特開 2024-168028 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】P2024168028

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241128BHJP

   G05F 1/70 20060101ALI20241128BHJP

   H02M 7/12 20060101ALI20241128BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 R

G05F1/70 L

H02M7/12 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023084411

(22)【出願日】2023-05-23

(71)【出願人】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】寺田 満喜

【テーマコード（参考）】

5H006

5H420

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H006CA01

5H006CB01

5H006CB08

5H006CC02

5H006DA04

5H006DB01

5H006DC05

5H420BB16

5H420CC04

5H420DD04

5H420EB38

5H420FF03

5H420FF04

5H420FF07

5H420FF24

5H770BA13

5H770CA02

5H770CA10

5H770DA03

5H770DA10

5H770DA41

5H770EA01

5H770HA03W

5H770LA03W

5H770LB07

(57)【要約】

【課題】配電線の交流電圧を安定化させることが可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】無停電電源装置６は、配電線４から受ける交流電力を直流電力に変換するコンバータ１１と、直流電力を交流電力に変換して負荷８に供給するインバータ１３と、配電線４の交流電圧ＶＳが変化した場合に、配電線４の交流電圧ＶＳの変化分ΔＶＳを補償するための無効電力を配電線４から吸収するようにコンバータ１１を制御する制御装置１５とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配電線から受ける交流電力を直流電力に変換する順変換器と、
直流電力を交流電力に変換して第１の負荷に供給する逆変換器と、
前記配電線の交流電圧が変化した場合に、前記配電線の交流電圧の変化分を補償するための無効電力を前記配電線から吸収するように前記順変換器を制御する制御装置とを備える、電力変換装置。

【請求項2】

前記制御装置は、前記配電線の交流電圧が低下または上昇した場合に、前記配電線の交流電圧を上昇または低下させるための進相または遅相の無効電力を吸収するように前記順変換器を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記配電線に第２の負荷が接続されており、
前記第２の負荷の消費電力の変化によって前記配電線の交流電圧が変化する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
定格電圧と前記配電線の交流電圧との偏差を求め、
その偏差に基づいて前記無効電力を求め、
求めた前記無効電力を吸収するように前記順変換器を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記制御装置は、
予め定められた周期で前記配電線の交流電圧を検出し、
前回検出した交流電圧と今回検出した交流電圧との偏差を求め、
その偏差に基づいて前記無効電力を求め、
求めた前記無効電力を吸収するように前記順変換器を制御する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記配電線は、交流電源と前記順変換器との間に接続され、
前記交流電源の健全時には、前記順変換器によって生成される直流電力が電力貯蔵装置に蓄えられるとともに前記逆変換器によって交流電力に変換され、
前記交流電源の停電時には、前記順変換器の運転が停止されるとともに、前記電力貯蔵装置の直流電力が前記逆変換器によって交流電力に変換される、請求項１に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置に関し、特に、順変換器と逆変換器とを備える電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

たとえば特開２０１１－５５５７０号公報には、配電線から受ける交流電力を直流電力に変換する順変換器と、直流電力を交流電力に変換して第１の負荷に供給する逆変換器と、配電線に接続された第２の負荷で消費される無効電力を順変換器から配電線に供給させて力率を１にする制御装置とを備える電力変換装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－５５５７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の電力変換装置では、第２の負荷の消費電力が変動した場合に配電線の交流電圧が変動し、電力系統に悪影響が及ぶという問題があった。

【0005】

それゆえに、本開示の主たる目的は、配電線の交流電圧を安定化させることが可能な電力変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る電力変換装置は、配電線から受ける交流電力を直流電力に変換する順変換器と、直流電力を交流電力に変換して第１の負荷に供給する逆変換器と、配電線の交流電圧が変化した場合に、配電線の交流電圧の変化分を補償するための無効電力を配電線から吸収するように順変換器を制御する制御装置とを備えたものである。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る電力変換装置では、配電線の交流電圧が変化した場合に、配電線の交流電圧の変化分を補償するための無効電力を配電線から吸収するように順変換器を制御する。したがって、配電線の交流電圧を安定化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の実施の形態１に従う電力系統の要部を示す回路ブロック図である。

【図2】図１に示す無停電電源装置の構成を示す回路ブロック図である。

【図3】図２に示すコンバータおよびインバータの構成を示す回路図である。

【図4】図１に示す制御装置の構成を示すブロック図である。

【図5】図４に示す制御回路の構成を示すブロック図である。

【図6】図５に示す制御部３２の構成を示すブロック図である。

【図7】図６に示す交流電圧制御部およびリミッタの動作を示す図である。

【図8】本開示の実施の形態２に従う電力系統に含まれる制御部の要部を示す回路ブロック図である。

【図9】図８に示す交流電圧制御部およびリミッタの動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施の形態１］
図１は、本開示の実施の形態１に従う電力系統の要部を示す回路ブロック図である。この電力系統では、実際には三相交流電圧が供給されるが、図面および説明の簡単化を図るため、図１では一相交流電圧に関連する部分のみが示されている。図１において、この電力系統は、商用交流電源１、送電線２、連系変圧器３、配電線４、負荷５，８、無停電電源装置６、およびバッテリ７を備える。

【0010】

商用交流電源１は、商用周波数の交流電力を送電線２に供給する。送電線２は、連系変圧器３を介して配電線４に接続される。負荷５（第２の負荷）は、配電線４から受ける交流電力によって駆動される。

【0011】

無停電電源装置６（電力変換装置）は、商用交流電源１の健全時には、配電線４から受ける交流電力を一旦、直流電力に変換し、その直流電力をバッテリ７に蓄えるとともに、商用周波数の交流電力に変換して負荷８に供給する。バッテリ７（電力貯蔵装置）は、直流電力を貯える。バッテリ７の代わりにコンデンサが接続されていても構わない。負荷８（第１の負荷）は、無停電電源装置６から供給される交流電力によって駆動される。

【0012】

また無停電電源装置６は、商用交流電源１の停電時には、バッテリ７の直流電力を商用周波数の交流電力に変換して負荷８に供給する。したがって、商用交流電源１の停電が発生した場合でも、バッテリ７に直流電力が貯えられている期間は、負荷８の運転を継続することができる。

【0013】

さらに無停電電源装置６は、負荷５の消費電力の変化によって配電線４の交流電圧ＶＳが変化した場合には、その変化分を補償するための無効電力を配電線４から吸収して、配電線４の交流電圧ＶＳを安定化させる。

【0014】

すなわち、無停電電源装置６は、配電線４の交流電圧ＶＳが低下した場合には、進相無効電力を配電線４から吸収して、配電線４の交流電圧ＶＳを上昇させる。また、無停電電源装置６は、配電線４の交流電圧ＶＳが上昇した場合には、遅相無効電力を配電線４から吸収して、配電線４の交流電圧ＶＳを低下させる。

【0015】

なお、進相無効電力を配電線４から吸収することは、遅相無効電力を配電線４に供給することと同義である。また、遅相無効電力を配電線４から吸収することは、進相無効電力を配電線４に供給することと同義である。

【0016】

図２は、無停電電源装置６の構成を示す回路ブロック図である。図２において、この無停電電源装置６は、交流入力端子Ｔ１、バッテリ端子Ｔ２、および交流出力端子Ｔ３を備える。交流入力端子Ｔ１は、配電線４から商用周波数の交流電力を受ける。バッテリ端子Ｔ２は、バッテリ７に接続される。交流出力端子Ｔ３は、負荷８に接続される。

【0017】

なお、この無停電電源装置は、実際には３本の配電線４から三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを受け、負荷８に三相交流電圧を供給するが、図面および説明の簡単化を図るため、図２では一相交流電圧ＶＳに関連する部分のみが示されている。交流電圧ＶＳは、三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷのうちのいずれかの交流電圧（たとえばＶＵ）に対応している。

【0018】

この無停電電源装置６は、さらに、スイッチＳ１～Ｓ３、コンデンサＣ１～Ｃ３、リアクトルＬ１～Ｌ３、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３、コンバータ１１、直流ラインＤＬ、双方向チョッパ１２、インバータ１３、操作部１４、および制御装置１５を備える。

【0019】

スイッチＳ１およびリアクトルＬ１は、交流入力端子Ｔ１とコンバータ１１の交流ノード１１ａとの間に直列接続される。スイッチＳ１は、制御装置１５によって制御される。商用交流電源１から交流電力が正常に供給されている場合（商用交流電源１の健全時）には、スイッチＳ１はオンされる。商用交流電源１からの交流電力が正常に供給されなくなった場合（商用交流電源１の停電時）には、スイッチＳ１はオフされる。

【0020】

電流検出器ＣＤ１は、配電線４とコンバータ１１の間に流れる電流Ｉｉを検出し、その検出値を示す信号Ｉｉｆを制御装置１５に出力する。交流入力端子Ｔ１に現れる交流入力電圧ＶＳの瞬時値は、制御装置１５によって検出される。制御装置１５は、交流入力電圧ＶＳの検出値に基づいて、停電が発生したか否かを判別する。また、制御装置１５は、交流入力電圧ＶＳの検出値に基づいて、コンバータ１１などを制御する。

【0021】

コンデンサＣ１は、スイッチＳ１とリアクトルＬ１の間のノードＮ１と、中性点ＮＰとの間に接続される。コンデンサＣ１およびリアクトルＬ１は、交流フィルタを構成する。この交流フィルタは、低域通過フィルタであり、商用周波数の交流電力を通過させ、コンバータ１１で発生するスイッチング周波数の信号が配電線４に通過することを防止する。

【0022】

コンバータ１１は、複数のトランジスタおよび複数のダイオードを含む周知のものであり、制御装置１５によって制御される。商用交流電源１の健全時には、コンバータ１１は、交流ノード１１ａが受ける交流電力を直流電力に変換して直流ノード１１ｂに出力する。直流ノード１１ｂは、直流ラインＤＬに接続されている。コンバータ１１の出力電圧は、所望の値に制御可能になっている。商用交流電源１の停電時には、コンバータ１１の運転は停止される。

【0023】

またコンバータ１１は、商用交流電源１の健全時において負荷５の消費電力が変動して配電線４の交流電圧ＶＳが低下または上昇した場合には、交流ノード１１ａから進相または遅相無効電力を吸収して、配電線４の交流電圧ＶＳを上昇または低下させる。このとき、コンバータ１１は、自励式ＳＶＣ（Static Var Compensator）の主回路として動作する。

【0024】

コンデンサＣ１、リアクトルＬ１、およびコンバータ１１は、交流電力を直流電力に変換する順変換器を構成する。コンデンサＣ２は、直流ラインＤＬに接続され、直流ラインＤＬの電圧を平滑化させる。直流ラインＤＬに現れる直流電圧ＶＤの瞬時値は、制御装置１５によって検出される。

【0025】

制御装置１５は、商用交流電源１の健全時には、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲになり、かつ配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲになるようにコンバータ１１を制御し、商用交流電源１の停電時には、コンバータ１１の運転を停止させる。なお、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲになっている場合には、交流電圧ＶＳの実効値は定格電圧になっている。

【0026】

直流ラインＤＬは双方向チョッパ１２の高電圧側ノード１２ａに接続され、双方向チョッパ１２の低電圧側ノード１２ｂはリアクトルＬ２およびスイッチＳ２を介してバッテリ端子Ｔ２に接続される。スイッチＳ２は、無停電電源装置の使用時にオンされ、たとえば無停電電源装置およびバッテリ７のメンテナンス時にオフされる。リアクトルＬ２は、双方向チョッパ１２とバッテリ７の間に流れる電流Ｉｂを平滑化する。

【0027】

双方向チョッパ１２は、複数のトランジスタおよび複数のダイオードを含む周知のものであり、制御装置１５によって制御される。双方向チョッパ１２は、商用交流電源１の健全時には、直流ラインＤＬから受ける直流電力をバッテリ７に蓄え、商用交流電源１の停電時には、バッテリ７の直流電力を直流ラインＤＬに供給する。

【0028】

双方向チョッパ１２は、直流電力をバッテリ７に蓄える場合には、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤを降圧してバッテリ７に与える。また、双方向チョッパ１２は、バッテリ７の直流電力をインバータ１３に供給する場合は、バッテリ７の端子間電圧ＶＢを昇圧して直流ラインＤＬに出力する。

【0029】

電流検出器ＣＤ２は、双方向チョッパ１２とバッテリ７の間に流れる電流Ｉｂを検出し、その検出値を示す信号Ｉｂｆを制御装置１５に出力する。バッテリ端子Ｔ２に現れるバッテリ７の端子間電圧ＶＢの瞬時値は、制御装置１５によって検出される。

【0030】

制御装置１５は、商用交流電源１の健全時には、バッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢＲになるように双方向チョッパ１２を制御し、商用交流電源１の停電時には、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲになるように双方向チョッパ１２を制御する。

【0031】

インバータ１３は、複数のトランジスタおよび複数のダイオードを含む周知のものであり、制御装置１５によって制御される。インバータ１３は、直流ラインＤＬから直流ノード１３ａを介して受ける直流電力を商用周波数の交流電力に変換して交流ノード１３ｂに出力する。インバータ１３の出力電圧は所望の値に制御可能になっている。

【0032】

インバータ１３の交流ノード１３ｂはリアクトルＬ３を介してスイッチＳ３の一方端子（ノードＮ２）に接続され、スイッチＳ３の他方端子は交流出力端子Ｔ３に接続される。コンデンサＣ３は、ノードＮ２と中性点ＮＰとの間に接続される。

【0033】

リアクトルＬ３およびコンデンサＣ３は、交流フィルタを構成する。この交流フィルタは、低域通過フィルタであり、インバータ１３で生成される商用周波数の交流電力を交流出力端子Ｔ３に通過させ、インバータ１３で発生するスイッチング周波数の信号が交流出力端子Ｔ３に通過することを防止する。インバータ１３、リアクトルＬ３、およびコンデンサＣ３は、直流電力を交流電力に変換する逆変換器を構成する。

【0034】

スイッチＳ３は、制御装置１５によって制御され、無停電電源装置６の運転時などにオンされ、無停電電源装置６の運転停止時などにオフされる。交流出力端子Ｔ３に現れる交流出力電圧ＶＯの瞬時値は、制御装置１５によって検出される。

【0035】

電流検出器ＣＤ３は、インバータ１３と負荷８の間に流れる電流Ｉｏを検出し、その検出値を示す信号Ｉｏｆを制御装置１５に与える。制御装置１５は、交流出力電圧ＶＯが正弦波状の参照電圧ＶＯＲになるようにインバータ１３を制御する。

【0036】

操作部１４は、無停電電源装置６の使用者によって操作される複数のボタン、種々の情報を表示する画像表示部などを含む。使用者が操作部１４を操作することにより、種々の電圧ＶＤＲ，ＶＢＲ，ＶＯＲを設定したり、無停電電源装置６の電源をオンおよびオフしたり、無停電電源装置６を自動運転させたり、手動運転させることが可能となっている。

【0037】

また、制御装置１５は、交流入力電圧ＶＳ、交流入力電流Ｉｉ、直流電圧ＶＤ、バッテリ電圧ＶＢ、バッテリ電流Ｉｂ、交流出力電圧ＶＯ、交流出力電流Ｉｏ、参照電圧ＶＤＲ，ＶＢＲ，ＶＯＲ、操作部１４からの信号などに基づいて無停電電源装置６全体を制御する。

【0038】

図３は、コンバータ１１およびインバータ１３の構成を示す回路図である。図１および図２では、三相交流電圧のうちの一相交流電圧に関連する部分のみを示したが、図３では、三相交流電圧に関連する部分が示されている。また、図２では、正側の直流ラインＤＬのみを示したが、図３では、負側の直流ラインＤＬｎも示されている。

【0039】

図３において、コンバータ１１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）Ｑ１～Ｑ６およびダイオードＤ１～Ｄ６を含む。ＩＧＢＴは、スイッチング素子を構成する。ＩＧＢＴＱ１～Ｑ３のコレクタはともに直流ノード１１ｂを介して正側の直流ラインＤＬに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄに接続される。

【0040】

交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄは、商用交流電源１から供給される三相交流電圧にそれぞれ対応して設けられている。ＩＧＢＴＱ４～Ｑ６のコレクタはそれぞれ交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄに接続され、それらのエミッタはともに負側の直流ラインＤＬｎに接続される。ダイオードＤ１～Ｄ６は、それぞれＩＧＢＴＱ１～Ｑ６に逆並列に接続される。コンデンサＣ２は、直流ラインＤＬ，ＤＬｎ間に接続されている。

【0041】

ＩＧＢＴＱ１，Ｑ４はそれぞれゲート信号Ａ１，Ｂ１によって制御され、ＩＧＢＴＱ２，Ｑ５はそれぞれゲート信号Ａ２，Ｂ２によって制御され、ＩＧＢＴＱ３，Ｑ６はそれぞれゲート信号Ａ３，Ｂ３によって制御される。ゲート信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、それぞれゲート信号Ａ１，Ａ２，Ａ３の反転信号である。

【0042】

ＩＧＢＴＱ１～Ｑ３は、それぞれゲート信号Ａ１，Ａ２，Ａ３が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Ａ１，Ａ２，Ａ３が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。ＩＧＢＴＱ４～Ｑ６は、それぞれゲート信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。

【0043】

ゲート信号Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３の各々は、パルス信号列であり、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。ゲート信号Ａ１，Ｂ１の位相とゲート信号Ａ２，Ｂ２の位相とゲート信号Ａ３，Ｂ３の位相とは、基本的には１２０度ずつずれている。ゲート信号Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３は、制御装置１５によって生成される。

【0044】

ゲート信号Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３によってＩＧＢＴＱ１～Ｑ６の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、ＩＧＢＴＱ１～Ｑ６の各々のオン時間を調整することにより、交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄに与えられる三相交流電圧を所望の直流電圧ＶＤ（コンデンサＣ２の端子間電圧）に変換することが可能となっている。

【0045】

逆に、ゲート信号Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３によってＩＧＢＴＱ１～Ｑ６の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、ＩＧＢＴＱ１～Ｑ６の各々のオン時間を調整することにより、直流電圧ＶＤを所望の位相および振幅の三相交流電圧に変換して交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄに出力することが可能となっている。

【0046】

換言すると、ゲート信号Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２，Ａ３，Ｂ３によってＩＧＢＴＱ１～Ｑ６の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、ＩＧＢＴＱ１～Ｑ６の各々のオン時間を調整することにより、所望の極性（正または負）の有効電力を交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄから吸収するとともに、所望の極性（遅相または進相）の無効電力を交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄから吸収することが可能となっている。

【0047】

インバータ１３は、ＩＧＢＴＱ１１～Ｑ１６およびダイオードＤ１１～Ｄ１６を含む。ＩＧＢＴは、スイッチング素子を構成する。ＩＧＢＴＱ１１～Ｑ１３のコレクタはともに直流ノード１３ａを介して正側の直流ラインＤＬに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流ノード１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに接続される。

【0048】

交流ノード１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、負荷８に供給される三相交流電圧にそれぞれ対応して設けられている。ＩＧＢＴＱ１４～Ｑ１６のコレクタはそれぞれ交流ノード１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに接続され、それらのエミッタはともに負側の直流ラインＤＬｎに接続される。ダイオードＤ１１～Ｄ１６は、それぞれＩＧＢＴＱ１１～Ｑ１６に逆並列に接続される。

【0049】

ＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１４はそれぞれゲート信号Ｘ１，Ｙ１によって制御され、ＩＧＢＴＱ１２，Ｑ１５はそれぞれゲート信号Ｘ２，Ｙ２によって制御され、ＩＧＢＴＱ１３，Ｑ１６はそれぞれゲート信号Ｘ３，Ｙ３によって制御される。ゲート信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３は、それぞれゲート信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３の反転信号である。

【0050】

ＩＧＢＴＱ１１～Ｑ１３は、それぞれゲート信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。ＩＧＢＴＱ１４～Ｑ１６は、それぞれゲート信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が「Ｈ」レベルにされた場合にオンし、それぞれゲート信号Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３が「Ｌ」レベルにされた場合にオフする。

【0051】

ゲート信号Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２，Ｘ３，Ｙ３の各々は、パルス信号列であり、ＰＷＭ信号である。ゲート信号Ｘ１，Ｙ１の位相とゲート信号Ｘ２，Ｙ２の位相とゲート信号Ｘ３，Ｙ３の位相とは、基本的には１２０度ずつずれている。ゲート信号Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２，Ｘ３，Ｙ３は、制御装置１５によって生成される。

【0052】

たとえば、ＩＧＢＴＱ１１，Ｑ１５がオンすると、直流ラインＤＬがＩＧＢＴＱ１１を介して交流ノード１３ｂに接続されるとともに、交流ノード１３ｃがＩＧＢＴＱ１５を介して直流ラインＤＬｎに接続され、交流ノード１３ｂ，１３ｃ間に正電圧が出力される。

【0053】

また、ＩＧＢＴＱ１２，Ｑ１４がオンすると、直流ラインＤＬがＩＧＢＴＱ１２を介して交流ノード１３ｃに接続されるとともに、交流ノード１３ｂがＩＧＢＴＱ１４を介して直流ラインＤＬｎに接続され、出力ノード１３ｂ，１３ｃ間に負電圧が出力される。

【0054】

ゲート信号Ｘ１，Ｙ１，Ｘ２，Ｙ２，Ｘ３，Ｙ３によってＩＧＢＴＱ１１～Ｑ１６の各々を所定のタイミングでオンおよびオフさせるとともに、ＩＧＢＴＱ１１～Ｑ１６の各々のオン時間を調整することにより、直流ラインＤＬ，ＤＬｎ間の直流電圧ＶＤを三相交流電圧に変換して交流ノード１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに出力することが可能となっている。

【0055】

図４は、制御装置１５の要部を示すブロック図である。図４において、制御装置１５は、電圧検出器２１～２４、停電検出器２５、および制御回路２６を含む。電圧検出器２１は、配電線４から受ける交流入力電圧ＶＳの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号ＶＳｆを停電検出器２５および制御回路２６に出力する。電圧検出器２２は、負荷８に供給される交流出力電圧ＶＯの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号ＶＯｆを制御回路２６に出力する。

【0056】

電圧検出器２３は、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号ＶＤｆを制御回路２６に出力する。電圧検出器２４は、バッテリ７の端子間電圧ＶＢの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号ＶＢｆを制御回路２６に出力する。

【0057】

停電検出器２５は、電圧検出器２１の出力信号ＶＳｆに基づいて商用交流電源１の停電が発生しているか否かを検出し、その検出結果を示す信号φ２５を制御回路２６に出力する。商用交流電源１が健全である場合には、信号φ２５は「Ｈ」レベルにされる。商用交流電源１の停電が発生している場合には、信号φ２５は「Ｌ」レベルにされる。

【0058】

たとえば、停電検出器２５は、交流入力電圧ＶＳが下限値よりも高い場合には、商用交流電源１は健全であると判定し、信号φ２５を「Ｈ」レベルにする。また、停電検出器２５は、交流入力電圧ＶＳが下限値よりも低い場合には、商用交流電源１の停電が発生したと判定し、信号φ２５を「Ｌ」レベルにする。

【0059】

電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３（図１）の出力信号Ｉｉｆ，Ｉｂｆ，Ｉｏｆは、制御回路２６に与えられる。制御回路２６は、電圧検出器２１～２４の出力信号ＶＳｆ，ＶＯｆ，ＶＤｆ，ＶＢｆ、停電検出器２５の出力信号φ２５、電流検出器ＣＤ１～ＣＤ３の出力信号Ｉｉｆ，Ｉｂｆ，Ｉｏｆ、操作部１４からの信号に基づいて、スイッチＳ１～Ｓ３、コンバータ１１、双方向チョッパ１２、およびインバータ１３を制御する。

【0060】

図５は、制御回路２６の要部を示すブロック図である。図５において、制御回路２６は、制御部３１～３４および通信回線３５を含む。制御部３１～３４および操作部１４は、通信回線３５によって互いに接続されている。制御部３１～３４は、通信回線３５を介して種々の信号を授受し、互いに連携して無停電電源装置６全体を制御する。

【0061】

制御部３１は、停電検出器２５の出力信号φ２５と、操作部１４からの信号とに基づいて、スイッチＳ１～Ｓ３を制御する。信号φ２５が「Ｈ」レベルである場合（商用交流電源１の健全時）には、制御部３１は、スイッチＳ１～Ｓ３をオンさせる。

【0062】

信号φ２５が「Ｌ」レベルである場合（商用交流電源１の停電時）には、制御部３１は、スイッチＳ１をオフさせるとともに、スイッチＳ２，Ｓ３をオン状態に維持する。また、制御部３１は、操作部１４からの信号に従って、手動運転動作時にスイッチＳ１～Ｓ３の各々を個別にオンおよびオフさせる。

【0063】

制御部３２は、電圧検出器２１，２３の出力信号ＶＳｆ，ＶＤｆと、電流検出器ＣＤ１の出力信号Ｉｉｆと、停電検出器２５の出力信号φ２５と、操作部１４からの信号とに基づき、ゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３（図３）を生成してコンバータ１１を制御する。

【0064】

信号φ２５が「Ｈ」レベルである場合（商用交流電源１の健全時）には、制御部３２は、信号ＶＳｆ，ＶＤｆ，Ｉｉｆに基づいて、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲになり、かつ交流入力電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲになるようにコンバータ１１を制御する。

【0065】

信号φ２５が「Ｌ」レベルである場合（商用交流電源１の停電時）には、制御部３２は、コンバータ１１の運転を停止させる。このとき、ゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３がともに「Ｌ」レベルにされて、コンバータ１１のＩＧＢＴＱ１～Ｑ６（図３）がともにオフされる。また、制御部３２は、操作部１４からの信号に従って、手動運転動作時にはコンバータ１１を起動または停止させる。

【0066】

制御部３３は、電圧検出器２３，２４の出力信号ＶＤｆ，ＶＢｆと、電流検出器ＣＤ２の出力信号Ｉｂｆと、停電検出器２５の出力信号φ２５と、操作部１４からの信号とに基づいて、双方向チョッパ１２を制御する。

【0067】

信号φ２５が「Ｈ」レベルである場合（商用交流電源１の健全時）には、制御部３３は、信号ＶＢｆ，Ｉｂｆに基づいて、バッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢＲになるように双方向チョッパ１２を制御する。

【0068】

信号φ２５が「Ｌ」レベルである場合（商用交流電源１の停電時）には、制御部３３は、信号ＶＢｆ，Ｉｂｆに基づいて、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲになるように双方向チョッパ１２を制御する。また、制御部３３は、操作部１４からの信号に従って、手動運転動作時に双方向チョッパ１２を起動または停止させる。

【0069】

制御部３４は、電圧検出器２１，２２の出力信号ＶＳｆ，ＶＯｆと、電流検出器ＣＤ３の出力信号Ｉｏｆと、停電検出器２５の出力信号φ２５と、操作部１４からの信号とに基づき、ゲート信号Ｘ１～Ｘ３，Ｙ１～Ｙ３（図３）を生成してインバータ１３を制御する。

【0070】

制御部３４は、信号ＶＳｆに同期して動作し、信号ＶＯｆ，Ｉｏｆに基づいて、交流出力電圧ＶＯが正弦波状の参照電圧ＶＯＲになるようにインバータ１３を制御する。また、制御部３４は、操作部１４からの信号に従って、インバータ１３を運転または停止させる。

【0071】

ここで、図１～図５に示した電力系統の動作について説明する。商用交流電源１（図１）の健全時には、商用交流電源１から送電線２、連系変圧器３、および配電線４を介して負荷５および無停電電源装置６に交流電力が供給される。負荷５は、配電線４から受ける交流電力によって駆動される。

【0072】

無停電電源装置６は、配電線４から受ける交流電力を一旦、直流電力に変換してバッテリ７に貯えるとともに、その直流電力を交流電力に再変換して負荷８に供給する。負荷８は、無停電電源装置６から供給される交流電力によって駆動される。

【0073】

すなわち、無停電電源装置６では、停電検出器２５（図４）の出力信号φ２５が「Ｈ」レベルにされ、制御部３１（図５）によってスイッチＳ１（図２）がオンされるとともにスイッチＳ２，Ｓ３がオン状態に維持される。

【0074】

また、制御部３２（図５）によってコンバータ１１が運転され、配電線４から受ける交流電力がコンバータ１１（図２、図３）によって直流電力に変換されて直流ラインＤＬに供給される。このとき制御部３２は、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲになり、かつ配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲになるように、ゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３（図３）を生成してコンバータ１１を制御する。

【0075】

また、制御部３３（図５）によって双方向チョッパ１２（図２）が運転され、コンバータ１１によって生成される直流電力が双方向チョッパ１２によってバッテリ７に貯えられる。このとき制御部３３は、バッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢＲになるように双方向チョッパ１２を制御する。

【0076】

また、制御部３４（図５）によってインバータ１３（図２）が運転され、コンバータ１１によって生成される直流電力がインバータ１３によって交流電力に変換されて負荷８に供給される。このとき制御部３４は、負荷８に印加される交流電圧ＶＯが正弦波状の参照電圧ＶＯＲになるように、ゲート信号Ｘ１～Ｘ３，Ｙ１～Ｙ３（図３）を生成してインバータ１３を制御する。

【0077】

商用交流電源１（図１）の停電時には、商用交流電源１から送電線２に対する交流電力の供給が停止され、負荷５の運転が停止される。無停電電源装置６は、バッテリ７の直流電力を交流電力に変換して負荷８に供給する。したがって、バッテリ７に直流電力が貯えられている期間は、負荷８の運転を継続することができる。

【0078】

すなわち、無停電電源装置６では、停電検出器２５（図４）の出力信号φ２５が「Ｌ」レベルにされ、制御部３１（図５）によってスイッチＳ１（図２）がオフされて、配電線４とコンバータ１１の間が電気的に遮断される。

【0079】

また、制御部３２（図５）によってコンバータ１１の運転が停止される。このとき制御部３２は、すべてのゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３（図３）を「Ｌ」レベルにして、コンバータ１１のＩＧＢＴＱ１～Ｑ６をオフさせる。

【0080】

また、制御部３３（図５）によって双方向チョッパ１２（図２）が運転され、バッテリ７の直流電力が双方向チョッパ１２および直流ラインＤＬを介してインバータ１３に供給される。このとき制御部３３は、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲになるように双方向チョッパ１２を制御する。

【0081】

また、制御部３４（図５）によってインバータ１３（図２）が運転され、バッテリ７から双方向チョッパ１２および直流ラインＤＬを介して供給される直流電力がインバータ１３によって交流電力に変換されて負荷８に供給される。このとき制御部３４は、負荷８に印加される交流電圧ＶＯが正弦波状の参照電圧ＶＯＲになるようにインバータ１３を制御する。

【0082】

次に、コンバータ１１の制御方法について、より詳細に説明する。図６は、制御部３２の構成を示すブロック図である。図６において、制御部３２は、直流電圧指令部４１、減算器４２，４６，５３，５６、直流電圧制御部４３、リミッタ４４，５５、電流成分検出部４５、有効電流制御部４７、交流電圧指令部５１、振幅検出部５２、交流電圧制御部５４、無効電流制御部５７、座標変換部５８、およびＰＷＭ制御部５９を含む。

【0083】

直流電圧指令部４１は、直流ラインＤＬ（図２）の直流電圧ＶＤの目標値である参照電圧ＶＤＲを生成する。減算器４２は、参照電圧ＶＤＲと、電圧検出器２３の出力信号ＶＤｆによって示される直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤとの偏差ΔＶＤ＝ＶＤＲ－ＶＤを求める。

【0084】

直流電圧制御部４３は、減算器４２によって求められる偏差ΔＶＤに応じた値の有効電流指令値Ｉｄｃを生成する。直流電圧制御部４３は、たとえば、偏差ΔＶＤを比例演算または比例積分演算することによって有効電流指令値Ｉｄｃを求める。リミッタ４４は、有効電流指令値Ｉｄｃの大きさを所定値以下の範囲内に制限して有効電流指令値Ｉｄｃ１を生成する。

【0085】

電流成分検出部４５は、電流検出器ＣＤ１（図２）の出力信号Ｉｉｆによって示される交流電流Ｉｉと、電圧検出器２１の出力信号ＶＳｆによって示される配電線４の交流電圧ＶＳとに基づいて、交流電流Ｉｉのうちの有効電流Ｉｄおよび無効電流Ｉｑを検出する。

【0086】

減算器４６は、リミッタ４４によって生成される有効電流指令値Ｉｄｃ１と、電流成分検出部４５によって検出される有効電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄ＝Ｉｄｃ１－Ｉｄを求める。

【0087】

有効電流制御部４７は、減算器４６によって求められる偏差ΔＩｄに応じた値の有効電流制御値Ｖｄｃを生成する。有効電流制御部４７は、たとえば、偏差ΔＩｄを比例演算または比例積分演算することにより有効電圧制御値Ｖｄｃを求める。

【0088】

交流電圧指令部５１は、配電線４（図１、図２）の交流電圧ＶＳの振幅の目標値である参照電圧ＶＳＲを生成する。振幅検出部５２は、電圧検出器２１（図４）の出力信号ＶＳｆによって示される配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡを検出する。減算器５３は、参照電圧ＶＳＲと、振幅検出部５２によって検出される配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡとの偏差ΔＶＳ＝ＶＳＲ－ＶＳＡを求める。

【0089】

交流電圧制御部５４は、減算器５３によって求められる偏差ΔＶＳに応じた値の無効電流指令値Ｉｑｃを生成する。交流電圧制御部５４は、たとえば、偏差ΔＶＳを比例演算または比例積分演算することによって無効電流指令値Ｉｑｃを求める。リミッタ５５は、無効電流指令値Ｉｑｃの大きさを所定値以下の範囲内に制限して無効電流指令値Ｉｑｃ１を生成する。

【0090】

図７は、交流電圧制御部５４およびリミッタ５５の動作を示す図である。図７において、横軸は減算器５３によって求められる偏差ΔＶＳを示し、縦軸はリミッタ５５によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃ１を示している。

【0091】

交流電圧制御部５４によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃは、図７中の点線で示されるように、偏差ΔＶＳの大きさに比例して増大する。リミッタ５５によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃ１は、図７中の実線で示されるように、所定範囲内に制限される。すなわち、－α≦ΔＶＳ≦αの場合にはＩｑｃ１＝Ｉｑｃとされ、α＜ΔＶＳの場合にはＩｑｃ１＝βとされ、ΔＶＳ＜－αの場合にはＩｑｃ１＝－βとされる。

【0092】

再び図６を参照して、減算器５６は、リミッタ５５によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃ１と、電流成分検出部４５によって検出される無効電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑ＝Ｉｑｃ１－Ｉｑを求める。

【0093】

無効電流制御部５７は、減算器５６によって求められる偏差ΔＩｑに応じた値の無効電流制御値Ｖｑｃを生成する。無効電流制御部５７は、たとえば、偏差ΔＩｑを比例演算または比例積分演算することにより無効電圧制御値Ｖｑｃを求める。

【0094】

座標変換部５８は、電圧検出器２１（図４）の出力信号ＶＳｆによって示される配電線４の交流電圧ＶＳに基づいて、有効電圧制御値Ｖｄｃおよび無効電圧制御値Ｖｑｃを交流電圧制御値ＶＵｃ，ＶＶｃ，ＶＷｃに二相／三相変換する。

【0095】

ＰＷＭ制御部５９は、停電検出器２５の出力信号φ２５が「Ｈ」レベルである場合（商用交流電源１の健全時）には、交流電圧制御値ＶＵｃ，ＶＶｃ，ＶＷｃに従ってそれぞれゲート信号Ａ１，Ｂ１、ゲート信号Ａ２，Ｂ２、およびゲート信号Ａ３，Ｂ３（図３）を生成する。

【0096】

この場合、コンバータ１１（図３）は、ＰＷＭ制御部５９によって生成されるゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３によって駆動され、三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷを交流ノード１１ａ，１１ｃ，１１ｄに出力する。なお、配電線４の交流電圧ＶＳは、三相交流電圧ＶＵ，ＶＶ，ＶＷのうちのいずれか１つの交流電圧（たとえばＶＵ）に対応している。

【0097】

またＰＷＭ制御部５９は、停電検出器２５の出力信号φ２５が「Ｌ」レベルである場合（商用交流電源１の停電時）には、すべてのゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３を「Ｌ」レベルにしてコンバータ１１の運転を停止させる。この場合、コンバータ１１に含まれるすべてのＩＧＢＴＱ１～Ｑ６はオフ状態に維持される。

【0098】

次に、図６で示した制御部３２の動作について説明する。直流電圧指令部４１によって参照電圧ＶＤＲが生成され、減算器４２によって参照電圧ＶＤＲと直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤとの偏差ΔＶＤ＝ＶＤＲ－ＶＤが求められる。

【0099】

直流電圧制御部４３によって偏差ΔＶＤに応じた値の有効電流指令値Ｉｄｃが生成され、リミッタ４４によって有効電流指令値Ｉｄｃの大きさが所定値以下の範囲内に制限されて有効電流指令値Ｉｄｃ１が生成される。

【0100】

電流成分検出部４５により、配電線４とコンバータ１１との間に流れる交流電流Ｉｉに含まれる有効電流Ｉｄおよび無効電流Ｉｑが検出される。減算器４６によって有効電流指令値Ｉｄｃ１と有効電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄ＝Ｉｄｃ１－Ｉｄが求められ、有効電流制御部４７によって偏差ΔＩｄに応じた値の有効電圧制御値Ｖｄｃが求められる。

【0101】

また、交流電圧指令部５１によって参照電圧ＶＳＲが生成され、振幅検出部５２によって配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが検出され、減算器５３によって参照電圧ＶＳＲと振幅ＶＳＡの偏差ΔＶＳ＝ＶＳＲ－ＶＳＡが求められる。

【0102】

交流電圧制御部５４によって偏差ΔＶＳに応じた値の無効電流指令値Ｉｑｃが生成され、リミッタ５５によって無効電流指令値Ｉｑｃの大きさが所定値β以下の範囲内に制限されて無効電流指令値Ｉｑｃ１が生成される。

【0103】

減算器５６によって無効電流指令値Ｉｑｃ１と無効電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑ＝Ｉｑｃ１－Ｉｑが求められ、無効電流制御部５７によって偏差ΔＩｑに応じた値の無効電圧制御値Ｖｑｃが求められる。

【0104】

座標変換部５８により、交流電圧ＶＳに基づいて有効電圧制御値Ｖｄｃおよび無効電圧制御値Ｖｑｃが交流電圧制御値ＶＵｃ，ＶＶｃ，ＶＷｃに二相／三相変換される。

【0105】

停電検出器２５の出力信号φ２５が「Ｈ」レベルである場合（商用交流電源１の健全時）には、ＰＷＭ制御部５９により、交流電圧制御値ＶＵｃ，ＶＶｃ，ＶＷｃに従ってゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３（図３）が生成され、コンバータ１１が運転される。

【0106】

停電検出器２５の出力信号φ２５が「Ｌ」レベルである場合（商用交流電源１の停電時）には、ＰＷＭ制御部５９により、全てのゲート信号Ａ１～Ａ３，Ｂ１～Ｂ３が「Ｌ」レベルにされてコンバータ１１の運転が停止される。

【0107】

商用交流電源１の健全時において、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲよりも低下した場合には、偏差ΔＶＤが正方向に増大し、有効電流制御値Ｉｄｃが正方向に増大する。さらに、有効電流制御値Ｉｄｃ１が正方向に増大し、偏差ΔＩｄが正方向に増大し、有効電圧制御値Ｖｄｃが正方向に増大する。これにより、配電線４からコンバータ１１に吸収される正の有効電流Ｉｄが増大し、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが上昇する。

【0108】

逆に、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが参照電圧ＶＤＲよりも上昇した場合には、偏差ΔＶＤが負方向に増大し、有効電流制御値Ｉｄｃが負方向に増大する。さらに、有効電流制御値Ｉｄｃ１が負方向に増大し、偏差ΔＩｄが負方向に増大し、有効電圧制御値Ｖｄｃが負方向に増大する。

【0109】

これにより、配電線４からコンバータ１１に吸収される負の有効電流Ｉｄが増大し、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤが低下する。したがって、直流ラインＤＬの直流電圧ＶＤは参照電圧ＶＤＲに維持される。

【0110】

また、商用交流電源１の健全時において負荷５の消費電力が増大し、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲよりも低下した場合には、偏差ΔＶＳが正方向に増大し、無効電流制御値Ｉｑｃが正方向に増大する。さらに、無効電流制御値Ｉｑｃ１が正方向に増大し、偏差ΔＩｑが正方向に増大し、無効電圧制御値Ｖｑｃが正方向に増大する。これにより、配電線４からコンバータ１１に吸収される進相の無効電流Ｉｑが増大し、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが上昇する。

【0111】

逆に、負荷５の消費電力が減少し、あるいは負荷５から配電線４に回生電力が供給されて、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲよりも上昇した場合には、偏差ΔＶＳが負方向に増大し、無効電流制御値Ｉｑｃが負方向に増大する。さらに、無効電流制御値Ｉｑｃ１が負方向に増大し、偏差ΔＩｑが負方向に増大し、無効電圧制御値Ｖｑｃが負方向に増大する。これにより、配電線４からコンバータ１１に吸収される遅相の無効電流Ｉｑが増大し、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが低下する。したがって、交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡは参照電圧ＶＳＲに維持される。

【0112】

以上のように、この実施の形態１では、配電線４の交流電圧ＶＳが変化した場合に、配電線４の交流電圧ＶＳの変化分を補償するための無効電力を配電線４から吸収するようにコンバータ１１を制御する。したがって、配電線４の交流電圧ＶＳを安定化させることができる。

【0113】

［実施の形態２］
実施の形態１では、配電線４の交流電圧ＶＳが変化した場合に、その変化分を補償するための無効電力を配電線４から吸収するようにコンバータ１１を制御した。しかし、たとえば交流電圧ＶＳが低下した状態が継続すると、コンバータ１１に流れる無効電力が過大になる恐れがある。この実施の形態２では、この問題の解決が図られる。

【0114】

図８は、本開示の実施の形態２に従う電力系統に含まれる制御部３２Ａの要部を示すブロック図であって、図６と対比される図である。図８を参照して、制御部３２Ａが制御部３２（図６）と異なる点は、交流電圧制御部５４およびリミッタ５５がクロック発生部６１、ラッチ回路６２，６３、減算器６４、交流電圧制御部６５、極性判定部６６、およびリミッタ６７で置換されている点である。

【0115】

クロック発生部６１は、所定周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。ラッチ回路６２は、振幅検出部５２（図６）によって検出される配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡを、クロック信号ＣＬＫの立ち上りエッジに応答して取り込み、取り込んだ振幅ＶＳＡを振幅ＶＳＡ１として保持および出力する。

【0116】

ラッチ回路６３は、ラッチ回路６２から出力されている振幅ＶＳＡ１を、クロック信号ＣＬＫの立ち下がりエッジに応答して取り込み、取り込んだ振幅ＶＳＡ１を振幅ＶＳＡ２として保持および出力する。

【0117】

減算器６４は、前回の検出値である振幅ＶＳＡ２と今回の検出値である振幅ＶＳＡ１との偏差ΔＶＳＡ＝ＶＳＡ２－ＶＳＡ１を求める。交流電圧制御部６５は、減算器６４によって求められる偏差ΔＶＳＡに応じた値の無効電流指令値Ｉｑｃを生成する。交流電圧制御部５４は、たとえば、偏差ΔＶＳＡを比例演算または比例積分演算することによって無効電流指令値Ｉｑｃを求める。

【0118】

極性判定部６６は、減算器５３（図６）によって求められる偏差ΔＶＳの極性（正または負）を判定し、判定結果を示す信号φ６６を出力する。偏差ΔＶＳが正である場合には、信号φ６６は「Ｈ」レベルにされる。偏差ΔＶＳが負である場合には、信号φ６６は「Ｌ」レベルにされる。リミッタ６７は、無効電流指令値Ｉｑｃの大きさを所定範囲内に制限して無効電流指令値Ｉｑｃ１を生成する。リミッタ６７の制限範囲は、信号φ６６によって変更される。

【0119】

図９は、交流電圧制御部６５およびリミッタ６７の動作を示す図である。図９において、（Ａ）は偏差ΔＶＳが正の場合を示し、（Ｂ）は偏差ΔＶＳが負の場合を示している。また、（Ａ）（Ｂ）の各々において、横軸は減算器６４によって求められる偏差ΔＶＳＡを示し、縦軸はリミッタ６７によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃ１を示している。

【0120】

交流電圧制御部６５によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃは、図９（Ａ）（Ｂ）中の点線で示されるように、偏差ΔＶＳＡの大きさに比例して増大する。ΔＶＳ＞０である場合には図９（Ａ）中の実線で示されるように、無効電流指令値Ｉｑｃはリミッタ６７によって制限されて無効電流指令値Ｉｑｃ１とされる。すなわち、０≦ΔＶＳＡ≦αの場合にはＩｑｃ１＝Ｉｑｃとされ、α＜ΔＶＳＡの場合にはＩｑｃ１＝βとされ、ΔＶＳＡ＜０の場合にはＩｑｃ＝０とされる。

【0121】

ΔＶＳ＞０かつΔＶＳＡ＜０である場合にＩｑｃ１＝０とするのは、今回の検出値ＶＳＡ１が前回の検出値ＶＳＡ２よりも上昇している場合（ΔＶＳＡ＜０）であっても、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲよりも低い場合（ΔＶＳ＞０）には、交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡを低下させる必要がないからである。

【0122】

逆に、ΔＶＳ＜０である場合には図９（Ｂ）中の実線で示されるように、無効電流指令値Ｉｑｃはリミッタ６７によって制限されて無効電流指令値Ｉｑｃ１とされる。すなわち、－α≦ΔＶＳＡ≦０である場合にはＩｑｃ１＝Ｉｑｃとされ、ΔＶＳＡ＜－αである場合にはＩｑｃ＝－βとされ、０＜ΔＶＳＡである場合にはＩｑｃ＝０とされる。

【0123】

ΔＶＳ＜０かつ０＜ΔＶＳＡである場合にＩｑｃ１＝０とするのは、今回の検出値ＶＳＡ１が前回の検出値ＶＳＡ２よりも低下している場合（０＜ΔＶＳＡ）であっても、配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが参照電圧ＶＳＲよりも高い場合（ΔＶＳ＜０）には、交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡを上昇させる必要がないからである。

【0124】

リミッタ６７によって生成される無効電流指令値Ｉｑｃ１は、減算器５６（図６）に与えられる。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

【0125】

以上のように、この実施の形態２では、所定周期で配電線４の交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡを検出し、前回の検出値である振幅ＶＳＡ２と今回の検出値である振幅ＶＳＡ１との偏差ΔＶＳＡ＝ＶＳＡ２－ＶＳＡ１を求め、その偏差ΔＶＳＡに応じた値の無効電流Ｉｑをコンバータ１１に吸収させる。したがって、交流電圧ＶＳの振幅ＶＳＡが変化した場合だけ無効電流Ｉｑをコンバータ１１に吸収させるので、実施の形態１と比べ、コンバータ１１に吸収させる無効電力を小さくすることができる。

【0126】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0127】

１ 商用交流電源、２ 送電線、３ 連系変圧器、４ 配電線、５，８ 負荷、６ 無停電電源装置、７ バッテリ、Ｔ１ 交流入力端子、Ｔ２ バッテリ端子、Ｔ３ 交流出力端子、Ｓ１～Ｓ３ スイッチ、Ｃ１～Ｃ３ コンデンサ、Ｌ１～Ｌ３ リアクトル、ＣＤ１～ＣＤ３ 電流検出器、１１ コンバータ、ＤＬ，ＤＬｎ 直流ライン、１２ 双方向チョッパ、１３ インバータ、１４ 操作部、１５ 制御装置、Ｑ１～Ｑ６，Ｑ１１～Ｑ１６ ＩＧＢＴ、Ｄ１～Ｄ６，Ｄ１１～Ｄ１６ ダイオード、２１～２４ 電圧検出器、２５ 停電検出器、２６ 制御回路、３１～３４ 制御部、３５ 通信回線、４１ 直流電圧指令部、４２，４６，５３，５６，６４ 減算器、４３ 直流電圧制御部、４４，５５，６７ リミッタ、４５ 電流成分検出部、４７ 有効電流制御部、５１ 交流電圧指令部、５２ 振幅検出部、５４，６５ 交流電圧制御部、５７ 無効電流制御部、５８ 座標変換部、５９ ＰＷＭ制御部、６１ クロック発生部、６２，６３ ラッチ回路、６６ 極性判定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】