WO2016051500A1 - 電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法 - Google Patents

電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法 Download PDF

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voltage amplitude
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voltage
output current
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宗 久保山
石井　佐田夫
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株式会社安川電機
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a power conversion device, a power generation system, and a current control method.
  • a grid interconnection power converter is installed between the power generator and the power grid.
  • Such a power conversion device converts the power generated by the power generation device into AC power that matches the frequency of the power system and outputs the AC power to the power system.
  • System voltage abnormality occurs, for example, due to a short circuit between lines.
  • a line short circuit occurs, the system voltage becomes unbalanced.
  • the power conversion device may lose the voltage phase.
  • An object of one embodiment is to provide a power conversion device, a power generation system, and a current control method capable of accurately controlling an output current when a system voltage is abnormal.
  • a power conversion device includes a power conversion unit, a voltage amplitude acquisition unit, and a control unit.
  • the power conversion unit is connected to a power system.
  • the voltage amplitude acquisition unit acquires a voltage amplitude of the power system.
  • the control unit controls an output current from the power conversion unit to the power system based on a vibration component of the voltage amplitude acquired by the voltage amplitude acquisition unit.
  • a power conversion device capable of accurately controlling an output current when a system voltage is abnormal.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power generation system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of the power conversion device illustrated in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of the power conversion unit illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the gain calculation unit illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the vibration component extraction unit illustrated in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the switch unit illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of voltage abnormality in the power system.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating a state of an output current when the correction unit is not corrected in a voltage abnormal state.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a state of an output current when the correction unit is not corrected in a voltage abnormal state.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating a state of an output
  • FIG. 7C is a diagram illustrating a voltage phase state in a voltage abnormal state.
  • FIG. 7D is a diagram illustrating a state of the output current when the correction unit performs correction in a voltage abnormal state.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the correction unit.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration example of the power conversion unit.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the flow of the output current control process of the control unit.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a power generation system according to an embodiment.
  • a power generation system 100 illustrated in FIG. 1 includes a power conversion device 1 and a power generation device 2.
  • the power converter 1 converts the DC power generated by the power generator 2 into AC power that matches the voltage and frequency of the power system 3 and outputs the AC power to the power system 3.
  • the electric power generating apparatus 2 is a solar cell, a direct current generator, a fuel cell etc., for example.
  • the power conversion device 1 includes a power conversion unit 10, a voltage detection unit 14, a current detection unit 15, a phase / amplitude detection unit 20, and a control unit 23. Based on the control by the control unit 23, the power conversion unit 10 converts the DC power supplied from the power generation device 2 into AC power that matches the voltage and frequency of the power system 3 and outputs the AC power to the power system 3.
  • the voltage detector 14 repeatedly detects the instantaneous value of the AC voltage of the power system 3, for example.
  • the current detection unit 15 repeatedly detects an instantaneous value of the output current from the power conversion unit 10 to the power system 3 (hereinafter sometimes referred to as a detection current).
  • the phase / amplitude detection unit 20 (an example of a voltage amplitude acquisition unit) acquires, for example, the voltage phase ⁇ of the power system 3 and the voltage amplitude Ug of the power system 3 based on the voltage detection result of the voltage detection unit 14.
  • the phase / amplitude detection unit 20 can also acquire the voltage phase ⁇ and the voltage amplitude Ug from the outside.
  • the control unit 23 controls the output current from the power conversion unit 10 to the power system 3 based on the vibration component of the voltage amplitude Ug acquired by the phase / amplitude detection unit 20. Even when a voltage abnormality such as a short circuit between lines (hereinafter sometimes referred to as a system voltage abnormality) occurs in the power system 3, the output current can be controlled with high accuracy.
  • the system voltage abnormality includes a state where the voltage of the power system 3 is excessive, for example.
  • the control unit 23 can perform coordinate conversion of the detected current according to the voltage phase ⁇ , for example, and can control the power conversion unit 10 so that the detected current after the coordinate conversion matches the output current command. In this case, the control unit 23 corrects the detected current and the output current command after coordinate conversion of the output current command according to the vibration component of the voltage amplitude Ug. Thereby, the output current can be accurately controlled.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power conversion device 1 illustrated in FIG. 1.
  • the power conversion device 1 includes a power conversion unit 10, voltage detection units 11, 13, and 14, current detection units 12 and 15, a filter 18, input terminals Tp and Tn, and an output terminal. Tr, Ts, Tt, a phase / amplitude detection unit 20, a dq calculation unit 21, a voltage abnormality detection unit 22, and a control unit 23 are provided.
  • the power conversion unit 10 includes a booster circuit 16 and an inverter circuit 17.
  • the booster circuit 16 is, for example, a boost chopper circuit or a DC-DC converter
  • the inverter circuit 17 is, for example, a three-phase inverter.
  • the power conversion unit 10 may include a step-down circuit that boosts the supply voltage Vin to a predetermined voltage in place of the step-up circuit 16, and the power conversion unit 10 does not include the step-up circuit 16. May be.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the power conversion unit 10.
  • the booster circuit 16 shown in FIG. 3 is a chopper circuit having a switching element Q7.
  • the switching element Q7 is ON / OFF controlled by the drive signal S7 output from the control unit 23, whereby the booster circuit 16 boosts the supply voltage Vin to a predetermined voltage.
  • the booster circuit 16 includes, for example, an amplifier circuit that amplifies the drive signal S7 output from the control unit 23 and inputs it to the base of the switching element Q7.
  • the inverter circuit 17 shown in FIG. 3 is a three-phase inverter including a plurality of switching elements Q1 to Q6 connected in a three-phase bridge.
  • the switching elements Q1 to Q6 are ON / OFF controlled by the drive signals S1 to S6 output from the control unit 23, whereby the inverter circuit 17 converts the DC voltage into a three-phase AC voltage.
  • the inverter circuit 17 includes, for example, an amplifier circuit that amplifies the drive signals S1 to S6 output from the control unit 23 and inputs them to the bases of the switching elements Q1 to Q6.
  • the voltage detection unit 11 detects an instantaneous value of the voltage supplied from the power generation device 2 to the power conversion unit 10 as the supply voltage Vin. Further, the voltage detection unit 13 detects an instantaneous value of the boosted DC voltage output from the booster circuit 16 (hereinafter referred to as a DC bus voltage Vpn).
  • the current detection unit 12 detects, for example, an instantaneous value (hereinafter referred to as supply current Iin) of a direct current supplied from the power generation device 2 to the power conversion unit 10.
  • the voltage detection unit 14 includes an instantaneous voltage Vrs between the R phase and the S phase of the power system 3 (hereinafter referred to as an interphase voltage Vrs) and an instantaneous voltage between the S phase and the T phase of the power system 3.
  • Vrs an instantaneous voltage between the R phase and the S phase of the power system 3
  • Vst an interphase voltage Vst
  • the current detection unit 15 detects, for example, instantaneous values of AC current output from the power conversion unit 10 to the R phase, S phase, and T phase of the power system 3 (hereinafter, described as output currents Ir, Is, It). To do.
  • the filter 18 is an LC filter, for example, and removes switching noise caused by switching of the switching elements Q1 to Q6 constituting the inverter circuit 17.
  • the phase / amplitude detection unit 20 acquires the voltage phase ⁇ of the power system 3 and the voltage amplitude Ug of the power system 3 based on the interphase voltages Vrs and Vst detected by the voltage detection unit 14. For example, the phase / amplitude detector 20 converts the interphase voltages Vrs and Vst into the biaxial ⁇ component AC voltages V ⁇ and V ⁇ by the calculations of the following equations (1) and (2).
  • V ⁇ (2Vrs + Vst) ⁇ 2 (1)
  • V ⁇ ⁇ 3 ⁇ Vst ⁇ 2 (2)
  • the phase / amplitude detection unit 20 obtains the voltage phase ⁇ and the voltage amplitude Ug based on the alternating voltages V ⁇ and V ⁇ , for example, by calculating the following formulas (3) and (4).
  • ⁇ tan ⁇ 1 (V ⁇ , V ⁇ ) (3)
  • Ug ⁇ (V ⁇ 2 + V ⁇ 2 ) (4)
  • the voltage detection part 14 can detect the instantaneous voltage (henceforth phase voltage Vr, Vs, Vt) of the R phase, S phase, and T phase of the electric power grid
  • the phase / amplitude detection unit 20 can convert the phase voltages Vr, Vs, and Vt into AC voltages V ⁇ and V ⁇ by three-phase to two-phase conversion.
  • the phase / amplitude detection unit 20 detects and acquires the voltage phase ⁇ and the voltage amplitude Ug. Instead of the phase / amplitude detection unit 20, the phase / amplitude detection unit 20 detects and acquires the voltage phase ⁇ . And an amplitude detector that detects and acquires the voltage amplitude Ug (an example of a voltage amplitude acquisition unit) may be provided. Note that the phase / amplitude detection unit 20 can also acquire the voltage phase ⁇ and the voltage amplitude Ug from, for example, a power system management device.
  • the dq calculating unit 21 converts the output currents Ir, Is, It into an ⁇ -axis current I ⁇ and a ⁇ -axis current I ⁇ , and converts the ⁇ -axis current I ⁇ and the ⁇ -axis current I ⁇ into a q-axis current Iq and a d-axis current Id.
  • the dq calculation unit 21 converts the output currents Ir, Is, It into an ⁇ -axis current I ⁇ and a ⁇ -axis current I ⁇ using, for example, the following formulas (5) and (6), and the following formulas (7) and (8)
  • the ⁇ -axis current I ⁇ and the ⁇ -axis current I ⁇ can be converted into the q-axis current Iq and the d-axis current Id by the calculation of
  • the current detection unit 15 and the dq calculation unit 21 function as a current acquisition unit that detects and acquires the q-axis current Iq and the d-axis current Id.
  • I ⁇ (3/2) ⁇ Ir (5)
  • I ⁇ ⁇ 3 ⁇ 2 ⁇ (2 ⁇ Is + Ir) (6)
  • Iq I ⁇ ⁇ cos ⁇ + I ⁇ ⁇ sin ⁇ (7)
  • Id ⁇ I ⁇ ⁇ sin ⁇ + I ⁇ ⁇ cos ⁇ (8)
  • the voltage abnormality detection unit 22 detects a voltage abnormality in the power system 3. Abnormalities in the phase voltages Vr, Vs, and Vt are, for example, a decrease in the voltage amplitude Ug and an imbalance in the phase voltages Vr, Vs, and Vt. For example, the voltage abnormality detection unit 22 determines that there is a voltage abnormality in the power system 3 when the voltage amplitude Ug includes an amplitude vibration of a predetermined value or more. If the voltage abnormality detection unit 22 determines that there is a voltage abnormality in the power system 3, it outputs an abnormality detection signal Sd. The voltage abnormality detection unit 22 can also detect a voltage abnormality in the power system 3 based on the phase voltages Vr, Vs, and Vt detected by the voltage detection unit 14.
  • control unit 23 controls the power conversion unit 10 based on the supply voltage Vin, the DC bus voltage Vpn, the output currents Ir, Is, It, the voltage phase ⁇ , the voltage amplitude Ug, the q-axis current Iq, and the d-axis current Id. Control.
  • the control unit 23 includes a boost control unit 30, a current command generation unit 31, a correction unit 32, a current control unit 33, a voltage command generation unit 34, and a PWM control unit 35.
  • boost control unit 30 controls the power conversion unit 10 based on the supply voltage Vin, the DC bus voltage Vpn, the output currents Ir, Is, It, the voltage phase ⁇ , the voltage amplitude Ug, the q-axis current Iq, and the d-axis current Id.
  • the control unit 23 includes a boost control unit 30, a current command generation unit 31, a correction unit 32, a current control unit 33, a voltage command generation unit 34, and a PWM control unit 35.
  • the control unit 23 includes, for example, a microcomputer having a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), an input / output port, and various circuits.
  • the CPU of such a microcomputer reads out and executes a program stored in the ROM, whereby a boost control unit 30, a current command generation unit 31, a correction unit 32, a current control unit 33, a voltage command generation unit 34, and PWM control are performed. Control of the unit 35 can be realized.
  • the phase / amplitude detection unit 20, the dq calculation unit 21, and the voltage abnormality detection unit 22 may be realized by reading and executing a program stored in the ROM by the CPU of the microcomputer.
  • control unit 23 includes at least one or all of the boost control unit 30, the current command generation unit 31, the correction unit 32, the current control unit 33, the voltage command generation unit 34, and the PWM control unit 35 as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit). ) Or FPGA (Field Programmable Gate Array).
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the phase / amplitude detection unit 20, the dq calculation unit 21, and the voltage abnormality detection unit 22 may be configured by hardware such as an ASIC or FPGA.
  • the boost control unit 30 drives the boost circuit 16 by MPPT (Maximum Power Point Tracking) control based on the supply voltage Vin detected by the voltage detection unit 11 and the supply current Iin detected by the current detection unit 12.
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • the boost control unit 30 obtains the supply power Pin by multiplying the supply current Iin and the supply voltage Vin, and generates the DC voltage command Vdc * so that the supply power Pin is maximized. Then, the boost control unit 30 generates the drive signal S7 so that the DC voltage command Vdc * and the supply voltage Vin match.
  • the current command generator 31 generates a q-axis current command Iq * and a d-axis current command Id * as output current commands.
  • the current command generation unit 31 includes a subtraction unit 41, a q-axis command generation unit 42, and an invalid component current calculation unit 43.
  • the subtracting unit 41 calculates a difference between the DC voltage command Vpn * and the DC bus voltage Vpn.
  • the q-axis command generation unit 42 performs PI (proportional integration) control on the difference between the DC voltage command Vpn * and the DC bus voltage Vpn so that the deviation between the DC voltage command Vpn * and the DC bus voltage Vpn becomes zero. Then, the q-axis current command Iq * is generated.
  • the invalid component current calculation unit 43 generates a d-axis current command Id * based on the q-axis current command Iq * .
  • the invalid component current calculation unit 43 stores, for example, a power factor setting value, and generates a d-axis current command Id * based on the power factor setting value and the q-axis current command Iq * .
  • the power factor set value can be set and changed based on an input from an input unit (not shown).
  • the correction unit 32 corrects the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * or the q-axis current Iq and the d-axis current Id based on the vibration component of the voltage amplitude Ug acquired by the phase / amplitude detection unit 20. To do. By such correction, the output current can be accurately controlled when the system voltage is abnormal.
  • the configuration of the correction unit 32 will be described in detail later.
  • the current control unit 33 generates a q-axis voltage command Uq * and a d-axis voltage command based on the q-axis current command Iq ** and the d-axis current command Id **, and the q-axis current Iq ′ and the d-axis current Id ′. Generate Ud * .
  • the current control unit 33 includes subtraction units 61 and 62, a q-axis current control unit 63, and a d-axis current control unit 64.
  • the subtracting unit 61 subtracts the q-axis current Iq ′ from the q-axis current command Iq **
  • the subtracting unit 62 subtracts the d-axis current Id ′ from the d-axis current command Id **
  • the q-axis current control unit 63 performs PI control on the subtraction result of the subtraction unit 61 so that the deviation between the q-axis current command Iq ** and the q-axis current Iq ′ becomes zero, and the q-axis voltage command Uq *. Is generated.
  • the d-axis current control unit 64 performs PI control on the subtraction result of the subtraction unit 62 so that the deviation between the d-axis current command Id ** and the d-axis current Id ′ becomes zero, and the d-axis voltage command Ud *. Is generated.
  • the voltage command generator 34 generates a voltage amplitude command Ug * based on the q-axis voltage command Uq * and the d-axis voltage command Ud * .
  • the voltage command generation unit 34 obtains the voltage amplitude command Ug * by, for example, the calculation of the following formula (9).
  • Ug * (Uq * 2 + Ud * 2 ) 1/2 (9)
  • the PWM control unit 35 generates a PWM (Pulse Width Modulation) signal based on the voltage amplitude command Ug * and the voltage phase ⁇ , and outputs it as drive signals S1 to S6.
  • the PWM control unit 35 generates R-phase, S-phase, and T-phase voltage commands Vru * , Vs * , Vt * by, for example, calculations of the following equations (10) to (12).
  • the PWM control unit 35 generates drive signals S1 to S6 based on the voltage commands Vr * , Vs * , Vt * . Thereby, the power converter 10 can output the output voltage in synchronization with the voltage phase ⁇ .
  • Vr * Ug * ⁇ cos ( ⁇ ) (10)
  • Vs * Ug * ⁇ cos ( ⁇ -2 ⁇ / 3) (11)
  • Vt * Ug * ⁇ cos ( ⁇ + 2 ⁇ / 3) (12)
  • correction unit 32 determines the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * or the q-axis currents Iq and d based on the vibration component of the voltage amplitude Ug acquired by the phase / amplitude detection unit 20.
  • the shaft current Id is corrected.
  • the correction unit 32 includes a gain calculation unit 50, a switch unit 51, and multiplication units 52 to 55 as shown in FIG.
  • the gain calculator 50 generates the adjustment gain K based on the vibration component of the voltage amplitude Ug acquired by the phase / amplitude detector 20.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the gain calculation unit 50.
  • the gain calculation unit 50 includes a vibration component removal unit 71, a ratio calculation unit 72, and a gain adjustment unit 73.
  • the vibration component removing unit 71 removes the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug acquired by the phase / amplitude detection unit 20 and outputs the result as the voltage amplitude Ug ′.
  • a voltage amplitude Ug ′ obtained by removing the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug is a voltage amplitude of the fundamental frequency of the power system 3 (hereinafter referred to as a fundamental amplitude voltage).
  • the vibration component ⁇ Ug may be called a so-called pulsation component.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of the vibration component removing unit 71.
  • the vibration component removing unit 71 includes a low-pass filter 75, a moving average calculation unit 76, a voltage amplitude storage unit 77, and switching units 78 and 79.
  • the vibration component removing unit 71 selectively executes one of three processes as the vibration component ⁇ Ug removal process based on a setting from an input unit (not shown).
  • the vibration component removing unit 71 removes the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug by the low-pass filter 75 and outputs the result. Further, when the vibration mode removing unit 71 is set to the second mode, the moving average calculating unit 76 calculates the moving average of the voltage amplitude Ug, thereby removing the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug and outputting the result. The moving average calculation unit 76 calculates the average value of the voltage amplitude Ug in the latest period Ta to remove the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug. The period Ta of the moving average calculator 76 can be changed by setting.
  • the vibration mode removing unit 71 when the vibration mode removing unit 71 is set to the third mode, the voltage amplitude Ug before the voltage abnormality of the power system 3 occurs is stored in the voltage amplitude storage unit 77 and stored in the voltage amplitude storage unit 77.
  • the obtained voltage amplitude Ug is output as voltage amplitude Ug ′.
  • the voltage amplitude storage unit 77 updates the voltage amplitude Ug stored periodically (for example, every second) until, for example, the abnormality detection signal Sd is output from the voltage abnormality detection unit 22. After the abnormality detection signal Sd is output, the update of the stored voltage amplitude Ug is stopped.
  • the vibration component removing unit 71 illustrated in FIG. 5 performs mode selection by the switching units 78 and 79, but may be configured not to use the switching units 78 and 79 as long as the mode can be switched. Further, the vibration component removing unit 71 may be configured to execute any one or two of the three modes described above, and is not limited to the configuration illustrated in FIG.
  • the ratio calculator 72 calculates a ratio Rg between the voltage amplitude Ug and the voltage amplitude Ug ′.
  • the ratio calculation unit 72 obtains the ratio Rg by, for example, the calculation of the following formula (13).
  • Rg Ug / Ug ′ (13)
  • the gain adjusting unit 73 obtains the adjustment gain K by multiplying the ratio Rg by the gain K1.
  • the gain K1 is, for example, a value greater than 0 and less than or equal to 1, and is a value (eg, 0.7) set in advance in the gain adjustment unit 73. Can be set.
  • the switch unit 51 outputs the adjustment gain K to the multiplying units 52 and 53 or the multiplying units 54 and 55.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the switch unit 51.
  • the switch unit 51 includes a determination unit 80, a switch 81, a switching unit 82, and an inverse number calculation unit 83.
  • the determination unit 80 turns on the switch 81 to output the adjustment gain K when the vibration component ⁇ Ug included in the voltage amplitude Ug is equal to or greater than the threshold value Uth, and when the vibration component ⁇ Ug is less than the threshold value Uth, the switch 81 Is turned OFF and the output of the adjustment gain K is stopped.
  • the determination unit 80 outputs “1” instead of the adjustment gain K, for example, when the switch 81 is turned OFF to stop the output of the adjustment gain K.
  • the switch unit 51 may have a configuration in which the determination unit 80 and the switch 81 are not provided, for example.
  • the switching unit 82 switches the output destination of the adjustment gain K based on, for example, a mode set in advance from an input unit (not shown). For example, when the setting from the input unit is the first mode indicating the correction to the output current command, the switching unit 82 outputs the adjustment gain K to the multiplication units 52 and 53, and the reciprocal number calculation unit 83 to the multiplication units 54 and 55. "1" is output via. Further, when the setting from the input unit is the second mode indicating the correction to the output current, the switching unit 82 outputs the adjustment gain K to the multiplication units 54 and 55 via the reciprocal calculation unit 83, and the multiplication units 52 and 53 receive the adjustment gain K. Outputs “1”.
  • the reciprocal calculation unit 83 outputs “1” to the multiplication units 54 and 55 when “1” is input from the switching unit 82.
  • the switch unit 51 is not limited to the configuration shown in FIG.
  • the switch unit 51 may have a configuration without the switching unit 82.
  • the output destination of the adjustment gain K is, for example, one of the multiplication units 52 and 53 and the multiplication units 54 and 55. is there.
  • the multiplier 52 multiplies the q-axis current command Iq * by the adjustment gain K or “1” output from the switch unit 51, and outputs the result as a q-axis current command Iq ** .
  • the multiplier 53 multiplies the d-axis current command Id * by the adjustment gain K or “1” output from the switch unit 51, and outputs the result as a d-axis current command Id ** .
  • the multiplication unit 54 multiplies the q-axis current Iq by the adjustment gain Kx or “1” output from the switch unit 51, and outputs the result as the q-axis current Iq ′.
  • the multiplier 55 multiplies the d-axis current Id by the adjustment gain Kx or “1” output from the switch 51 and outputs the result as a d-axis current Id ′.
  • the gain adjustment unit 73, the switch unit 51, and the multiplication units 52 to 55 correspond to an example of a correction processing unit.
  • FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a voltage abnormality in the power system 3.
  • a voltage abnormality in which the R-phase, S-phase, and V-phase voltages Vr, Vs, and Vt (hereinafter referred to as system phase voltages Vr, Vs, and Vt) of the power system 3 are unbalanced is shown.
  • FIG. 7B is a diagram illustrating the states of the output currents Ir, Is, It when the correction unit 32 does not perform correction in the voltage abnormality state illustrated in FIG. 7A
  • FIG. 7C illustrates the voltage abnormality illustrated in FIG. 7A. It is a figure which shows the state of voltage phase (theta) in a state
  • FIG. 7D is a diagram illustrating the states of the output currents Ir, Is, It when the correction unit 32 performs correction in the voltage abnormality state illustrated in FIG. 7A.
  • the distortion occurs in the output currents Ir, Is, It because the voltage phase ⁇ in the state of abnormal voltage is in the state shown in FIG. 7C.
  • the voltage phase ⁇ when the voltage is normal is a state indicated by a broken line in FIG. 7C. Since the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * are generated on the assumption of the voltage phase ⁇ in the normal voltage state, after the current control by the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * voltage amplitude command Ug * the voltage command Vr by voltage phase ⁇ when a voltage abnormality *, Vs *, that is converted into Vt *, the output current Ir, is, it is the state shown in Figure 7B.
  • the control unit 23 causes the correction unit 32 to vibrate the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * , or the q-axis current Iq and the d-axis current Id. Correction is performed based on the component ⁇ Ug.
  • the accuracy of the output current can be improved, and for example, occurrence of unnecessary disconnection can be suppressed when the voltage is abnormal.
  • the occurrence of overcurrent can be suppressed and the output current can be controlled with high accuracy.
  • the correction unit 32 calculates a ratio Rg between the voltage amplitude Ug and the voltage amplitude Ug ′ obtained by removing the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug, and based on the ratio Rg, the q-axis current command Iq * and the d-axis current Command Id * or q-axis current Iq and d-axis current Id are corrected.
  • the voltage amplitude Ug ′ obtained by removing the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug is a basic amplitude voltage of the power system 3
  • the vibration component ⁇ Rg of the ratio Rg is a ratio of the vibration component ⁇ Ug to the basic amplitude voltage.
  • the correction unit 32 corrects the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * , or the q-axis current Iq and the d-axis current Id based on the vibration component ⁇ Rg of the ratio Rg.
  • the output current can be controlled by the adjustment gain K, and the accuracy of the output current can be improved.
  • the correction unit 32 can remove the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug by the low-pass filter 75, the correction unit 32 can delay the output with respect to the input while accurately removing the vibration component ⁇ Ug. Therefore, for example, at the occurrence timing of the system voltage abnormality, the ratio Rg is a ratio between the voltage amplitude Ug after the voltage drop and the voltage amplitude Ug ′ generated by the voltage amplitude Ug before the voltage drop. As a result, the output current can be reduced at a rate corresponding to the rate of decrease in the system voltage. Further, by increasing the time constant of the low-pass filter 75, it is possible to lengthen the period during which the output current is suppressed according to the reduction rate of the system voltage.
  • the correction unit 32 can remove the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug by the moving average calculation unit 76, the correction component 32 can remove the vibration component ⁇ Ug with high accuracy.
  • the ratio Rg is the ratio of the voltage amplitude Ug after the voltage drop and the voltage amplitude Ug ′ generated by the voltage amplitude Ug before the voltage drop at the occurrence timing of the system voltage abnormality. Therefore, it becomes possible to reduce the output current at a rate corresponding to the rate of decrease of the system voltage.
  • by extending the period of the moving average it is possible to lengthen the period during which the output current is reduced at a rate corresponding to the rate of decrease in the system voltage.
  • the correction unit 32 includes a voltage amplitude storage unit 77 that stores a voltage amplitude Ug (hereinafter, referred to as a voltage amplitude Ugm) before the voltage abnormality of the power system 3 occurs.
  • a voltage amplitude Ugm a voltage amplitude Ug (hereinafter, referred to as a voltage amplitude Ugm) before the voltage abnormality of the power system 3 occurs.
  • the ratio between the voltage amplitude Ug and the voltage amplitude Ugm is calculated as the ratio Rg.
  • the output current can be reduced at a ratio corresponding to the rate of decrease of the system voltage.
  • the correction unit 32 stores, in the voltage amplitude storage unit 77, the voltage amplitude Ug from which the vibration component ⁇ Ug has been removed by the low-pass filter 75 and the moving average calculation unit 76 before the voltage abnormality of the power system 3 occurs as the voltage amplitude Ugm. You can also
  • the correction unit 32 can be operated continuously from a state where the power system 3 is normal. In this case, even if a system voltage abnormality occurs, the process for the system voltage abnormality can be performed quickly from the timing when the voltage abnormality occurs without changing the processing in the control unit 23, and the output current is controlled with high accuracy. be able to.
  • the normal voltage phase ⁇ is maintained and switching is performed when the system voltage is abnormal, it is difficult to accurately control the output current from the timing when the voltage abnormality occurs until it is determined that the system voltage is abnormal.
  • the switch unit 51 outputs the adjustment gain K when the vibration component ⁇ Ug included in the voltage amplitude Ug is greater than or equal to the threshold value Uth, and stops outputting the adjustment gain K when the vibration component ⁇ Ug is less than the threshold value Uth.
  • the vibration component ⁇ Ug included in the voltage amplitude Ug may increase due to a problem such as a power transmission environment.
  • the control unit 23 can stop the correction process by the correction unit 32.
  • the switch unit 51 may not be provided.
  • the correction unit 32 described above calculates the ratio Rg between the voltage amplitude Ug and the voltage amplitude Ug ′ obtained by removing the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug, and controls the output current based on the ratio Rg. 32 may be configured not to use the ratio Rg.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating another configuration example of the correction unit 32.
  • the vibration component extraction unit 84 As shown in FIG. 8, the vibration component extraction unit 84, the gain adjustment unit 85, the switch unit 86, the subtraction unit 87, the voltage amplitude storage unit 88, the ratio calculation unit 89, the addition units 90 and 91, Multipliers 92 and 93 and an adjustment value correction unit 94 are provided.
  • the vibration component extraction unit 84 extracts the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug acquired by the phase / amplitude detection unit 20.
  • the vibration component extraction unit 84 is configured by a high pass filter, for example.
  • the gain adjustment unit 85 multiplies the vibration component ⁇ Ug extracted by the vibration component extraction unit 84 by the gain K2 to obtain an adjustment value Ki.
  • the switch unit 86 outputs the adjustment value Ki to the addition units 90 and 91 when the vibration component ⁇ Ug included in the voltage amplitude Ug is equal to or greater than the threshold value Uth.
  • the switch unit 86 includes a determination unit 95 and a switch 96. Similar to the determination unit 80, the determination unit 95 determines whether or not the vibration component ⁇ Ug is greater than or equal to the threshold value Uth, and controls the switch 96.
  • the correction unit 32 may have a configuration in which the switch unit 86 is not provided.
  • the correction unit 32 shown in FIG. 8 generates the adjustment value Ki according to the vibration component ⁇ Ug, and corrects the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * based on the adjustment value Ki. Thereby, distortion of an output current can be suppressed and it can suppress that an excessive pulsation arises in an output current.
  • the q-axis current command Iq * and the d-axis current command Id * are corrected based on the adjustment value Ki, but the q-axis current Iq and the d-axis current Id are based on the reciprocal of the adjustment value Ki. It is also possible to provide the correction unit 32 with a configuration for correcting the above.
  • the subtractor 87 calculates a voltage amplitude Ug ′ obtained by subtracting the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug by subtracting the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug.
  • the voltage amplitude storage unit 88 updates the voltage amplitude Ug ′ stored periodically until the abnormality detection signal Sd is output from the voltage abnormality detection unit 22, and detects the voltage abnormality, similarly to the voltage amplitude storage unit 77. After the abnormality detection signal Sd is output from the unit 22, the update of the stored voltage amplitude Ug ′ is stopped.
  • the ratio calculation unit 89 is a ratio Rg between the voltage amplitude Ug ′ obtained by removing the vibration component ⁇ Ug from the voltage amplitude Ug by the subtraction unit 87 and the voltage amplitude Ug ′ stored in the voltage amplitude storage unit 88. Is calculated.
  • Multiplication unit 92 multiplies the addition result of addition unit 90 by ratio Rg to generate q-axis current command Iq ** .
  • the multiplier 93 multiplies the addition result of the adder 91 by the ratio Rg to generate a d-axis current command Id ** .
  • the output current can be reduced at a rate corresponding to the rate of decrease in the system voltage.
  • the correction unit 32 may have a configuration in which the subtraction unit 87, the voltage amplitude storage unit 88, the ratio calculation unit 89, and the multiplication units 92 and 93 are not provided.
  • the gain adjustment unit 85, the switch unit 86, the addition units 90 and 91, and the adjustment value correction unit 94 correspond to an example of a correction processing unit.
  • the power conversion device 1 may be a matrix converter including a power conversion unit 10 including a plurality of bidirectional switches Sw1 to Sw9 as shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the power conversion unit 10, and the plurality of bidirectional switches Sw 1 to Sw 9 are switches that connect between each phase of the power generation device 2 and each phase of the power system 3.
  • the bidirectional switches Sw1 to Sw9 are composed of a plurality of switching elements (for example, MOSFETs or IGBTs) whose conduction direction can be controlled.
  • the q-axis and d-axis current correction is performed.
  • the power conversion apparatus 1 can also perform current correction only on the q-axis.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of the power conversion process executed by the control unit 23.
  • the phase / amplitude detection unit 20 acquires the voltage amplitude Ug of the power system 3 (step S10).
  • the control unit 23 determines the output current command (q-axis current command Iq * and d-axis current command Id * ) and output current values (q-axis current Iq and d-axis current Id) based on the vibration component ⁇ Ug of the voltage amplitude Ug. One of them is corrected (step S11).
  • the control unit 23 controls the power conversion unit 10 based on the difference between the other one of the output current command and the output current value and the one after correction, thereby changing the output current from the power conversion unit 10 to the power system 3. Control (step S12).
  • the power conversion device 1 corrects one of the output current command and the output current value based on the vibration component ⁇ Ug of the voltage amplitude Ug, and thus suppresses the occurrence of overcurrent. And the output current can be accurately controlled.
  • the power converter device 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 is the structure containing the power converter 10, you may make it have the following structures as a control apparatus which controls the power converter 10, for example.
  • a voltage amplitude acquisition unit that acquires the voltage amplitude Ug of the power system 3;
  • a control unit that generates commands Uq * and Ud * (an example of an output voltage command) for controlling the output current to the power system 3 based on the vibration component ⁇ Ug of the voltage amplitude Ug acquired by the voltage amplitude acquisition unit.
  • the control unit 23 A current acquisition unit for acquiring output currents Iq and Id to the power system 3; A correction unit for correcting the output current commands Iq * and Id * or the output currents Iq and Id detected by the current acquisition unit based on the vibration component ⁇ Ug of the voltage amplitude Ug acquired by the voltage amplitude acquisition unit; , Commands Uq * , Ud * (an example of an output voltage command) for controlling the output current to the electric power system 3 based on the output current commands Iq * , Id * or the output currents Iq, Id corrected by the correction unit
  • a current control unit for generating A control device according to claim.

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Abstract

　実施形態に係る電力変換装置は、電力変換部と、電圧振幅取得部と、制御部とを備える。電圧振幅取得部は、電力変換部に接続された電力系統の電圧振幅を取得する。制御部は、電圧振幅取得部により取得された電圧振幅の振動成分に基づいて、電力変換部から電力系統への出力電流を制御する。

Description

電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法
　開示の実施形態は、電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法に関する。
　近年、太陽電池や風力発電機などの発電装置の導入が拡大している。かかる発電装置と電力系統との間には、系統連系用電力変換装置が設置される。かかる電力変換装置は、発電装置の発電電力を電力系統の周波数に合わせた交流電力に変換し電力系統へ出力する。
　発電装置が電力系統に広域・大量に連系された場合、電力系統の擾乱により一斉に解列すると電力品質に大きな影響を与えることが懸念される。そのため、電力変換装置において、電力系統の瞬時電圧低下時などの系統電圧異常時に不要解列を防止し運転を継続する機能を備えることが要求されてきている。
　系統電圧異常は、例えば、線間短絡などによって生じる。線間短絡が発生すると、系統電圧がアンバランスになる。電力変換装置は、系統電圧がアンバランスになると、電圧位相を喪失するおそれがある。
　そこで、例えば、電力系統の電圧低下異常が発生する前の正常時の位相情報を保持し、電力系統の電圧低下異常が生じたと判定した場合に、保持された位相情報に基づいて出力電流を制御する電力変換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１３－８５３６４号公報
　実施形態の一態様は、系統電圧異常時に出力電流を精度よく制御することができる電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法を提供することを目的とする。
　実施形態の一態様に係る電力変換装置は、電力変換部と、電圧振幅取得部と、制御部とを備える。前記電力変換部は、電力系統に接続される。前記電圧振幅取得部は、前記電力系統の電圧振幅を取得する。前記制御部は、前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅の振動成分に基づいて、前記電力変換部から前記電力系統への出力電流を制御する。
　実施形態の一態様によれば、系統電圧異常時に出力電流を精度よく制御することができる電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法を提供することができる。
図１は、実施形態に係る発電システムの構成例を示す図である。 図２は、図１に示す電力変換装置の構成の一例を示す図である。 図３は、図２に示す電力変換部の構成の一例を示す図である。 図４は、図２に示すゲイン演算部の一例を示す図である。 図５は、図４に示す振動成分抽出部の一例を示す図である。 図６は、図２に示すスイッチ部の一例を示す図である。 図７Ａは、電力系統の電圧異常の一例を示す図である 図７Ｂは、電圧異常の状態で補正部の補正がない場合の出力電流の状態を示す図である。 図７Ｃは、電圧異常の状態での電圧位相の状態を示す図である。 図７Ｄは、電圧異常の状態で補正部の補正がある場合の出力電流の状態を示す図である。 図８は、補正部の他の構成例を示す図である。 図９は、電力変換部の他の構成例を示す図である。 図１０は、制御部の出力電流制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する電力変換装置、発電システムおよび電流制御方法の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
［１．発電システム］
　図１は、実施形態に係る発電システムの構成例を示す図である。図１に示す発電システム１００は、電力変換装置１および発電装置２を備える。電力変換装置１は、発電装置２で発電された直流電力を電力系統３の電圧および周波数に合わせた交流電力へ変換して電力系統３へ出力する。なお、発電装置２は、例えば、太陽電池、直流発電機、燃料電池などである。
　電力変換装置１は、電力変換部１０と、電圧検出部１４と、電流検出部１５と、位相・振幅検出部２０と、制御部２３とを備える。電力変換部１０は、制御部２３による制御に基づき、発電装置２から供給される直流電力を電力系統３の電圧および周波数に合わせた交流電力へ変換して電力系統３へ出力する。
　電圧検出部１４は、例えば、電力系統３の交流電圧の瞬時値を繰り返し検出する。電流検出部１５は、例えば、電力変換部１０から電力系統３への出力電流の瞬時値（以下、検出電流と記載する場合がある）を繰り返し検出する。
　位相・振幅検出部２０（電圧振幅取得部の一例）は、例えば、電圧検出部１４の電圧検出結果に基づいて、電力系統３の電圧位相θおよび電力系統３の電圧振幅Ｕｇを取得する。なお、位相・振幅検出部２０は、外部から電圧位相θおよび電圧振幅Ｕｇを取得することもできる。
　制御部２３は、位相・振幅検出部２０により取得された電圧振幅Ｕｇの振動成分に基づいて電力変換部１０から電力系統３への出力電流を制御する。電力系統３に線間短絡などの電圧異常（以下、系統電圧異常と記載する場合がある）が発生した場合であっても、出力電流を精度よく制御することができる。なお、系統電圧異常には、例えば、電力系統３の電圧が過大な状態も含まれる。
　制御部２３は、例えば、電圧位相θに応じて検出電流の座標変換を行い、かかる座標変換後の検出電流が出力電流指令と一致するように電力変換部１０を制御することができる。この場合、制御部２３は、出力電流指令を電圧振幅Ｕｇの振動成分に応じて座標変換後の検出電流や出力電流指令を補正する。これにより、出力電流を精度よく制御することができる。
［２．電力変換装置］
　図２は、図１に示す電力変換装置１の構成の一例を示す図である。図２に示すように、電力変換装置１は、電力変換部１０と、電圧検出部１１、１３、１４と、電流検出部１２、１５と、フィルタ１８と、入力端子Ｔｐ、Ｔｎと、出力端子Ｔｒ、Ｔｓ、Ｔｔと、位相・振幅検出部２０と、ｄｑ演算部２１と、電圧異常検出部２２と、制御部２３とを備える。
　電力変換部１０は、昇圧回路１６と、インバータ回路１７とを備える。昇圧回路１６は、例えば、昇圧チョッパ回路やＤＣ－ＤＣコンバータであり、また、インバータ回路１７は、例えば、３相インバータである。なお、電力変換部１０は、昇圧回路１６に代えて、供給電圧Ｖｉｎを所定の電圧に昇圧する降圧回路を備えることもでき、また、電力変換部１０は、昇圧回路１６を設けない構成であってもよい。
　図３は、電力変換部１０の構成の一例を示す図である。図３に示す昇圧回路１６は、スイッチング素子Ｑ７を有するチョッパ回路である。かかるスイッチング素子Ｑ７は、制御部２３から出力される駆動信号Ｓ７によってＯＮ／ＯＦＦが制御され、これにより、昇圧回路１６において供給電圧Ｖｉｎが所定の電圧に昇圧される。なお、図示しないが昇圧回路１６は、例えば、制御部２３から出力される駆動信号Ｓ７を増幅してスイッチング素子Ｑ７のベースへ入力する増幅回路を有する。
　また、図３に示すインバータ回路１７は、３相ブリッジ接続された複数のスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６を含む３相インバータである。かかるスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６は、制御部２３から出力される駆動信号Ｓ１～Ｓ６によりＯＮ／ＯＦＦが制御され、これにより、インバータ回路１７において、直流電圧が３相交流電圧へ変換される。なお、図示しないがインバータ回路１７は、例えば、制御部２３から出力される駆動信号Ｓ１～Ｓ６を増幅してスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のベースへ入力する増幅回路を有する。
　図２に戻って電力変換装置１の説明を続ける。電圧検出部１１は、発電装置２から電力変換部１０へ供給される電圧の瞬時値を供給電圧Ｖｉｎとして検出する。また、電圧検出部１３は、昇圧回路１６から出力される昇圧後の直流電圧の瞬時値（以下、直流母線電圧Ｖｐｎと記載する）を検出する。電流検出部１２は、例えば、発電装置２から電力変換部１０へ供給される直流電流の瞬時値（以下、供給電流Ｉｉｎと記載する）を検出する。
　電圧検出部１４は、例えば、電力系統３のＲ相とＳ相との間の瞬時電圧Ｖｒｓ（以下、相間電圧Ｖｒｓと記載する）と、電力系統３のＳ相とＴ相との間の瞬時電圧Ｖｓｔ（以下、相間電圧Ｖｓｔと記載する）とを検出する。
　電流検出部１５は、例えば、電力変換部１０から電力系統３のＲ相、Ｓ相およびＴ相へ出力される交流電流の瞬時値（以下、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔと記載する）を検出する。フィルタ１８は、例えば、ＬＣフィルタであり、インバータ回路１７を構成するスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のスイッチングに起因するスイッチングノイズを除去する。
　位相・振幅検出部２０は、電圧検出部１４によって検出された相間電圧Ｖｒｓ、Ｖｓｔに基づいて、電力系統３の電圧位相θおよび電力系統３の電圧振幅Ｕｇを取得する。例えば、位相・振幅検出部２０は、下記式（１）、（２）の演算により、相間電圧Ｖｒｓ、Ｖｓｔを２軸のαβ成分の交流電圧Ｖα、Ｖβへ変換する。
　Ｖα＝（２Ｖｒｓ＋Ｖｓｔ）÷２　　　・・・（１）
　Ｖβ＝√３×Ｖｓｔ÷２　　　　　　　・・・（２）
　位相・振幅検出部２０は、交流電圧Ｖα、Ｖβに基づき、例えば、下記式（３）、（４）の演算により、電圧位相θおよび電圧振幅Ｕｇを求める。
　θ＝ｔａｎ-1（Ｖα，Ｖβ）　　　　　　・・・（３）
　Ｕｇ＝√（Ｖα2＋Ｖβ2）　　　　　　　・・・（４）
　なお、電圧検出部１４は、例えば、電力系統３のＲ相、Ｓ相およびＴ相の瞬時電圧（以下、相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔと記載する）を検出することができる。この場合、位相・振幅検出部２０は、例えば、相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔを３相２相変換により交流電圧Ｖα、Ｖβへ変換することができる。
　また、位相・振幅検出部２０は、電圧位相θおよび電圧振幅Ｕｇを検出して取得するものであるが、位相・振幅検出部２０に代えて、電圧位相θを検出して取得する位相検出部と、電圧振幅Ｕｇを検出して取得する振幅検出部（電圧振幅取得部の一例）とをそれぞれ設ける構成であってもよい。なお、位相・振幅検出部２０は、電圧位相θや電圧振幅Ｕｇは、例えば、電力系統の管理装置から取得することもできる。
　ｄｑ演算部２１は、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔをα軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβへ変換し、α軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβをｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄへ変換する。ｄｑ演算部２１は、例えば、下記式（５）、（６）を用いて出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔをα軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβへ変換し、下記式（７）、（８）の演算によりα軸電流Ｉαおよびβ軸電流Ｉβをｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄへ変換することができる。なお、電流検出部１５とｄｑ演算部２１は、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを検出し取得する電流取得部として機能する。
　Ｉα＝（３／２）×Ｉｒ　　　　　　　　　・・・（５）
　Ｉβ＝√３÷２×（２×Ｉｓ＋Ｉｒ）　　　・・・（６）
　Ｉｑ＝Ｉα×ｃｏｓθ＋Ｉβ×ｓｉｎθ　　　・・・（７）
　Ｉｄ＝－Ｉα×ｓｉｎθ＋Ｉβ×ｃｏｓθ　　・・・（８）
　電圧異常検出部２２は、電力系統３の電圧異常を検出する。相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔの異常は、例えば、電圧振幅Ｕｇの低下や相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔのアンバランスである。電圧異常検出部２２は、例えば、電圧振幅Ｕｇに所定値以上の振幅振動が含まれている場合に、電力系統３の電圧異常があると判定する。電圧異常検出部２２は、電力系統３の電圧異常があると判定すると異常検出信号Ｓｄを出力する。なお、電圧異常検出部２２は、電圧検出部１４によって検出された相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔに基づいて、電力系統３の電圧異常を検出することもできる。
　制御部２３は、例えば、供給電圧Ｖｉｎ、直流母線電圧Ｖｐｎ、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔ、電圧位相θ、電圧振幅Ｕｇ、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄに基づいて、電力変換部１０を制御する。かかる制御部２３は、昇圧制御部３０と、電流指令生成部３１と、補正部３２と、電流制御部３３と、電圧指令生成部３４と、ＰＷＭ制御部３５とを備える。以下、制御部２３の構成について詳細に説明する。
　なお、制御部２３は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、入出力ポートなどを有するマイクロコンピュータや各種の回路を含む。かかるマイクロコンピュータのＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより、昇圧制御部３０、電流指令生成部３１、補正部３２、電流制御部３３、電圧指令生成部３４およびＰＷＭ制御部３５の制御を実現することができる。なお、マイクロコンピュータのＣＰＵがＲＯＭに記憶されているプログラムを読み出して実行することにより位相・振幅検出部２０、ｄｑ演算部２１および電圧異常検出部２２を実現してもよい。
　また、制御部２３は、昇圧制御部３０、電流指令生成部３１、補正部３２、電流制御部３３、電圧指令生成部３４およびＰＷＭ制御部３５の少なくともいずれかまたは全部をＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）やＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等のハードウェアで構成することもできる。なお、位相・振幅検出部２０、ｄｑ演算部２１および電圧異常検出部２２をＡＳＩＣやＦＰＧＡ等のハードウェアで構成することもできる。
　昇圧制御部３０は、電圧検出部１１によって検出された供給電圧Ｖｉｎと電流検出部１２によって検出された供給電流Ｉｉｎとに基づき、ＭＰＰＴ（Maximum　Power　Point　Tracking）制御により、昇圧回路１６を制御する駆動信号Ｓ７を生成する。
　かかる昇圧制御部３０は、例えば、供給電流Ｉｉｎと供給電圧Ｖｉｎとを乗算して供給電力Ｐｉｎを求め、かかる供給電力Ｐｉｎが最大化するように直流電圧指令Ｖｄｃ*を生成する。そして、昇圧制御部３０は、直流電圧指令Ｖｄｃ*と供給電圧Ｖｉｎとが一致するように駆動信号Ｓ７を生成する。
　電流指令生成部３１は、出力電流指令として、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*を生成する。かかる電流指令生成部３１は、減算部４１と、ｑ軸指令生成部４２と、無効成分電流演算部４３とを備える。
　減算部４１は、直流電圧指令Ｖｐｎ*と直流母線電圧Ｖｐｎとの差分を演算する。ｑ軸指令生成部４２は、直流電圧指令Ｖｐｎ*と直流母線電圧Ｖｐｎとの偏差がゼロになるように、例えば、直流電圧指令Ｖｐｎ*と直流母線電圧Ｖｐｎとの差分をＰＩ（比例積分）制御して、ｑ軸電流指令Ｉｑ*を生成する。無効成分電流演算部４３は、ｑ軸電流指令Ｉｑ*に基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ*を生成する。かかる無効成分電流演算部４３は、例えば、力率設定値を記憶しており、かかる力率設定値およびｑ軸電流指令Ｉｑ*に基づいてｄ軸電流指令Ｉｄ*を生成する。なお、力率設定値は、不図示の入力部からの入力に基づいて設定および変更することができる。
　補正部３２は、位相・振幅検出部２０により取得された電圧振幅Ｕｇの振動成分に基づいて、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*またはｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを補正する。かかる補正により、系統電圧異常時に出力電流を精度よく制御することができる。かかる補正部３２の構成については後で詳述する。
　電流制御部３３は、ｑ軸電流指令Ｉｑ**およびｄ軸電流指令Ｉｄ**と、ｑ軸電流Ｉｑ’およびｄ軸電流Ｉｄ’とに基づいて、ｑ軸電圧指令Ｕｑ*およびｄ軸電圧指令Ｕｄ*を生成する。かかる電流制御部３３は、減算部６１、６２と、ｑ軸電流制御部６３と、ｄ軸電流制御部６４とを備える。
　減算部６１は、ｑ軸電流指令Ｉｑ**からｑ軸電流Ｉｑ’を減算し、減算部６２は、ｄ軸電流指令Ｉｄ**からｄ軸電流Ｉｄ’を減算する。ｑ軸電流制御部６３は、例えば、ｑ軸電流指令Ｉｑ**とｑ軸電流Ｉｑ’との偏差がゼロになるように、減算部６１の減算結果をＰＩ制御してｑ軸電圧指令Ｕｑ*を生成する。また、ｄ軸電流制御部６４は、ｄ軸電流指令Ｉｄ**とｄ軸電流Ｉｄ’との偏差がゼロになるように、減算部６２の減算結果をＰＩ制御してｄ軸電圧指令Ｕｄ*を生成する。
　電圧指令生成部３４は、ｑ軸電圧指令Ｕｑ*およびｄ軸電圧指令Ｕｄ*に基づいて、電圧振幅指令Ｕｇ*を生成する。電圧指令生成部３４は、例えば、下記式（９）の演算により、電圧振幅指令Ｕｇ*を求める。
　Ｕｇ*＝（Ｕｑ*2＋Ｕｄ*2）1/2　　　・・・（９）
　ＰＷＭ制御部３５は、電圧振幅指令Ｕｇ*および電圧位相θに基づいて、ＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号を生成し、駆動信号Ｓ１～Ｓ６として出力する。かかるＰＷＭ制御部３５は、例えば、下記式（１０）～（１２）の演算によりＲ相、Ｓ相およびＴ相の電圧指令Ｖｒｕ*、Ｖｓ*、Ｖｔ*を生成する。ＰＷＭ制御部３５は、電圧指令Ｖｒ*、Ｖｓ*、Ｖｔ*に基づいて駆動信号Ｓ１～Ｓ６を生成する。これにより、電力変換部１０は、電圧位相θに同期して出力電圧を出力することができる。
　Ｖｒ*＝Ｕｇ*×ｃｏｓ（θ）　　　　　　　・・・（１０）
　Ｖｓ*＝Ｕｇ*×ｃｏｓ（θ－２π／３）　　・・・（１１）
　Ｖｔ*＝Ｕｇ*×ｃｏｓ（θ＋２π／３）　　・・・（１２）
［３．補正部３２］
　補正部３２は、上述したように、位相・振幅検出部２０により取得された電圧振幅Ｕｇの振動成分に基づいて、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*またはｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを補正する。
　かかる補正部３２は、図２に示すように、ゲイン演算部５０と、スイッチ部５１と、乗算部５２～５５とを備える。ゲイン演算部５０は、位相・振幅検出部２０により取得された電圧振幅Ｕｇの振動成分に基づいて、調整ゲインＫを生成する。
　図４は、ゲイン演算部５０の構成の一例を示す図である。図４に示すように、ゲイン演算部５０は、振動成分除去部７１と、比率演算部７２と、ゲイン調整部７３とを備える。振動成分除去部７１は、位相・振幅検出部２０により取得された電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去し、電圧振幅Ｕｇ’として出力する。電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去した電圧振幅Ｕｇ’は、電力系統３の基本周波数の電圧振幅（以下、基本振幅電圧と記載する）である。なお、振動成分ΔＵｇは、いわゆる脈動成分と呼ばれることがある。
　図５は、振動成分除去部７１の構成例を示す図である。図５に示すように、振動成分除去部７１は、ローパスフィルタ７５と、移動平均演算部７６と、電圧振幅記憶部７７と、切替部７８、７９とを備える。振動成分除去部７１は、例えば、図示しない入力部からの設定に基づき、振動成分ΔＵｇの除去処理として３つの処理のいずれかを選択的に実行する。
　例えば、振動成分除去部７１は、第１モードに設定されている場合、ローパスフィルタ７５により電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去して出力する。また、振動成分除去部７１は、第２モードに設定されている場合、移動平均演算部７６により電圧振幅Ｕｇの移動平均を演算することにより電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去して出力する。なお、移動平均演算部７６は、直近の期間Ｔａの電圧振幅Ｕｇの平均値を演算することで電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去する。移動平均演算部７６の期間Ｔａは設定によって変更することができる。
　また、振動成分除去部７１は、第３モードに設定されている場合、電力系統３の電圧異常が発生する前の電圧振幅Ｕｇを電圧振幅記憶部７７に記憶し、電圧振幅記憶部７７に記憶した電圧振幅Ｕｇを電圧振幅Ｕｇ’として出力する。電圧振幅記憶部７７は、例えば、電圧異常検出部２２から異常検出信号Ｓｄが出力されるまで、周期的（例えば、１秒毎）に記憶する電圧振幅Ｕｇを更新し、電圧異常検出部２２から異常検出信号Ｓｄが出力された後は、記憶する電圧振幅Ｕｇの更新を停止する。
　なお、図５に示す振動成分除去部７１は、モードの選択を切替部７８、７９によって行うが、モードの切り替えを行うことができれば、切替部７８、７９を用いない構成であってもよい。また、振動成分除去部７１は、上述した３つのモードのうちいずれか１つまたは２つのモードを実行する構成であってもよく、図５に示す構成に限定されない。
　図４に戻って補正部３２の説明を続ける。比率演算部７２は、電圧振幅Ｕｇと電圧振幅Ｕｇ’との比率Ｒｇを演算する。比率演算部７２は、例えば、下記式（１３）の演算により、比率Ｒｇを求める。
　Ｒｇ＝Ｕｇ／Ｕｇ’　　　・・・（１３）
　ゲイン調整部７３は、比率ＲｇにゲインＫ１を乗算して調整ゲインＫを求める。ゲインＫ１は、例えば、０より大きく１以下の値であり、予めゲイン調整部７３に設定される値（例えば、０．７）であるが、図示しない入力部からの入力に基づいてゲインＫ１を設定することができる。
　図２に戻って補正部３２の説明を続ける。スイッチ部５１は、例えば、電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ以上である場合に、調整ゲインＫを乗算部５２、５３または乗算部５４、５５へ出力する。
　図６は、スイッチ部５１の一例を示す図である。図６に示すように、スイッチ部５１は、判定部８０と、スイッチ８１と、切替部８２と、逆数演算部８３とを備える。判定部８０は、電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ以上である場合に、スイッチ８１をＯＮにして調整ゲインＫを出力し、振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ未満である場合に、スイッチ８１をＯＦＦにして調整ゲインＫの出力を停止する。なお、判定部８０は、スイッチ８１をＯＦＦにして調整ゲインＫの出力を停止する場合、例えば、調整ゲインＫに代えて、「１」を出力する。また、スイッチ部５１は、例えば、判定部８０およびスイッチ８１を設けない構成であってもよい。
　切替部８２は、例えば、図示しない入力部から予め設定されたモードに基づき、調整ゲインＫの出力先を切り替える。例えば、入力部からの設定が出力電流指令に対する補正を示す第１モードの場合、切替部８２は、乗算部５２、５３に調整ゲインＫを出力し、乗算部５４、５５には逆数演算部８３経由で「１」を出力する。また、入力部からの設定が出力電流に対する補正を示す第２モードの場合、切替部８２は、乗算部５４、５５に逆数演算部８３経由で調整ゲインＫを出力し、乗算部５２、５３には「１」を出力する。逆数演算部８３は、調整ゲインＫの逆数を演算し、調整ゲインＫｘ（＝１／Ｋ）として乗算部５２、５３へ出力する。なお、逆数演算部８３は、切替部８２から「１」が入力される場合、「１」を乗算部５４、５５へ出力する。
　なお、スイッチ部５１は、図６に示す構成に限定されない。例えば、スイッチ部５１は、切替部８２を有しない構成であってもよく、この場合、調整ゲインＫの出力先は、例えば、乗算部５２、５３と乗算部５４、５５とのいずれか一方である。
　図２に戻って、補正部３２の説明を続ける。乗算部５２は、ｑ軸電流指令Ｉｑ*にスイッチ部５１から出力される調整ゲインＫまたは「１」を乗算し、ｑ軸電流指令Ｉｑ**として出力する。また、乗算部５３は、ｄ軸電流指令Ｉｄ*にスイッチ部５１から出力される調整ゲインＫまたは「１」を乗算し、ｄ軸電流指令Ｉｄ**として出力する。
　また、乗算部５４は、ｑ軸電流Ｉｑにスイッチ部５１から出力される調整ゲインＫｘまたは「１」を乗算し、ｑ軸電流Ｉｑ’として出力する。また、乗算部５５は、ｄ軸電流Ｉｄにスイッチ部５１から出力される調整ゲインＫｘまたは「１」を乗算し、ｄ軸電流Ｉｄ’として出力する。なお、ゲイン調整部７３、スイッチ部５１および乗算部５２～５５が補正処理部の一例に相当する。
　ここで、電力系統３に電圧異常が生じた場合について説明する。図７Ａは、電力系統３の電圧異常の一例を示す図である。図７Ａに示す例では、電力系統３のＲ相、Ｓ相およびＶ相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔ（以下、系統相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔと記載する）がアンバランスである電圧異常を示す。
　また、図７Ｂは、図７Ａに示す電圧異常の状態で補正部３２の補正がない場合の出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔの状態を示す図であり、図７Ｃは、図７Ａに示す電圧異常の状態での電圧位相θの状態を示す図である。また、図７Ｄは、図７Ａに示す電圧異常の状態で補正部３２の補正がある場合の出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔの状態を示す図である。
　図７Ａに示すように、電力系統３に電圧異常が生じた場合、制御部２３において補正部３２がなければ、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔは、図７Ｂに示すように、歪んだ状態になり、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔに過度な脈動が生じる場合がある。その結果、過電流などが発生し、電力変換装置１の制御部２３は、電力変換部１０に対する制御を停止させてしまうおそれがある。
　このように、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔに歪みが生じるのは、電圧異常の状態での電圧位相θが図７Ｃに示す状態になるためである。電圧正常時の状態での電圧位相θは図７Ｃにおいて破線で示す状態である。ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*は、電圧正常時の状態の電圧位相θを前提に生成されることから、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*による電流制御後の電圧振幅指令Ｕｇ*が電圧異常時の電圧位相θによって電圧指令Ｖｒ*、Ｖｓ*、Ｖｔ*へ変換されることで、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔが図７Ｂに示す状態になる。
　一方、電力系統３に電圧異常が生じた場合、制御部２３は、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*、または、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを、補正部３２により振動成分ΔＵｇに基づいて補正する。これにより、図７Ｄに示すように、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔの歪みを抑制し、出力電流Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔに過度な脈動が生じることを抑制することができる。そのため、出力電流の精度を向上させることができ、電圧異常時において、例えば、不要解列の発生を抑制することができる。また、正常時の電圧位相θを保持して系統電圧異常時に切り替える場合に比べ、過電流の発生などを抑制でき、出力電流を精度よく制御することができる。
　また、補正部３２は、電圧振幅Ｕｇと電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去した電圧振幅Ｕｇ’との比率Ｒｇを演算し、かかる比率Ｒｇに基づいて、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*、または、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを補正する。電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去した電圧振幅Ｕｇ’は、電力系統３の基本振幅電圧であり、比率Ｒｇの振動成分ΔＲｇは、基本振幅電圧に対する振動成分ΔＵｇの比率である。
　そのため、補正部３２は、比率Ｒｇの振動成分ΔＲｇに基づいて、ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*、または、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを補正することで、適切な調整ゲインＫにより出力電流の制御を行うことができ、出力電流の精度を向上させることができる。
　また、補正部３２は、電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇの除去をローパスフィルタ７５で行うことができるため、振動成分ΔＵｇの除去を精度よく行いつつ、入力に対して出力を遅延させることができる。そのため、例えば、系統電圧異常の発生タイミングにおいて、比率Ｒｇは、電圧低下後の電圧振幅Ｕｇと電圧低下前の電圧振幅Ｕｇで生成した電圧振幅Ｕｇ’との比率になる。これにより、系統電圧の低下率に応じた比率で出力電流を低減させることが可能となる。また、ローパスフィルタ７５の時定数を大きくすることによって、系統電圧の低下率に応じて出力電流を抑える期間を長くすることができる。
　また、補正部３２は、電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇの除去を移動平均演算部７６で行うことができるため、振動成分ΔＵｇの除去を精度よく行うことができる。また、ローパスフィルタ７５の場合と同様に、系統電圧異常の発生タイミングにおいて、比率Ｒｇは、電圧低下後の電圧振幅Ｕｇと電圧低下前の電圧振幅Ｕｇで生成した電圧振幅Ｕｇ’との比率になるため、系統電圧の低下率に応じた比率で出力電流を低下させることが可能となる。なお、移動平均の期間を長くすることによって、系統電圧の低下率に応じた比率で出力電流を低減させる期間を長くすることができる。
　また、補正部３２は、電力系統３の電圧異常が発生する前の電圧振幅Ｕｇ（以下、電圧振幅Ｕｇｍと記載する）を記憶する電圧振幅記憶部７７を有しており、電力系統３の電圧異常が発生した場合、比率Ｒｇとして、電圧振幅Ｕｇと電圧振幅Ｕｇｍとの比を演算する。これにより、系統電圧が低下した場合に、系統電圧の低下率に応じた比率で出力電流を低減させることが可能となる。なお、補正部３２は、電力系統３の電圧異常が発生する前にローパスフィルタ７５や移動平均演算部７６によって振動成分ΔＵｇが除去された電圧振幅Ｕｇを電圧振幅Ｕｇｍとして電圧振幅記憶部７７に記憶することもできる。
　また、電力系統３の電圧異常が発生する前は、系統相電圧Ｖｒ、Ｖｓ、Ｖｔはバランスされており、三相平衡の状態であるため、電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇを無視することができる。そのため、電力系統３が正常である状態から継続して補正部３２を動作させることができる。この場合、系統電圧異常が発生しても、制御部２３における処理を変更することなく、電圧異常が発生したタイミングから迅速に系統電圧異常に対する処理を行うことができ、出力電流を精度よく制御することができる。一方、正常時の電圧位相θを保持して系統電圧異常時に切り替える場合、電圧異常が発生したタイミングから系統電圧異常と判定するまでの間、出力電流を精度よく制御することが難しい。
　また、スイッチ部５１は、電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ以上である場合に、調整ゲインＫを出力し、振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ未満である場合、調整ゲインＫの出力を停止する。電力変換装置１に接続する電力系統３によっては、例えば、送電環境等の問題により電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇが大きくなるおそれがある。このような場合、制御部２３は、補正部３２による補正処理を停止させることができる。これにより、電力系統３が正常時にも関わらず電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇが大きい場合に、補正部３２の補正による影響を排除することができる。なお、例えば、電力系統３が正常時に補正部３２による補正による影響が少ない場合などにおいては、スイッチ部５１を設けなくても構わない。
　上述した補正部３２は、電圧振幅Ｕｇと電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去した電圧振幅Ｕｇ’との比率Ｒｇを演算し、かかる比率Ｒｇに基づいて、出力電流の制御を行うが、補正部３２は、比率Ｒｇを用いない構成であってもよい。図８は、補正部３２の他の構成例を示す図である。
　図８に示すように、振動成分抽出部８４と、ゲイン調整部８５と、スイッチ部８６と、減算部８７と、電圧振幅記憶部８８と、比率演算部８９と、加算部９０、９１と、乗算部９２、９３と、調整値補正部９４とを備える。
　振動成分抽出部８４は、位相・振幅検出部２０により取得された電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを抽出する。かかる振動成分抽出部８４は、例えば、ハイパスフィルタによって構成される。ゲイン調整部８５は、振動成分抽出部８４によって抽出された振動成分ΔＵｇにゲインＫ２を乗算して調整値Ｋｉを求める。
　スイッチ部８６は、電圧振幅Ｕｇに含まれる振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ以上である場合に、調整値Ｋｉを加算部９０、９１へ出力する。スイッチ部８６は、判定部９５と、スイッチ９６とを備える。判定部９５は、判定部８０と同様に、振動成分ΔＵｇが閾値Ｕｔｈ以上であるか否かを判定し、スイッチ９６を制御する。なお、補正部３２は、スイッチ部８６を設けない構成であってもよい。
　加算部９０は、調整値Ｋｉをｑ軸電流指令Ｉｑ*に加算する。また、加算部９１は、調整値補正部９４によって補正された調整値Ｋｉ’をｄ軸電流指令Ｉｄ*に加算する。調整値補正部９４は、例えば、下記式（１４）の演算を行うことにより、調整値Ｋｉ’を求める。
　Ｋｉ’＝Ｋｉ×（Ｉｄ*／Ｉｑ*）　　　・・・（１４）
　このように、図８に示す補正部３２は、振動成分ΔＵｇに応じた調整値Ｋｉを生成し、かかる調整値Ｋｉに基づいてｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*を補正する。これにより、出力電流の歪みを抑制し、出力電流に過度な脈動が生じることを抑制することができる。なお、図８に示す例では、調整値Ｋｉに基づいてｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*を補正するが、調整値Ｋｉの逆数に基づいてｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄを補正する構成を補正部３２に設けることもできる。
　減算部８７は、電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを減算することによって、電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去した電圧振幅Ｕｇ’を演算する。電圧振幅記憶部８８は、例えば、電圧異常検出部２２から異常検出信号Ｓｄが出力されるまで、電圧振幅記憶部７７と同様に、周期的に記憶する電圧振幅Ｕｇ’を更新し、電圧異常検出部２２から異常検出信号Ｓｄが出力された後は、記憶する電圧振幅Ｕｇ’の更新を停止する。
　比率演算部８９は、比率演算部７２と同様に、減算部８７により電圧振幅Ｕｇから振動成分ΔＵｇを除去した電圧振幅Ｕｇ’と電圧振幅記憶部８８に記憶された電圧振幅Ｕｇ’との比率Ｒｇを演算する。乗算部９２は、加算部９０の加算結果に比率Ｒｇを乗じてｑ軸電流指令Ｉｑ**を生成する。また、乗算部９３は、加算部９１の加算結果に比率Ｒｇを乗じてｄ軸電流指令Ｉｄ**を生成する。これにより、系統電圧の低下率に応じた比率で出力電流を低減することが可能となる。なお、補正部３２は、減算部８７、電圧振幅記憶部８８、比率演算部８９および乗算部９２、９３を設けない構成であってもよい。なお、ゲイン調整部８５、スイッチ部８６、加算部９０、９１および調整値補正部９４が補正処理部の一例に相当する。
　図２に示す電力変換装置１では、昇圧回路１６およびインバータ回路１７が電力変換部１０である例を示したが、電力変換装置１の電力変換部１０は、図２に示す構成に限定されない。例えば、電力変換装置１は、図９に示すように、複数の双方向スイッチＳｗ１～Ｓｗ９を含む電力変換部１０を備えるマトリクスコンバータであってもよい。図９は、電力変換部１０の一例を示す図であり、複数の双方向スイッチＳｗ１～Ｓｗ９は、発電装置２の各相と電力系統３の各相との間を接続するスイッチである。かかる双方向スイッチＳｗ１～Ｓｗ９は、導通方向が制御可能な複数のスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ）などから構成される。
　なお、上述した例では、ｑ軸とｄ軸の電流補正を行ったが、電力変換装置１は、例えば、力率１制御の場合、ｑ軸のみの電流補正を行うこともできる。
［４．電流制御フロー］
　ここで、制御部２３により実行される出力電流制御処理の一例について図１０を参照して具体的に説明する。図１０は、制御部２３により実行される電力変換処理の一例を示すフローチャートである。
　図１０に示すように、位相・振幅検出部２０は、電力系統３の電圧振幅Ｕｇを取得する（ステップＳ１０）。制御部２３は、電圧振幅Ｕｇの振動成分ΔＵｇに基づいて、出力電流指令（ｑ軸電流指令Ｉｑ*およびｄ軸電流指令Ｉｄ*）および出力電流値（ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄ）のうちの一方を補正する（ステップＳ１１）。
　制御部２３は、出力電流指令および出力電流値のうちの他方と補正後の一方との差に基づいて電力変換部１０を制御することにより、電力変換部１０から電力系統３への出力電流を制御する（ステップＳ１２）。
　以上のように、実施形態に係る電力変換装置１は、電圧振幅Ｕｇの振動成分ΔＵｇに基づいて、出力電流指令および出力電流値のうちの一方を補正することから、過電流の発生などを抑制でき、出力電流を精度よく制御することができる。
［５．その他］
　図１および図２に示す電力変換装置１は、電力変換部１０を含む構成であるが、電力変換部１０を制御する制御装置として、例えば、以下の構成を有するようにしてもよい。
　（構成例）
　電力系統３の電圧振幅Ｕｇを取得する電圧振幅取得部と、
　前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅Ｕｇの振動成分ΔＵｇに基づいて、前記電力系統３への出力電流を制御する指令Ｕｑ*、Ｕｄ*（出力電圧指令の一例）を生成する制御部２３と、を備え、
　前記制御部２３は、
　前記電力系統３への出力電流Ｉｑ、Ｉｄを取得する電流取得部と、
　前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅Ｕｇの振動成分ΔＵｇに基づいて、出力電流指令Ｉｑ*、Ｉｄ*または前記電流取得部によって検出された前記出力電流Ｉｑ、Ｉｄを補正する補正部と、
　前記補正部によって補正された前記出力電流指令Ｉｑ*、Ｉｄ*または前記出力電流Ｉｑ、Ｉｄに基づいて前記電力系統３への出力電流を制御する指令Ｕｑ*、Ｕｄ*（出力電圧指令の一例）を生成する電流制御部と、
　ことを特徴とする記載の制御装置。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　１　電力変換装置
　２　発電装置
　３　電力系統
　１０　電力変換部
　１１、１３、１４　電圧検出部
　１２、１５　電流検出部
　２０　位相・振幅検出部
　２１　ｄｑ演算部
　２２　電圧異常検出部
　２３　制御部
　３１　電流指令生成部
　３２　補正部
　３３　電流制御部
　３４　電圧指令生成部
　３５　ＰＷＭ制御部
　４１、６１、６２、８７　減算部
　４２　ｑ軸指令生成部
　４３　無効成分電流演算部
　５０　ゲイン演算部
　５１、８３、８６　スイッチ部
　５２～５５、９２、９３　乗算部
　６３　ｑ軸電流制御部
　６４　ｄ軸電流制御部
　７８、７９、８３　切替部
　７１　振動成分除去部
　７２、８９　比率演算部
　７３、８５　ゲイン調整部
　７５　ローパスフィルタ
　７６　移動平均演算部
　７７、８８　電圧振幅記憶部
　８０、９５　判定部
　８１、９６　スイッチ
　８４　振動成分抽出部
　９０、９１　加算部
　９４　調整値補正部
　１００　発電システム

Claims (13)

  1. 　電力系統に接続された電力変換部と、
    　前記電力系統の電圧振幅を取得する電圧振幅取得部と、
    　前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅の振動成分に基づいて、前記電力変換部から前記電力系統への出力電流を制御する制御部と、を備える
    　ことを特徴とする電力変換装置。
  2. 　前記電力変換部から前記電力系統への出力電流を検出する電流検出部を備え、
    　前記制御部は、
    　前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅の振動成分に基づいて、出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流を補正する補正部と、
    　前記補正部によって補正された前記出力電流指令または前記出力電流に基づいて前記電力変換部から前記電力系統への出力電流を制御する電流制御部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記補正部は、
    　前記電圧振幅取得部によって取得された前記電圧振幅から前記振動成分を除去する振動成分除去部と、
    　前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅と前記振動成分除去部により前記振動成分が除去された前記電圧振幅との比率を演算する比率演算部と、
    　前記比率演算部による演算結果に基づいて、前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流を補正する補正処理部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記振動成分除去部は、
    　前記電圧振幅の移動平均を演算することによって前記電圧振幅から前記振動成分を除去する
    　ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
  5. 　前記振動成分除去部は、
    　前記電圧振幅から前記振動成分を除去するローパスフィルタである
    　ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
  6. 　前記補正部は、
    　前記電力系統の電圧異常が発生する前に前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅を記憶する電圧振幅記憶部と、
    　前記電力系統の電圧異常が発生した場合、前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅と前記電圧振幅記憶部によって記憶された前記電圧振幅との比率を演算する比率演算部と、
    　前記比率演算部による演算結果に基づいて、前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流を補正する補正処理部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  7. 　前記補正処理部は、
    　前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流に対して前記比率演算部による演算結果に応じた値を乗算する乗算部を備える
    　ことを特徴とする請求項３～６のいずれか１つに記載の電力変換装置。
  8. 　前記補正部は、
    　前記電圧振幅取得部によって取得された前記電圧振幅から前記振動成分を抽出する振動成分抽出部と、
    　前記振動成分抽出部によって抽出された前記振動成分に基づいて、前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流を補正する補正処理部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
  9. 　前記補正処理部は、
    　前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流に対して前記振動成分抽出部により抽出された前記振動成分に応じた値を加算する加算部を備える
    　ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
  10. 　前記補正部は、
    　前記電圧振幅取得部によって取得された前記電圧振幅から前記振動成分を除去する振動成分除去部と、
    　前記振動成分除去部により前記振動成分が除去された前記電圧振幅を記憶する電圧振幅記憶部を備え、
    　前記振動成分除去部により前記振動成分が除去された前記電圧振幅と前記電圧振幅記憶部によって記憶された前記電圧振幅との比率を演算する比率演算部と、
    　前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流に対して前記比率演算部による演算結果に応じた値を乗算する乗算部と、を備える
    　ことを特徴とする請求項８または９に記載の電力変換装置。
  11. 　前記補正部は、
    　前記電圧振幅取得部により取得された前記電圧振幅または前記電圧振幅の振動成分が閾値以上であるか否かを判定する判定部と、
    　前記判定部によって前記電圧振幅または前記電圧振幅の振動成分が閾値以上であると判定された場合に、前記電圧振幅の振動成分に基づいて、前記出力電流指令または前記電流検出部によって検出された前記出力電流を補正する
    　ことを特徴とする請求項２～１０のいずれか１つに記載の電力変換装置。
  12. 　請求項１～１１のいずれか１つに記載の電力変換装置と、前記電力変換装置に接続された発電源とを備え、
    　前記電力変換装置は、前記発電源によって発電された電力を前記電力系統へ出力する
    　ことを特徴とする発電システム。
  13. 　電力変換部に接続された電力系統の電圧振幅を取得することと、
    　前記取得された前記電圧振幅の振動成分に基づいて、前記電力変換部から前記電力系統への出力電流を制御することと、を含む
    　ことを特徴とする電流制御方法。
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