(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流回路の電圧を電圧指令値に追従すべく直流電流を制御する電力変換器において、
該電力変換器が、電力変換器と送電回路である直流回路との接続端子の端子間電圧である直流電圧値を検出する直流電圧検出手段と、
電力変換器から他の電力変換器へ流出する電流を検出する直流電流検出手段と、
前記直流電圧検出値と前記直流電流検出値とから電力変換器の直流電流指令値を発生する直流電流指令値発生手段とを備え、
前記直流電流指令値が、直流電圧検出値と直流電圧指令値の偏差に比例した値と、電力変換器から他の電力変換器へ流出する電流値に正の定数を乗算した値の差とを含むことを特徴とする電力変換器。
【請求項２】
直流回路の電圧を電圧指令値に追従すべく直流電流を制御する電力変換器において、
該電力変換器が、電力変換器と送電回路である直流回路との接続端子の端子間電圧である直流電圧値を検出する直流電圧検出手段と、
電力変換器から他の電力変換器へ流出する電流を検出する直流電流検出手段と、
前記直流電圧検出値と前記直流電流検出値とから電力変換器の直流電流指令値を発生する直流電流指令値発生手段とを備え、
前記直流電流指令値が、直流電圧値と直流電圧指令値の偏差に比例した値と、電力変換器から他の電力変換器へ流出する電流値を微分した値、または直流送り出し電流値を不完全微分した値に正の定数を乗算した値の差を含むことを特徴とする電力変換器。
【請求項３】
交流を直流に、または直流を交流に変換する電力変換器と、複数の交流電源と電力変換器とを結合するトランスと、直流送電線とを備えた直流送受電システムにおいて、前記電力変換器が請求項１または請求項２記載の電力変換器を用いたことを特徴とする直流送受電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は負荷と直流回路を介して接続され、直流電力を供給または吸収できる電力変換器に関し、特に該直流回路の振動を速やかに抑制する電力変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
出力端子間にコンデンサが並列接続される従来技術の電力変換器では、該電力変換器の出力する直流電流の指令値を、該電力変換器の直流出力電圧と該直流出力電圧の指令値の偏差に比例する値と、該偏差を積分した値に比例した値を加算して、該出力電圧を指令値に維持していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電力変換器の出力端子にコンデンサが並列接続され、該コンデンサの一端に直流リアクトルが接続され、該直流リアクトルの他端とリアクトルが接続されていないコンデンサ端子が出力端子となり、該出力端子間電圧を制御することが要求されているＬ−Ｃ回路を含んだ電力変換器をリアクトル端電圧制御電力変換器と定義する。
【０００４】
従来技術の電力変換器でリアクトル端電圧制御電力変換器を制御する場合、リアクトル端電圧制御電力変換器が、送電線であるリアクトルを介して、直流端子にコンデンサが並列接続している電力変換器に接続しているので、リアクトル端電圧制御電力変換器以外の電力変換器が送電線に入力または出力する電力が変化したとき、リアクトル端電圧制御電力変換器のコンデンサと直流リアクトル，送電線であるリアクトル，リアクトル端電圧制御電力変換器以外の電力変換器に並列接続しているコンデンサにより構成される直流回路に振動が生じ、該振動を速やかに抑制できない問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、リアクトル端電圧制御電力変換器が前記直流回路に生じる振動電流を速やかに抑制する制御方法を用いたリアクトル電圧制御電力変換器を提供にすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力変換器は、リアクトル端電圧制御電力変換器の出力電圧を検出する直流電圧検出手段，直流電圧指令値と直流電圧検出値の偏差をＰ−Ｉ制御器に入力して直流電流指令値を算出する直流電圧制御手段，該リアクトル端電圧制御電力変換器から他電力変換器へ流出する直流電流（以降、該電流を送り出し電流と記す。）を検出する直流電流検出手段，検出された該直流電流値を正数倍する直流電流定数乗算手段，前記検出された直流電流値を微分して該微分値を正数倍する直流電流微分手段，直流電流微分手段の出力と直流電流定数乗算手段の出力を加算する加算手段，直流電圧制御手段から出力される直流電流指令値から該加算手段の出力値を減算して新たな直流電流指令値を作る減算手段を備え、直流電流指令値作成手段からの直流電流指令値に従った直流電流を出力すべく、リアクトル端電圧制御電力変換器の一部を構成する電力変換器を制御する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。
【０００８】
（実施例１)
本実施例の電力変換器を図１に示す。図１で、２０はリアクトル端電圧制御電力変換器、１は交流系統、１１はトランスである。２１は電力変換器であって、本実施例のリアクトル端電圧制御電力変換器２０の一部を構成し、交流を直流または直流を交流に変換する自己消弧素子を用いた電力変換器である。３１，３２はフィルタコンデンサ、４１は直流リアクトル、４４は送電線インピーダンス、９は変換器２１の負荷となるモータ、２２はモータ９を駆動するインバータ、５１は交流電流検出器、６１は交流電圧検出器、７１は直流電流検出器、８１は直流電圧検出器、１０１は直流電圧制御器、１１１は直流電流定数乗算器、121は直流電流微分器、１３１は加算器、１４１は減算器、１５１は指令値変換器、１６１は交流電流制御器である。端子２０１，２０２は電力変換器２１の直流出力端子、接続端子２０９と２１０とはインバータ２２の直流入力端子である。
【０００９】
交流系統１はトランス１１を介して電力変換器２１に接続している。電力変換器２１の直流出力端子である端子２０１と端子２０２にはフィルタコンデンサ３１の両端が接続している。端子２０１には直流リアクトル４１の一端が接続し、他端は端子２０３に接続している。端子２０３には送電線インピーダンス４４の一端が接続し、他端は端子２０９に接続している。インバータ２２の直流入力端子である端子２０９，２１０にはフィルタコンデンサ３２の両端が接続している。インバータ２２はモータ９に接続し、電力をモータに供給または回収する。
【００１０】
リアクトル４１及び送電線インピーダンス４４を通り、電力変換器２１からインバータ２２へ流出する電流を以後、電力変換器２１の送り出し電流と定義し、電力変換器２１の送り出し電流と、電力変換器２１からコンデンサ３１に流入する電流の和を電力変換器２１の直流電流と定義する。
【００１１】
端子２０４は端子２０２と端子２１０に接続し、電力変換器２１は端子２０３，２０４の端子間電圧を制御する。電力変換器２１の送り出し電流を検出する直流電流検出器７１は端子２０１と２０３の間に接続している。
【００１２】
交流系統１からトランス１１を介して電力変換器２１に流れ込む交流電流を検出する交流電流検出器５１は、交流系統１とトランス１１の間に接続している。交流系統１の電圧を検出する交流電圧検出器６１は、交流系統１に接続している。
【００１３】
交流電流検出器５１は、電力変換器２１に流れ込む交流電流検出値を交流電流制御器１６１に出力する。交流電圧検出器６１は、交流系統電圧値を交流電流制御器１６１に出力する。
【００１４】
直流電圧検出器８１が検出した直流電圧値は直流電圧制御器１０１へ入力する。直流電圧制御器１０１はＰ−Ｉ制御器であり、予め与えられた端子２０３と端子２０４の端子間電圧指令値である直流電圧指令値と直流電圧検出器８１の出力である直流電圧値との偏差をとり、該偏差に比例した値と該偏差を積分した値に比例した値を加算する。加算された値は減算器１４１へ出力される。
【００１５】
直流電流検出器７１の出力は直流電流定数乗算器１１１と直流電流微分器121に入力する。直流電流定数乗算器１１１は直流電流検出器７１からの送り出し電流値を正数倍し、加算器１３１に入力する。直流電流微分器１２１は直流電流検出器７１からの送り出し電流値を微分し、その値を正数倍した値を加算器１３１に入力する。
【００１６】
加算器１３１は直流電流微分器１２１の出力値と、直流電流定数乗算器１１１の出力値とを加算する。加算された値は減算器１４１へ出力される。減算器141は直流電圧制御器１０１の出力値から、加算器１３１の出力値を減算する。減算された値は直流電流指令値として減算器１４１から指令値変換器１５１へ出力される。
【００１７】
指令値変換器１５１は、（数１）式に従って、交流系統から電力変換器２１へ流入する有効電流の指令値を算出する。
【００１８】
【数１】
0003906737.tif 000002
【００１９】
但し、Ｖs は交流系統電圧実効値、Ｉsd*は交流電流有効電流指令値、Ｖdc*は直流電圧指令値、Ｉdc*は直流電流指令値である。
【００２０】
該有効電流指令値は交流電流制御器１６１へ出力される。交流電流制御器161は交流電流検出器５１と系統電圧を検出する交流電圧検出器６１からの入力値より有効電流を算出し、さらに指令値変換器１５１から入力する有効電流指令値と有効電流の偏差から電力変換器２１が出力すべき交流電圧を算出し、該交流電圧を出力すべく電力変換器２１の点弧信号を電力変換器２１へ出力する。
【００２１】
次に図１から図５と、（数２）式から（数８）式とを用いて本実施例の直流電流定数乗算器１１１の動作説明を行う。
【００２２】
自己消弧素子を用いた電力変換器は交流電流を制御できる。また、有効電流と変換器直流電流には電力変換器でのロスを無視すると（数２）式の関係が成り立つ。
【００２３】
【数２】
0003906737.tif 000003
【００２４】
但し、Ｉsdは交流電流有効電流値、Ｖdcは直流電圧値、Ｉdcは直流電流値である。ゆえに、交流電圧値と直流電圧値がほぼ一定であれば、交流電流と直流電流が１対１対応となり、有効電流Ｉsdを制御することは、直流電流を制御することとほぼ等価である。先に述べたとおり、電力変換器は交流電流を制御できるので直流電流を制御でき、電力変換器は制御可能な電流源として置き換えることができる。図１に示す電力変換器２１の直流側から見た等価回路を図２に示す。但し、１０００は図１における直流電圧制御器１０１，直流電流定数乗算器１１１，直流電流微分器１２１，加算器１３１，減算器１４１を纏めた演算器、２０００は制御可能な電流源である。
【００２５】
図１の指令値変換器１５１に入力する直流電流指令値をＩdcref，直流電流定数乗算器１１１の出力をＩdckp，直流電流微分器１２１の出力をＩdckd，直流電圧制御器１０１の出力をＩdcavr，Ｉdcavr からＩdckdを減算した値をＩdcref２とすると、ＩdcrefとＩdckpとＩdcref２には（数３）式の関係が成り立つ。
【００２６】
【数３】
Ｉdcref＝Ｉdcref２−Ｉdckp                                …（数３）
このとき、図２は図３に示す回路と等価である。直流電流定数乗算器１１１で乗算する定数をＫpidcとすると、Ｉdckpは（数４）式で示される。
【００２７】
【数４】
Ｉdckp＝Ｋpidc・Ｉdcout                                   …（数４）
但し、Ｉdcoutは電力変換器２１の送り出し電流値である。また、このとき、フィルタコンデンサ３１に流れ込む電流値Ｉcinは（数５）式で示される。
【００２８】
【数５】
0003906737.tif 000004
【００２９】
フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃは、初期値をｖｃ０とすると(数６)式で示される。
【００３０】
【数６】
0003906737.tif 000005
【００３１】
但し、Ｃはフィルタコンデンサ３１の容量である。（数３）式から（数６）式より、フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃの初期値からの偏差Δｖｃは
（数７）式で示される。
【００３２】
【数７】
0003906737.tif 000006
【００３３】
但し、ΔＶcはΔｖｃのラプラス変換、ＩDCREF２はＩdcref２ のラプラス変換、ＩDCKPはＩdckp のラプラス変換、ＩDCOUTはＩdcout のラプラス変換、ｓはラプラス演算子である。（数７）式より、図３は図４に示される回路と等価である。このときのフィルタコンデンサ３１の等価的な容量Ｃ′は（数８）式で示される。
【００３４】
【数８】
0003906737.tif 000007
【００３５】
ゆえに、等価的にフィルタコンデンサ３１の容量を減らすことができ、直流リアクトル４１，送電線インピーダンス４４，フィルタコンデンサ３１，３２により構成される直流回路の共振周波数を高くできる。
【００３６】
直流回路の共振周波数を高くして振動が抑制できる理由を以下に示す。図８に電流源３０００，コンデンサ３４，３５，送電線インピーダンスに相当する直流リアクトル４５、により構成される直流回路を示す。図８に示すように、電流源の電流値をＩ１とし、直流リアクトル４５を流れる電流値をＩ２とする。
【００３７】
Ｉ１からＩ２への伝達関数Ｇ(ｓ)は次式で示される。
【００３８】
【数９】
0003906737.tif 000008
【００３９】
但し、Ｃ１はコンデンサ３４の容量、Ｃ２はコンデンサ３５の容量、Ｌは直流リアクトル４５のリアクタンス、Ｒは直流リアクトル４５の内部抵抗値である。Ｃ１＝３５ｍＦ，Ｌ＝４ｍＨ，Ｒ＝５ｍΩの条件で、Ｃ２を２ｍＦ，２０ｍＦ，２００ｍＦに変化させたときの伝達関数Ｇ(ｓ)のゲイン特性を図９に示す。図９に示すように、Ｃ２が小さくなるほど共振周波数におけるＧ(ｓ)のゲインが小さくなる。これは、Ｃ２が小さくなれば共振周波数の電流成分のゲインが小さくなることを意味し、コンデンサ容量Ｃ２が小さければ振動の抑制効果がある。
【００４０】
以上の理由により、コンデンサ容量を小さくして振動を抑制できるが、容量の小さいコンデンサを用いると、電力変換器より発生するスイッチングリプルを平滑する機能が損なわれる。そこで、コンデンサ容量を小さくするかわりに直流電流定数乗算器１１１を、直流電流検出器７１と加算器１３１との間に挿入し、電力変換器２１の出力する直流電流に電力変換器２１の送り出し電流を負の定数で乗算した成分を加えて、スイッチングリプルが小さく、スイッチング周波数より十分低い領域においては等価的に容量の小さいコンデンサを備える電力変換器とし、電力変換器２１の出力するリプル成分の増加なしに、図１のコンデンサ３１，３２，リアクトル４１，送電線インピーダンス４４で構成される回路の振動を抑制できる。
【００４１】
次に、図１，図２，図５，図６と（数１０）式から（数１４）式とを用いて本実施例の直流電流微分器１２１の動作を説明する。
【００４２】
自己消弧素子を用いた電力変換器の、直流側から見た等価回路は図２で示される。図１の指令値変換器１５１に入力する直流電流指令値をＩdcref ，直流電流定数乗算器１１１の出力をＩdckp，直流電流微分器１２１の出力をＩdckd，直流電圧制御器１０１の出力をＩdcavr，ＩdcavrからＩdckp を引いた値をＩdcref３とすると、ＩdcrefとＩdckdとＩdcref３とには（数１０）式の関係がある。
【００４３】
【数１０】
Ｉdcref＝Ｉdcref３−Ｉdckd                              …（数１０）
このとき、図２は図５に示す回路と等価である。直流電流微分器１２１が直流電流微分値に乗算する定数をＫdidcとすると、Ｉdckpは（数１１）式で示される。
【００４４】
【数１１】
ＩDCKD＝ｓＫdidＩDCOUT                                  …（数１１）
但し、ＩDCKDはＩdckdのラプラス変換である。このとき、フィルタコンデンサ３１に流れ込む電流値Ｉcinは（数１２）式で示される。
【００４５】
【数１２】
0003906737.tif 000009
【００４６】
ここで、ＩCINはＩcinのラプラス変換、ＩDCREF３はＩdcref３のラプラス変換である。フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃは、初期値をｖｃ０とすると（数１３）式で示される。
【００４７】
【数１３】
0003906737.tif 000010
【００４８】
（数１０）式から（数１３）式より、フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃの初期値からの偏差Δｖｃは（数１４）式で示される。
【００４９】
【数１４】
0003906737.tif 000011
【００５０】
（数１４）式の右辺第三項より、ｖｃには電力変換器２１の送り出し電流に比例した電圧が生じることがわかる。ゆえに、図５は図６に示す回路と等価である。
【００５１】
よって、直流電流検出器７１と加算器１３１の間に直流電流微分器１２１を挿入し、電力変換器２１の出力する直流電流に電力変換器２１の送り出し電流の微分値を負の定数で乗算した成分を加えることにより、等価的に直流送電線の共振電流が流れる電流回路に抵抗値がＫdidc／Ｃである抵抗が挿入されることになるので、図１の直流リアクトル４１，送電線インピーダンス４４，フィルタコンデンサ３１，３２により構成される直流回路の共振を抑制できる。
【００５２】
（実施例２)
図７に本実施例の自励式直流送電システムの直流電圧を維持する電力変換器を示す。２０はリアクトル端電圧制御電力変換器、１，２，３は交流系統、１１，１２，１３は交流電源と電力変換器を結合するトランス、２１，２３は交流を直流または直流を交流に変換する自己消弧素子を用いた電力変換器、２２はインバータ、３１，３２，３３はフィルタコンデンサ、４１は直流リアクトル、４２，４３，４４は直流送電線のインピーダンス、５１は交流電流検出器、６１は交流電圧検出器、７１は直流電流検出器、８１は直流電圧検出器、１０１は直流電圧制御器、１１１は直流電流定数乗算器、１２１は直流電流微分器、１３１は加算器、１４１は減算器、１５１は指令値変換器、１６１は交流電流制御器である。端子２０１，２０２は電力変換器２１の直流出力端子、端子２０５，２０６はインバータ２２の直流出力端子、端子２０７，２０８は電力変換器２３の直流出力端子である。端子２０４は端子２０２と２１０に接続し、電力変換器２１は端子２０３，２０４の端子間電圧を制御する。
【００５３】
交流系統１と電力変換器２１はトランス１１を介して接続している。交流系統２とインバータ２２はトランス１２を介して接続している。交流系統３と電力変換器２３はトランス１３を介して接続している。電力変換器２１の直流出力端子である端子２０１と端子２０２にはフィルタコンデンサ３１の両端が接続している。インバータ２２の直流出力端子である端子２０５と端子２０６にはフィルタコンデンサ３２の両端が接続している。電力変換器２３の直流出力端子である端子２０７と端子２０８にはフィルタコンデンサ３３の両端が接続している。端子２０１には直流リアクトル４１の一端が接続している。直流リアクトル４１の他端は端子２０３に接続している。端子２０５には送電線インピーダンス４３の一端が接続している。送電線インピーダンス４３の他端は端子２０９に接続している。端子２０７には送電線インピーダンス４４の一端が接続している。送電線インピーダンス４４の他端は端子２０９に接続している。端子２０３には送電線インピーダンス４２が接続され、他端は端子２０９に接続している。端子２０２，２０４，２０６，２０８，２１０は接続している。
【００５４】
制御対象である直流電圧値を検出する直流電圧検出器８１は端子２０３と204に接続している。電力変換器２１の送り出し電流を検出する直流電流検出器７１は端子２０１と２０３の間に接続している。
【００５５】
交流系統１からトランス１１を介して電力変換器２１に流れ込む交流電流を検出する交流電流検出器５１は、交流系統１とトランス１１の間に接続している。交流系統１の電圧を検出する交流電圧検出器６１は、交流系統１に接続している。
【００５６】
交流電流検出器５１は、電力変換器２１に流れ込む交流電流検出値を交流電流制御器１６１に出力する。交流電圧検出器６１は、交流系統の交流電圧検出値を交流電流制御器１６１に出力する。
【００５７】
直流電圧検出器８１が検出した直流電圧値は直流電圧制御器１０１へ入力する。直流電圧制御器１０１はＰ−Ｉ制御器であり、予め与えられた端子２０３と端子２０４の端子間電圧指令値である直流電圧指令値と直流電圧検出器８１の出力である直流電圧値の偏差をとり、該偏差に比例した値と該偏差を積分した値に比例した値を加算する。加算された値は減算器１４１へ出力される。
【００５８】
直流電流検出器７１の出力は直流電流定数乗算器１１１と直流電流微分器121に入力する。直流電流定数乗算器１１１は直流電流検出器７１からの送り出し電流値を正数倍した値を加算器１３１に入力する。直流電流微分器１２１は直流電流検出器７１からの送り出し電流値を不完全微分し、その値を正数倍した値を加算器１３１に入力する。加算器１３１は直流電流微分器１２１の出力値と、直流電流定数乗算器１１１の出力値を加算する。加算された値は減算器１４１へ出力される。減算器１４１は直流電圧制御器からの入力値から、加算器１３１からの入力値を減算する。減算された値は直流電流指令値として減算器１４１から指令値変換器１５１へ出力される。
【００５９】
指令値変換器１５１は、（数１）式に従い交流系統から電力変換器２１へ流入する有効電流の指令値を算出し、有効電流指令値は前記（数１）式に従い交流電流有効成分指令値を算出し、該有効電流指令値は交流電流制御器１６１へ出力される。
【００６０】
交流電流制御器１６１は交流電流検出器５１と系統電圧検出器である交流電圧検出器６１からの入力値より有効電流を算出し、さらに指令値変換器１５１から入力する有効電流指令値と有効電流の偏差から電力変換器２１が出力すべき交流電圧を算出し、該交流電圧値を出力すべく電力変換器２１の点弧信号を電力変換器２１へ出力する。
【００６１】
次に図２から図４，図７と、前記（数２）式から（数８）式とを用いて本実施例の直流電流定数乗算器１１１の動作説明を行う。
【００６２】
自己消弧素子を用いた電力変換器は交流電流を制御できる。また、有効電流と変換器直流電流には電力変換器でのロスを無視すると前記（数２）式に示す関係が成り立つので、交流電圧値と直流電圧値がほぼ一定であると仮定すると、交流電流と直流電流が１対１対応となり、有効電流Ｉsdを制御することは、直流電流を制御することとほぼ等価である。先に述べたとおり、電力変換器は交流電流を制御できるので直流電流，電力変換器は制御可能な電流源として置き換えることができる。図７に示す電力変換器２１の直流側から見た等価回路を図２に示す。但し、１０００は図７における直流電圧制御器１０１，直流電流定数乗算器111，直流電流微分器１２１,加算器１３１,減算器１４１を纏めた演算器、２０００は制御可能な電流源とする。
【００６３】
図７の指令値変換器１５１に入力する直流電流指令値をＩdcrefとし、直流電流定数乗算器１１１の出力をＩdckpとし、直流電流微分器１２１の出力をＩdckdとし、直流電圧制御器１０１の出力をＩdcavrとし、ＩdcavrからＩdckpを減算した値をＩdcref２とすると、ＩdcrefとＩdckdとＩdcref２ には前記（数３）式の関係が同様に成り立つ。
【００６４】
このとき、図２は図３に示す回路と等価である。直流電流定数乗算器１１１で乗算する定数をＫpidcとすると、Ｉdckpは（数４）式で示され、フィルタコンデンサ３１に流れ込む電流値Ｉcinは前記（数５）式で示される。
【００６５】
フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃは、初期値をｖｃ０とすると前記
（数６）式で示される。前記（数３）式から（数６）式により、フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃの初期値からの偏差Δｖｃは前記（数７）式で示される。（数７）式より、図３は図４と等価である。このときのフィルタコンデンサ３１の等価的な容量Ｃ′は前記（数８）式で示され、等価的にフィルタコンデンサ３１の容量を減らすことができるので、フィルタコンデンサ３１，３２，３３，直流リアクトル４１，送電線インピーダンス４２，４３，４４により構成される直流回路の共振周波数を高くできる。
【００６６】
直流回路の共振周波数を高くして振動が抑制できる理由を以下に示す。図８に電流源３０００，コンデンサ３４，３５，直流リアクトル４５、により構成される直流回路を示す。図８に示すように、電流源の電流値をＩ１とし、直流リアクトル４５を流れる電流値をＩ２とする。Ｉ１からＩ２への伝達関数Ｇ(ｓ)は前記（数９）式で示される。
【００６７】
（数９）式を実施例１と同じ、Ｃ１＝３５ｍＦ，Ｌ＝４ｍＨ，Ｒ＝５ｍΩの条件で、Ｃ２を２ｍＦ，２０ｍＦ，２００ｍＦに変化させたときの伝達関数Ｇ(ｓ)のゲイン特性は図９であり、共振周波数におけるＧ(ｓ)のゲインが、Ｃ２が小さくなるほど小さくなっていて、コンデンサ容量Ｃ２が小さければ振動の抑制効果がある。
【００６８】
本実施例でも実施例１と同様に、コンデンサ容量を小さくすることにより振動を抑制できるが、容量の小さいコンデンサを用いると、電力変換器より発生するスイッチングリプルを平滑する機能が損なわれる。そこで、コンデンサ容量を小さくするかわりに直流電流定数乗算器１１１を直流電流検出器７１と加算器131の間に挿入し、電力変換器２１の出力する直流電流に電力変換器２１の送り出し電流を負の定数で乗算された成分を加え、スイッチングリプルが小さく、スイッチング周波数より十分低い領域においては等価的に容量の小さいコンデンサを備える電力変換器を実現でき、図７のコンデンサ３１とコンデンサ３２とリアクトル４１と送電線インピーダンス４２と送電線インピーダンス４３で構成される回路、またはコンデンサ３１とコンデンサ３３とリアクトル４１と送電線インピーダンス４２と送電線インピーダンス４４で構成される回路の振動を抑制できる。
【００６９】
図２，図５から図７と前記（数１０）式と、（数１５）式から（数１８）式を用いて本実施例の直流電流微分器１２１の動作を説明する。
【００７０】
自己消弧素子を用いた電力変換器は、直流側から見た等価回路は図２で示される。図７の指令値変換器１５１に入力する直流電流指令値をＩdcref とし、直流電流定数乗算器１１１の出力をＩdckpとし、直流電流微分器１２１の出力をＩdckdとし、直流電圧制御器１０１の出力をＩdcavrとし、ＩdcavrからＩdckpを引いた値をＩdcref３とすると、ＩdcrefとＩdckdとＩdcref３ とには前記（数１０）式の関係がある。このとき、図２は図５と等価である。
【００７１】
直流電流微分器１２１が直流電流の不完全微分値に乗算する定数をＫdidcとすると、Ｉdckpをラプラス変換した値ＩDCKPは（数１５）式で示される。
【００７２】
【数１５】
0003906737.tif 000012
【００７３】
但し、Ｔ＝１／(２πｆ)、ｆはカットオフ周波数、ｓはラプラス演算子である。このとき、フィルタコンデンサ３１に流れ込む電流値Ｉciは（数１６）式で示される。
【００７４】
【数１６】
0003906737.tif 000013
【００７５】
但し、ＩCINはＩcinのラプラス変換、ＩDCOUTはＩdcoutのラプラス変換である。フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃは、初期値をｖｃ０とすると（数１７）式で示される。
【００７６】
【数１７】
0003906737.tif 000014
【００７７】
（数１０）式から（数１７）式より、フィルタコンデンサ３１の端子間電圧ｖｃの初期値からの偏差Δｖｃは（数１８）式で示される。
【００７８】
【数１８】
0003906737.tif 000015
【００７９】
但し、ΔＶc はΔｖｃのラプラス変換である。Ｉdcoutの、カットオフ周波数ｆより十分低い周波数成分に対して、（数１７）式の右辺第二項より、Ｖc には電力変換器２１の送り出し電流に比例した電圧が生じることがわかる。一方、Ｉdcout のカットオフ周波数より高い周波数成分（たとえば計測ノイズやスイッチングリプル）に対してはフィルタコンデンサ電圧への影響を抑える１次遅れのフィルタとなっているため、リプルの増加にはつながらない。カットオフ周波数より十分低い周波数成分に着目する場合、図５は図６に示す回路と等価である。
【００８０】
よって、直流電流微分器１２１を直流電流検出器７１と加算器１３１の間に挿入し、電力変換器２１の出力する直流電流に、電力変換器２１の送り出し電流の不完全微分値を負の定数で乗算した値を加えることにより、Ｉdcout のカットオフ周波数ｆより十分低い周波数成分に対しては等価的に直流送電線の共振電流が流れる電流回路に抵抗値がＫdidc／Ｃである抵抗が挿入されることになるので、フィルタコンデンサ３１，３２，３３，直流リアクトル４１，送電線インピーダンス４２，４３，４４により構成される直流回路の共振を抑制でき、ノイズやスイッチングリプルによる電圧リプル増大を防ぐことができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の電力変換器によれば、複数の電力変換器が直流送電線を介して接続している直流回路で、直流回路の直流電圧を維持する電力変換器が、電力変換器の入出力する電力の変動に応じて発生した振動を速やかに抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電力変換器の説明図である。
【図２】電力変換器の直流側から見た等価回路である。
【図３】実施例１の電力変換器の等価回路である。
【図４】本発明の等価回路変換説明図である。
【図５】実施例１の電力変換器の等価回路である。
【図６】実施例１の電力変換器の等価回路である。
【図７】実施例２の電力変換器の説明図である。
【図８】振動を起こす回路の説明図である。
【図９】図８に示す回路のＩ１からＩ２への伝達特性である。
【符号の説明】
１，２，３…交流系統、９…モータ、１１，１２，１３…トランス、２０…リアクトル端電圧制御電力変換器、２１，２３…電力変換器、２２…インバータ、３１，３２，３３…フィルタコンデンサ、４１，４５…直流リアクトル、４２，４３，４４…送電線インピーダンス、５１…交流電流検出器、６１…交流電圧検出器、７１…直流電流検出器、８１…直流電圧検出器、１００，１０００…演算器、１０１…直流電圧制御器、１１１…直流電流定数乗算器、１２１…直流電流微分器、１３１…加算器、１４１…減算器、１５１…指令値変換器、１６１…交流電流制御器、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，
２０８，２０９，２１０…接続端子、２０００…制御可能な電流源、３０００…電流源。
【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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