(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を供給する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力される前記直流電力を単相の交流電力に変換する出力電圧制御部からの指令により制御される単相電力変換回路と、前記交流電力の受電端と前記電力変換回路の間にリアクタンス成分を備えた主回路部から成る電力変換装置を並列接続した単相電力変換装置の並列運転制御装置において、前記各単相電力変換回路から出力される有効電力を検出する有効電力検出手段と、前記有効電力の直流成分を検出する有効電力直流成分検出手段と、有効電力基準から前記有効電力の直流成分を減算して得られる値に第１のゲインを掛けて周波数補正量を算出する周波数補正手段と、前記周波数補正量を前記単相電力変換回路の周波数指令に加算して単相電力変換回路が実際に出力する周波数とする周波数決定手段と、前記周波数に規定出力電圧指令を掛けて得られる出力電圧指令を前記単相電力変換回路の出力電圧制御部に与えるようにしたことを特徴とする単相電力変換器の並列運転制御装置。
【請求項２】
第１のゲインが、有効電力基準から有効電力の直流成分を減算して得られる値に応じて変わるゲイン変更手段である請求項1に記載の単相電力変換器の並列運転制御装置。
【請求項３】
周波数補正量を算出する周波数補正手段が、補正量を所定の範囲に制限する周波数補正量制限手段である請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項４】
直流電力を供給する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力される前記直流電力を単相の交流電力に変換する出力電圧制御部からの指令により制御される単相電力変換回路と、前記交流電力の受電端と前記電力変換回路の間にリアクタンス成分を備えた主回路部から成る電力変換装置を並列接続した単相電力変換装置の並列運転制御装置において、前記各主回路の直流回路に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段と、前記直流電流の直流成分を検出する直流電流成分検出手段と、直流電流基準から前記直流電流の直流成分を減算して得られる値に第１のゲインを掛けて周波数補正量を算出する周波数補正手段と、前記周波数補正量を前記単相電力変換回路の周波数指令に加算して前記電力変換回路が実際に出力する周波数とする周波数決定手段と、前記周波数に規定出力電圧指令を掛けて得られる出力電圧指令を単相電力変換回路の出力電圧制御部に与えるようにしたことを特徴とする単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項５】
第１のゲインが、直流電流基準から直流電流の直流成分を減算して得られる値に応じて変わるゲイン変更手段である請求項４に記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項６】
周波数補正量を算出する周波数補正手段が、補正量を所定の範囲に制限する周波数補正量制限手段である請求項４乃至請求項５のいずれかに記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項７】
直流電力を供給する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力される前記直流電力を単相の交流電力に変換する出力電圧制御部からの指令により制御される単相電力変換回路と、前記交流電力の受電端と前記電力変換回路の間にリアクタンス成分を備えた主回路部から成る電力変換装置を並列接続した単相電力変換装置の並列運転制御装置において、前記各単相電力変換回路から出力される有効電力を検出する有効電力検出手段と、前記有効電力の直流成分を検出する有効電力直流成分検出手段と、有効電力基準から前記有効電力の直流成分を減算して得られる値に第１のゲインを掛けて周波数補正量を算出する周波数補正手段と、前記周波数補正量を前記単相電力変換回路の周波数指令に加算して単相電力変換回路が実際に出力する周波数とする周波数決定手段と、前記各単相電力変換回路から出力される無効電力を検出する無効電力検出手段と、前記無効電力の直流成分を検出する無効電力直流成分検出手段と、無効電力基準から前記無効電力の直流成分を減算して得られる値に第２のゲインを掛けて出力電圧補正量を算出する出力電圧補正手段と、前記周波数に規定出力電圧指令を掛けて得られる出力電圧指令前記出力電圧補正量を前記単相電力変換回路の出力電圧指令に加算して得られる出力電圧振幅と前記周波数とを乗算して得られる出力電圧指令を前記単相電力変換回路の出力電圧制御部に与えるようにしたことを特徴とする単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項８】
第２のゲインが、無効電力基準から無効電力の直流成分を減算して得られる値に応じて変わる第２のゲイン変更手段である請求項７に記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項９】
出力電圧補正量を算出する出力電圧補正手段が、出力電圧補正量を所定の範囲に制限する出力電圧補正量制限手段である請求項７または８のいずれかに記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項１０】
第１のゲインが、単相電力変換回路の定格容量に応じてゲインを変更する第３のゲインである請求項１または４または７のいずれかに記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【請求項１１】
第２のゲインが、単相電力変換回路の定格容量に応じてゲインを変更する第４のゲインである請求項７に記載の単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単相の電力変換装置において、特に複数台の電力変換装置を並列に接続して運転する場合に、各電力変換装置間でデータの通信を行うことなく各出力電力を自動的に一致させる並列運転機能を備えた電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数台の単相電力変換装置を並列に接続して共通の負荷に接続する場合、各変換器間で出力電圧の振幅や位相の同期が行えないと、電圧差により一方の単相電力変換装置へと電流が流れ込み、所望の出力電力が負荷に供給できなくなるばかりか、過電流が流れて構成機器を破壊する恐れがあるので、各電力変換装置の間で出力電圧の振幅や位相の同期をとる必要がある。
【０００３】
このため、同一の電力変換装置を並列運転する場合であっても、互いの運転状態を確認するための通信回路や信号配線が必要になる。
【０００４】
図１３は、２台の単相電力変換装置で並列運転する際の従来の制御装置における主回路構成を示す。図において、１は直流電源部で、２は単相電力変換回路部である。３はインダクタンス成分を含むフィルタ回路部であり、これら直流電源部１と単相電力変換回路部２とフィルタ回路部３により主回路部４を構成する。
【０００５】
５は出力電圧指令発生部で、運転指令や負荷状態により電力変換回路部２が出力すべき電圧の指令を出力する。６は出力電力制御部で、前記出力電圧指令発生部５から送られる出力電圧指令Ｖ１*に基づいて前記単相電力変換回路２を制御する。
【０００６】
前述した出力指令発生部５と出力電圧制御部６により制御部７を構成している。そして主回路部４と制御部７より第１の単相電力変換装置８を構成する。一方９は、前記単相電力変換装置８と同様に構成されて出力電圧指令値Ｖ１*に基づいて交流の出力電圧を発生する第２の単相電力変換装置であって、各電力変換装置８，９の交流端子には負荷１０が接続される。
【０００７】
尚１１は出力電圧指令発生部５により出力された電圧指令Ｖ１*を単相電力変換装置９に伝えるための信号に変換する通信回路部、１２は単相電力変換装置８と単相電力変換装置９間で互いの状態を通信し合うための信号を伝える通信ケーブルを示している。
【０００８】
直流電源部１は単相電力変換回路部２へ直流の電力を供給する。また、負荷１０から電力が回生される場合には、単相電力変換回路部２から直流電源部１へと直流電力が回生される。単相電力変換回路部２は、直流電源部１から供給された直流電力を交流の電力へと変換して負荷１０へと供給する。その際に、単相電力変換回路部２の交流側の出力電圧に含まれる高調波成分をフィルタ回路部３が除去し、高調波の少ない電圧を負荷１０へと供給する。
【０００９】
出力電圧指令発生部５は、運転指令や負荷状態により各電力変換回路部が出力すべき電圧の出力電圧指令値Ｖ１*を出力電圧制御部６および通信回路部１１に送出する。出力電圧制御部６は、単相電力変換回路部２を構成する構成機器を操作して交流端子に発生する出力電圧を指令Ｖ１*になるように制御する。通信回路部１１は通信ケーブル１２を介して電力変換装置９と通信を行い、出力電圧指令Ｖ１*を単相電力変換装置９に伝える。単相電力変換装置９は、交流端子の出力電圧が出力電圧指令Ｖ１*に等しくなるように単相電力変換装置９の単相電力変換回路部を制御する。
【００１０】
これにより、単相電力変換装置８と単相電力変換装置９の出力電圧が等しくなるために、各単相電力変換装置８、９が負荷１０に供給する電力は等しくなる。また、各単相電力変換装置８、９間のバランス精度を高めるために、通信回路部１１と通信ケーブル１２を介して、出力電圧指令Ｖ１*以外の運転状態についても互いに授受し合っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、単相電力変換装置の並列運転を行うにあたっては、各単相電力変換装置間で運転状態のデータを授受するための通信手段を必要とする。これは、装置を製作する際のコストの上昇につながることとなる。また、各単相電力変換装置を離れた場所に設置した場合には、通信データへのノイズ混入が予想され、並列運転が正常に行えない可能性もある。ノイズの混入を防ぐための対策にも費用が発生し、装置のコストを更に高める原因となる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、単相電力変換装置の並列運転を行うにあたって各単相電力変換装置間で運転状態のデータを授受するための通信手段を必要としない単相電力変換装置の並列運転制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為に、請求項１によれば、直流電力を供給する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力される前記直流電力を単相の交流電力に変換する出力電圧制御部からの指令により制御される単相電力変換回路と、前記交流電力の受電端と前記電力変換回路の間にリアクタンス成分を備えた主回路部から成る電力変換装置を並列接続した単相電力変換装置の並列運転制御装置において、前記各単相電力変換回路から出力される有効電力を検出する有効電力検出手段と、前記有効電力の直流成分を検出する有効電力直流成分検出手段と、有効電力基準から前記有効電力の直流成分を減算して得られる値に第１のゲインを掛けて周波数補正量を算出する周波数補正手段と、前記周波数補正量を前記単相電力変換回路の周波数指令に加算して単相電力変換回路が実際に出力する周波数とする周波数決定手段と、前記周波数に規定出力電圧指令を掛けて得られる出力電圧指令を前記単相電力変換回路の出力電圧制御部に与えるようにした。
【００１４】
この構成によれば、単相電力変換回路から出力される有効電力に応じて単相電力変換回路の出力の周波数が変化し、有効電力が多い方の単相電力変換回路の出力周波数が低下して少ない方の出力周波数が上昇してバランスされる。
【００１５】
請求項４によれば、直流電力を供給する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力される前記直流電力を単相の交流電力に変換する出力電圧制御部からの指令により制御される単相電力変換回路と、前記交流電力の受電端と前記電力変換回路の間にリアクタンス成分を備えた主回路部から成る電力変換装置を並列接続した単相電力変換装置の並列運転制御装置において、前記各主回路の直流回路に流れる直流電流を検出する直流電流検出手段と、前記直流電流の直流成分を検出する直流電流成分検出手段と、直流電流基準から前記直流電流の直流成分を減算して得られる値に第１のゲインを掛けて周波数補正量を算出する周波数補正手段と、前記周波数補正量を前記単相電力変換回路の周波数指令に加算して前記電力変換回路が実際に出力する周波数とする周波数決定手段と、前記周波数に規定出力電圧指令を掛けて得られる出力電圧指令を単相電力変換回路の出力電圧制御部に与えるようにした。ことを特徴とする単相電力変換装置の並列運転制御装置。
【００１６】
この構成によれば、単相電力変換回路の直流電流に応じて単相電力変換回路の出力の周波数が変化し、直流電流が多い方の単相電力変換回路の出力周波数が低下して少ない方の出力周波数が上昇してバランスされる。
【００１７】
請求項７によれば、直流電力を供給する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力される前記直流電力を単相の交流電力に変換する出力電圧制御部からの指令により制御される単相電力変換回路と、前記交流電力の受電端と前記電力変換回路の間にリアクタンス成分を備えた主回路部から成る電力変換装置を並列接続した単相電力変換装置の並列運転制御装置において、前記各単相電力変換回路から出力される有効電力を検出する有効電力検出手段と、前記有効電力の直流成分を検出する有効電力直流成分検出手段と、有効電力基準から前記有効電力の直流成分を減算して得られる値に第１のゲインを掛けて周波数補正量を算出する周波数補正手段と、前記周波数補正量を前記単相電力変換回路の周波数指令に加算して単相電力変換回路が実際に出力する周波数とする周波数決定手段と、前記各単相電力変換回路から出力される無効電力を検出する無効電力検出手段と、前記無効電力の直流成分を検出する無効電力直流成分検出手段と、無効電力基準から前記無効電力の直流成分を減算して得られる値に第２のゲインを掛けて出力電圧補正量を算出する出力電圧補正手段と、前記周波数に規定出力電圧指令を掛けて得られる出力電圧指令前記出力電圧補正量を前記単相電力変換回路の出力電圧指令に加算して得られる出力電圧振幅と前記周波数とを乗算して得られる出力電圧指令を前記単相電力変換回路の出力電圧制御部に与えるようにした。
【００１８】
この構成によれば、単相電力変換回路から出力される無効電力に応じて単相電力変換回路の出力電圧を変化させてバランスさせるようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図１３と同一部分には同一符号を付してある。
【００２０】
図１は、本発明の第1の実施の形態を示すもので、フィルタ回路部３と負荷１０との間に設けた有効電力検出部１３は、主回路部４が出力する有効電力Ｐ１を検出し、直流成分検出部１４へと送る機能を有している。
【００２１】
直流成分検出部１４は、有効電力検出部１３によって検出された有効電力Ｐ１に含まれる直流成分ＰｌＤを検出し減算部１５へと送出するもので、減算部１５は、有効電力基準ＰｌＲから直流成分ＰｌＤを減算し、ゲイン部１６へと送出する機能を有している。ゲイン部１６は、減算部１５によって有効電力基準ＰｌＲから直流成分ＰｌＤを減算した結果に任意の数値ＧＰを掛け、これよって得られる周波数補正量△ｆ１を加算部１７に送出する機能を有している。
【００２２】
この加算部１７は、ゲイン部１６によって送出された周波数補正量△ｆ１に規定の周波数指令ｆ１*を加算して得られる出力周波数ｆ１を位相発生部１８に送出する機能を有し、位相発生部１８は、加算部１７によって送出された出力周波数ｆ１を積分することで出力位相を算出し、正弦波発生部１９に送るものである。
【００２３】
正弦波発生部１９は、位相発生部１８によって送出された出力位相から正弦波を求めて乗算部２０に送り、この乗算部２０は前記正弦波発生部１９から送出された正弦波と規定の出力電圧指令Ｖｍ*を乗算して単相電力変換回路２の出力電圧指令Ｖ１*を求め、出力電圧制御部６に送る機能を有している。
【００２４】
次に上記の如く構成された装置の作用について図１と図２を用いて説明する。図２は、上記のごとく構成したときの出力電力の直流成分ＰｌＤに対する出力周波数ｆ１の特性を示したグラフである。図２のように、単相電力変換装置８は電力変換回路部２の有効電力Ｐ１が大きくなると出力周波数ｆ１が小さくなる特性を持つこととになる。
【００２５】
単相電力変換回路部２と負荷１０の間にインダクタンス成分が存在する場合には、単相電力変換回路部２が出力する有効電力Ｐ１が大きくなると、負荷１０に印加される電圧に対して単相電力変換回路部２の出力電圧の位相が進むことになる。図２に示す特性を単相電力変換装置８が持つ場合には、上述のごとく有効電力Ｐ１が大きくなると出力周波数ｆ１が小さくなる。
【００２６】
つまり、単相電力変換回路部２の出力電圧の位相が遅れることになる。このインダクタンス成分に起因する特性と単相電力変換装置８に持たせた図２の特性のバランスにより、最終的には単相電力変換回路部２の出力周波数ｆ１が決定される。
【００２７】
また、２台の同一の単相電力変換装置８、９を負荷１０に接続した場合を考える。２台の単相電力変換装置８、９がバランスして負荷１０に有効電力を供給している状態では、各単相電力変換装置８、９に含まれる単相電力変換回路部２の出力電圧の位相は同一である。しかし、２台の単相電力変換装置８、９間で有効電力のアンバランスがあった場合には、図２の特性により有効電力Ｐ１が多い方の単相電力変換回路部の出力周波数は低下し、有効電力が少ない方の単相電力変換回路部の出力周波数は上昇することになる。
【００２８】
ここで、第１の単相電力変換装置８の出力周波数をｆ１とし、第２の電力変換装置９の出力周波数をｆ２とすると、上記の構成から次式が成り立つ。
【００２９】
【数１】
0003647746.tif 000002
【００３０】
ただし、ｆ１*、ＧＰ１、ＰｌＲ、ＰｌＤは第１の単相電力変換装置８の周波数指令、ゲイン部１６のゲイン、有効電力基準、有効電力の直流成分である。また、ｆ２*、ＧＰ２、Ｐ２Ｒ、Ｐ２Ｄは第２の単相電力変換装置９の周波数指令、ゲイン部１６のゲイン、有効電力基準、有効電力の直流成分である。
【００３１】
最終的に２台の単相電力変換装置が落ち着くとｆ１＝ｆ２となることから、式（１）、式（２）より次の関係式が導かれる。
【００３２】
【数２】
0003647746.tif 000003
【００３３】
そして、２台の単相電力変換装置８、９の図２に示した特性が等しい場合、つまり、周波数指令、ゲイン部１６のゲイン、有効電力基準が等しい場合には、式（３）から、２台の単相電力変換装置８、９の出力電力が等しくなることが分かる。
【００３４】
単相電力変換装置の有効電力Ｐ１の検出は、一般の単相電力変換装置に付随する電圧センサおよび電流センサから求めることができる。また、周波数指令および有効電力基準およびゲイン部１６のゲインを、式（３）に基づいて各単相電力変換装置８、９間で変えることにより、各単相電力変換装置がもつ図２の特性が変化して、最終的な各単相電力変換装置８，９の出力電力を任意に変えることができる。
【００３５】
本発明の実施の形態によれば、従来装置のように特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力の分担をバランスさせたり、任意の値にすることが可能となる。
【００３６】
有効電力基準ＰｌＲを零とした場合は直流成分検出部１４の出力ＰｌＤに、
一１を乗算したものをゲイン部１６の入力とすればよく、本発明の趣旨を逸脱したものではない。また上記実施の形態によれば、有効電力Ｐ１を検出する有効電力検出部１３をフィルタ回路部３と負荷１０との間に設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、単相電力変換回路部２とフィルタ回路部３の間や、直流電源回路部１と単相電力変換回路部２の間の線路に設けるようにしても良い。
【００３７】
また、フィルタ回路部３として、リアクトルとコンデンサを使ったローパスフィルタが使われることがあるが、その際には、リアクトルとコンデンサおよび負荷側の線路の間で有効電力Ｐ１を検出するようにして良い。更にまたフィルタ回路は、単相の変圧器や２個のリアクトルと１つのコンデンサで構成されたＴ型の構成としても良い。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施の形態を示すものである。直流電源部１と単相電力変換回路部２間の線路に直流電流検出部２１を設けたもので、直流電流検出部２１は、直流電源部１から単相電力変換回路部２へと流れる直流電流ＩＤ１を検出し、直流成分検出部１４へと送る機能を有している。
【００３９】
図１の実施の形態では直流成分検出部１４の入力および出力が有効電力Ｐ１と有効電力の直流成分ＰｌＤとなっていたが、図３の実施の形態では直流電流ＩＤ１と直流電流の直流成分ＩＤｌＤとなっている。更に、図１の実施の形態では減算部１５の入力は有効電力基準ＰｌＲと有効電力の直流成分ＰｌＤであったが、図３の実施の形態では直流電流基準ＩＤｌＲと直流電流ＩＤ１の直流成分ＩＤｌＤとなっている。ただし、直流成分検出部１４および減算部１５の機能は同一のものである。
【００４０】
次に上記の如く構成された装置の作用について図３と図４を用いて説明する。図４は、上記のごとく構成したときの直流電流の直流成分ＩＤｌＤに対する出力周波数ｆ１の特性を示したグラフである。図４のように、単相電力変換装置は電力変換回路部２の直流電流ＩＤ１が大きくなると出力周波数ｆ１が小さくなる特性を持つこととになる。
【００４１】
一般に、単相電力変換回路部２の直流電圧は直流電源部１で一定に保たれる。この場合、単相電力変換回路部２の出力電力Ｐ１の直流成分ＰｌＤは、直流電流ＩＤ１の直流成分ＩＤｌＤに比例する。
【００４２】
従って、図１に示した第１の実施の形態における有効電力Ｐ１を直流電流ＩＤ１に置き換えることでも、同様の動作と同等の効果を得ることができる。また、有効電力Ｐ１を直流電流ＩＤ１に置き換えることにともない、第１の実施の形態における有効電力基準のＰｌＲの代わりに、直流電流基準ＩＤｌＲを使用する。
【００４３】
このように図３における実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力の分担をバランスさせたり、任意の値にすることが可能となる。
【００４４】
図５は、本発明の更に他の実施の形態を示している。ゲイン変更部２２は、減算部１５が出力する有効電力基準ＰｌＲと有効電力の直流成分ＰｌＤの差を入力とし、その入力の大きさに応じたゲインを入力に掛けたものを周波数補正量として加算部１７へと送出するようにした構成である。
【００４５】
上記の如く構成された装置の作用について図５と図６を用いて説明する。例えば、有効電力基準ＰｌＲと有効電力の直流成分ＰｌＤの差を△Ｐ１として、この差△Ｐ１が大きいほどゲインが大きくなるようにする。図６は、このときの直流電流の直流成分ＩＤｌＤに対する出力周波数ｆ１の特性を示したグラフである。
【００４６】
図６に示すように、ＰｌＤが小さい時と大きい時とでは、直流成分ＰｌＤの変化に対する出力周波数ｆ１の変化がｄｆ１とｄｆ１’となり、後者ｄｆ１’のほうが出力周波数ｆ１の変化する割合が大きくなる。ここで、ｆ１が小さくなると、直流成分ＰｌＤが小さくなって、ＰｌＤの変化を押さえるように働く。
【００４７】
この直流成分ＰｌＤの変化を押さえる働きが、差△Ｐ１が大きいほど強くなる。仮に、２台の単相電力変換装置を並列運転した際には、有効電力の分担が大きくなったほうの単相電力変換装置の周波数が大きく低下し、有効電力の変化を妨げる。つまり、２台の単相電力変換装置の並列運転時にも、有効電力が大きくなりすぎるのを防ぐことができる。
【００４８】
上述した本発明の実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力の分担をバランスさせたり、任意の値にすることが可能となるとともに、有効電力の変動を抑制することができる。
【００４９】
図７は、図５の実施の形態に改良を加えた本発明の他の実施の形態を示す例である。ゲイン変更部２２と加算部１７との間に制限部２３を設けている。制限部２３は、ゲイン変更部２２の出力を任意の値に制限して加算部１７へと送出する。ところで先の図１乃至図６で説明した実施の形態によれば、単相電力変換装置８の有効電力Ｐ１または直流電流ＩＤ１によって出力周波数ｆ１が変化し、その最低値と最高値は運転状態に依存するために、任意の値とはならなかった。
【００５０】
これに対し図７の如く構成された装置によれば、周波数補正量△ｆの大きさを任意の大きさに制限でき、単相電力変換装置の出力周波数ｆ１の最低値と最高値を任意の値にすることができる。
【００５１】
図７の実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力の分担をバランスさせ、また任意の値にすることが可能となるとともに、単相電力変換装置の出力周波数の最低値と最高値を任意の値にすることができる。尚、ゲイン変更部２２を使用せずに、減算部１５の出力を直接制限部２３の入力とするようにしても良い。
【００５２】
図８は、本発明の更に他の実施の形態を示すもので、前述した図７の実施の形態に改良を加えたものである。有効電力検出部１３と負荷１０間の線路に設けた無効電力検出部２４は、主回路部４が出力する無効電力Ｑ１を検出し、直流成分検出部２５へと送る。直流成分検出部２５は、無効電力検出部２４によって検出された無効電力Ｑ１に含まれる直流成分ＱｌＤを検出し、減算部２６へと送出する。減算部２６は、無効電力基準ＱｌＲから直流成分ＱｌＤを減算し、ゲイン部２７へと送出する機能を有している。
【００５３】
ゲイン部２７は、減算部２６によって無効電力基準ＱｌＲからＱｌＤを減算した結果に任意の数値ＧＱを掛け、これよって得られる出力電圧補正量△Ｖｍを加算部２８に送出する。加算部２８は、ゲイン部２７によって送出された出力電圧補正量△Ｖｍに規定の出力電圧振幅指令Ｖｍ*を加算して得られる出力電圧振幅Ｖｍを乗算部２０に送出する。
【００５４】
乗算部２０は、詳細を図７で説明した正弦波発生部１９から送出された正弦波と加算部２８から送出される出力電圧振幅Ｖｍを乗算して単相電力変換回路部２の出力電圧指令Ｖ１*を求め、出力電圧制御部６に送るようになっている。
【００５５】
次に上記の如く構成された装置の作用について図８と図９を用いて説明する。図９は、上記のごとく構成したときの単相電力変換装置が出力する無効電力の直流成分ＱｌＤに対する出力電圧振幅Ｖｍの特性を示したグラフである。
【００５６】
図９のように、単相電力変換装置は単相電力変換回路部２の無効電力Ｑ１が大きくなると出力電圧振幅Ｖｍが小さくなる特性を持つ。単相電力変換回路部２と負荷１０の間にインダクタンス成分が存在する場合には、単相電力変換回路部２が出力する無効電力Ｑ１が大きくなると、負荷に印加される電圧が大きくなることになる。
【００５７】
単相電力変換装置が図９に示す特性を持つ場合には、上記のごとく無効電力Ｑ１が大きくなると出力電圧振幅Ｖｍが小さくなる。つまり、単相電力変換回路部２の出力電圧が小さくなる。このインダクタンス成分に起因する特性と単相電力変換装置に持たせた図９の特性のバランスにより、最終的に単相電力変換回路部２の出力電圧が決定される。
【００５８】
そして２台の同一の単相電力変換装置８、９を負荷１０に接続した場合を考える。２台の単相電力変換装置８、９がバランスして負荷１０に無効電力Ｑ１を供給している状態では、各単相電力変換装置８、９に含まれる単相電力変換回路部２の出力電圧の振幅は同一である。
【００５９】
しかし、２台の単相電力変換装置８、９間で無効電力Ｑ１のアンバランスがあった場合には、図９の特性により無効電力が多い方の単相電力変換回路部の出力電圧は低下し、無効電力が少ない方の単相電力変換回路部の出力電圧は上昇することになる。
【００６０】
第１の単相電力変換装置８の出力電圧振幅をＶｍ１とし、第２の電力変換装置９の出力電圧振幅をＶｍ２とすると、上記構成から次式が成り立つ。
【００６１】
【数３】
0003647746.tif 000004
【００６２】
ただし、Ｖｍ１*、ＧＱ１、ＱｌＲ、ＱｌＤは第１の単相電力変換装置８の出力電圧振幅指令、ゲイン部２７のゲイン、無効電力基準、無効電力の直流成分である。またＶｍ２*、ＧＱ２、Ｑ２Ｒ、Ｑ２Ｄは第２の単相電力変換装置９の出力電圧振幅指令、ゲイン部２７のゲイン、無効電力基準、無効電力の直流成分である。
【００６３】
最終的に２台の単相電力変換装置が落ち着くとＶｍ１＝Ｖｍ２となることから、式（４）、式（５）より次の関係式が導かれる。
【００６４】
【数４】
0003647746.tif 000005
【００６５】
ここで、２台の単相電力変換装置８、９の、図９における特性が等しい場合、つまり出力電圧振幅指令、ゲイン部２５のゲイン、無効電力基準が等しい場合には、式（６）から、２台の単相電力変換装置８、９の無効電力が等しくなることが分かる。
【００６６】
単相電力変換装置の無効電力Ｑ１の検出は、一般の単相電力変換装置に付随する電圧センサおよび電流センサから求めることができる。また、出力電圧振幅指令および無効電力基準およびゲイン部２５のゲインを式（６）に基づいて各単相電力変換装置間で変えることにより、各単相電力変換装置がもつ図９の特性が変化して、最終的な各単相電力変換装置の無効電力を任意に変えることができる。
【００６７】
上記図９に記載の実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力および無効電力の分担をバランスさせたり、任意の値にすることが可能となる。
【００６８】
尚、無効電力基準ＱｌＲを零とした場合は、直流成分検出部２５の出力ＱｌＤに一１を乗算したものをゲイン部２７の入力としても良い。更に無効電力Ｑ１を検出する無効電力検出部２４位置としては、単相電力変換回路部２とフィルタ回路部３の間でも良い。
【００６９】
フィルタ回路部３は、リアクトルとコンデンサを使ったローパスフィルタが使われることがあるが、その際には、リアクトルとコンデンサおよび負荷側の線路の間に無効電力Ｑ１の検出位置をもってきても良い。
【００７０】
図１０は、本発明の更に他の実施の形態を示す図で、図８で説明した無効電力検出部２４からの無効電力Ｑ１に含まれる直流成分Ｑ１Ｄの処理を変更したものである。ゲイン変更部２９は、減算部２６が出力する無効電力基準ＱｌＲと直流成分検出部２５の出力ＱｌＤの差を入力とし、その入力の大きさに応じたゲインを入力に掛けたものを出力電圧補正量△Ｖｍとして加算部２８へと送出する機能を有する。乗算部２０は、正弦波発生部１９から送出された正弦波と加算部２８から送出される出力電圧振幅Ｖｍを乗算して単相電力変換回路２の出力電圧指令Ｖ１*を求め、出力電圧制御部６に送る機能を有している。
【００７１】
次に上記の如く構成された装置の作用について図１０を用いて説明する。例えば、無効電力基準Ｑ１Ｒと直流成分検出部２５の出力ＱｌＤの差を△Ｑ１として、差△Ｑ１が大きいほどゲインが大きくなるとする。この場合、出力ＱｌＤが小さいときと大きいときでは、後者のほうが直流成分検出部２５の出力ＱｌＤの変化に対するＶｍの変化が大きくなる。ここで、Ｖｍが小さくなると、出力ＱｌＤが小さくなって、ＱｌＤの変化を押さえるように働く。
【００７２】
この直流成分検出部２５の出力ＱｌＤの変化を押さえる働きが、差△Ｑ１が大きいほど強くなる。仮に、２台の単相電力変換装置８、９を並列運転した際には、無効電力の分担が大きくなったほうの単相電力変換装置の出力電圧が大きく低下し、無効電力の変化をさまたげる。つまり、２台の単相電力変換装置の並列運転時にも、無効電力が大きくなりすぎることを防ぐことができる。
【００７３】
図１０の実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力および無効電力の分担をバランスさせたり、任意の値にすることが可能となるとともに、無効電力の変動を抑制することができる。
【００７４】
図１１は、図１０の実施の形態に制限部を付加した本発明の更に他の実施の形態を示すものである。制限部３０は、ゲイン変更部２９の出力を任意の値に制限して加算部２８へと送出する機能を有する。図８と図１０に記載の実施の形態においては、単相電力変換装置８の無効電力Ｑ１によって出力電圧振幅Ｖｍが変化し、その最低値と最高値は運転状態に依存するために、任意の値とはならなかった。
【００７５】
しかしながら図１１の如く構成された装置によれば、出力電圧補正量△Ｖｍの大きさを任意の大きさに制限でき、単相電力変換装置の出力電圧振幅Ｖｍの最低値と最高値を任意の値にすることが可能となる。
【００７６】
このように図１１に記載の本発明の実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力および無効電力の分担をバランスさせたり、任意の値にすることが可能となるとともに、単相電力変換装置の出力電圧振幅の最低値と最高値を任意の値にすることができる。尚、ゲイン変更部２９を使用せずに、減算部２６の出力を直接制限部３０の入力するようにしても良い。
【００７７】
図１２は、本発明の他の実施の形態を示す図である。逆数算出部３１は、単相電力変換回路部２の定格容量Ｐ１**の逆数を求め、ゲイン部３２およびゲイン部３３に送出する機能を有している。
【００７８】
ゲイン部３２は、減算部１５によって有効電力基準ＰｌＲから直流成分ＰｌＤを減算した結果に、逆数算出部３１によって算出された定格容量Ｐ１**の逆数に比例したゲインＧＰＰを掛け、これよって得られる値を制限部２３に送出する機能を有している。
【００７９】
ゲイン部３３は、減算部２６によって無効電力基準ＱｌＲから直流成分ＱｌＤを減算した結果に、逆数算出部３１によって算出された定格容量Ｐ１**の逆数に比例したゲインＧＱＰをかけ、これよって得られる値を制限部３０に送出する機能を有している。
【００８０】
上記図１２の如く構成された装置の作用について説明する。２台の単相電力変換装置８、９を負荷１０に接続した場合を考える。ここで、２台の単相電力変換装置８、９の容量比を２：１であると仮定とする。すると、ゲイン部３２のゲインは第１の単相電力変換装置８と第２の単相電力変換装置９とで、１／２：１の関係となる。
【００８１】
この関係を先に述べた式（３）、（６）に代入する。ただし、２台の単相電力変換装置の周波数指令、有効電力基準、出力電圧振幅指令、無効電力基準は等しいとする。このとき２台の変換器の有効電力および無効電力の直流成分は、ＰｌＤ：Ｐ２Ｄ＝２：１、ＱｌＤ：Ｑ２Ｄ＝２：１となり、２台の単相電力変換回路部の容量比に応じた配分となる。もちろん、任意の単相電力変換装置のゲイン部３２およびゲイン部３３のゲインを、さらに任意倍とすれば、単相電力変換装置の有効電力および無効電力の配分を任意倍とすることができる。
【００８２】
図１２による本発明の実施の形態によれば、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続した場合の有効電力および無効電力の分担を、各単相電力変換装置の容量比に応じた出力とすることができ、更に任意の値にすることが可能となる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続して運転する場合、単相電力変換装置の出力している電力に係数を掛けたものを単相電力変換装置の周波数指令から減算することにより、出力電力が大きい単相電力変換装置の周波数が低くなり、出力電力が小さかった単相電力変換装置の位相と等しくなった時点で出力電力がバランスするとともに周波数もバランスさせることができるので、特別の通信手段を用いて運転状態の授受を行うことなく複数台の単相電力変換装置を負荷に対して並列に接続して運転することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第１の実施の形態の動作を説明する図。
【図３】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第２の実施の形態の動作を説明する図。
【図５】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第３の実施の形態の動作を説明する図。
【図７】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第４の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第５の実施の形態を示す構成図。
【図９】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第５の実施の形態の動作を説明する図。
【図１０】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第６の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第７の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明に係わる単相電力変換装置の並列運転制御装置の第８の実施の形態を示す構成図。
【図１３】従来の単相電力変換装置の並列運転制御装置を表わす構成図。
【符号の説明】
１…直流電源部
２…単相電力変換回路部
３…フィルタ回路部
４…主回路部
５…出力電力指令発生部
６…出力電圧制御部
７…制御部
８、９…単相電力変換装置
１０…負荷
１１…通信回路部
１２…通信ケーブル
１３…有効電力検出部
１４…直流成分検出部
１５…減算部
１６…ゲイン部
１７…加算部
１８…位相発生部
１９…正弦波発生部
２０…乗算部
２１…直流電流検出部
２２…ゲイン変更部
２３…制限部
２４…無効電力検出部
２５…直流成分検出部
２６…減算部
２７…ゲイン部
２８…加算部
２９…ゲイン変更部
３０…制限部
３１…逆数算出部
３２、３３…ゲイン部
【図１】
0003647746.tif 000006
【図２】
0003647746.tif 000007
【図３】
0003647746.tif 000008
【図４】
0003647746.tif 000009
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003647746.tif 000013
【図９】
0003647746.tif 000014
【図１０】
0003647746.tif 000015
【図１１】
0003647746.tif 000016
【図１２】
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【図１３】
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