(57)【要約】      （修正有）【課題】三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の運転継続性を高めることができる制御装置および制御方法を提供する。【解決手段】制御装置１００は、実効値演算部１１０と、判定部１２０と、指令値決定部１３０とを持つ。実効値演算部は、自励式変換器に流れる三相交流電流の実効値を演算する。判定部は、実効値演算部により演算された実効値が、所定の条件を満たすか否かを判定する。指令値決定部は、前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力する。また、指令値決定部は、判定部により前記実効値が所定の条件を満たすと判定された場合に、判定されない場合と比べて、交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる。【選択図】図２
2019088149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置であって、
前記自励式変換器に流れる三相交流電流の実効値を演算する実効値演算部と、
前記実効値演算部により演算された実効値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部と、
前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力する指令値決定部であって、前記判定部により前記実効値が前記所定の条件を満たすと判定された場合に、判定されない場合に比して、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる指令値決定部と、
を備える制御装置。
【請求項２】
三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置であって、
前記自励式変換器に流れる三相交流電流の有効成分の流れる向きが所定の向きと逆向きであるか否かを判定する判定部と、
前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力する指令値決定部であって、前記判定部により前記三相交流電流の有効成分が前記所定の向きと逆向きであると判定された場合に、判定されない場合に比して、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる指令値決定部と、
を備える制御装置。
【請求項３】
三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置であって、
前記自励式変換器に流れる三相交流電流の各相の電流値がそれぞれ所定値を超えるか否かを判定する判定部と、
前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力する指令値決定部であって、前記判定部により電流値が前記所定値を超えると判定された相について、判定されない場合に比して、交流電圧指令値を低下させる指令値決定部と、
を備える制御装置。
【請求項４】
前記指令値決定部は、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる場合の変化率と、増加させる場合の変化率とを制限するリミッタ部を更に備える、
請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記リミッタ部は、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を増加させる場合の変化率を、低下させる場合の変化率に比して小さくする、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記指令値決定部は、前記判定部により前記所定値を超えると判定された相について、前記交流電圧指令値を低下させる場合の変化率と、増加させる場合の変化率とを制限するリミッタ部を更に備える、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項７】
前記リミッタ部は、前記交流電圧指令値を増加させる場合の変化率を、低下させる場合の変化率に比して小さくする、
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置のコンピュータが、
前記自励式変換器に流れる三相交流電流の実効値を演算し、
演算された前記実効値が所定の条件を満たすか否かを判定し、
前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力し、
前記実効値が前記所定の条件を満たすと判定された場合に、判定されない場合に比して、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる、
制御方法。
【請求項９】
三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置のコンピュータが、
前記自励式変換器に流れる三相交流電流の有効成分の流れる向きが所定の向きと逆向きであるか否かを判定し、
前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力し、
前記三相交流電流の有効成分が前記所定の向きと逆向きであると判定された場合に、判定されない場合に比して、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる、
制御方法。
【請求項１０】
三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置のコンピュータが、
前記自励式変換器に流れる三相交流電流の各相の電流値がそれぞれ所定値を超えるか否かを判定し、
前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力し、
前記電流値が前記所定値を超えると判定された相について、判定されない場合に比して、交流電圧指令値を低下させる
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置、および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交流系統と直流系統とに接続され相互の電力を変換する電力変換システムにおいて、自励式変換器の適用が進められている。自励式変換器は、例えば、ブラックスタートを行う場合に定電圧定周波数（ＣＶＣＦ：Constant Voltage Constant Frequency）制御を行う。ブラックスタートとは、交流系統が発電機等の電源がなく、負荷だけで構成されている場合に、自励式変換器から交流系統を立ち上げることである。また、自励式変換器は、洋上風力発電機の発電電力を電力変換システムによって送電する場合にもＣＶＣＦ制御を行う。
【０００３】
しかしながら、ＣＶＣＦ制御を行う自励式変換器は、電圧源として動作するため、系統事故等が発生して系統電圧が急変した場合に、系統電圧と自励式変換器の出力交流電圧との差に応じて自励式変換器に過大な電流が流れる場合がある。また、ブラックスタートでの変圧器投入時における励磁突入電流や送電線投入時の送電線充電電流により、自励式変換器の保護整定値以上の電流が流れる場合がある。このような場合に、自励式変換器は、ゲートブロック（スイッチング素子のオフ）を行って運転を停止してしまうため、運転を継続することができない場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３１２１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、自励式変換器の運転継続性を高めることができる制御装置、および制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の制御装置は、三相交流系統と直流系統とに接続される自励式変換器の制御装置であって、実効値演算部と、判定部と、指令値決定部とを持つ。実効値演算部は、前記自励式変換器に流れる三相交流電流の実効値を演算する。判定部は、前記実効値演算部により演算された実効値が所定の条件を満たすか否かを判定する。指令値決定部は、前記自励式変換器に交流電圧指令値を出力する。また、指令値決定部は、前記判定部により前記実効値が前記所定の条件を満たすと判定された場合に、判定されない場合に比して、前記交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る制御装置１００を含む電力変換システム１の全体構成例を示す図。
【図２】第１の実施形態の制御装置１００の機能構成例を示す図。
【図３】第１の実施形態の制御装置１００の処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図４】第２の実施形態の制御装置１００Ａの機能構成例を示す図。
【図５】第２の実施形態の制御装置１００Ａの処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図６】第３の実施形態の制御装置１００Ｂの機能構成例を示す図。
【図７】第３の実施形態の制御装置１００Ｂの処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図８】第４の実施形態の制御装置１００Ｃの機能構成例を示す図。
【図９】第４の実施形態の制御装置１００Ｃの処理の流れの一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の制御装置、および制御方法を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る制御装置１００を含む電力変換システム１の全体構成例を示す図である。電力変換システム１は、交流系統（三相交流系統の一例）２および直流系統３に接続される自励式変換器１０と、電流検出器２０と、制御装置１００とを備える。自励式変換器１０は、交流系統２と直流系統３を連系するように接続される。自励式変換器１０は、自己消弧型素子を用いた変換器である。自励式変換器１０は、電流遮断能力を持ち、交流系統側の交流電圧に拘わらず運転可能である。自己消弧型素子として、例えば、電圧駆動自己消弧型素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＩＥＧＴ（Injection Enhanced Gate Transistor）等が用いられる。自励式変換器１０は、制御装置１００から入力される三相（以下、ａ相、ｂ相、およびｃ相と称する）ごとの電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃに基づいて、スイッチング動作を行い、直流と交流とを相互に変換する。
【００１０】
電流検出器２０は、自励式変換器１０に入力される三相ごとの交流電流を検出する。電流検出器２０の機能は、交流系統２または制御装置１００に含まれてもよい。
【００１１】
制御装置１００は、電流検出器２０により検出された三相ごとの交流電流検出値Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃに基づいて、三相の交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃを生成し、生成した交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃを自励式変換器１０に出力する。
【００１２】
図２は、第１の実施形態の制御装置１００の機能構成例を示す図である。制御装置１００は、例えば、実効値演算部１１０と、判定部１２０と、指令値決定部１３０とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００１３】
実効値演算部１１０は、電流検出器２０により検出された交流電流検出値Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃに基づいて、電流実効値Ｉを演算する。例えば、実効値演算部１１０は、例えば、式（１）に基づいて、電流実効値Ｉを演算する。
Ｉ＝√（Ｉａ２＋Ｉｂ２＋Ｉｃ２）  …（１）
【００１４】
判定部１２０は、実効値演算部１１０により演算された実効値が所定の条件を満たすか否かを判定する。所定の条件とは、例えば、実効値演算部１１０により算出された電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えることである。判定部１２０は、電流実効値Ｉの瞬時値で比較してもよく、電流実効値Ｉに対する不感帯を設けて第１所定値Ｔｈ１と比較してもよい。不感帯を設けるとは、例えば、所定時間における電流実効値Ｉの値の平均を求め、求めた平均値が第１所定値Ｔｈ１を超えるか否かを判定することである。また、不感帯を設けるとは、電流実効値Ｉの値が所定時間以上連続する場合に、その値が第１所定値Ｔｈ１を超えるか否を判定することであってもよい。不感帯を設けることの意味については、他の実施形態においても同様である。不感帯を設けることで、外乱等の影響を受けた瞬時的な電流実効値Ｉによる交流電圧指令値の切り替えを抑制することができる。また、判定部１２０は、電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１からどれだけ超えているかを示す超過量を算出してもよい。超過量は、例えば、後述する低減電圧値Ｖ＊の値を設定する際に用いられる。
【００１５】
指令値決定部１３０は、例えば、切替部１３２と、ｄｑ／三相変換部１３４とを備える。切替部１３２は、判定部１２０による判定結果に基づいて、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃのｄ軸成分を切り替える。例えば、切替部１３２は、実効電流値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えないと判定された場合に、交流電圧の有効成分（ｄ軸電圧Ｖｄ）が定格電圧値Ｖｒとなるように切り替える。定格電圧値Ｖｒとは、例えば、交流系統２と直流系統３との間の送電の使用目的、使用環境、保守条件等により定められる値である。
【００１６】
また、切替部１３２は、実効電流値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えると判定された場合に、ｄ軸電圧Ｖｄが定格電圧値Ｖｒ以下の値である低減電圧値Ｖ＊となるように情報伝達の状態を切り替える。低減電圧値Ｖ＊は、ゼロ（０）以上の値であるが、ゼロの場合には交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃのｄ軸成分が出力されないことになるため、ゼロより大きい値であることが好ましい。また、低減電圧値Ｖ＊は、電流実効値Ｉの超過量に基づいて設定される値であってもよい。
【００１７】
ｄｑ／三相変換部１３４は、切替部１３２により出力されたｄ軸電圧Ｖｄと、予め決められたｑ軸電圧（交流電圧の無効成分、ｑ軸成分）Ｖｑと、自励式変換器１０に対する周波数指令値ｆに対応する位相ω＝２πｆｔとに基づいて、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃを決定し、決定された交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃを自励式変換器１０に出力する。例えば、ｄｑ／三相変換部１３４は、電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えない場合には、ｄ軸電圧が定格電圧値Ｖｒとなるため、ｄｑ／三相変換部１３４から出力される交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃとして定格電圧値Ｖｒに基づく電圧を出力する。また、ｄｑ／三相変換部１３４は、電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超える場合には、ｄ軸電圧が低減電圧値Ｖ＊となるため、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃとして低減電圧値Ｖ＊に基づく電圧を出力する。
【００１８】
図３は、第１の実施形態の制御装置１００の処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、実効値演算部１１０は、自励式変換器１０に入力される三相の交流電流の検出値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃに基づいて電流実効値Ｉを演算する（ステップＳ１００）。次に、判定部１２０は、電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えると判定された場合、指令値決定部１３０は、ｄ軸電圧Ｖｄを低減電圧値Ｖ＊とする（ステップＳ１２０）。また、電流実効値Ｉが第１所定値Ｔｈ１を超えないと判定された場合、指令値決定部１３０は、ｄ軸電圧を定格電圧値Ｖｒとする（ステップＳ１３０）。次に、指令値決定部１３０は、ｄ軸電圧、ｑ軸電圧、および周波数指令値ｆに対応する位相ωに基づいて、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを算出し（ステップＳ１４０）、算出した交流電流指令値Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを自励式変換器１０に出力する（ステップＳ１５０）。これにより、本フローチャートの処理は、終了する。
【００１９】
上述したように第１の実施形態によれば、制御装置１００は、電流実効値Ｉが所定の条件を満たす場合に、所定の条件を満たさない場合に比して、交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させることで、系統事故等により系統電圧が急変し、自励式変換器１０に過大な電流が流れる可能性がある場合に自励式変換器１０の出力交流電圧を低下させることができる。その結果、自励式変換器１０がゲートブロック（スイッチング素子のオフ）を行うことを抑制するため、自励式変換器１０の運転継続性を高めることができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の制御装置について、図を用いて説明する。また、以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。第２の実施形態は、第１の実施形態の制御装置１００の構成に、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃの変化率を制限するリミッタ部を設けるものである。第２の実施形態は、電力変換システム１の制御装置１００の代わりに制御装置１００Ａを備える。以下の説明では、主に制御装置１００Ａの機能構成について説明する。
【００２１】
図４は、第２の実施形態の制御装置１００Ａの機能構成例を示す図である。制御装置１００Ａは、実効値演算部１１０と、判定部１２０と、指令値決定部１３０Ａとを備える。指令値決定部１３０Ａは、切替部１３２と、レートリミッタ部（リミッタ部の一例）１３３と、ｄｑ／三相変換部１３４とを備える。
【００２２】
レートリミッタ部１３３は、切替部１３２により切り替えられたｄ軸電圧の値をｄｑ／三相変換部１３４に出力する場合に、ｄ軸電圧の変化率を制限させて出力する。例えば、レートリミッタ部１３３は、ｄ軸電圧が定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に低下した場合と、低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒに増加した場合とで、異なる変化率によりｄ軸電圧を変化させる。
【００２３】
例えば、ｄ軸電圧を低下させる場合、レートリミッタ部１３３は、例えば、０．００１［ｓ］で定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に到達する第１の変化率でｄ軸電圧を低下させる。また、ｄ軸電圧を増加させる場合、レートリミッタ部１３３は、例えば、０．１［ｓ］で低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒに到達する第２の変化率でｄ軸電圧を増加させる。つまり、第２の変化率は、第１の変化率に比して小さくなる。
【００２４】
図５は、第２の実施形態の制御装置１００Ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、上述した図３に示すフローチャートの処理と比較すると、ステップＳ１２０およびＳ１３０と、ステップＳ１４０との間に、ステップＳ１３２、Ｓ１３４の処理を有する。以下では、主にステップＳ１３２〜Ｓ１３６の処理について説明する。
【００２５】
ステップＳ１２０またはステップＳ１３０の処理後、指令値決定部１３０は、ｄ軸電圧を定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に切り替えるか否かを判定する（ステップＳ１３２）。ｄ軸電圧を定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に切り替えると判定された場合、指令値決定部１３０は、第１の変化率でｄ軸電圧が定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に到達するように変化させる（ステップＳ１３４）。また、ｄ軸電圧を定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に切り替えないと判定された場合（言い換えると、ｄ軸電圧を低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒに切り替える場合）、第２の変化率でｄ軸電圧が低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒに到達するように変化させる（ステップＳ１３６）。
【００２６】
上述したように第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する他、ｄ軸電圧を低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒまで増加させる場合に、電圧をゆっくり変化させることで、自励式変換器１０から出力される交流電圧が低下した状態を長く維持させることができる。その結果、実効値演算部１１０により演算される電流実効値Ｉを第１所定値Ｔｈ１以下に低減させ続けることができ、系統事故等が継続している場合に判定部１２０による判定結果が頻繁に切り替わることを抑制することができる。したがって、自励式変換器１０の安定した運転継続が実現できる。
【００２７】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の制御装置について、図を用いて説明する。また、以下の説明において、第２の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。後述する第４の実施形態においても同様とする。第３の実施形態は、自励式変換器１０に流れる三相交流電流の有効成分（ｄ軸電流）が所定の向きに流れる場面で使用される場合に、三相交流電流の有効成分が所定の向きと逆向きであるか否かを判定した結果に基づいて、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃを切り替えるものである。第３の実施形態では、第２実施形態の制御装置１００Ａの代わりに制御装置１００Ｂを備える。以下の説明では、主に制御装置１００Ｂの機能構成について説明する。
【００２８】
図６は、第３の実施形態の制御装置１００Ｂの機能構成例を示す図である。制御装置１００Ｂは、制御装置１００Ａの実効値演算部１１０および判定部１２０に代えて、三相／ｄｑ変換部１１２および判定部１２０Ｂを備える。
【００２９】
三相／ｄｑ変換部１１２は、入力された交流電流検出値Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃから交流電流の有効成分であるｄ軸電流Ｉｄに変換する。三相／ｄｑ変換部１１２は、例えば、所定の式を用いてｄ軸電流Ｉｄに変換してもよく、予め決められた変換テーブル等を用いてｄ軸電流Ｉｄに変換してもよい。
【００３０】
判定部１２０Ｂは、三相／ｄｑ変換部１１２から得られるｄ軸電流Ｉｄと第２所定値Ｔｈ２とを比較し、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈ２を超えるか否かを判定する。第２所定値Ｔｈ２は、例えば、ゼロである。また、第２所定値Ｔｈは、ゼロに近い別の値でもよい。例えば、検知精度を上げたい場合には、プラスの値としてもよく、誤検知を防止したい場合には、マイナスの値としてもよい。また、判定部１２０Ｂは、ｄ軸電流Ｉｄの瞬時値で比較してもよく、またｄ軸電流Ｉｄの低下に対する判定において不感帯を設けて第２所定値Ｔｈ２と比較してもよい。また、判定部１２０Ｂは、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈ２からどれだけ超えているかを示す超過量を算出してもよい。
【００３１】
切替部１３２は、例えば、ｄ軸電流Ｉｄが正の値になることが明らかな場面において、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈ２を超える場合に、定格電圧値Ｖｒを出力するように切り替えを行い、ｄ軸電流が第２所定値Ｔｈ２を超えない場合に、低減電圧値Ｖ＊を出力するように切り替えを行う。また、切替部１３２は、ｄ軸電流Ｉｄが負の値になることが明らかな場面において、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈ２を超えない場合に、定格電圧値Ｖｒを出力するように切り替えを行い、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈ２を超える場合に、低減電圧値Ｖ＊を出力するように切り替えを行う。また、低減電圧値Ｖ＊は、ｄ軸電流Ｉｄの超過量に基づいて設定される値であってもよい。
【００３２】
図７は、第３の実施形態の制御装置１００Ｂの処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートは、ｄ軸電流Ｉｄが正の値になることが明らかな場面における処理を示すものである。上述した図５に示すフローチャートの処理と比較すると、ステップＳ１１０およびＳ１２０の処理の代わりに、ステップＳ１０２およびステップＳ１１２の処理を有する。以下では、主にステップＳ１０２およびＳ１１２の処理について説明する。
【００３３】
まず、三相／ｄｑ変換部１１２は、交流電流検出値Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃに基づいてｄ軸電流Ｉｄに変換する（ステップＳ１０２）。次に、判定部１２０Ｂは、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈ２を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１２）。ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈを超えない場合、指令値決定部１３０は、ｄ軸電圧を低減電圧値Ｖ＊とする（ステップＳ１２０）。また、ｄ軸電流Ｉｄが第２所定値Ｔｈを超える場合、指令値決定部１３０は、ｄ軸電圧を定格電圧値Ｖｒとする（ステップＳ１３０）。
【００３４】
上述したように第３の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を奏する他、交流電流の有効成分の流れる向きが想定していた向きと逆向きである場合に、交流電圧指令値を切り替えることができる。また、第１および第２の実施形態のように電流実効値Ｉを用いた判定よりも早く、交流電圧指令値を低下させるか否かを判定することができる。その結果、自励式変換器１０から出力される交流電圧を速やかに低下させることができ、自励式変換器１０がゲートブロック（スイッチング素子のオフ）を行うことを抑制するため、自励式変換器１０の運転継続性を、第２の実施形態よりも高めることができる。
【００３５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態の制御装置について、図を用いて説明する。第４の実施形態は、三相交流電流Ｉａ、Ｉｂ、およびＩｃのそれぞれについて、所定値Ｔｈを超えるか否かを判定した結果に基づいて、交流電圧指令値Ｖａ、Ｖｂ、およびＶｃのそれぞれの出力値を切り替えるものである。第４の実施形態では、第３の実施形態の制御装置１００Ｂの代わりに制御装置１００Ｃを備える。以下の説明では、主に制御装置１００Ｃの機能構成について説明する。
【００３６】
図８は、第４の実施形態の制御装置１００Ｃの機能構成例を示す図である。制御装置１００Ｃは、例えば、判定部１２０Ｃａ〜１２０Ｃｃと、指令値決定部１３０Ｃａ〜Ｃｃとを備える。判定部１２０Ｃａ〜１２０Ｃｃおよび指令値決定部１３０Ｃａ〜Ｃｃは、それぞれが一体に構成されていてもよい。
【００３７】
判定部１２０Ｃａは、交流電流検出値Ｉａが第３所定値Ｔｈ３を超えるか否かを判定し、判定結果を指令値決定部１３０Ｃａに出力する。判定部１２０Ｃｂは、交流電流検出値Ｉｂが第４所定値Ｔｈ４を超えるか否かを判定し、判定結果を指令値決定部１３０Ｃｂに出力する。判定部１２０Ｃｃは、交流電流検出値Ｉｃが第５所定値Ｔｈ５を超えるか否かを判定し、判定結果を指令値決定部１３０Ｃｃに出力する。第３所定値Ｔｈ３、第４所定値Ｔｈ４、および第５所定値Ｔｈ５は、それぞれが同一の値でもよく、少なくとも一つが異なる値でもよい。
【００３８】
指令値決定部１３０Ｃａは、例えば、切替部１３２ａと、レートリミッタ部１３３ａと、乗算部１３５ａとを備える。切替部１３２ａは、判定部１２０Ｃａにより交流電流検出値Ｉａが第３所定値Ｔｈ３を超えると判定された場合に、定格電圧値Ｖｒを出力し、交流電流検出値Ｉａが第３所定値Ｔｈを越えないと判定された場合に、低減電圧値Ｖ＊を出力する。
乗算部１３５ａは、レートリミッタ部１３３ａからの出力に対して、所定の波形関数ｓｉｎωｔ（ω＝２πｆ、ｆは自励式変換器１０の周波数指令値）を乗算し、乗算した値をａ相の交流電圧指令値Ｖａとして自励式変換器１０に出力する。
【００３９】
指令値決定部１３０Ｃｂは、例えば、切替部１３２ｂと、レートリミッタ部１３３ｂと、乗算部１３５ｂとを備える。切替部１３２ｂは、判定部１２０Ｃｂによる判定結果に基づいて定格電圧値Ｖｒと、低減電圧値Ｖ＊とを切り替えてレートリミッタ部１３３ｂに出力する。例えば、判定部１２０Ｃｂは、交流電流検出値Ｉｂが第４所定値Ｔｈ４を超える場合に定格電圧値Ｖｒを出力し、交流電流検出値Ｉｂが第４所定値Ｔｈ４を超えない場合に低減電圧値Ｖ＊を出力する。乗算部１３５ｂは、レートリミッタ部１３３ｂからの出力に対して、所定の波形関数ｓｉｎ（ωｔ−２π／３）を乗算し、乗算した値をｂ相の交流電圧指令値Ｖｂとして自励式変換器１０に出力する。
【００４０】
指令値決定部１３０Ｃｃは、例えば、切替部１３２ｃと、レートリミッタ部１３３ｃと、乗算部１３５ｃとを備える。切替部１３２ｃは、判定部１２０Ｃｃによる判定結果に基づいて定格電圧値Ｖｒと、低減電圧値Ｖ＊とを切り替えてレートリミッタ部１３３ｃに出力する。例えば、判定部１２０Ｃｃは、交流電流検出値Ｉｃが第５所定値Ｔｈ５を超える場合に定格電圧値Ｖｒを出力し、交流電流検出値Ｉｃが第５所定値Ｔｈ５を超えない場合に低減電圧値Ｖ＊を出力する。乗算部１３５ｃは、レートリミッタ部１３３ｃからの出力に対して、所定の波形関数ｓｉｎ（ωｔ−４π／３）を乗算し、乗算した値をｃ相の交流電圧指令値Ｖｃとして自励式変換器１０に出力する。
【００４１】
なお、制御装置１００Ｃは、図８に示す構成に加えて、指令値決定部１３０Ｃａ〜１３０Ｃｃのうち、少なくとも一つが交流電圧指令値を定格電圧値Ｖｒよりも低下させた場合に、他の交流電圧指令値を調整する調整部（不図示）を設けていてもよい。
【００４２】
図９は、第４の実施形態の制御装置１００Ｃの処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、判定部１２０Ｃ（判定部１２０Ｃａ〜１２０Ｃｃのうち、相ごとに対応付けられたもの）は、交流系統２から出力された三相交流電流の検出値Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃのうち、処理対象の交流電流検出値が対応する所定値Ｔｈを超えるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。交流電流検出値が、対応する所定値Ｔｈを超えると判定された場合、指令値決定部１３０Ｃ（指令値決定部１３０Ｃａ〜１３０Ｃｃのうち、相ごとに対応付けられたもの）は、対象の交流電圧指令値を低減電圧値Ｖ＊とする（ステップＳ１２２）。また、所定対象の交流電流検出値が対応する所定値Ｔｈを超えないと判定された場合、指令値決定部１３０Ｃは、対象の交流電圧指令値を定格電圧値Ｖｒとする（ステップＳ１３１）。
【００４３】
ステップＳ１２２またはステップＳ１３１の処理後、指令値決定部１３０Ｃは、対象の交流電圧指令値を定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に切り替えるか否かを判定する（ステップＳ１３７）。交流電圧指令値を定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に切り替えると判定された場合、指令値決定部１３０Ｃは、第１の変化率で交流電圧指令値が定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に到達するように変化させる（ステップＳ１３８）。また、交流電圧指令値を定格電圧値Ｖｒから低減電圧値Ｖ＊に切り替えないと判定された場合（言い換えると、交流電圧指令値を低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒに切り替える場合）、第２の変化率で交流電圧指令値が低減電圧値Ｖ＊から定格電圧値Ｖｒに到達するように変化させる（ステップＳ１３９）。
【００４４】
次に、指令値決定部１３０Ｃは、交流電圧指令値に所定の波形関数を乗算し（ステップＳ１４２）、自励式変換器１０に出力する（ステップＳ１５２）。次に、指令値決定部１３０Ｃは、全ての相の交流電圧指令値を自励式変換器１０に出力したか否かを判定する（ステップＳ１６０）。全ての相の交流電圧指令値を出力していない場合、ステップＳ１１４の処理に戻り、出力されていない相について処理を行う。また、全ての相の交流電圧指令値を出力した場合、本フローチャートの処理を終了する。
【００４５】
上述したように第４の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を奏する他、各相の電流ごとに所定値Ｔｈと比較した結果に基づいて、各相に対する電圧指令値を決定するため、電流値が所定値Ｔｈを超えたと判定した場合には当該相の電圧指令値のみが定格電圧値Ｖｒ以下に低下することになる。この結果、電圧等の不平衡事故が発生した場合には、自励式変換器１０の運転継続性を、第２の実施形態に比して高めることができる。
【００４６】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、三相の交流系統２と直流系統３とに接続される自励式変換器１０の制御装置１００であって、自励式変換器１０に流れる三相交流電流の実効値を演算する実効値演算部１１０と、実効値演算部１１０により演算された実効値が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部１２０と、自励式変換器１０に交流電圧指令値を出力する指令値決定部１３０であって、判定部１２０により実効値が所定の条件を満たすと判定された場合に、判定されない場合に比して、交流電圧指令値のｄ軸成分を低下させる指令値決定部１３０と、を持つことにより、自励式変換器の運転継続性を高めることができる。なお、上述した第１〜第４の実施形態の一部または全部は、他の実施形態に含めてもよい。
【００４７】
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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００４８】
１…電力変換システム、２…交流系統、３…直流系統、１０…自励式変換器、２０…電流検出器、１００…制御装置、１１０…実効値演算部、１１２…三相／ｄｑ変換部、１２０…判定部、１３０…指令値決定部、１３２…切替部、１３３…レートリミッタ部、１３４…ｄｑ／三相変換部、１３５…乗算部
【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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