JPH1198856A

JPH1198856A - 電力変換装置の制御装置

Info

Publication number: JPH1198856A
Application number: JP9249103A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamamoto; 肇山本; Takashi Karibe; 孝史苅部
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチング損失が低減できる電力変換装置の
制御装置を得る。【解決手段】従来の電力変換装置３Ａ〜３Ｄに、３Ａ〜
３Ｄの出力電流等を入力し、所定時間内の変化率に基づ
き前記電力変換装置の定常運転状態を判別する定常運転
判別回路８０、８０による判別結果に応じて直流電圧指
令を出力する直流電圧指令発生回路９０、９０からの直
流電圧指令と３Ａ〜３Ｄの入力直流電圧の偏差に応じた
有効分電圧指令を出力する直流電圧制御回路１００、無
効電力指令と３Ａ〜３Ｄの無効電力の偏差に応じた無効
分電流指令を出力する無効電力制御回路１１０、有効分
電圧指令と３Ａ〜３Ｄの入力直流電圧を入力すると共
に、無効分電流指令と３Ａ〜３Ｄの出力交流電流の無効
分電流を入力し、３Ａ〜３Ｄの出力電流を制御するため
の信号を出力する電流制御回路１５を付加したもの。、

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の変換器の交
流出力を変圧器により直列に接続して運転する電力変換
装置において、各変換器の出力電圧の和を正弦波状に制
御すると共に変圧器の各巻線にかかる電圧に直流成分を
生じないように制御する電力変換装置の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図１９は、本発明が適用できる従来から
使われている電力変換装置の主回路構成図である。図に
おいて、１は電源系統１１に接続される変圧器一次巻
線、２Ａ〜２Ｄは変圧器一次巻線１に結合された変圧器
二次巻線、３Ａ〜３Ｄはゲ−トターンオフサイリスタ
（以下単にＧＴＯと記す）とダイオードで構成された単
位変換器（単位電力変換器）、４は直流電源である。
又、５〜１０は単位変換器３ＡのＧＴＯである．図２０
は、図１９に示す電力変換装置を制御する従来の制御装
置の構成図である。図２０において、図１９と同一記号
のものは同一機能を備えたものであって、その説明は省
略する。１１は電源系統、１２は電源系統１１の線間電
圧を検出する系統電圧検出器、１３は線間電圧→相電圧
変換回路、１４は線間電圧→相電圧変換回路１３の出力
が印加される三相→二相変換回路、１５は電流制御回路
で変換器３Ａ〜３Ｄの出力電流を制御する。１６は加算
器で三相→二相変換回路１４と電流制御回路１５の出力
を加算する。１８は位相角算出回路で加算器１６の出力
の二相交流信号を位相角に変換する。１９は三角波発生
回路で位相角の０゜から３６０゜に対応した三角波を発
生する。２０はクロスポイント検出回路で二相→三相変
換回路１７の出力と、三角波発生回路１９の出力が印加
され、三角波と各三相圧指令との交点を検出して変換器
３Ａ〜３ＤのＧＴＯをオンオフする信号を発生する。７
０はゲートパルス発生回路で変換器３Ａ〜３ＤのＧＴＯ
をオンオフするゲートパルスを発生する。

【０００３】図２１と図２２は、図２０に示す従来の制
御装置によって制御した場合の作用を説明するための波
形図である。以下、図１９、図２０、図２１および図２
２を参照しながら説明する。

【０００４】図２１（ａ）のＶＬＵＶ，ＶＬＶＷ，ＶＬ
ＷＵは系統電圧検出器１２で検出される系統の線間電圧
である。線間電圧→相電圧変換回路１３は、下式の演算
を行い線間電圧ＶＬＵＶ、ＶＬＶＷ、ＶＬＷＵを後述す
る相電圧ＶＬＵ、ＶＬＶ、ＶＬＷに変換する。

【０００５】ＶＬＵ＝（２×ＶＬＵＶ＋ＶＬＶＷ）÷３ＶＬＶ＝（２×ＶＬＶＷ＋ＶＬＷＵ）÷３ＶＬＷ＝（２×ＶＬＷＵ＋ＶＬＵＶ）÷３三相→二相変換回路１４は相電圧ＶＬＵ，ＶＬＶ，ＶＬ
Ｗを直交ＡＢ座標系の二相信号ＶＬＡ、ＶＬＢに変換す
る。ただし、Ａ軸をＵ相方向にとりＢ軸はＡ軸より９０
゜進んだ軸とする。

【０００６】ＶＬＡ＝ＶＬＵ−（ＶＬＶ＋ＶＬＷ）÷２ＶＬＢ＝（ＶＬＶ−ＶＬＷ）×３^1/2÷２三相→二相変換回路１４の出力ＶＬＡ、ＶＬＢと電流制
御回路１５の出力は加算器１６により加算されるが、以
下、説明を分り易くするため電流制御回路１５の出力は
零と仮定する。即ち、変換器３Ａ〜３Ｄが電源系統１１
の電圧に等しい電圧を発生し、出力電流が零の状態につ
いて説明する。従つて、加算器１６の出力はＶＡ、ＶＢ
はＶＬＡ、ＶＬＢに等しい。位相角演算回路１８は下式
の演算を行い、ＶＡ、ＶＢから図２１（ｂ）に示す位相
角信号ＴＨを算出する。

【０００７】ＶＢが正で、ＶＡがＶＢの絶対値より大き
いとき、ＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）ＶＢが｜ＶＡ｜より大きいときＴＨ＝−ｔａｎ^-1（ＶＡ／ＶＢ）十９０゜ＶＡがー｜ＶＢ｜より小さいときＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）十１８０゜ＶＢがー｜ＶＡ｜より小さいときＴＨ＝−ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）＋２７０゜ＶＢが負でＶＡがＶＢの絶対値より大きいときＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）＋３６０゜位相角信号ＴＨの波形を図２１（ｂ）に示す。三角波発
生回路１９は下式の演算を行い、位相角信号ＴＨを三角
波信号ＴＲＩＵＡに変換する。

【０００８】ＴＨ０＝（ＴＨ）×９ＴＨ０が３６０゜×ｎ（ｎは０以上の整数）より大きく３６０゜×ｎ＋１８０゜より小さいときＴＲＩＵＡ＝３−（ＴＨ０−ｎ×３６０゜）÷９０゜ＴＨ０が３６０゜×ｎ（ｎは０以上の整数）＋１８Ｏ゜
より大きく、３６０゜×ｎ＋３６０゜より小さいときＴＲＩＵＡ＝−１＋（ＴＨ０−ｎ×３６０゜）÷９０゜ＴＲＩＵＡの波形を図２１（ｃ）に示す。ＴＲＩＵＡは
変換器３ＡのＵ相ＧＴＯを制御する三角波信号である。
同時に三角波発生回路１９は、ＴＨ０＝（ＴＨ）×９−９０゜ＴＨ０＝（ＴＨ）×９−１８０゜ＴＨ０＝（ＴＨ）×９−２７０゜として同様の演算を行いＴＲＩＵＢ、ＴＲＩＵＣ、ＴＲ
ＩＵＤを発生する。

【０００９】ＴＲＩＵＢ、ＴＲＩＵＣ、ＴＲＩＵＤは図
示していないが、変換器３Ｂ、３Ｃ、３Ｃ、３ＤのＵ相
ＧＴＯを制御する三角波信号である．同時に三角波信号
発生回路１９は、ＴＨ０＝（ＴＨ−１２０゜）×９ＴＨ０＝（ＴＨ−１２０゜）×９−９０゜ＴＨ０＝（ＴＨ−１２０゜）×９−１８０゜ＴＨ０＝（ＴＨ−１２０゜）×９−２７０゜として同様の演算を行いＴＲＩＶＡ、ＴＲＩＶＢ、ＴＲ
ＩＶＣ、ＴＲＩＶＤを発生する。

【００１０】ＴＲＩＶＡ、ＴＲＩＶＢ、ＴＲＩＶＣ、Ｔ
ＲＩＶＤは、図示していないが変換器３Ａ、３Ｂ、３
Ｃ、３ＤのＶ相ＧＴＯを制御する三角波信号である。同
時に三角波信号発生回路１９は、ＴＨ０＝（ＴＨ−２４０゜）×９ＴＨ０＝（ＴＨ−２４０゜）×９−９０゜ＴＨ０＝（ＴＨ−２４０゜）×９−１８０゜ＴＨ０＝（ＴＨ−２４０゜）×９−２７０゜として同様の演算を行い、ＴＲＩＷＡ、ＴＲＩＷＢ、Ｔ
ＲＩＷＣ、ＴＲＩＷＤを発生する。

【００１１】ＴＲＩＷＡ、ＴＲＩＷＢ、ＴＲＩＷＣ、Ｔ
ＲＩＷＤは図示していないが変換器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、
３ＤのＷ相のＧＴＯを制御する三角波信号である。

【００１２】図２１において、ＶＵＲはＵ相電圧指令で
ある。図２１（ｄ）のＶＵＶＡは変換器３ＡのＵＶ線間
電圧である。

【００１３】ＴＲＩＵＡとＶＵＲをクロスポイント検出
回路２０で比較し、ＶＵＲがＴＲＩＵＡより大きいとき
ＧＴＯ５をオンし、ＶＵＲがＴＲＩＵＡより小さいとき
ＧＴ０８をオンする。同様にして、Ｖ相電圧指令ＶＶＲ
とＴＲＩＶＡを比較して、ＧＴＯ６、ＧＴＯ９のオンオ
フを決定し、Ｗ相電圧指令ＶＷＲとＴＲＩＷＡを比較し
て、ＧＴＯ７、ＧＴＯ１０のオンオフを決定する。

【００１４】同様に、図２１（ｅ）に示すＶＵＶＢは変
換器３ＢのＵＶ線間電圧、図２１（ｆ）に示すＶＵＶＣ
は変換器３ＣのＵＶ線間電圧、図２１（ｇ）に示すＶＵ
ＶＤは変換器３ＤのＵＶ線間電圧である。

【００１５】各線間電圧ＶＵＶＡ、ＶＵＶＢ、ＶＵＶ
Ｃ、ＶＵＶＤはそれぞれ変圧器二次巻線２Ａ，２Ｂ，２
Ｃ，２ＤのＵ相に加わり、変圧器一次巻線１のＵ相には
正弦波状の電圧が発生する。同様に変圧器一次巻線１の
Ｖ相にはＵに対して１２０゜位相の遅れた電圧が発生
し、Ｕ相とＶ相の線間には図２１（ｈ）に示す変換器が
発生するＵＶ相線間電圧ＶＵＶが発生する。ＵＶ相線間
電圧ＶＵＶは系統の線間電圧ＶＬＵＶと基本波が等しい
電圧となる。

【００１６】図２２は図２０と同一の構成において、時
刻ｔ１の時点で系統のＷ相の１線が地絡した場合の動作
波形である。図２２（ｃ）のＦＵＶＡは図２２（ｃ）の
ＶＵＶＡを積分した値すなわち変圧器二次巻線２ＡのＵ
Ｖ相の磁束に相当する量であり、また図２２（ｄ）のＦ
ＵＶＢは図２２（ｄ）のＶＵＶＢを積分した値すなわち
変圧器二次巻線２ＢのＵＶ相の磁束に相当する量、図２
２（ｅ）のＦＵＶＣは図２２（ｅ）のＶＵＶＣを積分し
た値すなわち変圧器二次巻線２ＣのＵＶ相の磁束に相当
する量、図２２（ｆ）のＦＵＶＤはＶＵＶＤを積分した
値すなわち変圧器二次巻線２ＤのＵＶ相の磁束に相当す
る量である、系統電圧がこのように歪んで非対称になっ
た状態でも、変換器が発生する図２２（ｇ）のＵＶ相線
間電圧ＶＵＶは、系統のＵＶ相線間電圧ＶＬＵＶに良く
追従した波形となる。従って、系統電圧と変換器電圧の
差による過電流は発生しない。

【００１７】しかし、ＦＵＶＡ、ＦＵＶＢ、ＦＵＶＣ、
ＦＵＶＤとドリフトして発散してゆくことが分る。これ
は、各変換器３Ａ〜３Ｄが発生する電圧ＶＵＶＡ、ＶＵ
ＶＢ、ＶＵＶＣ、ＶＵＶＤに直流成分が有るためであ
る。従って、この直流成分により変圧器が飽和するため
運転を継続することはできない。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】変圧器二次巻線２Ａ、
２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの自己消弧素子は一周期当り９回のオ
ンオフを繰り返しており、各変換器３Ａ〜３Ｄの利用率
は同じであるが、スイッチングに伴う損失が大きく、各
変換器３Ａ〜３Ｄの効率が低下する。

【００１９】本発明は、定常運転時のスイッチング損失
を低減でき、また多重変換器の利用率を均等化でき、さ
らに定常運転時のスイッチング損失を低減できると共
に、多重変換器の利用率を均等化できる電力変換装置の
制御装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、複数の自己消弧形スイ
ッチング素子をブリッジ接続してなり、直流電力を交流
電力に変換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換
器の交流出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接
続する変圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置
において、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所
定時間内の変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転
状態を判別する定常運転判別手段と、前記定常運転判別
手段による判別結果に応じて直流電圧指令を出力する直
流電圧指令発生手段と、前記直流電圧指令発生手段から
の直流電圧指令と前記電力変換装置の直流電圧の偏差に
応じた有効分電流指令を出力する直流電圧制御手段と、
無効電力指令と前記電力変換装置の無効電力の偏差に応
じた無効分電流指令を出力する無効電力制御手段と、前
記有効分電流指令と前記電力変換装置の出力交流電流の
有効分電流を入力すると共に、前記無効分電流指令と前
記電力変換装置の出力交流電流の無効分電流を入力し、
前記電力変換装置の出力電流を制御するための信号を出
力する電流制御手段と、前記交流系統に印加される系統
電圧を検出する系統電圧検出手段と、前記電流制御手段
の出力信号と前記系統電圧に基づいて前記変圧器の一次
巻線が出力すべき電圧の指令値ベクトルを演算する手段
と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際値ベクト
ルを与える手段と、前記指令値べクトルに基づき実際値
べクトルを選択する手段と、前記選択された実際値ベク
トルに応じて自己消弧形スイッチング素子のオンオフの
指令を演算する手段と、を備え、前記単位変換器が定常
的に１パルス動作となるように制御することを特徴とす
る電力変換装置の制御装置である。

【００２１】請求項１に対応する発明によれば、各単位
変換器は直流電圧を変化させて定常的に１パルス動作と
なるように構成したので、スイッチング損失が低減でき
る。

【００２２】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、複数の自己消弧形スイッチング素子をブリ
ッジ接続してなり、直流電源の直流電力を交流電力に変
換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交流
出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する変
圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置におい
て、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所定時間
内の変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転状態を
判別する定常運転判別手段と、前記定常運転判別手段に
よる判別結果に応じて直流電圧指令を前記直流電源に与
えて該直流電源を制御する直流電圧指令発生手段と、前
記電力変換装置の出力交流電流を制御する電流制御手段
と、前記交流系統に印加される電圧を検出し、この検出
電圧と前記電流制御手段の出力信号に基づいて前記変圧
器の一次巻線が出力すべき電圧の指令値ベクトルを演算
する手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際
値ベクトルを与える手段と、前記指令値べクトルに基づ
いて実際値べクトルを選択する手段と、該選択された実
際値ベクトルに応じて自己消弧形スイッチング素子のオ
ンオフの指令を演算する手段と、を備え、前記単位変換
器が定常的に１パルス動作となるように制御することを
特徴とする電力変換装置の制御装置である。

【００２３】請求項２に対応する発明によれば、各単位
変換器は直流電圧を変化させて定常的に１パルス動作と
なるように構成したので、スイッチング損失が低減でき
る。

【００２４】前記目的を達成するため、請求項３に対応
する発明は、複数の自己消弧形スイッチング素子をブリ
ッジ接続してなり、直流電源の直流電力を交流電力に変
換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交流
出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する変
圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置におい
て、前記電力変換装置の出力交流電流を制御する電流制
御手段と、前記交流系統に印加される電圧を検出し、こ
の検出電圧と前記電流制御手段の出力信号に基づいて前
記変圧器の一次巻線が出力すべき電圧の指令値ベクトル
を演算する手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧
の実際値ベクトルを与える手段と、前記指令値べクトル
に最も近い実際値べクトルを選択する手段と、前記べク
トルを選択する手段に応じて前記各単位変換器の割付け
制御を行う割付け制御手段と、前記指令値ベクトルを演
算する手段からの指令値ベクトルを入力し、該指令値ベ
クトルが１回転する度に、前記各単位変換器に割り付け
る順序を一段ずつずらす指令を前記割付け制御手段に一
定期間与える割付け順序決定手段と、該選択された実際
値ベクトルに応じて自己消弧形スイッチング素子のオン
オフの指令を演算する手段と、前記割付け制御手段から
の出力を入力し、該出力に基づいて前記自己消弧形スイ
ッチング素子のオンオフ指令を発生するゲートパルス発
生するパルス発生手段とを備え、前記各単位変換器のス
イッチング割り付け順序を順次ずらすようにしたことを
特徴とする電力変換装置の制御装置である。

【００２５】請求項３に対応する発明によれば、電圧ベ
クトルの回転周期に応じてスイッチング素子の割付けの
順序を順次ずらしていくことで、各単位変換器に与えら
れるスイッチングパターンを均一にでき、各単位変換器
の利用率が均等になる。

【００２６】前記目的を達成するため、請求項４に対応
する発明は、複数の自己消弧形スイッチング素子をブリ
ッジ接続してなり、直流電力を交流電力に変換する複数
の単位変換器と、該複数の単位変換器の交流出力を二次
巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する変圧器を介し
て交流系統に供給する電力変換装置において、前記電力
変換装置の出力電流等を入力し、所定時間内の変化率に
基づき前記電力変換装置の定常運転状態を判別する定常
運転判別手段と、前記定常運転判別手段による判別結果
に応じて直流電圧指令を出力する直流電圧指令発生手段
と、前記直流電圧指令発生手段からの直流電圧指令と前
記電力変換装置の入力直流電圧の偏差に応じた有効分電
流指令を出力する直流電圧制御手段と、無効電力指令と
前記電力変換装置の無効電力の偏差に応じた無効分電流
指令を出力する無効電力制御手段と、前記有効分電流指
令と前記電力変換装置の出力交流電流の有効分電流を入
力すると共に、前記無効分電流指令と前記電力変換装置
の出力交流電流の無効分電流を入力し、前記電力変換装
置の出力電流を制御するための信号を出力する電流制御
手段と、前記交流系統に印加される系統電圧を検出する
系統電圧検出手段と、前記電流制御手段の出力信号と前
記系統電圧に基づいて前記変圧器の一次巻線が出力すべ
き電圧の指令値ベクトルを演算する手段と、前記電力変
換装置が出力できる電圧の実際値ベクトルを与える手段
と、前記指令値べクトルに最も近い実際値べクトルを選
択する手段と、前記べクトルを選択する手段に応じて前
記各単位変換器の割付け制御を行う割付け制御手段と、
前記指令値ベクトルを演算する手段からの指令値ベクト
ルを入力し、該指令値ベクトルが１回転する度に、前記
各単位変換器に割り付ける順序を一段ずつずらす指令を
前記割付け制御手段に一定期間与える割付け順序決定手
段と、前記割付け制御手段からの出力を入力し、該出力
に基づいて前記自己消弧形スイッチング素子のオンオフ
指令を発生するゲートパルス発生するパルス発生手段と
を備え、前記各単位変換器のスイッチング割り付け順序
を順次ずらすと共に、前記単位変換器が定常的に１パル
ス動作となるように制御することを特徴とする電力変換
装置の制御装置である。

【００２７】前記目的を達成するため、請求項５に対応
する発明は、複数の自己消弧形スイッチング素子をブリ
ッジ接続してなり、直流電源の直流電力を交流電力に変
換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交流
出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する変
圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置におい
て、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所定時間
内の変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転状態を
判別する定常運転判別手段と、前記定常運転判別手段に
よる判別結果に応じて直流電圧指令を前記直流電源に与
えて該直流電源を制御する直流電圧指令発生手段と、前
記交流系統に印加される電圧を検出し、この検出電圧に
基づいて前記変圧器一次巻線が出力すべき電圧の指令値
ベクトルを演算する手段と、前記電力変換装置が出力で
きる電圧の実際値ベクトルを与える手段と、前記指令値
べクトルに最も近い実際値べクトルを選択する手段と、
前記べクトルを選択する手段に応じて前記各単位変換器
の割付けを制御を行う割付け制御手段と、前記指令値ベ
クトルを演算する手段からの指令値ベクトルを入力し、
該指令値ベクトルが１回転する度に、前記各単位変換器
に割り付ける順序を一段ずつずらす指令を前記割付け制
御手段に一定期間与える割付け順序決定手段と、該選択
された実際値ベクトルに応じて自己消弧形スイッチング
素子のオンオフの指令を演算する手段と、前記割付け制
御手段からの出力を入力し、該出力に基づいて前記自己
消弧形スイッチング素子のオンオフ指令を発生するゲー
トパルス発生するパルス発生手段とを備え、前記各単位
変換器のスイッチング割り付け順序を順次ずらすと共
に、前記単位変換器が定常的に１パルス動作となるよう
に制御することを特徴とする電力変換装置の制御装置で
ある。

【００２８】請求項４または５に対応する発明によれ
ば、各単位変換器のスイッチング割り付け順序を順次ず
らすと共に、前記単位変換器が定常的に１パルス動作と
なるように制御することにより、スイッチング損失が低
減でき、また各単位変換器に与えられるスイッチングパ
ターンを均一にでき、各単位変換器の利用率が均等にな
る。

【００２９】前記目的を達成するため、請求項６に対応
する発明は、前記単位変換器の少なくとも１個は交流出
力を０となるようにして予備単位変換器を構成したこと
を特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電力
変換装置の制御装置である。請求項６に対応する発明に
よれば、少なくとも１段分の単位変換器の出力を０と
し、この単位変換器を予備として残るように直流電圧を
調整することで、電圧指令が急変時、すなわち定常状態
から過渡状態に移行するときでも十分な応答が得られ
る。

【００３０】前記目的を達成するため、請求項７に対応
する発明は、前記割付け順序決定手段により前記割付け
制御手段に対して与える指令は、前記電圧ベクトルの周
期の整数倍の一定期間としたことを特徴とする請求項３
〜５のいずれか一つに記載の電力変換装置の制御装置で
ある。

【００３１】請求項７に対応する発明によれば、変圧器
二次巻線にかかる電圧に直流成分を生じないように制御
できることから、系統の地絡事故などにより系統電圧が
大幅に歪んだとしても、変圧器が飽和することなく、電
力変換装置の運転を継続することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００３３】＜第１の実施形態＞図１は本発明の第１の
実施形態の概略構成を示すブロック図であり、１は電源
系統１１に接続される変圧器一次巻線、２Ａ〜２Ｄは変
圧器一次巻線１に結合された変圧器二次巻線、３Ａ〜３
Ｄはゲ−トターンオフサイリスタ（以下単にＧＴＯと記
す）とダイオードで構成された単位変換器（単位電力変
換器）、４は直流電源、１１は電源系統、１２は電源系
統１１の線間電圧を検出する系統電圧検出器であり、以
上の構成は、前述した従来の図２０と同一である。

【００３４】１５は電流制御回路で、後述する直流電圧
制御回路１００からの有効分電流指令および無効電力制
御回路１１０からの無効分電流指令をそれぞれ入力し、
これらの各電流指令と、図示しない電流検出器により変
換器３Ａ〜３Ｄのいずれかに流れる出力電流（実測値）
の電流偏差に基づいて出力信号を出力するものである。
系統電圧検出器１２で検出された系統電圧と電流制御回
路１５の出力は、後述する指令値ベクトル演算回路３０
に送られ、単位変換器３Ａ〜３Ｄが出力すべき出力ベク
トルを出力する。

【００３５】一方、実際値ベクトル発生回路５０は、単
位変換器３Ａ〜３Ｄが実際に出力できる実際値出力ベク
トルを発生する。後述するベクトル選択回路４０は、実
際値ベクトルのうち、指令値電圧ベクトルに基づいて電
圧ベクトルを選択する。

【００３６】ゲ−トパルス発生回路７０は選択された電
圧ベクトルに対応して、電力変換器３Ａから３ＤのＧＴ
Ｏをオンオフするゲ−トパルスを発生する。

【００３７】後述する定常運転判別回路８０は、全ての
単位変換器３Ａ〜３Ｄが定常状態か、非定常状態かを、
電流検出値、無効分電流指令、電圧指令のいずれかによ
り判別し、これに対応した論理信号「１」，「０」を１
周期毎に出力する。

【００３８】後述する直流電圧指令算出回路９０は、定
常運転判別回路８０の判定結果と、直流電圧指令（初期
設定値）と、電圧指令ベクトルの大きさを入力して直流
電圧指令を算出出力する。

【００３９】直流電圧制御回路１００は、直流電圧指令
算出回路９０からの直流電圧指令を入力し、これと現状
の直流電圧とから有効分電流指令を電流制御回路１５に
出力する。無効電力制御回路１１０は、無効電力設定値
と実際の無効電力値を入力し、これらに基づき無効分電
流指令を電流制御回路１５に出力する。

【００４０】図２は図１の指令値ベクトル演算回路３０
の構成動作を説明するための図である。系統電圧検出器
１２で検出された電源系統１の線間電庄ＶＬＵＶ，ＶＬ
ＶＷ，ＶＬＷＵは、線間→相電圧変換回路３０１におい
て、次式にしたがって相電圧ＶＬＵ．ＶＬＶ、ＶＬＷに
変換される。

【００４１】ＶＬＵ＝（２×ＶＬＵＶ＋ＶＬＶＷ）／３ＶＬＶ＝（２×ＶＬＶＷ＋ＶＬＷＵ）／３ＶＬＷ＝（２×ＶＬＷＵ＋ＶＬＵＶ）／３さらに、相電圧ＶＬＵ、ＶＬＶ、ＶＬＷは、三相→二相
変換回路３０２において、次式にしたがつでＶＬＡ、Ｖ
ＬＢに変換される。ただし、Ａ軸をＵ相方向により、Ｂ
軸をＡ軸より９０゜進んだ軸とする。

【００４２】ＶＬＡ＝ＶＬＵ−（ＶＬＶ＋ＶＬＷ）／２ＶＬＢ＝（ＶＬＶ−ＶＬＷ）×３^1/2／２三相→二相変換回路３０２の出力ＶＬＡ，ＶＬＢと電流
制御回路１５の出力は加算器３０３により加算される
が、以下、説明をわかりやすくするために電流制御回路
１５の出力は零と仮定する。すなわち、変換器３Ａ〜３
Ｄが系統電圧１１に等しい電圧を発生し、出力電流が零
の状態について説明する。従って、加算器３０３の出力
ＣＶＡ、ＣＶＢはＶＬＡ、ＶＬＢに等しい。以上の結果
として、図３に示す電圧指令値べクトルが決定される。

【００４３】図４は単位変換器が１台が発生できる出力
電圧は０から６の７通りのべクトルで表すことができ
る。各べクトル０〜６に対応する自己消弧形スイッチン
グ素子のスイッチング状態との関係は下記のようにな
る。

【００４４】ＧＴＯ５ＧＴＯ６ＧＴＯ７ＧＴＯ８ＧＴＯ９ＧＴＯ１０ベクトル０ＯＦＦＯＦＦＯＦＦＯＮＯＮＯＮベクトル１ＯＮＯＦＦＯＦＦＯＦＦＯＮＯＮベクトル２ＯＮＯＮＯＦＦＯＦＦＯＦＦＯＮべクトル３ＯＦＦＯＮＯＦＦＯＮＯＦＦＯＮべクトル４ＯＦＦＯＮＯＮＯＮＯＦＦＯＦＦべクトル５ＯＦＦＯＦＦＯＮＯＮＯＮＯＦＦベクトル６ＯＮＯＦＦＯＮＯＦＦＯＮＯＦＦ図５は電力変換器３Ａ〜３Ｄが変圧器２の一次側に発生
できる電圧に対応する実際値電圧ベクトルを表す図あ
る。図５において原点と各黒丸を結ぶベクトルが実際値
ベクトルを表しており、図５では６１通りのベクトルを
表している。

【００４５】実際値ベクトル発生回路５０は、図５の実
際値ベクトルのうち図６に示す６Ｏ゜区間の１５個の実
際値ベクトルＡＢ座標値としで以下のように発生する。

【００４６】

【数１】

【００４７】ここで、ＶＭＡＸは最大出力時の変圧器１
の１次側相電圧を表す。

【００４８】電圧べクトル選択回路４０は指令値べクト
ル演算回路３０から出力された指令値ベクトルと実際値
ベクトル発生同路５０で発生した実際値ベクトルを入力
とし、変換器１の一次側に実際に発生させる電圧ベクト
ルを選択する。

【００４９】図８は電圧ベクトル選択回４０の動作を説
明するための図である。指令値ベクトル演算回路３０か
ら出力された指令値ベクトルのＡＢ座標値（ＶＡ，Ｖ
Ｂ）から位相角演算回路４０１によって次式で指令値ベ
クトルの位相角ＴＨを算出する。

【００５０】ＶＢが正でＶＡが（ＶＢの絶対値）より大
きいＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）ＶＢが（ＶＡの絶対値）より大きいときＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＡ／ＶＢ）＋９０゜ＶＡが−（ＶＢの絶対値）より小さいときＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）＋１８０゜ＶＢが−（ＶＡの絶対値）より小さいときＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＡ／ＶＢ）＋２７０゜ＶＢが負でＶＡが（ＶＢの絶対値）より大きいときＴＨ＝ｔａｎ^-1（ＶＢ／ＶＡ）＋３６０゜位相角判別回路４０２は以下の論理にしたがって電圧べ
クトルがどの６０゜区間に属するか表す位相角ＴＨＡを
決定する。

【００５１】０゜≦ＴＨ≦６Ｏ゜のときＴＨＡ＝０゜６０゜≦ＴＨ＜１２０゜のときＴＨＡ＝６Ｏ゜１２Ｏ゜≦ＴＨ＜１８０゜のときＴＨＡ＝１２０゜１８Ｏ゜≦ＴＨ＜２４Ｏ゜のときＴＨＡ＝１８０゜２４０゜≦ＴＨ＜３００゜のときＴＨＡ＝２４Ｏ゜３０Ｏ゜≦ＴＨ＜３６０゜のときＴＨＡ＝３００° 座標変換回路４０３は位相角判別回路４０２の出力ＴＨ
Ａに従って指令値電圧ベクトル（ＶＡ，ＶＢ）を次式で
座標変換する。

【００５２】ＶＡＲ−ＶＡ×ｃｏｓ（ＴＨＡ）＋ＶＢ×ｓｉｎ（ＴＨＡ）ＶＢＲ＝−ＶＡ×ｓｉｎ（ＴＨＡ）＋ＶＢ×ｃｏｓ（ＴＨＡ）距離計算回路４０４は座標変換回路４０３の出力である
ベクトルＶＲ＝（ＶＡＲ，ＶＢＲ）と実際値ベクトル発
生回路５０の出力であるＶ０〜Ｖ１４と距離Ｌ０〜Ｌ１
４を次式で演算する。

【００５３】

【数２】

【００５４】比較回路４０５は距離計算回路４０４で計
算した指令値ベクトルと実際値ベクトルの距離Ｌ０−Ｌ
１４の最小値を検出し、最小値に対応する実際値ベクト
ルのＡＢ座標値（ＶＡｎ，ＶＢｎ）を出力する。座標変
換回路４０６は（ＶＡｎ，ＶＢｎ）をＴＨＡに基づいて
次式で座標変換する。

【００５５】ＶＡＲ＝ＶＡ×ｃｏｓ（ＴＨＡ）−ＶＢ×ｓｉｎ（ＴＨＡ）ＶＢＲ＝ＶＡ×ｓｉｎ（ＴＨＡ）＋ＶＢ×ｃｏｓ（ＴＨＡ）論埋回路６０は以下の論埋に従って各単位変換器が出力
すべき電圧ベクトルを決定する。

【００５６】（Ｓｔｅｐ１）ベクトル選択回路４０の出
力である電圧ベクトルを単位変換器が出力する電圧ベク
トルに次のように分解する。ここで、ベクトル選択回路
４０の出力ベクトルをＡＢ座標値で表し、単位変換器３
Ａ〜３Ｄが出力する電圧ベクトルを図４に記した０〜６
の数字であることとし、単位変換器３Ａから３Ｄが出力
する電圧ベクトルを一組として［１，１，１，１］のよ
うに表現する。

【００５７】

【数３】

【００５８】上記電圧ベクトルの終点がＡ軸と６０゜を
なす線との間にある場合の合成出力の電圧ベクトルと単
位変換器の出力であるが、これ以外の電圧ベクトルも同
様にして単位変換器の出力する電圧ベクトルに分解す
る。

【００５９】（Ｓｔｅｐ２）各単位変換器の現在の出力
電圧ベクトルを３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄの順にチェック
し、単位変換器が出力すべき電圧ベクトルの組を単位変
換器３Ａ〜３Ｄに割り付ける。例えば、現状の単位変換
器の出力電圧ベクトルが単位変換器３Ａ１単位変換器３Ｂ２単位変換器３Ｃ２単位変換器３Ｄ１のとき、各単位変換器３Ａ〜３Ｄの出力電圧ベクトル指
令が［１，２，２，２］であるとする。

【００６０】（１）変換器３Ａの現在の出力電圧ベクト
ルが１であり、電圧ベクトル指令の組に１のベクトルは
含まれるので、単位変換器３Ａの次回の出力ベクトルを
１とし、電圧ベクトル指令の組からベクトル１を除く。

【００６１】（電圧ベクトル指令の組は［２，２，２］
となる。）（２）変換器３Ｂの現在の出力電圧ベクトルが２であ
り、電圧ベクトル指令の組に含まれるので、単位変換器
３Ｂの次回の出力ベクトルを２とし、電圧ベクトル指令
の組からベクトル２を除く。

【００６２】（電圧ベクトル指令の組は［２，２］とな
る。）（３）変換器３Ｃの現在の出力電圧ベクトルが２であ
り、電圧ベクトル指令の組に含まれるので、単位変換器
３Ｃの次回の出力ベクトルを２とし、電圧ベクトル指令
の組からベクトル２を除く。

【００６３】（電圧ベクトル指令の組は［２］とな
る。）（４）変換器３Ｄの現在の出力電圧ベクトルが１であ
り、電圧ベクトル指令の組に含まれない。電圧ベクトル
指令の組に残っているベクトル２を次回の出力ベクトル
として単位変換器３Ｄに割り当てる。

【００６４】（この例では、電圧ベクトル指令の組は１
つのベクトルしか残っていないが、複数のベクトルが残
っている場合には最初のベクトルを割り当てる。）ゲートパルス発生回路７０は前述の電圧ベクトルとＧＴ
Ｏのスイッチング状態の対応を示した関係に従って、Ｇ
ＴＯのオンオフ状態を決定し、ゲートパルスを生成す
る。図８は前述した動作による波形を示している。

【００６５】図９は、図１の定常運転判別回路８０の構
成を説明するための概略構成図であり、無効分電流指令
を１次遅れ回路８１に入力し、ここで電流制御応答時間
以上に時定数を設定する。１次遅れ回路８１で設定され
た時定数（電流制御回路の応答の時定数以上とする）
を、変化率算出回路８２に入力し、ここで変化率を算出
する。変化率算出回路８２により算出された変化率をゼ
ロ検出回路８３に入力し、ここでゼロ点が検出されたと
き、定常状態と判断して「１」を出力し、またゼロ点が
検出されないときは非定常状態（過渡状態）と判断して
「０」を出力する。

【００６６】なお、１次遅れ回路８１に入力する無効分
電流指令は、電圧指令あるいは電流検出値のいずれかに
代えてもよく、電流検出値の場合にはノイズフィルタを
必要とする場合もある。

【００６７】図１０は、図１の直流電圧指令算出回路９
０の概略構成を示すブロック図であり、演算回路９１
と、切換え回路９２と、１次遅れ回路９３とからなり、
次のように構成されている。

【００６８】演算回路９１は、電圧指令ベクトルの大き
さＶを入力し、以下の演算を行って直流電圧指令ＥＤＣ
２を出力する。

【００６９】ＥＤＣ２＝π÷６^1/2×１÷０．９３×１
÷（ｎ−１）×Ｖｎ＝ＩＮＴ（π÷６^1/2×１÷０．９３×Ｖ÷ＥＤＣ
Ｆ）＋１ＥＤＣＦは直流電圧検出値である。

【００７０】この演算回路９１で演算された直流電圧指
令ＥＤＣ２と、直流電圧指令（初期設定値）ＥＤＣ１
は、切換え回路９２に入力され、切換え回路９２に入力
される定常運転判別回路８０の判別結果（判定結果）
「１」また「０」に応じて切換え出力ＥＤＣ０として、
直流電圧指令ＥＤＣ２またはＥＤＣ１を出力する。１次
遅れ回路９３は、切換え出力ＥＤＣ０を入力し、電流制
御回路との干渉を防ぐように電流制御応答時間の数倍の
時定数（干渉を起こさないように十分に大きな時定数）
に遅延される。

【００７１】以上述べた実施形態によれば、三相交流電
圧指令に対応する単位変換器が制御されるので、変圧器
１の１次側に正弦波状の電圧を発生する。また、単位変
換器の各ＧＴＯは１周期当り１回ずつオンオフを繰り返
しており、従来の技術で述べた方法では９パルス動作で
あるのに対し、本実施形態では、図１１に示すように、
定常運転状態では単位変換器の各自己消弧形スイッチン
グ素子が１周期に１回ずつオンオフを繰り返すだけなの
で、スイッチング回数が少なくスイッチング損失が低減
され、高効率な電力変換器が実現できる。

【００７２】さらに、１段分の単位変換器が出力が０と
なり、予備として残るように直流電圧を調整すること
で、電圧指令が急変時（定常状態→過渡状態への移行
時）も十分な応答が得られる。

【００７３】＜第２の実施形態＞図１２は第２の実施形
態の概略構成を示すブロック図であり、直流電源４に直
流電圧指令算出回路９０の出力を入力し、直流電圧指令
算出回路９０に定常運転判別回路８０の出力を入力する
ように構成し、第１の実施形態では電流制御回路１５に
入力していた直流電圧制御回路１００と無効電力制御回
路１１０を取り除くと共に、直流電圧制御回路１００に
入力していた直流電圧指令算出回路９０を介して定常運
転判別回路８０を取り除いたものである。これ以外の点
は、第１の実施形態と同一である。

【００７４】このように構成された第２の実施形態も、
第１の実施形態と同様な作用効果が得られる。

【００７５】＜第３の実施形態＞図１３は第３の実施形
態の概略構成を示すブロック図であり、これは次のよう
な問題点を改善するためのものである。前述した第１お
よび第２の実施形態では、多重接続された単位変換器の
スイッチングを全体として最適化することで、スイッチ
ング損失を低減することができるが、この場合には各単
位変換器の利用率が不均一になるという問題点があるの
で、この問題点を改善するため以下のように構成したも
のである。

【００７６】すなわち、指令値べクトルに最も近い実際
値べクトルを選択する手段例えば図１のベクトル選択回
路４０と、ゲートパルス発生回路７０の間にある論理回
路６０を設けず、この部分に該ベクトル選択回路４０の
出力に応じて各単位変換器の割付けを制御を行う割付け
制御手段例えば単位変換器割付け制御回路１４０を設
け、単位変換器割付け制御回路１４０の入力側に、指令
値ベクトルを入力し、該指令値ベクトルが１回転する度
に、各単位変換器に割り付ける順序を一段ずつずらす指
令を単位変換器割付け制御回路１４０に一定期間与える
割付け順序決定手段例えば割付け順序決定回路１２０を
設け、割付け順序決定回路１２０の入力側に、指令値ベ
クトル演算回路３０の出力を入力して位相を算出する位
相算出回路１３０を設けたものである。

【００７７】そして、電流制御回路１５側に接続されて
いる定常運転判別回路８０、直流電圧指令算出回路９
０、直流電圧制御回路１００、無効電力制御回路１１０
を設けないようにした点が、図１と異なる点である。

【００７８】位相算出回路１３０は、指令値ベクトル演
算回路３０で演算された単位変換器３Ａ〜３Ｄが出力す
べき指令値ベクトルを入力し、これにより位相を算出す
る。

【００７９】図１４は、割付け順序決定回路１２０の概
略構成を示すブロック図であり、これは位相算出回路１
３０により算出された位相に基づき単位変換器の割付け
順序を決定する。具体的には、位相算出回路１３０の出
力信号を入力し、電圧ベクトルの周期の整数倍を検出し
たとき信号を出力する周期検出回路１２１と、周期検出
回路１２１の出力をカウントし、例えば１〜ｍ周期毎に
リングカウンタ１２３をインクリメントするカウンタ１
２２を備えており、リングカウンタ１２３から割付け順
序が出力される。そして単位変換器割付け制御回路１４
０は、出力すべき電圧ベクトルを出力する。

【００８０】第３の実施形態によれば、電圧指令ベクト
ルが１回転する度に、各単位変換器に割り付ける順序を
リングカウンタによって１段づつずらす方式であるの
で、各単位変化器に割り付けられるスイッチングパター
ンが１周期毎にシフトし、各単位変換器の利用率が平均
化される。

【００８１】図１５および図１６は、以上述べたことを
シミュレーションの解析例を示している。図１５は本実
施形態すなわち均等化制御を使用した場合であり、図１
６は本実施形態を使用しない、すなわち均等化制御を使
用した場合であり、（ａ）は一段目の単位変換器のＵＶ
間線間電圧、（ｂ）は二段目の単位変換器のＵＶ間線間
電圧、（ｃ）は三段目の単位変換器のＵＶ間線間電圧、
（ｄ）は四段目の単位変換器のＵＶ間線間電圧を示して
いる。

【００８２】この図から明らかなように、図１５は利用
率均等化制御が働き、各段のスイッチングパターンは一
定周期ごとにシフトしていく、結果として単位変換器の
利用率が、図１６に比べて均一化されている。ここで
は、簡単なため、スイッチング回数の面で各段が平均化
されているかに注目して、単位変換器利用率を算出した
が、単なるスイッチング回数として平均化されているだ
けでなく、本実施形態ではスイッチングパターン（出力
する線間電圧波形）として平均化されている。

【００８３】これに対して、図１６の従来例では、割り
付けロジックが常に同じ順序で、各段のスイッチング状
態のチェックおよび変更を繰り返すので、各段はそれぞ
れ同じスイッチングパターンを繰り返すが、そのパター
ンが各単位変換器間で異なる。結果として、各単位変換
器の利用率が段によって異なっている。

【００８４】＜第４の実施形態＞図１７は、第４の実施
形態の概略構成を示すブロック図であり、図１３の実施
形態に、図１の実施形態と同様に電流制御回路１５の入
力側に、設けられている定常運転判別回路８０、直流電
圧指令算出回路９０、直流電圧制御回路１００、無効電
力制御回路１１０を設けるようにした点が、図１３と異
なる点である。

【００８５】このように構成することにより、図１３の
実施形態と同様に、各単位変換器の利用率が平均化され
るという効果が得られるばかりでなく、図１の実施形態
と同様に定常運転時のスイッチング損失を低減できる。

【００８６】＜第５の実施形態＞図１８は、第５の実施
形態の概略構成を示すブロック図であり、図１３の実施
形態に、図１２の実施形態と同様に直流電源４側に、設
けられている定常運転判別回路８０、直流電圧指令算出
回路９０を設けるようにした点が、図１３と異なる点で
ある。

【００８７】このように構成することにより、図１３の
実施形態と同様に、各単位変換器の利用率が平均化され
るという効果が得られるばかりでなく、図１２の実施形
態と同様に定常運転時のスイッチング損失を低減でき
る。

【００８８】＜第６の実施形態＞前述した第１〜第５の
実施形態は、いずれも各単位変換器３Ａ〜３Ｄを全て活
かす場合であるが、これを単位変換器３Ａ〜３Ｄのうち
の少なくとも１個は交流出力が０となるようにし、予備
単位変換器を構成した実施形態である。

【００８９】このように構成することにより、電圧指令
が急変時、すなわち定常状態から過渡状態に移行すると
きでも十分な応答が得られる。

【００９０】＜第７の実施形態＞前述の第３〜第５の実
施形態の割付け順序決定回路１２０は、単位変換器割付
け制御回路１４０に対して与える指令は、位相算出回路
１３０で算出される周期の整数倍の一定期間とした実施
形態である。

【００９１】このようにすることにより、変圧器二次巻
線にかかる電圧に直流成分を生じないように制御できる
ことから、系統の地絡事故などにより系統電圧が大幅に
歪んだとしても、変圧器が飽和することなく、電力変換
装置の運転を継続することができる。

【００９２】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、各単位変換
器のスイッチング割り付け順序を順次ずらすと共に、前
記単位変換器が定常的に１パルス動作となるように制御
することにより、スイッチング損失が低減でき、また各
単位変換器に与えられるスイッチングパターンを均一に
でき、各単位変換器の利用率が均等になる電力変換装置
の制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電力変換装置の制御装置の第１の
実施形態を示すブロック図。

【図２】図１の指令電圧ベクトル演算回路の詳細な構成
を示すブロック図。

【図３】図１の指令電圧ベクトルと二相電圧指令との関
係を示す図。

【図４】図１の単位変換器が発生できる電圧ベクトルを
表す図。

【図５】図１の単位変換器３Ａ〜３Ｄが発生できる合成
電圧ベクトルを表す図。

【図６】図１の実際値電圧ベクトルが発生する電圧ベク
トルを表す図。

【図７】図１の電圧ベクトル選択回路の詳細な構成を表
すブロック図。

【図８】図１の実施形態の動作を説明するための波形
図。

【図９】図１の定常運転判別回路の詳細な構成を示すブ
ロック図。

【図１０】図１の直流電圧指令算出回路の詳細な構成を
示すブロック図。

【図１１】図１の作用効果を説明するための出力電圧波
形を示す図。

【図１２】本発明による電力変換装置の制御装置の第２
の実施形態を示すブロック図。

【図１３】本発明による電力変換装置の制御装置の第３
の実施形態を示すブロック図。

【図１４】図１３の割付け順序決定回路の詳細な構成を
示すブロック図。

【図１５】図１３の作用効果を説明するための電圧波形
図。

【図１６】図１３の作用効果を説明するための電圧波形
図。

【図１７】本発明による電力変換装置の制御装置の第４
の実施形態を示すブロック図。

【図１８】本発明による電力変換装置の制御装置の第５
の実施形態を示すブロック図。

【図１９】本発明を適用できる電力変換装置の主回路構
成図。

【図２０】図１９の電力変換装置を制御する従来の制御
装置の一例を示すブロック図。

【図２１】図２０の制御装置の問題点を説明するための
動作波形図。

【図２２】図２０の制御装置の問題点を説明するための
動作波形図。

【符号の説明】

１…変圧器一次巻線２Ａ〜２Ｄ…変圧器二次巻線３Ａ〜３Ｄ…単位変換器４…直流電源１１…交流電源系統１２…系統電圧検出器１５…電流制御回路３０…指令値ベクトル演算回路４０…ベクトル選択回路５０…実際値ベクトル発生回路６０…論理回路７０…ゲートパルス発生回路８０…定常運転判別回路９０…直流電圧制御回路１００…直流電圧制御回路１１０…無効電力制御回路１２０…割付け順序決定回路１３０…位相算出回路１４０…単位変換器割付け制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の自己消弧形スイッチング素子をブ
リッジ接続してなり、直流電力を交流電力に変換する複
数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交流出力を二
次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する変圧器を介
して交流系統に供給する電力変換装置において、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所定時間内の
変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転状態を判別
する定常運転判別手段と、前記定常運転判別手段による判別結果に応じて直流電圧
指令を出力する直流電圧指令発生手段と、前記直流電圧指令発生手段からの直流電圧指令と前記電
力変換装置の直流電圧の偏差に応じた有効分電流指令を
出力する直流電圧制御手段と、無効電力指令と前記電力変換装置の無効電力の偏差に応
じた無効分電流指令を出力する無効電力制御手段と、前記有効分電流指令と前記電力変換装置の出力交流電流
の有効分電流を入力すると共に、前記無効分電流指令と
前記電力変換装置の出力交流電流の無効分電流を入力
し、前記電力変換装置の出力電流を制御するための信号
を出力する電流制御手段と、前記交流系統に印加される系統電圧を検出する系統電圧
検出手段と、前記電流制御手段の出力信号と前記系統電圧に基づいて
前記変圧器の一次巻線が出力すべき電圧の指令値ベクト
ルを演算する手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際値ベクトルを
与える手段と、前記指令値べクトルに基づき実際値べクトルを選択する
手段と、前記選択された実際値ベクトルに応じて自己消弧形スイ
ッチング素子のオンオフの指令を演算する手段と、を備え、前記単位変換器が定常的に１パルス動作となる
ように制御することを特徴とする電力変換装置の制御装
置。
【請求項２】複数の自己消弧形スイッチング素子をブ
リッジ接続してなり、直流電源の直流電力を交流電力に
変換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交
流出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する
変圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置におい
て、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所定時間内の
変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転状態を判別
する定常運転判別手段と、前記定常運転判別手段による判別結果に応じて直流電圧
指令を前記直流電源に与えて該直流電源を制御する直流
電圧指令発生手段と、前記電力変換装置の出力交流電流を制御する電流制御手
段と、前記交流系統に印加される電圧を検出し、この検出電圧
と前記電流制御手段の出力信号に基づいて前記変圧器の
一次巻線が出力すべき電圧の指令値ベクトルを演算する
手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際値ベクトルを
与える手段と、前記指令値べクトルに基づいて実際値べクトルを選択す
る手段と、該選択された実際値ベクトルに応じて自己消弧形スイッ
チング素子のオンオフの指令を演算する手段と、を備え、前記単位変換器が定常的に１パルス動作となる
ように制御することを特徴とする電力変換装置の制御装
置。
【請求項３】複数の自己消弧形スイッチング素子をブ
リッジ接続してなり、直流電源の直流電力を交流電力に
変換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交
流出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する
変圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置におい
て、前記電力変換装置の出力交流電流を制御する電流制御手
段と、前記交流系統に印加される電圧を検出し、この検出電圧
と前記電流制御手段の出力信号に基づいて前記変圧器の
一次巻線が出力すべき電圧の指令値ベクトルを演算する
手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際値ベクトルを
与える手段と、前記指令値べクトルに最も近い実際値べクトルを選択す
る手段と、前記べクトルを選択する手段に応じて前記各単位変換器
の割付け制御を行う割付け制御手段と、前記指令値ベクトルを演算する手段からの指令値ベクト
ルを入力し、該指令値ベクトルが１回転する度に、前記
各単位変換器に割り付ける順序を一段ずつずらす指令を
前記割付け制御手段に一定期間与える割付け順序決定手
段と、該選択された実際値ベクトルに応じて自己消弧形スイッ
チング素子のオンオフの指令を演算する手段と、前記割付け制御手段からの出力を入力し、該出力に基づ
いて前記自己消弧形スイッチング素子のオンオフ指令を
発生するゲートパルス発生するパルス発生手段とを備
え、前記各単位変換器のスイッチング割り付け順序を順
次ずらすようにしたことを特徴とする電力変換装置の制
御装置。
【請求項４】複数の自己消弧形スイッチング素子をブ
リッジ接続してなり、直流電力を交流電力に変換する複
数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交流出力を二
次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する変圧器を介
して交流系統に供給する電力変換装置において、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所定時間内の
変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転状態を判別
する定常運転判別手段と、前記定常運転判別手段による判別結果に応じて直流電圧
指令を出力する直流電圧指令発生手段と、前記直流電圧指令発生手段からの直流電圧指令と前記電
力変換装置の入力直流電圧の偏差に応じた有効分電流指
令を出力する直流電圧制御手段と、無効電力指令と前記電力変換装置の無効電力の偏差に応
じた無効分電流指令を出力する無効電力制御手段と、前記有効分電流指令と前記電力変換装置の出力交流電流
の有効分電流を入力すると共に、前記無効分電流指令と
前記電力変換装置の出力交流電流の無効分電流を入力
し、前記電力変換装置の出力電流を制御するための信号
を出力する電流制御手段と、前記交流系統に印加される系統電圧を検出する系統電圧
検出手段と、前記電流制御手段の出力信号と前記系統電圧に基づいて
前記変圧器の一次巻線が出力すべき電圧の指令値ベクト
ルを演算する手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際値ベクトルを
与える手段と、前記指令値べクトルに最も近い実際値べクトルを選択す
る手段と、前記べクトルを選択する手段に応じて前記各単位変換器
の割付け制御を行う割付け制御手段と、前記指令値ベクトルを演算する手段からの指令値ベクト
ルを入力し、該指令値ベクトルが１回転する度に、前記
各単位変換器に割り付ける順序を一段ずつずらす指令を
前記割付け制御手段に一定期間与える割付け順序決定手
段と、前記割付け制御手段からの出力を入力し、該出力に基づ
いて前記自己消弧形スイッチング素子のオンオフ指令を
発生するゲートパルス発生するパルス発生手段とを備
え、前記各単位変換器のスイッチング割り付け順序を順
次ずらすと共に、前記単位変換器が定常的に１パルス動
作となるように制御することを特徴とする電力変換装置
の制御装置。
【請求項５】複数の自己消弧形スイッチング素子をブ
リッジ接続してなり、直流電源の直流電力を交流電力に
変換する複数の単位変換器と、該複数の単位変換器の交
流出力を二次巻線に接続し、各一次巻線を直列接続する
変圧器を介して交流系統に供給する電力変換装置におい
て、前記電力変換装置の出力電流等を入力し、所定時間内の
変化率に基づき前記電力変換装置の定常運転状態を判別
する定常運転判別手段と、前記定常運転判別手段による判別結果に応じて直流電圧
指令を前記直流電源に与えて該直流電源を制御する直流
電圧指令発生手段と、前記交流系統に印加される電圧を検出し、この検出電圧
に基づいて前記変圧器一次巻線が出力すべき電圧の指令
値ベクトルを演算する手段と、前記電力変換装置が出力できる電圧の実際値ベクトルを
与える手段と、前記指令値べクトルに最も近い実際値べクトルを選択す
る手段と、前記べクトルを選択する手段に応じて前記各単位変換器
の割付けを制御を行う割付け制御手段と、前記指令値ベクトルを演算する手段からの指令値ベクト
ルを入力し、該指令値ベクトルが１回転する度に、前記
各単位変換器に割り付ける順序を一段ずつずらす指令を
前記割付け制御手段に一定期間与える割付け順序決定手
段と、該選択された実際値ベクトルに応じて自己消弧形スイッ
チング素子のオンオフの指令を演算する手段と、前記割付け制御手段からの出力を入力し、該出力に基づ
いて前記自己消弧形スイッチング素子のオンオフ指令を
発生するゲートパルス発生するパルス発生手段とを備
え、前記各単位変換器のスイッチング割り付け順序を順
次ずらすと共に、前記単位変換器が定常的に１パルス動
作となるように制御することを特徴とする電力変換装置
の制御装置。
【請求項６】前記単位変換器の少なくとも１個は交流
出力を０となるようにして予備単位変換器を構成したこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電
力変換装置の制御装置。
【請求項７】前記割付け順序決定手段により前記割付
け制御手段に対して与える指令は、前記電圧ベクトルの
周期の整数倍の一定期間としたことを特徴とする請求項
３〜５のいずれか一つに記載の電力変換装置の制御装
置。