JP2008199874A - インバータの並列運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 負荷およびインバータの出力電圧の検出誤差にかかわらず、横流を確実に抑制する。
【解決手段】 複数台のインバータ１０ａ，１０ｂを並列接続して負荷２０に給電するインバータ１０ａ，１０ｂの並列運転制御装置であって、前記インバータ出力電圧の振幅を制御する電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂとインバータ出力電圧の位相を制御する電圧位相制御部４０ａ，４０ｂとを備え、負荷電流およびインバータ出力電流に基づくｄｑ変換により、各インバータ１０ａ，１０ｂ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部６０ａ，６０ｂを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば金融機関のオンラインシステム等の大規模システムで使用されるコンピュータやサーバーを停電や電力障害から保護するＵＰＳ（無停電電源装置）を構成する複数台のインバータを並列接続して制御するインバータの並列運転制御装置に関する。

例えば金融機関のオンラインシステム等の大規模システムで使用されるコンピュータやサーバーを停電や電力障害から保護するＵＰＳ（無停電電源装置）を構成する電力変換システムでは、複数台のインバータを並列接続し、これらインバータから出力される三相交流を負荷に給電するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

図５は二台のインバータ１１０ａ，１１０ｂを並列接続した電力変換システムを例示する。この電力変換システムは、インバータ１１０ａ，１１０ｂの入力側にバッテリー等の直流電源１００ａ，１００ｂを接続し、インバータ１１０ａ，１１０ｂの出力側に負荷１２０を共通して接続することにより、直流電源１００ａ，１００ｂからの直流電圧をインバータ１１０ａ，１１０ｂで交流変換し、その三相交流電力を負荷１２０に供給するようにしている。

この電力変換システムでは、負荷１２０に給電される三相交流電力を二台のインバータ１１０ａ，１１０ｂで分担することから、各インバータ１１０ａ，１１０ｂでは、負荷１２０に給電される三相交流電力の１／２ずつを出力するようにしている。

各インバータ１１０ａ，１１０ｂは、図６に示す回路構成を具備した制御装置１３０ａ，１３０ｂにより、直流電圧を交流変換して負荷１２０に給電される三相交流電力の１／２を出力するように制御される。この制御装置１３０ａ，１３０ｂは、同図に示すようにインバータ無効電力変換部１４０ａ，１４０ｂ、負荷無効電力変換部１５０ａ，１５０ｂおよび無効電力制御部１６０ａ，１６０ｂからなる横流制御部１８０ａ，１８０ｂと、電圧制御部１７０ａ，１７０ｂと、有効電力制御による位相制御部１９０ａ，１９０ｂとで構成されている。

インバータ無効電力変換部１４０ａ，１４０ｂでは、インバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電流および出力電圧に基づいてインバータ１１０ａ，１１０ｂの無効電力を算出する。一方、負荷無効電力変換部１５０ａ，１５０ｂでは、インバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電圧および負荷電流に基づいて負荷１２０の無効電力を算出する。

無効電力制御部１６０ａ，１６０ｂでは、負荷無効電力変換部１５０ａ，１５０ｂから出力される負荷１２０の無効電力をインバータ１１０ａ，１１０ｂの並列台数で除算し、インバータ無効電力変換部１４０ａ，１４０ｂから出力されるインバータ１１０ａ，１１０ｂの無効電力との差を算出する。この無効電力制御部１６０ａ，１６０ｂから負荷１２０の無効電力とインバータ１１０ａ，１１０ｂの無効電力との差を出力し、電圧制御部１７０ａ，１７０ｂの指令値に加算する。

電圧制御部１７０ａ，１７０ｂでは、インバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電圧の振幅成分を取り込んで無効電力制御部１６０ａ，１６０ｂの出力を加算した指令値を生成する。位相制御部１９０ａ，１９０ｂでは、電圧制御部１７０ａ，１７０ｂから出力される指令値に有効電力制御により算出した位相を乗算し、その乗算値に基づいてインバータ１１０ａ，１１０ｂを運転する。
特開平８−１４０３５７号公報

ところで、複数のインバータ１１０ａ，１１０ｂを並列接続して共通の負荷１２０に給電する電力変換システムでは、その並列接続されたインバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電圧間に振幅差や位相差が生じる場合、インバータ１１０ａ，１１０ｂ間で電流が行き来する横流が発生する。このような横流が発生すると、インバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電流にばらつきが生じてそのインバータ１１０ａ，１１０ｂの効率並びに寿命が低下する。また、横流を原因として過電流が発生して機器に悪影響を及ぼすことになる。

この横流を抑制する手段として、インバータ１１０ａ，１１０ｂが出力する三相交流電力の出力電圧および出力電流から有効電力および無効電力を算出し、負荷１２０の有効電力および無効電力をインバータ１１０ａ，１１０ｂの並列接続台数で除算した値を指令値として、その指令値に各インバータ１１０ａ，１１０ｂが出力する有効電力および無効電力を追従させることで、各インバータ１１０ａ，１１０ｂが出力する有効電力および無効電力を一致させる。

この有効電力および無効電力はインバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電圧の位相および振幅を調整することにより制御され、各インバータ１１０ａ，１１０ｂが出力する有効電力および無効電力が同一になることで、インバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電圧の位相および振幅も同一になり、インバータ１１０ａ，１１０ｂ間の位相差および振幅差がなくなることから横流が抑制される。

しかしながら、前述のように負荷１２０およびインバータ１１０ａ，１１０ｂの有効電力および無効電力を用いた横流制御では、有効電力および無効電力を算出するために検出する負荷１２０およびインバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電流および出力電圧に１〜２％程度の検出誤差が含まれている。このように負荷１２０およびインバータ１１０ａ，１１０ｂの出力電流および出力電圧に検出誤差が含まれていると、特に出力電圧の検出誤差の影響により外乱などの発生後においてその検出誤差を要因とした横流が発生し易くなるという問題があった。

そこで、本発明は、前述した問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、負荷およびインバータの出力電圧の検出誤差にかかわらず、横流を確実に抑制し得るインバータの並列運転制御装置を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、複数台のインバータを並列接続して負荷に給電するインバータの並列運転制御装置であって、インバータ出力電圧の振幅を制御する電圧振幅制御部とインバータ出力電圧の位相を制御する電圧位相制御部とを備え、負荷電流およびインバータ出力電流に基づくｄｑ変換により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部を具備したことを特徴とする。

ここで、「ｄｑ変換」とは、一般的に、電動機の制御において、回転子上の電流や電圧などを、回転する座標上から見る場合と静止した固定子側の座標上から見る場合、この間の変換を行う回転座標変換を意味し、本発明にｄｑ変換を用いる場合、このｄｑ変換は、負荷およびインバータ電流を直流量に変換し、インバータ出力電圧における振幅・位相の補正量算出を直流量で行えることを意味する。

この横流制御部は、負荷電流およびインバータ出力電流をｄｑ変換することにより負荷電流およびインバータ出力電流のｄ軸電流およびｑ軸電流を算出し、負荷電流のｄ軸電流およびｑ軸電流をインバータ並列台数で除算したｄ軸電流およびｑ軸電流に基づく指令値から、インバータ出力電流のｄ軸電流およびｑ軸電流を減算することにより、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する構成とすることが望ましい。

発明が解決しようとする課題で説明したように、従来におけるインバータの並列運転制御装置では、負荷およびインバータの有効電力および無効電力を用いた横流制御を行っていたのに対して、本発明では、負荷電流およびインバータ出力電流に基づくｄｑ変換により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御を行う。このように負荷電流およびインバータ出力電流のみで制御を行うことにより、負荷およびインバータの出力電圧に基づく検出誤差の影響を受けることはなく、横流の抑制が確実となる。

また、電圧位相制御部は、負荷電流、インバータ出力電流および負荷電圧に基づいて負荷の有効電力およびインバータの有効電力を算出し、その負荷の有効電力をインバータ並列台数で除算した有効電力指令値から、インバータの有効電力を減算することにより、インバータ出力電圧の位相を制御する補正量を生成する構成とすることが望ましい。

このように、電圧位相制御部で生成される補正量に基づいてインバータ出力電圧の位相を制御すれば、ｄｑ変換部でのｄｑ演算の基準となる位相にずれが生じることはなく、横流をより一層確実に抑制することが可能となる。

また、電圧振幅制御部は、インバータ出力電流と負荷電流の大小を比較する条件によって電圧振幅指令値を選択的に補正することにより、各インバータ間に流れる横流を抑制する電流マイナーループ部が付設されている構成が望ましい。なお、電圧振幅指令値を選択的に補正するとは、インバータ出力電流と負荷電流の大小を比較する条件に応じて、電圧振幅指令値を補正する場合と補正しない場合があることを意味する。

この電流マイナーループ部では、横流制御部を介さず直接的に検出されるインバータ出力電流と負荷電流に基づいて電圧振幅指令値を選択的に補正する。これにより、前述した横流制御部でｄｑ変換によりインバータ間に流れる横流を抑制するよりも応答速度の向上が図れ、横流をより効率的に抑制することが可能となる。

なお、インバータ出力電流と負荷電流の大小を比較する条件によって電圧振幅指令値を選択的に補正することにより、各インバータ間に流れる横流を抑制する電流マイナーループ部は、インバータの出力電圧および出力電流から算出された有効電力および無効電力により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部とを備えたインバータの並列運転制御装置における電圧振幅制御部に付設することも可能である。

本発明によれば、負荷電流およびインバータ出力電流に基づくｄｑ変換により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部を具備したことにより、負荷電流およびインバータ出力電流のみで制御を行うことで、負荷およびインバータの出力電圧に基づく検出誤差の影響を受けることはなく、各インバータ間に流れる横流を確実に抑制することができ、信頼性の高い高性能な並列運転制御装置を提供できる。

図１および図２は本発明の第一および第二の実施形態で、例えば金融機関のオンラインシステム等の大規模システムで使用されるコンピュータやサーバーを停電や電力障害から保護するＵＰＳ（無停電電源装置）を構成する電力変換システムにおいて、二台のインバータ１０ａ，１０ｂを並列接続した並列運転制御装置３０ａ，３０ｂを例示する。なお、これら二つの実施形態では、二台のインバータ１０ａ，１０ｂを並列接続した場合を例示しているが、本発明はこれに限定されることなく、三台以上のインバータを並列接続した場合にも適用可能である。

これら二つの実施形態の並列運転制御装置３０ａ，３０ｂは、インバータ１０ａ，１０ｂの入力側にバッテリー等の直流電源（図示せず）が接続され、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に負荷２０を共通して接続することにより、直流電源からの直流電圧をインバータ１０ａ，１０ｂで交流変換し、その三相交流電力を負荷２０に供給する。この並列運転制御装置３０ａ，３０ｂでは、負荷２０に給電される三相交流電力を二台のインバータ１０ａ，１０ｂで分担することから、各インバータ１０ａ，１０ｂが、負荷２０に給電される三相交流電力の１／２ずつを出力するように制御する。

この並列運転制御装置３０ａ，３０ｂは、電圧位相制御部４０ａ，４０ｂ、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂおよび横流制御部６０ａ，６０ｂで主要部が構成され、ｄｑ演算部７２ａ，７２ｂ、逆ｄｑ演算部７４ａ，７４ｂおよびゲートパルス発生部７６ａ，７６ｂを具備する。

電圧位相制御部４０ａ，４０ｂは、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂおよび計器用変圧器ＶＴａ，ＶＴｂに接続されたインバータ有効電力演算部４２ａ，４２ｂと、そのインバータ有効電力演算部４２ａ，４２ｂの出力に接続されたローパスフィルタ４４ａ，４４ｂと、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変圧器ＶＴａ，ＶＴｂおよび負荷側に設けられた計器用変流器ＣＴに接続された負荷有効電力演算部４６ａ，４６ｂと、その負荷有効電力演算部４６ａ，４６ｂの出力に接続されたローパスフィルタ４８ａ，４８ｂと、負荷有効電力演算部４６ａ，４６ｂのローパスフィルタ４８ａ，４８ｂに接続された有効電力指令値演算部４１ａ，４１ｂと、その有効電力指令値演算部４１ａ，４１ｂの出力に減算部４３ａ，４３ｂを介して接続された制御器４５ａ，４５ｂと、その制御器４５ａ，４５ｂの出力に接続された位相演算部４７ａ，４７ｂとで構成されている。なお、前述の減算部４３ａ，４３ｂには、インバータ有効電力演算部４２ａ，４２ｂのローパスフィルタ４４ａ，４４ｂの出力が接続されている。

電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂは、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側と負荷２０間に設けられた計器用変圧器ＶＴａ，ＶＴｂに接続された電圧振幅演算部５２ａ，５２ｂと、その電圧振幅演算部５２ａ，５２ｂの出力に接続されたローパスフィルタ５４ａ，５４ｂと、そのローパスフィルタ５４ａ，５４ｂの出力に接続された減算部５６ａ，５６ｂと、その減算部５６ａ，５６ｂの出力に接続された制御器５８ａ，５８ｂとで構成されている。なお、前述の減算部５６ａ，５６ｂには、電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂが接続されている。この電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂでは、負荷電圧の目標値に負荷電圧を一致させるような負荷電圧振幅指令値が出力される。

横流制御部６０ａ，６０ｂは、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂに接続されたインバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂと、負荷側に設けられた計器用変流器ＣＴに接続された負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂと、その負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂの出力に接続された除算部６２ａ，６２ｂ，６４ａ，６４ｂと、その除算部６２ａ，６２ｂ，６４ａ，６４ｂの出力に減算部６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂを介して接続された制御器６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂとで構成されている。なお、前述の減算部６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂは、インバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂの出力にも接続されている。

この横流制御部６０ａ，６０ｂにおけるインバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂは、計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂに接続されたｄｑ演算部８２ａ，８２ｂと、そのｄｑ演算部８２ａ，８２ｂの出力に接続された二つのローパスフィルタ８４ａ，８６ａ，８４ｂ，８６ｂとで構成され、負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂは、計器用変流器ＣＴに接続されたｄｑ演算部９２ａ，９２ｂと、そのｄｑ演算部９２ａ，９２ｂの出力に接続された二つのローパスフィルタ９４ａ，９６ａ，９４ｂ，９６ｂとで構成されている。

前述した電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの制御器５８ａ，５８ｂの出力および電圧位相制御部４０ａ，４０ｂの位相演算部４７ａ，４７ｂの出力に乗算部７８ａ，７８ｂが接続され、その乗算部７８ａ，７８ｂの出力にｄｑ演算部７２ａ，７２ｂが接続されている。このｄｑ演算部７２ａ，７２ｂの出力に二つの加算部７１ａ，７３ａ，７１ｂ，７３ｂを介して逆ｄｑ演算部７４ａ，７４ｂが接続され、その逆ｄｑ演算部７４ａ，７４ｂの出力にゲートパルス発生部７６ａ，７６ｂを介してインバータ１０ａ，１０ｂが接続されている。前述した二つの加算部７１ａ，７３ａ，７１ｂ，７３ｂには、横流制御部６０ａ，６０ｂの二つの制御器６１ａ，６３ａ，６１ｂ，６３ｂがそれぞれ接続されている。

ところで、複数のインバータ１０ａ，１０ｂを並列接続して共通の負荷２０に給電する電力変換システムでは、その並列接続されたインバータ１０ａ，１０ｂの出力電圧間に振幅差や位相差が生じる場合、インバータ１０ａ，１０ｂ間で電流が行き来する横流が発生する。このような横流が発生すると、インバータ１０ａ，１０ｂの出力電流にばらつきが生じてそのインバータ１０ａ，１０ｂの効率並びに寿命が低下する。また、横流を原因として過電流が発生して機器に悪影響を及ぼすことになる。

これら二つの実施形態における並列運転制御装置３０ａ，３０ｂの横流制御部６０ａ，６０ｂでは、ｄｑ変換を用いることにより横流を抑制するようにしている。以下、この並列運転制御装置３０ａ，３０ｂの動作例を詳述する。

電圧位相制御部４０ａ，４０ｂでは、負荷側に設けられた計器用変流器ＣＴ、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂ、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側と負荷２０間に設けられた計器用変圧器ＶＴａ，ＶＴｂにより、負荷電流、インバータ出力電流および負荷電圧を検出する。これら負荷電流、インバータ出力電流および負荷電圧に基づいて、負荷有効電力演算部４６ａ，４６ｂで負荷２０の有効電力瞬時値を算出すると共に、インバータ有効電力演算部４２ａ，４２ｂでインバータ１０ａ，１０ｂから出力される有効電力瞬時値を算出する。

この負荷２０の有効電力瞬時値およびインバータ１０ａ，１０ｂから出力される有効電力瞬時値に基づいて、ローパスフィルタ４８ａ，４８ｂ，４４ａ，４４ｂにより負荷２０の有効電力平均値およびインバータ１０ａ，１０ｂから出力される有効電力平均値を算出する。この負荷２０の有効電力平均値を有効電力指令値演算部４１ａ，４１ｂでインバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算した値を指令値とする。

一方、インバータ１０ａ，１０ｂから出力される有効電力平均値を減算部４３ａ，４３ｂに入力し、負荷２０の有効電力平均値に基づく指令値とインバータ１０ａ，１０ｂから出力される有効電力平均値との差を減算部４３ａ，４３ｂで算出し、制御器４５ａ，４５ｂにより他の制御を含めた制御系全体として安定して動作し、位相の制御として適切な値に制御した上で、位相の操作量を算出する。この位相の操作量に基づいて位相演算部４７ａ，４７ｂで位相を算出することにより、インバータ出力電圧指令値の位相を制御して正弦波信号を生成する。

電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂでは、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側と負荷２０間に設けられた計器用変圧器ＶＴａ，ＶＴｂで検出された負荷電圧に基づいて電圧振幅演算部５２ａ，５２ｂで負荷電圧振幅値を算出し、その負荷電圧振幅を直流量に変換し、ローパスフィルタ５４ａ，５４ｂにより負荷電圧振幅の平均値を算出する。

一方、電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂからの負荷電圧振幅指令値と負荷電圧振幅平均値との差を減算部５６ａ，５６ｂで算出し、制御器５８ａ，５８ｂにより他の制御を含めた制御系全体として安定して動作し、電圧の制御として適切な値に制御した上で、負荷電圧振幅の操作量を算出する。

横流制御部６０ａ，６０ｂでは、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂで検出されたインバータ出力電流に基づいてインバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂのｄｑ演算部８２ａ，８２ｂでｄ軸電流およびｑ軸電流を算出する。また、負荷側に設けられた計器用変流器ＣＴで検出された負荷電流に基づいて負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂのｄｑ演算部９２ａ，９２ｂでｄ軸電流およびｑ軸電流を算出する。

このようにしてインバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂおよび負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂのそれぞれのｄｑ演算部８２ａ，８２ｂ，９２ａ，９２ｂから出力されたｄ軸電流およびｑ軸電流については、不平衡や高調波の影響によって生じるリップルを緩和するためにローパスフィルタ８４ａ，８６ａ，８４ｂ，８６ｂ，９４ａ，９６ａ，９４ｂ，９６ｂによる信号のフィルタリングを行うことでｄ軸電流およびｑ軸電流の平均値を得る。

負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂのローパスフィルタ９４ａ，９６ａ，９４ｂ，９６ｂから出力されたｄ軸電流およびｑ軸電流を、除算部６２ａ，６２ｂ，６４ａ，６４ｂによりインバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算した値を指令値とする。

一方、インバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂのローパスフィルタ８４ａ，８６ａ，８４ｂ，８６ｂから出力されたｄ軸電流およびｑ軸電流を減算部６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂに入力し、負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂからのｄ軸電流およびｑ軸電流に基づく指令値とインバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂからのｄ軸電流およびｑ軸電流との差を減算部６６ａ，６６ｂ，６８ａ，６８ｂで算出し、制御器６１ａ，６１ｂ，６３ａ，６３ｂにより他の制御を含めた制御系全体として安定して動作し、横流の制御として適切な値に制御した上で、その操作量により、横流を抑制するためのインバータ出力電圧指令値の補正量を得る。

前述のようにして電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂで得られた負荷電圧振幅の偏差量と電圧位相制御部４０ａ，４０ｂで得られた正弦波信号のインバータ出力電圧指令値とを乗算部７８ａ，７８ｂで掛け合わせ、その値に基づいてｄｑ演算部７２ａ，７２ｂでｄ軸電圧およびｑ軸電圧を算出する。この値に横流制御部６０ａ，６０ｂで得られたインバータ出力電圧指令値の補正量を加算部７１ａ，７１ｂ，７３ａ，７３ｂで加算し、逆ｄｑ演算部７４ａ，７４ｂにより三相交流信号に変換することによって、並列接続された二台のインバータ１０ａ，１０ｂ間に生じる横流を抑制し得るインバータ出力電圧指令値が得られる。

以上のようにこの並列運転制御装置３０ａ，３０ｂの横流制御部６０ａ，６０ｂでは、インバータ１０ａ，１０ｂの出力電流および負荷電流を検出し、電流のみを用いて演算を行うために電圧検出誤差による影響を受けず、電圧検出誤差を要因とした横流の発生を低減することができる。また、横流制御部６０ａ，６０ｂのみでｄｑ変換による演算を行い、電圧位相制御部４０ａ，４０ｂや電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂではｄｑ変換による演算を行わないため、その演算量の低減化が図れる。さらに、並列接続された各インバータ１０ａ，１０ｂにおいてＣＰＵのクロックずれ等が生じた場合でも、各インバータ１０ａ，１０ｂの出力電圧位相を逐次補正することで、インバータ出力電圧の位相やｄｑ変換の基準となる位相などにおいてずれの拡大を防止することができる。

図１に示す実施形態の並列運転制御装置３０ａ，３０ｂにおける横流制御部６０ａ，６０ｂでは、インバータｄｑ変換部８０ａ，８０ｂおよび負荷ｄｑ変換部９０ａ，９０ｂのそれぞれのｄｑ演算部８２ａ，８２ｂ，９２ａ，９２ｂから出力されたｄ軸電流およびｑ軸電流については、不平衡や高調波の影響によって生じるリップルを緩和するためにローパスフィルタ８４ａ，８６ａ，８４ｂ，８６ｂ，９４ａ，９６ａ，９４ｂ，９６ｂによる信号のフィルタリングを行っているが、このローパスフィルタ８４ａ，８６ａ，８４ｂ，８６ｂ，９４ａ，９６ａ，９４ｂ，９６ｂにより、横流制御の応答性が低下し、十分な横流抑制効果を得ることが困難になる可能性がある。

そこで、横流制御部６０ａ，６０ｂに設けられたローパスフィルタ８４ａ，８６ａ，８４ｂ，８６ｂ，９４ａ，９６ａ，９４ｂ，９６ｂによる横流制御の応答性低下を未然に防止するため、図２に示す実施形態の並列運転制御装置３０ａ，３０ｂが有効である。

図２に示す実施形態の並列運転制御装置３０ａ，３０ｂでは、インバータ出力電流と負荷電流の大小を比較する条件によって電圧振幅指令値を選択的に補正することにより、各インバータ１０ａ，１０ｂ間に流れる横流を抑制する電流マイナーループ部１ａ，１ｂを電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂに付設している。

この電流マイナーループ部１ａ，１ｂは、図３に示すように、インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂおよび負荷側に設けられた計器用変流器ＣＴに接続された三相二相変換部２ａ₁，２ａ₂，２ｂ₁，２ｂ₂と、その三相二相変換部２ａ₁，２ａ₂，２ｂ₁，２ｂ₂の出力に接続された電流振幅変換部３ａ₁，３ａ₂，３ｂ₁，３ｂ₂と、負荷電流の電流振幅変換部３ａ₂，３ｂ₂の出力に接続された除算部４ａ，４ｂと、インバータ出力電流の電流振幅変換部３ａ₁，３ｂ₁の出力と除算部４ａ，４ｂの出力に接続された減算部５ａ，５ｂと、インバータ出力電流の電流振幅変換部３ａ₁，３ｂ₁の出力に接続されたハイパスフィルタ６ａ，６ｂと、そのハイパスフィルタ６ａ，６ｂの出力に接続された増幅部７ａ，７ｂと、その増幅部７ａ，７ｂの出力と減算部５ａ，５ｂの出力に接続された判定部８ａ，８ｂとで回路構成されている。

インバータ１０ａ，１０ｂの出力側に設けられた計器用変流器ＣＴａ，ＣＴｂおよび負荷側に設けられた計器用変流器ＣＴにより、インバータ出力電流および負荷電流を検出する。この検出されたインバータ出力電流および負荷電流に基づいて、電流マイナーループ部１ａ，１ｂでは、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を選択的に補正する。

この電流マイナーループ部１ａ，１ｂでは、インバータ出力電流と負荷電流を三相二相変換部２ａ₁，２ａ₂，２ｂ₁，２ｂ₂で三相二相変換し、電流振幅変換部３ａ₁，３ａ₂，３ｂ₁，３ｂ₂でインバータ出力電流と負荷電流の振幅成分を算出する。負荷電流の除算部４ａ，４ｂでは、負荷電流の振幅成分をインバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算する。インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差を減算部５ａ，５ｂで算出し、これを電流マイナーループ部１ａ，１ｂの出力条件として判定部８ａ，８ｂに出力する。

一方、インバータ出力電流の電流振幅変換部３ａ₁，３ａ₂から出力される振幅成分に基づいて、ハイパスフィルタ６ａ，６ｂでそのインバータ出力電流の変化分を抽出し、増幅部７ａ，７ｂで増幅することにより、インバータ出力電流の変化分を補正量として判定部８ａ，８ｂに出力する。その判定部８ａ，８ｂでは、前述した減算部５ａ，５ｂから出力される出力条件に基づいて、増幅部７ａ，７ｂから出力されるインバータ出力電流の変化分を補正量として出力するか否かを判定する。

つまり、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零以下であれば（出力条件≦０）、インバータ出力電流の変化分を出力し、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を補正する。また、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零より大きければ（出力条件＞０）、インバータ出力電流の変化分を出力せず、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を補正しない。

インバータ１０ａ，１０ｂ間での横流発生により、インバータ出力電流が増加した場合には、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零以下となることから（出力条件≦０）、前述したようにこの出力条件に基づいて負荷電圧振幅指令値を補正すれば、インバータ出力電流をインバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数分で均等にして負荷２０に供給することができる。

しかも、この電流マイナーループ部１ａ，１ｂでは、横流制御部６０ａ，６０ｂを介さず直接的に検出されるインバータ出力電流と負荷電流に基づいて負荷電圧振幅指令値を補正することにより、前述した横流制御部６０ａ，６０ｂでｄｑ変換によりインバータ１０ａ，１０ｂ間に流れる横流を抑制するよりも応答速度の向上が図れ、横流をより効率的に抑制することが可能となる。

なお、負荷２０の駆動開始時や負荷２０の電力が減少した時には、インバータ出力電流が増加することから、前述した出力条件（出力条件≦０あるいは出力条件＞０）が有効であるが、負荷２０の電力が増加した時には、インバータ出力電流が減少する場合があり、このような場合には、判定部８ａ，８ｂでの出力条件を以下のように設定すればよい。

インバータ１０ａ，１０ｂ間での横流発生により、インバータ出力電流が増加した場合、つまり、インバータ出力電流の変化分が正の場合、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零以下であれば（出力条件≦０）、インバータ出力電流の変化分を出力し、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を補正する。また、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零より大きければ（出力条件＞０）、インバータ出力電流の変化分を出力せず、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を補正しない。

また、インバータ１０ａ，１０ｂ間での横流発生により、インバータ出力電流が減少した場合、つまり、インバータ出力電流の変化分が負の場合、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零より大きければ（出力条件＞０）、インバータ出力電流の変化分を出力し、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を補正する。また、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零以下であれば（出力条件≦０）、インバータ出力電流の変化分を出力せず、電圧振幅制御部５０ａ，５０ｂの電圧振幅指令部５１ａ，５１ｂから出力される負荷電圧振幅指令値を補正しない。

インバータ１０ａ，１０ｂ間での横流発生により、インバータ出力電流が増加した場合、つまり、インバータ出力電流の変化分が正の場合には、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零以下となり（出力条件≦０）、また、インバータ出力電流が減少する場合、つまり、インバータ出力電流の変化分が負の場合には、インバータ１０ａ，１０ｂの並列接続台数で除算された負荷電流の振幅成分と、インバータ出力電流の振幅成分との差が零より大きくなることから（出力条件＞０）、前述したようにこの出力条件に基づいて負荷電圧振幅指令値を補正すれば、インバータ出力電流をインバータの並列接続台数分で均等にして負荷２０に供給することができる。

なお、図４に示すように、電流マイナーループ部１ａ，１ｂの判定部８ａ，８ｂの出力にローパスフィルタ９ａ，９ｂを設ければ、不要な高周波成分を除去することができる点で有効である。このローパスフィルタ９ａ，９ｂとしては、応答速度の低下を防止する観点から、時定数の小さい値のものを選択することが好ましい。

前述した第二の実施形態では、負荷電流およびインバータ出力電流に基づくｄｑ変換により、各インバータ１０ａ，１０ｂ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部６０ａ，６０ｂを備えた並列運転制御装置（第一の実施形態）に、電流マイナーループ部１ａ，１ｂを付設した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、電流マイナーループ部１ａ、１ｂは、インバータの出力電圧および出力電流から算出された有効電力および無効電力により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部とを備えた並列運転制御装置に付設することも可能である。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明の第一の実施形態で、インバータの並列運転制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第二の実施形態で、インバータの並列運転制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第二の実施形態における電流マイナーループ部の回路構成の一例を示すブロック図である。 本発明の第二の実施形態における電流マイナーループ部の回路構成の他例を示すブロック図である。 二台のインバータを並列接続した電力変換システムの構成を示すブロック図である。 インバータの並列運転制御装置の従来例を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 電流マイナーループ部
１０ａ，１０ｂ インバータ
２０ 負荷
３０ａ，３０ｂ 並列運転制御装置
４０ａ，４０ｂ 電圧位相制御部
５０ａ，５０ｂ 電圧振幅制御部
６０ａ，６０ｂ 横流制御部

Claims (5)

1. 複数台のインバータを並列接続して負荷に給電するインバータの並列運転制御装置であって、前記インバータ出力電圧の振幅を制御する電圧振幅制御部とインバータ出力電圧の位相を制御する電圧位相制御部とを備え、負荷電流およびインバータ出力電流に基づくｄｑ変換により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部を具備したことを特徴とするインバータの並列運転制御装置。
2. 前記横流制御部は、負荷電流およびインバータ出力電流をｄｑ変換することにより負荷電流およびインバータ出力電流のｄ軸電流およびｑ軸電流を算出し、負荷電流のｄ軸電流およびｑ軸電流をインバータ並列台数で除算したｄ軸電流およびｑ軸電流に基づく指令値から、インバータ出力電流のｄ軸電流およびｑ軸電流を減算することにより、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する請求項１に記載のインバータの並列運転制御装置。
3. 前記電圧位相制御部は、負荷電流、インバータ出力電流および負荷電圧に基づいて負荷の有効電力およびインバータの有効電力を算出し、その負荷の有効電力をインバータ並列台数で除算した有効電力指令値から、インバータの有効電力を減算することにより、インバータ出力電圧の位相を制御する補正量を生成する請求項１又は２に記載のインバータの並列運転制御装置。
4. 前記電圧振幅制御部は、インバータ出力電流と負荷電流の大小を比較する条件によって電圧振幅指令値を選択的に補正することにより、各インバータ間に流れる横流を抑制する電流マイナーループ部が付設されている請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータの並列運転制御装置。
5. 複数台のインバータを並列接続して負荷に給電するインバータの並列運転制御装置であって、前記インバータ出力電圧の振幅を制御する電圧振幅制御部と、インバータ出力電圧の位相を制御する電圧位相制御部と、インバータの出力電圧および出力電流から算出された有効電力および無効電力により、各インバータ間に流れる横流を抑制する補正量を生成する横流制御部とを備え、前記電圧振幅制御部は、インバータ出力電流と負荷電流の大小を比較する条件によって電圧振幅指令値を選択的に補正することにより、各インバータ間に流れる横流を抑制する電流マイナーループ部が付設されていることを特徴とするインバータの並列運転制御装置。

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