(57)【要約】【課題】非対称事故等に起因して生じる送電電力の２次高調波振動を抑制し、安定な電力供給を行う。【解決手段】一方の３相電力系統から供給される３相交流電力を独立した第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の変圧器と、前記第１〜第３の単相交流電力をそれぞれ独立して直流電力に変換すると共に該直流電力を第４〜第６の単相交流電力に変換する第１〜第３の交流／直流／交流変換手段と、前記第４〜第６の単相交流電力を３相交流電力に変換して他方の３相電力系統に供給する第２の変圧器と、他方の３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御する制御手段とを具備する。  【選択図】図１
2007020384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の３相電力系統から供給される３相交流電力を独立した第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の変圧器と、
前記第１〜第３の単相交流電力をそれぞれ独立して直流電力に変換すると共に該直流電力を第４〜第６の単相交流電力に変換する第１〜第３の交流／直流／交流変換手段と、
前記第４〜第６の単相交流電力を３相交流電力に変換して他方の３相電力系統に供給する第２の変圧器と、
他方の３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次相と
なるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する下記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【数１】
2007020384.tif 000034
【請求項３】
前記他方の３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する地絡検出手段を備え、
前記制御手段は、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び
位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する下記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【数２】
2007020384.tif 000035
【請求項４】
直流電源から供給される直流電力をそれぞれ独立して第１〜第３の単相交流電力に変換
する第１〜第３の直流／交流変換手段と、
前記第１〜第３の単相交流電力を３相交流電力に変換して３相電力系統に供給する変圧器と、
前記３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１〜第３の直流／交流変換手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
前記制御手段は、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次相と
なるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第１〜第３の直流／交流変換手段を制御することを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する地絡検出手段を備え、
前記制御手段は、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び
位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する上記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第１〜第３の直流／交流変換手段を制御することを特徴とする請求項４記載の電力変換装置。
【請求項７】
一方の３相電力系統から供給される３相交流電力を独立した第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の工程と、
前記第１〜第３の単相交流電力をそれぞれ独立して直流電力に変換すると共に該直流電力を第４〜第６の単相交流電力に変換する第２の工程と、
前記第４〜第６の単相交流電力を３相交流電力に変換して他方の３相電力系統に供給する第３の工程と、
他方の３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第２の工程を制御する第４の工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項８】
前記第４の工程では、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次
相となるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第２の工程を制御することを特徴とする請求項７記載の制御方法。
【請求項９】
前記他方の３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する第５の工程を有し、
前記第４の工程では、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ
及び位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する上記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第２の工程を制御することを特徴とする請求項７記載の制御方法。
【請求項１０】
直流電源から供給される直流電力をそれぞれ独立して第１〜第３の単相交流電力に変換
する第１の工程と、
前記第１〜第３の単相交流電力を３相交流電力に変換して３相電力系統に供給する第２の工程と、
前記３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１の工程を制御する第３の工程と
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１１】
前記第３の工程では、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次
相となるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第１の工程を制御することを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１２】
前記３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する第４の工程を有し、
前記第３の工程では、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ
及び位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する上記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第１の工程を制御することを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開平０７−２０００８４号公報には、３相電力系統において、１線地絡等の非対称系統事故が発生した場合の電力変換装置（交直変換器）の制御方法に関する技術が開示されている。この特開平０７−２０００８４号公報の技術は、３相電力系統の３相交流電圧を実部，虚部に分けて測定し、瞬時対称座標法により正相分の位相を演算することで、３相の内１線が地絡して送電電圧が零になっても精度良く位相を検出し、該位相に基づいて電力変換装置を制御することにより当該電力変換装置を停止させることなく運転を継続可能にするものである。
【特許文献１】特開平０７−２０００８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、３相電力系統において１線地絡事故が発生した場合に、残り２相の健全相で電力供給を行おうとすると、３相電力系統周波数の２次高調波成分によって送電電力が振動してしまい安定した電力を供給できないという問題が従来より知られていた。また、このような２次高調波振動は１線地絡事故に限らず、他の非対称事故等による３相電力の不平衡時においても同様に発生する場合がある。
【０００４】
上記従来技術では、確かに１線地絡発生時に電力変換装置の運転を継続することは可能であるが、上記のような２次高調波振動の抑制に関しては何ら対策しておらず、安定して電力供給を行うにも限界がある。本発明者は、このような３相電力系統の不平衡による２次高調波振動を抑制し、さらに安定した電力を供給するためには、従来技術のように３相交流平衡条件（３相電圧または電流の総和は常に零）に制約されている電力変換装置である限り困難であると考え、本発明を出願するものである。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、非対称事故等に起因して生じる送電電力の２次高調波振動を抑制し、安定な電力供給を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、電力変換装置に係わる第１の解決手段として
、一方の３相電力系統から供給される３相交流電力を独立した第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の変圧器と、前記第１〜第３の単相交流電力をそれぞれ独立して直流電力に変換すると共に該直流電力を第４〜第６の単相交流電力に変換する第１〜第３の交流／直流／交流変換手段と、前記第４〜第６の単相交流電力を３相交流電力に変換して他方の３相電力系統に供給する第２の変圧器と、他方の３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【０００７】
また、電力変換装置に係わる第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記制御手段は、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次相となるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する下記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
【数１】
2007020384.tif 000003
【０００９】
また、電力変換装置に係わる第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前
記他方の３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する地絡検出手段を備え、前記制御手段は、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する下記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第１〜第３の交流／直流／交流変換手段を制御することを特徴とする。
【００１０】
【数２】
2007020384.tif 000004
【００１１】
また、電力変換装置に係わる第４の解決手段として、直流電源から供給される直流電力
をそれぞれ独立して第１〜第３の単相交流電力に変換する第１〜第３の直流／交流変換手段と、前記第１〜第３の単相交流電力を３相交流電力に変換して３相電力系統に供給する変圧器と、前記３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１〜第３の直流／交流変換手段を制御する制御手段とを具備する、という手段を採用する。
【００１２】
また、電力変換装置に係わる第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前
記制御手段は、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次相となるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第１〜第３の直流／交流変換手段を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、電力変換装置に係わる第６の解決手段として、上記第４の解決手段において、前
記３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する地絡検出手段を備え、前記制御手段は、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する上記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第１〜第３の直流／交流変換手段を制御することを特徴とする。
【００１４】
一方、電力制御方法に係わる第１の解決手段として、一方の３相電力系統から供給される３相交流電力を独立した第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の工程と、前記第１〜第３の単相交流電力をそれぞれ独立して直流電力に変換すると共に該直流電力を第４〜第６の単相交流電力に変換する第２の工程と、前記第４〜第６の単相交流電力を３相交流電力に変換して他方の３相電力系統に供給する第３の工程と、他方の３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第２の工程を制御する第４の工程とを有する、という手段を採用する。
【００１５】
また、電力制御方法に係わる第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前
記第４の工程では、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次相となるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第２の工程を制御することを特徴とする。
【００１６】
また、電力制御方法に係わる第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前
記他方の３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する第５の工程を有し、前記第４の工程では、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する上記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第２の工程を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、電力制御方法に係わる第４の解決手段として、直流電源から供給される直流電力をそれぞれ独立して第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の工程と、前記第１〜第３の単相交流電力を３相交流電力に変換して３相電力系統に供給する第２の工程と、前記３相電力系統において、２次高調波振動を抑制するような送電電流が各相に供給されるように前記第１の工程を制御する第３の工程とを有する、という手段を採用する。
【００１８】
また、電力制御方法に係わる第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前
記第３の工程では、基準相となるａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、前記ａ相に対して次相となるｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、前記ｂ相に対して次相となるｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、制御前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに関する上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有する送電電流がａ相に、実効値Ｉ２及び位相θｂを有する送電電流がｂ相に、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは制御前の値）を有する送電電流がｃ相に供給されるように前記第１の工程を制御することを特徴とする。
【００１９】
また、電力制御方法に係わる第６の解決手段として、上記第４の解決手段において、前
記３相電力系統における１線地絡事故の発生を検出する第４の工程を有し、前記第３の工程では、地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとに関する上記条件式（３９）、（４２）、（４３）を満たすような実効値Ｉｆ及び位相θｆを有する送電電流が第１の健全相に、また実効値Ｉｓ及び位相θｓを有する送電電流が第２の健全相に供給されるように前記第１の工程を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一方の３相電力系統から供給される３相交流電力を３相交流平衡条件に制約されない独立した第１〜第３の単相交流電力に変換する第１の変圧器と、前記第１〜第３の単相交流電力をそれぞれ独立して第４〜第６の単相交流電力に変換する第１〜第３の交流／直流／交流変換手段と、前記第４〜第６の単相交流電力を３相交流電力に変換して他方の３相電力系統に供給する第２の変圧器とを備えることで各相の送電電流を３相交流平衡条件に制約されずに各々独立に制御することが可能になる。従って、上記条件式（１２）、（１７）、（１８）または（３９）、（４２）、（４３）を満たすような送電電流を供給することも実現可能となる。その結果、非対称事故等の不平衡発生時に生じる送電電力の２次高調波振動を抑制し、安定な電力供給を行うことが可能である。
【００２１】
また、本発明の電力変換装置は、直流電源から供給される直流電力を３つの直流／交流
変換手段にてそれぞれ独立に単相交流電力への変換を行い、変圧器によって３相交流電力に変換して３相電力系統に供給する構成を採用することができる。従って、燃料電池や蓄電池等の直流電源を３相交流電力に変換する電力変換装置として用いることにより、直流電源と３相電力系統とが連系した電力系統において、非対称事故等の不平衡発生中の２次高調波振動を抑制し、安定な電力供給を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係わる電力変換装置の構成概略図である。なお、図１において、本電力変換装置Ｒは第１の電力系統Ａと第２の電力系統Ｂとを連系しているものである。
【００２３】
電力変換装置Ｒは、例えば系統周波数６０Ｈｚの３相交流電力（つまり第１の電力系統Ａの３相交流電力）を、系統周波数５０Ｈｚの３相交流電力（つまり第２の電力系統Ｂの３相交流電力）に変換するものである。この電力変換装置Ｒは、その構成要素として、第１の変圧器Ｒ１、第１のコンバータ回路Ｒ２、第２のコンバータ回路Ｒ３、第３のコンバータ回路Ｒ４、平滑コンデンサＲ５、Ｒ６、Ｒ７、第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９、第３のインバータ回路Ｒ１０、第２の変圧器Ｒ１１、第１の零相変流器Ｒ１２、第１の計測用変圧器Ｒ１３、第１の計測用変流器Ｒ１４、第１の電力制御部Ｒ１５、第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６、第２の零相変流器Ｒ１７、第２の計測用変圧器Ｒ１８、第２の計測用変流器Ｒ１９、第２の電力制御部Ｒ２０及び第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１を備えている。
【００２４】
第１の変圧器Ｒ１は、１次側コイルと２次側コイルとがＹ−Δ結線されたものであるが、２次側のΔ結線は、一般的な３相変圧器のように各相のコイルの終端を次の相のコイルの始端に順次接続するような結線はなされておらず、各相のコイルは完全に他相と独立するような結線となっている。すなわち、第１の変圧器Ｒ１は、第１の電力系統Ａから１次側コイルに入力される３相交流電力を、２次側コイルにおいて３相交流平衡条件に制約されることのない独立した３つの単相交流電力に変換するものである。このように、第１の変圧器Ｒ１は、２次側コイルから第１の電力系統Ａの各相（ａ相、ｂ相、ｃ相）の供給電力に対応する第１の単相交流電力Ｐａを第１のコンバータ回路Ｒ２に、第２の単相交流電力Ｐｂを第２のコンバータ回路Ｒ３に、第３の単相交流電力Ｐｃを第３のコンバータ回路Ｒ４にそれぞれ出力する。なお、１次側コイルのＹ結線の中性点は抵抗接地されている。
【００２５】
第１のコンバータ回路Ｒ２、第２のコンバータ回路Ｒ３及び第３のコンバータ回路Ｒ４は、複数の半導体スイッチング素子、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）のブリッジ回路で構成されており、このＩＧＢＴをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御することにより各単相交流電力をそれぞれ直流電力に変換するものである。すなわち、第１のコンバータ回路Ｒ２は、第１の変圧器Ｒ１から入力された第１の単相交流電力Ｐａを第１の直流電力Ｐａ１に変換して平滑コンデンサＲ５及び第１のインバータ回路Ｒ８に出力する。同様に、第２のコンバータ回路Ｒ３は、第１の変圧器Ｒ１から入力された第２の単相交流電力Ｐｂを第２の直流電力Ｐｂ１に変換して平滑コンデンサＲ６及び第２のインバータ回路Ｒ９に出力する。また、第３のコンバータ回路Ｒ４は、第１の変圧器Ｒ１から入力された第３の単相交流電力Ｐｃを第３の直流電力Ｐｃ１に変換して平滑コンデンサＲ７及び第３のインバータ回路Ｒ１０に出力する。
【００２６】
平滑コンデンサＲ５、Ｒ６、Ｒ７は、上記第１〜第３の直流電力Ｐａ１〜Ｐｃ１に含まれている交流成分を低減するために設けられているものである。
【００２７】
第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９、第３のインバータ回路Ｒ１０は、複数のＩＧＢＴのブリッジ回路で構成されており、このＩＧＢＴをＰＷＭ制御することにより上記各直流電力をそれぞれ単相交流電力に変換するものである。すなわち、第１のインバータ回路Ｒ８は、第１のコンバータ回路Ｒ２から入力された第１の直流電力Ｐａ１を第４の単相交流電力Ｐａ２に変換して第２の変圧器Ｒ１１に出力する。同様に、第２のインバータ回路Ｒ９は、第２のコンバータ回路Ｒ３から入力された第２の直流電力Ｐｂ１を第５の単相交流電力Ｐｂ２に変換して第２の変圧器Ｒ１１に出力する。また、第３のインバータ回路Ｒ１０は、第３のコンバータ回路Ｒ４から入力された第３の直流電力Ｐｃ１を第６の単相交流電力Ｐｃ２に変換して第２の変圧器Ｒ１１に出力する。これら第４〜第６の単相交流電力Ｐａ２〜Ｐｃ２は第２の電力系統Ｂの系統周波数（５０Ｈｚ）と同じ周波数に変換されたものである。
【００２８】
第２の変圧器Ｒ１１は、１次側コイルに上記第１の変圧器Ｒ１の２次側コイルと同様、各相のコイルが完全に他相と独立するような結線がなされており、これら各コイルに入力された上記第４〜第６の単相交流電力Ｐａ２〜Ｐｃ２を２次側コイル（Ｙ結線）において３相交流電力に変換して第２の電力系統Ｂに出力する。なお、２次側コイルのＹ結線の中性点は抵抗接地されている。
【００２９】
第１の零相変流器Ｒ１２は、第２の電力系統Ｂの各相に接続されており、当該各相のいずれかに地絡が生じた場合に発生する零相電流を検出することで地絡の発生を検知し、当該地絡の発生を示す地絡検出信号を第１の電力制御部Ｒ１５へ出力する。第１の計測用変圧器Ｒ１３は、第２の電力系統Ｂの各相に接続され、大きな電圧値である各相の送電電圧を計測可能な電圧値に変換するものであり、各相の送電電圧の実効値及び位相を測定して第１の電力制御部Ｒ１５に出力する。第１の計測用変流器Ｒ１４は、第２の電力系統Ｂの各相に接続され、大きな電流値である各相の送電電流を計測可能な電流値に変換するものであり、各相の送電電流の実効値及び位相を測定して第１の電力制御部Ｒ１５に出力する。
【００３０】
第１の電力制御部Ｒ１５は、第２の電力系統Ｂにおいて非対称事故等による不平衡が発生した場合に、第１の計測用変圧器Ｒ１３による送電電圧の測定結果及び第１の計測用変流器Ｒ１４による送電電流の測定結果に基づいて、非対称事故等に起因して生じる２次高調波振動を抑制するような送電電流を所定の演算処理により求め、当該演算処理によって求めた送電電流が各相に供給されるように第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６を制御するための不平衡時電力制御信号を当該第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する。
【００３１】
さらに、この第１の電力制御部Ｒ１５は、第２の電力系統Ｂにおいて１線地絡事故が発生した場合、つまり上記第１の零相変流器Ｒ１２から地絡検出信号が入力された場合、第１の計測用変流器Ｒ１４による送電電流の測定結果に基づいて地絡相を判定し、第１の計測用変圧器Ｒ１３による送電電圧の測定結果に基づいて、１線地絡事故に起因して残り２線の健全相に生じる２次高調波振動を抑制するような送電電流を所定の演算処理により求め、当該演算処理によって求めた送電電流が健全相に供給されるように第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６を制御するための地絡時電力制御信号を当該第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する。また、第１の電力制御部Ｒ１５は、地絡相への電力供給を停止させるためのゲートブロック信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する。
【００３２】
なお、第１の電力制御部Ｒ１５は、第２の電力系統Ｂにおいて非対称事故等の不平衡（１線地絡事故も含む）が発生していない場合、通常運転用の通常時電力制御信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する。
【００３３】
第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６は、上記ＩＧＢＴのゲートのオン／オフを制御するＰＷＭ信号を生成するものであり、第１の電力制御部Ｒ１５から入力される不平衡時電力制御信号、地絡時電力制御信号、ゲートブロック信号及び通常時電力制御信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９及び第３のインバータ回路Ｒ１０に出力する。
【００３４】
一方、第２の零相変流器Ｒ１７は、第１の電力系統Ａの各相に接続されており、当該各相のいずれかに地絡が生じた場合に発生する零相電流を検出することで地絡の発生を検知し、当該地絡の発生を示す地絡検出信号を第２の電力制御部Ｒ２０へ出力する。第２の計測用変圧器Ｒ１８は、第１の電力系統Ａの各相に接続され、大きな電圧値である各相の送電電圧を計測可能な電圧値に変換するものであり、各相の送電電圧の実効値及び位相を測定して第２の電力制御部Ｒ２０に出力する。第２の計測用変流器Ｒ１９は、第１の電力系統Ａの各相に接続され、大きな電流値である各相の送電電流を計測可能な電流値に変換するものであり、各相の送電電流の実効値及び位相を測定して第２の電力制御部Ｒ２０に出力する。
【００３５】
第２の電力制御部Ｒ２０は、第１の電力系統Ａにおいて非対称事故等の不平衡が発生した場合に、第２の計測用変圧器Ｒ１８による送電電圧の測定結果及び第２の計測用変流器Ｒ１９による送電電流の測定結果に基づいて、非対称事故等に起因して生じる２次高調波振動を抑制するような送電電流を所定の演算処理により求め、当該演算処理によって求めた送電電流が各相に供給されるように第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１を制御するための不平衡時電力制御信号を当該第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１に出力する。
【００３６】
さらに、この第２の電力制御部Ｒ２０は、第１の電力系統Ａにおいて１線地絡事故が発生した場合、つまり上記第２の零相変流器Ｒ１７から地絡検出信号が入力された場合、第２の計測用変流器Ｒ１９による送電電流の測定結果に基づいて地絡相を判定し、第２の計測用変圧器Ｒ１８による送電電圧の測定結果に基づいて、１線地絡事故に起因して残り２線の健全相に生じる２次高調波振動を抑制するような送電電流を所定の演算処理により求め、当該演算処理によって求めた送電電流が健全相に供給されるように第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１を制御するための地絡時電力制御信号を当該第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１に出力する。また、第２の電力制御部Ｒ２０は、地絡相への電力供給を停止させるためのゲートブロック信号を第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１に出力する。
【００３７】
なお、第２の電力制御部Ｒ２０は、第１の電力系統Ａにおいて非対称事故等の不平衡（１線地絡事故も含む）が発生していない場合、通常運転用の通常時電力制御信号を第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１に出力する。
【００３８】
第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１は、上記ＩＧＢＴのゲートのオン／オフを制御するＰＷＭ信号を生成するものであり、第２の電力制御部Ｒ２０から入力される不平衡時電力制御信号、地絡時電力制御信号、ゲートブロック信号及び通常時電力制御信号に基づいてＰＷＭ信号を生成し、第１のコンバータ回路Ｒ２、第２のコンバータ回路Ｒ３及び第３のコンバータ回路Ｒ４に出力する。
【００３９】
上記の構成要素の内、第１のコンバータ回路Ｒ２、平滑コンデンサＲ５及び第１のインバータ回路Ｒ８は単相交流／直流／単相交流変換器を構成しており、また、同様に第２のコンバータ回路Ｒ３、平滑コンデンサＲ６及び第２のインバータ回路Ｒ９も単相交流／直流／単相交流変換器を構成し、さらに第３のコンバータ回路Ｒ４、平滑コンデンサＲ７及び第３のインバータ回路Ｒ１０も単相交流／直流／単相交流変換器を構成している。すなわち、本電力変換装置Ｒは、３つの単相交流／直流／単相交流変換器を備え、第１の変圧器Ｒ１から出力される３つの単相交流電力を、それぞれの単相交流／直流／単相交流変換器を独立に制御することによって電力変換を行っている。これが本電力変換装置Ｒの構成上の最大の特徴である。
【００４０】
次に、上記のような構成の本電力変換装置Ｒの動作について説明する。なお、以下では、第１の電力系統Ａから第２の電力系統Ｂに電力供給する場合を想定して説明する。
【００４１】
〔非対称事故等の不平衡時〕
まず、第２の電力系統Ｂにおいて非対称事故等による不平衡が発生し、３相交流電力に２次高調波振動が発生した場合について説明する。
図２は、第１の電力制御部Ｒ１５の動作フローチャート図である。まず、第１の電力制御部Ｒ１５は、予め第１の計測用変圧器Ｒ１３から、非対称事故等による不平衡発生前（制御前）におけるｃ相の送電電流の位相θｃを取得する（ステップＳ１）。そして、第１の電力制御部Ｒ１５は、第１の計測用変圧器Ｒ１３による送電電圧の測定結果または第１の計測用変流器Ｒ１４による送電電流の測定結果に基づいて、非対称事故等による不平衡が発生したか否かを判定する（ステップＳ２）。このステップＳ２において、「NO」、つまり非対称事故等による不平衡が発生していない場合、第１の電力制御部Ｒ１５は、通常運転（周波数変換）を行うための通常時電力制御信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する（ステップＳ３）。
【００４２】
第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６は、上記通常時電力制御信号に基づいて生成したＰＷＭ信号を第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９及び第３のインバータ回路Ｒ１０に出力する。一方、第２の電力制御部Ｒ２０も、通常時電力制御信号を第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１に出力し、当該第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１は、上記通常時電力制御信号に基づいて生成したＰＷＭ信号を第１のコンバータ回路Ｒ２、第２のコンバータ回路Ｒ３及び第３のコンバータ回路Ｒ４に出力する。これら各コンバータ回路及びインバータ回路によって上記ＰＷＭ信号に基づく電力変換が行われ、通常運転が行われる。
【００４３】
また、ステップＳ２において、「YES」、つまり第２の電力系統Ｂにおいて非対称事故等
による不平衡が発生した場合、第１の電力制御部Ｒ１５は、第１の計測用変圧器Ｒ１３から、非対称事故中におけるａ相（基準相）の送電電圧の実効値Ｖ１、ｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、またｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃを取得する（ステップＳ４）。
【００４４】
そして、第１の電力制御部Ｒ１５は、上記ａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、ｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、ｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃと、非対称事故等による不平衡発生前におけるｃ相の送電電流の位相θｃとに基づいて、下記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有するａ相の送電電流、実効値Ｉ２及び位相θｂを有するｂ相の送電電流、また実効値Ｉ３及び位相θｃ（ただし、位相θｃは非対称事故等による不平衡発生前の値）を有するｃ相の送電電流を算出する（ステップＳ５）。
なお、非対称事故等による不平衡発生前におけるｃ相の送電電流の位相θｃは、ステップＳ１の動作によって、第１の電力制御部Ｒ１５の内部メモリに予め記憶されている。
【００４５】
【数３】
2007020384.tif 000005
【００４６】
第１の電力制御部Ｒ１５は、上記のように算出した送電電流が各相に対応するインバータ回路にて生成されるように不平衡時電力制御信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する（ステップＳ６）。なお、上記条件式（１２）において、定数Ｇは可能な限り大きくした方がより大きな電力を供給することができる。従って、条件式（１２）を満足する範囲内でａ相の送電電流の実効値Ｉ１、ｂ相の送電電流の実効値Ｉ２及びｃ相の送電電流の実効値Ｉ３を可能な限り大きな値に設定することが望ましい。
【００４７】
第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６は、上記不平衡時電力制御信号に基づいてＰＷＭ信号を生成すると共に、当該ＰＷＭ信号を各相に対応する第２の変圧器Ｒ１１の１次側コイルに単相交流電力を供給しているインバータ回路（第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９及び第３のインバータ回路Ｒ１０）に出力する。これらのインバータ回路は、ＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴをスイッチングすることにより、上記ステップＳ４で決定された実効値及び位相を有する送電電流を第２の変圧器Ｒ１１を介して第２の電力系統Ｂに供給する。
【００４８】
上記のような条件式（１２）、（１７）、（１８）を満たす送電電流を各相に供給すると、非対称事故等による不平衡発生時における第２の電力系統Ｂの２次高調波振動を抑制することが可能となる。その原理について、以下詳細に説明する。
【００４９】
まず、第２の電力系統Ｂのａ相、ｂ相、ｃ相の送電電圧の瞬時電圧ｖａ、ｖｂ、ｖｃと、送電電流の瞬時電流ｉａ、ｉｂ、ｉｃを下記（１）〜（６）式のように定義する。
【００５０】
【数４】
2007020384.tif 000006
【００５１】
上記（１）〜（６）式において、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３はそれぞれ各相の送電電圧の実効値で
あり、また、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３はそれぞれ各相の送電電流の実効値である。一方、図３（ａ）のベクトル図に示すように、φｂはｖａを基準ベクトルとしたｖｂの位相であり、同様にφｃもｖａを基準ベクトルとしたｖｃの位相である。また、θａ、θｂ、θｃはそれぞれｖａを基準ベクトルとしたｉａ、ｉｂ、ｉｃの位相である。ωは、角周波数（２π・ｆ）であり、ｆは第２の電力系統Ｂの系統周波数（５０Ｈｚ）である。ｔは時間である。
【００５２】
また、第２の電力系統Ｂの３相交流電力の瞬時電力ｐは下記（７）式で表される。
【００５３】
【数５】
2007020384.tif 000007
【００５４】
上記（７）式に（１）〜（６）式を代入すると下記（８）式が得られる。
【００５５】
【数６】
2007020384.tif 000008
【００５６】
上記（８）式において、２ω（２次高調波）の項だけを抜き出すと、下記（９）式が得られる。
【００５７】
【数７】
2007020384.tif 000009
【００５８】
上記（９）式で表される瞬時電力ｐの２ω成分が、非対称事故等による不平衡発生時において３相交流電力に２次高調波振動を発生させる原因である。従って、２次高調波振動を抑制するには、上記（９）式においてｃｏｓ２ωｔ及びｓｉｎ２ωｔの係数を零にすれば良い。すなわち、下記（１０）、（１１）式が得られる。
【００５９】
【数８】
2007020384.tif 000010
【００６０】
上記（１０）、（１１）式より、下記（１２）式のような条件式が得られる。なお、
下記（１２）式において、Ｇは定数である。
【００６１】
【数９】
2007020384.tif 000011
【００６２】
また、φｂ＋θｂ＝α、φｃ＋θｃ＝βとすると、上記（１０）、（１１）式は下記（１３）、（１４）式のように表される。
【００６３】
【数１０】
2007020384.tif 000012
【００６４】
上記（１３）式を二乗したものと、（１４）式を二乗したものとを加算すると下記（１５）式が得られる。
【００６５】
【数１１】
2007020384.tif 000013
【００６６】
上記（１５）式を展開すると、下記（１６）式になる。
【００６７】
【数１２】
2007020384.tif 000014
【００６８】
上記（１６）式から、α−β＝φｂ＋θｂ−φｃ−θｃ＝±１２０°であることがわかるので、これよりｂ相の電流の位相θｂに関して、下記（１７）式のような条件式が得られる。
【００６９】
【数１３】
2007020384.tif 000015
【００７０】
同様に、ａ相の電流の位相θａに関して、下記（１８）式のような条件式が得られる。
【００７１】
【数１４】
2007020384.tif 000016
【００７２】
以上のように、（１２）、（１７）、（１８）式が、非対称事故等による不平衡発生
時において２次高調波振動を抑制するための条件式となることがわかる。非対称事故等による不平衡発生中における各相の送電電圧は事故条件等によってほぼ決まってしまう。従って、非対称事故等による不平衡発生前のｃ相の送電電流の位相θｃを予め記憶しておき、当該位相θｃと、非対称事故等による不平衡発生中のａ相の送電電圧の実効値Ｖ１、ｂ相の送電電圧の実効値Ｖ２及び位相φｂ、ｃ相の送電電圧の実効値Ｖ３及び位相φｃを上記（１２）、（１７）、（１８）式に代入して、これら条件式を満たすような実効値Ｉ１及び位相θａを有するａ相の送電電流、実効値Ｉ２及び位相θｂを有するｂ相の送電電流、実効値Ｉ３及び位相θｃ（θｃは非対称事故等による不平衡発生前の値）を有するｃ相の送電電流を供給することで、非対称事故等による不平衡発生中における３相交流電力の２次高調波振動を抑制することが可能である。
【００７３】
また、上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満足するような送電電流を第２の電力系統Ｂに供給するためには、各相について独立に電流制御を行う必要があるが、従来の３相電力変換装置では３相交流平衡条件に制約されてしまうため、上記のような独立制御が困難であった。しかしながら、本電力変換装置Ｒでは、上述したように第１の電力系統Ａの３相交流電力を一度３相交流平衡条件に制約されない３つの単相交流電力に変換し、これらを３つの単相交流／直流／単相交流変換器にてそれぞれ独立に制御して電力変換を行い、第２の変圧器Ｒ１１によって再び３相交流電力に変換して供給する構成となっている。従って、非対称事故等による不平衡が発生した場合でも、各相に供給する送電電流をそれぞれ独立に制御することが可能になり、その結果、上記条件式（１２）、（１７）、（１８）を満足するように送電電流を制御することで３相交流電力の２次高調波振動を抑制することができる。
【００７４】
〔１線地絡事故時〕
次に、１線地絡事故が発生し、残り２線の健全相に２次高調波振動が発生した場合について説明する。
図４は、１線地絡事故時における第１の電力制御部Ｒ１５の動作フローチャート図である。まず、第１の電力制御部Ｒ１５は、第１の零相変流器Ｒ１２から地絡検出信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０において、「NO」、つまり地絡が発生していない場合、第１の電力制御部Ｒ１５は、通常運転（周波数変換）を行うための通常時電力制御信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する（ステップＳ１１）。
【００７５】
第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６は、上記通常時電力制御信号に基づいて生成したＰＷＭ信号を第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９及び第３のインバータ回路Ｒ１０に出力する。一方、第２の電力制御部Ｒ２０も、通常時電力制御信号を第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１に出力し、当該第２のＰＷＭ信号発生回路Ｒ２１は、上記通常時電力制御信号に基づいて生成したＰＷＭ信号を第１のコンバータ回路Ｒ２、第２のコンバータ回路Ｒ３及び第３のコンバータ回路Ｒ４に出力する。これら各コンバータ回路及びインバータ回路によって上記ＰＷＭ信号に基づく電力変換が行われ、通常運転が行われる。
【００７６】
一方、ステップＳ１０において、「YES」、つまり一線地絡が発生した場合、第１の電力制御部Ｒ１５は、第１の計測用変流器Ｒ１４の測定結果に基づいて地絡相を検知し、当該地絡相への電力供給を停止するためのゲートブロック信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する（ステップＳ１２）。第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６は、上記ゲートブロック信号に基づいて地絡相に対応する第２の変圧器Ｒ１１の１次側コイルに単相交流電力を供給しているインバータ回路に対してＰＷＭ信号の出力を停止する。すなわち、上記インバータ回路のＩＧＢＴはスイッチング動作を行わないので、地絡相への電力供給は停止することになる。
【００７７】
そして、第１の電力制御部Ｒ１５は、第１の計測用変圧器Ｒ１３から地絡相に対して次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、当該第１の健全相に対して次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとを取得する（ステップＳ１３）。これら第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとは、地絡発生前の値とは異なる場合があるので地絡発生後の値を検出する必要がある。
【００７８】
次に、第１の電力制御部Ｒ１５は、上記のように取得した第１の健全相の送電電圧の実効値Ｖｆ及び位相φｆと、第２の健全相の送電電圧の実効値Ｖｓ及び位相φｓとを下記条件式（３９）、（４０）、（４１）に代入して、これらの式を全て満足するような第１の健全相の送電電流（実効値Ｉｆ、位相θｆ）及び第２の健全相の送電電流（実効値Ｉｓ、位相θｓ）を算出する（ステップＳ１４）。第１の電力制御部Ｒ１５は、上記のように算出した送電電流が各健全相に対応するインバータ回路にて生成されるように地絡時電力制御信号を第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に出力する（ステップＳ１５）。
【００７９】
【数１５】
2007020384.tif 000017
【００８０】
なお、上記条件式（３９）において、定数Ｋは可能な限り大きくした方がより大きな電力を供給することができる。従って、条件式（３９）を満足する範囲内で実効値ＩｆとＩｓとを可能な限り大きな値に設定することが望ましい。
【００８１】
第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６は、上記のような地絡時電力制御信号に基づいてＰＷＭ信号を生成すると共に、当該ＰＷＭ信号を第１の健全相及び第２の健全相に対応する第２の変圧器Ｒ１１の１次側コイルに単相交流電力を供給しているインバータ回路（第１のインバータ回路Ｒ８、第２のインバータ回路Ｒ９、または第３のインバータ回路Ｒ１０のいずれか）に出力する。上記に該当するインバータ回路は、このようなＰＷＭ信号に基づいてＩＧＢＴをスイッチングすることにより、上記ステップＳ１４で求めた送電電流を第２の変圧器Ｒ１１を介して第２の電力系統Ｂの第１の健全相及び第２の健全相へ供給する。
【００８２】
上記のような（３９）、（４０）、（４１）式を満たす電流を健全相に供給すると、１線地絡時における健全相の２次高調波振動を抑制することが可能となる。その原理について、以下詳細に説明する。
【００８３】
ａ相に地絡が発生し、ａ相の電力供給を停止した場合を考えると、上記（７）式は下記（１９）式となる。
【００８４】
【数１６】
2007020384.tif 000018
【００８５】
上記（１９）式に上記（１）〜（６）式を代入すると、下記（２０）式が得られる。
【００８６】
【数１７】
2007020384.tif 000019
【００８７】
上記（２０）式に、三角関数の公式であるｃｏｓ２ωｔ＝（ｃｏｓ２ωｔ＋１）／２、ｓｉｎ２ωｔ＝（１−ｃｏｓ２ωｔ）／２、ｃｏｓωｔ・ｓｉｎωｔ＝ｓｉｎ２ωｔ／２を代入すると下記（２１）式のようになる。
【００８８】
【数１８】
2007020384.tif 000020
【００８９】
上記（２１）式において、２ω（２次高調波）の項だけを抜き出すと、下記（２２）式が得られる。
【００９０】
【数１９】
2007020384.tif 000021
【００９１】
この上記（２２）式で表される瞬時電力ｐの２ω成分が、１線地絡時に残りの健全相で電力供給を行う場合に２次高調波振動を発生させる原因である。従って、上記２次高調波振動を抑制するには、上記（２２）式においてｃｏｓ２ωｔ及びｓｉｎ２ωｔの係数を零にすれば良い。すなわち、下記（２３）、（２４）式が得られる。
【００９２】
【数２０】
2007020384.tif 000022
【００９３】
上記（２３）、（２４）式より、下記（２５）式のような条件式が得られる。なお、下記（２５）式において、Ｋは定数である。
【００９４】
【数２１】
2007020384.tif 000023
【００９５】
上記（２５）式より、上記（２３）、（２４）式は以下のように表される。
【００９６】
【数２２】
2007020384.tif 000024
【００９７】
また、上記（２６）、（２７）式から下記（２８）式のような条件式が得られる。
【００９８】
【数２３】
2007020384.tif 000025
【００９９】
以上のような（２５）、（２８）式が２次高調波振動を除去するための条件式であり、上記（２１）、（２６）、（２７）式から２次高調波振動が除去された時の瞬時電力ｐは下記（２９）式で表される。
【０１００】
【数２４】
2007020384.tif 000026
【０１０１】
上記（２９）式からわかるように２次高調波振動が除去された時の瞬時値ｐは、時間ｔに無関係に一定の値となる。このような（２９）式に上記（２８）式を代入すると、下記（３０）式が得られる。
【０１０２】
【数２５】
2007020384.tif 000027
【０１０３】
上記（３０）式より、瞬時電力ｐが最大となるには以下のような条件が必要である。
【０１０４】
【数２６】
2007020384.tif 000028
【０１０５】
さらに上記（３１）式を上記（２８）式に代入すると、以下のような条件式が得られる。
【０１０６】
【数２７】
2007020384.tif 000029
【０１０７】
上記条件式（３１）、（３２）が２次高調波振動が除去された時の瞬時電力ｐを最大にするための条件式である。すなわち、（２５）、（３１）、（３２）式を満足するような送電電流を健全相に供給することで、１線地絡時に発生する２次高調波振動を抑制し、且つ最大電力を供給することが可能となる。
【０１０８】
一方、ｂ相が地絡した場合は、図３（ｂ）に示すように、ｂ相の瞬時電圧ｖｂを基準ベクトルとして、ｃ相の瞬時電圧ｖｃの位相φｃ、ａ相の瞬時電圧ｖａの位相φａ、また、ｃ相の瞬時電流ｉｃの位相θｃ、ａ相の瞬時電流ｉａの位相θａを定義すると、上記のようにａ相が地絡した場合と同様に下記条件式（３３）〜（３５）を求めることができる。
【０１０９】
【数２８】
2007020384.tif 000030
【０１１０】
また、ｃ相が地絡した場合は、図３（ｃ）に示すように、ｃ相の瞬時電圧ｖｃを基準ベクトルとして、ａ相の瞬時電圧ｖａの位相φａ、ｂ相の瞬時電圧ｖｂの位相φｂ、また、ａ相の瞬時電流ｉａの位相θａ、ｂ相の瞬時電流ｉｂの位相θｂを定義することによって、同様に下記条件式（３６）〜（３８）を求めることができる。
【０１１１】
【数２９】
2007020384.tif 000031
【０１１２】
以上からわかるように、地絡相の瞬時電圧を基準ベクトルとして、次相となる第１の健全相の送電電圧の実効値をＶｆ及び位相をφｆ、送電電流の実効値をＩｆ及び位相をθｆと定義し、また、第１の健全相の次相となる第２の健全相の送電電圧の実効値をＶｓ及び位相をφｓ、送電電流の実効値をＩｓ及び位相をθｓと定義すると、上記条件式は以下のように一般化できる。
【０１１３】
【数３０】
2007020384.tif 000032
【０１１４】
つまり、第１の電力制御部Ｒ１５は、上記条件式（３９）、（４０）、（４１）を満たす送電電流が生成されるように第１のＰＷＭ信号発生回路Ｒ１６に地絡時電力制御信号を出力するのである。
【０１１５】
以上のように、上記条件式（３９）、（４０）、（４１）を満足するような送電電流を第２の電力系統Ｂに供給するためには、各健全相について独立に電流制御を行う必要があるが、従来の３相電力変換装置では３相交流平衡条件に制約されてしまうため、上記のような独立制御が困難であった。しかしながら、本電力変換装置Ｒでは、上述したように各相に供給する送電電流をそれぞれ独立に制御することが可能であり、その結果、上記条件式（３９）、（４０）、（４１）を満足するように健全相の送電電流を制御することで２次高調波振動を抑制することができ、さらに２線の健全相で可能な限り大きな供給電力を確保することができる。
【０１１６】
なお、必ずしも上記（４０）、（４１）式を満たす必要はなく、下記（４２）、（４３）式のような範囲で第１の健全相の送電電流の位相θｆと、第２の健全相の送電電流の位相θｓとを設定しても２次高調波振動の抑制及び大電力供給の効果を得ることができる。だたし、この効果が最も大きいのは、上記（４０）、（４１）式を満たす場合であるので、（４０）、（４１）式を用いることが望ましい。
【０１１７】
【数３１】
2007020384.tif 000033
【０１１８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
【０１１９】
（１）上記実施形態では、第１の電力系統Ａから第２の電力系統Ｂに電力供給する場合を想定し、第２の電力系統Ｂに非対称事故等による不平衡が発生した場合について説明したが、これに限定されず、第２の電力系統Ｂから第１の電力系統Ａに電力供給し、第１の電力系統Ａに非対称事故等による不平衡が発生した場合であっても、第２の電力制御部２０によって第１の電力系統Ａ側の各相の電流制御を行うことによって同様の効果を得ることができる。なお、このように第２の電力系統Ｂから第１の電力系統Ａに電力供給する場合、インバータ回路とコンバータ回路との機能が逆転する。
【０１２０】
（２）上記実施形態では、２つの３相交流電力系統を連系する電力変換装置について説明したが、これに限定されず、例えば燃料電池や蓄電池等の直流電源を３相交流電力に変換する電力変換装置として構成することもできる。つまり、この電力変換装置は、直流電源から供給される直流電力を各々独立に単相交流電力に変換する３つのインバータ回路と、これら単相交流電力を３相交流電力に変換して３相電力系統に供給する変圧器と、３相電力系統において、非対称事故等（１線地絡事故を含む）に起因して生じる２次高調波振動を抑制するように送電電流の制御を行う電力制御部と、当該電力制御部の制御の下にインバータ回路を制御するＰＷＮ信号発生回路とを備えている。このように構成された電力変換装置によれば、直流電源と３相電力系統とが連系された電力系統において、非対称事故等による不平衡が発生した場合でも、２次高調波振動を抑制でき、安定した電力供給を行うことができる。
【０１２１】
（３）上記実施形態では、本電力変換装置Ｒを周波数変換のために使用していたが、これに限らず、例えば、北海道−本州間のように異なる電力系統間を直流送電によって連系する場合の電力変換装置としても用いることが可能である。
【０１２２】
（４）上記実施形態では、半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いたが、これに限らず、他の半導体スイッチング素子を使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力変換装置Ｒの構成概略図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る非対称事故等による不平衡発生時における第１の電力制御部Ｒ１５の動作フローチャート図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る２次高調波振動の抑制原理を説明するためのベクトル図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る１線地絡事故時における第１の電力制御部Ｒ１５の動作フローチャート図である。
【符号の説明】
【０１２４】
Ａ…第１の電力系統、Ｂ…第２の電力系統、Ｒ…電力変換装置、Ｒ１…第１の変圧器、Ｒ２…第１のコンバータ回路、Ｒ３…第２のコンバータ回路、Ｒ４…第３のコンバータ回路、Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７…平滑コンデンサ、Ｒ８…第１のインバータ回路、Ｒ９…第２のインバータ回路、Ｒ１０…第３のインバータ回路、Ｒ１１…第２の変圧器、Ｒ１２…第１の零相変流器、Ｒ１３…第１の計測用変圧器、Ｒ１４…第１の計測用変流器、Ｒ１５…第１の電力制御部、Ｒ１６…第１のＰＷＭ信号発生回路、Ｒ１７…第２の零相変流器、Ｒ１８…第２の計測用変圧器、Ｒ１９…第２の計測用変流器、Ｒ２０…第２の電力制御部、Ｒ２１…第２のＰＷＭ信号発生回路
【図１】
2007020384.tif 000036
【図２】
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【図３】
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【図４】
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