JP4777914B2

JP4777914B2 - 三相電圧型交直変換装置

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Publication number: JP4777914B2
Application number: JP2007005918A
Authority: JP
Inventors: 正明大島; 修一宇敷; 寛一清水; 二郎福井
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Origin Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Origin Electric Co Ltd
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2027-01-15
Also published as: JP2008172971A

Description

本発明は、電力系統と連系して運転するインバータに適用可能な三相電圧型交直変換装置に関する。

従来より、単独運転及び交流電力系統への逆充電を防ぐことができる系統連系インバータの保護方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には「周波数シフト方式」、「バンドパスフィルタ方式」、「電力変動方式」及び「高調波電圧監視方式」が記載されている。

ここで、図１０に従来の三相電圧型交直変換装置の構成を示した概略図を示す。交流電力系統が遮断されたとき、系統連系インバータがインバータ出力電圧の周波数、周波数変化率及びゼロクロス付近の歪電圧に基づいて電流位相を変化させることでインバータ出力電圧の周波数が所定値に変化する。図１０の三相電圧型交直変換装置は、これを検出して系統連系インバータを停止させている。
特開平０６−３１１６５３号公報

しかし、従来の系統連系インバータの保護方法は柱上変圧器の励磁電圧が歪むことを利用しているため、系統連系インバータの供給電力と負荷電力とが略等しい場合、励磁電圧の歪みはインバータ容量と柱上変圧器容量との関係等に依存すると考えられ、系統連系インバータが単独運転となったことの確実な検出が困難である。

そこで、本発明では、交流電力系統が停電し、単独運転となったことを確実に検出できる三相電圧型交直変換装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る三相電圧型交直変換装置は、三相電圧型交直変換装置の交流電圧を正帰還する制御を付加して系統連系運転を行い、交流電力系統が遮断され単独運転になった場合に、出力電圧の周波数又は／及び振幅を変化させ、その変化を検出して単独運転となったことを、判断することとした。

具体的には、本発明は、交流端子から見て内部等価インピーダンスを持ち、ＰＷＭ指令に基づいて発生させたゲート信号のパルス幅に応じて直流電圧源からの電力を三相交流電力に変換して出力し、前記三相交流電力を前記交流端子から出力させる三相電圧型交直変換回路と、前記三相電圧型交直変換回路からの出力を当該出力電圧の振幅に関わる成分をｄ軸成分とし周波数差に関わる成分をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上に変換した出力電圧ベクトル及び前記交流端子の出力電圧の振幅に対する振幅指令値をｄ軸成分とし周波数に対する指令値をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上の上位指令ベクトルが入力され、入力された前記出力電圧ベクトル及び前記上位指令ベクトルに基づいて、前記交流端子の三相出力電圧の振幅及び周波数が前記上位指令ベクトルによる指令値に近づくように生成した電圧指令ベクトルを出力する上位電圧制御回路と、前記上位電圧制御回路に入力される前記上位指令ベクトルのうち少なくとも一方のｄｑ回転座標軸の成分に、前記出力電圧ベクトルのｄｑ回転座標軸の成分をそれぞれ正帰還させる正帰還回路と、前記交流端子の三相出力電圧の振幅及び位相を規定する規準電圧ベクトル、前記三相電圧型交直変換回路の出力電圧に基づくベクトル並びに前記上位電圧制御回路からの前記電圧指令ベクトルに基づいて、前記三相出力電圧の振幅及び位相が前記規準電圧ベクトルと前記電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように生成した信号を前記ＰＷＭ指令として出力する下位電圧制御回路と、前記交流端子の三相出力電圧の周波数を規定する規準周波数に基づいて生成した生成値及び前記三相電圧型交直変換回路からの出力をｄｑ回転座標空間上に変換した出力電圧ベクトルのｑ軸成分に基づいて生成した生成値を、前記三相電圧型交直変換回路からの出力をｄｑ回転座標空間上に変換する変換行列の回転角度又は／及び前記上位電圧制御回路での変換行列の回転角度に同期させる周波数制御回路と、前記三相電圧型交直変換回路の出力電圧を監視し、監視する電圧が予め設定された範囲を逸脱したことを電圧異常として検出する電圧異常検出回路と、を備える三相電圧型交直変換装置であって、前記電圧異常検出回路が、前記出力の振幅値、前記出力の周波数又はそれらに相関のある量を監視することを特徴とする三相電圧型交直変換装置である。

本発明に係る三相電圧型交直変換装置は、電圧源として電力系統に接続しても運転可能なように内部等価インピーダンスを持つ。また、周波数制御回路により三相交流出力電圧の振幅に関わる成分をｄ軸成分とし周波数差に関わる成分をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上に変換する変換行列の回転角度に三相出力電圧の周波数差に関わる成分から生成した生成値を同期させる。これにより、当該回転角度を電力系統の周波数に追従させることができる。また、上位電圧制御回路及び周波数制御回路により、電力系統の電圧振幅及び周波数が変化しても、当該振幅及び周波数に対する三相電圧型交直変換装置の三相出力の電圧振幅及び周波数のそれぞれの偏差分を検出できる。よって、下位電圧制御回路において三相電圧型交直変換装置の振幅及び位相を制御して当該偏差分を補償することができる。さらに、正帰還回路により上位電圧制御回路に入力される上位指令ベクトルの少なくとも一方のｄｑ回転座標軸成分に、上位電圧制御回路に入力される出力電圧ベクトルのｄｑ回転座標軸成分をそれぞれ正帰還させる。これにより、電力系統から遮断されて単独運転となった場合に交流端子の電圧振幅又は周波数が変化する。

従って、本発明は、交流端子の電圧振幅又は周波数を監視し、所定の閾値を越えることで、交流電力系統が遮断され、単独運転となったことを確実に検出できる三相電圧型交直変換装置を提供することができる。

なお、本発明に係る三相電圧型交直変換装置では交流端子の電圧振幅又は周波数ではなく、三相電圧型交直変換回路の出力電圧の振幅値、出力電圧の周波数又はそれらに相関のある量を監視しても同様の効果を得ることができる。例えば、交流端子における三相出力電圧をｄｑ回転座標空間へＵＭ変換したときのｄ軸成分あるいはｑ軸成分、又は交流端子における三相出力電圧を三相出力電圧のうち１つを基準として互いに直交するα軸及びβ軸とするαβ静止座標空間へＭ変換したときのα軸成分あるいはβ軸成分を監視してもよい。

さらに、三相電圧型交直変換回路の出力電圧の振幅値、出力電圧の周波数又はそれらに相関のある量の監視点は、交流端子ではなく、それらを監視できれば、三相電圧型交直変換装置のいずれの箇所を監視してもよい。例えば、上位指令ベクトルに出力電圧ベクトルを正帰還させる正帰還点からの出力、上位電圧制御回路からの出力又は下位電圧制御回路からの出力を監視してもよい。

本発明に係る三相電圧型交直変換装置において、前記三相電圧型交直変換回路内において前記ゲート信号を停止させるゲート信号停止機能又は／及び前記三相電圧型交直変換回路と前記交流端子との間にある開閉器で前記三相電圧型交直変換回路からの三相交流電力を遮断する遮断機能を有するインバータ出力停止手段をさらに備え、前記インバータ出力停止手段は、前記電圧異常検出回路が電圧異常を検出した場合に前記交流端子からの三相交流電力の出力を停止させることができる。

上位指令ベクトルに出力電圧ベクトルを正帰還する正帰還回路を備えたことにより、三相電圧型交直変換装置が単独運転となった場合、三相電圧型交直変換回路の出力電圧は、不安定となる。そこで、インバータ出力停止手段を備えることで、単独運転となった場合に三相電圧型交直変換回路を停止させる又は三相電圧型交直変換回路からの出力を遮断することができる。

本発明に係る三相電圧型交直変換装置において、前記正帰還回路を遮断するスイッチ又は／及び前記正帰還回路のゲインを０とする正帰還回路停止手段をさらに備え、前記正帰還回路停止手段は、前記インバータ出力停止手段が前記交流端子からの三相交流電力の出力を停止させた後に前記電圧出力ベクトルを前記上位指令ベクトルへ正帰還することを停止させることができる。

前述のように、三相電圧型交直変換装置が単独運転となった場合、正帰還回路を備えたことにより三相電圧型交直変換回路からの出力は、交流電力系統の電圧及び周波数とは独立して変動することになる。そこで、正帰還回路停止手段を備え、単独運転となってインバータの出力を停止した後に正帰還を停止させることとした。

従って、本発明は、前述のような効果の他に、単独運転の検出によってインバータ出力を停止した後に再度系統連系運転をする際に、三相電圧型交直変換装置の電圧及び周波数と交流電力系統の電圧及び周波数とが不一致となることを回避することができる。

（三相電圧型交直変換装置の正確な内部等価インピーダンス）
三相電圧型交直変換装置の内部等価インピーダンスは以下のように計算できる。本発明に係る三相電圧型交直変換装置のα軸、β軸の等価回路は図８のようになる。図８のＲ_１、Ｒ_２及びＣは数式（１）のようになる。

なお、三相電圧型交直変換回路の三相電圧型交直変換部での電流アンプとしてのゲインをＧ_ＰＷＭとしている。また、図５における第一電圧制御器６４を増幅器とした場合、当該増幅器のフィードバックゲインをα、フィードフォワード増幅器６８でのフィードフォワードゲインをβとしている。三相電圧型交直変換回路は三相電圧型交直変換部でのゲート信号に起因する高周波成分を除去することができる三相交流フィルタ回路を有する。三相交流フィルタ回路の概略構成図を図９に示す。数式（１）のＣ_Ｆは三相交流フィルタ回路のコンデンサの容量を示す。数式（１）のＲ_Ｆは三相交流フィルタ回路の抵抗値を示す。

本発明は、交流電力系統が遮断されて、単独運転となった場合に単独運転であることを確実に検出できる三相電圧型交直変換装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。また、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（第１実施形態）
図１に、本実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図を示す。

図１に示す三相電圧型交直変換装置１１は、交流端子２９から見て内部等価インピーダンスを持ち、ＰＷＭ指令に基づいて直流電圧源（不図示）からの電力を直流端子２１で受けて三相交流電力に変換して交流端子２９から出力する三相電圧型交直変換回路４０と、交流端子２９の三相出力電圧をｄｑ回転座標空間上に変換して出力するＵＭ変換回路３１と、上位指令ベクトル１２０及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルに基づいて生成した信号を電圧指令ベクトルとして出力する第一上位電圧制御回路７０と、規準電圧ベクトル、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトル及び第一上位電圧制御回路７０からの電圧指令ベクトルに基づいて生成した信号をＰＷＭ指令として出力する第一下位電圧制御回路６０と、規準周波数、及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分に基づいて生成した生成値をＵＭ変換回路３１での回転座標変換行列５２の回転角度に同期させる周波数制御回路５０と、を備える。さらに、三相電圧型交直変換装置１１は、上位指令ベクトル１２０の少なくとも一方のｄｑ回転座標軸成分に、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｄｑ回転座標軸成分をそれぞれ正帰還させる正帰還回路２００と、三相電圧型交直変換回路４０の出力電圧を監視し、監視する電圧が予め設定された範囲を逸脱したことを電圧異常として検出する電圧異常検出回路２２０と、インバータ出力停止手段として三相電圧型交直変換回路４０と交流端子２２との間で三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流電力を遮断する開閉器２３０と、を備える。

三相電圧型交直変換回路４０は、ＰＷＭ指令に基づいてゲート信号発生器４１により発生させたゲート信号のパルス幅に応じて不図示の直流電圧源からの電力を三相交流電力に変換する。直流電圧源は、バッテリ等の単独で直流電圧を出力する電圧源、風力発電等の発電方法で発電し整流して直流電圧を出力する電圧源、又は直流コンデンサの電圧を制御して直流電圧を出力する電圧源などを例示することができる。この場合、三相電圧型交直変換回路４０の交流端子２９と三相電圧型交直変換装置１１の交流端子２２との間にさらにブロッキングインダクタを備え、三相出力電圧をブロッキングインダクタを介して交流端子２２から出力することとしてもよい。三相電圧型交直変換回路４０でのＰＷＭ成分を三相電圧型交直変換装置１１の交流端子２２への流出を防止することができる。

図１のＵＭ変換回路３１は、以下の数式（２）から数式（４）により、交流端子２９の三相出力電圧を当該電圧の振幅に関わる成分をｄ軸成分とし周波数差に関わる成分をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上に変換して出力する。数式（４）では、ＵＭ変換回路３１に入力される三相出力電圧を（Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ）とし、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトル（ｄ軸成分，ｑ軸成分）を（Ｖｄ，Ｖｑ）とした。図１では、ＵＭ変換回路３１は、周波数制御回路５０、第一下位電圧制御回路６０及び第一上位電圧制御回路７０にそれぞれ出力する。ここで、数式（２）〜数式（４）によりＵＭ変換の演算を行うにあたり交流端子２９の三相出力電圧を検出することになる。この場合、三相出力電圧のうち三相とも検出することとしてもよいが、三相出力電圧はいずれか２つの電圧が定まれば残りの１つの電圧が定まるため、ＵＭ変換回路３１は、三相出力電圧のうちいずれか２つを検出することとしてもよい。

周波数制御回路５０は、交流端子２２の三相出力電圧の周波数を規定する規準周波数、及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分に基づいて生成した生成値をＵＭ変換回路３１での回転座標変換行列５２の回転角度に同期させる。具体的には、図５に示すように、ループフィルタ５３において三相出力電圧の周波数差に関わる成分であるｑ軸成分に低域濾過要素を付加し第二時間積分器５５で時間積分して出力する。ループフィルタ５３において付加する低域濾過要素は、一次遅れ要素等の遅れ要素を例示できる。これにより、フィードバックループを安定化させることができる。

また、規準周波数設定器５１から出力される規準周波数を第一時間積分器５４において時間積分した積分値に第二時間積分器５５からの積分値を加算器５６において加算して生成した生成値５７をＵＭ変換回路３１での回転座標変換行列５２の回転角度に同期させる。これにより、当該回転角度を電力系統の周波数に追従させることができる。同期させるには、第一時間積分器５４からの積分値と第二時間積分器５５からの積分値とを加算した生成値５７を数式（４）のθｄｑとする。

ここで、ＵＭ変換回路３１では、前述したように三相出力電圧の周波数差に関わる成分（ｑ軸成分）を出力する。そのため、ＵＭ変換回路３１での信号処理は、三相出力電圧と第一時間積分器５４からの積分値と第二時間積分器５５からの積分値とを加算した生成値５７との位相を比較する位相比較処理に相当すると考えられる。また、第一時間積分器５４からの積分値と第二時間積分器５５からの積分値とを加算することによる信号処理は、ループフィルタ５３からの出力電圧に応じて生成値の値を可変するＶＣＯ（ＶｏｌｔａｇｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）の信号処理に相当すると考えられる。そのため、ＵＭ変換回路３１及び周波数制御回路５０は、全体として、第一時間積分器５４からの積分値と第二時間積分器５５からの積分値とを加算した生成値５７が交流端子２２の三相出力電圧の周波数に同期するＰＬＬとしての動作を行っていると考えられる。そのため、同期を維持する周波数範囲（同期保持範囲（ロックレンジ））と周波数引込み範囲（キャプチャレンジ）は、ＰＬＬの場合と同様にして求めることができる。

図１の第一上位電圧制御回路７０には、交流端子２２の三相出力電圧の振幅に対する電圧振幅指令値及び周波数に対する周波数指令値からなる上位指令ベクトル１２０が入力される。そして、入力された上位指令ベクトル１２０及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルに基づいて、交流端子２２の三相出力電圧の振幅及び周波数が上位指令ベクトル１２０による指令値に近づくように生成した信号を電圧指令ベクトルとして出力する。具体的には、図５に示すように、減算器７２においてＵＭ変換回路３１からの出力ベクトルと上位指令ベクトル１２０とを減算し、電力系統の電圧振幅及び周波数が上位指令ベクトル１２０による指令値に近づくように第一上位制御増幅器７１で増幅して電圧指令ベクトルを生成して出力する。これにより、電力系統の電圧振幅及び周波数が変化しても、当該振幅及び周波数に対する三相電圧型交直変換装置１１の三相出力の電圧振幅及び周波数のそれぞれの偏差分を検出できる。

図１の第一下位電圧制御回路６０は、交流端子２２の三相出力電圧の振幅及び位相を規定する規準電圧ベクトル、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトル並びに第一上位電圧制御回路７０からの電圧指令ベクトルに基づいて、三相出力電圧の振幅及び位相が規準電圧ベクトルと電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように生成した信号をＰＷＭ指令として出力する。また、規準電圧ベクトルは、第一規準電圧ベクトル設定器６１により予め設定する。この規準電圧ベクトルは二相で交流端子２２の三相出力電圧の振幅と位相の規準となる。

具体的には、図５に示すように、第一規準電圧ベクトル設定器６１において予め設定された規準電圧ベクトルに第一上位電圧制御回路７０からの電圧指令ベクトルを加算器６２において加算して電力系統の電圧振幅及び位相の偏差の補償分を追加する。また、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルを減算器６３において減算し、電力系統の電圧振幅及び位相との差分を第一電圧制御器６４で規準電圧ベクトルと電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように変換して出力する。さらに、第一電圧制御器６４からのｄｑ空間上の出力ベクトルを第一逆Ｕ変換器６５においてαβ空間上に変換し三相電圧型交直変換回路４０へのＰＷＭ指令として出力する。これにより、第一上位電圧制御回路７０で検出した偏差分を補償すると共に、三相電圧型交直変換装置１１の三相出力電圧の振幅及び位相を電力系統の電圧振幅及び位相に一致させるように三相電圧型交直変換装置１１の振幅及び位相を制御することができる。

正帰還回路２００により、第一上位電圧制御回路７０は電力系統が停電し、単独運転となった時に交流端子２９に出力される三相交流電圧が不安定となるように、電圧指令ベクトルを出力することになる。具体的には以下のように動作する。

ここで、Ｖ^＊ _ＦＩＬｑは三相電圧型交直変換装置のｑ軸フィルタ電圧指令値、Ｖ_ＦＩＬｑは実測したｑ軸フィルタ電圧、Ｖ^＊ _ＦＩＬｄは三相電圧型交直変換装置のｄ軸フィルタ電圧指令値、Ｖ_ＦＩＬｄは実測したｄ軸フィルタ電圧である。

（ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分を正帰還させる場合）
Ｖ^＊ _ＦＩＬｑを数式（５）とする。

ここで、ｋ_ｑはゲイン（ｋ_ｑ＞０）、Ｖ^＊ _{ＦＩＬｑｑ}はｑ軸電圧指令値［Ｖ］である。ｋ_ｑ＞０より、正帰還である。

系統連系運転中はインバータの出力周波数と出力電圧振幅とは電力系統の値に等しいため、Ｖ_ＦＩＬｑは固定される。

単独運転となった場合、図１の正帰還回路２００のゲインｋ_ｑ＞０により、Ｖ^＊ _ＦＩＬｑに正帰還がかかるので、Ｖ_ＦＩＬｑは系統連系運転中の値よりも大きくなる。具体的には、図５に示すように、加算器２１０において正帰還回路２００の出力と上位指令ベクトル１２０とを加算した値を減算器７２においてＵＭ変換回路３１からの出力ベクトルを減算するので、正帰還回路２００のゲインｋ_ｑは数式（６）を満たす値にする。このため、Ｖ^＊ _ＦＩＬｑに正帰還がかかるので、Ｖ_ＦＩＬｑは、系統連系運転中の値よりも大きくなる。ここで、ｋ_ｖｑは、第一上位電圧制御回路７０のｑ軸ゲインとする。

インバータの出力周波数Ｆ_ｉは数式（７）で決まるので、Ｖ_ＦＩＬｑが大きくなれば、Ｆ_ｉはインバータ規準周波数Ｆ_ＣＯから大きく変化する。そのため、出力周波数Ｆ_ｉを電圧異常検出回路２２０の周波数リレー等で監視することで単独運転を検出することができる。ここで、Ｋ_ｆは周波数制御回路５０内の電圧周波数変換ゲインである。

（ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｄ軸成分を正帰還させる場合）
Ｖ^＊ _ＦＩＬｄを数式（８）とする。

ここで、ｋ_ｄはゲイン（ｋ_ｄ＞０）、Ｖ^＊ _{ＦＩＬｄｄ}はｄ軸電圧指令値［Ｖ］である。ｋ_ｄ＞０より、正帰還である。

系統連系運転中は、インバータの出力周波数と出力電圧振幅とは電力系統の値に等しいため、Ｖ_ＦＩＬｑは、固定される。

単独運転となった場合、図１の正帰還回路２００のゲインｋ_ｄ＞０により、Ｖ^＊ _ＦＩＬｄに正帰還がかかるので、Ｖ_ＦＩＬｄは系統連系運転中の値よりも大きくなる。具体的には、図５に示すように、加算器２１０において正帰還回路２００の出力と上位指令ベクトル１２０とを加算した値を減算器７２においてＵＭ変換回路３１からの出力ベクトルを減算するので、正帰還回路２００のゲインｋ_ｄは数式（９）を満たす値にする。このため、Ｖ^＊ _ＦＩＬｄに正帰還がかかるので、Ｖ_ＦＩＬｄは、系統連系運転中の値よりも大きくなる。ここで、ｋ_ｖｄは、第一上位電圧制御回路７０のｄ軸ゲインとする。

Ｖ_ＦＩＬｄはインバータの出力電圧の振幅であるので、Ｖ_ＦＩＬｄが大きくなれば、インバータ出力電圧は規準電圧Ｖ_ＣＯから大きく変化する。そのため、電圧振幅を電圧異常検出回路２２０の電圧リレー等で監視することで単独運転を検出することができる。

図１の電圧異常検出回路２２０は、電圧検出回路、電圧リレー及び異常検出回路を有する。また、電圧異常検出回路２２０は電圧検出回路、周波数リレー及び異常検出回路を有してもよい。電圧異常検出回路２２０は三相電圧型交直変換回路４０と交流端子２２との間を監視点とし、三相電圧型交直変換回路４０と交流端子２２との間の三相交流の電圧又は周波数を監視する。また、電圧異常検出回路２２０は三相電圧型交直変換回路４０の出力をＵＭ変換したベクトルのｑ軸成分又は／及びｄ軸成分の電圧を監視してもよい。また、電圧異常検出回路２２０は三相電圧型交直変換回路４０の出力を、三相交流電圧のうちのひとつを基準として互いに直交するα軸及びβ軸のαβ静止座標空間上にＵ変換したベクトルのα軸成分又は／及びβ軸成分の電圧を監視してもよい。三相電圧型交直変換装置１１は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出することで単独運転になったことを判断することができる。図１及び図５の電圧異常検出回路２２０は開閉器２３０と交流端子２２との間を監視しているが、三相電圧型交直変換回路４０と開閉器２３０との間を監視してもよい。

図１の電圧異常検出回路２２０は、三相電圧型交直変換回路４０の出力を監視しているが、正帰還回路２００からの出力電圧ベクトルが上位指令ベクトル１２０に正帰還される正帰還点としての加算器２１０からの出力、第一上位電圧制御回路７０からの出力又は第一下位電圧制御回路６０からの出力を監視してもよい。正帰還点としての加算器２１０からの出力、第一上位電圧制御回路７０からの出力又は第一下位電圧制御回路６０からの出力の電圧異常検出回路２２０による監視は、ｄｑ回転座標空間上のベクトルのｑ軸成分あるいは／並びにｄ軸成分の電圧、αβ静止座標空間上のベクトルのα軸成分あるいは／並びにβ軸成分の電圧又は逆ＵＭ変換あるいは逆Ｕ変換をした値でもよい。

（実施例１）
図６は、三相電圧型交直変換装置１１において、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分を正帰還させる場合の動作例である。三相電圧型交直変換装置１１は２ｋＷ、力率１．０の負荷をもって、２００Ｖ、５０Ｈｚの電力系統と連系運転をしている。三相電圧型交直変換装置１１の出力はＰ＝２ｋＷ、Ｑ＝０ｋｖａｒなので連系潮流はゼロである。

時刻ｔ＝１００ｍｓで連系遮断器を解放すると、三相電圧型交直変換装置１１の出力周波数は徐々に高くなっている。連系遮断器の解放後６０ｍｓでおよそ５Ｈｚ上昇している。

図７は、三相電圧型交直変換装置１１において、ＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｄ軸成分を正帰還させる場合の動作例である。三相電圧型交直変換装置１１は２ｋＷ、力率１．０の負荷をもって、２００Ｖ、５０Ｈｚの電力系統と連系運転をしている。三相電圧型交直変換装置１１の出力はＰ＝２ｋＷ、Ｑ＝０ｋｖａｒなので連系潮流はゼロである。

時刻ｔ＝１００ｍｓで連系遮断器を解放すると、三相電圧型交直変換装置１１の電圧の絶対値が大きくなる。最大で三相電圧型交直変換装置１１の直流側電圧である３６０Ｖまで高くなっている。

三相電圧型交直変換装置１１はさらにインバータ出力停止手段を備える。図１のインバータ出力停止手段はゲート信号停止部又は／及び三相電圧型交直変換回路４０と交流端子２２との間にある開閉器２３０である。ゲート信号停止部は、電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合に、三相電圧型交直変換回路４０内のゲート信号発生器４１からのゲート信号を停止させ、三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流電力の出力を停止させる。一方、開閉器２３０は、電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合に、三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流電力を遮断し、交流端子２２からの三相交流電力の出力を停止させる。図１及び図５の三相電圧型交直変換装置１１は、インバータ出力停止手段としてゲート信号発生器４１を停止させるゲート信号停止部及び開閉器２３０を有している。

三相電圧型交直変換装置１１はインバータ出力停止手段を備えるにより、電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合、すなわち単独運転時に三相交流電圧の外部への出力を遮断することができる。

三相電圧型交直変換装置１１はさらに正帰還回路停止手段を備える。正帰還回路停止手段は正帰還回路２００を開閉するスイッチ又は／及び正帰還回路２００のゲインを０とする指示回路である。図４は正帰還回路停止手段としてスイッチ２４０を採用した場合の三相電圧型交直変換装置１１である。正帰還回路停止手段は、電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合に正帰還回路２００が行う電圧出力ベクトルの上位指令ベクトル１２０への正帰還を停止させる。三相電圧型交直変換装置１１は正帰還回路停止手段を備えるにより、電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合、すなわち単独運転時に三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流の周波数、電圧振幅が大幅に変動することを防止できる。

図５に、三相電圧型交直変換装置１１の他の形態の概略構成図を示す。図５の三相電圧型交直変換装置１１は、図１に示す三相電圧型交直変換装置１１に交流端子２２の三相出力電流を検出する電流検出回路８０と、電流検出回路８０の検出電流信号をｄｑ回転座標空間上に変換して出力するＵＭ変換回路８１と、をさらに備え、第一電圧制御器６４からの出力ベクトルにさらにフィルタ電流補償器６６、ＰＷＭ電流偏差補償器６７及びフィードフォワード増幅器６８からの出力ベクトルを加算器６９において加算した形態である。また、ＵＭ変換回路８１でのｄｑ変換は、数式（２）から数式（４）で説明した座標変換と同様である。つまり、ＵＭ変換回路８１は、電流検出回路８０の検出電流信号を当該検出電流信号の有効電力に関わる成分をｄ軸成分とし無効電力に関わる成分をｑ軸成分として出力する。

フィルタ電流補償器６６は、三相電圧型交直変換回路４０内の三相交流フィルタ回路における電流損失分を補償するように規定された電流補償ベクトルを出力する。これにより、三相電圧型交直変換装置１１では、三相交流フィルタ回路における電流損失分を予めフィルタ電流補償器６６において設定し、第一電圧制御器６４からの出力ベクトルに加算することで当該損失を補償することができる。また、ＰＷＭ電流偏差補償器６７は、三相電圧型交直変換回路４０からの三相出力電流の電流偏差を補償するように規定された電流偏差補償ベクトルを出力する。これにより、三相電圧型交直変換装置１１では、ＰＷＭ指令をゼロ指令としたときの三相電圧型交直変換回路４０における電流偏差分を予めＰＷＭ電流偏差補償器６７において設定し、第一電圧制御器６４からの出力ベクトルに加算することで当該損失を補償することができる。また、フィードフォワード増幅器６８は、ＵＭ変換回路８１からの出力電流ベクトルを交流端子２２を流れる電流を補償するように所定のフィードフォワードゲインで増幅して出力する。これにより、三相電圧型交直変換装置１１では、電流検出回路８０において交流端子２２の三相出力電流を検出しｄｑ変換することで三相出力電流の有効・無効成分を検出し、それらの値をフィードフォワード増幅器６８をとおして、第一電圧制御器６４からの出力ベクトルに加算することで負荷電流が変化しても安定した出力電圧を発生することができる。

以上説明したように、図１及び図５の三相電圧型交直変換装置１１は、内部等価インピーダンスを持つことから、電圧源として電力系統に接続して運転することができると共に、周波数設定回路、第一上位電圧制御回路及び第一下位電圧制御回路を備えるため、電力系統に対する電力偏差を自律して補償する自律平行運転が可能である。

さらに、三相電圧型交直変換装置１２は正帰還回路２００及び電圧異常検出回路２２０により単独運転を検出することができ、インバータ出力停止手段により単独運転時の三相交流電圧を外部へ出力することを遮断でき、かつ、正帰還回路停止手段により三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流の周波数、電圧振幅が大幅に変動することを防止することができる。

系統電圧が欠相状態になった場合についても検出することができる。図７では、時刻ｔ＝１００ｍｓ以降の三相電圧型交直変換装置１１の電圧の絶対値が大きくなっていることから単独運転状態を検出することができるが、系統電圧が欠相状態の場合も、単独運転状態のとき程顕著ではないが三相電圧型交直変換装置１１の電圧の絶対値が大きくなることを検出することができる。

なお、単独運転状態であるか、あるいは欠相状態であるかは、数１００ｍｓ間の電圧型交直変換装置１１の電圧の絶対値の変化量の程度によって識別することができる。

また、三相のうち例えば１相が欠相状態である場合は、ＵＭ変換回路３１から出力される信号に電力系統周波数の２倍の周波数の振動が重畳されるので、このことを利用して、欠相状態であるか単独運転状態であるかを識別することもできる。

（第２実施形態）
図２に、本実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図を示す。

図２に示す三相電圧型交直変換装置１２は、交流端子２２から見て内部等価インピーダンスを持ち、ＰＷＭ指令に基づいて直流電圧源（不図示）からの電力を三相交流電力に変換して交流端子２２から出力する三相電圧型交直変換回路４０と、交流端子２２の三相出力電圧をαβ静止座標空間上に変換するＭ変換回路３２と、Ｍ変換回路３２の出力電圧ベクトルをｄｑ回転座標空間上に変換して出力するＵ変換回路３３と、上位指令ベクトル１２０及びＵ変換回路３３からの出力電圧ベクトルに基づいて生成した信号を電圧指令ベクトルとして出力する第二上位電圧制御回路９０と、規準電圧ベクトル、Ｍ変換回路３２からの出力電圧ベクトル並びに第二上位電圧制御回路９０からの電圧指令ベクトルに基づいて生成した信号をＰＷＭ指令として出力する第二下位電圧制御回路８０と、規準周波数、及びＵ変換回路３３からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分に基づいて生成した生成値をＵ変換回路３３での回転座標変換行列５２の回転角度に同期させる周波数制御回路５０と、を備える。本実施形態に係る三相電圧型交直変換装置１２は、第１実施形態で説明した三相電圧型交直変換装置１１と比較して、第二下位電圧制御回路８０内での信号処理をαβ静止座標空間上で行う点、及び正帰還回路２００がＭ変換回路３２からの出力をＵ変換回路３３で変換した出力を上位指令ベクトル１２０に正帰還している点、が異なっている。また、図２において、図１及び図５と符号が同一の構成要素は、相互に同一のものを示すため、説明は省略する。

Ｍ変換回路３２は、交流端子２２の三相出力電圧のうち１つを基準として互いに直交するα軸及びβ軸とするαβ静止座標空間上に変換する。変換行列は、上記数式（３）により表記できる。また、Ｕ変換回路３３は、Ｍ変換回路３２の出力電圧ベクトルを三相出力電圧の振幅に関わる成分をｄ軸成分とし周波数差に関わる成分をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上に変換して出力する。変換行列は、上記数式（２）により表記できる。そのため、Ｕ変換回路３３からの出力は、Ｍ変換回路３２を介しているため、図１のＵＭ変換回路３１からの出力と同質のベクトルが出力される。

図２の第二上位電圧制御回路９０は、交流端子２２の三相出力電圧の振幅に対する電圧振幅指令値及び周波数に対する周波数指令値からなる上位指令ベクトル１２０が入力される。そして、入力された上位指令ベクトル１２０及びＵ変換回路３３からの出力電圧ベクトルに基づいて、交流端子２２の三相出力電圧の振幅及び周波数が上位指令ベクトル１２０による指令値に近づくように生成した信号を第一逆Ｕ変換器９１を介して電圧指令ベクトルとして出力する。具体的には、図５の第一上位電圧制御回路７０で説明したように、減算器においてＵ変換回路３３からの出力ベクトルと上位指令ベクトル１２０とを減算し、電力系統の電圧振幅及び周波数が上位指令ベクトル１２０による指令値に近づくように第二上位制御増幅器で増幅し第一逆Ｕ変換器９１においてαβ静止座標空間上に変換して電圧指令ベクトルを生成する。これにより、電力系統の電圧振幅及び周波数が変化しても、当該振幅及び周波数に対する三相電圧型交直変換装置の三相出力の電圧振幅及び周波数のそれぞれの偏差分を検出できる。

図２の第二下位電圧制御回路８０は、交流端子２２の三相出力電圧の振幅及び位相を規定する規準電圧ベクトル、Ｍ変換回路３２からの出力電圧ベクトル並びに第二上位電圧制御回路９０からの電圧指令ベクトルに基づいて、三相出力電圧の振幅及び位相が規準電圧ベクトルと電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように生成した信号をＰＷＭ指令として出力する。具体的には、第二下位電圧制御回路８０は図５で説明した第一下位電圧制御回路６０の第一電圧制御器６４の代替として第二電圧制御器を有し、第一下位電圧制御回路６０の第一逆Ｕ変換器６５を有さない。第一規準電圧ベクトル設定器８１において予め設定された規準電圧ベクトルに第二上位電圧制御回路９０からの電圧指令ベクトルを加算器において加算して電力系統の電圧振幅及び周波数の偏差の補償分を追加する。また、Ｍ変換回路３２からの出力電圧ベクトルを減算器において減算し、電力系統の電圧振幅及び位相との差分を第二電圧制御器で規準電圧ベクトルと電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように変換して三相電圧型交直変換回路４０へのＰＷＭ指令として出力する。これにより、第二上位電圧制御回路９０で検出した偏差分を補償すると共に、三相電圧型交直変換装置１２の三相出力電圧の振幅及び位相を電力系統の電圧振幅及び位相に一致させるように三相電圧型交直変換装置１２の振幅及び位相を制御することができる。

図２に示す三相電圧型交直変換装置１２は、図１及び図５で説明した正帰還回路２００及び電圧異常検出回路２２０を備える。従って、三相電圧型交直変換装置１２は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出することで単独運転になったことを判断することができる。

図２に示す三相電圧型交直変換装置１２は、図１及び図５で説明したインバータ出力停止手段を備える。図２のインバータ出力停止手段はゲート信号停止部又は／及び三相電圧型交直変換回路４０と交流端子２２との間にある開閉器２３０である。従って、三相電圧型交直変換装置１２は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合、すなわち単独運転時に三相交流電圧の外部への出力を遮断することができる。

三相電圧型交直変換装置１２はさらに正帰還回路停止手段を備える。図２の正帰還回路停止手段は正帰還回路２００を開閉するスイッチ又は／及び正帰還回路２００のゲインを０とする指示回路である。従って、三相電圧型交直変換装置１２は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合、すなわち単独運転時に三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流の周波数、電圧振幅が大幅に変動することを防止できる。

図２に示す三相電圧型交直変換装置１２は、図５で説明したフィードフォワード増幅器６８並びにこれに必要な電流検出回路８０及びＭ変換回路３２、フィルタ電流補償器６６、並びにＰＷＭ電流偏差補償器６７をさらに有して、これらの回路からの出力を第二下位電圧制御回路８０内で第二電圧制御器８４からの出力ベクトルに加算することもできる。

以上説明したように、図２の三相電圧型交直変換装置１２は、図１及び図５の三相電圧型交直変換装置１１と同様に内部等価インピーダンスを持つことから電圧源として電力系統に接続して運転することができると共に、周波数制御回路５０、第二上位電圧制御回路９０及び第二下位電圧制御回路８０を備えるため、電力系統に対する電力偏差を自律して補償する自律平行運転が可能である。

さらに、三相電圧型交直変換装置１２は正帰還回路２００及び電圧異常検出回路２２０により単独運転を検出することができ、インバータ出力停止手段及び正帰還回路停止手段により単独運転時の三相交流電圧を外部へ出力することを遮断でき、三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流の周波数、電圧振幅が大幅に変動することを防止することができる。

（第３実施形態）
図３に、本実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図を示す。

図３に示す三相電圧型交直変換装置１３は、交流端子２２から見て内部等価インピーダンスを持ち、ＰＷＭ指令に基づいて直流電圧源（不図示）からの電力を三相交流電力に変換して交流端子２２から出力する三相電圧型交直変換回路４０と、交流端子２２の三相出力電圧をｄｑ回転座標空間上に変換して出力するＵＭ変換回路３１と、上位指令ベクトル１２０及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルに基づいて生成した信号を電圧指令ベクトルとして出力する第三上位電圧制御回路１１０と、規準電圧ベクトル、交流端子２２の三相出力電圧並びに第三上位電圧制御回路１１０からの電圧指令ベクトルに基づいて生成した信号をＰＷＭ指令として出力する第三下位電圧制御回路１００と、規準周波数、及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分に基づいて生成した生成値をＵＭ変換回路３１での回転座標変換行列５２の回転角度に同期させる周波数制御回路５０と、を備える。本実施形態に係る三相電圧型交直変換装置１３は、第１実施形態で説明した三相電圧型交直変換装置１１と比較して、第三下位電圧制御回路１００内での信号処理を三相のまま行う点が異なっている。また、図６及び図７において、図１及び図２と符号が同一の構成要素は、相互に同一のものを示すため、説明は省略する。

第三上位電圧制御回路１１０には、交流端子２２の三相出力電圧の振幅に対する電圧振幅指令値及び周波数に対する周波数指令値からなる上位指令ベクトル１２０が入力される。そして、入力された上位指令ベクトル１２０及びＵＭ変換回路３１からの出力電圧ベクトルに基づいて、交流端子２２の三相出力電圧の振幅及び周波数が上位指令ベクトルによる指令値に近づくように生成した信号を電圧指令ベクトルとして出力する。

具体的には、図５の第一上位電圧制御回路７０で説明したように、図３の第三上位電圧制御回路１１０は、減算器においてＵＭ変換回路３１からの出力ベクトルと上位指令ベクトル１２０とを減算し、電力系統の電圧振幅及び周波数が上位指令ベクトル１２０による指令値に近づくように第三上位制御増幅器で増幅し、逆ＵＭ変換器１１１においてｄｑ回転座標空間上からの逆変換を行って電圧指令ベクトルを生成する。これにより、電力系統の電圧振幅及び周波数が変化しても、当該振幅及び周波数に対する三相電圧型交直変換装置１３の三相出力の電圧振幅及び周波数のそれぞれの偏差分を検出できる。

図３の第三下位電圧制御回路１００は、交流端子２２の三相出力電圧の振幅及び位相を規定する規準電圧ベクトル、交流端子２２の三相出力電圧並びに第三上位電圧制御回路１１０からの電圧指令ベクトルに基づいて、三相出力電圧の振幅及び位相が規準電圧ベクトルと電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように生成した信号をＰＷＭ指令として出力する。具体的には、第三下位電圧制御回路１００は図５で説明した第一下位電圧制御回路６０の第一規準電圧ベクトル設定器６１の代替として第二規準電圧ベクトル設定器１０１を有し、第一電圧制御器６４の代替として第三電圧制御器を有し、第一下位電圧制御回路６０の第一逆Ｕ変換器６５を有さない。また、規準電圧ベクトルは、第二規準電圧ベクトル設定器１０１により予め設定する。この規準電圧ベクトルは、交流端子の三相出力電圧の振幅と位相の規準となる。

具体的には、第二規準電圧ベクトル設定器１０１において予め設定された規準電圧ベクトルに第三上位電圧制御回路１１０からの電圧指令ベクトルを加算器において加算して電力系統の電圧振幅及び周波数の偏差の補償分を追加する。また、交流端子２２の三相出力電圧ベクトルを減算器において減算し、電力系統の電圧振幅及び位相との差分を第三電圧制御器で規準電圧ベクトルと電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように変換して三相電圧型交直変換回路４０へのＰＷＭ指令として出力する。これにより、第三上位電圧制御回路１１０で検出した偏差分を補償すると共に、三相電圧型交直変換装置１３の三相出力電圧の振幅及び位相を電力系統の電圧振幅及び位相に一致させるように三相電圧型交直変換装置１３の振幅及び位相を制御することができる。

図３に示す三相電圧型交直変換装置１３は、図１及び図５で説明した正帰還回路２００及び電圧異常検出回路２２０を備える。従って、三相電圧型交直変換装置１３は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出することで単独運転になったことを判断することができる。

図３に示す三相電圧型交直変換装置１３は、図１及び図５で説明したインバータ出力停止手段を備える。図２のインバータ出力停止手段はゲート信号停止部又は／及び三相電圧型交直変換回路４０と交流端子２２との間にある開閉器２３０である。従って、三相電圧型交直変換装置１３は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合、すなわち単独運転時に三相交流電圧の外部への出力を遮断することができる。

三相電圧型交直変換装置１３はさらに正帰還回路停止手段を備える。図３の正帰還回路停止手段は正帰還回路２００を開閉するスイッチ又は／及び正帰還回路２００のゲインを０とする指示回路である。従って、三相電圧型交直変換装置１３は電圧異常検出回路２２０が電圧異常を検出した場合、すなわち単独運転時に三相電圧型交直変換回路４０からの三相交流の周波数、電圧振幅が大幅に変動することを防止できる。

図３に示す三相電圧型交直変換装置１３は、図５で説明したフィードフォワード増幅器６８及びこれに必要な電流検出回路８０、フィルタ電流補償器６６、並びにＰＷＭ電流偏差補償器６７をさらに有して、これらの回路からの出力を第三下位電圧制御回路１００内で第三電圧制御器からの出力ベクトルに加算することもできる。

以上説明したように、図３の三相電圧型交直変換装置１３は、図１及び図５の三相電圧型交直変換装置１１と同様に内部等価インピーダンスを持つことから電圧源として電力系統に接続して運転することができると共に、周波数制御回路５０、第三上位電圧制御回路１１０及び第三下位電圧制御回路１００を備えるため、電力系統に対する電力偏差を自律して補償する自律平行運転が可能である。

本発明の三相電圧型交直変換装置は、並列冗長運転が必要なＵＰＳ（無停電電源）の他、太陽光発電用インバータ、燃料電池用インバータ、蓄電システム用インバータ、ＤＣリンク付風力発電用インバータ等の分散電源用インバータ、整流器、並びにＳＶＣ（無効電力補償装置）などに適用することができる。

一実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図である。一実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図である。一実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図である。一実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図である。一実施形態に係る三相電圧型交直変換装置の概略構成図である。ＵＭ変換回路からの出力電圧ベクトルのｑ軸成分を正帰還させる場合の図５の三相電圧型交直変換装置について、系統連系運転から単独運転へ切替えた時の交流端子における電圧波形、電力波形及び電流波形を示した図である。ＵＭ変換回路からの出力電圧ベクトルのｄ軸成分を正帰還させる場合の図５の三相電圧型交直変換装置について、系統連系運転から単独運転へ切替えた時の交流端子における電圧波形、電力波形及び電流波形を示した図である。本発明に係る三相電圧型交直変換装置の等価回路図である。本発明に係る三相電圧型交直変換装置に含まれる三相電圧型交直変換回路の三相交流フィルタ回路の概略構成図である。従来の三相電圧型交直変換装置の概略構成図である。

符号の説明

１０、１１、１２、１３：三相電圧型交直変換装置
２１：直流端子
２２：交流端子
２３：直流電圧源
２９：交流端子
３１：ＵＭ変換回路
３２：Ｍ変換回路
３３：Ｕ変換回路
３４：電流検出回路
３５、８１：ＵＭ変換回路
４０：三相電圧型交直変換回路
４１：ゲート信号発生器
５０：周波数制御回路
５１：規準周波数設定器
５２：回転座標変換行列
５３：ループフィルタ
５４：第一時間積分器
５５：第二時間積分器
５６：加算器
５７：加算値
６０：第一下位電圧制御回路
６１：第一規準電圧ベクトル設定器
６２：加算器
６３：減算器
６４：第一電圧制御器
６５：第一逆Ｕ変換器
６６：フィルタ電流補償器
６７：ＰＷＭ電流偏差補償器
６８：フィードフォワード増幅器
６９：加算器
７０：第一上位電圧制御回路
７１：減算器
７２：第一上位制御増幅器
８０：第二下位電圧制御回路
８１：第一規準電圧ベクトル設定器
８２：加算器
８３：減算器
８４：第二電圧制御器
９０：第二上位電圧制御回路
９１：第一逆Ｕ変換器
９２：減算器
９３：第二上位制御増幅器
１００：第三下位電圧制御回路
１０１：第二規準電圧ベクトル設定器
１０２：加算器
１０３：減算器
１０４：第三電圧制御器
１１０：第三上位電圧制御回路
１１１：逆ＵＭ変換器
１１２：減算器
１１３：第三上位制御増幅器
１２０：上位指令ベクトル
２００：正帰還回路
２１０：加算器
２２０：電圧異常検出回路
２３０：開閉器
４０１：インバータブリッジ
４０２：コイル
４０３：コンデンサ
４０４：抵抗器
４０６：電流指令
４０７：駆動部
４０８：ゲート信号発生器（ＰＷＭ）
４０９：増幅器
４１０：電流基準
４１１：ゲイン又は／及び位相調整
４１２：係数設定回路
４１３：周波数演算
４１４：ｄＶ／ｄＩ^＊
４１５：歪変化
４１６：周波数検出
４１７：電圧実効検出
４１８：ゼロクロス歪検出
４５０：電圧検出
４５１：電圧リレー
４５２：周波数リレー
４５３：歪リレー
４５４：異常検出

Claims

交流端子から見て内部等価インピーダンスを持ち、ＰＷＭ指令に基づいて発生させたゲート信号のパルス幅に応じて直流電圧源からの電力を三相交流電力に変換して出力し、前記三相交流電力を前記交流端子から出力させる三相電圧型交直変換回路と、
前記三相電圧型交直変換回路からの出力を当該出力電圧の振幅に関わる成分をｄ軸成分とし周波数差に関わる成分をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上に変換した出力電圧ベクトル及び前記交流端子の出力電圧の振幅に対する振幅指令値をｄ軸成分とし周波数に対する指令値をｑ軸成分とするｄｑ回転座標空間上の上位指令ベクトルが入力され、入力された前記出力電圧ベクトル及び前記上位指令ベクトルに基づいて、前記交流端子の三相出力電圧の振幅及び周波数が前記上位指令ベクトルによる指令値に近づくように生成した電圧指令ベクトルを出力する上位電圧制御回路と、
前記上位電圧制御回路に入力される前記上位指令ベクトルのうち少なくとも一方のｄｑ回転座標軸の成分に、前記出力電圧ベクトルのｄｑ回転座標軸の成分をそれぞれ正帰還させる正帰還回路と、
前記交流端子の三相出力電圧の振幅及び位相を規定する規準電圧ベクトル、前記三相電圧型交直変換回路の出力電圧に基づくベクトル並びに前記上位電圧制御回路からの前記電圧指令ベクトルに基づいて、前記三相出力電圧の振幅及び位相が前記規準電圧ベクトルと前記電圧指令ベクトルとの合成値に近づくように生成した信号を前記ＰＷＭ指令として出力する下位電圧制御回路と、
前記交流端子の三相出力電圧の周波数を規定する規準周波数に基づいて生成した生成値及び前記三相電圧型交直変換回路の出力をｄｑ回転座標空間上に変換した出力電圧ベクトルのｑ軸成分に基づいて生成した生成値を、前記三相電圧型交直変換回路からの出力をｄｑ回転座標空間上に変換する変換行列の回転角度又は／及び前記上位電圧制御回路での変換行列の回転角度に同期させる周波数制御回路と、
前記三相電圧型交直変換回路の出力電圧を監視し、監視する電圧が予め設定された範囲を逸脱したことを電圧異常として検出する電圧異常検出回路と、
を備える三相電圧型交直変換装置であって、
前記電圧異常検出回路が、前記出力の振幅値、前記出力の周波数又はそれらに相関のある量を監視することを特徴とする三相電圧型交直変換装置。
前記三相電圧型交直変換回路内において前記ゲート信号を停止させるゲート信号停止機能又は／及び前記三相電圧型交直変換回路と前記交流端子との間にある開閉器で前記三相電圧型交直変換回路からの三相交流電力を遮断する遮断機能を有するインバータ出力停止手段をさらに備え、
前記インバータ出力停止手段は、前記電圧異常検出回路が電圧異常を検出した場合に前記交流端子からの三相交流電力の出力を停止させることを特徴とする請求項１に記載の三相電圧型交直変換装置。
前記正帰還回路を遮断するスイッチ又は／及び前記正帰還回路のゲインを０とする正帰還回路停止手段をさらに備え、
前記正帰還回路停止手段は、前記インバータ出力停止手段が前記交流端子からの三相交流電力の出力を停止させた後に前記正帰還回路が行う前記電圧出力ベクトルの前記上位指令ベクトルへの正帰還を停止させることを特徴とする請求項１又は２に記載の三相電圧型交直変換装置。