(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え、
上記逆相成分抽出器は、逆相電圧値に基づいて、上記第１の逆相成分抽出フィルタと上記第２の逆相成分抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えた電力変換装置の制御装置。
【請求項２】
定常時に上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて逆相成分を抽出し、上記フィルタ切換器は、上記第２の逆相成分抽出フィルタで抽出された逆相電圧に基づいてフィルタの切り換えを行う請求項１に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項３】
電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え、
上記逆相成分抽出器は、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタ及び上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて逆相成分を抽出する電力変換装置の制御装置。
【請求項４】
上記第２の逆相成分抽出フィルタからの出力信号を上記第１の逆相成分抽出フィルタを通さずに上記制御信号生成器に入力させるバイパス経路を備え、定常時には上記第２の逆相成分抽出フィルタからの出力信号を上記第１の逆相成分抽出フィルタに入力し、過渡時には上記バイパス経路を介して上記第２の逆相成分抽出フィルタからの出力を上記制御信号生成器に入力する請求項３に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項５】
上記逆相成分抽出器は、逆相電圧値に基づいて、上記第１の逆相成分抽出フィルタと上記第２の逆相成分抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えた請求項４に記載の電力変換装置の制御装置。
【請求項６】
交流電圧系統の系統電圧を変圧する変圧器と、上記変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧に変換する変換器と、上記変換器に接続された直流コンデンサと、上記系統電圧の３相交流電圧を検出する交流電圧センサと、上記請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力変換装置の制御装置とを備えた電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換装置の制御装置及び電力変換装置に関し、特に交流系統の事故時に過電流の発生を防止できる電力変換装置の制御装置及び電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力変換装置の制御装置では、交流系統故障時の過電流の発生を防止するため、変換器の出力交流電流をｄｑ変換し、ｄ軸成分とｑ軸成分を非干渉で高速に電流制御し制御系の応答の高速化により過電流の発生を防止するようにしていた。
【０００３】
しかし、この方法では、逆相成分に対する制御を行っていないので、交流系統の不平衡故障等により交流電圧に逆相成分が含まれる場合には、この逆相成分が制御出力に反映されず、交流系統と変換器の出力電圧の不平衡により過電流が流れてしまう場合があった。
【０００４】
そこで、バンドパスフィルタにより逆相成分を検出する逆相分検出回路を設け、この逆相分検出回路により逆相成分を検出して変換器制御を行うことで、不均衡故障等による過電流の発生を防止するようにした電力変換装置が特開平１１−４１８１２号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電力変換装置の制御装置では、定常時には逆相成分を含んでいないものとして定常時と過渡時とで共に同じ逆相成分を抽出するフィルタが用いられている。すなわち、不均衡故障等の過渡時に逆相成分を抽出するためのフィルタが定常時にも用いられている。そのため、定常時にも、過渡時用のフィルタにより逆相成分が抽出されて変換器制御が行われている。
【０００６】
実際に系統電圧に含まれる逆相成分は、不平衡な系統事故等の発生による過渡時には、急激に増大し、定常時ではほとんど存在はしていないが数％程度の逆相成分は存在している。このように逆相成分は、定常時と過渡時とでその発生量及び特性が異なるため、逆相成分を抽出して変換器制御を適切に行うには、定常時と過渡時との各々で適切なフィルタを用いる必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記従来の電力変換装置の制御装置では、定常時に、過渡時用のフィルタにより逆相成分が抽出されて変換器制御を行うようにしているため、定常時には適したものとなっておらず、定常時に過渡時用フィルタで検出された逆相成分により変換器制御がなされると変換器制御が正しく行われず不安定現象が生じてしまうという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、定常時と系統事故時とで逆相電圧抽出用のフィルタの特性を変更して不平衡事故の対応が可能な電力変換器の制御装置および電力変換装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる電力変換装置の制御装置は、電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え、逆相成分抽出器が、逆相電圧値に基づいて、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えている。
【００１３】
また、定常時に第２の逆相成分抽出フィルタを用いて逆相成分を抽出するようにし、フィルタ切換器が、上記第２の逆相成分抽出フィルタで抽出された逆相電圧に基づいてフィルタの切り換えを行うようにしてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかる電力変換装置の制御装置は、電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、２相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には第１の逆相成分抽出フィルタを用いて２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には第２の逆相成分抽出フィルタを用いて２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、正相成分抽出器で抽出された正相成分及び逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え、逆相成分抽出器が、定常時には第１の逆相成分抽出フィルタ及び第２の逆相成分抽出フィルタを用いて逆相成分を抽出するものである。
【００１５】
また、第２の逆相成分抽出フィルタからの出力信号を第１の逆相成分抽出フィルタを通さずに制御信号生成器に入力させるバイパス経路を備え、定常時には上記第２の逆相成分抽出フィルからの出力信号を上記第１の逆相成分抽出フィルタに入力し、過渡時には上記バイパス経路を介して上記第２の逆相成分抽出フィルタからの出力を上記制御信号生成器に入力するようにしてもよい。
【００１６】
さらに、逆相成分抽出器が、逆相電圧値に基づいて、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えるようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明にかかる電力変換装置は、交流電圧系統の系統電圧を変圧する変圧器と、上記変圧器で変圧された交流電圧を直流電圧に変換する変換器と、上記変換器に接続された直流コンデンサと、上記系統電圧の３相交流電圧を検出する交流電圧センサと、上記電力変換装置の制御装置とを備えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの実施の形態１の電力変換装置を示す図である。図に示すように、電力変換装置１は、主に、交流電圧系統１、交流電圧系統１の系統電圧を変圧する変圧器２、変圧器２で変圧された交流電圧を直流電圧に変換する変換器３、変換器３で変換された直流電圧を蓄積する直流コンデンサ４、電力変換装置の制御装置５、及び電力変換装置の各種状態を検出する検出器で構成されている。なお、ここでは、電力変換装置として無効電力補償装置を例に説明するが、直流送電、ＢＴＢなど他の電力変換装置であってもよい。
【００１９】
検出器は、主に、交流電圧を検出する交流電圧センサ６、電流を検出する電流センサ７、及び直流コンデンサ４の直流電圧を検出する直流電圧センサ８で構成されている。これら検出器により、系統の電圧、電流、及び直流電圧が検出できるようになっており、検出された系統電圧、電流、及び直流電圧は制御装置５に入力され、これらに基づいて電力変換装置の制御装置５が変換器を制御するようになっている。
【００２０】
以下、電力変換装置の制御装置５について説明する。
図２は図１に示した電力変換装置の制御装置５を詳細に示すブロック図である。図に示すように、電力変換装置の制御装置５は、主に、３相２相変換正逆両相変換器１１、３相２相正相変換器１２、正相成分抽出器１３、逆相成分抽出器１４、及び制御信号生成器１５で構成されている。
【００２１】
制御装置５では、３相２相変換正逆両相変換器１１が電圧センサ６で検出された３相交流電圧を正相のｄｑ軸上及び逆相のｄｑ軸上に各々変換し、正相成分抽出器１３が正相のｄｑ軸上に変換された電圧から正相成分を抽出する。一方、逆相成分抽出器１４が、逆相のｄｑ軸上に変換された電圧から逆相成分を抽出する。そして、制御用信号生成部１５がこれら正相成分抽出器１３で生成された正相成分及び逆相成分抽出器１４で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成するようになっている。
【００２２】
正相成分抽出器１３は、３相２相変換正逆両相変換器１１から出力される正相のｄ軸上に変換された電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出フィルタ１０１と、３相２相変換正逆両相変換器５１から出力される正相のｑ軸上に変換された電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出フィルタ１０２とで構成されている。
なお、正相成分を抽出するフィルタとしては、フィルタが制御回路の応答に与える影響を小さくするために、応答速度が早いフィルタを用いるのが好ましい。
【００２３】
次に逆相成分抽出器１４について説明する。図３は図２に示した逆相成分抽出器１４の構成を詳細に示すブロック図である。
図３に示すように、逆相成分抽出器１４は、３相２相変換正逆両相変換器１１が出力する逆相ｄ軸に変換された電圧から逆相成分を抽出する抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタ１３１、１３２と、逆相ｑ軸に変換された電圧から逆相成分を抽出する抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタ１３３、１３４と、フィルタ切り換え指令を生成するフィルタ切換指令回路１３９と、フィルタ切り換え指令に応じてフィルタの切り換えを行う切換器１３５〜１３８で構成されている。
【００２４】
第１の逆相成分抽出フィルタ１３１、１３３は、逆相成分を抽出する能力を重視した定常時用逆相成分抽出フィルタであり、また、第２の逆相成分抽出フィルタ１３２、１３４は、応答速度を重視した定常時用逆相成分抽出フィルタよりも応答速度の早い過渡時用逆相成分抽出フィルタである。
【００２５】
この実施の形態１では、逆相ｄｑ軸上の電圧を入力信号としているため、逆相ｄｑ軸上では逆相成分が直流量、正相成分が基本波の２倍周波数成分として現れることになる。よって、これら逆相成分を抽出するフィルタとしては、例えば一次遅れフィルタのような低域通過フィルタ等正相成分を除去する能力を持ったフィルタを用いるようにすればよい。
【００２６】
詳細には、定常時用逆相成分抽出フィルタとしては、正相成分が完全に除去できるよう時定数を大きな値、例えば基本波１周期の３倍程度の値に設定したものを用いればよい。過渡時用逆相成分抽出フィルタとしては、一次遅れフィルタの時定数を小さめの値、例えば一次遅れフィルタの基本波１周期程度の値に設定したものを用いればよい。
【００２７】
なお、逆相成分を抽出するフィルタとして、上記一次遅れフィルタの他に、低域通過フィルタ、移動平均フィルタ、基本波の２倍周波数成分を除去する帯域阻止フィルタ等を用いてもよい。また、これらのフィルタを直列に接続する等複数組み合わせたものを用いてもよい。
【００２８】
この逆相成分抽出器１４では、次のようにして逆相成分が抽出される。
定常時には、切換器１３５、１３７（１３６、１３８）を第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）に接続し、第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）を用いて逆相成分を抽出する。一方、フィルタ切換指令回路１３９が系統事故を検出すると、切換器１３５、１３７（１３６、１３８）が第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）に接続されるよう切り換えを行い、過渡時には、第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）を用いて逆相成分を抽出する。なお、第１、第２の逆相成分抽出フィルタ１３１、１３２により逆相ｄ軸電圧が抽出され、第１、第２の逆相成分抽出フィルタ１３３、１３４により逆相ｑ軸電圧が抽出される。
【００２９】
フィルタの切り換えは、フィルタ切換指令回路１３９が、系統の電圧を監視することによって事故を検出する回路や変換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視することによって事故を検出する回路などを用いて系統事故を検出した場合にフィルタの切り換えをするようにればよい。
【００３０】
逆相成分の抽出時には、正相成分を除去して逆相成分のみを抽出することになるが、このとき正相成分の除去が不十分で逆相成分を十分な精度で検出できなければ制御回路の逆相電圧にかかわる部分が正相成分との干渉を受けて正しく動作せず、制御回路が不安定になってしまう。しかし、この実施の形態では、定常時には、第１の逆相成分抽出フィルタを用いて抽出がなされるので、逆相ｄ軸・逆相ｑ軸上に変換された電圧の逆相成分を十分な精度で抽出できるようになっている。
【００３１】
一方、このような第１のフィルタは、フィルタの応答が遅いため、過渡時に用いようとすると、フィルタが電圧の逆相成分の急変に対して十分な応答が得られず、制御回路の応答も逆相成分に対して遅くなってしまう。しかし、この実施の形態では、過渡時には応答速度の早い第２の逆相成分抽出フィルタを用いるようにしているので、制御回路の応答が逆相成分に対して遅くなることがなく、変換器に過大な電流が流れたりすることがなく適切な制御がなされるようになっている。
【００３２】
なお、第２の逆相成分抽出フィルタでは、検出精度は第１の逆相成分抽出フィルタに比し劣るが、不平衡事故時には電圧の正相成分は減少し逆相成分は増大するので、逆相成分の検出精度が定常時に比して低くとも十分に逆相成分の抽出が行える。
【００３３】
次に、制御信号生成器１５について説明する。
図２に示すように、制御信号生成器１５は、直流電圧制御器１１１、減算器１１２、有効電流制御器１１３、加算器１１４、系統電圧制御器１１５、減算器１１６、無効電流制御器１１７、加算器１１８、２相３相変換正逆両相変換器１１９、ＰＷＭパルス作成回路１２０で構成されている。
【００３４】
制御信号生成器１５では、直流電圧指令と直流電圧センサ８により検出された直流電圧とが直流電圧制御器１１１に入力され、直流電圧制御器１１１でフィードバック制御がなされる。また、減算器１１２により、直流電圧制御器１１１から出力される有効電流指令から３相２相正相変換器１２で変換されたｄ軸電流（有効成分）が減算されその出力信号が有効電流制御器１１３に入力され、有効電流制御器１１３でフィードバック制御がなされる。それに加えて、加算器１１４で、有効電流制御器１１３からの出力信号と正相成分抽出フィルタ１１１で抽出されたｄ軸の正相成分とが加算され、フィードフォワード制御がなされる。
【００３５】
一方、系統電圧指令と交流電圧センサ６により検出された系統電圧とが系統電圧制御器１１５に入力され、系統電圧制御器１１５でフィードバック制御がなされる。また、減算器１１６により、系統電圧制御器１１５からの出力信号から３相２相変換器１２で変換されたｑ軸電流（無効成分）が減算されその信号が無効電流制御器１１７に入力され、無効電流制御器１１７でフィードバック制御がなされる。それに加えて、加算器１１８で、無効電流制御器１１７からの出力信号と正相成分抽出フィルタ１１２で抽出されたｑ軸の正相成分とが加算され、フィードフォワード制御がなされる。
【００３６】
そして、加算器１１４から出力されるｄ軸出力電圧指令、加算器１１８から出力されるｑ軸電圧指令、逆相成分抽出器１４の切換器１３７から出力される逆相ｄ軸電圧、及び逆相成分抽出器１４の切換器１３８から出力される逆相ｑ軸電圧とが２相３相変換正逆両相変換器１１９に入力されて３相電圧指令に変換され、ＰＷＭパルス作成回路１２０に入力される。ＰＷＭパルス回路１２０では、入力された信号により電力変換装置の制御用パルス、すなわち、電力変換器のスイッチング素子のゲートパルスを生成しこれを制御用信号として出力する。
【００３７】
この実施の形態では、定常時には検出精度の高い定常時用フィルタにより逆相成分が抽出され、系統事故などの電圧急変時（過渡時）には応答速度の速い過渡時用フィルタにより逆相成分が抽出されるようにフィルタの切り換えを行っているので、系統の状態に応じて適切な特性のフィルタを使用することができ、定常時には安定した、系統事故などの電圧急変時にも十分な応答速度を持った制御系が構成できる。
【００３８】
実施の形態２．
実施の形態１では、系統の電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視することによって事故を検出する回路などを用いて系統事故が検出されたら切換器を切り換えるようにしているが、この実施の形態２は、抽出された逆相電圧に応じて切換器を切り換えるようにしたものである。
【００３９】
図４はこの実施の形態２の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図である。図４に示すように、この実施の形態２の逆相成分抽出器１４は、図３に示した逆相成分抽出器に加えて、さらに、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８とを有している。また、フィルタ切換指令回路１３９は比較器１４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出力するものである。
【００４０】
第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２は十分な応答速度を持ったフィルタであればよく、例えば実施の形態１で説明した第２の逆相成分抽出フィルタを用いればよい。なお、その他は実施の形態１と同様である。
【００４１】
フィルタの切換えは次のようにして行われる。
第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２により抽出された逆相成分を、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算器１４６、絶対値変換器１４７に通し、逆相電圧の大きさを求める。比較器１４８は、この算出された逆相電圧の大きさと予め設定されている逆相電圧設定値とを比較しその結果をフィルタ切換指令回路１３９に入力する。そして、フィルタ切換指令回路１３９が、この比較結果に基づいて定常時か過渡時かを判断し、定常時から過渡時に変ったときに、切り換え指令を出力する。
【００４２】
この実施の形態では、逆相成分抽出フィルタの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているので、実施の形態１での効果に加えて、平衡事故時に誤動作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの応答速度の高い制御系が構成できる。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態２では、定常時から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施の形態３は、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを用いて定常時から過渡時に変ったことを判断するようにし、フィルタ数を低減するようにしたものである。
【００４４】
図５はこの実施の形態３の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図である。図５に示すように、切換器１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）との接続、非接続のみを行うようにし、３相２相変換正逆両相変換器１１からの出力は常に第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）を通るようにする。切換器１５１、１５２の切り換え動作は、定常時には非接続状態になるように、過渡時には接続状態になるように切り換える。
【００４５】
また、逆相電圧値に応じて第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分抽出フィルタの切換えが行われる。なお、その他は実施の形態２と同様である。
【００４６】
このようにすることで、実施の形態２での効果に加えて、実施の形態２のものよりフィルタの数を少なくでき、より簡単な構成にすることがきる。
【００４７】
実施の形態４．
実施の形態１では、定常時には第２の逆相成分抽出フィルタは用いずに、第１の逆相成分抽出フィルタのみで逆相成分の抽出を行うようにしているが、この実施の形態４は、定常時に、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを通して逆相成分を抽出するようしたものである。
【００４８】
図６はこの実施の形態４の電圧変換装置の制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図である。図６に示すように、第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）は切換器１５１（１５２）に接続されるとともに、切換器１３７（１３８）に接続されている。その結果、第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）からの出力信号を、第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３２）に通す経路と、第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３２）を通さずに切換器１３７（１３８）に入力する経路とが確保されている。なお、その他は実施の形態１と同様である。
【００４９】
フィルタ切換器は、定常時には、切換器１５１（１５２）を接続状態にし、切換器１３７（１３８）を第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）側に接続されるように切り換える。その結果、第１、第２の逆相成分抽出フィルタ１３１、１３２（１３３、１３４）をあわせて逆相成分の抽出が行なわれる。
【００５０】
一方、過渡時には、切換器１５１（１５２）を非接続状態にし、切換器１３７（１３８）を第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）側に接続されるように切り換える。その結果、第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）は通さずに、第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）のみで逆相成分が抽出される。なお、フィルタ切り換え指令は実施の形態１と同様に系統事故等を検出して行うようにすればよい。
【００５１】
第１、第２のフィルタとしては、実施の形態１と同様のものを用いればよいが、定常時の逆相成分の抽出能力を上げるために、直列に接続することで正相成分を除去する能力が高まる構成のフィルタを用いるのが好ましい。
【００５２】
この実施の形態では、定常時にはフィルタ１、２の両方を用いて逆相成分を抽出するようにしているので、実施の形態１での効果に加えて、定常時に、より精度よく逆相成分を抽出することができる。また、定常時には、第１、第２のフィルタを合せて逆相成分の抽出が行えるので、第１のフィルタの検出精度を多少落としたものを使用しても、十分な検出が行える。
【００５３】
実施の形態５．
実施の形態４では、系統の電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視することによって事故を検出する回路などを用いて系統事故が検出されたら切換器を切り換えるようにしているが、この実施の形態５は、実施の形態２のように、逆相成分を抽出しこの抽出された逆相電圧に応じて切換器を切り換えるようにしたものである。
【００５４】
図７はこの実施の形態２の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図７に示すように、この実施の形態５の逆相成分抽出器１４は、図６に示した逆相成分抽出器に加えて、さらに、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８とを有している。また、フィルタ切換指令回路１３９は比較器１４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出力するものである。なお、その他は実施の形態４と同様である。
【００５５】
第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２は実施の形態２で説明したものを用いればよい。なお、フィルタの切換えも実施の形態２と同様にすればよい。
【００５６】
この実施の形態では、逆相成分抽出フィルタの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているので、実施の形態４での効果に加えて、平衡事故時に誤動作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの応答速度の高い制御系が構成できる。
【００５７】
実施の形態６．
実施の形態５では、定常時から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施の形態６は、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを用いて定常時から過渡時に変ったことを判断するようにし、フィルタ数を低減するようにしたものである。
【００５８】
図８はこの実施の形態６の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図８に示すように、実施の形態３と同様に、切換器１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ１３１（１３３）との接続、非接続のみを行い３相２相変換正逆両相変換器１１からの出力は常に第２の逆相成分抽出フィルタ１３２（１３４）を通るようにする。切換器１５１、１５２の切り換え動作は、定常時には接続状態になるように、過渡時には非接続状態になるように切り換える。なお、その他は実施の形態５と同様である。
【００５９】
このようにすることで、実施の形態５での効果に加えて、さらに、実施の形態５のものよりフィルタの数を少なくでき、より簡単な構成にすることがきる。
【００６０】
実施の形態７．
実施の形態１〜６では、３相２相変換正逆両相変換器で変換された信号から逆相成分を抽出する例を示したが、以下の実施の形態では、３相２相変換器で変換された信号から逆相成分を抽出する例を説明する。なお、制御装置を除いて電力変換装置は実施の形態１の図１に示したものと同じであるので説明は省略する。
【００６１】
図９はこの実施の形態７の電力変換装置の制御装置を示す図である。
図９に示すように、この実施の形態７の電力変換装置の制御装置では、実施の形態１の３相２相変換正逆両相変換器１１を３相２相正相変換器１６にし、逆相成分抽出器１４がこの３相２相正相変換器１６の出力信号を入力するようにし、かつ、実施の形態１の２相３相変換正逆両相変換器１１９を２相３相正相変換器１２１にし、逆相成分抽出器１４からの出力信号が加算器１１４、１１８で加算されるようにしたものである。その他は実施の形態１の図２に示したものと同様である。
【００６２】
図１０は図９に示した逆相成分抽出器１４の構成を詳細に示すブロック図である。第１の逆相成分抽出フィルタ１６１、１６３は、逆相成分を抽出する能力を重視した定常時用逆相成分抽出フィルタであり、また、第２の逆相成分抽出フィルタ１６２、１６４は、応答速度を重視した定常時用逆相成分抽出フィルタよりも応答速度の早い過渡時用逆相成分抽出フィルタである。
【００６３】
実施の形態１の逆相成分抽出器１４は逆相ｄｑ軸上の電圧を入力信号としているが、この実施の形態２の逆相成分抽出器１４は３相２相正相変換器１６の出力信号である正相ｄｑ軸上の電圧を入力信号としている。そのため、正相ｄｑ軸上では逆相成分が基本波の２倍周波数成分、正相成分が直流量として現れることより、これら逆相成分を抽出するフィルタとしては、例えば帯域通過フィルタを用いるようにすればよい。
【００６４】
詳細には、定常時用逆相成分抽出フィルタとしては、正相成分が完全に除去できるよう応答が悪くても他の周波数成分を除去して逆相成分を十分な精度で抽出できる特性のフィルタを用いればよい。過渡時用逆相成分抽出フィルタとしては、応答速度をあげるために、定常時用逆相成分抽出フィルタより正相成分を除去する能力が劣っていても応答が高速なフィルタを用いればよい。
【００６５】
この実施の形態では、定常時には検出精度の高い定常時用フィルタにより逆相成分が抽出され、系統事故などの電圧急変時（過渡時）には応答速度の速い過渡時用フィルタにより逆相成分が抽出されるようにフィルタの切り換えを行っているので、系統の状態に応じて適切な特性のフィルタを使用することができ、定常時には安定した、系統事故などの電圧急変時にも十分な応答速度を持った制御系が構成できる。
【００６６】
実施の形態８．
実施の形態７では、系統の電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視することによって事故を検出する回路などを用いて系統事故が検出されたら切換器を切り換えるようにしているが、この実施の形態８では、実施の形態２のように、逆相成分を抽出しこの抽出された逆相電圧に応じて切換器を切り換えるようにしたものである。
【００６７】
図１１はこの実施の形態８の電力変換装置の制御装置を示すブロック図である。図１１に示すように、この実施の形態８の制御装置５は、図９に示した制御装置に加えて、さらに、３相２相逆相変換器１７を有し、この出力信号が逆相成分抽出器１４に入力されるようにしている。
【００６８】
図１２はこの実施の形態８の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図１２に示すように、この実施の形態８の逆相成分抽出器１４は、図１０に示した逆相成分抽出器に加えて、さらに、３相２相逆相変換器１７の出力信号が入力される第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８とを有している。また、フィルタ切換指令回路１３９は比較器１４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出力するものである。なお、その他は実施の形態７と同様である。
【００６９】
また、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２は実施の形態２で説明したものを用いればよい。なお、フィルタの切換えも実施の形態２と同様にすればよい。
【００７０】
この実施の形態では、逆相成分抽出フィルタの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているので、実施の形態７での効果に加えて、平衡事故時に誤動作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの応答速度の高い制御系が構成できる。
【００７１】
実施の形態９．
実施の形態８では、定常時から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施の形態９は、実施の形態３のように、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを用いて定常時から過渡時に変ったことを判断するようにし、フィルタ数を低減するようにしたものである。なお、この実施の形態９の制御装置としては図９に示したものを用いればよい。
【００７２】
図１３はこの実施の形態９の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図１３に示すように、実施の形態３と同様に、切換器１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ１６１（１６３）との接続、非接続のみを行い３相２相正相変換器１６からの出力は常に第２の逆相成分抽出フィルタ１６２（１６４）を通るようにする。切換器１５１、１５２の切り換え動作は、定常時には接続状態になるように、過渡時には非接続状態になるように切り換える。なお、その他は実施の形態８と同様である。
【００７３】
このようにすることで、実施の形態８での効果に加えて、さらに、実施の形態８のものよりフィルタの数を少なくでき、より簡単な構成にすることがきる。
【００７４】
実施の形態１０．
実施の形態７では、定常時には第２の逆相成分抽出フィルタは用いずに、第１の逆相成分抽出フィルタのみで逆相成分の抽出を行うようにしているが、この実施の形態１０では、実施の形態４のように、定常時には、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを通して逆相成分を抽出するようしたものである。なお、この実施の形態１０の制御装置としては図９に示したものを用いればよい。
【００７５】
図１４はこの実施の形態１０の電圧変装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図１４に示すように、第２の逆相成分抽出フィルタ１６２（１６４）は切換器１５１（１５２）に接続されるとともに、切換器１３７（１３８）に接続されている。その結果、第２の逆相成分抽出フィルタ１６２（１６４）からの出力信号を、第１の逆相成分抽出フィルタ１６１（１６３）に通す経路と、第１の逆相成分抽出フィルタ１６１（１６３）を通さずに切換器１３７（１３８）に入力する経路とが確保される。また、切換器の動作は実施の形態４と同様である。なお、その他は実施の形態７と同様である。
【００７６】
また、第１、第２のフィルタとしては、実施の形態７と同様のものを用いればよいが、定常時の逆相成分の抽出能力を上げるために、直列に接続することで正相成分を除去する能力が高まる構成のフィルタを用いるのが好ましい。
【００７７】
この実施の形態では、定常時にはフィルタ１、２の両方を用いて逆相成分を抽出するようにしているので、実施の形態７での効果に加えて、さらに、定常時に、より精度よく逆相成分を抽出することができる。また、定常時には、第１、第２のフィルタを合せて逆相成分の抽出が行えるので、第１のフィルタの検出精度を多少落としたものを使用しても、十分な検出が行える。
【００７８】
実施の形態１１．
実施の形態１０では、系統の電圧を監視することによって事故を検出する回路や、変換器の電流指令と実際に検出される電流の誤差を監視することによって事故を検出する回路などを用いて系統事故が検出されたら切換器を切り換えるようにしているが、この実施の形態１０では、実施の形態５のように、逆相成分を抽出しこの抽出された逆相電圧に応じて切換器を切り換えるようにしたものである。なお、この実施の形態１０の制御装置としては図１１に示したものを用いればよい。
【００７９】
図１５はこの実施の形態１１の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図１５に示すように、この実施の形態５の逆相成分抽出器１４は、図１４に示した逆相成分抽出器に加えて、さらに、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２、乗算器１４３、１４４、加算器１４５、平方根演算器１４６、絶対値変換器１４７、比較器１４８とを有している。なお、フィルタ切換指令回路１３９は比較器１４８からの出力信号に応じて切り換え指令を出力するものである。なお、その他は実施の形態１０と同様である。
【００８０】
また、第３、第４の逆相成分抽出フィルタ１４１、１４２は実施の形態２で説明したものを用いればよい。なお、フィルタの切換えも実施の形態２と同様にすればよい。
【００８１】
この実施の形態では、逆相成分抽出フィルタの切り換えを逆相電圧に応じて行うようにしているので、実施の形態１０での効果に加えて、平衡事故時に誤動作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの応答速度の高い制御系が構成できる。
【００８２】
実施の形態１２．
実施の形態１１では、定常時から過渡時に変ったことを判断するために新たに第３、第４の逆相成分抽出フィルタを設けているが、この実施の形態１２は、実施の形態６のように、第１、第２の逆相成分抽出フィルタを用いて定常時から過渡時に変ったことを判断するようにし、フィルタ数を低減するようにしたものである。なお、この実施の形態１０の制御装置としては図９に示したものを用いればよい。
【００８３】
図１６はこの実施の形態１２の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。図１６に示すように、実施の形態３と同様に、切換器１５１（１５２）が第１の逆相成分抽出フィルタ１６１（１６３）との接続、非接続のみを行い３相２相正相変換器１６からの出力は常に第２の逆相成分抽出フィルタ１６２（１６４）を通るようにする。切換器１５１、１５２の切り換え動作は、定常時には非接続状態になるように、過渡時には接続状態になるように切り換える。なお、その他は実施の形態１１と同様である。
【００８４】
このようにすることで、実施の形態１１での効果に加えて、さらに、実施の形態１１のものよりフィルタの数を少なくでき、より簡単な構成にすることがきる。
【００８５】
【発明の効果】
本発明にかかる電力変換装置の制御装置は、電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え、逆相成分抽出器が、逆相電圧値に基づいて、第１の逆相成分抽出フィルタと第２の逆相成分抽出フィルタの切換を行うフィルタ切換器を備えているので、平衡事故時に誤動作することがなく、不平衡事故が系統で発生したときの応答速度の高い制御系を提供できる。
【００８９】
また、定常時に第２の逆相成分抽出フィルタを用いて逆相成分を抽出し、フィルタ切換器が、第２の逆相成分抽出フィルタで抽出された逆相電圧に基づいてフィルタの切り換えを行う場合には、フィルタ数を低減することができる。
【００９０】
また、本発明にかかる電力変換装置の制御装置は、電力変換装置の３相交流電圧を２相電圧に変換する３相２相変換器と、上記２相電圧から正相成分を抽出する正相成分抽出器と、抽出能力の異なる第１、第２の逆相成分抽出フィルタを有し、定常時には上記第１の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出し、過渡時には上記第２の逆相成分抽出フィルタを用いて上記２相電圧から逆相成分を抽出する逆相成分抽出器と、上記正相成分抽出器で抽出された正相成分及び上記逆相成分抽出器で抽出された逆相成分に基づいて制御信号を生成する制御信号生成器とを備え、逆相成分抽出器が、定常時には第１の逆相成分抽出フィルタ及び第２の逆相成分抽出フィルタを用いて逆相成分を抽出するので、第１の逆相成分抽出フィルタのみの使用の場合に比べて、定常時に、より精度よく逆相成分を抽出することができる。
【００９１】
さらに、第２の逆相成分抽出フィルタからの出力信号を第１の逆相成分抽出フィルタを通さずに制御信号生成器に入力させるバイパス経路を備え、定常時には上記第２の逆相成分抽出フィルからの出力信号を上記第１の逆相成分抽出フィルタに入力し、過渡時には上記バイパス経路を介して上記第２の逆相成分抽出フィルタからの出力を上記制御信号生成器に入力する場合には、第１の逆相成分抽出フィルタのみの使用の場合に比べて、定常時に、より精度よく逆相成分を抽出することができ、さらに、フィルタ数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの実施の形態１の電力変換装置を示す図である。
【図２】  図１に示した電力変換装置の制御装置５を詳細に示すブロック図である。
【図３】  図２に示した逆相成分抽出器１４の構成を詳細に示すブロック図である。
【図４】  本発明の実施の形態２の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図である。
【図５】  本発明の実施の形態３の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図である。
【図６】  本発明の実施の形態４の電圧変換装置の制御装置における逆相成分抽出器１４を示すブロック図である。
【図７】  本発明の実施の形態２の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図８】  本発明の実施の形態６の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図９】  本発明の実施の形態７の電力変換装置の制御装置を示す図である。図１はこの実施の形態１の電力変換装置及びその制御装置を示すブロック図である。
【図１０】  図９に示した逆相成分抽出器１４の構成を詳細に示すブロック図である。
【図１１】  本発明の実施の形態８の電力変換装置の制御装置を示すブロック図である。
【図１２】  本発明の実施の形態８の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図１３】  本発明の実施の形態９の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図１４】  本発明の実施の形態１０の電圧変装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図１５】  本発明の実施の形態１１の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【図１６】  本発明の実施の形態１２の電力変換装置の制御装置における逆相成分抽出器を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  交流電圧系統                ２  変圧器
３  変換器                      ４  直流コンデンサ
５  制御装置                    ６  交流電圧センサ
７  電流センサ                  ８  直流電圧センサ
１１  ３相２相変換正逆両相変換器
１２、１６  ３相２相正相変換器
１３  正相成分抽出器            １４  逆相成分抽出器
１５制御信号生成器              １７  ３相２相逆相変換器
１０１、１０２  正相成分抽出フィルタ
１１１  直流電圧制御器            １１２、１１６  減算器
１１３  有効電流制御器
１１４、１１８、１４５  加算器    １１５  系統電圧制御器
１１７  無効電流制御器
１１９  ２相３相変換正逆両相変換器
１２０  ＰＷＭパルス作成回路      １２１  ２相３相正相変換器
１３１、１３３、１６１、１６３  第１の逆相成分抽出フィルタ
１３２、１３４、１６２、１６４  第２の逆相成分抽出フィルタ
１３５〜１３８、１５１、１５２  切換器
１３９  フィルタ切換指令回路
１４１  第３の逆相成分抽出フィルタ
１４２  第４の逆相成分抽出フィルタ
１４３、１４４  乗算器            １４６  平方根演算器
１４７  絶対値変換器              １４８  比較器
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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