JP2002374681A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大容量の交流負荷に電力供給を行う場合に、
電力振動の影響が電力系統側の受電点に及ぶのを防止
し、第１の電力変換器が安定した受電を行うこと。 【解決手段】 負荷有効電力演算手段１４は、入力した
電流検出信号及び電流検出信号から負荷有効電力を演算
し、その演算結果を直流電圧振動成分演算手段１５に出
力する。直流電圧振動成分演算手段１５は、直流電圧振
動成分ＶDCrを演算し、これを加算器１６のマイナス側
入力端子に出力する。加算器１６は、電圧検出値ＶDCと
この直流電圧振動成分ＶDCrとの差である直流電圧の直
流成分ＶDC0を、加算器８に出力する。したがって、加
算器８から直流電圧制御手段９に出力される信号に振動
成分は含まれず、また、直流電圧制御手段９が出力する
有効電流指令値ｉp*にも振動成分は含まれない。それ
故、受電点における受電電力が振動することもなく、第
１の電力変換器３の交流側の電流高調波が増加すること
もなくなる。
電力振動の影響が電力系統側の受電点に及ぶのを防止
し、第１の電力変換器が安定した受電を行うこと。 【解決手段】 負荷有効電力演算手段１４は、入力した
電流検出信号及び電流検出信号から負荷有効電力を演算
し、その演算結果を直流電圧振動成分演算手段１５に出
力する。直流電圧振動成分演算手段１５は、直流電圧振
動成分ＶDCrを演算し、これを加算器１６のマイナス側
入力端子に出力する。加算器１６は、電圧検出値ＶDCと
この直流電圧振動成分ＶDCrとの差である直流電圧の直
流成分ＶDC0を、加算器８に出力する。したがって、加
算器８から直流電圧制御手段９に出力される信号に振動
成分は含まれず、また、直流電圧制御手段９が出力する
有効電流指令値ｉp*にも振動成分は含まれない。それ
故、受電点における受電電力が振動することもなく、第
１の電力変換器３の交流側の電流高調波が増加すること
もなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大容量の交流負荷
に対して交流電力系統から交流電力を供給させるための
電力変換装置に関するものである。
に対して交流電力系統から交流電力を供給させるための
電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の電力変換装置の構成を示
すブロック図である。この図において、電力系統１から
の３相交流電力は受電点を介して変圧器２の１次側に入
力される。変圧器２の２次側からは降圧された交流電力
が第１の電力変換器３に対して出力される。第１の電力
変換器３は、入力した交流電力を直流電力に変換し、こ
れを第２の電力変換器４に出力する。このとき、第１の
電力変換器３と第２の電力変換器４との間に設けられて
いる直流コンデンサ５がこの直流電力を平滑する。第２
の電力変換器４は、この直流電力の入力に基づき、可変
電圧可変周波数制御された交流電力を交流負荷６に対し
て出力する。
すブロック図である。この図において、電力系統１から
の３相交流電力は受電点を介して変圧器２の１次側に入
力される。変圧器２の２次側からは降圧された交流電力
が第１の電力変換器３に対して出力される。第１の電力
変換器３は、入力した交流電力を直流電力に変換し、こ
れを第２の電力変換器４に出力する。このとき、第１の
電力変換器３と第２の電力変換器４との間に設けられて
いる直流コンデンサ５がこの直流電力を平滑する。第２
の電力変換器４は、この直流電力の入力に基づき、可変
電圧可変周波数制御された交流電力を交流負荷６に対し
て出力する。
【０００３】なお、第１の電力変換器３及び第２の電力
変換器４は、自己消弧形スイッチング素子により構成さ
れた電圧形自励式の電力変換器である。また、この電力
変換装置は、可逆形のものであり、交流負荷６から電力
を第２の電力変換器４及び第１の電力変換器３を介して
電力系統１側へ回生することが可能なものである。
変換器４は、自己消弧形スイッチング素子により構成さ
れた電圧形自励式の電力変換器である。また、この電力
変換装置は、可逆形のものであり、交流負荷６から電力
を第２の電力変換器４及び第１の電力変換器３を介して
電力系統１側へ回生することが可能なものである。
【０００４】直流コンデンサ５に印加される直流電圧は
電圧検出器７により検出され、その電圧検出値ＶDCは加
算器８のマイナス側入力端子に入力される。加算器８の
プラス側入力端子には、直流電圧指令値設定回路（図示
せず）からの直流電圧指令値Ｖ*DCが入力されており、
加算器８はこれらの間の偏差を直流電圧制御手段９に出
力する。直流電圧制御手段９は、この偏差の入力に基づ
き、有効電流指令値ｉp*を交流電流制御手段１０に出力
する。交流電流制御手段１０には、また、無効電流指令
値設定回路（図示せず）からの無効電流指令値ｉq*も入
力されており、交流電流制御手段１０はこれらの入力に
基づき、第１の電力変換器３の入力側における電圧につ
いての指令値（以下、「交流電圧指令値」と呼ぶ。な
お、本明細書では、第１の電力変換器３の入力側の電圧
についての指令値をこのように「交流電圧指令値」と呼
び、第２の電力変換器４の出力側の電圧についての指令
値を「交流出力電圧指令値」と呼ぶことにする。）をゲ
ートパターン発生手段１１に出力する。ゲートパターン
発生手段１１は、この交流電圧指令値の入力に基づきゲ
ート信号を第１の電力変換器３のスイッチング素子に出
力する。
電圧検出器７により検出され、その電圧検出値ＶDCは加
算器８のマイナス側入力端子に入力される。加算器８の
プラス側入力端子には、直流電圧指令値設定回路（図示
せず）からの直流電圧指令値Ｖ*DCが入力されており、
加算器８はこれらの間の偏差を直流電圧制御手段９に出
力する。直流電圧制御手段９は、この偏差の入力に基づ
き、有効電流指令値ｉp*を交流電流制御手段１０に出力
する。交流電流制御手段１０には、また、無効電流指令
値設定回路（図示せず）からの無効電流指令値ｉq*も入
力されており、交流電流制御手段１０はこれらの入力に
基づき、第１の電力変換器３の入力側における電圧につ
いての指令値（以下、「交流電圧指令値」と呼ぶ。な
お、本明細書では、第１の電力変換器３の入力側の電圧
についての指令値をこのように「交流電圧指令値」と呼
び、第２の電力変換器４の出力側の電圧についての指令
値を「交流出力電圧指令値」と呼ぶことにする。）をゲ
ートパターン発生手段１１に出力する。ゲートパターン
発生手段１１は、この交流電圧指令値の入力に基づきゲ
ート信号を第１の電力変換器３のスイッチング素子に出
力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、交流負荷６
が単相のものである場合、その有効電力は一般に平均値
で表されるため電力振動が問題とされることはないが瞬
時的にみれば電力振動が生じていることに変わりはな
い。また、交流負荷６が３相の場合、通常の状態では各
相がバランスしているため電力振動が生じることはない
が、各相のバランスが崩れた場合には逆相電流が含まれ
ることとなり、電力振動が発生する。
が単相のものである場合、その有効電力は一般に平均値
で表されるため電力振動が問題とされることはないが瞬
時的にみれば電力振動が生じていることに変わりはな
い。また、交流負荷６が３相の場合、通常の状態では各
相がバランスしているため電力振動が生じることはない
が、各相のバランスが崩れた場合には逆相電流が含まれ
ることとなり、電力振動が発生する。
【０００６】例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各電圧ＶU，
ＶV，ＶWを（１）式で表した場合に、Ｖ相とＷ相との間
で相順が逆になった電流が発生すると、各電流ｉU，ｉ
V，ｉWは（２）式で表される。このときの有効電力ｐは
（３）式で表されるが、（３）式中のcos（2ω1t）は１
とはならず、この有効電力ｐは振動することになる。な
お、ω1は交流負荷６の基本波角周波数、Ｖは交流負荷
６の電圧実効値、Ｉは交流負荷６の逆相電流実効値であ
る。
ＶV，ＶWを（１）式で表した場合に、Ｖ相とＷ相との間
で相順が逆になった電流が発生すると、各電流ｉU，ｉ
V，ｉWは（２）式で表される。このときの有効電力ｐは
（３）式で表されるが、（３）式中のcos（2ω1t）は１
とはならず、この有効電力ｐは振動することになる。な
お、ω1は交流負荷６の基本波角周波数、Ｖは交流負荷
６の電圧実効値、Ｉは交流負荷６の逆相電流実効値であ
る。
【０００７】
【数１】 電力振動は、また、負荷電流に直流成分が含まれている
場合にも発生する。負荷電流に直流成分が含まれる場合
とは、例えば、地絡事故の発生時や非常に大きな容量の
負荷の起動時などである。このときの各相の電圧ＶU，
ＶV，ＶW及び各相の電流ｉU，ｉV，ｉWは（４）式及び
（５）式で表され、有効電力ｐは（６）式で表される。
そして、（６）式中のsin（ω1t）は１とはならず、有
効電力ｐは振動することになる。
場合にも発生する。負荷電流に直流成分が含まれる場合
とは、例えば、地絡事故の発生時や非常に大きな容量の
負荷の起動時などである。このときの各相の電圧ＶU，
ＶV，ＶW及び各相の電流ｉU，ｉV，ｉWは（４）式及び
（５）式で表され、有効電力ｐは（６）式で表される。
そして、（６）式中のsin（ω1t）は１とはならず、有
効電力ｐは振動することになる。
【０００８】
【数２】 また、（６）式又は（３）式に示すように、基本波周波
数又はその２倍の周波数で負荷有効電力が振動すると、
これに伴って直流コンデンサ５に印加される直流電圧も
振動する。ここで、図６における直流電圧制御手段９に
は、一般に、ＫP＋（ＫI／ｓ）の伝達関数を持つ比例積
分器が用いられる。ＫPは比例ゲイン定数、ＫIは積分ゲ
イン定数であるが、これらの定数は負荷有効電力が急変
した場合に速い応答性を確保するため一般にその値は大
きなものとなっている。このため、この直流電圧の振動
の影響が直流電圧制御手段９から出力される有効電流指
令値ｉp*にも現れて受電点における電力系統１からの受
電電力が振動し、その結果として第１の電力変換器３の
入力側すなわち交流側の電流高調波が増加することにな
る。
数又はその２倍の周波数で負荷有効電力が振動すると、
これに伴って直流コンデンサ５に印加される直流電圧も
振動する。ここで、図６における直流電圧制御手段９に
は、一般に、ＫP＋（ＫI／ｓ）の伝達関数を持つ比例積
分器が用いられる。ＫPは比例ゲイン定数、ＫIは積分ゲ
イン定数であるが、これらの定数は負荷有効電力が急変
した場合に速い応答性を確保するため一般にその値は大
きなものとなっている。このため、この直流電圧の振動
の影響が直流電圧制御手段９から出力される有効電流指
令値ｉp*にも現れて受電点における電力系統１からの受
電電力が振動し、その結果として第１の電力変換器３の
入力側すなわち交流側の電流高調波が増加することにな
る。
【０００９】上記のような電力振動は、従来装置におい
てはしばしば発生していたものの、これまではそれほど
深刻な問題として考えられていなかった。それは、交流
負荷６の容量がそれほど大きなものではなかったため、
発生する電力振動もそれほど激しいものではなく、第１
の電力変換器３の交流側の電流高調波の増加も許容範囲
内に収まっていたからである。
てはしばしば発生していたものの、これまではそれほど
深刻な問題として考えられていなかった。それは、交流
負荷６の容量がそれほど大きなものではなかったため、
発生する電力振動もそれほど激しいものではなく、第１
の電力変換器３の交流側の電流高調波の増加も許容範囲
内に収まっていたからである。
【００１０】しかし、近時は時代の要請により交流負荷
６の容量も年々増加する傾向にあり、メガワット級の大
容量負荷も出現してきている。このような、大容量負荷
に対して従来装置による電力供給を行うと、上記の電力
振動が電力系統側に対して大きな影響を与えてしまい、
交流側の電流高調波の増加が著しくなって、安定な受電
をできなくなる事態に陥る虞がある。
６の容量も年々増加する傾向にあり、メガワット級の大
容量負荷も出現してきている。このような、大容量負荷
に対して従来装置による電力供給を行うと、上記の電力
振動が電力系統側に対して大きな影響を与えてしまい、
交流側の電流高調波の増加が著しくなって、安定な受電
をできなくなる事態に陥る虞がある。
【００１１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、大容量の交流負荷に電力供給を行う場合に、電力
振動の影響が電力系統側の受電点に及ぶのを防止し、第
１の電力変換器が安定した受電を行うことが可能な電力
変換装置を提供することを目的としている。
あり、大容量の交流負荷に電力供給を行う場合に、電力
振動の影響が電力系統側の受電点に及ぶのを防止し、第
１の電力変換器が安定した受電を行うことが可能な電力
変換装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、自己消弧形スイ
ッチング素子により構成され、交流電力系統からの交流
電力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変
換器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、
前記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流
電力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２
の電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直
流端子間に接続された直流コンデンサと、前記直流コン
デンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令
値との偏差に基づき有効電流指令値を出力する直流電圧
制御手段と、前記直流電圧制御手段からの有効電流指令
値に基づき前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を
出力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段か
らの交流電圧指令値に基づきゲート信号を前記第１の電
力変換器に出力するゲートパターン発生手段と、を備え
た電力変換装置において、前記交流負荷の負荷電圧検出
値及び負荷電流検出値から負荷有効電力を演算する負荷
有効電力演算手段と、前記負荷有効電力演算手段が演算
した負荷有効電力から、前記直流コンデンサに印加され
る直流電圧の振動成分を演算する直流電圧振動成分演算
手段と、を備え、前記直流電圧制御手段は、前記直流電
圧振動成分演算手段の演算した振動成分が補償された前
記直流電圧の検出値と、直流電圧指令値との偏差に基づ
き前記負荷有効電流指令値を出力するものである、こと
を特徴とする。
の手段として、請求項１記載の発明は、自己消弧形スイ
ッチング素子により構成され、交流電力系統からの交流
電力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変
換器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、
前記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流
電力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２
の電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直
流端子間に接続された直流コンデンサと、前記直流コン
デンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令
値との偏差に基づき有効電流指令値を出力する直流電圧
制御手段と、前記直流電圧制御手段からの有効電流指令
値に基づき前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を
出力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段か
らの交流電圧指令値に基づきゲート信号を前記第１の電
力変換器に出力するゲートパターン発生手段と、を備え
た電力変換装置において、前記交流負荷の負荷電圧検出
値及び負荷電流検出値から負荷有効電力を演算する負荷
有効電力演算手段と、前記負荷有効電力演算手段が演算
した負荷有効電力から、前記直流コンデンサに印加され
る直流電圧の振動成分を演算する直流電圧振動成分演算
手段と、を備え、前記直流電圧制御手段は、前記直流電
圧振動成分演算手段の演算した振動成分が補償された前
記直流電圧の検出値と、直流電圧指令値との偏差に基づ
き前記負荷有効電流指令値を出力するものである、こと
を特徴とする。
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記負荷有効電力演算手段に代えて、前記
交流負荷の負荷電圧検出値及び負荷電流検出値から負荷
無効電力を演算する負荷無効電力演算手段を備えてお
り、前記直流電圧振動成分演算手段は、前記負荷有効電
力演算手段が演算した負荷無効電力から、前記直流コン
デンサに印加される直流電圧の振動成分を演算するもの
である、ことを特徴とする。
明において、前記負荷有効電力演算手段に代えて、前記
交流負荷の負荷電圧検出値及び負荷電流検出値から負荷
無効電力を演算する負荷無効電力演算手段を備えてお
り、前記直流電圧振動成分演算手段は、前記負荷有効電
力演算手段が演算した負荷無効電力から、前記直流コン
デンサに印加される直流電圧の振動成分を演算するもの
である、ことを特徴とする。
【００１４】請求項３記載の発明は、自己消弧形スイッ
チング素子により構成され、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変換
器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、前
記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流電
力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の
電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直流
端子間に接続された直流コンデンサと、前記直流コンデ
ンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令値
との偏差に基づき有効電流指令値を出力する直流電圧制
御手段と、前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値
に基づき前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出
力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段から
の交流電圧指令値に基づきゲート信号を前記第１の電力
変換器に出力するゲートパターン発生手段と、を備えた
電力変換装置において、前記交流負荷の負荷電圧検出値
及び負荷電流検出値から負荷有効電力を演算する負荷有
効電力演算手段と、前記負荷有効電力演算手段が演算し
た負荷有効電力から振動成分を除去する振動成分除去フ
ィルタと、を備え、前記交流電流制御手段は、前記直流
電圧制御手段からの有効電流指令値と前記振動成分除去
フィルタからの負荷有効電力直流成分とを加算した信号
を入力して、前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値
を出力するものである、ことを特徴とする。
チング素子により構成され、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変換
器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、前
記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流電
力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の
電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直流
端子間に接続された直流コンデンサと、前記直流コンデ
ンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令値
との偏差に基づき有効電流指令値を出力する直流電圧制
御手段と、前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値
に基づき前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出
力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段から
の交流電圧指令値に基づきゲート信号を前記第１の電力
変換器に出力するゲートパターン発生手段と、を備えた
電力変換装置において、前記交流負荷の負荷電圧検出値
及び負荷電流検出値から負荷有効電力を演算する負荷有
効電力演算手段と、前記負荷有効電力演算手段が演算し
た負荷有効電力から振動成分を除去する振動成分除去フ
ィルタと、を備え、前記交流電流制御手段は、前記直流
電圧制御手段からの有効電流指令値と前記振動成分除去
フィルタからの負荷有効電力直流成分とを加算した信号
を入力して、前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値
を出力するものである、ことを特徴とする。
【００１５】請求項４記載の発明は、自己消弧形スイッ
チング素子により構成され、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変換
器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、前
記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流電
力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の
電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直流
端子間に接続された直流コンデンサと、前記直流コンデ
ンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令値
との偏差に基づき有効電流指令値を出力する直流電圧制
御手段と、前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値
に基づき前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出
力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段から
の交流電圧指令値に基づきゲート信号を前記第１の電力
変換器に出力するゲートパターン発生手段と、を備えた
電力変換装置において、前記直流コンデンサに印加され
る直流電圧の検出信号から振動成分を除去する振動成分
除去フィルタを備えており、前記直流電圧制御手段は、
前記振動成分フィルタを介して検出された前記直流コン
デンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令
値との偏差に基づき有効電流指令値を出力するものであ
る、ことを特徴とする。
チング素子により構成され、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変換
器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、前
記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流電
力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の
電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直流
端子間に接続された直流コンデンサと、前記直流コンデ
ンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令値
との偏差に基づき有効電流指令値を出力する直流電圧制
御手段と、前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値
に基づき前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出
力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段から
の交流電圧指令値に基づきゲート信号を前記第１の電力
変換器に出力するゲートパターン発生手段と、を備えた
電力変換装置において、前記直流コンデンサに印加され
る直流電圧の検出信号から振動成分を除去する振動成分
除去フィルタを備えており、前記直流電圧制御手段は、
前記振動成分フィルタを介して検出された前記直流コン
デンサに印加される直流電圧の検出値と、直流電圧指令
値との偏差に基づき有効電流指令値を出力するものであ
る、ことを特徴とする。
【００１６】請求項５記載の発明は、自己消弧形スイッ
チング素子により構成され、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変換
器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、前
記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流電
力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の
電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直流
端子間に接続された直流コンデンサと、前記第１及び第
２の電力変換器のスイッチング素子に対してゲート信号
を出力する第１及び第２のゲート制御装置と、を備えた
電力変換装置において、前記第１のゲート制御装置は、
前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値を直
流電圧指令値で除算することにより直流電圧PU値を演算
する第１の直流電圧PU値演算手段と、有効電流指令値及
び無効電流指令値の入力に基づき交流出力電圧指令値を
出力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段か
ら出力される前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値
を前記直流電圧PU値で除算することにより、この交流電
圧指令値の変調率を調整する第１の変調率調整手段と、
前記第１の変調率調整手段により変調率が調整された交
流電圧指令値の入力に基づきゲート信号を前記第１の電
力変換器に出力する第１のゲートパターン発生手段と、
を有しており、前記第２のゲート制御装置は、前記直流
コンデンサに印加される直流電圧の検出値を直流電圧指
令値で除算することにより直流電圧PU値を演算する第２
の直流電圧PU値演算手段と、予め設定された前記第２の
電力変換器側の交流出力電圧指令値を前記直流電圧PU値
で除算することにより、この交流出力電圧指令値の変調
率を調整する第２の変調率調整手段と、前記第２の変調
率調整手段により変調率が調整された交流出力電圧指令
値の入力に基づきゲート信号を前記第２の電力変換器に
出力する第２のゲートパターン発生手段と、を有してい
る、ことを特徴とする。
チング素子により構成され、交流電力系統からの交流電
力を直流電力に変換する電圧形自励式の第１の電力変換
器と、自己消弧形スイッチング素子により構成され、前
記第１の電力変換器により変換された直流電力を交流電
力に変換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の
電力変換器と、前記第１及び第２の電力変換器の各直流
端子間に接続された直流コンデンサと、前記第１及び第
２の電力変換器のスイッチング素子に対してゲート信号
を出力する第１及び第２のゲート制御装置と、を備えた
電力変換装置において、前記第１のゲート制御装置は、
前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値を直
流電圧指令値で除算することにより直流電圧PU値を演算
する第１の直流電圧PU値演算手段と、有効電流指令値及
び無効電流指令値の入力に基づき交流出力電圧指令値を
出力する交流電流制御手段と、前記交流電流制御手段か
ら出力される前記第１の電力変換器側の交流電圧指令値
を前記直流電圧PU値で除算することにより、この交流電
圧指令値の変調率を調整する第１の変調率調整手段と、
前記第１の変調率調整手段により変調率が調整された交
流電圧指令値の入力に基づきゲート信号を前記第１の電
力変換器に出力する第１のゲートパターン発生手段と、
を有しており、前記第２のゲート制御装置は、前記直流
コンデンサに印加される直流電圧の検出値を直流電圧指
令値で除算することにより直流電圧PU値を演算する第２
の直流電圧PU値演算手段と、予め設定された前記第２の
電力変換器側の交流出力電圧指令値を前記直流電圧PU値
で除算することにより、この交流出力電圧指令値の変調
率を調整する第２の変調率調整手段と、前記第２の変調
率調整手段により変調率が調整された交流出力電圧指令
値の入力に基づきゲート信号を前記第２の電力変換器に
出力する第２のゲートパターン発生手段と、を有してい
る、ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づき説明する。但し、図６と同様の構成要素には同一符
号を付して重複した説明を省略する。
づき説明する。但し、図６と同様の構成要素には同一符
号を付して重複した説明を省略する。
【００１８】図１は、第１の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。この図において、第２の電力変換器４の
出力側に電流検出器１２及び電圧検出器１３が設けられ
ており、これらの検出信号が負荷有効電力演算手段１４
に出力されるようになっている。負荷有効電力演算手段
１４は、入力したこれらの検出信号から負荷有効電力を
演算し、その演算結果を直流電圧振動成分演算手段１５
に出力するようになっている。直流電圧振動成分演算手
段１５は、入力した負荷有効電力から直流電圧振動成分
ＶDCrを演算し、これを加算器１６のマイナス側入力端
子に出力するようになっている。加算器１６は、プラス
側入力端子に入力している電圧検出値ＶDCとこの直流電
圧振動成分ＶDCrとの差である直流電圧の直流成分ＶDC0
を、加算器８のマイナス側入力端子に出力するようにな
っている。したがって、加算器８から直流電圧制御手段
９に出力される信号に振動成分は含まれず、また、直流
電圧制御手段９が出力する有効電流指令値ｉp*にも振動
成分は含まれない。それ故、受電点における受電電力が
振動することもなく、第１の電力変換器３の交流側の電
流高調波が増加することもなくなる。
ック図である。この図において、第２の電力変換器４の
出力側に電流検出器１２及び電圧検出器１３が設けられ
ており、これらの検出信号が負荷有効電力演算手段１４
に出力されるようになっている。負荷有効電力演算手段
１４は、入力したこれらの検出信号から負荷有効電力を
演算し、その演算結果を直流電圧振動成分演算手段１５
に出力するようになっている。直流電圧振動成分演算手
段１５は、入力した負荷有効電力から直流電圧振動成分
ＶDCrを演算し、これを加算器１６のマイナス側入力端
子に出力するようになっている。加算器１６は、プラス
側入力端子に入力している電圧検出値ＶDCとこの直流電
圧振動成分ＶDCrとの差である直流電圧の直流成分ＶDC0
を、加算器８のマイナス側入力端子に出力するようにな
っている。したがって、加算器８から直流電圧制御手段
９に出力される信号に振動成分は含まれず、また、直流
電圧制御手段９が出力する有効電流指令値ｉp*にも振動
成分は含まれない。それ故、受電点における受電電力が
振動することもなく、第１の電力変換器３の交流側の電
流高調波が増加することもなくなる。
【００１９】ここで、負荷有効電力演算手段１４及び直
流電圧振動成分演算手段１５の演算内容を具体的に説明
しておく。
流電圧振動成分演算手段１５の演算内容を具体的に説明
しておく。
【００２０】交流負荷６の有効電力をｐとすると、負荷
有効電力演算手段１４は、この有効電力ｐを（７）式に
基づき求めることができる。なお、ＶU，ＶV，ＶWは交
流負荷６の３相電圧、ｉU，ｉV，ｉWは交流負荷６の３
相電流である。
有効電力演算手段１４は、この有効電力ｐを（７）式に
基づき求めることができる。なお、ＶU，ＶV，ＶWは交
流負荷６の３相電圧、ｉU，ｉV，ｉWは交流負荷６の３
相電流である。
【００２１】あるいはまた、交流負荷６の３相電圧がそ
れぞれ対称な正弦波と仮定するならば、負荷有効電流ｉ
pを用いて有効電力ｐを求めることもできる。この負荷
有効電流ｉpは（８）式により求めることができる。な
お、（８）式中のｉqは負荷無効電流である。但し、
（８）式を用いる場合は負荷の３相電圧ＶU，ＶV，ＶW
につき（９）式が成立しているものとする。そして、負
荷有効電流ｉpが求まったならば、（１０）式を用いて
有効電力ｐを求めることができる。
れぞれ対称な正弦波と仮定するならば、負荷有効電流ｉ
pを用いて有効電力ｐを求めることもできる。この負荷
有効電流ｉpは（８）式により求めることができる。な
お、（８）式中のｉqは負荷無効電流である。但し、
（８）式を用いる場合は負荷の３相電圧ＶU，ＶV，ＶW
につき（９）式が成立しているものとする。そして、負
荷有効電流ｉpが求まったならば、（１０）式を用いて
有効電力ｐを求めることができる。
【００２２】
【数３】 直流電圧振動成分演算手段１５は、上記のようにして負
荷有効電力演算手段１４が求めた有効電力ｐから有効電
力振動成分Ｐrを求め、この振動成分Ｐrから直流電圧振
動成分ＶDCrを求める。すなわち、直流コンデンサ５の
静電容量をＣとすると、有効電力振動成分Ｐr、直流電
圧指令値Ｖ*DC、電圧検出値ＶDCとの間には（１１）式
が成立する。（１１）式を整理し、更に直流電圧指令値
Ｖ*DCに対して振動成分Ｐrが充分に小さいものとして近
似をとると（１２）式が得られる。したがって、直流電
圧の振動成分ＶDCrは（１３）式で表される。すなわ
ち、負荷有効電力ｐから有効電力振動成分Ｐrを抽出
し、この振動成分Ｐrを積分することにより直流電圧振
動成分ＶDCrを近似的に求めることができる。
荷有効電力演算手段１４が求めた有効電力ｐから有効電
力振動成分Ｐrを求め、この振動成分Ｐrから直流電圧振
動成分ＶDCrを求める。すなわち、直流コンデンサ５の
静電容量をＣとすると、有効電力振動成分Ｐr、直流電
圧指令値Ｖ*DC、電圧検出値ＶDCとの間には（１１）式
が成立する。（１１）式を整理し、更に直流電圧指令値
Ｖ*DCに対して振動成分Ｐrが充分に小さいものとして近
似をとると（１２）式が得られる。したがって、直流電
圧の振動成分ＶDCrは（１３）式で表される。すなわ
ち、負荷有効電力ｐから有効電力振動成分Ｐrを抽出
し、この振動成分Ｐrを積分することにより直流電圧振
動成分ＶDCrを近似的に求めることができる。
【００２３】
【数４】 上記の直流電圧振動成分演算手段１５は、フィルタによ
り構成することができる。例えば、負荷有効電力ｐから
振動成分Ｐrを抽出するものとして、（１４）式で表さ
れるような伝達関数を持つハイパスフィルタがあり、ま
た、振動成分Ｐrを積分する積分器として近似的に（１
５）式で表されるような伝達関数を持つ１次遅れフィル
タがある。（１４）式及び（１５）式の各伝達関数の積
をとると（１６）式となり、これが負荷有効電力ｐから
直流電圧振動成分ＶDCrを求めるフィルタの伝達関数の
例となる。但し、ωfは除去したい振動成分の角周波数
よりも小さくする必要がある。
り構成することができる。例えば、負荷有効電力ｐから
振動成分Ｐrを抽出するものとして、（１４）式で表さ
れるような伝達関数を持つハイパスフィルタがあり、ま
た、振動成分Ｐrを積分する積分器として近似的に（１
５）式で表されるような伝達関数を持つ１次遅れフィル
タがある。（１４）式及び（１５）式の各伝達関数の積
をとると（１６）式となり、これが負荷有効電力ｐから
直流電圧振動成分ＶDCrを求めるフィルタの伝達関数の
例となる。但し、ωfは除去したい振動成分の角周波数
よりも小さくする必要がある。
【００２４】
【数５】 図２は、第２の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。この図２の構成は、負荷無効電力から直流電圧振動
成分を求めてこの振動成分を補償しようとするものであ
り、図１における負荷有効電力演算手段１４及び直流電
圧振動成分演算手段１５を、負荷無効電力演算手段１７
及び直流電圧振動成分演算手段１８に置き換えたもので
ある。
る。この図２の構成は、負荷無効電力から直流電圧振動
成分を求めてこの振動成分を補償しようとするものであ
り、図１における負荷有効電力演算手段１４及び直流電
圧振動成分演算手段１５を、負荷無効電力演算手段１７
及び直流電圧振動成分演算手段１８に置き換えたもので
ある。
【００２５】負荷無効電力演算手段１７及び直流電圧振
動成分演算手段１８の演算内容を具体的に説明すると、
まず、負荷無効電力演算手段１７は、前述した（８）式
に基づき負荷無効電流ｉqを演算し、この負荷無効電流
ｉqから負荷無効電力ｑを求める。ここで、負荷無効電
力ｑと負荷無効電流ｉqとの間には（１７）式の関係が
成立する。そして、交流負荷６に（２）式で示される逆
相電流が流れていると仮定し、（８）式に（２）式を代
入すると（１８）式により負荷有効電流ｉp及び負荷無
効電流ｉqを求めることができる。あるいは、交流負荷
６に（５）式で示される直流電流が流れていると仮定
し、（８）式に（５）式を代入すると（１９）式により
負荷有効電流ｉp及び負荷無効電流ｉqを求めることがで
きる。
動成分演算手段１８の演算内容を具体的に説明すると、
まず、負荷無効電力演算手段１７は、前述した（８）式
に基づき負荷無効電流ｉqを演算し、この負荷無効電流
ｉqから負荷無効電力ｑを求める。ここで、負荷無効電
力ｑと負荷無効電流ｉqとの間には（１７）式の関係が
成立する。そして、交流負荷６に（２）式で示される逆
相電流が流れていると仮定し、（８）式に（２）式を代
入すると（１８）式により負荷有効電流ｉp及び負荷無
効電流ｉqを求めることができる。あるいは、交流負荷
６に（５）式で示される直流電流が流れていると仮定
し、（８）式に（５）式を代入すると（１９）式により
負荷有効電流ｉp及び負荷無効電流ｉqを求めることがで
きる。
【００２６】
【数６】 （１８）式及び（１９）式から明らかなように、負荷無
効電流ｉqは負荷有効電流ｉpの時間積分に角周波数を乗
じて負号を付けた値となっている。第１の実施形態にお
いて既述したが、有効電力振動成分Ｐrを積分すること
により直流電圧振動成分ＶDCrを近似的に求めることが
できる。したがって、負荷無効電流ｉqで直流電圧振動
成分ＶDCrを表すと、負荷電流に逆相電流が含まれる場
合は（２０）式となり、負荷電流に直流電流が含まれる
場合は（２１）式となる。このように、この第２の実施
形態では、（２０）式及び（２１）式の演算により振動
成分を求めることができるので、図２の直流電圧振動成
分演算手段１８は、図１の直流電圧振動成分演算手段１
５のようにフィルタを必要とすることがなく、また、マ
イクロコンピュータのソフトウエアを簡単にすることが
できるというメリットがある。なお、（１８）式及び
（１９）式中のｉpr，ｉqrは振動成分（リップル分）を
示している。すなわち、直流成分をｉp0，ｉq0とする
と、負荷有効電流ｉpはｉp＝ｉp0＋ｉprで表され、負荷
無効電流ｉqはｉq＝ｉq0＋ｉqrで表される。同様に、有
効電力ｐについても、直流成分をｐ0とすれば、ｐ＝ｐ0
＋ｐrで表される。
効電流ｉqは負荷有効電流ｉpの時間積分に角周波数を乗
じて負号を付けた値となっている。第１の実施形態にお
いて既述したが、有効電力振動成分Ｐrを積分すること
により直流電圧振動成分ＶDCrを近似的に求めることが
できる。したがって、負荷無効電流ｉqで直流電圧振動
成分ＶDCrを表すと、負荷電流に逆相電流が含まれる場
合は（２０）式となり、負荷電流に直流電流が含まれる
場合は（２１）式となる。このように、この第２の実施
形態では、（２０）式及び（２１）式の演算により振動
成分を求めることができるので、図２の直流電圧振動成
分演算手段１８は、図１の直流電圧振動成分演算手段１
５のようにフィルタを必要とすることがなく、また、マ
イクロコンピュータのソフトウエアを簡単にすることが
できるというメリットがある。なお、（１８）式及び
（１９）式中のｉpr，ｉqrは振動成分（リップル分）を
示している。すなわち、直流成分をｉp0，ｉq0とする
と、負荷有効電流ｉpはｉp＝ｉp0＋ｉprで表され、負荷
無効電流ｉqはｉq＝ｉq0＋ｉqrで表される。同様に、有
効電力ｐについても、直流成分をｐ0とすれば、ｐ＝ｐ0
＋ｐrで表される。
【００２７】
【数７】 図３は、第３の実施形態の構成を示すブロック図であ
る。この図３の構成は、振動成分を除去した負荷有効電
力を有効電流指令値としてフィードフォワードしようと
するものであり、図１における直流電圧振動成分演算手
段１５及び加算器１６を除去し、代わりに振動成分除去
フィルタ１９及び加算器２０を設けたものである。つま
り、この図３の構成は、交流電流制御手段１０に入力さ
れる有効電流指令値ｉp*に振動成分が含まれることのな
いように、振動成分が除去された結果直流成分のみとな
った信号を振動成分除去フィルタ１９から加算器２０に
ダイレクトに加える構成としたものである。
る。この図３の構成は、振動成分を除去した負荷有効電
力を有効電流指令値としてフィードフォワードしようと
するものであり、図１における直流電圧振動成分演算手
段１５及び加算器１６を除去し、代わりに振動成分除去
フィルタ１９及び加算器２０を設けたものである。つま
り、この図３の構成は、交流電流制御手段１０に入力さ
れる有効電流指令値ｉp*に振動成分が含まれることのな
いように、振動成分が除去された結果直流成分のみとな
った信号を振動成分除去フィルタ１９から加算器２０に
ダイレクトに加える構成としたものである。
【００２８】この振動成分除去フィルタ１９としては、
例えば、（２２）式で示される伝達関数を持つノッチフ
ィルタを挙げることができる。ここで、ω0は固有角周
波数であり、Ｑは特性曲線における尖鋭度を表すもので
あり、所謂「キュー」である。この固有角周波数ω0を
除去したい角周波数ω1（基本波角周波数）や２ω1（２
倍角周波数）に合わせることで、その角周波数の振動成
分を除去することができる。なお、複数の周波数の振動
成分を除去したい場合にはそれらの複数のノッチフィル
タを直列に接続すればよい。例えば、基本波角周波数ω
1除去用のノッチフィルタと２倍角周波数２ω1除去用の
ノッチフィルタとを直列接続することにより、ω1及び
２ω1の２つの振動成分を除去することができる。
例えば、（２２）式で示される伝達関数を持つノッチフ
ィルタを挙げることができる。ここで、ω0は固有角周
波数であり、Ｑは特性曲線における尖鋭度を表すもので
あり、所謂「キュー」である。この固有角周波数ω0を
除去したい角周波数ω1（基本波角周波数）や２ω1（２
倍角周波数）に合わせることで、その角周波数の振動成
分を除去することができる。なお、複数の周波数の振動
成分を除去したい場合にはそれらの複数のノッチフィル
タを直列に接続すればよい。例えば、基本波角周波数ω
1除去用のノッチフィルタと２倍角周波数２ω1除去用の
ノッチフィルタとを直列接続することにより、ω1及び
２ω1の２つの振動成分を除去することができる。
【００２９】
【数８】 また、図３の構成では、加算器８に入力される電圧検出
値ＶDCには振動成分が含まれることになる。したがっ
て、直流電圧制御手段９のゲインは、この振動成分の影
響が出ないレベルまで小さくしておくことが好ましい。
値ＶDCには振動成分が含まれることになる。したがっ
て、直流電圧制御手段９のゲインは、この振動成分の影
響が出ないレベルまで小さくしておくことが好ましい。
【００３０】この第３の実施形態の構成によれば、第１
の電力変換器３に対する有効電流指令値ｉp*をフィード
フォワード制御しているので、高速応答が可能であり、
交流負荷６の負荷変動の際の直流電圧変動を小さくする
ことができる。
の電力変換器３に対する有効電流指令値ｉp*をフィード
フォワード制御しているので、高速応答が可能であり、
交流負荷６の負荷変動の際の直流電圧変動を小さくする
ことができる。
【００３１】図４は、第４の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。この図４の構成は、図６の構成に振動成
分除去フィルタ２１を追加し、加算器８がこの振動成分
除去フィルタ２１を介して電圧検出器７からの電圧検出
信号を入力するようにしたものである。この振動成分除
去フィルタ２１としては、図３における振動成分除去フ
ィルタ１９と同様のノッチフィルタを用いることができ
る。
ック図である。この図４の構成は、図６の構成に振動成
分除去フィルタ２１を追加し、加算器８がこの振動成分
除去フィルタ２１を介して電圧検出器７からの電圧検出
信号を入力するようにしたものである。この振動成分除
去フィルタ２１としては、図３における振動成分除去フ
ィルタ１９と同様のノッチフィルタを用いることができ
る。
【００３２】この第４の実施形態では、これまでの実施
形態のように、負荷有効電力を演算する手段や負荷無効
電力を演算する手段を設ける必要がなく、それだけ制御
系を安価に実現できるというメリットがある。なお、複
数の周波数の振動成分を除去したい場合には、第３の実
施形態において既述したように、それらの複数のノッチ
フィルタを直列に接続すればよい。
形態のように、負荷有効電力を演算する手段や負荷無効
電力を演算する手段を設ける必要がなく、それだけ制御
系を安価に実現できるというメリットがある。なお、複
数の周波数の振動成分を除去したい場合には、第３の実
施形態において既述したように、それらの複数のノッチ
フィルタを直列に接続すればよい。
【００３３】図５は、第５の実施形態の構成を示すブロ
ック図である。この第５の実施形態は電力振動の影響に
より、第１の電力変換器３の入力側電圧又は第２の電力
変換器４の出力側電圧が変動した場合に、変調率を調整
することにより元の電圧レベルを維持しようとするもの
であり、第１乃至第４の実施形態とは異なる制御内容の
ものである。また、この図５では、第１の電力変換器３
側に対するゲート制御系を第１のゲート制御装置２２
Ａ、第２の電力変換器４に対するゲート制御系を第２の
ゲート制御装置２２Ｂとして図示している。
ック図である。この第５の実施形態は電力振動の影響に
より、第１の電力変換器３の入力側電圧又は第２の電力
変換器４の出力側電圧が変動した場合に、変調率を調整
することにより元の電圧レベルを維持しようとするもの
であり、第１乃至第４の実施形態とは異なる制御内容の
ものである。また、この図５では、第１の電力変換器３
側に対するゲート制御系を第１のゲート制御装置２２
Ａ、第２の電力変換器４に対するゲート制御系を第２の
ゲート制御装置２２Ｂとして図示している。
【００３４】図示されているように、第１のゲート制御
装置２２Ａは交流電流制御手段１０Ａ、変調率調整手段
２４Ａ、ゲートパターン発生手段１１Ａ、及び直流電圧
PU値演算手段２３Ａを有している。一方、第２のゲート
制御装置２２Ｂは、変調率調整手段２４Ｂ、ゲートパタ
ーン発生手段１１Ｂ、及び直流電圧PU値演算手段２３Ｂ
を有している。また、この実施形態では、直流コンデン
サ５に印加される直流電圧を検出するため２つの電圧検
出器７Ａ，７Ｂを設けている。
装置２２Ａは交流電流制御手段１０Ａ、変調率調整手段
２４Ａ、ゲートパターン発生手段１１Ａ、及び直流電圧
PU値演算手段２３Ａを有している。一方、第２のゲート
制御装置２２Ｂは、変調率調整手段２４Ｂ、ゲートパタ
ーン発生手段１１Ｂ、及び直流電圧PU値演算手段２３Ｂ
を有している。また、この実施形態では、直流コンデン
サ５に印加される直流電圧を検出するため２つの電圧検
出器７Ａ，７Ｂを設けている。
【００３５】直流電圧PU値演算手段２３Ａ，２３Ｂは、
一方の入力値をＤ1、他方の入力値をＮ1とした場合に
（Ｎ1／Ｄ1）を演算して出力するものであり、変調率調
整手段２４Ａ，２４Ｂは一方の入力値をＤ2、他方の入
力値をＮ2とした場合に（Ｎ2／Ｄ2）を演算して出力す
るものである。すなわち、直流電圧PU値演算手段２３Ａ
は、電圧検出値ＶDCを直流電圧指令値Ｖ*DCで除算して
単位指令値あたりの検出値つまり直流電圧PU値を演算
し、これを変調率調整手段２４Ａに出力している。そし
て、変調率調整手段２４Ａは、交流電流制御手段１０Ａ
から入力した交流電圧指令値をこの直流電圧PU値により
除算した信号をゲートパターン発生手段１１Ａに、交流
電圧指令値として出力している。
一方の入力値をＤ1、他方の入力値をＮ1とした場合に
（Ｎ1／Ｄ1）を演算して出力するものであり、変調率調
整手段２４Ａ，２４Ｂは一方の入力値をＤ2、他方の入
力値をＮ2とした場合に（Ｎ2／Ｄ2）を演算して出力す
るものである。すなわち、直流電圧PU値演算手段２３Ａ
は、電圧検出値ＶDCを直流電圧指令値Ｖ*DCで除算して
単位指令値あたりの検出値つまり直流電圧PU値を演算
し、これを変調率調整手段２４Ａに出力している。そし
て、変調率調整手段２４Ａは、交流電流制御手段１０Ａ
から入力した交流電圧指令値をこの直流電圧PU値により
除算した信号をゲートパターン発生手段１１Ａに、交流
電圧指令値として出力している。
【００３６】これにより、例えば、電圧検出器７Ａから
の電圧検出値ＶDCが低下し、パルス信号の高さが小さく
なったとしても、高さが小さくなった分だけ変調率調整
手段２４Ａにより変調率が調整されてパルス幅が大きく
なった交流電圧指令値がゲートパターン発生手段１１Ａ
に出力される。したがって、この交流電圧指令値に基づ
くゲートパターン発生手段１１Ａのゲート信号により第
１の電力変換器３の交流側の電圧は元のレベルに維持さ
れることになる。
の電圧検出値ＶDCが低下し、パルス信号の高さが小さく
なったとしても、高さが小さくなった分だけ変調率調整
手段２４Ａにより変調率が調整されてパルス幅が大きく
なった交流電圧指令値がゲートパターン発生手段１１Ａ
に出力される。したがって、この交流電圧指令値に基づ
くゲートパターン発生手段１１Ａのゲート信号により第
１の電力変換器３の交流側の電圧は元のレベルに維持さ
れることになる。
【００３７】第２のゲート制御装置２２Ｂの側も上記と
同様に第２の電力変換器４の出力側の電圧を元のレベル
に維持するように動作する。但し、第２のゲート制御装
置２２Ｂの変調率調整手段２４Ｂが入力する交流電圧指
令値は予め設定した固定値でよいため、第１のゲート制
御装置２２Ａのように交流電流制御手段１０Ａを設ける
必要はない。
同様に第２の電力変換器４の出力側の電圧を元のレベル
に維持するように動作する。但し、第２のゲート制御装
置２２Ｂの変調率調整手段２４Ｂが入力する交流電圧指
令値は予め設定した固定値でよいため、第１のゲート制
御装置２２Ａのように交流電流制御手段１０Ａを設ける
必要はない。
【００３８】このように、第５の実施形態によれば、直
流コンデンサ５に印加される直流電圧の変動に応じて交
流側電圧指令値の変調率を調整するようにしているの
で、第１の電力変換器３及び第２の電力変換器４の交流
側の電圧に電力振動の影響が及ぶのを防止することがで
きる。
流コンデンサ５に印加される直流電圧の変動に応じて交
流側電圧指令値の変調率を調整するようにしているの
で、第１の電力変換器３及び第２の電力変換器４の交流
側の電圧に電力振動の影響が及ぶのを防止することがで
きる。
【００３９】なお、本発明の実施形態として説明するこ
とはしなかったが、図６の従来装置の構成において、直
流電圧制御手段９のゲインを、電圧振動成分の影響が及
ばない程度に充分に小さくすることによっても、負荷有
効電力振動によって受電電力が振動するのを防止するこ
とが可能である。但し、この場合には、応答性が悪くな
るので、交流負荷６は急激な負荷変動が発生しないもの
でなければならないなど、用途がある程度限定されるこ
とになる。
とはしなかったが、図６の従来装置の構成において、直
流電圧制御手段９のゲインを、電圧振動成分の影響が及
ばない程度に充分に小さくすることによっても、負荷有
効電力振動によって受電電力が振動するのを防止するこ
とが可能である。但し、この場合には、応答性が悪くな
るので、交流負荷６は急激な負荷変動が発生しないもの
でなければならないなど、用途がある程度限定されるこ
とになる。
【００４０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、大容量
の交流負荷に電力供給を行う場合に、電力振動の影響が
電力系統側の受電点に及ぶのを防止し、第１の電力変換
器が安定した受電を行うことが可能になる。
の交流負荷に電力供給を行う場合に、電力振動の影響が
電力系統側の受電点に及ぶのを防止し、第１の電力変換
器が安定した受電を行うことが可能になる。
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック
図。
図。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック
図。
図。
【図３】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック
図。
図。
【図４】本発明の第４の実施形態の構成を示すブロック
図。
図。
【図５】本発明の第５の実施形態の構成を示すブロック
図。
図。
【図６】従来装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】 １ 電力系統 ２ 変圧器 ３ 第１の電力変換器 ４ 第２の電力変換器 ５ 直流コンデンサ ６ 交流負荷 ７，７Ａ，７Ｂ 電圧検出器 ８ 加算器 ９ 直流電圧制御手段 １０，１０Ａ 交流電流制御手段 １１，１１Ａ，１１Ｂ ゲートパターン発生手段 １２ 電流検出器 １３ 電圧検出器 １４ 負荷有効電力演算手段 １５ 直流電圧振動成分演算手段 １６ 加算器 １７ 負荷無効電力演算手段 １８ 直流電圧振動成分演算手段 １９ 振動成分除去フィルタ ２０ 加算器 ２１ 振動成分除去フィルタ ２２Ａ 第１のゲート制御装置 ２２Ｂ 第２のゲート制御装置 ２３Ａ 直流電圧PU値演算手段 ２３Ｂ 直流電圧PU値演算手段 ２４Ａ 変調率調整手段 ２４Ｂ 変調率調整手段 ＶDC 電圧検出値 Ｖ*DC 直流電圧指令値 ＶDC0 直流成分 ＶDCr 振動成分 ｉp* 有効電流指令値 ｉq* 負荷無効電流
Claims (5)
- 【請求項１】自己消弧形スイッチング素子により構成さ
れ、交流電力系統からの交流電力を直流電力に変換する
電圧形自励式の第１の電力変換器と、 自己消弧形スイッチング素子により構成され、前記第１
の電力変換器により変換された直流電力を交流電力に変
換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の電力変
換器と、 前記第１及び第２の電力変換器の各直流端子間に接続さ
れた直流コンデンサと、 前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値と、
直流電圧指令値との偏差に基づき有効電流指令値を出力
する直流電圧制御手段と、 前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値に基づき前
記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出力する交流
電流制御手段と、 前記交流電流制御手段からの交流電圧指令値に基づきゲ
ート信号を前記第１の電力変換器に出力するゲートパタ
ーン発生手段と、 を備えた電力変換装置において、 前記交流負荷の負荷電圧検出値及び負荷電流検出値から
負荷有効電力を演算する負荷有効電力演算手段と、 前記負荷有効電力演算手段が演算した負荷有効電力か
ら、前記直流コンデンサに印加される直流電圧の振動成
分を演算する直流電圧振動成分演算手段と、 を備え、 前記直流電圧制御手段は、前記直流電圧振動成分演算手
段の演算した振動成分が補償された前記直流電圧の検出
値と、直流電圧指令値との偏差に基づき前記負荷有効電
流指令値を出力するものである、 ことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】前記負荷有効電力演算手段に代えて、前記
交流負荷の負荷電圧検出値及び負荷電流検出値から負荷
無効電力を演算する負荷無効電力演算手段を備えてお
り、 前記直流電圧振動成分演算手段は、前記負荷有効電力演
算手段が演算した負荷無効電力から、前記直流コンデン
サに印加される直流電圧の振動成分を演算するものであ
る、 ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。 - 【請求項３】自己消弧形スイッチング素子により構成さ
れ、交流電力系統からの交流電力を直流電力に変換する
電圧形自励式の第１の電力変換器と、 自己消弧形スイッチング素子により構成され、前記第１
の電力変換器により変換された直流電力を交流電力に変
換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の電力変
換器と、 前記第１及び第２の電力変換器の各直流端子間に接続さ
れた直流コンデンサと、 前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値と、
直流電圧指令値との偏差に基づき有効電流指令値を出力
する直流電圧制御手段と、 前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値に基づき前
記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出力する交流
電流制御手段と、 前記交流電流制御手段からの交流電圧指令値に基づきゲ
ート信号を前記第１の電力変換器に出力するゲートパタ
ーン発生手段と、 を備えた電力変換装置において、 前記交流負荷の負荷電圧検出値及び負荷電流検出値から
負荷有効電力を演算する負荷有効電力演算手段と、 前記負荷有効電力演算手段が演算した負荷有効電力から
振動成分を除去する振動成分除去フィルタと、 を備え、 前記交流電流制御手段は、前記直流電圧制御手段からの
有効電流指令値と前記振動成分除去フィルタからの負荷
有効電力直流成分とを加算した信号を入力して、前記第
１の電力変換器側の交流電圧指令値を出力するものであ
る、 ことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】自己消弧形スイッチング素子により構成さ
れ、交流電力系統からの交流電力を直流電力に変換する
電圧形自励式の第１の電力変換器と、 自己消弧形スイッチング素子により構成され、前記第１
の電力変換器により変換された直流電力を交流電力に変
換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の電力変
換器と、 前記第１及び第２の電力変換器の各直流端子間に接続さ
れた直流コンデンサと、 前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値と、
直流電圧指令値との偏差に基づき有効電流指令値を出力
する直流電圧制御手段と、 前記直流電圧制御手段からの有効電流指令値に基づき前
記第１の電力変換器側の交流電圧指令値を出力する交流
電流制御手段と、 前記交流電流制御手段からの交流電圧指令値に基づきゲ
ート信号を前記第１の電力変換器に出力するゲートパタ
ーン発生手段と、 を備えた電力変換装置において、 前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出信号か
ら振動成分を除去する振動成分除去フィルタを備えてお
り、 前記直流電圧制御手段は、前記振動成分フィルタを介し
て検出された前記直流コンデンサに印加される直流電圧
の検出値と、直流電圧指令値との偏差に基づき有効電流
指令値を出力するものである、 ことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項５】自己消弧形スイッチング素子により構成さ
れ、交流電力系統からの交流電力を直流電力に変換する
電圧形自励式の第１の電力変換器と、 自己消弧形スイッチング素子により構成され、前記第１
の電力変換器により変換された直流電力を交流電力に変
換して交流負荷に出力する電圧形自励式の第２の電力変
換器と、 前記第１及び第２の電力変換器の各直流端子間に接続さ
れた直流コンデンサと、 前記第１及び第２の電力変換器のスイッチング素子に対
してゲート信号を出力する第１及び第２のゲート制御装
置と、 を備えた電力変換装置において、 前記第１のゲート制御装置は、 前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値を直
流電圧指令値で除算することにより直流電圧PU値を演算
する第１の直流電圧PU値演算手段と、 有効電流指令値及び無効電流指令値の入力に基づき交流
出力電圧指令値を出力する交流電流制御手段と、 前記交流電流制御手段から出力される前記第１の電力変
換器側の交流電圧指令値を前記直流電圧PU値で除算する
ことにより、この交流電圧指令値の変調率を調整する第
１の変調率調整手段と、 前記第１の変調率調整手段により変調率が調整された交
流電圧指令値の入力に基づきゲート信号を前記第１の電
力変換器に出力する第１のゲートパターン発生手段と、 を有しており、 前記第２のゲート制御装置は、 前記直流コンデンサに印加される直流電圧の検出値を直
流電圧指令値で除算することにより直流電圧PU値を演算
する第２の直流電圧PU値演算手段と、 予め設定された前記第２の電力変換器側の交流出力電圧
指令値を前記直流電圧PU値で除算することにより、この
交流出力電圧指令値の変調率を調整する第２の変調率調
整手段と、 前記第２の変調率調整手段により変調率が調整された交
流出力電圧指令値の入力に基づきゲート信号を前記第２
の電力変換器に出力する第２のゲートパターン発生手段
と、 を有している、 ことを特徴とする電力変換装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001179859A JP3742316B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 電力変換装置 |
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|---|---|---|---|
| JP2001179859A JP3742316B2 (ja) | 2001-06-14 | 2001-06-14 | 電力変換装置 |
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| JP2002374681A true JP2002374681A (ja) | 2002-12-26 |
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ID=19020362
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|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-06-14 JP JP2001179859A patent/JP3742316B2/ja not_active Expired - Lifetime
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