JP2002238248A - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】力率制御を行なう場合にも発電機と電力変換装
置との間のリアクトル、変成器を不要として、発電シス
テムの構成の簡略化、および低価格化を図ること。 【解決手段】発電機1と電力変換装置3,4とから成る発電
システムにおける、電力変換装置3,4の運転指令値およ
び実運転値を入力とし、電力変換装置3,4の制御量を演
算する制御量演算手段100と、発電機1の回転数を数値変
換する数値変換手段200と、当該数値変換された値と制
御量演算手段100からの制御量とを加算／減算して合成
し、発電機1の回転数を電力変換装置3,4の制御量に反映
する合成手段101と、合成手段101からの制御量を基に、
パルス生成に必要な制御信号を生成する制御信号生成手
段300と、搬送波を生成する搬送波生成手段61と、制御
信号生成手段300からの制御信号と搬送波生成手段61か
らの搬送波とを基に、電力変換装置3,4のゲートパルス信
号を生成するパルス生成手段60とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電機と、当該発
電機からの出力電力を交直変換する電力変換装置とから
構成される発電システム、例えば風力発電システム等に
おける電力変換装置の制御装置に係り、特に力率制御を
行なう場合においても、発電機と電力変換装置との間の
リアクトルおよび変成器を不要として、発電システムの
構成の簡略化、および低価格化を図れるようにした電力
変換装置の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、この種の従来の発電システム
の構成例を示す結線図である。

【０００３】図１１に示すように、発電システムは、発
電機１と、リアクトル２と、コンバータ側電力変換装置
３と、インバータ側電力変換装置４とを備え、コンバー
タ側電力変換装置３とインバータ側電力変換装置４との
間は直流で連係しており、ＢＴＢ（Ｂａｃｋ ｔｏ Ｂ
ａｃｋ）を構成している。

【０００４】インバータ側電力変換装置４の出力は、リ
アクトル６を経由して昇圧用のトランス７に接続され、
電力系統と接続されている。

【０００５】なお、システムによっては、電力系統に接
続されないものもあり、その場合にはトランス７は省略
されることもある。

【０００６】制御装置５は、コンバータ側電力変換装置
３とインバータ側電力変換装置４とを制御するものであ
り、変成器９からの発電機出力電圧、変流器１０からの
発電機出力電流、変成器１１からの直流電圧、変成器１
２からの系統電圧、変流器１３からの変換装置出力電流
を、それぞれ入力している。

【０００７】なお、コンバータ側電力変換装置３とイン
バータ側電力変換装置４とは、通常、自己消弧型の電力
用半導体素子を用いて構成されており、例えばトランジ
スタ、ＧＴＯ、ＩＧＢＴ等々である。

【０００８】図１２は、図１１におけるコンバータ側電
力変換装置３の内部構成例を示す結線図である。

【０００９】なお、インバータ側電力変換装置４につい
ても、左右対称となるが構成は同一である。

【００１０】図１２において、電力変換装置３は、Ｕ・
Ｘアーム、Ｖ・Ｙアーム、Ｗ・Ｚアームから構成されて
いる。

【００１１】この各アームは、複数のＩＧＢＴの直列接
続、逆並列したダイオード等から構成されている。

【００１２】また、直流側には、直流コンデンサ３１が
設けられている。

【００１３】各ＩＧＢＴは、制御装置５からのゲート信
号により制御される。

【００１４】図１３は従来のコンバータ側電力変換装置
３の制御装置の構成例を示すブロック図、図１４は従来
のインバータ側電力変換装置４の制御装置の構成例を示
すブロック図である。

【００１５】なお、本例では、コンバータ側を電力制
御、インバータ側を電圧制御としているが、コンバータ
側を電圧制御、インバータ側を電力制御とすることも可
能であることは言うまでもない。

【００１６】まず、電力制御を行なっているコンバータ
側制御について、図１３を用いて説明する。

【００１７】図１３において、与えられた電力指令値
を、ゲイン５１により有効電流値に換算する。

【００１８】一方、実際にコンバータを流れている電流
は、変流器１０により送られてくる値であり、この電流
の有効分と無効分を、ｄｑ変換回路５２により演算す
る。

【００１９】ゲイン５１からの出力とｄｑ変換回路５２
からの有効分との差を減算器５４にて演算し、その出力
が、指令値と実際に流れている有効電流分との差ΔＩａ
となる。

【００２０】この差ΔＩａは、ＡＣＲ回路５５に入力さ
れ、有効電流分の差ΔＩａが０になるように制御量を演
算する。

【００２１】演算結果は、ｄｑ逆変換回路５６に入力さ
れる。

【００２２】同様に、与えられた無効電力指令値は、ゲ
イン５７により無効電流値に換算する。

【００２３】ｄｑ変換回路５２にて演算した無効電流分
も、無効電流指令値との差を減算器５８にて演算し、Ａ
ＣＲ回路５９にて、無効電流分の差ΔＩｒが０になるよ
うに制御量を演算する。

【００２４】有効分および無効分の制御量が入力された
ｄｑ逆変換回路５６は、制御量を反映したＰＷＭ用信号
波をパルス生成回路６０に出力する。

【００２５】パルス生成回路６０では、ＰＷＭ制御を行
なうためのパルス生成を行なっており、そのための搬送
波として、搬送波発生回路６１より信号を受け取る。

【００２６】パルス生成回路６０で生成されたパルス
は、コンバータ側電力変換装置３に伝送され、半導体素
子のスイッチングに用いられる。

【００２７】これにより、コンバータ側電力変換装置３
の出力が、有効電力指令値、無効電力指令値になるよう
に制御される。

【００２８】また、発電機出力電圧は、ＰＬＬ回路６２
に入力され、発電機出力電圧と同期した位相信号を出力
する。

【００２９】この位相信号は、ｄｑ変換回路５２および
ｄｑ逆変換回路５６の演算に利用される。

【００３０】次に、直流電圧制御を行なっているインバ
ータ側制御について、図１４を用いて説明する。

【００３１】図１４において、インバータの出力電流
は、変流器１３により検出される。

【００３２】この値を入力し、ｄｑ変換回路７０にてｄ
ｑ変換して、有効電流と無効電流とに分離する。

【００３３】一方、直流電圧を一定制御するため、変成
器１１により検出した直流電圧を入力し、減算器７１に
より直流電圧基準との差ΔＥｄを演算する。

【００３４】その結果をＡＶＲ７２に入力し、ＰＩ演算
等を行なった後、有効電流と加算器７３により合成す
る。

【００３５】さらに、加算器７４にてＰＬＬ７５の出力
の有効分を合成し、ＡＣＲ回路７６に入力される。

【００３６】ＡＣＲ回路７６により、直流電圧基準と直
流電圧運転値との差が０になる。すなわち、有効電流分
の差が０になるように制御量を演算する。

【００３７】演算結果は、ｄｑ逆変換回路７７に入力さ
れる。

【００３８】一方、無効電力指令値を入力し、ゲイン７
８により数値変換した後、減算器７９により無効電流成
分の差分が演算される。

【００３９】有効分の場合と同様に、加算器８０にてＰ
ＬＬ７５の出力の無効分を合成し、ＡＣＲ回路８１に入
力される。

【００４０】ｄｑ逆変換回路７７は、制御量を反映した
ＰＷＭ用信号波をパルス生成回路８２に出力する。

【００４１】パルス生成回路８２では、コンバータ側の
場合と同様に、ゲートパルスを生成する。

【００４２】この生成されたパルスは、電力変換装置４
に伝送され、半導体素子のスイッチングに用いられる。

【００４３】これにより、インバータ側電力変換装置４
の出力が、有効電力指令値、無効電力指令値になるよう
に制御される。

【００４４】また、系統電圧は、ＰＬＬ回路７５に入力
され、系統電圧と同期した位相信号を出力する。

【００４５】この位相信号は、ｄｑ変換回路７０および
ｄｑ逆変換回路７７の演算に利用される。

【００４６】以上により、コンバータ側で変換装置の電
力制御、インバータ側で変換装置の直流電圧制御を行な
い、発電機１の出力を電力系統８に連系することを可能
にしている。

【００４７】なお、これらの各電力変換装置３，４およ
び制御装置５を構成することは、公知の技術である。

【００４８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電力変換装置の制御装置においては、次のよう
な問題点がある。すなわち、発電機１とコンバータ側電
力変換装置３において、発電機側コンバータの制御を行
なう場合には、ＰＬＬを行なうために、発電機側の瞬時
電圧値が必要になる。

【００４９】そのため、リアクトル２および発電機側の
変成器９が必要となっている。これは、リアクトル２が
無い場合には、コンバータ側電力変換装置３を運転する
と、コンバータ側電力変換装置３の出力電圧が発電機側
の電圧となってしまうため、発電機１の起電圧（正弦波
出力）が分からなくなってしまう。

【００５０】その結果、発電機電圧の位相も分からなく
なってしまい、コンバータ側電力変換装置３は制御不可
能となる。

【００５１】そのため、リアクトル２を発電機１とコン
バータ側電力変換装置３との間に設置し、リアクトル２
と発電機１との間の電圧を検出することで、発電機電圧
を検出することが必要となる。

【００５２】しかしながら、リアクトル２および変成器
９は、非常に高価な装置であり、省略することが強く望
まれてきている。

【００５３】本発明の目的は、力率制御を行なう場合に
おいても、発電機と電力変換装置との間のリアクトルお
よび変成器を不要として、発電システムの構成の簡略
化、および低価格化を図ることが可能な電力変換装置の
制御装置を提供することにある。

【００５４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、発電機と、当該発電機からの出力電力を交直変換
する電力変換装置とから構成される発電システムの上記
電力変換装置の制御装置において、請求項１に対応する
発明では、電力変換装置の運転指令値および実運転値を
入力とし、電力変換装置の制御量を演算する制御量演算
手段と、発電機の回転数を数値変換する数値変換手段
と、数値変換手段からの数値変換された値と制御量演算
手段からの制御量とを加算もしくは減算して合成し、発
電機の回転数を電力変換装置の制御量に反映する合成手
段と、合成手段からの制御量に基づいて、パルス生成に
必要な制御信号を生成する制御信号生成手段と、搬送波
を生成する搬送波生成手段と、制御信号生成手段からの
制御信号と搬送波生成手段からの搬送波とに基づいて、
電力変換装置のゲートパルス信号を生成するパルス生成
手段とを備えている。

【００５５】従って、請求項１に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、発電機の回転数を入力す
ることにより電力変換装置の位相制御を行なうことが可
能となるため、発電機の電圧瞬時値を電力変換装置の制
御に使用していない。このため、力率制御を行なう場合
においても、発電機側の各相にリアクトルおよび変成器
を設置することが不要となる。これにより、発電システ
ムの構成の簡略化、および低価格化を図ることができ
る。

【００５６】また、請求項２に対応する発明では、直流
電圧指令値と直流電圧運転値との差を演算する第１の演
算手段と、第１の演算手段からの差を数値変換する第１
の数値変換手段と、発電機の回転数を数値変換する第２
の数値変換手段と、第１の数値変換手段および第２の数
値変換手段からのそれぞれの数値変換された値を合成す
る合成手段と、合成手段からの合成値に応じて周期が変
化する信号を出力する発振手段と、発振手段からの信号
に基づいて、正弦波を生成する正弦波発生手段と、正弦
波発生手段からの正弦波の位相を基準として、位相をず
らした１つ以上の正弦波を出力する位相シフト手段と、
搬送波を生成する搬送波生成手段と、位相シフト手段か
らの正弦波と搬送波生成手段からの搬送波とに基づい
て、電力変換装置のゲートパルス信号を生成するパルス
生成手段とを備えている。

【００５７】従って、請求項２に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、直流電圧と発電機の回転
数だけで電力変換装置を制御することが可能となるた
め、発電機の電圧瞬時値、電流瞬時値を電力変換装置の
制御に使用していない。このため、力率制御を行なう場
合においても、発電機側の各相にリアクトル、変成器お
よび変流器を設置することが不要となる。これにより、
より一層の発電システムの構成の簡略化、および低価格
化を図ることができる。

【００５８】さらに、請求項３に対応する発明では、有
効電力指令値と有効電力運転値との差を演算する第１の
演算手段と、第１の演算手段からの差を数値変換する第
１の数値変換手段と、発電機の回転数を数値変換する第
２の数値変換手段と、第１の数値変換手段および第２の
数値変換手段からのそれぞれの数値変換された値を合成
する合成手段と、合成手段からの合成値に応じて周期が
変化する信号を出力する発振手段と、発振手段からの信
号に基づいて、正弦波を生成する正弦波発生手段と、正
弦波発生手段からの正弦波の位相を基準として、位相を
ずらした１つ以上の正弦波を出力する第１の位相シフト
手段と、搬送波を生成する搬送波生成手段と、第１の位
相シフト手段からの正弦波と搬送波生成手段からの搬送
波とに基づいて、電力変換装置のゲートパルス信号を生
成するパルス生成手段とを備えている。

【００５９】従って、請求項３に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、有効電力と発電機の回転
数だけで電力変換装置を制御することが可能となるた
め、発電機の電圧瞬時値、電流瞬時値を電力変換装置の
制御に使用していない。このため、力率制御を行なう場
合においても、発電機側の各相にリアクトル、変成器お
よび変流器を設置することが不要となる。これにより、
より一層の発電システムの構成の簡略化、および低価格
化を図ることができる。

【００６０】一方、請求項４に対応する発明では、上記
請求項２または請求項３に対応する発明の電力変換装置
の制御装置において、無効電力指令値と無効電力運転値
との差を演算する第２の演算手段と、第２の演算手段か
らの差を数値変換する第３の数値変換手段と、第３の数
値変換手段からの数値変換された値と交流電圧基準とを
加算する加算手段と、加算手段からの加算した結果を電
力変換装置の制御信号に反映させる手段とを付加してい
る。

【００６１】従って、請求項４に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、電力変換装置の運転にお
いて無効電力の制御が可能となる。すなわち、上記請求
項３に対応する発明と同様の作用を奏するのに加えて、
発電機側の力率制御が可能となる。これにより、発電機
側の力率をほぼ１にすることが可能となり、発電機の小
型化、低価格化を実現することができる。

【００６２】また、請求項５に対応する発明では、上記
請求項３に対応する発明の電力変換装置の制御装置にお
いて、有効電力演算用に入力した正弦波発生手段からの
正弦波の位相を基準として、位相をずらした１つ以上の
正弦波を出力する第２の位相シフト手段と、第２の位相
シフト手段からの正弦波と発電機の電流値とに基づい
て、有効電力を演算し有効電力運転値として出力する有
効電力演算手段とを付加している。

【００６３】従って、請求項５に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、上記請求項３に対応する
発明と同様の作用を奏するのに加えて、発電機側の各相
の電流値と内部の制御位相で有効電力を演算することが
可能となる。これにより、別途有効電力運転値を演算す
る必要がなくなる。

【００６４】さらに、請求項６に対応する発明では、上
記請求項４に対応する発明の電力変換装置の制御装置に
おいて、無効電力演算用に入力した正弦波発生手段から
の正弦波の位相を基準として、位相をずらした１つ以上
の正弦波を出力する第２の位相シフト手段と、第２の位
相シフト手段からの正弦波と発電機の電流値とに基づい
て、無効電力を演算し無効電力運転値として出力する無
効電力演算手段とを付加している。

【００６５】従って、請求項６に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、上記請求項４に対応する
発明と同様の作用を奏するのに加えて、発電機側の各相
の電流値と内部の制御位相で無効電力を演算することが
可能となる。これにより、別途無効電力運転値を演算す
る必要がなくなる。

【００６６】また、請求項７に対応する発明では、上記
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に対応する発明の
電力変換装置の制御装置において、実運転値もしくは演
算による演算運転値を入力とし、当該運転値から過渡的
な変動を取り除くフィルタ手段を付加している。

【００６７】従って、請求項７に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、上記請求項４に対応する
発明と同様の作用を奏するのに加えて、フィルタ手段に
より運転値が安定するため、より一層安定した電力変換
装置の制御を行なうことが可能となる。

【００６８】さらに、請求項８に対応する発明では、上
記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明
の電力変換装置の制御装置において、発電機側の１相の
電圧と電力変換装置の制御信号との位相差を検出する位
相差検出手段と、位相差検出手段からの位相差を数値変
換する第４の数値変換手段と、電力変換装置の運転指令
に応じて、第４の数値変換手段からの数値変換された値
（位相差の出力）をオン／オフする第１のスイッチ手段
と、電力変換装置の運転指令に応じて、電力変換装置の
運転指令値と実運転値との差を零とする第２のスイッチ
手段と、第１のスイッチ手段からの出力を、電力変換装
置の運転指令値と実運転値との差に加算する手段とを付
加している。

【００６９】従って、請求項８に対応する発明の電力変
換装置の制御装置においては、電力変換装置の制御位相
は常に発電機出力電圧に同期しているため、電力変換装
置の運転指令が来た直後においても、極めてスムーズな
起動を行なうことが可能となる。

【００７０】

【発明の実施の形態】本発明では、発電機と、当該発電
機からの出力電力を交直変換する電力変換装置とから構
成される発電システムにおける、電力変換装置の運転指
令値および実運転値から電力変換装置の制御量を演算
し、また発電機の回転数を数値変換し、当該数値変換さ
れた値と制御量とを加算もしくは減算して合成し、発電
機の回転数を電力変換装置の制御量に反映し、当該制御
量に基づいてパルス生成に必要な制御信号を生成し、ま
た搬送波を生成し、当該制御信号と搬送波とに基づいて
電力変換装置のゲートパルス信号を生成することを、そ
の基本的な技術思想としている。以下、上記のような考
え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照
して詳細に説明する。

【００７１】（第１の実施の形態）図２は、本実施の形
態による発電システムの構成例を示す結線図であり、図
１１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７２】すなわち、本実施の形態による発電システ
ムは、図２に示すように、前記図１１における発電機１
とコンバータ側電力変換装置３との間に設置されていた
リアクトル２および変成器９を省略し、さらに制御装置
５の内部構成を変更した構成としている。なお、発電機
１の回転数の情報は別途必要となるが、通常、他の制
御、例えば風力発電システムでは風車の羽根を調節する
ピッチ制御等でも利用されており、簡単に流用すること
が可能である。

【００７３】図１は、本実施の形態による電力変換装置
の制御装置（図２の制御装置５）の内部構成例を示すブ
ロック図である。

【００７４】すなわち、本実施の形態による電力変換装
置の制御装置は、図１に示すように、制御量演算回路１
００と、数値変換回路２００と、合成器１０１と、制御
信号生成回路３００と、搬送波生成回路６１と、ゲート
パルス生成回路６０とから構成している。

【００７５】制御量演算回路１００は、前記各電力変換
装置３，４の運転指令値および実運転値を入力とし、各
電力変換装置３，４の制御量を演算する。

【００７６】数値変換回路２００は、図示しない回転数
検出器により検出された前記発電機１の回転数を数値変
換する。

【００７７】合成器１０１は、数値変換回路２００から
の数値変換された値と制御量演算回路１００からの制御
量とを加算もしくは減算して合成し、発電機１の回転数
を各電力変換装置３，４の制御量に反映する。

【００７８】制御信号生成回路３００は、合成器１０１
からの制御量に基づいて、パルス生成に必要な制御信号
を生成する。

【００７９】搬送波生成回路６１は、搬送波を生成す
る。

【００８０】ゲートパルス生成回路６０は、制御信号生
成回路３００からの制御信号と搬送波生成回路６１から
の搬送波とに基づいて、各電力変換装置３，４のゲート
パルス信号を生成する。

【００８１】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【００８２】図１において、制御量演算回路１００は、
各電力変換装置３，４の運転指令値および実際の運転値
とを入力し、各電力変換装置３，４の制御量を演算す
る。

【００８３】この時、運転指令値および実運転値は、制
御量を演算できるものであれば何でもよいが、発電機１
側の電圧は取り込まないことにする。

【００８４】一方、発電機１の回転数を数値変換回路２
００にて、上記制御量と意味が等しくなる（例えば、制
御量が電流であれば、回転数を電流値相当に換算すると
いう意味）ように数値変換を行なう。

【００８５】上記制御量と数値変換回路２００からの出
力とを、合成器１０１にて合成する。

【００８６】この合成器１０１は、通常、加算器にて実
現するが、制御量の意味を考慮して、減算器、乗算器、
割算器等を適用する場合もある。

【００８７】これにより、発電機１の回転数が、各電力
変換装置３，４の制御量に反映される。

【００８８】その値から、制御信号生成回路３００に
て、パルス生成に必要な制御信号を作成する。

【００８９】本実施の形態では、３相を考慮しているた
め、制御信号生成回路３００からの出力は３つあるが、
これは扱う相数により変化する。

【００９０】制御信号生成回路３００からの制御信号を
入力したゲートパルス生成回路６０は、搬送波生成回路
６１からの搬送波を基準として、ＰＷＭ制御パルスを出
力する。

【００９１】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、発電機１の回転数を入力する
ことにより各電力変換装置３，４の位相制御を行なうこ
とが可能となるため、発電機１の電圧瞬時値を各電力変
換装置３，４の制御に使用していない。このため、力率
制御を行なう場合においても、発電機側の各相にリアク
トルおよび変成器を設置することが不要となる。

【００９２】これにより、発電システムの構成の簡略
化、および低価格化を図ることが可能となる。

【００９３】（第２の実施の形態）図３は、本実施の形
態による電力変換装置の制御装置（図２の制御装置５）
の内部構成例を示すブロック図であり、図１と同一要素
には同一符号を付して示している。すなわち、本実施の
形態による電力変換装置の制御装置は、図３に示すよう
に、演算手段である減算器１０２と、数値変換手段であ
るゲイン１０３と、数値変換手段であるゲイン２０１
と、合成器１０１と、発振器（以下、ＶＣＯと称する）
３０１と、正弦波発生器３０２と、位相シフト回路３０
３と、搬送波生成回路６１と、ゲートパルス生成回路６
０とから構成している。

【００９４】減算器１０２は、直流電圧指令値と直流電
圧運転値との差を演算する。

【００９５】ゲイン１０３は、減算器１０２からの差を
数値変換する。

【００９６】ゲイン２０１は、発電機１の回転数を数値
変換する。

【００９７】合成器１０１は、ゲイン１０３およびゲイ
ン２０１からのそれぞれの数値変換された値を合成す
る。

【００９８】ＶＣＯ３０１は、合成器１０１からの合成
値に応じて周期が変化する信号を出力する。

【００９９】正弦波発生器３０２は、ＶＣＯ３０１から
の信号に基づいて、正弦波を生成する。

【０１００】位相シフト回路３０３は、正弦波発生器３
０２からの正弦波の位相を基準として、位相をずらした
１つ以上の正弦波を出力する。

【０１０１】搬送波生成回路６１は、搬送波を生成す
る。

【０１０２】ゲートパルス生成回路６０は、位相シフト
回路３０３からの正弦波と搬送波生成回路６１からの搬
送波とに基づいて、各電力変換装置３，４のゲートパル
ス信号を生成する。

【０１０３】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０１０４】図３において、直流電圧指令値および直流
電圧運転値を入力し、減算器１０２にて差分ΔＥｄを算
出する。

【０１０５】この差分ΔＥｄは、指令値と運転値との差
であるため、指令値通りの運転が行なわれている時に
は、０である。

【０１０６】ゲイン１０３にて、この差分ΔＥｄを周波
数相当に換算する。

【０１０７】また、発電機１の回転数は、ゲイン２０１
にて周波数相当に換算する。

【０１０８】上記それぞれの値を、減算器１０１にて合
成する。

【０１０９】その結果は、ＶＣＯ３０１に入力され、正
弦波生成回路３０２でＶＣＯ３０１から出力された周期
の正弦波を生成する。

【０１１０】この正弦波は、位相シフト回路３０３に入
力され、位相シフト無し（０゜）、１２０゜、２４０゜
の３通りの位相シフトした波形を出力する。

【０１１１】これは、入力した正弦波を基準として、３
相分の信号波を生成したことになる。

【０１１２】この信号波をパルス生成回路６０に入力
し、ＰＷＭ制御を行なう。

【０１１３】ここで、発電機側電圧を入力しなくても、
発電機１に同期して各電力変換装置３，４を運転できる
ことについて述べる。

【０１１４】発電機１と各電力変換装置３，４が同期し
て運転している状態から、発電機１の回転数が上昇し、
発電機１の周波数が高くなったとする。

【０１１５】この時、各電力変換装置３，４から見る
と、発電機側の電圧位相は進むため、各電力変換装置
３，４の制御角は相対的に遅れたことになる。

【０１１６】これにより、より多くの有効電力が、発電
機側から各電力変換装置３，４へ流入するため、直流電
圧は上昇することになり、直流電圧指令値と運転値との
差ΔＥｄは、マイナス方向に変化する。

【０１１７】その結果、減算器１０１によりＶＣＯ３０
１の入力は大きくなる方向になり、ＶＣＯ３０１の出力
周波数も上昇する。

【０１１８】一方、発電機１の回転数が上昇するので、
ゲイン２０１の出力も大きくなり、ＶＣＯ３０１の入力
は上昇する。

【０１１９】すなわち、直流電圧および発電機１の回転
数の両方により、各電力変換装置３，４の運転周波数を
上昇させる方向に制御するため、結果として高くなった
発電機１の周波数に同期する。

【０１２０】逆に、発電機１の回転数が低下、すなわち
周波数が低下した場合においても、同様な原理で各電力
変換装置３，４側の制御している周波数も低下して、同
期する。

【０１２１】また、発電機１の回転数は変わらないが、
各電力変換装置３，４の位相が遅れた場合を検討する。

【０１２２】この場合にも、各電力変換装置３，４側の
位相が遅れることにより、直流電圧が上昇し、その結果
ＶＣＯ３０１の周波数を上昇させることになる。

【０１２３】先程の例と異なるのは、発電機側の回転数
が変化していないため、数値変換回路２０１からの値に
変化がないことである。

【０１２４】よって、ＶＣＯ３０１の周波数が上昇する
ため、すなわち各電力変換装置３，４側の位相が進むた
め、各電力変換装置３，４の位相遅れを補正する方向に
制御が働く。

【０１２５】逆に、各電力変換装置３，４制御の位相が
進んだ場合においても、同様な原理で、各電力変換装置
３，４制御の位相と発電機１の電圧位相は同期する。

【０１２６】さらに、何らかの理由により、直流電圧が
低下した場合について説明する。

【０１２７】この場合、直流電圧が低下するので、指令
値と運転値との差ΔＥｄは、プラス方向に変化する。

【０１２８】そのため、減算器１０１からの出力はマイ
ナス方向に変化し、ＶＣＯ３０１の周波数を下げる方向
に働く。

【０１２９】この結果、各電力変換装置３，４の制御位
相は、事前よりも遅れることになり、発電機１からの有
効電力をより多く取り入れることになる。

【０１３０】そのため、直流電力は上昇し、各電力変換
装置３，４は安定に運転できることになる。

【０１３１】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、直流電圧と発電機１の回転数
だけで各電力変換装置３，４を制御することが可能とな
るため、発電機１の電圧瞬時値、電流瞬時値を各電力変
換装置３，４の制御に使用していない。このため、力率
制御を行なう場合においても、発電機側の各相にリアク
トル、変成器および変流器を設置することが不要とな
る。

【０１３２】これにより、より一層の発電システムの構
成の簡略化、および低価格化を図ることが可能となる。

【０１３３】（第３の実施の形態）図４は、本実施の形
態による電力変換装置の制御装置（図２の制御装置５）
の内部構成例を示すブロック図であり、図３と同一要素
には同一符号を付して示している。すなわち、本実施の
形態による電力変換装置の制御装置は、図４に示すよう
に、演算手段である減算器１０４と、数値変換回路１０
５と、数値変換回路２０２と、合成器１０１と、ＶＣＯ
３０１と、正弦波発生器３０２と、位相シフト回路３０
３と、搬送波生成回路６１と、パルス生成回路６０とか
ら構成している。

【０１３４】減算器１０４は、有効電力指令値と有効電
力運転値との差を演算する。

【０１３５】数値変換回路１０５は、減算器１０４から
の差を数値変換する。

【０１３６】数値変換回路２０２は、発電機１の回転数
を数値変換する。

【０１３７】合成器１０１は、数値変換回路１０５およ
び数値変換回路２０２からのそれぞれの数値変換された
値を合成する。

【０１３８】ＶＣＯ３０１は、合成器１０１からの合成
値に応じて周期が変化する信号を出力する。

【０１３９】正弦波発生器３０２は、ＶＣＯ３０１から
の信号に基づいて、正弦波を生成する。

【０１４０】位相シフト回路３０３は、正弦波発生器３
０２からの正弦波の位相を基準として、位相をずらした
１つ以上の正弦波を出力する。

【０１４１】搬送波生成回路６１は、搬送波を生成す
る。

【０１４２】パルス生成回路６０は、位相シフト回路３
０３からの正弦波と搬送波生成回路６１からの搬送波と
に基づいて、各電力変換装置３，４のゲートパルス信号
を生成する。

【０１４３】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０１４４】本実施の形態では、前記第２の実施の形態
と比較して、直流電圧を有効電力に置き換えることによ
り、前記第２の実施の形態の場合と同等な作用を奏する
ことができる。

【０１４５】すなわち、図４において、有効電力指令値
および有効電力運転値を入力し、減算器１０４にて差分
△Ｐを算出する。

【０１４６】この差分△Ｐは、指令値と運転値との差で
あるため、指令値通りの運転が行なわれている時には、
０である。

【０１４７】ゲイン１０５にて、この差分△Ｐを周波数
相当に換算する。

【０１４８】また、発電機１の回転数は、ゲイン２０２
にて周波数相当に換算する。

【０１４９】上記それぞれの値を、減算器１０１にて合
成する。

【０１５０】その結果は、ＶＣＯ３０１に入力され、正
弦波生成回路３０２でＶＣＯ３０１から出力された周期
の正弦波を生成する。

【０１５１】この正弦波は、位相シフト回路３０３に入
力され、位相シフト無し（０゜）、１２０ｏ，２４０。
の３通りの位相シフトした波形を出力する。

【０１５２】これは、入力した正弦波を基準として、３
相分の信号波を生成したことになる。

【０１５３】この信号波をパルス生成回路６０に入力
し、ＰＷＭ制御を行なう。

【０１５４】ここで、前記第２の実施の形態で述べたよ
うに、発電機側電圧を入力しなくても、発電機１に同期
して各電力変換装置３，４を運転できることについて述
べる。

【０１５５】発電機１と各電力変換装置３，４が同期し
て運転している状態から、発電機１の回転数が上昇し、
発電機１の周波数が高くなったとする。

【０１５６】この時、各電力変換装置３，４から見る
と、発電機側の電圧位相は進むため、各電力変換装置
３，４の制御角は相対的に遅れたことになる。

【０１５７】これにより、発電機１から各電力変換装置
３，４へ流入する有効電力は増加する。

【０１５８】すなわち、有効電力運転値が増加すること
になり、指令値と運転値との差△Ｐは、マイナス方向に
変化する。

【０１５９】その結果、減算器１０１によりＶＣ０３０
１の入力は大きくなる方向になり、ＶＣＯ３０１の出力
周波数も上昇する。

【０１６０】一方、発電機１の回転数が上昇するので、
ゲイン２０２の出力も大きくなり、ＶＣ３０１の入力は
上昇する。

【０１６１】すなわち、有効電力および発電機１の回転
数の両方により、各電力変換装置３，４の運転周波数を
上昇させる方向に制御するため、結果として高くなった
発電機１の周波数に同期する。

【０１６２】逆に、発電機１の回転数が低下、すなわち
周波数が低下した場合においても、同様な原理で各電力
変換装置３，４側の制御している周波数も低下して、同
期する。

【０１６３】また、発電機１の回転数は変わらないが、
各電力変換装置３，４の位相が遅れた場合を検討する。

【０１６４】この場合にも、各電力変換装置３，４側の
位相が遅れることにより、有効電力が上昇し、その結果
ＶＣ０３０１の周波数を上昇させることになる。

【０１６５】先程の例と異なるのは、発電機側の回転数
が変化していないため、数値変換回路２０２からの値に
変化がないことである。

【０１６６】よって、ＶＣＯ３０１の周波数が上昇する
ため、すなわち各電力変換装置３，４側の位相が進むた
め、すなわち各電力変換装置３，４の位相遅れを補正す
る方向に制御が働く。

【０１６７】逆に、各電力変換装置３，４制御の位相が
進んだ場合においても、同様な原理で、各電力変換装置
３，４制御の位相と発電機１の電圧位相は同期する。

【０１６８】さらに、何らかの理由により、有効電力が
低下した場合について説明する。

【０１６９】この場合、有効電力が低下するので、指令
値と運転値との差△Ｐは、プラス方向に変化する。

【０１７０】そのため、減算器１０１からの出力はマイ
ナス方向に変化し、ＶＣＯ３０１の周波数を下げる方向
に働く。

【０１７１】この結果、各電力変換装置３，４の制御位
相は、事前よりも遅れることになり、発電機１からの有
効電力をより多く取り入れることになり、各電力変換装
置３，４は安定に運転できることになる。

【０１７２】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、有効電力と発電機１の回転数
だけで各電力変換装置３，４を制御することが可能とな
るため、発電機１の電圧瞬時値、電流瞬時値を各電力変
換装置３，４の制御に使用していない。このため、力率
制御を行なう場合においても、発電機側の各相にリアク
トル、変成器および変流器を設置することが不要とな
る。

【０１７３】これにより、より一層の発電システムの構
成の簡略化、および低価格化を図ることが可能となる。

【０１７４】（第４の実施の形態）図５は、本実施の形
態による電力変換装置の制御装置（図２の制御装置５）
の内部構成例を示すブロック図であり、図４と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【０１７５】すなわち、本実施の形態による電力変換装
置の制御装置は、図５に示すように、演算手段である減
算器３０４と、数値変換手段であるゲイン３０５と、加
算器３０６と、乗算器３０７とを、前記図４に付加した
構成としている。減算器３０４は、無効電力指令値と無
効電力運転値との差を演算する。

【０１７６】ゲイン３０５は、減算器３０４からの差を
数値変換する。

【０１７７】加算器３０６は、減算器３０４からの数値
変換された値と交流電圧基準とを加算する。

【０１７８】乗算器３０７は、加算器３０６からの加算
した結果を、前記正弦波発生器３０２からの正弦波に乗
算することにより、各電力変換装置３，４の制御信号に
反映させる。

【０１７９】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０１８０】有効電力指令値、有効電力運転値、発電機
１の回転数に対する作用は、前記第３の実施の形態の場
合と同等である。

【０１８１】以下に、前記第３の実施の形態の場合と異
なる部分の作用について述べる。

【０１８２】すなわち、図５において、無効電力指令値
および無効電力運転値を入力し、減算器３０４にて差分
△Ｑを算出する。

【０１８３】この差分△Ｑは、指令値と運転値との差で
あるため、指令値通りの運転が行なわれている時には、
０である。

【０１８４】ゲイン３０５にて、この差分△Ｑを交流電
圧相当に換算する。

【０１８５】この変換された差分△Ｑと交流電圧基準と
を、加算器３０６にて加算する。

【０１８６】この加算した結果と正弦波の信号波とを乗
算器３０７にて乗算し、信号波の振幅に反映する。

【０１８７】この結果は、位相シフト回路３０３に入力
され、以後の作用は前記第３の実施の形態の場合と同等
である。

【０１８８】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、各電力変換装置３，４の運転
において無効電力の制御が可能となる。すなわち、前記
第３の実施の形態の場合の効果に加えて、発電機側の力
率制御が可能となる。

【０１８９】これにより、発電機側の力率をほぼ１にす
ることが可能となり、発電機１の小型化、低価格化を実
現することが可能となる。（第５の実施の形態）図６
は、本実施の形態による電力変換装置の制御装置（図２
の制御装置５）の内部構成例を示すブロック図であり、
図４と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０１９０】すなわち、本実施の形態による電力変換装
置の制御装置は、図６に示すように、位相シフト回路３
０８と、有効電力演算回路３０９とを、前記図４に付加
した構成としている。位相シフト回路３０８は、有効電
力演算用に入力した前記正弦波発生器３０２からの正弦
波の位相を基準として、位相をずらした１つ以上の正弦
波を出力する。

【０１９１】有効電力演算回路３０９は、位相シフト回
路３０８からの正弦波と前記発電機１の電流値とに基づ
いて、有効電力を演算し前記有効電力運転値として出力
する。

【０１９２】なお、図６においては、違いがわかり易い
ように位相シフト回路３０８を別途設けているが、より
一層の回路の簡略化を図る場合には、前記位相シフト回
路３０３と共用することも可能である。

【０１９３】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０１９４】有効電力指令値、有効電力運転値、発電機
１の回転数に対する作用は、前記第３の実施の形態の場
合と同等である。

【０１９５】以下に、前記第３の実施の形態の場合と異
なる部分の作用について述べる。

【０１９６】すなわち、図６において、正弦波発生器３
０２から出力された制御信号である正弦波を、位相シフ
ト回路３０８に入力し、位相シフト無し（０°）、１２
０°、２４０°の３通りの位相シフトした波形を出力す
る。

【０１９７】これらの信号と発電機側の各相電流とによ
り、有効電力演算回路３０９にて有効電力運転値を演算
することができ、以後の作用は前記第３の実施の形態の
場合と同等である。

【０１９８】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、前記第３の実施の形態の場合
の効果に加えて、発電機側の各相の電流値と内部の制御
位相とで有効電力を演算することが可能となり、別途有
効電力運転値を演算する必要がなくなる。

【０１９９】（第６の実施の形態）図７は、本実施の形
態による電力変換装置の制御装置（図２の制御装置５）
の内部構成例を示すブロック図であり、図５と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【０２００】すなわち、本実施の形態による電力変換装
置の制御装置は、図７に示すように、位相シフト回路３
１０と、無効電力演算回路３１１とを、前記図５に付加
した構成としている。位相シフト回路３１０は、無効電
力演算用に入力した前記正弦波発生器３０２からの正弦
波の位相を基準として、位相をずらした１つ以上の正弦
波を出力する。

【０２０１】無効電力演算回路３１１は、位相シフト回
路３１０からの正弦波と前記発電１機の電流値とに基づ
いて、無効電力を演算し前記無効電力運転値として出力
する。

【０２０２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０２０３】有効電力指令値、有効電力運転値、発電機
１の回転数に対する作用は、前記第４の実施の形態の場
合と同等である。

【０２０４】以下に、前記第４の実施の形態の場合と異
なる部分の作用について述べる。

【０２０５】すなわち、図７において、正弦波発生器３
０２から出力された制御信号である正弦波を、位相シフ
ト回路３１０に入力し、位相シフト９０°，１２０°、
２４０°の３通りの位相シフトした波形を出力する。

【０２０６】これらの信号と発電機側の各相電流とによ
り、無効電力演算回路３１１にて無効電力運転値を演算
することができ、以後の作用は前記第４の実施の形態の
場合と同等である。

【０２０７】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、前記第４の実施の形態の場合
の効果に加えて、発電機側の各相の電流値と内部の制御
位相とで無効電力を演算することが可能となり、別途無
効電力運転値を演算する必要がなくなる。

【０２０８】（第７の実施の形態）図８は、本実施の形
態による電力変換装置の制御装置（図２の制御装置５）
の内部構成例を示すブロック図であり、図５と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。

【０２０９】すなわち、本実施の形態による電力変換装
置の制御装置は、図８に示すように、フィルタ１０６、
およびフィルタ３１２を、前記図５に付加した構成とし
ている。フィルタ１０６は、前記有効電力運転値を入力
とし、当該有効電力運転値から過渡的な変動を取り除
く。

【０２１０】フィルタ３１２は、前記無効電力運転値を
入力とし、当該無効電力運転値から過渡的な変動を取り
除く。

【０２１１】なお、図８においては、有効電力運転値、
無効電力運転値の両方にフィルタを付加するようにして
いるが、いずれか一方に付加するようにして構わない。

【０２１２】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０２１３】有効電力指令値、有効電力運転値、発電機
１の回転数に対する作用は、前記第４の実施の形態の場
合と同等である。

【０２１４】以下に、前記第４の実施の形態の場合と異
なる部分の作用について述べる。

【０２１５】すなわち、図８において、有効電力運転値
はフィルタ１０６に入力されて、当該有効電力運転値に
含まれる振動および過渡的な変動が取り除かれる。

【０２１６】また、無効電力運転値はフィルタ３１２に
入力されて、当該無効電力運転値に含まれる振動および
過渡的な変動が取り除かれる。

【０２１７】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、前記第４の実施の形態の場合
の効果に加えて、フィルタ１０６、およびフィルタ３１
２により有効電力運転値および無効電力運転値が安定す
るため、より一層安定した電力変換装置３，４の制御を
行なうことが可能となる。

【０２１８】（第８の実施の形態）図１０は、本実施の
形態による発電システムの構成例を示す結線図であり、
図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【０２１９】すなわち、本実施の形態による発電システ
ムは、図１０に示すように、前記図２における図示しな
い回転数検出手段を省略し、これに代えて、変成器９Ａを
備えた構成としている。変成器９Ａは、前記発電機側の
１相（本例では、Ｒ相）の電圧を検出する。図９は、本
実施の形態による電力変換装置の制御装置（図１０の制
御装置５）の内部構成例を示すブロック図であり、図５
と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、こ
こでは異なる部分についてのみ述べる。

【０２２０】すなわち、本実施の形態による電力変換装
置の制御装置は、図９に示すように、位相差検出回路１
０７と、数値変換回路１０８と、スイッチ１０９と、加
算、減算器１１０と、スイッチ１１１とを、前記図５に
付加した構成としている。位相差検出回路１０７は、変
成器９Ａからの発電機側の１相の電圧と、前記各電力変
換装置３，４の制御信号である前記正弦波発生器３０２
からの正弦波との位相差を検出する。

【０２２１】数値変換回路１０８は、位相差検出回路１
０７からの位相差を数値変換する。

【０２２２】スイッチ１０９は、前記各電力変換装置
３，４の運転指令に応じて、数値変換回路１０８からの
数値変換された値（位相差の出力）をオン／オフする。

【０２２３】スイッチ１１１は、上記各電力変換装置
３，４の運転指令に応じて、各電力変換装置３，４の運
転指令値と実運転値との差を零とする。

【０２２４】加算、減算器１１０は、スイッチ１０９か
らの出力を、前記各電力変換装置３，４の運転指令値と
実運転値との差に加算する。

【０２２５】次に、以上のように構成した本実施の形態
による電力変換装置の制御装置の作用について説明す
る。

【０２２６】通常時の作用は、前記第４の実施の形態の
場合と同様である。

【０２２７】すなわち、図９において、前記第４の実施
の形態の場合と異なるのは、運転停止中でかつ発電機１
が回転している場合であり、以下に説明する。

【０２２８】各電力変換装置３，４の制御信号である正
弦波発生器３０２からの正弦波と発電機１のＲ相電圧と
の位相差を、位相差検出回路１０７にて検出する。

【０２２９】各電力変換装置３，４が停止している状態
では、各電力変換装置３，４側電圧は発電機１の起電力
が出力されていることになるので、正弦波となり、位相
差検出が可能となる。

【０２３０】位相差△θは、ゲイン１０８により周波数
相当に変換される。

【０２３１】各電力変換装置３，４の運転停止中は、運
転指令が来ていないためスイッチ１０９は閉じており、
この位相差△θは、加算器１１０によりＶＣＯ３０１の
入力に加算される。

【０２３２】ただし、スイッチ１１１は、各電力変換装
置３，４の停止中オフしているため、ゲイン１０５から
加算器１１０への値は０となる。

【０２３３】よって、ＶＣＯ３０１への入力としては、
発電機１の回転数からの値と、発電機１のＲ相電圧と制
御位相との差の和となる。

【０２３４】これにより、周期は発電機１の回転数によ
り決定され、発電機出力電圧と制御装置５内の制御信号
位相とが同期していない場合には、位相差△θにより同
期する方向に制御位相に補正をかけるように働く。

【０２３５】すなわち、発電機１が回転している状態
で、かつ各電力変換装置３，４が停止している時にも、
発電機１の起電力と各電力変換装置３，４の制御位相と
が同期するように制御することができる。

【０２３６】上述したように、本実施の形態による電力
変換装置の制御装置では、各電力変換装置３，４停止中
の発電機出力電圧を検出する必要があることから、発電
機側の変成器を１台追加する必要があるが、リアクトル
は必要なく、前記第４の実施の形態の場合と同等の効果
を得ることが可能となる。さらに、各電力変換装置３，
４の制御位相は、常に発電機出力電圧に同期しているた
め、各電力変換装置３，４の運転指令が来た直後におい
ても、極めてスムーズな起動を行なうことが可能とな
る。

【０２３７】（その他の実施の形態） （ａ）前記第４の実施の形態では、前記第３の実施の形
態の電力変換装置の制御装置において、演算手段である
減算器３０４と、数値変換手段であるゲイン３０５と、
加算器３０６と、乗算器３０７とを付加した構成とする
場合について説明したが、これに限らず、前記第２の実施
の形態の電力変換装置の制御装置において、演算手段で
ある減算器３０４と、数値変換手段であるゲイン３０５
と、加算器３０６と、乗算器３０７とを付加した構成と
する場合についても、本発明を同様に適用して前述の場
合と同様の作用効果を得ることが可能である。 （ｂ）前記第６の実施の形態では、前記第３の実施の形
態の電力変換装置の制御装置において、演算手段である
減算器３０４と、数値変換手段であるゲイン３０５と、
加算器３０６と、乗算器３０７とを付加した構成（前記
第４の実施の形態）を前提として、位相シフト回路３１
０と、無効電力演算回路３１１とを付加した構成とする
場合について説明したが、これに限らず、前記第２の実施
の形態の電力変換装置の制御装置において、演算手段で
ある減算器３０４と、数値変換手段であるゲイン３０５
と、加算器３０６と、乗算器３０７とを付加した構成
（上記（ａ））を前提として、位相シフト回路３１０
と、無効電力演算回路３１１とを付加した構成とする場
合についても、本発明を同様に適用して前述の場合と同
様の作用効果を得ることが可能である。 （ｃ）前記第７の実施の形態では、前記第４の実施の形
態の電力変換装置の制御装置において、フィルタ１０
６、およびフィルタ３１２を付加した構成とする場合に
ついて説明したが、これに限らず、前記第１乃至第３、第
５および第６のいずれかの実施の形態の電力変換装置の
制御装置において、実運転値もしくは演算による運転値
を入力とし、当該運転値から過渡的な変動を取り除くフ
ィルタ１０６、およびフィルタ３１２を付加した構成と
する場合についても、本発明を同様に適用して前述の場
合と同様の作用効果を得ることが可能である。 （ｄ）前記第８の実施の形態では、前記第４の実施の形
態の電力変換装置の制御装置において、変成器９Ａと、
位相差検出回路１０７と、数値変換回路１０８と、スイ
ッチ１０９と、加算、減算器１１０と、スイッチ１１１
とを付加した構成とする場合について説明したが、これ
に限らず、前記第１乃至第３、第５乃至第７のいずれか
の実施の形態の電力変換装置の制御装置において、変成
器９Ａと、位相差検出回路１０７と、数値変換回路１０
８と、スイッチ１０９と、加算、減算器１１０と、スイ
ッチ１１１とを付加した構成とする場合についても、本
発明を同様に適用して前述の場合と同様の作用効果を得
ることが可能である。 （ｅ）前記各実施の形態では、発電機と電力変換装置と
を組合せた発電システムの例として、風力発電システム
を念頭において説明しているが、これに限らず、その他
の方式の発電システムについても、本発明を同様に適用
して前述の場合と同様の作用効果を得ることが可能であ
る。 （ｆ）前記各実施の形態では、交流相数は３相で説明し
ているが、これに限らず、本発明は３相以外の相数の場
合にも、同様に適用して前述の場合と同様の作用効果を
得ることが可能である。

【０２３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電力変換
装置の制御装置によれば、発電機と、当該発電機からの
出力電力を交直変換する電力変換装置とから構成される
発電システムにおける、電力変換装置の運転指令値およ
び実運転値から電力変換装置の制御量を演算し、また発
電機の回転数を数値変換し、当該数値変換された値と制
御量とを加算もしくは減算して合成し、発電機の回転数
を電力変換装置の制御量に反映し、当該制御量に基づい
てパルス生成に必要な制御信号を生成し、また搬送波を
生成し、当該制御信号と搬送波とに基づいて電力変換装
置のゲートパルス信号を生成するようにしているので、
力率制御を行なう場合においても、発電機と電力変換装
置との間のリアクトルおよび変成器を不要として、発電
システムの構成の簡略化、および低価格化を図ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電力変換装置の制御装置の第１の
実施の形態を示すブロック図。

【図２】本発明の第１の実施の形態による発電システム
の構成例を示す結線図。

【図３】本発明による電力変換装置の制御装置の第２の
実施の形態を示すブロック図。

【図４】本発明による電力変換装置の制御装置の第３の
実施の形態を示すブロック図。

【図５】本発明による電力変換装置の制御装置の第４の
実施の形態を示すブロック図。

【図６】本発明による電力変換装置の制御装置の第５の
実施の形態を示すブロック図。

【図７】本発明による電力変換装置の制御装置の第６の
実施の形態を示すブロック図。

【図８】本発明による電力変換装置の制御装置の第７の
実施の形態を示すブロック図。

【図９】本発明による電力変換装置の制御装置の第８の
実施の形態を示すブロック図。

【図１０】本発明の第８の実施の形態による発電システ
ムの構成例を示す結線図。

【図１１】従来の発電システムの構成例を示す結線図。

【図１２】図１１におけるコンバータ側電力変換装置の
内部構成例を示す結線図。

【図１３】従来のコンバータ側電力変換装置の制御装置
の構成例を示すブロック図。

【図１４】従来のインバータ側電力変換装置４の制御装
置の構成例を示すブロック図。

【符号の説明】

１…発電機 ２…発電機側リアクトル ３…コンバータ側電力変換装置 ４…インバータ側電力変換装置 ５…制御装置 ６…系統側リアクトル ７…昇圧トランス ８…電力系統 ９…変成器 ９Ａ…変成器 １０…変流器 １１…変成器 １２…変成器 １３…変流器 ３１…直流コンデンサ ５１…ゲイン ５２…ｄｑ変換回路 ５４…減算器 ５５…有効電流ＡＣＲ ５６…ｄｑ逆変換回路 ５７…ゲイン ５８…減算器 ５９…無効電流ＡＣＲ ６０…パルス生成回路 ６１…搬送波生成回路 ６２…ＰＬＬ回路 ７０…ｄｑ変換回路 ７１…減算器 ７２…ＡＶＲ回路 ７３…加算器 ７４…加算器 ７５…ＰＬＬ回路 ７６…有効電流ＡＣＲ ７７…ｄｑ逆変換 ７８…ゲイン ７９…減算器 ８０…加算器 ８１…無効電流ＡＣＲ ８２…パルス生成回路 ８３…搬送波生成回路 １００…制御量演算回路 １０１…合成器（加算器） １０２…減算器 １０３…ゲイン １０４…減算器 １０５…ゲイン １０６…フィルタ １０７…位相差検出回路 １０８…ゲイン １０９…スイッチ １１０…加算、減算器 １１１…スイッチ ２００…数値変換回路 ２０１…ゲイン ２０２…ゲイン ３００…制御信号生成回路 ３０１…ＶＣＯ ３０２…正弦波発生器 ３０３…位相シフト回路 ３０４…減算器 ３０５…ゲイン ３０６…加算器 ３０７…乗算器 ３０８…位相シフト回路 ３０９…有効電力演算回路 ３１０…位相シフト回路 ３１１…無効電力演算回路 ３１２…フィルタ Ｕ〜Ｚ…Ｕ〜Ｚ相アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G066 HA19 HA30 HB04 5H006 AA02 CA01 CA07 CA12 CA13 CB01 CC02 CC05 DA02 DB02 DB05 DC02 DC05 5H007 AA02 CA01 CB05 CC12 CC23 CC32 DA05 DA06 DC02 DC05 EA03 5H730 AA18 BB57 CC02 CC04 DD02 DD16 FD11 FD41 FG05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発電機と、当該発電機からの出力電力を
   交直変換する電力変換装置とから構成される発電システ
   ムの前記電力変換装置の制御装置において、 前記電力変換装置の運転指令値および実運転値を入力と
   し、前記電力変換装置の制御量を演算する制御量演算手
   段と、 前記発電機の回転数を数値変換する数値変換手段と、 前記数値変換手段からの数値変換された値と前記制御量
   演算手段からの制御量とを加算もしくは減算して合成
   し、前記発電機の回転数を前記電力変換装置の制御量に
   反映する合成手段と、 前記合成手段からの制御量に基づいて、パルス生成に必
   要な制御信号を生成する制御信号生成手段と、 搬送波を生成する搬送波生成手段と、 前記制御信号生成手段からの制御信号と前記搬送波生成
   手段からの搬送波とに基づいて、前記電力変換装置のゲ
   ートパルス信号を生成するパルス生成手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置の制御装
   置。
2. 【請求項２】 発電機と、当該発電機からの出力電力を
   交直変換する電力変換装置とから構成される発電システ
   ムの前記電力変換装置の制御装置において、 直流電圧指令値と直流電圧運転値との差を演算する第１
   の演算手段と、 前記第１の演算手段からの差を数値変換する第１の数値
   変換手段と、 前記発電機の回転数を数値変換する第２の数値変換手段
   と、 前記第１の数値変換手段および前記第２の数値変換手段
   からのそれぞれの数値変換された値を合成する合成手段
   と、 前記合成手段からの合成値に応じて周期が変化する信号
   を出力する発振手段と、 前記発振手段からの信号に基づいて、正弦波を生成する
   正弦波発生手段と、 前記正弦波発生手段からの正弦波の位相を基準として、
   位相をずらした１つ以上の正弦波を出力する位相シフト
   手段と、 搬送波を生成する搬送波生成手段と、 前記位相シフト手段からの正弦波と前記搬送波生成手段
   からの搬送波とに基づいて、前記電力変換装置のゲート
   パルス信号を生成するパルス生成手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置の制御装
   置。
3. 【請求項３】 発電機と、当該発電機からの出力電力を
   交直変換する電力変換装置とから構成される発電システ
   ムの前記電力変換装置の制御装置において、 有効電力指令値と有効電力運転値との差を演算する第１
   の演算手段と、 前記第１の演算手段からの差を数値変換する第１の数値
   変換手段と、 前記発電機の回転数を数値変換する第２の数値変換手段
   と、 前記第１の数値変換手段および前記第２の数値変換手段
   からのそれぞれの数値変換された値を合成する合成手段
   と、 前記合成手段からの合成値に応じて周期が変化する信号
   を出力する発振手段と、 前記発振手段からの信号に基づいて、正弦波を生成する
   正弦波発生手段と、 前記正弦波発生手段からの正弦波の位相を基準として、
   位相をずらした１つ以上の正弦波を出力する第１の位相
   シフト手段と、 搬送波を生成する搬送波生成手段と、 前記第１の位相シフト手段からの正弦波と前記搬送波生
   成手段からの搬送波とに基づいて、前記電力変換装置の
   ゲートパルス信号を生成するパルス生成手段と、 を備えて成ることを特徴とする電力変換装置の制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記請求項２または請求項３に記載の電
   力変換装置の制御装置において、 無効電力指令値と無効電力運転値との差を演算する第２
   の演算手段と、 前記第２の演算手段からの差を数値変換する第３の数値
   変換手段と、 前記第３の数値変換手段からの数値変換された値と交流
   電圧基準とを加算する加算手段と、 前記加算手段からの加算した結果を前記電力変換装置の
   制御信号に反映させる手段と、 を付加したことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
5. 【請求項５】 前記請求項３に記載の電力変換装置の制
   御装置において、 有効電力演算用に入力した前記正弦波発生手段からの正
   弦波の位相を基準として、位相をずらした１つ以上の正
   弦波を出力する第２の位相シフト手段と、 前記第２の位相シフト手段からの正弦波と前記発電機の
   電流値とに基づいて、有効電力を演算し前記有効電力運
   転値として出力する有効電力演算手段と、 を付加したことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
6. 【請求項６】 前記請求項４に記載の電力変換装置の制
   御装置において、 無効電力演算用に入力した前記正弦波発生手段からの正
   弦波の位相を基準として、位相をずらした１つ以上の正
   弦波を出力する第２の位相シフト手段と、 前記第２の位相シフト手段からの正弦波と前記発電機の
   電流値とに基づいて、無効電力を演算し前記無効電力運
   転値として出力する無効電力演算手段と、 を付加したことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
7. 【請求項７】 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１
   項に記載の電力変換装置の制御装置において、 前記実運転値もしくは前記演算による演算運転値を入力
   とし、当該運転値から過渡的な変動を取り除くフィルタ
   手段を付加したことを特徴とする電力変換装置の制御装
   置。
8. 【請求項８】 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１
   項に記載の電力変換装置の制御装置において、 前記発電機側の１相の電圧と前記電力変換装置の制御信
   号との位相差を検出する位相差検出手段と、 前記位相差検出手段からの位相差を数値変換する第４の
   数値変換手段と、 前記電力変換装置の運転指令に応じて、前記第４の数値
   変換手段からの数値変換された値（位相差の出力）をオ
   ン／オフする第１のスイッチ手段と、 前記電力変換装置の運転指令に応じて、前記電力変換装
   置の運転指令値と実運転値との差を零とする第２のスイ
   ッチ手段と、 前記第１のスイッチ手段からの出力を、前記電力変換装
   置の運転指令値と実運転値との差に加算する手段と、 を付加したことを特徴とする電力変換装置の制御装置。