(57)【要約】【課題】電源系統の角周波数と位相を安定かつ迅速に検出可能とし、コンバータ等の電力変換器による制御ができるようにする。【解決手段】座標変換器１１を介して求まるｄｑ軸系統電圧検出値ｖsd，ｖsqを、極座標変換器２１にて極座標変換することで位相補償値θinitialを求め、この位相補償値θinitialを用い積分器１４によって位相演算値θdetの初期化を行なうことにより、位相演算誤差を低減し得るようにし、制御性能を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系して交流電力を直流電力に、または直流電力を交流電力に変換する電力変換器において、
電源系統の電圧を検出する電圧検出手段と、
直交回転座標としてｄｑ軸を定義するとともに、ｄ軸の位相を電源系統の位相演算値とし、ｄ軸と直交方向をｑ軸と定義し、前記系統電圧検出値のｑ軸成分を増幅して電源系統の角周波数を演算する角周波数演算手段と、
前記角周波数を積分して位相演算値を求める位相演算手段と、
前記系統電圧検出値をベクトルとして捉え、系統電圧検出値のｄ軸に対する角度差を演算する角度差演算手段と、
前記角度差を用いて前記位相演算値を初期化する初期化手段と、
を設けたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【請求項２】
電力系統に連系して交流電力を直流電力に、または直流電力を交流電力に変換する電力変換器において、
電源系統の電圧を検出する電圧検出手段と、
直交回転座標としてｄｑ軸を定義するとともに、ｄ軸の位相を電源系統の位相演算値とし、ｄ軸と直交方向をｑ軸と定義し、前記系統電圧検出値のｑ軸成分を増幅して電源系統の角周波数を演算する角周波数演算手段と、
前記角周波数を積分して位相演算値を求める位相演算手段と、
前記系統電圧検出値のｄ軸成分の極性またはｑ軸成分の極性の少なくとも一方を用いて前記位相演算値を初期化する初期化手段と、
を設けたことを特徴とする電力変換器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統に連系して交流電力を直流電力に、または直流電力を交流電力に変換する、例えばＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータやインバータなどの電力変換器、特に電源系統の角周波数や位相を検出してその制御を行なう制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＰＷＭコンバータでは、連系される電力系統の電圧位相を求め、これに基づき電流を制御することにより力率１の運転が可能である。なお、電力系統の電圧位相の求め方は例えば特許文献１，２に開示されている。
そこで、特許文献１における電圧位相演算の概要について、以下に説明する。
【０００３】
まず、電力系統の相電圧Ｖｒ，Ｖｓ，Ｖｔを検出し、これを直交回転座標ｄｑ軸上の値Ｖｄ，Ｖｑに座標変換する。ｄ軸の位相を、電力系統の位相演算値とする。位相演算誤差が小さい場合、系統電圧検出値のｑ軸成分は、この偏差に比例する。そこで、系統電圧検出値のｑ軸成分を比例・積分調節器で増幅して電力系統の角周波数演算値を求め、角周波数演算値を積分して位相演算値を求める。これらの演算により、位相演算誤差を零に制御することができ、電力系統の角周波数と位相を正確に演算することが可能となる。
【０００４】
以上の演算方法で位相演算誤差が大きい場合には、系統電圧検出値のｑ軸成分と位相演算誤差との比例関係が成り立たなくなり、制御系が不安定となる。そこで、特許文献１には、系統電圧検出値のｄ軸成分とｑ軸成分とから位相演算誤差Δθを検出し、位相
演算誤差が大きい場合は、系統電圧検出値のｄ軸成分を使って角周波数を演算する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２００１８号公報
【特許文献２】特開平１０−３１３５７４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、上記特許文献１に記載の技術は、位相演算誤差に応じて２種類の演算を切り替える必要があり、構成が複雑になるという問題がある。
従って、この発明の課題は、２種類の演算を切り替える必要をなくし、電源系統の角周波数と位相を簡単に検出し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記のような課題を解決するため、請求項１の発明では、電力系統に連系して交流電力を直流電力に、または直流電力を交流電力に変換する電力変換器において、
電源系統の電圧を検出する電圧検出手段と、
直交回転座標としてｄｑ軸を定義するとともに、ｄ軸の位相を電源系統の位相演算値とし、ｄ軸と直交方向をｑ軸と定義し、前記系統電圧検出値のｑ軸成分を増幅して電源系統の角周波数を演算する角周波数演算手段と、
前記角周波数を積分して位相演算値を求める位相演算手段と、
前記系統電圧検出値をベクトルとして捉え、系統電圧検出値のｄ軸に対する角度差を演算する角度差演算手段と、
前記角度差を用いて前記位相演算値を初期化する初期化手段と、
を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明では、電力系統に連系して交流電力を直流電力に、または直流電力を交流電力に変換する電力変換器において、
電源系統の電圧を検出する電圧検出手段と、
直交回転座標としてｄｑ軸を定義するとともに、ｄ軸の位相を電源系統の位相演算値とし、ｄ軸と直交方向をｑ軸と定義し、前記系統電圧検出値のｑ軸成分を増幅して電源系統の角周波数を演算する角周波数演算手段と、
前記角周波数を積分して位相演算値を求める位相演算手段と、
前記系統電圧検出値のｄ軸成分の極性またはｑ軸成分の極性の少なくとも一方を用いて前記位相演算値を初期化する初期化手段と、
を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、２種類の演算の切り替え等を必要とせず、簡単な演算で位相演算誤差が小さい状態から電源系統の角周波数と位相の演算を開始することができ、演算を安定に実行できるので、制御性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１の原理を説明するための説明図である。
【図３】この発明の別の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】位相補償値の演算原理説明図である。
【図５】図３で用いる位相補償値の演算テーブル図である。
【図６】図３の変形例を示すブロック図である。
【図７】図６で用いる位相補償値の演算テーブル図である。
【図８】図３の他の変形例を示すブロック図である。
【図９】図８の場合の位相補償値の演算テーブル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１はこの発明の実施形態を示すブロック図である。これは、系統電圧検出値から位相演算誤差を求め、これを用いて位相演算値を初期化することで、位相演算誤差を低減するものである。
より具体的には、座標変換器１１において位相演算値θdetを用い、３相の電圧検出値ｖsR，ｖsS，ｖsTをｄｑ軸系統電圧検出値ｖsd，ｖsqに座標変換する。ｄｑ軸は直交回転座標であり、ｄ軸の位相は位相演算値θdetとし、ｑ軸の位相はｄ軸から９０°進み方向とする。
【００１２】
角周波数補正器１２はｑ軸系統電圧検出値Ｖsqを内部の比例・積分調節器により増幅して、角周波数補正値ωcmpを演算する。加算器１３は、角周波数補正値ωcmpと角周波数基準値ωbaseとを加算して角周波数演算値ωdetを求める。積分器１４は、角周波数演算値ωdetを積分して位相演算値θdetを演算する。また、極座標変換器２１は、ｄｑ軸系統電圧検出値ｖsd，ｖsqから位相演算誤差を演算し、これを位相補償値θinitialとして設定する。
【００１３】
積分器１４は、角周波数と位相の演算の開始時に、位相演算値θdetを次の（１）式で初期化する。
θdet＝θdet＋θinitial…（１）
これにより、位相演算誤差が零の状態から角周波数と位相の演算を開始することができ、角周波数と位相の演算を安定に実行することができる。
【００１４】
図２を参照して、位相補償値θinitialの演算原理を説明する。
ｄ軸の位相は位相演算値θdetに等しいことから、位相演算値θdetの演算誤差は、ｄ軸と系統電圧検出値との角度差に等しい。そこで、変換器２１により系統電圧検出値ｖsd，ｖsqを座標変換することによってｄ軸と系統電圧検出値との角度差を求め、これを位相補償値θinitialとする。
【００１５】
図３はこの発明の別の実施の形態を示すブロック図である。
これは、図１に示す極座標変換器２１の代わりに、位相誤差演算器２２を用いるようにした点が特徴で、それ以外は図１と同様である。
図４は位相補償値θinitialの演算原理説明図である。ｄｑ軸系統電圧検出値の方向は、検出値ｖsd，ｖsqがｄｑ軸の極性から、まず図４に示す領域１〜４の領域のいずれの領域かを判断する。領域が決定したら、図５に示すテーブルを用いて位相補償値θinitialを求め、上記（１）式によって位相演算値θdetを初期化する。これにより、位相演算誤差を±４５°以下の状態から、角周波数と位相の演算を開始することができ、角周波数と位相の演算を安定に実行できることになる。
【００１６】
図６は図３の変形例を示すブロック図である。
これは、図３に示す位相誤差演算器２２の代わりに、位相誤差演算器２３を用いるようにした点が特徴で、それ以外は図３と同様である。
ここでは、ｄ軸系統電圧検出値ｖsdの極性のみから、図４に示す領域１，４または２，３のいずれの領域かを判断する。領域が決定したら、図７に示すテーブルを用いて位相補償値θinitialを求め、上記（１）式によって位相演算値θdetを初期化する。これにより、位相演算誤差を±９０°以下の状態から、角周波数と位相の演算を開始することができ、角周波数と位相の演算を安定に実行できることになる。
【００１７】
図８は図３の他の変形例を示すブロック図である。
これは、図３に示す極座標変換器２１の代わりに、位相誤差演算器２４を用いるようにした点が特徴で、それ以外は図３と同様である。
この例は、ｑ軸系統電圧検出値ｖsqの極性のみから、図４に示す領域１，２または３，４のいずれの領域かを判断する。領域が決定したら、図９に示すテーブルを用いて位相補償値θinitialを求め、上記（１）式によって位相演算値θdetを初期化する。これにより、位相演算誤差を±９０°以下の状態から、角周波数と位相の演算を開始することができ、角周波数と位相の演算を安定に実行できることになる。
【符号の説明】
【００１８】
１１…座標変換器、１２…角周波数補正器、１３…加算器、１４…積分器、２１…極座標変換器、２２，２３，２４…位相誤差演算器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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