵のための仕組みを持たないのが通常である。そのため電圧変動の抑制制御としては、有効電流の制御を行っていない。例えばＳＴＡＴＣＯＭ（自励式無効電力補償装置）では、直流電圧を維持するために直流部にコンデンサを有するが、それで貯蔵できるエネルギが小さいことから、有効電流の出力におけるエネルギ方向に応じて直流電圧が低下したり、過電圧を招いたりする。このためＳＴＡＴＣＯＭでは、直流電圧を一定に保つようにのみ有効電流を制御するのが通常で、系統の電圧変動を抑制する目的で用いる場合でも、有効電流を電圧変動抑制制御に用いていない。

本発明は、以上のような事情を背景になされたものであり、系統の電圧変動抑制に用いられる電力変換装置について、有効電流も電圧変動抑制制御に用いることができるようにすることで、より効果的な電圧変動抑制を可能とし、しかも電力変換装置で必要な電流電圧一定制御機能を損なうことがないようにすることを課題としている。

上記課題を解決する本発明の電力変換装置は、系統に連系する電力変換器、前記電力変換器が出力する電流を検出する第１の電流検出器、前記電力変換器の前記系統への連系点での前記系統の負荷電流を検出する第２の電流検出器、前記連系点での前記系統の電圧を検出する電圧検出器、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に電流指令値を生成する電流指令値生成系、及び前記第１の電流検出器による電流信号から得られる電流フィードバック値と前記電流指令値を一致させるように前記電力変換器を制御する電流制御系を備えてなり、そして前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に補償値を求め、この補償値により前記電流指令値生成系による前記電流指令値に対する補償を行う補償系を備えていることを特徴としている。

このような電力変換装置は、補償系で得られる補償値により電流指令値生成系の電流指令値を補償する補償処理を行うようにしていることから、有効分電流も電圧変動抑制制御に用いることがでる。このため、必要な電流電圧一定制御機能を損なうことなしに、フリッカまでも効果的に抑制できるような高度な電圧変動抑制が可能となる。

本発明では、上記のような電力変換装置について、前記補償系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に瞬時電力を求める瞬時電力演算器を備え、この瞬時電力演算器で求めた瞬時電力から前記補償値を得るようにするのを好ましい形態の１つとする。

また本発明では、上記のような電力変換装置について、前記補償系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に瞬時有効電力を求める瞬時有効電力演算器を備え、この瞬時有効電力演算器で求めた瞬時有効電力から前記補償値を得るようにするのを好ましい形態の１つとする。

また本発明では、上記のような電力変換装置について、前記補償系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に正相実軸電流を求める電流正相実部演算器を備え、この電流正相実部演算器で求めた正相実軸電流から前記補償値を得るようにするのを好ましい形態の１つとする。

また本発明では、上記のような電力変換装置について、前記電流指令値生成系は、第１の電流指令値生成器と第２の電流指令値生成器を備えてなり、前記第１の電流指令値生成器は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に有効分電流指令値と無効分電流指令値を生成して出力するようにされ、前記第２の電流指令値生成器は、前記有効分電流指令値を前記補償値の加算で補償することで得られる補償有効分電流指令値と前記無効分電流指令値を入力とし、αβ座標軸における各電流指令値としてα成分電流指令値とβ成分電流指令値を生成して出力するようにされており、また前記電流フィードバック値として、前記第１の電流検出器による電流信号にαβ変換を施すことで得られるα成分とβ成分を用いるようにされているようにされていることを好ましい形態の１つとする。

また本発明では、上記のような電力変換装置について、前記電流指令値生成系は、第１の電流指令値生成器と第２の電流指令値生成器を備えてなり、前記第１の電流指令値生成器は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に有効分電流指令値と無効分電流指令値を生成して出力するようにされ、前記第２の電流指令値生成器は、前記有効分電流指令値を前記補償値の加算で補償することで得られる補償有効分電流指令値と前記無効分電流指令値を入力とし、αβ軸成分の電流指令値に逆αβ変換を施すことで３相の電流指令値を生成して出力するようにされており、また前記電流フィードバック値として、前記第１の電流検出器による電流信号を用いるようにされていることを好ましい形態の１つとする。

また本発明では、上記のような電力変換装置について、前記電流指令値生成系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に正相実成分指令値、正相虚成分指令値、逆相実成分指令値、及び逆相虚成分指令値を生成して出力するようにされており、また前記電流フィードバック値として、第１の電流検出器による電流信号に座標変換を施すことで得られる正相実部電流信号、正相虚部電流信号、逆相実部電流信号、及び逆相虚部電流信号を用いるようにされていることを好ましい形態の１つとする。

以上のような電力変換装置については、その電力変換器として可変速発電電動機を用いる形態とすることもできる。

以上のような本発明によれば、有効分電流も電圧変動抑制制御に用いることができ、必要な電流電圧一定制御機能を損なうことなく、より効果的な電圧変動抑制が可能となる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１に、第１の実施形態による電力変換装置１の構成を示す。本実施形態の電力変換装置１は、電力変換器２を備えている。電力変換器２は、自己消弧型のスイッチングデバイスを用いた自励式変換器で、系統３とそれに連系する負荷４の連系点に電流を出力できるように系統３に連系させられており、第１の電流検出器５で検出する電力変換器２の出力電流、電圧検出器６で検出する電力変換器２の系統３への連系点での電圧、及び第２の電流検出器７で検出する負荷電流に基づいたフィードバック制御で運転される。

第１の電流検出器５は、電力変換器２の出力電流を検出して３相の電流信号５ｓを出力し、電圧検出器６は、電力変換器２の系統３への連系点の電圧を検出して３相の電圧信号６ｓを出力し、第２の電流検出器７は、電力変換器２の系統３への連系点において電圧変動やフリッカの原因となる負荷４に流れる負荷電流を検出して３相の電流信号７ｓを出力する。

電圧信号６ｓと電流信号７ｓは、電流指令値生成系１０に入力する。電流指令値生成系１０は、第１の電流指令値生成器１１と第２の電流指令値生成器１２で構成されており、その第１の電流指令値生成器１１に電圧信号６ｓと電流信号７ｓが入力する。

第１の電流指令値生成器１１は、電圧信号６ｓを基準にして電流信号７ｓから有効分電流と無効分電流を求める。有効分電流と無効分電流への分離は、一例しとして次のようにして行うことができる。ＰＬＬ（Phased Locked Loop）やフーリエ係数演算などの手法を用いて電圧信号６ｓからそのＵ相と位相が等しい余弦信号と９０度位相が遅れた正弦信号を求め、一方で電流指令値をαβ変換し、これに上記の余弦信号と正弦信号による一次変換を施すことで、直流量として有効分電流と無効分電流を得る。

有効分電流と無効分電流を求めたら、有効分電流についての有効分電流指令値１３と無効分電流についての無効分電流指令値１４を生成して出力する。有効分電流指令値１３は、電力変換器２における直流電圧を一定に保つことができるよう指令値として生成される。この有効分電流指令値１３の生成には、電力変換器２からの直流コンデンサ電圧信号１５が用いられる。一方、無効分電流指令値１４は、電力変換器２における無効分電流を打ち消すことができるような指令値として生成される。なお、この無効分電流指令値１４の生成に際しては、ハイパスフィルタでの処理により変動分のみを抽出するようにしてもよい。

第１の電流指令値生成器１１による有効分電流指令値１３と無効分電流指令値１４は、第２の電流指令値生成器１２に入力する。ただし、有効分電流指令値１３は、後述の補償値３４の加算による補償を受けることで補償有効分電流指令値１３ｃとなって第２の電流指令値生成器１２に入力する。

第２の電流指令値生成器１２は、補償有効分電流指令値１３ｃと無効分電流指令値１４を入力とし、これらに上記の一次変換に対する逆変換を施すことで、αβ座標軸における各電流指令値としてα成分電流指令値１６とβ成分電流指令値１７を生成して出力する。

第２の電流指令値生成器１２が出力するα成分電流指令値１６とβ成分電流指令値１７は、電流フィードバック値生成系を構成するαβ変換器２０からのα成分２１とβ成分２２として与えられる電流フィードバック値による減算を受けた後、電流制御系２３に入力する。つまり電流制御系２３には、α成分電流指令値１６と電流フィードバック値であるα成分２１の差分及びβ成分電流指令値１７と電流フィードバック値であるβ成分２２の差分が入力することになる。

α成分２１とβ成分２２は、第１の電流検出器５による電流信号５ｓから求められる。すなわちαβ変換器２０は、電流信号５ｓを入力とし、これにαβ変換を施すことでα成分２１とβ成分２２を求めて出力する。αβ変換器２０におけるαβ変換は、下記の（１）式によりなされる。

電流制御系２３は、入力するα成分差分とβ成分差分をそれぞれ０とするような、つまり電流指令値生成系１０からの電流指令値（α成分電流指令値１６、β成分電流指令値１７）と電流フィードバック値を一致させるような電圧指令値２４を生成してゲートパルス発生装置２５に出力する。そしてこれに基づいてゲートパルス発生装置２５がＰＷＭ方式（パルス幅変調方式）などによりゲートパルス２６を生成して電力変換器２に出力し、そのゲートパルス２６で電力変換器２におけるスイッチングデバイスのゲートの制御がなされる。

上述のように、第１の電流指令値生成器１１からの有効分電流指令値１３は補償値３４の加算による補償を受けることで補償有効分電流指令値１３ｃとなって第２の電流指令値生成器１２に入力する。このような補償処理を行う補償系３０は、電力変換装置１における特徴的な構成の主要部をなしている。以下では、これについて説明する。

補償系３０は、瞬時電力演算器３１、ハイパスフィルタ３２、及びゲイン設定器３３を含んでなる。瞬時電力演算器３１は、第２の電流検出器７による電流信号７ｓと電圧検出器６による電圧信号６ｓから下記の（２）式で瞬時電力（Ｗ）を求めて出力する。

瞬時電力演算器３１が出力する瞬時電力は、ハイパスフィルタ３２による処理を受けた後、ゲイン設定器３３で適切なゲインを乗じることで補償値３４となる。ゲイン設定器３３で乗じるゲインの符号は、第１の電流検出器５と第２の電流検出器７の向きが同じ場合には負に設定し、負荷４による瞬時電力変動を打ち消す向きとする。

以上のように本実施形態の電力変換装置１では、瞬時電力演算器３１で求める系統３の瞬時電力に基づく補償値３４により第１の電流指令値生成器１１からの有効分電流指令値１３を補償して補償有効分電流指令値１３ｃとする補償処理を行うようにしている。この場合の補償値３４は、瞬時電力における変動を反映したものとなっている。したがって補償値３４の加算により有効分電流指令値１３からそれに含まれる変動成分を除去することができる。すなわち補償系３０により電流指令値生成系１０における有効分電流についての電流指令値に対する補償を行うことで、従来では無効分電流のみで行われていた電圧変動抑制制御に有効分電流による制御を付加できるようになる。そしてこのことで電圧変動をより効果的に抑制できるようになり、短周期で繰返し的に生じる電圧変動であるフリッカについても効果的に抑制することができるようになる。またこうした補償処理によれば、ハイパスフィルタ３２の通過帯域やゲイン設定器３３によるゲインを適切に選択することにより、電圧変動の抑制に有効分電流を用いるについて、電力変換器２に対する電流電圧一定制御機能を損なうようなことがない。

図２に、第２の実施形態による電力変換装置４１の構成を示す。本実施形態の電力変換装置４１は、基本的には第１の実施形態の電力変換装置１と同様である。したがって以下では、電力変換装置４１が電力変換装置１と異なる構成を中心にして説明し、電力変換装置１と共通する構成については上での説明を援用するものとする。

電力変換装置４１では、第１の電流指令値生成器１１が正相実成分指令値４２、正相虚成分指令値４３、逆相実成分指令値４４、及び逆相虚成分指令値４５を生成して出力する。これらの各指令値の生成は、以下のようにして行うことができる。

まず電圧信号６ｓからＰＬＬやフーリエ係数演算などの手法を用いて電圧信号６ｓからそのＵ相と位相が等しい余弦信号と９０度位相が遅れた正弦信号を求める。次いで、電流信号７ｓをαβ変換し、α、βの各成分から上記の余弦信号と正弦信号を基準信号としたフーリエ係数を求める。こうして求めたα成分の余弦係数、正弦係数は、α成分の実成分、虚成分とみなすことができ、またβ成分の余弦係数、正弦係数は、β成分の実成分、虚成分とみなすことができる。したがって、これらの成分を組み合わせて演算することで、正相実、正相虚、逆相実、逆相虚の各成分を求めることができる。ただし、正相実成分は、有効分に相当するので、変動抑制制御における指令値に使用しないのが通常である。したがって正相虚、逆相実、逆相虚の各成分だけを用いて、電力変換器２における正相虚成分電流、逆相実成分電流、逆相虚成分電流を打ち消すことができるような指令値として正相虚成分指令値４３、逆相実成分指令値４４、逆相虚成分指令値４５を生成する。これらの各指令値の生成に際しては、ハイパスフィルタでの処理により変動分のみを抽出するようにしてもよい。なお、以上のような指令値生成法については、例えば上記の特許文献２に詳述されており、また上述の組み合わせ演算については、「系統技術の実用理論ハンドブック」（長谷川良秀著、丸善株式会社発行）に詳述されている。

一方、正相実成分指令値４２は、電力変換器２からの直流コンデンサ電圧信号１５を用い、電力変換器２における直流電圧を一定に保つことができるよう指令値として生成される。

第１の電流指令値生成器１１からの各指令値（正相実成分指令値４２、正相虚成分指令値４３、逆相実成分指令値４４、逆相虚成分指令値４５）は、第２の電流指令値生成器１２に入力する。ただし、正相実成分指令値４２は、第１の実施形態におけるのと同様に補償値３４の加算による補償を受けることで補償正相実成分指令値４２ｃとなって第２の電流指令値生成器１２に入力する。第２の電流指令値生成器１２は、正相量である補償正相実成分指令値４２ｃと正相虚成分指令値４３に上記の余弦信号と正弦信号を用いた一次変換に対する逆変換を施し、また逆相量である逆相実成分指令値４４と逆相虚成分指令値４５に前記とは逆の一次変換を施すことで、正相、逆相それぞれに関してα、βの各軸における量を求め、そしてこれらをα軸成分同士とβ軸成分同士それぞれで加算することで、αβ座標軸におけるα成分電流指令値１６とβ成分電流指令値１７を生成し、これらを出力する。

以上のような本実施形態の電力変換装置４１では、第１の電流指令値生成器１１からの正相実成分指令値４２を補償値３４で補償して補償正相実成分指令値４２ｃとする補償処理を行うようにしているので、第１の実施形態に関して説明したのと同様な効果が得られる。

図３に、第３の実施形態による電力変換装置５１の要部における構成を示す。本実施形態の電力変換装置５１は、基本的には第１の実施形態の電力変換装置１又は第２の実施形態の電力変換装置４１と同様である。したがって以下では、電力変換装置５１が電力変換装置１や電力変換装置４１と異なる構成を中心にして説明し、電力変換装置１や電力変換装置４１と共通する構成については上での説明を援用するものとする。

第１や第２の実施形態では、第２の電流指令値生成器１２がαβ軸成分として電流指令値を出力するようになっていた。これに対し、本実施形態の電力変換装置５１における第２の電流指令値生成器１２は、αβ軸成分の電流指令値に逆αβ変換を施すことで３相の電流指令値５２を生成して出力するようにされている。またこれに伴って、第１の電流検出器５による３相の電流信号５ｓをそのまま電流フィードバック値として用いるようにしている。つまり電流信号５ｓで３相の電流指令値５２を減算し、それで得られる各差分を電流制御系２３に入力するようにしている。したがって電流制御系２３は、入力された３相の差分をそれぞれ０とするような電圧指令値５３を生成してゲートパルス発生装置２５に出力することになる。

以上のような本実施形態の電力変換装置５１では、第１や第２の実施形態におけるαβ変換器２０を省略することができる。

図４に、第４の実施形態による電力変換装置６１の構成を示す。本実施形態の電力変換装置６１は、基本的には第２の実施形態の電力変換装置４１と同様である。したがって以下では、電力変換装置６１が電力変換装置４１と異なる構成を中心にして説明し、電力変換装置４１と共通する構成については上での説明を援用するものとする。

本実施形態の電力変換装置６１では、第２の実施形態におけるαβ変換器２０に対応する要素として座標変換器６２を電流フィードバック値生成系に設け、またその電流指令値生成系６３を第２の実施形態の第１の電流指令値生成器１１と同様に機能する電流指令値生成器６４だけで構成するようにしている。座標変換器６２は、第１の電流検出器５による電流信号５ｓに座標変換を施して正相実部電流信号６５、正相虚部電流信号６６、逆相実部電流信号６７、及び逆相虚部電流信号６８を電流フィードバック値として生成して出力する。これら各電流信号は、電流指令値生成器６４からの各指令値（補償正相実成分指令値４２ｃ、正相虚成分指令値４３、逆相実成分指令値４４、逆相虚成分指令値４５）と差分をとるのに用いられ、それにより得られる各差分が電流制御系２３に入力することになり、したがって電流制御系２３は、入力する各差分をそれぞれ０とするような電圧指令値５３を生成してゲートパルス発生装置２５に出力することになる。

以上のような本実施形態の電力変換装置６１では、第２の実施形態における第２の電流指令値生成器１２を省略することができる。

図５に、第５の実施形態による電力変換装置７１の要部における構成を示す。本実施形態の電力変換装置７１は、基本的には第１〜第４の各実施形態における電力変換装置と同様である。したがって以下では、電力変換装置７１が第１〜第４の各実施形態における電力変換装置と異なる構成を中心にして説明し、共通する構成については上での説明を援用するものとする。

本実施形態の電力変換装置７１は、その補償系７２に特徴がある。本実施形態における補償系７２は、第１〜第４の各実施形態における瞬時電力演算器３１に対応する要素として瞬時有効電力演算器７３を有している。瞬時有効電力演算器７３は、第２の電流検出器７による３相の電流信号７ｓをαβ変換器７４でαβ変換して得られる信号及び電圧検出器６による３相の電圧信号６ｓをαβ変換器７５でαβ変換して得られる信号から下記の（３）式により瞬時有効電力を求める。

瞬時有効電力演算器７３で得られる瞬時有効電力は、ハイパスフィルタ３２による処理を受けた後、ゲイン設定器３３で適切なゲインを乗じることで補償値７６となる。この補償値７６は、第１〜第４の各実施形態における補償値３４と同様にして補償処理に用いられる。

図６に、第６の実施形態による電力変換装置８１の要部における構成を示す。本実施形態の電力変換装置８１は、基本的には第１〜第４の各実施形態における電力変換装置と同様である。したがって以下では、電力変換装置８１が第１〜第４の各実施形態における電力変換装置と異なる構成を中心にして説明し、共通する構成については上での説明を援用するものとする。

本実施形態の電力変換装置８１は、その補償系８２に特徴がある。本実施形態における補償系８２は、第１〜第４の各実施形態における瞬時電力演算器３１に対応する要素として電流正相実部演算器８３を有している。電流正相実部演算器８３は、第２の電流検出器７による３相の電流信号７ｓ及び電圧検出器６による３相の電圧信号６ｓから正相実軸電流を求める。電流正相実部演算器８３で得られる正相実軸電流は、ハイパスフィルタ３２による処理を受けた後、ゲイン設定器３３で適切なゲインを乗じることで補償値８４となる。この補償値８４は、第１〜第４の各実施形態における補償値３４と同様にして補償処理に用いられる。

図７に、第７の実施形態による電力変換装置９１の要部における構成を示す。本実施形態の電力変換装置９１は、基本的には第１〜第６の各実施形態における電力変換装置と同様である。したがって以下では、電力変換装置９１が第１〜第４の各実施形態における電力変換装置と異なる構成を中心にして説明し、共通する構成については上での説明を援用するものとする。

本実施形態の電力変換装置９１は、第１〜第４の各実施形態における電力変換器２に対応する要素として可変速発電電動機９２を有している。可変速発電電動機９２は、通常の同期機と異なり、回転子に設けられる励磁巻線が３相分布巻になっており、これに３相の低周波交流を流すことで、同期速度とは異なる回転速度での運転も可能とする。こうした可変速発電電動機については、特許第３９１１６０１号公報に詳述されている。

可変速発電電動機９２の励磁電圧は、可変速発電電動機９２に設けられている励磁回路用電力変換器９３をゲートパルス発生装置２５からのゲートパルス２６により制御することでなされる。励磁回路用電力変換器９３は、低周波出力を可能とする。したがって磁極の位置を自由に制御でき、また励磁電圧が高く励磁回路の時定数が小さいことから、有効分電流及び無効分電流（又は正相実部電流、正相虚部電流、逆相実部電流、逆相虚部電流）を高速に制御することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。

第１の実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。第２の実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。第３の実施形態による電力変換装置の要部における構成を示す図である。第４の実施形態による電力変換装置の構成を示す図である。第５の実施形態による電力変換装置の要部における構成を示す図である。第６の実施形態による電力変換装置の要部における構成を示す図である。第７の実施形態による電力変換装置の要部における構成を示す図である。

符号の説明

１、４１，５１、６１、７１、８１、９１電力変換装置
２電力変換器
３系統
５第１の電流検出器
５ｓ電流信号
６電圧検出器
６ｓ電圧信号
７第２の電流検出器
７ｓ電流信号
１０電流指令値生成系
１１第１の電流指令値生成器
１２第２の電流指令値生成器
１３有効分電流指令値
１４無効分電流指令値
１６ α成分電流指令値
１７ β成分電流指令値
２１ α成分
２２ β成分
２３電流制御系
３１瞬時電力演算器
３４、７６、８４補償値
４２正相実成分指令値
４３正相虚成分指令値
４４逆相実成分指令値
４５逆相虚成分指令値
５２電流指令値
６５正相実部電流信号
６６正相虚部電流信号
６７逆相実部電流信号
６８逆相虚部電流信号
７３瞬時有効電力演算器
８３電流正相実部演算器
９２可変速発電電動機

Claims

系統に連系する電力変換器、前記電力変換器が出力する電流を検出する第１の電流検出器、前記電力変換器の前記系統への連系点での前記系統の負荷電流を検出する第２の電流検出器、前記連系点での前記系統の電圧を検出する電圧検出器、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に電流指令値を生成する電流指令値生成系、及び前記第１の電流検出器による電流信号から得られる電流フィードバック値と前記電流指令値を一致させるように前記電力変換器を制御する電流制御系を備えてなる電力変換装置であって、
前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に補償値を求め、この補償値により前記電流指令値生成系による前記電流指令値に対する補償を行う補償系を備えていることを特徴とする電力変換装置。
前記補償系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に瞬時電力を求める瞬時電力演算器を備え、この瞬時電力演算器で求めた瞬時電力から前記補償値を得るようにされていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記補償系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に瞬時有効電力を求める瞬時有効電力演算器を備え、この瞬時有効電力演算器で求めた瞬時有効電力から前記補償値を得るようにされていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記補償系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に正相実軸電流を求める電流正相実部演算器を備え、この電流正相実部演算器で求めた正相実軸電流から前記補償値を得るようにされていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
前記電流指令値生成系は、第１の電流指令値生成器と第２の電流指令値生成器を備えてなり、前記第１の電流指令値生成器は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に有効分電流指令値と無効分電流指令値を生成して出力するようにされ、前記第２の電流指令値生成器は、前記有効分電流指令値を前記補償値の加算で補償することで得られる補償有効分電流指令値と前記無効分電流指令値を入力とし、αβ座標軸における各電流指令値としてα成分電流指令値とβ成分電流指令値を生成して出力するようにされており、また前記電流フィードバック値として、前記第１の電流検出器による電流信号にαβ変換を施すことで得られるα成分とβ成分を用いるようにされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記電流指令値生成系は、第１の電流指令値生成器と第２の電流指令値生成器を備えてなり、前記第１の電流指令値生成器は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に有効分電流指令値と無効分電流指令値を生成して出力するようにされ、前記第２の電流指令値生成器は、前記有効分電流指令値を前記補償値の加算で補償することで得られる補償有効分電流指令値と前記無効分電流指令値を入力とし、αβ軸成分の電流指令値に逆αβ変換を施すことで電流指令値を生成して出力するようにされており、また前記電流フィードバック値として、前記第１の電流検出器による電流信号を用いるようにされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記電流指令値生成系は、前記第２の電流検出器による電流信号と前記電圧検出器による電圧信号を基に正相実成分指令値、正相虚成分指令値、逆相実成分指令値、及び逆相虚成分指令値を生成して出力するようにされており、また前記電流フィードバック値として、第１の電流検出器による電流信号に座標変換を施すことで得られる正相実部電流信号、正相虚部電流信号、逆相実部電流信号、及び逆相虚部電流信号を用いるようにされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記電力変換器として可変速発電電動機が用いられていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。