JP2013093987A - Phase adjustment device, system counter component generation device, system interconnection inverter system, and phase adjustment method - Google Patents

Phase adjustment device, system counter component generation device, system interconnection inverter system, and phase adjustment method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a phase adjustment device which can appropriately adjust the phase of a signal even when the signal has an opposite phase component superposed therein.SOLUTION: In a phase adjustment device, the phases of three signals based on the system voltage in each phase of a three-phase AC are adjusted. The phase adjustment device comprises: a three-phase/two-phase conversion unit 81 which converts three voltage signals detected by a voltage sensor into an α axis voltage signal and a β axis voltage signal; a positive phase component extraction unit 82' which extracts a signal for the positive phase components of the α axis and the β axis voltage signals; a negative phase component extraction unit 83' which extracts a signal for the negative phase components of the α axis and the β axis voltage signals; a positive phase component phase adjustment unit 84 which adjusts the phase of the extracted positive phase component signal; a negative phase component phase adjustment unit 85 which adjusts the phase of the extracted negative phase component signal; and a two-phase/three-phase conversion unit 87 which generates three adjusted signals from the phase-adjusted positive phase component and negative phase component signals which have been added together.

Description

本発明は、位相の遅延分をあらかじめ調整するための位相調整装置、当該位相調整装置を備えた系統対抗分生成装置、当該系統対抗分生成装置を備えた系統連系インバータシステム、および、位相調整方法に関する。   The present invention relates to a phase adjusting device for adjusting a phase delay in advance, a system counter component generating device including the phase adjusting device, a system interconnection inverter system including the system counter component generating device, and phase adjustment Regarding the method.

従来、太陽電池などによって生成される直流電力を交流電力に変換して、電力系統に供給する系統連系インバータシステムが開発されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a grid-connected inverter system has been developed that converts DC power generated by a solar cell or the like into AC power and supplies it to an electric power system.

図17は、従来の一般的な系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。   FIG. 17 is a block diagram for explaining a conventional general grid-connected inverter system.

系統連系インバータシステムA100は、直流電源1が生成した直流電力を交流電力に変換して三相の電力系統Bに供給するものである。なお、以下では3つの相をU相、V相およびW相とする。   The grid-connected inverter system A100 converts the DC power generated by the DC power source 1 into AC power and supplies it to the three-phase power system B. Hereinafter, the three phases are referred to as a U phase, a V phase, and a W phase.

インバータ回路2は、直流電源1から入力される直流電圧をスイッチング素子(図示しない)のスイッチングにより交流電圧に変換する。フィルタ回路3は、インバータ回路2から出力される交流電圧に含まれるスイッチング周波数成分を除去する。変圧回路4は、フィルタ回路3から出力される交流電圧を電力系統Bの系統電圧に昇圧(または降圧)する。制御回路700は、電流センサ5および電圧センサ6などが検出した電流信号および電圧信号を入力され、これに基づいてPWM信号を生成してインバータ回路2に出力する。インバータ回路2は、制御回路700から入力されるPWM信号に基づいてスイッチング素子のスイッチングを行う。   The inverter circuit 2 converts a DC voltage input from the DC power supply 1 into an AC voltage by switching a switching element (not shown). The filter circuit 3 removes a switching frequency component included in the AC voltage output from the inverter circuit 2. The transformer circuit 4 boosts (or steps down) the AC voltage output from the filter circuit 3 to the system voltage of the power system B. The control circuit 700 receives the current signal and the voltage signal detected by the current sensor 5 and the voltage sensor 6, generates a PWM signal based on the current signal and the voltage signal, and outputs the PWM signal to the inverter circuit 2. The inverter circuit 2 performs switching of the switching element based on the PWM signal input from the control circuit 700.

制御回路700は、電流制御部71、系統対抗分生成部800、およびPWM信号生成部72を備えている。電流制御部71は、電流センサ5より入力される電流信号I(Iu,Iv,Iw)に基づいて、電流制御のための補正値信号Xu,Xv,Xwを生成して出力する。系統対抗分生成部800は、電圧センサ6より入力される電圧信号V(Vu,Vv,Vw)に基づいて、系統指令値信号Yu,Yv,Ywを生成して出力する。系統指令値信号Yu,Yv,Ywと補正値信号Xu,Xv,Xwとをそれぞれ加算した指令値信号X’u,X’v,X’wがPWM信号生成部72に入力される。PWM信号生成部72は、入力される指令値信号X’u,X’v,X’wに基づいてPWM信号Pu,Pv,Pwを生成して、インバータ回路2に出力する。   The control circuit 700 includes a current control unit 71, a system counter component generation unit 800, and a PWM signal generation unit 72. The current control unit 71 generates and outputs correction value signals Xu, Xv, Xw for current control based on the current signal I (Iu, Iv, Iw) input from the current sensor 5. Based on the voltage signal V (Vu, Vv, Vw) input from the voltage sensor 6, the system counter component generation unit 800 generates and outputs system command value signals Yu, Yv, Yw. Command value signals X′u, X′v, X′w obtained by adding the system command value signals Yu, Yv, Yw and the correction value signals Xu, Xv, Xw, respectively, are input to the PWM signal generation unit 72. The PWM signal generation unit 72 generates PWM signals Pu, Pv, Pw based on the input command value signals X′u, X′v, X′w, and outputs them to the inverter circuit 2.

フィルタ回路3などのフィルタや電圧検出などの処理では、位相の遅れが生じる。この位相の遅れによる不都合を解消するための処理が、系統対抗分生成部800で行われる。例えば、位相の遅れによる電圧の変化分をあらかじめ増減させた系統指令値信号Yu,Yv,Ywを生成する方法や、位相の遅れ分だけ系統指令値信号Yu,Yv,Ywの位相をあらかじめ進めておく方法などが提案されている。   In processing such as filter detection such as the filter circuit 3 and voltage detection, a phase delay occurs. Processing for eliminating the inconvenience due to the phase delay is performed by the system counter-part generating unit 800. For example, a method of generating system command value signals Yu, Yv, Yw in which voltage changes due to phase delay are increased or decreased in advance, or the phase of system command value signals Yu, Yv, Yw is advanced in advance by the amount of phase delay. The method of putting it is proposed.

特開平9−271176号公報JP-A-9-271176

しかしながら、電力系統Bには基本波の正相分の交流信号の他に逆相分の交流信号が含まれているので、上記の位相調整方法の場合、適切に位相の調整を行うことができない。すなわち、電圧センサ6より入力される電圧信号Vに基づく系統指令値信号Yu,Yv,Ywにも逆相分の信号が含まれている。系統指令値信号Yu,Yv,Ywの正相分の信号の位相を進める処理を行うと、正相分の信号とは相順が逆になっている逆相分の信号は、位相が遅れることになる。これにより、逆相分の信号は、フィルタなどで位相が遅れる上に更に位相が遅れるので、大幅に位相が遅れることになる。この場合、系統対抗分生成部800から出力される系統指令値信号Yu,Yv,Ywを電力系統Bの系統電圧に精度よく追従させることが困難になる。   However, since the power system B includes an AC signal for the negative phase in addition to the AC signal for the positive phase of the fundamental wave, the phase adjustment method cannot properly adjust the phase. . That is, the system command value signals Yu, Yv, Yw based on the voltage signal V input from the voltage sensor 6 also include signals for opposite phases. When the process of advancing the phase of the signal for the positive phase of the system command value signals Yu, Yv, Yw is performed, the phase of the signal for the reverse phase whose phase sequence is opposite to that of the signal for the positive phase is delayed. become. As a result, the phase of the anti-phase signal is greatly delayed because the phase is delayed by a filter and the phase is further delayed. In this case, it becomes difficult to cause the system command value signals Yu, Yv, Yw output from the system counter-part generating unit 800 to accurately follow the system voltage of the power system B.

特に、瞬低などの系統擾乱によって電力系統Bの逆相分が増加した場合、追従の精度がより悪くなる。この結果、系統電圧と系統連系インバータシステムの出力電圧とに差が生じて過電流が流れる。過電流が流れると系統連系インバータシステムは停止され電力系統Bから切り離される。これにより、電力系統Bの系統擾乱が拡大されてしまう。   In particular, when the reverse phase of the power system B increases due to system disturbance such as a momentary drop, the tracking accuracy becomes worse. As a result, a difference occurs between the grid voltage and the output voltage of the grid-connected inverter system, and an overcurrent flows. When an overcurrent flows, the grid-connected inverter system is stopped and disconnected from the power system B. Thereby, the system disturbance of the electric power system B will be expanded.

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、信号に逆相分が重畳されている場合でも、当該信号の位相を適切に調整することができる位相調整装置を提供することをその目的としている。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a phase adjustment device capable of appropriately adjusting the phase of a signal even when a reverse phase component is superimposed on the signal. That is the purpose.

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。   In order to solve the above problems, the present invention takes the following technical means.

本発明の第1の側面によって提供される位相調整装置は、三相交流に基づく3つの信号の位相を調整する位相調整装置であって、前記3つの信号に基づく正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、前記抽出手段によって抽出された正相分の信号の位相を調整する正相分位相調整手段と、前記抽出手段によって抽出された逆相分の信号の位相を調整する逆相分位相調整手段と、位相調整後の正相分の信号および逆相分の信号から、3つの調整後信号を生成する合成手段とを備えていることを特徴とする。なお、「正相分の信号」とは、三相交流の基本波と周波数が同じで相順が同じ信号であり、「逆相分の信号」とは、三相交流の基本波と周波数が同じで相順が逆の信号である。   The phase adjustment device provided by the first aspect of the present invention is a phase adjustment device that adjusts the phases of three signals based on a three-phase alternating current, and has a phase opposite to that of a positive phase signal based on the three signals. Extraction means for extracting each of the minute signals, a positive phase phase adjusting means for adjusting the phase of the positive phase signal extracted by the extraction means, and a negative phase signal extracted by the extraction means It is characterized by comprising anti-phase phase adjusting means for adjusting the phase, and synthesizing means for generating three adjusted signals from the positive phase signal and the anti-phase signal after phase adjustment. Note that the “positive phase signal” is a signal having the same frequency and the same phase order as the three-phase AC fundamental wave, and the “negative phase signal” is a three-phase AC fundamental wave and frequency. The signals are the same but in reverse phase order.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抽出手段は、前記3つの信号を第1の信号および第2の信号に変換する三相二相変換手段と、前記第1の信号に含まれる正相分の信号である第1の正相分信号と、前記第1の信号に含まれる逆相分の信号である第1の逆相分信号と、前記第2の信号に含まれる正相分の信号である第2の正相分信号と、前記第2の信号に含まれる逆相分の信号である第2の逆相分信号とをそれぞれ抽出する信号抽出手段とを備え、前記合成手段は、位相調整後の第1の正相分信号と位相調整後の第1の逆相分信号とを加算した第1の調整後信号と、位相調整後の第2の正相分信号と位相調整後の第2の逆相分信号とを加算した第2の調整後信号とを、それぞれ生成する加算手段と、前記第1の調整後信号および前記第2の調整後信号を前記3つの調整後信号に変換する二相三相変換手段とを備えている。   In a preferred embodiment of the present invention, the extraction means includes a three-phase / two-phase conversion means for converting the three signals into a first signal and a second signal, and a positive phase included in the first signal. A first positive phase signal that is a minute signal, a first negative phase signal that is a negative phase signal included in the first signal, and a positive phase component that is included in the second signal. A signal extraction unit that extracts a second positive phase signal that is a signal and a second negative phase signal that is a reverse phase signal included in the second signal, and the synthesis unit includes: The first adjusted signal obtained by adding the first positive phase signal after phase adjustment and the first negative phase signal after phase adjustment, the second positive phase signal after phase adjustment, and the phase adjustment An adding means for generating a second adjusted signal obtained by adding the second second-phase signal after the second adjustment signal; A second adjusted signal and a two-phase three-phase conversion means for converting the three adjusted signal.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記信号抽出手段は、前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の正相分信号を抽出する第1正相分抽出手段と、前記第1の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の正相分信号を抽出する第2正相分抽出手段と、前記第1の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の逆相分信号を抽出する第1逆相分抽出手段と、前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の逆相分信号を抽出する第2逆相分抽出手段とを備えており、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、時定数をTとした場合、前記第1の伝達関数は、G1(s)=(T・s+1)/{(T・s+1)2+(T・ω02}であり、前記第2の伝達関数は、G2(s)=−T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02}であり、前記第3の伝達関数は、G3(s)=T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02}である。 In a preferred embodiment of the present invention, the signal extraction means performs signal processing on the first signal with a first transfer function, and processes the second signal with a second transfer function. First positive phase component extracting means for extracting the first positive phase component signal by addition, signal processing of the first signal by a third transfer function, and processing of the second signal to the first signal Signal processing by a transfer function, and adding the second positive phase signal by adding these, and processing the first signal by the first transfer function, Signal processing of the second signal by the third transfer function, and adding them, the first antiphase component extracting means for extracting the first antiphase component signal; and the first signal of the first signal Signal processing with a second transfer function, and And a second antiphase component extracting means for extracting the second antiphase signal by adding these signals to the signal, and calculating the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current. When ω 0 and the time constant is T, the first transfer function is G 1 (s) = (T · s + 1) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }, The second transfer function is G 2 (s) = − T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }, and the third transfer function is G 3 ( s) = T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記信号抽出手段は、前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の正相分信号を抽出する第1正相分抽出手段と、前記第1の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の正相分信号を抽出する第2正相分抽出手段と、前記第1の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の逆相分信号を抽出する第1逆相分抽出手段と、前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の逆相分信号を抽出する第2逆相分抽出手段とを備えており、前記三相交流の基本波の角周波数をω0、時定数をTとした場合、前記第1の伝達関数は、G1(s)=(T2・s2+T・s+T2・ω0 2)/{(T・s+1)2+(T・ω02}であり、前記第2の伝達関数は、G2(s)=−T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02}であり、前記第3の伝達関数は、G3(s)=T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02}である。 In a preferred embodiment of the present invention, the signal extraction means performs signal processing on the first signal with a first transfer function, and processes the second signal with a second transfer function. First positive phase component extracting means for extracting the first positive phase component signal by addition, signal processing of the first signal by a third transfer function, and processing of the second signal to the first signal Signal processing by a transfer function, and adding the second positive phase signal by adding these, and processing the first signal by the first transfer function, Signal processing of the second signal by the third transfer function, and adding them, the first antiphase component extracting means for extracting the first antiphase component signal; and the first signal of the first signal Signal processing with a second transfer function, and And a second antiphase component extracting means for extracting the second antiphase signal by adding these signals to the signal, and calculating the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current. When ω 0 and the time constant are T, the first transfer function is G 1 (s) = (T 2 · s 2 + T · s + T 2 · ω 0 2 ) / {(T · s + 1) 2 + ( T · ω 0 ) 2 }, and the second transfer function is G 2 (s) = − T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }, The third transfer function is G 3 (s) = T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記信号抽出手段は、前記第1の信号および前記第2の信号に、基準とする正弦波信号の位相である基準位相に基づいた回転座標変換処理を行うことで、正相d軸信号および正相q軸信号を生成する正相回転座標変換手段と、前記第1の信号および前記第2の信号に、前記基準位相の負の値である負の基準位相に基づいた回転座標変換処理を行うことで、逆相d軸信号および逆相q軸信号を生成する逆相回転座標変換手段と、前記正相d軸信号、前記正相q軸信号、前記逆相d軸信号、および前記逆相q軸信号の直流成分のみを通過させるフィルタ手段と、前記フィルタ手段を通過した前記正相d軸信号の直流成分と前記正相q軸信号の直流成分とに、前記基準位相に基づいた静止座標変換処理を行うことで、前記第1の正相分信号および前記第2の正相分信号を生成する正相静止座標変換手段と、前記フィルタ手段を通過した前記逆相d軸信号の直流成分と前記逆相q軸信号の直流成分とに、前記負の基準位相に基づいた静止座標変換処理を行うことで、前記第1の逆相分信号および前記第2の逆相分信号を生成する逆相静止座標変換手段とを備えている。   In a preferred embodiment of the present invention, the signal extraction means performs a rotation coordinate conversion process on the first signal and the second signal based on a reference phase that is a phase of a sine wave signal as a reference. Thus, a positive phase rotational coordinate conversion means for generating a positive phase d-axis signal and a positive phase q-axis signal, and a negative reference that is a negative value of the reference phase in the first signal and the second signal. By performing a rotation coordinate conversion process based on the phase, a negative phase rotation coordinate conversion means for generating a negative phase d axis signal and a negative phase q axis signal, the positive phase d axis signal, the positive phase q axis signal, Filter means for passing only a negative-phase d-axis signal and a direct-current component of the negative-phase q-axis signal, a direct-current component of the positive-phase d-axis signal that has passed through the filter means, and a direct-current component of the positive-phase q-axis signal Next, a stationary coordinate conversion process based on the reference phase is performed. Thus, the positive phase stationary coordinate conversion means for generating the first positive phase signal and the second positive phase signal, the direct current component of the negative phase d-axis signal that has passed through the filter means, and the negative phase A negative phase stationary coordinate that generates the first negative phase component signal and the second negative phase component signal by performing a stationary coordinate conversion process based on the negative reference phase on the DC component of the q-axis signal. Conversion means.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記信号抽出手段は、前記第1の信号をXα、前記第2の信号をXβとすると、前記第1の正相分信号Xαpおよび前記第2の正相分信号Xβpを下記(1a)式に示す行列式によって算出し、前記第1の逆相分信号Xαnおよび前記第1の逆相分信号Xβnを下記(1b)式に示す行列式によって算出する。
In a preferred embodiment of the present invention, the signal extraction means has the first positive phase signal Xαp and the second positive phase, where Xα is the first signal and Xβ is the second signal. The divided signal Xβp is calculated by a determinant expressed by the following equation (1a), and the first antiphase component signal Xαn and the first antiphase signal Xβn are calculated by a determinant expressed by the following equation (1b).

本発明の好ましい実施の形態においては、前記抽出手段は、前記3つの信号に含まれる正相分の信号および逆相分の信号をそれぞれ抽出する信号抽出手段と、前記信号抽出手段によって抽出された3つの正相分の信号を第1の正相分信号および第2の正相分信号に変換し、抽出された3つの逆相分の信号を第1の逆相分信号および第2の逆相分信号に変換する三相二相変換手段とを備えており、前記合成手段は、位相調整後の第1の正相分信号と位相調整後の第1の逆相分信号とを加算した第1の調整後信号と、位相調整後の第2の正相分信号と位相調整後の第2の逆相分信号とを加算した第2の調整後信号とを、それぞれ生成する加算手段と、前記第1の調整後信号および前記第2の調整後信号を前記3つの調整後信号に変換する二相三相変換手段とを備えており、前記信号抽出手段は、前記3つの信号をXu,Xv,Xwとすると、3つの正相分の信号Xup,Xvp,Xwpを、下記(2a)式に示す行列式によって抽出し、3つの逆相分の信号Xun,Xvn,Xwnを、下記(2b)式に示す行列式によって抽出する。
In a preferred embodiment of the present invention, the extraction means is extracted by a signal extraction means for extracting a positive phase signal and a negative phase signal included in the three signals, respectively, and the signal extraction means. Three positive phase signals are converted into a first positive phase signal and a second positive phase signal, and the extracted three negative phase signals are converted into a first negative phase signal and a second reverse phase signal. And a three-phase / two-phase conversion means for converting the signal into a phase signal, and the combining means adds the first positive phase signal after phase adjustment and the first reverse phase signal after phase adjustment. Adding means for generating a first adjusted signal, a second adjusted signal obtained by adding the second positive phase signal after the phase adjustment and the second negative phase signal after the phase adjustment; Two-phase three-phase for converting the first adjusted signal and the second adjusted signal into the three adjusted signals Conversion means, and the signal extraction means, when the three signals are Xu, Xv, and Xw, the signals Xup, Xvp, and Xwp for the three positive phases are represented by a determinant represented by the following equation (2a): And three signals Xun, Xvn, and Xwn for opposite phases are extracted by a determinant represented by the following equation (2b).

本発明の好ましい実施の形態においては、前記正相分位相調整手段は、前記第1の正相分信号をXαp、前記第2の正相分信号をXβp、位相調整量をθ0とすると、位相調整後の第1の正相分信号X’αpおよび第2の正相分信号X’βpを、下記(3)式に示す行列式によって算出し、前記逆相分位相調整手段は、前記第1の逆相分信号をXαn、前記第2の逆相分信号をXβn、位相調整量をθ0とすると、位相調整後の第1の逆相分信号X’αnおよび第2の逆相分信号X’βnを、下記(4)式に示す行列式によって算出する。
In a preferred embodiment of the present invention, the positive phase component phase adjusting means has the first positive phase signal as Xαp, the second positive phase signal as Xβp, and the phase adjustment amount as θ 0 . The first positive phase signal X′αp and the second positive phase signal X′βp after the phase adjustment are calculated by a determinant represented by the following equation (3), When the first negative phase signal is Xαn, the second negative phase signal is Xβn, and the phase adjustment amount is θ 0 , the first negative phase signal X′αn and the second negative phase signal after phase adjustment The minute signal X′βn is calculated by a determinant represented by the following equation (4).

本発明の好ましい実施の形態においては、前記第1の調整後信号および前記第2の調整後信号の振幅を調整する振幅調整手段をさらに備えている。   In a preferred embodiment of the present invention, there is further provided an amplitude adjusting means for adjusting the amplitudes of the first adjusted signal and the second adjusted signal.

本発明の第2の側面によって提供される系統対抗分生成装置は、本発明の第1の側面によって提供される位相調整装置によって、電圧検出手段により検出された三相電力系統の各相の電圧信号の位相を調整して出力することを特徴とする。   The system counter-generation device provided by the second aspect of the present invention is the voltage of each phase of the three-phase power system detected by the voltage detection means by the phase adjustment device provided by the first aspect of the present invention. The signal phase is adjusted and output.

本発明の第3の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、本発明の第2の側面によって提供される系統対抗分生成装置から出力される位相調整後の各相の電圧信号に基づいてPWM信号を生成して出力する制御回路と、前記制御回路から入力されるPWM信号に基づいて、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを備えていることを特徴とする。   The grid interconnection inverter system provided by the third aspect of the present invention is based on the voltage signal of each phase after the phase adjustment output from the grid counter component generation apparatus provided by the second aspect of the present invention. A control circuit that generates and outputs a PWM signal and an inverter circuit that converts DC power into AC power based on the PWM signal input from the control circuit are provided.

本発明の第4の側面によって提供される位相調整方法は、三相交流に基づく3つの信号の位相を調整する位相調整方法であって、前記3つの信号に基づく正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出する第1の工程と、前記第1の工程によって抽出された正相分の信号の位相を調整する第2の工程と、前記第1の工程によって抽出された逆相分の信号の位相を調整する第3の工程と、位相調整後の正相分の信号および逆相分の信号から、3つの調整後信号を生成する第4の工程とを備えていることを特徴とする。   The phase adjustment method provided by the fourth aspect of the present invention is a phase adjustment method for adjusting the phases of three signals based on three-phase alternating current, and is in phase with a signal corresponding to the positive phase based on the three signals. A first step for extracting the minute signal, a second step for adjusting the phase of the positive phase signal extracted by the first step, and a reverse phase extracted by the first step. A third step of adjusting the phase of the minute signal, and a fourth step of generating three adjusted signals from the positive phase signal and the negative phase signal after the phase adjustment. Features.

本発明によれば、正相分の信号と逆相分の信号とがそれぞれ抽出され、正相分の信号は正相分位相調整手段で位相を調整され、逆相分の信号は逆相分位相調整手段で位相を調整される。そして、位相を調整された各信号から、3つの調整後信号が生成される。正相分の信号と逆相分の信号とを、それぞれに適した方法を用いて位相調整するので、三相交流に基づく信号に逆相分が重畳されている場合でも、当該信号の位相を適切に調整することができる。   According to the present invention, the signal for the positive phase and the signal for the negative phase are respectively extracted, the phase of the signal for the positive phase is adjusted by the phase adjustment means for the positive phase, and the signal of the negative phase is The phase is adjusted by the phase adjusting means. Then, three adjusted signals are generated from the signals whose phases are adjusted. Since the phase of the signal for the positive phase and the signal for the negative phase are adjusted using a method suitable for each, even when the negative phase component is superimposed on the signal based on the three-phase alternating current, the phase of the signal is adjusted. It can be adjusted appropriately.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

第1実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the grid connection inverter system which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the internal structure of the system | strain opposing part production | generation part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態において行ったシミュレーション結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation result performed in 1st Embodiment. 第1実施形態において行ったシミュレーション結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation result performed in 1st Embodiment. 第1実施形態において行ったシミュレーション結果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the simulation result performed in 1st Embodiment. 回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明するためのブロック線図である。It is a block diagram for demonstrating the method to convert the process accompanied by a rotation coordinate transformation and a stationary coordinate transformation into a linear time invariant process. 回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明するためのブロック線図であり、行列で表したものである。It is a block diagram for demonstrating the method to convert the process accompanied by a rotation coordinate transformation and a stationary coordinate transformation into a linear time invariant process, and is represented by the matrix. 行列の計算を説明するためのブロック線図である。It is a block diagram for demonstrating the calculation of a matrix. 回転座標変換を行ってからローパスフィルタ処理を行った後に静止座標変換を行う処理を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the process which performs a static coordinate transformation after performing a low-pass filter process after performing a rotational coordinate transformation. 行列GLPFの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。It is a Bode diagram for analyzing a transfer function which is each element of matrix G LPF . 正相分の信号と逆相分の信号を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal for a positive phase, and the signal for a reverse phase. 第2実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the internal structure of the system | strain opposing part production | generation part which concerns on 2nd Embodiment. 回転座標変換を行ってからハイパスフィルタ処理を行った後に静止座標変換を行う処理を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the process which performs a static coordinate transformation after performing a high-pass filter process after performing a rotational coordinate transformation. 行列GHPFの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。It is a Bode diagram for analyzing a transfer function which is each element of matrix G HPF . 第3実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the internal structure of the system | strain countermeasure production | generation part which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the internal structure of the system | strain countermeasure production | generation part which concerns on 4th Embodiment. 従来の一般的な系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the conventional general grid connection inverter system.

以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る位相調整装置を系統連系インバータシステムの系統対抗分生成部に用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, taking as an example a case where the phase adjusting device according to the present invention is used in a system counter-component generating unit of a system interconnection inverter system.

図1は、第1実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するためのブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram for explaining a grid-connected inverter system according to the first embodiment.

同図に示すように、系統連系インバータシステムAは、直流電源1、インバータ回路2、フィルタ回路3、変圧回路4、電流センサ5、電圧センサ6、および制御回路7を備えている。   As shown in the figure, the grid-connected inverter system A includes a DC power source 1, an inverter circuit 2, a filter circuit 3, a transformer circuit 4, a current sensor 5, a voltage sensor 6, and a control circuit 7.

直流電源1は、インバータ回路2に接続している。インバータ回路2、フィルタ回路3、および変圧回路4は、この順で、U相、V相、W相の出力電圧の出力ラインに直列に接続されて、三相交流の電力系統Bに接続している。電流センサ5および電圧センサ6は、変圧回路4の出力側に設置されている。制御回路7は、インバータ回路2に接続されている。系統連系インバータシステムAは、直流電源1が出力する直流電力を交流電力に変換して電力系統Bに供給する。なお、系統連系インバータシステムAの構成は、これに限られない。例えば、電流センサ5および電圧センサ6を変圧回路4の入力側に設けてもよいし、インバータ回路2の制御に必要な他のセンサを設けていてもよい。また、変圧回路4をフィルタ回路3の入力側に設けるようにしてもよいし、変圧回路4を設けない、いわゆるトランスレス方式にしてもよい。また、直流電源1とインバータ回路2との間にDC/DCコンバータ回路を設けるようにしてもよい。   The DC power source 1 is connected to the inverter circuit 2. The inverter circuit 2, the filter circuit 3, and the transformer circuit 4 are connected in series to the output lines of the U-phase, V-phase, and W-phase output voltages in this order, and connected to the three-phase AC power system B. Yes. The current sensor 5 and the voltage sensor 6 are installed on the output side of the transformer circuit 4. The control circuit 7 is connected to the inverter circuit 2. The grid interconnection inverter system A converts the DC power output from the DC power supply 1 into AC power and supplies it to the power grid B. In addition, the structure of the grid connection inverter system A is not restricted to this. For example, the current sensor 5 and the voltage sensor 6 may be provided on the input side of the transformer circuit 4, or other sensors necessary for controlling the inverter circuit 2 may be provided. Further, the transformer circuit 4 may be provided on the input side of the filter circuit 3, or a so-called transformer-less system in which the transformer circuit 4 is not provided. Further, a DC / DC converter circuit may be provided between the DC power supply 1 and the inverter circuit 2.

直流電源1は、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源1は、生成された直流電力を、インバータ回路2に出力する。なお、直流電源1は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源1は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。   The DC power source 1 outputs DC power and includes, for example, a solar battery. A solar cell generates direct-current power by converting solar energy into electrical energy. The DC power source 1 outputs the generated DC power to the inverter circuit 2. Note that the DC power source 1 is not limited to one that generates DC power from a solar cell. For example, the DC power source 1 may be a fuel cell, a storage battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion battery, or AC power generated by a diesel engine generator, a micro gas turbine generator, a wind turbine generator, or the like. It may be a device that converts to DC power and outputs it.

インバータ回路2は、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換して、フィルタ回路3に出力するものである。インバータ回路2は、三相インバータであり、図示しない3組6個のスイッチング素子を備えたPWM制御型インバータ回路である。インバータ回路2は、制御回路7から入力されるPWM信号に基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源1から入力される直流電圧を交流電圧に変換する。なお、インバータ回路2はこれに限定されず、例えば、マルチレベルインバータであってもよい。   The inverter circuit 2 converts a DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage and outputs the AC voltage to the filter circuit 3. The inverter circuit 2 is a three-phase inverter, and is a PWM control type inverter circuit including three sets of six switching elements (not shown). The inverter circuit 2 converts the DC voltage input from the DC power source 1 into an AC voltage by switching each switching element on and off based on the PWM signal input from the control circuit 7. In addition, the inverter circuit 2 is not limited to this, For example, a multilevel inverter may be sufficient.

フィルタ回路3は、インバータ回路2から入力される交流電圧から、スイッチングによる高周波成分を除去するものである。フィルタ回路3は、リアクトルとコンデンサとからなるローパスフィルタを備えている。フィルタ回路3で高周波成分を除去された交流電圧は、変圧回路4に出力される。なお、フィルタ回路3の構成はこれに限定されず、高周波成分を除去するための周知のフィルタ回路であればよい。変圧回路4は、フィルタ回路3から出力される交流電圧を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。   The filter circuit 3 removes high frequency components due to switching from the AC voltage input from the inverter circuit 2. The filter circuit 3 includes a low pass filter including a reactor and a capacitor. The AC voltage from which the high frequency component has been removed by the filter circuit 3 is output to the transformer circuit 4. The configuration of the filter circuit 3 is not limited to this, and any known filter circuit for removing high frequency components may be used. The transformer circuit 4 boosts or lowers the AC voltage output from the filter circuit 3 to a level substantially the same as the system voltage.

電流センサ5は、変圧回路4から出力される各相の交流電流(すなわち、系統連系インバータシステムAの出力電流)を検出するものである。検出された電流信号I(Iu,Iv,Iw)は、制御回路7に入力される。電圧センサ6は、電力系統Bの各相の系統電圧を検出するものである。検出された電圧信号V(Vu,Vv,Vw)は、制御回路7に入力される。なお、系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧は、系統電圧とほぼ一致している。   The current sensor 5 detects the alternating current of each phase output from the transformer circuit 4 (that is, the output current of the grid interconnection inverter system A). The detected current signal I (Iu, Iv, Iw) is input to the control circuit 7. The voltage sensor 6 detects the system voltage of each phase of the power system B. The detected voltage signal V (Vu, Vv, Vw) is input to the control circuit 7. Note that the output voltage output by the grid interconnection inverter system A substantially matches the grid voltage.

制御回路7は、インバータ回路2を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路7は、電流センサ5から入力される電流信号I、および、電圧センサ6から入力される電圧信号Vに基づいて、PWM信号を生成してインバータ回路2に出力する。制御回路7は、系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧の波形を指令するための指令値信号を各センサから入力される検出信号に基づいて生成し、当該指令値信号に基づいて生成されるパルス信号をPWM信号として出力する。インバータ回路2は、入力されるPWM信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、指令値信号に対応した波形の交流電圧を出力する。制御回路7は、指令値信号の波形を変化させて系統連系インバータシステムAの出力電圧の波形を変化させることで、出力電流を制御している。これにより、制御回路7は、各種フィードバック制御を行っている。指令値信号は、電圧センサ6が検出した電圧信号Vを基にした信号に、電流制御のための補償信号を加算することで生成される。   The control circuit 7 controls the inverter circuit 2 and is realized by, for example, a microcomputer. The control circuit 7 generates a PWM signal based on the current signal I input from the current sensor 5 and the voltage signal V input from the voltage sensor 6 and outputs the PWM signal to the inverter circuit 2. The control circuit 7 generates a command value signal for commanding the waveform of the output voltage output from the grid interconnection inverter system A based on the detection signal input from each sensor, and is generated based on the command value signal. Output a pulse signal as a PWM signal. The inverter circuit 2 outputs an alternating voltage having a waveform corresponding to the command value signal by switching each switching element on and off based on the input PWM signal. The control circuit 7 controls the output current by changing the waveform of the command value signal to change the waveform of the output voltage of the grid interconnection inverter system A. Thereby, the control circuit 7 performs various feedback controls. The command value signal is generated by adding a compensation signal for current control to a signal based on the voltage signal V detected by the voltage sensor 6.

図1においては、出力電流制御を行うための構成のみを記載して、その他の制御のための構成を省略している。実際には、制御回路7は、直流電圧制御(入力直流電圧が予め設定された電圧目標値となるように行うフィードバック制御)や無効電力制御(出力無効電力が予め設定された無効電力目標値となるように行うフィードバック制御)なども行っている。なお、制御回路7が行う制御の手法は、これに限られない。例えば、出力電圧制御や有効電力制御を行うようにしてもよい。   In FIG. 1, only the configuration for performing output current control is described, and the configuration for other control is omitted. Actually, the control circuit 7 performs DC voltage control (feedback control performed so that the input DC voltage becomes a preset voltage target value) and reactive power control (reactive power target value with preset output reactive power) (Feedback control to be performed) is also performed. The control method performed by the control circuit 7 is not limited to this. For example, output voltage control or active power control may be performed.

制御回路7は、電流制御部71、PWM信号生成部72、および系統対抗分生成部8を備えている。   The control circuit 7 includes a current control unit 71, a PWM signal generation unit 72, and a system counter component generation unit 8.

電流制御部71は、電流センサ5より入力される電流信号I(Iu,Iv,Iw)に基づいて、電流制御のための補正値信号Xu,Xv,Xwを生成するものである。電流制御部71は、電流信号Iu,Iv,Iwをそれぞれの目標値に一致させるためのフィードバック制御を行うためのものであり、当該制御のための補償信号として補正値信号Xu,Xv,Xwを出力する。後述する系統対抗分生成部8が出力する系統指令値信号Yu,Yv,Ywと、電流制御部71が出力する補正値信号Xu,Xv,Xwとがそれぞれ加算されて、指令値信号X’u,X’v,X’wが算出され、PWM信号生成部72に入力される。   The current control unit 71 generates correction value signals Xu, Xv, and Xw for current control based on the current signal I (Iu, Iv, Iw) input from the current sensor 5. The current control unit 71 is for performing feedback control for matching the current signals Iu, Iv, and Iw to the respective target values. The correction value signals Xu, Xv, and Xw are used as compensation signals for the control. Output. System command value signals Yu, Yv, Yw output from the system counter-part generating unit 8 to be described later and correction value signals Xu, Xv, Xw output from the current control unit 71 are added, respectively, to generate a command value signal X′u. , X′v, X′w are calculated and input to the PWM signal generator 72.

PWM信号生成部72は、入力される指令値信号X’u,X’v,X’wと、所定の周波数(例えば、4kHz)の三角波信号として生成されたキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりPWM信号Pu,Pv,Pwを生成する。三角波比較法では、指令値信号X’u,X’v,X’wとキャリア信号とがそれぞれ比較され、例えば、指令値信号X’uがキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、小さい場合にローレベルとなるパルス信号がPWM信号Puとして生成される。生成されたPWM信号Pu,Pv,Pwは、インバータ回路2に出力される。   The PWM signal generation unit 72 performs a triangular wave comparison based on the input command value signals X′u, X′v, and X′w and a carrier signal generated as a triangular wave signal having a predetermined frequency (for example, 4 kHz). PWM signals Pu, Pv, Pw are generated by the method. In the triangular wave comparison method, the command value signals X′u, X′v, and X′w are respectively compared with the carrier signal. For example, when the command value signal X′u is larger than the carrier signal, the high level is obtained. A low-level pulse signal is generated as the PWM signal Pu. The generated PWM signals Pu, Pv, Pw are output to the inverter circuit 2.

系統対抗分生成部8は、電圧センサ6から電圧信号V(Vu,Vv,Vw)を入力されて、系統指令値信号Yu,Yv,Ywを生成して出力する。系統指令値信号Yu,Yv,Ywは系統連系インバータシステムAが出力する出力電圧の波形を指令するための指令値信号X’u,X’v,X’wの基準となるものであり、系統指令値信号Yu,Yv,Ywが補正値信号Xu,Xv,Xwで補正されることにより指令値信号X’u,X’v,X’wが生成される。系統対抗分生成部8は、フィルタ回路3等で遅延する位相の遅れ分を進めて、系統指令値信号Yu,Yv,Ywを生成する。系統対抗分生成部8は、電圧信号Vに含まれる正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出し、別々に位相を進める処理を行う。正相分の信号と逆相分の信号とは、それぞれ位相を進められてから加算される。   The system counter-part generating unit 8 receives the voltage signal V (Vu, Vv, Vw) from the voltage sensor 6 and generates and outputs the system command value signals Yu, Yv, Yw. The system command value signals Yu, Yv, Yw are used as references for the command value signals X′u, X′v, X′w for commanding the waveform of the output voltage output from the grid interconnection inverter system A. The command value signals X′u, X′v, and X′w are generated by correcting the system command value signals Yu, Yv, and Yw with the correction value signals Xu, Xv, and Xw. The system countermeasure generation unit 8 advances the phase delay delayed by the filter circuit 3 or the like, and generates system command value signals Yu, Yv, Yw. The system counter-part generation unit 8 extracts a signal for the normal phase and a signal for the reverse phase included in the voltage signal V, and performs a process of separately advancing the phase. The signal for the positive phase and the signal for the negative phase are added after their phases have been advanced.

図2は、系統対抗分生成部8の内部構成を説明するためのブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram for explaining the internal configuration of the system counter-part generating unit 8.

同図に示すように、系統対抗分生成部8は、三相/二相変換部81、正相分抽出部82、逆相分抽出部83、正相分位相調整部84、逆相分位相調整部85、振幅調整部86、および二相/三相変換部87を備えている。   As shown in the figure, the system conflict generation unit 8 includes a three-phase / two-phase conversion unit 81, a normal phase extraction unit 82, a negative phase extraction unit 83, a positive phase component phase adjustment unit 84, and a negative phase component phase. An adjustment unit 85, an amplitude adjustment unit 86, and a two-phase / three-phase conversion unit 87 are provided.

三相/二相変換部81は、電圧センサ6より入力される3つの電圧信号Vu,Vv,Vwを、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換するものである。三相/二相変換部81は、いわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、電圧信号Vu,Vv,Vwを互いに直交するα軸成分とβ軸成分とにそれぞれ分解して、各軸成分をまとめることでα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを生成する。   The three-phase / two-phase converter 81 converts the three voltage signals Vu, Vv, Vw input from the voltage sensor 6 into an α-axis voltage signal Vα and a β-axis voltage signal Vβ. The three-phase / two-phase converter 81 performs a so-called three-phase / two-phase conversion process (αβ conversion process), and converts the voltage signals Vu, Vv, Vw into an α-axis component and a β-axis component that are orthogonal to each other. The α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ are generated by decomposing and combining the respective axis components.

三相/二相変換部81で行われる変換処理は、下記(5)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed in the three-phase / two-phase conversion unit 81 is expressed by a determinant represented by the following equation (5).

正相分抽出部82は、三相/二相変換部81より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、基本波の正相分信号を抽出するものである。抽出された正相分信号Yαp,Yβpは、正相分位相調整部84に出力される。正相分抽出部82は、回転座標変換部82a、LPF82b、および静止座標変換部82cを備えている。   The positive phase component extraction unit 82 extracts the fundamental phase positive phase signal from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81. The extracted positive phase signals Yαp and Yβp are output to the positive phase phase adjustment unit 84. The normal phase extraction unit 82 includes a rotation coordinate conversion unit 82a, an LPF 82b, and a stationary coordinate conversion unit 82c.

回転座標変換部82aは、三相/二相変換部81から入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを、回転座標系のd軸電圧信号Vdpおよびq軸電圧信号Vqpに変換するものである。回転座標系は、直交するd軸とq軸とを有し、電力系統Bの系統電圧の基本波と同一の角速度で同一の方向に回転する直交座標系である。回転座標系の反対概念として、回転しない座標系を静止座標系とする。回転座標変換部82aは、いわゆる回転座標変換処理(dq変換処理)を行うものであり、静止座標系のα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを、図示しない位相検出部が検出した系統電圧の基本波の位相θに基づいて、回転座標系のd軸電圧信号Vdpおよびq軸電圧信号Vqpに変換する。   The rotation coordinate conversion unit 82a converts the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81 into a d-axis voltage signal Vdp and a q-axis voltage signal Vqp in the rotation coordinate system. Is. The rotating coordinate system is an orthogonal coordinate system having orthogonal d-axis and q-axis and rotating in the same direction at the same angular velocity as the fundamental wave of the system voltage of the power system B. As a concept opposite to the rotating coordinate system, a non-rotating coordinate system is a stationary coordinate system. The rotation coordinate conversion unit 82a performs a so-called rotation coordinate conversion process (dq conversion process), and the system voltage detected by the phase detection unit (not shown) detects the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ of the stationary coordinate system. Is converted into a d-axis voltage signal Vdp and a q-axis voltage signal Vqp of the rotating coordinate system.

回転座標変換部82aで行われる変換処理は、下記(6)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the rotation coordinate conversion unit 82a is represented by a determinant represented by the following expression (6).

LPF82bは、ローパスフィルタであり、d軸電圧信号Vdpおよびq軸電圧信号Vqpの直流成分だけを通過させる。回転座標変換処理によって、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβの基本波の正相分が、それぞれd軸電圧信号Vdpおよびq軸電圧信号Vqpの直流成分に変換されている。LPF82bは、直流成分だけを通過させ交流成分を遮断することで、基本波の正相分信号を通過させその他の成分の信号(逆相分信号や高調波信号)を遮断する。d軸電圧信号Vdpの直流成分信号Ydpおよびq軸電圧信号Vqpの直流成分信号Yqpが、静止座標変換部82cに出力される。   The LPF 82b is a low-pass filter and passes only the DC components of the d-axis voltage signal Vdp and the q-axis voltage signal Vqp. Through the rotation coordinate conversion process, the positive phase components of the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ are converted into DC components of the d-axis voltage signal Vdp and the q-axis voltage signal Vqp, respectively. The LPF 82b passes only the direct current component and cuts off the alternating current component, thereby passing the positive phase component signal of the fundamental wave and blocking other component signals (negative phase signal and harmonic signal). The DC component signal Ydp of the d-axis voltage signal Vdp and the DC component signal Yqp of the q-axis voltage signal Vqp are output to the stationary coordinate conversion unit 82c.

静止座標変換部82cは、LPF82bから入力される直流成分信号Ydp,Yqpを、静止座標系の2つの正相分信号Yαp,Yβpに変換するものであり、回転座標変換部82aとは逆の変換処理を行うものである。静止座標変換部82cは、いわゆる静止座標変換処理(逆dq変換処理)を行うものであり、回転座標系の直流成分信号Ydp,Yqpを、位相θに基づいて、静止座標系の正相分信号Yαp,Yβpに変換する。   The stationary coordinate conversion unit 82c converts the DC component signals Ydp and Yqp input from the LPF 82b into two normal phase signals Yαp and Yβp in the stationary coordinate system, and is the inverse conversion of the rotational coordinate conversion unit 82a. The processing is performed. The stationary coordinate conversion unit 82c performs a so-called stationary coordinate conversion process (inverse dq conversion process), and converts the DC component signals Ydp and Yqp of the rotating coordinate system into the normal phase signal of the stationary coordinate system based on the phase θ. Convert to Yαp, Yβp.

静止座標変換部82cで行われる変換処理は、下記(7)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the stationary coordinate conversion unit 82c is represented by a determinant represented by the following expression (7).

逆相分抽出部83は、三相/二相変換部81より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、基本波の逆相分信号を抽出するものである。抽出された逆相分信号Yαn,Yβnは、逆相分位相調整部85に出力される。逆相分抽出部83は、回転座標変換部83a、LPF83b、および静止座標変換部83cを備えている。   The anti-phase component extracting unit 83 extracts an anti-phase component signal of the fundamental wave from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81. The extracted antiphase component signals Yαn and Yβn are output to the antiphase component phase adjustment unit 85. The reverse phase extraction unit 83 includes a rotation coordinate conversion unit 83a, an LPF 83b, and a stationary coordinate conversion unit 83c.

回転座標変換部83aは、三相/二相変換部81から入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを、逆相分の回転座標系のd軸電圧信号Vdnおよびq軸電圧信号Vqnに変換するものである。逆相分の回転座標系は、電力系統Bの系統電圧の基本波と同一の角速度で逆の方向に回転する直交座標系である。回転座標変換部83aは、いわゆる回転座標変換処理(dq変換処理)を行うものであり、静止座標系のα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβを、系統電圧の基本波の位相θの負の値である位相(−θ)に基づいて、逆相分の回転座標系のd軸電圧信号Vdnおよびq軸電圧信号Vqnに変換する。   The rotation coordinate conversion unit 83a uses the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81 as the d-axis voltage signal Vdn and the q-axis voltage signal of the rotation coordinate system for the reverse phase. It converts to Vqn. The rotating coordinate system for the reverse phase is an orthogonal coordinate system that rotates in the opposite direction at the same angular velocity as the fundamental wave of the system voltage of the power system B. The rotation coordinate conversion unit 83a performs a so-called rotation coordinate conversion process (dq conversion process), and converts the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ of the stationary coordinate system to the negative of the phase θ of the fundamental wave of the system voltage. Is converted into the d-axis voltage signal Vdn and the q-axis voltage signal Vqn of the rotating coordinate system for the opposite phase.

回転座標変換部83aで行われる変換処理は、下記(8)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the rotation coordinate conversion unit 83a is expressed by a determinant represented by the following equation (8).

LPF83bは、ローパスフィルタであり、d軸電圧信号Vdnおよびq軸電圧信号Vqnの直流成分だけを通過させる。逆相分の回転座標変換処理によって、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβの基本波の逆相分が、それぞれd軸電圧信号Vdnおよびq軸電圧信号Vqnの直流成分に変換されている。LPF83bは、直流成分だけを通過させ交流成分を遮断することで、基本波の逆相分を通過させその他の成分の信号(正相分信号や高調波信号)を遮断する。d軸電圧信号Vdnの直流成分信号Ydnおよびq軸電圧信号Vqnの直流成分信号Yqnが、静止座標変換部83cに出力される。   The LPF 83b is a low-pass filter and passes only the DC components of the d-axis voltage signal Vdn and the q-axis voltage signal Vqn. By the rotation coordinate conversion process for the reverse phase, the reverse phase components of the fundamental wave of the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ are converted into DC components of the d-axis voltage signal Vdn and the q-axis voltage signal Vqn, respectively. . The LPF 83b passes only the direct current component and blocks the alternating current component, thereby passing the negative phase component of the fundamental wave and blocking other component signals (positive phase signal and harmonic signal). The DC component signal Ydn of the d-axis voltage signal Vdn and the DC component signal Yqn of the q-axis voltage signal Vqn are output to the stationary coordinate converter 83c.

静止座標変換部83cは、LPF83bから入力される直流成分信号Ydn,Yqnを、静止座標系の2つの逆相分信号Yαn,Yβnに変換するものであり、回転座標変換部83aとは逆の変換処理を行うものである。静止座標変換部83cは、いわゆる静止座標変換処理(逆dq変換処理)を行うものであり、回転座標系の直流成分信号Ydn,Yqnを、位相(−θ)に基づいて、静止座標系の逆相分信号Yαn,Yβnに変換する。   The stationary coordinate conversion unit 83c converts the DC component signals Ydn and Yqn input from the LPF 83b into two opposite phase signals Yαn and Yβn in the stationary coordinate system, and is the inverse conversion from the rotational coordinate conversion unit 83a. The processing is performed. The static coordinate conversion unit 83c performs a so-called static coordinate conversion process (inverse dq conversion process), and converts the DC component signals Ydn and Yqn of the rotating coordinate system to the inverse of the static coordinate system based on the phase (−θ). It converts into phase signal Yαn, Yβn.

静止座標変換部83cで行われる変換処理は、下記(9)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the static coordinate conversion unit 83c is represented by a determinant represented by the following expression (9).

正相分位相調整部84は、遅延する位相をあらかじめ進めておくように、位相を調整するものである。遅延する位相は、実験によってあらかじめ取得されており、これを調整するための位相調整量θ0が設定されている。つまり、フィルタ等で位相がθ0だけ遅延する場合、正相分位相調整部84は、正相分信号Yαp,Yβpの位相を位相調整量θ0だけ進める処理をして、位相調整後の正相分信号Y’αp,Y’βpを出力する。 The phase adjustment unit 84 for the positive phase adjusts the phase so that the delayed phase is advanced in advance. The phase to be delayed is acquired in advance by experiments, and a phase adjustment amount θ 0 for adjusting this is set. That is, when the phase is delayed by θ 0 due to a filter or the like, the positive phase phase adjustment unit 84 performs a process of advancing the phase of the positive phase signals Yαp and Yβp by the phase adjustment amount θ 0 to correct the positive phase after the phase adjustment. Phase separation signals Y′αp and Y′βp are output.

正相分位相調整部84で行われる位相調整処理は、下記(10)式に示す行列式で表される。
The phase adjustment process performed by the phase adjustment unit 84 for the positive phase is expressed by a determinant represented by the following equation (10).

なお、静止座標変換部82cで行われる処理と正相分位相調整部84で行われる処理を、1つの処理で行うようにしてもよい。すなわち、静止座標変換部82cで静止座標変換を行う際に、合わせて位相を位相調整量θ0だけ進める処理を行うようにしてもよい。 Note that the processing performed by the stationary coordinate conversion unit 82c and the processing performed by the positive phase phase adjustment unit 84 may be performed by one processing. That is, when stationary coordinate conversion is performed by the stationary coordinate conversion unit 82c, processing for advancing the phase by the phase adjustment amount θ 0 may be performed.

静止座標変換処理と位相調整処理とを一度に行う場合の処理は、上記(7)式および(10)式から、下記(11)式に示す行列式で表される。
The process in the case where the stationary coordinate conversion process and the phase adjustment process are performed at once is expressed by the determinant represented by the following expression (11) from the above expressions (7) and (10).

逆相分位相調整部85は、遅延する位相をあらかじめ進めておくように、位相を調整するものである。フィルタ等で位相がθ0だけ遅延する場合、逆相分位相調整部85は、逆相分信号Yαn,Yβnの位相を位相調整量θ0だけ進める処理をして、位相調整後の逆相分信号Y’αn,Y’βnを出力する。 The antiphase component phase adjustment unit 85 adjusts the phase so that the delayed phase is advanced in advance. When the phase is delayed by θ 0 by a filter or the like, the anti-phase component phase adjustment unit 85 performs a process of advancing the phase of the anti-phase signal signals Yαn and Yβn by the phase adjustment amount θ 0 so that the anti-phase component after phase adjustment is performed. Signals Y′αn and Y′βn are output.

逆相分の信号の位相を位相調整量θ0だけ進める場合、上記(10)式に示す行列において、θ0を(−θ0)とした行列を用いる。すなわち、逆相分位相調整部85で行われる位相調整処理は、下記(12)式に示す行列式で表される。
When the phase of the signal of the opposite phase is advanced by the phase adjustment amount θ 0 , a matrix in which θ 0 is (−θ 0 ) is used in the matrix shown in the above equation (10). That is, the phase adjustment process performed by the antiphase component phase adjustment unit 85 is represented by a determinant represented by the following equation (12).

なお、静止座標変換部83cで行われる処理と逆相分位相調整部85で行われる処理を、1つの処理で行うようにしてもよい。すなわち、静止座標変換部83cで静止座標変換を行う際に、合わせて位相を位相調整量θ0だけ進める処理を行うようにしてもよい。 The process performed by the stationary coordinate conversion unit 83c and the process performed by the antiphase phase adjustment unit 85 may be performed by one process. That is, when stationary coordinate conversion is performed by the stationary coordinate conversion unit 83c, processing for advancing the phase by the phase adjustment amount θ 0 may be performed.

静止座標変換処理と位相調整処理とを一度に行う場合の処理は、上記(9)式および(12)式から、下記(13)式に示す行列式で表される。
The process in the case where the stationary coordinate conversion process and the phase adjustment process are performed at once is expressed by the determinant represented by the following expression (13) from the above expressions (9) and (12).

正相分位相調整部84が出力した正相分信号Y’αpと逆相分位相調整部85が出力した逆相分信号Y’αnとが加算された信号Y’αと、正相分信号Y’βpと逆相分信号Y’βnとが加算された信号Y’βとが、振幅調整部86に入力される。振幅調整部86は、信号Y’α,Y’βの振幅を調整するものであり、フィルタで減衰する分を増幅する処理を行い、振幅調整後の信号Yα,Yβを出力する。   A signal Y′α obtained by adding the positive phase signal Y′αp output from the positive phase phase adjustment unit 84 and the negative phase signal Y′αn output from the reverse phase phase adjustment unit 85, and a positive phase signal A signal Y′β obtained by adding Y′βp and the antiphase signal Y′βn is input to the amplitude adjusting unit 86. The amplitude adjusting unit 86 adjusts the amplitude of the signals Y′α and Y′β, performs a process of amplifying the amount attenuated by the filter, and outputs the signals Yα and Yβ after amplitude adjustment.

二相/三相変換部87は、振幅調整部86から出力される信号Yα,Yβを、3つの系統指令値信号Yu,Yv,Ywに変換するものである。二相/三相変換部87は、いわゆる二相/三相変換処理(逆αβ変換処理)を行うものであり、三相/二相変換部81とは逆の変換処理を行うものである。   The two-phase / three-phase converter 87 converts the signals Yα and Yβ output from the amplitude adjuster 86 into three system command value signals Yu, Yv, and Yw. The two-phase / three-phase conversion unit 87 performs a so-called two-phase / three-phase conversion process (reverse αβ conversion process), and performs a conversion process opposite to the three-phase / two-phase conversion unit 81.

二相/三相変換部87で行われる変換処理は、下記(14)式に示す行列式で表される。
The conversion process performed by the two-phase / three-phase converter 87 is expressed by a determinant represented by the following equation (14).

本実施形態において、系統対抗分生成部8は、電圧信号Vu,Vv,Vwをα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβに変換し、正相分信号Yαp,Yβpと逆相分信号Yαn,Yβnとをそれぞれ抽出する。そして、正相分信号Yαp,Yβpの位相を正相分位相調整部84で調整し、逆相分信号Yαn,Yβnの位相を逆相分位相調整部85で調整する。位相を調整された各信号をそれぞれ加算し、振幅調整を行ってから、二相/三相変換によって3つの系統指令値信号Yu,Yv,Ywに変換する。位相の調整方法が異なる正相分信号と逆相分信号がそれぞれ抽出され、それぞれに適した方法で位相調整されるので、系統電圧に逆相分が重畳されている場合でも、系統対抗分生成部8は、位相が適切に調整された系統指令値信号を出力することができる。   In the present embodiment, the system counter-part generating unit 8 converts the voltage signals Vu, Vv, and Vw into an α-axis voltage signal Vα and a β-axis voltage signal Vβ, and the positive phase signals Yαp and Yβp and the negative phase signal Yαn, Yβn is extracted. Then, the phases of the positive phase signals Yαp and Yβp are adjusted by the positive phase component phase adjustment unit 84, and the phases of the negative phase signals Yαn and Yβn are adjusted by the negative phase component phase adjustment unit 85. Each signal whose phase has been adjusted is added and the amplitude is adjusted, and then converted into three system command value signals Yu, Yv, Yw by two-phase / three-phase conversion. Since the signal for the positive phase and the signal for the negative phase with different phase adjustment methods are extracted and phase-adjusted by a method suitable for each, even if the negative phase component is superimposed on the system voltage, the system counter component generation The unit 8 can output a system command value signal whose phase is appropriately adjusted.

図3〜5は、本実施形態において行ったシミュレーション結果を説明するための図である。   3-5 is a figure for demonstrating the simulation result performed in this embodiment.

まず、系統対抗分生成部8が出力する系統指令値信号Yu,Yv,Ywを、電力系統Bの系統電圧に精度よく追従させることができるかの検証を行った。そのため、位相調整量θ0=0としてシミュレーションを行っている。図3は、このシミュレーションにおける連系点電圧(系統電圧に相当する。)と系統対抗分(系統指令値信号に相当する。)の波形を、相毎に示している。同図(a)はU相のものであり、同図(b)はV相のものであり、同図(c)はW相のものである。シミュレーション開始から0.2秒後に瞬低をおこし、更に逆相分を印加した。同図(a)〜(c)に示すように、各相とも系統対抗分が連系点電圧に高速に精度よく追従している。 First, it was verified whether the system command value signals Yu, Yv, Yw output from the system counter-part generating unit 8 can accurately follow the system voltage of the power system B. Therefore, the simulation is performed with the phase adjustment amount θ 0 = 0. FIG. 3 shows the waveforms of the interconnection point voltage (corresponding to the system voltage) and the system counter component (corresponding to the system command value signal) in this simulation for each phase. The figure (a) is the thing of the U phase, the figure (b) is the thing of the V phase, and the figure (c) is the thing of the W phase. After a lapse of 0.2 seconds from the start of the simulation, a voltage drop was applied, and a reverse phase component was further applied. As shown in FIGS. 5A to 5C, the system counter-measurement component follows the interconnection point voltage at high speed with high accuracy in each phase.

次に、位相を調整できるかを検証した。図4は、位相を進めた場合のシミュレーションにおける連系点電圧と系統対抗分の波形を、相毎に示している。当該シミュレーションは、位相調整量θ0=30度とした以外は上記シミュレーションと同じ条件で行っている。また、図5は、位相を遅らせた場合のシミュレーションにおける連系点電圧と系統対抗分の波形を、相毎に示している。当該シミュレーションは、位相調整量θ0=−30度とした以外は上記シミュレーションと同じ条件で行っている。図4および図5に示すように、系統対抗分が連系点電圧に高速に精度よく追従し、かつ、位相の調整を適切に行っている。つまり、系統電圧に逆相分が重畳された状態でも、系統指令値信号の位相を適切に調整することができる。 Next, it was verified whether the phase could be adjusted. FIG. 4 shows, for each phase, the waveform of the interconnection point voltage and the system counter voltage in the simulation when the phase is advanced. The simulation is performed under the same conditions as the simulation except that the phase adjustment amount θ 0 = 30 degrees. Further, FIG. 5 shows the waveform of the interconnection point voltage and the system opposition for each phase in the simulation when the phase is delayed. The simulation is performed under the same conditions as the simulation except that the phase adjustment amount θ 0 = −30 degrees. As shown in FIG. 4 and FIG. 5, the system opposition component follows the interconnection point voltage at high speed with high accuracy and appropriately adjusts the phase. That is, the phase of the system command value signal can be appropriately adjusted even in a state where the antiphase component is superimposed on the system voltage.

上記第1実施形態においては、ローパスフィルタを用いた場合について説明したが、ハイパスフィルタを用いて構成するようにしてもよい。   In the first embodiment, the case where the low-pass filter is used has been described, but the high-pass filter may be used.

この場合、図2に示す正相分抽出部82がハイパスフィルタを用いて逆相分を除去するようにし、逆相分抽出部83がハイパスフィルタを用いて正相分を除去するようにすればよい。すなわち、回転座標変換部82aが位相(−θ)に基づいて逆相分の回転座標変換を行い、LPF82bに代えてハイパスフィルタで直流成分(逆相分)を遮断し、静止座標変換部82cが位相(−θ)に基づいて静止座標変換を行うようにする。また、回転座標変換部83aが位相θに基づいて回転座標変換を行い、LPF83bに代えてハイパスフィルタで直流成分(正相分)を遮断し、静止座標変換部83cが位相θに基づいて静止座標変換を行うようにする。この場合でも、正相分抽出部82が基本波の正相分信号を抽出し、逆相分抽出部83が基本波の逆相分信号を抽出することができる。   In this case, if the positive phase component extraction unit 82 shown in FIG. 2 removes the reverse phase component using a high-pass filter, and the reverse phase component extraction unit 83 removes the positive phase component using a high-pass filter. Good. That is, the rotation coordinate conversion unit 82a performs rotation coordinate conversion for the reverse phase based on the phase (−θ), cuts the DC component (reverse phase component) with a high-pass filter instead of the LPF 82b, and the stationary coordinate conversion unit 82c The stationary coordinate transformation is performed based on the phase (−θ). Further, the rotation coordinate conversion unit 83a performs rotation coordinate conversion based on the phase θ, cuts off the DC component (positive phase component) with a high-pass filter instead of the LPF 83b, and the stationary coordinate conversion unit 83c performs the stationary coordinate conversion based on the phase θ. Make the conversion. Even in this case, the positive phase component extraction unit 82 can extract the fundamental phase positive phase signal, and the negative phase component extraction unit 83 can extract the fundamental phase negative phase signal.

上記第1実施形態においては、回転座標変換部82a,83aおよび静止座標変換部82c,83cが非線形時変処理を行うために、線形制御理論を用いて制御系を設計することができず、また、システム解析もできなかった。線形制御理論を用いることができるように、回転座標変換部82a,83aおよび静止座標変換部82c,83cを備えず、これに代わる構成を採用した場合を、第2実施形態として説明する。   In the first embodiment, since the rotational coordinate conversion units 82a and 83a and the static coordinate conversion units 82c and 83c perform nonlinear time-varying processing, the control system cannot be designed using linear control theory. System analysis was not possible. A case in which the rotation coordinate conversion units 82a and 83a and the stationary coordinate conversion units 82c and 83c are not provided so that the linear control theory can be used and an alternative configuration is adopted will be described as a second embodiment.

まず、回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を線形時不変の処理に変換する方法について説明する。   First, a method for converting processing involving rotational coordinate transformation and stationary coordinate transformation into linear time-invariant processing will be described.

図6(a)は、回転座標変換および静止座標変換を伴う処理を説明するための図である。当該処理では、まず、信号αおよびβが、回転座標変換によって、信号dおよびqに変換される。信号dおよびqに対して、それぞれ所定の伝達関数F(s)で表される処理が行われ、信号d’およびq’が出力される。次に、信号d’およびq’が静止座標変換によって、信号α’およびβ’に変換される。図6(a)に示す非線形時変の処理を、図6(b)に示す線形時不変の伝達関数の行列Gを用いた処理に変換する。   FIG. 6A is a diagram for explaining processing involving rotational coordinate conversion and stationary coordinate conversion. In this processing, first, the signals α and β are converted into signals d and q by rotational coordinate conversion. The signals d and q are each processed by a predetermined transfer function F (s), and signals d 'and q' are output. Next, the signals d ′ and q ′ are converted into signals α ′ and β ′ by stationary coordinate transformation. The nonlinear time-varying process shown in FIG. 6A is converted into a process using the matrix G of the linear time-invariant transfer function shown in FIG. 6B.

図6(a)に示す回転座標変換は下記(15)式の行列式で表され、静止座標変換は下記(16)式の行列式で表される。
The rotational coordinate transformation shown in FIG. 6A is represented by a determinant of the following equation (15), and the stationary coordinate transformation is represented by a determinant of the following equation (16).

したがって、図6(a)に示す処理を、行列を用いて、図7(a)のように表すことができる。図7(a)に示す3つの行列の積を計算し、算出された行列を線形時不変の行列にすることで、図6(b)に示す行列Gを算出することができる。このとき、静止座標変換および回転座標変換の行列を行列の積に変換したうえで、算出を行う。   Therefore, the process shown in FIG. 6A can be expressed as shown in FIG. 7A using a matrix. The matrix G shown in FIG. 6B can be calculated by calculating the product of the three matrices shown in FIG. 7A and making the calculated matrix a linear time-invariant matrix. At this time, the calculation is performed after converting the matrix of the stationary coordinate conversion and the rotation coordinate conversion into a matrix product.

回転座標変換の行列は、下記(17)式に示す右辺の行列の積に変換することができる。
但し、jは虚数単位であり、exp()は自然対数の底eの指数関数であり、
である。なお、T-1は、Tの逆行列である。
The matrix of rotational coordinate conversion can be converted into a product of the right-hand side matrix shown in the following equation (17).
Where j is the imaginary unit, exp () is the exponential function of the base e of the natural logarithm,
It is. T −1 is an inverse matrix of T.

となり、オイラーの公式より、exp(jθ)=cosθ+jsinθ、exp(−jθ)=cosθ−jsinθを代入して計算すると、
であることが、確認できる。
From the Euler's formula, calculating by substituting exp (jθ) = cos θ + jsin θ and exp (−jθ) = cos θ−jsin θ,
It can be confirmed that

また、静止座標変換の行列は、下記(18)式に示す右辺の行列の積に変換することができる。当該行列の積の中央の行列は線形時不変の行列である。
但し、jは虚数単位であり、exp()は自然対数の底eの指数関数であり、
である。なお、T-1は、Tの逆行列である。
Further, the matrix of the static coordinate conversion can be converted into the product of the right-side matrix shown in the following equation (18). The matrix in the middle of the matrix product is a linear time-invariant matrix.
Where j is the imaginary unit, exp () is the exponential function of the base e of the natural logarithm,
It is. T −1 is an inverse matrix of T.

となり、オイラーの公式より、exp(jθ)=cosθ+jsinθ、exp(−jθ)=cosθ−jsinθを代入して計算すると、
であることが、確認できる。
From the Euler's formula, calculating by substituting exp (jθ) = cos θ + jsin θ and exp (−jθ) = cos θ−jsin θ,
It can be confirmed that

上記(17)式および(18)式を用いて、図7(a)に示す3つの行列の積を計算して、行列Gを算出すると、下記(19)式のように計算される。
When the product of the three matrices shown in FIG. 7A is calculated using the above equations (17) and (18) and the matrix G is calculated, the following equation (19) is obtained.

上記(19)式の中央の3つの行列の1行1列目の要素に注目し、これをブロック線図で表すと、図8に示すブロック線図になる。図8に示すブロック線図の入出力特性を計算すると、
となる。ただし、F(s)はインパルス応答f(t)をもつ一入力一出力伝達関数である 。
When attention is paid to the element in the first row and the first column of the three matrixes in the center of the above equation (19) and this is expressed in a block diagram, the block diagram shown in FIG. 8 is obtained. When calculating the input / output characteristics of the block diagram shown in FIG.
It becomes. Where F (s) is a one-input one-output transfer function having an impulse response f (t).

ここで、θ(t)=ω0tとすると、θ(t)−θ(τ)=ω0t−ω0τ=ω0(t−τ)=θ(t−τ)となるので、図8に示すブロック線図の入出力特性は、インパルス応答f(t)exp(−jω0t)を持つ線形時不変系のものに等しい。インパルス応答f(t)exp(−jω0t)をラプラス変換すると、伝達関数F(s+jω0)が得られる。また、図8に示すブロック線図のexp(jθ(t))とexp(−jθ(t))とを入れ換えた場合の入出力特性は、伝達関数F(s−jω0)の入出力特性になる。 Here, when θ (t) = ω 0 t, θ (t) −θ (τ) = ω 0 t−ω 0 τ = ω 0 (t−τ) = θ (t−τ). The input / output characteristics of the block diagram shown in FIG. 8 are equal to those of a linear time invariant system having an impulse response f (t) exp (−jω 0 t). When the impulse response f (t) exp (−jω 0 t) is Laplace transformed, a transfer function F (s + jω 0 ) is obtained. The input / output characteristics when exp (jθ (t)) and exp (−jθ (t)) in the block diagram shown in FIG. 8 are interchanged are the input / output characteristics of the transfer function F (s−jω 0 ). become.

したがって、上記(19)式からさらに計算を進めると、
と計算される。
Therefore, when the calculation is further advanced from the above equation (19),
Is calculated.

これにより、図7(a)に示す処理を、図7(b)に示す処理に変換することができる。図7(b)に示す処理は、回転座標変換を行ってから所定の伝達関数F(s)で表される処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理であって、当該処理のシステムは線形時不変のシステムである。   Thereby, the process shown in FIG. 7A can be converted into the process shown in FIG. The process shown in FIG. 7B is a process equivalent to the process of performing the stationary coordinate conversion after performing the process represented by the predetermined transfer function F (s) after performing the rotational coordinate conversion. This system is a linear time-invariant system.

ローパスフィルタの伝達関数は、時定数をTとすると、F(s)=1/(Ts+1)で表される。したがって、図9に示す処理、すなわち、回転座標変換を行ってからローパスフィルタ処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列GLPFは、上記(20)式を用いて、下記(21)式のように算出される。
The transfer function of the low-pass filter is represented by F (s) = 1 / (Ts + 1), where T is the time constant. Therefore, the transfer function matrix G LPF showing the process shown in FIG. 9, that is, the process equivalent to the process of performing the static coordinate conversion after the low-pass filter process after performing the rotary coordinate conversion, is expressed by the above equation (20). And is calculated as shown in the following equation (21).

図10は、行列GLPFの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。同図(a)は行列GLPFの1行1列要素(以下では、「(1,1)要素」と記載する。他の要素についても同様に記載する。)および(2,2)要素の伝達関数を示しており、同図(b)は行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数を示しており、同図(c)は行列GLPFの(2,1)要素の伝達関数を示している。同図は、系統電圧の基本波の周波数(以下では、「中心周波数」とする。また、中心周波数に対応する角周波数を「中心角周波数」とする。)が60Hzの場合(すなわち、角周波数ω0=120πの場合)のものであり、時定数Tを「0.1」,「1」,「10」,「100」とした場合を示している。 FIG. 10 is a Bode diagram for analyzing a transfer function that is each element of the matrix G LPF . FIG. 5A shows a 1-row and 1-column element of matrix G LPF (hereinafter referred to as “(1,1) element”. Other elements are also described in the same manner) and (2,2) element. It shows a transfer function, Fig. (b) shows a transfer function of (1,2) element of the matrix G LPF, FIG. (c) the transfer function of the (2,1) element of the matrix G LPF Is shown. The figure shows the case where the frequency of the fundamental wave of the system voltage (hereinafter referred to as “center frequency”. Also, the angular frequency corresponding to the center frequency is referred to as “center angular frequency”) is 60 Hz (that is, angular frequency). ω 0 = 120π), and the time constant T is set to “0.1”, “1”, “10”, “100”.

同図(a),(b)および(c)が示す振幅特性は、いずれも、中心周波数にピークがあり、振幅特性のピークは−6dB(=1/2)である。また、時定数Tが大きくなると、通過帯域が小さくなっている。同図(a)が示す位相特性は、中心周波数で0度になる。つまり、行列GLPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号を位相を変化させることなく通過させる。同図(b)が示す位相特性は、中心周波数で90度になる。つまり、行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号の位相を90度進めて通過させる。一方、同図(c)が示す位相特性は、中心周波数で−90度になる。つまり、行列GLPFの(2,1)要素の伝達関数は、中心周波数(中心角周波数)の信号の位相を90度遅らせて通過させる。以下に、三相/二相変換後の2つの信号に対する伝達関数の行列GLPFに示す処理を、図11を参照して検討する。 The amplitude characteristics shown in FIGS. 4A, 4B, and 5C all have a peak at the center frequency, and the peak of the amplitude characteristic is −6 dB (= 1/2). Further, as the time constant T increases, the pass band decreases. The phase characteristic shown in FIG. 5A is 0 degree at the center frequency. That is, the transfer function of the (1, 1) element and the (2, 2) element of the matrix G LPF passes the signal of the center frequency (center angular frequency) without changing the phase. The phase characteristic shown in FIG. 5B is 90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (1,2) element of the matrix G LPF passes the phase of the signal of the center frequency (center angular frequency) by 90 degrees. On the other hand, the phase characteristic shown in FIG. 4C is −90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G LPF passes the signal of the center frequency (center angular frequency) delayed by 90 degrees. Hereinafter, processing shown in the transfer function matrix G LPF for the two signals after the three-phase / two-phase conversion will be discussed with reference to FIG.

図11は、正相分の信号と逆相分の信号を説明するための図である。同図(a)は正相分の信号を示しており、同図(b)は逆相分の信号を示している。     FIG. 11 is a diagram for explaining the signal for the positive phase and the signal for the negative phase. FIG. 4A shows the signal for the positive phase, and FIG. 4B shows the signal for the reverse phase.

同図(a)において、電圧信号Vu,Vv,Vwの基本波の正相分信号を破線矢印のベクトルu,v,wで示している。ベクトルu,v,wは互いに120度ずつ向きが異なっており、時計回りの順番で並んで角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。前記正相分信号を三相/二相変換したα軸信号およびβ軸信号は、実線矢印のベクトルα,βで示される。ベクトルα,βは、時計回りの順番で90度向きが異なっており、角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。 In FIG. 9A, the positive phase components of the fundamental wave of the voltage signals Vu, Vv, Vw are indicated by broken line arrows vectors u, v, w. The vectors u, v, and w have directions different from each other by 120 degrees, and are arranged in a clockwise order and rotated counterclockwise at an angular frequency ω 0 . The α-axis signal and β-axis signal obtained by converting the positive phase signal into three-phase / two-phase signals are indicated by vectors α and β of solid arrows. The vectors α and β are different in direction by 90 degrees in the clockwise order, and are rotated counterclockwise at the angular frequency ω 0 .

つまり、α軸信号はβ軸信号より90度位相が進んでいる。α軸信号に行列GLPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない(図10(a)参照)。また、β軸信号に行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む(図10(b)参照)。したがって、両者の位相がα軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでα軸信号が再現される。一方、α軸信号に行列GLPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる(図10(c)参照)。また、β軸信号に行列GLPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相がβ軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでβ軸信号が再現される。 That is, the α-axis signal is 90 degrees ahead of the β-axis signal. When the processing indicated by the transfer function of the (1, 1) element of the matrix G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change (see FIG. 10A). Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude is halved and the phase is advanced by 90 degrees (see FIG. 10B). Therefore, since both phases are the same as the α-axis signal, the α-axis signal is reproduced by adding both. On the other hand, when the process indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees (see FIG. 10C). Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since both phases are the same as the β-axis signal, the β-axis signal is reproduced by adding both.

逆相分は相順が正相分とは逆方向になっている成分である。図11(b)において、電圧信号Vu,Vv,Vwの基本波の逆相分信号を破線矢印のベクトルu,v,wで示している。ベクトルu,v,wは互いに120度ずつ向きが異なっており、反時計回りの順番で並んで角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。前記逆相分信号を三相/二相変換したα軸信号およびβ軸信号は、実線矢印のベクトルα,βで示される。ベクトルα,βは、反時計回りの順番で90度向きが異なっており、角周波数ω0で反時計回りの方向に回転している。 The reverse phase component is a component whose phase sequence is opposite to the normal phase component. In FIG. 11 (b), the antiphase signal of the fundamental wave of the voltage signals Vu, Vv, Vw is indicated by the vectors u, v, w of broken line arrows. The vectors u, v, and w have directions different from each other by 120 degrees, and are arranged in the counterclockwise order and rotated in the counterclockwise direction at the angular frequency ω 0 . An α-axis signal and a β-axis signal obtained by three-phase / two-phase conversion of the antiphase signal are indicated by vectors α and β of solid arrows. The vectors α and β are different in the direction of 90 degrees in the counterclockwise order, and rotate in the counterclockwise direction at the angular frequency ω 0 .

つまり、α軸信号はβ軸信号より90度位相が遅れている。α軸信号に行列GLPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。また、β軸信号に行列GLPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。一方、α軸信号にGLPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる。また、β軸信号に行列GLPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。つまり、伝達関数の行列GLPFは、基本波の正相分信号を通過させ、逆相分信号を遮断する。また、基本波以外の周波数の信号(高調波など)は基本波より減衰されるので、伝達関数の行列GLPFに示す処理は、中心周波数の正相分信号を抽出するフィルタ処理であることが確認できる。 That is, the α-axis signal is 90 degrees behind the β-axis signal. When the processing indicated by the transfer function of the (1, 1) element of the matrix G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase advances by 90 degrees. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. On the other hand, when the processing indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the G LPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees. Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G LPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. In other words, the transfer function matrix G LPF passes the positive phase signal of the fundamental wave and blocks the negative phase signal. In addition, since a signal having a frequency other than the fundamental wave (such as a harmonic) is attenuated by the fundamental wave, the process indicated by the transfer function matrix G LPF may be a filter process for extracting a positive-phase component signal of the center frequency. I can confirm.

伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた場合、上記とは逆に、正相分信号を遮断し、逆相分信号を通過させる。したがって、中心周波数の逆相分信号を抽出する場合には、伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いればよい。 When the (1, 2) element and the (2, 1) element of the transfer function matrix G LPF are interchanged, conversely to the above, the positive phase signal is cut off and the negative phase signal is passed. Therefore, when extracting the antiphase signal of the center frequency, a matrix obtained by exchanging the (1, 2) element and the (2, 1) element of the transfer function matrix G LPF may be used.

図12は、第2実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するためのブロック図である。同図において、図2に示す系統対抗分生成部8と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。   FIG. 12 is a block diagram for explaining an internal configuration of a system counter-part generating unit according to the second embodiment. In this figure, the same or similar elements as those of the system counter-part generating unit 8 shown in FIG.

図12に示す系統対抗分生成部8’は、正相分抽出部82および逆相分抽出部83に代えて、正相分抽出部82’および逆相分抽出部83’を備えている点で、第1実施形態に係る系統対抗分生成部8(図2参照)と異なる。   The system conflict generation unit 8 ′ shown in FIG. 12 includes a normal phase extraction unit 82 ′ and a reverse phase extraction unit 83 ′ instead of the normal phase extraction unit 82 and the reverse phase extraction unit 83. Thus, it is different from the system conflict generation unit 8 (see FIG. 2) according to the first embodiment.

正相分抽出部82’は、三相/二相変換部81より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、基本波の正相分信号を抽出するものである。抽出された正相分信号Yαp,Yβpは、正相分位相調整部84に出力される。正相分抽出部82’は、上記(21)式に示す、基本波の正相分信号を抽出するための伝達関数の行列GLPFに表される処理を行う。つまり、下記(22)式に示す処理を行っている。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))があらかじめ設定されており、時定数Tはあらかじめ設計されている。
The positive phase component extraction unit 82 ′ extracts a fundamental phase positive phase signal from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81. The extracted positive phase signals Yαp and Yβp are output to the positive phase phase adjustment unit 84. The positive phase component extraction unit 82 ′ performs the process represented by the transfer function matrix G LPF for extracting the positive phase component signal of the fundamental wave shown in the equation (21). That is, the process shown in the following equation (22) is performed. As the angular frequency ω 0, the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage (for example, ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz])) is set in advance, and the time constant T is designed in advance.

本実施形態において、正相分抽出部82’は、回転座標変換および静止座標変換を行うことなく、静止座標系でフィルタリング処理を行っている。伝達関数の行列GLPFは、回転座標変換を行ってからフィルタリング処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列である。したがって、伝達関数の行列GLPFで表される処理を行う正相分抽出部82’は、図2に示す回転座標変換部82a、静止座標変換部82c、およびLPF82bと等価の処理、すなわち、正相分抽出部82と等価の処理を行っている。 In the present embodiment, the normal phase extraction unit 82 ′ performs the filtering process in the stationary coordinate system without performing the rotation coordinate conversion and the stationary coordinate conversion. The transfer function matrix G LPF is a transfer function matrix indicating a process equivalent to a process of performing a stationary coordinate conversion after performing a filtering process after performing a rotation coordinate conversion. Therefore, the positive phase component extraction unit 82 ′ that performs the process represented by the transfer function matrix G LPF is equivalent to the rotation coordinate conversion unit 82a, the stationary coordinate conversion unit 82c, and the LPF 82b shown in FIG. A process equivalent to the phase extraction unit 82 is performed.

また、正相分抽出部82’で行われる処理は、伝達関数の行列GLPFで示されるので、線形時不変の処理である。非線形時変処理である回転座標変換処理および静止座標変換処理が含まれていない線形時不変システムになっているので、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。このように、上記(21)式に示す伝達関数の行列GLPFを用いることで、回転座標変換を行ってからフィルタリング処理を行った後に静止座標変換を行う非線形の処理を、線形時不変の多入出力系へ帰着させることができ、これによりシステム解析や制御系設計が容易になる。 In addition, the processing performed by the positive phase component extraction unit 82 ′ is a linear time-invariant processing because it is represented by a transfer function matrix G LPF . Since the system is a linear time invariant system that does not include the rotating coordinate transformation process and the static coordinate transformation process, which are nonlinear time-varying processes, control system design and system analysis using linear control theory are possible. Thus, by using the matrix G LPF of the transfer function shown in the above equation (21), nonlinear processing that performs stationary coordinate transformation after performing filtering processing after performing rotational coordinate transformation can be performed in a linear time invariant manner. It can be reduced to the input / output system, which facilitates system analysis and control system design.

逆相分抽出部83’は、三相/二相変換部81より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、基本波の逆相分信号を抽出するものである。抽出された逆相分信号Yαn,Yβnは、逆相分位相調整部85に出力される。逆相分抽出部83’は、上記(21)式に示す伝達関数の行列GLPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列に表される処理を行う。つまり、基本波の逆相分信号を抽出するための処理を行っており、下記(23)式に示す処理を行っている。角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))があらかじめ設定されており、時定数Tはあらかじめ設計されている。
The negative phase component extraction unit 83 ′ extracts a basic phase negative phase signal from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81. The extracted antiphase component signals Yαn and Yβn are output to the antiphase component phase adjustment unit 85. The antiphase component extraction unit 83 ′ performs processing represented by a matrix in which the (1,2) element and the (2,1) element of the transfer function matrix G LPF shown in the above equation (21) are interchanged. That is, the process for extracting the antiphase signal of the fundamental wave is performed, and the process shown in the following equation (23) is performed. As the angular frequency ω 0, the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage (for example, ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz])) is set in advance, and the time constant T is designed in advance.

逆相分抽出部83’は、図2に示す回転座標変換部83a、静止座標変換部83c、およびLPF83bと等価の処理、すなわち、逆相分抽出部83と等価の処理を行っている。また、逆相分抽出部83’で行われる処理も線形時不変の処理であり、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能となる。   The reverse phase extraction unit 83 'performs a process equivalent to the rotation coordinate conversion unit 83a, the static coordinate conversion unit 83c, and the LPF 83b shown in FIG. 2, that is, a process equivalent to the reverse phase extraction unit 83. In addition, the processing performed by the antiphase component extraction unit 83 ′ is also a linear time-invariant processing, which enables control system design and system analysis using linear control theory.

正相分抽出部82’および逆相分抽出部83’は、第1実施形態に係る正相分抽出部82および逆相分抽出部83(図2参照)とそれぞれ等価の処理を行っている。つまり、正相分抽出部82’はα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから正相分信号Yαp,Yβpを抽出し、逆相分抽出部83’はα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから逆相分信号Yαn,Yβnを抽出する。そして、正相分信号Yαp,Yβpの位相は正相分位相調整部84で調整され、逆相分信号Yαn,Yβnの位相は逆相分位相調整部85で調整される。したがって、第2実施形態に係る系統対抗分生成部8’も、第1実施形態に係る系統対抗分生成部8と同様の効果を奏することができる。さらに、第2実施形態に係る系統対抗分生成部8’は、線形制御理論を用いた制御系設計やシステム解析が可能であるという効果も奏することができる。   The normal phase extraction unit 82 ′ and the reverse phase extraction unit 83 ′ perform processing equivalent to that of the normal phase extraction unit 82 and the reverse phase extraction unit 83 (see FIG. 2) according to the first embodiment, respectively. . That is, the positive phase component extraction unit 82 ′ extracts the positive phase component signals Yαp and Yβp from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ, and the negative phase component extraction unit 83 ′ extracts the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage. The negative phase signals Yαn and Yβn are extracted from the signal Vβ. The phases of the positive phase signals Yαp and Yβp are adjusted by the positive phase component phase adjustment unit 84, and the phases of the negative phase signals Yαn and Yβn are adjusted by the negative phase component phase adjustment unit 85. Therefore, the system conflict generation unit 8 ′ according to the second embodiment can achieve the same effects as the system counter generation unit 8 according to the first embodiment. Furthermore, the system counter-part generating unit 8 ′ according to the second embodiment can also achieve an effect that control system design and system analysis using linear control theory are possible.

なお、本実施形態においては、伝達関数の行列の各要素の時定数が同一である場合について説明したが、要素毎に異なる値を用いるようにしてもよい。例えば、α軸成分の速応性を向上させたり、安定性を高めたりするなどの付加特性を与えるように設計することもできる。   In the present embodiment, the case where the time constants of the elements of the transfer function matrix are the same has been described, but different values may be used for each element. For example, it can be designed to provide additional characteristics such as improving the quick response of the α-axis component and increasing the stability.

また、本実施形態においては、正相分抽出部82’および逆相分抽出部83’をそれぞれ個別に設計する場合について説明したが、これに限られない。時定数Tを共通にするようにして、正相分抽出部82’および逆相分抽出部83’を一度に設計するようにしてもよい。   In the present embodiment, the case where the normal phase extraction unit 82 'and the reverse phase extraction unit 83' are individually designed has been described. However, the present invention is not limited to this. The common phase extraction unit 82 ′ and the reverse phase extraction unit 83 ′ may be designed at a time so as to share the time constant T.

また、本実施形態においては、正相分抽出部82’および逆相分抽出部83’で用いられる角周波数ω0をあらかじめ設定しておく場合について説明したが、これに限られない。信号処理のサンプリング周期が固定サンプリング周期の場合、系統電圧の基本波の角周波数を周波数検出装置などで検出して、検出された角周波数を角周波数ω0として用いるようにしてもよい。 In the present embodiment, the case where the angular frequency ω 0 used in the normal phase extraction unit 82 ′ and the reverse phase extraction unit 83 ′ is set in advance has been described, but the present invention is not limited to this. When the sampling period of the signal processing is a fixed sampling period, the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage may be detected by a frequency detection device or the like, and the detected angular frequency may be used as the angular frequency ω 0 .

本実施形態においては、ローパスフィルタに代わる処理を行う場合について説明したが、ハイパスフィルタに代わる処理を行う構成としてもよい。   In the present embodiment, the case of performing processing in place of the low-pass filter has been described, but a configuration in which processing in place of the high-pass filter is performed may be employed.

ハイパスフィルタの伝達関数は、時定数をTとすると、F(s)=Ts/(Ts+1)で表される。したがって、図13に示す処理、すなわち、回転座標変換を行ってからハイパスフィルタ処理を行った後に静止座標変換を行う処理と等価の処理を示す伝達関数の行列GHPFは、上記(20)式を用いて、下記(24)式のように算出される。
The transfer function of the high-pass filter is represented by F (s) = Ts / (Ts + 1), where T is the time constant. Therefore, the transfer function matrix G HPF showing the process shown in FIG. 13, that is, the process equivalent to the process of performing the static coordinate conversion after performing the high-pass filter process after performing the rotation coordinate conversion is expressed by the above equation (20). And is calculated as shown in the following equation (24).

図14は、行列GHPFの各要素である伝達関数を解析するためのボード線図である。同図(a)は行列GHPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数を示しており、同図(b)は行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数を示しており、同図(c)は行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数を示している。同図は、中心周波数が60Hzの場合のものであり、時定数Tを「0.1」,「1」,「10」,「100」とした場合を示している。 FIG. 14 is a Bode diagram for analyzing a transfer function which is each element of the matrix G HPF . FIG (a) shows a transfer function of (1, 1) element and (2,2) element of the matrix G HPF, FIG (b) the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF FIG. 4C shows the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF . This figure shows the case where the center frequency is 60 Hz, and the time constant T is “0.1”, “1”, “10”, “100”.

同図(a)が示す振幅特性は中心周波数近辺で減衰しており、中心周波数での振幅特性は−6dB(=1/2)である。また、時定数Tが大きくなると、遮断帯域が小さくなっている。同図(b)および(c)が示す振幅特性は、いずれも、中心周波数にピークがあり、振幅特性のピークは−6dB(=1/2)である。また、時定数Tが大きくなると、通過帯域が小さくなっている。また、同図(a)が示す位相特性は、中心周波数で0度になる。つまり、行列GHPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数は、中心周波数の信号を位相を変化させることなく通過させる。同図(b)が示す位相特性は、中心周波数で−90度になる。つまり、行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数は、中心周波数の信号の位相を90度遅らせて通過させる。一方、同図(c)が示す位相特性は、中心周波数で90度になる。つまり、行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数は、中心周波数の信号の位相を90度進めて通過させる。以下に、三相/二相変換後の2つの信号に対する伝達関数の行列GHPFに示す処理を、図11を参照して検討する。 The amplitude characteristic shown in FIG. 6A is attenuated in the vicinity of the center frequency, and the amplitude characteristic at the center frequency is −6 dB (= ½). Further, as the time constant T increases, the cutoff band decreases. The amplitude characteristics shown in FIGS. 5B and 5C both have a peak at the center frequency, and the peak of the amplitude characteristics is −6 dB (= ½). Further, as the time constant T increases, the pass band decreases. Further, the phase characteristic shown in FIG. 5A is 0 degree at the center frequency. That is, the transfer function of the (1, 1) element and the (2, 2) element of the matrix G HPF passes the signal of the center frequency without changing the phase. The phase characteristic shown in FIG. 5B is −90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF passes the signal of the center frequency signal delayed by 90 degrees. On the other hand, the phase characteristic shown in FIG. 4C is 90 degrees at the center frequency. That is, the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF passes the phase of the signal at the center frequency by 90 degrees. The processing shown in the matrix G HPF of the transfer function for the two signals after the three-phase / two-phase conversion will be discussed below with reference to FIG.

図11(a)において、基本波の正相分信号を三相/二相変換したα軸信号(ベクトルα)に行列GHPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない(図14(a)参照)。また、β軸信号(ベクトルβ)に行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる(図14(b)参照)。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。一方、α軸信号に行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む(図14(c)参照)。また、β軸信号に行列GHPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相が逆位相になるので、両者を加算することで打ち消し合うことになる。 In FIG. 11A, when the processing indicated by the transfer function of the (1, 1) element of the matrix G HPF is performed on the α-axis signal (vector α) obtained by three-phase / two-phase conversion of the positive phase signal of the fundamental wave The amplitude is halved and the phase does not change (see FIG. 14A). Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal (vector β), the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees (see FIG. 14B). ). Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other. On the other hand, when the process indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is advanced by 90 degrees (see FIG. 14C). Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since the phases of both are reversed, adding them together cancels each other.

同図(b)において、基本波の逆相分信号を三相/二相変換したα軸信号(ベクトルα)に行列GHPFの(1,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。また、β軸信号(ベクトルβ)に行列GHPFの(1,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度遅れる。したがって、両者の位相がα軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでα軸信号が再現される。一方、α軸信号に行列GHPFの(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相が90度進む(図14(c)参照)。また、β軸信号に行列GHPFの(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合、振幅が半分になって、位相は変化しない。したがって、両者の位相がβ軸信号と同じ位相になるので、両者を加算することでβ軸信号が再現される。 In FIG. 5B, when the processing shown in the transfer function of the (1, 1) element of the matrix G HPF is performed on the α-axis signal (vector α) obtained by three-phase / two-phase conversion of the inverse signal of the fundamental wave. The amplitude is halved and the phase does not change. Further, when the process indicated by the transfer function of the (1,2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal (vector β), the amplitude is halved and the phase is delayed by 90 degrees. Therefore, since both phases are the same as the α-axis signal, the α-axis signal is reproduced by adding both. On the other hand, when the process indicated by the transfer function of the (2, 1) element of the matrix G HPF is performed on the α-axis signal, the amplitude is halved and the phase is advanced by 90 degrees (see FIG. 14C). Further, when the process indicated by the transfer function of the (2, 2) element of the matrix G HPF is performed on the β-axis signal, the amplitude becomes half and the phase does not change. Therefore, since both phases are the same as the β-axis signal, the β-axis signal is reproduced by adding both.

つまり、伝達関数の行列GHPFは、基本波の逆相分信号を通過させ、正相分信号を遮断する。また、基本波以外の周波数の信号(高調波など)は、行列GHPFの(1,1)要素および(2,2)要素の伝達関数に示す処理を行った場合はそのまま通過し(図14(a)参照)、(1,2)要素および(2,1)要素の伝達関数に示す処理を行った場合は減衰するので(図14(b)、(c)参照)、ほぼそのまま通過する。したがって、伝達関数の行列GHPFに示す処理は、中心周波数の正相分信号だけを除去するノッチフィルタ処理であることが確認できる。 That is, the matrix G HPF of the transfer function allows the negative phase signal of the fundamental wave to pass and blocks the positive phase signal. In addition, a signal having a frequency other than the fundamental wave (such as a harmonic wave) passes as it is when the processing indicated by the transfer functions of the (1, 1) element and the (2, 2) element of the matrix G HPF is performed (FIG. 14). (See (a)), (1) and (2,1) elements, and the transfer function of the (2,1) element is attenuated (see FIGS. 14 (b) and 14 (c)) and passes almost as it is. . Therefore, it can be confirmed that the process shown in the matrix G HPF of the transfer function is a notch filter process that removes only the positive phase signal of the center frequency.

伝達関数の行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた場合、上記とは逆に、逆相分信号を遮断し、正相分信号を通過させる。したがって、中心周波数の逆相分信号だけを除去する場合には、伝達関数の行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いればよい。 When the (1,2) element and the (2,1) element of the matrix G HPF of the transfer function are interchanged, the reverse phase signal is cut off and the positive phase signal is passed, contrary to the above. Therefore, in order to remove only the antiphase signal of the center frequency, a matrix in which the (1,2) element and the (2,1) element of the transfer function matrix G HPF are exchanged may be used.

第2実施形態においてハイパスフィルタに代わる処理を行う場合、図12に示す正相分抽出部82’がハイパスフィルタに代わる処理を行って逆相分を除去するようにし、逆相分抽出部83’がハイパスフィルタに代わる処理を行って正相分を除去するようにすればよい。すなわち、逆相分抽出部83’が上記(24)式に示す行列GHPFを用いた下記(25)式に示す処理を行って、正相分抽出部82’が上記(24)式に示す行列GHPFの(1,2)要素と(2,1)要素とを入れ換えた行列を用いた下記(26)式に示す処理を行うようにする。なお、角周波数ω0は系統電圧の基本波の角周波数(例えば、ω0=120π[rad/sec](60[Hz]))があらかじめ設定されており、時定数Tはあらかじめ設計されている。この場合でも、正相分抽出部82’が基本波の正相分信号を抽出し、逆相分抽出部83’が基本波の逆相分信号を抽出することができる。
In the second embodiment, when performing processing in place of the high-pass filter, the positive-phase component extracting unit 82 ′ shown in FIG. 12 performs processing in place of the high-pass filter to remove the anti-phase component, and the anti-phase component extracting unit 83 ′. However, the processing for replacing the high-pass filter may be performed to remove the positive phase component. That is, the reverse phase extraction unit 83 ′ performs the process shown in the following equation (25) using the matrix G HPF shown in the above equation (24), and the normal phase extraction unit 82 ′ shows the above equation (24). The processing shown in the following equation (26) using a matrix in which the (1,2) and (2,1) elements of the matrix G HPF are exchanged is performed. As the angular frequency ω 0 , the angular frequency of the fundamental wave of the system voltage (for example, ω 0 = 120π [rad / sec] (60 [Hz])) is set in advance, and the time constant T is designed in advance. . Even in this case, the positive phase component extraction unit 82 ′ can extract the fundamental phase positive phase signal, and the negative phase component extraction unit 83 ′ can extract the fundamental phase negative phase signal.

正相分信号と逆相分信号とを抽出する方法として、対称座標変換が知られている。以下に、対称座標変換を用いて、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから正相分信号Yαp,Yβpと逆相分信号Yαn,Yβnとを抽出する場合を、第3実施形態として説明する。   Symmetric coordinate transformation is known as a method for extracting a normal phase signal and a negative phase signal. Hereinafter, a case where the positive phase signals Yαp and Yβp and the negative phase signals Yαn and Yβn are extracted from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ by using symmetric coordinate transformation will be described as a third embodiment. To do.

図15は、第3実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するための図である。同図において、図2に示す系統対抗分生成部8と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。   FIG. 15 is a diagram for explaining the internal configuration of the system counter-part generating unit according to the third embodiment. In this figure, the same or similar elements as those of the system counter-part generating unit 8 shown in FIG.

図15に示す系統対抗分生成部8”は、正相分抽出部82および逆相分抽出部83に代えて、抽出部88を備えている点で、第1実施形態に係る系統対抗分生成部8(図2参照)と異なる。   The system conflict generation unit 8 ″ shown in FIG. 15 includes an extraction unit 88 in place of the normal phase extraction unit 82 and the reverse phase extraction unit 83, and the system counter generation according to the first embodiment. Different from the part 8 (see FIG. 2).

抽出部88は、三相/二相変換部81より入力されるα軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、正相分信号Yαp,Yβpと逆相分信号Yαn,Yβnとを抽出するものである。抽出された正相分信号Yαp,Yβpは正相分位相調整部84に出力され、抽出された逆相分信号Yαn,Yβnは逆相分位相調整部85に出力される。抽出部88は、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから、下記(27a)式に示す行列式によって正相分信号Yαp,Yβpを算出し、下記(27b)式に示す行列式によって逆相分信号Yαn,Yβnを算出する。但し、jは虚数単位である。なお、下記(27a)式および(27b)式は、後述する下記(28a)式、(28b)式、(29)式、および(30)式から算出できるが、詳細な算出過程の説明は省略する。
The extraction unit 88 extracts the positive phase signal Yαp, Yβp and the negative phase signal Yαn, Yβn from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ input from the three-phase / two-phase conversion unit 81. It is. The extracted positive phase signals Yαp and Yβp are output to the positive phase component phase adjustment unit 84, and the extracted negative phase signals Yαn and Yβn are output to the negative phase component phase adjustment unit 85. The extraction unit 88 calculates the positive phase signals Yαp and Yβp from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ by the determinant represented by the following equation (27a), and the inverse by the determinant represented by the following equation (27b): Phase separation signals Yαn and Yβn are calculated. However, j is an imaginary unit. The following formulas (27a) and (27b) can be calculated from the following formulas (28a), (28b), (29), and (30), which will be described later, but a detailed description of the calculation process is omitted. To do.

抽出部88は、上記(27a)式および(27b)式を用いて、α軸電圧信号Vαおよびβ軸電圧信号Vβから正相分信号Yαp,Yβpと逆相分信号Yαn,Yβnとを抽出する。そして、正相分信号Yαp,Yβpの位相は正相分位相調整部84で調整され、逆相分信号Yαn,Yβnの位相は逆相分位相調整部85で調整される。したがって、第3実施形態に係る系統対抗分生成部8”も、第1実施形態に係る系統対抗分生成部8と同様の効果を奏することができる。   The extraction unit 88 extracts the positive-phase component signals Yαp and Yβp and the negative-phase component signals Yαn and Yβn from the α-axis voltage signal Vα and the β-axis voltage signal Vβ using the above equations (27a) and (27b). . The phases of the positive phase signals Yαp and Yβp are adjusted by the positive phase component phase adjustment unit 84, and the phases of the negative phase signals Yαn and Yβn are adjusted by the negative phase component phase adjustment unit 85. Therefore, the system counter-part generating unit 8 ″ according to the third embodiment can also achieve the same effects as the system counter-part generating unit 8 according to the first embodiment.

上記第3実施形態においては、三相/二相変換を行ってから正相分信号と逆相分信号とを抽出しているが、先に正相分信号と逆相分信号とを抽出してから三相/二相変換を行うようにしてもよい。以下に、対称座標変換を用いて電圧信号V(Vu,Vv,Vw)から正相分信号と逆相分信号とを抽出し、その後に三相/二相変換を行う場合を、第4実施形態として説明する。   In the third embodiment, the positive phase signal and the negative phase signal are extracted after the three-phase / two-phase conversion, but the positive phase signal and the negative phase signal are extracted first. After that, three-phase / two-phase conversion may be performed. In the fourth embodiment, the normal phase signal and the negative phase signal are extracted from the voltage signal V (Vu, Vv, Vw) using symmetric coordinate transformation, and then the three-phase / two-phase transformation is performed. This will be described as a form.

図16は、第4実施形態に係る系統対抗分生成部の内部構成を説明するための図である。同図において、図15に示す系統対抗分生成部8”と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。   FIG. 16 is a diagram for explaining the internal configuration of the system counter-part generating unit according to the fourth embodiment. In the figure, the same or similar elements as those of the system counter-part generating unit 8 ″ shown in FIG.

図16に示す系統対抗分生成部8'''は、正相分信号と逆相分信号とを抽出してから三相/二相変換を行う点で、第3実施形態に係る系統対抗分生成部8”(図15参照)と異なり、三相/二相変換部81および抽出部88に代えて、抽出部88’および三相/二相変換部81’a,81’bを備えている。   The system counter component generation unit 8 ′ ″ shown in FIG. 16 performs the three-phase / two-phase conversion after extracting the positive phase signal and the negative phase signal, and thus the system counter component according to the third embodiment. Unlike the generation unit 8 ″ (see FIG. 15), instead of the three-phase / two-phase conversion unit 81 and the extraction unit 88, an extraction unit 88 ′ and three-phase / two-phase conversion units 81′a and 81′b are provided. Yes.

抽出部88’は、電圧センサ6より入力される電圧信号V(Vu,Vv,Vw)から、各相の正相分信号Yup,Yvp,Ywpと逆相分信号Yun,Yvn,Ywnとを抽出するものである。抽出された正相分信号Yup,Yvp,Ywpは三相/二相変換部81’aに出力され、抽出された逆相分信号Yun,Yvn,Ywnは三相/二相変換部81’bに出力される。抽出部88’は、下記(28a)式および(28b)式に示す処理を行う。但し、a=exp(j・2π/3)であり、exp()は自然対数の底eの指数関数、jは虚数単位である。
The extraction unit 88 ′ extracts the positive phase signals Yup, Yvp, Ywp and the negative phase signals Yun, Yvn, Ywn of each phase from the voltage signal V (Vu, Vv, Vw) input from the voltage sensor 6. To do. The extracted normal phase signals Yup, Yvp, Ywp are output to the three-phase / two-phase converter 81′a, and the extracted negative-phase signals Yun, Yvn, Ywn are three-phase / two-phase converter 81′b. Is output. The extraction unit 88 ′ performs processing shown in the following equations (28a) and (28b). However, a = exp (j · 2π / 3), exp () is an exponential function of the base e of the natural logarithm, and j is an imaginary unit.

三相/二相変換部81’aは、抽出部88’より入力される3つの正相分信号Yup,Yvp,Ywpを、2つの正相分信号Yαp,Yβpに変換するものである。変換後の正相分信号Yαp,Yβpは、正相分位相調整部84に出力される。三相/二相変換部81’aはいわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、三相/二相変換部81’aで行われる変換処理は、下記(29)式に示す行列式で表される。
The three-phase / two-phase conversion unit 81′a converts the three positive phase signals Yup, Yvp, Ywp input from the extraction unit 88 ′ into two positive phase signals Yαp, Yβp. The converted positive phase signals Yαp and Yβp are output to the positive phase phase adjusting unit 84. The three-phase / two-phase conversion unit 81′a performs a so-called three-phase / two-phase conversion process (αβ conversion process). The conversion process performed by the three-phase / two-phase conversion unit 81′a is as follows (29 ) Expressed by the determinant shown in the equation.

三相/二相変換部81’bは、抽出部88’より入力される3つの逆相分信号Yun,Yvn,Ywnを、2つの逆相分信号Yαn,Yβnに変換するものである。変換後の逆相分信号Yαn,Yβnは、逆相分位相調整部85に出力される。三相/二相変換部81’bはいわゆる三相/二相変換処理(αβ変換処理)を行うものであり、三相/二相変換部81’bで行われる変換処理は、下記(30)式に示す行列式で表される。
The three-phase / two-phase converter 81′b converts the three anti-phase signals Yun, Yvn, Ywn input from the extractor 88 ′ into two anti-phase signals Yαn, Yβn. The converted antiphase signal Yαn, Yβn is output to the antiphase component phase adjustment unit 85. The three-phase / two-phase conversion unit 81′b performs a so-called three-phase / two-phase conversion process (αβ conversion process). The conversion process performed by the three-phase / two-phase conversion unit 81′b is as follows (30 ) Expressed by the determinant shown in the equation.

抽出部88’および三相/二相変換部81’a,81’bは、電圧信号V(Vu,Vv,Vw)から各相の正相分信号Yup,Yvp,Ywpと逆相分信号Yun,Yvn,Ywnとを抽出し、それぞれ正相分信号Yαp,Yβpと逆相分信号Yαn,Yβnとに変換する。そして、正相分信号Yαp,Yβpの位相は正相分位相調整部84で調整され、逆相分信号Yαn,Yβnの位相は逆相分位相調整部85で調整される。したがって、第4実施形態に係る系統対抗分生成部8'''も、第1実施形態に係る系統対抗分生成部8と同様の効果を奏することができる。   The extraction unit 88 ′ and the three-phase / two-phase conversion units 81′a and 81′b are connected to the positive phase signals Yup, Yvp, Ywp and the negative phase signal Yun of each phase from the voltage signal V (Vu, Vv, Vw). , Yvn, Ywn are extracted and converted into the positive phase signals Yαp, Yβp and the negative phase signals Yαn, Yβn, respectively. The phases of the positive phase signals Yαp and Yβp are adjusted by the positive phase component phase adjustment unit 84, and the phases of the negative phase signals Yαn and Yβn are adjusted by the negative phase component phase adjustment unit 85. Therefore, the system counter-part generating unit 8 ′ ″ according to the fourth embodiment can also achieve the same effects as the system counter-part generating unit 8 according to the first embodiment.

上記第1ないし第4実施形態においては、本発明に係る位相調整装置を系統対抗分生成部に用いた場合について説明したが、これに限られない。例えば、電流制御部71(図1参照)に入力される電流信号I(Iu,Iv,Iw)の位相を調整する場合や、電流制御部71から出力される補正値信号Xu,Xv,Xwの位相を調整する場合にも、本発明に係る位相調整装置を用いることができる。   In the first to fourth embodiments, the case where the phase adjustment device according to the present invention is used for the system counter-component generation unit has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the phase of the current signal I (Iu, Iv, Iw) input to the current control unit 71 (see FIG. 1) is adjusted, or the correction value signals Xu, Xv, Xw output from the current control unit 71 The phase adjusting device according to the present invention can also be used when adjusting the phase.

上記第1ないし第4実施形態においては、本発明に係る位相調整装置を系統連系インバータシステムに用いた場合について説明したが、これに限られない。本発明に係る位相調整装置は、三相交流に基づく信号を用いるあらゆる装置や構成において、当該信号の位相を調整する場合に用いることができる。例えば、高調波補償装置、電力用アクティブフィルタ、不平衡補償装置、静止型無効電力補償装置(SVC、SVG)、無停電電源装置(UPS)、力率補償装置、周波数変換装置などの三相交流を扱う装置にも、本発明に係る位相調整装置を用いることができる。   In the first to fourth embodiments, the case where the phase adjusting device according to the present invention is used in a grid-connected inverter system has been described. However, the present invention is not limited to this. The phase adjusting device according to the present invention can be used for adjusting the phase of a signal in any device or configuration using a signal based on a three-phase alternating current. For example, three-phase AC such as harmonic compensator, active filter for power, unbalance compensator, static reactive power compensator (SVC, SVG), uninterruptible power supply (UPS), power factor compensator, frequency converter, etc. The phase adjusting device according to the present invention can also be used in a device that handles the above.

本発明に係る位相調整装置、系統対抗分生成装置、系統連系インバータシステム、および、位相調整方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る位相調整装置、系統対抗分生成装置、系統連系インバータシステム、および、位相調整方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The phase adjustment device, system counter-component generation device, system interconnection inverter system, and phase adjustment method according to the present invention are not limited to the above-described embodiments. The specific configuration of each part of the phase adjustment device, the system counter component generation device, the system interconnection inverter system, and the phase adjustment method according to the present invention can be varied in design in various ways.

A 系統連系インバータシステム
1 直流電源
2 インバータ回路
3 フィルタ回路
4 変圧回路
5 電流センサ
6 電圧センサ
7 制御回路
71 電流制御部
72 PWM信号生成部
8,8’,8”,8''' 系統対抗分生成部
81,81’a,81’b 三相/二相変換部
82,82’ 正相分抽出部(信号抽出手段、第1正相分抽出手段、第2正相分抽出手段)
82a 回転座標変換部(正相回転座標変換手段)
82b LPF(フィルタ手段)
82c 静止座標変換部(正相静止座標変換手段)
83,83’ 逆相分抽出部(信号抽出手段、第1逆相分抽出手段、第2逆相分抽出手段)
83a 回転座標変換部(逆相回転座標変換手段)
83b LPF(フィルタ手段)
83c 静止座標変換部(逆相静止座標変換手段)
84 正相分位相調整部
85 逆相分位相調整部
86 振幅調整部
87 二相/三相変換部
88,88' 抽出部(信号抽出手段)
B 電力系統
A Grid-connected inverter system 1 DC power supply 2 Inverter circuit 3 Filter circuit 4 Transformer circuit 5 Current sensor 6 Voltage sensor 7 Control circuit 71 Current control unit 72 PWM signal generation unit 8, 8 ′, 8 ″, 8 ′ ″ System opposition Minute generation unit 81, 81′a, 81′b Three-phase / two-phase conversion unit 82, 82 ′ Positive phase extraction unit (signal extraction means, first positive phase extraction means, second positive phase extraction means)
82a Rotation coordinate conversion unit (normal phase rotation coordinate conversion means)
82b LPF (filter means)
82c Stationary coordinate conversion unit (normal phase stationary coordinate conversion means)
83, 83 ′ negative phase extraction unit (signal extraction means, first negative phase extraction means, second negative phase extraction means)
83a Rotation coordinate conversion unit (reverse phase rotation coordinate conversion means)
83b LPF (filter means)
83c Stationary coordinate converter (reverse phase stationary coordinate converter)
84 Positive phase component phase adjustment unit 85 Negative phase component phase adjustment unit 86 Amplitude adjustment unit 87 Two-phase / three-phase conversion unit 88, 88 ′ Extraction unit (signal extraction means)
B Power system

Claims (12)

三相交流に基づく3つの信号の位相を調整する位相調整装置であって、
前記3つの信号に基づく正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記抽出手段によって抽出された正相分の信号の位相を調整する正相分位相調整手段と、
前記抽出手段によって抽出された逆相分の信号の位相を調整する逆相分位相調整手段と、
位相調整後の正相分の信号および逆相分の信号から、3つの調整後信号を生成する合成手段と、
を備えていることを特徴とする位相調整装置。
A phase adjustment device for adjusting the phases of three signals based on a three-phase alternating current,
Extraction means for extracting a signal for a normal phase and a signal for a negative phase based on the three signals,
Positive phase phase adjusting means for adjusting the phase of the positive phase signal extracted by the extracting means;
Anti-phase phase adjusting means for adjusting the phase of the anti-phase signal extracted by the extracting means;
A synthesizing means for generating three adjusted signals from the signal for the positive phase and the signal for the negative phase after the phase adjustment;
A phase adjustment device comprising:
前記抽出手段は、
前記3つの信号を第1の信号および第2の信号に変換する三相二相変換手段と、
前記第1の信号に含まれる正相分の信号である第1の正相分信号と、前記第1の信号に含まれる逆相分の信号である第1の逆相分信号と、前記第2の信号に含まれる正相分の信号である第2の正相分信号と、前記第2の信号に含まれる逆相分の信号である第2の逆相分信号とをそれぞれ抽出する信号抽出手段と、
を備え、
前記合成手段は、
位相調整後の第1の正相分信号と位相調整後の第1の逆相分信号とを加算した第1の調整後信号と、位相調整後の第2の正相分信号と位相調整後の第2の逆相分信号とを加算した第2の調整後信号とを、それぞれ生成する加算手段と、
前記第1の調整後信号および前記第2の調整後信号を前記3つの調整後信号に変換する二相三相変換手段と、
を備えている、
請求項1に記載の位相調整装置。
The extraction means includes
Three-phase to two-phase conversion means for converting the three signals into a first signal and a second signal;
A first positive phase signal that is a positive phase signal included in the first signal; a first negative phase signal that is a negative phase signal included in the first signal; A signal for extracting a second positive phase signal that is a positive phase signal included in the second signal and a second negative phase signal that is a negative phase signal included in the second signal, respectively. Extraction means;
With
The synthesis means includes
The first adjusted signal obtained by adding the first positive phase signal after phase adjustment and the first negative phase signal after phase adjustment, and the second positive phase signal after phase adjustment and the phase adjusted Adding means for generating a second adjusted signal obtained by adding the second antiphase signal of
Two-phase three-phase conversion means for converting the first adjusted signal and the second adjusted signal into the three adjusted signals;
With
The phase adjusting device according to claim 1.
前記信号抽出手段は、
前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の正相分信号を抽出する第1正相分抽出手段と、
前記第1の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の正相分信号を抽出する第2正相分抽出手段と、
前記第1の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の逆相分信号を抽出する第1逆相分抽出手段と、
前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の逆相分信号を抽出する第2逆相分抽出手段と、
を備えており、
前記三相交流の基本波の角周波数をω0、時定数をTとした場合、
前記第1の伝達関数は、
1(s)=(T・s+1)/{(T・s+1)2+(T・ω02
であり、
前記第2の伝達関数は、
2(s)=−T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02
であり、
前記第3の伝達関数は、
3(s)=T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02
である、
請求項2に記載の位相調整装置。
The signal extraction means includes
The first signal is signal-processed by a first transfer function, the second signal is signal-processed by a second transfer function, and these are added to extract the first positive phase signal. 1 positive phase extraction means;
The first signal is signal-processed by a third transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to extract the second positive phase signal. Second positive phase extraction means;
The first signal is signal-processed by the first transfer function, the second signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to extract the first antiphase signal. First reverse phase extraction means for
The first signal is signal-processed by the second transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to extract the second antiphase signal. Second reverse phase extraction means for
With
When the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current is ω 0 and the time constant is T,
The first transfer function is:
G 1 (s) = (T · s + 1) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }
And
The second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }
And
The third transfer function is
G 3 (s) = T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }
Is,
The phase adjusting device according to claim 2.
前記信号抽出手段は、
前記第1の信号を第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を第2の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の正相分信号を抽出する第1正相分抽出手段と、
前記第1の信号を第3の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の正相分信号を抽出する第2正相分抽出手段と、
前記第1の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第3の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第1の逆相分信号を抽出する第1逆相分抽出手段と、
前記第1の信号を前記第2の伝達関数によって信号処理し、前記第2の信号を前記第1の伝達関数によって信号処理し、これらを加算することで前記第2の逆相分信号を抽出する第2逆相分抽出手段と、
を備えており、
前記三相交流の基本波の角周波数をω0、時定数をTとした場合、
前記第1の伝達関数は、
1(s)=(T2・s2+T・s+T2・ω0 2)/{(T・s+1)2+(T・ω02
であり、
前記第2の伝達関数は、
2(s)=−T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02
であり、
前記第3の伝達関数は、
3(s)=T・ω0/{(T・s+1)2+(T・ω02
である、
請求項2に記載の位相調整装置。
The signal extraction means includes
The first signal is signal-processed by a first transfer function, the second signal is signal-processed by a second transfer function, and these are added to extract the first positive phase signal. 1 positive phase extraction means;
The first signal is signal-processed by a third transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to extract the second positive phase signal. Second positive phase extraction means;
The first signal is signal-processed by the first transfer function, the second signal is signal-processed by the third transfer function, and these are added to extract the first antiphase signal. First reverse phase extraction means for
The first signal is signal-processed by the second transfer function, the second signal is signal-processed by the first transfer function, and these are added to extract the second antiphase signal. Second reverse phase extraction means for
With
When the angular frequency of the fundamental wave of the three-phase alternating current is ω 0 and the time constant is T,
The first transfer function is:
G 1 (s) = (T 2 · s 2 + T · s + T 2 · ω 0 2 ) / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }
And
The second transfer function is
G 2 (s) = − T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }
And
The third transfer function is
G 3 (s) = T · ω 0 / {(T · s + 1) 2 + (T · ω 0 ) 2 }
Is,
The phase adjusting device according to claim 2.
前記信号抽出手段は、
前記第1の信号および前記第2の信号に、基準とする正弦波信号の位相である基準位相に基づいた回転座標変換処理を行うことで、正相d軸信号および正相q軸信号を生成する正相回転座標変換手段と、
前記第1の信号および前記第2の信号に、前記基準位相の負の値である負の基準位相に基づいた回転座標変換処理を行うことで、逆相d軸信号および逆相q軸信号を生成する逆相回転座標変換手段と、
前記正相d軸信号、前記正相q軸信号、前記逆相d軸信号、および前記逆相q軸信号の直流成分のみを通過させるフィルタ手段と、
前記フィルタ手段を通過した前記正相d軸信号の直流成分と前記正相q軸信号の直流成分とに、前記基準位相に基づいた静止座標変換処理を行うことで、前記第1の正相分信号および前記第2の正相分信号を生成する正相静止座標変換手段と、
前記フィルタ手段を通過した前記逆相d軸信号の直流成分と前記逆相q軸信号の直流成分とに、前記負の基準位相に基づいた静止座標変換処理を行うことで、前記第1の逆相分信号および前記第2の逆相分信号を生成する逆相静止座標変換手段と、
を備えている、請求項2に記載の位相調整装置。
The signal extraction means includes
A positive phase d-axis signal and a positive phase q-axis signal are generated by subjecting the first signal and the second signal to a rotation coordinate conversion process based on a reference phase that is a phase of a sine wave signal as a reference. A normal phase rotation coordinate conversion means,
By performing a rotation coordinate conversion process based on a negative reference phase that is a negative value of the reference phase on the first signal and the second signal, a negative-phase d-axis signal and a negative-phase q-axis signal are obtained. A reverse phase rotation coordinate conversion means to generate,
Filter means for passing only the DC component of the positive phase d-axis signal, the positive phase q-axis signal, the negative phase d-axis signal, and the negative phase q-axis signal;
By performing a stationary coordinate conversion process based on the reference phase on the DC component of the positive phase d-axis signal and the DC component of the positive phase q-axis signal that have passed through the filter means, the first positive phase component A positive phase stationary coordinate transformation means for generating a signal and the second positive phase component signal;
By performing a stationary coordinate transformation process based on the negative reference phase on the DC component of the anti-phase d-axis signal and the DC component of the anti-phase q-axis signal that have passed through the filter means, the first inverse Antiphase stationary coordinate transformation means for generating a phase signal and the second antiphase signal; and
The phase adjustment device according to claim 2, comprising:
前記信号抽出手段は、前記第1の信号をXα、前記第2の信号をXβとすると、前記第1の正相分信号Xαpおよび前記第2の正相分信号Xβpを下記(1a)式に示す行列式によって算出し、前記第1の逆相分信号Xαnおよび前記第1の逆相分信号Xβnを下記(1b)式に示す行列式によって算出する、請求項2に記載の位相調整装置。
The signal extraction means sets the first positive phase signal Xαp and the second positive phase signal Xβp to the following equation (1a), where Xα is the first signal and Xβ is the second signal: The phase adjustment apparatus according to claim 2, wherein the first negative phase component signal Xαn and the first negative phase component signal Xβn are calculated by a determinant represented by the following equation (1b).
前記抽出手段は、
前記3つの信号に含まれる正相分の信号および逆相分の信号をそれぞれ抽出する信号抽出手段と、
前記信号抽出手段によって抽出された3つの正相分の信号を第1の正相分信号および第2の正相分信号に変換し、抽出された3つの逆相分の信号を第1の逆相分信号および第2の逆相分信号に変換する三相二相変換手段と、
を備えており、
前記合成手段は、
位相調整後の第1の正相分信号と位相調整後の第1の逆相分信号とを加算した第1の調整後信号と、位相調整後の第2の正相分信号と位相調整後の第2の逆相分信号とを加算した第2の調整後信号とを、それぞれ生成する加算手段と、
前記第1の調整後信号および前記第2の調整後信号を前記3つの調整後信号に変換する二相三相変換手段と、
を備えており、
前記信号抽出手段は、前記3つの信号をXu,Xv,Xwとすると、
3つの正相分の信号Xup,Xvp,Xwpを、下記(2a)式に示す行列式によって抽出し、
3つの逆相分の信号Xun,Xvn,Xwnを、下記(2b)式に示す行列式によって抽出する、
請求項1に記載の位相調整装置。
The extraction means includes
Signal extraction means for extracting a signal for a positive phase and a signal for a negative phase included in the three signals, respectively;
The three positive phase signals extracted by the signal extraction means are converted into a first positive phase signal and a second positive phase signal, and the extracted three negative phase signals are converted into a first reverse phase signal. Three-phase to two-phase conversion means for converting into a phase signal and a second antiphase signal;
With
The synthesis means includes
The first adjusted signal obtained by adding the first positive phase signal after phase adjustment and the first negative phase signal after phase adjustment, and the second positive phase signal after phase adjustment and the phase adjusted Adding means for generating a second adjusted signal obtained by adding the second antiphase signal of
Two-phase three-phase conversion means for converting the first adjusted signal and the second adjusted signal into the three adjusted signals;
With
When the three signals are Xu, Xv, and Xw, the signal extraction means
Three positive phase signals Xup, Xvp, Xwp are extracted by the determinant shown in the following equation (2a),
Three anti-phase signals Xun, Xvn, and Xwn are extracted by a determinant represented by the following equation (2b).
The phase adjusting device according to claim 1.
前記正相分位相調整手段は、前記第1の正相分信号をXαp、前記第2の正相分信号をXβp、位相調整量をθ0とすると、位相調整後の第1の正相分信号X’αpおよび第2の正相分信号X’βpを、下記(3)式に示す行列式によって算出し、
前記逆相分位相調整手段は、前記第1の逆相分信号をXαn、前記第2の逆相分信号をXβn、位相調整量をθ0とすると、位相調整後の第1の逆相分信号X’αnおよび第2の逆相分信号X’βnを、下記(4)式に示す行列式によって算出する、
請求項2ないし7のいずれかに記載の位相調整装置。
The phase adjustment means for the positive phase is the first positive phase component after phase adjustment, where Xαp is the first positive phase signal, Xβp is the second positive phase signal, and θ 0 is the phase adjustment amount. The signal X′αp and the second positive phase signal X′βp are calculated by a determinant represented by the following equation (3):
The negative phase component phase adjusting means is configured to set the first negative phase component signal to Xαn, the second negative phase component signal to Xβn, and the phase adjustment amount to θ 0. The signal X′αn and the second antiphase signal X′βn are calculated by a determinant represented by the following equation (4).
The phase adjustment device according to claim 2.
前記第1の調整後信号および前記第2の調整後信号の振幅を調整する振幅調整手段をさらに備えている、請求項2ないし8のいずれかに記載の位相調整装置。   9. The phase adjustment apparatus according to claim 2, further comprising an amplitude adjustment unit that adjusts amplitudes of the first adjusted signal and the second adjusted signal. 10. 請求項1ないし9のいずれかに記載の位相調整装置によって、電圧検出手段により検出された三相電力系統の各相の電圧信号の位相を調整して出力することを特徴とする系統対抗分生成装置。   System counter-component generation, characterized in that the phase of the voltage signal of each phase of the three-phase power system detected by the voltage detection means is adjusted and output by the phase adjustment device according to any one of claims 1 to 9. apparatus. 請求項10に記載の系統対抗分生成装置から出力される位相調整後の各相の電圧信号に基づいてPWM信号を生成して出力する制御回路と、
前記制御回路から入力されるPWM信号に基づいて、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
を備えていることを特徴とする系統連系インバータシステム。
A control circuit that generates and outputs a PWM signal based on the voltage signal of each phase after phase adjustment output from the system counter-component generating device according to claim 10;
An inverter circuit that converts DC power into AC power based on a PWM signal input from the control circuit;
A grid interconnection inverter system characterized by comprising:
三相交流に基づく3つの信号の位相を調整する位相調整方法であって、
前記3つの信号に基づく正相分の信号と逆相分の信号とをそれぞれ抽出する第1の工程と、
前記第1の工程によって抽出された正相分の信号の位相を調整する第2の工程と、
前記第1の工程によって抽出された逆相分の信号の位相を調整する第3の工程と、
位相調整後の正相分の信号および逆相分の信号から、3つの調整後信号を生成する第4の工程と、
を備えていることを特徴とする位相調整方法。
A phase adjustment method for adjusting the phases of three signals based on three-phase alternating current,
A first step of extracting a positive phase signal and a negative phase signal based on the three signals, respectively;
A second step of adjusting the phase of the positive phase signal extracted by the first step;
A third step of adjusting the phase of the anti-phase signal extracted by the first step;
A fourth step of generating three adjusted signals from the positive phase signal and the negative phase signal after the phase adjustment;
A phase adjustment method comprising:
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