特開 2024-123736 電力変換装置

(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】P2024123736

(43)【公開日】2024-09-12

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023031375

(22)【出願日】2023-03-01

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上村 浩文

(72)【発明者】

【氏名】高野 幸雄

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770BA11

5H770EA01

5H770JA17Y

5H770KA01Y

5H770KA03Z

5H770LA02X

5H770LB07

(57)【要約】

【課題】電力系統の事故発生時であっても運転継続することが可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力系統に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、電力変換部から出力される電圧を制御する制御装置は、出力電圧の振幅指令値、出力電圧の周波数指令値、電力系統に出力された出力電圧および出力電流に基づいて、電力変換装置の出力電流指令値となる第１電流指令値を生成し、第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、第１電流指令値の大きさを上限値に制限した第２電流指令値を生成し、第２電流指令値を電力変換装置から出力される出力電流指令値とする。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、
電力変換部と、
前記電力系統と前記電力変換部との間に設けられるフィルタ部と、
前記電力変換部から出力される電圧を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記電力系統に出力される出力電圧の振幅指令値を算出する電圧振幅指令算出部と、
前記電力系統の定格周波数に基づいて第１周波数指令値を算出し、前記第１周波数指令値を前記電力系統に出力される出力電圧の周波数指令値とする周波数指令算出部と、
前記出力電圧の振幅指令値、前記出力電圧の周波数指令値、前記電力系統に出力された出力電圧および出力電流に基づいて第１電流指令値を算出し、前記第１電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする電流指令算出部と、
前記出力電流の電流指令値、前記フィルタ部に流れたフィルタ電流、前記電力系統に出力された出力電圧に基づいて、前記電力変換部から出力される電圧の指令値を生成する電圧指令算出部と、
を備え、
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさを前記上限値に制限した第２電流指令値を算出し、前記第２電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする、
電力変換装置。

【請求項2】

前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えてからの経過時間に応じて、前記上限値を低下させる、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えてからの経過時間に応じて、前記上限値をステップ状に変化させる、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えてからの経過時間に応じて、前記上限値を連続的に変化させる、
請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記電力変換部の温度が高いほど前記上限値の値が低くなるように設定する、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記電力系統に出力された出力電圧に基づいて、前記周波数指令算出部で生成される前記出力電圧の第１周波数指令値を補正するための周波数補正値を生成する補正値出力部をさらに備え、
前記周波数指令算出部は、
前記第１周波数指令値と前記周波数補正値とに基づく第２周波数指令値を生成し、前記第２周波数指令値を前記周波数指令値とする、
請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさに対する制限の度合いを示す値を更に出力し、
前記補正値出力部は、
前記制限の度合いを示す値が大きいほど、前記第２周波数指令値が前記第１周波数指令値よりも前記電力系統の周波数に近い値となるように前記周波数補正値を生成する、
請求項６に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力系統に接続される電力変換装置を仮想同期発電機として動作をさせる仮想同期発電機制御が知られている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第７１８３４８６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１に記載された仮想同期発電機においては、電力系統で過負荷や短絡事故等が発生した場合の対策は開示されていない。

【0005】

本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、電力系統の事故発生時においても、運転継続することが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するための一の発明は、電力系統に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、電力変換部と、前記電力系統と前記電力変換部との間に設けられるフィルタ部と、前記電力変換部から出力される電圧を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電力系統に出力される出力電圧の振幅指令値を算出する電圧振幅指令算出部と、前記電力系統の定格周波数に基づいて第１周波数指令値を算出し、前記第１周波数指令値を前記電力系統に出力される出力電圧の周波数指令値とする周波数指令算出部と、前記出力電圧の振幅指令値、前記出力電圧の周波数指令値、前記電力系統に出力された出力電圧および出力電流に基づいて第１電流指令値を算出し、前記第１電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする電流指令算出部と、前記出力電流の電流指令値、前記フィルタ部に流れたフィルタ電流、前記電力系統に出力された出力電圧に基づいて、前記電力変換部から出力される電圧の指令値を生成する電圧指令算出部と、を備え、前記電流指令算出部は、前記第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさを前記上限値に制限した第２電流指令値を算出し、前記第２電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする電力変換装置である。本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、過電流を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の電力変換装置２が設けられた電力系統１の一例を説明する図である。

【図2】電力変換装置２が設けられた電力系統１の一例を説明する図である。

【図3】電力変換装置２の周波数指令算出部２２を説明する図である。

【図4】電力変換装置２の電圧振幅指令算出部２３を説明する図である。

【図5】電力変換装置２の瞬時電流指令算出部２５を説明する図である。

【図6】電力変換装置２の補正値出力部２６を説明する図である。

【図7】電力変換装置２の瞬時電圧指令算出部２８を説明する図である。

【図8】シミュレーション結果を示す図である。

【図9】シミュレーション結果を示す図である。

【図10】シミュレーション結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＝＝第１実施形態＝＝
図１は、電力系統１に連系する本実施形態の電力変換装置２を説明する図である。電力系統１は、配電線１０を介して発電所で発電された交流電力を需要家の設備に供給する電力系統である。

【0010】

電力変換装置２は、電力系統１との間で電力を入出力する装置であって、仮想同期発電機として動作する。電力変換装置２は、フィルタ３、スイッチ４、制御装置２０および電力変換部３１を備える。電力変換装置２の電力変換部３１は、フィルタ３、スイッチ４を介して電力系統１に接続される。

【0011】

＜＜フィルタ３＞＞
フィルタ３（「フィルタ部」に相当）は、電力変換装置２から電力系統１に流れる電流の高調波成分を除去するために設けられている。フィルタ３には、電力変換装置２から出力された電流Ｉ_Ｌが入力される。そして、フィルタ３は、電流ｉ_Ｌから高調波成分が除去された電流ｉ_ｏｕｔを電力系統１に出力する。

【0012】

フィルタ３は、リアクトルＬ１、リアクトルＬ２及びコンデンサＣを含む。リアクトルＬ１及びリアクトルＬ２は、互いに直列に接続されている。リアクトルＬ１は電力変換装置２の出力に接続され、リアクトルＬ２は電力系統１に接続されている。

【0013】

コンデンサＣの一端は、リアクトルＬ１とリアクトルＬ２との間に接続されている。コンデンサＣの他端は、三相の中性点に接続されている（図示せず）。なお、コンデンサＣの他端は、接地されてもよい。

【0014】

＜＜スイッチ４＞＞
スイッチ４は、電力系統１と電力変換装置２との間に接続されている。スイッチ４は、例えば遮断器である。

【0015】

電力系統１が通常の状態であればスイッチ４はオンであり、電力変換装置２は電力系統１と電力のやり取りが可能である。電力系統１に故障等の異常が発生した場合にはスイッチ４はオフに切り替わり、電力変換装置２は電力系統１と切り離される。

【0016】

＜＜電力変換装置２＞＞
電力変換装置２は、電圧制御（ＧＦＭ：Ｇｒｉｄ－ＦｏｒＭｉｎｇ）方式により、仮想同期発電機として動作する装置である。

【0017】

具体的には、電力変換装置２は、出力電圧ｖ_ｏｕｔの周波数ｆ_ｏｕｔを制御することによって、フィルタ３と電力系統１との間で有効電力Ｐ_ｏｕｔを出力する装置である。なお、有効電力Ｐ_ｏｕｔは、正の場合が電力変換装置２から電力系統１へ出力される有効電力であり、負の場合が電力系統１から電力変換装置２に入力される有効電力である。

【0018】

＜制御装置２０＞

【0019】

・制御装置２０の機能ブロック
図２は、電力変換装置２を説明する図であって、特に制御装置２０の機能ブロックを説明する図である。

【0020】

制御装置２０は、ｄｑ変換部２１、２４と、周波数指令算出部２２と、電圧振幅指令算出部２３と、瞬時電流指令算出部２５と、逆ｄｑ変換部２７と、補正値出力部２６と、逆ｄｑ変換部２７と、瞬時電圧指令算出部２８と、加算部２９と、ＰＷＭパルス生成部３０とを備える。

【0021】

［ｄｑ変換部２１］
ｄｑ変換部２１（「第１ｄｑ変換部」に相当）は、電力系統１に出力された３相の各相の出力電流ｉ_ｏｕｔをｄｑ変換して、ｄ軸電流ｉ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電流ｉ_{ｑ，ｏｕｔ}を出力する（図２）。

【0022】

ｄ軸電流ｉ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸ｉ_{ｑ，ｏｕｔ}はそれぞれ、電力系統１の系統周波数に対応する角周波数で回転する回転座標系におけるｄ軸及びｑ軸成分である。

【0023】

［周波数指令算出部２２］
図３は、電力変換装置２の周波数指令算出部２２を説明する図である。周波数指令算出部２２は、電力系統１の定格周波数ｆ_ｎに基づき、電力変換部３１（後述）から出力される電圧に対する周波数指令値ｆ_ｒｅｆ（「第１周波数指令値」に相当）及び位相指令値θ_ｒｅｆを出力する。

【0024】

具体的には、周波数指令算出部２２は、電力系統１に出力する有効電力の指令値である有効電力指令Ｐ_ｒｅｆと、電力系統１に実際に出力される有効電力Ｐ_ｏｕｔと、所定の設定周波数ｆ_{ｎ，ｒｅｆ}とに基づいて、指令周波数指令値ｆ_ｒｅｆ及び位相指令値θ_ｒｅｆを算出する。

【0025】

なお、有効電力Ｐ_ｏｕｔは、図２に示したフィルタ３と電力系統１との間のノードＮにおける測定値である。後述する無効電力Ｑ_ｏｕｔ、出力電圧ｖ_ｏｕｔ、出力電流ｉ_ｏｕｔについても、ノードＮにおける測定値である。

【0026】

以下の説明では、電力変換装置２が仮想同期発電機として動作するときの慣性定数をＨとし、制動定数をＤとする。

【0027】

図３に示すように、周波数指令算出部２２は、加算器２２ａ、２２ｂ、２２ｆ、２２ｉ、２２ｋと、乗算器２２ｃ、２２ｅ、２２ｇ、２２ｈ、２２ｊ、２２ｌ、２２ｌと、積分器２２ｄ、２２ｎとを有する。

【0028】

加算器２２ａは、有効電力指令Ｐ_ｒｅｆから有効電力Ｐ_ｏｕｔを減じた値（Ｐ_ｒｅｆ－Ｐ_ｏｕｔ）を、加算器２２ｂに出力する。

【0029】

加算器２２ｂは、加算器２２ａからの入力値（Ｐ_ｒｅｆ－Ｐ_ｏｕｔ）から加算器２２ｋ（後述）からの入力を減じた値を、乗算器に２２ｃ出力する。

【0030】

乗算器２２ｃは、加算器２２ｂからの入力に対して１／（２Ｈ）（Ｈは慣性定数）を乗じた値を、積分器２２ｄに出力する。

【0031】

積分器２２ｄは、乗算器２２ｃからの入力に対して所定期間に亘って時間積分した結果を、乗算器２２ｌに出力する。

【0032】

ここでの積分演算によって、得られた値は、電力系統１に出力される出力電圧ｖ_ｏｕｔの周波数指令値ｆ_ｒｅｆが、電力系統１の定格周波数ｆ_ｎで単位化された値である。電力系統１の定格周波数ｆ_ｎは、例えば日本国内においては、東日本は５０Ｈｚであり、西日本は６０Ｈｚである。

【0033】

乗算器２２ｅは、出力電圧ｖ_ｏｕｔの周波数ｆ_ｏｕｔに対して電力系統１の定格周波数ｆ_ｎで除した値を、加算器２２ｆに出力する。乗算器２２ｅの出力値は、出力電圧ｖ_ｏｕｔの周波数ｆ_ｏｕｔを定格周波数ｆ_ｎで単位化した値である。

【0034】

加算器２２ｆは、積分器２２ｄからの入力から乗算器２２ｅからの入力を減じた値を、乗算器２２ｇに出力する。

【0035】

乗算器２２ｇは、加算器２２ｆからの入力に対して制動定数Ｄを乗じた値を、加算器２２ｋに出力する。

【0036】

乗算器２２ｈは、設定周波数ｆ_{ｎ，ｒｅｆ}に対して電力系統１の定格周波数ｆ_ｎで除した値を、加算器２２ｉに出力する。乗算器２２ｈの出力値は、設定周波数ｆ_{ｎ，ｒｅｆ}を定格周波数ｆ_ｎで単位化した値である。

【0037】

加算器２２ｉは、積分器２２ｄからの入力から乗算器２２ｈからの入力を減じた値を、乗算器２２ｊに出力する。

【0038】

乗算器２２ｊは、加算器２２ｉからの入力に対し、利得Ｋ_ＧＯＶを乗じた値を、加算器２２ｋに出力する。ここで、利得Ｋ_ＧＯＶは、回転体の回転速度を設定周波数ｆ_{ｎ，ｒｅｆ}に保つよう調整するためのパラメータである。

【0039】

加算器２２ｋは、乗算器２２ｇからの入力と、乗算器２２ｊからの入力とを加算した値を、加算器２２ｂに出力する。

【0040】

乗算器２２ｌは、積分器２２ｄからの入力に対して電力系統１の定格周波数ｆ_ｎを乗じた値を出力する。乗算器２２ｌの出力値は、電力系統１に出力される出力電圧ｖ_ｏｕｔの補正前の周波数指令値ｆ_ｒｅｆ１である。

【0041】

加算部２２ｍ（「第２加算部」に相当）は、補正前の周波数指令値ｆ_ｒｅｆ１に対して後述する補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}を加算した値を、補正後の周波数指令値ｆ_ｒｅｆ２として出力する。

【0042】

積分器２２ｎは、加算部２２ｍからの入力に対し、２πを乗じた上で所定期間に亘って時間積分する演算を実行する。この演算によって、積分器２２ｎは、電力変換装置２から出力される出力電圧ｖ_ｏｕｔの位相の指令値である位相指令値θ_ｒｅｆを出力する。

【0043】

［電圧振幅指令算出部２３］
図４は、電力変換装置２の電圧振幅指令算出部２３を説明する図である。電圧振幅指令算出部２３は、電力変換装置２から出力される電圧の振幅指令値Ｖ_ｒｅｆを算出する。

【0044】

具体的には、電圧振幅指令算出部２３は、電力系統１に出力する目標となる無効電力指令Ｑ_ｒｅｆと、電力系統１に実際に出力される無効電力Ｑ_ｏｕｔと、出力電圧ｖ_ｏｕｔの振幅指令値Ｖ_{ｏｕｔ，ｒｅｆ}とに基づいて、振幅指令値Ｖ_ｒｅｆを算出する。

【0045】

電圧振幅指令算出部２３は、加算器２３ａ、２３ｅ、２３ｆと、乗算器２３ｂ、２３ｃと、積分器２３ｄと、制限部２３ｇとを有する。

【0046】

加算器２３ａは、無効電力指令Ｑ_ｒｅｆから無効電力Ｑ_ｏｕｔを減じた値を、乗算器２３ｂ及び乗算器２３ｃに出力する。

【0047】

乗算器２３ｂは、加算器２３ａからの入力に対して利得Ｋ_ｐ，ＱＶを乗じた値を、加算器２３ｅに出力する。利得Ｋ_ｐ，ＱＶは、無効電力Ｑ_ｏｕｔと、無効電力指令Ｑ_ｒｅｆとの差を抑制するように比例制御するためのパラメータである。

【0048】

乗算器２３ｃは、加算器２３ａからの入力に対して利得Ｋ_ｉ，ＱＶを乗じた値を、加算器２３ｅに出力する。利得Ｋ_ｉ，ＱＶは、無効電力Ｑ_ｏｕｔと、無効電力指令Ｑ_ｒｅｆとの差を抑制するように積分制御するためのパラメータである。

【0049】

積分器２３ｄは、乗算器２３ｃからの入力に対して所定期間に亘って時間積分した結果を、加算器２３ｅに出力する。

【0050】

加算器２３ｅは、乗算器２３ｂからの入力と、積分器２３ｄからの入力とを加算した値を、加算器２３ｆに出力する。

【0051】

加算器２３ｆは、加算器２３ｅからの入力と、出力電圧ｖ_ｏｕｔに対する振幅値指令値Ｖ_{ｏｕｔ，ｒｅｆ}とを加算した値を、制限部２３ｇに出力する。

【0052】

制限部２３ｇは、加算器２３ｆからの入力値を、設定された上限値及び下限値に基づいて制限した値を電圧振幅指令値Ｖ_ｒｅｆとして出力する。

【0053】

制限部２３ｇは、加算器２３ｆからの入力の値が下限値Ｖ_{ｒｅｆ，ＬＬＩＭ}以上であって上限値Ｖ_{ｒｅｆ，ＵＬＩＭ}以下であれば、加算器２３ｆからの入力の値をそのまま出力する。

【0054】

また、制限部２３ｇは、加算器２３ｆからの入力の値が上限値Ｖ_{ｒｅｆ，ＵＬＩＭ}よりも大きければ、上限値Ｖ_{ｒｅｆ，ＵＬＩＭ}を出力する。また、制限部２３ｇは、加算器２３ｆからの入力の値が下限値Ｖ_{ｒｅｆ，ＬＬＩＭ}よりも小さければ、下限値Ｖ_{ｒｅｆ，ＬＬＩＭ}を出力する。

【0055】

なお、後述する制限部２４ａ、２４ｅ、５２ｂ、５２ｒにおいても、設定された上限値と下限値に基づいて、制限部２３ｇと同じ処理を実行して入力の値を制限することとする。

【0056】

［ｄｑ変換部２４］
図２のｄｑ変換部２４（「第２ｄｑ変換部」に相当）は、電力系統１に出力された３相の出力電圧ｖ_ｏｕｔをｄｑ変換して、ｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}を出力する。

【0057】

［瞬時電流指令算出部２５］
図５は、電力変換装置２の瞬時電流指令算出部２５（「電流指令算出部」に相当）を説明する図である。瞬時電流指令算出部２５は、ｄ軸電流ｉ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電流ｉ_{ｑ，ｏｕｔ}、ｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}並びに出力電圧に対する周波数指令値ｆ_ｒｅｆ及び振幅指令値Ｖ_ｒｅｆに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ}（「第１電流指令値」に相当）を算出する。瞬時電流指令算出部２５は、瞬時電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｉ_{ｑ，ｒｅｆ}を電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする。

【0058】

つまり、本実施形態の瞬時電流指令算出部２５は、ｄ軸電流ｉ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電流ｉ_{ｑ，ｏｕｔ}のみならず、ｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}が考慮される。

【0059】

瞬時電流指令算出部２５は、瞬時電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｉ_{ｑ，ｒｅｆ}の大きさが上限値を超えているとき、瞬時電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｉ_{ｑ，ｒｅｆ}の大きさを上限値に制限した瞬時電流指令値（「第２電流指令値」に相当）を算出する。そして、瞬時電流指令算出部２５は、上限値に制限した瞬時電流指令値を電力系統１に出力される出力電流の電流指令値とする。

【0060】

瞬時電流指令算出部２５は、瞬時電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｉ_{ｑ，ｒｅｆ}の大きさが上限値を超えているとき、瞬時電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｉ_{ｑ，ｒｅｆ}の大きさが上限値を超えてからの経過時間に応じて、上限値を低下させる。

【0061】

瞬時電流指令算出部２５は、電流指令値出力部２５ａと、制限部２５ｂとを含む。電流指令値出力部２５ａは、制限前のｄ軸及びｑ軸電流指令値を出力する。制限部２５ｂは、制限前のｄ軸及びｑ軸電流指令値に制限を課し、制限後のｄ軸及びｑ軸電流指令値を出力する。

【0062】

電流指令値出力部２５ａは、振幅指令値Ｖ_ｒｅｆとｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}の偏差に応じた値をｄ軸電流ｉ_{ｄ，ｏｕｔ}に加算することによりｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊を出力する。

【0063】

電流指令値出力部２５ａは、更に、ｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}に応じた値をｑ軸電流ｉ_{ｑ，ｏｕｔ}に加算することによりｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊を出力する。

【0064】

電流指令値出力部２５ａが制限部２５ｂに出力するｄ軸及びｑ軸電流指令値を、以下では「制限前のｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値」と称することがある。

【0065】

以下の電流指令値出力部２５ａの詳細な説明では、先ず、制限前のｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊を出力する処理について説明するため、先ずは加算器２５ｃ、乗算器２５ｄ及び加算器２５ｅの順で説明する。

【0066】

加算器２５ｃは、電圧振幅指令算出部２３からの入力である電圧振幅指令値Ｖ_ｒｅｆからｄｑ変換部２４からの入力であるｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}を減じた値を、乗算器２５ｄ及び乗算部２５ｇに出力する。

【0067】

乗算器２５ｄは、加算器２５ｃからの入力に対して利得Ｋ_ＡＣＲの逆数を乗じた値を、加算器２５ｅに出力する。なお、乗算器２５ｄの出力は、「振幅指令値Ｖ_ｒｅｆ及びｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}の差に応じた値」の一例である。

【0068】

加算器２５ｅは、ｄｑ変換部２１からの入力であるｄ軸電流ｉ_{ｄ，ｏｕｔ}と、乗算器２５ｄからの入力を加算した値を、制限前のｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊として出力する。

【0069】

次いで、制限前のｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊を出力する処理について説明するため、乗算器２５ｆ、乗算部２５ｇ、加算器２５ｈ、乗算器２５ｉ及び加算器２５ｊの順で説明する。

【0070】

乗算器２５ｆは、周波数指令算出部２２からの入力である周波数指令値ｆ_ｒｅｆに対し、利得Ｋ_Ｃｉを乗じた値を、乗算部に出力する。

【0071】

乗算部２５ｇは、乗算器２５ｆからの入力と、前述の加算器２５ｃからの入力とを乗じた値を、加算器２５ｈに出力する。

【0072】

加算器２５ｈは、ｄｑ変換部２１からの入力であるｑ軸電流ｉ_{ｑ，ｏｕｔ}と、乗算器２５ｄからの入力とを加算した値を、加算器２５ｊに出力する。

【0073】

乗算器２５ｉは、ｄｑ変換部２４からの入力であるｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}に対し、利得Ｋ_ＡＣＲの逆数を乗じた値を、加算器２５ｊに出力する。なお、乗算器２５ｉの出力は、「ｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}に応じた値」の一例である。

【0074】

加算器２５ｊは、加算器２５ｈからの入力から、乗算器２５ｉからの入力を減じた値を、制限前のｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊として出力する。

【0075】

次いで説明する制限部５２ｂは、過電流を抑制するため、電流指令値出力部２５ａから出力されるｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊を制限したｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ}を出力する。

【0076】

具体的には、制限部２５ｂは、電流指令値出力部２５ａから出力されるｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊とｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊とをベクトル合成した電流指令値の大きさＡが所定の上限値Ｎを超える場合、ベクトル合成した電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊の大きさＡが上限値Ｎとなるようにｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊を制限係数Ｎ／Ａの比率で低減したｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ}を出力する。制限係数Ｎ／Ａは上限値Ｎを電流指令値の大きさＡで除した値で得ある。

【0077】

制限部２５ｂは、乗算部２５ｋ、２５ｌ、２５ｓ、２５ｔと、加算器２５ｍと、演算部２５ｎと、検出部２５ｏと、設定部２５ｐと、除算部２５ｑと、制限部２５ｒとを含む。

【0078】

乗算部２５ｋ、乗算部２５ｌ、加算器２５ｍ及び演算部２５ｎは、ｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊とｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊とをベクトル合成した電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊の大きさＡを計算する。

【0079】

設定部２５ｐは、電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊の大きさＤＥＮに対する上限値ＮＵＭを設定する。上限値Ｎは、例えば電力変換装置２の定格電流以下又は定格電流以上の所定の値とすればよい。設定部２５ｐは、上限値ＮＵＭを除算部２５ｑに出力する。

【0080】

除算部２５ｑは、設定部２５ｐからの入力である上限値ＮＵＭを、電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊の大きさＤＥＮで除した除算結果ＮＵＭ／ＤＥＮを、制限部２５ｒに出力する。

【0081】

制限部２５ｒは、除算結果ＮＵＭ／ＤＥＮが０（零）以上１以下となるように制限した値である制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}を、乗算部２５ｓ及び２５ｔに出力する。

【0082】

電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊の大きさＤＥＮが上限値ＮＵＭを超えているとき、電力変換装置２の出力電流が過電流状態であることを意味する。

【0083】

電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊の大きさＤＥＮが上限値ＮＵＭを超えていないとき、電力変換装置２の出力電流が過電流状態ではないことを意味する。

【0084】

なお、制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}は、「制限の度合いを示す値」の一例である。

【0085】

乗算部２５ｓ及び２５ｔはそれぞれ、制限前のｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ} ^＊及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ} ^＊に対し、制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}を乗じた値を、制限後のｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ}として出力する。

【0086】

［補正値出力部２６］

【0087】

電力変換装置２では、過電流が発生した場合に、出力電圧ｖ_ｏｕｔの周波数が電力系統１の周波数ｆ_ｎに対して乖離しやすく、電力系統１との同期を維持することが困難となる。

【0088】

ここでの補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}は、過電流が発生した場合に、出力電圧ｖ_ｏｕｔの周波数が電力系統１の周波数に対して乖離しないようにするための補正値である。

【0089】

図６は、電力変換装置２の補正値出力部２６を説明する図である。補正値出力部２６は、電力系統１に出力された出力電圧ｖ_ｏｕｔに基づいて、周波数指令算出部２２で生成される出力電圧の周波数指令値ｆ_ｒｅｆを補正するための周波数補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}を生成する。具体的には、補正値出力部２６は、絶対値ＤＥＮが上限値ＮＵＭを超える場合に、ｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}に基づいて、周波数指令値ｆ_ｒｅｆに対する補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}を出力する。

【0090】

補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}は、補正後の周波数指令値ｆ_ｒｅｆ２と電力系統１の定格周波数ｆ_ｎとの差を、補正前の周波数指令値ｆ_ｒｅｆ１と定格周波数ｆ_ｎとの差よりも小さくする値である。

【0091】

また、本実施形態の補正値出力部５３は、制限の度合いを示す値に更に基づいて、制限の度合いが大きいほど電力系統１の周波数に近くなる補正値を出力する。

【0092】

なお、この例では、「制限の度合いを示す値」は制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}である。制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}の値が０（零）に近いほど補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}の値が大きい値になり、制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}の値が１に近いほど補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}の値が小さい値になる。

【0093】

補正値出力部２６は、加算器２６ａと、処理部２６ｂと、乗算器２６ｃ、２６ｅと、乗算部２６ｄとを有する。

【0094】

加算器２６ａは、１から瞬時電流指令算出部２５からの入力である制限係数Ｋ_{Ｉ，ＬＩＭ}を減じた値を、乗算部２６ｄに出力する。

【0095】

処理部２６ｂは、ｄｑ変換部５１からの入力であるｄ軸電圧ｖ_{ｄ，ｏｕｔ}及びｑ軸電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ}に基づいて、一元化後の出力電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ，ｅｒｒ}を出力する。一元化後の出力電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ，ｅｒｒ}は次式で表わされる。

【0096】

【数1】

ここで、電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ，ｔｍｐ}は次式で表わされる。

【数2】

ここで、電圧ｖ_{ｓ，ｏｕｔ}は次式で表わされる。

【数3】

【0097】

乗算器２６ｃは、処理部２６ｂからの入力である出力電圧ｖ_{ｑ，ｏｕｔ，ｅｒｒ}に対して、利得Ｋ_{ｆ，ｃｍｐ}を乗じた値を、乗算部２６ｄに出力する。

【0098】

乗算部２６ｄは、加算器２６ａからの出力と、乗算器２６ｃからの出力とを加算した値を、乗算器２６ｅに出力する。乗算部２６ｄの出力は、周波数指令値の補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}が、電力系統１の定格周波数ｆ_ｎで単位化された値である。

【0099】

乗算器２６ｅは、乗算部２６ｄからの入力に対して、電力系統１の定格周波数ｆ_ｎを乗じた値を出力する。乗算器２６ｅの出力は、周波数指令値の補正値ｆ_{ｒｅｆ，ｃｍｐ}である。

【0100】

［逆ｄｑ変換部２７］
図２の逆ｄｑ変換部２７は、瞬時電流指令算出部２５からの入力であるｄ軸電流指令値ｉ_{ｄ，ｒｅｆ}及びｑ軸電流指令値ｉ_{ｑ，ｒｅｆ}を逆ｄｑ変換して、各相の電流指令値ｉ_ｒｅｆを出力する。

【0101】

［瞬時電圧指令算出部２８］
図７は、電力変換装置２の瞬時電圧指令算出部２８（「電圧指令算出部」に相当）を説明する図である。瞬時電圧指令算出部２８は、出力電流の電流指令値ｉ_ｒｅｆ、フィルタ３に流れたフィルタ電流ｉ_Ｌ、電力系統１に出力された出力電圧ｖ_ｏｕｔに基づいて、電力変換部３１から出力される電圧の指令値ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ}を生成する。

【0102】

瞬時電圧指令算出部２８は、デマルチプレクサ２８ａ、２８ｈと、加算器２８ｂ、２８ｃ、２８ｅ、２８ｆ、２８ｇ、２８ｉ、２８ｊ、２８ｋと、乗算器２８ｄ、２８ｌ、２８ｍ、２８ｎと、マルチプレクサ２８ｏとを有する。

【0103】

デマルチプレクサ２８ａは、電力変換部３１から出力された瞬時電流ｉ_Ｌを、３相の瞬時電流ｉ_Ｌ，ａ、ｉ_Ｌ，ｂ及びｉ_Ｌ，ｃに展開する。

【0104】

加算器２８ｂ及び加算器２８ｃは、瞬時電流ｉ_Ｌ，ｂ及びｉ_Ｌ，ｃを合算した値を、乗算器２８ｄに出力する。

【0105】

乗算器２８ｄは、加算器２８ｃからの入力値に対して３で除した値を、加算器２８ｅ、２８ｆ及び２８ｇに出力する。

【0106】

加算器２８ｅ、２８ｆ及び２８ｇはそれぞれ、乗算器からの入力を瞬時電流ｉ_Ｌ，ｂ及びｉ_Ｌ，ｃに加算した値を、加算器２８ｉ、２８ｊ及び２８ｋに出力する。

【0107】

デマルチプレクサ２８ｈは、逆ｄｑ変換部２７からの入力である瞬時電流指令値ｉ_ｒｅｆを、３相の瞬時電流指令値ｉ_{ｒｅｆ，ａ}、ｉ_{ｒｅｆ，ｂ}及びｉ_{ｒｅｆ，ｃ}に展開する。

【0108】

加算器２８ｉ、２８ｊ及び２８ｋはそれぞれ、瞬時電流指令値ｉ_{ｒｅｆ，ａ}、ｉ_{ｒｅｆ，ｂ}及びｉ_{ｒｅｆ，ｃ}に対して加算器２８ｅ、２８ｆ及び２８ｇからの入力を加算した値を、乗算器２８ｌ、２８ｍ及び２８ｎに出力する。

【0109】

乗算器２８ｌ、２８ｍ及び２８ｎはそれぞれ、加算器２８ｉ、２８ｊ及び２８ｋからの入力に対して利得Ｋ_ＡＣＲを乗じた値をマルチプレクサ２８ｏに出力する。利得Ｋ_ＡＣＲは、瞬時電流ｉ_Ｌと、瞬時電流指令値ｉ_ｒｅｆとの差を抑制するよう制御するためのパラメータである。

【0110】

乗算器２８６ｌ、２８ｍ及び２８ｎの演算結果ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ，ａ}、ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ，ｂ}及びｖ_{Ｌ，ｒｅｆ，ｃ}はそれぞれ、３相の瞬時電圧指令値の補正値である。

【0111】

マルチプレクサ２８ｏは、乗算器２８ｌ、２８ｍ及び２８ｎのそれぞれからの入力である３相の瞬時電圧指令値の補正値ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ，ａ}、ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ，ｂ}及びｖ_{Ｌ，ｒｅｆ，ｃ}を一の信号にまとめ、瞬時電圧指令値の補正値ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ}を出力する。

【0112】

［加算部２９］
加算部２９（「第１加算部」に相当）は、瞬時電流指令算出部２５からの入力である各相の電圧指令値ｖ_{Ｌ，ｒｅｆ}のそれぞれに対し、各相の出力電圧ｖ_ｏｕｔを加算した値を、電力変換装置２から出力される電圧の指令値ｖ_{ＰＷＭ，ｒｅｆ}として出力する。

【0113】

［ＰＷＭパルス生成部３０］
ＰＷＭパルス生成部３０は、例えば三角波で実現される搬送波と、基本波としての正弦波との交点を検出する。これによって、ＰＷＭパルス生成部３０は、ＰＷＭパルスのデューティ比を決定し、決定したデューティ比を有するＰＷＭパルス信号ｖ_ＰＷＭを生成する。

【0114】

ＰＷＭパルス信号Ｖ_ＰＷＭは、電力変換部３１に出力され、電力変換部３１のインバータ回路が駆動される。

【0115】

［電力変換部３１］
電力変換部３１は、直流電源と、複数のスイッチング素子を含むインバータ回路（図示せず）とを有する。インバータ回路は、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換し、電力系統１にフィルタ３を介して出力する。

【0116】

このとき、インバータ回路は、ＰＷＭパルス生成部３０からの出力であるＰＷＭパルス信号ｖ_{ＰＷＭ，ｒｅｆ}に基づいて生成された電圧を出力する。

【0117】

ＰＷＭパルス信号ｖ_{ＰＷＭ，ｒｅｆ}に基づく電圧が電力変換部３１から出力されると、瞬時電圧指令算出部２８の出力である瞬時電圧指令値ｖ_{ｏｕｔ，ｒｅｆ}に相当する電圧ｖ_ｏｕｔが、電力変換部３１からノードＮ（図２）に出力される。

【0118】

なお、ＰＷＭパルス生成部３０と、電力変換部３１とを合わせたものは、「電圧出力部」に相当する。つまり、電圧出力部は、加算部５５の加算結果に応じた出力電圧を、フィルタ３に出力する。

【0119】

以上説明した電力変換装置２によれば、瞬時電流指令値ｉ_ｒｅｆを算出する際に瞬時電圧ｖ_ｏｕｔが考慮される。具体的には、瞬時電流指令値ｉ_ｒｅｆは、瞬時電流ｉ_ｏｕｔ及び瞬時電圧ｖ_ｏｕｔに応じた値（制限前の瞬時電流指令値ｉ_ｒｅｆ ^＊）とした上で制限される。これによって、過電流を抑制することができる。

【0120】

＝＝第２実施形態＝＝
本実施形態の電力変換装置は、第１実施形態の瞬時電流指令算出部２５の設定部２５ｐ（図５）が実行する処理が異なっている。第１実施形態の設定部５２ｐが設定する上限値Ｎは、時刻に対して一定値とした。

【0121】

本実施形態の設定部は、絶対値Ａが閾値を超えてから経過時間に応じて低下する上限値Ｎ（ｔ）を設定する。

【0122】

特に、本実施形態の設定部は、閾値を超えてからの経過時間に応じてステップ状に変化する上限値Ｎ（ｔ）を設定する。本実施形態の上限値Ｎ（ｔ）を用いる例については、後述するシミュレーション結果を用いて説明する。

【0123】

＝＝変形例＝＝
本変形例の電力変換装置は、第２実施形態と比べると、上限値Ｎ（ｔ）の関数形が異なっている。第２実施形態では、上限値Ｎ（ｔ）は時刻ｔに対してステップ状に変化するとしたが、これに限られない。

【0124】

本変形例の設定部は、絶対値Ａが閾値を超えた時刻からの経過時間に応じて連続的に変化する上限値Ｎ（ｔ）を設定する。本実施形態の上限値Ｎ（ｔ）を用いる例については、後述するシミュレーション結果を用いて説明する。

【0125】

＝＝シミュレーション結果＝＝
第１実施形態、第２実施形態及び変形例の電力変換装置についての数値シミュレーションを行った。その結果について説明する。

【0126】

図８は第１実施形態、図９は第２実施形態、図１０は変形例１の電力変換装置についてのシミュレーション結果を示す図である。

【0127】

これらの図において、（ａ）は上限値Ｎ（ｔ）を示している。（ａ）において横軸は時間ｔであり、ｔ＝－１［ｓｅｃ］から１０［ｓｅｃ］までを示している。

【0128】

この数値シミュレーションでは、時間ｔ＝０［ｓｅｃ］において電力系統１に三相短絡事故が発生したと仮定した。

【0129】

第１実施形態の結果を示す図８では、上限値Ｎ（ｔ）は１．７［ＰＵ］であり、時間によらずに一定である。

【0130】

第２実施形態の結果を示す図９では、上限値Ｎ（ｔ）はステップ状に変化する。具体的には、事故が発生する前（ｔ＜０）から事故が発生した直後であるｔ＝０．１［ｓｅｃ］まではＮ（ｔ）＝２．０［ＰＵ］、ｔ＝０．１［ｓｅｃ］からｔ＝１．０［ｓｅｃ］まではＮ（ｔ）＝１．７［ＰＵ］、ｔ＝１．０［ｓｅｃ］からｔ＝５．０［ｓｅｃ］まではＮ（ｔ）＝１．２［ＰＵ］、ｔ＝５．０［ｓｅｃ］からはＮ（ｔ）＝２．０［ＰＵ］とした。

【0131】

変形例の結果を示す図１０では、上限値Ｎ（ｔ）は連続的に変化する。具体的には、事故が発生する前（ｔ＜０）から事故が発生した時間であるｔ＝０．０［ｓｅｃ］まではＮ（ｔ）＝２．０［ＰＵ］、ｔ＝０［ｓｅｃ］からは時定数τ＝０．５［ｓｅｃ］の一次遅れに従ってＮ（ｔ）＝１．２［ＰＵ］まで減少し、その後は時定数τ＝２．０［ｓｅｃ］の一次遅れに従ってＮ（ｔ）＝２．０［ＰＵ］まで上昇する。

【0132】

また、図８～図９において、（ｂ）は出力された皮相電流を示している。（ｂ）において横軸は時間ｔであり、（ａ）と同じである。

【0133】

また、これらの図おいて、（ｃ）及び（ｄ）は、ｔ＝０［ｓｅｃ］近傍（横軸は、ｔ＝－０．０５［ｓｅｃ］から０．０５［ｓｅｃ］まで）のシミュレーション結果を示している。

【0134】

ここで、（ｃ）は出力電圧の三相の各相の波形である。縦軸は、－１．５［ＰＵ］から１．５［ＰＵ］までを示している。また、（ｄ）は出力電流の三相の各相の波形である。縦軸は、－４［ＰＵ］から４［ＰＵ］までを示している。

【0135】

また、これらの図おいて、（ｅ）及び（ｆ）は、ｔ＝２［ｓｅｃ］近傍（横軸は、ｔ＝１．９５［ｓｅｃ］から２．０５［ｓｅｃ］まで）のシミュレーション結果を示している。（ｅ）及び（ｆ）の縦軸はそれぞれ、（ｃ）及び（ｄ）と同じである。

【0136】

また、これらの図おいて、（ｇ）及び（ｈ）は、ｔ＝３［ｓｅｃ］近傍（横軸は、ｔ＝２．９５［ｓｅｃ］から３．０５［ｓｅｃ］まで）のシミュレーション結果を示している。（ｇ）及び（ｈ）の縦軸はそれぞれ、（ｃ）及び（ｄ）と同じである。

【0137】

次いで、それぞれの結果について考察する。先ず、事故の発生を仮定した時刻ｔ＝０近傍（図８～図９の（ｃ）及び（ｄ））では、いずれの場合も出力電流は定格電流の３倍程度まで一時的に上昇し、ｔ＝０．０５［ｓｅｃ］までの期間は定格電流の２倍程度で推移している（これらの図の（ｄ））。

【0138】

一方、ｔ＝２．０近傍（これらの図の（ｅ）及び（ｆ））においては、第１実施形態の場合（図８）、定格電流の１．７倍程度で推移している（図８（ｆ））。また、第２実施形態及び変形例１の場合（図９及び１０）、定格電流程度で推移している（図９及び図１０の（ｆ））。

【0139】

また、ｔ＝３．０近傍（これらの図の（ｇ）及び（ｈ））においても、第１実施形態の場合（図８）、定格電流の１．７倍程度で推移している（図８（ｈ））。また、第２実施形態及び変形例１の場合（図９及び１０）、定格電流程度で推移している（図９及び図１０の（ｈ））。

【0140】

これらの結果から、第２実施形態及び変形例の電力変換装置（図９及び図１０）では、事故が発生した直後は一時的に定格電流を超える電流を出力するが、その後は速やかに定格電流内の電流値に戻ることがわかる。

【0141】

つまり、事故が発生した直後は、定格電流を超える電流を出力することにより電力系統の安定化に貢献する。また、定格電流を超える電流を出力した後は、速やかに定格電流内に戻り、電力変換装置の運転を継続することができる。

【0142】

したがって、上限値Ｎ（ｔ）を事故が発生してからの経過時間に応じて低下するように設定することにより、電力系統の安定化に貢献しつつ、電力変換装置の運転を継続することが可能となる。

【0143】

＝＝第３実施形態＝＝
本実施形態の電力変換装置は、第１実施形態の瞬時電流指令算出部２５の設定部２５ｐ（図５）が実行する処理が異なっている。第１実施形態の設定部２５ｐが設定する上限値Ｎは、時刻に対して一定値とした。

【0144】

本実施形態の設定部は、絶対値Ａが所定の閾値を超えた場合に、電力変換装置の温度Ｔが高いほど低くなる上限値Ｎ（Ｔ）を設定する。

【0145】

これによって、電力変換部３１の熱的な限界の範囲内で過電流を供給することができる。したがって、電力変換部３１が熱の影響により故障したり停止したりすることを防ぐことができる。

【0146】

＝＝実施形態の効果＝＝
以上、実施形態の電力変換装置２は、電力系統１に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、電力変換部３１と、電力系統１と電力変換部３１との間に設けられるフィルタ３と、電力変換部３１から出力される電圧を制御する制御装置２０と、を備え、制御装置２０は、電力系統１に出力される出力電圧の振幅指令値を算出する電圧振幅指令算出部２３と、電力系統の定格周波数に基づいて第１周波数指令値を算出し、第１周波数指令値を電力系統に出力される出力電圧の周波数指令値とする周波数指令算出部２２と、出力電圧の振幅指令値、出力電圧の周波数指令値、電力系統１に出力された出力電圧および出力電流に基づいて第１電流指令値を算出し、第１電流指令値を電力系統１に出力される出力電流の電流指令値とする電流指令算出部２５と、出力電流の電流指令値、フィルタ部に流れたフィルタ電流電力系統に出力された出力電圧に基づいて、電力変換部から出力される電圧の指令値を生成する瞬時電圧指令算出部２８と、を備え、電流指令算出部２５は、第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、第１電流指令値の大きさを上限値に制限した第２電流指令値を算出し、第２電流指令値を電力系統１に出力される出力電流の電流指令値とする。

【0147】

このような構成によれば、瞬時電流指令値を算出する際に瞬時電圧が考慮されることにより、過電流を抑制することができる。

【0148】

また、実施形態の電力変換装置２において、電流指令算出部２５は、第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、第１電流指令値の大きさが上限値を超えてからの経過時間に応じて、上限値を低下させる。このような構成によれば、電力系統１に故障等が発生して絶対値Ａが閾値を超えた直後において、過電流を急激に抑制しない。電力系統１に故障等が発生した直後は通常時に比べて大きな電流を流すことによって、電力系統１の安定化に貢献することができる。

【0149】

また、実施形態の電力変換装置２において、電流指令算出部２５は、第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、第１電流指令値の大きさが上限値を超えてからの経過時間に応じて、上限値をステップ状に変化させる。このような構成によれば、故障等が発生してから所定の経過時間についてはより大きな電流を電力系統１に供給しつつ、それ以後は電力変換部３１として無理のない範囲の電流を電力系統１に供給することができる。そのため、電力変換部３１のコストを抑制した上で、電力系統１の安定化に貢献することが可能となる。

【0150】

また、実施形態の電力変換装置２において、電流指令算出部２５は、第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、第１電流指令値の大きさが上限値を超えてからの経過時間に応じて、上限値を連続的に変化させる。このような構成によれば、より自然に過電流を連続的に減少させる制御が可能である。また、電力変換部３１の冷却が考慮された、より安全な運転を実現することができる。

【0151】

また、実施形態の電力変換装置２において、電流指令算出部２５は、第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、電力変換部３１の温度が高いほど上限値の値が低くなるように設定する。このような構成によれば、熱的に配慮が必要な部品の温度が高くなる場合には、上限値を下げることにより、電力変換部３１の熱的な限界の範囲内で過電流を供給することができる。これによって、電力変換部３１が熱の影響により故障したり停止したりすることを防ぐことができる。
とも同時に可能となる。

【0152】

また、実施形態の電力変換装置２は、電力系統１に出力された出力電圧に基づいて、周波数指令算出部２２で生成される出力電圧の第１周波数指令値を補正するための周波数補正値を生成する補正値出力部２６をさらに備え、周波数指令算出部は、第１周波数指令値と周波数補正値とに基づく第２周波数指令値を生成し、第２周波数指令値を周波数指令値とする。このような構成によれば、電力系統１に故障等が発生して過電流を抑制した状態となったときに、電力系統１との同期を維持することができる。つまり、過電流を抑制しつつ、運転を継続することができる。

【0153】

また、実施形態の電力変換装置において、電流指令算出部２５は、第１電流指令値の大きさに対する制限の度合いを示す値を更に出力し、補正値出力部２６は、制限の度合いを示す値が大きいほど、第２周波数指令値が第１周波数指令値よりも電力系統の周波数に近い値となるように周波数補正値を生成する。故障等の規模に応じた周波数指令値を算出することができる。これによって、周波数指令値の精度が向上するため、電力系統１を不安定化させることを抑制することができる。

【符号の説明】

【0154】

電力系統 １
電力変換装置 ２
制御装置 ２０
ｄｑ変換部 ２１，２４
周波数指令算出部 ２２
加算器 ２２ａ，２２ｂ，２２ｆ，２２ｉ，２２ｋ，２３ａ，２３ｅ，２３ｆ，２４ｄ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｉ，２６ｊ，２６ｋ，２７ａ，２７ｂ，２５ｃ，２５ｅ，２５ｈ，２５ｊ，２５ｍ，２６ａ
乗算器 ２２ｃ，２２ｅ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｊ，２２ｌ，２３ｂ，２３ｃ，２４ｂ，２４ｃ，２６ｄ，２６ｌ，２６ｍ，２６ｎ，２５ｄ，２５ｆ，２５ｉ，２６ｃ，２６ｅ
積分器 ２２ｎ，２３ｄ
電圧振幅指令算出部 ２３
制限部 ２３ｇ，２４ａ，２４ｅ，２５ｂ，２５ｒ
瞬時電流指令算出部 ２５
逆ｄｑ変換部 ２７
瞬時電圧指令算出部 ２８
デマルチプレクサ ２８ａ，２８ｈ
マルチプレクサ ２８ｏ
乗算部２５ｇ，２５ｋ，２５ｌ，２５ｓ，２５ｔ，２６ｄ
加算部 ２９
ＰＷＭパルス生成部 ３０
電力変換部 ３１
スイッチ ４
電流指令算出部 ２５
電流指令値出力部 ２５ａ
演算部 ２５ｎ
検出部 ２５ｏ
設定部 ２５ｐ
除算部 ２５ｑ
補正値出力部 ２６
処理部 ２６ｂ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】