JPH09201056A

JPH09201056A - 電力変換システム

Info

Publication number: JPH09201056A
Application number: JP8023118A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Iwaji; 善尚岩路; Toshiaki Okuyama; 俊昭奥山; Takashi Ikimi; 高志伊君; Masahiro Tobiyo; 飛世　　正博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-31
Anticipated expiration: 2016-01-16
Also published as: TW340989B; KR970060651A; DE19701191B4; CN1163505A; JP3236986B2; DE19701191A1; CN1059522C; KR100441534B1

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のコンバータが分散して配置されている
場合に電源系統に流出する高調波を抑制すると共に、装
置の小型化、高効率化を図るに好適な電力変換システム
を提供することにある。【解決手段】電力系統１と、電力系統における１つの
受電端２と、受電端に接続された複数台の電力変換器７
１からなり、電圧指令４と三角波キャリア５２とを比較
して得られるＰＷＭパルスをもって各々の電力変換器を
制御する電力変換システムにおいて、各々の電力変換器
７１に、電力系統の電源位相を検出する手段８と、三角
波キャリアの位相を任意に設定するキャリア位相設定手
段６と、電源位相とキャリア位相設定値に基づいて三角
波キャリアの位相を演算する位相指令発生手段９を備
え、前記演算したキャリア位相に基づいて三角波キャリ
アを発生することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼プロセスライ
ン等、電力系統からの一つの受電端に接続され、各々独
立した負荷を有する複数台の電力変換器からなる電力変
換システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼プロセスライン等のプラントでは、
複数台の電力変換器を同時に使用する場合がある。その
場合、各々の交流−直流電力変換器（以下、コンバータ
と記す。）により、交流電源（系統電源）を一旦直流電
源に変換し、その直流電源を用いてインバータ等の負荷
を駆動する。各コンバータは、各々独立に制御され、そ
れぞれが直流部の制御、入力電流の制御を行っている。
コンバータがＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）により駆
動される場合、系統へ高調波電流を流出する。この高調
波電流を抑制するための従来技術としては、次のものが
挙げられる。（１）コンバータ入力電圧（コンバータの入力電圧指令
値）に同期した三角波キャリアを用いて、コンバータ同
期ＰＷＭとして、それぞれのコンバータを制御し、高調
波を低減する。（２）電源に同期した三角波キャリアを用いて、電源同
期ＰＷＭとして、それぞれのコンバータを駆動し、各々
の三角波キャリアの位相を変えて、高調波を低減する。（３）高調波フィルターを付加することによって高調波
を抑制する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】コンバータ同期ＰＷＭ
は、キャリア周波数の低い電力変換器において、高調波
を抑制するのに適したＰＷＭ方式である。コンバータの
入力電圧指令に三角波キャリアが位相を含めて同期して
いるため、発生する高調波の含有率をほぼ一定の低い値
に保つことができる。しかし、実際の使用に当って、以
下のような問題が生じる。コンバータ同期ＰＷＭを実現
するには、ＰＬＬ（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏ
ｐ）等の回路が必要であり、また、コンバータ入力電圧
は負荷状態によって大きく変化するため（特に、系統電
源に対する位相が変化する。）、ＰＬＬが追従して同期
がかかるまでの遅れが生じる。さらに、複数台のコンバ
ータがそれぞれ独立した負荷を持つ場合、それぞれのコ
ンバータの動作状態に依存して発生する高調波の位相
（系統電源に対する位相）が変化するため、受電端にお
ける高調波は、それぞれの負荷状態によって、打ち消し
合う場合と重なり合って増加する場合とが生じ、高調波
の含有率は大きく変化することになる。このため、発生
する高調波を把握することが困難であり、受電端におけ
る高調波の抑制が難しくなる。

【０００４】電源同期ＰＷＭは、電源から同期信号を作
り、各コンバータに共通の同期信号を送り、ＰＷＭ制御
を行う。この場合、三角波キャリアは系統電源と位相を
含めて同期しているので、各々の三角波キャリアの（系
統電源に対する）位相を変えることで、受電端における
高調波を抑制することができる。特に、キャリア周波数
ｆｃの偶数倍調波（２ｆｃ、４ｆｃ、…）付近の高調波
成分を抑制するのに有効である。しかし、コンバータ入
力電圧の位相が変化した場合（コンバータの負荷が変化
した場合）、高調波の含有率はかなり変化する（この場
合は、高調波の位相よりも振幅が変化する）。したがっ
て、コンバータの負荷状態によっては、やはり高調波の
発生量は変化する。特に、キャリア周波数の低い大容量
器では、この傾向が強い。また、電源同期ＰＷＭは、複
数台のコンバータに共通の同期信号を与え、それぞれの
三角波キャリアの位相を変えているため、協調運転する
ための同期信号が必要になる。特開平６−３５１１０６
号公報に記載のように、複数台のコンバータが一つの変
圧器に接続されている場合、同期信号の共通化も容易で
あるが、圧延プラントのようにいくつものコンバータが
分散されて配置されている場合には、協調運転が難しく
なる。

【０００５】また、大容量フィルターをそれぞれのコン
バータに接続する場合は、装置の大型化、出力の低下な
どの原因となる。また、大容量のコンバータでは、発生
する高調波の周波数が低く、フィルターを設計する際に
は反共振を十分に考慮する必要があり、フィルター設計
そのものが極めて困難なものになる。

【０００６】本発明の課題は、上述した事情に鑑み、複
数のコンバータが分散して配置されている場合に電源系
統に流出する高調波を抑制すると共に、装置の小型化、
高効率化を図るに好適な電力変換システムを提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、各々の電力
変換器毎に、電力系統の電源位相を検出し、この検出値
に基づいて同期信号を発生させ、三角波キャリアを電源
位相に対して同期をとると共に、三角波キャリアの位相
を任意に設定し、三角波キャリアを発生することによっ
て、解決される。これにより、本発明は、電源系統を同
期信号とみなすことができ、各コンバータのキャリア位
相を初期設定するだけで受電端における高調波を低減す
ることができる。そして、特に、コンバータ間の協調運
転のための信号を作る必要はなく、また、高調波用のフ
ィルターが不要となるため、装置の小型化、高効率化、
大容量化が可能となる。また、上記課題は、三角波キャ
リアの半周期である正のピークから負のピーク、あるい
は、負のピークから正のピークまでの期間（Δｔ）にお
いて、電力変換器の指令値の瞬時値から前記期間（Δ
ｔ）の平均値を推定し、この値をもって新たな指令値と
する補償を行うことによって、解決される。この場合、
本発明は、高調波の振幅が電圧指令補償によってほぼ一
定に保たれるため、負荷状態に対する依存性は少なくな
り、高調波を一定値以下に低減できる。また、上記課題
は、各々の電力変換器毎に任意に設定する三角波キャリ
アの位相を各々の電力変換器の動作状態に基づいて決定
される各々の三角波キャリアの位相角とすることによっ
て、解決される。この場合、本発明は、コンバータ間の
協調運転をダイナミックに行って、受電端における高調
波を最小化することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態である
電力変換システムの構成を示す。図１において、１は系
統電源、２は本システムの受電端、３は１台分の電力変
換装置、４はコンバータの入力電圧指令を与える指令値
発生器、５は三角波キャリアを発生する三角波発生器５
２と、指令値発生器４の出力と三角波を比較する比較器
５１からなるＰＷＭ制御器、６は三角波キャリアの位相
を設定するキャリア位相設定器、７はコンバータ主回路
７１と変圧器７２からなるコンバータ部、８は入力電圧
の位相θｅを検出する電源位相検出器、９は電源位相θ
ｅとキャリア位相設定値Φｓ１に基づいて、三角波キャ
リアの位相θｓを演算する位相指令発生器、１０はイン
バータ、交流電動機等のコンバータの負荷装置である。

【０００９】次に、図１の動作を説明する。指令値発生
器４は、負荷装置１０に必要な電力と、コンバータ７１
の力率を１にすることを目標に、電圧指令を演算し、出
力する。一方、電源位相検出器８により電源位相θｅを
検出し、位相指令発生器９において、電源位相θｅに基
づいて同期信号を発生し、三角波キャリアを電源位相θ
ｅに対して同期をとり、電源位相θｅとキャリア位相設
定器６の三角波キャリアの位相設定値Φｓ１を加算し、
三角波キャリアの位相θｓを演算し、出力する。三角波
発生器５２は位相指令θｓに基づいて三角波キャリアを
出力する。ＰＷＭ制御器５では、指令値発生器４の出力
信号と三角波発生器５２の三角波キャリアを比較して、
ＰＷＭパルスを作成する。コンバータ主回路７１のスイ
ッチング素子はＰＷＭパルスによってスイッチ動作が行
われる。このようにして、本実施形態では、それぞれの
コンバータに電源位相を検出する機能を持たせ、各々の
コンバータの中で電源同期ＰＷＭを実現し、各コンバー
タの電源位相に対する三角波のキャリア位相を設定す
る。なお、大容量のコンバータにおいてスイッチング周
波数を高くすることは、スイッチング素子の性能から難
しいので、通常は低い周波数が用いられる。その場合、
高調波によるビート現象を避けるため、同期型のＰＷＭ
制御が用いられる。

【００１０】ここで、同期ＰＷＭという名前には、次の
二つの意味がある。一つには、基本波の周波数ｆ１（コ
ンバータの場合は電源の周波数）と、三角波キャリアの
周波数ｆｓの比Ｎ（＝ｆｓ／ｆ１）が整数である場合
（三相交流を扱う場合には、特に、Ｎが３の倍数で、か
つ、奇数である場合）を同期ＰＷＭと呼ぶ場合と、もう
一つは、これらの条件に加えて、三角波キャリアの位相
と基本波の位相が完全に一致している場合を同期ＰＷＭ
と呼ぶ場合がある。前者の条件の同期ＰＷＭであれば、
基本波と三角波キャリアとはある一定の位相差で運転さ
れることになるが、後者の条件の同期ＰＷＭであれば、
その位相差を零に保つことになる。本実施形態では、前
者を同期ＰＷＭと定義して扱っていくことにする。ま
た、電源に対して同期をとるのか、あるいは、コンバー
タの入力電圧（指令値発生器４の出力する電圧）に対し
て同期をとるのかによって、電源同期ＰＷＭとコンバー
タ同期ＰＷＭに分けられる。

【００１１】図２〜図４を用いて、本実施形態におい
て、受電端における高調波が低減する原理を説明する。
図２は、電源系統にコンバータが２台接続された場合を
示す。コンバータ１について、電源電圧Ｅに対してコン
バータ入力電圧Ｖｃは、変圧器７２の漏れインダクタン
ス分だけ位相がずれる。Ｅに対するＶｃの位相差をΦ１
とすると、ＥとＶｃの波形の関係は、図３の（ａ）のよ
うになる。また、この関係をベクトル図で表わすと、図
４のようになる。図４から明らかなように、例えば、入
力電流ｉが大きくなると、入力ＡＣＬ（交流リアクト
ル）電圧Ｖ_Lが増大し、位相差Φ１が大きくなる。した
がって、入力力率を１に保つためには（Ｅとｉを同位相
とするためには）、入力電流ｉの大きさに合わせて、Φ
１ならびにＶｃの大きさを変える必要があることが分か
る。すなわち、三角波キャリアの位相もこれに同期して
変化することになる。コンバータ２についても同様であ
る。そこで、図３の（ｂ）ならびに（ｃ）に示すよう
に、それぞれＥに対する三角波キャリアの位相Φｓを、
コンバータ１とコンバータ２のそれぞれのキャリア位相
設定器６により０度と９０度に設定すると、発生する高
調波の位相（特にキャリア周波数の偶数倍付近の成分の
位相）は、Φ１の変化にほとんど依存せずに発生する。
この場合、高調波の位相は逆位相となり、２台のコンバ
ータを使用するとき、それぞれの高調波成分が互いに相
殺され、受電端における高調波を低減することになる。
このように、本実施形態では、コンバータを電源同期Ｐ
ＷＭとしながら、各コンバータに電源位相検出器８と位
相指令発生器９を設け、各コンバータそれぞれが電源と
の同期をとる機能を持ち、電源と三角波キャリアの位相
角を各コンバータにおいてキャリア位相設定器６により
初めに設定することにより、すなわち、電源に対するそ
れぞれのキャリア位相を変えて設定することにより、複
数台のコンバータを使用する場合には、受電端における
高調波を低減することができる。

【００１２】因に、コンバータ同期ＰＷＭは、指令値
（入力電圧Ｖｃの指令値）と三角波キャリアが同期して
いるため、各コンバータの高調波は常に一定値以下に抑
制できる。しかし、コンバータは、Ｖｃが負荷状態（入
力電流）によって大きく変化するため（特に位相Φ１が
大きく変化する）、それに合わせて同期をとる必要があ
る。入力電流の変化が大きいシステムでは、同期をとる
までの遅れが生じ、その間の高調波には、過渡的ではあ
るが、様々な周波数成分のものが発生する。また、コン
バータを単体で用いる場合には、高調波の発生量は一定
しているが、複数台のコンバータがそれぞれ独立に駆動
されている場合、受電端における高調波は、各コンバー
タの位相変化に依存して、打ち消し合う場合と強調し合
う場合が出てくる。このため、高調波を特定値以下に抑
制するのは難しい。

【００１３】また、従来例として示した特開平６−３５
１１０６号公報では、電源から同期信号を作り、それを
複数台のコンバータに共通に与え、それぞれの三角波キ
ャリアの位相をずらして、受電端における高調波を抑制
しているが、本実施形態による電力変換システムでは、
各コンバータに電源位相検出器８と位相指令発生器９を
設け、各コンバータそれぞれが電源との同期をとる機能
を持っているため、コンバータ間で同期信号を引き回す
必要はなく、また、電源と三角波キャリアの位相角を各
コンバータにおいてキャリア位相設定器６により初めに
設定してしまえば、受電端における高調波を低減するこ
とができることから、それぞれのコンバータの独立性が
強く、各コンバータが分散して設置されているシステム
に対して、この効果が大きく、有効な手段となる。

【００１４】次に、図５は、本発明の他の実施形態を示
す。本実施形態は、図１のシステムに指令値補償器１１
を付加したものである。指令値補償器１１の動作を図６
を用いて説明する。ここで、まず、従来のＰＷＭ方式を
図６（ａ）に示す。従来のＰＷＭ方式では、指令値ｖ
（ｔ）*と三角波キャリアｅｔ（ｔ）を比較してＰＷＭ
パルスを発生させている。三角波比較法とは、指令値の
瞬時値（高さ）を三角波キャリアの半周期毎（図６のΔ
ｔ期間毎）に三角波を用いてサンプル（図６の点ｐにて
サンプル）し、指令値の高さをパルス幅に変換するもの
である。しかし、図６（ａ）のように、キャリア周波数
が低い場合（指令値の周波数の１０倍程度まで低くなる
と、）、サンプル点ｐが必ずしもΔｔ期間を代表する値
ではなくなる。すなわち、ＰＷＭによる誤差が増加す
る。この結果、指令値ｖ（ｔ）*と三角波キャリアｅｔ
（ｔ）の位相状態によって、発生する高調波量が大きく
変化することになる。したがって、キャリア周波数が低
い場合、図１のシステムにおいて各コンバータが独立し
た動きをすると、各コンバータの高調波発生量が異なっ
てしまい、受電端における高調波の打ち消し合う量が変
化し、条件によっては高調波の抑制効果が弱まる場合が
生じる。

【００１５】これらの問題を解決するため、本実施形態
では指令値補償器１１を付加する。指令値補償器１１
は、図６（ｂ）のように、指令値ｖ（ｔ）*をΔｔ期間
毎に平均化し、その値をもって新たな指令値ｖ（ｔ）と
し、三角波キャリアｅｔ（ｔ）との比較を行う。指令値
の平均値ｖ（ｔ）は、元の指令値ｖ（ｔ）*の瞬時値を
使って推定演算する。この結果、三角波キャリアｅｔ
（ｔ）と指令値ｖ（ｔ）*の位相差による高調波発生量
の変化が少なくなり、各コンバータが発生する高調波
は、条件に拘わらず、ほぼ同程度に打ち消し合うことに
なる。

【００１６】図７に、指令値ｖ（ｔ）*に対する三角波
キャリアｅｔ（ｔ）の位相角Φｓを変化させた時の高調
波電流Ｉｈ（全高調波成分の実効値）の変化をシミュレ
ーションにより求めた結果を示す（コンバータ単体の場
合。Ｎ＝９の時）。図７の破線により示す指令値補償の
ない場合（従来方式）には、最悪では１．５倍程度まで
高調波が増加する場合があることが分かる。しかし、図
７の実線に示すように、指令値補償を加えることで、Φ
ｓに対する高調波の依存性が殆どなくなることが分か
る。このように、本実施形態では、高調波の振幅が電圧
指令補償によってほぼ一定に保たれるため、負荷状態に
対する依存性は少なくなり、また、キャリア周波数が低
い場合においても、高調波発生量をほぼ一定値に抑制す
ることができるため、受電端における高調波は、各コン
バータが独立に駆動していたとしても、ほぼ一定以下に
抑えることができる。

【００１７】また、図８は、本発明の他の実施形態を示
す。図１ならびに図５の実施形態では、各コンバータを
各々独立に駆動し、キャリア位相Φｓを初期設定するこ
とによって受電端における高調波を抑制している。しか
し、ある特定の高調波を特に抑制したい場合、または、
さらに限界まで高調波を抑制したい場合には、図８の実
施形態を用いることが有効である。本実施形態は、キャ
リア位相Φｓを各コンバータの負荷状態に応じてリアル
タイムで変化させ、コンバータ間の協調運転を行う。図
８において、１２は各コンバータの入力電流ｉ１，ｉ
２，１３，〜，ｉｎを検出する電流検出器、１３は受電
端２における高調波を抑制するために、各コンバータの
入力電流を読み込み、各コンバータへ適切なキャリア位
相指令Φｓ（Φｓ１，Φｓ２，Φｓ３，〜，Φｓｎ）を
出力する高調波抑制装置である。

【００１８】図９に、高調波抑制装置１３の動作を表わ
すアルゴリズムを示す。まず始めに、各コンバータの入
力電流ｉ１〜ｉｎを読み込み、その電流値から、各コン
バータの動作状態を表わすｘの値（ｘ１〜ｘｎ）を計算
する。ｘは、図４に示したように、ｘ＝ｔａｎΦ１であ
り、また、ｘ＝ωＬｉ／Ｅとして求めることができる
（つまり、入力電流ｉが分かれば、電源電圧Ｅとインダ
クタンスＬより計算できる）。ｘが正の値の時は、負荷
に電力を供給している状態（力行）、負の時は回生状
態、零は無負荷状態を表わす。次に、キャリア位相角Φ
ｓ１〜Φｓｎを適当な値に仮に設定する（例えば、複数
台のコンバータの内、半分を０度、半分を９０度のよう
に設定する。）。次に、これらの値とｘ１〜ｘｎの値か
ら、各コンバータの発生する高調波Ｈｎを推定する。高
調波Ｈｎは、コンバータの直流電圧に対する高調波の発
生比率を表わす量であり、コンバータが発生する電流高
調波に相当するものである。図１０ならびに図１１に、
それぞれ１７次、５次のｓｉｎ成分のＨｎの値を示す。
Ｈｎは、これらの図のように、Φｓとｘの関数として、
予め計算し、テーブル化しておく。受電端における高調
波は、各コンバータのＨｎの総和となって生じる。ｘの
値はコンバータの運転状態で決定されてしまうが、Φｓ
の値は任意に選ぶことができるので、全体の高調波量
（Ｈｎの総和）をΦｓを用いて最小化することができ
る。このためには、Φｓを設定した上でＨｎの総和（受
電端における高調波）を計算し、高調波発生量を判定
し、値が悪ければ、再びΦｓを設定し直して、Ｈｎの総
和を計算する、という計算を繰り返し、最小点を探せば
よい。

【００１９】また、コンバータの台数が少ない場合に
は、このような繰り返し計算を行わなくても、Φｓを設
定することができる。その具体的なΦｓの設定方法を説
明する。図２のように、コンバータが２台であり、第１
７次の高調波（図１０）を抑制することを考える。今、
コンバータ１はΦｓ１＝９０度にセットされ、ｘ＝０．
１の状態Ａで駆動しているものとする。また、コンバー
タ２の方は、ｘ＝−０．１の状態で駆動しているとす
る。コンバータ１と２が発生する高調波を受電端で打ち
消し合わせるためには、両者の高調波成分の符号が逆向
きで、絶対値が近い方がよい。図１０において、Ａの大
きさに等しいのは、ＢよりもＣの方であるので、Φｓ２
は、０度よりも１８０度とした方が１７次の成分が抑制
される。したがつて、この状態では、高調波抑制装置１
３は、コンバータ１、２に対してΦｓ１＝９０度、Φｓ
２＝１８０度のキャリア位相指令を出力する。これによ
り、高調波成分は最小化される。次に、コンバータ２は
ｘ＝−０．１の状態のままで、コンバータ１がｘ＝−
０．１の状態へ変化したとする（高調波発生量はＡ’に
変化）。今度は、Ａ’の大きさに近いのはＢの方である
から、Φｓ２＝０とした方がこの成分の高調波は抑制さ
れることになる。したがって、Φｓ２＝０の指令値がコ
ンバータ２へ出力される。これにより、高調波成分は最
小化される。以上のように、Φｓを適切に切り替えるこ
とにより、受電端における特定の高調波を抑制するこ
と、また、さらに限界まで高調波を抑制することができ
る。また、第１７次高調波に限らず、図１１に示す第５
次高調波および他の高調波成分についても同様なことが
行える。特定の高調波を抑制することは、受電端にフィ
ルター等を挿入する際、反共振を防止することができる
等の効果が得られる。また、複数台のコンバータのあら
ゆる動作状態に対して、受電端における高調波発生量が
どのように変化するかを予め計算しておき、それら全体
が常に最小となるキャリア位相を与えることも可能であ
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数台のコンバータが分散して配置されているプラント
において、各コンバータそれぞれに電源との同期をとる
機能を持たせ、また、電源と三角波キャリアの位相角を
各コンバータにおいて初期設定することにより、従来の
ようにコンバータ間で同期信号を引き回す必要はなく、
受電端における高調波を低減することができ、特に、本
発明は、それぞれのコンバータの独立性が強く、各コン
バータが分散して設置されているシステムに対して有効
である。また、本発明によれば、高調波抑制のためのフ
ィルターを接続する必要がなくなるため、装置の小型化
が可能になる。また、コンバータのキャリア周波数を低
く設定できるため、スイッチング損失を低減でき、装置
の高効率化、大容量化が可能となる。また、本発明によ
れば、高調波の振幅が電圧指令補償によってほぼ一定に
保たれるため、負荷状態に対する依存性は少なくなり、
また、キャリア周波数が低い場合においても、高調波発
生量をほぼ一定値に抑制することができるため、各コン
バータが独立に駆動していたとしても、受電端における
高調波をほぼ一定に抑えることができる。また、本発明
によれば、各コンバータに出力するキャリア位相指令を
適切に切り替えることにより、受電端における特定の高
調波を抑制すること、また、さらに限界まで高調波を抑
制することができる。そして、特定の高調波を抑制する
ことにより、受電端にフィルター等を挿入する必要があ
る際には、反共振を防止することができる等の効果が得
られる。また、複数台のコンバータのあらゆる動作状態
に対して、受電端における高調波発生量がどのように変
化するかを予め計算しておき、それら全体が常に最小と
なるキャリア位相を与えることにより、受電端における
高調波を最小化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す電力変換器システム
の構成図

【図２】本発明においてコンバータが２台である場合の
構成図

【図３】電源電圧、コンバータの入力電圧、三角波キャ
リアの関係を表わす図

【図４】コンバータの入力電圧を表わすベクトル図

【図５】本発明の他の実施形態の構成図

【図６】本発明の他の実施形態における指令値補償器の
原理を説明する図

【図７】本発明と従来方式の高調波発生量を比較した図

【図８】本発明の他の実施形態の構成図

【図９】本発明の他の実施形態における高調波抑制装置
の動作を表わすアルゴリズム

【図１０】コンバータの負荷状態と第１７次高調波の発
生量を表わす図

【図１１】コンバータの負荷状態と第５次高調波の発生
量を表わす図

【符号の説明】

１系統電源２受電端３電力変換装置４指令値発生器５ＰＷＭ制御器５１比較器５２三角波発生器６キャリア位相設定器７コンバータ部７１コンバータ主回路７２変圧器８電源位相検出器９位相指令発生器１０負荷装置１１指令値補償器１３高調波抑制装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者飛世正博茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統と、該電力系統における１つの
受電端と、該受電端に接続された複数台の電力変換器か
らなり、各々の該電力変換器において指令を与える指令
値発生器と、三角波キャリアを発生する三角波キャリア
発生器と、該指令値と該三角波キャリアとを比較してＰ
ＷＭパルスを出力するＰＷＭ（パルス幅変調）制御器を
有し、該ＰＷＭパルスをもって各々の電力変換器を制御
する電力変換システムにおいて、各々の電力変換器毎
に、前記電力系統の電源位相を検出し、この検出値に基
づいて同期信号を発生させ、前記三角波キャリアを前記
電源位相に対して同期をとると共に、該三角波キャリア
の位相を任意に設定し、三角波キャリアを発生すること
を特徴とする電力変換システム。
【請求項２】請求項１において、三角波キャリアの半
周期である正のピークから負のピーク、あるいは、負の
ピークから正のピークまでの期間（Δｔ）における電力
変換器の指令値の平均値を該指令値の瞬時の値から推定
し、その値をもって電力変換器の指令値を補償すること
を特徴とする電力変換システム。
【請求項３】請求項１または請求項２において、各々
の電力変換器毎に任意に設定する三角波キャリアの位相
を各々の電力変換器の動作状態に基づいて決定される各
々の三角波キャリアの位相角とすることを特徴とする電
力変換システム。
【請求項４】電力系統と、該電力系統における１つの
受電端と、該受電端に接続された複数台の電力変換器か
らなり、各々の該電力変換器において指令を与える指令
値発生器と、三角波キャリアを発生する三角波キャリア
発生器と、該指令値と該三角波キャリアとを比較してＰ
ＷＭパルスを出力するＰＷＭ制御器を有し、該ＰＷＭパ
ルスをもって各々の電力変換器を制御する電力変換シス
テムにおいて、各々の電力変換器に、前記電力系統の電
源位相を検出する手段と、前記三角波キャリアの位相を
任意に設定するキャリア位相設定手段と、前記電源位相
と前記キャリア位相設定値に基づいて前記三角波キャリ
アの位相を演算する位相指令発生手段を備え、前記演算
したキャリア位相に基づいて三角波キャリアを発生する
ことを特徴とする電力変換システム。
【請求項５】請求項４において、指令値発生器から発
する指令値を補償する指令値補償手段を設け、該指令値
補償手段は、三角波キャリアの半周期である正のピーク
から負のピーク、あるいは、負のピークから正のピーク
までの期間（Δｔ）における指令値発生器の指令値の平
均値を該指令値の瞬時の値から推定し、その推定値をも
って補償値とすることを特徴とする電力変換システム。
【請求項６】請求項１または請求項５において、各々
の電力変換器のキャリア位相設定手段に対して位相指令
を与える高調波制御手段を設け、該位相指令は、各々の
電力変換器の動作状態に基づいて決定する各々の三角波
キャリアの位相角とすることを特徴とする電力変換シス
テム。
【請求項７】請求項６において、高調波制御手段は、
各コンバータの入力電流を読み込み、各コンバータの動
作状態を表わす値を計算すると共に、キャリア位相角を
設定し、前記計算値と前記設定位相角に基づいて各コン
バータの発生する高調波を推定し、受電端における高調
波発生量を計算、判定することを特徴とする電力変換シ
ステム。