JPH04501800A - 周波数変換装置を制御するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 周波数変換装置を制御するための方法及び装置発明の背景 第１及び第２の電源間の電力交換を制御するための種々の従来技術の装置が市販 されている。これら従来の制御装置は、関連の静的周波数制御装置を制御するた めの信号を発生するために種々の帰還手法を用いている。典型的な従来の制御装 置と関連する相互作用的なワット及びＶＡＲ調整器のため、前記装置が変化に応 答するのが遅くなる。これらの特性により、不安定状態及び短期過負荷状態が生 ずる可能性がある。従来の制御装置のこれらの問題点は、本発明の制御装置によ って克服される。

この特許出願を行なう前に、従来の特許の調査を行なった。この調査中、米国特 許第４．７０３．１９３号、第４．３６３．０６４号、第４、２７２．８１６号 、第４．２１５．７３６号、第４．２１５．７３５号、第３．９８８．６６１号 、第３．９５０．６８９号、第３．８３８．３３０号、第３．４２４．９７１号 、第２、８７２．６３５号及び第８４７．９７４号が関係あるものと認められた 。

上記特許のうち、米国特許第４．２５１．７３６号及び第４．２５２．７３５号 は、２つの電源間で電力を交換するための従来装置を示している。

過電流の保護は米国特許第４．３６３．０６４号によって示されている。

力率に対する補償を含む電力交換装置は米国特許第３．８３８．３３０号によっ て示されている。そのほかに、前記調査中には認められなかった米国特許第３． ７５０．００４号が、本発明を実施する際に有用な型の静的周波数変換装置を示 している。

発明の概要 本発明は、静的周波数変換装置を用いて第１及び第２の電源間の電力の交換を制 御するための改良された装置を提供するものである。本発明の装置は、第１及び 第２の電圧源間に接続された通常の静的周波数変換装置と、前記静的周波数変換 装置を作動させて前記電圧源間の電力交換を所望のレベルに保持するための制御 装置とを含んでいる。（本明細書において用いる用語［電ブ月（ｐｏｗｅｒ）は 、真の電力（［実電力Ｊ　（ｒｅａｌ　ｐｏｗｅｒ）と呼ばれる）、及び無効ボ ルトアンペア（「無効電力Ｊ　（ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ）と呼ばれる） を含んでいる。） 静的周波数変換装置の数字モデルを実行する前送り形制御装置は、前記静的周波 数変換装置を規制する指令信号を計算し、その内部電圧が、振幅及び位相におい て、瞬時ユーティリティ電圧と整合するようにする。実電力と無効電力との所望 の交換は、静的周波数変換装置によって発生された整合済み内部電圧の大きさ及 び位相を変化させることによって達成される。

典型的な適用において、静的周波数変換装置は、非慣用エネルギー源と標準の商 用６０ヘルツ交流ユーテイリテイバスとの間の電力の交換を規制する。使用され る非慣用エネルギー源としては、光起電力源、電気化学電池、燃料電池及び超伝 導磁石があるが、これに限定されるものではない。

一般に、この制御装置は、外部指令信号に応答し、そして、所望の電力交換が生 ずることを確保するために静的周波数変換装置によって発生される電圧の振幅及 び位相を制御する第１及び第２の指令信号を発生する。この制御装置は、交換さ れる実電力及び無効電力の独立の非相互作用的制御を与えるため、この静的周波 数変換装置の数字モデルを用いる。この制御を解除すると、静的周波数変換装置 の応答速度は、不安定または短期過負荷の問題を起こすことなしに、前記制御装 置によって任意の妥当な値に設定される。

前記制御装置の重要な特徴は、静的周波数変換装置の内部電圧の指令済み値を調 節するため、ユーティリティバス電圧の現在値を急速前送りすることである。こ れにより、静的周波数変換装置の内部電圧がユーティリティバス電圧の一時的低 下または過渡に従わせられ、ユーティリティバス電圧過渡に基づく静的周波数変 換装置の過電流が防止される。

詳述すると、所望の値の交換電力を得るために必要な実電流及び無効電流を表す 非相互作用的計算信号を組み合わせ、静的周波数変換装置の内部電圧の大きさ及 び位相を指定する指令信号を発生させる。指令信号の最大値を限定する信号を除 き、帰還信号を、実電力及び無効電力の交換を示す値に限定する。このような制 御装置は、全部をソフトウェアで、全部をハードウェアで、またはこれらの組合 せで実施することができる。前述したように、ここに開示する制御装置は従来の 静的周波数変換装置を使用する。即ち、ここに開示する装置の改良された性能は 、これに組み込まれる制御装置及び制御技術に起因する。

前記の静的周波数変換装置及び制御装置は、ユーティリティバスとの無効電力交 換を提供するために補助電源なしで用いることができる。前記制御装置はまた、 実電力及び無効電力を通常の交流ユーティリティバスと交換するために用いる場 合に、従来の交流量変換装置を制御するために用いることができる。

図面の説明 第１図は本発明の主題である装置の機能的ブロック線図である。

第２図はこの制御装置の作動を示す電圧ベクトルの線図である。

第３図はこの装置の電力交換部の等価回路である。

第４図、第５図及び第６図は静的周波数変換装置とユーティリティバスとの間の 電力交換を表すベクトルの線図である。

第７図はこの制御装置の第２の実施例のブロック線図である。

詳細な説明 直流電源３２のような補助電源と通常の電気ユーティリティバス３０との間で電 力を交換するために用いられている本発明の好ましい実施例を含む装置を第１図 に示す。電力の交換に関する電圧関係及びこの装置の電力交換部の等価回路をそ れぞれ第２図及び第３図に示す。

電力は通常の二方向性静的周波数変換装置３４を介して交換される。静的周波数 変換装置３４は、米国特許第３．７５０．００４号に開示されている一般的設計 のものまたは類似の形式のものであり、この装置の波形発生部に若干のステップ を含むように変形することもできる。

この特許出願において、引用符内に含まれている１つまたはそれ以上の小文字が 後に続く大文字は変数を表すために用いられる。

例えば、“Ｖｉ”は、静的周波数変換装置３４によって発生された内部電圧を表 す。変数を指定する指令信号は、星印が後の続く変数によって表される。例えば 、変数“Ｖｉ”を指定する指令信号は“Ｖｉｅ”である。そのほかに、便宜上、 図面において用いられるギリシャ文字を、本文においてはｇａｍｍａ　（ガンマ ）及びｐｈｉ　（ファイ）なる語で置き換える。

ユーティリティバスと補助電源３２との間の所望の電力交換が生ずることを確保 するため、静的変換装置３４によって発生される内部電圧“Ｖｉ”の振幅及び位 相を制御することが必要である。

これを行なうため、静的周波数変換装置３４の内部電圧の電圧の大きさを指定す る電圧指令信号“Ｖｉｅ”を制御装置から静的周波数変換装置３４ヘリード線３ ６を介して送ることが必要である。同様に、“Ｖｉｅ”の位相“ｐｈｉ　ｉ“を 指定する位相指令信号“ｐｂｉ　ｉｔ”を第２のリード線３８を介して静的周波 数変換装置３４へ送る。

静的周波数変換装置の有用な実施例を示している米国特許第３、７５０．００４ 号の第６図を参照されたい。この図においては、［ディジタル電圧指令Ｊ　（Ｄ ｉｇｉｔａｌ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｃｏｍｍａｎｄ）と名付けられている信号が本 明細書における“Ｖｉｅ”に対応し、「ディジタル基準ランプ指令Ｊ　（Ｄｉｇ ｉｔａｌ　Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒａｍｐ　Ｃｏｍｍａｎｄ）と名付けられてい る信号が本明細書における“ｐｈｉ　ｉｔ”に対応する。

本発明を含むこの装置によって使用される制御装置の主な機能は、静的周波数変 換装置３４を介して交換される電力の実電力成分及び無効電力成分の正確な制御 を提供しながらこの装置の時間応答を改善する新規な仕方でこれら指令信号を発 生することである。交換される電力の実成分がゼロに減少しても１、無効電力は なお交換される。

制御装置に対する帰還信号は電圧及び電流センサ８０ならびにワット及びＶＡＲ センサ９０によって提供される。ワット及び■ＡＲセンサ９０は、多相の実電力 及び無効電力を計算し、静的周波数変換装置３４とユーティリティバス３０との 相互接続部におけるワット及びＶＡＲに比例するりプルなし信号を発生する。ワ ット及びＶＡＲセンサ９０は好ましくは周知のクロス乗積型のものである。ワッ ト及びＶＡＲ信号は導線９６及び９８によって制御装置へ送られる。

一般に、電圧及び電流センサ８０は高レベル交流信号を感知し、低レベル交流信 号を出力する。電圧及び電流に比例するこの交流出力信号は直流信号に変換され 、第１及び第２の交直変換装置８６及び８８によって適当なレベルに調整される 。これら交直変換装置は、好ましくは、平衡多位相の電流または電圧に対してリ プルをゼロにする形式のものである。かかる変換装置は位相量の平方の和の平方 根によって実施される。この出力の性質はりプルなしであるので、これら変換装 置の出力信号にはフィルタ及び積分器は本質的に適用されない。従って、実電力 調整器及び無効電力調整器の応答は、感知されるパラメータの遅延によって制限 されることはない。

実電力及び無効電力の交換のための制御装置は２組の中間指令を介して作用し、 内部電圧の大きさに対する、及びその瞬時位相“ｐｈｉ　ｉｔ”に対する最終指 令“Ｖｉｅ”を発生する。第１の組の中間指令は、交換電流“Ｓｔ”の実成分及 び無効成分“ｉｐ”及び“ＩＱ”を指定する。これら中間電流指令を“ＩＱ車” 及び“！ｑ＊”と呼ぶ。第２の組の中間指令は、静的周波数変換装置３４の出力 インピーダンスを横切る電圧の同相成分及び直角位相成分を指定し、“Ｖｄネ” 及び“ＶＱ本”と呼ばれる。”Ｖｄ＊”及び“■ｑ＊”をユーティリティバス電 圧“Ｖｕ”の大きさ及び位相に加算すると内部電圧指令“ｖ目”となる。

電圧“Ｖｄ”、“ＶＱ”、′■ｉ”、及びｇａｍｍａ間の関係を第２図にベクト ル的に示す。電圧ベクトル“Ｖｄ”及び“Ｖｑ”は、変換装置出力インピーダン ス“Ｚｏ”を横切る電圧を表す。“Ｖｑ”は“Ｖｕ”に対する９０度の成分と定 義され、“Ｖｄ”は“Ｖｕ”と同相の成分と定義されるから、“ｖｑ”の実用板 は、ベクトル和“Ｖｕ″＋“Ｖｄ”＋“Ｖｑ”の振幅に対して小さな効果を持つ にすぎない。計算は、“Ｖｉ”の大きさを“Ｖｕ”及び“Ｖｄ”のスカラー和と して表すことにより、簡単にすることができる。ユーティリティ位相位置“ｐｈ ｉｕ”と内部電圧の位相位置“ｐｈｉ　ｉ　”との間の角度を“ｇａｍｍａ”で 表す。位相角“ｇａｍｔｎａ”は後述するように計算される。

第３図は、第１図に示す装置の電力交換部の等価回路である。

抵抗素子“Ｒｏ”及びリアクタンス“Ｘｏ”は、静的周波数変換装置３４の内部 インピーダンスの抵抗成分及び無効成分にそれぞれ対応する。これらインピーダ ンスのベクトル和を”Ｚｏ”と呼ぶ。

第３図に示すように静的周波数変換装置３４をユーティリティバス３０に接続す ると、交換電流“１１に対応する電力交換が生ずる。この電力交換電流は、実電 流成分及び直角位相電流成分“Ｉｐ”及び“ＩＱ”のベクトル和である。所望の 電力交換電流の発生には、静的周波数変換装置３４の内部電圧”Ｖｉ”がユーテ ィリティ電圧に対して正しい振幅及び位相角″ｇａｍｍａ”を持つことが必要で ある。電力交換電流“■【”は、インピーダンス“Ｚｏ”を横切って加えられる ベクトル差電圧“Ｖｕ”−“Ｖｉ”から生ずる。電力交換電流“１ｔ”の大きさ 及び位相は、この電圧差を静的周波数変換装置３４の正味の出力インピーダンス “Ｚｏ″で除算することによって決定される。

第４図ないし第６図は、実電力が交換されるという状態、無効電力が交換される という状態、ならびに、無効及び実の両型力が交換されるという一般的場合に対 し、静的周波数変換装置３４によって発生される内部電圧“Ｖｊ”とユーティリ ティバス電圧“Ｖｕ”との間の位相関係をそれぞれ示す線図である。

詳述すると、第４図は交換される電力の実質的に全てのものが実である場合を示 すものである。この実電力は、電圧“Ｖｕ”と同相の電流“１９”の結果である 。この同相電流は、出力リアクタンス“ＩｐＸｏ”を横切る直角位相電圧成分、 及び抵抗“ＩｐＲｏ”を横切る小さい同相電圧成分を生じさせる。“Ｖｕ“、“ ＩｐＸｏ”及び“ＩｐＲｏ″のベクトル和は、振幅“Ｖｉ”の、及びユーティリ ティバス電圧からの角度ｇａｍｍａにおける、正しい内部電圧を定義する。

同様に、第５図は、交換される電力の実質的に全てのものが無効であるときの電 流と電圧との関係を示し、第６図は、実及び無効の両型力が交換される一般的場 合を示す。第６図に示す関係は、本発明を含む制御装置によって用いられて計算 を行い、制御されるべき変数を指定する指令を発生する。

“Ｖｉ”の値（変換装置内部電圧の大きさ）は次式によって近似される。

“Ｖｉ″＝“Ｖｕ”＋“ＩｑＸｏ″＋“ＩｐＲｏ”角度ｇａｍｍａは次式によっ て与えられる。

ｇａｍｍａ　＝Ａｒｃ　５ｉｎ（（”Ｉｐ″Ｘｏ”−“Ｉｑ”Ｒｏ”）　／“Ｖ ｉ”　）上記の２つの式は、線形且つ非相互作用的である指令信号を発生するた めに制御装置によって用いられる電力交換回路の数字モデルを定義する。

前記基準に従って実施される制御装置を第１図に示し、前述した位相線図及び静 的周波数変換装置の等価回路を参照して以下に詳述する。

所望の値の実電力を表す指令“Ｐ＊”を第１の加算接合部４ｏにおける実際の電 力“Ｐ”と組合せ、差信号を発生する。この差信号に応答し、ワット調整器４４ は所要の実電流指令“Ｉｐ＊”を計算する。同様に、所望の無効電力を指定する 信号“Ｑ＊”を加算接合部４６における実際の無効電力“Ｑ”と組合せ、所要の 無効電流指令”　Ｉｑ＊″を計算するためにＶＡＲ調整器４８によって使用され る信号を発生する。ワット調整器及びＶＡＲ調整器の伝達関数は、第７図を参照 して後述する積分利得、またはこのような調整器に適当する何等かの他の関数で ある。

内部電圧指令“Ｖｉｅ”及び位相指令“Ｐｈｉ　ｉｔ”を作るための計算は、実 電流指令及び無効電流指令“Ｉｐ＊“及び“１９本”に基づいて制御装置によっ て行なわれる。詳述すると、位相電圧指令“Ｖｄネ”は、実電流指令“１ｐ＊” に内部インピーダンス“Ｚｏ”の実成分“Ｒｏ”を乗じ、“１９本”と“Ｘｏ” との積が加算される値を作ることによって計算される。これらの機能を参照番号 ５０．５２、及び５４に示す。実電圧指令“ｖｄ本”をユーティリティバス電圧 “Ｖｕ”に加算すると内部電圧指令“Ｖｉｅ”となる。この加算は加算器５６に よって行なわれ、ユーティリティバス電圧“Ｖｕ”の変化を補償するための前送 り形制御を提供する。

前述したユーティリティ電圧の使用は前送り形制御ループを提供し、このループ は、ユーティリティバス電圧“Ｖｕ”の変化に対して静的周波数変換装置３４の 内部電圧“Ｖｉ”を迅速に補償する。

更に、内部電圧指令“Ｖｉｅ“を計算する際に静的周波数変換装置３４の内部イ ンピーダンス″ｚＯ”の正確なモデルを使用することにより、電圧指令と位相指 令との間の相互作用が無視可能な値に減少させられる。

静的変換装置３４の内部電圧“Ｖｉ”は、ユーティリティバス電圧“Ｖｕ”から 角度“ｇａｍｍａ”だけ変異させられ、ユーティリティバスと補助電力源３２と の間に所望の電力交換関係を作る。これを行なうため、実交換電流指令“Ｉｐ本 ”及び無効交換電流指令“１９本”に、乗算器６０及び６２により、内部インピ ーダンス“Ｚｏ”の無効成分及び実成分″ｘＯ”及び“Ｒｏ”をそれぞれ乗する 。加算接合部６４がこれら計算の結果を組合せ、直角位相電圧指令“Ｖｑ掌”を 作る。除算器６６が、入力として、内部電圧指令“ｖｉ本”及び直角位相電圧指 令“■ｑ＊”を受け取り、位相角“ｇａｍｍａ”の正弦を計算する。

除算器６６の出力にける信号“Ｓｉｎ　ｇａｍｍａ”は、ラジアン単位で表した 角度“ｇａｍｍａ”に等しいとみなされる。ｓｉｎ角度−角度（ｓｉ口ａｎｇｌ ｅ　＝ａｎｇｌｅ）というこの近似は広（用いられている近似であり、０．３５ ラジアン（２０度）までの角度に対して２％以内の確実性がある。ｇａｍｍａは 、静的周波数変換装置出力インピーダンス“加”の大部分の現実的な値に対して ２０度よりも大きくならないので、この仮定は妥当である。

位相弁別器７０、電圧制御発振器７２、及びＮ除算式カウンタ７４から成るフェ ーズロックループは、ユーティリティバス電圧“Ｖｕ”に対してフェーズロック された高周波基準信号を作る。電圧制御発振器７２は高周波で動作し、ユーティ リティ電圧“Ｖｕ”と周波数及び位相が同じ信号を作るようにカウントダウンさ れる出力信号を作る。この信号は弁別器７０へ帰還させられ、前記フェーズロッ クループを制御する。

詳述すると、カウンタ７４は約８マイクロ秒間隔でインクリメントされ、６０Ｈ ｚにおいて１／６度の解像度で角度を表すマルチピットディジタル信号を発生ず る。この信号は加算器６７において除算器６６の出力と組み合わされ、静的周波 数変換装置３４によって発生される内部電圧“Ｖｉ”の瞬時位相指令“Ｐｈｉ” に対応して迅速に変化する数を作る。

ハードウェアディジタル加算器６７は、“Ｐｈｉ　ｕ”を発生するためのフェー ズロックループと共に、第２図のベクトル線図の位相部を作る。加算器６７に対 する入力は“Ｐｈｉ　ｕ”及び”　ｇａｍｍａ”であり、高解像度数“Ｐｈｉ　 ｕ”に等しく調整された“Ｐｈｉ　ｉ”の値をその出力において作る。

これに対し、類似の位相角信号が、従来の制御装置において、発振器７２に類似 の電圧制御発振器の周波数を片寄らせることにより、フェーズロックループを用 いて作られた。この処理は、フェーズロックループの整定時間のために遅い。か かる遅延は、負荷状態の急速な変化に応答する制御装置の能力を低下させる。か かる遅延はまた不安定問題の一因となる。

前述したように、静的周波数変換装置３４の出ツノインピーダンスの正確な数学 モデルを、位相角指令“Ｐｈｉ　ｉ零”及び内部電圧指令“Ｖｉｅ”を計算する 際に用いる。ユーティリティバス電圧の変化に対する前送り形制御は、更に、制 御装置の正確性及び速度を向上させる。これらのモデル及び制御の手法は、実電 流及び無効電流に対する指令“ｌｐ＊”及び“１９本”に対する応答の相互作用 を無視可能な値に減少させる。これはまた、制御装置の応答速度をワット調整器 及びＶＡＲ調整器４４及び４８によって設定することを可能にする。

第７図は第１図に示す制御装置の拡張した実施例である。追加された特徴は次の とおりである。即ち、（１）　静的周波数変換装置の最大端子電流を選択された 値に制限するための電流制限調整器、 （２）静的周波数変換装置をユーティリティ電圧バスから分離させて動作させる ことを許す電圧調整機能、（３）電圧前送り機能の動作を改善するためのデッド バンド機能、（４）　ワット指令及びＶＡＲ指令“Ｐ孝”及び“Ｑネ“に対する 速度限界及び指令値限界。

これらの実施例の類似性を明確に示すため、第１図における機能を識別するため に用いた参照番号を用いて第７図における同じ機能を識別する。また、第１に示 す実施例におけると同じように、同相電流及び直角位相電流“Ｉｐ＊”及び“Ｉ ＱＳ”に対する指令を発生するチャネルは同じである。

詳述すると、実交換電力指令“ＰＣＯＭＭ”は速度制限装置１２０に対して外部 的に提供される。速度制限装置１２０の主な機能は雑音を除去することであり、 要すれば、この機能を実施する必要はない。大部分の適用においては、静的周波 数変換装置３４によって交換される実電力に対して最大振幅及び最小振幅を定め ることが望ましい。かかる制御は、速度制限装置１２０と減算器１２４との間に 配置された通例のリミタ１２２によって与えられる。

加算接合部４０は、実電力交換指令“Ｐ＊′を表す制限された信号を、静的周波 数変換装置３４によって交換される実電力を表す信号と組合せ、差信号を発生す る。実電流指令信号“ｌｐ本”は、この差信号に応答して積分器即ちワット調整 器４４によって発生される。最大及び最小の限界が、リミタ１２８により、実交 換電流指令信号“１０本”に対して定められる。積分器４４の積分定数は、実交 換電流指令“１１本”が変化に応答する速度を決定する。

静的周波数変換装置３４を制御する際に、静的周波数変換装置３４の出力電流は 測定され、交換電流“１ｔ”を許容値に制限するために帰還として用いられる電 流帰還信号“［ＦＢ”を発生する。信号“ｌＦＢ”は、第１図に示すように、電 圧及び電流センサ８０ならびに交直変換装置８６によって発生される。

加算接合部１３０は、交換電流帰還信号“ＩＦＢ″を、手動で調整可能な最大電 流基準指令信号“ＩＭＡＸＲＥＰ”と組み合わせる。静的周波数変換装置３４の 電流出力が所望の限界を越えると、加算接合部＋３０の出力信号は正となる。こ の信号の正の値は極性感知ミリタ１３２を介して結合され、積分器１３３．１３ ４、及び１３５によって積分される信号を作る。成分器１３４は、実交換電流指 令信号“１１本”を所望の限界内に保持するためにリミタ１２８の限界を調節す る信号を発生する。積分器１３３及び１３５は同様に動作し、直角位相電流指令 “ＩＱＳ”及び電圧指令“Ｖｉｖ＊”をそれぞれ制限する。

第１及び第２の乗算器６０及び６２は、実交換電流指令及び無効交換電流指令“ １０本”及び“ＩＱＳ”に“Ｘｏ”及び“Ｒｏ”をそれぞれ乗じて第１及び第２ の信号を作り、これら信号は加算器６４において組み合わされて直角位相電圧指 令信号“７９本”となる。位相角“ｇａｍｍａ”に対応する数が、除算器６６を 用いて直角位相電圧指令信号“■ｑ＊”を内部電圧指令“Ｖｉｅ”で除算するこ とによって作られる。位相角″ｇａｍｍａ”は加算器６７によって“ｐｈｉ　ｕ ”に加算されて“ｐｈｉ　ｉｔ”を作る。

直角位相電力指令信号“ＱＣＯＭＭ”、及び“ＶＡＲ”と呼ばれる交換ささる無 効電力を示す信号が、参照番号１２１．１２３．４６．４８及び１２９で示す機 能から成る第２のチャネルによって処理される。このチャネルは、参照番号１２ ０．１２２．４０．４４及び１２８で示す機能から成るチャネルと機能的に同じ である。

この第２チヤネルは直角位相電流指令“１ｑ＊”を作る。

変換装置出力インピーダンス“Ｖｄ”を横切る電圧効果の同相成分の値は乗算器 ５０及び５２ならびに加算器５４及び５６によって発生される。”Ｖｄ”のこの 値は加算器５６において“Ｖｕ”に加算され、Ｖｉｐ本”と呼ばれる出力信号を 提供する。スイッチ１５５が、内部電圧指令“Ｖｉｅ”として、低い方のチャネ ル“Ｖｉｖ＊”または“Ｖｉｐ本“から“Ｖｉｅ”を選択する。

デッドバンド機能１２６がユーティリティ電圧前送り形通路内に含まれている。

この機能は、ユーティリティ電圧の小さい比較的遅い摂動（小さい値例えば２％ よりも小さい）を排除し、この電圧の大きな突然の変化を通過させる。これによ り、感知された電圧のフィルタされない速い値が、感知された電圧信号“Ｖｕ” の些細な変動に基づく出力のディザリングなしに加算器５６に入力される。

色々な理由で、静的周波数変換装置３４をユーティリティバスから分離させて動 作させることが望ましい。この場合、必要な唯一の制御は、静的周波数変換装置 ３４の出力の出力電圧を公称電圧及び周波数に保持することである。スイッチ１ ５５は、この機能を作動させるために低い位置に置かれる。信号“ｇａｍｍａ” に接続されたスイッチ１５５の極は“ｇａｍｍａ”の値を「ゼロ」に設定する。

これにより、変換装置出力の位相は“ｐｈｉ　ｕ”によって直接制御される。ユ ーティリティ基準電圧“■ｕ”を利用できない場合には、他の基準が位相弁別器 ７０に加えられて“ｐｈｉ　ｕ”を作る。

スイッチ１５５の第２の極により、前述の電力規制チャネルから、または後述す る第２の電圧規制チャネルから、内部電圧“Ｖｉ”の指令値の選択が行なわれる 。

値“ＶＴＣＯＭＭ”は、静的周波数変換装置３４の公称交流出力電圧を表す基準 値である。加算接合部１６４が、この基準の値を静的周波数変換装置３４の交流 端子における電圧の値と組み合わせる。

この値“Ｖｔ″は、第１図に示す電圧センサ８０及び８８と同じ電圧センサ（図 示せず）によって引き出される。加算接合部１６４の出力における誤り信号は積 分器１６２の入力に加えられ、その出力において、内部変換装置電圧に対する交 流指令“Ｖｉｖ＊”を提供する。この積分器１６２は、上述の電圧調整器内で用 いられる積分器４８よりも複雑な伝達関数を持つ可能性の成る電圧調整器として 働く。静的周波数変換装置電流がＩＭＡＸＲＥＦを越える場合には、リミタ１６ ０により、限界が、指令された内部電圧“Ｖｉｖ”の値に対して定められる。こ れは、積分器１３５により、積分器１３４及び１３３と同様の仕方で行なわれる 。

前述した制御装置のいずれの実施例も、アナログ技術、ディジタル技術、または これらの組合せを用いて実施される。第１図及び第９図に示す両方の実施例はデ ィジタルハードウェア及びソフトウェア技術の組合せを用いて実施されたもので ある。

特にこの実施例において、ｇａｍｍａの正弦及び指令“Ｖｉｅ”は適切にプログ ラムされたディジタルコンピュータを用いて計算される。

前述したように、バス電圧の位相“ｐｈｉ　ｕ”及び位相指令“ｐｈｉ　ｉ！” はハードワイヤドディジタル回路を用いて計算される。全ての場合において、他 の実施を選択することの細部は等業者の能力内にあるものと考えられる。

手続補正書（方式） 平成　年　月　日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．静的周波数変換装置が働いて補助電源と交流電力バスとの間で電力を選択的 に交換するように前記補助電源を前記交流電力バスに接続する前記静的周波数変 換装置の制御装置であって、前記制御装置が、実電力及び無効電力に対する外部 的に発生した指令に応答して動作し、及び、所望の実電力交換及び無効電力交換 に対応する交換電流を発生するため、前記周波数変換装置を制御するための内部 電圧指令信号及び位相指令信号を発生する前記制御装置において、 前記制御装置が、 （ａ）前記交流電力バスの交流電圧に比例する信号を発生するための第１の手段 と （ｂ）前記交換電流の結果として前記周波数変換装置と前記交流電力バスとの間 で交換される電力を示す感知される実電力信号及び感知される無効電力信号を発 生するための第２の手段と、（ｃ）少なくとも同相電流指令信号及び直角位相電 流指令信号を発生するため、実電力指令、無効電力指令、前記実電力信号、及び 前記無効電力信号に応答する第３の手段と、（ｄ）少なくとも前記内部電圧指令 信号を選択的に発生するため、少なくとも前記同相電流指令信号に及び前記直角 位相電流指令信号に及び前記交流電力バスの交流ドス電圧に比例する前記信号に 応答する第４の制御手段と、 （ｅ）少なくとも前記位相指令信号を発生するため、前記同相電流指令、前記直 角位相電流指令、及び前記交流電圧に比例する前記信号に応答する第５の手段と 、 を有することを特徴とする制御装置。
2. ２．前記制御装置が、変換装置の電力交換回路及び交流電力バスの数字モデルを 含み、交換電流と関連する同相電圧及び直角位相電圧を計算し、及び、内部電圧 指令及び位相指令を計算するため、前記同相電圧及び直角位相電圧を用いること を特徴とする請求の範囲第１項記載の制御装置。
3. ３．実電力信号、無効電力信号、及び交流電力バスの交流電圧に比例する信号が 、すべて、交換電流の変化に応答して制御装置によって発生される指令の応答時 間がこれらパラメータを感知する際の遅延によって悪影響を受けないように、組 み合わされた多相量の瞬時的大きいを表すことを特徴とする請求の範囲第１項記 載の制御装置。
4. ４．前記制御装置が、 （ａ）交換電流の大きさに比例する信号を発生するためのセンサ手段と、 （ｂ）最大交換電流基準信号を発生するための手段と、（ｃ）前記交換電流が前 記最大交換電流基準信号によって指定された値を越えることのないように、同相 電流指令及び直角位相電流指令を変化させて前記交換電流の大きさ制御するため 、前記最大交換電流基準信号に、及び前記交換電流の大きさに比例する前記信号 に応答する手段と、 を更に有することを特徴とする請求の範囲第１項記載の制御装置。
5. ５．前記第４の手段が、電力変換装置の交換回路の数字モデルを具備し、交流電 力バスは前記電力変換装置の有効内部抵抗及び有効内部リアクタンスを含んでい ることを特徴とする請求の範囲第２項記載の制御装置。
6. ６．前記第４の手段は、同相電流指令信号及び直角位相電流指令信号の両方に対 する指令に応答して抵抗及びリアクタンスの両方の効果を含む静的周波数変換装 置の出力インピーダンスの数字モデルを具備していることを特徴とする請求の範 囲第６項記載の制御装置。
7. ７．静的周波数変換装置が働いて補助電源と交流電力バスとの間で実電力及び無 効電力を選択的に交換するように前記補助電源を前記交流電力バスに接続する前 記静的周波数変換装置の制御装置であって、前記制御装置が、実電力及び無効電 力に対する外部的に発生した指令に応答して動作し、及び、所望の実電力交換及 び無効電力交換に対応する交換電流を発生するため、前記周波数変換装置を制御 するための内部電圧指令信号及び位相指令信号を発生する前記制御装置において 、 前記制御装置が、 （ａ）前記交流電力バスの交流電圧に比例する信号を発生するための第１の手段 と、 （ｂ）前記交換電流の結果として前記周波数変換装置と前記交流電力バスとの間 で交換される電力を示す感知された実電力信号及び感知される無効電力信号を発 生するための第２の手段と、（ｃ）実電力差信号を発生するため、前記実電力信 号を実電力指令信号と組み合わせるための加算接合部と、（ｄ）前記実電力差信 号を実電流指令信号に変換するための調整器手段と、 （ｅ）無効電力差信号を発生するため、前記無効電力信号を無効電力指令信号と 組み合わせるための第２の加算接合部と、（ｆ）前記無効電力差信号を直角位相 電流指令に変換するための第２の調整器手段と、 （ｇ）前記実電流指令に前記周波数変換装置の内部インピーダンスの実成分を乗 じて第１の信号を発生し、前記直角位相電流指令に前記周波数変換装置の内部イ ンピーダンスの無効成分を乗じて第２の信号を発生するための、及び前記第１及 び第２の信号を組み合わせて同相実電圧指令信号を発生するための手段と、（ｈ ）前記直角位相電流指令に前記周波数変換装置の内部インピーダンスの実成分を 乗じて第３の信号を発生し、前記実電流指令に前記周波数変換装置の内部インピ ーダンスの無効成分を乗じて第４の信号を発生するための、及び前記第３及び第 ４の信号を組み合わせて直角位相電圧指令信号を発生するための手段と、（ｉ） 前記内部電圧指令を発生するため、前記同相電圧指令信号を前記交流電力パスの 交流電圧に比例する前記信号と組み合わせるための前送り形制御装置手段と、 （ｊ）前記同相指令を発生するため、前記内部電圧指令信号を前記直角位相電圧 指令信号と組み合わせるための手段と、を有することを特徴とする制御装置。
8. ８．前記制御装置が、交流電力バスの交流電圧のわずかな変化に基づく内部電圧 指令信号及び位相指令信号内のディザーを除去するため、前記交流電力バスの交 流電圧に比例する信号に選択的に応答するデッドバンド手段を更に有することを 特徴とする請求の範囲第３項記載の制御装置。
9. ９．前記制御装置が、内部減圧指令が線形に且つ交流電力バスの交流電圧の変化 に対する応答の実質的遅延なしに変化するように、前記交流電力バスの交流電圧 に比例する信号を同相電圧指令と組み合わせるための加算手段を更に有すること を特徴とする請求の範囲第１項記載の制御装置。
10. １０．電源と交流電力バスとの間で電力を選択的に交換するために周波数変換装 置を制御するため、前記周波数変換装置に対して実質的に非相互作用的な内部電 圧指令及び位相指令を発生する方法において、 前記方法が、 （ａ）前記電源と前記交流電力バスとの間の電力交換回路の数字モデルを作る工 程と、 （ｂ）前記電力交換に関連する同相電圧指令及び直角位相電圧指令を計算するた めに前記数字モデルを使用する工程と、（ｃ）前記内部電圧指令及び位相指令を 発生するため、前送り形制御装置において、前記電力交換に関連する前記同相電 圧指令及び直角位相電圧指令を前記交流電力パスの交流電圧に比例する信号と組 み合わせる工程と、 を有することを特徴とする方法。
11. １１．前記方法が、電力交換に関連する同相電圧指令及び直角位相電圧指令を計 算するため、前記電力交換に関連する実電流指令及び直角位相電流指令を発生す る工程を更に有することを特徴とする請求の範囲第１１項記載の方法。
12. １２．前記方法が、前記内部電圧指令及び位相指令を発生するため、前送り形制 御装置において、同相電圧指令及び直角位相電圧指令を交流電力バスの電圧に比 例する信号と選択的に組み合わせる段階を更に有することを特徴とする請求の範 囲第１２項記載の方法。