(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するためのインバータを制御するインバータ制御装置であって、
前記インバータから出力される三相交流電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算する相別出力電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から有効成分を演算する第１の有効電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から有効成分を演算する第２の有効電流演算手段と、
前記変圧器に流れる三相交流電流を検出する変圧器電流検出手段と、
前記変圧器電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記変圧器に流れる逆相電流を演算する逆相電流演算手段と、
前記逆相電流演算手段より演算された前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第１の出力電流の有効成分に対する指令値である第１の有効電流指令値を演算する第１の有効電流指令値演算手段と、
前記逆相電流演算手段より演算された前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第２の出力電流の有効成分に対する指令値である第２の有効電流指令値を演算する第２の有効電流指令値演算手段と、
前記第１の有効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の有効成分及び前記第１の有効電流指令値演算手段により演算された前記第１の有効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御する第１の電流制御手段と、
前記第２の有効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の有効成分及び前記第２の有効電流指令値演算手段により演算された前記第２の有効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御する第２の電流制御手段と、
前記第１の電流制御手段の制御出力及び前記第２の電流制御手段の制御出力に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から無効成分を演算する第１の無効電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から無効成分を演算する第２の無効電流演算手段と、
前記変圧器電流検出手段により演算された三相交流電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記第１の出力電流の無効成分を補償するための前記第１の出力電流の無効成分に対する指令値である第１の無効電流指令値を演算する第１の無効電流指令値演算手段と、
前記変圧器電流検出手段により演算された三相交流電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記第２の出力電流の無効成分を補償するための前記第２の出力電流の無効成分に対する指令値である第２の無効電流指令値を演算する第２の無効電流指令値演算手段とを備え、
前記第１の電流制御手段は、前記第１の無効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の無効成分及び前記第１の無効電流指令値演算手段により演算された前記第１の無効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御し、
前記第２の電流制御手段は、前記第２の無効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の無効成分及び前記第２の無効電流指令値演算手段により演算された前記第２の無効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御することを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記第１の有効電流指令値演算手段、前記第２の有効電流指令値演算手段、前記第１の無効電流指令値演算手段、及び前記第２の無効電流指令値演算手段は、前記逆相電流の補償を優先するように、前記第１の有効電流指令値、前記第２の有効電流指令値、前記第１の無効電流指令値、及び前記第２の無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記第１の有効電流指令値演算手段、前記第２の有効電流指令値演算手段、前記第１の無効電流指令値演算手段、及び前記第２の無効電流指令値演算手段は、前記逆相電流と前記変圧器に流れる前記三相交流電流の正相無効成分とを同等に補償するように、前記第１の有効電流指令値、前記第２の有効電流指令値、前記第１の無効電流指令値、及び前記第２の無効電流指令値を演算することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記第１の有効電流指令値演算手段、前記第２の有効電流指令値演算手段、前記第１の無効電流指令値演算手段、及び前記第２の無効電流指令値演算手段は、前記第１の有効電流指令値、前記第２の有効電流指令値、前記第１の無効電流指令値、及び前記第２の無効電流指令値を、前記逆相電流の補償を優先するか前記逆相電流と前記変圧器に流れる前記三相交流電流の正相無効成分とを同等に補償するかを選択して演算することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するためのインバータを制御するインバータ制御装置であって、
前記インバータから出力される三相交流電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算する相別出力電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から無効成分を演算する第１の無効電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から無効成分を演算する第２の無効電流演算手段と、
前記三相交流電力系統の三相交流電圧を検出する三相交流電圧検出手段と、
前記三相交流電圧検出手段により検出された三相交流電圧に基づいて、前記第１の相の電圧に相当する第１の電圧と前記第２の相の電圧に相当する第２の電圧を演算する相別電圧演算手段と、
前記相別電圧演算手段により演算された前記第１の電圧の実効値を演算する第１の電圧実効値演算手段と、
前記相別電圧演算手段により演算された前記第２の電圧の実効値を演算する第２の電圧実効値演算手段と、
前記第１の電圧実効値演算手段により演算された前記第１の電圧の実効値に基づいて、前記第１の出力電流の無効成分に対する指令値である第１の無効電流指令値を演算する第１の無効電流指令値演算手段と、
前記第２の電圧実効値演算手段により演算された前記第２の電圧の実効値に基づいて、前記第２の出力電流の無効成分に対する指令値である第２の無効電流指令値を演算する第２の無効電流指令値演算手段と、
前記第１の無効電流指令値演算手段により演算された前記第１の無効電流指令値を前記インバータの出力容量の範囲内に制限する第１の電流制限手段と、
前記第２の無効電流指令値演算手段により演算された前記第２の無効電流指令値を前記インバータの出力容量の範囲内に制限する第２の電流制限手段と、
前記第１の無効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の無効成分及び前記第１の電流制限手段により制限された前記第１の無効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御する第１の電流制御手段と、
前記第２の無効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の無効成分及び前記第２の電流制限手段により制限された前記第２の無効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御する第２の電流制御手段と、
前記第１の電流制御手段の制御出力及び前記第２の電流制御手段の制御出力に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項７】
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から有効成分を演算する第１の有効電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から有効成分を演算する第２の有効電流演算手段と、
前記第１の電圧実効値演算手段により演算された前記第１の電圧の実効値と前記第２の電圧実効値演算手段により演算された前記第２の電圧の実効値との差電圧を演算する差電圧演算手段と、
前記差電圧演算手段により演算された前記差電圧に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記第１の出力電流の有効成分に対する指令値である第１の有効電流指令値を演算する第１の有効電流指令値演算手段と、
前記差電圧演算手段により演算された前記差電圧に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記第２の出力電流の有効成分に対する指令値である第２の有効電流指令値を演算する第２の有効電流指令値演算手段とを備え、
前記第１の電流制御手段は、前記第１の有効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の有効成分及び前記第１の有効電流指令値演算手段により演算された前記第１の有効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御し、
前記第２の電流制御手段は、前記第２の有効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の有効成分及び前記第２の有効電流指令値演算手段により演算された前記第２の有効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御することを特徴とする請求項６に記載のインバータ制御装置。
【請求項８】
三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するためのインバータを制御するインバータの制御方法であって、
前記インバータから出力される三相交流電流を検出し、
検出した三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算し、
演算した前記第１の出力電流から有効成分を演算し、
演算した前記第２の出力電流から有効成分を演算し、
前記変圧器に流れる三相交流電流を検出し、
検出した三相交流電流に基づいて、前記変圧器に流れる逆相電流を演算し、
演算した前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第１の出力電流の有効成分に対する指令値である第１の有効電流指令値を演算し、
演算した前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第２の出力電流の有効成分に対する指令値である第２の有効電流指令値を演算し、
演算した前記第１の出力電流の有効成分及び演算した前記第１の有効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御し、
演算した前記第２の出力電流の有効成分及び演算した前記第２の有効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御し、
前記第１の出力電流の制御及び前記第２の出力電流の制御のそれぞれの制御出力に基づいて、前記インバータを制御することを含むことを特徴とするインバータの制御方法。
【請求項９】
三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するためのインバータを制御するインバータ制御方法であって、
前記インバータから出力される三相交流電流を検出し、
検出した三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算し、
演算した前記第１の出力電流から無効成分を演算し、
演算した前記第２の出力電流から無効成分を演算し、
前記三相交流電力系統の三相交流電圧を検出し、
検出した三相交流電圧に基づいて、前記第１の相の電圧に相当する第１の電圧と前記第２の相の電圧に相当する第２の電圧を演算し、
演算した前記第１の電圧の実効値を演算し、
演算した前記第２の電圧の実効値を演算し、
演算した前記第１の電圧の実効値に基づいて、前記第１の出力電流の無効成分に対する指令値である第１の無効電流指令値を演算し、
演算した前記第２の電圧の実効値に基づいて、前記第２の出力電流の無効成分に対する指令値である第２の無効電流指令値を演算し、
演算した前記第１の無効電流指令値を前記インバータの出力容量の範囲内に制限し、
演算した前記第２の無効電流指令値を前記インバータの出力容量の範囲内に制限し、
演算した前記第１の出力電流の無効成分及び制限した前記第１の無効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御し、
演算した前記第２の出力電流の無効成分及び制限した前記第２の無効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御し、
前記第１の出力電流の制御及び前記第２の出力電流の制御のそれぞれの制御出力に基づいて、前記インバータを制御することを含むことを特徴とするインバータの制御方法。
【請求項１０】
三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するための電力制御装置であって、
前記三相交流電力系統に設けられたインバータと、
前記インバータの交流側に設けられた三相変圧器と、
前記インバータを制御するインバータ制御装置とを備え、
前記インバータ制御装置は、
前記インバータから出力される三相交流電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算する相別出力電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から有効成分を演算する第１の有効電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から有効成分を演算する第２の有効電流演算手段と、
前記変圧器に流れる三相交流電流を検出する変圧器電流検出手段と、
前記変圧器電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記変圧器に流れる逆相電流を演算する逆相電流演算手段と、
前記逆相電流演算手段より演算された前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第１の出力電流の有効成分に対する指令値である第１の有効電流指令値を演算する第１の有効電流指令値演算手段と、
前記逆相電流演算手段より演算された前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第２の出力電流の有効成分に対する指令値である第２の有効電流指令値を演算する第２の有効電流指令値演算手段と、
前記第１の有効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の有効成分及び前記第１の有効電流指令値演算手段により演算された前記第１の有効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御する第１の電流制御手段と、
前記第２の有効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の有効成分及び前記第２の有効電流指令値演算手段により演算された前記第２の有効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御する第２の電流制御手段と、
前記第１の電流制御手段の制御出力及び前記第２の電流制御手段の制御出力に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１１】
三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するための電力制御装置であって、
前記三相交流電力系統に設けられたインバータと、
前記インバータの交流側に設けられた三相変圧器と、
前記インバータを制御するインバータ制御装置とを備え、
前記インバータ制御装置は、
前記インバータから出力される三相交流電流を検出する出力電流検出手段と、
前記出力電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算する相別出力電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から無効成分を演算する第１の無効電流演算手段と、
前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から無効成分を演算する第２の無効電流演算手段と、
前記三相交流電力系統の三相交流電圧を検出する三相交流電圧検出手段と、
前記三相交流電圧検出手段により検出された三相交流電圧に基づいて、前記第１の相の電圧に相当する第１の電圧と前記第２の相の電圧に相当する第２の電圧を演算する相別電圧演算手段と、
前記相別電圧演算手段により演算された前記第１の電圧の実効値を演算する第１の電圧実効値演算手段と、
前記相別電圧演算手段により演算された前記第２の電圧の実効値を演算する第２の電圧実効値演算手段と、
前記第１の電圧実効値演算手段により演算された前記第１の電圧の実効値に基づいて、前記第１の出力電流の無効成分に対する指令値である第１の無効電流指令値を演算する第１の無効電流指令値演算手段と、
前記第２の電圧実効値演算手段により演算された前記第２の電圧の実効値に基づいて、前記第２の出力電流の無効成分に対する指令値である第２の無効電流指令値を演算する第２の無効電流指令値演算手段と、
前記第１の無効電流指令値演算手段により演算された前記第１の無効電流指令値を前記インバータの出力容量の範囲内に制限する第１の電流制限手段と、
前記第２の無効電流指令値演算手段により演算された前記第２の無効電流指令値を前記インバータの出力容量の範囲内に制限する第２の電流制限手段と、
前記第１の無効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の無効成分及び前記第１の電流制限手段により制限された前記第１の無効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御する第１の電流制御手段と、
前記第２の無効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の無効成分及び前記第２の電流制限手段により制限された前記第２の無効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御する第２の電流制御手段と、
前記第１の電流制御手段の制御出力及び前記第２の電流制御手段の制御出力に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを備えたことを特徴とする電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータを制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、交流き電系統が接続される三相交流電力系統に設置される自励式インバータとして、無効電力補償装置が知られている。交流き電系統は、スコット巻線変圧器などの変圧器を介して、交流電源から電力を受電する。
【０００３】
スコット巻線変圧器は、三相交流電圧を９０°の電圧位相差のあるＴ座とＭ座の２組の単相交流電圧に変換する。スコット巻線変圧器は、高速鉄道などの交流き電系統で使用される変圧器である。スコット巻線変圧器は、両座に同じ大きさ及び方向の負荷電流が流れる場合は、三相平衡した正相電流が流れるが、両座の負荷電流の大きさが異なる場合、または両座の負荷電流の方向が異なる場合（例えば、片座が回生負荷であり、残る片座が力行負荷の場合）には、三相不平衡電流が流れる。この三相不平衡電流には、逆相成分が含まれる。
【０００４】
交流電源の逆相電流が大きくなると、三相電圧の不平衡または交流電源の軸ストレスなどの問題が発生する。また、無効電流が大きくなると電圧低下の問題が発生する。これに対して、無効電力補償装置は、負荷電流の逆相成分と正相無効電力成分を補償するような電流を出力する。これにより、交流電源側の電流の逆相成分と正相無効電力成分が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−３２２１５３号公報
【特許文献２】特開２０００−１１６１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、交流き電系統に適用される変圧器は、スコット巻線変圧器のように、三相交流電圧を２組の単相交流電圧に変換するが、上述のような無効電力補償装置では、変換された２組の単相交流電圧を個別に制御することはできない。
【０００７】
そこで、本発明の実施形態の目的は、変圧器により三相交流電圧から変換された２組の単相交流電圧を個別に制御することのできるインバータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態の観点に従ったインバータ制御装置は、三相交流電圧を第１の相と第２の相の２組の単相電圧に変換する変圧器が接続された三相交流電力系統の電力を制御するためのインバータを制御するインバータ制御装置であって、前記インバータから出力される三相交流電流を検出する出力電流検出手段と、前記出力電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記第１の相の電流に相当する第１の出力電流と前記第２の相の電流に相当する第２の出力電流を演算する相別出力電流演算手段と、前記相別出力電流演算手段により演算された前記第１の出力電流から有効成分を演算する第１の有効電流演算手段と、前記相別出力電流演算手段により演算された前記第２の出力電流から有効成分を演算する第２の有効電流演算手段と、前記変圧器に流れる三相交流電流を検出する変圧器電流検出手段と、前記変圧器電流検出手段により検出された三相交流電流に基づいて、前記変圧器に流れる逆相電流を演算する逆相電流演算手段と、前記逆相電流演算手段より演算された前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第１の出力電流の有効成分に対する指令値である第１の有効電流指令値を演算する第１の有効電流指令値演算手段と、前記逆相電流演算手段より演算された前記逆相電流に基づいて、前記インバータの出力容量の範囲内で前記逆相電流を補償するための前記第２の出力電流の有効成分に対する指令値である第２の有効電流指令値を演算する第２の有効電流指令値演算手段と、前記第１の有効電流演算手段により演算された前記第１の出力電流の有効成分及び前記第１の有効電流指令値演算手段により演算された前記第１の有効電流指令値に基づいて、前記第１の出力電流を制御する第１の電流制御手段と、前記第２の有効電流演算手段により演算された前記第２の出力電流の有効成分及び前記第２の有効電流指令値演算手段により演算された前記第２の有効電流指令値に基づいて、前記第２の出力電流を制御する第２の電流制御手段と、前記第１の電流制御手段の制御出力及び前記第２の電流制御手段の制御出力に基づいて、前記インバータを制御する制御手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置の適用されたシステムの構成を示す構成図。
【図２】スコット巻線変圧器の構成を示す構成図。
【図３】第１の実施形態に係る変換器制御回路の構成を示す構成図。
【図４】第１の実施形態に係る電流指令値制限回路の構成を示す構成図。
【図５】スコット巻線変圧器のＴ座電流とＭ座電流との一般的な位相差θにおける関係を示すベクトル図。
【図６】スコット巻線変圧器のＴ座電流とＭ座電流との位相差θが０°のときの関係を示すベクトル図。
【図７】スコット巻線変圧器のＴ座電流とＭ座電流との位相差θが９０°のときの関係を示ベクトル図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る電流指令値制限回路の構成を示す構成図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る電流指令値制限回路の構成を示す構成図。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る電流指令値制限回路の構成を示す構成図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係るインバータ制御装置の適用されたシステムの構成を示す構成図。
【図１２】第５の実施形態に係る電流指令値制限回路の構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るインバータ制御装置１０の適用されたシステムの構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１２】
本システムは、次のように構成されている。無効電力補償装置１は、交流母線７に接続されている。交流母線７は、送電線９によりスコット巻線変圧器１１を介して交流き電回路と接続されている。インバータ制御装置１０は、無効電力補償装置１を制御するように設けられている。電圧検出器８は、交流母線７の三相交流電圧Ｖａｃを検出するために設けられている。電流検出器１２は、スコット巻線変圧器１１に流れる三相負荷電流ＩＬを検出するために設けられている。
【００１３】
無効電力補償装置１は、変圧器２、インバータ３、直流キャパシタ４、出力電流検出器５、及び直流電圧検出器６を備えている。
【００１４】
直流キャパシタ４は、インバータ３の直流側に接続されている。
【００１５】
インバータ３は、変圧器２を介して交流母線７に接続されている。インバータ３は、直流キャパシタ４により印加される直流電力を三相交流電力に変換する。インバータ３は、変換した交流電力を、変圧器２を介して交流母線７に出力する。なお、インバータ３は、三相ブリッジ回路で構成されていてもよいし、３台の単相ブリッジ回路を備えるインバータで構成されていてもよい。
【００１６】
変圧器２は、インバータ３から出力される三相交流電圧を変圧して、交流母線７に出力する。例えば、変圧器２は、Ｙ結線又は△結線などの三相変圧器である。
【００１７】
出力電流検出器５は、インバータ３から出力される三相交流電流Ｉｉｎｖを検出する。出力電流検出器５は、検出したインバータ三相出力電流Ｉｉｎｖをインバータ制御装置１０に出力する。
【００１８】
直流電圧検出器６は、直流キャパシタ４に印加される直流電圧Ｖｄｃを検出する。直流電圧検出器６は、検出した直流電圧Ｖｄｃをインバータ制御装置１０に出力する。
【００１９】
電圧検出器８は、交流母線７の三相交流電圧Ｖａｃを検出する。三相交流電圧Ｖａｃは、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、及びＷ相電圧Ｖｗからなる。電圧検出器８は、検出した三相交流電圧Ｖａｃをインバータ制御装置１０に出力する。
【００２０】
電流検出器１２は、スコット巻線変圧器１１に流れる三相負荷電流ＩＬ（Ｕ相負荷電流ＩＬｕ、Ｖ相負荷電流ＩＬｖ、Ｗ相負荷電流ＩＬｗ）を検出する。電流検出器１２は、検出した三相負荷電流ＩＬをインバータ制御装置１０に出力する。
【００２１】
スコット巻線変圧器１１の一次側は、送電線９により交流母線７に接続されている。スコット巻線変圧器１１の二次側は、交流き電回路と接続されている。スコット巻線変圧器１１は、三相交流電圧Ｖａｃ（Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧Ｖｖ、Ｗ相電圧Ｖｗ）を９０°の電圧位相差のあるＴ座とＭ座の２組の単相交流電圧に変換する。
【００２２】
インバータ制御装置１０は、出力電流検出器５により検出された出力電流Ｉｉｎｖ、電圧検出器８により検出された三相交流電圧Ｖａｃ、電流検出器１２により検出された三相負荷電流ＩＬに基づいて、負荷電流の逆相成分と正相無効成分を補償するように、インバータ３を制御する。また、インバータ制御装置１０は、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃが所望の値で一定になるように制御する。
【００２３】
図２を参照して、スコット巻線変圧器１１について説明する。
【００２４】
Ｕ端子、Ｖ端子、及びＷ端子は、それぞれ１２０°の位相差をもつ三相交流の各相端子を示している。Ｎ端子は、Ｕ端子とＷ端子との中間点にある。Ｕ端子とＷ端子間の巻線には、三相のＵＷ相間電圧が印加される。Ｖ端子とＮ端子間の巻線には、Ｕ端子とＷ端子間の巻線に印加される電圧の√３／２倍の電圧が印加される。また、Ｖ端子とＮ端子間の巻数もＵ端子とＷ端子間の巻数の√３／２倍である。各巻線の２次側には９０°の位相差のある２組の単相電圧ＶＭ（Ｍ座電圧）、ＶＴ（Ｔ座電圧）が発生する。Ｍ座とＴ座に同じ大きさの負荷があれば、三相平衡した正相電流が流れる。一方、Ｍ座とＴ座の負荷の大きさが異なる場合、三相不平衡電流となる。三相不平衡電流では、逆相成分を含んだ電流が流れる。
【００２５】
インバータ制御装置１０は、変換器制御回路２１、パルス発生回路２２、直流電圧制御回路２３、負荷電流ＭＴ変換回路２４、Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍ、Ｔ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔ、電流指令値制限回路２６、及び加算器２７Ｍｄを備えている。
【００２６】
負荷電流ＭＴ変換回路２４には、電流検出器１２により検出された三相負荷電流ＩＬが入力される。負荷電流ＭＴ変換回路２４は、電流検出器１２により検出された三相負荷電流ＩＬを、Ｍ座負荷電流ＩＬＭα，ＩＬＭβ及びＴ座負荷電流ＩＬＴα，ＩＬＴβに変換する。Ｍ座負荷電流ＩＬＭαは、スコット巻線変圧器１１の二次側に流れるＭ座相当の負荷電流である。Ｍ座負荷電流ＩＬＭβは、Ｍ座負荷電流ＩＬＭαに対して９０°遅延した電流である。Ｔ座負荷電流ＩＬＴαは、スコット巻線変圧器１１の二次側に流れるＴ座相当の負荷電流である。Ｔ座負荷電流ＩＬＴβは、Ｔ座負荷電流ＩＬＴαに対して９０°遅延した電流である。負荷電流ＭＴ変換回路２４は、演算したＭ座負荷電流ＩＬＭα，ＩＬＭβ及びＴ座負荷電流ＩＬＴα，ＩＬＴβをそれぞれＭ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍ及びＴ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔに出力する。
【００２７】
負荷電流ＭＴ変換回路２４は、次式により、Ｍ座負荷電流ＩＬＭα，ＩＬＭβ及びＴ座負荷電流ＩＬＴα，ＩＬＴβを求める。
【００２８】
ＩＬＭα＝（ＩＬｕ−ＩＬｗ）／２、ＩＬＭβ＝ＩＬＭαの９０°遅延  …（１）
ＩＬＴα＝ＩＬｖ×√３／２、ＩＬＴβ＝ＩＬＴαの９０°遅延  …（２）
Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍには、変換器制御回路２１のＭ座位相検出回路３７Ｍにより検出されたＭ座電圧の位相θＭ及び負荷電流ＭＴ変換回路２４により演算されたＭ座負荷電流ＩＬＭα，ＩＬＭβが入力される。Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍは、Ｍ座負荷電流ＩＬＭα，ＩＬＭβを、Ｍ座電圧の位相θＭを用いて、Ｍ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑに変換する。Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍは、演算したＭ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑを電流指令値制限回路２６に出力する。
【００２９】
ここで、Ｍ座負荷電流のｄ軸成分ＩＬＭｄは、Ｍ座の有効電力相当の負荷電流である。Ｍ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＭｑは、Ｍ座の無効電力相当の負荷電流である。また、Ｍ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑは、定常状態では直流信号である。
【００３０】
Ｔ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔには、変換器制御回路２１のＴ座位相検出回路３７Ｔにより検出されたＴ座電圧の位相θＴ及び負荷電流ＭＴ変換回路２４により演算されたＴ座負荷電流ＩＬＴα，ＩＬＴβが入力される。Ｔ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔは、Ｔ座負荷電流ＩＬＴα，ＩＬＴβを、Ｔ座電圧の位相θＴを用いて、Ｔ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑに変換する。Ｔ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔは、演算したＴ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑを電流指令値制限回路２６に出力する。
【００３１】
ここで、Ｔ座負荷電流のｄ軸成分ＩＬＴｄは、Ｔ座の有効電力相当の負荷電流である。Ｔ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＴｑは、Ｔ座の無効電力相当の負荷電流である。また、Ｔ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑは、定常状態では直流信号である。
【００３２】
Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍ及びＴ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔは、次式により、ｄｑ変換を行う。
【００３３】
ＩＬＭｄ＝ＩＬＭα×ｃｏｓθＭ＋ＩＬＭβ×ｓｉｎθＭ  …（３）
ＩＬＭｑ＝ＩＬＭα×ｓｉｎθＭ−ＩＬＭβ×ｃｏｓθＭ  …（４）
ＩＬＴｄ＝ＩＬＴα×ｃｏｓθＴ＋ＩＬＴβ×ｓｉｎθＴ  …（５）
ＩＬＴｑ＝ＩＬＴα×ｓｉｎθＴ−ＩＬＴβ×ｃｏｓθＴ  …（６）
直流電圧制御回路２３には、直流電圧検出器６により検出された直流電圧Ｖｄｃが入力される。直流電圧制御回路２３は、入力された直流電圧Ｖｄｃに基づいて、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃが所望の値で一定になるようなＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖを演算する。Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖは、Ｍ座の有効電流を制御するための指令値である。直流電圧制御回路２３は、演算したＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖを加算器２７Ｍｄに出力する。
【００３４】
ここで、無効電力補償装置１の直流回路には直流キャパシタ４が設置されているだけであり、電源は設けられていない。このため、無効電力補償装置１は、有効電力を交流系統に供給する動作をすることはできない。そこで、直流電圧制御回路２３は、直流電圧Ｖｄｃを一定に維持するために、インバータ３及び変圧器２の損失を補償するだけの小さな有効電力をインバータ３の交流側から直流側へ吸収するように制御する。ここでは、直流電圧制御回路２３は、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆに加算するための値として演算したが、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆに加算するための値としてもよいし、両方の有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆに加算するための値としてもよい。
【００３５】
電流指令値制限回路２６には、Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｍにより演算されたＭ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流ｄｑ変換回路２５Ｔにより演算されたＴ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑが入力される。電流指令値制限回路２６は、Ｍ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑに基づいて、インバータ３の出力容量の範囲内になるように制限された４つの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを生成する。
【００３６】
Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆは、Ｍ座の有効電流を制御するための指令値である。Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆは、Ｍ座の無効電流を制御するための指令値である。Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆは、Ｔ座の有効電流を制御するための指令値である。Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆは、Ｔ座の無効電流を制御するための指令値である。
【００３７】
電流指令値制限回路２６は、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ、及びＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆを変換器制御回路２１に出力する。電流指令値制限回路２６は、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆを加算器２７Ｍｄに出力する。
【００３８】
加算器２７Ｍｄには、電流指令値制限回路２６により生成されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ及び直流電圧制御回路２３により演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖが入力される。加算器２７Ｍｄは、入力された２つのＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖ，Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆを加算する。加算器２７Ｍｄは、加算したＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１を変換器制御回路２１に出力する。
【００３９】
変換器制御回路２１には、出力電流検出器５により検出されたインバータ出力電流Ｉｉｎｖ、電圧検出器８により検出された三相交流電圧Ｖａｃ、加算器２７Ｍｄにより演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１、及び電流指令値制限回路２６により演算されたＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ並びにＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆが入力される。
【００４０】
変換器制御回路２１は、インバータ出力電流Ｉｉｎｖ、三相交流電圧Ｖａｃ、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆに基づいて、インバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖを演算する。インバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖは、インバータ３から出力させる三相交流電圧Ｖａｃを制御するための指令値である。インバータ３は、インバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖに従って三相交流電圧Ｖａｃを出力することで、インバータ出力三相電圧信号ＶｉｎｖのＭ座有効電流成分ＩＭｄ、Ｍ座無効電流成分ＩＭｑ、Ｔ座有効電流成分ＩＴｄ、及びＴ座無効電流成分ＩＴｑがそれぞれの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆに等しくなるように制御される。インバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖには、インバータ３から出力させる電圧の各相電圧に対する指令値が含まれている。変換器制御回路２１は、演算したインバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖをパルス発生回路２２に出力する。
【００４１】
パルス発生回路２２は、インバータ出力電圧が変換器制御回路２１により演算されたインバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖになるようなスイッチングパルス信号Ｐｓを出力する。パルス発生回路２２から出力されるスイッチングパルス信号Ｐｓにより、インバータ３のスイッチング素子が駆動する。これにより、インバータ３の出力電圧が制御される。
【００４２】
図３は、本実施形態に係る変換器制御回路２１の構成を示す構成図である。
【００４３】
変換器制御回路２１は、電流ＭＴ変換回路３１、Ｍ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍ、Ｔ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔ、４つの減算器３３Ｍｄ，３３Ｍｑ，３３Ｔｄ，３３Ｔｑ、Ｍ座電流制御回路３４Ｍ、Ｔ座電流制御回路３４Ｔ、４つの加算器３５Ｍｄ，３５Ｍｑ，３５Ｔｄ，３５Ｔｑ、電圧ＭＴ変換回路３６、Ｍ座位相検出回路３７Ｍ、Ｔ座位相検出回路３７Ｔ、Ｍ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｍ、Ｔ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｔ、Ｍ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍ、Ｔ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔ、及び逆ＭＴ変換回路４０を備えている。
【００４４】
電流ＭＴ変換回路３１は、インバータ出力電流Ｉｉｎｖを、Ｍ座電流ＩＭα，ＩＭβ及びＴ座電流ＩＴα，ＩＴβに変換する。Ｍ座電流ＩＭαは、スコット巻線変圧器１１の二次側に流れるＭ座相当の電流である。Ｍ座電流ＩＭβは、Ｍ座電流ＩＭαに対して９０°遅延した電流である。Ｔ座電流ＩＴαは、スコット巻線変圧器１１の二次側に流れるＴ座相当の電流である。Ｔ座電流ＩＴβは、Ｔ座電流ＩＴαに対して９０°遅延した電流である。電流ＭＴ変換回路３１は、演算したＭ座電流ＩＭα，ＩＭβ及びＴ座電流ＩＴα，ＩＴβをそれぞれＭ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍ及びＴ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔに出力する。
【００４５】
電流ＭＴ変換回路３１は、次式により、Ｍ座電流ＩＭα，ＩＭβ及びＴ座電流ＩＴα，ＩＴβを求める。ここで、インバータ出力電流Ｉｉｎｖは、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流Ｉｖ、Ｗ相電流Ｉｗの各相電流からなるものとする。
【００４６】
ＩＭα＝（Ｉｕ−Ｉｗ）／２、ＩＭβ＝ＩＭαの９０°遅延  …（７）
ＩＴα＝Ｉｖ×√３／２、ＩＴβ＝ＩＴαの９０°遅延      …（８）
電圧ＭＴ変換回路３６は、三相交流電圧ＶａｃをＭ座電圧ＶＭα，ＶＭβ及びＴ座電圧ＶＴα，ＶＴβに変換する。
【００４７】
電圧ＭＴ変換回路３６は、次式により、Ｍ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴを求める。ここで、電流及び電圧の各相の対応関係については、図２に示すスコット巻線変圧器１１の巻線構成の通りである。
【００４８】
ＶＭ＝Ｖｕ−Ｖｗ、ＶＴ＝（２×Ｖｖ−Ｖｕ−Ｖｗ）／√３  …（９）
Ｍ座電圧ＶＭαは、上式により求めたＭ座電圧ＶＭと同じである。Ｍ座電圧ＶＭβは、Ｍ座電圧ＶＭαに対して９０°遅延した電圧である。Ｔ座電圧ＶＴαは、上式により求めたＴ座電圧ＶＴと同じである。Ｔ座電圧ＶＴβは、Ｔ座電圧ＶＴαに対して９０°遅延した電圧である。
【００４９】
電圧ＭＴ変換回路３６は、演算したＭ座電圧ＶＭα，ＶＭβをＭ座位相検出回路３７Ｍ及びＭ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｍに出力する。電圧ＭＴ変換回路３６は、演算したＴ座電圧ＶＴα，ＶＴβをＴ座位相検出回路３７Ｔ及びＴ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｔに出力する。
【００５０】
電圧ＭＴ変換回路３６は、次式により、Ｍ座電圧ＶＭα，ＶＭβ及びＴ座電圧ＶＴα，ＶＴβを求める。
【００５１】
ＶＭα＝Ｖｕ−Ｖｗ、ＶＭβ＝ＶＭαの９０°遅延  …（１０）
ＶＴα＝（２×Ｖｖ−Ｖｕ−Ｖｗ）／√３、ＶＴβ＝ＶＴαの９０°遅延  …（１１）
Ｍ座位相検出回路３７Ｍは、電圧ＭＴ変換回路３６により演算されたＭ座電圧ＶＭα，ＶＭβに基づいて、Ｍ座電圧の位相θＭを検出する。Ｍ座位相検出回路３７Ｍは、検出したＭ座電圧の位相θＭをＭ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍ及びＭ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍに出力する。
【００５２】
Ｔ座位相検出回路３７Ｔは、電圧ＭＴ変換回路３６により演算されたＴ座電圧ＶＴα，ＶＴβに基づいて、Ｔ座電圧の位相θＴを検出する。Ｔ座位相検出回路３７Ｔは、検出したＴ座電圧の位相θＴをＴ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔ及びＴ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔに出力する。
【００５３】
Ｍ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍは、電流ＭＴ変換回路３１により演算されたＭ座電流ＩＭα，ＩＭβを、Ｍ座位相検出回路３７Ｍにより検出されたＭ座電圧の位相θＭを用いて、Ｍ座電流のｄｑ軸成分ＩＭｄ，ＩＭｑに変換する。Ｍ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍは、演算したＭ座電流のｄｑ軸成分ＩＭｄ，ＩＭｑをそれぞれ減算器３３Ｍｄ，３３Ｍｑに出力する。
【００５４】
ここで、Ｍ座電流のｄ軸成分ＩＭｄは、Ｍ座の有効電力相当の電流である。Ｍ座電流のｑ軸成分ＩＭｑは、Ｍ座の無効電力相当の電流である。また、Ｍ座電流のｄｑ軸成分ＩＭｄ，ＩＭｑは、定常状態では直流信号である。
【００５５】
Ｔ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔは、電流ＭＴ変換回路３１により演算されたＴ座電流ＩＴα，ＩＴβを、Ｔ座位相検出回路３７Ｔにより検出されたＴ座電圧の位相θＴを用いて、Ｔ座電流のｄｑ軸成分ＩＴｄ，ＩＴｑに変換する。Ｔ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔは、演算したＴ座電流のｄｑ軸成分ＩＴｄ，ＩＴｑをそれぞれ減算器３３Ｔｄ，３３Ｔｑに出力する。
【００５６】
ここで、Ｔ座電流のｄ軸成分ＩＴｄは、Ｔ座の有効電力相当の電流である。Ｔ座電流のｑ軸成分ＩＴｑは、Ｔ座の無効電力相当の電流である。また、Ｔ座電流のｄｑ軸成分ＩＴｄ，ＩＴｑは、定常状態では直流信号である。
【００５７】
減算器３３Ｍｄには、加算器２７Ｍｄにより演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１及びＭ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍにより演算されたＭ座電流のｄ軸成分ＩＭｄが入力される。減算器３３Ｍｄは、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１からＭ座電流のｄ軸成分ＩＭｄを減算して、Ｍ座電流ｄ軸差分ΔＩＭｄを求める。減算器３３Ｍｄは、演算したＭ座電流ｄ軸差分ΔＩＭｄをＭ座電流制御回路３４Ｍに出力する。
【００５８】
減算器３３Ｍｑには、電流指令値制限回路２６により演算されたＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ及びＭ座電流ｄｑ変換回路３２Ｍにより演算されたＭ座電流のｑ軸成分ＩＭｑが入力される。減算器３３Ｍｑは、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆからＭ座電流のｑ軸成分ＩＭｑを減算して、Ｍ座電流ｑ軸差分ΔＩＭｑを求める。減算器３３Ｍｑは、演算したＭ座電流ｑ軸差分ΔＩＭｑをＭ座電流制御回路３４Ｍに出力する。
【００５９】
減算器３３Ｔｄには、電流指令値制限回路２６により演算されたＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ及びＴ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔにより演算されたＴ座電流のｄ軸成分ＩＴｄが入力される。減算器３３Ｔｄは、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆからＴ座電流のｄ軸成分ＩＴｄを減算して、Ｔ座電流ｄ軸差分ΔＩＴｄを求める。減算器３３Ｔｄは、演算したＴ座電流ｄ軸差分ΔＩＴｄをＴ座電流制御回路３４Ｔに出力する。
【００６０】
減算器３３Ｔｑには、電流指令値制限回路２６により演算されたＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ及びＴ座電流ｄｑ変換回路３２Ｔにより演算されたＴ座電流のｑ軸成分ＩＴｑが入力される。減算器３３Ｔｑは、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆからＴ座電流のｑ軸成分ＩＴｑを減算して、Ｔ座電流ｑ軸差分ΔＩＴｑを求める。減算器３３Ｔｑは、演算したＴ座電流ｑ軸差分ΔＩＴｑをＴ座電流制御回路３４Ｔに出力する。
【００６１】
Ｍ座電流制御回路３４Ｍは、減算器３３Ｍｄにより演算されたＭ座電流ｄ軸差分ΔＩＭｄ及び減算器３３Ｍｑにより演算されたＭ座電流ｑ軸差分ΔＩＭｑが入力される。Ｍ座電流制御回路３４Ｍは、Ｍ座電流ｄ軸差分ΔＩＭｄ及びＭ座電流ｑ軸差分ΔＩＭｑがそれぞれゼロに近づくような値を演算する。例えば、Ｍ座電流制御回路３４Ｍは、１次遅れ回路又は比例積分回路などである。Ｍ座電流制御回路３４Ｍは、演算した値のｄｑ軸成分をそれぞれ加算器３５Ｍｄ，３５Ｍｑに出力する。
【００６２】
Ｔ座電流制御回路３４Ｔは、減算器３３Ｔｄにより演算されたＴ座電流ｄ軸差分ΔＩＴｄ及び減算器３３Ｔｑにより演算されたＴ座電流ｑ軸差分ΔＩＴｑが入力される。Ｔ座電流制御回路３４Ｔは、Ｔ座電流ｄ軸差分ΔＩＴｄ及びＴ座電流ｑ軸差分ΔＩＴｑがそれぞれゼロに近づくような値を演算する。例えば、Ｔ座電流制御回路３４Ｔは、１次遅れ回路又は比例積分回路などである。Ｔ座電流制御回路３４Ｔは、演算した値のｄｑ軸成分をそれぞれ加算器３５Ｔｄ，３５Ｔｑに出力する。
【００６３】
Ｍ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｍは、電圧ＭＴ変換回路３６により演算されたＭ座電圧ＶＭα，ＶＭβを、Ｍ座位相検出回路３７Ｍにより検出されたＭ座電圧の位相θＭを用いて、Ｍ座電圧のｄｑ軸成分ＶＭｄ，ＶＭｑに変換する。Ｍ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｍは、演算したＭ座電圧のｄｑ軸成分ＶＭｄ，ＶＭｑをそれぞれ加算器３５Ｍｄ，３５Ｍｑに出力する。
【００６４】
ここで、Ｍ座電圧のｄ軸成分ＶＭｄは、Ｍ座の有効電力相当の電圧である。Ｍ座電圧のｑ軸成分ＶＭｑは、Ｍ座の無効電力相当の電圧である。また、Ｍ座電圧のｄｑ軸成分ＶＭｄ，ＶＭｑは、定常状態では直流信号である。
【００６５】
Ｔ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｔは、電圧ＭＴ変換回路３６により演算されたＴ座電圧ＶＴα，ＶＴβを、Ｔ座位相検出回路３７Ｔにより検出されたＴ座電圧の位相θＴを用いて、Ｔ座電圧のｄｑ軸成分ＶＴｄ，ＶＴｑに変換する。Ｔ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｔは、演算したＴ座電圧のｄｑ軸成分ＶＴｄ，ＶＴｑをそれぞれ加算器３５Ｔｄ，３５Ｔｑに出力する。
【００６６】
ここで、Ｔ座電圧のｄ軸成分ＶＴｄは、Ｔ座の有効電力相当の電圧である。Ｔ座電圧のｑ軸成分ＶＴｑは、Ｔ座の無効電力相当の電圧である。また、Ｔ座電圧のｄｑ軸成分ＶＴｄ，ＶＴｑは、定常状態では直流信号である。
【００６７】
加算器３５Ｍｄは、Ｍ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｍにより演算されたＭ座電圧のｄ軸成分ＶＭｄに、Ｍ座電流制御回路３４Ｍにより演算された値のｄ軸成分を加算して、Ｍ座有効電圧信号ＶＩＭｄを求める。加算器３５Ｍｄは、演算したＭ座有効電圧信号ＶＩＭｄをＭ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍに出力する。
【００６８】
加算器３５Ｍｑは、Ｍ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｍにより演算されたＭ座電圧のｑ軸成分ＶＭｑに、Ｍ座電流制御回路３４Ｍにより演算された値のｑ軸成分を加算して、Ｍ座無効電圧信号ＶＩＭｑを求める。加算器３５Ｍｑは、演算したＭ座無効電圧信号ＶＩＭｑをＭ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍに出力する。
【００６９】
加算器３５Ｔｄは、Ｔ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｔにより演算されたＴ座電圧のｄ軸成分ＶＴｄに、Ｔ座電流制御回路３４Ｔにより演算された値のｄ軸成分を加算して、Ｔ座有効電圧信号ＶＩＴｄを求める。加算器３５Ｔｄは、演算したＴ座有効電圧信号ＶＩＴｄをＴ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔに出力する。
【００７０】
加算器３５Ｔｑは、Ｔ座電圧ｄｑ変換回路３８Ｔにより演算されたＴ座電圧のｑ軸成分ＶＴｑに、Ｔ座電流制御回路３４Ｔにより演算された値のｑ軸成分を加算して、Ｔ座無効電圧信号ＶＩＴｑを求める。加算器３５Ｔｑは、演算したＴ座無効電圧信号ＶＩＴｑをＴ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔに出力する。
【００７１】
Ｍ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍには、加算器３５Ｍｄにより演算されたＭ座有効電圧信号ＶＩＭｄ、加算器３５Ｍｑにより演算されたＭ座無効電圧信号ＶＩＭｑ、及びＭ座位相検出回路３７Ｍにより検出されたＭ座電圧の位相θＭが入力される。Ｍ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍは、Ｍ座有効電圧信号ＶＩＭｄ及びＭ座無効電圧信号ＶＩＭｑをＭ座電圧の位相θＭを用いて逆ｄｑ軸変換することにより、Ｍ座単相交流電圧信号ＶＩＭを求める。Ｍ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍは、演算したＭ座単相交流電圧信号ＶＩＭを逆ＭＴ変換回路４０に出力する。
【００７２】
Ｔ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔには、加算器３５Ｔｄにより演算されたＴ座有効電圧信号ＶＩＴｄ、加算器３５Ｔｑにより演算されたＴ座無効電圧信号ＶＩＴｑ、及びＴ座位相検出回路３７Ｔにより検出されたＴ座電圧の位相θＴが入力される。Ｔ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔは、Ｔ座有効電圧信号ＶＩＴｄ及びＴ座無効電圧信号ＶＩＴｑをＴ座電圧の位相θＴを用いて逆ｄｑ軸変換することにより、Ｔ座単相交流電圧信号ＶＩＴを求める。Ｔ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔは、演算したＴ座単相交流電圧信号ＶＩＴを逆ＭＴ変換回路４０に出力する。
【００７３】
Ｍ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍ及びＴ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔは、次式により、逆ｄｑ変換を行う。
【００７４】
ＶＩＭ＝ＶＩＭｄ×ｃｏｓθＭ＋ＶＩＭｑ×ｓｉｎθＭ  …（１２）
ＶＩＴ＝ＶＩＴｄ×ｃｏｓθＴ＋ＶＩＴｑ×ｓｉｎθＭ  …（１３）
逆ＭＴ変換回路４０には、Ｍ座逆ｄｑ変換回路３９Ｍにより演算されたＭ座単相交流電圧信号ＶＩＭ及びＴ座逆ｄｑ変換回路３９Ｔにより演算されたＴ座単相交流電圧信号ＶＩＴが入力される。逆ＭＴ変換回路４０は、Ｍ座単相交流電圧信号ＶＩＭ及びＴ座単相交流電圧信号ＶＩＴを三相交流電圧信号Ｖｉｎｖに変換する。逆ＭＴ変換回路４０は、演算した三相交流電圧信号Ｖｉｎｖをインバータ出力三相電圧信号Ｖｉｎｖとしてパルス発生回路２２に出力する。
【００７５】
逆ＭＴ変換回路４０は、次式により、逆ＭＴ変換を行う。ここで、インバータ３の各相ブリッジは、相間に接続されるため、三相交流電圧信号Ｖｉｎｖは、ＵＶ相間電圧信号ＶＩｕｖ、ＶＷ相間電圧信号ＶＩｖｗ、及びＷＵ相間電圧信号ＶＩｗｕからなる。
【００７６】
ＶＩｕｖ＝ＶＩｕ−ＶＩｖ＝（ＶＩＭ−√３×ＶＩＴ）／２、ＶＩｖｗ＝ＶＩｖ−ＶＩｗ＝（ＶＩＭ＋√３×ＶＩＴ）／２、ＶＩｗｕ＝ＶＩｗ−ＶＩｕ＝−ＶＩＭ  …（１４）
図４は、本実施形態に係る電流指令値制限回路２６の構成を示す構成図である。
【００７７】
電流指令値制限回路２６は、逆相成分演算回路２６１、正相無効成分演算回路２６２、皮相値演算回路２６３、２つのリミッタ回路２６４Ｎ，２６４ｑＰ、２つの除算器２６５ｄ，２６５ｑ、リミット値演算回路２６６、符号反転回路２６７、加算器２６８、及び減算器２６９を備えている。
【００７８】
逆相成分演算回路２６１には、Ｍ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑが入力される。逆相成分演算回路２６１は、次式により、Ｍ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑから負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び逆相無効成分ＩＬｑＮを演算する。逆相成分演算回路２６１は、演算した負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び逆相無効成分ＩＬｑＮをそれぞれ２つの除算器２６５ｄ，２６５ｑに出力する。また、逆相成分演算回路２６１は、演算した負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び逆相無効成分ＩＬｑＮを皮相値演算回路２６３に出力する。
【００７９】
ＩＬｄＮ＝（ＩＬＭｄ−ＩＬＴｄ）／２      …（１５）
ＩＬｑＮ＝（ＩＬＭｑ−ＩＬＴｑ）／２      …（１６）
皮相値演算回路２６３は、次式により、逆相成分演算回路２６１により演算された負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び逆相無効成分ＩＬｑＮから逆相電流皮相値ＩＬＮを演算する。皮相値演算回路２６３は、演算した逆相電流皮相値ＩＬＮをリミッタ回路２６４Ｎに出力する。
【数１】
0005972621.tif 000002
【００８０】
リミッタ回路２６４Ｎは、皮相値演算回路２６３により演算された逆相電流皮相値ＩＬＮを予め設定されているリミット値１［ｐ．ｕ．］以上の値に制限する。具体的には、逆相電流皮相値ＩＬＮが１［ｐ．ｕ．］未満であれば１［ｐ．ｕ．］にし、逆相電流皮相値ＩＬＮが１［ｐ．ｕ．］以上であればそのままの値を出力する。リミッタ回路２６４Ｎは、１［ｐ．ｕ．］以上に制限した逆相電流皮相値ＩＬＮｌｉｍを２つの除算器２６５ｄ，２６５ｑに出力する。
【００８１】
除算器２６５ｄには、逆相成分演算回路２６１により演算された負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及びリミッタ回路２６４Ｎにより制限された逆相電流皮相値ＩＬＮｌｉｍが入力される。除算器２６５ｄは、逆相有効成分ＩＬｄＮを逆相電流皮相値ＩＬＮｌｉｍで除算して逆相有効成分ＩｄＮを求める。除算器２６５ｄは、演算した逆相有効成分ＩｄＮをリミット値演算回路２６６に出力する。逆相有効成分ＩｄＮは、無効電力補償装置１により補償する負荷電流の逆相有効成分となる。
【００８２】
逆相有効成分ＩｄＮは、そのままＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆとなる。符号反転回路２６７により逆相有効成分ＩｄＮの符号を反転させた値は、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆとなる。Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ及びＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆは、変換器制御回路２１に出力される。
【００８３】
除算器２６５ｑには、逆相成分演算回路２６１により演算された負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮ及びリミッタ回路２６４Ｎにより制限された逆相電流皮相値ＩＬＮｌｉｍが入力される。除算器２６５ｑは、逆相無効成分ＩＬｑＮを逆相電流皮相値ＩＬＮｌｉｍで除算して逆相無効成分ＩｑＮを求める。除算器２６５ｑは、演算した逆相無効成分ＩｑＮをリミット値演算回路２６６、加算器２６８及び減算器２６９に出力する。逆相無効成分ＩｑＮは、無効電力補償装置１により補償する負荷電流の逆相無効成分となる。
【００８４】
リミット値演算回路２６６には、２つの除算器２６５ｄ，２６５ｑによりそれぞれ演算された補償する負荷電流の逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮが入力される。リミット値演算回路２６６は、次式により、補償する負荷電流の逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮからリミッタ回路２６４ｑＰで用いる上下限リミット値（ｐ．ｕ．値）を演算する。リミット値演算回路２６６は、演算した上下限リミット値をリミッタ回路２６４ｑＰに設定する。
【数２】
0005972621.tif 000003
【００８５】
【数３】
0005972621.tif 000004
【００８６】
上下限リミット値＝±ＭＩＮ（リミット値１、リミット値２）  …式（２０）
ここで、ＭＩＮは、最小値を選択する関数である。
【００８７】
正相無効成分演算回路２６２には、Ｍ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＴｑが入力される。正相無効成分演算回路２６２は、次式により、Ｍ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＴｑから負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰを演算する。正相無効成分演算回路２６２は、演算した負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰをリミッタ回路２６４ｑＰに出力する。
【００８８】
ＩＬｑＰ＝（ＩＬＭｑ＋ＩＬＴｑ）／２      …式（２１）
リミッタ回路２６４ｑＰは、正相無効成分演算回路２６２により演算された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰを、リミット値演算回路２６６により演算された上下限リミット値の範囲内に制限する。リミッタ回路２６４ｑＰは、制限した正相無効成分ＩｑＰを加算器２６８及び減算器２６９に出力する。制限された正相無効成分ＩｑＰは、無効電力補償装置１により補償する負荷電流の正相無効成分となる。
【００８９】
加算器２６８には、除算器２６５ｑにより演算された逆相無効成分ＩｑＮ及びリミッタ回路２６４ｑＰにより制限された正相無効成分ＩｑＰが入力される。加算器２６８は、逆相無効成分ＩｑＮと正相無効成分ＩｑＰを加算してＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆを求める。加算器２６８は、演算したＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆを変換器制御回路２１に出力する。
【００９０】
減算器２６９には、除算器２６５ｑにより演算された逆相無効成分ＩｑＮ及びリミッタ回路２６４ｑＰにより制限された負荷電流の正相無効成分ＩｑＰが入力される。減算器２６９は、負荷電流の正相無効成分ＩｑＰから逆相無効成分ＩｑＮを減算してＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆを求める。減算器２６９には、演算したＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆを変換器制御回路２１に出力する。
【００９１】
従って、補償する負荷電流の逆相有効成分ＩｄＮ、逆相無効成分ＩｑＮ及び正相無効成分ＩｑＰと、４つの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆとの関係は、次式のようになる。
【００９２】
ＩＭｄｒｅｆ＝ＩｄＮ              …式（２２）
ＩＴｄｒｅｆ＝−ＩｄＮ            …式（２３）
ＩＭｑｒｅｆ＝ＩｑＰ＋ＩｑＮ      …式（２４）
ＩＴｑｒｅｆ＝ＩｑＰ−ＩｑＮ      …式（２５）
ここで、電流指令値制限回路２６による電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆの制限方法について説明する。
【００９３】
インバータ制御装置１０では、Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴをそれぞれ個別に制御するために、Ｍ座電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆとＴ座電流指令値ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを別々に演算している。
【００９４】
しかし、Ｍ座電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆとＴ座電流指令値ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆがそれぞれ定格（１［ｐ．ｕ．］）電流以下であっても、逆ＭＴ変換により、三相量に変換した場合、Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴの位相の条件によっては、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖが最大１．３７［ｐ．ｕ．］の大きさになる可能性がある。
【００９５】
図５から図７は、スコット巻線変圧器１１のＴ座電流ＩＴ、Ｍ座電流ＩＭ、及び三相電流Ｘ（Ｕ相、Ｗ相）の関係を示すベクトル図である。図５は、Ｔ座電流ＩＴとＭ座電流ＩＭとの一般的な位相差θにおける関係を示している。図６は、Ｔ座電流ＩＴとＭ座電流ＩＭとの位相差θが０°のときの関係を示している。図７は、Ｔ座電流ＩＴとＭ座電流ＩＭとの位相差θが９０°のときの関係を示している。
【００９６】
また、三相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、Ｍ座電流ＩＭ、及びＴ座電流ＩＴをｐ．ｕ．値で表したベクトル式は、次のようになる。
【数４】
0005972621.tif 000005
【００９７】
上式のＵ相電流Ｉｕ及びＶ相電流Ｉｖのそれぞれのベクトルの大きさは、図５に示すベクトルＸの大きさである。これを式で表すと、次式のようになる。
【数５】
0005972621.tif 000006
【００９８】
式（２６）より、Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴがそれぞれ−１［ｐ．ｕ．］から１［ｐ．ｕ．］の範囲で変化する場合、Ｖ相電流Ｉｖの大きさは各電流ＩＭ，ＩＴの位相に関係なく１［ｐ．ｕ．］以下である。
【００９９】
それに対し、式（２７）から、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｗ相電流Ｉｗの大きさはＭ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴの位相差θが０°あるいは１８０°で大きさが１［ｐ．ｕ．］の場合、図６に示すように、１．３７［ｐ．ｕ．］になることがわかる。
【０１００】
一方、Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴの大きさが１［ｐ．ｕ．］であっても、位相差が９０°であれば、Ｕ相電流Ｉｕ、Ｗ相電流Ｉｗの大きさは１［ｐ．ｕ．］である。
【０１０１】
Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴは、力率が同じであれば、位相差θは９０°である。例えば、位相差θが９０°になる場合としては、Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴがともに有効電流成分のみの場合が考えられる。
【０１０２】
Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴの位相差θが０°あるいは１８０°となるのは、例えば、Ｍ座電流ＩＭが有効電流成分のみであり、かつＴ座電流ＩＴが無効電流成分のみの場合である。または、Ｍ座とＴ座の有効電力の大きさが同じで向きが逆であり、さらに無効電力の大きさが有効電力と等しく、かつＭ座とＴ座の無効電力の向きが同じの場合も、位相差θが０°あるいは１８０°となる。
【０１０３】
このように、Ｍ座電流ＩＭとＴ座電流ＩＴをそれぞれ定格値以下に制御していても、その位相差θによっては、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖが定格値を超える（即ち、過電流になる）可能性がある。
【０１０４】
従って、電流指令値制限回路２６では、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖが定格値を超えないようにするために、以下のような制御をする。
【０１０５】
まず、皮相値演算回路２６３、リミッタ回路２６４Ｎ、及び２つの除算器２６５ｄ，２６５ｑの構成により、補償する逆相電流の有効成分ＩｄＮ及び無効成分ＩｑＮの合計が１［ｐ．ｕ．］を超えないようにする。
【０１０６】
このように補償する逆相電流の有効成分ＩｄＮ及び無効成分ＩｑＮを決定した後に、リミット値演算回路２６６により、式（１８）〜式（２０）を用いて、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖが１［ｐ．ｕ．］以下で補償することのできる正相無効電流ＩｑＰの最大値及び最小値を求める。この最大値及び最小値がリミッタ回路２６４ｑＰの上下限リミット値となる。
【０１０７】
正相無効成分演算回路２６２により演算された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰは、この上下限リミット値の範囲内になるようにリミッタ回路２６４ｑＰにより制限される。この制限された値が補償する正相無効電流ＩｑＰとなる。
【０１０８】
このようにして演算された補償する逆相有効電流ＩｄＮ、逆相無効電流ＩｑＮ、及び正相無効電流ＩｑＰを、Ｔ座電流ＩＴとＭ座電流との間で融通するように、電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆが決定される。
【０１０９】
次に、電流指令値制限回路２６による演算処理について説明する。
【０１１０】
まず、負荷電流の逆相成分ＩＬｄＮ，ＩＬｑＮ及び正相無効成分ＩＬｑＰが、インバータ３の定格容量に対して充分小さい場合について説明する。具体的には、Ｍ座負荷電流の有効（ｄ軸）成分ＩＬＭｄ＝１．２［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の有効（ｄ軸）成分ＩＬＴｄ＝０．４［ｐ．ｕ．］、Ｍ座負荷電流の無効（ｑ軸）成分ＩＬＭｑ＝−０．１［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の無効（ｑ軸）成分ＩＬＴｑ＝０．５［ｐ．ｕ．］とする。
【０１１１】
式（１５）、式（１６）及び式（２１）より、逆相有効成分ＩＬｄＮ＝０．４［ｐ．ｕ．］、逆相無効成分ＩＬｑＮ＝−０．３［ｐ．ｕ．］、正相無効成分ＩＬｑＰ＝０．２［ｐ．ｕ．］となる。
【０１１２】
皮相値演算回路２６３により演算される逆相電流皮相値ＩＬＮは、式（１７）より√（０．４）＾２＋（−０．３）＾２）＝０．５［ｐ．ｕ．］となる。従って、リミッタ回路２６４Ｎの出力は１．０［ｐ．ｕ．］となる。このため、除算器２６５ｄ，２６５ｑからそれぞれ出力される補償する逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮは、検出された負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び無効成分ＩＬｑＮと等しくなる。即ち、逆相有効成分ＩｄＮ＝０．４［ｐ．ｕ．］、逆相無効成分ＩｑＮ＝−０．３［ｐ．ｕ．］となる。
【０１１３】
リミット値演算回路２６６は、補償する逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮを式（１８）〜式（２０）を用いてリミット値を求めると、リミット値１＝０．５０２、リミット値２＝０．６９２、上下限リミット値＝±０．５０２［ｐ．ｕ．］となる。
【０１１４】
検出された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰ＝０．２［ｐ．ｕ．］は、この上下限リミット値の範囲内である。従って、リミッタ回路２６４ｑＰから出力される補償する正相無効成分ＩｑＰは、検出された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰと等しくなる。
【０１１５】
このように演算された補償する逆相有効成分ＩｄＮ、逆相無効成分ＩｑＮ及び正相無効成分ＩｑＰを使用して電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆが演算される。インバータ制御装置１０は、インバータ３の出力電流をこれらの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと等しくなるように制御する。これにより、無効電力補償装置１のインバータ３は、負荷電流の逆相有効成分と逆相無効成分と正相無効成分を１００％補償するように運転する。このとき、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖは、１［ｐ．ｕ．］以下である。これにより、無効電力補償装置１と隣接する交流電源からは、正相有効電力のみが供給される。
【０１１６】
次に、負荷電流の逆相成分ＩＬｄＮ，ＩＬｑＮがインバータ３の定格容量に対して充分小さく、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰが大きい場合について説明する。具体的には、負荷電流ＩＬのそれぞれの成分は、逆相有効成分ＩＬｄＮ＝０．４［ｐ．ｕ．］、逆相無効成分ＩＬｑＮ＝−０．３［ｐ．ｕ．］、正相無効成分ＩＬｑＰ＝−０．８［ｐ．ｕ．］とする。
【０１１７】
皮相値演算回路２６３により演算される逆相電流皮相値ＩＬＮは、０．５［ｐ．ｕ．］となる。従って、リミッタ回路２６４Ｎの出力は１．０［ｐ．ｕ．］となる。このため、除算器２６５ｄ，２６５ｑからそれぞれ出力される補償する逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮは、検出された負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び逆相無効成分ＩＬｑＮと等しくなる。即ち、逆相有効成分ＩｄＮ＝０．４［ｐ．ｕ．］、逆相無効成分ＩｑＮ＝−０．３［ｐ．ｕ．］となる。
【０１１８】
補償する逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮからリミット値演算回路２６６で求められるリミッタ回路２６４ｑＰの上下限リミット値は±０．５０２［ｐ．ｕ．］となる。これにより、検出された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰ＝−０．８［ｐ．ｕ．］は、−０．５０２［ｐ．ｕ．］のリミット値で制限される。従って、補償する正相無効成分ＩｑＰは、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰより小さな値となる。
【０１１９】
このように演算された補償する逆相有効成分ＩｄＮ、逆相無効成分ＩｑＮ及び正相無効成分ＩｑＰを使用して電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆが演算される。インバータ制御装置１０は、インバータ３の出力電流をこれらの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと等しくなるように制御する。これにより、無効電力補償装置１のインバータ３は、負荷電流の逆相有効成分と逆相無効成分１００％補償し、正相無効成分を約６０％補償するように運転する。このとき、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖは、１［ｐ．ｕ．］以下である。これにより、無効電力補償装置１と隣接する交流電源からは、正相有効電力と正相無効電力の一部が供給される。
【０１２０】
次に、負荷電流の逆相成分ＩＬｄＮ，ＩＬｑＮがインバータ３の定格容量よりも大きい場合について説明する。具体的には、負荷電流ＩＬのそれぞれの成分は、逆相有効成分ＩＬｄＮ＝−１．６［ｐ．ｕ．］、逆相無効成分ＩＬｑＮ＝１．２［ｐ．ｕ．］、正相無効成分ＩＬｑＰ＝０．２［ｐ．ｕ．］とする。
【０１２１】
皮相値演算回路２６３により演算される逆相電流皮相値ＩＬＮは、２．０［ｐ．ｕ．］となる。従って、リミッタ回路２６４Ｎの出力は２．０［ｐ．ｕ．］となる。このため、除算器２６５ｄ，２６５ｑからそれぞれ出力される補償する逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮは、逆相有効成分ＩｄＮ＝−０．８［ｐ．ｕ．］、逆相無効成分ＩｑＮ＝０．６［ｐ．ｕ．］となる。
【０１２２】
補償する逆相有効成分ＩｄＮ及び逆相無効成分ＩｑＮからリミット値演算回路２６６で求められるリミッタ回路２６４ｑＰの上下限リミット値は±０．０［ｐ．ｕ．］となる。これにより、補償する正相無効成分ＩｑＰは、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰの値に関わらずゼロになる。
【０１２３】
このように演算された補償する逆相有効成分ＩｄＮ、逆相無効成分ＩｑＮ及び正相無効成分ＩｑＰを使用して電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆが演算される。インバータ制御装置１０は、インバータ３の出力電流をこれらの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと等しくなるように制御する。これにより、無効電力補償装置１のインバータ３は、負荷電流の逆相有効成分と逆相無効成分の一部を補償するように運転する。このとき、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖは、最大値の１［ｐ．ｕ．］である。
【０１２４】
さらに、上記３つのいずれの負荷条件においても、直流電圧制御回路２３から出力されるＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖに上記で演算したＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆを加算することで、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃを一定に維持するよう制御を行う。
【０１２５】
本実施形態によれば、スコット巻線変圧器１１により三相交流電圧Ｖａｃから変換されたＭ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴを個別に制御することができる。
【０１２６】
また、負荷電流ＩＬに含まれる逆相成分をインバータ３の定格電流内で最大限に補償することで、交流電源に流れる逆相電流を低減することができる。
【０１２７】
さらに、逆相成分の補償をしても、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの大きさが定格に対して余裕がある場合には、定格値を超えない範囲で、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰを補償することができる。これにより、電圧変動を抑制することができる。
【０１２８】
また、直流電圧制御回路２３から出力されるＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖを電流指令値制限回路２６により演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆに加算することで、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃを一定に維持するように制御することができる。
【０１２９】
さらに、交流き電系統へ接続される三相交流系統に設置される無効電力補償装置１として、三相インバータの機器構成を用いることができる。
【０１３０】
また、インバータ制御装置１０は、高速かつ誤差が少ない制御を常にインバータ３の定格出力の範囲内で行うことができる。これにより、インバータ３の過電流を防止し、かつインバータ３の出力容量を最大限に活用することができる。
【０１３１】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ａの構成を示す構成図である。
【０１３２】
本実施形態に係るインバータ制御装置１０は、図１に示す第１の実施形態に係るインバータ制御装置１０において、電流指令値制限回路２６を図８に示す電流指令値制限回路２６Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【０１３３】
電流指令値制限回路２６Ａは、逆相有効成分演算回路２６１Ａ、三相電流最大値演算回路２６３Ａ、リミッタ回路２６４Ａ、４つの除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑ、及び符号反転回路２６７Ａを備えている。
【０１３４】
電流指令値制限回路２６Ａには、Ｍ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＭｄ，ＩＬＭｑ及びＴ座負荷電流のｄｑ軸成分ＩＬＴｄ，ＩＬＴｑが入力される。
【０１３５】
入力されたＭ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＭｑは、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｍｑに出力する。Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０は、最終的なＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆを決定するための基になる値である。
【０１３６】
入力されたＴ座負荷電流のｑ軸成分ＩＬＴｑは、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｔｑに出力する。Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０は、最終的なＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆを決定するための基になる値である。
【０１３７】
逆相有効成分演算回路２６１Ａには、Ｍ座負荷電流のｄ軸成分ＩＬＭｄ及びＴ座負荷電流のｄ軸成分ＩＬＴｄが入力される。逆相有効成分演算回路２６１Ａは、式（１５）により、Ｍ座負荷電流のｄ軸成分ＩＬＭｄ及びＴ座負荷電流のｄ軸成分ＩＬＴｄから負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮを演算する。逆相有効成分演算回路２６１Ａは、演算した負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮを符号反転回路２６７Ａに出力する。また、逆相有効成分演算回路２６１Ａは、演算した負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮをＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｍｄに出力する。Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０は、最終的なＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆを決定するための基になる値である。
【０１３８】
符号反転回路２６７Ａは、逆相有効成分演算回路２６１Ａにより演算された逆相有効成分ＩＬｄＮの符号を反転させる。符号反転回路２６７Ａは、逆相有効成分ＩＬｄＮの符号を反転させた値をＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｔｄに出力する。Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０は、最終的なＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆを決定するための基になる値である。
【０１３９】
三相電流最大値演算回路２６３Ａには、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０、逆相有効成分演算回路２６１Ａにより演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０、及び符号反転回路２６７Ａにより演算されたＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０が入力される。三相電流最大値演算回路２６３Ａは、次式により、４つの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０から各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさ（波高値）を演算する。三相電流最大値演算回路２６３Ａは、演算した各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさのうち最大値Ｉｍａｘをリミッタ回路２６４Ａに出力する。
【数６】
0005972621.tif 000007
【０１４０】
リミッタ回路２６４Ａは、三相電流最大値演算回路２６３Ａにより演算された三相電流最大値Ｉｍａｘを予め設定されているリミット値１［ｐ．ｕ．］以上の値に制限する。具体的には、三相電流最大値Ｉｍａｘが１［ｐ．ｕ．］未満であれば１［ｐ．ｕ．］にし、三相電流最大値Ｉｍａｘが１［ｐ．ｕ．］以上であればそのままの値を出力する。リミッタ回路２６４Ａは、１［ｐ．ｕ．］以上に制限した三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍを４つの除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑに出力する。
【０１４１】
除算器２６５Ｍｄには、逆相有効成分演算回路２６１Ａにより演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０及びリミッタ回路２６４Ａにより演算された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍが入力される。除算器２６５Ｍｄは、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０を三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍで除算して最終的なＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆを求める。
【０１４２】
除算器２６５Ｔｄには、符号反転回路２６７Ａにより演算されたＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０及びリミッタ回路２６４Ａにより演算された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍが入力される。除算器２６５Ｔｄは、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０を三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍで除算して最終的なＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆを求める。
【０１４３】
除算器２６５Ｍｑには、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０及びリミッタ回路２６４Ａにより演算された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍが入力される。除算器２６５Ｍｑは、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０を三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍで除算して最終的なＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆを求める。
【０１４４】
除算器２６５Ｔｑには、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０及びリミッタ回路２６４Ａにより演算された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍが入力される。除算器２６５Ｔｑは、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０を三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍで除算して最終的なＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆを求める。
【０１４５】
除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑにより演算された電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆは、変換器制御回路２１に出力される。
【０１４６】
次に、電流指令値制限回路２６Ａによる演算処理について説明する。
【０１４７】
まず、負荷電流の逆相成分ＩＬｄＮ，ＩＬｑＮ及び正相無効成分ＩＬｑＰが、インバータ３の定格容量に対して充分小さい場合について説明する。具体的には、Ｍ座負荷電流の有効（ｄ軸）成分ＩＬＭｄ＝１．２［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の有効（ｄ軸）成分ＩＬＴｄ＝０．４［ｐ．ｕ．］、Ｍ座負荷電流の無効（ｑ軸）成分ＩＬＭｑ＝−０．１［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の無効（ｑ軸）成分ＩＬＴｑ＝０．５［ｐ．ｕ．］とする。
【０１４８】
式（１５）より、逆相有効成分ＩＬｄＮ＝０．４［ｐ．ｕ．］となる。従って、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０＝０．４［ｐ．ｕ．］、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０＝−０．４［ｐ．ｕ．］、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０＝−０．１［ｐ．ｕ．］、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０＝０．５［ｐ．ｕ．］となる。
【０１４９】
これらの値を式（２８）に代入すると、Ｕ相電流Ｉｕ＝０．３０２［ｐ．ｕ．］、Ｖ相電流Ｉｖ＝０．６４０［ｐ．ｕ．］、Ｗ相電流Ｉｗ＝０．６０７［ｐ．ｕ．］となる。従って、三相電流最大値Ｉｍａｘは、Ｖ相電流Ｉｖの０．６４０［ｐ．ｕ．］となる。三相電流最大値Ｉｍａｘは、１［ｐ．ｕ．］以下であるため、リミッタ回路２６４Ａから出力される制限された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍは、１［ｐ．ｕ．］である。
【０１５０】
従って、除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑには、１が入力される。このため、除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑから出力される最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆは、入力された電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０と同じになる。
【０１５１】
インバータ制御装置１０は、インバータ３の出力電流をこれらの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと等しくなるように制御する。これにより、無効電力補償装置１のインバータ３は、負荷電流の逆相有効成分と逆相無効成分と正相無効成分を１００％補償するように運転する。このとき、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖは、１［ｐ．ｕ．］以下である。これにより、無効電力補償装置１と隣接する交流電源からは、正相有効電力のみが供給される。
【０１５２】
次に、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰがインバータ３の定格容量よりも大きい場合について説明する。具体的には、負荷電流ＩＬのそれぞれの成分は、Ｍ座負荷電流の有効成分ＩＬＭｄ＝１．２［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の有効成分ＩＬＴｄ＝０．４［ｐ．ｕ．］、Ｍ座負荷電流の無効成分ＩＬＭｑ＝２．０［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の無効成分ＩＬＴｑ＝２．１［ｐ．ｕ．］とする。
【０１５３】
式（１５）より、逆相有効成分ＩＬｄＮ＝０．４［ｐ．ｕ．］となる。従って、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０＝０．４［ｐ．ｕ．］、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０＝−０．４［ｐ．ｕ．］、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０＝２．０［ｐ．ｕ．］、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０＝２．１［ｐ．ｕ．］となる。
【０１５４】
これらの値を式（２８）に代入すると、Ｕ相電流Ｉｕ＝１．６９［ｐ．ｕ．］、Ｖ相電流Ｉｖ＝２．１４［ｐ．ｕ．］、Ｗ相電流Ｉｗ＝２．３８［ｐ．ｕ．］となる。従って、三相電流最大値Ｉｍａｘは、Ｗ相電流Ｉｗの２．３８［ｐ．ｕ．］となる。三相電流最大値Ｉｍａｘは、１［ｐ．ｕ．］以上であるため、リミッタ回路２６４Ａから出力される制限された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍは、入力値と同じ２．３８［ｐ．ｕ．］である。
【０１５５】
従って、除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑには、２．３８が入力される。このため、除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑから出力される最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆは、それぞれ入力された電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０の１／２．３８倍に低減される。即ち、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ＝０．１７［ｐ．ｕ．］、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ＝−０．１７［ｐ．ｕ．］、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ＝０．８４［ｐ．ｕ．］、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ＝０．８８［ｐ．ｕ．］となる。
【０１５６】
インバータ制御装置１０は、インバータ３の出力電流をこれらの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと等しくなるように制御する。これにより、無効電力補償装置１のインバータ３は、負荷電流の逆相有効成分と逆相無効成分と正相無効成分を同じ比率（１／２．３８）で補償するように運転する。このとき、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの最大値は、１［ｐ．ｕ．］である。第１の実施形態に係る電流指令値制限回路２６では、同じ負荷電流ＩＬが流れた場合、逆相成分を１００％補償し、残った容量内で正相無効電流を補償していた。これに対し、本実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ａでは、逆相有効成分と逆相無効成分と正相無効成分を同等に補償する。
【０１５７】
次に、負荷電流の逆相成分ＩＬｄＮ，ＩＬｑＮがインバータ３の定格容量よりも大きい場合について説明する。具体的には、負荷電流ＩＬのそれぞれの成分は、Ｍ座負荷電流の有効成分ＩＬＭｄ＝−３．０［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の有効成分ＩＬＴｄ＝０．２［ｐ．ｕ．］、Ｍ座負荷電流の無効成分ＩＬＭｑ＝１．４［ｐ．ｕ．］、Ｔ座負荷電流の無効成分ＩＬＴｑ＝−１．０［ｐ．ｕ．］とする。
【０１５８】
式（１５）より、逆相有効成分ＩＬｄＮ＝−１．６［ｐ．ｕ．］となる。従って、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０＝−１．６［ｐ．ｕ．］、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０＝１．６［ｐ．ｕ．］、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０＝１．４［ｐ．ｕ．］、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０＝−１．０［ｐ．ｕ．］となる。
【０１５９】
これらの値を式（２８）に代入すると、Ｕ相電流Ｉｕ＝２．２０［ｐ．ｕ．］、Ｖ相電流Ｉｖ＝１．８９［ｐ．ｕ．］、Ｗ相電流Ｉｗ＝１．９３［ｐ．ｕ．］となる。従って、三相電流最大値Ｉｍａｘは、Ｕ相電流Ｉｕの２．２０［ｐ．ｕ．］となる。三相電流最大値Ｉｍａｘは、１［ｐ．ｕ．］以上であるため、リミッタ回路２６４Ａから出力される制限された三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍは、入力値と同じ２．２０［ｐ．ｕ．］である。
【０１６０】
従って、除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑには、２．２０が入力される。このため、除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑから出力される最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆは、それぞれ入力された電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０の１／２．２０倍に低減される。即ち、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ＝−０．７３［ｐ．ｕ．］、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ＝０．７３［ｐ．ｕ．］、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ＝０．６４［ｐ．ｕ．］、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ＝−０．４５［ｐ．ｕ．］となる。
【０１６１】
インバータ制御装置１０は、インバータ３の出力電流をこれらの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと等しくなるように制御する。これにより、無効電力補償装置１のインバータ３は、負荷電流の逆相有効成分と逆相無効成分と正相無効成分を同じ比率（１／２．２０）で補償するように運転する。このとき、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの最大値は、１［ｐ．ｕ．］である。第１の実施形態に係る電流指令値制限回路２６では、同じ負荷電流ＩＬが流れた場合、逆相成分を三相出力電流Ｉｉｎｖが１［ｐ．ｕ．］を超えない範囲で最大限補償し、正相無効電流は全く補償しなかった。これに対し、本実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ａでは、逆相有効成分と逆相無効成分と正相無効成分を同等に補償する。
【０１６２】
本実施形態によれば、スコット巻線変圧器１１により三相交流電圧Ｖａｃから変換されたＭ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴを個別に制御することができる。
【０１６３】
また、負荷電流ＩＬに含まれる逆相成分と正相無効電力成分をインバータ３の定格電流内で最大限に補償することで、交流電源に流れる逆相電流と無効電流を低減することができる。
【０１６４】
さらに、直流電圧制御回路２３から出力されるＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆｖを電流指令値制限回路２６Ａにより演算されたＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆに加算することで、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃを一定に維持するように制御することができる。
【０１６５】
また、交流き電系統へ接続される三相交流系統に設置される無効電力補償装置１として、三相インバータの機器構成を用いることができる。
【０１６６】
さらに、インバータ制御装置１０は、高速かつ誤差が少ない制御を常にインバータ３の定格出力の範囲内で行うことができる。これにより、インバータ３の過電流を防止し、かつインバータ３の出力容量を最大限に活用することができる。
【０１６７】
ここで、第１の実施形態では、負荷電流の逆相成分を優先的に補償し、インバータ３の出力電流Ｉｉｎｖに余裕がある場合には、出力電流Ｉｉｎｖが定格１［ｐ．ｕ．］を超えない範囲で正相無効電流を補償していた。これに対し、本実施形態では、逆相成分と正相無効電力成分を同等に補償する。
【０１６８】
適用するき電システムにより、逆相成分補償と無効電力成分の補償の必要性は異なる。例えば、単相の無効電力補償装置が別途設置されている場合には、無効電力補償の要望は低い。このような場合には、第１の実施形態に係るインバータ制御装置１０が適している。一方、他に無効電力補償装置がなく、単相電圧変動が大きい場合には本実施形態に係るインバータ制御装置１０が適している。
【０１６９】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ｂの構成を示す構成図である。
【０１７０】
本実施形態に係るインバータ制御装置１０は、図１に示す第１の実施形態に係るインバータ制御装置１０において、電流指令値制限回路２６を図９に示す電流指令値制限回路２６Ｂに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【０１７１】
電流指令値制限回路２６Ｂは、第１の実施形態における、逆相成分演算回路２６１及び正相無効成分演算回路２６２を備え、第２の実施形態における、リミッタ回路２６４Ａ、４つの除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑ、符号反転回路２６７Ａを備え、三相電流最大値演算回路２６３Ｂ、加算器２６８Ｂ、及び減算器２６９Ｂを備えている。
【０１７２】
三相電流最大値演算回路２６３Ｂには、逆相成分演算回路２６１により演算された負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮ及び逆相無効成分ＩＬｑＮ、及び正相無効成分演算回路２６２により演算された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰが入力される。三相電流最大値演算回路２６３Ｂは、次式により、逆相有効成分ＩＬｄＮ、逆相無効成分ＩＬｑＮ、及び正相無効成分ＩＬｑＰ相当の電流を三相電流に変換した場合の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさ（波高値）を演算する。三相電流最大値演算回路２６３Ｂは、演算した各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさのうち最大値Ｉｍａｘをリミッタ回路２６４Ａに出力する。
【数７】
0005972621.tif 000008
【０１７３】
上式は、式（２２）〜式（２５）を式（２９）に代入したものである。但し、ＩＭｄｒｅｆ、ＩＴｄｒｅｆ、ＩＭｑｒｅｆ、ＩＴｑｒｅｆは、それぞれＩＭｄｒｅｆ０、ＩＴｄｒｅｆ０、ＩＭｑｒｅｆ０、ＩＴｑｒｅｆ０に、ＩｄＮ、ＩｑＰ、ＩｑＮは、それぞれＩＬｄＮ、ＩＬｑＰ、ＩＬｑＮに置き換えている。
【０１７４】
リミッタ回路２６４Ａは、第２の実施形態で説明したように、制限した三相電流最大値Ｉｍａｘｌｉｍを４つの除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑに出力する。
【０１７５】
加算器２６８Ｂには、逆相成分演算回路２６１により演算された負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮ及び正相無効成分演算回路２６２により演算された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰが入力される。加算器２６８Ｂは、逆相無効成分ＩＬｑＮと正相無効成分ＩＬｑＰを加算してＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０を求める。加算器２６８Ｂは、演算したＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０を除算器２６５Ｍｑに出力する。
【０１７６】
減算器２６９Ｂには、逆相成分演算回路２６１により演算された負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮ及び正相無効成分演算回路２６２により演算された負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰが入力される。減算器２６９Ｂは、正相無効成分ＩＬｑＰから逆相無効成分ＩＬｑＮを減算してＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０を求める。減算器２６９Ｂには、演算したＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０を除算器２６５Ｔｑに出力する。
【０１７７】
除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑは、第２の実施形態と同様にそれぞれ電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを演算する。除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑは、演算した電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを変換器制御回路２１に出力する。
【０１７８】
本実施形態によれば、理論上は第２の実施形態と同じ制御になるため、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１７９】
また、本実施形態では、第２の実施形態では演算していない負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮ及び正相無効成分ＩＬｑＰを演算している。従って、これらの演算結果を他の制御で使用したり、計測値としてモニタリングしたりすることができる。
【０１８０】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ｃの構成を示す構成図である。
【０１８１】
本実施形態に係るインバータ制御装置１０は、図１に示す第１の実施形態に係るインバータ制御装置１０において、電流指令値制限回路２６を図１０に示す電流指令値制限回路２６Ｃに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【０１８２】
電流指令値制限回路２６Ｃは、第１の実施形態に係る電流指令値制限回路２６に相当する電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと、第２の実施形態及び第３の実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ａ，２６Ｂに相当する電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆに出力を切り換えることのできる回路である。
【０１８３】
電流指令値制限回路２６Ｃは、第１の実施形態における、逆相成分演算回路２６１、正相無効成分演算回路２６２、皮相値演算回路２６３、２つのリミッタ回路２６４Ｎ，２６４ｑＰ、２つの除算器２６５ｄ，２６５ｑ、リミット値演算回路２６６、符号反転回路２６７、加算器２６８、及び減算器２６９を備え、第２の実施形態における、三相電流最大値演算回路２６３Ａ、リミッタ回路２６４Ａ、４つの除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑを備え、第３の実施形態における、加算器２６８Ｂ及び減算器２６９Ｂを備え、３つのスイッチ回路ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３を備えている。
【０１８４】
３つのスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３は、連動して動作する。スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３がａ端子を選択している場合、第１の実施形態に相当する電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆが出力される。スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３がｂ端子を選択している場合、第２の実施形態及び第３の実施形態に相当する電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆが出力される。
【０１８５】
まず、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でａ端子が選択されている場合の電流指令値制限回路２６Ｃの構成について説明する。
【０１８６】
スイッチ回路ＳＷ１のａ端子には、負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮをリミッタ回路２６４Ｎの出力値ＩＬＮｌｉｍで除算器２６５ｄにより除算された値ＩｄＮが入力される。この値ＩｄＮは、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０として、三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｍｄに入力される。
【０１８７】
また、この値ＩｄＮは、符号反転回路２６７により符号を反転してＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０となる。Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０は、三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｔｄに入力される。
【０１８８】
スイッチ回路ＳＷ２のａ端子には、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰがリミッタ回路２６４ｑＰにより制限された値ＩｑＰと負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮをリミッタ回路２６４Ｎの出力値ＩＬＮｌｉｍで除算器２６５ｑにより除算した値ＩｑＮとの和が入力される。この和の値は、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｍｑに入力される。
【０１８９】
スイッチ回路ＳＷ３のａ端子には、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰがリミッタ回路２６４ｑＰにより制限された値ＩｑＰから負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮをリミッタ回路２６４Ｎの出力値ＩＬＮｌｉｍで除算した値ＩｑＮを減算した値が入力される。この減算した値は、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｔｑに入力される。
【０１９０】
スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれのａ端子から出力される電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０は、第１の実施形態に係る電流指令値制限回路２６から出力される最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆと同じである。従って、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれのａ端子から出力される電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０は、第１実施形態で説明したように、除算器２６５ｄ，２６５ｑ及びリミッタ回路２６４ｑＰにより値が制限されることにより、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの最大値が定格の１［ｐ．ｕ．］以下になるように制限されている。
【０１９１】
このため、三相電流最大値演算回路２６３Ａにより演算される最大値Ｉｍａｘは、１［ｐ．ｕ．］以下であるため、リミッタ回路２６４Ａから出力される制限された最大値Ｉｍａｘは、１［ｐ．ｕ．］である。
【０１９２】
従って、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でａ端子が選択されている場合、各除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑに入力された電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０は、そのまま最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆとして、変換器制御回路２１に出力される。即ち、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でａ端子が選択されている場合、電流指令値制限回路２６Ｃは、第１の実施形態と同じ最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを出力する。
【０１９３】
次に、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でｂ端子が選択されている場合の電流指令値制限回路２６Ｃの構成について説明する。
【０１９４】
スイッチ回路ＳＷ１のｂ端子には、負荷電流の逆相有効成分ＩＬｄＮが入力される。逆相有効成分ＩＬｄＮは、Ｍ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０として、三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｍｄに入力される。
【０１９５】
また、逆相有効成分ＩＬｄＮは、符号反転回路２６７により符号を反転してＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０となる。Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ０は、三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｔｄに入力される。
【０１９６】
スイッチ回路ＳＷ２のｂ端子には、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰと負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮとの和が入力される。この和の値は、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｍｑに入力される。
【０１９７】
スイッチ回路ＳＷ３のｂ端子には、負荷電流の正相無効成分ＩＬｑＰから負荷電流の逆相無効成分ＩＬｑＮを減算した値が入力される。この減算した値は、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０として三相電流最大値演算回路２６３Ａ及び除算器２６５Ｔｑに入力される。
【０１９８】
スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれのｂ端子から出力される電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０は、第２の実施形態又は第３の実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ａ，２６Ｂにおける制限されていない電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０と同じである。従って、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれのｂ端子から出力される電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０は、そのまま最終的な電流指令値として使用すると、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの最大値が定格の１［ｐ．ｕ．］を超える可能性がある。
【０１９９】
三相電流最大値演算回路２６３Ａは、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３のそれぞれのｂ端子から出力される電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０から演算した各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの大きさのうち最大値Ｉｍａｘをリミッタ回路２６４Ａに出力する。除算器２６５Ｍｄ，２６５Ｔｄ，２６５Ｍｑ，２６５Ｔｑは、入力された電流指令値ＩＭｄｒｅｆ０，ＩＴｄｒｅｆ０，ＩＭｑｒｅｆ０，ＩＴｑｒｅｆ０をリミッタ回路２６４Ａから出力される制限された最大値Ｉｍａｘｌｉｍで除算して、最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを出力する。これにより、最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆで出力される三相出力電流Ｉｉｎｖの最大値は１［ｐ．ｕ．］以下になる。
【０２００】
即ち、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でｂ端子が選択されている場合、電流指令値制限回路２６Ｃは、第２の実施形態又は第３の実施形態と同じ最終的な電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを出力する。
【０２０１】
本実施形態によれば、スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３により、負荷電流の逆相成分と正相無効成分を補償するインバータ３の制御方法を切り換えることができる。スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でａ端子を選択した場合は、負荷電流の逆相成分を優先的に補償する。逆相成分を優先的に補償しても、インバータ３の出力電流に余裕がある場合は、その余裕の範囲内で正相無効成分を補償する。スイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３でｂ端子を選択した場合は、逆相成分と正相無効成分を同じ比率で、インバータ３の出力電流が容量を超えない範囲で補償する。
【０２０２】
これにより、第１の実施形態による作用効果と第２の実施形態又は第３の実施形態による作用効果を選択的に得ることができる。
【０２０３】
（第５の実施形態）
図１１は、本発明の第５の実施形態に係るインバータ制御装置１０Ｄの適用されたシステムの構成を示す構成図である。
【０２０４】
本システムは、図１に示す第１の実施形態に係るシステムにおいて、インバータ制御装置１０を図１１に示すインバータ制御装置１０Ｄに代え、電流検出器１２を取り除いたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【０２０５】
インバータ制御装置１０Ｄは、第１の実施形態における、変換器制御回路２１及びパルス発生回路２２を備え、直流電圧制御回路２３Ｄ、電流指令値制限回路２６Ｄ、加算器２７Ｔｄ、電圧ＭＴ変換回路５１、Ｍ座電圧実効値演算回路５２Ｍ、Ｔ座電圧実効値演算回路５２Ｔ、３つの減算器５３Ｍ，５３Ｔ，５３ＭＴ、Ｍ座電圧制御回路５４Ｍ、Ｔ座電圧制御回路５４Ｔ、及び差電圧制御回路５５を備えている。
【０２０６】
インバータ制御装置１０Ｄは、第１の実施形態に係るインバータ制御装置１０と同様の装置である。ここでは、主に異なる部分について説明する。
【０２０７】
電圧ＭＴ変換回路５１には、電圧検出器８により検出された三相交流電圧Ｖａｃが入力される。電圧ＭＴ変換回路５１は、三相交流電圧ＶａｃをＭ座電圧ＶＭとＴ座電圧ＶＴに変換する。電圧ＭＴ変換回路５１は、演算したＭ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴをそれぞれＭ座電圧実効値演算回路５２Ｍ及びＴ座電圧実効値演算回路５２Ｔに出力する。
【０２０８】
電圧ＭＴ変換回路５１は、次式により、Ｍ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴを求める。ここで、電流及び電圧の各相の対応関係については、図２に示すスコット巻線変圧器１１の巻線構成の通りである。
【０２０９】
ＶＭ＝Ｖｕ−Ｖｗ、ＶＴ＝（２×Ｖｖ−Ｖｕ−Ｖｗ）／√３  …（３０）
Ｍ座電圧実効値演算回路５２Ｍは、電圧ＭＴ変換回路５１から入力されたＭ座電圧ＶＭに基づいて、Ｍ座電圧実効値ＶＭｒ（電圧ベクトルＶＭの大きさ）を演算する。Ｍ座電圧実効値演算回路５２Ｍは、演算したＭ座電圧実効値ＶＭｒを減算器５３Ｍに出力する。
【０２１０】
Ｔ座電圧実効値演算回路５２Ｔは、電圧ＭＴ変換回路５１から入力されたＴ座電圧ＶＴに基づいて、Ｔ座電圧実効値ＶＴｒ（電圧ベクトルＶＴの大きさ）を演算する。Ｔ座電圧実効値演算回路５２Ｔは、演算したＴ座電圧実効値ＶＴｒを減算器５３Ｔに出力する。
【０２１１】
減算器５３Ｍには、Ｍ座電圧実効値演算回路５２Ｍにより演算されたＭ座電圧実効値ＶＭｒ及び予め設定されたＭ座電圧指令値ＶＭｒｅｆが入力される。減算器５３Ｍは、Ｍ座電圧指令値ＶＭｒｅｆからＭ座電圧実効値ＶＭｒを減算して、Ｍ座電圧差分ΔＶＭを求める。減算器５３Ｍは、演算したＭ座電圧差分ΔＶＭをＭ座電圧制御回路５４Ｍに出力する。
【０２１２】
減算器５３Ｔには、Ｔ座電圧実効値演算回路５２Ｔにより演算されたＴ座電圧実効値ＶＴｒ及び予め設定されたＴ座電圧指令値ＶＴｒｅｆが入力される。減算器５３Ｔは、Ｔ座電圧指令値ＶＴｒｅｆからＴ座電圧実効値ＶＴｒを減算して、Ｔ座電圧差分ΔＶＴを求める。減算器５３Ｔは、演算したＴ座電圧差分ΔＶＴをＴ座電圧制御回路５４Ｔに出力する。
【０２１３】
減算器５３ＭＴには、Ｍ座電圧実効値演算回路５２Ｍにより演算されたＭ座電圧実効値ＶＭｒ及びＴ座電圧実効値演算回路５２Ｔにより演算されたＴ座電圧実効値ＶＴｒが入力される。減算器５３ＭＴは、Ｔ座電圧実効値ＶＴｒからＭ座電圧実効値ＶＭｒを減算して、差電圧ΔＶＭＴを求める。減算器５３Ｔは、演算した差電圧ΔＶＭＴを差電圧制御回路５５に出力する。
【０２１４】
Ｍ座電圧制御回路５４Ｍは、減算器５３Ｍにより演算されたＭ座電圧差分ΔＶＭがゼロに近づくような値を演算する。例えば、Ｍ座電圧制御回路５４Ｍは、１次遅れ回路又は比例積分回路などである。Ｍ座電圧制御回路５４Ｍは、演算した値をＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０として電流指令値制限回路２６Ｄに出力する。
【０２１５】
Ｔ座電圧制御回路５４Ｔは、減算器５３Ｔにより演算されたＴ座電圧差分ΔＶＴがゼロに近づくような値を演算する。例えば、Ｔ座電圧制御回路５４Ｔは、１次遅れ回路又は比例積分回路などである。Ｔ座電圧制御回路５４Ｔは、演算した値をＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０として電流指令値制限回路２６Ｄに出力する。
【０２１６】
差電圧制御回路５５は、減算器５３ＭＴにより演算された差電圧ΔＶＭＴがゼロに近づくような値を演算する。例えば、差電圧制御回路５５は、１次遅れ回路又は比例積分回路などである。差電圧制御回路５５は、演算した値を有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０として電流指令値制限回路２６Ｄに出力する。有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０は、最終的な２つの有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆを決定するための基になる値である。
【０２１７】
電流指令値制限回路２６Ｄには、Ｍ座電圧制御回路５４Ｍにより演算されたＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０、Ｔ座電圧制御回路５４Ｔにより演算されたＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０、及び差電圧制御回路５５により演算された有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０が入力される。電流指令値制限回路２６Ｄは、インバータ３の出力容量の範囲内になるように、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０、及び有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０に基づいて、最終的な４つの電流指令値ＩＭｄｒｅｆ，ＩＭｑｒｅｆ，ＩＴｄｒｅｆ，ＩＴｑｒｅｆを生成する。電流指令値制限回路２６Ｄは、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ、Ｔ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ、及びＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆを変換器制御回路２１に出力する。電流指令値制限回路２６Ｄは、Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆを加算器２７Ｔｄに出力する。
【０２１８】
直流電圧制御回路２３Ｄには、直流電圧検出器６により検出された直流電圧Ｖｄｃが入力される。直流電圧制御回路２３Ｄは、入力された直流電圧Ｖｄｃに基づいて、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃが所望の値で一定になるようなＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆｖを演算する。Ｔ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆｖは、Ｔ座の有効電流を制御するための指令値である。直流電圧制御回路２３Ｄは、演算したＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆｖを加算器２７Ｔｄに出力する。その他の点については、第１の実施形態に係る直流電圧制御回路２３と同様である。
【０２１９】
加算器２７Ｔｄには、電流指令値制限回路２６Ｄにより生成されたＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ及び直流電圧制御回路２３Ｄにより演算されたＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆｖが入力される。加算器２７Ｔｄは、入力された２つのＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆｖ，ＩＴｄｒｅｆを加算する。加算器２７Ｔｄは、加算したＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ１を変換器制御回路２１に出力する。
【０２２０】
変換器制御回路２１については、第１の実施形態で述べた通りである。ここで、第１の実施形態における変換器制御回路２１に入力されるＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ及びＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆ１は、それぞれＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆ１及びＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆと読み替えるものとする。
【０２２１】
図１２は、本実施形態に係る電流指令値制限回路２６Ｄの構成を示す構成図である。
【０２２２】
電流指令値制限回路２６Ｄは、３つのリミッタ回路２６４Ｍｑ，２６４Ｔｑ，２６４ｄ、リミット値演算回路２６６Ｄ、及び符号反転回路２６７Ｄを備えている。
【０２２３】
リミッタ回路２６４Ｍｑは、入力されたＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ０をインバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの定格値である±１［ｐ．ｕ．］以内に制限して、最終的なＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆを演算する。リミッタ回路２６４Ｍｑは、演算したＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆをリミット値演算回路２６６Ｄ及び変換器制御回路２１に出力する。
【０２２４】
リミッタ回路２６４Ｔｑは、入力されたＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆ０をインバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの定格値である±１［ｐ．ｕ．］以内に制限して、最終的なＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆを演算する。リミッタ回路２６４Ｔｑは、演算したＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆをリミット値演算回路２６６Ｄ及び変換器制御回路２１に出力する。
【０２２５】
リミット値演算回路２６６Ｄには、リミッタ回路２６４Ｍｑにより制限されたＭ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ及びリミッタ回路２６４Ｔｑにより制限されたＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆが入力される。リミット値演算回路２６６Ｄは、次式により、Ｍ座無効電流指令値ＩＭｑｒｅｆ及びＴ座無効電流指令値ＩＴｑｒｅｆからリミッタ回路２６４ｄで用いる上下限リミット値（ｐ．ｕ．値）を演算する。リミット値演算回路２６６Ｄは、演算した上下限リミット値をリミッタ回路２６４ｄに設定する。
【数８】
0005972621.tif 000009
【０２２６】
【数９】
0005972621.tif 000010
【０２２７】
上下限リミット値＝±ＭＩＮ（リミット値１、リミット値２）  …（３３）
ここで、ＭＩＮは、最小値を選択する関数である。
【０２２８】
上記の式（３１）〜式（３３）は、Ｍ座無効電流ＩＭｑ及びＴ座無効電流ＩＴｑを決定した場合に、三相出力電流Ｉｉｎｖの最大値を１［ｐ．ｕ．］以下にするためにとりうるＭ座有効電流ＩＭｄ及びＴ座有効電流ＩＴｄの最大値及び最小値を求める式である。これらの式は、図５から図７に示すベクトル図から導き出される。
【０２２９】
リミッタ回路２６４ｄは、差電圧制御回路５５により演算された有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０をリミット値演算回路２６６Ｄにより演算された上下限リミット値の範囲内に制限する。リミッタ回路２６４ｄは、制限した有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０をＭ座有効電流指令値ＩＭｄｒｅｆとして変換器制御回路２１に出力する。
【０２３０】
符号反転回路２６７Ｄは、リミッタ回路２６４ｄにより制限された有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ０の符号を反転させる。符号反転回路２６７Ｄは、符号を反転させた値をＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆとして変換器制御回路２１に出力する。
【０２３１】
本実施形態によれば、スコット巻線変圧器１１により三相交流電圧Ｖａｃから変換されたＭ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴを個別に制御することができる。
【０２３２】
また、無効電力補償装置１が接続される系統の電圧Ｖａｃを検出することで、スコット巻線変圧器１１に流れる負荷電流が検出できない場合でも、Ｍ座電圧ＶＭ及びＴ座電圧ＶＴを制御することができる。
【０２３３】
さらに、電流指令値制限回路２６Ｄでは、無効電流がインバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの定格値を超えないように優先的に制御する。無効電流を制御しても定格値まで余裕があればその範囲内で有効電力による電圧制御を行うように制御する。これにより、インバータ３の三相出力電流Ｉｉｎｖの定格値を超えない範囲で、無効電力と有効電力を効果的に電圧制御することができる。
【０２３４】
ここで、電圧を制御するには有効電流よりも無効電流を調整する方が効果的である。また、無効電力補償装置１は、Ｍ座とＴ座の有効電流出力の和をゼロとする必要がある。即ち、無効電力補償装置１は、有効電力を供給することができないため、Ｍ座とＴ座との間で電力融通を行うことしかできない。従って、無効電力補償装置では、無効電力を優先的に制御するのが適切である。
【０２３５】
また、直流電圧制御回路２３Ｄから出力されるＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆｖを電流指令値制限回路２６Ｄにより演算されたＴ座有効電流指令値ＩＴｄｒｅｆに加算することで、インバータ３の直流電圧Ｖｄｃを一定に維持するように制御することができる。
【０２３６】
さらに、交流き電系統へ接続される三相交流系統に設置される無効電力補償装置１として、三相インバータの機器構成を用いることができる。
【０２３７】
また、インバータ制御装置１０Ｄは、高速かつ誤差が少ない制御を常にインバータ３の定格出力の範囲内で行うことができる。これにより、インバータ３の過電流を防止し、かつインバータ３の出力容量を最大限に活用することができる。
【０２３８】
なお、各実施形態では、スコット巻線変圧器１１を用いて説明したが、三相交流電圧を２組の単相交流電圧に変換する変圧器であれば、他の変圧器でもよい。例えば、ウッドブリッジ結線又は変形ウッドブリッジ結線でもよい。適用する変圧器の結線に応じて、各種演算式等を変更することで、同様に構成することができる。
【０２３９】
さらに、各実施形態で説明した電流指令値を演算する構成は、どのように組み合わせてもよい。例えば、系統構成の変更に応じて電流指令値を切り換える構成としてもよい。具体的には、負荷電流を検出できない系統構成であれば、第５の実施形態の電流指令値により、変換器制御回路２１による制御を行い、負荷電流を検出できる系統構成であれば、第１から第４の実施形態の電流指令値により、変換器制御回路２１による制御を行ってもよい。
【０２４０】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２４１】
１…無効電力補償装置、２…変圧器、３…インバータ、４…直流キャパシタ、５…出力電流検出器、６…直流電圧検出器、７…交流母線、８…電圧検出器、９…送電線、１０…インバータ制御装置、１１…スコット巻線変圧器、２１…変換器制御回路、２２…パルス発生回路、２３…直流電圧制御回路、２４…負荷電流ＭＴ変換回路、２５Ｍ…Ｍ座負荷電流ｄｑ変換回路、２５Ｔ…Ｔ座負荷電流ｄｑ変換回路、２６…電流指令値制限回路、２７Ｍｄ…加算器。
【図１】
0005972621.tif 000011
【図２】
0005972621.tif 000012
【図３】
0005972621.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0005972621.tif 000019
【図１０】
0005972621.tif 000020
【図１１】
0005972621.tif 000021
【図１２】
0005972621.tif 000022