JP7279309B2

JP7279309B2 - power converter

Info

Publication number: JP7279309B2
Application number: JP2018132273A
Authority: JP
Inventors: 稔久田重田; 博篠原; まど華八尾; 健太郎小藤
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: JP2020010571A

Description

本発明は、例えば、電力系統に連系される電力変換装置に関する。 The present invention relates to, for example, a power conversion device interconnected to a power system.

近年、再生可能エネルギーの普及が進んでおり、多くの風力発電機を備えた大規模なウィンドファーム（集合型風力発電所）も建設されている。風力発電機は、発電した電力を一旦直流に変換するＡＣ－ＤＣコンバータと、その直流を交流に変換するＤＣ－ＡＣインバータと、これらのインバータによって発生する高調波電流を除去する高調波フィルタとを備えている。 In recent years, the spread of renewable energy has progressed, and large-scale wind farms (collective wind power plants) equipped with many wind power generators have also been constructed. A wind power generator consists of an AC-DC converter that converts generated power into direct current, a DC-AC inverter that converts the direct current into alternating current, and a harmonic filter that removes harmonic currents generated by these inverters. I have.

高調波フィルタを備えた風力発電機が電力系統に連系されると、高調波フィルタのキャパシタンス（静電容量）と、電力系統や変圧器のインダクタンス（誘導係数）とによる共振が発生し、出力電圧が不安定になる場合がある。 When a wind power generator equipped with a harmonic filter is connected to a power system, resonance occurs due to the capacitance of the harmonic filter and the inductance (induction coefficient) of the power system and transformer, resulting in an output Voltage may become unstable.

特許文献１には、高調波制御機能の１つとして共振抑制機能を備えた共振抑制装置が開示されている。この共振抑制装置は、高調波成分にゲインを乗算して電流指令値を演算し、電流指令値とインバータ出力電流との偏差を検出して電流制御部へ入力する。そして電流制御部が偏差に対応したインバータ電圧指令値を出力することで高調波を抑制する。 Patent Literature 1 discloses a resonance suppression device having a resonance suppression function as one of harmonic control functions. This resonance suppression device multiplies the harmonic component by a gain to calculate a current command value, detects the deviation between the current command value and the inverter output current, and inputs it to the current control section. Then, the current control unit outputs an inverter voltage command value corresponding to the deviation to suppress harmonics.

一方、風力発電機等の電力設備を電力系統に連系する場合、ＳＴＡＴＣＯＭや自励式ＳＦＣ等の機器が利用されるが、これらの機器は基本波成分を目標波形に近づける制御が望まれる。基本波成分に関する制御（以下、基本波制御機能と呼ぶ）は、その要件が系統連系規程で厳密に定められていることが多く、一般的に高調波制御機能よりも優先度が高い。 On the other hand, when power equipment such as a wind power generator is connected to the power system, devices such as STATCOM and self-excited SFC are used, and these devices are desired to be controlled so that the fundamental wave component approaches a target waveform. The requirements for the control related to the fundamental wave component (hereinafter referred to as the fundamental wave control function) are often strictly defined in grid interconnection regulations, and generally have a higher priority than the harmonic control function.

国際公開第２０１４／１７５２１４号パンフレットInternational Publication No. 2014/175214 Pamphlet

しかしながら、本発明者らの鋭意研究によれば、特許文献１を含んだ従来の電力変換装置（共振抑制装置）は、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させることが難しく、この点で改良の余地があった。例えば、インバータ出力能力（出力可能電流、出力可能電圧）を超過する可能性があるときに、基本波制御機能と高調波制御機能を一律で制限すると、電力需要や動作環境に柔軟に対応することができず、インバータ出力能力を高効率で活用することができない。 However, according to the intensive research of the present inventors, it is difficult for the conventional power conversion device (resonance suppression device) including Patent Document 1 to coordinate the fundamental wave control function and the harmonic control function with high accuracy. , there is room for improvement in this respect. For example, when there is a possibility that the inverter output capacity (output current, output voltage) may be exceeded, by uniformly limiting the fundamental wave control function and harmonic control function, it is possible to flexibly respond to power demand and operating environment. Therefore, the inverter output capacity cannot be utilized with high efficiency.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させることができる電力変換装置を提供することを目的の１つとする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and one of its objects is to provide a power converter capable of performing coordinated operation of a fundamental wave control function and a harmonic control function with high accuracy.

本実施形態の電力変換装置は、一態様では、系統電流の基本波を制御するための第１ａの電流指令値を生成する基本波制御機能部と、前記系統電流の高調波を制御するための第２ａの電流指令値を生成する高調波制御機能部と、前記第１ａの電流指令値と前記第２ａの電流指令値に基づいて、出力可能電流制限演算と出力可能電圧制限演算を実行することにより、前記第１ａの電流指令値と前記第２ａの電流指令値を制限する電流指令値制限部と、を有し、前記電流指令値制限部は、前記第１ａの電流指令値に対して出力可能電流に基づく制限を行うことで第１ｂの電流指令値を生成し、且つ、前記第２ａの電流指令値に対して出力可能電流に基づく制限を行うことで第２ｂの電流指令値を生成する電流基準制限部と、前記第１ｂの電流指令値に対して出力可能電圧に基づく制限を行うことで第１ｃの電流指令値を生成し、且つ、前記第２ｂの電流指令値に対して出力可能電圧に基づく制限を行うことで第２ｃの電流指令値を生成する電圧基準制限部と、を有することを特徴としている。 In one aspect, the power conversion device of the present embodiment includes a fundamental wave control function unit that generates a first current command value for controlling the fundamental wave of the system current, and a A harmonic control function unit that generates a 2ath current command value, and a possible output current limit calculation and a possible output voltage limit calculation based on the 1ath current command value and the 2ath current command value. Thus, a current command value limiting unit for limiting the first a current command value and the second a current command value is provided, and the current command value limiting unit limits the current command value for the first a A 1b current command value is generated by limiting based on the outputtable current, and a 2b current command value is generated by limiting the 2a current command value based on the outputable current. and a current reference limiting unit that limits the 1b current command value based on an outputtable voltage to generate a 1c current command value and output with respect to the 2b current command value and a voltage reference limiter that generates the 2c current command value by limiting based on the possible voltage .

本発明によれば、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させることができる電力変換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the power converter device which can coordinately operate a fundamental wave control function and a harmonics control function with high precision can be provided.

第１実施形態による電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a block diagram which shows the whole structure of the power converter device by 1st Embodiment. 図１の電流基準制限部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a current reference limiter in FIG. 1; 図１の電圧基準制限部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of a voltage reference limiter in FIG. 1; 第２実施形態による電力変換装置の全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the power converter device by 2nd Embodiment. 図４の電流基準制限部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a current reference limiter in FIG. 4; FIG. 図４の電圧基準制限部の詳細構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of a voltage reference limiter in FIG. 4; FIG.

≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態による電力変換装置１０の全体構成を示すブロック図である。電力変換装置１０は、その基本構成要素として、電圧形インバータ３と、電流指令値生成部２０と、電流制御部３０とを有している。図１において、電力設備としての風力発電機１が電力系統２に接続されている。高調波フィルタやケーブル（図示略）のキャパシタンスがＣで示され、電力系統２や変圧器（図示略）のインダクタンスがＬ１、Ｌ２で示されている。電圧形インバータ３が、風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１に対して、変圧器４を介して接続されている。系統電圧がＶｓで示されて、系統電流がＩＬで示されている。なお、電力設備としては、風力発電機１に限定されず、例えば、水力発電機や動力発電機等の発電設備であってもよいし、鉄道用やアルミニウム製錬プラント用等の電源装置を持つ需要家設備であってもよい。 <<First embodiment>>
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a power converter 10 according to the first embodiment. The power converter 10 has a voltage source inverter 3, a current command value generator 20, and a current controller 30 as its basic components. In FIG. 1 , a wind power generator 1 as power equipment is connected to a power system 2 . Capacitances of harmonic filters and cables (not shown) are denoted by C, and inductances of the power system 2 and transformers (not shown) are denoted by L1 and L2. A voltage source inverter 3 is connected via a transformer 4 to a connection point P1 between the wind power generator 1 and the power system 2 . The system voltage is indicated by Vs and the system current by IL. The electric power equipment is not limited to the wind power generator 1. For example, it may be a power generation equipment such as a hydraulic power generator or a power generator, or a power supply device for a railway or an aluminum smelting plant. It may be consumer equipment.

電力変換装置１０は、電力系統２に連系されて、電力系統２に流れる系統電流ＩＬの基本波（基本波成分）と高調波（高調波成分）を制御するものである。電力変換装置１０は、基本波制御機能と高調波制御機能が協働した電流指令値を生成する電流指令値生成部２０と、電流指令値生成部２０が生成した電流指令値（基本波側における制限後の電流指令値と高調波側における制限後の電流指令値の総和）を電圧型インバータ３の出力電流Ｉｉｎｖと一致させるように制御する電流制御部３０とを有している。 The power converter 10 is interconnected to the power system 2 and controls the fundamental wave (fundamental wave component) and harmonics (harmonic wave component) of the system current IL flowing through the power system 2 . The power conversion device 10 includes a current command value generation unit 20 that generates a current command value in which the fundamental wave control function and the harmonic control function cooperate, and a current command value generated by the current command value generation unit 20 (on the fundamental wave side and a current control unit 30 for controlling the output current Iinv of the voltage source inverter 3 to match the sum of the current command value after limitation and the current command value after limitation on the harmonic side.

電流指令値生成部２０は、基本波制御機能部４０と、高調波制御機能部５０とを有している。 The current command value generation section 20 has a fundamental wave control function section 40 and a harmonic control function section 50 .

基本波制御機能部４０は、系統電流ＩＬの基本波を制御するための第１ａの電流指令値を生成する。基本波制御機能部４０は、系統電圧（検出値）Ｖｓに系統電圧指令値Ｖｓ^＊が一致するように制御することで、無効電流指令値を生成する。基本波制御機能部４０は、電圧形インバータ３の直流電圧（検出値）Ｅｄｃに直流電圧指令値Ｅｄｃ^＊が一致するように制御することで、有効電流指令値を生成する。基本波制御機能部４０は、無効電流指令値から有効電流指令値を減算することにより、第１ａの電流指令値を生成する。ここで、基本波制御機能部４０が第１ａの電流指令値を生成する態様には自由度があり、種々の設計変更が可能である。例えば、無効電流指令値と有効電流指令値を加算することにより第１ａの電流指令値を生成してもよいし、無効電流指令値と有効電流指令値のいずれか一方のみを第１ａの電流指令値としてもよい。つまり、基本波制御機能部４０は、無効電流指令値及び／又は有効電流指令値を第１ａの電流指令値として出力すればよい。 Fundamental wave control function unit 40 generates a first current command value for controlling the fundamental wave of system current IL. Fundamental wave control function unit 40 generates a reactive current command value by performing control such that system voltage command value Vs ^* matches system voltage (detected value) Vs. Fundamental wave control function unit 40 generates an active current command value by performing control such that DC voltage command value Edc ^* matches DC voltage (detected value) Edc of voltage source inverter 3 . The fundamental wave control function unit 40 generates the 1a-th current command value by subtracting the active current command value from the reactive current command value. Here, the manner in which the fundamental wave control function unit 40 generates the 1a-th current command value has a degree of freedom, and various design changes are possible. For example, the 1a current command value may be generated by adding the reactive current command value and the active current command value, or only one of the reactive current command value and the active current command value may be added to the 1a current command value. value. That is, the fundamental wave control function unit 40 may output the reactive current command value and/or the active current command value as the 1a-th current command value.

高調波制御機能部５０は、系統電流ＩＬの高調波を制御するための第２ａの電流指令値を生成する。高調波制御機能部５０は、系統電圧Ｖｓから抽出した高調波に応じた高調波電流指令値を第２ａの電流指令値として出力する。例えば、高調波制御機能部５０は、系統電圧Ｖｓの高調波成分が略ゼロになるように制御することにより、第２ａの電流指令値を生成する。ここで、高調波制御機能部５０が第２ａの電流指令値を生成する態様には自由度があり、種々の設計変更が可能である。例えば、系統電圧Ｖｓ及び／又は系統電流ＩＬを用いて抽出した高調波に応じた高調波電流指令値を第２ａの電流指令値として出力してもよい。 Harmonic control function unit 50 generates a 2a-th current command value for controlling harmonics of system current IL. The harmonic control function unit 50 outputs a harmonic current command value corresponding to the harmonic extracted from the system voltage Vs as the 2a-th current command value. For example, the harmonic control function unit 50 generates the 2a-th current command value by controlling the harmonic component of the system voltage Vs to be substantially zero. Here, the manner in which the harmonic control function unit 50 generates the 2a-th current command value has a degree of freedom, and various design changes are possible. For example, a harmonic current command value corresponding to a harmonic extracted using system voltage Vs and/or system current IL may be output as the 2a-th current command value.

電流指令値生成部２０は、電流指令値制限部６０として、電流基準制限部７０と、電圧基準制限部８０とを有している。 The current command value generator 20 has a current reference limiter 70 and a voltage reference limiter 80 as the current command value limiter 60 .

電流基準制限部７０は、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値に基づいて、出力可能電流制限演算を実行することにより、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値を制限した第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値を生成する。出力可能電流制限演算は、電力需要や動作環境に応じて任意に設定される出力可能電流に基づく制限演算である。 The current reference limiter 70 limits the first and second current command values by executing outputtable current limit calculation based on the first and second current command values. The 1bth current command value and the 2bth current command value are generated. The possible output current limit calculation is a limit calculation based on the possible output current that is arbitrarily set according to power demand and operating environment.

図２は、図１の電流基準制限部７０の詳細構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the current reference limiter 70 of FIG.

第１ａの電流指令値に基づいて第１ｂの電流指令値を演算する方法は、以下の通りである。絶対値演算部７１Ａにおいて、入力する各相の第１ａの電流指令値（基本波成分）の絶対値を求めて、最大値演算部７１Ｂにおいて、絶対値演算部７１Ａで求めた各相の絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ７１Ｃにおいて、最大値演算部７１Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部７１Ａと最大値演算部７１Ｂと一次遅れフィルタ７１Ｃによってローパスフィルタ７１が構成されている。除算器７２において、出力可能電流が、ローパスフィルタ７１で平準化された第１ａの電流指令値で除算され、上限値リミッタ７３において、除算器７２による除算結果が制限されることで、ゲイン補正係数が演算される。そして、乗算器７４において、第１ａの電流指令値に上記ゲイン補正係数を乗算することにより、第１ｂの電流指令値が演算される。 A method of calculating the 1b current command value based on the 1a current command value is as follows. Absolute value calculator 71A obtains the absolute value of the 1a-th current command value (fundamental wave component) of each phase to be input, and maximum value calculator 71B calculates the absolute value of each phase obtained by absolute value calculator 71A. , and the maximum value extracted by the maximum value calculator 71B is leveled in the first-order lag filter 71C. A low-pass filter 71 is composed of the absolute value calculator 71A, the maximum value calculator 71B, and the first-order lag filter 71C. The divider 72 divides the outputtable current by the 1a-th current command value leveled by the low-pass filter 71, and the upper limit limiter 73 limits the division result of the divider 72, thereby obtaining the gain correction coefficient is calculated. Then, the multiplier 74 multiplies the 1a current command value by the gain correction coefficient to calculate the 1b current command value.

このようにして、高調波側より基本波側を優先して（高調波側より基本波側が先立って）、出力可能電流以下に制限された第１ｂの電流指令値が生成される。例えば、出力可能電流が１００％で、第１ａの電流指令値が１２０％の場合、上記ゲイン補正係数は０．８３（＝１００％÷１２０％）とすることができる。そして、上記ゲイン補正係数を第１ａの電流指令値に乗算すると、第１ｂの電流指令値は１００％（＝１２０％×０．８３）となり，出力可能電流値以下に制限することができる。 In this way, the fundamental wave side is prioritized over the harmonic side (the fundamental wave side precedes the harmonic side), and the 1b current command value limited to the outputtable current or less is generated. For example, when the outputtable current is 100% and the 1a-th current command value is 120%, the gain correction coefficient can be 0.83 (=100%/120%). When the 1ath current command value is multiplied by the gain correction coefficient, the 1bth current command value becomes 100% (=120%×0.83), and can be limited to the outputtable current value or less.

第２ａの電流指令値に基づいて第２ｂの電流指令値を演算する方法は、以下の通りである。絶対値演算部７５Ａにおいて、入力する各相の第２ａの電流指令値（高調波成分）の絶対値を求めて、最大値演算部７５Ｂにおいて、絶対値演算部７５Ａで求めた各相の絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ７５Ｃにおいて、最大値演算部７５Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部７５Ａと最大値演算部７５Ｂと一次遅れフィルタ７５Ｃによってローパスフィルタ７５が構成されている。除算器７６には、出力可能電流からローパスフィルタ７１で平準化された第１ａの電流指令値を減算した差分電流（基本波補償の余力で高調波補償するための差分電流）と、ローパスフィルタ７５で平準化された第２ａの電流指令値とが入力される。除算器７６において、上記差分電流が、ローパスフィルタ７５で平準化された第２ａの電流指令値で除算され、上限値リミッタ７７において、除算器７６による除算結果が制限されることで、ゲイン補正係数が演算される。そして、乗算器７８において、第２ａの電流指令値に上記ゲイン補正係数を乗算することにより、第２ｂの電流指令値が演算される。 A method of calculating the 2b-th current command value based on the 2a-th current command value is as follows. The absolute value calculation unit 75A obtains the absolute value of the second a current command value (harmonic component) of each phase to be input, and the maximum value calculation unit 75B calculates the absolute value of each phase obtained by the absolute value calculation unit 75A. , and the maximum value extracted by the maximum value calculator 75B is leveled in the first-order lag filter 75C. A low-pass filter 75 is composed of the absolute value calculator 75A, the maximum value calculator 75B, and the first-order lag filter 75C. The divider 76 supplies a differential current obtained by subtracting the 1a-th current command value leveled by the low-pass filter 71 from the output possible current (differential current for harmonic compensation with the remaining capacity of the fundamental wave compensation), and the low-pass filter 75 and the 2a-th current command value leveled by . A divider 76 divides the differential current by the 2a-th current command value leveled by a low-pass filter 75, and an upper limit limiter 77 limits the result of division by the divider 76 to obtain a gain correction coefficient is calculated. Then, the multiplier 78 multiplies the 2a current command value by the gain correction coefficient to calculate the 2b current command value.

極性判定部７９は、上記差分電流が正負いずれの値をとるかを判定して、正の値をとるときは切換スイッチ７９Ａをオン（正）にして第２ｂの電流指令値を出力可能とし、負の値をとるときは切換スイッチ７９Ａをオフ（負）にして第２ｂの電流指令値として０を出力する。上記差分電流が負の極性を示すことは、基本波が電流制限されており、電圧型インバータ３の能力を基本波補償に１００％使用していることを意味しているため、高調波補償に用いる第２ｂの電流指令値をゼロにする。 The polarity judging section 79 judges whether the differential current is positive or negative, and turns on (positive) the change-over switch 79A when the differential current is positive to enable the output of the 2b current command value. When it takes a negative value, the selector switch 79A is turned off (negative) and 0 is output as the 2b-th current command value. The negative polarity of the differential current means that the fundamental wave is current-limited and 100% of the capacity of the voltage-type inverter 3 is used for fundamental wave compensation. The 2b-th current command value to be used is set to zero.

このように、電流基準制限部７０は、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値の加算値を出力可能電流により制限することで、第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値を生成する。具体的に、電流基準制限部７０は、第１ａの電流指令値が出力可能電流を超過しないようなゲイン補正係数を演算し、ゲイン補正係数を第１ａの電流指令値に乗じることで、第１ｂの電流指令値を演算する。また、電流基準制限部７０は、第１ａの電流指令値と出力可能電流の差分電流を演算し、第２ａの電流指令値が差分電流を超過しないようなゲイン補正係数を演算し、ゲイン補正係数を第２ａの電流指令値に乗じることで、第２ｂの電流指令値を演算する。すなわち、電流基準制限部７０は、出力可能電流を超過しない範囲内で、基本波側で第１ａの電流指令値から第１ｂの電流指令値を優先的に演算した結果としての残余リソース（マージン）を利用して、高調波側で第２ａの電流指令値から第２ｂの電流指令値を演算する。 In this manner, the current reference limiter 70 limits the sum of the 1a-th current command value and the 2a-th current command value by the outputtable current, so that the 1b-th current command value and the 2b-th current command value to generate Specifically, the current reference limiting unit 70 calculates a gain correction coefficient such that the 1a current command value does not exceed the outputtable current, and multiplies the 1a current command value by the gain correction coefficient to obtain the 1b current command value. Calculates the current command value of Further, the current reference limiting unit 70 calculates a differential current between the 1a current command value and the output possible current, calculates a gain correction coefficient such that the 2a current command value does not exceed the differential current, and obtains a gain correction coefficient is multiplied by the 2a-th current command value to calculate the 2b-th current command value. That is, the current reference limiter 70 preferentially calculates the 1b current command value from the 1a current command value on the fundamental wave side within a range that does not exceed the outputtable current. is used to calculate the 2bth current command value from the 2ath current command value on the harmonic side.

電圧基準制限部８０は、第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値に基づいて、出力可能電圧制限演算を実行することにより、第２ｂの電流指令値を制限した第２ｃの電流指令値を生成する。出力可能電圧制限演算は、電力需要や動作環境に応じて任意に設定される出力可能電圧に基づく制限演算である。なお、一般的に、インバータは基本波の出力可能電流を流すだけの電圧を出力できるように設計するため、ここでは、第２ｂの電流指令値（高調波）を制限した第２ｃの電流指令値を生成する一方、第１ｂの電流指令値（基本波）は制限しないものとする。 The voltage reference limiting unit 80 limits the 2b current command value by performing an outputtable voltage limit calculation based on the 1b current command value and the 2b current command value, thereby limiting the 2b current command value to a 2c current command value. to generate The possible output voltage limit calculation is a limit calculation based on the possible output voltage that is arbitrarily set according to power demand and operating environment. In general, the inverter is designed to output a voltage sufficient to allow the output current of the fundamental wave to flow. is generated, while the 1b current command value (fundamental wave) is not limited.

図３は、図１の電圧基準制限部８０の詳細構成を示すブロック図である。電圧基準制限部８０は、基本波出力電圧推定部８１と、高調波出力電圧推定部８２とを有している。 FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the voltage reference limiter 80 of FIG. 1. As shown in FIG. The voltage reference limiter 80 has a fundamental wave output voltage estimator 81 and a harmonic output voltage estimator 82 .

基本波出力電圧推定部８１において、電圧形インバータ３が第１ｂの電流指令値に従った電流を出力するための電圧指令値が演算される。この電圧指令値は、以下の式（１）により演算される。
（１）電圧指令値＝系統電圧Ｖｓ＋（第１ｂの電流指令値×Ｒ）＋（Δ第１ｂの電流指令値／ｄｔ×Ｌ）
ここで、
Ｒ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間の抵抗値、
Ｌ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間のインダクタンス値、
である。 The fundamental wave output voltage estimator 81 calculates a voltage command value for the voltage source inverter 3 to output a current according to the 1b current command value. This voltage command value is calculated by the following equation (1).
(1) Voltage command value = system voltage Vs + (1b current command value x R) + (Δ 1b current command value/dt x L)
here,
R: resistance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1, and the connection point P1 of the electric power system 2;
L: the inductance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1 and the connection point P1 of the electric power system 2;
is.

さらに、絶対値演算部８３Ａにおいて、式（１）で求めた電圧指令値の絶対値を求めて、最大値演算部８３Ｂにおいて、絶対値演算部８３Ａで求めた絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ８３Ｃにおいて、最大値演算部８３Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部８３Ａと最大値演算部８３Ｂと一次遅れフィルタ８３Ｃによってローパスフィルタ８３が構成されている。ローパスフィルタ８３から出力されるのは、第１ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（基本波出力電圧推定値）である。減算器８４において、出力可能電圧から、第１ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（基本波出力電圧推定値）が減算されることで、高調波電流を出力するための電圧余裕が出力される。 Further, the absolute value calculation unit 83A obtains the absolute value of the voltage command value obtained by the equation (1), and the maximum value calculation unit 83B extracts the maximum value from among the absolute values obtained by the absolute value calculation unit 83A. Then, in the first-order lag filter 83C, the maximum value extracted by the maximum value calculator 83B is leveled. A low-pass filter 83 is composed of the absolute value calculator 83A, the maximum value calculator 83B, and the first-order lag filter 83C. Output from the low-pass filter 83 is a voltage estimated value (fundamental wave output voltage estimated value) based on the 1b current command value. The subtractor 84 subtracts the voltage estimated value (fundamental wave output voltage estimated value) based on the 1b current command value from the outputtable voltage, thereby outputting a voltage margin for outputting the harmonic current. .

高調波出力電圧推定部８２において、電圧形インバータ３が第２ｂの電流指令値に従った電流を出力するための電圧指令値が演算される。この電圧指令値は、以下の式（２）により演算される。なお、系統電圧Ｖｓについては、基本波出力電圧推定部８１において式（１）で加算しているので、重複を避けるため、式（２）では加算していない。
（２）電圧指令値＝（第２ｂの電流指令値×Ｒ）＋（Δ第２ｂの電流指令値／ｄｔ×Ｌ）
ここで、
Ｒ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間の抵抗値、
Ｌ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間のインダクタンス値、
である。 The harmonic output voltage estimator 82 calculates a voltage command value for the voltage source inverter 3 to output a current according to the 2b-th current command value. This voltage command value is calculated by the following equation (2). Note that the system voltage Vs is added in the equation (1) in the fundamental wave output voltage estimator 81, but is not added in the equation (2) to avoid duplication.
(2) Voltage command value = (second b current command value x R) + (Δ second b current command value/dt x L)
here,
R: resistance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1, and the connection point P1 of the electric power system 2;
L: the inductance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1 and the connection point P1 of the electric power system 2;
is.

さらに、絶対値演算部８５Ａにおいて、式（２）で求めた電圧指令値の絶対値を求めて、最大値演算部８５Ｂにおいて、絶対値演算部８５Ａで求めた絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ８５Ｃにおいて、最大値演算部８５Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部８５Ａと最大値演算部８５Ｂと一次遅れフィルタ８５Ｃによってローパスフィルタ８５が構成されている。ローパスフィルタ８５から出力されるのは、第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（高調波出力電圧推定値）である。 Furthermore, the absolute value calculation unit 85A obtains the absolute value of the voltage command value obtained by the equation (2), and the maximum value calculation unit 85B extracts the maximum value from among the absolute values obtained by the absolute value calculation unit 85A. Then, in the first-order lag filter 85C, the maximum value extracted by the maximum value calculator 85B is leveled. A low-pass filter 85 is composed of the absolute value calculator 85A, the maximum value calculator 85B, and the first-order lag filter 85C. Output from the low-pass filter 85 is a voltage estimated value (harmonic output voltage estimated value) based on the 2b current command value.

除算器８６において、減算器８４から出力された電圧余裕が、高調波出力電圧推定部８２から出力された第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（高調波出力電圧推定値）によって除算される。上限値リミッタ８７において、除算器８６による除算結果が制限されることで、ゲイン補正係数が演算される。そして、乗算器８８において、第２ｂの電流指令値に上記ゲイン補正係数を乗算することにより、第２ｃの電流指令値が演算される。 In the divider 86, the voltage margin output from the subtractor 84 is divided by the voltage estimated value (harmonic output voltage estimated value) based on the 2b-th current command value output from the harmonic output voltage estimator 82. . A gain correction coefficient is calculated by limiting the result of division by the divider 86 in the upper limit value limiter 87 . Then, the multiplier 88 multiplies the 2b-th current command value by the gain correction coefficient to calculate the 2c-th current command value.

このように、電圧基準制限部８０は、第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値を出力可能電圧により制限することで、第２ｃの電流指令値を生成する。具体的に、電圧基準制限部８０は、第１ｂの電流指令値に基づく電圧推定値と出力可能電圧の差分電圧（電圧余裕）を演算し、第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値が差分電圧（電圧余裕）を超過しないようなゲイン補正係数を演算し、ゲイン補正係数を第２ｂの電流指令値に乗じることにより、第２ｃの電流指令値を演算する。すなわち、電圧基準制限部８０は、出力可能電圧を超過しない範囲内で、かつ基本波側を優先した結果としての高調波側の残余リソース（マージン）を利用して、第２ｂの電流指令値を制限した第２ｃの電流指令値を生成する。 In this manner, the voltage reference limiter 80 generates the 2c-th current command value by limiting the voltage estimation value based on the 1b-th current command value and the 2b-th current command value by the outputtable voltage. Specifically, the voltage reference limiting unit 80 calculates the differential voltage (voltage margin) between the voltage estimated value based on the 1b current command value and the outputtable voltage, and the voltage estimated value based on the 2b current command value is the difference. A gain correction coefficient that does not exceed the voltage (voltage margin) is calculated, and the 2c current command value is calculated by multiplying the 2b current command value by the gain correction coefficient. That is, the voltage reference limiter 80 uses the residual resource (margin) on the harmonic side as a result of giving priority to the fundamental wave side within a range that does not exceed the output possible voltage, and sets the 2b-th current command value. A limited 2c current command value is generated.

以上の第１実施形態によれば、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させるとともに、基本波制御機能を優先的に動作させることができる。しかも、電力需要や動作環境によって基本波制御機能に要するリソースが増大した場合であっても、インバータ能力（装置能力）を最大限活用することができる。 According to the first embodiment described above, the fundamental wave control function and the harmonic wave control function can be cooperatively operated with high accuracy, and the fundamental wave control function can be preferentially operated. Moreover, even if the resources required for the fundamental wave control function increase due to power demand or operating environment, the inverter capacity (device capacity) can be utilized to the maximum.

≪第２実施形態≫
図４は、第２実施形態による電力変換装置１０の全体構成を示すブロック図である。図５は、図４の電流基準制限部７０の詳細構成を示すブロック図である。図６は、図４の電圧基準制限部８０の詳細構成を示すブロック図である。第１実施形態の電力変換装置１０と共通する部分については、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。 <<Second embodiment>>
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the power converter 10 according to the second embodiment. FIG. 5 is a block diagram showing the detailed configuration of the current reference limiter 70 of FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the detailed configuration of the voltage reference limiter 80 of FIG. The parts common to the power conversion device 10 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

第１実施形態の電力変換装置１０では、基本波制御機能を優先的に動作させて、基本波側で第１ａの電流指令値から第１ｂの電流指令値を優先的に演算した結果としての残余リソース（マージン）を利用して、高調波側で第２ａの電流指令値から第２ｂの電流指令値さらに第２ｃの電流指令値を生成する。これとは逆に、第２実施形態の電力変換装置１０では、高調波制御機能を優先的に動作させて、高調波側で第２ａの電流指令値から第２ｂの電流指令値を優先的に演算した結果としての残余リソース（マージン）を利用して、基本波側で第１ａの電流指令値から第１ｂの電流指令値さらに第１ｃの電流指令値を生成する。このため、図４～図６では、図１～図３と比較して、基本波側の電流指令値と高調波側の電流指令値の流れ（位置関係）が逆になっている。 In the power converter 10 of the first embodiment, the fundamental wave control function is preferentially operated, and the residual as a result of preferentially calculating the 1b current command value from the 1a current command value on the fundamental wave side A resource (margin) is used to generate a 2bth current command value and a 2cth current command value from the 2ath current command value on the harmonic side. Conversely, in the power converter 10 of the second embodiment, the harmonic control function is preferentially operated, and the current command value is preferentially changed from the 2a current command value to the 2b current command value on the harmonic side. Using the remaining resource (margin) as a result of the calculation, the 1bth current command value and the 1cth current command value are generated from the 1ath current command value on the fundamental wave side. Therefore, in FIGS. 4 to 6, the flow (positional relationship) of the current command value on the fundamental wave side and the current command value on the harmonic side is reversed compared to FIGS.

図５を参照して、高調波側の第２ａの電流指令値に基づいて第２ｂの電流指令値を演算する方法、及び、基本波側の第１ａの電流指令値に基づいて第１ｂの電流指令値を演算する方法を説明する。 Referring to FIG. 5, a method for calculating a 2b current command value based on a 2a current command value on the harmonic side, and a method for calculating a 1b current command value based on a 1a current command value on the fundamental wave side. A method for calculating the command value will be explained.

第２ａの電流指令値に基づいて第２ｂの電流指令値を演算する方法は、以下の通りである。絶対値演算部７１Ａにおいて、入力する各相の第２ａの電流指令値（高調波成分）の絶対値を求めて、最大値演算部７１Ｂにおいて、絶対値演算部７１Ａで求めた各相の絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ７１Ｃにおいて、最大値演算部７１Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部７１Ａと最大値演算部７１Ｂと一次遅れフィルタ７１Ｃによってローパスフィルタ７１が構成されている。除算器７２において、出力可能電流が、ローパスフィルタ７１で平準化された第２ａの電流指令値で除算され、上限値リミッタ７３において、除算器７２による除算結果が制限されることで、ゲイン補正係数が演算される。そして、乗算器７４において、第２ａの電流指令値に上記ゲイン補正係数を乗算することにより、第２ｂの電流指令値が演算される。 A method of calculating the 2b-th current command value based on the 2a-th current command value is as follows. Absolute value calculation unit 71A obtains the absolute value of the second a current command value (harmonic component) of each phase to be input, and maximum value calculation unit 71B obtains the absolute value of each phase obtained by absolute value calculation unit 71A. , and the maximum value extracted by the maximum value calculator 71B is leveled in the first-order lag filter 71C. A low-pass filter 71 is composed of the absolute value calculator 71A, the maximum value calculator 71B, and the first-order lag filter 71C. The divider 72 divides the outputtable current by the 2a-th current command value leveled by the low-pass filter 71, and the upper limit limiter 73 limits the division result of the divider 72, thereby obtaining the gain correction coefficient is calculated. Then, the multiplier 74 multiplies the 2a current command value by the gain correction coefficient to calculate the 2b current command value.

第１ａの電流指令値に基づいて第１ｂの電流指令値を演算する方法は、以下の通りである。絶対値演算部７５Ａにおいて、入力する各相の第１ａの電流指令値（高調波成分）の絶対値を求めて、最大値演算部７５Ｂにおいて、絶対値演算部７５Ａで求めた各相の絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ７５Ｃにおいて、最大値演算部７５Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部７５Ａと最大値演算部７５Ｂと一次遅れフィルタ７５Ｃによってローパスフィルタ７５が構成されている。除算器７６には、出力可能電流からローパスフィルタ７１で平準化された第２ａの電流指令値を減算した差分電流（高調波補償の余力で基本波補償するための差分電流）と、ローパスフィルタ７５で平準化された第１ａの電流指令値とが入力される。除算器７６において、上記差分電流が、ローパスフィルタ７５で平準化された第１ａの電流指令値で除算され、上限値リミッタ７７において、除算器７６による除算結果が制限されることで、ゲイン補正係数が演算される。そして、乗算器７８において、第１ａの電流指令値に上記ゲイン補正係数を乗算することにより、第１ｂの電流指令値が演算される。 A method of calculating the 1b current command value based on the 1a current command value is as follows. Absolute value calculator 75A obtains the absolute value of the 1a-th current command value (harmonic component) of each phase to be input, and maximum value calculator 75B calculates the absolute value of each phase obtained by absolute value calculator 75A. , and the maximum value extracted by the maximum value calculator 75B is leveled in the first-order lag filter 75C. A low-pass filter 75 is composed of the absolute value calculator 75A, the maximum value calculator 75B, and the first-order lag filter 75C. In the divider 76, a differential current (a differential current for fundamental wave compensation with the remaining capacity of harmonic compensation) obtained by subtracting the 2a current command value leveled by the low-pass filter 71 from the output possible current, and the low-pass filter 75 and the 1ath current command value leveled by . In the divider 76, the differential current is divided by the 1a-th current command value leveled by the low-pass filter 75, and in the upper limit limiter 77, the result of division by the divider 76 is limited, so that the gain correction coefficient is calculated. Then, in the multiplier 78, the 1b current command value is calculated by multiplying the 1a current command value by the gain correction coefficient.

極性判定部７９は、上記差分電流が正負いずれの値をとるかを判定して、正の値をとるときは切換スイッチ７９Ａをオン（正）にして第１ｂの電流指令値を出力可能とし、負の値をとるときは切換スイッチ７９Ａをオフ（負）にして第１ｂの電流指令値として０を出力する。上記差分電流が負の極性を示すことは、高調波が電流制限されており、電圧型インバータ３の能力を高調波補償に１００％使用していることを意味しているため、基本波補償に用いる第１ｂの電流指令値をゼロにする。 The polarity judging section 79 judges whether the differential current is positive or negative, and turns on (positive) the change-over switch 79A when it takes a positive value to enable the output of the 1b current command value, When it takes a negative value, the selector switch 79A is turned off (negative) and 0 is output as the 1b-th current command value. The negative polarity of the differential current means that harmonics are current-limited and 100% of the capacity of the voltage-fed inverter 3 is used for harmonic compensation. The 1b current command value to be used is set to zero.

このように、電流基準制限部７０は、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値の加算値を出力可能電流により制限することで、第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値を生成する。具体的に、電流基準制限部７０は、第２ａの電流指令値が出力可能電流を超過しないようなゲイン補正係数を演算し、ゲイン補正係数を第２ａの電流指令値に乗じることで、第２ｂの電流指令値を演算する。また、電流基準制限部７０は、第２ａの電流指令値と出力可能電流の差分電流を演算し、第１ａの電流指令値が差分電流を超過しないようなゲイン補正係数を演算し、ゲイン補正係数を第１ａの電流指令値に乗じることで、第１ｂの電流指令値を演算する。すなわち、電流基準制限部７０は、出力可能電流を超過しない範囲内で、高調波側で第２ａの電流指令値から第２ｂの電流指令値を優先的に演算した結果としての残余リソース（マージン）を利用して、基本波側で第１ａの電流指令値から第１ｂの電流指令値を演算する。 In this manner, the current reference limiter 70 limits the sum of the 1a-th current command value and the 2a-th current command value by the outputtable current, so that the 1b-th current command value and the 2b-th current command value to generate Specifically, the current reference limiting unit 70 calculates a gain correction coefficient such that the 2a-th current command value does not exceed the outputtable current, and multiplies the 2a-th current command value by the gain correction coefficient to obtain a 2b-th Calculates the current command value of Further, the current reference limiting unit 70 calculates a differential current between the 2a current command value and the output possible current, calculates a gain correction coefficient such that the 1a current command value does not exceed the differential current, and calculates the gain correction coefficient is multiplied by the 1ath current command value to calculate the 1bth current command value. That is, the current reference limiter 70 preferentially calculates the 2b current command value from the 2a current command value on the harmonic side within a range that does not exceed the outputtable current. is used to calculate the 1bth current command value from the 1ath current command value on the fundamental wave side.

図６では、図３の基本波出力電圧推定部８１と高調波出力電圧推定部８２の位置関係が逆となり、高調波出力電圧推定部８１’と基本波出力電圧推定部８２’が設けられている。 In FIG. 6, the positional relationship between the fundamental wave output voltage estimator 81 and the harmonic wave output voltage estimator 82 in FIG. there is

高調波出力電圧推定部８１’において、電圧形インバータ３が第２ｂの電流指令値に従った電流を出力するための電圧指令値が演算される。この電圧指令値は、以下の式（３）により演算される。
（３）電圧指令値＝系統電圧Ｖｓ＋（第２ｂの電流指令値×Ｒ）＋（Δ第２ｂの電流指令値／ｄｔ×Ｌ）
ここで、
Ｒ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間の抵抗値、
Ｌ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間のインダクタンス値、
である。 The harmonic output voltage estimator 81' calculates a voltage command value for the voltage source inverter 3 to output a current according to the 2b-th current command value. This voltage command value is calculated by the following equation (3).
(3) Voltage command value = system voltage Vs + (second b current command value x R) + (Δ second b current command value/dt x L)
here,
R: resistance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1, and the connection point P1 of the electric power system 2;
L: the inductance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1 and the connection point P1 of the electric power system 2;
is.

さらに、絶対値演算部８３Ａにおいて、式（３）で求めた電圧指令値の絶対値を求めて、最大値演算部８３Ｂにおいて、絶対値演算部８３Ａで求めた絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ８３Ｃにおいて、最大値演算部８３Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部８３Ａと最大値演算部８３Ｂと一次遅れフィルタ８３Ｃによってローパスフィルタ８３が構成されている。ローパスフィルタ８３から出力されるのは、第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（高調波出力電圧推定値）である。減算器８４において、出力可能電圧から、第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（高調波出力電圧推定値）が減算されることで、基本波電流を出力するための電圧余裕が出力される。 Furthermore, the absolute value calculation unit 83A obtains the absolute value of the voltage command value obtained by the equation (3), and the maximum value calculation unit 83B extracts the maximum value from among the absolute values obtained by the absolute value calculation unit 83A. Then, in the first-order lag filter 83C, the maximum value extracted by the maximum value calculator 83B is leveled. A low-pass filter 83 is composed of the absolute value calculator 83A, the maximum value calculator 83B, and the first-order lag filter 83C. Output from the low-pass filter 83 is a voltage estimated value (harmonic output voltage estimated value) based on the 2b current command value. The subtractor 84 subtracts the voltage estimated value (harmonic output voltage estimated value) based on the 2b current command value from the outputtable voltage, thereby outputting a voltage margin for outputting the fundamental wave current. .

基本波出力電圧推定部８２’において、電圧形インバータ３が第１ｂの電流指令値に従った電流を出力するための電圧指令値が演算される。この電圧指令値は、以下の式（４）により演算される。なお、系統電圧Ｖｓについては、高調波出力電圧推定部８１’において式（３）で加算しているので、重複を避けるため、式（４）では加算していない。
（４）電圧指令値＝（第１ｂの電流指令値×Ｒ）＋（Δ第１ｂの電流指令値／ｄｔ×Ｌ）
ここで、
Ｒ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間の抵抗値、
Ｌ：電圧形インバータ３と風力発電機１と電力系統２の接続点Ｐ１との間のインダクタンス値、
である。 In the fundamental wave output voltage estimator 82', a voltage command value for the voltage source inverter 3 to output a current according to the 1b current command value is calculated. This voltage command value is calculated by the following equation (4). Note that the system voltage Vs is added in the equation (3) in the harmonic output voltage estimating section 81′, so it is not added in the equation (4) to avoid duplication.
(4) Voltage command value = (1b current command value x R) + (Δ 1b current command value/dt x L)
here,
R: resistance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1, and the connection point P1 of the electric power system 2;
L: the inductance value between the voltage source inverter 3, the wind power generator 1 and the connection point P1 of the electric power system 2;
is.

さらに、絶対値演算部８５Ａにおいて、式（４）で求めた電圧指令値の絶対値を求めて、最大値演算部８５Ｂにおいて、絶対値演算部８５Ａで求めた絶対値の中から最大値を抽出して、一次遅れフィルタ８５Ｃにおいて、最大値演算部８５Ｂで抽出した最大値を平準化する。絶対値演算部８５Ａと最大値演算部８５Ｂと一次遅れフィルタ８５Ｃによってローパスフィルタ８５が構成されている。ローパスフィルタ８５から出力されるのは、第１ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（基本波出力電圧推定値）である。 Further, the absolute value calculation unit 85A obtains the absolute value of the voltage command value obtained by the equation (4), and the maximum value calculation unit 85B extracts the maximum value from the absolute values obtained by the absolute value calculation unit 85A. Then, in the first-order lag filter 85C, the maximum value extracted by the maximum value calculator 85B is leveled. A low-pass filter 85 is composed of the absolute value calculator 85A, the maximum value calculator 85B, and the first-order lag filter 85C. Output from the low-pass filter 85 is a voltage estimated value (fundamental wave output voltage estimated value) based on the 1b current command value.

除算器８６において、減算器８４から出力された電圧余裕が、基本波出力電圧推定部８２’から出力された第１ｂの電流指令値に基づく電圧推定値（基本波出力電圧推定値）によって除算される。上限値リミッタ８７において、除算器８６による除算結果が制限されることで、ゲイン補正係数が演算される。そして、乗算器８８において、第１ｂの電流指令値に上記ゲイン補正係数を乗算することにより、第１ｃの電流指令値が演算される。 In the divider 86, the voltage margin output from the subtractor 84 is divided by the voltage estimated value (fundamental wave output voltage estimated value) based on the 1b-th current command value output from the fundamental wave output voltage estimator 82′. be. A gain correction coefficient is calculated by limiting the result of division by the divider 86 in the upper limit value limiter 87 . Then, the multiplier 88 multiplies the 1b current command value by the gain correction coefficient to calculate the 1c current command value.

このように、電圧基準制限部８０は、第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値を出力可能電圧により制限することで、第１ｃの電流指令値を生成する。具体的に、電圧基準制限部８０は、第２ｂの電流指令値に基づく電圧推定値と出力可能電圧の差分電圧（電圧余裕）を演算し、第１ｂの電流指令値に基づく電圧推定値が差分電圧（電圧余裕）を超過しないようなゲイン補正係数を演算し、ゲイン補正係数を第１ｂの電流指令値に乗じることにより、第１ｃの電流指令値を演算する。すなわち、電圧基準制限部８０は、出力可能電圧を超過しない範囲内で、かつ高調波側を優先した結果としての基本波側の残余リソース（マージン）を利用して、第１ｂの電流指令値を制限した第１ｃの電流指令値を生成する。 In this manner, the voltage reference limiter 80 limits the estimated voltage value based on the 1b-th current command value and the 2b-th current command value by the outputtable voltage, thereby generating the 1c-th current command value. Specifically, the voltage reference limiting unit 80 calculates the differential voltage (voltage margin) between the voltage estimated value based on the 2b current command value and the outputtable voltage, and the voltage estimated value based on the 1b current command value is the difference. A gain correction coefficient that does not exceed the voltage (voltage margin) is calculated, and the 1c current command value is calculated by multiplying the 1b current command value by the gain correction coefficient. That is, the voltage reference limiter 80 uses the remaining resource (margin) on the fundamental wave side as a result of giving priority to the harmonic side within a range that does not exceed the output possible voltage, and sets the 1b current command value. A limited 1c current command value is generated.

以上の第２実施形態によれば、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させるとともに、高調波制御機能を優先的に動作させることができる。しかも、電力需要や動作環境によって高調波制御機能に要するリソースが増大した場合であっても、インバータ能力（装置能力）を最大限活用することができる。 According to the second embodiment described above, the fundamental wave control function and the harmonic control function can be cooperatively operated with high accuracy, and the harmonic control function can be preferentially operated. Moreover, even if the resources required for the harmonic control function increase due to power demand or operating environment, the inverter capacity (apparatus capacity) can be utilized to the maximum.

≪第３実施形態≫
図示は省略するが、第１実施形態（図１～図３）と第２実施形態（図４～図６）を組み合わせて、電流指令値制限部６０（電流基準制限部７０、電圧基準制限部８０）が、第１ａの電流指令値及び第２ａの電流指令値、並びに、第１ｂの電流指令値及び第２ｂの電流指令値を制限することにより、第１ｃの電流指令値及び第２ｃの電流指令値を生成する態様も可能である。 <<Third Embodiment>>
Although illustration is omitted, the first embodiment (FIGS. 1 to 3) and the second embodiment (FIGS. 4 to 6) are combined to form a current command value limiter 60 (current reference limiter 70, voltage reference limiter 80) limits the 1ath current command value and the 2ath current command value, and the 1bth current command value and the 2bth current command value, thereby limiting the 1cth current command value and the 2cth current command value A mode of generating a command value is also possible.

≪第４実施形態≫
図示は省略するが、第１実施形態（図１～図３）と第２実施形態（図４～図６）において、電流基準制限部７０と電圧基準制限部８０のいずれか一方を省略する態様も可能である。この場合であっても、電流基準制限部７０において第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値を用いた出力可能電流制限演算を実行し、又は、電圧基準制限部８０において第１ｂの電流指令値と第２ｂの電流指令値を用いた出力可能電圧制限演算を実行することで、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させることが可能になる。 <<Fourth Embodiment>>
Although not shown, one of the current reference limiter 70 and the voltage reference limiter 80 is omitted in the first embodiment (FIGS. 1 to 3) and the second embodiment (FIGS. 4 to 6). is also possible. Even in this case, the current reference limiter 70 executes the outputtable current limit calculation using the 1a current command value and the 2a current command value, or the voltage reference limiter 80 performs the 1b current command value. By executing the outputtable voltage limit calculation using the command value and the 2b-th current command value, it is possible to coordinate the fundamental wave control function and the harmonic control function with high accuracy.

≪第５実施形態≫
図示は省略するが、第１実施形態（図１～図３）と第２実施形態（図４～図６）において、電流基準制限部７０と電圧基準制限部８０の一方では、基本波用と高調波用の電流指令値の双方を用いて制限演算を行い、電流基準制限部７０と電圧基準制限部８０の他方では、基本波用と高調波用の電流指令値の一方を用いて制限演算を行う態様も可能である。この場合であっても、電流基準制限部７０と電圧基準制限部８０の一方において基本波用と高調波用の電流指令値の双方を用いて制限演算を行うことで、且つ／又は、電流基準制限部７０による出力可能電流制限演算と電圧基準制限部８０による出力可能電圧制限演算を併用することで、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させることが可能になる。 <<Fifth Embodiment>>
Although illustration is omitted, in the first embodiment (FIGS. 1 to 3) and the second embodiment (FIGS. 4 to 6), one of the current reference limiter 70 and the voltage reference limiter 80 is for the fundamental wave. Limit calculation is performed using both current command values for harmonics, and one of the current command values for fundamental wave and harmonics is used in the other of current reference limiter 70 and voltage reference limiter 80 for limit calculation. is also possible. Even in this case, one of the current reference limiter 70 and the voltage reference limiter 80 performs limit calculation using both the current command values for the fundamental wave and the harmonic wave, and/or the current reference By using both the outputtable current limit calculation by the limiter 70 and the outputable voltage limit calculation by the voltage reference limiter 80, the fundamental wave control function and the harmonic control function can be operated in cooperation with high accuracy.

以上のように、本実施形態による電力変換装置１０では、電流指令値制限部６０（電流基準制限部７０、電圧基準制限部８０）が、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値に基づいて、出力可能電流制限演算と出力可能電圧制限演算の少なくとも一方を実行することにより、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値の少なくとも一方を制限する。また、電流指令値制限部６０（電流基準制限部７０、電圧基準制限部８０）が、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値の少なくとも一方に基づいて、出力可能電流制限演算と出力可能電圧制限演算を実行することにより、第１ａの電流指令値と第２ａの電流指令値の少なくとも一方を制限する。これにより、基本波制御機能と高調波制御機能を高精度で協調動作させることができる。 As described above, in the power converter 10 according to the present embodiment, the current command value limiter 60 (the current reference limiter 70 and the voltage reference limiter 80) is set to the 1ath current command value and the 2ath current command value. At least one of the 1ath current command value and the 2ath current command value is limited by executing at least one of the outputable current limit calculation and the outputable voltage limit calculation. In addition, the current command value limiter 60 (current reference limiter 70, voltage reference limiter 80) performs output current limit calculation and output based on at least one of the 1ath current command value and the 2ath current command value. At least one of the 1ath current command value and the 2ath current command value is limited by executing the possible voltage limit calculation. As a result, the fundamental wave control function and the harmonic control function can be coordinated with high accuracy.

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている構成要素の大きさや形状、機能などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented with various modifications. In the above embodiment, the size, shape, function, and the like of the constituent elements illustrated in the accompanying drawings are not limited to these, and can be changed as appropriate within the scope of exhibiting the effects of the present invention. In addition, it is possible to carry out by appropriately modifying the present invention as long as it does not deviate from the scope of the purpose of the present invention.

本発明は、例えば、電力系統に連系される電力変換装置に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied, for example, to a power converter connected to a power system.

１風力発電機（電力設備）
２電力系統
３電圧形インバータ
４変圧器
１０電力変換装置
２０電流指令値生成部
３０電流制御部
４０基本波制御機能部
５０高調波制御機能部
６０電流指令値制限部
７０電流基準制限部
７１ローパスフィルタ
７１Ａ絶対値演算部
７１Ｂ最大値演算部
７１Ｃ一次遅れフィルタ
７２除算器
７３上限値リミッタ
７４乗算器
７５ローパスフィルタ
７５Ａ絶対値演算部
７５Ｂ最大値演算部
７５Ｃ一次遅れフィルタ
７６除算器
７７上限値リミッタ
７８乗算器
７９極性判定部
７９Ａ切換スイッチ
８０電圧基準制限部
８１基本波出力電圧推定部
８１’ 高調波出力電圧推定部
８２高調波出力電圧推定部
８２’ 基本波出力電圧推定部
８３ローパスフィルタ
８３Ａ絶対値演算部
８３Ｂ最大値演算部
８３Ｃ一次遅れフィルタ
８４減算器
８５ローパスフィルタ
８５Ａ絶対値演算部
８５Ｂ最大値演算部
８５Ｃ一次遅れフィルタ
８６除算器
８７上限値リミッタ
８８乗算器
Ｃキャパシタンス
Ｌ１Ｌ２インダクタンス
Ｖｓ系統電圧
Ｖｓ^＊系統電圧指令値
ＩＬ系統電流
Ｅｄｃインバータ直流電圧（検出値）
Ｅｄｃ^＊インバータ直流電圧（指令値）
Ｉｉｎｖインバータ出力電流 1 Wind power generator (power equipment)
2 Power system 3 Voltage source inverter 4 Transformer 10 Power conversion device 20 Current command value generation unit 30 Current control unit 40 Fundamental wave control function unit 50 Harmonic control function unit 60 Current command value limiter 70 Current reference limiter 71 Low-pass filter 71A Absolute value calculator 71B Maximum value calculator 71C First order lag filter 72 Divider 73 Upper limit value limiter 74 Multiplier 75 Low pass filter 75A Absolute value calculator 75B Maximum value calculator 75C First order lag filter 76 Divider 77 Upper limit value limiter 78 Multiplication device 79 polarity determination section 79A switch 80 voltage reference limiter 81 fundamental wave output voltage estimator 81' harmonic output voltage estimator 82 harmonic output voltage estimator 82' fundamental wave output voltage estimator 83 low-pass filter 83A absolute value calculation Section 83B Maximum value calculation section 83C First order lag filter 84 Subtractor 85 Low pass filter 85A Absolute value calculation section 85B Maximum value calculation section 85C First order lag filter 86 Divider 87 Upper limit value limiter 88 Multiplier C Capacitance L1 L2 Inductance Vs System voltage Vs ^* System voltage command value IL System current Edc Inverter DC voltage (detected value)
Edc ^* Inverter DC voltage (command value)
Iinv Inverter output current

Claims

a fundamental wave control function unit that generates a first current command value for controlling the fundamental wave of the system current;
a harmonic control function unit that generates a 2a-th current command value for controlling harmonics of the system current;
Based on the 1a-th current command value and the 2a-th current command value, an outputable current limit calculation and an outputable voltage limit calculation are performed to obtain the 1a-th current command value and the 2a-th current command value. a current command value limiting unit that limits the command value;
has
The current command value limiter,
A 1b current command value is generated by limiting the 1a current command value based on the outputtable current, and the 2a current command value is limited based on the outputable current. a current reference limiting unit that generates a second b-th current command value by
A 1c current command value is generated by limiting the 1b current command value based on the output possible voltage, and the 2b current command value is limited based on the output possible voltage. a voltage reference limiter that generates a 2c current command value by
A power conversion device characterized by comprising :

The current reference limiter is
A gain correction coefficient is calculated so that the 1a current command value does not exceed the outputtable current, and the 1b current command value is calculated by multiplying the 1a current command value by the gain correction coefficient. ,
A difference current between the 1a current command value and the outputtable current is calculated, a gain correction coefficient is calculated so that the 2a current command value does not exceed the difference current, and the gain correction coefficient is calculated as the 2a current command value. calculating the second b current command value by multiplying the current command value of
The power converter according to claim 1 , characterized by:

The voltage reference limiter includes:
A differential voltage between the voltage estimated value based on the 1b current command value and the output possible voltage is calculated, and a gain correction coefficient is calculated so that the voltage estimated value based on the 2b current command value does not exceed the differential voltage. and calculating the 2c current command value by multiplying the 2b current command value by the gain correction coefficient;
3. The power converter according to claim 2 , characterized in that:

The current reference limiter is
A gain correction coefficient is calculated so that the 2a current command value does not exceed the outputtable current, and the 2b current command value is calculated by multiplying the 2a current command value by the gain correction coefficient. ,
A differential current between the 2a current command value and the outputtable current is calculated, a gain correction coefficient is calculated such that the 1a current command value does not exceed the differential current, and the gain correction coefficient is calculated as the 1a current command value. calculating the 1b current command value by multiplying the current command value of
The power converter according to claim 1 , characterized by:

The voltage reference limiter includes:
A differential voltage between the voltage estimated value based on the 2b current command value and the output possible voltage is calculated, and a gain correction coefficient is calculated so that the voltage estimated value based on the 1b current command value does not exceed the differential voltage. and calculating the 1c current command value by multiplying the 1b current command value by the gain correction coefficient;
5. The power converter according to claim 4 , characterized in that:

The fundamental wave control function unit outputs a reactive current command value and/or an active current command value as the first current command value,
The harmonic control function unit outputs a harmonic current command value corresponding to the harmonic extracted from the system current and/or system voltage as the second a current command value.
The power converter according to any one of claims 1 to 5 , characterized in that: