JP6658111B2 - 交流電源装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、直流を交流に変換する複数の直交電力変換器の交流出力を並列接続して負荷（受電側）に電力を供給する構成を含んでなる交流電源装置およびその制御方法に関する。

この種の交流電源装置としては、出力電力容量の増大や冗長機能の付与などのために、１つの交流電源装置内で複数の直交電力変換器を並列接続するという技術が知られている。そのうちでも特に、並列接続された複数の直交変換器同士の間での信号授受無しで並列制御を行うという技術は、信号授受のための信号線やインターフェイス等が不要であり、従って、その交流電源装置の特に制御系の構成を簡素なものとすることができるという利点がある。そのような交流電源装置は、例えば特許文献１（特開２００６−２２３０６０号公報）、特許文献２（特開平０１−９９４７７号公報）によって提案されている。

上記のような並列接続された複数の直交電力変換器の出力電力の均等化のための制御は、従来の技術においては、有効電力による周波数制御と無効電力による振幅制御とによって行われる。
図５は、その代表的な一例として、特許文献１に開示されている、１つの交流電源装置内で並列接続された複数の直交電力変換器のそれぞれの駆動制御を行うための制御系の主要部の構成を示すブロック図である。

電圧指令生成部１２０内の定格時電圧振幅指令設定部１２６によって設定された出力電圧の振幅指令値は、減算器を通って制御器１１０内の電圧振幅調整部１２１に送られる。その電圧振幅調整部１２１では、送られてきた振幅指令値を、瞬時電力演算部１２５より送られてきた瞬時無効電力値に応じた電圧振幅補正量によって逐一補正することで、その振幅指令値を補正する。そして、周波数制御部１２２にて、瞬時電力演算部１２５より送られてきた瞬時有効電力値に応じた所望の基準周波数設定値が生成される。その基準周波数設定値はそのまま、上記の補正された振幅指令値と共に、電圧制御部１２３へと送られる。
続いて、電圧制御部１２３では、上記の補正された振幅指令値と基準周波数設定値に対応した正弦波とを乗算して、出力電圧指令値を生成する。そしてその出力電圧指令値と出力電圧検出器１１２により検出された出力電圧検出値との偏差を０（ゼロ）にするための変調率指令を算出し、それをＰＷＭ制御部１２４へと送る。その変調率指令は、ＰＷＭ制御部１２４にて、該当する電力変換器のゲート信号に変換され、その該当する電力変換器の電力制御用半導体素子のゲート（図示省略）へと送られる。
このようにして、並列接続された複数の直交電力変換器のそれぞれについての駆動制御が行われるように設定されている。

上記のように、従来の技術では、並列接続された複数の直交電力変換器のうちの、出力電力における無効成分が相対的に高い直交電力変換器が、自身の出力電圧の電圧指令値を下げるように逐一比例制御的に作用することで、他の直交電力変換器との出力電圧の振幅差が縮小されるように設定されている。また、並列接続された複数の直交電力変換器のうちの、出力電力の有効成分が相対的に高い直交電力変換器が、自身の出力周波数の指令値を変調率指令に基づいて下げるように積分制御的に作用することで、その周波数の変化の積分値が位相差の実質的な補正量となって、他の直交電力変換器との相対的な位相差が縮小されるように設定されている。これら両方の作用が相まって、複数の直交電力変換器での出力電流が相対的に均等化されるように意図されている。

更に、特許文献１では、各直交電力変換器における出力電流の振幅が所定の電流制限設定値を超過した場合に、その直交電力変換器の出力電圧を引き下げる（制限する）という制御方法が提案されている。
すなわち、出力電流検出器によって検出された出力電流の瞬時電流振幅を、瞬時電流振幅演算部１２７にて算出し、その瞬時電流振幅が電流制限指令設定部１２８に記憶されている所定の出力電流制限設定値を超過した場合に、その超過分の積分値を積分要素１２９によって算出する。そしてその積分値に基づいて、上記の出力電圧の振幅指令値の低減量を算出し、その低減量を上記の出力電圧の振幅指令値から減算することで、出力電圧の振幅指令値を補正する。そしてその補正を施された出力電圧の振幅指令値を、電圧指令生成部１２０から制御器１１０へと送り、出力電流の電圧振幅の設定値として用いるようにする。このような制御方法およびそのための装置構成が提案されている。
また、特許文献１では、上記の積分値の下限をゼロに設定することにより、例えば軽負荷時などに電流振幅が制限設定値未満にある状態が継続した場合に発生する無用な出力電圧の上昇を抑制する、という制御方法およびそのための装置構成も併せて提案されている。

また、特許文献２には、上記の特許文献１に開示の発明と同様の周波数補正および電圧振幅補正の技術を含んだインバータ並列運転方式に係る発明が開示されている。

特開２００６−２２３０６０号公報 特開平０１−９９４７７号公報

従来の技術においては、上記の如く、出力電力の有効成分の補正では周波数変化の積分に対応した周波数補正量を用いて位相差の補正を行うようにしているので、その補正に係る制御系にはいわゆる積分項が存在することとなり、従って少なくとも理論的には偏差を０（ゼロ）にすることが可能となっている。

しかしながら、出力電力の無効成分の補正では、出力電圧の振幅指令値を瞬時無効電力値に逐一応じて直接に比例制御的に補正しているので、その補正に係る制御系には、いわゆる比例項が存在しているが積分項は存在していないこととなり、従って、出力電流の無効成分が横流の形で残留してしまうこととなる。このため、１つの直交電力変換装置内で並列接続されている複数の直交電力変換器のうち、ある直交電力変換器では進み電流と負荷電流とが加算された出力となる一方、別のある直交電力変換器では遅れ電流と負荷電流とが加算された出力となる。従って、それら複数の直交電力変換器のそれぞれからの出力電流は均等化されず、むしろ不均等化が助長されてしまう場合さえあり得ることとなる。

また、特に受電側の負荷が力率１に近い領域で、その遅れ側と進み側とに複数の直交電力変換器の力率がばらついている場合には、それら複数の直交電力変換器のぞれぞれの出力電流の位相の進みと遅れとの相違はあるものの、そのいずれの場合でも出力電流の振幅は増大することとなる。
そして、上記のような特許文献１にて提案されている制御系では、例えば過負荷時に出力電流の振幅が電流制限設定値を超過した場合、その電流制限設定値まで出力電圧の振幅指令値を減少させるようにしている。
ところが、そのようにすると、特に上記の如く負荷が力率１に近いという条件下では、並列接続された複数の直交電力変換器のいずれについてもその出力電圧の振幅を減少させる方向に作用することとなり、その結果、各直交電力変換器の出力電流は不均等なまま、全ての直交電力変換器で出力電圧の低下が継続され、やがては負荷端（受電側）での電力使用に実用上の支障が生じるほどの電圧低下に至る虞がある。
また、そのような実用上の支障が生じるほどの電圧低下が発生すると、その電圧低下分を補うための補償電力を交流電源装置の外部から供給しなけれならなくなる虞もある。

従って、本発明の課題は、並列接続された複数の直交電力変換器同士の間での信号授受を必要とすることなしに、かつ各直交電力変換器における出力電圧の低下分を補償するための電力の外部からの供給を必要とすることなしに、それら並列接続された複数の直交電力変換器から出力される電力の均等化および安定化を図ることのできる交流電源装置およびその制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る交流電源装置は、複数の直交電力変換器を並列接続してなる直交電力変換部と、その個々の直交電力変換器の出力電力をそれぞれ制御する制御部とを有する交流電源装置であって、基準電圧振幅設定値と基準周波数設定値とに基づいて生成される出力電圧指令値に対する前記直交電力変換器からの出力電圧検出値の偏差を０（ゼロ）にするλ出力を生成する電圧自動調節部と、前記λ出力に基づいて前記直交電力変換器を制御してその出力電力の周波数および電圧振幅を制御する制御信号生成部と、前記直交電力変換器からの出力電圧検出値と出力電流検出値とに基づいて、前記直交電力変換器からの出力電力の有効電力値と無効電力値とを算出する電力演算部と、前記有効電力値が大きくなるほど数値が低下するように設定された周波数補正量を出力し、その周波数補正量によって、前記基準周波数設定値を補正する周波数補正部と、前記無効電力値に基づいて、その無効電力値の力率が遅れ力率である場合には負の補正量となり進み力率である場合には正の補正量となるように設定された第１の電圧振幅補正量を出力し、その第１の電圧振幅補正量によって、前記基準電圧振幅設定値を補正する電圧振幅補正部と、前記無効電力値の力率が力率１または遅れ力率であるか進み力率であるかに対応した電圧振幅補正を行う力率対応電圧振幅補正部であって、前記電力演算部により算出された無効電力値の力率が遅れ力率であるか進み力率であるかを判定する力率判定部と、前記出力電流検出値に基づいて出力電流振幅値を算出する電流振幅演算部と、所定の電流制限設定値に対する前記電流振幅演算部により算出された出力電流振幅値の偏差が所定の電流制限閾値を超えており、かつそのときの無効電力値の力率が力率１または遅れ力率であると前記力率判定部によって判定された場合には、前記偏差の大きさに応じて前記直交電力変換器から出力される出力電圧振幅を低下させるための第２の電圧振幅補正量を算出し、その第２の電圧振幅補正量によって前記基準電圧振幅設定値を補正するが、そのときの無効電力値の力率が進み力率であると前記力率判定部によって判定された場合には、前記第２の電圧振幅補正量をゼロホールドして、その第２の電圧振幅補正量を用いた前記基準電圧振幅設定値の補正を行わないようにする電圧振幅制限演算部とを有する力率対応電圧振幅補正部と、を備えたことを特徴としている。
また、本発明に係る交流電源装置の制御方法は、複数の直交電力変換器を並列接続してなる直交電力変換部と、その個々の直交電力変換器の出力電力をそれぞれ制御する制御部とを有する交流電源装置の制御方法であって、基準電圧振幅設定値と基準周波数設定値とに基づいて前記制御部にて生成される出力電圧指令値と前記直交電力変換器からの出力電圧検出値との偏差を０（ゼロ）にするλ出力を生成するプロセスと、前記λ出力に基づいて前記直交電力変換器を制御してその出力電力の周波数および電圧振幅を制御するプロセスと、前記直交電力変換器からの出力電圧検出値と出力電流検出値とに基づいて、前記直交電力変換器からの出力電力の有効電力値と無効電力値とを算出するプロセスと、前記有効電力値が大きくなるほど数値が低下するように設定された周波数補正量によって、前記基準周波数設定値を補正するプロセスと、前記無効電力値に基づいて、その無効電力値の力率が遅れ力率である場合には負の補正量となり進み力率である場合には正の補正量になるように設定された第１の電圧振幅補正量によって、前記基準電圧振幅設定値を補正するプロセスと、前記無効電力値の力率が力率１または遅れ力率であるか進み力率であるかを判定するプロセスと、前記出力電流検出値に基づいて出力電流振幅値を算出するプロセスと、所定の電流制限設定値に対する前記出力電流振幅値の偏差が所定の電流制限閾値を超えた場合であって、かつ、そのときの前記無効電力値の力率が力率１または遅れ力率である場合には、前記偏差の大きさに応じて前記直交電力変換器から出力される出力電圧振幅を低下させるための第２の電圧振幅補正量を算出し、その第２の電圧振幅補正量によって、前記基準電圧振幅設定値を補正するが、そのときの前記無効電力値の力率が進み力率である場合には、前記第２の電圧振幅補正量をゼロホールドして、その第２の電圧振幅補正量を用いた前記基準電圧振幅設定値の補正を行わないようにする力率対応電圧振幅補正プロセスと、を含むことを特徴としている。

本発明の実施の形態に係る交流電源装置における、制御系の主要部の構成およびそれによる制御の主要部を示す制御ブロック図である。 本発明の実施の形態に係る交流電源装置における、並列接続された複数の直交変換器の主要部の構成を示す図である。 図１に示した制御系にて周波数補正量を算出する際に用いられる、有効電力値に対する周波数補正量の関係を示す特性図である。 図１に示した制御系にて電圧振幅補整量を算出する際に用いられる、無効電力値に対する第１の電圧振幅補正量の関係を示す特性図である。 従来の技術の代表的な一例として、特許文献１に開示されている複数の直交電力変換器が並列接続された１つの交流電源装置の運転制御を行うための制御系の主要部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
この交流電源装置は、制御部１０と直交電力変換部２０とから、その主要部が構成されている。

制御部１０は、図１に示した如く、基準電圧振幅設定部１と、加算器２ａ，２ｄおよび減算器２ｂ，２ｃ，２ｅと、乗算器３と、電圧自動調節部４と、ＰＷＭ制御信号生成部５と、基準周波数設定部６と、電力演算部７と、周波数補正部８と、電圧振幅補正部９と、力率対応電圧振幅補正部１６とを、その主要部として備えている。そして力率対応電圧振幅補正部１６は、その内部構成として、電流振幅演算部１１と、力率判定部１２と、出力電流制限設定部１３と、電圧振幅制限演算部１４と、リミッタ（ゼロホールド）１５と、減算器２ｅとを有している。

直交電力変換部２０は、図２に示した如く、複数の直交電力変換器（ＰＷＭインバータ）１８を並列接続してなるもので、それら直交電力変換器１８のそれぞれが、直流電源１７と、リアクトル１９と、変成器２１と、コンデンサ２４とに接続されている。そして、それら全ての直交電力変換器１８の出力端は、それぞれリアクトル１９および変成器２１を介して１つの出力母線２２に接続され、以てそれら全ての直交電力変換器１８が並列接続された状態に設けられている。出力母線２２は、受電側の負荷群２３に接続される。なお、この直交電力変換部２０全体としての回路構成および機能それ自体については、一般的なものであってよい。
そして、複数の直交電力変換器１８のそれぞれが、それに対応する１つの制御部１０によって独立して制御されるように設定されている。すなわち、並列接続された複数の直交電力変換器１８同士の間での信号授受無しで、それら複数の直交電力変換器１８のそれぞれが並列制御されるように設定されている。

基準電圧振幅設定部１は、予め定められた基準電圧振幅設定値を出力する。その基準電圧振幅設定値と、基準周波数設定部６によって設定された基準周波数設定値に対応した基準周波数の正弦波とを、乗算器３によって乗算して、出力電圧指令値を生成し、それを電圧自動調節部４に送る。
電圧自動調節部４は、送られてきた出力電圧指令値と該当する直交電力変換器１８からの出力電圧検出値（V out）との偏差を０（ゼロ）にするようにλ出力を生成し、それをＰＷＭ制御信号生成部５に送る。
ＰＷＭ制御信号生成部５は、送られてきたλ出力をＰＷＭ変調してＰＷＭ制御信号を生成し、それを該当する直交電力変換器１８へと送る。
そしてその送られてきたＰＷＭ制御信号によって、該当する直交電力変換器１８の動作が制御される。
このようにして、各直交電力変換器１８における出力電圧指令値と出力電圧検出値（Ｖ out）との偏差が０（ゼロ）となるように、それら各直交電力変換器１８の周波数および電圧振幅についての並列制御が行われて、この交流電源装置から出力される電力の周波数および電圧振幅に関しての基本的な制御が行われる。

そして、並列接続された複数の直交電力変換器１８の出力電力の均等化のための制御は、以下に説明するとおり、個々の直交電力変換器１８からの出力電力の有効成分に関しての周波数制御と、無効成分の電圧振幅に直接に対応した電圧振幅制御（第１の電圧振幅補正量（Ａ）を用いた制御）と、無効成分の力率の遅れ／進みに対応した電圧振幅制御（第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を用いた制御）とによって行われる。

電力演算部７は、個々の直交電力変換器１８からの出力電流検出値（Ｉ out）と出力電圧検出値（Ｖ out）とに基づいて、有効電力値（Ｐ）と無効電力値（Ｑ）とをそれぞれ算出する。
周波数補正部８は、電力演算部７により算出された有効電力値（Ｐ）に対応した周波数補正量を生成する。
図３は、直交電力変換器１８より出力される電力から検出された有効電力値（Ｐ）に対する周波数補正量の関係をグラフとして示した特性図である。この図３に例示されているとおり、検出される有効電力値（Ｐ）が大きくなればなるほど周波数補正量が低下するように設定されている。

その生成された周波数補正量を、加算器２ｄにて、基準周波数設定部６からの基準周波数設定値に加算することで、その基準周波数設定値が補正される。その補正された基準周波数設定値は、乗算器３へと送られ、基準電圧振幅設定部１からの基準電圧振幅値に対応した正弦波と乗算されて、補正された出力電圧指令値が生成される。

このような制御によって、並列接続された複数の直交電力変換器１８のうち出力電力の有効成分の相対的に高い直交電力変換器１８が、自身の出力周波数の設定値を下げるように作用するので、その周波数の変化の積分値が他の直交電力変換器１８に対する位相差の補正量となって、他の直交電力変換器１８との相対的な位相差が縮小されて、並列接続されている複数の直交電力変換器１８間での出力電力の有効成分の均等化が図られることとなる。

他方、電力演算部７によって算出された無効電力値（Ｑ）は、電圧振幅補正部９へと送られる。
電圧振幅補正部９では、無効電力値（Ｑ）に対応した第１の電圧振幅補正量（Ａ）を生成し、加算器２ａに送る。そして加算器２ａにて、基準電圧振幅設定部１から出力される基準電圧振幅設定値が、第１の電圧振幅補正量（Ａ）によって補正される。
図４は、算出された無効電力値（Ｑ）に対する第１の電圧振幅補正量（Ａ）の関係をグラフとして示した特性図である。この図４に例示されているとおり、無効電力が遅れ力率（遅れ位相）の場合には第１の電圧振幅補正量（Ａ）が負の値となり、無効電力が進み力率（進み位相）の場合には第１の電圧振幅補正量（Ａ）が正の値となるように設定されている。

その補正された基準電圧振幅設定値は、出力電圧の振幅指令値として、減算器２ｂ、乗算器３、減算器２ｃを経て、電圧自動調節部４へと送られ、上記と同様の電圧振幅制御のためのλ出力およびそれ以降の電圧振幅の制御に係る動作が実行されることとなる。

このような制御によって、並列接続された複数の直交電力変換器１８のうちの、出力電力における位相遅れの無効成分の電圧振幅が相対的に高い直交電力変換器１８が、自身の基準電圧振幅設定値（指令値）を下げるように作用するので、他の直交電力変換器１８との出力電力の相対的な振幅差が縮小されて、並列接続された複数の直交電力変換器１８間での出力電力の無効成分が均等化されることとなる。

更に、力率対応電圧振幅補正部１６が、各直交電力変換器１８の出力電力の力率の遅れ／進みに対応した電圧振幅補正を行う。
すなわち、まず、力率対応電圧振幅補正部１６内に設けられている電流振幅演算部１１が、出力電流検出値（Ｉ out）に基づいて、出力電流振幅値を算出する。そして、その出力電流振幅値を減算器２ｅに送る。また、出力電流制限設定部１３は、予め定められた電流制限設定値を減算器２ｅに送る。そして、減算器２ｅにて、電流制限設定値に対する出力電流振幅値の偏差を算出し、それを電圧振幅制限演算部１４に送る。

それと並行して、電力演算部７により算出された無効電力値（Ｑ）は、力率対応電圧振幅補正部１６内に設けられている力率判定部１２に送られる。その際、無効電力値（Ｑ）が力率１または遅れ力率を有するものである場合には、その無効電力値（Ｑ）は正極性（ゼロ以上）の無効成分であること示すデータ信号が付与されて、力率判定部１２へと送られる。また逆に、無効電力値（Ｑ）が進み力率を有するものである場合には、その無効電力値（Ｑ）は負極性（ゼロ未満）の無効成分であることを示すデータ信号が付与されて、力率判定部１２へと送られる。

そして、力率判定部１２では、送られてきた無効電力値（Ｑ）のデータ信号に基づいて、そのとき生じている無効電力が力率１または遅れ力率を有する無効成分であるか進み力率を有する無効成分であるかに対応した電圧振幅補正の制御動作を行う。
すなわち、力率判定部１２は、まず、送られてきた無効電力値（Ｑ）のデータ信号が正極性である場合には、そのとき生じている無効電力は力率１または遅れ力率を有するものであると判定する。また、送られてきた無効電力値（Ｑ）のデータ信号が負極性である場合には、そのとき生じている無効電力は進み力率を有するものであると判定する。

それと並行して、電圧振幅制限演算部１４では、上記の電流制限設定値に対する出力電流振幅値の偏差が所定の電流制限閾値を超えているか否かを判定する。
そして、その偏差が所定の電流制限閾値を超えていると電圧振幅制限演算部１４によって判定された場合であって、かつ、無効電力値（Ｑ）のデータ信号が正極性である（すなわち、そのとき生じている無効電力が力率１または遅れ力率を有するものである）と力率判定部１２によって判定された場合には、電圧振幅制限演算部１４の電圧振幅制限演算機能を働かせて、上記の偏差の大きさに応じて出力電圧振幅を低下させるための第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を算出し、それを減算器２ｂへと送る。減算器２ｂでは、送られてきた第２の電圧振幅補正量（Ｂ）によって、基準電圧振幅設定部１からの基準電圧振幅設定値が補正される。この補正により、電流制限設定値に対する出力電流振幅値の偏差が低減される。
また、電流制限設定値に対する出力電流振幅値の偏差が所定の電流制限閾値を超えていると判定されたが、無効電力値（Ｑ）のデータ信号が負極性である（すなわち、そのとき生じている無効電力が進み力率を有するものである）と力率判定部１２にて判定された場合には、電圧振幅制限演算部１４の電圧振幅制限演算機能を停止させると共に、リミッタ（ゼロホールド）１５を働かせて、電圧振幅制限演算部１４からの出力をいわゆるゼロホールドの状態にする。

力率対応電圧振幅補正部１６によれば、上記のようにして、直交電力変換器１８から出力される電力の出力電流振幅値と電流制限設定値との偏差が所定の電流制限閾値を超えた場合であって、かつ、そのときの出力電力の無効成分が力率１または遅れ力率を有するものである場合には、その基準電圧振幅設定値を電圧振幅制限演算部１４からの第２の電圧振幅補正量（Ｂ）によって補正することで、その出力電圧を低下させるが、偏差が所定の電流制限閾値を超えた場合であっても、そのときの出力電力の無効成分が進み力率を有するものである場合には、電圧振幅制限演算部１４からの第２の電圧振幅補正量（Ｂ）をいわゆるゼロホールドで以て維持することにより、基準電圧振幅設定部１から加算器２ａを経て減算器２ｂに送られてきた出力電圧の基準電圧振幅設定値を、その減算器２ｂでは補正することなしに（すなわち、第２の電圧振幅補正量（Ｂ）は行うことなしに、減算器２ｂを単に通過するだけにして）、乗算器３へと送る。
一般に、並列接続された複数の直交電力変換器１８間での電圧振幅差によってそれら複数の直交電力変換器１８間の横流成分として無効成分が発生するが、本実施の形態に係る装置および方法によれば、上記のような力率対応電圧振幅補正部１６の動作によって、出力電圧の高い直交電力変換器１８から出力電圧の低い直交電力変換器１８へと、遅れの無効成分を流出せしめることとなる。また逆に、出力電圧の低い直交電力変換器１８から見れば、その進み力率の状態にある直交電力変換器１８における低い出力電圧を有する進みの無効成分に対して相対的に高い出力電圧を有する遅れの無効成分を流入せしめることとなる。

このようにして、力率対応電圧振幅補正部１６によれば、並列接続された複数の直交電力変換器１８のうちに出力電力の無効成分が遅れ力率の状態にあるものと進み力率の状態にあるものとが混在していたとしても、また特に、それらの力率が１に近い領域で遅れ／進みの両方向にばらついていたとしても、それら並列接続された複数の直交電力変換器１８同士の電圧振幅は、従来の技術の場合のような不均等さが助長されるという虞なしに、効果的に均等化されることとなる。従ってまた、従来の技術ではそのような不均等さが著しく助長された際に生じていた出力電力の大幅な低下分を補償するための補償電力等を外部から供給する必要もなくなるので、いわゆる省エネルギという観点からも有利である。
しかも、その均等化のための作用においては、上記の如く複数の直交電力変換器１８同士の無効成分の相対的な偏差を低減乃至解消せしめることによって、それら複数の直交電力変換器１８の出力電力を均等化するようにしているので、その出力電圧の偏差を低減乃至解消するべく補正するための追加電力等を外部から供給する必要もなくなることとなり、このことからも、いわゆる省エネルギという観点で更に有利である。

以上説明したとおり、本発明の実施の形態に係る交流電源装置およびその制御方法によれば、出力電力の有効成分の均等化に関しては、並列接続された複数の直交電力変換器１８のうちの、出力電力の有効成分が相対的に高い直交電力変換器１８が、自身の出力周波数の設定値を下げるようにしたので、その周波数の変化の積分値が位相差の実質的な補正量となって、他の直交電力変換器１８との位相差が縮小され、並列接続された複数の直交電力変換器１８間での出力電力の有効成分を均等化することが可能となる。
また、出力電力の無効成分の均等化に関しては、並列接続された複数の直交電力変換器１８のうちの、出力電力における位相遅れの無効成分の相対的に高い直交電力変換器１８が、自身の基準電圧振幅設定（指令）値を下げるようにしたので、他の直交電力変換器１８との出力電力の振幅差が縮小されて、並列接続された複数の直交電力変換器１８間での出力電力の無効成分を均等化することが可能となる。
そして、並列接続された複数の直交電力変換器１８のうちに遅れ力率の状態にあるものと進み力率の状態にあるものとが混在していたとしても、また特に、それらの力率が１に近い領域で遅れ／進みの両方向にばらついていたとしても、それら並列接続された複数の直交電力変換器１８同士の電圧振幅を、従来の技術の場合のような不均等さが助長されるといった虞なしに、かつ外部からの補償電力や補正電力等の投入を必要とすることなしに、均等化することが可能となる。
しかも、力率対応電圧振幅補正部１６による第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を用いた無効成分の電圧振幅制御は、それ以外の、基準電圧振幅設定部１、電圧自動調節部４、ＰＷＭ制御信号生成部５、基準周波数設定部６、電力演算部７、周波数補正部８、電圧振幅補正部９による有効成分の周波数制御に対しても第１の電圧振幅補正量（Ａ）を用いた無効成分の電圧振幅制御に対しても、何ら不都合な干渉等を生じさせる虞がなく、むしろ逆に、それらが本来具備している機能を力率対応電圧振幅補正部１６が巧みに利用しているので、それらとの整合性についても優れており、また、当該交流電源装置の全体的な構成が煩雑なものとなることを回避することができるという利点もある。

斯くして、本発明の実施の形態に係る交流電源装置および制御方法によれば、並列接続された複数の直交電力変換器１８同士の間での信号授受のための煩雑な装置構成や制御プロセスを必要とすることなしに、かつ各直交電力変換器１８における出力電圧の低下分の補償のための電力や偏差分の補正のため電力の外部からの供給を必要とすることなしに、それら並列接続された複数の直交電力変換器１８から出力される電力の均等化および安定化を図ることが可能となるという効果が奏される。

１ 基準電圧振幅設定部
２ａ 加算器
２ｂ 減算器
２ｃ 減算器
２ｄ 加算器
２ｅ 減算器
３ 乗算器
４ 電圧自動調節部
５ ＰＷＭ制御信号生成部
６ 基準周波数設定部
７ 電力演算部
８ 周波数補正部
９ 電圧振幅補正部
１０ 制御部
１１ 電流振幅演算部
１２ 力率判定部
１３ 出力電流制限設定部
１４ 電圧振幅制限演算部
１５ リミッタ
１６ 力率対応電圧振幅補正部
１７ 直流電源
１８ 直交電力変換器
１９ リアクトル
２０ 直交電力変換部
２１ 変成器
２２ 出力母線
２３ 負荷群
２４ コンデンサ
Ａ 第１の電圧振幅補正量
Ｂ 第２の電圧振幅補正量
Ｐ 有効電力値
Ｑ 無効電力値

Claims (2)

1. 複数の直交電力変換器（１８）を並列接続してなる直交電力変換部（２０）と、その個々の直交電力変換器（１８）の電力出力動作をそれぞれ制御する制御部（１０）とを有する交流電源装置であって、
   基準電圧振幅設定値と基準周波数設定値とに基づいて生成される出力電圧指令値に対する前記直交電力変換器（１８）からの出力電圧検出値（Ｖ out）の偏差を０（ゼロ）にするλ出力を生成する電圧自動調節部（４）と、
   前記λ出力に基づいて前記直交電力変換器（１８）を制御してその出力電力の周波数および電圧振幅を制御する制御信号生成部（５）と、
   前記直交電力変換器（１８）からの出力電圧検出値（Ｖ out）と出力電流検出値（Ｉ out）とに基づいて、前記直交電力変換器（１８）からの出力電力の有効電力値（Ｐ）と無効電力値（Ｑ）とを算出する電力演算部（７）と、
   前記有効電力値（Ｐ）が大きくなればなるほど数値が低下するように設定された周波数補正量を出力し、その周波数補正量によって、前記基準周波数設定値を補正する周波数補正部（８）と、
   前記無効電力値（Ｑ）に基づいて、その無効電力値（Ｑ）の力率が遅れ力率である場合には負の補正量となり進み力率である場合には正の補正量となるように設定された第１の電圧振幅補正量（Ａ）を出力し、その第１の電圧振幅補正量（Ａ）によって、前記基準電圧振幅設定値を補正する電圧振幅補正部（９）と、
   前記無効電力値の力率が力率１または遅れ力率であるか進み力率であるかに対応した電圧振幅補正を行う力率対応電圧振幅補正部（１６）であって、前記電力演算部（７）により算出された無効電力値（Ｑ）の力率が遅れ力率であるか進み力率であるかを判定する力率判定部（１２）と、前記出力電流検出値（Ｉ out）に基づいて出力電流振幅値を算出する電流振幅演算部（１１）と、所定の電流制限設定値に対する前記電流振幅演算部（１１）により算出された出力電流振幅値の偏差が所定の電流制限閾値を超えており、かつ、そのときの前記無効電力値（Ｑ）の力率が力率１または遅れ力率であると前記力率判定部（１２）によって判定された場合には、前記偏差の大きさに応じて前記直交電力変換器（１８）から出力される出力電圧振幅を低下させるための第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を算出し、その第２の電圧振幅補正量（Ｂ）によって、前記基準電圧振幅設定値を補正するが、そのときの前記無効電力値（Ｑ）の力率が進み力率であると前記力率判定部（１２）によって判定された場合には、前記第２の電圧振幅補正量（Ｂ）をゼロホールドして、その第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を用いた前記基準電圧振幅設定値の補正を行わないようにする電圧振幅制限演算部（１４）とを有する力率対応電圧振幅補正部（１６）と
   を備えたことを特徴とする交流電源装置。
2. 複数の直交電力変換器（１８）を並列接続してなる直交電力変換部（２０）と、その個々の直交電力変換器（１８）の出力電力をそれぞれ制御する制御部（１０）とを有する交流電源装置の制御方法であって、
   基準電圧振幅設定値と基準周波数設定値とに基づいて前記制御部（１０）にて生成される出力電圧指令値と前記直交電力変換器（１８）からの出力電圧検出値（Ｖ out）との偏差を０（ゼロ）にするλ出力を生成するプロセスと、
   前記λ出力に基づいて前記直交電力変換器（１８）を制御してその出力電力の周波数および電圧振幅を制御するプロセスと、
   前記直交電力変換器（１８）からの出力電圧検出値（Ｖ out）と出力電流検出値（Ｉ out）とに基づいて、前記直交電力変換器（１８）からの出力電力の有効電力値（Ｐ）と無効電力値（Ｑ）とを算出するプロセスと、
   前記有効電力値（Ｐ）が大きくなるほど数値が低下するように設定された周波数補正量によって、前記基準周波数設定値を補正するプロセスと、
   前記無効電力値（Ｑ）に基づいて、その無効電力値（Ｑ）の力率が遅れ力率である場合には負の補正量となり進み力率である場合には正の補正量になるように設定された第１の電圧振幅補正量（Ａ）によって、前記基準電圧振幅設定値を補正するプロセスと、
   前記無効電力値（Ｑ）の力率が力率１または遅れ力率であるか進み力率であるかを判定するプロセスと、
   前記出力電流検出値（Ｉ out）に基づいて出力電流振幅値を算出するプロセスと、
   所定の電流制限設定値に対する前記出力電流振幅値の偏差が所定の電流制限閾値を超えた場合であって、かつ、そのときの前記無効電力値（Ｑ）の力率が力率１または遅れ力率である場合には、前記偏差の大きさに応じて前記直交電力変換器（１８）から出力される出力電圧振幅を低下させるための第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を算出し、その第２の電圧振幅補正量（Ｂ）によって、前記基準電圧振幅設定値を補正するが、そのときの前記無効電力値（Ｑ）の力率が進み力率である場合には、前記第２の電圧振幅補正量（Ｂ）をゼロホールドして、第２の電圧振幅補正量（Ｂ）を用いた前記基準電圧振幅設定値の補正を行わないようにする力率対応電圧振幅補正プロセスを含む
   ことを特徴とする交流電源装置の制御方法。