JP2002354674A - 電力変換装置の制御装置及び電力変換装置 - Google Patents

電力変換装置の制御装置及び電力変換装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 定常時と系統事故時とで逆相電圧抽出用の
フィルタの特性を変更して不平衡事故の対応が可能な電
力変換器の制御装置および電力変換装置を提供するこ
と。 【解決手段】 本発明に係る電力変換装置の制御装置
は、電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する
３相２相変換器１１と、２相電圧から正相成分を抽出す
る正相成分抽出器１３と、抽出能力の異なる第１、第２
の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には第１の逆相
成分抽出フィルタを用いて２相電圧から逆相成分を抽出
し、過渡時には第２の逆相成分抽出フィルタを用いて２
相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器１４と、
正相成分抽出器１３で抽出された正相成分及び逆相成分
抽出器１４で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を
生成する制御信号生成器１５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電力変換装置の制
御装置及び電力変換装置に関し、特に交流系統の事故時
に過電流の発生を防止できる電力変換装置の制御装置及
び電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電力変換装置の制御装置では、交
流系統故障時の過電流の発生を防止するため、変換器の
出力交流電流をｄｑ変換し、ｄ軸成分とｑ軸成分を非干
渉で高速に電流制御し制御系の応答の高速化により過電
流の発生を防止するようにしていた。
【０００３】しかし、この方法では、逆相成分に対する
制御を行っていないので、交流系統の不平衡故障等によ
り交流電圧に逆相成分が含まれる場合には、この逆相成
分が制御出力に反映されず、交流系統と変換器の出力電
圧の不平衡により過電流が流れてしまう場合があった。
【０００４】そこで、バンドパスフィルタにより逆相成
分を検出する逆相分検出回路を設け、この逆相分検出回
路により逆相成分を検出して変換器制御を行うことで、
不均衡故障等による過電流の発生を防止するようにした
電力変換装置が特開平１１−４８１２号公報に開示され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の電力変換装置の制御装置では、定常時には
逆相成分を含んでいないものとして定常時と過渡時とで
共に同じ逆相成分を抽出するフィルタが用いられてい
る。すなわち、不均衡故障等の過渡時に逆相成分を抽出
するためのフィルタが定常時にも用いられている。その
ため、定常時にも、過渡時用のフィルタにより逆相成分
が抽出されて変換器制御が行われている。
【０００６】実際に系統電圧に含まれる逆相成分は、不
平衡な系統事故等の発生による過渡時には、急激に増大
し、定常時ではほとんど存在はしていないが数％程度の
逆相成分は存在している。このように逆相成分は、定常
時と過渡時とでその発生量及び特性が異なるため、逆相
成分を抽出して変換器制御を適切に行うには、定常時と
過渡時との各々で適切なフィルタを用いる必要がある。
【０００７】しかしながら、上記従来の電力変換装置の
制御装置では、定常時に、過渡時用のフィルタにより逆
相成分が抽出されて変換器制御を行うようにしているた
め、定常時には適したものとなっておらず、定常時に過
渡時用フィルタで検出された逆相成分により変換器制御
がなされると変換器制御が正しく行われず不安定現象が
生じてしまうという問題点があった。
【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、定常時と系統事故時とで逆相電圧抽出用の
フィルタの特性を変更して不平衡事故の対応が可能な電
力変換器の制御装置および電力変換装置を提供するもの
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる電力変換
装置の制御装置は、電力変換装置の３相交流電圧を２相
電圧に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正
相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる
第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には
上記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧
から逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分
抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出
する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出され
た正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成
分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備
えている。
【００１０】また、３相２相変換器を、電力変換装置の
３相交流電圧を正相のｄｑ軸成分と逆相のｄｑ軸成分に
各々変換する３相２相変換正逆両相変換器にし、正相成
分抽出器が上記正相のｄｑ軸成分から正相成分を抽出
し、逆相成分抽出器が上記逆相のｄｑ軸成分から逆相成
分を抽出するようにしてもよい。
【００１１】また、第２の逆相成分抽出フィルタを、第
１の逆相成分抽出フィルタより応答速度の高いフィルタ
にしてもよい。
【００１２】また、逆相成分抽出器が、逆相電圧値に基
づいて、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分
抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えるよう
にしてもよい。
【００１３】また、定常時に第２の逆相成分抽出フィル
タを用いて逆相成分を抽出するようにし、フィルタ切換
器が、上記第２の逆相成分抽出フィルタで抽出された逆
相電圧に基づいてフィルタの切り換えを行うようにして
もよい。
【００１４】また、逆相成分抽出器が、定常時には第１
の逆相成分抽出フィルタ及び第２の逆相成分抽出フィル
タを用いて逆相成分を抽出するようにしてもよい。
【００１５】また、第２の逆相成分抽出フィルタからの
出力信号を第１の逆相成分抽出フィルタを通さずに制御
信号生成器に入力させるバイパス経路を備え、定常時に
は上記第２の逆相成分抽出フィルからの出力信号を上記
第１の逆相成分抽出フィルタに入力し、過渡時には上記
バイパス経路を介して上記第２の逆相成分抽出フィルタ
からの出力を上記制御信号生成器に入力するようにして
もよい。
【００１６】さらに、逆相成分抽出器が、逆相電圧値に
基づいて、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成
分抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えるよ
うにしてもよい。
【００１７】また、本発明にかかる電力変換装置は、交
流電圧系統と、上記交流電圧系統の系統電圧を変圧する
変圧器と、上記変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧
に変換する変換器と、上記変換器に接続された直流コン
デンサと、上記系統電圧を検出する交流電圧センサと、
上記交流電圧センサで検出された交流電圧系統の３相交
流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２
相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出
能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有
し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用い
て上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記
第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から
逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽
出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽
出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信
号生成器とを備えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの実施の
形態１の電力変換装置を示す図である。図に示すよう
に、電力変換装置１は、主に、交流電圧系統１、交流電
圧系統１の系統電圧を変圧する変圧器２、変圧器２で変
圧された交流電圧を直流電圧に変換する変換器３、変換
器３で変換された直流電圧を蓄積する直流コンデンサ
４、電力変換装置の制御装置５、及び電力変換装置の各
種状態を検出する検出器で構成されている。なお、ここ
では、電力変換装置として無効電力補償装置を例に説明
するが、直流送電、ＢＴＢなど他の電力変換装置であっ
てもよい。
【００１９】検出器は、主に、交流電圧を検出する交流
電圧センサ６、電流を検出する電流センサ７、及び直流
コンデンサ４の直流電圧を検出する直流電圧センサ８で
構成されている。これら検出器により、系統の電圧、電
流、及び直流電圧が検出できるようになっており、検出
された系統電圧、電流、及び直流電圧は制御装置５に入
力され、これらに基づいて電力変換装置の制御装置５が
変換器を制御するようになっている。
【００２０】以下、電力変換装置の制御装置５について
説明する。図２は図１に示した電力変換装置の制御装置
５を詳細に示すブロック図である。図に示すように、電
力変換装置の制御装置５は、主に、３相２相変換正逆両
相変換器１１、３相２相正相変換器１２、正相成分抽出
器１３、逆相成分抽出器１４、及び制御信号生成器１５
で構成されている。
【００２１】制御装置５では、３相２相変換正逆両相変
換器１１が電圧センサ６で検出された３相交流電圧を正
相のｄｑ軸上及び逆相のｄｑ軸上に各々変換し、正相成
分抽出器１３が正相のｄｑ軸上に変換された電圧から正
相成分を抽出する。一方、逆相成分抽出器１４が、逆相
のｄｑ軸上に変換された電圧から逆相成分を抽出する。
そして、制御用信号生成部１５がこれら正相成分抽出器
１３で生成された正相成分及び逆相成分抽出器１４で抽
出された逆相成分に基づいて制御信号を生成するように
なっている。
【００２２】正相成分抽出器１３は、３相２相変換正逆
両相変換器１１から出力される正相のｄ軸上に変換され
た電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出フィルタ１
０１と、３相２相変換正逆両相変換器５１から出力され
る正相のｑ軸上に変換された電圧から正相成分を抽出す
る正相成分抽出フィルタ１０２とで構成されている。な
お、正相成分を抽出するフィルタとしては、フィルタが
制御回路の応答に与える影響を小さくするために、応答
速度が早いフィルタを用いるのが好ましい。
【００２３】次に逆相成分抽出器１４について説明す
る。図３は図２に示した逆相成分抽出器１４の構成を詳
細に示すブロック図である。図３に示すように、逆相成
分抽出器１４は、３相２相変換正逆両相変換器１１が出
力する逆相ｄ軸に変換された電圧から逆相成分を抽出す
る抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタ
１３１、１３２と、逆相ｑ軸に変換された電圧から逆相
成分を抽出する抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分
抽出フィルタ１３３、１３４と、フィルタ切り換え指令
を生成するフィルタ切換指令回路１３９と、フィルタ切
り換え指令に応じてフィルタの切り換えを行う切換器１
３５〜１３８で構成されている。
【００２４】第１の逆相成分抽出フィルタ１３１、１３
３は、逆相成分を抽出する能力を重視した定常時用逆相
成分抽出フィルタであり、また、第２の逆相成分抽出フ
ィルタ１３２、１３４は、応答速度を重視した定常時用
逆相成分抽出フィルタよりも応答速度の早い過渡時用逆
相成分抽出フィルタである。
【００２５】この実施の形態１では、逆相ｄｑ軸上の電
圧を入力信号としているため、逆相ｄｑ軸上では逆相成
分が直流量、正相成分が基本波の２倍周波数成分として
現れることになる。よって、これら逆相成分を抽出する
フィルタとしては、例えば一次遅れフィルタのような低
域通過フィルタ等正相成分を除去する能力を持ったフィ
ルタを用いるようにすればよい。
【００２６】詳細には、定常時用逆相成分抽出フィルタ
としては、正相成分が完全に除去できるよう時定数を大
きな値、例えば基本波１周期の３倍程度の値に設定した
ものを用いればよい。過渡時用逆相成分抽出フィルタと
しては、一次遅れフィルタの時定数を小さめの値、例え
ば一次遅れフィルタの基本波１周期程度の値に設定した
ものを用いればよい。
【００２７】なお、逆相成分を抽出するフィルタとし
て、上記一次遅れフィルタの他に、低域通過フィルタ、
移動平均フィルタ、基本波の２倍周波数成分を除去する
帯域阻止フィルタ等を用いてもよい。また、これらのフ
ィルタを直列に接続する等複数組み合わせたものを用い
てもよい。
【００２８】この逆相成分抽出器１４では、次のように
して逆相成分が抽出される。定常時には、切換器１３
５、１３７（１３６、１３８）を第１の逆相成分抽出フ
ィルタ１３１（１３３）に接続し、第１の逆相成分抽出
フィルタ１３１（１３３）を用いて逆相成分を抽出す
る。一方、フィルタ切換指令回路１３９が系統事故を検
出すると、切換器１３５、１３７（１３６、１３８）が
第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）に接続さ
れるよう切り換えを行い、過渡時には、第２の逆相成分
抽出フィルタ１３２（１３４）を用いて逆相成分を抽出
する。なお、第１、第２の逆相成分抽出フィルタ１３
１、１３２により逆相ｄ軸電圧が抽出され、第１、第２
の逆相成分抽出フィルタ１３３、１３４により逆相ｑ軸
電圧が抽出される。
【００２９】フィルタの切り換えは、フィルタ切換指令
回路１３９が、系統の電圧を監視することによって事故
を検出する回路や変換器の電流指令と実際に検出される
電流の誤差を監視することによって事故を検出する回路
などを用いて系統事故を検出した場合にフィルタの切り
換えをするようにればよい。
【００３０】逆相成分の抽出時には、正相成分を除去し
て逆相成分のみを抽出することになるが、このとき正相
成分の除去が不十分で逆相成分を十分な精度で検出でき
なければ制御回路の逆相電圧にかかわる部分が正相成分
との干渉を受けて正しく動作せず、制御回路が不安定に
なってしまう。しかし、この実施の形態では、定常時に
は、第１の逆相成分抽出フィルタを用いて抽出がなされ
るので、逆相ｄ軸・逆相ｑ軸上に変換された電圧の逆相
成分を十分な精度で抽出できるようになっている。
【００３１】一方、このような第１のフィルタは、フィ
ルタの応答が遅いため、過渡時に用いようとすると、フ
ィルタが電圧の逆相成分の急変に対して十分な応答が得
られず、制御回路の応答も逆相成分に対して遅くなって
しまう。しかし、この実施の形態では、過渡時には応答
速度の早い第２の逆相成分抽出フィルタを用いるように
しているので、制御回路の応答が逆相成分に対して遅く
なることがなく、変換器に過大な電流が流れたりするこ
とがなく適切な制御がなされるようになっている。
【００３２】なお、第２の逆相成分抽出フィルタでは、
検出精度は第１の逆相成分抽出フィルタに比し劣るが、
不平衡事故時には電圧の正相成分は減少し逆相成分は増
大するので、逆相成分の検出精度が定常時に比して低く
とも十分に逆相成分の抽出が行える。
【００３３】次に、制御信号生成器１５について説明す
る。図２に示すように、制御信号生成器１５は、直流電
圧制御器１１１、減算器１１２、有効電流制御器１１
３、加算器１１４、系統電圧制御器１１５、減算器１１
６、無効電流制御器１１７、加算器１１８、２相３相変
換正逆両相変換器１１９、ＰＷＭパルス作成回路１２０
で構成されている。
【００３４】制御信号生成器１５では、直流電圧指令と
直流電圧センサ８により検出された直流電圧とが直流電
圧制御器１１１に入力され、直流電圧制御器１１１でフ
ィードバック制御がなされる。また、減算器１１２によ
り、直流電圧制御器１１１から出力される有効電流指令
から３相２相正相変換器１２で変換されたｄ軸電流（有
効成分）が減算されその出力信号が有効電流制御器１１
３に入力され、有効電流制御器１１３でフィードバック
制御がなされる。それに加えて、加算器１１４で、有効
電流制御器１１３からの出力信号と正相成分抽出フィル
タ１１１で抽出されたｄ軸の正相成分とが加算され、フ
ィードフォワード制御がなされる。
【００３５】一方、系統電圧指令と交流電圧センサ６に
より検出された系統電圧とが系統電圧制御器１１５に入
力され、系統電圧制御器１１５でフィードバック制御が
なされる。また、減算器１１６により、系統電圧制御器
１１５からの出力信号から３相２相変換器１２で変換さ
れたｑ軸電流（無効成分）が減算されその信号が無効電
流制御器１１７に入力され、無効電流制御器１１７でフ
ィードバック制御がなされる。それに加えて、加算器１
１８で、無効電流制御器１１７からの出力信号と正相成
分抽出フィルタ１１２で抽出されたｑ軸の正相成分とが
加算され、フィードフォワード制御がなされる。
【００３６】そして、加算器１１４から出力されるｄ軸
出力電圧指令、加算器１１８から出力されるｑ軸電圧指
令、逆相成分抽出器１４の切換器１３７から出力される
逆相ｄ軸電圧、及び逆相成分抽出器１４の切換器１３８
から出力される逆相ｑ軸電圧とが２相３相変換正逆両相
変換器１１９に入力されて３相電圧指令に変換され、Ｐ
ＷＭパルス作成回路１２０に入力される。ＰＷＭパルス
回路１２０では、入力された信号により電力変換装置の
制御用パルス、すなわち、電力変換器のスイッチング素
子のゲートパルスを生成しこれを制御用信号として出力
する。
【００３７】この実施の形態では、定常時には検出精度
の高い定常時用フィルタにより逆相成分が抽出され、系
統事故などの電圧急変時（過渡時）には応答速度の速い
過渡時用フィルタにより逆相成分が抽出されるようにフ
ィルタの切り換えを行っているので、系統の状態に応じ
て適切な特性のフィルタを使用することができ、定常時
には安定した、系統事故などの電圧急変時にも十分な応
答速度を持った制御系が構成できる。
【００３８】実施の形態２．実施の形態１では、系統の
電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変
換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視す
ることによって事故を検出する回路などを用いて系統事
故が検出されたら切換器を切り換えるようにしている
が、この実施の形態２は、抽出された逆相電圧に応じて
切換器を切り換えるようにしたものである。
【００３９】図４はこの実施の形態２の電力変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図
である。図４に示すように、この実施の形態２の逆相成
分抽出器１４は、図３に示した逆相成分抽出器に加え
て、さらに、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４
１、１４２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平
方根演算器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８
とを有している。また、フィルタ切換指令回路１３９は
比較器１４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出
力するものである。
【００４０】第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４
１、１４２は十分な応答速度を持ったフィルタであれば
よく、例えば実施の形態１で説明した第２の逆相成分抽
出フィルタを用いればよい。なお、その他は実施の形態
１と同様である。
【００４１】フィルタの切換えは次のようにして行われ
る。第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２
により抽出された逆相成分を、乗算器１４３、１４４、
加算器１４５、平方根演算器１４６、絶対値変換器１４
７に通し、逆相電圧の大きさを求める。比較器１４８
は、この算出された逆相電圧の大きさと予め設定されて
いる逆相電圧設定値とを比較しその結果をフィルタ切換
指令回路１３９に入力する。そして、フィルタ切換指令
回路１３９が、この比較結果に基づいて定常時か過渡時
かを判断し、定常時から過渡時に変ったときに、切り換
え指令を出力する。
【００４２】この実施の形態では、逆相成分抽出フィル
タの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているの
で、実施の形態１での効果に加えて、平衡事故時に誤動
作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの
応答速度の高い制御系が構成できる。
【００４３】実施の形態３．実施の形態２では、定常時
から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、
第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施
の形態３は、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを用い
て定常時から過渡時に変ったことを判断するようにし、
フィルタ数を低減するようにしたものである。
【００４４】図５はこの実施の形態３の電力変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図
である。図５に示すように、切換器１５１（１５２）が
第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）との接
続、非接続のみを行うようにし、３相２相変換正逆両相
変換器１１からの出力は常に第２の逆相成分抽出フィル
タ１３２（１３４）を通るようにする。切換器１５１、
１５２の切り換え動作は、定常時には非接続状態になる
ように、過渡時には接続状態になるように切り換える。
【００４５】また、逆相電圧値に応じて第１の逆相成分
抽出フィルタと第２の逆相成分抽出フィルタの切換えが
行われる。なお、その他は実施の形態２と同様である。
【００４６】このようにすることで、実施の形態２での
効果に加えて、実施の形態２のものよりフィルタの数を
少なくでき、より簡単な構成にすることがきる。
【００４７】実施の形態４．実施の形態１では、定常時
には第２の逆相成分抽出フィルタは用いずに、第１の逆
相成分抽出フィルタのみで逆相成分の抽出を行うように
しているが、この実施の形態４は、定常時に、第１、第
２の逆相成分抽出フィルタを通して逆相成分を抽出する
ようしたものである。
【００４８】図６はこの実施の形態４の電圧変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図
である。図６に示すように、第２の逆相成分抽出フィル
タ１３２（１３４）は切換器１５１（１５２）に接続さ
れるとともに、切換器１３７（１３８）に接続されてい
る。その結果、第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１
３４）からの出力信号を、第１の逆相成分抽出フィルタ
１３１（１３２）に通す経路と、第１の逆相成分抽出フ
ィルタ１３１（１３２）を通さずに切換器１３７（１３
８）に入力する経路とが確保されている。なお、その他
は実施の形態１と同様である。
【００４９】フィルタ切換器は、定常時には、切換器１
５１（１５２）を接続状態にし、切換器１３７（１３
８）を第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）側
に接続されるように切り換える。その結果、第１、第２
の逆相成分抽出フィルタ１３１、１３２（１３３、１３
４）をあわせて逆相成分の抽出が行なわれる。
【００５０】一方、過渡時には、切換器１５１（１５
２）を非接続状態にし、切換器１３７（１３８）を第２
の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）側に接続され
るように切り換える。その結果、第１の逆相成分抽出フ
ィルタ１３１（１３３）は通さずに、第２の逆相成分抽
出フィルタ１３２（１３４）のみで逆相成分が抽出され
る。なお、フィルタ切り換え指令は実施の形態１と同様
に系統事故等を検出して行うようにすればよい。
【００５１】第１、第２のフィルタとしては、実施の形
態１と同様のものを用いればよいが、定常時の逆相成分
の抽出能力を上げるために、直列に接続することで正相
成分を除去する能力が高まる構成のフィルタを用いるの
が好ましい。
【００５２】この実施の形態では、定常時にはフィルタ
１、２の両方を用いて逆相成分を抽出するようにしてい
るので、実施の形態１での効果に加えて、定常時に、よ
り精度よく逆相成分を抽出することができる。また、定
常時には、第１、第２のフィルタを合せて逆相成分の抽
出が行えるので、第１のフィルタの検出精度を多少落と
したものを使用しても、十分な検出が行える。
【００５３】実施の形態５．実施の形態４では、系統の
電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変
換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視す
ることによって事故を検出する回路などを用いて系統事
故が検出されたら切換器を切り換えるようにしている
が、この実施の形態５は、実施の形態２のように、逆相
成分を抽出しこの抽出された逆相電圧に応じて切換器を
切り換えるようにしたものである。
【００５４】図７はこの実施の形態２の電力変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。図７に示すように、この実施の形態５の逆相成分抽
出器１４は、図６に示した逆相成分抽出器に加えて、さ
らに、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４
２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算
器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８とを有し
ている。また、フィルタ切換指令回路１３９は比較器１
４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出力するも
のである。なお、その他は実施の形態４と同様である。
【００５５】第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４
１、１４２は実施の形態２で説明したものを用いればよ
い。なお、フィルタの切換えも実施の形態２と同様にす
ればよい。
【００５６】この実施の形態では、逆相成分抽出フィル
タの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているの
で、実施の形態４での効果に加えて、平衡事故時に誤動
作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの
応答速度の高い制御系が構成できる。
【００５７】実施の形態６．実施の形態５では、定常時
から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、
第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施
の形態６は、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを用い
て定常時から過渡時に変ったことを判断するようにし、
フィルタ数を低減するようにしたものである。
【００５８】図８はこの実施の形態６の電力変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。図８に示すように、実施の形態３と同様に、切換器
１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ１３１
（１３３）との接続、非接続のみを行い３相２相変換正
逆両相変換器１１からの出力は常に第２の逆相成分抽出
フィルタ１３２（１３４）を通るようにする。切換器１
５１、１５２の切り換え動作は、定常時には接続状態に
なるように、過渡時には非接続状態になるように切り換
える。なお、その他は実施の形態５と同様である。
【００５９】このようにすることで、実施の形態５での
効果に加えて、さらに、実施の形態５のものよりフィル
タの数を少なくでき、より簡単な構成にすることがき
る。
【００６０】実施の形態７．実施の形態１〜６では、３
相２相変換正逆両相変換器で変換された信号から逆相成
分を抽出する例を示したが、以下の実施の形態では、３
相２相変換器で変換された信号から逆相成分を抽出する
例を説明する。なお、制御装置を除いて電力変換装置は
実施の形態１の図１に示したものと同じであるので説明
は省略する。
【００６１】図９はこの実施の形態７の電力変換装置の
制御装置を示す図である。図９に示すように、この実施
の形態７の電力変換装置の制御装置では、実施の形態１
の３相２相変換正逆両相変換器１１を３相２相正相変換
器１６にし、逆相成分抽出器１４がこの３相２相正相変
換器１６の出力信号を入力するようにし、かつ、実施の
形態１の２相３相変換正逆両相変換器１１９を２相３相
正相変換器１２１にし、逆相成分抽出器１４からの出力
信号が加算器１１４、１１８で加算されるようにしたも
のである。その他は実施の形態１の図２に示したものと
同様である。
【００６２】図１０は図９に示した逆相成分抽出器１４
の構成を詳細に示すブロック図である。第１の逆相成分
抽出フィルタ１６１、１６３は、逆相成分を抽出する能
力を重視した定常時用逆相成分抽出フィルタであり、ま
た、第２の逆相成分抽出フィルタ１６２、１６４は、応
答速度を重視した定常時用逆相成分抽出フィルタよりも
応答速度の早い過渡時用逆相成分抽出フィルタである。
【００６３】実施の形態１の逆相成分抽出器１４は逆相
ｄｑ軸上の電圧を入力信号としているが、この実施の形
態２の逆相成分抽出器１４は３相２相正相変換器１６の
出力信号である正相ｄｑ軸上の電圧を入力信号としてい
る。そのため、正相ｄｑ軸上では逆相成分が基本波の２
倍周波数成分、正相成分が直流量として現れることよ
り、これら逆相成分を抽出するフィルタとしては、例え
ば帯域通過フィルタを用いるようにすればよい。
【００６４】詳細には、定常時用逆相成分抽出フィルタ
としては、正相成分が完全に除去できるよう応答が悪く
ても他の周波数成分を除去して逆相成分を十分な精度で
抽出できる特性のフィルタを用いればよい。過渡時用逆
相成分抽出フィルタとしては、応答速度をあげるため
に、定常時用逆相成分抽出フィルタより正相成分を除去
する能力が劣っていても応答が高速なフィルタを用いれ
ばよい。
【００６５】この実施の形態では、定常時には検出精度
の高い定常時用フィルタにより逆相成分が抽出され、系
統事故などの電圧急変時（過渡時）には応答速度の速い
過渡時用フィルタにより逆相成分が抽出されるようにフ
ィルタの切り換えを行っているので、系統の状態に応じ
て適切な特性のフィルタを使用することができ、定常時
には安定した、系統事故などの電圧急変時にも十分な応
答速度を持った制御系が構成できる。
【００６６】実施の形態８．実施の形態７では、系統の
電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変
換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視す
ることによって事故を検出する回路などを用いて系統事
故が検出されたら切換器を切り換えるようにしている
が、この実施の形態８では、実施の形態２のように、逆
相成分を抽出しこの抽出された逆相電圧に応じて切換器
を切り換えるようにしたものである。
【００６７】図１１はこの実施の形態８の電力変換装置
の制御装置を示すブロック図である。図１１に示すよう
に、この実施の形態８の制御装置５は、図９に示した制
御装置に加えて、さらに、３相２相逆相変換器１７を有
し、この出力信号が逆相成分抽出器１４に入力されるよ
うにしている。
【００６８】図１２はこの実施の形態８の電力変換装置
の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図で
ある。図１２に示すように、この実施の形態８の逆相成
分抽出器１４は、図１０に示した逆相成分抽出器に加え
て、さらに、３相２相逆相変換器１７の出力信号が入力
される第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４
２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算
器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８とを有し
ている。また、フィルタ切換指令回路１３９は比較器１
４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出力するも
のである。なお、その他は実施の形態７と同様である。
【００６９】また、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ
１４１、１４２は実施の形態２で説明したものを用いれ
ばよい。なお、フィルタの切換えも実施の形態２と同様
にすればよい。
【００７０】この実施の形態では、逆相成分抽出フィル
タの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているの
で、実施の形態７での効果に加えて、平衡事故時に誤動
作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの
応答速度の高い制御系が構成できる。
【００７１】実施の形態９．実施の形態８では、定常時
から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、
第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施
の形態９は、実施の形態３のように、第１、第２の逆相
成分抽出フィルタを用いて定常時から過渡時に変ったこ
とを判断するようにし、フィルタ数を低減するようにし
たものである。なお、この実施の形態９の制御装置とし
ては図９に示したものを用いればよい。
【００７２】図１３はこの実施の形態９の電力変換装置
の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図で
ある。図１３に示すように、実施の形態３と同様に、切
換器１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ１
６１（１６３）との接続、非接続のみを行い３相２相正
相変換器１６からの出力は常に第２の逆相成分抽出フィ
ルタ１６２（１６４）を通るようにする。切換器１５
１、１５２の切り換え動作は、定常時には接続状態にな
るように、過渡時には非接続状態になるように切り換え
る。なお、その他は実施の形態８と同様である。
【００７３】このようにすることで、実施の形態８での
効果に加えて、さらに、実施の形態８のものよりフィル
タの数を少なくでき、より簡単な構成にすることがき
る。
【００７４】実施の形態１０．実施の形態７では、定常
時には第２の逆相成分抽出フィルタは用いずに、第１の
逆相成分抽出フィルタのみで逆相成分の抽出を行うよう
にしているが、この実施の形態１０では、実施の形態４
のように、定常時には、第１、第２の逆相成分抽出フィ
ルタを通して逆相成分を抽出するようしたものである。
なお、この実施の形態１０の制御装置としては図９に示
したものを用いればよい。
【００７５】図１４はこの実施の形態１０の電圧変装置
の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図で
ある。図１４に示すように、第２の逆相成分抽出フィル
タ１６２（１６４）は切換器１５１（１５２）に接続さ
れるとともに、切換器１３７（１３８）に接続されてい
る。その結果、第２の逆相成分抽出フィルタ１６２（１
６４）からの出力信号を、第１の逆相成分抽出フィルタ
１６１（１６３）に通す経路と、第１の逆相成分抽出フ
ィルタ１６１（１６３）を通さずに切換器１３７（１３
８）に入力する経路とが確保される。また、切換器の動
作は実施の形態４と同様である。なお、その他は実施の
形態７と同様である。
【００７６】また、第１、第２のフィルタとしては、実
施の形態７と同様のものを用いればよいが、定常時の逆
相成分の抽出能力を上げるために、直列に接続すること
で正相成分を除去する能力が高まる構成のフィルタを用
いるのが好ましい。
【００７７】この実施の形態では、定常時にはフィルタ
１、２の両方を用いて逆相成分を抽出するようにしてい
るので、実施の形態７での効果に加えて、さらに、定常
時に、より精度よく逆相成分を抽出することができる。
また、定常時には、第１、第２のフィルタを合せて逆相
成分の抽出が行えるので、第１のフィルタの検出精度を
多少落としたものを使用しても、十分な検出が行える。
【００７８】実施の形態１１．実施の形態１０では、系
統の電圧を監視することによって事故を検出する回路
や、変換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を
監視することによって事故を検出する回路などを用いて
系統事故が検出されたら切換器を切り換えるようにして
いるが、この実施の形態１０では、実施の形態５のよう
に、逆相成分を抽出しこの抽出された逆相電圧に応じて
切換器を切り換えるようにしたものである。なお、この
実施の形態１０の制御装置としては図１１に示したもの
を用いればよい。
【００７９】図１５はこの実施の形態１１の電力変換装
置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図
である。図１５に示すように、この実施の形態５の逆相
成分抽出器１４は、図１４に示した逆相成分抽出器に加
えて、さらに、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４
１、１４２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平
方根演算器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８
とを有している。なお、フィルタ切換指令回路１３９は
比較器１４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出
力するものである。なお、その他は実施の形態１０と同
様である。
【００８０】また、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ
１４１、１４２は実施の形態２で説明したものを用いれ
ばよい。なお、フィルタの切換えも実施の形態２と同様
にすればよい。
【００８１】この実施の形態では、逆相成分抽出フィル
タの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているの
で、実施の形態１０での効果に加えて、平衡事故時に誤
動作することがなく、不平衡事故が系統で発生したとき
の応答速度の高い制御系が構成できる。
【００８２】実施の形態１２．実施の形態１１では、定
常時から過渡時に変ったことを判断するために新たに第
３、第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この
実施の形態１２は、実施の形態６のように、第１、第２
の逆相成分抽出フィルタを用いて定常時から過渡時に変
ったことを判断するようにし、フィルタ数を低減するよ
うにしたものである。なお、この実施の形態１０の制御
装置としては図９に示したものを用いればよい。
【００８３】図１６はこの実施の形態１２の電力変換装
置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図
である。図１６に示すように、実施の形態３と同様に、
切換器１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ
１６１（１６３）との接続、非接続のみを行い３相２相
正相変換器１６からの出力は常に第２の逆相成分抽出フ
ィルタ１６２（１６４）を通るようにする。切換器１５
１、１５２の切り換え動作は、定常時には非接続状態に
なるように、過渡時には接続状態になるように切り換え
る。なお、その他は実施の形態１１と同様である。
【００８４】このようにすることで、実施の形態１１で
の効果に加えて、さらに、実施の形態１１のものよりフ
ィルタの数を少なくでき、より簡単な構成にすることが
きる。
【００８５】
【発明の効果】本発明にかかる電力変換装置の制御装置
は、電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する
３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出す
る正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆
相成分抽出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相
成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を
抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを
用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽
出器と、上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び
上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制
御信号を生成する制御信号生成器とを備えているので、
系統の状態に応じた適切な制御系をを提供することがで
きる。
【００８６】また、３相２相変換器を、電力変換装置の
３相交流電圧を正相のｄｑ軸成分と逆相のｄｑ軸成分に
各々変換する３相２相変換正逆両相変換器にし、正相成
分抽出器が上記正相のｄｑ軸成分から正相成分を抽出
し、逆相成分抽出器が上記逆相のｄｑ軸成分から逆相成
分を抽出する場合には、逆相成分が直流量になるので、
その抽出を容易に行うことができる。
【００８７】また、第２の逆相成分抽出フィルタが、第
１の逆相成分抽出フィルタより応答速度の高いフィルタ
である場合には、定常時には安定した、系統事故などの
電圧急変時にも十分な応答速度を持った制御系を提供す
ることができる。
【００８８】また、逆相成分抽出器が、逆相電圧値に基
づいて、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分
抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えている
場合には、平衡事故時に誤動作することがなく、不平衡
事故が系統で発生したときの応答速度の高い制御系を提
供できる。
【００８９】また、定常時に第２の逆相成分抽出フィル
タを用いて逆相成分を抽出し、フィルタ切換器が、第２
の逆相成分抽出フィルタで抽出された逆相電圧に基づい
てフィルタの切り換えを行う場合には、フィルタ数を低
減することができる。
【００９０】また、逆相成分抽出器が、定常時には第１
の逆相成分抽出フィルタ及び第２の逆相成分抽出フィル
タを用いて逆相成分を抽出する場合には、第１の逆相成
分抽出フィルタのみの使用の場合に比べて、定常時に、
より精度よく逆相成分を抽出することができる。
【００９１】さらに、第２の逆相成分抽出フィルタから
の出力信号を第１の逆相成分抽出フィルタを通さずに制
御信号生成器に入力させるバイパス経路を備え、定常時
には上記第２の逆相成分抽出フィルからの出力信号を上
記第１の逆相成分抽出フィルタに入力し、過渡時には上
記バイパス経路を介して上記第２の逆相成分抽出フィル
タからの出力を上記制御信号生成器に入力する場合に
は、第１の逆相成分抽出フィルタのみの使用の場合に比
べて、定常時に、より精度よく逆相成分を抽出すること
ができ、さらに、フィルタ数を低減することができる。
【００９２】また、本発明にかかる電力変換装置は、交
流電圧系統と、上記交流電圧系統の系統電圧を変圧する
変圧器と、上記変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧
に変換する変換器と、上記変換器に接続された直流コン
デンサと、上記系統電圧を検出する交流電圧センサと、
上記交流電圧センサで検出された交流電圧系統の３相交
流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２
相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出
能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有
し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用い
て上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記
第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から
逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽
出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽
出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信
号生成器とを備えているので、系統の状態に応じた適切
な制御系をを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１はこの実施の形態１の電力変換装置を示
す図である。
【図２】 図１に示した電力変換装置の制御装置５を詳
細に示すブロック図である。
【図３】 図２に示した逆相成分抽出器１４の構成を詳
細に示すブロック図である。
【図４】 本発明の実施の形態２の電力変換装置の制御
装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図であ
る。
【図５】 本発明の実施の形態３の電力変換装置の制御
装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図であ
る。
【図６】 本発明の実施の形態４の電圧変換装置の制御
装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図であ
る。
【図７】 本発明の実施の形態２の電力変換装置の制御
装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図８】 本発明の実施の形態６の電力変換装置の制御
装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図９】 本発明の実施の形態７の電力変換装置の制御
装置を示す図である。図１はこの実施の形態１の電力変
換装置及びその制御装置を示すブロック図である。
【図１０】 図９に示した逆相成分抽出器１４の構成を
詳細に示すブロック図である。
【図１１】 本発明の実施の形態８の電力変換装置の制
御装置を示すブロック図である。
【図１２】 本発明の実施の形態８の電力変換装置の制
御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。
【図１３】 本発明の実施の形態９の電力変換装置の制
御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。
【図１４】 本発明の実施の形態１０の電圧変装置の制
御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。
【図１５】 本発明の実施の形態１１の電力変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。
【図１６】 本発明の実施の形態１２の電力変換装置の
制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】 １ 交流電圧系統 ２ 変圧器 ３ 変換器 ４ 直流コンデンサ ５ 制御装置 ６ 交流電圧センサ ７ 電流センサ ８ 直流電圧センサ １１ ３相２相変換正逆両相変換器 １２、１６ ３相２相正相変換器 １３ 正相成分抽出器 １４ 逆相成分抽出
器 １５制御信号生成器 １７ ３相２相逆相
変換器 １０１、１０２ 正相成分抽出フィルタ １１１ 直流電圧制御器 １１２、１１６
減算器 １１３ 有効電流制御器 １１４、１１８、１４５ 加算器 １１５ 系統電圧
制御器 １１７ 無効電流制御器 １１９ ２相３相変換正逆両相変換器 １２０ ＰＷＭパルス作成回路 １２１ ２相３相
正相変換器 １３１、１３３、１６１、１６３ 第１の逆相成分抽出
フィルタ １３２、１３４、１６２、１６４ 第２の逆相成分抽出
フィルタ １３５〜１３８、１５１、１５２ 切換器 １３９ フィルタ切換指令回路 １４１ 第３の逆相成分抽出フィルタ １４２ 第４の逆相成分抽出フィルタ １４３、１４４ 乗算器 １４６ 平方根演
算器 １４７ 絶対値変換器 １４８ 比較器

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧
    に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成
    分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第
    １、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には上
    記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧か
    ら逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽
    出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出す
    る逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出された
    正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分
    に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え
    た電力変換装置の制御装置。
  2. 【請求項２】 ３相２相変換器は、電力変換装置の３相
    交流電圧を正相のｄｑ軸成分と逆相のｄｑ軸成分に各々
    変換する３相２相変換正逆両相変換器であり、正相成分
    抽出器は上記正相のｄｑ軸成分から正相成分を抽出し、
    逆相成分抽出器は上記逆相のｄｑ軸成分から逆相成分を
    抽出する請求項１記載の電力変換装置の制御装置。
  3. 【請求項３】 第２の逆相成分抽出フィルタが、第１の
    逆相成分抽出フィルタより応答速度の高いフィルタであ
    る請求項１記載の電力変換装置の制御装置。
  4. 【請求項４】 逆相成分抽出器は、逆相電圧値に基づい
    て、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分抽出
    フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えた請求項１
    記載の電力変換装置の制御装置。
  5. 【請求項５】 定常時に第２の逆相成分抽出フィルタを
    用いて逆相成分を抽出し、フィルタ切換器は、上記第２
    の逆相成分抽出フィルタで抽出された逆相電圧に基づい
    てフィルタの切り換えを行う請求項４記載の電力変換装
    置の制御装置。
  6. 【請求項６】 逆相成分抽出器は、定常時には第１の逆
    相成分抽出フィルタ及び第２の逆相成分抽出フィルタを
    用いて逆相成分を抽出する請求項１記載の電力変換装置
    の制御装置。
  7. 【請求項７】 第２の逆相成分抽出フィルタからの出力
    信号を第１の逆相成分抽出フィルタを通さずに制御信号
    生成器に入力させるバイパス経路を備え、定常時には上
    記第２の逆相成分抽出フィルからの出力信号を上記第１
    の逆相成分抽出フィルタに入力し、過渡時には上記バイ
    パス経路を介して上記第２の逆相成分抽出フィルタから
    の出力を上記制御信号生成器に入力する請求項６記載の
    電力変換装置の制御装置。
  8. 【請求項８】 逆相成分抽出器は、逆相電圧値に基づい
    て、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分抽出
    フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えた請求項７
    記載の電力変換装置の制御装置。
  9. 【請求項９】 交流電圧系統と、上記交流電圧系統の系
    統電圧を変圧する変圧器と、上記変圧器で変圧された交
    流電圧を直流電圧に変換する変換器と、上記変換器に接
    続された直流コンデンサと、上記系統電圧を検出する交
    流電圧センサと、上記交流電圧センサで検出された交流
    電圧系統の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相
    変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出する正相成
    分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽
    出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相成分抽出
    フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出し、
    過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上
    記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、
    上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び上記逆相
    成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を
    生成する制御信号生成器とを備えた電力変換装置。
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