(57)【要約】【課題】単相変換器を３相分用いて三相交流回路に接続される自励式変換器において、系統へ流れる電流に対する制御について従来の直交軸制御と同等の特性を保ちながら、最小限の制御回路の追加により変換器出力電流の零相成分を抑制することができる自励式変換器の制御装置を提供する。【解決手段】３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、Δ結線内部の三相電流を検出する電流検出部と、電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算器１６と、電流検出部により検出された三相電流に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、加算器１６により算出された三相電流の和に応じて制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部である加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃとを備える。【選択図】図１
2009153297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、
Δ結線内部の三相電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、
前記電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、
前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部と、
を備えることを特徴とする自励式変換器の制御装置。
【請求項２】
３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、
前記３つの単相変換器により出力される三相電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、
前記電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、
前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部と、
を備えることを特徴とする自励式変換器の制御装置。
【請求項３】
３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、
前記Δ結線内部の三相電流を検出する第１電流検出部と、
前記Δ結線から前記三相交流系統に対して流れる線電流である三相電流を検出する第２電流検出部と、
前記第１電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、
前記第２電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、
前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部と、
を備えることを特徴とする自励式変換器の制御装置。
【請求項４】
３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、
前記３つの単相変換器により出力される三相電流を検出する第１電流検出部と、
前記Δ結線から前記三相交流系統に対して流れる線電流である三相電流を検出する第２電流検出部と、
前記第１電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、
前記第２電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、
前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部と、
を備えることを特徴とする自励式変換器の制御装置。
【請求項５】
前記補正部は、前記加算部により算出された三相電流の和に対して比例積分処理を施して算出した補正値に基づき前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の自励式変換器の制御装置。
【請求項６】
前記補正部は、前記加算部により算出された三相電流の和に対してフィルタ処理及び比例積分処理を施して算出した補正値に基づき前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の自励式変換器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統において、直流送電／直流連系システム、あるいは電力供給システム、あるいは無効電力補償装置に用いられる自励式変換器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力会社の一般的な電力系統は、三相交流回路である。当該三相交流回路に設置される自励式変換器は、単相変換器３台又は三相変換器により構成され、三相変圧器を介して電力系統に接続される。
【０００３】
図７（ａ）は、単相変換器３台を用いて三相交流系統に接続される一般的な自励式変換器システムの主回路構成を示す図である。また図７（ｂ）は、単相変換器３台を用いて三相交流系統に接続される一般的な自励式変換器システムの制御ブロックの例を示す図である。
【０００４】
３台の単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃは、三相の自励式変換器を構成し、変換器用変圧器２を介して交流母線３に接続される。交流母線３は、三相電力系統へ接続される。３台の単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれ自己消弧型半導体素子とダイオードの逆並列回路からなる４アームで構成され、各単相変換器の直流側は直流端子Ｐ及び直流端子Ｎに共通に接続される。さらに、３台の単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの直流側は、直流端子ＰＮ間に接続された図示されない直流電源又は直流キャパシタにより一定の直流電圧に保たれている。
【０００５】
一方、３台の単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃは、自己消弧型半導体素子のスイッチングを制御することにより、交流側に任意の大きさと位相を有する交流電圧を出力する。変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは、当該変換器出力電圧と交流母線３との電圧差及び位相差に基づき流れる。
【０００６】
変換器用変圧器２の系統側巻線が図７（ａ）に示すようにΔ結線である場合に、Δ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと等価である。一方、（１）式は、交流系統へ流出する電流（変換器用変圧器２と交流母線３との接続点に流れる電流）Ｉｒ，Ｉｓ，ＩｔとΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒとの間の関係を示す。
【数１】
2009153297.tif 000003
【０００７】
ここで、電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒが三相平衡している場合には、電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔは、それぞれ電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒに対して√３倍であり、且つ３０°遅れの電流である。
【０００８】
一方、Δ巻線内部に循環電流が流れている場合、すなわち電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒに零相成分が含まれている場合には、交流系統に流出する電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔは、（１）式で明らかなように零相成分を含まないため、必ずしも√３倍にはならない。
【０００９】
次に一般的な自励式変換器の制御について説明する。自励式変換器は、交流出力側において有効電力と無効電力を独立に制御することが可能であり、三相交流回路に接続される変換器の場合、その手段として一般的に直交軸（ｄｑ軸）電流制御を用いる。図７（ａ）に示すように交流電圧検出器４ａ，４ｂ，４ｃは、交流母線電圧Ｖｒ，Ｖｓ，Ｖｔを検出する。また、交流電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃは、交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔを検出する。
【００１０】
図７（ｂ）に示すように、検出された交流母線電圧Ｖｒ，Ｖｓ，Ｖｔは、変換器制御システムの位相検出回路６に入力される。同様に電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔは、３相／２相変換回路７に入力される。
【００１１】
３相／２相変換回路７は、（２）式を用いて三相電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔを９０°位相のずれた２相電流Ｉα，Ｉβに変換する。
【数２】
2009153297.tif 000004
【００１２】
一方、位相検出回路６は、Ｒ相電圧すなわちＶｒを基準とした交流母線３の電圧位相θ、及び直交するｄｑ軸電圧Ｖｄ，Ｖｑを検出する。ｄｑ軸電圧Ｖｄ，Ｖｑは、電圧位相θを基準とした回転座標系上の交流母線３の電圧値であり、定常的には直流量である。
【００１３】
３相／２相変換回路７により出力された２相電流Iα，Iβと位相検出回路６により出力された電圧位相θとは、座標変換回路８に入力される。座標変換回路８は、（３）式を用いて出力電流を有効電力成分Ｉｄと無効電力成分Ｉｑのｄｑ軸量に変換する。ここで、Ｉｄ，Ｉｑは、Ｖｄ，Ｖｑと同じく位相θを基準とした回転座標系上の電流値であり、定常的には直流量である。
【数３】
2009153297.tif 000005
【００１４】
ＩｄとＩｑとは、上位制御系から与えられる有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと突き合わされ、その差分が交流電流制御回路９に入力される。交流電流制御回路９は、入力された差分が零になるような信号を加算器１０ａ，１０ｂに出力する。
【００１５】
加算器１０ａ，１０ｂは、位相検出回路６により出力された交流母線３のｄｑ軸電圧Ｖｄ，Ｖｑと交流電流制御回路９による出力とを加算して変換器出力電圧信号Ｖｄｃ，Ｖｑｃを２相／３相変換回路１１に出力する。この変換器出力電圧信号Ｖｄｃ，Ｖｑｃは、交流母線３の電圧位相θを基準位相とした変換器出力電圧のｄｑ軸量である。すなわち、ｄｑ軸電圧Ｖｄ，Ｖｑが変換器用変圧器２の交流系統側電圧であるのに対し、変換器出力電圧信号Ｖｄｃ，Ｖｑｃは、変換器用変圧器２の変換器側電圧であり、同じ回転座標系上からみたｄｑ軸量である。
【００１６】
２相／３相変換回路１１は、（４）式を用いて変換器交流出力電圧信号Ｖａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃを演算し、パルス発生回路１２に出力する。変換器出力電圧信号Ｖｄｃ，Ｖｑｃが定常的には直流量であるのに対し、この変換器交流出力電圧信号Ｖａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃは、三相正弦波信号である。
【数４】
2009153297.tif 000006
【００１７】
パルス発生回路１２は、例えばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ） 制御等の手段により、自励式変換器の交流出力電圧（図７（ａ）における変換器用変圧器２の変換器側電圧）がそれぞれＶａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃになるように、単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの半導体素子に対してオン／オフパルスを出力する。
【００１８】
以上説明した図７（ｂ）に示す制御により、単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃから成る自励式変換器は、系統へ供給する電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔの有効電力成分及び無効電力成分が有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと等しくなるように運転を行う。
【００１９】
特許文献１には、複数の単相インバータの交流側を直列に接続し、選択された各単相インバータの組み合わせで各相の出力電圧を階調制御する３相電力変換器において、３相電圧の不平衡を防止して中性点から流れる電流を抑制し電磁波ノイズを低減する電力変換装置が記載されている。
【００２０】
この電力変換装置は、直流電源からの直流電力を交流電力に変換する単相インバータの交流側を複数直列接続して単相多重変換器を構成し、該単相多重変換を３相結線して３相負荷に電力供給する。各相の単相多重変換器は、複数の単相インバータの中から選択された所定の組み合わせによる各発生電圧の総和により各相の出力電圧を階調制御するもので、第１〜第３の３つの単相多重変換器として用い、第１、第２の単相多重変換器の出力電圧をそれぞれ検出する手段と、検出された２つの出力電圧を加算し、該加算値を正負反転させた電圧値を算出する演算手段とを備え、第３の単相多重変換器は、該出力電圧が演算された電圧値となるように階調制御する。
【００２１】
この電力変換装置によれば、低コスト化、小型化、簡略化が促進した電力変換器が得られるとともに、３相電圧が平衡となるように制御でき、電磁波ノイズが低減できる信頼性の高い階調制御が実現できる。
【００２２】
また、特許文献２には、零相キャンセル制御により零相ノイズ電流を抑制して電磁波ノイズを低減するとともに、低周波領域における電流歪みの発生を有効に抑制できる電力変換装置が記載されている。
【００２３】
この電力変換装置は、三相３レベルインバータの各相の電圧と複数の単相インバータとの組み合わせによる各発生電圧との総和により各相の出力電圧を制御する制御装置を有する。この制御装置は、三相交流電圧指令を二相交流電圧指令ベクトルに座標変換し、このニ相交流電圧指令ベクトルに近い三相電圧合計がゼロとなる二相交流の３つの空間電圧ベクトルを選択し、二相交流電圧指令ベクトルをこれら３つの空間電圧ベクトルからの距離に応じて時間平均して表し、零相電圧を零にしつつ電流波形を正弦波化する電圧を出力する。
【００２４】
この電力変換装置によれば、電磁ノイズ電流と電流歪みの双方を抑制することができる。さらに、直流電源から三相の電圧を出力する三相３レベルインバータを用いるので、単相インバータのユニット数を全体的に減らすことができ構成を簡素化することができる。
【特許文献１】特開２００４−１２０９６８号公報
【特許文献２】特開２００７−３７３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
図７（ａ）に示すように、三相交流系統に接続される自励式変換器が単相変換器を３台使用し、且つ変換器用変圧器２の交流系統側がΔ巻線構成の場合において、交流系統に流れる電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔは零相成分を含まないが、Δ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒが零相成分を含み、当該零相成分が△巻線内部を循環している場合がある。
【００２６】
この場合に、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、それぞれ単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃと等価である。すなわち単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流は、零相成分を含むこととなる。図７（ａ）に示すように、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃが変圧器Δ巻線の外側に設置されている場合には零相電流を検出することができないので、図７（ｂ）に示す自励式変換器の制御装置は、零相電流が発生した場合でも制御により抑制することができない。したがって、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ及び変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃは増大し、電力損失の増大や変換器の過電流を引き起こす可能性がある。
【００２７】
図８（ａ）（ｂ）は、単相変換器３台を用いて三相交流系統に接続される一般的な自励式変換器システムにおいて零相電流を検出する場合の主回路構成を示す図である。
【００２８】
零相電流を含んだ電流を検出するためには、図８（ａ）（ｂ）に示すように、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃが変圧器Δ巻線の内部又は変換器側巻線に直列に設置される必要がある。しかしながら、この場合に３相／２相変換回路７が（２）式を用いて検出電流を３相／２相変換することによりｄｑ軸で電流制御を行ったとしても、当該自励式変換器の制御装置は、以下に述べる理由により、制御に零相成分を反映ぜず、零相電流が発生した場合に当該零相電流を制御により抑制することはできない。
【００２９】
三相の変換器出力Ｉａ（＝Ｉｒｓ），Ｉｂ（＝Ｉｓｔ），Ｉｃ（＝Ｉｔｒ）は、正相成分Ｉ１と零相成分Ｉ０を含む場合に、以下のように表すことができる。
【数５】
2009153297.tif 000007
【００３０】
３相／２相変換回路７が（２）式を用いて（７）（８）（９）式に示す電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを２相信号に変換すると、２相信号は、以下のように表される。
【数６】
2009153297.tif 000008
【００３１】
（１０）式及び（１１）式から明らかなように、変換器出力電流検出値に零相成分Ｉ０が含まれていても、３相／２相変換回路７により３相／２相変換が行われる際に零相成分はキャンセルされてしまう。したがって、図８に示すような自励式変換器の主回路構成を有する制御装置は、零相成分を制御に反映せず、変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃに零相成分が含まれていてもその零相成分を抑制することができない。これにより、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ及び変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが大きくなり、電力損失の増大や変換器の過電流を引き起こすという問題がある。
【００３２】
図９は、単相変換器３台を用いた自励式変換器システムにおいて零相電流を抑制する場合の一般的な制御ブロック図である。上述した問題を解決する従来の手段として、図９に示す制御装置は、各相ごとに電流制御回路（正弦波交流電流制御回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）を備える。正弦波交流電流制御回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、単相変換器で用いられる制御を３台分個別に設けたものである。図９の構成により行われる自励式変換器に対する制御は、図７（ｂ）に示す制御のように電流を直交する２軸量に変換する方法と異なり、検出した正弦波電流をそのまま使用する。
【００３３】
図９において、位相検出回路６は、線間電圧検出値Ｖｒｓ，Ｖｓｔ，Ｖｔｒに基づき、ＲＳ相線間電圧すなわちＶｒｓを基準とした交流母線３の電圧位相θを検出し、電流指令値演算回路１３に出力する。なお、線間電圧検出値Ｖｒｓ，Ｖｓｔ，Ｖｔｒは、各線間の電圧値を検出する電圧計を設けることにより検出してもよいが、交流電圧検出器４ａ，４ｂ，４ｃにより検出された交流母線電圧Ｖｒ，Ｖｓ，Ｖｔの差分により求めてもよい。
【００３４】
電流指令値演算回路１３は、上位制御系から与えられた有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び無効電流指令値Ｉｑｒｅｆと電圧位相θとに基づき、各相の電流指令値Ｉａｒｅｆ，Ｉｂｒｅｆ，Ｉｃｒｅｆを以下の式を用いて演算する。
【数７】
2009153297.tif 000009
【００３５】
すなわち、定常状態において有効電流指令値Ｉｄｒｅｆ及び無効電流指令値Ｉｑｒｅｆは直流量であるが、各相に対する電流指令値Ｉａｒｅｆ，Ｉｂｒｅｆ，Ｉｃｒｅｆは、１２０°ずつ位相のずれた正弦波信号となる。
【００３６】
減算器２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、電流指令値Ｉａｒｅｆ，Ｉｂｒｅｆ，Ｉｃｒｅｆと、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ又は変換器用変圧器２の変換器側巻線電流検出値Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとをそれぞれ突き合わせ、両者の差分を正弦波交流電流制御回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃに出力する。
【００３７】
正弦波交流電流制御回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃの各々は、例えば比例積分回路又は１次遅れ回路等により構成され、電流指令値Ｉａｒｅｆ，Ｉｂｒｅｆ，Ｉｃｒｅｆと電流検出値との差分がゼロとなるような信号を出力する。
【００３８】
加算器１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、正弦波交流電流制御回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃにより出力された出力信号と交流母線３の線間電圧検出値Ｖｒｓ，Ｖｓｔ，Ｖｔｒとを加算し、その結果得られた値である変換器出力電圧Ｖａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃをパルス発生回路１２に出力する。この変換器出力電圧Ｖａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃは、有効電流Ｉｄｒｅｆ及び無効電流Ｉｑｒｅｆを出力するのに必要な電圧である。
【００３９】
この手法を用いれば、各単相変換器（１ａ，１ｂ，１ｃ）ごとの電流を個別に制御するため、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ及び変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃの零相成分が大きくなることによる変圧器巻線損失の増大や変換器の過電流を引き起こすという問題は発生しない。
【００４０】
しかしながら、電流制御回路が３台（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）必要であるため、制御装置は、全体として回路が複雑になる。また、図９に示す制御装置は、正弦波により制御を行うため、図７に示す制御装置のように直流量（ｄｑ軸量）で制御する場合に比して高調波の除去が困難であり、さらに応答速度が遅いといった問題や三相個別に制御するため逆相成分による不平衡が発生しやすいといった問題がある。したがって、図９に示す制御装置は、変圧器巻線損失の増大や変換器の過電流に対しては抑制効果があるが、系統へ流れる電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔの応答特性がｄｑ軸制御を行う場合に比して悪い。
【００４１】
また、特許文献１及び特許文献２に記載された電力変換装置は、いずれも単相変換器を３台用いた変換器の零相出力を抑制する制御方法について提案しているが、変換器が多重接続されたシステムに特化された提案であり、空間ベクトルを用いる等手順が複雑である。
【００４２】
そこで、本発明は、単相変換器を３相分用いて三相交流回路に接続される自励式変換器において、系統へ流れる電流に対する制御について従来の直交軸制御と同等の特性を保ちながら、最小限の制御回路の追加により変換器出力電流の零相成分を抑制することができる自励式変換器の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
本発明に係る自励式変換器の制御装置は、上記課題を解決するために、第１の発明は、３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、Δ結線内部の三相電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、前記電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部とを備えることを特徴とする。
【００４４】
第２の発明は、３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、前記３つの単相変換器により出力される三相電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、前記電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部とを備えることを特徴とする。
【００４５】
第３の発明は、３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、前記Δ結線内部の三相電流を検出する第１電流検出部と、前記Δ結線から前記三相交流系統に対して流れる線電流である三相電流を検出する第２電流検出部と、前記第１電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、前記第２電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部とを備えることを特徴とする。
【００４６】
第４の発明は、３つの単相変換器を用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変圧器を介して三相交流系統に連系する自励式変換器の制御装置であって、前記３つの単相変換器により出力される三相電流を検出する第１電流検出部と、前記Δ結線から前記三相交流系統に対して流れる線電流である三相電流を検出する第２電流検出部と、前記第１電流検出部により検出された三相電流の和を算出する加算部と、前記第２電流検出部により検出された三相電流に基づき前記自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する制御部と、前記加算部により算出された三相電流の和に応じて前記制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う補正部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４７】
本発明に係る自励式変換器の制御装置によれば、従来使用されている直交軸（ｄｑ軸）制御の応答特性を維持しつつ、変換器用変圧器のΔ巻線電流や変換器出力電流に零相成分が重畳するのを抑制し、電力損失の増大や変換器過電流の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の自励式変換器の制御装置の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００４９】
図１は本発明の実施例１に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図である。上述した図７（ｂ）に示す制御ブロックと異なる点は、新たに加算器１６、ゲイン１／３の比例回路１７、比例積分回路１８、及び加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃを追加した点である。
【００５０】
また、当該制御装置により制御される自励式変換器の主回路構成は、上述した図８（ａ）に示す主回路構成と同様である。すなわち、この自励式変換器は、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃを用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変換器用変圧器２を介して三相交流系統に連系し、本発明の制御装置により制御される。ここで、変換器用変圧器２は、本発明の変圧器に対応する。
【００５１】
電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃは、本発明の電流検出部に対応し、Δ結線内部の三相電流（Δ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ）を検出し、３相／２相変換回路７及び加算器１６に出力する。
【００５２】
加算器１６は、本発明の加算部に対応し、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流の和を算出する。すなわち、加算器１６は、三相分のΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒを加算し、加算した値を比例回路１７に出力する。
【００５３】
比例回路１７は、ゲイン１／３であり、加算器１６により出力された三相電流の和の１／３の信号を比例積分回路１８に出力する。比例回路１７により出力された信号は、零相電流Ｉ０に相当する。
【００５４】
比例積分回路１８は、比例回路１７により出力された信号に対して比例積分処理を施す。なお、比例回路１７は、本発明の制御装置に対して必ずしも必須の構成ではない。比例積分回路１８は、自己の有する増幅率（ゲイン）に基づき入力信号を増幅するので、比例回路１７のゲイン１／３を含めた値を増幅率として比例積分回路１８に設定することにより、比例回路１７と等価の機能を有し、同等の効果を得ることができるからである。
【００５５】
したがって、比例積分回路１８は、加算部１６により算出された三相電流の和に対して比例積分処理を施すとも言うことができる。
【００５６】
位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、上述した図７（ｂ）に示す従来の制御装置と同様であり、重複した説明を省略する。なお、これらの位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、全体として本発明の制御部に対応し、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する。
【００５７】
ここで、２相／３相変換回路１１は、（４）式を用いて本発明の交流出力電圧指令値に対応する変換器交流出力電圧信号Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´を演算し、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに出力する。
【００５８】
加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、本発明の補正部に対応し、加算器１６により算出された三相電流の和に応じて制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う。
【００５９】
具体的には、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、加算器１６により算出された三相電流の和に対して比例積分回路１８が比例積分処理を施して算出した補正値に基づき、制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う。
【００６０】
すなわち、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、２相／３相変換回路１１により出力された交流出力電圧指令値Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´から比例積分回路１８により出力された補正値を減算し、最終的な変換器出力電圧信号Ｖａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃを得て、パルス発生回路１２に出力する。換言すると、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、２相／３相変換回路１１により出力された交流出力電圧指令値Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´と、負の符号で与えられた比例積分回路１８による補正値とを加算して出力する。
【００６１】
その他の構成は、図７（ｂ）及び図８（ａ）で上述した従来の構成と同様であり、重複した説明を省略する。
【００６２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の自励式変換器の制御装置の作用を説明する。本実施例における自励式変換器の主回路構成は、上述したように図８（ａ）と同様であり、自励式変換器の作用も同様である。
【００６３】
まず、変換器用変圧器２の交流系統側に結線されたΔ巻線内部を循環する電流が零の場合、すなわち零相電流Ｉ０が発生していない場合について述べる。この場合にΔ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、零相成分を含まない。
【００６４】
したがって、加算器１６は、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流の和を算出するが、三相分のΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒを加算した値が零であるので、零を比例回路１７に出力する。
【００６５】
比例回路１７は、入力された値が零であるため、零を比例積分回路１８に出力する。同様に、比例積分回路１８は、比例回路１７により出力された信号が零であるため、比例積分処理を施しても零であり、零を加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに出力する。
【００６６】
全体として本発明の制御部に対応する位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、図７（ｂ）で説明した従来の制御装置と同様に、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する。
【００６７】
したがって、２相／３相変換回路１１は、（４）式を用いて本発明の交流出力電圧指令値に対応する変換器交流出力電圧信号Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´を演算し、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに出力する。
【００６８】
加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、比例積分回路１８により出力された値が零であるので、制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して補正を行わず、そのままパルス発生回路１２に出力する。
【００６９】
したがって、零相電流Ｉ０が発生していない場合には、本実施例の制御装置は、図７（ｂ）に示す従来の制御装置と等価の直交軸（ｄｑ軸）による電流制御が行われる。
【００７０】
次に、変換器用変圧器２の交流系統側に結線されたΔ巻線内部を循環する電流が発生した場合、すなわち零相電流Ｉ０が発生した場合について述べる。この場合にΔ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、零相成分を含む。
【００７１】
Δ巻線内部を循環する零相電流Ｉ０は、三相で共通の大きさと向き（正負）を有する。したがって、加算器１６は、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流の和、すなわち三相分のΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒを加算した値である３×Ｉ０を比例回路１７に出力する。
【００７２】
比例回路１７は、ゲイン１／３であるので、零相電流Ｉ０を比例積分回路１８に出力する。比例積分回路１８は、比例回路１７により出力された信号である零相電流Ｉ０に対して比例積分処理を施し、零相電流Ｉ０の大きさや向き（正負）に応じた信号を加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに出力する。
【００７３】
一方、全体として本発明の制御部に対応する位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、図７（ｂ）で説明した従来の制御装置と同様に、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する。
【００７４】
したがって、２相／３相変換回路１１は、（４）式を用いて本発明の交流出力電圧指令値に対応する変換器交流出力電圧信号Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´を演算し、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに出力する。
【００７５】
加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、交流出力電圧指令値Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´から比例積分回路１８により比例積分処理を施して算出された補正値を減算することで交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行い、補正された交流出力電圧指令値Ｖａｃ，Ｖｂｃ，Ｖｃｃをパルス発生回路１２に出力する。すなわち加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、零相電流Ｉ０をゼロに近づけるように交流出力電圧指令値を補正する。零相電流は、三相で共通であるため、同じ量の補正が三相電圧のそれぞれに対して行われる。
【００７６】
上述したように、本発明の実施例１に係る自励式変換器の制御装置によれば、従来のｄｑ軸制御回路（本発明における制御部）に比例積分回路１８、比例回路１７、加算器１６、及び加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃのみを追加することで、ｄｑ軸制御による高速且つ有効電力と無効電力の独立性の高い応答特性を維持しつつ、変換器用変圧器２のΔ巻線内の循環電流、及び変換器出力電流の零相成分を抑制することができる。したがって、従来使用されている直交軸（ｄｑ軸）制御の応答特性を維持しつつ、変換器用変圧器２のΔ巻線電流や変換器出力電流に零相成分が重畳するのを抑制し、電力損失の増大や変換器過電流の発生を防止することができる。
【００７７】
また、比例積分回路１８を備えているので、零相成分を抑制するために適切なＰＩ制御が交流出力電圧指令値に対して行われる。
【００７８】
図２は、本実施例に係る自励式変換器の制御装置適用の有無による当該自励式変換器の出力電流波形の比較を示す図である。図２（ａ）は、従来の自励式変換器の制御装置を適用した場合の自励式変換器の出力電流波形であり、図７（ａ）に示す主回路構成の自励式変換器に図７（ｂ）に示す従来のｄｑ軸制御を適用した場合の図である。また、図２（ｂ）は、本発明の自励式変換器の制御装置を適用した場合の自励式変換器の出力電流波形であり、図８（ａ）に示す主回路構成の自励式変換器に図１に示す制御装置を適用した場合の図である。
【００７９】
交流系統に流出する電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ、及び制御で使用するｄｑ軸電流Ｉｄ，Ｉｑの波形は、いずれの場合においてもほとんど差が無い。しかしながら、Δ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、図２（ａ）の場合において、大きな零相電流が重畳することにより波形が正弦波とは大きく異なり、電流の大きさも系統流出電流の√３倍よりもかなり大きい。これに対し、図２（ｂ）に示すΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、系統流出電流と等価であり電流の大きさは系統流出電流の√３倍である。
【００８０】
以上のように、図１に示す制御装置を適用することで、単相変換器３台を使用して３相電力回路に接続される自励式変換器で、従来使用されているｄｑ軸制御の応答特性を維持しつつ、変換器用変圧器２のΔ巻線電流や変換器出力電流に零相成分が重畳するのを抑制し、電力損失の増大や変換器過電流の発生を防止することができる。
【実施例２】
【００８１】
図３は本発明の実施例２に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図である。上述した図１に示す制御装置と異なる点は、新たにフィルタ回路２０を追加した点である。
【００８２】
また、当該制御装置により制御される自励式変換器の主回路構成は、実施例１と同様に上述した図８（ａ）に示す主回路構成と同様である。すなわち、この自励式変換器は、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃを用いて三相を構成するとともに、交流系統側巻線がΔ結線された変換器用変圧器２を介して三相交流系統に連系し、本発明の制御装置により制御される。
【００８３】
フィルタ回路２０は、比例回路１７により出力された零相電流Ｉ０に対してフィルタ処理を施して、比例積分回路１８に出力する。フィルタ回路２０は、例えば１次遅れ回路、あるいは帯域阻止フィルタ等を使用して高調波成分を除去するものである。
【００８４】
したがって、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、加算器１６により算出された三相電流の和に対してフィルタ回路２０によるフィルタ処理及び比例積分回路１８による比例積分処理を施して算出した補正値に基づき、制御部により出力された交流出力電圧指令値に対して各相共通の補正を行う。
【００８５】
なお、比例回路１７は、実施例１と同様に、本発明の制御装置に対して必ずしも必須の構成ではなく、省略が可能である。比例積分回路１８及びフィルタ回路２０は、それぞれ自己の有する増幅率（ゲイン）に基づき入力信号を増幅するので、比例回路１７のゲイン１／３を含めた値を増幅率として比例積分回路１８又はフィルタ回路２０に設定することにより、比例回路１７と等価の機能を有し、同等の効果を得ることができるからである。
【００８６】
その他の構成は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００８７】
次に、上述のように構成された本実施の形態の自励式変換器の制御装置の作用を説明する。本実施例における自励式変換器の主回路構成は、上述したように図８（ａ）と同様であり、自励式変換器の作用も実施例１と同様である。
【００８８】
自励式変換器の出力電流は、使用するＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の周波数等により、原理的に様々な次数の高調波成分が重畳する。特に３の倍数の次数の高調波は、３相が平衡して運転している場合にはほとんど零相成分であり、零相電流には高調波成分が多く含まれる。
【００８９】
交流系統側巻線をΔ結線とする変換器用変圧器２を使用する目的の１つは、上述した零相の高調波成分が系統側に流出するのを防止するためである。このように、零相電流は高調波成分を多く含むので、本発明のように零相電流を検出してフィードバック制御に用いる場合には、補正部である加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、制御信号の振動を大きくし、かえって出力電流の高調波成分を増大させ、あるいは制御の不安定を発生させる可能性がある。しかしながら、本実施例における自励式変換器の制御装置は、フィルタ回路２０を備えているので、零相電流の高調波成分を低減させることができる。
【００９０】
したがって、フィルタ回路２０は、比例回路１７により出力された信号である零相電流Ｉ０に対してフィルタ処理を施して高調波成分を低減し、比例積分回路１８に出力する。
【００９１】
その他の作用は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【００９２】
上述したように、本発明の実施例２に係る自励式変換器の制御装置によれば、実施例１の効果に加え、零相電流検出値の高調波成分を低減し、出力電流の高調波の増大や制御不安定を防止しつつ、実施例１における制御装置と同等の零相電流抑制効果を得ることができる。
【実施例３】
【００９３】
実施例１及び実施例２においては、自励式変換器の主回路構成が上述した図８（ａ）に示す主回路構成と同様であるため、制御装置は、図８（ａ）における電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出されたΔ結線内部の三相電流（Δ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ）を使用して制御を行っていた。しかしながら、単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを使用しても、当該制御装置は同等の制御を行うことができる。
【００９４】
すなわち、図１は本発明の実施例３に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図であり、実施例１と同様である。ただし、３相／２相変換回路７に入力される電流は、Δ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒではなく、変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃであるとする。
【００９５】
また、当該制御装置により制御される自励式変換器の主回路構成は、上述した図８（ｂ）に示す主回路構成と同様である。図８（ｂ）に示すように、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃは、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃと変換器用変圧器２との接続点に設置される。
【００９６】
図８（ｂ）に示す電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃは、本発明の電流検出部に対応し、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃにより出力される三相電流（変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）を検出し、３相／２相変換回路７及び加算器１６に出力する。
【００９７】
図８（ａ）と図８（ｂ）との比較から明らかなように、Δ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒと変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとは、いずれも変換器用変圧器２の巻線電流であり、巻数比をｎ：１とすれば、アンペア値ではＩｒｓ＝ｎ×Ｉａ，Ｉｓｔ＝ｎ×Ｉｂ，Ｉｔｒ＝ｎ×Ｉｃの関係を有する。これらの各電流値は、電圧すなわち巻数比に応じて規格化することにより、Ｉｒｓ（ｐｕ）＝Ｉａ（ｐｕ），Ｉｓｔ（ｐｕ）＝Ｉｂ（ｐｕ），Ｉｔｒ（ｐｕ）＝Ｉｃ（ｐｕ）の関係を得る。したがって、本発明の制御装置は、いずれの電流を使用しても同等の制御を行うことができる。
【００９８】
加算器１６は、本発明の加算部に対応し、電流検出器５ａ，５ｂ，５ｃにより検出された三相電流の和を算出する。すなわち、加算器１６は、三相分の変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを加算し、加算した値を比例回路１７に出力する。
【００９９】
比例回路１７及び比例積分回路１８は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。
【０１００】
位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、実施例１と同様であり、全体として本発明の制御部に対応する。
【０１０１】
その他の構成は、上述した実施例１の構成と同様であり、重複した説明を省略する。なお、実施例２と同様に、フィルタ回路２０を備えた構成とすることもできる。
【０１０２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の自励式変換器の制御装置の作用を説明する。本実施例における自励式変換器の主回路構成は、上述したように図８（ｂ）と同様であり、自励式変換器の作用も同様である。また、本実施例における自励式変換器の制御装置は、上述したように図１に示す実施例１と同様であり、制御装置の作用も同様である。
【０１０３】
作用において実施例１と異なる点は、Δ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒの代わりに、変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃが用いられる点のみである。
【０１０４】
その他の作用は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。また、フィルタ回路２０を備えている場合には、実施例２の作用と同様である。
【０１０５】
上述したように、本発明の実施例３に係る自励式変換器の制御装置によれば、実施例１及び実施例２と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【０１０６】
図４は、本発明の実施例４に係る自励式変換器の主回路構成を示す図である。図８（ａ）に示す実施例１の自励式変換器の主回路構成と異なる点は、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒを検出する交流電流検出器２２ａ，２２ｂ，２２ｃに加えて、交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔを検出する交流電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを備える点である。
【０１０７】
また、図５は本発明の実施例４に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図である。上述した実施例１に係る図１に示す制御装置と異なる点は、３相／２相変換回路７に入力される電流がΔ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒではなく交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔである点である。すなわち、実施例１において、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、３相／２相変換回路７に入力されてｄｑ軸制御に使用されるとともに、加算器１６に入力されて零相電流検出に使用されるが、本実施例において、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、零相電流検出にのみ使用される。
【０１０８】
交流電流検出器２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、本発明の第１電流検出部に対応し、Δ結線内部の三相電流（Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ）を検出する。
【０１０９】
一方、交流電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆは、本発明の第２電流検出部に対応し、Δ結線から三相交流系統に対して流れる線電流である三相電流（交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）を検出する。
【０１１０】
加算器１６は、本発明の加算部に対応し、交流電流検出器２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより検出された三相電流（Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ）の和を算出する。
【０１１１】
位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、全体として本発明の制御部に対応し、電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆにより検出された三相電流（交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する。
【０１１２】
その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。なお、実施例２と同様に、フィルタ回路２０を備えた構成とすることもできる。また、比例回路１７は、実施例１，２と同様に、本発明の制御装置に対して必ずしも必須の構成ではなく、省略が可能である。
【０１１３】
次に、上述のように構成された本実施の形態の自励式変換器の制御装置の作用を説明する。
【０１１４】
まず、変換器用変圧器２の交流系統側に結線されたΔ巻線内部を循環する電流が零の場合、すなわち零相電流Ｉ０が発生していない場合については実施例１と同様の作用であり、重複した説明を省略する。
【０１１５】
次に、変換器用変圧器２の交流系統側に結線されたΔ巻線内部を循環する電流が発生した場合、すなわち零相電流Ｉ０が発生した場合について述べる。
【０１１６】
この場合にΔ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒは、零相成分を含む。しかしながら、交流系統に流出する電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔは、零相成分を含まない。したがって、Δ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒと交流系統に流出する電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔとは、等価ではない。
【０１１７】
Δ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒが入力された加算器１６、比例回路１７、及び比例積分回路１８は、実施例１と同様の作用を示すので、重複した説明を省略する。
【０１１８】
一方、全体として本発明の制御部に対応する位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、図７（ｂ）で説明した従来の制御装置と同様に、電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆにより検出された三相電流に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する。
【０１１９】
３相／２相変換回路７は、入力された電流信号に対して（１０）式及び（１１）式に示す演算を行うところ、入力された電流信号が零相成分を含んだ場合においても（１０）式及び（１１）式に示す演算により零相成分をキャンセルして出力する。したがって、交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔを使用した場合もΔ巻線内部の電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒを使用した場合も、３相／２相変換回路７の出力は等価であり、ｄｑ軸制御の出力である変換器出力電圧信号Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´（２相／３相変換回路１１の出力信号）も等価である。
【０１２０】
以上より、２相／３相変換回路１１は、（４）式を用いて本発明の交流出力電圧指令値に対応する変換器交流出力電圧信号Ｖａｃ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃｃ´を演算し、加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃに出力する。
【０１２１】
なお、零相電流Ｉ０の検出には零相成分を含む電流検出値を使用する必要があるため、加算器１６に入力される電流は、交流電流検出器２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより検出された三相電流（Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒ）でなければならない。したがって、加算器１６は、交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔを使用することはできない。
【０１２２】
その他の作用は、実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。また、フィルタ回路２０を備えている場合には、実施例２の作用と同様である。
【０１２３】
上述したように、本発明の実施例４に係る自励式変換器の制御装置によれば、実施例１及び実施例２と同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
また、上述したように、従来の自励式変換器及び制御装置は、図７（ａ）（ｂ）に示す構成を有する場合が多い。そのような従来の装置に対して本実施例に示す本発明を適用する場合には、後から零相成分除去を目的とする設備である交流電流検出器２２ａ，２２ｂ，２２ｃ、加算器１６、比例回路１７、比例積分回路１８、及び加算器１９ａ，１９ｂ，１９ｃを追加するのみであるため、容易に本発明を実現できる利点がある。
【実施例５】
【０１２５】
図６は、本発明の実施例５に係る自励式変換器の主回路構成を示す図である。図８（ｂ）に示す実施例３の自励式変換器の主回路構成と異なる点は、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃを検出する交流電流検出器２３ａ，２３ｂ，２３ｃに加えて、交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔを検出する交流電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを備える点である。
【０１２６】
また、本発明の実施例５に係る自励式変換器の制御装置は、図５に示す実施例４の制御装置と同様である。ただし、加算器１６に入力される電流は、Δ巻線内部電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒではなく、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃである。これは、実施例３で説明したように、変換器用変圧器２のΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒと３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとの規格化した値は等価であるためである。
【０１２７】
交流電流検出器２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、本発明の第１電流検出部に対応し、３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃにより出力される三相電流（出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）を検出する。
【０１２８】
一方、交流電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆは、本発明の第２電流検出部に対応し、Δ結線から三相交流系統に対して流れる線電流である三相電流（交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）を検出する。
【０１２９】
加算器１６は、本発明の加算部に対応し、交流電流検出器２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより検出された三相電流（単相変換器出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃ）の和を算出する。
【０１３０】
位相検出回路６、３相／２相変換回路７、座標変換回路８、交流電流制御回路９、加算器１０ａ，１０ｂ、及び２相／３相変換回路１１は、全体として本発明の制御部に対応し、電流検出器２２ｄ，２２ｅ，２２ｆにより検出された三相電流（交流系統への流出電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ）に基づき自励式変換器に対する交流出力電圧指令値を出力する。
【０１３１】
その他の構成は実施例４と同様であり、重複した説明を省略する。なお、実施例２と同様に、フィルタ回路２０を備えた構成とすることもできる。
【０１３２】
次に、上述のように構成された本実施の形態の自励式変換器の制御装置の作用を説明する。上述したように、変換器用変圧器２のΔ巻線電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒと３つの単相変換器１ａ，１ｂ，１ｃの出力電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃとの規格化した値は等価であるので、本実施例に係る自励式変換器の制御装置は、実施例４と同様の作用を示す。なお、フィルタ回路２０を備えている場合には、実施例２の作用と同様である。
【０１３３】
上述したように、本発明の実施例５に係る自励式変換器の制御装置によれば、実施例４と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、電力系統において、直流送電／直流連系システムや電力供給システム、あるいは無効電力補償装置等に用いられる自励式変換器の制御装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施例１に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る自励式変換器の制御装置適用の有無による当該自励式変換器の出力電流波形の比較を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図である。
【図４】本発明の実施例４に係る自励式変換器の主回路構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例４に係る自励式変換器の制御装置の制御ブロック図である。
【図６】本発明の実施例５に係る自励式変換器の主回路構成を示す図である。
【図７】単相変換器３台を用いて三相交流系統に接続される一般的な自励式変換器システムの主回路構成及びその制御ブロックの例を示す図である。
【図８】単相変換器３台を用いて三相交流系統に接続される一般的な自励式変換器システムにおいて零相電流を検出する場合の主回路構成を示す図である。
【図９】単相変換器３台を用いた自励式変換器システムにおいて零相電流を抑制する場合の一般的な制御ブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ａ，１ｂ，１ｃ  単相変換器
２    変換器用変圧器
３    交流母線
４ａ，４ｂ，４ｃ  交流電圧検出器
５ａ，５ｂ，５ｃ  交流電流検出器
６    位相検出回路
７    ３相／２相変換回路
８    座標変換回路
９    交流電流制御回路
１０ａ，１０ｂ  加算器
１１  ２相／３相変換回路
１２  パルス発生回路
１３  電流指令値演算回路
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  正弦波交流電流制御回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  加算器
１６  加算器
１７  比例回路
１８  比例積分回路
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ  加算器
２０  フィルタ回路
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  減算器
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ  交流電流検出器
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  交流電流検出器
【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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