特開 2024-103121 電力変換回路制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024103121

(43)【公開日】2024-08-01

(54)【発明の名称】電力変換回路制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20240725BHJP

【ＦＩ】

H02M3/28 W

H02M3/28 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023007288

(22)【出願日】2023-01-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】繁内 宏治

(72)【発明者】

【氏名】石垣 将紀

(72)【発明者】

【氏名】杉山 義信

(72)【発明者】

【氏名】田内 豊

【テーマコード（参考）】

5H730

【Ｆターム（参考）】

5H730AA16

5H730AS01

5H730AS04

5H730AS05

5H730BB27

5H730BB37

5H730BB57

5H730BB84

5H730BB88

5H730DD03

5H730DD04

5H730DD16

5H730EE04

5H730EE13

5H730FD31

(57)【要約】

【課題】本発明は、並列接続された複数の電力変換回路を制御する装置の構成を単純化することを目的とする。
【解決手段】制御値演算部２０は、並列接続された複数の電力変換回路における並列接続端に流れる電流の測定値と電流指令値との差異に基づいて、総合操作量を求める操作量決定処理と、総合操作量に対し、複数の異なる外乱信号を個別に重畳して、複数の外乱重畳信号を生成する重畳処理と、複数の異なる外乱信号に対応する１つまたは複数の成分を総合操作量から抽出し、複数の異なる外乱信号に対応する１つまたは複数の誤差成分を求める誤差抽出処理と、誤差成分に基づいて、複数の外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理と、複数の外乱重畳信号のそれぞれに対して、補正係数を用いた補正処理を施して、複数の電力変換回路のそれぞれに対する操作量を求める操作量決定処理と、を実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列接続された複数の電力変換回路における並列接続端に流れる電流の測定値と電流指令値との差異に基づいて、総合操作量を求める操作量決定処理と、
前記総合操作量に対し、複数の異なる外乱信号を個別に重畳して、複数の外乱重畳信号を生成する重畳処理と、
複数の異なる前記外乱信号に対応する１つまたは複数の成分を前記総合操作量から抽出し、複数の異なる前記外乱信号に対応する１つまたは複数の誤差成分を求める誤差抽出処理と、
前記誤差成分に基づいて、複数の前記外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理と、
複数の前記外乱重畳信号のそれぞれに対して、前記補正係数を用いた補正処理を施して、複数の前記電力変換回路のそれぞれに対する操作量を求める操作量決定処理と、
を実行することを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、直交関数列で表されることを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項3】

請求項２に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、相互に直交する複数の三角関数で表されることを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項4】

請求項１に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、複数の外乱関数であって、１つの関数の値が活性値となり、かつ、他の関数の値が非活性値となる時間帯があり、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる複数の外乱関数で表されることを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項5】

請求項４に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、
複数の前記外乱関数で表される複数の信号のそれぞれに対して、低域通過フィルタ処理を施して得られる複数の信号であることを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項6】

請求項４または請求項５に記載の電力変換回路制御装置であって、
前記誤差抽出処理は、
前記総合操作量に基づく値に複数の前記外乱信号をそれぞれ乗算することで、各前記誤差成分を前記総合操作量から抽出する処理を含むことを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項7】

請求項４または請求項５に記載の電力変換回路制御装置であって、
前記誤差抽出処理は、
前記総合操作量に基づく値に複数の前記外乱信号をそれぞれ乗算して得られた複数の乗算値の平均値を求め、複数の前記乗算値のそれぞれから前記平均値を減算することで、各前記誤差成分を求めることを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項8】

請求項１に記載の電力変換回路制御装置であって、
前記補正係数決定処理は、
各前記誤差成分に対する時間積分を実行し、各前記誤差成分の時間積分値に基づく値を独立変数とする各単調増加関数に基づいて、各前記補正係数を求める処理を含むことを特徴とする電力変換回路制御装置。

【請求項9】

請求項１に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記電力変換回路のそれぞれに対する前記操作量に基づいて、各前記電力変換回路を制御するスイッチング制御部を備え、
各前記電力変換回路は、
トランスによって結合した１次側スイッチング回路および２次側スイッチング回路を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記操作量に基づいて、前記１次側スイッチング回路のスイッチング位相と、前記２次側スイッチング回路の位相との差異を制御することを特徴とする電力変換回路制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換回路制御装置に関し、特に、並列接続された複数の電力変換回路を制御する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

２つのスイッチング回路をトランスによって結合した電力変換回路が広く用いられている。２次側のスイッチング回路には、例えば、電気自動車に搭載される電気回路が接続され、１次側のスイッチング回路には、例えば、商用電源が接続される。１次側のスイッチング回路と２次側のスイッチング回路とがトランスによって電気的に絶縁されているので、高出力電圧のバッテリが搭載されている場合であっても、商用電源の取り扱いが容易になる。

【0003】

このような電力変換回路には、以下の特許文献１に示されているように、１次側のスイッチング回路をスイッチングする位相と、２次側のスイッチング回路をスイッチングする位相との差異に応じて、１次側から２次側に伝送される電力が定まるものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１６００９３号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】Yeh Ting, Sjoerd de Haan, Jan A. Ferreira: "Modular Single-active Bridge DC-DC Converters", IEEE IAS. Magazine, Vol. 22, No. 5, pp. 43-52 (2016)

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

電力変換回路から負荷回路に供給される電力を大きくする場合、電力変換回路に用いられるスイッチング素子の耐電圧または許容電流を大きくする必要が生じ、電力変換回路の設計が困難となることがある。そこで、非特許文献１に記載されているように、複数の電力変換回路を並列に接続した並列型電力変換装置が考えられている。しかし、並列型電力変換装置では、各電力変換回路を制御するために、各電力変換回路に電流計を設ける必要があり、並列型電力変換装置を制御する装置の構成が複雑となってしまう場合があった。

【0007】

本発明は、並列接続された複数の電力変換回路を制御する装置の構成を単純化することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、並列接続された複数の電力変換回路における並列接続端に流れる電流の測定値と電流指令値との差異に基づいて、総合操作量を求める操作量決定処理と、前記総合操作量に対し、複数の異なる外乱信号を個別に重畳して、複数の外乱重畳信号を生成する重畳処理と、複数の異なる前記外乱信号に対応する１つまたは複数の成分を前記総合操作量から抽出し、複数の異なる前記外乱信号に対応する１つまたは複数の誤差成分を求める誤差抽出処理と、前記誤差成分に基づいて、複数の前記外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理と、複数の前記外乱重畳信号のそれぞれに対して、前記補正係数を用いた補正処理を施して、複数の前記電力変換回路のそれぞれに対する操作量を求める操作量決定処理と、を実行することを特徴とする。

【0009】

望ましくは、複数の前記外乱信号は、直交関数列で表される。

【0010】

望ましくは、複数の前記外乱信号は、相互に直交する複数の三角関数で表される。

【0011】

望ましくは、複数の前記外乱信号は、複数の外乱関数であって、１つの関数の値が活性値となり、かつ、他の関数の値が非活性値となる時間帯があり、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる複数の外乱関数で表される。

【0012】

望ましくは、複数の前記外乱信号は、複数の前記外乱関数で表される複数の信号のそれぞれに対して、低域通過フィルタ処理を施して得られる複数の信号である。

【0013】

望ましくは、前記誤差抽出処理は、前記総合操作量に基づく値に複数の前記外乱信号をそれぞれ乗算することで、各前記誤差成分を前記総合操作量から抽出する処理を含む。

【0014】

望ましくは、前記誤差抽出処理は、前記総合操作量に基づく値に複数の前記外乱信号をそれぞれ乗算して得られた複数の乗算値の平均値を求め、複数の前記乗算値のそれぞれから前記平均値を減算することで、各前記誤差成分を求める。

【0015】

望ましくは、前記補正係数決定処理は、各前記誤差成分に対する時間積分を実行し、各前記誤差成分の時間積分値に基づく値を独立変数とする各単調増加関数に基づいて、各前記補正係数を求める処理を含む。

【0016】

望ましくは、複数の前記電力変換回路のそれぞれに対する前記操作量に基づいて、各前記電力変換回路を制御するスイッチング制御部を備え、各前記電力変換回路は、トランスによって結合した１次側スイッチング回路および２次側スイッチング回路を備え、前記スイッチング制御部は、前記操作量に基づいて、前記１次側スイッチング回路のスイッチング位相と、前記２次側スイッチング回路の位相との差異を制御する。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、並列接続された複数の電力変換回路を制御する装置の構成を単純化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】並列型電力変換装置の構成を示す図である。

【図2】３つの電力変換回路が並列接続された並列型電力変換装置の構成を示す図である。

【図3】電力変換システムの演算モデルを示す図である。

【図4】３つの電力変換回路を備える電力変換システムの構成例を示す図である。

【図5】電力変換システムの構成を示す図である。

【図6】電力変換システムの構成を示す図である。

【図7】電力変換システムについて行ったシミュレーションの結果を示す図である。

【図8】電力変換システムについて行ったシミュレーションの結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

各図を参照して本発明の実施形態について説明する。複数の図面に示されている同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を簡略化する。各図で定義された上、下等の方向を示す用語は、説明の便宜上のものであり、各構成要素を配置する際の姿勢を限定するものではない。

【0020】

図１には、本発明の基本技術に係る並列型電力変換装置１００の構成が示されている。並列型電力変換装置１００は、並列接続された複数（Ｎ個）の電力変換回路１０－１～１０－Ｎを備えている。ここで、並列接続とは、各電力変換回路１０－ｉ（ｉ＝１～Ｎ）の一対の入力端子の一方同士および他方同士がそれぞれ共通に接続され、各電力変換回路１０－ｉの一対の出力端子の一方同士および他方同士がそれぞれ共通に接続されることをいう。

【0021】

各電力変換回路１０－ｉの一対の入力端子の一方である正極入力端子Ｔｐ１は、並列端子ＴＰ１に共通に接続され、各電力変換回路１０－ｉの一対の入力端子の他方である負極入力端子Ｔｇ１は、並列端子ＴＧ１に共通に接続されている。各電力変換回路１０－ｉの一対の出力端子の一方である正極出力端子Ｔｐ２は、並列端子ＴＰ２に共通に接続され、各電力変換回路１０－ｉの一対の出力端子の他方である負極出力端子Ｔｇ２は、並列端子ＴＧ２に共通に接続されている。

【0022】

並列端子ＴＰ１およびＴＧ１（一対の並列接続端）には直流電力源２００が接続されている。並列端子ＴＰ２およびＴＧ２（一対の並列接続端）には負荷回路２０２が接続されている。各電力変換回路１０－ｉがスイッチングをすることで、直流電力源２００から出力された直流電圧が昇圧または降圧され、負荷回路２０２に出力される。これによって、直流電力源２００から負荷回路２０２に直流電力が供給される。各電力変換回路１０－ｉの昇圧または降圧によって、負荷回路２０２には適切な電圧が印加される。また、複数の電力変換回路１０－１～１０－Ｎが並列接続されることで、各電力変換回路１０－ｉには、耐電圧または許容電流が小さい電気回路素子が用いられてよい。

【0023】

図２には、３つの電力変換回路１０－１～１０－３が並列接続された並列型電力変換装置１０１の構成が示されている。電力変換回路１０－１～１０－３のそれぞれは、１次側スイッチング回路１２および２次側スイッチング回路１４を備えている。１次側スイッチング回路１２は、並列接続されたスイッチングブリッジＸ１およびＹ１を備えている。スイッチングブリッジＸ１は、直列接続されたスイッチング素子Ｓ１およびＳ２を備えている。スイッチングブリッジＹ１は、直列接続されたスイッチング素子Ｓ３およびＳ４を備えている。スイッチング素子Ｓ１～Ｓ４は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であってよい。２つのＩＧＢＴが直列接続されるとは、一方のＩＧＢＴのエミッタ端子と他方のＩＧＢＴのコレクタ端子とが接続されることをいう。２つのＭＯＳＦＥＴが直列接続されるとは、一方のＭＯＳＦＥＴのソース端子が、他方のＭＯＳＦＥＴのドレイン端子に接続されることをいう。

【0024】

１次側スイッチング回路１２は、さらに、スイッチングブリッジＸ１およびＹ１に並列接続されたコンデンサＣ１を備えている。スイッチングブリッジＸ１、スイッチングブリッジＹ１およびコンデンサＣ１の上側の並列接続端は、正極入力端子Ｔｐ１に接続され、下側の並列接続端は、負極入力端子Ｔｇ１に接続されている。

【0025】

スイッチング素子Ｓ１およびＳ２は交互にオンオフする。すなわち、スイッチング素子Ｓ１がオフからオンに切り替わったときに、スイッチング素子Ｓ２はオンからオフに切り替わり、スイッチング素子Ｓ１がオンからオフに切り替わったときに、スイッチング素子Ｓ２はオフからオンに切り替わる。同様に、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４は交互にオンオフする。スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ３は、所定の位相差、例えば１８０°の位相差でスイッチングをする。

【0026】

１次側スイッチング回路１２は、さらに、インダクタＬ１を備えている。インダクタＬ１の一端は、スイッチング素子Ｓ１およびＳ２の接続点に接続され、他端は、スイッチング素子Ｓ３およびＳ４の接続点に接続されている。

【0027】

２次側スイッチング回路１４は、スイッチングブリッジＸ２、スイッチングブリッジＹ２、コンデンサＣ２およびインダクタＬ２を備えている。２次側スイッチング回路１４の回路構成は、１次側スイッチング回路１２の回路構成と同様である。スイッチングブリッジＸ２、スイッチングブリッジＹ２、コンデンサＣ２およびインダクタＬ２は、それぞれ、スイッチングブリッジＸ１、スイッチングブリッジＹ１、コンデンサＣ１およびインダクタＬ１に対応する。インダクタＬ１およびＬ２は磁気的に結合し、トランス１５を構成している。スイッチングブリッジＸ２、スイッチングブリッジＹ２およびコンデンサＣ２の上側の並列接続端は、正極出力端子Ｔｐ２に接続され、下側の並列接続端は、負極出力端子Ｔｇ２に接続されている。

【0028】

電力変換回路１０－１～１０－３のそれぞれが備える１次側スイッチング回路１２のインダクタＬ１は、第１コネクタを構成してよい。電力変換回路１０－１～１０－３のそれぞれが備える２次側スイッチング回路１４のインダクタＬ２は、第１コネクタに着脱自在な第２コネクタを構成してよい。第１コネクタと第２コネクタが、接近または機械的に結合することで、電力変換回路１０－１～１０－３のそれぞれにおいてトランス１５が形成される。

【0029】

１次側スイッチング回路１２から２次側スイッチング回路１４に伝送される電力は、１次側スイッチング回路１２のスイッチングと２次側スイッチング回路１４のスイッチングとの位相差に応じて定まる。並列端子ＴＰ２には電流計１３が接続されている。電流計１３は、並列端子ＴＰ２に流れる電流を測定し、総合電流Ｉ_ｏｕｔの測定値を出力する。ここで、総合電流Ｉ_ｏｕｔは、電力変換回路１０－１～１０－Ｎの正極出力端子Ｔｐ２から流出する電流Ｉ_１～Ｉ_Ｎを加算合計した電流である。

【0030】

図２には、３つの電力変換回路１０－１～１０－３が並列接続された並列型電力変換装置１０１が示されているが、並列型電力変換装置１０１は、図２に示されている回路構成を有する２つまたは４つ以上の電力変換回路１０－ｉが並列接続された回路構成を有してもよい。

【0031】

この場合においても、複数の電力変換回路１０－ｉが備える１次側スイッチング回路１２のインダクタＬ１は、１つの第１コネクタを構成してよい。複数の電力変換回路１０－ｉが備える２次側スイッチング回路１４のインダクタＬ２は、１つの第２コネクタを構成してよい。第１コネクタと第２コネクタが、接近または機械的に結合することで、各電力変換回路１０－ｉにおいてトランス１５が形成される。

【0032】

また、１次側スイッチング回路１２および２次側スイッチング回路１４には、１次側スイッチング回路１２をスイッチングする位相と、２次側スイッチング回路１４をスイッチングする位相との差異に応じて、１次側から２次側に伝送される電力が定まるその他の構成を有するものが用いられてもよい。

【0033】

図３には、本発明の実施形態に係る電力変換システム１０４の演算モデルが示されている。電力変換システム１０４は、並列型電力変換装置１００および電力変換回路制御装置１０２を備えている。並列型電力変換装置１００は、電力変換回路１０－１～１０－Ｎおよび加算合計器２４を備えている。電力変換回路１０－１～１０－Ｎは、それぞれ位相差δ_１～δ_Ｎで制御されることで、電流Ｉ_１～Ｉ_Ｎをそれぞれ出力する。ここで、電力変換回路１０－ｉが位相差δ_ｉで制御されるとは、１次側スイッチング回路１２および２次側スイッチング回路１４のスイッチング位相差を位相差δ_ｉに近付けまたは一致させる制御が行われることをいう。加算合計器２４は、演算モデル上の仮想の構成要素であり、電流Ｉ_１～Ｉ_Ｎを加算合計し、総合電流Ｉ_ｏｕｔを出力する。

【0034】

電流Ｉ_ｉは、位相差δ_ｉを用いて、次のように表される。

【0035】

【数1】

【0036】

ただし、ｋは、インダクタＬ１およびＬ２の結合係数、Ｖ_ｉｎは正極入力端子Ｔｐ１および負極入力端子Ｔｇ１に印加された直流電圧、ωはスイッチング角周波数、Ｌは、インダクタＬ１およびＬ２のインダクタンスである。Ｇは、中央の式においてδの前に乗ぜられている変数をまとめて表したゲインである。（数１）におけるＶ_ｉｎを除く各変数は、各電力変換回路１０－ｉについて固有の値である。Ｖ_ｉｎを除く各変数には添え字として「ｉ」を付してもよいが、表記を簡単にするために添え字「ｉ」は省略されている。図３の各電力変換回路１０－ｉに示されている関数ｆ（δ）は、以下の（数２）で表される。

【0037】

【数2】

【0038】

また、ｕ＝ｆ（δ）とした場合、ｆ（δ）の逆関数ｆ^－１（ｕ）は、以下の（数３）で表される。

【0039】

【数3】

【0040】

ここで、ｓｇｎ（ｕ）は、ｕが正であるときに＋１となり、ｕが負であるときに－１となる符号関数である。

【0041】

電力変換回路制御装置１０２は、減算器１６、比例積分制御器１８、制御値演算部２０およびスイッチング制御部２２－１～２２－Ｎを備えている。電力変換回路制御装置１０２は、プログラムを実行することで各構成要素（減算器１６、比例積分制御器１８、制御値演算部２０およびスイッチング制御部２２－１～２２－Ｎ）の機能を実現するプロセッサを備えてよい。

【0042】

減算器１６は、並列型電力変換装置１００の並列端子ＴＰ２に接続された電流計１３から総合電流Ｉ_ｏｕｔの測定値（以下、単に総合電流Ｉ_ｏｕｔという）を取得する。総合電流Ｉ_ｏｕｔは、並列型電力変換装置１００から流出する電流を示す。また、減算器１６は、総合電流Ｉ_ｏｕｔに対する目標値である電流指令値Ｉ_ｒｅｆを取得する。電流指令値Ｉ_ｒｅｆは、電力変換回路制御装置１０２が他の制御装置から取得してよい。

【0043】

減算器１６および比例積分制御器１８は、総合電流Ｉ_ｏｕｔと電流指令値Ｉ_ｒｅｆとの差異に基づいて、総合操作量ｖを求める操作量決定処理を実行する。すなわち、減算器１６は、電流指令値Ｉ_ｒｅｆから総合電流Ｉ_ｏｕｔを減算した電流誤差ｄを求め、比例積分制御器１８に出力する。比例積分制御器１８は、電流誤差ｄを所定時間に亘って時間積分し、これによって得られた時間積分値と電流誤差ｄの値それぞれに所定の係数を乗じて和を取ることで総合操作量ｖを求め、制御値演算部２０に出力する。制御値演算部２０は、総合操作量ｖに基づいて、各電力変換回路１０－ｉに対する操作量ｕ_ｉを求め、スイッチング制御部２２－ｉに出力する。スイッチング制御部２２－ｉは、（数３）に基づいて位相差δ_ｉを求め、電力変換回路１０－ｉを位相差δ_ｉで制御する。

【0044】

なお、このような比例積分制御（ＰＩ制御）を行う比例積分制御器１８に代えて、比例制御（Ｐ制御）行う制御器、または比例積分微分制御（ＰＩＤ制御）を行う制御器が用いられてもよい。Ｐ制御を行う制御器は、電流誤差ｄに所定の係数を乗じて総合操作量ｖを求め、制御値演算部２０に出力する。ＰＩＤ制御を行う制御器は、電流誤差ｄを所定時間に亘って時間積分して時間積分値を得ると共に、電流誤差ｄに対して微分演算を行い微分値を得る。ＰＩＤ制御を行う制御器は、時間積分値、時間微分値および電流誤差ｄの値それぞれに所定の係数を乗じて和を取ることで総合操作量ｖを求め、制御値演算部２０に出力する。

【0045】

制御値演算部２０は、次に説明する処理によって、電力変換回路１０－１～１０－Ｎが出力する電流Ｉ_１～Ｉ_Ｎが均一となるように、所定のフィードバック周期で操作量ｕ_１~ｕ_Ｎを繰り返し求める。

【0046】

図４には、３つの電力変換回路１０－１～１０－３を備える電力変換システム１０６の構成例が示されている。制御値演算部２０ａは、外乱発生部３０、重畳器３２－１～３２－３、乗算器３４－１～３４－３、誤差抽出処理部３６、積分処理部３８、２相３相変換部４０および関数処理部４２を備えている。

【0047】

外乱発生部３０は、（数４）に示される３つの外乱信号Δ_１～Δ_３を、それぞれ重畳器３２－１～３２－３に出力する。外乱信号Δ_１～Δ_３は、周波数をｆとした時間ｔについての正弦関数または余弦関数であり、相互の位相差は１２０°（２π／３）である。周波数ｆは、その逆数である周期１／ｆが、操作量ｕ_１~ｕ_Ｎが繰り返し求められるフィードバック周期よりも長くなるように決定されてよい。

【0048】

【数4】

【0049】

重畳器３２－１～３２－３は、総合操作量ｖに外乱信号Δ_１～Δ_３をそれぞれ個別に加算（重畳）し、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_３を、それぞれ、乗算器３４－１～３４－３に出力する。

【0050】

誤差抽出処理部３６は、総合操作量ｖに対して、（数５）で示されるような誤差抽出演算処理を実行し、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}を求め、積分処理部３８に出力する。ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}は、総合操作量ｖに外乱信号Δ１～Δ３が重畳されたことによって、フィードバック後の総合操作量ｖに含まれることとなった誤差成分に相当する。

【0051】

【数5】

【0052】

なお、（数５）のＧ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}は、総合操作量ｖにｃｏｓ（２πｆｔ）を乗じて、低域通過フィルタＬＰＦによって直流成分を抽出することで求められる。Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}は、総合操作量ｖにｓｉｎ（２πｆｔ）を乗じて、低域通過フィルタＬＰＦによって直流成分を抽出することで求められる。

【0053】

積分処理部３８は、ゲイン誤差率_{Ｇｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}のそれぞれを所定時間に亘って時間積分し、これによって得られた時間積分値に所定の比例係数（ゲイン）を乗じてゲイン補正量Ｋ_ａおよびＫ_ｂを求め、２相３相変換部４０に出力する。図４では、ラプラス変換におけるｓ領域で積分演算が表現されている。Ｔは比例係数で定まる定数である。２相３相変換部４０は、ゲイン補正量Ｋ_ａおよびＫ_ｂに対して、（数６）に示される２相３相変換を行い、３相のゲイン補正量Ｋ_ｃ１、Ｋ_ｃ２およびＫ_ｃ３を求め、関数処理部４２に出力する。

【0054】

【数6】

【0055】

関数処理部４２は、（数７）に従って、ゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃ３に対する指数関数値として、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３を求める。

【0056】

【数7】

【0057】

操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３を求めるに際しては、指数関数の代わりに、ゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃ３を変数とするその他の単調増加関数（導関数が正となる関数）が用いられてもよい。関数処理部４２は、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３を、それぞれ、乗算器３４－１～３４－３に出力する。

【0058】

このように、積分処理部３８、２相３相変換部４０および関数処理部４２は、外乱信号Δ_１～Δ_３に基づく総合操作量ｖの誤差成分に基づいて、３つの外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理を実行し、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３を求める。

【0059】

乗算器３４－１～３４－３は、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_３に対して、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３を用いた補正処理を施し、操作量ｕ_１～ｕ_３を生成する。すなわち、乗算器３４－１～３４－３は、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_３に、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３をそれぞれ乗じて操作量ｕ_１～ｕ_３を生成し、スイッチング制御部２２－１～２２－３にそれぞれ出力する。スイッチング制御部２２－１～２２－３は、（数３）に基づいてそれぞれ位相差δ_１～δ_３を求める。スイッチング制御部２２－１～２２－３は、それぞれ、電力変換回路１０－１～１０－３を位相差δ_１～δ_３で制御する。

【0060】

制御値演算部２０ａは、総合電流Ｉ_ｏｕｔと電流指令値Ｉ_ｒｅｆに基づいて、操作量ｕ_１～ｕ_３を求める処理を、所定のフィードバック周期で繰り返し実行する。スイッチング制御部２２－１～２２－３は、時間経過と共に順次求められた操作量ｕ_１～ｕ_３に基づいて、電力変換回路１０－１～１０－３を制御する。これによって、電力変換回路１０－１～１０－３が出力する電流Ｉ_１～Ｉ_３は、同一の値に収束して均一化される。

【0061】

上記のように、電力変換回路１０－１～１０－３のそれぞれが備える１次側スイッチング回路１２のインダクタＬ１が第１コネクタを構成し、電力変換回路１０－１～１０－３のそれぞれが備える２次側スイッチング回路１４のインダクタＬ２が第２コネクタを構成した場合、第１コネクタと第２コネクタがずれて結合してしまうことがある。本実施形態によれば、第１コネクタと第２コネクタに結合ずれが生じ、各電力変換回路におけるトランス１５の結合係数等にバラツキが生じた場合であっても、各電力変換回路に入力される電流、または各電力変換回路から出力される電流は均一化される。

【0062】

電力変換回路１０－１～１０－３が出力する電流Ｉ_１～Ｉ_３が同一の値に収束する原理について説明する。総合電流Ｉ_ｏｕｔが電流指令値Ｉ_ｒｅｆに追従している場合、（数８）が成立する。

【0063】

【数8】

【0064】

（数８）を総合操作量ｖについて解くと（数９）が得られる。

【0065】

【数9】

【0066】

ここで、Ｋ_１Ｇ_１、Ｋ_２Ｇ_２およびＫ_３Ｇ_３の平均値をＧ_ｍｅａｎとし、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}を（数１０）のように定義する。

【0067】

【数10】

【0068】

３相交流信号である外乱信号Δ_１、Δ_２およびΔ_３の総和が０となることを利用して、（数９）および（数１０）からＫ_１Ｇ_１、Ｋ_２Ｇ_２およびＫ_３Ｇ_３を消去すると（数１１）が得られる。

【0069】

【数11】

【0070】

（数１１）の右辺第２項はゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}が０であるときに０となり、そうでないときに０でない交流成分を持つ。すなわち、右辺第２項はゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}の情報を含んでいる。ここから、各ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}に下記のように関連付けられたＧ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}を推定することができる。

【0071】

ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}と、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}との関係について説明する。ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}は、これらの総和が０である対称３相交流として解釈される。ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ１}、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ２}、およびＧ_{ｅｒｒｏｒ３}は、２相３相変換の式と、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}によって、（数１２）のように表される。

【0072】

【数12】

【0073】

同様にして、外乱信号Δ_１～Δ_３は、直交２相成分Δ_ａおよびΔ_ｂによって、（数１３）のように表される。

【0074】

【数13】

【0075】

（数１２）および（数１３）の左辺を、（数１１）に代入することで、（数１４）が得られる。

【0076】

【数14】

【0077】

さらに、（数４）および（数１３）から、（数１５）が得られる。

【0078】

【数15】

【0079】

（数１５）を（数１４）に代入することで、（数１６）が得られる。

【0080】

【数16】

【0081】

（数１６）には、総合操作量ｖに含まれる余弦波成分および正弦波成分が、それぞれ、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}であることが示されている。（数１６）から、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}が、（数５）によって求められることが理解される。

【0082】

ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}は、外乱信号Δ_１～Δ_３を３相２相変換して得られた外乱信号Δ_ａおよびΔ_ｂのそれぞれに対応する誤差成分に相当する。この誤差成分は、総合操作量ｖに外乱信号Δ_１～Δ_３が重畳されたことによって外乱重畳信号に含まれることとなった誤差に対応する。誤差成分としてのゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}は、（数５）によって総合操作量ｖから抽出される。

【0083】

図４に示されている電力変換システム１０６では、総合操作量ｖから２相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}が抽出され、２相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}が時間積分されて２相のゲイン補正量Ｋ_ａおよびＫ_ｂが求められる。さらに、２相３相変換部４０によって、２相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}が３相のゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃ３に変換され、ゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃ３のそれぞれから、関数処理部４２によって３相の操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３が求められる。

【0084】

このように、電力変換システム１０６では、３相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：３}が直接求められることはなく、２相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}が求められ、２相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}から３相の操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３が求められる。３相の操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_３を求める処理に対し２相分の演算処理が行われるため、演算処理が簡略化される。

【0085】

このように、直接的に求められる値が２相分の値でよい理由は、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：３}の総和が０であるという制約があるためである。すなわち、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：３}のうち１つは、他の２個の値によって表され、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：３}は、実際には２個の値の情報を有しているためである。

【0086】

次に、電力変換システム１０６の動作の安定性について説明する。（数７）、（数１０）および（数１２）より、以下の（数１７）が得られる。

【0087】

【数17】

【0088】

Ｇ_１ｅｘｐ（Ｋ_ｃ１）＝Ｇ_２ｅｘｐ（Ｋ_ｃ２）＝Ｇ_３ｅｘｐ（Ｋ_ｃ３）を満たす点を中心として（数１７）をテイラー展開することで（数１８）が得られる。

【0089】

【数18】

【0090】

（数１８）に（数６）を代入してＫ_ｃ１～Ｋ_ｃ３を削除し、式を整理することで（数１９）が得られる。

【0091】

【数19】

【0092】

積分処理部３８が実行する処理によって、（数２０）が成立し、（数１９）および（数２０）から、ゲイン補正量Ｋ_ａおよびＫ_ｂを消去することで（数２１）が得られる。

【0093】

【数20】

【0094】

【数21】

【0095】

この式は、Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ａ}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ：ｂ}が、時定数Ｔで指数関数的に０に収束することを表している。したがって、電力変換システム１０６の動作は安定しているといえる。

【0096】

図５には、本発明の第２実施形態に係る電力変換システム１０８の構成が示されている。電力変換システム１０８は、制御対象の電力変換回路１０－ｉの個数をＮ個（Ｎは２以上の整数）として一般化したものである。

【0097】

電力変換システム１０８を構成する制御値演算部２０ｂは、外乱発生部３１、重畳器３２－１～３２－Ｎ、乗算器３４－１～３４－Ｎ、操作量調整部４４、誤差抽出処理部４８、積分処理部５０、Ｎ－１相Ｎ相変換部５２および関数処理部５４を備えている。

【0098】

外乱発生部３１は、Ｎ個の外乱信号Δ_１～Δ_Ｎを、それぞれ重畳器３２－１～３２－Ｎに出力する。ここで、外乱信号Δ_１～Δ_Ｎは、Ｎ－１個の直交関数列φ_１～φ_Ｎ－１と、正則行列Ａを用いて（数２２）のように表される。

【0099】

【数22】

【0100】

重畳器３２－１～３２－Ｎは、総合操作量ｖに外乱信号Δ_１～Δ_Ｎをそれぞれ個別に加算（重畳）し、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_Ｎを、それぞれ、乗算器３４－１～３４－Ｎに出力する。

【0101】

操作量調整部４４は、高域通過フィルタＨＰＦおよび係数乗算器４６を備えている。高域通過フィルタＨＰＦは、総合操作量ｖから直流成分を取り除いた総合操作量ｗ_ａｃを生成する。係数乗算器４６は、総合操作量ｗ_ａｃに一定値－１／Δを乗じて、総合操作量ｖ_ａｃ＝－ｗ_ａｃ／Δを、誤差抽出処理部４８に出力する。

【0102】

誤差抽出処理部４８は、総合操作量ｖ_ａｃに対して、（数２３）で示されるような誤差抽出演算処理を実行し、ゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}を求め、積分処理部５０に出力する。

【0103】

【数23】

【0104】

ゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}およびｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}は、外乱信号Δ_１～Δ_Ｎを正則行列Ａの逆行列によって変換して得られる直交関数列φ_１～φ_Ｎ－１のそれぞれに対応する誤差成分に相当する。この誤差成分は、総合操作量ｖに外乱信号Δ_１～Δ_Ｎが重畳されたことによって外乱重畳信号に含まれることとなった誤差に対応する。誤差成分としてのゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}は、（数２３）によって総合操作量ｖから抽出される。

【0105】

積分処理部５０は、ゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}のそれぞれを所定時間に亘って時間積分し、これによって得られた時間積分値に所定の比例係数を乗じてゲイン補正量Ｋ_ｄ１～Ｋ_ｄＮ－１を求め、Ｎ－１相Ｎ相変換部５２に出力する。図５では、ラプラス変換におけるｓ領域で積分演算が表現されている。Ｎ－１相Ｎ相変換部５２は、ゲイン補正量Ｋ_ｄ１～Ｋ_ｄＮ－１に対して、（数２４）に示されるようなＮ―１相Ｎ相変換を行い、Ｎ相のゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃＮを求め、関数処理部５４に出力する。

【0106】

【数24】

【0107】

ここで、Ａの右上に付されている「ｔ」の符号は、Ａの転置行列であることを示し、「－１」の符号はＡ^ｔの逆行列であることを示す。

【0108】

関数処理部５４は、ゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃＮのそれぞれを、単調増加関数ｈ（ｘ）の独立変数ｘに代入して得られる操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎを求める。ここで、単調増加関数ｈ（ｘ）には、例えば、指数関数ｅｘｐ（ｘ）が用いられてよい。

【0109】

このように、積分処理部５０、Ｎ－１相Ｎ相変換部５２および関数処理部５４は、総合操作量ｖの誤差成分に基づいて、Ｎ個の外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理を実行し、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎを求める。

【0110】

乗算器３４－１～３４－Ｎは、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_Ｎに対して、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎを用いた補正処理を施し、操作量ｕ_１～ｕ_Ｎを生成する。すなわち、乗算器３４－１～３４－Ｎは、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_Ｎに、それぞれ操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎを乗じて、操作量ｕ_１～ｕ_Ｎを生成し、それぞれ、スイッチング制御部２２－１～２２－Ｎに出力する。スイッチング制御部２２－１～２２－Ｎは、（数３）に基づいてそれぞれ位相差δ_１～δ_Ｎを求める。スイッチング制御部２２－１～２２－Ｎは、それぞれ、電力変換回路１０－１～１０－Ｎを位相差δ_１～δ_Ｎで制御する。

【0111】

制御値演算部２０ｂは、総合電流Ｉ_ｏｕｔと電流指令値Ｉ_ｒｅｆに基づいて、操作量ｕ_１～ｕ_Ｎを求める処理を、所定のフィードバック周期で繰り返し実行する。スイッチング制御部２２－１～２２－Ｎは、時間経過と共に順次求められた操作量ｕ_１～ｕ_Ｎに基づいて、電力変換回路１０－１～１０－Ｎを制御する。これによって、電力変換回路１０－１～１０－Ｎが出力する電流Ｉ_１～Ｉ_Ｎは、同一の値に収束して均一化される。

【0112】

この制御に用いられる電流計は、総合電流Ｉ_ｏｕｔを測定するもののみでよい。したがって、電力変換システム１０８で用いられる電流計の数が削減され、構成が単純化される。

【0113】

また、上記のように、電力変換回路１０－１～１０－Ｎのそれぞれが備える１次側スイッチング回路１２のインダクタＬ１が１つの第１コネクタを構成し、電力変換回路１０－１～１０－Ｎのそれぞれが備える２次側スイッチング回路１４のインダクタＬ２が１つの第２コネクタを構成した場合、第１コネクタと第２コネクタがずれて結合してしまうことがある。本実施形態によれば、第１コネクタと第２コネクタに結合ずれが生じ、各電力変換回路におけるトランス１５の結合係数等にバラツキが生じた場合であっても、各電力変換回路に入力される電流、または各電力変換回路から出力される電流は均一化される。

【0114】

電力変換回路１０－１～１０－Ｎが出力する電流Ｉ_１～Ｉ_Ｎが同一の値に収束する原理について説明する。総合電流Ｉ_ｏｕｔが電流指令値Ｉ_ｒｅｆに追従している場合、（数９）を一般化した式として、（数２５）が成立する。

【0115】

【数25】

【0116】

外乱信号Δ_１～Δ_Ｎとして総和が０であるものを用いることで、（数２５）の右辺第３項は０になる。また、総合操作量ｖに対して高域通過フィルタ処理を施す場合には、（数２５）の右辺第１項は０になる。これらの条件の下では、総合操作量ｖ_ａｃを表す式として（数２６）が得られる。

【0117】

【数26】

【0118】

総合操作量ｖ_ａｃから、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}を求める方法として、外乱信号Δ_１～Δ_Ｎを直交関数列で表される信号とし、あるいは、直交関数列をなす各関数に定数を加えた関数列で表される信号とするものがある。この場合、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：ｉ}（ｉ＝１～Ｎ）は、総合操作量ｖ_ａｃに含まれる外乱信号Δ_ｉの成分として求められる。

【0119】

外乱信号Δ_ｉは、正則行列Ａおよび直交関数列φ_１～φ_Ｎ－１を用いて（数２７）のように表される。

【0120】

【数27】

【0121】

（数２７）を（数２６）に代入することで、（数２８）が得られる。

【0122】

【数28】

【0123】

直交関数列の性質により、総合操作量ｖ_ａｃに含まれる直交関数列φ_１～φ_Ｎ－１の各成分ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}が、次の（数２９）のように表される。

【0124】

【数29】

【0125】

ゲイン誤差率の総和は０であるため、正則行列ＡのＮ列目を全て等しい値としておくことで（数３０）が成立する。

【0126】

【数30】

【0127】

（数２９）および（数３０）をまとめることで、（数３１）が得られる。

【0128】

【数31】

【0129】

（数３１）をゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}について解くことで、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}を表す（数３２）が得られる。

【0130】

【数32】

【0131】

（数３２）には、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}が、ゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}と正則行列Ａを用いて表されることが示されている。（数２９）および（数３２）から明らかなように、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}は、Ｎ－１個の直交関数列のそれぞれの成分を、総合操作量ｖ_ａｃから抽出したものに基づいて表される。

【0132】

図５に示されている電力変換システム１０８では、総合操作量ｖ_ａｃからＮ－１相のゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}が抽出され、Ｎ－１相のゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}が時間積分されてＮ－１相のゲイン補正量Ｋ_ｄ１～Ｋ_ｄＮ－１が求められる。さらに、Ｎ－１相Ｎ相変換部５２によって、Ｎ－１相のゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}がＮ相のゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃＮに変換され、ゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃＮのそれぞれから、関数処理部５４によってＮ相の操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎが求められる。

【0133】

このように、電力変換システム１０８では、Ｎ相のゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}が直接求められることはなく、Ｎ－１相のゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}が求められ、Ｎ－１相のゲイン誤差率ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ－１}からＮ相の操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎが求められる。Ｎ相の操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_Ｎを求める処理に対しＮ－１相分の演算処理が行われるため、演算処理が簡略化される。

【0134】

このように、直接的に求められる値がＮ－１相分の値でよい理由は、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}の総和が０であるという制約があるためである。すなわち、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}のうち１つは、他のＮ－１個の値によって表され、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：Ｎ}は、実際にはＮ－１個の値の情報を有しているためである。

【0135】

直交関数列φ_１～φ_Ｎ－１は、相互に直交する複数の三角関数であってよい。電力変換回路の個数が３つである場合、直交関数φ_１およびφ_２と、正則行列Ａは、例えば（数３３）によって次のように示される。

【0136】

【数33】

【0137】

電力変換回路の個数が２つである場合、関数φ_１と正則行列Ａは、例えば（数３４）によって次のように示される。

【0138】

【数34】

【0139】

この場合、外乱信号は（数３５）で表され、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}およびＧ_{ｅｒｒｏｒ:２}は（数３６）で表される。

【0140】

【数35】

【0141】

【数36】

【0142】

電力変換回路の個数が４つである場合、直交関数列φ_１～φ_３と、正則行列Ａは、例えば（数３７）で表される。ここで、電力変換回路の個数が４以上である場合、直交関数列には、２倍周波数以上の関数が含められる。

【0143】

【数37】

【0144】

電力変換回路の個数が５つである場合、直交関数列φ_１～φ_４と、正則行列Ａは、例えば（数３８）で表される。

【0145】

【数38】

【0146】

図６には、本発明の第３実施形態に係る電力変換システム１１０の構成が示されている。電力変換システム１１０が備える制御値演算部２０ｃは、外乱発生部３３、重畳器３２－１～３２－４、乗算器３４－１～３４－３、操作量調整部６０、誤差抽出処理部６４、積分処理部６８、および関数処理部７０を備えている。

【0147】

外乱発生部３３は、低域通過フィルタＬＰＦ１～ＬＰＦ４および係数乗算器３５－１～３５－４を備えている。外乱発生部３３は、外乱関数信号φ_１～φ_４を取得し、外乱関数信号φ_１～φ_４のそれぞれの高域周波数成分を低域通過フィルタＬＰＦ１～ＬＰＦ４によって低減して、係数乗算器３５－１～３５－４にそれぞれ出力する。低域通過フィルタＬＰＦ１～ＬＰＦ４は、外乱関数信号φ_１～φ_４のスルーレートを低下させるものである。外乱関数信号φ_１～φ_４のスルーレートを低下させることで、操作量ｕ_１～ｕ_Ｎが繰り返し求められる際の外乱関数信号φ_１～φ_４への追従性が向上する。各係数乗算器３５－１～３５－４は、低域通過フィルタＬＰＦによって低域通過フィルタ処理が施された外乱関数信号φ_１～φ_４に、調整係数Δを乗算して外乱信号Δ_１～Δ_４を生成し、それぞれ、重畳器３２－１～３２－４に出力する。

【0148】

外乱関数信号φ_１～φ_４は、（数３９）で表される外乱関数によって表される信号であってよい。ただし、本実施形態では、（数３９）においてＮ＝４である。（数３９）で表される外乱関数信号φ_ｋは直交信号である。

【0149】

【数39】

【0150】

（数３９）に示される外乱関数信号φ_１～φ_４については、１つの外乱関数信号の値が活性値となり、かつ、他の外乱関数信号の値が非活性値となる時間帯がある。ここで、活性値は√ＦＮまたは－√ＦＮであり、非活性値は０である。外乱関数信号φ_１～φ_４は、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる。φ_１～φ_Ｎが順に活性値をとる状態が一巡する周期１／ｆは、操作量ｕ_１～ｕ_Ｎが繰り返し求められるフィードバック周期よりも長くなるように決定されてよい。

【0151】

外乱関数信号φ_１～φ_４は、（数４０）で表される外乱関数によって表される信号であってもよい。ただし、本実施形態では、（数４０）においてＮ＝４である。

【0152】

【数40】

【0153】

（数４０）に示される外乱関数信号φ_１～φ_４についても、１つの外乱関数信号の値が活性値となり、かつ、他の外乱関数信号の値が非活性値となる時間帯がある。ここで、活性値は１であり、非活性値は０である。外乱関数信号φ_１～φ_４は、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる。φ_１～φ_Ｎが順に活性値をとる状態が一巡する周期１／ｆは、操作量ｕ_１～ｕ_Ｎが繰り返し求められるフィードバック周期よりも長くなるように決定されてよい。

【0154】

重畳器３２－１～３２－４は、総合操作量ｖに外乱信号Δ_１～Δ_４をそれぞれ個別に加算し、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_４を、それぞれ、乗算器３４－１～３４－４に出力する。

【0155】

上記のように、外乱関数信号φ_１～φ_４については、１つの外乱関数信号の値が活性値となり、かつ、他の外乱関数信号の値が非活性値となる時間帯がある。そして、外乱関数信号φ_１～φ_４は、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる。したがって、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_４は、時分割で、時間経過と共に順に外乱関数信号φ_１～φ_４に対応した値を有する。

【0156】

操作量調整部６０は、高域通過フィルタＨＰＦおよび係数乗算器６２を備えている。高域通過フィルタＨＰＦは、総合操作量ｖから直流成分を取り除いた総合操作量ｗ_ａｃを生成する。係数乗算器６２は、総合操作量ｖ_ａｃに－４／Δを乗じて、総合操作量ｖ_ａｃ＝－４ｖ_ａｃ／Δを誤差抽出処理部６４に出力する。

【0157】

誤差抽出処理部６４は、乗算器１－１～１－４、平均値演算部６６および減算器２－１～２－４を備えている。乗算器１－１～１－４は、操作量調整部６０から出力された総合操作量ｗ_ａｃに、低域通過フィルタ処理が施された外乱関数信号φ_１～φ_４を個別に乗じて、乗算値としてゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}を求める。平均値演算部６６は、φ_１ｖ_ａｃ～φ_４ｖ_ａｃの平均値Ｖ_ｍｅａｎを求める。減算器２－１～２－４は、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}のそれぞれからＶ_ｍｅａｎを減算したゲイン誤差率Ｇ_ｅ１～Ｇ_ｅ４を求め、積分処理部６８に出力する。

【0158】

上記のように、外乱関数信号φ_１～φ_４については、１つの外乱関数信号の値が活性値となり、かつ、他の外乱関数信号の値が非活性値となる時間帯がある。そして、外乱関数信号φ_１～φ_４は、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる。また、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}は、総合操作量ｖ_ａｃに、低域通過フィルタ処理が施された外乱関数信号φ_１～φ_４を個別に乗じて得られる値である。したがって、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}の瞬時値は、外乱関数信号φ_１～φ_４のいずれかの成分が総合操作量ｖ_ａｃから抽出された値となる。すなわち、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}は、時分割で、時間経過と共に１つずつ順に外乱関数信号φ_１～φ_４に対応する値を有する。

【0159】

ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}は、外乱信号Δ_１～Δ_４のそれぞれに対応する誤差成分に相当する。この誤差成分は、総合操作量ｖに外乱信号Δ_１～Δ_４が重畳されたことによって外乱重畳信号に含まれることとなった誤差に対応する。誤差成分としてのゲイン誤差率Ｇ_ｅ１～Ｇ_ｅ４は、誤差抽出処理部６４によって総合操作量ｖ_ａｃから抽出される。

【0160】

また、減算器２－１～２－４が、ゲイン誤差率Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：１}～Ｇ_{ｅｒｒｏｒ：４}からＶ_ｍｅａｎを減算している理由は、ゲイン誤差率Ｇ_ｅ１～Ｇ_ｅ４の総和を０とするためである。

【0161】

積分処理部６８は、ゲイン誤差率Ｇ_ｅ１～Ｇ_ｅ４のそれぞれを所定時間に亘って時間積分し、これによって得られた時間積分値に所定の係数を乗じてゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃ４を求め、関数処理部７０に出力する。関数処理部７０は、ゲイン補正量Ｋ_ｃ１～Ｋ_ｃ４に対する指数関数値として、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_４を求め、それぞれ、乗算器３４－１～３４－４に出力する。

【0162】

このように、積分処理部６８および関数処理部７０は、総合操作量ｖの誤差成分に基づいて、４つの外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理を実行し、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_４を求める。

【0163】

乗算器３４－１～３４－４は、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_４に対して、操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_４を用いた補正処理を施し、操作量ｕ_１～ｕ_４を生成する。すなわち、乗算器３４－１～３４－４は、外乱重畳信号ｖ_１～ｖ_４に、それぞれ操作量補正係数Ｋ_１～Ｋ_４を乗じて操作量ｕ_１～ｕ_４を生成し、それぞれ、スイッチング制御部２２－１～２２－４に出力する。スイッチング制御部２２－１～２２－４は、（数３）に基づいてそれぞれ位相差δ_１～δ_４を求める。スイッチング制御部２２－１～２２－４は、それぞれ、電力変換回路１０－１～１０－４を位相差δ１～δ４で制御する。

【0164】

制御値演算部２０ｃは、総合電流Ｉ_ｏｕｔと電流指令値Ｉ_ｒｅｆに基づいて、操作量ｕ_１～ｕ_４を求める処理を、所定のフィードバック周期で繰り返し実行する。スイッチング制御部２２－１～２２－４は、時間経過と共に順次求められた操作量ｕ_１～ｕ_４に基づいて、電力変換回路１０－１～１０－４を制御する。これによって、電力変換回路１０－１～１０－４が出力する電流Ｉ_１～Ｉ_４は、同一の値に収束して均一化される。

【0165】

この制御に用いられる電流計は、総合電流Ｉ_ｏｕｔを測定するもののみでよい。したがって、電力変換システム１１０で用いられる電流計の数が削減され、構成が単純化される。

【0166】

図７および図８には、第３実施形態に係る電力変換システム１１０について行ったシミュレーションの結果が示されている。各図における横軸は時間を示し、縦軸は電流を示す。（数１）で定義される電力変換回路１０－１～１０－４のゲインをそれぞれＧ_１～Ｇ_４とし、ゲインＧ_２を基準とした場合について、ゲインＧ_１が＋１０％、ゲインＧ_３が－１０％、ゲインＧ_４が－２０％と設定された。図７に示されているように、電力変換回路１０－１～１０－４の正極出力端子Ｔｐ２から流出する電流Ｉ_１～Ｉ_４は、時間経過と共に同一値に向かって収束している。

【0167】

図８には、電流Ｉ_１～Ｉ_４が収束した後における電流Ｉ_１～Ｉ_４と、総合電流Ｉ_ｏｕｔが示されている。図８の縦軸は、図７の縦軸よりも引き伸ばされている。電流Ｉ_１～Ｉ_４のリプル率は１．４％であり、電流Ｉ_１～Ｉ_４に含まれるリプル成分は、互いに抑制し合うため、総合電流Ｉ_ｏｕｔのリプル率は、１．４％未満に抑制されている。

【0168】

上記では、並列型電力変換回路の並列端子ＴＰ２に流れる電流を総合電流Ｉ_ｏｕｔとし、総合電流Ｉ_ｏｕｔの測定値に基づいて、並列型電力変換装置を制御する実施形態が示された。このような制御の他、並列端子ＴＧ２に流れる電流、並列端子ＴＰ１に流れる電流または並列端子ＴＧ２に流れる電流を総合電流Ｉ_ｏｕｔとし、総合電流Ｉ_ｏｕｔの測定値に基づいて、同様の制御が並列型電力変換装置に対して行われてもよい。この場合、総合電流Ｉ_ｏｕｔとされる電流が流れる端子に電流計１３が接続される。

【0169】

［本発明の構成］
構成１：
並列接続された複数の電力変換回路における並列接続端に流れる電流の測定値と電流指令値との差異に基づいて、総合操作量を求める操作量決定処理と、
前記総合操作量に対し、複数の異なる外乱信号を個別に重畳して、複数の外乱重畳信号を生成する重畳処理と、
複数の異なる前記外乱信号に対応する１つまたは複数の成分を前記総合操作量から抽出し、複数の異なる前記外乱信号に対応する１つまたは複数の誤差成分を求める誤差抽出処理と、
前記誤差成分に基づいて、複数の前記外乱重畳信号のそれぞれに対する補正係数を求める補正係数決定処理と、
複数の前記外乱重畳信号のそれぞれに対して、前記補正係数を用いた補正処理を施して、複数の前記電力変換回路のそれぞれに対する操作量を求める操作量決定処理と、
を実行することを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成２：
構成１に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、直交関数列で表されることを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成３：
構成２に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、相互に直交する複数の三角関数で表されることを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成４
構成１に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、複数の外乱関数であって、１つの関数の値が活性値となり、かつ、他の関数の値が非活性値となる時間帯があり、時間経過と共に１つずつ順に活性値となる複数の外乱関数で表されることを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成５：
構成４に記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記外乱信号は、
複数の前記外乱関数で表される複数の信号のそれぞれに対して、低域通過フィルタ処理を施して得られる複数の信号であることを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成６：
構成４または構成５に記載の電力変換回路制御装置であって、
前記誤差抽出処理は、
前記総合操作量に基づく値に複数の前記外乱信号をそれぞれ乗算することで、各前記誤差成分を前記総合操作量から抽出する処理を含むことを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成７：
構成４または構成５に記載の電力変換回路制御装置であって、
前記誤差抽出処理は、
前記総合操作量に基づく値に複数の前記外乱信号をそれぞれ乗算して得られた複数の乗算値の平均値を求め、複数の前記乗算値のそれぞれから前記平均値を減算することで、各前記誤差成分を求めることを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成８：
構成１から構成７のいずれか１つに記載の電力変換回路制御装置であって、
前記補正係数決定処理は、
各前記誤差成分に対する時間積分を実行し、各前記誤差成分の時間積分値に基づく値を独立変数とする各単調増加関数に基づいて、各前記補正係数を求める処理を含むことを特徴とする電力変換回路制御装置。
構成９：
構成１から構成８のいずれか１つに記載の電力変換回路制御装置であって、
複数の前記電力変換回路のそれぞれに対する前記操作量に基づいて、各前記電力変換回路を制御するスイッチング制御部を備え、
各前記電力変換回路は、
トランスによって結合した１次側スイッチング回路および２次側スイッチング回路を備え、
前記スイッチング制御部は、
前記操作量に基づいて、前記１次側スイッチング回路のスイッチング位相と、前記２次側スイッチング回路の位相との差異を制御することを特徴とする電力変換回路制御装置。

【符号の説明】

【0170】

１０－１～１０－Ｎ 電力変換回路、１２ １次側スイッチング回路、１３ 電流計、１４ ２次側スイッチング回路、１５ トランス、２－１～２－４，１６ 減算器、１８ 比例積分制御器、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，４３ 制御値演算部、２２－１～２２－Ｎ スイッチング制御部、２４ 加算合計器、３０，３１，３３ 外乱発生部、３２－１～３２－Ｎ 重畳器、１－１～１－４，３４－１～３４－Ｎ 乗算器、３５－１～３５－４，４６，６２ 係数乗算器、３６，４８，６４ 誤差抽出処理部、３８，５０，６８ 積分処理部、４０ ２相３相変換部、４２，５４，７０ 関数処理部、４４，６０ 操作量調整部、５０ Ｎ－１相Ｎ相変換部、６６ 平均値演算部、１００ 並列型電力変換装置、１０２ 電力変換回路制御装置、１０４，１０６，１０８ 電力変換システム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】