JPH07255131A - 電力変換装置と電力変換器の制御装置 - Google Patents
電力変換装置と電力変換器の制御装置Info
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- JPH07255131A JPH07255131A JP6045598A JP4559894A JPH07255131A JP H07255131 A JPH07255131 A JP H07255131A JP 6045598 A JP6045598 A JP 6045598A JP 4559894 A JP4559894 A JP 4559894A JP H07255131 A JPH07255131 A JP H07255131A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 系統からの交流電圧に逆相電圧が重畳しても
正相電圧の正確な位相角を検出しこの検出値を基に電力
変換制御ができること。 【構成】 系統電圧を２相変換して得られた２相電圧ｅ
α、ｅβの瞬時電圧データを加算器６０２、６０３に入
力するとともに、瞬時電圧データを基に９０度位相の遅
れた瞬時電圧データｅα（−９０度）、ｅβ（−９０
度）をメモリ６０１に記憶する。そして加算器６０２、
６０３において数１１式に従った演算を行うと、逆相電
圧成分が除去され電圧成分のみが抽出される。そして加
算器６０２、６０３の出力の比を除算器６０４で求め、
この算出値を演算器６０５で求めると、正相電圧の位相
角θ１が求められる。 【効果】 系統電圧が不平衡となり、系統電圧に逆相電
圧が重畳しても、これを除去して正相電圧成分のみを抽
出し、正相電圧の正確な位相角を求めることができ、電
力変換制御を常に安定した状態で行うことができる。
正相電圧の正確な位相角を検出しこの検出値を基に電力
変換制御ができること。 【構成】 系統電圧を２相変換して得られた２相電圧ｅ
α、ｅβの瞬時電圧データを加算器６０２、６０３に入
力するとともに、瞬時電圧データを基に９０度位相の遅
れた瞬時電圧データｅα（−９０度）、ｅβ（−９０
度）をメモリ６０１に記憶する。そして加算器６０２、
６０３において数１１式に従った演算を行うと、逆相電
圧成分が除去され電圧成分のみが抽出される。そして加
算器６０２、６０３の出力の比を除算器６０４で求め、
この算出値を演算器６０５で求めると、正相電圧の位相
角θ１が求められる。 【効果】 系統電圧が不平衡となり、系統電圧に逆相電
圧が重畳しても、これを除去して正相電圧成分のみを抽
出し、正相電圧の正確な位相角を求めることができ、電
力変換制御を常に安定した状態で行うことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力変換装置と電力変
換器の制御装置に係り、特に、電力用半導体スイッチン
グ素子から構成された電力変換器を用いて交流系統間の
電力制御を行うに好適な電力変換装置と電力変換器の制
御装置に関する。
換器の制御装置に係り、特に、電力用半導体スイッチン
グ素子から構成された電力変換器を用いて交流系統間の
電力制御を行うに好適な電力変換装置と電力変換器の制
御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流系統からの交流電力を直流電力に変
換する電力変換器は等価的に電圧源として動作するよう
になっている。このため、このような電力変換器を制御
するに際しては、系統事故時の系統電圧急変の際に、電
力変換器の電圧も、これに応じて変化しないと過電流が
流れるので、これを抑制するために応答の早い電流制御
系が必要になる。
換する電力変換器は等価的に電圧源として動作するよう
になっている。このため、このような電力変換器を制御
するに際しては、系統事故時の系統電圧急変の際に、電
力変換器の電圧も、これに応じて変化しないと過電流が
流れるので、これを抑制するために応答の早い電流制御
系が必要になる。
【０００３】更に、このような制御を行うに際して、電
力変換器の制御装置では、出力電圧の振幅と位相を制御
して入力電流または出力電流などを制御しているため、
交流系統の電圧の位相を検出することが必要とされてい
る。
力変換器の制御装置では、出力電圧の振幅と位相を制御
して入力電流または出力電流などを制御しているため、
交流系統の電圧の位相を検出することが必要とされてい
る。
【０００４】従来、交流系統の電圧の位相を検出する方
法として、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏ
ｐ）回路を用いたものが知られている。
法として、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏ
ｐ）回路を用いたものが知られている。
【０００５】ＰＬＬ回路は、発振器を備え、この発振器
の周波数及び位相が常に入力信号の周波数・位相に一致
するように、入力信号と出力信号の位相差を検出し、検
出値が零となるようなフィードバック制御を行うように
なっている。このＰＬＬ回路を用いると、交流系統の同
期点（ゼロクロス）を基準に点弧角を定めることができ
る。そして、ＰＬＬ回路を用いたものとしては、特開平
３ー４５１２６号公報に記載されているものが挙げられ
る。
の周波数及び位相が常に入力信号の周波数・位相に一致
するように、入力信号と出力信号の位相差を検出し、検
出値が零となるようなフィードバック制御を行うように
なっている。このＰＬＬ回路を用いると、交流系統の同
期点（ゼロクロス）を基準に点弧角を定めることができ
る。そして、ＰＬＬ回路を用いたものとしては、特開平
３ー４５１２６号公報に記載されているものが挙げられ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＰＬＬ
回路では、系統電圧の零点を基準に位相を制御するよう
になっているため、交流系統に地絡事故などで系統に不
平衡電圧が生じ、不平衡電圧の発生に伴って逆相電圧が
正相電圧に重畳したときには、逆相電圧を除去すること
ができない。正相電圧に逆相電圧が重畳されると、波形
ひずみによる系統電圧の零点通過時のチャタリングなど
により、零点を正確に検出することができず、正相電圧
の位相を正確に算出することができないという問題点が
ある。
回路では、系統電圧の零点を基準に位相を制御するよう
になっているため、交流系統に地絡事故などで系統に不
平衡電圧が生じ、不平衡電圧の発生に伴って逆相電圧が
正相電圧に重畳したときには、逆相電圧を除去すること
ができない。正相電圧に逆相電圧が重畳されると、波形
ひずみによる系統電圧の零点通過時のチャタリングなど
により、零点を正確に検出することができず、正相電圧
の位相を正確に算出することができないという問題点が
ある。
【０００７】本発明の目的は、系統からの交流電圧に逆
相電圧が重畳しても正相電圧の正確な位相角を検出しこ
の検出値を基に電力変換制御を行うことができる電力変
換装置と電力変換器の制御装置を提供することにある。
相電圧が重畳しても正相電圧の正確な位相角を検出しこ
の検出値を基に電力変換制御を行うことができる電力変
換装置と電力変換器の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統か
ら交流信号を受けてその正相電圧成分のみを抽出する正
相電圧抽出手段と、正相電圧抽出手段の抽出結果から正
相電圧の位相角を算出する位相角算出手段と、位相角算
出手段の算出結果に従って制御信号を生成しこの制御信
号を電力変換手段へ出力する制御信号生成手段とを備え
ている電力変換装置を構成したものである。
に、本発明は、交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統か
ら交流信号を受けてその正相電圧成分のみを抽出する正
相電圧抽出手段と、正相電圧抽出手段の抽出結果から正
相電圧の位相角を算出する位相角算出手段と、位相角算
出手段の算出結果に従って制御信号を生成しこの制御信
号を電力変換手段へ出力する制御信号生成手段とを備え
ている電力変換装置を構成したものである。
【０００９】前記電力変換装置の正相電圧抽出手段の代
わりに、交流電圧の中から正相電圧成分のみを抽出する
手段として、以下に示すもので構成することができる。
わりに、交流電圧の中から正相電圧成分のみを抽出する
手段として、以下に示すもので構成することができる。
【００１０】（１）交流系統の３相交流信号を２相交流
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の出力信号を
受けてその正相電圧成分のみを抽出する正相電圧抽出手
段と、正相電圧抽出手段の抽出結果から正相電圧の位相
角を算出する位相角算出手段とを有するもの。
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の出力信号を
受けてその正相電圧成分のみを抽出する正相電圧抽出手
段と、正相電圧抽出手段の抽出結果から正相電圧の位相
角を算出する位相角算出手段とを有するもの。
【００１１】（２）交流系統の３相交流信号を２相交流
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号の位相を９０度移相する移相手段
と、相変換手段の各出力信号と移相手段の各出力信号と
から２相交流信号の正相電圧成分のみを算出する正相電
圧算出手段と有するもの。
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号の位相を９０度移相する移相手段
と、相変換手段の各出力信号と移相手段の各出力信号と
から２相交流信号の正相電圧成分のみを算出する正相電
圧算出手段と有するもの。
【００１２】（３）交流系統の３相交流信号を２相交流
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号より９０度位相の遅れた信号を生成
する遅延手段と、相変換手段の各出力信号と遅延手段の
各出力信号とから２相交流信号の正相電圧成分のみを算
出する正相電圧算出手段とを有するもの。
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号より９０度位相の遅れた信号を生成
する遅延手段と、相変換手段の各出力信号と遅延手段の
各出力信号とから２相交流信号の正相電圧成分のみを算
出する正相電圧算出手段とを有するもの。
【００１３】（４）交流系統の３相交流信号を２相交流
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手
段と、フーリエ変換手段の出力信号のうち一方の出力信
号の位相を９０度移相する移相手段と、相変換手段の出
力信号とフーリエ変換手段の出力信号及び移相手段の出
力信号とから２相交流信号の正相電圧成分のみを算出す
る正相電圧算出手段と有するもの。
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手
段と、フーリエ変換手段の出力信号のうち一方の出力信
号の位相を９０度移相する移相手段と、相変換手段の出
力信号とフーリエ変換手段の出力信号及び移相手段の出
力信号とから２相交流信号の正相電圧成分のみを算出す
る正相電圧算出手段と有するもの。
【００１４】（５）交流系統の３相交流信号を２相交流
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手
段と、フーリエ変換手段の出力信号のうち一方の出力信
号を受けてこの信号より９０度位相の進んだ信号を生成
する進相手段と、相変換手段の出力信号とフーリエ変換
手段の出力信号及び進相手段の出力信号とから２相交流
信号の正相電圧成分のみを算出する正相電圧算出手段と
を有するもの。
信号に変換する相変換手段と、相変換手段の各出力信号
を受けて各出力信号をフーリエ変換するフーリエ変換手
段と、フーリエ変換手段の出力信号のうち一方の出力信
号を受けてこの信号より９０度位相の進んだ信号を生成
する進相手段と、相変換手段の出力信号とフーリエ変換
手段の出力信号及び進相手段の出力信号とから２相交流
信号の正相電圧成分のみを算出する正相電圧算出手段と
を有するもの。
【００１５】また、電力変換装置を構成するに際して
は、位相角算出手段の算出結果に位相角の算出に伴う遅
れ時間を考慮した補正値を加算する補正手段を備えてい
ることが望ましい。
は、位相角算出手段の算出結果に位相角の算出に伴う遅
れ時間を考慮した補正値を加算する補正手段を備えてい
ることが望ましい。
【００１６】さらに、前記各手段を用いて電力変換装置
を構成する場合、電力変換手段を除く他の手段を用いて
電力変換器の制御装置を構成することができる。
を構成する場合、電力変換手段を除く他の手段を用いて
電力変換器の制御装置を構成することができる。
【００１７】
【作用】前記した手段によれば、系統電圧が不平衡とな
って交流系統の正相電圧に逆相電圧が重畳しても、逆相
電圧が除去され、正相電圧成分のみが抽出されるため、
正相電圧の正確な位相角を検出することができる。この
ため、正相電圧の正確な位相角を基に電力変換制御を行
うと、系統電圧が不平衡になっても電力変換器が渦電流
によって停止するのを防止することができる。
って交流系統の正相電圧に逆相電圧が重畳しても、逆相
電圧が除去され、正相電圧成分のみが抽出されるため、
正相電圧の正確な位相角を検出することができる。この
ため、正相電圧の正確な位相角を基に電力変換制御を行
うと、系統電圧が不平衡になっても電力変換器が渦電流
によって停止するのを防止することができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。
明する。
【００１９】図１において、電力変換装置は電力変換器
３、運転指令装置３０、制御装置３１から構成されてお
り、電力変換器３の交流入力側が変換用変圧器２を介し
て交流系統１に接続され、直流出力側がコンデンサ４に
接続されている。制御装置３１は、運転指令装置３０か
らの運転指令及び交流系統１からの交流電圧に基づいて
制御信号を生成し、この制御信号に従って電力変換器３
の変換電力を制御するように構成されている。
３、運転指令装置３０、制御装置３１から構成されてお
り、電力変換器３の交流入力側が変換用変圧器２を介し
て交流系統１に接続され、直流出力側がコンデンサ４に
接続されている。制御装置３１は、運転指令装置３０か
らの運転指令及び交流系統１からの交流電圧に基づいて
制御信号を生成し、この制御信号に従って電力変換器３
の変換電力を制御するように構成されている。
【００２０】電力変換器３は、自励式電力変換器とし
て、自己消弧機能を有するＧＴＯ（ゲゲートターンオフ
サイリスタ）１〜６、ダイオードＤ１〜Ｄ６を備えてお
り、３相ブリッジ結線構成として、各ＧＴＯ１〜ＧＴＯ
６とダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列に接続されている。
なお、電力変換器３としては、サイリスタなどの半導体
スイッチング素子を用いた他励式電力変換器を用いるこ
ともできる。
て、自己消弧機能を有するＧＴＯ（ゲゲートターンオフ
サイリスタ）１〜６、ダイオードＤ１〜Ｄ６を備えてお
り、３相ブリッジ結線構成として、各ＧＴＯ１〜ＧＴＯ
６とダイオードＤ１〜Ｄ６が逆並列に接続されている。
なお、電力変換器３としては、サイリスタなどの半導体
スイッチング素子を用いた他励式電力変換器を用いるこ
ともできる。
【００２１】ここで、本発明は、交流電圧の正相電圧に
逆相電圧が重畳したときに、逆相電圧を除去して正相電
圧成分のみを抽出することを特徴としたところから、本
実施例では、以下に示す式を考慮して制御装置３１を構
成することとしている。
逆相電圧が重畳したときに、逆相電圧を除去して正相電
圧成分のみを抽出することを特徴としたところから、本
実施例では、以下に示す式を考慮して制御装置３１を構
成することとしている。
【００２２】３相の交流系統電圧をｅａ、ｅｂ，ｅｃと
したときに、これら交流電圧を２相電圧に変換すると、
固定座標系α，β軸への２相変換は次の数１式に従って
行われる。
したときに、これら交流電圧を２相電圧に変換すると、
固定座標系α，β軸への２相変換は次の数１式に従って
行われる。
【００２３】
【数１】
【００２４】系統電圧が正相電圧成分のみの場合には、
２相変換された瞬時電圧ｅα、ｅβは次の数２式によっ
て表され、正相電圧の位相角θ１が求められる。
２相変換された瞬時電圧ｅα、ｅβは次の数２式によっ
て表され、正相電圧の位相角θ１が求められる。
【００２５】
【数２】
【００２６】ただし、Ｅ１は正相電圧の実効値、θ１は
正相電圧の位相角を示す。
正相電圧の位相角を示す。
【００２７】一方、系統電圧が不平衡となり、正相電圧
に逆相電圧が重畳すると、２相変換された電圧ｅα、ｅ
βは次の数３式のように表される。
に逆相電圧が重畳すると、２相変換された電圧ｅα、ｅ
βは次の数３式のように表される。
【００２８】
【数３】
【００２９】ただし、逆相電圧の実効値をＥ２とし、逆
相電圧の位相角をθ２とする。
相電圧の位相角をθ２とする。
【００３０】上記数３式においては、θ２の項がじょう
乱として生じていることになる。このため、θ２の項を
除去すれば、正相電圧のみを救出することができること
になる。
乱として生じていることになる。このため、θ２の項を
除去すれば、正相電圧のみを救出することができること
になる。
【００３１】そこで、正相電圧と逆相電圧のベクトル上
の位置関係を考えて以下に示す変換を行う。
の位置関係を考えて以下に示す変換を行う。
【００３２】即ち、ｅα、ｅβは周期関数であるため、
フーリエ変換が可能である。
フーリエ変換が可能である。
【００３３】
【数４】
【００３４】数４式において、ｅα、ｅβは数３式を周
期関数で表したものであり、ｅβの位相角を９０度進め
たものとｅαとの和をｅ１として求めたものである。
期関数で表したものであり、ｅβの位相角を９０度進め
たものとｅαとの和をｅ１として求めたものである。
【００３５】数４式のｅα、ｅβをフーリエ変換する
と、次式で表される。
と、次式で表される。
【００３６】
【数５】
【００３７】数５式におけるｅβの位相角を９０度進め
ると、次の数６式が得られる。
ると、次の数６式が得られる。
【００３８】
【数６】
【００３９】数５式のｅαと数６式との和ｅ１を求める
と、この和ｅ１は次の数７式で表される。
と、この和ｅ１は次の数７式で表される。
【００４０】
【数７】
【００４１】ここで、ｅα、ｅβをフーリエ変換した式
中のＥａｓ，Ｅｂｃ，Ｅａｃ，Ｅｂｓはフーリエ変換に
よる正弦と余弦の係数であり、ｅα、ｅβの１または半
サイクルの電圧波形データを基に次式を実行することに
より算出することができる。
中のＥａｓ，Ｅｂｃ，Ｅａｃ，Ｅｂｓはフーリエ変換に
よる正弦と余弦の係数であり、ｅα、ｅβの１または半
サイクルの電圧波形データを基に次式を実行することに
より算出することができる。
【００４２】
【数８】
【００４３】数４式のｅ１と数７式のｅ１は等しいた
め、これらの式の等式を立て、両辺を比較すると，ｓｉ
ｎθ１、ｃｏｓθ１、Ｅ１は次式で表される。
め、これらの式の等式を立て、両辺を比較すると，ｓｉ
ｎθ１、ｃｏｓθ１、Ｅ１は次式で表される。
【００４４】
【数９】
【００４５】上述したように、３相電圧を２相電圧に変
換し、変換された電圧データを１または半周期サンプリ
ングし、サンプリングされたデータをフーリエ変換する
とともに、フーリエ変換されたデータとフーリエ変換さ
れる前のデータとを比較演算することで、系統の交流電
圧に逆相電圧が発生してもこれを除去することができ、
正相電圧成分のみを抽出して正相電圧の正確な位相角を
検出することができる。
換し、変換された電圧データを１または半周期サンプリ
ングし、サンプリングされたデータをフーリエ変換する
とともに、フーリエ変換されたデータとフーリエ変換さ
れる前のデータとを比較演算することで、系統の交流電
圧に逆相電圧が発生してもこれを除去することができ、
正相電圧成分のみを抽出して正相電圧の正確な位相角を
検出することができる。
【００４６】また、フーリエ変換を用いずに、正相電圧
の正確な位相角を求める方式として、交流系統電圧を２
相変換して得られた電圧データを１／４周期分記憶し、
このデータを基に９０度位相の遅れたデータ（１／４周
期前の電圧データ）を生成し、このデータと瞬時電圧デ
ータとを用いて逆相電圧を打消し、正相電圧成分のみを
抽出する方式を以下に示す。
の正確な位相角を求める方式として、交流系統電圧を２
相変換して得られた電圧データを１／４周期分記憶し、
このデータを基に９０度位相の遅れたデータ（１／４周
期前の電圧データ）を生成し、このデータと瞬時電圧デ
ータとを用いて逆相電圧を打消し、正相電圧成分のみを
抽出する方式を以下に示す。
【００４７】数３式で示されるような２相電圧の瞬時電
圧データを基に、この瞬時電圧データより９０度位相の
遅れたデータｅα（−９０度）、ｅβ（−９０度）を求
めると、次式のように表される。
圧データを基に、この瞬時電圧データより９０度位相の
遅れたデータｅα（−９０度）、ｅβ（−９０度）を求
めると、次式のように表される。
【００４８】
【数１０】
【００４９】数３式と数１０式を基に次式のような演算
を行うと、逆相電圧の項が消去され、正相電圧成分のみ
を抽出することができる。このため正相電圧の正確な位
相角を検出することができる。
を行うと、逆相電圧の項が消去され、正相電圧成分のみ
を抽出することができる。このため正相電圧の正確な位
相角を検出することができる。
【００５０】
【数１１】
【００５１】制御装置３１は、具体的には図３に示すよ
うに、直流電圧検出回路３０１、加算器３０２、３０
４、無効電力検出回路３０３、電流変換回路３０５、電
圧変換回路３０６、位相角検出回路３０７、電流制御回
路３０８、インターフェース回路３０９、ＰＷＭ制御回
路３１０を備えて構成されている。加算器３０２には運
転指令装置３０から直流電圧指令値と直流電圧検出回路
３０１の検出による直流回路の検出電圧が入力されてい
る。加算器３０４には運転指令装置３０から無効電力指
令値と無効電力検出回路３０３の検出による無効電力検
出値が入力されている。各加算器３０２、３０４は各入
力信号の偏差に応じた信号を生成し、この信号を電流制
御回路３０８へ出力するようになっている。電流変換回
路３０５は３相交流電流を２相変換し、２相変換された
電流を電流制御回路３０８へ出力するようになってい
る。電圧変換回路３０６は、上述した数２式または数３
式に従って、３相交流電圧を２相変換する相変換手段と
して構成されており、２相電圧ｅα、ｅβが位相角検出
回路３０７に入力されている。
うに、直流電圧検出回路３０１、加算器３０２、３０
４、無効電力検出回路３０３、電流変換回路３０５、電
圧変換回路３０６、位相角検出回路３０７、電流制御回
路３０８、インターフェース回路３０９、ＰＷＭ制御回
路３１０を備えて構成されている。加算器３０２には運
転指令装置３０から直流電圧指令値と直流電圧検出回路
３０１の検出による直流回路の検出電圧が入力されてい
る。加算器３０４には運転指令装置３０から無効電力指
令値と無効電力検出回路３０３の検出による無効電力検
出値が入力されている。各加算器３０２、３０４は各入
力信号の偏差に応じた信号を生成し、この信号を電流制
御回路３０８へ出力するようになっている。電流変換回
路３０５は３相交流電流を２相変換し、２相変換された
電流を電流制御回路３０８へ出力するようになってい
る。電圧変換回路３０６は、上述した数２式または数３
式に従って、３相交流電圧を２相変換する相変換手段と
して構成されており、２相電圧ｅα、ｅβが位相角検出
回路３０７に入力されている。
【００５２】位相角検出回路３０７は電圧変換回路３０
６の出力電圧に基づいて正相電圧の位相角θ１、ｓｉｎ
θ１、ｃｏｓθ１を検出し、検出出力を電流制御回路３
０８とＰＷＭ制御回路３１０へ出力するようになってい
る。電流制御回路３０８は加算器３０２、３０４、電流
変換回路３０５、位相角検出回路３０７からの信号を基
に実軸、虚軸成分に変換された制御量を示す制御信号を
生成し、この制御信号をインターフェース回路３０９へ
出力するようになっている。インターフェース回路３０
９は電流制御回路３０８から入力された２相電圧を３相
電圧に変換し、変換した３相電圧をＰＷＭ制御回路３１
０へ出力するようになっている。ＰＷＭ制御回路３１０
は正相電圧の位相角θ１に従って電力変換器３のゲート
パルスとなるＰＷＭ制御信号を生成し、生成したＰＷＭ
制御信号をＧＴＯ１〜ＧＴＯ６のゲートへ印加するよう
に構成されている。
６の出力電圧に基づいて正相電圧の位相角θ１、ｓｉｎ
θ１、ｃｏｓθ１を検出し、検出出力を電流制御回路３
０８とＰＷＭ制御回路３１０へ出力するようになってい
る。電流制御回路３０８は加算器３０２、３０４、電流
変換回路３０５、位相角検出回路３０７からの信号を基
に実軸、虚軸成分に変換された制御量を示す制御信号を
生成し、この制御信号をインターフェース回路３０９へ
出力するようになっている。インターフェース回路３０
９は電流制御回路３０８から入力された２相電圧を３相
電圧に変換し、変換した３相電圧をＰＷＭ制御回路３１
０へ出力するようになっている。ＰＷＭ制御回路３１０
は正相電圧の位相角θ１に従って電力変換器３のゲート
パルスとなるＰＷＭ制御信号を生成し、生成したＰＷＭ
制御信号をＧＴＯ１〜ＧＴＯ６のゲートへ印加するよう
に構成されている。
【００５３】位相角検出回路３０７の具体的構成とし
て、フーリエ変換を利用するものを図４に示し、９０度
遅れデータを利用するものを図５に示す。
て、フーリエ変換を利用するものを図４に示し、９０度
遅れデータを利用するものを図５に示す。
【００５４】図４において、位相角検出回路３０７は、
フーリエ変換回路５０１、加算器５０２、５０３、乗算
器５０４、５０５、加算器５０６、演算器５０７、除算
器５０８、５０９、５１０、演算器５１１を備えて構成
されている。フーリエ変換回路５０１は、電圧変換回路
３０６で算出された２相電圧ｅα、ｅβをＦＦＴ演算す
ることにより、前記数８式に示すように、フーリエ変換
による正弦、余弦の係数Ｅａｓ、Ｅｂｃ、Ｅａｃ、Ｅｂ
ｓを算出するようになっている。交流電圧をフーリエ変
換する場合、一般には、交流電圧の１周期をＮ分割した
データからＦＦＴ演算で正弦、余弦の係数を算出するこ
とになるが、本実施例では、電力系統での制御を考慮
し、周波数は略一定とみなし、交流電圧の波形検出を厳
密に１ないし半サイクルとせず、近似的に一定期間、例
えば、５０Ｈｚならば２０ｍｓ、６０Ｈｚならば１６．
７ｍｓの波形を検出してフーリエ変換することとしてい
る。
フーリエ変換回路５０１、加算器５０２、５０３、乗算
器５０４、５０５、加算器５０６、演算器５０７、除算
器５０８、５０９、５１０、演算器５１１を備えて構成
されている。フーリエ変換回路５０１は、電圧変換回路
３０６で算出された２相電圧ｅα、ｅβをＦＦＴ演算す
ることにより、前記数８式に示すように、フーリエ変換
による正弦、余弦の係数Ｅａｓ、Ｅｂｃ、Ｅａｃ、Ｅｂ
ｓを算出するようになっている。交流電圧をフーリエ変
換する場合、一般には、交流電圧の１周期をＮ分割した
データからＦＦＴ演算で正弦、余弦の係数を算出するこ
とになるが、本実施例では、電力系統での制御を考慮
し、周波数は略一定とみなし、交流電圧の波形検出を厳
密に１ないし半サイクルとせず、近似的に一定期間、例
えば、５０Ｈｚならば２０ｍｓ、６０Ｈｚならば１６．
７ｍｓの波形を検出してフーリエ変換することとしてい
る。
【００５５】フーリエ変換回路５０１で算出された係数
はそれぞれ加算器５０２、５０３へ出力される。そして
加算器５０２ではＥａｓとＥｂｓとの差が求められ、加
算器５０３では、ＥａｃとＥｂｓとの和が求められる。
さらに乗算器５０４では加算器５０２の出力（Ｅａｓ−
Ｅｂｃ）の２乗がもとめられ、乗算器５０５では加算器
５０３の出力（Ｅａｃ＋Ｅｂｓ）の２乗が求められる。
そして各乗算器５０４、５０５の出力が加算器５０６で
加算される。一方、演算器５０７では数９式に示される
ように、（Ｅａｓ−Ｅｂｃ）2＋（Ｅａｃ＋Ｅｂｓ）2の
平方根であるＥ１が求められる。演算器５０７でＥ１が
求められると、除算器５０８で加算器５０２の出力がＥ
１で割算され、ｓｉｎθ１が求められる。また除算器５
０９で加算器５０３の出力がＥ１で割算され、ｓｉｎθ
１が求められる。そしてｃｏｓθ１とｓｉｎθ１が求め
られると、これらが除算器５１０で除算されてｔａｎθ
１が求められると、ｔａｎθ１を基に演算器５１１で正
相電圧の位相角θ１が求められる。この位相角θ１は正
相電圧のみから算出されるため、正相電圧の正確な位相
角を示すことになる。
はそれぞれ加算器５０２、５０３へ出力される。そして
加算器５０２ではＥａｓとＥｂｓとの差が求められ、加
算器５０３では、ＥａｃとＥｂｓとの和が求められる。
さらに乗算器５０４では加算器５０２の出力（Ｅａｓ−
Ｅｂｃ）の２乗がもとめられ、乗算器５０５では加算器
５０３の出力（Ｅａｃ＋Ｅｂｓ）の２乗が求められる。
そして各乗算器５０４、５０５の出力が加算器５０６で
加算される。一方、演算器５０７では数９式に示される
ように、（Ｅａｓ−Ｅｂｃ）2＋（Ｅａｃ＋Ｅｂｓ）2の
平方根であるＥ１が求められる。演算器５０７でＥ１が
求められると、除算器５０８で加算器５０２の出力がＥ
１で割算され、ｓｉｎθ１が求められる。また除算器５
０９で加算器５０３の出力がＥ１で割算され、ｓｉｎθ
１が求められる。そしてｃｏｓθ１とｓｉｎθ１が求め
られると、これらが除算器５１０で除算されてｔａｎθ
１が求められると、ｔａｎθ１を基に演算器５１１で正
相電圧の位相角θ１が求められる。この位相角θ１は正
相電圧のみから算出されるため、正相電圧の正確な位相
角を示すことになる。
【００５６】一方、図５に示す位相角検出回路５０７は
メモリ６０１、加算器６０２、６０３、除算器６０４、
演算器６０５、６０６、６０７を備えて構成されてい
る。メモリ６０１は、電圧変換回路３０６により変換さ
れた２相電圧ｅα、ｅβの１／４周期分の瞬時電圧デー
タ（１／４周期前の瞬時電圧データ）を記憶するように
なっており、メモリ６０１の出力が順次加算器６０２、
６０３へ出力されるようになっている。加算器６０２は
瞬時電圧データｅαとメモリ６０１から出力される１／
４周期前の電圧データである９０度位相の遅れた電圧デ
ータｅα（−９０度）との差を求めるようになってい
る。加算器６０３は瞬時電圧データｅβとメモリ６０１
から得られた１／４周期前の瞬時電圧データである９０
度位相の遅れた瞬時電圧データｅα（−９０度）との和
を求めるようになっている。
メモリ６０１、加算器６０２、６０３、除算器６０４、
演算器６０５、６０６、６０７を備えて構成されてい
る。メモリ６０１は、電圧変換回路３０６により変換さ
れた２相電圧ｅα、ｅβの１／４周期分の瞬時電圧デー
タ（１／４周期前の瞬時電圧データ）を記憶するように
なっており、メモリ６０１の出力が順次加算器６０２、
６０３へ出力されるようになっている。加算器６０２は
瞬時電圧データｅαとメモリ６０１から出力される１／
４周期前の電圧データである９０度位相の遅れた電圧デ
ータｅα（−９０度）との差を求めるようになってい
る。加算器６０３は瞬時電圧データｅβとメモリ６０１
から得られた１／４周期前の瞬時電圧データである９０
度位相の遅れた瞬時電圧データｅα（−９０度）との和
を求めるようになっている。
【００５７】加算器６０２、６０３において、数１１式
に示されるような演算が行われた後、各加算器６０２、
６０３の出力が除算器６０４へ出力されると、除算器６
０４において両者の算出値の比が求められ、ｔａｎθ１
が求められる。この算出値が演算器６０５に入力される
と、演算器６０５において正相電圧の位相角θ１が求め
られる。この値も正相電圧成分のみから算出されるた
め、正確な位相角を示すことになる。また演算器６０５
の算出値を基に演算器６０６においてｓｉｎθ１が求め
られ、演算器６０７においてｃｏｓθ１が求められる。
に示されるような演算が行われた後、各加算器６０２、
６０３の出力が除算器６０４へ出力されると、除算器６
０４において両者の算出値の比が求められ、ｔａｎθ１
が求められる。この算出値が演算器６０５に入力される
と、演算器６０５において正相電圧の位相角θ１が求め
られる。この値も正相電圧成分のみから算出されるた
め、正確な位相角を示すことになる。また演算器６０５
の算出値を基に演算器６０６においてｓｉｎθ１が求め
られ、演算器６０７においてｃｏｓθ１が求められる。
【００５８】このように、本実施例においては、系統の
交流電圧に逆相電圧が重畳しても、逆相電圧成分を除去
し、正相電圧成分のみを抽出し、正相電圧成分から正相
電圧の正確な位相角を検出するようにしたため、系統事
故などにより系統電圧が不平衡になり、逆相電圧が発生
しても、正相電圧の正確な位相を検出し、不平衡補償制
御を実行することができるため、電力変換器の安定な動
作が可能になるとともに、電力変換器３が渦電流によっ
て停止するのを防止することができる。
交流電圧に逆相電圧が重畳しても、逆相電圧成分を除去
し、正相電圧成分のみを抽出し、正相電圧成分から正相
電圧の正確な位相角を検出するようにしたため、系統事
故などにより系統電圧が不平衡になり、逆相電圧が発生
しても、正相電圧の正確な位相を検出し、不平衡補償制
御を実行することができるため、電力変換器の安定な動
作が可能になるとともに、電力変換器３が渦電流によっ
て停止するのを防止することができる。
【００５９】また前記実施例において、正相電圧の位相
角θ１を算出し、この算出した位相角θ１を基に電力変
換器３の電力変換制御を実行する場合に、算出した位相
角θ１の算出に伴う遅れ時間を考慮した補正値を算出値
に加算すれば、処理時間による位相角のずれを補正する
ことができる。
角θ１を算出し、この算出した位相角θ１を基に電力変
換器３の電力変換制御を実行する場合に、算出した位相
角θ１の算出に伴う遅れ時間を考慮した補正値を算出値
に加算すれば、処理時間による位相角のずれを補正する
ことができる。
【００６０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
系統の交流電圧のうち正相電圧成分のみを抽出し、抽出
した正相電圧成分のみから正相電圧の位相角を検出し、
この検出値を基に電力変換制御を実行するようにしたた
め、系統電圧が不平衡となり、系統電圧に逆相電圧が重
畳しても、これを除去して正相電圧成分のみを抽出し、
正相電圧の正確な位相角を求めることができ、電力変換
制御を常に安定した状態で行うことができる。
系統の交流電圧のうち正相電圧成分のみを抽出し、抽出
した正相電圧成分のみから正相電圧の位相角を検出し、
この検出値を基に電力変換制御を実行するようにしたた
め、系統電圧が不平衡となり、系統電圧に逆相電圧が重
畳しても、これを除去して正相電圧成分のみを抽出し、
正相電圧の正確な位相角を求めることができ、電力変換
制御を常に安定した状態で行うことができる。
【図１】本発明の一実施例を示す電力変換システムの全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】電力変換器の具体的構成図である。
【図３】制御装置の具体的構成図である。
【図４】フーリエ変換を利用した位相角検出回路の具体
的構成図である。
的構成図である。
【図５】９０度遅れデータを利用した位相角検出回路の
具体的構成図である。
具体的構成図である。
１ 交流系統 ２ 変換用変圧器 ３ 電力変換器 ４ コンデンサ ３０ 運転指令装置 ３１ 制御装置 ３０１ 直流電圧検出回路 ３０３ 無効電力検出回路 ３０５ 電流変換回路 ３０６ 電圧変換回路 ３０７ 位相角検出回路 ３０８ 電流制御回路 ３０９ インターフェース回路 ３１０ ＰＷＭ制御回路 ５０１ フーリエ変換回路 ５０２、５０３ 加算器 ５０４、５０５ 乗算器 ５０６ 加算器 ５０７ 演算器 ５０８、５０９、５１０ 除算器 ５１１ 演算器 ６０１ メモリ ６０２、６０３ 加算器 ６０４ 除算器 ６０５、６０６、６０７ 演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古関 庄一郎 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (11)
- 【請求項１】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統か
ら交流信号を受けてその正相電圧成分のみを抽出する正
相電圧抽出手段と、正相電圧抽出手段の抽出結果から正
相電圧の位相角を算出する位相角算出手段と、位相角算
出手段の算出結果に従って制御信号を生成しこの制御信
号を電力変換手段へ出力する制御信号生成手段とを備え
ている電力変換装置。 - 【請求項２】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統の
３相交流信号を２相交流信号に変換する相変換手段と、
相変換手段の出力信号を受けてその正相電圧成分のみを
抽出する正相電圧抽出手段と、正相電圧抽出手段の抽出
結果から正相電圧の位相角を算出する位相角算出手段
と、位相角算出手段の算出結果に従って制御信号を生成
しこの制御信号を電力変換手段へ出力する制御信号生成
手段とを備えている電力変換装置。 - 【請求項３】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統の
３相交流信号を２相交流信号に変換する相変換手段と、
相変換手段の各出力信号を受けて各出力信号の位相を９
０度移相する移相手段と、相変換手段の各出力信号と移
相手段の各出力信号とから２相交流信号の正相電圧成分
のみを算出する正相電圧算出手段と、正相電圧算出手段
の算出結果から正相電圧の位相角を算出する位相角算出
手段と、位相角算出手段の算出結果に従って制御信号を
生成しこの制御信号を電力変換手段へ出力する制御信号
生成手段とを備えている電力変換装置。 - 【請求項４】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統の
３相交流信号を２相交流信号に変換する相変換手段と、
相変換手段の各出力信号を受けて各出力信号より９０度
位相の遅れた信号を生成する遅延手段と、相変換手段の
各出力信号と遅延手段の各出力信号とから２相交流信号
の正相電圧成分のみを算出する正相電圧算出手段と、正
相電圧算出手段の算出結果から正相電圧の位相角を算出
する位相角算出手段と、位相角算出手段の算出結果に従
って制御信号を生成しこの制御信号を電力変換手段へ出
力する制御信号生成手段とを備えている電力変換装置。 - 【請求項５】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統の
３相交流信号を２相交流信号に変換する相変換手段と、
相変換手段の各出力信号を受けて各出力信号をフーリエ
変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換手段の出力
信号のうち一方の出力信号の位相を９０度移相する移相
手段と、相変換手段の出力信号とフーリエ変換手段の出
力信号及び移相手段の出力信号とから２相交流信号の正
相電圧成分のみを算出する正相電圧算出手段と、正相電
圧算出手段の算出結果から正相電圧の位相角を算出する
位相角算出手段と、位相角算出手段の算出結果に従って
制御信号を生成しこの制御信号を電力変換手段へ出力す
る制御信号生成手段とを備えている電力変換装置。 - 【請求項６】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換手段と、交流系統の
３相交流信号を２相交流信号に変換する相変換手段と、
相変換手段の各出力信号を受けて各出力信号をフーリエ
変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換手段の出力
信号のうち一方の出力信号を受けてこの信号より９０度
位相の進んだ信号を生成する進相手段と、相変換手段の
出力信号とフーリエ変換手段の出力信号及び進相手段の
出力信号とから２相交流信号の正相電圧成分のみを算出
する正相電圧算出手段と、正相電圧算出手段の算出結果
から正相電圧の位相角を算出する位相角算出手段と、位
相角算出手段の算出結果に従って制御信号を生成しこの
制御信号を電力変換手段へ出力する制御信号生成手段と
を備えている電力変換装置。 - 【請求項７】 位相角算出手段の算出結果に位相角の算
出に伴う遅れ時間を考慮した補正値を加算する補正手段
を備えている請求項１、２、３、４、５又は６記載の電
力変換装置。 - 【請求項８】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換器において、 交流系統から交流信号を受けてその正相電圧成分のみを
抽出する正相電圧抽出手段と、正相電圧抽出手段の抽出
結果から正相電圧の位相角を算出する位相角算出手段
と、位相角算出手段の算出結果に従って制御信号を生成
しこの制御信号を電力変換器へ出力する制御信号生成手
段とを備えている電力変換器の制御装置。 - 【請求項９】 交流系統からの交流電力を制御信号に応
答して直流電力に変換する電力変換器において、 交流系統の３相交流信号を２相交流信号に変換する相変
換手段と、相変換手段の各出力信号を受けて各出力信号
より９０度位相の遅れた信号を生成する遅延手段と、相
変換手段の各出力信号と遅延手段の各出力信号とから２
相交流信号の正相電圧成分のみを算出する正相電圧算出
手段と、正相電圧算出手段の算出結果から正相電圧の位
相角を算出する位相角算出手段と、位相角算出手段の算
出結果に従って制御信号を生成しこの制御信号を電力変
換器へ出力する制御信号生成手段とを備えている電力変
換器の制御装置。 - 【請求項１０】 交流系統からの交流電力を制御信号に
応答して直流電力に変換する電力変換器において、 交流系統の３相交流信号を２相交流信号に変換する相変
換手段と、相変換手段の各出力信号を受けて各出力信号
をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換
手段の出力信号のうち一方の出力信号を受けてこの信号
より９０度位相の進んだ信号を生成する進相手段と、相
変換手段の出力信号とフーリエ変換手段の出力信号及び
進相手段の出力信号とから２相交流信号の正相電圧成分
のみを算出する正相電圧算出手段と、正相電圧算出手段
の算出結果から正相電圧の位相角を算出する位相角算出
手段と、位相角算出手段の算出結果に従って制御信号を
生成しこの制御信号を電力変換器へ出力する制御信号生
成手段とを備えている電力変換器の制御装置。 - 【請求項１１】 位相角算出手段の算出結果に位相角の
算出に伴う遅れ時間を考慮した補正値を加算する補正手
段を備えている請求項８、９又は１０記載の電力変換器
の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04559894A JP3505626B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 電力変換装置と電力変換器の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04559894A JP3505626B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 電力変換装置と電力変換器の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07255131A true JPH07255131A (ja) | 1995-10-03 |
| JP3505626B2 JP3505626B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=12723793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04559894A Expired - Fee Related JP3505626B2 (ja) | 1994-03-16 | 1994-03-16 | 電力変換装置と電力変換器の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3505626B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317435A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-11-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 位相・振幅検出装置および方法 |
| JP2012026836A (ja) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 分散型電源の周波数検出方法及び系統連系保護装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101329580B1 (ko) | 2012-09-24 | 2013-11-14 | 주식회사 팩테크 | 입력전원의 왜곡에 강인한 위상각 제어신호 발생장치 및 방법과 그를 이용한 ａｃ／ｄｃ 변환 장치 |
-
1994
- 1994-03-16 JP JP04559894A patent/JP3505626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006317435A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-11-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 位相・振幅検出装置および方法 |
| JP2012026836A (ja) * | 2010-07-22 | 2012-02-09 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 分散型電源の周波数検出方法及び系統連系保護装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3505626B2 (ja) | 2004-03-08 |
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