JP7289409B2 - 電力変換装置及び制御装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、電力変換装置、及びその制御装置に関する。
電圧源電圧制御型の電力変換装置（Grid forming inverter）が知られている。電圧源電圧制御型の電力変換装置は、電圧源電流制御型の電力変換装置（Grid following inverter）と比べて、系統連系運転と自立運転とのシームレスな移行を実現することができる。
しかしながら、電力変換装置が電圧制御運転をした場合、系統電圧の急変などで瞬時的に発生する電位差により、電力変換装置に過電流が発生し、スイッチング素子などの電力変換装置の内部の部品が故障してしまう可能性がある。
このため、電力変換装置及びその制御装置においては、電圧制御運転をした場合にも、過電流の発生を抑制できるようにすることが望まれる。
特開２０２０－１９８７０５号公報
本発明の実施形態は、電圧制御運転をした場合にも、過電流の発生を抑制できる電力変換装置及びその制御装置を提供する。
本発明の実施形態によれば、入力された電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部から出力された前記交流電力を正弦波に近付けるフィルタ回路と、を有する主回路部と、前記電力変換部の動作を制御することにより、前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、前記電力変換部から出力される前記交流電力の各相の相電圧、及び各相の線電流を測定する第１計測装置と、前記主回路部から出力される交流電力の各相の相電圧、各相の線電流、前記主回路部の出力端における有効電力、及び前記主回路部の出力端における無効電力を測定する第２計測装置と、を備え、前記制御装置は、有効電力指令値及び無効電力指令値が入力されるとともに、前記主回路部の出力端の前記有効電力及び前記無効電力の各測定値が入力され、前記有効電力指令値と前記有効電力の測定値とを基に、前記主回路部から出力する前記交流電力の相電圧位相指令値を演算し、前記無効電力指令値と前記無効電力の測定値とを基に、前記主回路部から出力する前記交流電力の相電圧振幅指令値を演算する指令値演算部と、前記相電圧位相指令値、前記相電圧振幅指令値、前記電力変換部の前記交流電力の前記相電圧及び前記線電流の各測定値、及び前記主回路部の前記交流電力の前記相電圧及び前記線電流の各測定値の各入力情報の全てを用いて、前記主回路部の出力端での過電流を抑制するように、前記電力変換部から出力する前記交流電力の各相の瞬時値電圧出力指令値を演算する過電流抑制制御部と、を有し、演算した前記瞬時値電圧出力指令値に応じた電圧が前記電力変換部から出力されるように、前記電力変換部の動作を制御する電力変換装置が提供される。
本発明の実施形態によれば、電圧制御運転をした場合にも、過電流の発生を抑制できる電力変換装置及びその制御装置が提供される。
実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。 実施形態に係る過電流抑制制御部を模式的に表すブロック図である。 実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。 参考の電力変換装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、電力変換装置１０は、主回路部１２と、制御装置１４と、第１計測装置１６と、第２計測装置１８と、を備える。主回路部１２は、電力の変換を行う。制御装置１４は、主回路部１２による電力の変換を制御する。
主回路部１２は、電力系統２及び電源装置４と接続される。電力系統２は、交流の電力系統である。電力系統２の交流電力は、例えば、三相交流電力である。但し、電力系統２の交流電力は、単相交流電力などでもよい。電源装置４は、例えば、蓄電池などを用いた蓄電装置である。電源装置４は、主回路部１２に直流電力を出力する。
主回路部１２は、例えば、電源装置４から入力された直流電力を電力系統２に対応した交流電力に変換し、変換後の交流電力を電力系統２に出力するとともに、電力系統２から入力された交流電力を直流電力に変換することにより、電源装置４を充電する。これにより、主回路部１２は、電源装置４を電力系統２と連系させる。
電源装置４は、蓄電装置に限ることなく、例えば、太陽電池パネルなどでもよい。この場合、主回路部１２は、電力系統２から入力された交流電力を直流電力に変換する機能を有しなくてもよい。
また、電源装置４は、例えば、風力発電機やガスタービン発電機などの他の発電機でもよい。電源装置４から主回路部１２に入力される電力は、直流電力に限ることなく、交流電力でもよい。主回路部１２は、電源装置４から入力された交流電力を電力系統２に対応した別の交流電力に変換する構成でもよい。電源装置４は、例えば、電力系統２と異なる別の電力系統でもよい。主回路部１２は、例えば、周波数の異なる２つの電力系統を連系させる周波数変換装置などでもよい。
このように、主回路部１２による電力の変換は、直流から交流への変換に限ることなく、電源装置４の電力を電力系統２に対応した交流電力に変換する任意の変換でよい。
主回路部１２は、電力変換部２０と、フィルタ回路２２と、を有する。電力変換部２０は、電力の変換を行う。電力変換部２０は、例えば、複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のスイッチングにより、電力の変換を行う。電力変換部２０は、例えば、三相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を有する。電力変換部２０の構成は、複数のスイッチング素子のスイッチングなどにより、入力された電力を電力系統２に対応した交流電力に変換可能な任意の構成でよい。
フィルタ回路２２は、電力変換部２０の交流側に設けられる。換言すれば、フィルタ回路２２は、電力変換部２０と電力系統２との間に設けられる。フィルタ回路２２は、電力変換部２０から出力された交流電力を正弦波に近付ける。フィルタ回路２２は、例えば、電力変換部２０から出力された交流電力に含まれる高周波成分を抑制することにより、電力変換部２０から出力された交流電力を正弦波に近付ける。
フィルタ回路２２は、例えば、電力変換部２０の交流出力点に対して直列に接続されるリアクトル２４と、電力変換部２０の交流出力点に対して並列に接続されるコンデンサ２６と、を有する。リアクトル２４及びコンデンサ２６は、電力変換部２０から出力される交流電力の各相毎に設けられる。但し、フィルタ回路２２の構成は、これに限ることなく、電力変換部２０から出力された交流電力を正弦波に近付けることが可能な任意の構成でよい。
第１計測装置１６は、電力変換部２０から出力される交流電力の各相の相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）、及び各相の線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）を測定し、測定結果を制御装置１４に入力する。
第２計測装置１８は、主回路部１２（フィルタ回路２２）から出力される交流電力の各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）、主回路部１２の出力端における有効電力Ｐ（ＰＣＳ）、及び主回路部１２の出力端における無効電力Ｑ（ＰＣＳ）を測定し、測定結果を制御装置１４に入力する。
制御装置１４は、電力変換部２０の動作を制御することにより、主回路部１２による電力の変換を制御する。換言すれば、制御装置１４は、電力変換部２０の複数のスイッチング素子のスイッチングを制御する。
制御装置１４には、第１計測装置１６及び第２計測装置１８の測定結果が入力されるとともに、主回路部１２から出力する交流電力の有効電力指令値及び無効電力指令値が、上位のコントローラなどから入力される。
制御装置１４は、第１計測装置１６及び第２計測装置１８から入力された各測定結果と、上位のコントローラなどから入力された有効電力指令値及び無効電力指令値と、を基に、電力変換部２０の動作を制御する。
より具体的には、制御装置１４は、入力された各測定結果、有効電力指令値、及び無効電力指令値を基に、電力変換部２０から出力する交流電力の各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を演算し、演算した瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）に応じた電圧が電力変換部２０から出力されるように、電力変換部２０の動作を制御する。
このように、制御装置１４は、主回路部１２の出力電圧を制御する。制御装置１４は、主回路部１２の電圧制御運転を行う。なお、各測定結果は、第１計測装置１６及び第２計測装置１８から直接的に制御装置１４に入力することに限ることなく、例えば、上位のコントローラなどを介して制御装置１４に入力してもよい。
また、主回路部１２の出力端における有効電力Ｐ（ＰＣＳ）の測定値、及び主回路部１２の出力端における無効電力Ｑ（ＰＣＳ）の測定値は、第２計測装置１８から制御装置１４に入力する構成に限ることなく、例えば、各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）、及び各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の各測定値を基に、制御装置１４内で演算して求めてもよい。第２計測装置１８は、必ずしも有効電力Ｐ（ＰＣＳ）及び無効電力Ｑ（ＰＣＳ）を測定しなくてもよい。
制御装置１４は、指令値演算部３０と、過電流抑制制御部３２と、を有する。指令値演算部３０には、上位のコントローラなどから入力された有効電力指令値及び無効電力指令値が入力されるとともに、第２計測装置１８によって測定された有効電力Ｐ（ＰＣＳ）及び無効電力Ｑ（ＰＣＳ）の各測定値が入力される。
指令値演算部３０は、有効電力指令値と有効電力Ｐ（ＰＣＳ）の測定値とを基に、主回路部１２から出力する交流電力の相電圧位相指令値θを演算する。そして、指令値演算部３０は、無効電力指令値と無効電力Ｑ（ＰＣＳ）の測定値とを基に、主回路部１２から出力する交流電力の相電圧振幅指令値｜Ｖ｜を演算する。指令値演算部３０は、演算した相電圧位相指令値θ及び相電圧振幅指令値｜Ｖ｜を過電流抑制制御部３２に入力する。なお、相電圧位相指令値θ及び相電圧振幅指令値｜Ｖ｜の演算には、周知の演算方法を用いればよい。
過電流抑制制御部３２には、指令値演算部３０から相電圧位相指令値θ及び相電圧振幅指令値｜Ｖ｜が入力されるとともに、第１計測装置１６によって測定された相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）、線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）、及び第２計測装置１８によって測定された相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）、線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の各測定値が入力される。
過電流抑制制御部３２は、相電圧位相指令値θ、相電圧振幅指令値｜Ｖ｜、相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）、線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）、相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）、及び線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の各入力情報の全てを用いて、主回路部１２の出力端での過電流を抑制するように、瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を演算する。
図２は、実施形態に係る過電流抑制制御部を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、過電流抑制制御部３２は、ｄｑ逆変換部４０と、第１減算器４１ａ～４１ｃと、第１演算器４２ａ～４２ｃと、第１加算器４３ａ～４３ｃと、リミッタ４４ａ～４４ｃと、第２減算器４５ａ～４５ｃと、第２演算器４６ａ～４６ｃと、第２加算器４７ａ～４７ｃと、制御信号生成部４８と、を有する。
ｄｑ逆変換部４０には、相電圧位相指令値θと相電圧振幅指令値｜Ｖ｜とが入力される。相電圧振幅指令値｜Ｖ｜は、ｄ軸成分の電圧信号としてｄｑ逆変換部４０に入力される。また、ｄｑ逆変換部４０には、ｑ軸成分の電圧信号として「０」が入力される。ｄｑ逆変換部４０は、入力された相電圧位相指令値θ、相電圧振幅指令値｜Ｖ｜、及びｑ軸成分の電圧信号に対してｄｑ逆変換（逆ｐａｒｋ変換）を行う。これにより、ｄｑ逆変換部４０は、相電圧位相指令値θ及び相電圧振幅指令値｜Ｖ｜を基に、主回路部１２から出力する交流電力の各相の瞬時値電圧の指令値を演算する。そして、ｄｑ逆変換部４０は、演算した瞬時値電圧の指令値を第１減算器４１ａ～４１ｃに入力する。
第１減算器４１ａ～４１ｃには、ｄｑ逆変換部４０から各相の瞬時値電圧の指令値が入力されるとともに、第２計測装置１８によって測定された各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）の測定値が入力される。
第１減算器４１ａ～４１ｃは、各相の瞬時値電圧の指令値から各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）の測定値を差し引くことにより、各相の瞬時値電圧の指令値と各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）の測定値との差分を演算する。
第１演算器４２ａ～４２ｃは、第１減算器４１ａ～４１ｃによって演算された差分に第１比例定数Ｋ１を乗算することにより、各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）を各相の瞬時値電圧の指令値に近付けるための補正値を演算する。補正値は、より詳しくは、主回路部１２から出力される交流電力の各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の補正値である。第１演算器４２ａ～４２ｃは、演算した補正値を第１加算器４３ａ～４３ｃに入力する。
第１加算器４３ａ～４３ｃには、第１演算器４２ａ～４２ｃから補正値が入力されるとともに、第２計測装置１８によって測定された各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の測定値が入力される。
第１加算器４３ａ～４３ｃは、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の測定値に補正値を加算する。これにより、第１加算器４３ａ～４３ｃは、主回路部１２から出力される交流電力の各相の相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）を各相の瞬時値電圧出力指令値に近付けるために必要な主回路部１２の各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値を演算する。第１加算器４３ａ～４３ｃは、演算した各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値をリミッタ４４ａ～４４ｃに入力する。
リミッタ４４ａ～４４ｃは、入力された各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値が上限値以上である場合に、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値を上限値に制限するとともに、入力された各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値が下限値以下である場合に、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値を下限値に制限する。
リミッタ４４ａ～４４ｃは、入力された各指令値が下限値よりも大きくかつ上限値よりも小さい場合には、入力された各指令値をそのまま第２減算器４５ａ～４５ｃに入力する。リミッタ４４ａ～４４ｃは、入力された各指令値が下限値以下である場合には、各指令値を下限値に制限し、制限後の各指令値を第２減算器４５ａ～４５ｃに入力する。そして、リミッタ４４ａ～４４ｃは、入力された各指令値が上限値以上である場合には、各指令値を上限値に制限し、制限後の各指令値を第２減算器４５ａ～４５ｃに入力する。これにより、リミッタ４４ａ～４４ｃは、電力系統２の系統電圧の急変などで瞬時的に発生する電位差により、主回路部１２に過電流が発生してしまうことを抑制する。
第２減算器４５ａ～４５ｃには、リミッタ４４ａ～４４ｃから各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値が入力されるとともに、第１計測装置１６によって測定された電力変換部２０の各相の線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）の測定値が入力される。
第２減算器４５ａ～４５ｃは、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値から各相の線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）の測定値を差し引くことにより、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値と各相の線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）の測定値との差分を演算する。
第２演算器４６ａ～４６ｃは、第２減算器４５ａ～４５ｃによって演算された差分に第２比例定数Ｋ２を乗算することにより、各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値に応じた電流を電力変換部２０から出力するための補正値を演算する。補正値は、より詳しくは、電力変換部２０から出力される交流電力の各相の相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）の補正値である。第２演算器４６ａ～４６ｃは、演算した補正値を第２加算器４７ａ～４７ｃに入力する。
第２加算器４７ａ～４７ｃには、第２演算器４６ａ～４６ｃから補正値が入力されるとともに、第１計測装置１６によって測定された電力変換部２０の各相の相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）の測定値が入力される。
第２加算器４７ａ～４７ｃは、各相の相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）の測定値に補正値を加算する。これにより、第２加算器４７ａ～４７ｃは、電力変換部２０から出力する交流電力の各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を演算する。
これにより、過電流抑制制御部３２では、相電圧位相指令値θ、相電圧振幅指令値｜Ｖ｜、相電圧Ｖａ（ＩＮＶ）、Ｖｂ（ＩＮＶ）、Ｖｃ（ＩＮＶ）、線電流Ｉａ（ＩＮＶ）、Ｉｂ（ＩＮＶ）、Ｉｃ（ＩＮＶ）、相電圧Ｖａ（ＰＣＳ）、Ｖｂ（ＰＣＳ）、Ｖｃ（ＰＣＳ）、及び線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の各入力情報の全てを用いて、主回路部１２の出力端での過電流を抑制するように、瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を演算することができる。
過電流抑制制御部３２では、リミッタ４４ａ～４４ｃが、主回路部１２から出力される交流電力の各相の線電流Ｉａ（ＰＣＳ）、Ｉｂ（ＰＣＳ）、Ｉｃ（ＰＣＳ）の指令値を下限値と上限値との間に制限することにより、主回路部１２の出力端での過電流を抑制するように、瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を演算することができる。
第２加算器４７ａ～４７ｃは、演算した各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を制御信号生成部４８に入力する。
制御信号生成部４８は、第２加算器４７ａ～４７ｃから入力された各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）に応じた電圧を電力変換部２０から出力するための制御信号を生成し、生成した制御信号を電力変換部２０に入力する。これにより、制御信号生成部４８は、各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）に応じた電圧を電力変換部２０に出力させる。
制御信号生成部４８は、例えば、各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を基に、正弦波パルス幅変調制御を行うことにより、電力変換部２０の各スイッチング素子のスイッチングを制御するための制御信号を生成する。但し、制御信号生成部４８の構成は、これに限ることなく、各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）に応じた電圧を電力変換部２０から出力するための制御信号を生成可能な任意の構成でよい。
例えば、制御信号生成部４８は、主回路部１２側に設け、制御装置１４（過電流抑制制御部３２）から主回路部１２に各相の瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を入力し、主回路部１２側で制御信号を生成する構成としてもよい。過電流抑制制御部３２は、必ずしも制御信号生成部４８を有しなくてもよい。過電流抑制制御部３２の構成は、上記に限ることなく、各入力情報の全てを用いて、主回路部１２の出力端での過電流を抑制するように、瞬時値電圧出力指令値Ｖａ（ｒｅｆ）、Ｖｂ（ｒｅｆ）、Ｖｃ（ｒｅｆ）を演算可能な任意の構成でよい。
図３は、実施形態に係る電力変換装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図４は、参考の電力変換装置の動作の一例を模式的に表すグラフである。
図４は、制御装置１４が過電流抑制制御部３２を有していない参考の電力変換装置の動作の一例を模式的に表す。
図３及び図４において、横軸は、時間（秒）であり、縦軸は、主回路部１２の定格出力を基準とした出力電流（ｐｕ：ｐｅｒ ｕｎｉｔ）である。
図３は、時刻ｔ１～ｔ２において、事故点残留電圧が約５０％の三線地絡事故が発生した場合の電力変換装置１０の動作の一例を表す。図４は、同様の場合の参考の電力変換装置の動作の一例を表す。
図４に表したように、過電流抑制制御部３２を有していない参考の電力変換装置では、事故の発生の際に、主回路部１２の出力電流が、±２（ｐｕ）を超えている。
これに対し、実施形態に係る電力変換装置１０では、過電流抑制制御部３２のリミッタ４４ａ～４４ｃにおいて上限値を＋１．２（ｐｕ）、下限値を－１．２（ｐｕ）に設定している。これにより、実施形態に係る電力変換装置１０では、図３に表したように、事故の発生の際にも、主回路部１２の出力電流を±１．２（ｐｕ）程度に抑えることができている。電力変換装置１０では、過電流抑制制御部３２を有しない参考の電力変換装置と比べて、事故の発生の際にも、過電流の発生を抑制することができている。
以上、説明したように、本実施形態に係る電力変換装置１０では、制御装置１４が、過電流抑制制御部３２を有する。これにより、電圧制御運転をした場合にも、過電流の発生を抑制することができる。例えば、系統電圧の急変などで瞬時的な電位差が発生した場合などにも、主回路部１２に過電流が発生し、電力変換部２０のスイッチング素子などの主回路部１２の内部の部品が故障してしまうことを抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (3)

  1. 入力された電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部から出力された前記交流電力を正弦波に近付けるフィルタ回路と、を有する主回路部と、
    前記電力変換部の動作を制御することにより、前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置と、
    前記電力変換部から出力される前記交流電力の各相の相電圧、及び各相の線電流を測定する第１計測装置と、
    前記主回路部から出力される交流電力の各相の相電圧、各相の線電流、前記主回路部の出力端における有効電力、及び前記主回路部の出力端における無効電力を測定する第２計測装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    有効電力指令値及び無効電力指令値が入力されるとともに、前記主回路部の出力端の前記有効電力及び前記無効電力の各測定値が入力され、前記有効電力指令値と前記有効電力の測定値とを基に、前記主回路部から出力する前記交流電力の相電圧位相指令値を演算し、前記無効電力指令値と前記無効電力の測定値とを基に、前記主回路部から出力する前記交流電力の相電圧振幅指令値を演算する指令値演算部と、
    前記相電圧位相指令値、前記相電圧振幅指令値、前記電力変換部の前記交流電力の前記相電圧及び前記線電流の各測定値、及び前記主回路部の前記交流電力の前記相電圧及び前記線電流の各測定値の各入力情報の全てを用いて、前記主回路部の出力端での過電流を抑制するように、前記電力変換部から出力する前記交流電力の各相の瞬時値電圧出力指令値を演算する過電流抑制制御部と、
    を有し、演算した前記瞬時値電圧出力指令値に応じた電圧が前記電力変換部から出力されるように、前記電力変換部の動作を制御する電力変換装置。
  2. 前記過電流抑制制御部は、
    前記相電圧位相指令値及び前記相電圧振幅指令値を基に、ｄｑ逆変換を行うことにより、前記主回路部から出力する前記交流電力の各相の瞬時値電圧の指令値を演算するｄｑ逆変換部と、
    演算された前記各相の瞬時値電圧の指令値と、前記主回路部の前記交流電力の各相の相電圧の測定値と、の差分を演算する第１減算器と、
    前記第１減算器によって演算された前記差分に第１比例定数を乗算することにより、前記主回路部から出力される前記交流電力の各相の線電流の補正値を演算する第１演算器と、
    前記主回路部の前記交流電力の各相の線電流の測定値に前記第１演算器で演算された前記補正値を加算することにより、前記主回路部の前記交流電力の各相の線電流の指令値を演算する第１加算器と、
    前記各相の線電流の指令値が上限値以上である場合に、前記各相の線電流の指令値を前記上限値に制限するとともに、前記各相の線電流の指令値が下限値以下である場合に、各相の線電流の指令値を前記下限値に制限するリミッタと、
    前記リミッタから入力された前記各相の線電流の指令値と、前記電力変換部の各相の線電流の測定値と、の差分を演算する第２減算器と、
    前記第２減算器によって演算された前記差分に第２比例定数を乗算することにより、前記電力変換部から出力される前記交流電力の各相の相電圧の補正値を演算する第２演算器と、
    前記電力変換部の前記交流電力の各相の相電圧の測定値に前記第２演算器で演算された前記補正値を加算することにより、前記電力変換部から出力する前記交流電力の各相の前記瞬時値電圧出力指令値を演算する第２加算器と、
    を有する請求項１記載の電力変換装置。
  3. 入力された電力を交流電力に変換する電力変換部と、前記電力変換部から出力された前記交流電力を正弦波に近付けるフィルタ回路と、を有する主回路部を備えた電力変換装置に用いられ、前記電力変換部の動作を制御することにより、前記主回路部による電力の変換を制御する制御装置であって、
    有効電力指令値及び無効電力指令値が入力されるとともに、前記主回路部の出力端の有効電力及び無効電力の各測定値が入力され、前記有効電力指令値と前記有効電力の測定値とを基に、前記主回路部から出力する前記交流電力の相電圧位相指令値を演算し、前記無効電力指令値と前記無効電力の測定値とを基に、前記主回路部から出力する前記交流電力の相電圧振幅指令値を演算する指令値演算部と、
    前記相電圧位相指令値、前記相電圧振幅指令値、前記電力変換部の前記交流電力の相電圧及び線電流の各測定値、及び前記主回路部の前記交流電力の相電圧及び線電流の各測定値の各入力情報の全てを用いて、前記主回路部の出力端での過電流を抑制するように、前記電力変換部から出力する前記交流電力の各相の瞬時値電圧出力指令値を演算する過電流抑制制御部と、
    を備え、
    演算した前記瞬時値電圧出力指令値に応じた電圧が前記電力変換部から出力されるように、前記電力変換部の動作を制御する制御装置。
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