JP2017163765A - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆相電流補償時における直流電圧相間バランス制御の応答を速め、補償性能を向上させた電力変換器の制御装置を提供する。【解決手段】三相電力系統に接続されて電圧フリッカ等を補償するモジュラー・マルチレベル変換器の制御装置であって、デルタ結線部間を循環する零相電流を制御することによりコンバータセル内の直流コンデンサＣの電圧平均値を各相間でバランスさせる直流電圧相間バランス制御部２０１を備えた制御装置において、直流電圧相間バランス制御部２０１に、三相電力系統１０１の相電圧と同相成分の電流を電力系統１０１に流すことにより、全ての直流コンデンサＣの電圧平均値が電圧指令値に追従するように一括制御する直流電圧一括制御手段を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換器の制御装置に関し、特にデルタ結線モジュラー・マルチレベル変換器（ＭＭＣ：Modular Multilevel Converter）における直流電圧の制御技術に関するものである。

ＭＭＣは、近年、高圧・大容量の次世代電力変換器として注目されており、その一例であるデルタ結線ＭＭＣは、半導体スイッチのフルブリッジ回路とコンデンサとからなるコンバータセルを１個または複数段直列に接続してクラスタとし、このクラスタのデルタ結線部を三相電力系統の各相に接続して構成されている。
このデルタ結線ＭＭＣでは、各クラスタ電圧をマルチレベル波形に制御することで電力系統の高調波成分を低減可能であり、例えば、電力系統に接続されたアーク炉との間で正相無効電流及び逆相電流を制御する電圧フリッカ補償装置として利用されている。

図５は、デルタ結線ＭＭＣ（以下では、単にＭＭＣともいう）の主回路構成図である。
三相電力系統１０１の各相（ｕ，ｖ，ｗ相）にデルタ結線部１０を介して接続されるＭＭＣ１００は、直列接続された３個のコンバータセル１１ｕ−ｊ，１１ｖ−ｊ，１１ｗ−ｊ（ただし、ｊ＝１〜３。以下、同じ。）からなるクラスタをそれぞれ備えている。なお、Ｌは、各相のデルタ結線部１０とコンバータセルとの間のリアクトル成分である。
コンバータセル１１ｕ−ｊ，１１ｖ−ｊ，１１ｗ−ｊは、直流コンデンサＣと、この直流コンデンサＣに対して並列に接続された２個の半導体スイッチ群からなるフルブリッジ回路とを備え、半導体スイッチ群は、直列接続されたＩＧＢＴ等の２個の半導体スイッチにより構成されている。

図５に示すように、電力系統１０１の相電圧をｖ_Ｓｕ，ｖ_Ｓｖ，ｖ_Ｓｗとする。なお、０点は、ｖ_Ｓｕ＋ｖ_Ｓｖ＋ｖ_Ｓｗ＝０となる仮想中性点である。また、電力系統１０１の線間電圧をｖ_Ｓｕｖ，ｖ_Ｓｖｗ，ｖ_Ｓｗｕとし、ＭＭＣ１００の各クラスタの出力電圧をｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕとする。
更に、電力系統１０１からデルタ結線部１０に流入する電流をｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗとし、デルタ結線部１０から各クラスタにそれぞれ流入する電流をｉ_ｕｖ，ｉ_ｖｗ，ｉ_ｗｕとする。また、各コンバータセル内の直流コンデンサＣの電圧をｖ_Ｃｊｕ，ｖ_Ｃｊｖ，ｖ_Ｃｊｗ、各コンバータセルの出力電圧をｖ_ｊｕ，ｖ_ｊｖ，ｖ_ｊｗとする。

ＭＭＣ１００の各クラスタの出力電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕは、それぞれ３個のコンバータセルの出力電圧の和であるため、数式１〜数式３が成り立つ。

このため、各コンバータセルの半導体スイッチをＰＷＭ（Pulse-Width Modulation）制御することで、各クラスタの出力電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕを制御することができる。
ここで、電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗと電流ｉ_ｕｖ，ｉ_ｖｗ，ｉ_ｗｕとの間には、数式４〜数式６が成り立つ。
［数４］
ｉ_ｕ＝ｉ_ｕｖ−ｉ_ｗｕ
［数５］
ｉ_ｖ＝ｉ_ｖｗ−ｉ_ｕｖ
［数６］
ｉ_ｗ＝ｉ_ｗｕ−ｉ_ｖｗ

このとき、３つのデルタ結線部１０の間を循環する零相電流ｉ_Ｚは、数式７により表される。

さて、図５に示したＭＭＣ１００では、三相全てのコンバータセルの直流コンデンサ電圧を安定に維持する必要がある。この場合、直流コンデンサＣの電圧制御は、一般的に次の３種類に分けて行われている。
（ａ）直流電圧一括制御
（ｂ）直流電圧相間バランス制御
（ｃ）直流電圧段間バランス制御

（ａ）の直流電圧一括制御は、全ての直流コンデンサＣの電圧平均値が電圧指令値に追従するように、電力系統１０１の相電圧と同相成分の電流を電力系統１０１に流して有効電力を調整するものである。
（ｂ）の直流電圧相間バランス制御は、各相の直流コンデンサＣの電圧平均値を相間でバランスさせるものである。ＭＭＣ１００において、逆相電流の補償時には、定常的に零でない有効電流が各相に流入して直流コンデンサ電圧を変動させるため、このような場合に相間バランス制御は効果的である。ＭＭＣ１００では、デルタ結線部１０間を循環する零相電流ｉ_Ｚを流すことにより、逆相電流の補償時にも、各相の交流電圧と交流電流との直交関係を保ちながら相間で直流コンデンサＣの電圧をバランスさせることができる。
（ｃ）の直流電圧段間バランス制御は、同一相のコンバータセル間の直流コンデンサ電圧をバランスさせるものである。

次に、図６はＭＭＣ１００の制御ブロック図であり、特許文献１に記載されているものである。また、図７は、図６における電力制御部２４のブロック図である。
以下、図６，図７を参照しつつ、従来の直流電圧一括制御、直流電圧相間バランス制御及び直流電圧段間バランス制御について説明する。

図６において、平均値制御部２１及び循環電流制御部２２の組み合わせにより、直流電圧相間バランス制御が行われる。平均値制御部２１は、全ての直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅにｕ相、ｖ相、ｗ相の直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_{Ｃｕａｖｅ}，ｖ_{Ｃｖａｖｅ}，ｖ_{Ｃｗａｖｅ}がそれぞれ追従するように零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊を生成し、循環電流制御部２２は、零相電流ｉ_Ｚが零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊に追従するように第１の電圧指令値ｖ_Ａ ^＊を生成する。

また、ｕ相バランス制御部２３−ｕ、ｖ相バランス制御部２３−ｖ、及びｗ相バランス制御部２３−ｗは、直流電圧段間バランス制御を行う。この直流電圧段間バランス制御は、各相について当該相内のコンバータセルごとに実行され、各コンバータセルの直流コンデンサＣの電圧ｖ_Ｃｊｕ，ｖ_Ｃｊｖ，ｖ_Ｃｊｗが当該相の直流コンデンサ電圧平均値ｖ_{Ｃｊａｖｅ}に追従するように第２の電圧指令値ｖ_Ｂｊｕ ^＊，ｖ_Ｂｊｖ ^＊，ｖ_Ｂｊｗ ^＊を生成する。

電力制御部２４は、正相無効電力制御、逆相無効電力制御、有効電力制御の何れかを実行するものであり、電源側瞬時有効電力指令値ｐ^＊、電源側瞬時無効電力指令値ｑ^＊、直流コンデンサＣの電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊、電力系統１０１の各相電流ｉ（ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗ）、及び各相電圧ｖ_Ｓ（ｖ_Ｓｕ，ｖ_Ｓｖ，ｖ_Ｓｗ）に基づいて、第３の電圧指令値としての各相の出力電圧指令値ｖ_ｕｖ ^＊，ｖ_ｖｗ ^＊，ｖ_ｗｕ ^＊を生成する。

電力制御部２４の具体的な構成は、図７に示す通りである。
この電力制御部２４は、無効電力補償装置において無効電力制御、有効電力制御を行う場合に一般的なものである。特に、図７の減算手段２６及びＰＩ（比例積分）制御手段２７の動作により全ての直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅを電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊に追従させるためのフィードバックループは、前述した直流電圧一括制御を行うためのものである。

また、図６の電圧指令値生成部２５は、循環電流制御部２２、各相のバランス制御部２３−ｕ，２３−ｖ，２３−ｗ、及び電力制御部２４からそれぞれ出力される第１〜第３の電圧指令値に基づいて、ｕ，ｖ，ｗ相の各コンバータセルに対する電圧指令値ｖ_ｊｕ ^＊，ｖ_ｊｖ ^＊，ｖ_ｊｗ ^＊を生成する。

特許第５８００１５４号公報（図１，図２，図６等）

特許文献１を含む従来の制御方法では、直流コンデンサの電圧制御として、前述したように、直流電圧一括制御、直流電圧相間バランス制御、及び直流電圧段間バランス制御をそれぞれ個別に実行している。この場合、３つの制御動作がお互いに干渉しないように、各制御部の応答の速さを適切に調整する必要がある。

ここで、直流電圧相間バランス制御に用いるフィードバック指令値は、直流電圧一括制御によって得られる全ての直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅであり、直流電圧段間バランス制御に用いるフィードバック指令値は、直流電圧相間バランス制御によって得られる各相の直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_{Ｃｊａｖｅ}である。
すなわち、直流電圧一括制御によって得られる電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅは、直流電圧相間バランス制御及び直流電圧段間バランス制御におけるフィードバック制御に不可欠であるため、３つの制御動作の中では、直流電圧一括制御の応答が最も速くなるように制御系を設計することが求められる。従って、図６の電力制御部２４における直流電圧一括制御の応答が遅れる場合には、逆相電流の補償時に最も重要となる直流電圧相間バランス制御の応答が遅くなり、補償性能が低下するという問題があった。

そこで、本発明の解決課題は、直流電圧一括制御及び直流電圧相間バランス制御の応答を速めて補償性能を向上させた電力変換器の制御装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、複数の半導体スイッチからなるブリッジ回路が直流コンデンサの両端に接続されたコンバータセルを１個または複数段直列に接続して一相分のクラスタを構成し、前記クラスタ同士のデルタ結線部が三相の電力系統にそれぞれ接続された電力変換器としてのモジュラー・マルチレベル変換器の制御装置であって、
前記デルタ結線部間を循環する零相電流を制御して直流コンデンサの電圧平均値を各相間でバランスさせる直流電圧相間バランス制御部を備えた制御装置において、
前記直流電圧相間バランス制御部に、
前記電力系統の相電圧と同相成分の電流を前記電力系統に流して前記電力系統と前記電力変換器との間で授受する有効電力を制御することにより、全ての直流コンデンサの電圧平均値が電圧指令値に一致するように一括制御する直流電圧一括制御手段を備えたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電力変換器の制御装置において、
前記直流電圧一括制御手段は、
各相の直流コンデンサの電圧平均値を前記電圧指令値に追従させるためのＰＩ制御手段と、前記ＰＩ制御手段の出力に、各相のクラスタの出力電圧と同相の位相成分を乗算する乗算手段と、前記乗算手段の出力に基づいて、前記電力変換器の有効電力を制御するための電流指令値に対する補正量を生成する手段と、を備えたものである。

本発明によれば、直流電圧相間バランス制御部に直流電圧一括制御手段を備えることにより、逆相電流補償時に最も重要となる直流電圧相間バランス制御部の応答が従来よりも速くなるような設計を可能として補償性能を向上させることができる。
すなわち、本発明においては、直流電圧相間バランス制御部におけるフィードバック指令値として直流コンデンサの電圧指令値を用い、そのＰＩ制御結果に基づいて生成した補正量（補正電流）を用いて電力制御部におけるd軸電流指令値を補正することにより、ＭＭＣと電力系統との間で授受する有効電力を制御する。これにより、全ての直流コンデンサの電圧平均値を一括して電圧指令値に追従させることができる。

本発明の実施形態に係る制御装置のブロック図である。 図１における直流電圧相間バランス制御部の構成を示すブロック図である。 図１における電力制御部の構成を示すブロック図である。 図１における電圧指令値生成部の構成を示すブロック図である。 デルタ結線ＭＭＣの主回路構成図である 特許文献１に記載されているデルタ結線ＭＭＣの制御ブロック図である。 図６における電力制御部のブロック図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
なお、この実施形態に係る制御装置は、前述した図５のデルタ結線ＭＭＣ１００を制御するためのものである。

図１は、本実施形態に係る制御装置のブロック図である。
この制御装置は、直流電圧相間バランス制御部２０１と、直流電圧段間バランス制御部２０２と、電力制御部２０３と、電圧指令値生成部２０４とを有する。本実施形態では、後述するように、直流電圧相間バランス制御部２０１内に、全ての直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_{Ｃｕａｖｅ}，ｖ_{Ｃｖａｖｅ}，ｖ_{Ｃｗａｖｅ}を一括して電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊に制御するための直流電圧一括制御手段を備えている。

図２は、直流電圧相間バランス制御部２０１の構成を示すブロック図である。
直流電圧相間バランス制御部２０１は、直流コンデンサＣの電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊と各相の直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_{Ｃｕａｖｅ}，ｖ_{Ｃｖａｖｅ}，ｖ_{Ｃｗａｖｅ}とに基づいて、デルタ結線部１０間を循環する零相電流の指令値ｉ_Ｚ ^＊と、ｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊、ｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊を生成する。
この直流電圧相間バランス制御部２０１の構成及び機能を、以下に詳述する。

まず、電圧のｕ相分については、直流コンデンサＣの電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊とｕ相の直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_{Ｃｕａｖｅ}との偏差を減算手段２０１ａにより求め、この偏差に、ＰＩ制御手段としてのゲイン乗算手段２０１ｂのゲイン「Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ」（ｓはラプラス演算子）を乗算し、更に乗算手段２０１ｃによってｕ相の位相成分「ｓｉｎ（ωｔ＋π／６）」を乗算する。
ここで、ｕ相の位相成分は、電力系統１０１のｕ相電圧ｖ_Ｓｕの位相成分「ｓｉｎωｔ」を基準としており、「ｓｉｎ（ωｔ＋π／６）」は、図５におけるｕ相のクラスタの出力電圧ｖ_ｕｖと同相成分を表している。

同様に、電圧のｖ相分については、電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊と電圧平均値ｖ_{Ｃｖａｖｅ}との偏差を求め、この偏差にゲイン「Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ」を乗算し、更にｖ相の位相成分「ｓｉｎ（ωｔ−π／６）」を乗算する。また、電圧のｗ相分については、電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊と電圧平均値ｖ_{Ｃｗａｖｅ}との偏差を求め、この偏差にゲイン「Ｋ_１＋Ｋ_２／ｓ」を乗算し、更にｗ相の位相成分「ｓｉｎ（ωｔ−７π／６）」を乗算する。

次に、乗算手段２０１ｃから出力された各相の信号を座標変換手段２０１ｄに入力して正相成分をｄ−ｑ−０座標成分に変換し、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊＊、ｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊＊、及び零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊を得る。
これらの指令値のうち、ｄ軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊＊及びｑ軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊＊は電流指令値補正手段２０１ｅに入力され、それぞれゲインＫ_３を乗算してｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊及びｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊を生成する。ここで、上記のゲインＫ_３は、零相電流ｉ_Ｚによる直流相間バランス制御に干渉しないように、低い値に設定される。
上記のようにして直流電圧相間バランス制御部２０１により生成されたｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊、ｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊及び零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊は、図１における電力制御部２０３に入力され、正相無効電流及び逆相電流を補償するための各相の出力電圧指令値ｖ_ｕｖ ^＊，ｖ_ｖｗ ^＊，ｖ_ｗｕ ^＊の演算に用いられる。

図３は、電力制御部２０３の構成を示すブロック図である。
この電力制御部２０３は、前述した特許文献１や、例えば特許第５５９３２５３号公報に開示されている周知の制御系を基本として、直流電圧相間バランス制御部２０１から出力された前記ｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊、ｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊及び零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊による補正処理を付加したものである。なお、電力制御部２０３の基本的な動作としては、ｄ軸電流ｉ_ｄ及びｑ軸電流ｉ_ｑのフィードバックループを備え、正相無効電流制御及び逆相無効電流制御を実行するための各相の出力電圧指令値ｖ_ｕｖ ^＊，ｖ_ｖｗ ^＊，ｖ_ｗｕ ^＊を生成する。

図３において、２０３ａは、瞬時有効電力指令値ｐ^＊及び瞬時無効電力指令値ｑ^＊からd軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊及びq軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊を演算する電流指令値演算手段、２０３ｂは、d軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊、q軸電流指令値ｉ_ｑ ^＊とd軸電流ｉ_ｄ、q軸電流ｉ_ｑとの偏差をそれぞれ求める減算手段、２０３ｃは、上記偏差にｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊、ｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊をそれぞれ加算する加算手段、２０３ｄは加算手段２０３ｃの出力に比例積分演算を施すＰＩ制御手段、２０３ｅは、各相のクラスタに流れる電流ｉ_ｕｖ，ｉ_ｖｗ，ｉ_ｗｕをｄ−ｑ−０座標成分に変換してｄ軸電流ｉ_ｄ、ｑ軸電流ｉ_ｑ、零相電流ｉ_Ｚを得る座標変換手段、２０３ｆは、図５におけるリアクトル成分Ｌによる電圧降下を求める電圧降下演算手段（ωは電源電圧の角周波数）、２０３ｇは加減算手段、２０３ｈは零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊と零相電流ｉ_Ｚとの偏差を求める減算手段、２０３ｉは、減算手段２０３ｈから出力される偏差にゲインＫを掛けて零相電圧指令値ｖ_０ ^＊を演算するゲイン乗算手段、２０３ｊは、図５における電力系統１０１の線間電圧ｖ_Ｓｕｖ，ｖ_Ｓｖｗ，ｖ_Ｓｗｕをｄ−ｑ座標成分に変換してｄ軸系統電圧ｖ_Ｓｄ、ｑ軸系統電圧ｖ_Ｓｑを得る座標変換手段、２０３ｋは、ｄ−ｑ−０座標上のd軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊、q軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊及び零相電圧指令値ｖ_０ ^＊を三相量に変換して各相の出力電圧指令値ｖ_ｕｖ ^＊，ｖ_ｖｗ ^＊，ｖ_ｗｕ ^＊を得る座標変換手段である。

図３から明らかなように、この実施形態では、直流電圧相間バランス制御部２０１が生成したｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊及びｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊を用いてｄ軸電流ｉ_ｄの偏差及びｑ軸電流ｉ_ｑの偏差を補正した結果をｄ軸電圧指令値ｖ_ｄ ^＊及びq軸電圧指令値ｖ_ｑ ^＊の演算、ひいては各クラスタの出力電圧指令値ｖ_ｕｖ ^＊，ｖ_ｖｗ ^＊，ｖ_ｗｕ ^＊の演算に用いる。これにより、三相電力系統１０１の各相電圧ｖ_Ｓｕ，ｖ_Ｓｖ，ｖ_Ｓｗとそれぞれ同相成分の電流ｉ_ｕ，ｉ_ｖ，ｉ_ｗを電力系統１０１に流している。

すなわち、図２の直流電圧相間バランス制御部２０１では、全ての直流コンデンサＣに対する電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊をフィードバック制御（ＰＩ制御）の指令値として用いている。これに対し、従来技術として説明した図６では、直流電圧相間バランス制御部に相当する平均値制御部２１におけるフィードバック制御の指令値として、三相全ての直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅ（＝（ｖ_{Ｃｕａｖｅ}＋ｖ_{Ｃｖａｖｅ}＋ｖ_{Ｃｗａｖｅ}）／３）を用いており、この電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅは、図７の直流電圧一括制御におけるフィードバック制御にも使用されている。

いま、図６において、各相の直流コンデンサＣの電圧平均値がバランスしているとすると（ｖ_{Ｃｕａｖｅ}＝ｖ_{Ｃｖａｖｅ}，＝ｖ_{Ｃｗａｖｅ}）、平均値制御部２１から出力される零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊は、ｉ_Ｚ ^＊＝０である。
また、本実施形態の図２において、各相の直流コンデンサＣの電圧平均値がバランスしており（ｖ_{Ｃｕａｖｅ}＝ｖ_{Ｃｖａｖｅ}，＝ｖ_{Ｃｗａｖｅ}）、これらが電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊に一致している場合には、直流電圧相間バランス制御部２０１から出力される零相電流指令値ｉ_Ｚ ^＊は０となり、ｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊、ｑ軸補正電流ｉ_ｑ ^＊＊＊も０となる。

しかしながら、例えばＭＭＣ１００の起動時などにおいて、仮に各相の直流コンデンサＣの電圧平均値がバランスしていても、これらの電圧平均値が電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊に一致しない場合が考えられる。この場合、図２の直流電圧相間バランス制御部２０１によれば、ｄ軸補正電流がｉ_ｄ ^＊＊＊≠０となって有意な値を持ち、図３の電力制御部２０３に入力されてd軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊の補正に用いられる。

このため、ＭＭＣ１００は補正後のd軸電流指令値ｉ_ｄ ^＊に従って電力系統１０１との間で有効電力をやりとりし、その結果、各相の直流コンデンサＣの電圧平均値ｖ_{Ｃｕａｖｅ}，ｖ_{Ｃｖａｖｅ}，ｖ_{Ｃｗａｖｅ}は電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊に一致するように上昇または低下するので、各相の直流コンデンサＣの電圧を一括して制御することができる。なお、仮に、図２における電圧指令値ｖ_Ｃ ^＊の代わりに、図６のように電圧平均値ｖ_Ｃａｖｅを用いたとすると、前述したＭＭＣ１００の起動時などにｄ軸補正電流ｉ_ｄ ^＊＊＊＝０となってしまい、直流電圧を一括して制御することはできない。

上記のように、この実施形態では、実質的に直流電圧相間バランス制御部２０１における制御動作によって直流電圧一括制御を行うことができるため、逆相電流補償時に最も重要となる直流電圧相間バランス制御の応答を従来技術より速めるように制御系を設計可能として電圧フリッカ等の補償性能を向上させることができる。

なお、図４は、図１における電圧指令値生成部２０４のブロック図である。この電圧指令値生成部２０４は、下記の数式８〜数式１０に示すように、線間電圧指令値ｖ_ｕｖ ^＊，ｖ_ｖｗ ^＊，ｖ_ｗｕ ^＊を除算手段２０４ａにより各相のコンバータセルの直列数「３」により除算した値と、直流電圧段間バランス制御部２０２（図６に示した各相のバランス制御部２３−ｕ，２３−ｖ，２３−ｗを一体化したものに相当）により生成された電圧指令値ｖ_Ｂｊｕ ^＊，ｖ_Ｂｊｖ ^＊，ｖ_Ｂｊｗ ^＊とを加算手段２０４ｂにより加算して、全てのコンバータセルの電圧指令値ｖ_ｊｕ ^＊，ｖ_ｊｖ ^＊，ｖ_ｊｗ ^＊を生成する。

［数８］
ｖ_ｊｕ＝ｖ_ｕｖ ^＊／３＋ｖ_Ｂｊｕ
［数９］
ｖ_ｊｖ＝ｖ_ｖｗ ^＊／３＋ｖ_Ｂｊｖ
［数１０］
ｖ_ｊｗ＝ｖ_ｗｕ ^＊／３＋ｖ_Ｂｊｗ

１０ デルタ結線部
１１ｕ−ｊ，１１ｖ−ｊ，１１ｗ−ｊ コンバータセル
１００ デルタ結線ＭＭＣ
１０１ 電力系統
２０１ 直流電圧相間バランス制御部
２０１ａ 減算手段
２０１ｂ ゲイン乗算手段
２０１ｃ 乗算手段
２０１ｄ 座標変換手段
２０１ｅ 電流指令値補正手段
２０２ 直流電圧段間バランス制御部
２０３ 電力制御部
２０３ａ 電流指令値演算手段
２０３ｂ，２０３ｈ 減算手段
２０３ｃ 加算手段
２０３ｄ ＰＩ制御手段
２０３ｅ，２０３ｊ，２０３ｋ 座標変換手段
２０３ｆ 電圧降下演算手段
２０３ｇ 加減算手段
２０３ｉ ゲイン乗算手段
２０４ 電圧指令値生成部
２０４ａ 除算手段
２０４ｂ 加算手段

Claims (2)

1. 複数の半導体スイッチからなるブリッジ回路が直流コンデンサの両端に接続されたコンバータセルを１個または複数段直列に接続して一相分のクラスタを構成し、前記クラスタ同士のデルタ結線部が三相の電力系統にそれぞれ接続された電力変換器としてのモジュラー・マルチレベル変換器の制御装置であって、
   前記デルタ結線部間を循環する零相電流を制御して直流コンデンサの電圧平均値を各相間でバランスさせる直流電圧相間バランス制御部を備えた制御装置において、
   前記直流電圧相間バランス制御部に、
   前記電力系統の相電圧と同相成分の電流を前記電力系統に流して前記電力系統と前記電力変換器との間で授受する有効電力を制御することにより、全ての直流コンデンサの電圧平均値が電圧指令値に一致するように一括制御する直流電圧一括制御手段を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
2. 請求項１に記載した電力変換器の制御装置において、
   前記直流電圧一括制御手段は、
   各相の直流コンデンサの電圧平均値を前記電圧指令値に追従させるためのＰＩ制御手段と、
   前記ＰＩ制御手段の出力に、各相のクラスタの出力電圧と同相の位相成分を乗算する乗算手段と、
   前記乗算手段の出力に基づいて、前記電力変換器の有効電力を制御するための電流指令値に対する補正量を生成する手段と、
   を備えたことを特徴とする電力変換器の制御装置。

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