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(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】P2024180644
(43)【公開日】2024-12-26
(54)【発明の名称】電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20241219BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 F
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024182596
(22)【出願日】2024-10-18
(62)【分割の表示】P 2021172539の分割
【原出願日】2021-10-21
(71)【出願人】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(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】手操 亮裕
(72)【発明者】
【氏名】玉井 伸三
(72)【発明者】
【氏名】藤井 俊行
(57)【要約】
【課題】電力変換器から出力される三相交流電流を高速に制御することができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】複数の電力変換器３は、直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。複数の第１の電流検出器５は複数の電力変換器３の出力電流を検出する。複数の電力変換器３の交流端子は多重変圧器２の複数の２次巻線にそれぞれ接続され、多重変圧器２の複数の１次巻線は互いに直列接続されて三相交流電力系統１に接続される。電流制御部は、交流電流指令値に対する各第１の電流検出器５の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、複数の三相交流電圧指令値を生成する。電流制御部は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第１の座標変換器と、三相交流電流指令値に対する、各第１の電流検出器５によって検出される出力電流の偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器とを含む。
【選択図】図６
【解決手段】複数の電力変換器３は、直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。複数の第１の電流検出器５は複数の電力変換器３の出力電流を検出する。複数の電力変換器３の交流端子は多重変圧器２の複数の２次巻線にそれぞれ接続され、多重変圧器２の複数の１次巻線は互いに直列接続されて三相交流電力系統１に接続される。電流制御部は、交流電流指令値に対する各第１の電流検出器５の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、複数の三相交流電圧指令値を生成する。電流制御部は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第１の座標変換器と、三相交流電流指令値に対する、各第１の電流検出器５によって検出される出力電流の偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器とを含む。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流電圧を三相交流電圧に変換して交流端子に出力する複数の電力変換器と、
前記複数の電力変換器の出力電流をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出器と、
前記複数の電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電力変換器の前記交流端子は多重変圧器の複数の２次巻線にそれぞれ接続され、前記多重変圧器の複数の１次巻線は互いに直列に接続されて三相交流電力系統または三相交流負荷に接続され、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する各前記複数の第１の電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、複数の三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
各前記複数の三相交流電圧指令値に基づいて各前記複数の電力変換器の制御信号を生成することにより、前記複数の電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含み、
前記交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第１の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する、各前記複数の第１の電流検出器によって検出される前記出力電流の偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器とを含む、電力変換装置。
前記複数の電力変換器の出力電流をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出器と、
前記複数の電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電力変換器の前記交流端子は多重変圧器の複数の２次巻線にそれぞれ接続され、前記多重変圧器の複数の１次巻線は互いに直列に接続されて三相交流電力系統または三相交流負荷に接続され、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する各前記複数の第１の電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、複数の三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
各前記複数の三相交流電圧指令値に基づいて各前記複数の電力変換器の制御信号を生成することにより、前記複数の電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含み、
前記交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第１の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する、各前記複数の第１の電流検出器によって検出される前記出力電流の偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器とを含む、電力変換装置。
【請求項2】
前記多重変圧器の１次巻線電流を検出する第２の電流検出器をさらに備え、
前記第２の電流検出器によって検出される前記１次巻線電流をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
各前記複数の第１の電流検出器の検出値に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
前記第２の電流検出器によって検出される前記１次巻線電流をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
各前記複数の第１の電流検出器の検出値に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項3】
前記電流制御部は、
前記複数の第１の電流検出器によって検出される前記複数の電力変換器の出力電流の平均電流を演算する演算器と、
前記平均電流をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
各第１の電流検出値に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
前記複数の第１の電流検出器によって検出される前記複数の電力変換器の出力電流の平均電流を演算する演算器と、
前記平均電流をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
各第１の電流検出値に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項4】
前記電流制御部は、
前記複数の第１の電流検出器のいずれか１つの電流検出器の検出値をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
各第１の電流検出値に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
前記複数の第１の電流検出器のいずれか１つの電流検出器の検出値をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
各第１の電流検出値に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項5】
直流電圧を三相交流電圧に変換して交流端子に出力する複数の電力変換器と、
前記複数の電力変換器の出力電流をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出器と、
前記複数の電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電力変換器の前記交流端子は多重変圧器の複数の２次巻線にそれぞれ接続され、前記多重変圧器の複数の１次巻線は互いに直列に接続されて三相交流電力系統または三相交流負荷に接続され、
前記多重変圧器の１次巻線電流を検出する第２の電流検出器をさらに備え、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する各前記複数の第１の電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、複数の三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
各前記複数の三相交流電圧指令値に基づいて各前記複数の電力変換器の制御信号を生成することにより、前記複数の電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含み、
前記交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第１の座標変換器と、
前記複数の第１の電流検出器によって検出される前記複数の電力変換器の出力電流の平均電流を演算する演算器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記平均電流の偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記第２の電流検出器によって検出される前記１次巻線電流をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、電力変換装置。
前記複数の電力変換器の出力電流をそれぞれ検出する複数の第１の電流検出器と、
前記複数の電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記複数の電力変換器の前記交流端子は多重変圧器の複数の２次巻線にそれぞれ接続され、前記多重変圧器の複数の１次巻線は互いに直列に接続されて三相交流電力系統または三相交流負荷に接続され、
前記多重変圧器の１次巻線電流を検出する第２の電流検出器をさらに備え、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する各前記複数の第１の電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、複数の三相交流電圧指令値を生成する電流制御部と、
各前記複数の三相交流電圧指令値に基づいて各前記複数の電力変換器の制御信号を生成することにより、前記複数の電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含み、
前記交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値を三相交流電流指令値に変換する第１の座標変換器と、
前記複数の第１の電流検出器によって検出される前記複数の電力変換器の出力電流の平均電流を演算する演算器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記平均電流の偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記第２の電流検出器によって検出される前記１次巻線電流をｄ軸電流値およびｑ軸電流値に変換する第２の座標変換器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記ｄ軸電流値の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記ｑ軸電流値の偏差を入力とし、少なくとも積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２の補償器による演算値を二相三相変換する第３の座標変換器と、
前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する加算器とを含む、電力変換装置。
【請求項6】
前記演算器はさらに、前記平均電流に対する各前記複数の電力変換器の出力電流の偏差を演算し、
前記第１の補償器はさらに、各前記複数の電力変換器の出力電流の偏差を小さくするための比例制御演算を行い、
前記加算器は、前記平均電流の偏差に対する前記第１の補償器による演算値と、各前記複数の電力変換器の出力電流の偏差に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する、請求項５に記載の電力変換装置。
前記第１の補償器はさらに、各前記複数の電力変換器の出力電流の偏差を小さくするための比例制御演算を行い、
前記加算器は、前記平均電流の偏差に対する前記第１の補償器による演算値と、各前記複数の電力変換器の出力電流の偏差に対する前記第１の補償器による演算値と、前記第３の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記複数の三相交流電圧指令値を生成する、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項7】
前記第１の補償器は、少なくとも比例要素を含み、
前記第１の補償器は、入力信号の直流成分を通過させるとともに特定の周波数成分を減衰させるフィルタ、位相進み遅れ特性を有するフィルタ、およびノッチフィルタのいずれかをさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第１の補償器は、入力信号の直流成分を通過させるとともに特定の周波数成分を減衰させるフィルタ、位相進み遅れ特性を有するフィルタ、およびノッチフィルタのいずれかをさらに含む、請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項8】
前記第２の補償器は、少なくとも積分要素を含み、
前記第２の補償器は、入力信号の直流成分を通過させるとともに特定の周波数成分を減衰させるフィルタおよび比例要素の少なくともいずれかをさらに含む、請求項２から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
前記第２の補償器は、入力信号の直流成分を通過させるとともに特定の周波数成分を減衰させるフィルタおよび比例要素の少なくともいずれかをさらに含む、請求項２から６のいずれか１項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、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特開平７－２８５３４号公報（特許文献１）には、変圧器を介して電力系統または負荷と接続される電力変換装置の制御装置が開示される。電力変換装置は、自己消弧素子から構成されている。電力系統の電圧または電力変換装置の出力電圧に直流成分が含まれていた場合、変圧器に直流成分を含んだ励磁電流が流れることになり、この励磁電流の直流成分が変圧器を偏磁させる。特許文献１では、制御装置は、変圧器の１次巻線電流と２次巻線電流との差分に含まれる直流成分を検出し、直流成分に基づいて電力変換装置の出力電圧指令値を補正するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平７－２８５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述した制御装置において、電力変換装置の出力電圧指令値は、電圧検出器により検出される系統電圧と、電流検出器により検出される変圧器の１次巻線電流とを用いて生成される。具体的には、１次巻線電流をｄｑ変換したｄ軸電流およびｑ軸電流をｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値にそれぞれ追従させるための電流フィードバック制御が実行されて出力電圧指令値が生成される。１次巻線電流が三相平衡状態にあるときには、ｄ軸電流およびｑ軸電流は直流量として導出される。これらの直流量はフィードバック制御の帰還信号であり、これらに対する指令値が与えられて電流制御系が構成される。
【0005】
しかしながら、電力系統の電圧変動や変圧器における偏磁の発生によって三相不平衡状態となった場合には、各相に同相で流れる零相電流が生じる。上述した電流制御系では零相電流についての制御がなされないため、電力変換器の出力電流への外乱を抑制することができず、電力変換器に過電流が流れてしまうおそれがある。
【0006】
上記特許文献１では、変圧器の１次巻線電流と２次巻線電流との差分に含まれる直流成分を検出するためにフィルタが用いられる。このフィルタには、入力のうち基本波成分およびそれ以上の周波数成分を減衰させるために、低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）のような応答性の遅いフィルタが使用される。これは、応答性の速いフィルタでは、フィルタを通過する高調波成分が電流フィードバック制御の外乱となってしまい、電力変換器の出力電流が歪み易くなるためである。その一方で、応答性の遅いフィルタを用いると、偏磁を高速に抑制することができず、結果的に電力変換器に過電流が流れるおそれがある。
【0007】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力変換器から出力される三相交流電流を高速に制御することができる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】
【0008】
本開示の一態様に係る電力変換装置は、直流電圧を三相交流電圧に変換して交流端子に出力する電力変換器と、電力変換器の出力電流を検出する第１の電流検出器と、電力変換器を制御する制御装置とを備える。電力変換器の交流端子は変圧器の２次巻線に接続される。変圧器の１次巻線は三相交流電力系統または三相交流負荷に接続される。制御装置は、電流制御部と、ＰＷＭ回路とを含む。電流制御部は、交流電流指令値に対する第１の電流検出器の検出値の偏差を補償するためのフィードバック制御によって、三相交流電圧指令値を生成する。ＰＷＭ回路は、三相交流電圧指令値に基づいて電力変換器の制御信号を生成することにより、電力変換器をＰＷＭ制御する。電流制御部は、第１の電流検出器の検出値に基づいた３自由度を有する電流値と、交流電流指令値に基づいた３自由度を有する電流指令値との偏差を入力とし、少なくとも比例制御演算を行う第１の補償器を含む。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、電力変換器から出力される三相交流電流を高速に制御することができる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】
【0010】
【図1】実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図3】第１補償器および第２補償器の構成例を示すブロック図である。
【図4】実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図5】実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図6】実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図7】実施の形態５に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図8】実施の形態６に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図9】実施の形態７に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図10】実施の形態８に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図11】実施の形態９に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図12】実施の形態１０に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図13】参考例に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、図中の同一または相当部分について同一符号を付して、その説明は原則的に繰り返さないものとする。
【0012】
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。実施の形態１に係る電力変換装置は、例えば、三相交流電力系統１の無効電力を補償する無効電力補償装置として使用される。あるいは、実施の形態１に係る電力変換装置は、図示しない三相交流負荷に電力を供給する給電装置として使用される。
図１は、実施の形態１に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。実施の形態１に係る電力変換装置は、例えば、三相交流電力系統１の無効電力を補償する無効電力補償装置として使用される。あるいは、実施の形態１に係る電力変換装置は、図示しない三相交流負荷に電力を供給する給電装置として使用される。
【0013】
図１に示すように、実施の形態１に係る電力変換装置は、電力変換器３と、電圧検出器４と、電流検出器５と、制御装置７とを備える。電力変換器３の３つの交流端子は、三相変圧器２を介して、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を有する三相交流電力系統１の三相送電線に接続されている。
【0014】
【0015】
図２に示すように、電力変換器３は、自己消弧型のスイッチング素子を有する。図２の例では、スイッチング素子として、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が用いられている。電力変換器３は、ＩＧＢＴ素子Ｑ１～Ｑ６と、ダイオードＤ１～Ｄ６とを有する。ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５のコレクタはともに直流正母線ＰＬに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに接続される。ＩＧＢＴ素子Ｑ２，Ｑ４，Ｑ６のコレクタはそれぞれ交流端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗに接続され、それらのエミッタは直流負母線ＮＬに接続される。ダイオードＤ１～Ｄ６は、それぞれＩＧＢＴ素子Ｑ１～Ｑ６に逆並列に接続される。
【0016】
ＩＧＢＴ素子Ｑ１～Ｑ６は、制御装置７から与えられる制御信号（ゲートパルス）によってオンオフが制御される。本実施の形態では、ＩＧＢＴ素子Ｑ１～Ｑ６の制御方式として、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を適用することができる。
【0017】
電力変換器３は、制御装置７から与えられるゲートパルスに従って、電力貯蔵装置（例えば、コンデンサＣ１）からの直流電力を三相交流電力に変換する。電力変換器３によって生成された三相交流電力は三相変圧器２を介して三相交流電力系統１に供給される。三相変圧器２の三相交流電力系統１側を１次側とし、三相変圧器２の電力変換器３側を２次側とする。
【0018】
図１に戻って、電圧検出器４は、三相交流電力系統１の三相交流電圧を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。三相交流電圧は、Ｕ相電圧Ｖｕ、Ｖ相電圧ＶｖおよびＷ相電圧Ｖｗを有する。
【0019】
電流検出器５は、電力変換器３の出力電流（三相交流電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。電力変換器３の出力電流は、三相変圧器２の２次巻線を流れる電流（以下、２次巻線電流とも称する）に相当しており、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを有する。
【0020】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。
【0021】
位相検出器９は、周知のＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路またはＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）回路などを用いて、電圧検出器４の出力信号に基づいて、基準位相θを生成する。基準位相θは、三相交流電力系統１の系統電圧の正相電圧位相である。
【0022】
電流制御部８は、交流電流指令値に対する電流検出器５の検出値の偏差を補償するための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、三相交流電力系統１の系統電圧を一定に維持するため、あるいは、電力変換器３に入力される直流電圧を一定に制御するために生成される。交流電流指令値は、一般に、上位コントローラで生成される。電力変換装置により三相交流電力系統１の電圧制御を行う場合には、系統制御系が上位コントローラとされる。図１の例では、交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを含む。
【0023】
電流制御部８は、固定座標変換器１０と、減算器１１～１３と、ｄｑ変換器１４と、逆ｄｑ変換器１５と、加算器１６と、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３と、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２とを含む。
【0024】
固定座標変換器１０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊を、基準位相θを用いて固定座標変換（二相三相変換）を行うことにより、三相交流電流指令値に変換する。二相三相変換は次式（１）で表される。三相交流電流指令値は、電力変換器３の出力電流指令値であり、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊およびＷ相電流指令値ｉｗ＊を有する。
【0025】
【数1】
【0026】
減算器１１は、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊と、電流検出器５によって検出されるＵ相電流ｉｕとの偏差Δｉｕを算出する（Δｉｕ＝ｉｕ＊－ｉｕ）。減算器１２は、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊と、電流検出器５によって検出されるＶ相電流ｉｖとの偏差Δｉｖを算出する（Δｉｖ＝ｉｖ＊－ｉｖ）。減算器１３は、Ｗ相電流指令値ｉｗ＊と、電流検出器５によって検出されるＷ相電流ｉｗとの偏差Δｉｗを算出する（Δｉｗ＝ｉｗ＊－ｉｗ）。
【0027】
第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、直流ゲインが有限になる周波数特性を持つ補償器である。すなわち、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は積分要素を有していない。第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、少なくとも比例要素を有しており、三相交流電流指令値に対する三相交流電流の偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを小さくするための比例制御演算により、比例制御量を算出する。なお、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３には、直流以外の成分に対して位相進み遅れ特性やノッチフィルタ特性をさらに持たせることができる。第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は「第１の補償器」の一実施例に対応する。
【0028】
ｄｑ変換器１４は、減算器１１～１３からの偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを、基準位相θを用いたｄｑ変換（三相二相変換）を行うことにより、ｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑに変換する。三相二相変換は次式（２）で表される。ｄ軸偏差Δｉｄは、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差に対応する（Δｉｄ＝ｉｄ＊－ｉｄ）。ｑ軸偏差Δｉｑは、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差に対応する（Δｉｑ＝ｉｑ＊－ｉｑ）。
【0029】
【数2】
【0030】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、少なくとも積分要素を持つ補償器である。第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、ｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑを小さくするための積分制御演算により、積分制御量を算出する。なお、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２には、直流以外の成分を除去するためのフィルタおよび／または比例要素をさらに持たせることができる。第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は「第２の補償器」の一実施例に対応する。
【0031】
逆ｄｑ変換器１５は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２により演算された積分制御量を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）を行うことにより、三相分の積分制御量に変換する。
【0032】
図３は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３および第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２の構成例を示すブロック図である。
【0033】
図３に示すように、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３の各々は、乗算器８１を有する。Ｋｐは比例ゲインである。第１補償器ＣＰ１１は、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊に対するＵ相電流ｉｕの偏差Δｉｕに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｕを算出する。第１補償器ＣＰ１２は、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊に対するＶ相電流ｉｖの偏差Δｉｖに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｖを算出する。第１補償器ＣＰ１３は、Ｗ相電流指令値ｉｗ＊に対するＷ相電流ｉｗの偏差Δｉｗに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｗを算出する。
【0034】
第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、直流ゲインが有限であれば、周波数特性を持たせてもよく、フィルタ８２をさらに有していてもよい。このフィルタ８２は、例えば、三相変圧器２における偏磁の発生時に三相交流電圧指令値の歪みを軽減するためのフィルタである。あるいは、フィルタ８２は、比例制御量から特定の高調波成分を除去するためのフィルタ、または、制御安定性を改善するための位相進み遅れ特性を有するフィルタである。
【0035】
なお、偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗに含まれる直流成分は、フィルタ８２で除去されないため、フィルタ８２を通過しても変化しない。そのため、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３を用いた電流制御は、三相変圧器２の偏磁の抑制に適している。
【0036】
また、フィルタ８２には、従来の電力変換装置において直流偏磁量を検出するために用いられるフィルタ（代表的にはＬＰＦ）に比べて応答の速いフィルタを適用することができる。第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、電流制御のための補償器であるため、応答が速くても電流制御の外乱にはならない。
【0037】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２の各々は、乗算器８３および積分器８４を有している。Ｋｉは積分制御ゲインである。第２補償器ＣＰ２１は、ｄ軸偏差Δｉｄに基づいて、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）を算出する。第２補償器ＣＰ２２は、ｑ軸偏差Δｉｑに基づいて、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）を算出する。なお、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、直流以外の成分を除去するためのフィルタ（例えば、移動平均フィルタなど）および／または比例要素をさらに有していてもよい。
【0038】
図１に戻って、加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。
【0039】
乗算器１８～２０および逆ｄｑ変換器２１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に応じた値の補正量を生成する。具体的には、乗算器１８は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊にゲインωＬを乗算する。乗算器１９は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊にゲインωＬを乗算する。なお、ωＬは、電力変換器３および三相交流電力系統１の間に存在するリアクタンスであり、三相変圧器２の漏れリアクタンス成分を含む。乗算器２０は、乗算器１９による演算値に「－１」を乗算する。逆ｄｑ変換器２１は、式（１）を用いて逆ｄｑ変換（二相三相変換）を行うことにより、ｄ軸およびｑ軸の補正量を三相分の補正量に変換する。このようにすると、電力変換器３から三相交流電力系統１までの配線にて生じる電圧降下を補正する形で、電力変換器３の出力電圧を制御することができる。ただし、乗算器１８～２０および逆ｄｑ変換器２１は、必要に応じて追加または省略することができる。
【0040】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖｗ＊を有する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0041】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいてゲートパルスを生成する。例えば、ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊と搬送波（例えば三角波）との比較に基づいてゲートパルスを生成する。なお、ＰＷＭ回路２２は、搬送波を用いてゲートパルスを生成する方法以外に、予め定められたテーブルを参照して三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じたゲートパルスを生成する方法や、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊の振幅および位相を用いた演算処理によってゲートパルスを生成する方法などを用いることができる。電力変換器３は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、三相変圧器２を介して三相交流電力系統１に供給する。
【0042】
以下に、実施の形態１に係る電力変換装置が奏する作用効果について、参考例としての電力変換装置（図１３参照）と比較しながら説明する。
【0043】
図１３は、参考例に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図１３に示すように、参考例に係る電力変換装置は、電力変換器３と、電圧検出器４と、電流検出器６と、制御装置７Ａとを備える。参考例に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、電流検出器５および制御装置７に代えて、電流検出器６および制御装置７Ａを備える点が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
図１３に示すように、参考例に係る電力変換装置は、電力変換器３と、電圧検出器４と、電流検出器６と、制御装置７Ａとを備える。参考例に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、電流検出器５および制御装置７に代えて、電流検出器６および制御装置７Ａを備える点が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
【0044】
電流検出器６は、三相変圧器２の１次巻線を流れる電流（以下、１次巻線電流とも称する）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７Ａに与える。
【0045】
制御装置７Ａは、位相検出器９と、ｄｑ変換器２００と、電流制御部８Ａと、乗算器１８，１９と、減算器２０９と、加算器２１０～２１２と、逆ｄｑ変換器２１３と、ＰＷＭ回路２２とを含む。
【0046】
位相検出器９は、電圧検出器４の出力信号に基づいて、基準位相θを生成する。ｄｑ変換器２００は、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、基準位相θを用いたｄｑ変換により、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに変換する。
【0047】
電流制御部８Ａは、交流電流指令値に対する電流検出器６の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを含む。
【0048】
具体的には、電流制御部８Ａは、ｄｑ変換器２１４と、減算器２０１，２０２と、比例器２０３，２０４と、積分器２０５，２０６と、加算器２０７，２０８とを含む。
【0049】
ｄｑ変換器２１４は、電流検出器６によって検出される１次巻線電流（三相交流電流）を、式（２）を用いたｄｑ変換（三相二相変換）を行うことにより、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。
【0050】
減算器２０１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差（ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器２０２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差（ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。
【0051】
比例器２０３は、ｄ軸偏差Δｉｄに基づいて比例制御量Ｋｐ・Δｉｄを算出する。比例器２０４は、ｑ軸偏差Δｉｑに基づいて比例制御量Ｋｐ・Δｉｑを算出する。Ｋｐは比例ゲインである。
【0052】
積分器２０５は、ｄ軸偏差Δｉｄに基づいて積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）を算出する。積分器２０６は、ｑ軸偏差Δｉｑに基づいて積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）を算出する。Ｋｉは積分ゲインである。
【0053】
加算器２０７は、比例器２０３からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｄと、積分器２０５からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）とを加算することにより、ｄ軸偏差Δｉｄを低減するためのフィードバック制御のために要求される、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成する。加算器２０８は、比例器２０４からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｑと、積分器２０６からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）とを加算することにより、ｑ軸偏差Δｉｑを低減するためのフィードバック制御のために要求される、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。
【0054】
乗算器１８は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊にゲインωＬを乗算する。乗算器１９は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊にゲインωＬを乗算する。乗算器１８，１９は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に応じた値の補正量を生成する。
【0055】
減算器２０９は、加算器２０７からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊から乗算器１９からの補正量を減算する。加算器２１０は、加算器２０８からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に乗算器１８からの補正量を加算する。
【0056】
加算器２１１は、加算器２０９からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊にｄｑ変換器２００からのｄ軸電圧Ｖｄを加算する。加算器２１２は、加算器２１０からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊にｄｑ変換器２００からのｑ軸電圧Ｖｑを加算する。
【0057】
逆ｄｑ変換器２１３は、加算器２１１からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊および加算器２１２からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）により、三相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0058】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、三相変圧器２を介して三相交流電力系統１に供給する。
【0059】
図１３に示す参考例では、電流検出器６によって検出される三相変圧器２の１次巻線電流（三相交流電流）を、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑにｄｑ変換（三相二相変換）する。そして、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差Δｉｄおよびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差Δｉｑに対して比例積分制御演算を行うことにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。
【0060】
ここで、参考例にて用いられるｄｑ変換は、三相交流電流が三相平衡状態であることを前提としている。三相平衡状態とは、各相電流の振幅が等しく、かつ、位相が１２０°ずつずれている状態である。三相平衡状態では、各相電流の和が零（すなわち、ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０）であるため、零相電流が零となる。
【0061】
ｄｑ変換によれば、電源角速度で回転する直交２軸座標系（ｄｑ座標系）において各軸上の状態量は直流量として扱うことができ、三相交流電流の各相間の制御が干渉することを抑制することができる。
【0062】
しかしながら、三相交流電力系統１に過渡的な電圧変動が生じた場合や三相変圧器２に偏磁が発生した場合などにおいては、三相交流電流の正弦波状の波形が歪む、あるいは三相交流電流に直流成分が重畳されるなどの外乱が生じる場合がある。このような場合、三相交流電流が三相不平衡状態となり、零相電流が流れるが、参考例による電流フィードバック制御では、零相電流が制御されないために、上述した外乱を抑制することが困難となる。
【0063】
これに対して、実施の形態１に係る電力変換装置では、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊を三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に変換し、この三相交流電流指令値に対する三相交流電流の偏差を低減するように電流フィードバック制御が実行される。すなわち、参考例では、電流フィードバック制御がｄ軸電流の制御系およびｑ軸電流の制御系から構成され、制御の自由度が２であるのに対して、実施の形態１では、三相交流電流の各相電流に対して制御系が構成されるため、電流フィードバック制御の自由度が３となる。したがって、電流フィードバック制御の自由度が電力変換器３の交流端子の数と同数となるため、電力変換器３の交流端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｗの各々に生じている外乱を電流フィードバック制御によって抑制することが可能となる。
【0064】
さらに、実施の形態１に係る電力変換装置では、電力変換器３の出力電流（すなわち、三相変圧器２の２次巻線電流）を検出し、この検出値を用いて上述した各相の電流フィードバック制御が実行される。電力変換器３の出力電流をフィードバック制御する場合、制御対象に三相変圧器２の励磁回路が含まれることになるが、励磁回路のインピーダンスは偏磁発生時に変化するためにその扱いが難しい。また、フィードバック電流に偏磁電流が含まれるため、生成される電圧指令値の波形が歪んでしまい、高調波を発生させる可能性がある。実施の形態１では、電力変換器３から出力される三相交流電流の各相電流について制御系が構成されるため、偏磁発生時にも相ごとに個別に対応することができる。その結果、三相変圧器２の偏磁を解消するように電力変換器３の出力電流が制御されるため、偏磁の発生によって電力変換器３に過電流が流れることを抑制することができる。
【0065】
ここで、偏磁電流を抑制するための従来の手法としては、特許文献１に記載されるように、三相変圧器２の１次巻線電流と２次巻線電流との差分に含まれる直流成分に基づいて、電力変換器の出力電圧指令値を補正する手法がある。しかしながら、この手法では、直流成分の検出にＬＰＦなどの応答の遅いフィルタを用いるため、当該フィルタの遅延の影響を受けて偏磁電流抑制制御の応答性が遅くなることが懸念される。一方、実施の形態１に係る電力変換装置によれば、比例制御を担う第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３の各々が各相電流に含まれる直流成分を小さくするための制御演算を実行するため、より高速に偏磁電流を抑制することができる。
【0066】
なお、実施の形態１における電流フィードバック制御は、三相交流電流指令値に対する三相交流電流の偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗに基づいて比例制御量を算出する一方で、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対するｄ軸電流およびｑ軸電流の偏差Δｉｄ，Δｉｑに基づいて積分制御量を算出するように構成されている。これは、三相交流電流は三相交流電力系統１の周波数で振動する交流量であるため、三相交流電流の偏差の変化を時間積分する積分制御では定常偏差をなくすことができないためである。一方、ｄ軸電流およびｑ軸電流は直流量であるため、ｄ軸電流およびｑ軸電流の偏差の時間積分によって制御量が増加し続けるため、定常偏差をなくすことができる。
【0067】
［実施の形態２］
図４は、実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図４は、実施の形態２に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0068】
図４に示すように、実施の形態２に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、電流検出器６を備える点、および制御装置７が減算器２３および偏磁検出器２４を有する点が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
【0069】
電流検出器６は、三相変圧器２の１次巻線を流れる電流（１次巻線電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。
【0070】
減算器２３は、電流検出器６によって検出される１次巻線電流と、電流検出器５によって検出される電力変換器３の出力電流（２次巻線電流）との差分を算出する。減算器２３により算出される差分は、三相変圧器２の励磁回路を流れる励磁電流に相当する。
【0071】
偏磁検出器２４は、減算器２３により求められる差分（励磁電流）に基づいて、三相変圧器２における偏磁の発生の有無を判定する。具体的には、三相変圧器２に偏磁が発生すると、変圧器を構成する鉄心が飽和することによって励磁インダクタンスが低下するため、励磁電流が増加する。偏磁検出器２４は、励磁電流が所定の閾値を上回る場合には、三相変圧器２に偏磁が生じていると判定する。
【0072】
偏磁検出器２４は、三相変圧器２に偏磁が生じていると判定された場合には、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３における比例ゲインＫｐを低下させるとともに、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２における積分ゲインＫｉを低下させる。
【0073】
これは、三相変圧器２において磁気飽和現象が発生すると、励磁インダクタンスが低下するために、電力変換器３の出力側のインピーダンスが低下することに起因する。電流フィードバック制御における制御ゲインを一定とした場合には、出力側のインピーダンスの低下に伴ってループゲインが上昇するため、電力変換器３の出力電流が増加し、電流フィードバック制御が不安定になるおそれがある。そこで、三相変圧器２に偏磁が発生した場合には、第１補償器の比例ゲインＫｐおよび第２補償器の積分ゲインＫｉを低下させることによって、電流フィードバック制御の安定性を確保することができる。
【0074】
なお、実施の形態２では、三相変圧器２の偏磁発生時に比例ゲインＫｐおよび積分ゲインＫｉを低下させる構成例について説明したが、少なくとも比例ゲインＫｐを低下させる構成としてもよい。
【0075】
［実施の形態３］
図５は、実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図５は、実施の形態３に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0076】
図５に示すように、実施の形態３に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、電流検出器６を備える点、および制御装置７における電流制御部８がｄｑ変換器４０および減算器４１，４２を有する点が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
【0077】
電流検出器６は、三相変圧器２の１次巻線を流れる電流（１次巻線電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。
【0078】
電流制御部８において、ｄｑ変換器４０は、電流検出器６によって検出される１次巻線電流（三相交流電流）を、式（２）を用いたｄｑ変換（三相二相変換）を行うことにより、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。
【0079】
減算器４１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差（ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器４２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差（ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。
【0080】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、ｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑに対する積分制御演算により、積分制御量を算出する。逆ｄｑ変換器１５は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２により演算された積分制御量を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）により、三相分の積分制御量に変換する。
【0081】
加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５からの三相分の積分制御量とを加算することにより、偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。
【0082】
乗算器１８～２０および逆ｄｑ変換器２１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に応じた値の補正量を生成する。
【0083】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0084】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、三相変圧器２を介して三相交流電力系統１に供給する。
【0085】
以上説明したように、実施の形態３に係る電力変換装置は、電力変換器３の出力電流（すなわち、三相変圧器２の２次巻線電流）と三相電流指令値との偏差を小さくするための比例制御を実行する制御系（固定座標変換器１０、減算器１１～１３および第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３）を有することにより、三相変圧器２の偏磁を高速に抑制することができる。
【0086】
さらに、実施の形態３に係る電力変換装置は、三相変圧器２の１次巻線電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換し、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対するｄ軸電流およびｑ軸電流の偏差を小さくするための積分制御を実行する制御系（ｄｑ変換器４０、減算器４１，４２、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２および逆ｄｑ変換器１５）を有することにより、１次巻線電流に含まれる定常偏差をなくすことができる。
【0087】
［実施の形態４］
図６は、実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図６は、実施の形態４に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0088】
図６に示すように、実施の形態４に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、三相変圧器２が多重変圧器である点、電流検出器５ａ，５ｂ、電流検出器６、電力変換器３ａ，３ｂを備える点が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
【0089】
多重変圧器２は、２つの電力変換器３ａ，３ｂの交流端子にそれぞれ接続される２つの２次巻線２ａ，２ｂと、互いに直列接続されて三相交流電力系統１に接続される２つの１次巻線２ｃとを有する。これにより、電力変換器３ａ，３ｂの交流出力電圧を各相直列合成した電圧が三相交流電力系統１に出力される。なお、図６の例では、２つの電力変換器３ａ，３ｂを多重変圧器２で直列多重化する２段直列多重構成を示しているが、直列多重数は２に限定されない。
【0090】
電力変換器３ａ，３ｂの各々は、自己消弧型のスイッチング素子を有しており、図２に示した電力変換器３と同様の構成を有している。なお、電力変換器３ａ，３ｂの直列回路（図２の例ではコンデンサＣ１）は共通である。
【0091】
電力変換器３ａ，３ｂの各々は、制御装置７から与えられるゲートパルスに従って、直流電力を三相交流電力に変換する。電力変換器３ａ、３ｂによって生成された三相交流電力は三相変圧器２によって各相直列合成されて三相交流電力系統１に供給される。
【0092】
電流検出器５ａは、電力変換器３ａの出力電流（三相交流電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。電力変換器３ａの出力電流は、三相変圧器２の２次巻線２ａを流れる電流（２次巻線電流）に相当しており、Ｕ相電流ｉ１ｕ、Ｖ相電流ｉ１ｖおよびＷ相電流ｉ１ｗを有する。
【0093】
電流検出器５ｂは、電力変換器３ｂの出力電流（三相交流電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。電力変換器３ｂの出力電流は、三相変圧器２の２次巻線２ｂを流れる電流（２次巻線電流）に相当しており、Ｕ相電流ｉ２ｕ、Ｖ相電流ｉ２ｖおよびＷ相電流ｉ２ｗを有する。
【0094】
電流検出器６は、三相変圧器２の１次巻線２ｃを流れる電流（１次巻線電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。１次巻線電流は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを有する。
【0095】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７、５７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。制御装置７は、基本的に図１に示した制御装置７と同様の構成を備えるが、電流制御部８がｄｑ変換器４０、減算器４１，４２，５１～５３、および第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６を有する点、および加算器５７を有する点が実施の形態１における制御装置７とは異なっている。
【0096】
固定座標変換器１０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換(二相三相変換）により、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に変換する。
【0097】
減算器１１は、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊と、電流検出器５ａによって検出されるＵ相電流ｉ１ｕとの偏差Δｉ１ｕを算出する（Δｉ１ｕ＝ｉｕ＊－ｉ１ｕ）。減算器１２は、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊と、電流検出器５ａによって検出されるＶ相電流ｉ１ｖとの偏差Δｉ１ｖを算出する（Δｉ１ｖ＝ｉｖ＊－ｉ１ｖ）。減算器１３は、Ｗ相電流指令値ｉｗ＊と、電流検出器５ａによって検出されるＷ相電流ｉ１ｗとの偏差Δｉ１ｗを算出する（Δｉ１ｗ＝ｉｗ＊－ｉ１ｗ）。
【0098】
第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、偏差Δｉ１ｕ，Δｉ１ｖ，Δｉ１ｗに対する比例制御演算により、比例制御量を算出する。第１補償器ＣＰ１１は、偏差Δｉ１ｕに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉ１ｕを算出する。第１補償器ＣＰ１２は、偏差Δｉ１ｖに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉ１ｖを算出する。第１補償器ＣＰ１３は、偏差Δｉ１ｗに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉ１ｗを算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。
【0099】
減算器５１は、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊と、電流検出器５ｂによって検出されるＵ相電流ｉ２ｕとの偏差Δｉ２ｕを算出する（Δｉ２ｕ＝ｉｕ＊－ｉ２ｕ）。減算器５２は、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊と、電流検出器５ｂによって検出されるＶ相電流ｉ２ｖとの偏差Δｉ２ｖを算出する（Δｉ２ｖ＝ｉｖ＊－ｉ２ｖ）。減算器５３は、Ｗ相電流指令値ｉｗ＊と、電流検出器５ｂによって検出されるＷ相電流ｉ２ｗとの偏差Δｉ２ｗを算出する（Δｉ２ｗ＝ｉｗ＊－ｉ２ｗ）。
【0100】
第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６は、偏差Δｉ２ｕ，Δｉ２ｖ，Δｉ２ｗに対する比例制御演算により、比例制御量を算出する。第１補償器ＣＰ１４は、偏差Δｉ２ｕに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉ２ｕを算出する。第１補償器ＣＰ１５は、偏差Δｉ２ｖに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉ２ｖを算出する。第１補償器ＣＰ１６は、偏差Δｉ２ｗに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉ２ｗを算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６の比例ゲインは、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３の比例ゲインと同じ値であっても異なる値であってもよい。
【0101】
ｄｑ変換器４０は、電流検出器６によって検出される１次巻線電流（三相交流電流）を、式（２）を用いたｄｑ変換（三相二相変換）により、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。
【0102】
減算器４１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差（ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器４２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差（ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。
【0103】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、ｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑに対する積分制御演算により、積分制御量を算出する。逆ｄｑ変換器１５は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２により演算された積分制御量を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）により、三相分の積分制御量に変換する。
【0104】
加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、偏差Δｉ１ｕ，Δｉ１ｖ，Δｉ１ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊を生成する。
【0105】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0106】
加算器５６は、第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、偏差Δｉ２ｕ，Δｉ２ｖ，Δｉ２ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊を生成する。
【0107】
加算器５７は、加算器５６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0108】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ａは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。
【0109】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ｂは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。
【0110】
以上説明したように、実施の形態４に係る電力変換装置によれば、複数の電力変換器３ａ，３ｂが多重変圧器２で直列多重化された構成においても、電力変換器ごとに、交流端子と同数の自由度を有する比例制御が実行されるため、各電力変換器の交流端子に生じている外乱を抑制することができる。これによると、複数の電力変換器３ａ，３ｂの間で、変圧器の特性や搬送波の位相差に起因して偏磁のしやすさに差がある場合であっても対応することができる。
【0111】
また、多重変圧器２の１次巻線電流がｄ軸電流およびｑ軸電流に変換され、ｄ軸偏差およびｑ軸偏差を小さくするための積分制御が実行されるため、１次巻線電流に含まれる定常偏差をなくすことができる。
【0112】
［実施の形態５］
図７は、実施の形態５に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図７は、実施の形態５に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0113】
【0114】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７，５７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。制御装置７は、基本的に図４に示した制御装置７と同様の構成を備えるが、電流制御部８が、平均・偏差演算器６０、減算器６１～６６、第１補償器ＣＰ１７～ＣＰ１９および加算器６７～６９を有する点が実施の形態４における制御装置７とは異なっている。
【0115】
平均・偏差演算器６０は、電流検出器５ａにより検出される電力変換器３ａの出力電流（三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗ）と、電流検出器５ｂにより検出される電力変換器３ｂの出力電流（三相交流電流ｉ２ｕ，ｉ２ｖ，ｉ２ｗ）とを受ける。
【0116】
平均・偏差演算器６０は、電流検出器５ａ，５ｂの検出値を用いて、各相電流の平均値ｉａを算出する。Ｕ相電流の平均値（以下、Ｕ相平均電流とも称する）をｉａｕ、Ｖ相電流の平均値（以下、Ｖ相平均電流とも称する）をｉａｖ，Ｗ相電流の平均値（以下、Ｗ相平均電流とも称する）をｉａｗとすると、三相平均電流ｉａｕ，ｉａｖ，ｉａｗは次式（３）～（５）で与えられる。
【0117】
【数3】
【0118】
平均・偏差演算器６０は、三相平均電流に対する、各電力変換器の出力電流（三相交流電流）の偏差を算出する。具体的には、平均・偏差演算器６０は、三相平均電流ｉａｕ，ｉａｖ，ｉａｗに対する三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗの偏差ｄｉ１ｕ，ｄｉ１ｖ，ｄｉ１ｗを算出する。偏差ｄｉ１ｕ，ｄｉ１ｖ，ｄｉ１ｗは次式（６）～（８）で与えられる。
【0119】
【数4】
【0120】
同様に、平均・偏差演算器６０は、三相平均電流ｉａｕ，ｉａｖ，ｉａｗに対する三相交流電流ｉ２ｕ，ｉ２ｖ，ｉ２ｗの偏差ｄｉ２ｕ，ｄｉ２ｖ，ｄｉ２ｗを算出する。偏差ｄｉ２ｕ，ｄｉ２ｖ，ｄｉ２ｗは次式（９）～（１１）で与えられる。
【0121】
【数5】
【0122】
減算器１１は、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊とＵ相平均電流ｉａｕとの偏差Δｉａｕを算出する（Δｉａｕ＝ｉｕ＊－ｉａｕ）。減算器１２は、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊とＶ相平均電流ｉａｖとの偏差Δｉａｖを算出する（Δｉａｖ＝ｉｖ＊－ｉａｖ）。減算器１３は、Ｗ相電流指令値ｉｗ＊とＷ相平均電流ｉａｗとの偏差Δｉａｗを算出する（Δｉａｗ＝ｉｗ＊－ｉａｗ）。
【0123】
第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、偏差Δｉａｕ，Δｉａｖ，Δｉａｗに対する比例制御演算により、比例制御量Ｋｐ・Δｉａｕ，Ｋｐ・Δｉａｖ，Ｋｐ・Δｉａｗをそれぞれ算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。
【0124】
減算器６１は、Ｕ相偏差指令値ｄｉ１ｕ＊とＵ相偏差ｄｉ１ｕとの偏差Δｄｉ１ｕを算出する（Δｄｉ１ｕ＝ｄｉ１ｕ＊－ｄｉ１ｕ）。減算器６２は、Ｖ相偏差指令値ｄｉ１ｖ＊とＶ相偏差ｄｉ１ｖとの偏差Δｄｉ１ｖを算出する（Δｄｉ１ｖ＝ｄｉ１ｖ＊－ｄｉ１ｖ）。減算器６３は、Ｗ相偏差指令値ｄｉ１ｗ＊とＷ相偏差ｄｉ１ｗとの偏差Δｄｉ１ｗを算出する（Δｄｉ１ｗ＝ｄｉ１ｗ＊－ｄｉ１ｗ）。三相偏差指令値ｄｉ１ｕ＊，ｄｉ１ｖ＊，ｄｉ１ｗ＊は、三相電流指令値ｉｕ＊,ｉｖ＊，ｉｗ＊と同様に、上位コントローラにより生成することができる。
【0125】
第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６は、偏差Δｄｉ１ｕ，Δｄｉ１ｖ，Δｄｉ１ｗに対する比例制御演算により、比例制御量Ｋｐ・Δｄｉ１ｕ，Ｋｐ・Δｄｉ１ｖ，Ｋｐ・Δｄｉ１ｗをそれぞれ算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。
【0126】
減算器６４は、Ｕ相偏差指令値ｄｉ２ｕ＊とＵ相偏差ｄｉ２ｕとの偏差Δｄｉ２ｕを算出する（Δｄｉ２ｕ＝ｄｉ２ｕ＊－ｄｉ２ｕ）。減算器６５は、Ｖ相偏差指令値ｄｉ２ｖ＊とＶ相偏差ｄｉ２ｖとの偏差Δｄｉ２ｖを算出する（Δｄｉ２ｖ＝ｄｉ２ｖ＊－ｄｉ２ｖ）。減算器６６は、Ｗ相偏差指令値ｄｉ２ｗ＊とＷ相偏差ｄｉ２ｗとの偏差Δｄｉ２ｗ（Δｄｉ２ｗ＝ｄｉ２ｗ＊－ｄｉ２ｗ）を算出する。三相偏差指令値ｄｉ２ｕ＊，ｄｉ２ｖ＊，ｄｉ２ｗ＊は、三相電流指令値ｉｕ＊,ｉｖ＊，ｉｗ＊と同様に、上位コントローラにより生成することができる。
【0127】
第１補償器ＣＰ１７～ＣＰ１９は、偏差Δｄｉ２ｕ，Δｄｉ２ｖ，Δｄｉ２ｗに対する比例制御演算により、比例制御量Ｋｐ・Δｄｉ２ｕ，Ｋｐ・Δｄｉ２ｖ，Ｋｐ・Δｄｉ２ｗをそれぞれ算出する。
【0128】
加算器６７は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６による演算値である三相分の比例制御量とを加算する。加算器１６は、加算器６７による演算器と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に対する三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗの偏差Δｉ１ｕ，Δｉ１ｖ，Δｉ１ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0129】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖ１ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ１ｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖ１ｗ＊を有する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0130】
加算器６８は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、第１補償器ＣＰ１７～ＣＰ１９による演算値である三相分の比例制御量とを加算する。加算器６９は、加算器６８による演算器と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に対する三相交流電流ｉ２ｕ，ｉ２ｖ，ｉ２ｗの偏差Δｉ２ｕ，Δｉ２ｖ，Δｉ２ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0131】
加算器５７は、加算器６９からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖ２ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ２ｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖ２ｗ＊を有する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0132】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ａは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ｂは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。
【0133】
以上説明したように、実施の形態５に係る電力変換装置によれば、複数の電力変換器３ａ，３ｂが多重変圧器２で直列多重化された構成においても、電力変換器ごとに、交流端子と同数の自由度を有する比例制御が実行されるとともに、多重変圧器２の１次巻線電流がｄ軸電流およびｑ軸電流に変換されて積分制御がされるため、上述した実施の形態４に係る電力変換装置と同様の効果を得ることができる。
【0134】
さらに、実施の形態５に係る電力変換装置では、複数の電力変換器３ａ，３ｂの出力電流が、三相平均電流ｉａｕ，ｉａｖ，ｉａｗと、三相平均電流に対する電力変換器３ａの出力電流の偏差ｄｉ１ｕ，ｄｉ１ｖ，ｄｉ１ｗと、三相平均電流に対する電力変換器３ｂの出力電流の偏差ｄｉ２ｕ，ｄｉ２ｖ，ｄｉ２ｗとに分解される。そして、三相平均電流を三相電流指令値に一致させるための比例制御と、偏差ｄｉ１ｕ，ｄｉ１ｖ，ｄｉ１ｗを偏差指令値ｄｉ１ｕ＊，ｄｉ１ｖ＊，ｄｉ１ｗ＊に一致させるための比例制御と、偏差ｄｉ２ｕ，ｄｉ２ｖ，ｄｉ２ｗを偏差指令値ｄｉ２ｕ＊，ｄｉ２ｖ＊，ｄｉ２ｗ＊に一致させるための比例制御とが実行される。これによると、これら比例制御における比例ゲインＫｐを互いに独立して設定することができるため、より細やかな制御を実現することができる。
【0135】
［実施の形態６］
図８は、実施の形態６に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図８は、実施の形態６に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0136】
【0137】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７，５７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。制御装置７は、基本的に図５に示した制御装置７と同様の構成を備えるが、電流制御部８が、減算器６１～６６、第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１９および加算器６７～６９を有さない点が実施の形態５における制御装置７とは異なっている。
【0138】
平均・偏差演算器６０は、電流検出器５ａにより検出される電力変換器３ａの出力電流（三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗ）と、電流検出器５ｂにより検出される電力変換器３ｂの出力電流（三相交流電流ｉ２ｕ，ｉ２ｖ，ｉ２ｗ）とを受ける。
【0139】
平均・偏差演算器６０は、電流検出器５ａ，５ｂの検出値を用いて、各相電流の平均値を算出する。平均・偏差演算器６０は、上記式（３）～（５）を用いて、Ｕ相平均電流ｉａｕ、Ｖ相平均電流ｉａｖおよびＷ相平均電流ｉａｗを算出する。
【0140】
減算器１１は、Ｕ相電流指令値ｉｕ＊とＵ相平均電流ｉａｕとの偏差Δｉａｕを算出する。減算器１２は、Ｖ相電流指令値ｉｖ＊とＶ相平均電流ｉａｖとの偏差Δｉａｖを算出する。減算器１３は、Ｗ相電流指令値ｉｗ＊とＷ相平均電流ｉａｗとの偏差Δｉａｗを算出する。
【0141】
第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、偏差Δｉａｕ，Δｉａｖ，Δｉａｗに対する比例制御演算により、比例制御量Ｋｐ・Δｉａｕ，Ｋｐ・Δｉａｖ，Ｋｐ・Δｉａｗをそれぞれ算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。
【0142】
加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に対する三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗの偏差Δｉ１ｕ，Δｉ１ｖ，Δｉ１ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0143】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からのフィードフォワード制御量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧とを加算することにより、三相交流電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖ１ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ１ｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖ１ｗ＊を有する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0144】
加算器５６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に対する三相交流電流ｉ２ｕ，ｉ２ｖ，ｉ２ｗの偏差Δｉ２ｕ，Δｉ２ｖ，Δｉ２ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0145】
加算器５７は、加算器５６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からのフィードフォワード制御量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧とを加算することにより、三相交流電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、Ｕ相電圧指令値Ｖ２ｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖ２ｖ＊およびＷ相電圧指令値Ｖ２ｗ＊を有する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0146】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ａは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ｂは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。
【0147】
以上説明したように、実施の形態６に係る電力変換装置では、複数の電力変換器３ａ，３ｂが多重変圧器２で直列多重化された構成において、複数の電力変換器３ａ，３ｂの出力電流の三相平均電流ｉａｕ，ｉａｖ，ｉａｗを三相電流指令値に一致させるための比例制御が実行される。これによると、実施の形態４および５で示した電力変換器ごとの比例制御が実行されないが、電流制御部８の計算量を軽減させることができる。したがって、複数の電力変換器３ａ，３ｂの間で変圧器の特性のばらつきが小さく、偏磁のしやすさに大差がないような場合には、実施の形態６に示す制御系を採用することで、電流制御を簡素化することができる。
【0148】
［実施の形態７］
図９は、実施の形態７に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図９は、実施の形態７に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0149】
【0150】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７，５７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。制御装置７は、基本的に図４に示した制御装置７と同様の構成を備えるが、電流制御部８が、平均演算器１００およびｄｑ変換器１０１を有する点が実施の形態４における制御装置７とは異なっている。
【0151】
平均演算器１００は、電流検出器５ａにより検出される電力変換器３ａの出力電流（三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗ）と、電流検出器５ｂにより検出される電力変換器３ｂの出力電流（三相交流電流ｉ２ｕ，ｉ２ｖ，ｉ２ｗ）とを受ける。平均演算器１００は、電流検出器５ａ，５ｂの検出値を用いて、各相電流の平均値（Ｕ相平均電流ｉａｕ、Ｖ相平均電流ｉａｖ、Ｗ相平均電流ｉａｗ）を算出する。
【0152】
ｄｑ変換器１０１は、三相平均電流ｉａｕ，ｉａｖ，ｉａｗを、式（２）を用いたｄｑ変換（三相二相変換）により、ｄ軸平均電流ｉａｄおよびｑ軸平均電流ｉａｑに変換する。
【0153】
減算器１０２は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸平均電流ｉａｄの偏差Δｉａｄを算出する。減算器１０３は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸平均電流ｉａｑの偏差Δｉａｑを算出する。
【0154】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、偏差Δｉａｄおよび偏差Δｉａｑに対する積分制御演算により、積分制御量を算出する。逆ｄｑ変換器１０４は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２により演算された積分制御量を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）により、三相分の積分制御量に変換する。
【0155】
加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１０４による三相分の積分制御量とを加算することにより、電流偏差Δｉ１ｕ，Δｉ１ｖ，Δｉ１ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0156】
乗算器１８～２０および逆ｄｑ変換器２１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に応じた値の補正量を生成する。
【0157】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0158】
加算器５６は、第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１０４による三相分の積分制御量とを加算することにより、電流偏差Δｉ２ｕ，Δｉ２ｖ，Δｉ２ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0159】
加算器５７は、加算器５６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0160】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ａは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ｂは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。
【0161】
以上説明したように、実施の形態７に係る電力変換装置によれば、複数の電力変換器３ａ，３ｂが多重変圧器２で直列多重化された構成においても、電力変換器ごとに、交流端子と同数の自由度を有する比例制御が実行されるため、各電力変換器の交流端子に生じている外乱を抑制することができる。
【0162】
また、実施の形態７に係る電力変換装置では、複数の電力変換器３ａ，３ｂの出力電流の三相平均電流がｄ軸電流およびｑ軸電流に変換され、ｄ軸偏差およびｑ軸偏差を小さくするための積分制御がされるため、各電力変換器の出力電流に含まれる定常偏差をなくすことができる。
【0163】
なお、多重変圧器２において１次巻線２ｃおよび２次巻線２ａ間の励磁回路と、１次巻線２ｃおよび２次巻線２ｂ間の励磁回路との間でインピーダンスに差がある場合、または、電流検出器５ａと電流検出器５ｂとの間に検出誤差がある場合に、電力変換器３ａの出力電流および電力変換器３ｂの出力電流に対して別々に第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２を設けると、電力変換器３ａ，３ｂの出力電圧に大きな電圧差が生じて電力変換装置が正常な運転を行うことが困難となるおそれがある。これは、多重変圧器２に偏磁が生じていない場合には、励磁回路のインピーダンスが１次巻線および２次巻線の漏れインピーダンスよりも十分に大きいため、各電力変換器の出力電流に含まれる偏差に対して積分制御を行うと、各電力変換器の出力電圧が別々に大きくなる可能性があることによる。実施の形態７では、上述したように、複数の電力変換器３ａ，３ｂの出力電流の三相平均電流を用いて積分制御が実行されるため、このような懸念点を回避できる。
【0164】
［実施の形態８］
図１０は、実施の形態８に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図１０は、実施の形態８に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【0165】
【0166】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７，５７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。制御装置７は、基本的に図４に示した制御装置７と同様の構成を備えるが、電流制御部８が、ｄｑ変換器１０５を有する点が実施の形態４における制御装置７とは異なっている。
【0167】
ｄｑ変換器１０５は、電流検出器５ａにより検出される電力変換器３ａの出力電流（三相交流電流ｉ１ｕ，ｉ１ｖ，ｉ１ｗ）を、式（２）を用いたｄｑ変換（三相二相変換）により、ｄ軸電流ｉ１ｄおよびｑ軸電流ｉ１ｑに変換する。
【0168】
減算器４１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉ１ｄの偏差Δｉ１ｄを算出する（Δｉ１ｄ＝ｉｄ＊－ｉ１ｄ）。減算器４２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉ１ｑの偏差Δｉ１ｑを算出する（Δｉ１ｑ＝ｉｑ＊－ｉ１ｑ）。
【0169】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、偏差Δｉ１ｄおよび偏差Δｉ１ｑに対する積分制御演算により、積分制御量を算出する。逆ｄｑ変換器１５は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２により演算された積分制御量を、式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）により、三相分の積分制御量に変換する。
【0170】
加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、電流偏差Δｉ１ｕ，Δｉ１ｖ，Δｉ１ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0171】
乗算器１８～２０および逆ｄｑ変換器２１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に応じた値の補正量を生成する。
【0172】
加算器１７は、加算器１６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0173】
加算器５６は、第１補償器ＣＰ１４～ＣＰ１６による演算値である三相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５による三相分の積分制御量とを加算することにより、電流偏差Δｉ２ｕ，Δｉ２ｖ，Δｉ２ｗを低減するためのフィードバック制御のために要求される、三相交流電圧指令値を生成する。
【0174】
加算器５７は、加算器５６からの三相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとを加算することにより、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0175】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ１ｕ＊，Ｖ１ｖ＊，Ｖ１ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ａは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値Ｖ２ｕ＊，Ｖ２ｖ＊，Ｖ２ｗ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３ｂは、ゲートパルスに従って三相交流電力を生成する。
【0176】
なお、図１０の例では、電力変換器３ａの出力電流を用いて三相分の積分制御量を算出する構成について説明したが、電力変換器３ｂの出力電流を用いて三相分の積分制御量を算出する構成としてもよい。すなわち、複数の電力変換器３ａ，３ｂのうちのいずれか１つの電力変換器の出力電流を代表値として用いて三相分の積分制御量を算出することができる。
【0177】
以上説明したように、実施の形態８に係る電力変換装置によれば、複数の電力変換器３ａ，３ｂが多重変圧器２で直列多重化された構成においても、電力変換器ごとに、交流端子と同数の自由度を有する比例制御が実行される。これによると、複数の電力変換器３ａ，３ｂの間で、変圧器の特性や搬送波の位相差に起因して偏磁のしやすさに差がある場合であっても、各電力変換器の交流端子に生じている外乱を抑制することができる。
【0178】
また、複数の電力変換器３ａ，３ｂのうちのいずれか１つの出力電流を代表値とし、当該出力電流がｄ軸電流およびｑ軸電流に変換され、ｄ軸偏差およびｑ軸偏差を小さくするための積分制御が実行される。実施の形態７で述べたように、電力変換器３ａの出力電流および電力変換器３ｂの出力電流に対して別々に第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２を設けると、電力変換器３ａ，３ｂの出力電圧に大きな電圧差が生じて電力変換装置が正常な運転を行うことが困難となるおそれがある。実施の形態８では、複数の電力変換器３ａ，３ｂのうちのいずれか１つの出力電流を用いて積分制御が実行されるため、このような懸念点を回避できる。
【0179】
［実施の形態９］
上述した実施の形態１～８では、三相交流電力系統１に三相変圧器２を介して接続される電力変換器３の出力電流を制御するための制御構成について説明したが、当該制御構成は、単相交流電力系統に単相変圧器を介して接続される電力変換器の出力電流の制御にも適用することができる。
上述した実施の形態１～８では、三相交流電力系統１に三相変圧器２を介して接続される電力変換器３の出力電流を制御するための制御構成について説明したが、当該制御構成は、単相交流電力系統に単相変圧器を介して接続される電力変換器の出力電流の制御にも適用することができる。
【0180】
図１１は、実施の形態９に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図１１に示すように、実施の形態９に係る電力変換装置は、電力変換器３と、電圧検出器４と、電流検出器５，６と、制御装置７とを備える。電力変換器３の交流端子は、単相変圧器２Ａを介して、単相交流電力系統１Ａの単相送電線に接続されている。
図１１に示すように、実施の形態９に係る電力変換装置は、電力変換器３と、電圧検出器４と、電流検出器５，６と、制御装置７とを備える。電力変換器３の交流端子は、単相変圧器２Ａを介して、単相交流電力系統１Ａの単相送電線に接続されている。
【0181】
電力変換器３の直流端子は、バッテリまたはコンデンサなど直流電力を蓄える電力貯蔵装置、あるいは直流電力を発生する直流電源に接続されている。電力変換器３は、自己消弧型のスイッチング素子を有する。電力変換器３は、制御装置７から与えられるゲートパルスに従って直流電力を単相交流電力に変換する。電力変換器３によって生成された単相交流電力は単相変圧器２Ａを介して単相交流電力系統１Ａに供給される。単相変圧器２Ａの単相交流電力系統１Ａ側を１次側とし、単相変圧器２Ａの電力変換器３側を２次側とする。
【0182】
電圧検出器４は、単相交流電力系統１Ａの単相交流電圧Ｖを検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。
【0183】
電流検出器５は、電力変換器３の出力電流（単相交流電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。
【0184】
電流検出器６は、単相変圧器２Ａの１次巻線を流れる電流（１次巻線電流）を検出し、その検出値を示す信号を制御装置７に与える。
【0185】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、乗算器１８～２０と、逆ｄｑ変換器２１と、加算器１７と、ＰＷＭ回路２２とを含む。
【0186】
位相検出器９は、電圧検出器４の出力信号に基づいて、基準位相θを生成する。基準位相θは、単相交流電力系統１Ａの系統電圧の単相電圧位相である。
【0187】
電流制御部８は、交流電流指令値に対する電流検出器５の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを含む。
【0188】
電流制御部８は、固定座標変換器１０と、減算器１１と、第１補償器ＣＰ１１と、加算器１６と、ｄｑ変換器４０と、減算器４１，４２と、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２と、逆ｄｑ変換器１５とを含む。
【0189】
固定座標変換器１０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊を、基準位相θを用いて座標変換を行うことにより、単相交流電流指令値ｉ＊に変換する。座標変換は次式（１２）で表される。
【0190】
【数6】
【0191】
減算器１１は、単相交流電流指令値ｉ＊と、電流検出器５によって検出される単相交流電流ｉとの偏差Δｉを算出する（Δｉ＝ｉ＊－ｉ）。
【0192】
第１補償器ＣＰ１１は、比例要素を有しており、単相交流電流指令値に対する単相交流電流の偏差Δｉを小さくするための比例制御演算により、比例制御量を算出する。
【0193】
ｄｑ変換器４０は、電流検出器６によって検出される１次巻線電流を、基準位相θを用いた座標変換を行うことにより、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。座標変換は次式（１３）で表される。
【0194】
【数7】
【0195】
減算器４１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対するｄ軸電流ｉｄの偏差（ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器４２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対するｑ軸電流ｉｑの偏差（ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。
【0196】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、ｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑに対する積分制御演算により、積分制御量を算出する。逆ｄｑ変換器１５は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２により演算された積分制御量を、式（１２）を用いた座標変換により、単相分の積分制御量に変換する。
【0197】
加算器１６は、第１補償器ＣＰ１１による演算値である単相分の比例制御量と、逆ｄｑ変換器１５からの単相分の積分制御量とを加算することにより、偏差Δｉを低減するためのフィードバック制御のために要求される、単相交流電圧指令値を生成する。
【0198】
乗算器１８～２０および逆ｄｑ変換器２１は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊に応じた値の補正量を生成する。
【0199】
加算器１７は、加算器１６からの単相交流電圧指令値に、逆ｄｑ変換器２１からの補正量と、電圧検出器４によって検出される単相交流電圧Ｖとを加算することにより、単相交流電圧指令値Ｖ＊を生成する。単相交流電圧指令値Ｖ＊は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0200】
ＰＷＭ回路２２は、単相交流電圧指令値Ｖ＊に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３は、ゲートパルスに従って単相交流電力を、単相変圧器２Ａを介して単相交流電力系統１Ａに供給する。
【0201】
以上説明したように、実施の形態９に係る電力変換装置は、電力変換器３の出力電流（すなわち、単相変圧器２Ａの２次巻線電流）と単相電流指令値との偏差を小さくするための比例制御を実行する制御系（固定座標変換器１０、減算器１１および第１補償器ＣＰ１１）を有することにより、単相変圧器２Ａの偏磁を高速に抑制することができる。
【0202】
さらに、実施の形態９に係る電力変換装置は、単相変圧器２Ａの１次巻線電流をｄ軸電流およびｑ軸電流に変換し、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対するｄ軸電流およびｑ軸電流の偏差を小さくするための積分制御を実行する制御系（ｄｑ変換器４０、減算器４１，４２、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２および逆ｄｑ変換器１５）を有することにより、１次巻線電流に含まれる定常偏差をなくすことができる。
【0203】
［実施の形態１０］
上述した実施の形態１～８では、電力変換器３の出力電流のフィードバック制御のうちの比例制御における自由度を、電力変換器３の交流端子の数と同数の「３」とするために、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊を三相電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に変換し、Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流の各々について比例制御を実行する制御系を設ける構成について説明した。
上述した実施の形態１～８では、電力変換器３の出力電流のフィードバック制御のうちの比例制御における自由度を、電力変換器３の交流端子の数と同数の「３」とするために、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑ＊を三相電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に変換し、Ｕ相電流、Ｖ相電流およびＷ相電流の各々について比例制御を実行する制御系を設ける構成について説明した。
【0204】
実施の形態１０では、比例制御の自由度を「３」とするための別の構成として、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑおよび零相電流ｉｚの各々について比例制御を実行する制御系を設ける構成について説明する。
【0205】
図１２は、実施の形態１０に係る電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
図１２に示すように、実施の形態１０に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、制御装置７の構成が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
図１２に示すように、実施の形態１０に係る電力変換装置は、基本的には図１に示した実施の形態１に係る電力変換装置と同様の構成を備えるが、制御装置７の構成が実施の形態１に係る電力変換装置とは異なっている。
【0206】
制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、ｄｑ変換器２３と、乗算器１８，１９と、減算器２９と、加算器３０，３１，３２と、逆ｄｑ変換器３３とを、ＰＷＭ回路２２と含む。
【0207】
位相検出器９は、電圧検出器４の出力信号に基づいて、基準位相θを生成する。
ｄｑ変換器２３は、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧を、基準位相θに基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに変換する。
ｄｑ変換器２３は、電圧検出器４によって検出される三相交流電圧を、基準位相θに基づいて、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに変換する。
【0208】
電流制御部８は、交流電流指令値に対する電流検出器５の検出値の偏差を小さくするための制御演算により、フィードバック制御量を算出する。実施の形態１０では、交流電流指令値は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と、零相電流指令値ｉｚ＊とを含む。
【0209】
零相電流指令値ｉｚ＊は、三相交流電力系統１側には流れないため、電力変換装置内部の事情により生成される。例えば、電力変換器３に出力電流のピーク値を抑えるために、ｉｚ＊＝０に設定することができる。あるいは、三相変圧器２の２次巻線がオープンデルタ結線されている場合には、デルタ巻線に流したい循環電流の値に基づいて零相電流指令値ｉｚ＊を設定することができる。
【0210】
電流制御部８は、減算器２５，２６，３６と、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３と、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２と、ｄｑ変換器３４と、零相演算器３５とを含む。
【0211】
ｄｑ変換器３４は、電流検出器５により検出される三相交流電流を、基準位相θを用いて、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑに変換する。
【0212】
零相演算器３５は、電流検出器５により検出される三相交流電流から零相電流ｉｚを算出する。具体的には、零相演算器３５は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗの和を３で割ることにより、零相電流ｉｚを求める。
【0213】
減算器２５は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｄｑ変換器３４により演算されるｄ軸電流ｉｄとの偏差（ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器２６は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と、ｄｑ変換器３４により演算されるｑ軸電流ｉｑとの偏差（ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。減算器３６は、零相電流指令値ｉｚ＊と、零相演算器３５により演算される零相電流ｉｚとの偏差（以下、零相偏差とも称する）Δｉｚを算出する。
【0214】
第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊および零相電流指令値ｉｚ＊に対するｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑおよび零相電流ｉｚの偏差を小さくするための比例制御演算により、比例制御量を算出する。具体的には、第１補償器ＣＰ１１は、ｄ軸偏差Δｉｄに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｄを算出する。第１補償器ＣＰ１２は、ｑ軸偏差Δｉｑに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｑを算出する。第１補償器ＣＰ１３は、零相偏差Δｉｚに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｚを算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。
【0215】
第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、ｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑを小さくするための積分制御演算により、積分制御量を算出する。具体的には、第２補償器ＣＰ２１は、ｄ軸偏差Δｉｄに基づいて、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）を算出する。第２補償器ＣＰ２２は、ｑ軸偏差Δｉｑに基づいて、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）を算出する。なお、Ｋｉは積分制御ゲインである。
【0216】
加算器２７は、第１補償器ＣＰ１１からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｄと、第２補償器ＣＰ２１からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）とを加算することにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成する。加算器２８は、第１補償器ＣＰ１２からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｑと、第２補償器ＣＰ２２からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）とを加算することにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。
【0217】
乗算器１８は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊にゲインωＬを乗算する。乗算器１９は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊にゲインωＬを乗算する。減算器２９は、加算器２７からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊から乗算器１９からの補正量を減算する。加算器３０は、加算器２８からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に乗算器１８からの補正量を加算する。
【0218】
加算器３１は、減算器２９からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊にｄｑ変換器２３からのｄ軸電圧Ｖｄを加算する。加算器３２は、加算器３０からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊にｄｑ変換器２３からのｑ軸電圧Ｖｑを加算する。
【0219】
逆ｄｑ変換器３３は、加算器３１からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊および加算器３２からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に式（１）を用いた逆ｄｑ変換（二相三相変換）を行うことにより、三相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路２２に与えられる。
【0220】
ＰＷＭ回路２２は、三相交流電圧指令値に基づいて、ゲートパルスを生成する。電力変換器３は、ゲートパルスに従って三相交流電力を、三相変圧器２を介して三相交流電力系統１に供給する。
【0221】
以上説明したように、実施の形態１０に係る電力変換装置によれば、電力変換器３の出力電流（三相交流電流）をｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑおよび零相電流ｉｚに変換し、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊および零相電流指令値ｉｚ＊に対する偏差を低減するように電流フィードバック制御が実行される。すなわち、実施の形態１０では、ｄ軸電流、ｑ軸電流および零相電流の各々に対して制御系が構成されるため、電流フィードバック制御の自由度が３となる。したがって、電流フィードバック制御の自由度が電力変換器３の交流端子の数と同数となるため、電力変換器３の各交流端子に生じている外乱を電流フィードバック制御によって抑制することが可能となる。
【0222】
なお、実施の形態１０における電流フィードバック制御は、実施の形態１における電流フィードバック制御と同様に、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対するｄ軸電流およびｑ軸電流の偏差Δｉｄ，Δｉｑに対する積分制御が実行されるため、定常偏差をなくすことができる。
【0223】
なお、上述した実施の形態および変更例について、明細書内で言及されていない組み合わせを含めて、不都合または矛盾が生じない範囲内で、実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。
【0224】
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。本発明の範囲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】
【0225】
１ 三相交流電力系統、１Ａ 単相交流電力系統、２ 三相変圧器（多重変圧器）、２Ａ 単相変圧器、２ａ，２ｂ ２次巻線、２ｃ １次巻線、３，３ａ，３ｂ 電力変換器、４ 電圧検出器、５，６ 電流検出器、７，７Ａ 制御装置、８，８Ａ 電流制御部、９ 位相検出器、１０ 固定座標変換器、１１～１３，２３，２５，２６，２９，３６，４１，４２，５１～５３，６１～６６，２０１，２０２，２０９ 減算器、１４，４０ ｄｑ変換器、１５，２１ 逆ｄｑ変換器、１６，１７，２７～３２，５６，５７，６７～６９，２０７～２１２ 加算器、１８～２０，８１，８３ 乗算器、２２ ＰＷＭ回路、２４ 偏磁検出器、３５ 零相演算器、６０ 平均・偏差演算器、８２ フィルタ、１００ 平均演算器、２０３，２０４ 比例器、８４，２０５，２０６ 積分器、ＣＰ１１～ＣＰ１９ 第１補償器、ＣＰ２１，ＣＰ２２ 第２補償器。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】