JP4607617B2 - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、特に偏磁の抑制をする電力変換装置の制御装置に関する。

従来は、図１５で示すような、電力変換装置の構成が開示されている。

直流コンデンサ９は、直流電圧を蓄える。

電力変換装置例えばインバータ３は、ＧＴＯサイリスタ等の電力半導体から構成され、直流コンデンサ９に蓄えられた直流電圧を交流電圧に変換する。

インバータ変圧器２は、インバータ３で変換した交流電圧を電力系統例えば三相交流母線１に供給する。

基準回路６１は、予め定められた三相交流母線１の系統電圧、負荷電流等の基準値を発生し、電流制御回路６２に出力する。

電流制御回路６２は、基準回路６１が出力する基準値と電流検出器１１が出力する三相交流系統母線１の系統電圧、負荷電流等とを比較し演算してインバータ３の出力電圧基準を生成し、加算器７に出力する。

電流検出器１１は、三相交流母線１の系統電圧、負荷電流を検出し、減算器１３に出力する。

電流検出器１２は、インバータ変圧器２の二次側電流を測定し、減算器１３に出力する。

減算器１３は、電流検出器１１と電流検出器１２との差を求め、比較器１４とフィルタ回路１７に出力する。

比較器１４は、減算器１３からの出力に基づき偏磁電流が予め定められた一定値を越えているかどうか判断し、パルス発生器１５に信号を出力する。

パルス発生器１５は、比較器１４の出力に基づきインバータ変圧器２の出力電圧の正極性部分と負極性部分とのアンバランスが予め定められた基準よりも大きいときに、所定の正又は負の一定振幅、一定継続時間のパルスを積分器１６に出力する。

積分器１６は、パルス発生器１５の出力を積分して直流信号に変換するとともに遅延させて、加算器１８に出力する。

フィルタ回路１７は、減算器１３の出力から偏磁成分のうちの急峻・過渡的な成分を抽出し、加算器１８に出力する。

加算器１８は、積分器１６の出力とフィルタ回路１７の出力とを加算する。

加算器７は、電流制御回路６２の出力と加算器１８の出力とを加算する。

比較器１４、パルス発生器１５、積分器１６により定常的な偏磁をゆるやかに補償するとともに、フィルタ回路１７により過渡的な偏磁を補償する。

搬送三角波基準８１は、インバータ３の電力半導体素子を制御するパルスを発生するための基準となる信号を発生する。

比較器８４は、インバータ３の出力電圧基準と基準搬送三角波とを比較する。

ロジック回路８２は、比較器８４の比較結果に基づきインバータ３の電力半導体素子を制御する。

パルス増幅器８３は、ロジック回路８２で生成された制御パルスを増幅してインバータ３を駆動する。

定常的な偏磁については、比較器１４が、変圧器２の二次電流と一次電流の偏差電流の正のピーク値と負のピーク値とのアンバランスが予め定められた値より大きくなったことを検出する。パルス発生器１５は、比較器１４の出力を受けて、正負の電圧時間積のバランスをとり、偏磁を補正できるように、予め定められた一定レベルで一定間隔幅のパルスを発生して、インバータ３の出力をゆっくりと制御する。

一方、過渡的な偏磁については、フィルタ回路１７が、急峻な偏磁電流成分のみを検出することにより、インバータ３の出力を制御する（例えば、特許文献１を参照）。
特許第２８２９２３７号

本来、過渡的な偏磁の抑制には、変圧器が偏磁飽和することにより引き起こされる電力変換装置の過電流を緊急避難的に制御し、電力変換装置の過電流停止という事態を避ける目的がある。

特許文献１の電力変換装置の制御装置では、過渡的な偏磁については、偏差電流から急峻な偏磁電流成分のみを検出し、これに基づいて偏磁の抑制をしていた。

しかし、急峻な偏磁電流成分のみの検出では、過電流がなだらかに継続する場合には反応しないため、過渡的な過電流を抑制するには不十分であった。

そこで、本発明の目的は、過渡的な偏磁状態における過電流をより確実に抑制することができる電力変換装置の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の実施形態に係る電力変換装置の制御装置は、電力系統に対して、変圧器を介して接続され、直流を交流に又は交流を交流に変換する電力変換器を備えた電力変換装置において、前記電力変換器を指令値に基づき制御する制御手段と、前記変圧器と前記電力変換器の間を流れる一次電流値を取得する一次電流取得手段と、前記変圧器と前記電力系統の間を流れる二次電流値を取得する二次電流取得手段と、前記一次電流取得手段により取得された前記一次電流値と前記二次電流取得手段により取得された前記二次電流値との差分電流値を演算する差分電流演算手段と、前記差分電流演算手段により演算された前記差分電流値の絶対値が一定値以上の電流成分を前記変圧器の偏磁を抑制するための偏磁抑制指令として検出する偏磁抑制指令検出手段と、前記制御手段の前記指令値を、前記電力変換器から出力される電流の波形を前記偏磁抑制指令検出手段により検出された前記偏磁抑制指令による波形で抑制するように補正をする第１の補正手段と、前記差分電流演算手段により演算された前記差分電流値の低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、前記制御手段の前記指令値を、前記電力変換器から出力される電流の波形を前記低周波成分抽出手段により抽出された前記低周波成分による波形で抑制するように補正をする第２の補正手段とを備えた構成である。

本発明によれば、過渡的な偏磁状態において、過電流により停止する可能性が少ない運転ができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明するが、始めに各実施形態で共通する事項について説明する。本発明の電力変換装置は、図１５の従来例と同じである。具体的には、図１、図４、図６、図８、図１０、図１１、図１２、図１３、図１４に示すように、電力系統の基本構成は、電力系統例えば交流系統母線１に対して、変圧器２を介して接続がされ、直流を交流に、又は交流を交流に変換するもので、各実施例では一例としてインバータ３を示している。

インバータ３は、直流コンデンサ４が接続され、この電圧に応じて、後述する制御手段により制御され、交流電圧を発生する。この発生した交流電圧は、変圧器２を通じて昇圧又は降圧され、この電圧は交流系統母線１に印加され、インバータ３と交流系統母線１の間で電力の授受を行う。

図２、図５、図７、図９の波形データは、各実施形態に関する装置を構成する回路の機能を説明するための想定波形であり、各図とも簡単のため、変圧器２の一次電流の波形と二次電流の波形は、偏磁抑制の制御による効果を考慮しておらず、また、全てのゲインは等倍として表している。

（第１の実施形態の構成）
電力変換装置の制御装置１０（以下、単に「制御装置１０」という）は、主として、制御手段と、補正対象決定手段と、第１の補正手段と、第２の補正手段から構成されている。

制御手段は、例えば、電圧指令作成器６と、加算器７と、ＰＷＭ制御装置５を備えている。

補正対象決定手段は、一次電流取得手段例えば一次電流検出器１２と、二次電流取得手段例えば二次電流検出器１１と、減算器１３とを備えている。

第１の補正手段は、例えば演算回路３１と、ゲイン３２を備えている。

第２の補正手段は、低周波抽出手段例えばローパスフィルタ２１とゲイン２２を備えている。

制御装置１０は、交流系統母線１と電力の授受を行うために、インバータ３を制御し、出力する交流電力を調整する。また、変圧器２の偏磁を抑制するときにも、インバータ３の制御を行う。

変圧器２の二次側である変圧器２と交流系統母線１との間を流れる二次電流の測定値（以下、「二次電流値」という。）は、二次電流検出器１１で検出され、制御装置１０に入力される。

変圧器２の一次側であるインバータ３と変圧器２との間を流れる一次電流の測定値（以下、「一次電流値」という。）は、一次電流検出器１２で検出され、制御装置１０に入力される。

一次電流検出器１２で検出した一次電流値と二次電流検出器１１で検出した二次電流値は、減算器１３に入力される。

減算器１３は、入力された二次電流値と一次電流値を、変圧器２の巻数比を加味して差分することにより補正対象値である励磁電流を検出し、ローパスフィルタ２１と演算回路３１に出力する。

ローパスフィルタ２１は、入力された励磁電流から直流成分を検出し、ゲイン２２により適当な値に変換し、定常的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

演算回路３１は、入力された励磁電流の電流値（以下、「励磁電流値」という。）の絶対値が予め設定された設定値を超えた場合に、励磁電流値をゲイン３２により適当な値に変換し、過渡的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。一方、設定値を超える電流値が検出されなかった場合、演算回路３１は０を加算器１８に出力する。

電圧指令作成器６は、通常時にインバータ３が出力する電圧の基準となる電圧指令を作成し、加算器７に出力する。

加算器１８は、ローパスフィルタ２１からゲイン２２を介して入力された定常的な偏磁抑制指令と、演算回路３１からゲイン３２を介して入力された過渡的な偏磁抑制指令とを加算し、偏磁抑制指令として加算器７に出力する。

加算器７は、電圧指令作成器６が作成した電圧指令と、加算器１８から入力された偏磁抑制指令とを加算し、ＰＷＭ制御装置５に出力する。

ＰＷＭ制御装置５は、加算器７から入力された指令に基づいて、直流コンデンサ４の電圧をパルス幅変調方式により制御し、インバータ３から交流電圧を発生させる。

ここで、図２を参照して、制御装置１０の機能を説明する。図２は、本実施形態の主要な回路が出力する波形を表し、（ａ）は二次電流検出器１１で検出した二次電流波形を、（ｂ）は一次電流検出器１２で検出した一次電流波形が検出された場合を想定し、図示している。また、（ｃ）に図示している点線は、設定値の線を表している。

減算器１３には、電流波形（ａ）、（ｂ）が入力され、（ｃ）に示す励磁電流を演算回路３１に出力する。

ローパスフィルタ２１には、励磁電流（ｃ）が入力され、ここで低周波成分のみが抽出され（ｄ）に示す定常的な偏磁抑制指令を加算器１８に出力する。

演算回路３１には、励磁電流（ｃ）が入力され、（ｅ）に示す過渡的な偏磁抑制指令を加算器１８に出力する。

加算器１８において、定常的な偏磁抑制指令（ｄ）と過渡的な偏磁抑制指令（ｅ）が加算され、この加算値は（ｆ）に示す偏磁抑制指令であり、これを加算器７に出力する。

（第１の実施形態の作用・効果）
図３は、変圧器２において見られる現象で、変圧器内部の磁束密度Ｂの状態と変圧器内部を流れる励磁電流Ｉの相関関係を示した図である。

磁束密度Ｂが上昇し、変圧器２が飽和カーブの飽和領域に達すると、急激に励磁電流Ｉが増加する。この場合は定常的な励磁電流値よりも電流値が大きくなる。

制御装置１０は、飽和カーブの前後における電流値を設定値とすることで、設定値を超える電流を検出したときに、過渡的な偏磁抑制指令を出力するので、効率よく偏磁の抑制を行うことができる。

また、演算回路３１の出力は、設定値を超える励磁電流成分がそのまま出力され、これに基づいて、過渡的な偏磁抑制指令を作成するため、制御装置１０は、効果的な偏磁の抑制を行うことができる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、変圧器２の定常的な偏磁を抑制でき、特に過渡的な偏磁を効率よく効果的に抑制する制御を行うことができる。

（第２の実施形態の構成）
図４は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

本実施形態の制御装置１０は、図１に示す実施形態の制御装置１０に有する、演算回路３１を演算回路３６に代えた点以外は、図１と同じである。

演算回路３６は、入力された励磁電流値の絶対値が予め設定された設定値を超えた場合に、励磁電流値から励磁電流値と同符号にした設定値を引いた値をゲイン３２により適当な値に変換し、過渡的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

ここで、図５を参照して、制御装置１０の機能を説明する。図５は、本実施形態の主要な回路が出力する波形を、（ａ）に示す二次電流の波形と（ｂ）に示す一次電流の波形が検出された場合を想定し、図示している。また、（ｃ）に図示している点線は、設定値の線を表している。

演算回路３６は、減算器１３により検出した励磁電流（ｃ）が入力され、ゲイン３２を介して、（ｅ）に示す過渡的な偏磁抑制指令を加算器１８に出力する。

加算器１８は、定常的な偏磁抑制指令（ｄ）と過渡的な偏磁抑制指令（ｅ）が入力され、（ｆ）に示す偏磁抑制指令を加算器７に出力する。

（第２の実施形態の作用・効果）
本実施形態は、入力された励磁電流値から設定値を引いた値に基づいて、過渡的な偏磁抑制指令を作成するため、偏磁を抑制する電流の補正量の増減を抑えた制御を行うことができる。よって、励磁電流が設定値を超えた瞬間に補正量が急激に大きくなったり、励磁電流が小さくなった瞬間に補正量が急激に小さくなったりすることで、制御装置１０が必要以上に動作したり、必要以上に補正をし過ぎることが少なくなる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、設定値付近において励磁電流値が増減を繰り返すような場合においても、効率的に電力変換装置の制御を行い、過渡的な偏磁状態を抑制する制御を行うことができる。

（第３の実施形態の構成）
図６は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

本実施形態の制御装置１０は、図４に示す第２の実施形態において、ゲイン３２と加算器１８の間に、加算器３５を設け、減算器１３の出力端子に高周波成分抽出手段例えばハイパスフィルタ３３の一端を接続し、ハイパスフィルタ３３の他端にゲイン３４を介して、加算器３５の他方の入力端子に接続した点以外は、図４と同じである。

この場合、第３の補正手段の構成は、例えばハイパスフィルタ３３と、ゲイン３４と、加算器３５を備えている。

減算器１３は、演算回路３６とハイパスフィルタ３３に励磁電流として出力する。

ハイパスフィルタ３３は、入力された励磁電流から過渡成分を検出し、ゲイン３４により適当な値に変換し、過渡的な偏磁抑制指令の演算要素として加算器３５に出力する。

演算回路３６は、入力された励磁電流に基づいて演算を行い、ゲイン３２を介して、過渡的な偏磁抑制指令の演算要素として加算器３５に出力する。

加算器３５は、演算回路３６とハイパスフィルタ３３から入力された出力を加算し、過渡的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

ここで、図７を参照して、制御装置１０の機能を説明する。図７は、本実施形態の主要な回路が出力する波形を、（ａ）に示す二次電流の波形と（ｂ）に示す一次電流の波形が検出された場合を想定し、図示している。

ハイパスフィルタ３３は、減算器１３により検出した励磁電流（ｃ）が入力され、ゲイン３４を介して、（ｄ）に示す過渡的な偏磁抑制指令の演算要素を加算器３５に出力する。

（第３の実施形態の作用・効果）
本実施形態は、ハイパスフィルタ３３を設けることにより、励磁電流が急激な変化を起こした場合に、入力された励磁電流値が演算回路３６の設定値を超えるより以前に過渡的な偏磁抑制指令を出力することができる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、変圧器２が飽和に至る非常に早い段階から補正量を確保して、過渡的な偏磁状態を抑制する制御をすることができる。

（第４の実施形態の構成）
図８は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

本実施形態の制御装置１０は、図６に示す第３の実施形態において、ハイパスフィルタ３３の入力側を、減算器１３の出力端子に接続せずに、演算回路３６の出力側に接続した点以外は、図６と同じである。

この場合、第１の補正手段の構成は、演算回路３６と、ゲイン３２と、加算器３５と、ハイパスフィルタ３３と、ゲイン３４を備えている。

ハイパスフィルタ３３は、演算回路３６を介して入力された励磁電流から過渡成分を検出し、ゲイン３４を介して、過渡的な偏磁抑制指令の演算要素として加算器３５に出力する。

ここで、図９を参照して、制御装置１０の機能を説明する。図９は、本実施形態の主要な回路が出力する波形を、（ａ）に示す二次電流の波形と（ｂ）に示す一次電流の波形が検出された場合を想定し、図示している。

ハイパスフィルタ３３は、減算器１３から演算回路３６を介して励磁電流（ｃ）が入力され、ゲイン３４を介して、（ｄ）に示す過渡的な偏磁抑制指令の演算要素として加算器３５に出力する。

（第４の実施形態の作用・効果）
本実施形態は、入力された励磁電流を、演算回路３６を介してハイパスフィルタ３３に入力することで、過渡的な偏磁抑制指令は、励磁電流が設定値を超えた場合にのみ出力する。

従って、過渡的な偏磁の度合いが高い場合にのみ、変圧器２が飽和に至る早い段階から補正量を確保して、過渡的な偏磁状態を抑制する効率的な制御を行うことができる。

（第５の実施形態の構成）
図１０は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

本実施形態を使用する電力系統は、二次電流検出器１１を必要としない。

電流取得手段は、例えば一次電流検出器１２を備えている。

本実施形態の制御装置１０は、図４に示す第２の実施形態において、二次電流検出器１１及び減算器１３を設けない構成とした点以外は、図４と同じである。

一次電流検出器１２で検出した一次電流値は、ローパスフィルタ２１と演算回路３６に入力される。

ローパスフィルタ２１は、入力された一次電流から直流成分を検出し、ゲイン２２により適当な値に変換し、定常的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

演算回路３６は、入力された一次電流値から一次電流値と同符号にした設定値との差をとり、その値をゲイン３２により適当な値に変換し、過渡的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

減算器８は、電圧指令作成器６が作成した電圧指令と、加算器１８から入力された偏磁抑制指令とを減算し、ＰＷＭ制御装置５に出力する。

（第５の実施形態の作用・効果）
制御装置１０は、制御動作による電圧指令が急峻に変化しなくともよい場合には、一次電流のみを検出することによる制御でも、一次電流と二次電流から励磁電流を検出することによる制御とほぼ同様の効果を奏する。

また、演算回路３６の設定値を通常の運転電流の最大値と通常の励磁電流の最大値をベクトル的に加算した値に設定すると、回路３６の出力が０以外になるのは、過電流に至るような大電流の場合だけとなる。この設定により、制御装置１０は、変圧器２の飽和時の大電流を抑制する制御を行うことができる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、電流検出器１１の設置されていない電力系統でも使用できる。また、電流検出器１１からの測定値の取り込みを必要としないため、制御装置１０は、安価に生産することができ、また、安価に設置することができる。

なお、本実施形態では、一次電流のみを検出することによる制御としたが、二次電流のみを検出する制御であってもよい。

（第６の実施形態の構成）
図１１は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

図４の実施形態に新たに、偏磁情報検出手段、例えば電圧センサ４１と、電圧センサ４２と、偏磁検出器４３を備えたものを追加したものである。

本実施形態の制御装置１０は、図４に示す第２の実施形態において、ローパスフィルタ２１の入力が、変圧器２の一次側の電位を検出する電圧センサ４１と変圧器２の二次側の電位を検出する電圧センサ４２に基づいて、偏磁検出器４３で検出した偏磁情報を入力する点以外は、図４と同じである。

電圧センサ４１は、変圧器２の二次側の電位を測定し、偏磁検出器４３に出力する。

電圧センサ４２は、変圧器２の一次側の電位を測定し、偏磁検出器４３に出力する。

偏磁検出器４３は、電圧センサ４２の測定値と電圧センサ４１の測定値から、変圧比を考慮した上で、一次電圧の二次電圧の偏差を取り、変圧器２の偏磁情報を検出し、ローパスフィルタ２１に出力する。

ローパスフィルタ２１は、入力された偏磁情報から直流分を検出し、ゲイン２２により適当な値に変換し、定常的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

（第６の実施形態の作用・効果）
本実施形態は、変圧器２の一次電圧と二次電圧から偏磁情報を検出するため、磁束の偏磁を引き起こす電圧の直流成分を直接検出できる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、変圧器２が偏磁飽和する前に偏磁による直流成分を検出し、抑制する制御を行うことができる。

（第７の実施形態の構成）
図１２は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

図４の実施形態に、偏磁情報検出手段として、例えば磁束センサ４４を、変圧器２に近傍設置し、この検出磁束をローパスフィルタ２１に入力させるようにした点以外は、図４と同じである。

磁束センサ４４は、変圧器２の磁束を測定することにより、変圧器２の偏磁情報を検出し、ローパスフィルタ２１に出力する。

ローパスフィルタ２１は、入力された偏磁情報から直流分を検出し、ゲイン２２により適当な値に変換し、定常的な偏磁抑制指令として加算器１８に出力する。

（第７の実施形態の作用・効果）
本実施形態は、磁束センサ４４により、偏磁情報を検出するため、変圧器２の磁束状態を直接検出することができる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、変圧器２が偏磁飽和する前に偏磁による直流成分を検出し、抑制する制御を行うことができる。

（第８の実施形態の構成）
図１３は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

本実施形態の制御装置１０は、図４に示す第２の実施形態と以下の点以外の構成は、同じである。電圧指令作成器６に代えて、電流指令作成器５１と、電流制御器５４とを設け、電流指令作成器５１と、電流制御器５４との間に、制限手段例えばリミッタ５２と、電流補正手段例えば減算器５３と、電流指令作成手段例えば電流指令作成器５１とを追加した構成である。

二次電流検出器１１は、検出した二次電流値を減算器１３と減算器５３に出力する。

電流指令作成器５１は、通常時にインバータ３が出力する電流の基準となる電流指令を作成し、リミッタ５２を介して減算器５３に出力する。

演算回路３６は、入力された励磁電流値に基づいて演算を行い、演算値が設定値を超えた場合に、演算値をリミッタ５２に出力する。

リミッタ５２は、入力された演算回路３６の演算値に基づいて、電流指令を抑制する。例えば、電流指令が２０００Ａだった場合、演算値が４００Ａの場合は電流指令を８０％の１６００Ａに抑制し、演算値が２０００Ａ以上の場合は電流指令を０％の０Ａに抑制する。

減算器５３は、入力された電流指令から入力された二次電流値を減算し、これを電流指令として、電流制御器５４に出力する。

電流制御器５４は、入力された電流指令に基づいて電圧指令に変換し、これを加算器７へ出力する。

加算器７は、入力された電圧指令と、加算器１８から入力された偏磁抑制指令とを加算し、ＰＷＭ制御装置５に出力する。

（第８の実施形態の作用・効果）
以下、本実施形態の具体例を説明する。

ここで簡単のために、変圧器２の巻き数比は１：１とし、定常的な偏磁抑制指令は考慮しないものとする。

電流指令作成器５１が二次電流を２０００Ａにするように電流指令を出力しているとする。通常時は、電流制御器５４の電流制御が働き、二次電流は、電流指令作成器５１の電流指令どおりに２０００Ａが流れる。一次電流も２０００Ａ流れる。よって、２つの電流検出器１１，１２は、共に２０００Ａを検出し、減算器１３の出力は０となるので、偏磁抑制指令も０となる。

ここで、変圧器２が偏磁飽和し、一次電流が２５００Ａ流れたとする。一次電流検出器１２は、２５００Ａを検出し、減算器１３は、−５００Ａを出力する。よって、偏磁抑制指令は負の値をとるため、電流制御器５４は、インバータ３の出力電圧を低く制御することで電流を抑制しようとする。インバータ３の電圧が小さくなると、変圧器２の二次電圧も小さくなり、二次電流が２０００Ａよりも少なくなる。しかし、電流指令は２０００Ａのままであるため、減算器５３での電流偏差による電流指令は、正の値をとり、電流制御器５４は、インバータ３の出力電圧を高く制御することで、電流を増加させようとする。その結果として、偏磁抑制指令による制御と、電流指令による制御は、相反した制御となる。

変圧器２が偏磁飽和したときに重要なことは、電力変換器３が過電流停止しないように偏磁抑制をすることであり、電流指令どおりに電流を制御することは、制御を行う目的としての優先順位は低くなる。

本実施形態では、リミッタ５２を設けることにより、演算回路３６で偏磁抑制をする出力を検出した場合は、リミッタ５２により電流指令の電流値を少なくすることで、偏磁抑制を優先させることができる。

従って、本実施形態の制御装置１０であれば、電流の出力制御を行うインバータ３において、過電流停止に至るような偏磁状態のときに、偏磁抑制の効果を優先させ、有効に出力電流を制御することができる。

なお、演算回路３６の演算値とリミッタ５２による電流指令の抑制量の関係は、本実施形態に限らず、他の演算方法や数値を用いてもよい。また、リミッタ５２は、演算回路３６から演算値が送られてきた場合、常に一定の割合に電流指令を抑制してもよい。例えば、演算値が５００Ａ以上であれば、常に電流指令を８０％に抑制するなどでもよい。

（第９の実施形態の構成）
図１４は、本実施形態を説明するためのブロック構成図である。

本実施形態の制御装置１０は、図４に示す第２の実施形態の制御装置１０において、第２の補正手段例えば加算器１８と、ローパスフィルタ２１と、ゲイン２２を備えた構成が含まれていない点以外は、図４と同じである。

演算回路３６の出力は、そのまま偏磁抑制指令として、加算器７に出力する。

（第９実施形態の作用・効果）
本実施形態は、変圧器２の過渡的な偏磁状態に対しては、第２の実施形態と同等の効果がある。

従って、制御装置１０は、安価に生産することができ、特に、変圧器２の定常的な偏磁状態を抑制する機器や装置が別にある場合などに組み合わせて使うなど、汎用性や拡張性の高い装置として生産することができる。

（変形例）
本発明は、以上に述べた実施形態に限らず、種々変形して実施することができる。

（１）制御装置１０を構成する回路や機器等はハードウェアに限らない。同等の機能を有するプログラムで実現してもよいし、ハードウェアとソフトウェアを混在した構成であってもよい。機器等の機能に応じて、ソフトウェアとハードウェアを選択できるため、個々の機器等の機能をより発揮できるように選択したり、個々の機器等を安価にするために選択したりすることができる。よって、状況に応じて、様々なバリエーションから最適な構成を選ぶことができる。

（２）変圧器２の励磁電流は定格の１％以下である場合が多いが、励磁電流を大きく設計して変圧器２の偏磁量が容易に検出できるようにしてもよい。

（３）励磁電流が設定値以下の場合、本発明の動作は、演算回路３１、又は演算回路３６からの出力が補正量を０として出力することに限らない。制御装置１０を構成する任意の回路に対して、偏磁抑止指令の出力をロックする信号を出力してもよい。また、ロックする信号を出力する手段は、他の回路を設けてもよいし、ソフトウェアにより機能を追加してもよい。この場合、個々の機能を単純化できるため、制御装置１０の拡張性や保守性を向上することができる。

（４）加算器の種類として、加算器７、加算器１８、加算器３５の３種類を使ったが、これら任意の加算器を１つ以上の加算器にまとめたものであってもよい。この場合、装置の大きさや拡張性など様々な目的に応じて、回路設計やソフトウェア設計ができる。

（５）本発明の制御対象となる電力変換装置は、直流電力から交流電力を得るインバータに限らず、交流電力から交流電力を直接変換するサイクロコンバータやマトリックスコンバータなどでもよい。

（６）制御装置１０を構成する機器として、電圧指令作成器６や電流指令作成器５１は設けなくともよい。外部の機器から基準となる指令値を取り込んでもよいし、電力変換装置から出力させる電圧の周波数の基となる信号を取り込み、これに基づいて制御をしてもよい。または、電力系統の電気量から基準となる電気量を抽出し、偏磁抑制の補正を行う制御装置としてもよい。

（７）各実施形態において、一次電流取得手段、二次電流取得手段、電流取得手段は、一次電流検出器１２又は二次電流検出器１１を備えていることとしたが、制御装置１０の構成機器としては、電力系統を流れる電気量を測定する手段は含まれていなくてもよい。外部の機器で測定した測定値を取得することで運用してもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第１の実施形態に関する装置の主要な回路の機能を説明するための波形図。 全ての実施形態の励磁電流を説明するための相関図。 第２の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第２の実施形態に関する装置の主要な回路の機能を説明するための波形図。 第３の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第３の実施形態に関する装置の主要な回路の機能を説明するための波形図。 第４の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第４の実施形態に関する装置の主要な回路の機能を説明するための波形図。 第５の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第６の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第７の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第８の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 第９の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。 従来の実施形態に関する装置の構成を説明するためのブロック図。

符号の説明

１…交流系統母線、２…変圧器、３…インバータ、４…直流コンデンサ、
５…ＰＷＭ制御装置、６…電圧指令作成器、７…加算器、１０…制御装置、
１１…二次電流検出器、１２…一次電流検出器、１３…減算器、１８…加算器、
２１…ローパスフィルタ、３１…演算回路、３６…演算回路。

Claims (1)

1. 電力系統に対して、変圧器を介して接続され、直流を交流に又は交流を交流に変換する電力変換器を備えた電力変換装置において、
   前記電力変換器を指令値に基づき制御する制御手段と、
   前記変圧器と前記電力変換器の間を流れる一次電流値を取得する一次電流取得手段と、
   前記変圧器と前記電力系統の間を流れる二次電流値を取得する二次電流取得手段と、
   前記一次電流取得手段により取得された前記一次電流値と前記二次電流取得手段により取得された前記二次電流値との差分電流値を演算する差分電流演算手段と、
   前記差分電流演算手段により演算された前記差分電流値の絶対値が一定値以上の電流成分を前記変圧器の偏磁を抑制するための偏磁抑制指令として検出する偏磁抑制指令検出手段と、
   前記制御手段の前記指令値を、前記電力変換器から出力される電流の波形を前記偏磁抑制指令検出手段により検出された前記偏磁抑制指令による波形で抑制するように補正をする第１の補正手段と、
   前記差分電流演算手段により演算された前記差分電流値の低周波成分を抽出する低周波成分抽出手段と、
   前記制御手段の前記指令値を、前記電力変換器から出力される電流の波形を前記低周波成分抽出手段により抽出された前記低周波成分による波形で抑制するように補正をする第２の補正手段と
   を有することを特徴とする電力変換装置の制御装置。

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