JP2008141887A - 瞬時電圧低下補償回路、電力変換装置、瞬時電圧低下補償方法及び瞬時電圧低下補償プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】交流入力電力自体の変換により瞬時電圧低下補償を行うことである。
【解決手段】電力変換器４に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を生成する電圧検出手段１０と、３相電圧信号を２相電圧信号に変換する３相２相変換手段１２と、電力変換器４に入力される３相電流を検出して３相電圧信号を生成する電流検出手段１３と、３相電流信号を２相電流信号に変換する３相２相変換手段１４と、入力電流指令信号及び２相電流信号の第１の偏差信号を生成する減算手段２７と、第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御手段２８と、２相電圧信号を入力電流制御信号に加算する加算手段２９と、加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する２相３相変換手段３０と、３相制御信号に基づいて、電力変換器４の制御パルス信号を生成して出力する制御パルス信号生成手段３４と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、瞬時電圧低下補償回路、電力変換装置、瞬時電圧低下補償方法及び瞬時電圧低下補償プログラムに関する。

従来、３相交流電力を直流電力に変換する（交流−直流）電力変換装置が実施されている。また、この電力変換装置において、特に３相交流入力電圧が瞬停又は瞬時電圧低下になった場合に、負荷への電力供給を維持できる瞬時電圧低下補償装置が実施されている（例えば、特許文献１参照）。

図９に、従来の電力変換システム１ζの構成を示す。図９に示すように、電力変換システム１ζは、３相交流電源１と、電力変換装置１００Ｂと、直流負荷９とを備えて構成される。電力変換装置１００Ｂは、３相交流電源１からの３相交流電力を直流電力に変換して直流負荷９に供給する整流器４Ａと、整流器４Ａと直流負荷９との間に接続される瞬時電圧低下補償装置としての蓄電デバイスであるコンデンサユニット８Ｂと、を備えて構成される。蓄電デバイスとしては、２次電池を用いる構成もあった。

電力変換装置１００Ｂにおいて、通常動作時に、整流器４Ａにより３相交流が直流電力に変換される。この通常動作時に、コンデンサユニット８Ｂが充電される。瞬停又は瞬時電圧低下時には、コンデンサユニット８Ｂから放電される電力によって、一定の出力電圧が維持され、直流負荷９への電力供給が継続される。

３相交流は、３相均等負荷のみならず、種々の単相負荷が接続されているが、これら負荷の投入あるいは気象・事故現象など様々な影響を受けて、３相平衡あるいは不平衡な形で電圧低下が随時生じていた。
特開２００４−２２２４４７号公報

しかし、従来の電力変換装置１００Ｂのように、コンデンサや２次電池の蓄電デバイスを用いる構成では、蓄電デバイスが大きな設備となり、そのコストも高かった。さらに、蓄電デバイスでは、経年劣化対策も必要であり、装置の寿命が比較的短く、メンテナンス負担も大きかった。

このため、蓄電デバイスを使用することなく、あくまでも３相交流入力電力を変換する手段によって瞬時電圧低下時にも安定した電力供給を行う要請があった。また、蓄電デバイスを使用することなく、力率改善機能を実現する要請があった。

本発明の課題は、交流入力電力自体の変換により瞬時電圧低下補償を行うことである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の瞬時電圧低下補償回路は、
制御パルス信号に基づいて３相交流を直流に変換する電力変換器に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を出力する第１の電圧検出手段と、
前記検出された３相電圧信号を２相電圧信号に変換する第１の３相２相変換手段と、
前記電力変換器に入力される３相電流を検出して３相電流信号を出力する第１の電流検出手段と、
前記検出された３相電流信号を２相電流信号に変換する第２の３相２相変換手段と、
入力電流指令信号及び前記２相電流信号の第１の偏差信号を生成する第１の減算手段と、
前記第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御手段と、
前記２相電圧信号を前記入力電流制御信号に加算する第１の加算手段と、
前記２相電圧信号が加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する第１の２相３相変換手段と、
前記３相制御信号に基づいて、前記電力変換器の制御パルス信号を生成して前記電力変換器に出力する制御パルス信号生成手段と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の瞬時電圧低下補償回路において、
前記変換された２相電圧信号を正相分及び逆相分に分離する正相逆相分離手段と、
前記分離された２相電圧信号の逆相分を３相電圧信号の逆相分に変換する第２の２相３相変換手段と、
前記検出された３相電圧信号から零相電圧信号を抽出する零相電圧抽出手段と、
前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号を前記３相制御信号に加算する第２の加算手段と、を備え、
前記第１の加算手段は、前記分離された２相電圧信号の正相分を前記入力電流制御信号に加算し、
前記制御パルス信号生成手段は、前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号が加算された３相制御信号に基づいて、前記制御パルス信号を生成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の瞬時電圧低下補償回路において、
前記電力変換器から出力される直流電圧を検出して直流電圧信号を出力する第２の電圧検出手段と、
電圧指令値信号及び前記直流電圧信号の第２の偏差信号を生成する第２の減算手段と、
前記第２の偏差信号に基づいて直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御手段と、
前記直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成する入力電流指令変換手段と、を備えることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の瞬時電圧低下補償回路において、
前記電力変換器から出力される直流電流を検出して直流電流信号を出力する第２の電流検出手段と、
前記直流電圧信号及び前記直流電流信号を乗算して直流電力信号を生成する乗算手段と、
前記直流電力信号を前記直流電圧制御信号に加算する第３の加算手段と、を備え、
前記入力電流指令変換手段は、前記直流電力信号が加算された直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償回路において、
前記３相電圧信号から相電圧信号を抽出する相電圧抽出手段と、
前記抽出された相電圧信号から同期信号を生成して出力する同期信号生成手段と、を備え、
前記第１の３相２相変換手段、前記第２の３相２相変換手段、前記第１の２相３相変換手段及び前記第２の２相３相変換手段は、前記同期信号に同期して動作することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償回路において、
前記第１の電圧検出手段は、
前記電力変換器に入力される３相線間電圧を検出して３相線間電圧信号を出力する線間電圧検出手段と、
前記検出された３相線間電圧信号を３相電圧信号に変換する線間相電圧変換手段と、を備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明の電力変換装置は、
前記電力変換器と、
請求項１から６のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償回路と、を備えることを特徴とする。

請求項８に記載の発明の瞬時電圧低下補償方法は、
制御パルス信号に基づいて３相交流を直流に変換する電力変換器に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を出力する第１の電圧検出工程と、
前記検出された３相電圧信号を２相電圧信号に変換する第１の３相２相変換工程と、
前記電力変換器に入力される３相電流を検出して３相電流信号を出力する第１の電流検出工程と、
前記検出された３相電流信号を２相電流信号に変換する第２の３相２相変換工程と、
入力電流指令信号及び前記２相電流信号の第１の偏差信号を生成する第１の減算工程と、
前記第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御工程と、
前記２相電圧信号を前記入力電流制御信号に加算する第１の加算工程と、
前記２相電圧信号が加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する第１の２相３相変換工程と、
前記３相制御信号に基づいて、前記電力変換器の制御パルス信号を生成して前記電力変換器に出力する制御パルス信号生成工程と、を含むことを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の瞬時電圧低下補償方法において、
前記変換された２相電圧信号を正相分及び逆相分に分離する正相逆相分離工程と、
前記分離された２相電圧信号の逆相分を３相電圧信号の逆相分に変換する第２の２相３相変換工程と、
前記検出された３相電圧信号から零相電圧信号を抽出する零相電圧抽出工程と、
前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号を前記３相制御信号に加算する第２の加算工程と、を含み、
前記第１の加算工程において、前記分離された２相電圧信号の正相分を前記入力電流制御信号に加算し、
前記制御パルス信号生成工程において、前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号が加算された３相制御信号に基づいて、前記制御パルス信号を生成することを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の瞬時電圧低下補償方法において、
前記電力変換器から出力される直流電圧を検出して直流電圧信号を出力する第２の電圧検出工程と、
電圧指令値信号及び前記直流電圧信号の第２の偏差信号を生成する第２の減算工程と、
前記第２の偏差信号に基づいて直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御工程と、
前記直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成する入力電流指令変換工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の瞬時電圧低下補償方法において、
前記電力変換器から出力される直流電流を検出して直流電流信号を出力する第２の電流検出工程と、
前記直流電圧信号及び前記直流電流信号を乗算して直流電力信号を生成する乗算工程と、
前記直流電力信号を前記直流電圧制御信号に加算する第３の加算工程と、を含み、
前記入力電流指令変換工程において、前記直流電力信号が加算された直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項９から１１のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償方法において、
前記３相電圧信号から相電圧信号を抽出する相電圧抽出工程と、
前記抽出された相電圧信号から同期信号を生成して出力する同期信号生成工程と、を含み、
前記第１の３相２相変換工程、前記第２の３相２相変換工程、前記第１の２相３相変換工程及び前記第２の２相３相変換工程において、前記同期信号に同期して動作することを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項８から１２のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償方法において、
前記第１の電圧検出工程は、
前記電力変換器に入力される３相線間電圧を検出して３相線間電圧信号を出力する線間電圧検出工程と、
前記検出された３相線間電圧信号を３相電圧信号に変換する線間相電圧変換工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１４に記載の発明の瞬時電圧低下補償プログラムは、
コンピュータを、
制御パルス信号に基づいて３相交流を直流に変換する電力変換器に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を出力する第１の電圧検出手段、
前記検出された３相電圧信号を２相電圧信号に変換する第１の３相２相変換手段、
前記電力変換器に入力される３相電流を検出して３相電流信号を出力する第１の電流検出手段、
前記検出された３相電流信号を２相電流信号に変換する第２の３相２相変換手段、
入力電流指令信号及び前記２相電流信号の第１の偏差信号を生成する第１の減算手段、
前記第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御手段、
前記２相電圧信号を前記入力電流制御信号に加算する第１の加算手段、
前記２相電圧信号が加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する第１の２相３相変換手段、
前記３相制御信号に基づいて、前記電力変換器の制御パルス信号を生成して前記電力変換器に出力する制御パルス信号生成手段、
として機能させることを特徴とする。

請求項１５に記載の発明は、請求項１４に記載の瞬時電圧低下補償プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記変換された２相電圧信号を正相分及び逆相分に分離する正相逆相分離手段、
前記分離された２相電圧信号の逆相分を３相電圧信号の逆相分に変換する第２の２相３相変換手段、
前記検出された３相電圧信号から零相電圧信号を抽出する零相電圧抽出手段、
前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号を前記３相制御信号に加算する第２の加算手段、として機能させ、
前記第１の加算手段は、前記分離された２相電圧信号の正相分を前記入力電流制御信号に加算し、
前記制御パルス信号生成手段は、前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号が加算された３相制御信号に基づいて、前記制御パルス信号を生成することを特徴とする。

請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の瞬時電圧低下補償プログラムにおいて、
前記電力変換器から出力される直流電圧を検出して直流電圧信号を出力する第２の電圧検出手段、
電圧指令値信号及び前記直流電圧信号の第２の偏差信号を生成する第２の減算手段、
前記第２の偏差信号に基づいて直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御手段、
前記直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成する入力電流指令変換手段、として機能させることを特徴とする。

請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の瞬時電圧低下補償プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記電力変換器から出力される直流電流を検出して直流電流信号を出力する第２の電流検出手段、
前記直流電圧信号及び前記直流電流信号を乗算して直流電力信号を生成する乗算手段、
前記直流電力信号を前記直流電圧制御信号に加算する第３の加算手段、として機能させ、
前記入力電流指令変換手段は、前記直流電力信号が加算された直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成することを特徴とする。

請求項１８に記載の発明は、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償プログラムにおいて、
前記コンピュータを、
前記３相電圧信号から相電圧信号を抽出する相電圧抽出手段、
前記抽出された相電圧信号から同期信号を生成して出力する同期信号生成手段、として機能させ、
前記第１の３相２相変換手段、前記第２の３相２相変換手段、前記第１の２相３相変換手段及び前記第２の２相３相変換手段は、前記同期信号に同期して動作することを特徴とする。

請求項１９に記載の発明は、請求項１４から１８のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償プログラムにおいて、
前記第１の電圧検出手段は、
前記電力変換器に入力される３相線間電圧を検出して３相線間電圧信号を出力する線間電圧検出手段と、
前記検出された３相線間電圧信号を３相電圧信号に変換する線間相電圧変換手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１、２、７、８、９、１４、１５に記載の発明によれば、交流入力電力自体の変換により瞬時電圧低下補償を行うことができる。このため、瞬時電圧低下補償を行う構成を小型化、長寿命化及び低コスト化できる。また、瞬時電圧低下補償を行う構成のメンテナンスを容易にできる。また、力率を改善でき、力率改善により高調波を抑制できる。

請求項３、１０、１６に記載の発明によれば、入力電流指令信号の交流入力電圧の変動に対する応答を速くできる。このため、直流出力電圧の過渡変動を抑制できる。

請求項４、１１、１７に記載の発明によれば、直流出力電力を出力する負荷の負荷量変動に対する応答を速くできる。このため、直流出力電圧の過渡変動を抑制できる。

請求項５、１２、１８に記載の発明によれば、３相−２相変換及び２相−３相変換を常に交流入力電圧の位相と同期して行うことができる。このため、瞬時電圧低下の発生に関係なく力率１を維持できる。

請求項６、１３、１９に記載の発明によれば、３相交流電源の交流系統が３相３線式でも３相４線式でも瞬時電圧低下補償を行うことができる。

以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態、第１〜第４の変形例及び第２の実施の形態について説明する。但し、発明の範囲は図示例に限定されない。

（第１の実施の形態）
図１〜図３を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。図１に、本実施の形態の電力変換システム１αの構成を示す。

先ず、図１及び図２を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１に示すように、電力変換システム１αは、３相交流電源１と、電力変換装置１００と、直流負荷９とを備えて構成される。

３相交流電源１は、角周波数ωで交番する３相交流入力電源である。直流負荷９は、直流用の負荷である。電力変換装置１００は、主回路部２と、瞬時電圧低下補償回路８とを備えて構成される。主回路部２は、３相交流電源１から入力された３相交流電力を直流電力に変換する回路である。主回路部２は、交流入力部３と、電力変換器４と、直流出力部５と、を備えて構成される。

交流入力部３は、３相交流電源１から３相交流電力が入力され電力変換器４に出力する。電力変換器４は、交流入力部３から入力された３相交流電力を直流電力に変換する。直流出力部５は、電力変換器４により変換された直流電力を直流負荷９に出力する。瞬時電圧低下補償回路８は、電力変換器４に瞬時電圧低下が発生した場合に、電力変換器４の直流電圧出力を補償する。

図２に、電力変換装置１００の詳細構成を示す。図２に示すように、３相交流電源１は、電圧Ｖ_Ｒ，Ｖ_Ｓ，Ｖ_Ｔの３相入力電力を出力する。電圧Ｖ_Ｒ，Ｖ_Ｓ，Ｖ_Ｔは、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の相電圧である。交流入力部３は、接点３ａと、センサ３ｂと、交流リアクトル３ｃと、を備えて構成される。

接点３ａは、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の線とのそれぞれの接点を有する。センサ３ｂは、Ｒ相、Ｔ相の線に設けられ、３相交流電源１から入力される交流入力電流を検出する電流センサである。交流リアクトル３ｃは、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の線上に設けられ、高周波電流を阻止する。

電力変換器４は、ＩＧＢＴ等のトランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚを有する。トランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚは、それぞれダイオードを有する。トランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚの各ゲートのオンオフ制御により、入力される３相交流電力が直流電力に変換して出力される。

直流出力部５は、コンデンサ５ａと、センサ５ｂと、接点５ｃと、を備えて構成される。コンデンサ５ａは、電力変換器４から出力される直流電圧を平滑化する。センサ５ｂは、電力変換器４から出力される直流出力電流を検出する電流センサである。接点５ｃは、電力変換器４の直流出力の線との接点である。

瞬時電圧低下補償回路８は、電圧検出手段１０ａと、３相２相変換手段１２と、電流検出手段１３と、３相２相変換手段１４と、零相電圧抽出手段１５と、相電圧抽出手段１６と、同期信号生成手段１７と、正相逆相分離手段１８と、２相３相変換手段１９と、電流検出手段２０と、電圧検出手段２１と、減算手段２２と、乗算手段２３と、直流電圧制御手段２４と、加算手段２５と、入力電流指令変換手段２６と、減算手段２７と、入力電流制御手段２８と、加算手段２９と、２相３相変換手段３０と、加算手段３１，３２と、キャリア周波数発生手段３３と、制御パルス信号生成手段３４と、を備えて構成される。

電圧検出手段１０ａは、線間電圧検出手段１０と、線間相電圧変換手段１１と、を備えて構成される。線間電圧検出手段１０は、接点３ａにおける３相交流入力電圧の線間電圧を検出して線間電圧信号を生成する。線間相電圧変換手段１１は、線間電圧検出手段１０で検出された線間電圧信号を相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’に変換し、零相電圧信号ｖ_０及び相電圧信号ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔを生成する。３相２相変換手段１２は、線間相電圧変換手段１１により変換された相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’をｄ軸、ｑ軸の（２相の）電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑに変換する。

電流検出手段１３は、センサ３ｂにより検出されたＲ相、Ｔ相の交流入力電流の検出信号を取得して３相交流入力電流信号ｉ_Ｒ，ｉ_Ｓ，ｉ_Ｔを生成する。電流検出手段１３は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の交流入力電流の総和が０になることを利用して３相交流入力電流信号を生成する。このため、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうち少なくとも２つの交流入力電流を検出する構成であれば３相の入力電流を取得できる。

３相２相変換手段１４は、電流検出手段１３により検出された３相交流入力電流信号ｉ_Ｒ，ｉ_Ｓ，ｉ_Ｔをｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑに変換する。零相電圧抽出手段１５は、線間相電圧変換手段１１により変換された信号から零相電圧信号ｖ_０を抽出する。

相電圧抽出手段１６は、線間相電圧変換手段１１により変換された相電圧信号ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_ＴからＲ相電圧信号ｖ_Ｒを抽出する。同期信号生成手段１７は、相電圧抽出手段１６により抽出されたＲ相電圧信号から交流電圧の同期信号ｓを生成し、３相２相変換手段１２，１４及び２相３相変換手段１９，３０に出力する。なお、相電圧抽出手段１６がＳ相電圧信号ｖ_Ｓ又はＴ相電圧信号ｖ_Ｔを抽出し、同期信号生成手段１７が、相電圧抽出手段１６により抽出されたＳ相電圧信号ｖ_Ｓ又はＴ相電圧信号ｖ_Ｔから同期信号ｓを生成する構成としてもよい。３相２相変換手段１２，１４及び２相３相変換手段１９，３０は、同期信号生成手段１７から入力される同期信号ｓに同期して各信号変換処理を行う。

正相逆相分離手段１８は、３相２相変換手段１２により変換されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑを、正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐ及び逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎに分離する。２相３相変換手段１９は、正相逆相分離手段１８により分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎを３相の電圧信号の逆相分としての相電圧信号ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎに変換する。

電流検出手段２０は、センサ５ｂにより検出された直流出力電流の検出信号を取得して直流出力電流信号Ｉ_ｄｃを生成する。電圧検出手段２１は、接点５ｃにおける直流出力電圧を検出して直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃを生成する。減算手段２２は、電圧指令値として設定されたある一定の電圧値を示す直流電圧指令値信号Ｖ_ｄｃ ^＊から、電圧検出手段２１により検出された直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃを減算してその偏差信号を出力する。乗算手段２３は、電流検出手段２０により検出された直流出力電流信号Ｉ_ｄｃと、電圧検出手段２１により検出された直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃとを掛け合わせて瞬時電力信号Ｐ_ｄｃを算出する。

直流電圧制御手段２４は、減算手段２２により算出された偏差信号から、直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃを一定電圧値に制御するためのＰＩ（Proportional Integral）制御結果としての直流電圧制御信号を生成する。加算手段２５は、乗算手段２３により算出された瞬時電力信号Ｐ_ｄｃと、直流電圧制御手段２４により生成された直流電圧制御信号とを加算して有効電力信号Ｐ_ｉｎを生成する。入力電流指令変換手段２６は、加算手段２５により算出された有効電力信号Ｐ_ｉｎと、正相逆相分離手段１８により分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分とに基づいて演算して入力電流指令信号を生成する。

減算手段２７は、入力電流指令変換手段２６により演算された入力電流指令信号から、３相２相変換手段１４により変換されたｄ軸、ｑ軸の電流信号を減算してその偏差信号を出力する。入力電流制御手段２８は、減算手段２７により算出された偏差信号に基づいて、入力電流を一定電流値に制御するためのＰＩ制御結果としての入力電流制御信号を生成する。

加算手段２９は、入力電流制御手段２８により生成された入力電流制御信号と、正相逆相分離手段１８により分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐとを加算してｄ軸、ｑ軸の制御信号として出力する。２相３相変換手段３０は、加算手段２９により算出されたｄ軸、ｑ軸の制御信号Ｃ_ｄ，Ｃ_ｑを３相の制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗに変換する。

加算手段３１は、零相電圧抽出手段１５により抽出された相電圧信号の零相電圧信号ｖ_０と、２相３相変換手段１９により変換された３相の電圧信号の逆相分ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎとを加算して加算信号を出力する。加算手段３２は、２相３相変換手段３０により変換された３相の制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗと、加算手段３１により算出された加算信号とを加算してゲート制御信号Ｇ_ｕ’，Ｇ_ｖ’，Ｇ_ｗ’として出力する。

キャリア周波数発生手段３３は、キャリア周波数としての三角波信号を発生して出力する。制御パルス信号生成手段３４は、加算手段３２により算出されたゲート制御信号Ｇ_ｕ’，Ｇ_ｖ’，Ｇ_ｗ’を、キャリア周波数発生手段３３により発生された三角波信号と比較して、ＰＷＭ信号としてのゲートパルス信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを生成して、トランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚの各ゲートに出力する。

次に、電力変換装置１００の動作を説明する。先ず、３相交流電源１から発生される相電圧ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔは、次式（１）に示すように、対称座標法による正相電圧信号ｖ_ｐ、逆相電圧信号ｖ_ｎ、零相電圧信号ｖ_０の各成分を用いて表すことができる。

ここで、θ：＝ωｔ、ω：角周波数、ｔ：時間、α_０：零相電圧位相角、α_ｐ：正相電圧位相角、α_ｎ：逆相電圧位相角である。

線間電圧検出手段１０は、接点３ａから３相交流電源１の交流電圧を線間電圧信号ｖ_ＲＳ，ｖ_ＳＴ，ｖ_ＴＲとして検出する。線間相電圧変換手段１１は、線間電圧信号ｖ_ＲＳ，ｖ_ＳＴ，ｖ_ＴＲを、次式（２）に示す相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’に変換する。

相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’は、次式（３）のように表現でき、式（１）に比べ、零相電圧信号ｖ_０を含まないことが分かる。

つまり、零相電圧信号ｖ_０が分かれば、３相交流電源１から発生される相電圧ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔを求めることができる。零相電圧信号ｖ_０は、線間相電圧変換手段１１により、次式（４）に示す計算式の値として生成される。このため、式（３）と次式（４）とを加算したものが式（１）となる。

但し、ｋ１，ｋ２，ｋ３：ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’によって決まる係数である。

より具体的には、線間相電圧変換手段１１は、相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’のピーク値を検出し、これら３つのピーク値に基づいて、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３を算出する。線間相電圧変換手段１１は、係数ｋ１，ｋ２，ｋ３に基づいて、零相電圧信号ｖ_０を生成する。また、線間相電圧変換手段１１は、相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’及び零相電圧信号ｖ_０から相電圧信号ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔを生成する。零相電圧抽出手段１５は、零相電圧信号ｖ_０を線間相電圧変換手段１１から抽出する。

式（１）のＲ相電圧信号ｖ_Ｒは、相電圧抽出手段１６により、線間相電圧変換手段１１から抽出される。抽出されたＲ相電圧信号ｖ_Ｒは、同期信号生成手段１７により同期信号ｓに変換される。同期信号生成手段１７により変換された同期信号ｓは、３相２相変換手段１２，１４の３相−２相変換と、２相３相変換手段１９，３０の２相−３相変換とに用いられる。

次いで、線間相電圧変換手段１１により変換された式（１）の相電圧ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔを、３相−２相変換を行うため、次式（５）のようにｓｉｎ成分で表す。

式（５）で示される相電圧ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔは、３相２相変換手段１２の３相−２相変換により、次式（６）で示されるｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑに変換される。

式（６）の右辺第１項がｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑの正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐを示し、同じく第２項はｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑの逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎを示す。ｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑは、正相逆相分離手段１８により、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐと、同じく逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎとに分離される。正相逆相分離手段１８により分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑの逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎは、２相３相変換手段１９により、次式（７）に示す３相で逆相分だけの相電圧信号ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎに変換される。

逆相分だけの相電圧信号ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎは、次式（８）に示すように、加算手段３１により、零相電圧信号ｖ_０と加算される。

また、入力電力について、有効電力信号Ｐ_ｉｎ及び無効電力信号Ｑは、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑの正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐと、ここで定義する入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊，ｉ_ｑｐ ^＊との関係式として、次式（９）で表すことができる。

電流検出手段２０は、センサ５ｂを介して直流出力電流信号Ｉ_ｄｃを検出する。電圧検出手段２１は、接点５ｃを介して直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃを検出する。この直流出力電流信号Ｉ_ｄｃ及び直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃは、乗算手段２３により掛け合わされ直流出力電力信号Ｐ_ｄｃとして出力される。直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃは、減算手段２２により、直流電圧指令値信号Ｖ_ｄｃ ^＊から減算され偏差信号とされる。直流電圧制御手段２４は、直流電圧指令値信号Ｖ_ｄｃ ^＊と直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃとの偏差信号から、直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃを一定電圧値に制御するためのＰＩ制御結果としての直流電圧制御信号を生成する。

そして、直流電圧制御手段２４から出力される直流電圧制御信号は、加算手段２５により、直流出力電力信号Ｐ_ｄｃと加算されて有効電力信号Ｐ_ｉｎとして出力される。よって、式（９）に示す有効電力信号Ｐ_ｉｎは、次式（１０）に示すように、直流電圧指令値信号Ｖ_ｄｃ ^＊と直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃとの偏差信号に基づく直流電圧制御信号と、直流出力電力信号Ｐ_ｄｃとを加えたものとなる。

ここで、ｋ_ｐ：比例定数、ｋ_ｉ：積分定数である。

式（９）の無効電力Ｑは、入力力率が１になるように制御されるため、ゼロとする。以上の条件により、式（９）は、次式（１１）に示す入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊、ｉ_ｑｐ ^＊の式に変形される。

入力電流指令変換手段２６は、加算手段２５により算出された有効電力信号Ｐ_ｉｎと、正相逆相分離手段１８により分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐとに基づいて入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊，ｉ_ｑｐ ^＊を生成して出力する。つまり、式（１１）に示す入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊，ｉ_ｑｐ ^＊は、入力電流指令変換手段２６の出力信号となる。

次いで、入力電流について、３相交流電源１から出力される３相交流電力の３相交流入力電流信号ｉ_Ｒ，ｉ_Ｓ，ｉ_Ｔは、次式（１２）に示され、センサ３ｂを介して電流検出手段１３により検出される。

但し、α_０’：零相電流位相角、α_ｐ’：正相電流位相角、α_ｎ’：逆相電流位相角である。

３相交流入力電流信号ｉ_Ｒ，ｉ_Ｓ，ｉ_Ｔは、３相２相変換手段１４により、次式（１３）に示すｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑに変換される。

ｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑは、入力電流のフィードバック値となり、減算手段２７に出力される。減算手段２７は、入力電流指令変換手段２６により演算された入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊、ｉ_ｑｐ ^＊から、３相２相変換手段１４により変換されたｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑを減算して偏差信号を生成する。入力電流制御手段２８は、ｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑ及び入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊、ｉ_ｑｐ ^＊の偏差信号に基づいて、所定の演算により入力電流を一定電流値に制御するための入力電流制御信号を生成する。加算手段２９は、減算手段２７から出力された入力電流制御信号と、正相逆相分離手段１８により分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐとを加算して、次式（１４）に示す制御信号Ｃ_ｄ，Ｃ_ｑを生成する。

ここで、ｋ_ｐ’，ｋ_ｐ”：比例定数、ｋ_ｉ’，ｋ_ｉ”：積分定数である。

式（１４）の２相の制御信号Ｃ_ｄ，Ｃ_ｑは、次式（１５）に示すように、２相３相変換手段３０により、３相の制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗに変換される。

加算手段３２は、次式（１６）に示すように、制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗと、加算手段３１から出力される逆相分だけの相電圧信号ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎ及び零相電圧信号ｖ_０の加算値とを加算し、ゲート制御信号Ｇ_ｕ’，Ｇ_ｖ’，Ｇ_ｗ’として出力する。

制御パルス信号生成手段３４は、ゲート制御信号Ｇ_ｕ’，Ｇ_ｖ’，Ｇ_ｗ’と、キャリア周波数発生手段３３から発生された三角波信号とを比較し、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変換結果としてのゲートパルス信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを生成してトランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚの各ゲートに出力し、各ゲートのオンオフ制御を行う。

次いで、電力変換装置１００の平衡状態時及び瞬時電圧低下時の動作を説明する。直流負荷９の負荷量は、一定であるものと仮定する。瞬時電圧低下が発生する以前は、３相交流電源１の３相交流入力電圧は、平衡状態にある。式（１）に示す相電圧信号ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔは、正相電圧Ｖ_ｐのみとなり、式（２）に示す相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’＝相電圧信号ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔとなる。このとき、式（６）に示すｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑは、次式（１７）となり、ｑ軸の電圧成分がゼロとなる。

このとき、入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊、ｉ_ｑｐ ^＊は、式（１７）を式（１１）に代入して、次式（１８）のように表される。

式（１８）から、入力指令電流信号ｉ_ｑｐ ^＊がゼロであることから、入力電流指令変換手段２６により、入力力率が１になるよう入力電流が制御される。また、直流電圧制御手段２４により、直流出力電圧が一定値に制御されることから、直流負荷９側には常に一定の直流電力が送出される。

次いで、３相交流電源１の３相交流入力電圧の少なくとも一相の交流入力電圧が瞬時電圧低下となり、交流入力電圧が不平衡になった不平衡状態の場合を考える。交流入力電圧が瞬時電圧低下になると、正相逆相分離手段１８の出力に、式（６）に示すｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐと、同じく逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎとが発生するとともに、零相電圧抽出手段１５の出力に、式（４）に示す零相電圧信号ｖ_０が発生する。

ｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐは、加算手段２９により入力電流制御信号と加算される。また、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号の逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎは、加算手段３２により制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗと加算される。これにより、３相交流入力電圧が瞬時電圧低下になったとしても、直流出力電力を一定に制御し且つ入力力率が１になるような入力電流が流れるよう電力変換器４が制御される。

次いで、図３を参照して、電力変換装置１００において、交流入力電圧に瞬時電圧低下が発生した時の波形の一例を説明する。図３（ａ）に、瞬時電圧低下発生時の３相の入力電圧と出力電圧とを示す。図３（ｂ）に、瞬時電圧低下発生時の３相の入力電流と出力電圧とを示す。

ここでは、電力変換装置１００において、瞬時電圧低下条件として、３相交流入力電圧のＴ相電圧を定格電圧の３０％まで瞬時電圧低下させた場合を考える。また、交流入力相電圧の定格電圧値をＡＣ１１５［Ｖ］に設定し、直流出力電圧値をＤＣ３８０［Ｖ］に設定した。

図３（ａ）に示すように、電力変換装置１００において、交流入力電圧が瞬時電圧低下しても直流出力電圧は定電圧を維持していることが分かる。また、図３（ｂ）に示すように、瞬時電圧低下時の交流入力Ｒ，Ｓ，Ｔ相電流が、交流入力電圧の平衡時に比べて増加している。なぜなら、電力変換装置１００が瞬時電圧低下時にも直流負荷９へ同一電流を供給し続けるため、交流入力電流が増加しているからである。

以上、本実施の形態の電力変換装置１００によれば、交流入力電力自体の変換により瞬時電圧低下補償を行うことができ、入力電圧の瞬時電圧低下時にも、直流負荷９へ安定して電力供給できる。このため、コンデンサや蓄電池等の蓄電デバイスを用いる瞬時電圧低下補償の構成に比べて、瞬時電圧低下補償を行う構成を小型化、長寿命化及び低コスト化できる。また、コンデンサや蓄電池の蓄電デバイスを用いないので、瞬時電圧低下補償を行う構成のメンテナンスを容易にできる。また、力率を改善でき、力率改善により高調波を抑制できる。

また、入力電流指令変換手段２６が、交流入力電圧に基づくｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐと、直流出力電圧に基づく直流電圧制御信号とから、入力電流指令信号ｉ_ｄｐ ^＊、ｉ_ｑｐ ^＊を生成する。このため、入力電流指令信号の交流入力電圧の変動に対する応答を速くできる。よって、直流出力電圧の過渡変動を抑制できる。

また、電流検出手段２０、電圧検出手段２１及び加算手段２３が、直流出力電力信号を検出し、加算手段２５が直流出力電力信号を直流電圧制御信号に加算する。このため、直流出力電力を出力する直流負荷９の負荷量変動に対する応答を速くできる。よって、直流出力電圧の過渡変動を抑制できる。

また、同期信号生成手段が同期信号ｓを生成し、３相２相変換手段１２，１４及び２相３相変換手段１９，３０が同期信号ｓに基づいて３相−２相変換及び２相−３相変換を行う。このため、交流入力電圧の平衡、不平衡に関わらず、常に力率を１に保つことができる。

また、線間電圧検出手段１０及び線間相電圧変換手段１１が、交流入力電力の線間電圧信号ｖ_ＲＳ，ｖ_ＳＴ，ｖ_ＴＲを検出して相電圧ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔに変換する。このため、３相交流電源１の交流系統が３相３線式でも３相４線式でも瞬時電圧低下補償を行うことができる。

（第１の変形例）
上記第１の実施の形態の第１の変形例を説明する。

上記第１の実施の形態の電力変換装置１００は、交流入力電圧が瞬時電圧低下すると、入力電流が増加するため、電力変換装置１００の電力変換素子の発熱量は増加する。通常定義されている瞬定時間（０．５〜５秒）程度では電力変換装置１００の冷却機能を強化する必要がない。しかし、もし入力電圧が著しく低下した瞬時電圧低下が長時間続いてしまうと、その分だけ電力変換素子の発熱量が増加してしまう。

そこで、本変形例では、電力変換装置１００に、電力変換素子を冷却するファン等の冷却手段を設ける構成とする。この冷却手段により、電力変換素子の冷却機能を強化することで、入力電圧が著しく低下した長時間の瞬時電圧低下時にも、直流負荷９へ安定した電力供給が可能で且つ力率改善（ＰＦＣ：Power Factor Correction）機能を有する電力変換装置が構成できる。

以上、本変形例によれば、入力電圧が著しく低下した長時間の瞬時電圧低下時にも、直流負荷９へ安定した電力供給ができるとともに、力率改善機能を有する電力変換装置が実現できる。

（第２の変形例）
図４を参照して、上記第１の実施の形態の第２の変形例を説明する。図４に、本変形例の電力変換システム１βを示す。

図４に示すように、本変形例の電力変換システム１βは、３相交流電源１と、電力変換装置１００と、ＤＣ／ＡＣ変換回路２００と、３相交流負荷９Ａとを備えて構成される。ＤＣ／ＡＣ変換回路２００は、インバータ等であり、ダイオードを有するトランジスタ２０１〜２０６を備える。３相交流負荷９Ａは、入力が３相交流用の負荷である。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２００はトランジスタ２０１〜２０６の各ゲートのオンオフ制御により、電力変換装置１００から出力される直流出力電力を３相交流出力電力に変換して３相交流負荷９Ａに供給する。

本変形例によれば、入力電圧の瞬時電圧低下時にも、３相交流負荷９Ａへ安定した電力供給ができるとともに、力率改善機能を有する３相交流電源が実現できる。

（第３の変形例）
図５を参照して、上記第１の実施の形態の第３の変形例を説明する。図５に、本変形例の電力変換システム１γを示す。

図５に示すように、本変形例の電力変換システム１γは、３相交流電源１と、電力変換装置１００と、ＤＣ／ＡＣ変換回路３００と、単相交流負荷９Ｂとを備えて構成される。ＤＣ／ＡＣ変換回路３００は、インバータ等であり、ダイオードを有するトランジスタ３０１〜３０４を備える。単相交流負荷９Ｂは、入力が単相交流用の負荷である。

ＤＣ／ＡＣ変換回路３００は、トランジスタ３０１〜３０４の各ゲートのオンオフ制御により、電力変換装置１００から出力される直流出力電力を単相交流出力電力に変換して単相交流負荷９Ｂに供給する。

本変形例によれば、入力電圧の瞬時電圧低下時にも、単相交流負荷９Ｂへ安定した電力供給ができるとともに、力率改善機能を有する単相交流電源が実現できる。

（第４の変形例）
図６を参照して、上記第１の実施の形態の第４の変形例を説明する。図６に、本変形例の電力変換システム１δを示す。

図６に示すように、本変形例の電力変換システム１δは、３相交流電源１と、電力変換装置１００と、ＤＣ／ＤＣ変換回路４００と、直流負荷９とを備えて構成される。

ＤＣ／ＤＣ変換回路４００は、電力変換装置１００から出力される直流出力電力の電流値を変換して直流負荷９に供給する。

本変形例によれば、入力電圧の瞬時電圧低下時にも、直流負荷９へ安定した電力供給ができるとともに、力率改善機能を有する直流電源が構成できる。

（第２の実施の形態）
図７及び図８を参照して本発明に係る第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態と同様の構成を有する部分があるので、第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。

先ず、図７を参照して、本実施の形態の電力変換システムの装置構成を説明する。図７に、本実施の形態の電力変換システム１εの構成を示す。

上記第１の実施の形態の電力変換システム１αは、回路構成により電力変換及び瞬時電圧低下補償機能を実現した。本実施の形態の電力変換システム１εは、プログラムの実行により電力変換及び瞬時電圧低下補償機能を実現する。

図７に示すように、電力変換システム１εは、３相交流電源１と、電力変換装置１００Ａと、直流負荷９とを備えて構成される。電力変換装置１００Ａは、主回路部２と、瞬時電圧低下補償回路８Ａと、を備えて構成される。瞬時電圧低下補償回路８Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３と、Ｉ／Ｏ部４４と、を備えて構成され、各部がバス４５に接続されている。

ＣＰＵ４１は、瞬時電圧低下補償回路８Ａの各部を中央制御する。ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に格納されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをＲＡＭ４２に展開し、ＲＡＭ４２に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。

ＣＰＵ４１は、電力変換制御プログラムとの協働により、主回路部２を制御して、３相交流電源１から入力される３相交流入力電力を直流出力電力に変換させるとともに、交流入力電圧の瞬時電圧低下時の直流出力電力の補償を行う。

ＲＡＭ４２は、各種情報を記憶する揮発性のメモリであり、各種データ及びプログラムを展開するワークエリアを有する。ＲＯＭ４３は、各種情報を読み出し可能に記憶するメモリである。ＲＯＭ４３は、電力変換制御プログラムを記憶する。

Ｉ／Ｏ部４４は、主回路部２との各種信号の入出力を介する。Ｉ／Ｏ部４４は、交流入力部３の接点３ａにおける３相交流入力電圧の線間電圧と、センサ３ｂにおけるＲ相、Ｔ相の交流入力電流と、直流出力部５のセンサ５ｂにおける直流出力電流と、接点５ｃにおける直流出力電圧と、が主回路部２から入力される。また、Ｉ／Ｏ部４４は、電力変換器４のトランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚを制御するゲートパルス信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚを、瞬時電圧低下補償回路８に出力する。

次に、図８を参照して、本実施の形態の電力変換システム１εの動作を説明する。図８に、電力変換制御の流れを示す。

瞬時電圧低下補償回路８Ａにおいて、例えば、３相交流電源１から３相交流電力を出力することをトリガとして、ＲＯＭ４３から読み出されてＲＡＭ４２に展開された電力変換制御プログラムと、ＣＰＵ４１との協働で電力変換制御処理が実行される。

図８に示すように、先ず、電圧検出処理が行われる（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、Ｉ／Ｏ部４４を介して主回路部２から３相交流電圧が取得される。そして、取得した３相交流電圧の線間電圧信号ｖ_ＲＳ，ｖ_ＳＴ，ｖ_ＴＲが検出される。そして、線間電圧信号ｖ_ＲＳ，ｖ_ＳＴ，ｖ_ＴＲが３相（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）の相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’に変換される。

そして、３相の相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’が２相のｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑに変換される。そして、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑから正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐ及び逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎが分離される。そして、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号ｖ_ｄ，ｖ_ｑの逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎが、３相の相電圧信号ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎに変換される。つまり、ステップＳ１１は、電圧検出手段１０ａ、３相２相変換手段１２、正相逆相分離手段１８及び２相３相変換手段１９で行う処理に対応する。

なお、ステップＳ１１内の各処理は、適宜並行して行われる。このステップ内の処理の並行は、以下のステップＳ１２〜Ｓ１６でも同様である。

そして、零相、同期計算処理が行われる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、３相の相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’を用いて式（４）により零相電圧信号ｖ_０が抽出される。そして、３相の相電圧信号ｖ_Ｒ’，ｖ_Ｓ’，ｖ_Ｔ’から、相電圧信号ｖ_Ｒ，ｖ_Ｓ，ｖ_Ｔが算出され、相電圧信号ｖ_Ｒが抽出される。そして、Ｒ相電圧ｖ_Ｒから同期信号ｓが生成される。同期信号ｓは、ステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１６の２相−３相変換、３相−２相変換の同期に用いられる。その際、直前に実行されたステップＳ１２の同期信号ｓ（又は初期値の同期信号ｓ）が用いられる。よって、ステップＳ１２は、線間相電圧変換手段１１、零相電圧抽出手段１５、相電圧抽出手段１６及び同期信号生成手段１７で行う処理に対応する。

そして、電流検出処理が行われる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、Ｉ／Ｏ部４４を介して主回路部２から入力される３相の交流入力電流信号ｉ_Ｒ，ｉ_Ｓ，ｉ_Ｔが検出される。そして、３相の交流入力電流信号ｉ_Ｒ，ｉ_Ｓ，ｉ_Ｔが、ｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑに変換される。ステップＳ１３は、電流検出手段１３及び３相２相変換手段１４で行われる処理に対応する。

そして、電圧制御処理が行われる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、Ｉ／Ｏ部４４を介して主回路部２から直流出力電流信号Ｉ_ｄｃ及び直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃが検出される。そして、直流出力電流信号Ｉ_ｄｃ及び直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃが掛け合わされて直流出力電力信号Ｐ_ｄｃが算出される。そして、直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃが直流電圧指令値信号Ｖ_ｄｃ ^＊から減算され偏差信号とされる。そして、その偏差信号から、直流出力電圧信号Ｖ_ｄｃを一定電圧値に制御するための直流電圧制御信号が生成される。そして、直流電圧制御信号及び直流出力電力信号Ｐ_ｄｃが加算されて有効電力信号Ｐ_ｉｎが生成される。ステップＳ１４は、電流検出手段２０、電圧検出手段２１、減算手段２２、乗算手段２３、直流電圧制御手段２４及び加算手段２５で行われる処理に対応する。

そして、電流制御処理が行われる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、ステップＳ１４で生成された有効電力信号Ｐ_ｉｎと、ステップＳ１１で分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐとに基づいて入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊，ｉ_ｑｐ ^＊が生成される。そして、入力指令電流信号ｉ_ｄｐ ^＊、ｉ_ｑｐ ^＊から、ステップＳ１３で変換されたｄ軸、ｑ軸の電流信号ｉ_ｄ，ｉ_ｑが減算され偏差信号が生成される。そして、その偏差信号に基づいて入力電流制御信号が生成される。ステップＳ１５は、入力電流指令変換手段２６、減算手段２７及び入力電流制御手段２８で行われる処理に対応する。

そして、制御補正処理が行われる（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、ステップＳ１５で生成された入力電流制御信号と、ステップＳ１１で分離されたｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐとが加算され、式（１４）に示す制御信号Ｃ_ｄ，Ｃ_ｑが生成される。そして、２相の制御信号Ｃ_ｄ，Ｃ_ｑが３相の制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗに変換される。そして、ステップＳ１１で取得された相電圧信号ｖ_Ｒｎ，ｖ_Ｓｎ，ｖ_Ｔｎと、ステップＳ１２で抽出された零相電圧信号ｖ_０とが、加算される。そして、その加算信号が、制御信号Ｃ_ｕ，Ｃ_ｖ，Ｃ_ｗに加算され、ゲート制御信号Ｇ_ｕ’，Ｇ_ｖ’，Ｇ_ｗ’が生成される。

そして、三角波信号が生成され、三角波信号とゲート制御信号Ｇ_ｕ’，Ｇ_ｖ’，Ｇ_ｗ’との比較によりゲートパルス信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚが生成される。そして、ゲートパルス信号Ｇｕ，Ｇｖ，Ｇｗ，Ｇｘ，Ｇｙ，Ｇｚは、Ｉ／Ｏ部４４を介して電力変換器４のトランジスタ４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚの各ゲートに出力される。ステップＳ１６は、加算手段２９、２相３相変換手段３０、加算手段３１，３２、キャリア周波数発生手段３３及び制御パルス信号生成手段３４で行われる処理に対応する。

そして、電力変換制御処理を終了するか否かが判別される（ステップＳ１７）。電力変換制御処理を終了しない場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、ステップＳ１１に移行される。電力変換制御処理を終了する場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、電力変換制御処理を終了する。

以上、本実施の形態の電力変換装置１００Ａによれば、第１の実施の形態の電力変換装置１００と同様の効果を奏する。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係る瞬時電圧低下装置、瞬時電圧低下補償方法及び瞬時電圧低下補償プログラムの一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記各実施の形態及び各変形例の少なくとも２つを適宜組み合わせてもよい。例えば、第２の実施の形態を第１〜第４の変形例に適用する構成としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、入力電流制御信号に、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑｐを加算して、２相−３相変換を行い、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号の逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎ及び零相電圧信号ｖ_０とが加算される構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、入力電流制御信号に、ｄ軸、ｑ軸の電圧信号の正相分ｖ_ｄｐ，ｖ_ｑ及び逆相分ｖ_ｄｎ，ｖ_ｑｎ並びに零相電圧信号ｖ_０を加算して、２相−３相変換を行う構成としてもよい。

その他、上記実施の形態及び変形例における電力変換システム１α〜１εの細部構成及び詳細動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明に係る第１の実施の形態の電力変換システム１αの構成を示す図である。 電力変換装置１００の詳細構成を示す図である。 （ａ）は、瞬時電圧低下発生時の３相の入力電圧と出力電圧とを示す図である。（ｂ）は、瞬時電圧低下発生時の３相の入力電流と出力電圧とを示す図である。 第２の変形例の電力変換システム１βを示す図である。 第３の変形例の電力変換システム１γを示す図である。 第４の変形例の電力変換システム１δを示す図である。 本発明に係る第２の実施の形態の電力変換システム１εの構成を示す図である。 電力変換制御を示すフローチャートである。 従来の電力変換システム１ζの構成を示す。

符号の説明

１α，１β，１γ，１δ，１ε，１ζ 電力変換システム
１ ３相交流電源
１００，１００Ａ，１００Ｂ 電力変換装置
２ 主回路部
３ 交流入力部
３ａ 接点
３ｂ センサ
３ｃ 交流リアクトル
４ 電力変換器
４ｕ，４ｖ，４ｗ，４ｘ，４ｙ，４ｚ トランジスタ
５ 直流出力部
５ａ コンデンサ
５ｂ センサ
５ｃ 接点
８，８Ａ 瞬時電圧低下補償回路
１０ａ，２１ 電圧検出手段
１０ 線間電圧検出手段
１１ 線間相電圧変換手段
１２，１４ ３相２相変換手段
１３，２０ 電流検出手段
１５ 零相電圧抽出手段
１６ 相電圧抽出手段
１７ 同期信号生成手段
１８ 正相逆相分離手段
１９，３０ ２相３相変換手段
２２，２７ 減算手段
２３ 乗算手段
２４ 直流電圧制御手段
２５，２９，３１，３２ 加算手段
２６ 入力電流指令変換手段
２８ 入力電流制御手段
３３ キャリア周波数発生手段
３４ 制御パルス信号生成手段
２００，３００ ＤＣ／ＡＣ変換回路
２０１〜２０６，３０１〜３０４ トランジスタ
４００ ＤＣ／ＤＣ変換回路
９ 直流負荷
９Ａ ３相交流負荷
９Ｂ 単相交流負荷
４１ ＣＰＵ
４２ ＲＡＭ
４３ ＲＯＭ
４４ Ｉ／Ｏ部
４５ バス
４Ａ 整流器
８Ｂ コンデンサユニット

Claims (19)

1. 制御パルス信号に基づいて３相交流を直流に変換する電力変換器に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を出力する第１の電圧検出手段と、
   前記検出された３相電圧信号を２相電圧信号に変換する第１の３相２相変換手段と、
   前記電力変換器に入力される３相電流を検出して３相電流信号を出力する第１の電流検出手段と、
   前記検出された３相電流信号を２相電流信号に変換する第２の３相２相変換手段と、
   入力電流指令信号及び前記２相電流信号の第１の偏差信号を生成する第１の減算手段と、
   前記第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御手段と、
   前記２相電圧信号を前記入力電流制御信号に加算する第１の加算手段と、
   前記２相電圧信号が加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する第１の２相３相変換手段と、
   前記３相制御信号に基づいて、前記電力変換器の制御パルス信号を生成して前記電力変換器に出力する制御パルス信号生成手段と、を備えることを特徴とする瞬時電圧低下補償回路。
2. 前記変換された２相電圧信号を正相分及び逆相分に分離する正相逆相分離手段と、
   前記分離された２相電圧信号の逆相分を３相電圧信号の逆相分に変換する第２の２相３相変換手段と、
   前記検出された３相電圧信号から零相電圧信号を抽出する零相電圧抽出手段と、
   前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号を前記３相制御信号に加算する第２の加算手段と、を備え、
   前記第１の加算手段は、前記分離された２相電圧信号の正相分を前記入力電流制御信号に加算し、
   前記制御パルス信号生成手段は、前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号が加算された３相制御信号に基づいて、前記制御パルス信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の瞬時電圧低下補償回路。
3. 前記電力変換器から出力される直流電圧を検出して直流電圧信号を出力する第２の電圧検出手段と、
   電圧指令値信号及び前記直流電圧信号の第２の偏差信号を生成する第２の減算手段と、
   前記第２の偏差信号に基づいて直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御手段と、
   前記直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成する入力電流指令変換手段と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の瞬時電圧低下補償回路。
4. 前記電力変換器から出力される直流電流を検出して直流電流信号を出力する第２の電流検出手段と、
   前記直流電圧信号及び前記直流電流信号を乗算して直流電力信号を生成する乗算手段と、
   前記直流電力信号を前記直流電圧制御信号に加算する第３の加算手段と、を備え、
   前記入力電流指令変換手段は、前記直流電力信号が加算された直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成することを特徴とする請求項３に記載の瞬時電圧低下補償回路。
5. 前記３相電圧信号から相電圧信号を抽出する相電圧抽出手段と、
   前記抽出された相電圧信号から同期信号を生成して出力する同期信号生成手段と、を備え、
   前記第１の３相２相変換手段、前記第２の３相２相変換手段、前記第１の２相３相変換手段及び前記第２の２相３相変換手段は、前記同期信号に同期して動作することを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償回路。
6. 前記第１の電圧検出手段は、
   前記電力変換器に入力される３相線間電圧を検出して３相線間電圧信号を出力する線間電圧検出手段と、
   前記検出された３相線間電圧信号を３相電圧信号に変換する線間相電圧変換手段と、を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償回路。
7. 前記電力変換器と、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償回路と、を備えることを特徴とする電力変換装置。
8. 制御パルス信号に基づいて３相交流を直流に変換する電力変換器に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を出力する第１の電圧検出工程と、
   前記検出された３相電圧信号を２相電圧信号に変換する第１の３相２相変換工程と、
   前記電力変換器に入力される３相電流を検出して３相電流信号を出力する第１の電流検出工程と、
   前記検出された３相電流信号を２相電流信号に変換する第２の３相２相変換工程と、
   入力電流指令信号及び前記２相電流信号の第１の偏差信号を生成する第１の減算工程と、
   前記第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御工程と、
   前記２相電圧信号を前記入力電流制御信号に加算する第１の加算工程と、
   前記２相電圧信号が加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する第１の２相３相変換工程と、
   前記３相制御信号に基づいて、前記電力変換器の制御パルス信号を生成して前記電力変換器に出力する制御パルス信号生成工程と、を含むことを特徴とする瞬時電圧低下補償方法。
9. 前記変換された２相電圧信号を正相分及び逆相分に分離する正相逆相分離工程と、
   前記分離された２相電圧信号の逆相分を３相電圧信号の逆相分に変換する第２の２相３相変換工程と、
   前記検出された３相電圧信号から零相電圧信号を抽出する零相電圧抽出工程と、
   前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号を前記３相制御信号に加算する第２の加算工程と、を含み、
   前記第１の加算工程において、前記分離された２相電圧信号の正相分を前記入力電流制御信号に加算し、
   前記制御パルス信号生成工程において、前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号が加算された３相制御信号に基づいて、前記制御パルス信号を生成することを特徴とする請求項８に記載の瞬時電圧低下補償方法。
10. 前記電力変換器から出力される直流電圧を検出して直流電圧信号を出力する第２の電圧検出工程と、
    電圧指令値信号及び前記直流電圧信号の第２の偏差信号を生成する第２の減算工程と、
    前記第２の偏差信号に基づいて直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御工程と、
    前記直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成する入力電流指令変換工程と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の瞬時電圧低下補償方法。
11. 前記電力変換器から出力される直流電流を検出して直流電流信号を出力する第２の電流検出工程と、
    前記直流電圧信号及び前記直流電流信号を乗算して直流電力信号を生成する乗算工程と、
    前記直流電力信号を前記直流電圧制御信号に加算する第３の加算工程と、を含み、
    前記入力電流指令変換工程において、前記直流電力信号が加算された直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の瞬時電圧低下補償方法。
12. 前記３相電圧信号から相電圧信号を抽出する相電圧抽出工程と、
    前記抽出された相電圧信号から同期信号を生成して出力する同期信号生成工程と、を含み、
    前記第１の３相２相変換工程、前記第２の３相２相変換工程、前記第１の２相３相変換工程及び前記第２の２相３相変換工程において、前記同期信号に同期して動作することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償方法。
13. 前記第１の電圧検出工程は、
    前記電力変換器に入力される３相線間電圧を検出して３相線間電圧信号を出力する線間電圧検出工程と、
    前記検出された３相線間電圧信号を３相電圧信号に変換する線間相電圧変換工程と、を含むことを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償方法。
14. コンピュータを、
    制御パルス信号に基づいて３相交流を直流に変換する電力変換器に入力される３相電圧を検出して３相電圧信号を出力する第１の電圧検出手段、
    前記検出された３相電圧信号を２相電圧信号に変換する第１の３相２相変換手段、
    前記電力変換器に入力される３相電流を検出して３相電流信号を出力する第１の電流検出手段、
    前記検出された３相電流信号を２相電流信号に変換する第２の３相２相変換手段、
    入力電流指令信号及び前記２相電流信号の第１の偏差信号を生成する第１の減算手段、
    前記第１の偏差信号に基づいて入力電流制御信号を生成する入力電流制御手段、
    前記２相電圧信号を前記入力電流制御信号に加算する第１の加算手段、
    前記２相電圧信号が加算された入力電流制御信号を３相制御信号に変換する第１の２相３相変換手段、
    前記３相制御信号に基づいて、前記電力変換器の制御パルス信号を生成して前記電力変換器に出力する制御パルス信号生成手段、
    として機能させるための瞬時電圧低下補償プログラム。
15. 前記コンピュータを、
    前記変換された２相電圧信号を正相分及び逆相分に分離する正相逆相分離手段、
    前記分離された２相電圧信号の逆相分を３相電圧信号の逆相分に変換する第２の２相３相変換手段、
    前記検出された３相電圧信号から零相電圧信号を抽出する零相電圧抽出手段、
    前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号を前記３相制御信号に加算する第２の加算手段、として機能させ、
    前記第１の加算手段は、前記分離された２相電圧信号の正相分を前記入力電流制御信号に加算し、
    前記制御パルス信号生成手段は、前記３相電圧信号の逆相分及び前記零相電圧信号が加算された３相制御信号に基づいて、前記制御パルス信号を生成することを特徴とする請求項１４に記載の瞬時電圧低下補償プログラム。
16. 前記コンピュータを、
    前記電力変換器から出力される直流電圧を検出して直流電圧信号を出力する第２の電圧検出手段、
    電圧指令値信号及び前記直流電圧信号の第２の偏差信号を生成する第２の減算手段、
    前記第２の偏差信号に基づいて直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御手段、
    前記直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成する入力電流指令変換手段、として機能させることを特徴とする請求項１５に記載の瞬時電圧低下補償プログラム。
17. 前記コンピュータを、
    前記電力変換器から出力される直流電流を検出して直流電流信号を出力する第２の電流検出手段、
    前記直流電圧信号及び前記直流電流信号を乗算して直流電力信号を生成する乗算手段、
    前記直流電力信号を前記直流電圧制御信号に加算する第３の加算手段、として機能させ、
    前記入力電流指令変換手段は、前記直流電力信号が加算された直流電圧制御信号及び前記２相電圧信号の正相分に基づいて前記入力電流指令信号を生成することを特徴とする請求項１６に記載の瞬時電圧低下補償プログラム。
18. 前記コンピュータを、
    前記３相電圧信号から相電圧信号を抽出する相電圧抽出手段、
    前記抽出された相電圧信号から同期信号を生成して出力する同期信号生成手段、として機能させ、
    前記第１の３相２相変換手段、前記第２の３相２相変換手段、前記第１の２相３相変換手段及び前記第２の２相３相変換手段は、前記同期信号に同期して動作することを特徴とする請求項１５から１７のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償プログラム。
19. 前記第１の電圧検出手段は、
    前記電力変換器に入力される３相線間電圧を検出して３相線間電圧信号を出力する線間電圧検出手段と、
    前記検出された３相線間電圧信号を３相電圧信号に変換する線間相電圧変換手段と、を備えることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載の瞬時電圧低下補償プログラム。

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