特開 2024-99231 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】P2024099231

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003025

(22)【出願日】2023-01-12

(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

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770BA11

5H770CA06

5H770DA03

5H770DA41

5H770EA01

5H770HA02Y

5H770HA03Y

(57)【要約】

【課題】電力変換器の出力電流における定常偏差をなくすことができる電力変換装置を提供する。
【解決手段】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。電流制御部８は、正相ｄ軸電流指令値と逆相ｄ軸電流指令値とを合成してｄ軸電流指令値を生成するとともに、正相ｑ軸電流指令値と逆相ｑ軸電流指令値とを合成してｑ軸電流指令値を生成する手段と、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対する電流検出器５の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、電流検出器５の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、比例積分制御演算による演算値と、積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む。
【選択図】図１

【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三相交流電力系統または三相交流負荷に出力する電力変換器と、
前記電力変換器の出力電流を検出する電流検出器と、
前記電力変換器を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
交流電流指令値に対する前記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電流制御部と、
前記三相交流電圧指令値に基づいて前記電力変換器の制御信号を生成することにより、前記電力変換器をＰＷＭ制御するＰＷＭ回路とを含み、
前記交流電流指令値は、正相ｄ軸電流指令値および正相ｑ軸電流指令値、ならびに、逆相ｄ軸電流指令値および逆相ｑ軸電流指令値を含み、
前記電流制御部は、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記逆相ｄ軸電流指令値とを合成してｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記逆相ｑ軸電流指令値とを合成してｑ軸電流指令値を生成する手段と、
前記ｄ軸電流指令値および前記ｑ軸電流指令値に対する前記電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、
前記電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、
前記逆相座標系に変換された前記電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、
前記比例積分制御演算による演算値と、前記積分制御演算による演算値とを用いて前記三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む、電力変換装置。

【請求項2】

前記電流制御部は、
前記電流検出器により検出される前記出力電流を正相ｄ軸電流および正相ｑ軸電流に変換する第１の座標変換器と、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を正相座標系に変換する第２の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して前記ｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して前記ｑ軸電流指令値を生成する加算器と、
前記ｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記ｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差に対して比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御を行う第２の補償器と、
前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差を前記逆相座標系に変換する第３の座標変換器と、
前記逆相座標系に変換された前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第３の補償器と、
前記第３の補償器による演算値を前記正相座標系に変換する第４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２の補償器による演算値と、前記第４の座標変換器による演算値との和を二相三相変換することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第５の座標変換器とを含む、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、
前記電流検出器により検出される前記出力電流を正相ｄ軸電流および正相ｑ軸電流に変換する第１の座標変換器と、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を正相座標系に変換する第２の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して第１のｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記第２の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して第１のｑ軸電流指令値を生成する第１の加算器と、
前記第１のｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記第１のｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差に対して比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記正相ｄ軸電流指令値および前記正相ｑ軸電流指令値の各々の高周波成分を減衰させる第１のフィルタと、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値の各々の高周波成分を減衰させる第２のフィルタと、
前記第２のフィルタを通過した前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を前記正相座標系に変換する第３の座標変換器と、
前記第１のフィルタを通過した前記正相ｄ軸電流指令値と前記第３の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して第２のｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記第１のフィルタを通過した前記正相ｑ軸電流指令値と前記第３の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して第２のｑ軸電流指令値を生成する第２の加算器と、
前記第２のｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記第２のｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第２の補償器と、
前記第２のｄ軸電流指令値に対する前記正相ｄ軸電流の偏差および前記第２のｑ軸電流指令値に対する前記正相ｑ軸電流の偏差を前記逆相座標系に変換する第４の座標変換器と、
前記逆相座標系に変換された前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第３の補償器と、
前記第３の補償器による演算値を前記正相座標系に変換する第５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２の補償器による演算値と、前記第５の座標変換器による演算値との和を二相三相変換することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第６の座標変換器とを含む、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、
前記逆相ｄ軸電流指令値および前記逆相ｑ軸電流指令値を正相座標系に変換する第１の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流指令値と前記第１の座標変換器による前記逆相ｄ軸電流指令値とを加算して前記ｄ軸電流指令値を生成するとともに、前記正相ｑ軸電流指令値と前記第１の座標変換器による前記逆相ｑ軸電流指令値とを加算して前記ｑ軸電流指令値を生成する第１の加算器と、
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２の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差に対して比例制御演算を行う第１の補償器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差を正相ｄ軸電流の偏差および正相ｑ軸電流の偏差に変換する第３の座標変換器と、
前記正相ｄ軸電流の偏差および前記正相ｑ軸電流の偏差に対して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４の座標変換器と、
前記三相交流電流指令値に対する前記電流検出器により検出される前記出力電流の偏差を逆相ｄ軸電流の偏差および逆相ｑ軸電流の偏差に変換する第５の座標変換器と、
前記逆相ｄ軸電流の偏差および前記逆相ｑ軸電流の偏差に対して積分制御演算を行う第３の補償器と、
前記第３の補償器による演算値を二相三相変換する第６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４の座標変換器による演算値と、前記第６の座標変換器による演算値とを加算することにより、前記三相交流電圧指令値を生成する第２の加算器とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記第２の補償器および前記第３の補償器の少なくとも一方は、積分制御特性に加えて直流以外の成分を減衰させるフィルタ特性を有する、請求項２から４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２００８－２３４２９８号公報（特許文献１）には、三相電圧指令値に従って三相交流電力を交流電力系統に供給する電力変換器を制御する制御装置が開示されている。この制御装置は、三相交流電流を基準位相に基づいてｄ軸電流およびｑ軸電流に変換するｄｑ変換器と、ｄ軸電流指令値に対するｄ軸電流の偏差に基づいてｄ軸電圧指令値を生成する電流制御器と、ｑ軸電流指令値に対するｑ軸電流の偏差に基づいてｑ軸電圧指令値を生成する電流制御器とを備え、ｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値を補正基準位相に従って逆ｄｑ変換して三相電圧指令値を生成するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２３４２９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載される制御装置は、正相座標系でのｄ軸電流の偏差およびｑ軸電流の偏差を補償するための制御演算を行うことによって三相電圧指令値を生成するように構成されている。

【0005】

一方で、交流電力系統の系統電圧が過渡的に変動したことにより系統電圧が三相不平衡状態となった場合には、正相成分に加えて、逆相成分が発生する。したがって、三相不平衡を取り扱うためには、正相成分の他に、逆相成分を考慮する必要がある。しかしながら、特許文献１では、電力変換器の出力電流の正相成分のみを制御するように構成されるため、出力電流の逆相成分については制御されない。その結果、逆相成分の定常偏差が残ってしまうという問題がある。

【0006】

本開示は、このような課題を解決するためになされたものであり、本開示の目的は、電力変換器の出力電流における定常偏差をなくす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】

【0007】

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三相交流電力系統または三相交流負荷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。制御装置は、交流電流指令値に対する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電流制御部と、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ＰＷＭ回路とを含む。交流電流指令値は、正相ｄ軸電流指令値および正相ｑ軸電流指令値、ならびに、逆相ｄ軸電流指令値および逆相ｑ軸電流指令値を含む。電流制御部は、正相ｄ軸電流指令値と逆相ｄ軸電流指令値とを合成してｄ軸電流指令値を生成するとともに、正相ｑ軸電流指令値と逆相ｑ軸電流指令値とを合成してｑ軸電流指令値を生成する手段と、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御演算を行う手段と、電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段と、逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段と、比例積分制御演算による演算値と、積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段とを含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、電力変換器の出力電流における定常偏差をなくす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】

【0009】

【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2】図１に示した電力変換器の構成例を示す回路図である。

【図3】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】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】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】

【0010】

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。

【0011】

［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。

【0012】

図１に示すように、実施の形態１に係る電力変換装置は、リアクトル２と、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、リアクトル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。なお、図１では、電力変換器３はリアクトル２を介して三相交流電力系統１に接続されているが、三相変圧器を介して三相交流電力系統１に接続される構成としてもよい。

【0013】

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。図２は、図１に示した電力変換器３の構成例を示す回路図である。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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リアクトル２を介して三相交流電力系統１に供給される。

【0017】

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。

【0018】

電流検出器５は、三相交流電力系統１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。三相交流電力系統１の出力電流は、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖおよびＷ相電流ｉｗを有する。

【0019】

制御装置７は、位相検出器９と、ｄｑ変換器１０と、電流制御部８と、加算器１１，１２と、逆ｄｑ変換器１３とを含む。

【0020】

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。

【0021】

ｄｑ変換器１０は、電圧検出器４により検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、基準位相（正相電圧位相）θを用いたｄｑ変換（三相二相変換）を行い、正相回転方向に座標変換したｄ軸電圧Ｖｄ（以下、「正相ｄ軸電圧Ｖｄ」とも称する）と、正相回転方向に座標変換したｑ軸電圧Ｖｑ（以下、「正相ｑ軸電圧Ｖｑ」とも称する）とを算出する。ｄｑ変換器１０は、三相交流電力系統１の正相電圧と同期した方向に座標変換した正相ｄｑベクトル座標系として構成したものである。以後、正相ｄｑベクトル座標系を、単に「正相座標系」とも称する。固定座標系から正相座標系への座標変換は次式（１）で表される。

【0022】

【数1】

【0023】

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、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊と、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊とを含む。正相電流指令値は、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊および正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊から構成される。逆相電流指令値は、逆相ｄ軸電流指令値ｉｄｎ＊および逆相ｑ軸電流指令値ｉｑｎ＊から構成される。

【0024】

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。

【0025】

電流制御部８は、加算器２１，２２，２５～２８と、減算器２３，２４と、第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２と、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２と、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２と、逆ｄｑ変換器２９，３１と、ｄｑ変換器３０とを含む。

【0026】

逆ｄｑ変換器２９は、基準位相（正相電圧位相）θを用いた逆ｄｑ変換を行うことにより、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を正相座標系へ座標変換する。逆相座標系から正相座標系への座標変換は次式（２）で表される。

【0027】

【数2】

【0028】

加算器２１は、次式（３）を用いて、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と逆相ｄ軸電流指令値ｉｄｎ＊とを加算することにより、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊を生成する。加算器２２は、次式（４）を用いて、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と逆相ｑ軸電流指令値ｉｑｎ＊とを加算することにより、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊を生成する。

【0029】

【数3】

【0030】

ｄｑ変換器３２は、電流検出器５により検出される三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、式（１）を用いて固定座標系から正相座標系への座標変換（三相二相変換）を行い、正相ｄ軸電流ｉｄおよび正相ｑ軸電流ｉｑを算出する。

【0031】

減算器２３は、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊に対する正相ｄ軸電流ｉｄの偏差Δｉｄ（以下、「正相ｄ軸偏差Δｉｄ」とも称する）を算出する（Δｉｄ＝ｉｄｐｎ＊－ｉｄ）。減算器２４は、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊に対する正相ｑ軸電流ｉｑの偏差Δｉｑ（以下、「正相ｑ軸偏差Δｉｑ」とも称する）を算出する（Δｉｑ＝ｉｑｐｎ＊－ｉｑ）。

【0032】

第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２は、比例要素を持つ補償器である。第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２は、正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑを小さくするための比例制御演算を行い、比例制御量を算出する。具体的には、第１補償器ＣＰ１１は、正相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、正相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。第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２は「第１の補償器」の一実施例に対応する。

【0033】

第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、積分要素を持つ補償器である。第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑを小さくするための積分制御演算を行い、積分制御量を算出する。第２補償器ＣＰ２１は、正相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、正相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。なお、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、直流成分以外の周波数成分を除去するためのフィルタ（移動平均フィルタなど）をさらに有していてもよい。第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は「第２の補償器」の一実施例に対応する。

【0034】

加算器２５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、正相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、正相ｄ軸電圧指令値Ｖｄｐ＊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、正相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、正相ｑ軸電圧指令値Ｖｑｐ＊を生成する。

【0035】

ｄｑ変換器３０は、基準位相（正相電圧位相）θと逆方向に回転する逆相電圧位相（－θ）を用いてｄｑ変換を行い、逆相回転方向に座標変換したｄ軸偏差Δｉｄｎ（以下、「逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎ」とも称する）と、逆相回転方向に座標変換したｑ軸偏差Δｉｑｎ（以下、「逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎ」とも称する）とを算出する。ｄｑ変換器３０は、三相交流電力系統１の逆相電圧と同期した方向に座標変換した逆相ｄｑベクトル座標系として構成したものである。以降、逆相ｄｑベクトル座標系を、単に「逆相座標系」とも称する。正相座標系から逆相座標系への座標変換は次式（５）で表される。

【0036】

【数4】

【0037】

第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は、積分要素を持つ補償器である。第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎを小さくするための積分制御演算を行い、積分制御量を算出する。具体的には、第３補償器ＣＰ３１は、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎに基づいて、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ）を算出する。第３補償器ＣＰ３２は、逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに基づいて、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）を算出する。Ｋｉは積分ゲインである。なお、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は、直流成分以外の周波数成分を除去するためのフィルタ（移動平均フィルタなど）をさらに有していてもよい。第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は「第３の補償器」の一実施例に対応する。

【0038】

逆ｄｑ変換器３１は、式（２）を用いた逆ｄｑ変換を行うことにより、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２による演算値である積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ），Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）を、逆相座標系から正相座標系へ座標変換する。

【0039】

加算器２７は、加算器２５からの正相ｄ軸電圧指令値Ｖｄｐ＊に、逆ｄｑ変換器３１からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ）を加算することにより、正相成分および逆相成分を含むｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を生成する。加算器２８は、加算器２６からの正相ｑ軸電圧指令値Ｖｑｐ＊に、逆ｄｑ変換器３１からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）を加算することにより、正相成分および逆相成分を含むｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を生成する。

【0040】

加算器１１は、加算器２７からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊にｄｑ変換器１０からのｄ軸電圧Ｖｄを加算する。加算器１２は、加算器２８からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊にｄｑ変換器１０からのｑ軸電圧Ｖｑを加算する。

【0041】

逆ｄｑ変換器１３は、加算器１１からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊および加算器１２からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、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（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＊）を生成する。正相座標系から固定座標系への座標変換（二相三相変換）は次式（６）で表される。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路１４に与えられる。

【0042】

【数5】

【0043】

ＰＷＭ回路１４は、三相交流電圧指令値と搬送波（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１４は、電圧指令値に比例する成分が電力変換器３の交流電圧に含まれるようにゲートパルスが生成できれば良く、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、または、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、リアクトル２を介して三相交流電力系統１に供給する。

【0044】

なお、実施の形態１に係る電力変換装置において、ｄｑ変換器３２は「第１の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器２９は「第２の座標変換器」に対応し、ｄｑ変換器３０は「第３の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器３１は「第４の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器１３は「第５の座標変換器」に対応する。加算器２１，２２は「加算器」に対応する。

【0045】

又、逆ｄｑ変換器２９および加算器２１，２２は「ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２および第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は「ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御を行う手段」の一実施例に対応する。ｄｑ変換器３０は「電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段」の一実施例に対応する。第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は「逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段」の一実施例に対応する。加算器２５～２８は「比例積分制御演算による演算値と積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。

【0046】

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５参照）と比較しながら説明する。

【0047】

図５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。

【0048】

図５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５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、制御装置７に代えて制御装置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。

【0049】

制御装置７Ａは、位相検出器９と、ｄｑ変換器１０と、電流制御部８Ａと、加算器１１，１２と、逆ｄｑ変換器１３と、ＰＷＭ回路１４とを含む。

【0050】

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（正相電圧位相）を生成する。

【0051】

ｄｑ変換器１０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、式（１）を用いた正相座標系でのｄｑ変換（三相二相変換）により、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに変換する。

【0052】

電流制御部８Ａ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、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを含む。

【0053】

電流制御部８Ａは、ｄｑ変換器７０と、減算器７１，７２と、比例器７３，７６と、積分器７４，７７と、加算器７５，７８とを含む。

【0054】

ｄｑ変換器７０は、電流検出器５によって検出される三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、式（１）を用いて固定座標系から正相座標系への座標変換（三相二相変換）を行い、正相ｄ軸電流ｉｄおよび正相ｑ軸電流ｉｑを算出する。

【0055】

減算器７１は、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊に対する正相ｄ軸電流ｉｄの偏差（正相ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器７２は、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊に対する正相ｑ軸電流ｉｑの偏差（正相ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。

【0056】

比例器７３は、正相ｄ軸偏差Δｉｄに対する比例制御演算を行い、比例制御量Ｋｐ・Δｉｄを算出する。比例器７６は、正相ｑ軸偏差Δｉｑに対する比例制御演算を行い、比例制御量Ｋｐ・Δｉｑを算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。

【0057】

積分器７４は、正相ｄ軸偏差Δｉｄに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）を算出する。積分器７７は、正相ｑ軸偏差Δｉｑに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）を算出する。なお、Ｋｉは積分ゲインである。

【0058】

加算器７５は、比例器７３からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｄと、積分器７４からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）とを加算することにより、正相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７８は、比例器７６からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｑと、積分器７７からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）とを加算することにより、正相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。

【0059】

加算器１１は、加算器７５からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊にｄｑ変換器１０からのｄ軸電圧Ｖｄを加算する。加算器１２は、加算器７８からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊にｄｑ変換器１０からのｑ軸電圧Ｖｑを加算する。

【0060】

逆ｄｑ変換器１３は、加算器１１からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊および加算器１２からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、式（６）を用いて正相座標系から固定座標系への座標変換（二相三相変換）を行うことにより、三相交流電圧指令値（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＊）を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路１４に与えられる。

【0061】

ＰＷＭ回路１４は、三相交流電圧指令値と搬送波との比較に基づいて、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、リアクトル２を介して三相交流電力系統１に供給する。

【0062】

図５に示すように、参考例に係る電力変換装置では、制御装置７Ａは、正相座標系でのｄ軸偏差Δｉｄおよびｑ軸偏差Δｉｑを補償するための制御演算によってｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を算出し、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊およびｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊に基づいて三相交流電圧指令値を生成するように構成されている。

【0063】

一方で、三相交流電力系統１の系統電圧が過渡的に変動することによって、系統電圧が三相不平衡状態となる場合がある。なお、三相平衡状態とは、各相電圧の振幅が等しく、かつ、位相が１２０°ずつずれている状態である。これに対し、三相不平衡状態とは、各相電圧の振幅が異なる状態、および／または、各相電圧の位相のずれが１２０°ではない状態である。

【0064】

三相不平衡状態になると、正相成分に加えて、逆相成分および零相成分が発生する。即ち、三相不平衡を取り扱うためには、正相成分の他に、逆相成分および零相成分を考慮する必要がある。ただし、電力変換器３はリアクトル２を介して三相交流電力系統１に接続されているため、電力変換器３は零相電流を出力することができない。そのため、正相成分および逆相成分を制御する必要がある。

【0065】

参考例に係る電力変換装置は、上述したように、電力変換器３の出力電流の正相成分のみを制御するように構成されるため、出力電流の逆相成分については制御されない。その結果、逆相成分の定常偏差が残ってしまうという問題がある。

【0066】

これに対して、実施の形態１に係る電力変換装置では、制御装置７は、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊および逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を合成して電流指令値を生成するとともに、当該電流指令値に対する正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑを、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに変換し、かつ、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎを補償するための積分制御演算を実行する構成となっている。これによると、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊に対する定常偏差をなくすことができる。その結果、三相不平衡状態においても、電流指令値に一致した電力変換器３の出力電流を得ることができる。

【0067】

また、電流検出器５の検出値（三相交流電流）に対して座標変換以外の演算を行わずに、当該検出値をフィードバック制御量の算出に使用するため、三相交流電流の過渡的な検出遅れが発生することなく、高速に制御することができる。さらに、電流検出器５の検出値（三相交流電流）を正相および逆相に分離する処理を必要としないため、制御装置７における演算負荷を小さくすることができる。

【0068】

［実施の形態２］
図３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。

【0069】

図３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、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。

【0070】

制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、加算器１５と、ＰＷＭ回路１４とを含む。

【0071】

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（正相電圧位相）を生成する。

【0072】

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、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊と、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊とを含む。

【0073】

逆ｄｑ変換器２９は、式（２）を用いた逆ｄｑ変換を行うことにより、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を正相座標系へ変換する。

【0074】

加算器２１は、式（３）を用いて、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と逆相ｄ軸電流指令値ｉｄｎ＊とを加算することにより、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊を生成する。加算器２２は、式（４）を用いて、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と逆相ｑ軸電流指令値ｉｑｎ＊とを加算することにより、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊を生成する。

【0075】

固定座標変換器３３は、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊を、式（６）を用いて正相座標系から固定座標系へ座標変換（二相三相変換）することにより、三相電流指令値に変換する。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。

【0076】

減算器３４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３５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３５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）。

【0077】

第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３は、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を小さくするための比例制御演算を行い、比例制御量を算出する。具体的には、第１補償器ＣＰ１１は、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、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、偏差Δｉｗに基づいて、比例制御量Ｋｐ・Δｉｗを算出する。なお、Ｋｐは比例ゲインである。

【0078】

ｄｑ変換器３９は、偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを、式（１）を用いて固定座標系から正相座標系へｄｑ変換（三相二相変換）することにより、正相ｄ軸偏差Δｉｄｐおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑｐに変換する。

【0079】

第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、積分要素を有しており、正相ｄ軸偏差Δｉｄｐおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑｐ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、正相ｄ軸偏差Δｉｄｐに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｐ）を算出する。第２補償器ＣＰ２２は、正相ｑ軸偏差Δｉｑｐに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑｐ）を算出する。Ｋｉは積分ゲインである。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（移動平均フィルタなど）をさらに有していてもよい。

【0080】

逆ｄｑ変換器４０は、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２からの積分制御量を、式（６）を用いて正相座標系から固定座標系へ逆ｄｑ変換（二相三相変換）することにより、三相分の積分制御量に変換する。

【0081】

加算器３７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４０による正相成分の積分制御量とを加算することにより、電流偏差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Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊を生成する。

【0082】

ｄｑ変換器４１は、偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを固定座標系から逆相座標系へｄｑ座標変換（三相二相変換）することにより、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに変換する。固定座標系から逆相座標系への座標変換は次式（７）で表される。

【0083】

【数6】

【0084】

第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は、積分要素を有しており、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎ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３補償器ＣＰ３１は、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ）を算出する。第３補償器ＣＰ３２は、逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）を算出する。Ｋｉは積分ゲインである。なお、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は、直流以外の成分を除去するためのフィルタ（移動平均フィルタなど）をさらに有していてもよい。

【0085】

逆ｄｑ変換器４２は、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２からの積分制御量を、逆相座標系から固定座標系へ逆ｄｑ変換（二相三相変換）することにより、三相分の積分制御量に変換する。逆相座標系から固定座標系への座標変換は次式（８）で表される。

【0086】

【数7】

【0087】

加算器３８は、加算器３７からの正相成分の三相交流電圧指令値Ｖｕｐ＊，Ｖｖｐ＊，Ｖｗｐ＊と、逆ｄｑ変換器４２による逆相成分の三相分の積分制御量とを加算することにより、正相成分および逆相成分の電流偏差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（Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊、Ｖ相電圧指令値Ｖｖ＊、Ｗ相電圧指令値Ｖｗ＊）を生成する。

【0088】

加算器１５は、加算器３８からの三相電圧指令値に電圧検出器４により検出される三相交流電圧を加算し、三相電圧指令値を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路１４に与えられる。

【0089】

ＰＷＭ回路１４は、三相交流電圧指令値と搬送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１４は、電圧指令値に比例する成分が電力変換器３の交流電圧に含まれるようにゲートパルスが生成できれば良く、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、または、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、リアクトル２を介して三相交流電力系統１に供給する。

【0090】

なお、実施の形態２に係る電力変換装置において、逆ｄｑ変換器２９は「第１の座標変換器」に対応し、固定座標変換器３３は「第２の座標変換器」に対応し、ｄｑ変換器３９は「第３の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器４０は「第４の座標変換器」に対応し、ｄｑ変換器４１は「第４の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器４２は「第５の座標変換器」に対応する。加算器２１，２２は「第１の加算器」に対応し、加算器３７，３８は「第２の加算器」に対応する。

【0091】

又、逆ｄｑ変換器２９および加算器２１，２２は「ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。固定座標変換器３３、減算器３４～３６、第１補償器ＣＰ１１～ＣＰ１３、ｄｑ変換器３９、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２および逆変換器４０は「ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御を行う手段」の一実施例に対応する。ｄｑ変換器４１は「電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段」の一実施例に対応する。第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は「逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段」の一実施例に対応する。加算器３７，３８は「比例積分制御演算による演算値と積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。

【0092】

以上説明したように、実施の形態２に係る電力変換装置では、制御装置７は、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊および逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を合成した電流指令値ｉｄｐｎ＊，ｉｑｑｎ＊を、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊，ｉｗ＊に座標変換し、かつ、この三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊、ｉｗ＊に対する三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗを逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに変換する。そして、制御装置７は、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎを補償するための積分制御演算を実行する構成となっている。したがって、実施の形態２に係る電力変換装置においても、実施の形態１に係る電力変換装置と同様に、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊に対する定常偏差をなくすことができる。

【0093】

さらに、実施の形態２に係る電力変換装置では、三相交流電流指令値ｉｕ＊，ｉｖ＊、ｉｗ＊に対する三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗの各々に対して比例制御が実行される。このようにすると、各相電流を個別に制御することができるため、電力変換器３の交流端子Ｔｕ，Ｔｖ，Ｔｖの各々に生じている外乱に対して適当に対応することが可能となる。

【0094】

また、実施の形態２に係る電力変換装置においても、実施の形態１に係る電力変換装置と同様に、電流検出器５の検出値（三相交流電流）に対して座標変換以外の演算を行わずに、当該検出値をフィードバック制御量の算出に使用するため、三相交流電流の過渡的な検出遅れが発生することなく、高速に制御することができる。

【0095】

なお、偏差Δｉｕ，Δｉｖ，Δｉｗは交流量であるため、当該偏差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。そのため、積分制御については、正相成分のｄ軸偏差およびｑ軸偏差Δｉｄ，Δｉｑ、および逆相成分のｄ軸偏差Δｉｄｎおよびｑ軸偏差Δｉｑｎに対して実行する構成としている。

【0096】

［実施の形態３］
図４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。

【0097】

図４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、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。

【0098】

制御装置７は、位相検出器９と、電流制御部８と、加算器１１，１２と、逆ｄｑ変換器１３と、ＰＷＭ回路１４とを含む。

【0099】

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（正相電圧位相）を生成する。

【0100】

ｄｑ変換器１０は、電圧検出器４により検出される三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、正相座標系を用いたｄｑ座標変換（三相二相座標変換）により、正相ｄ軸電圧Ｖｄおよび正相ｑ軸電圧Ｖｑに変換する。

【0101】

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、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊と、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊とを含む。

【0102】

電流制御部８は、加算器２１，２２，５５，５６，６２～６５と、減算器２３，２４，５８，５９と、逆ｄｑ変換器２９，５７と、フィルタ５１～５４と、第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２と、第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２と、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２と、ｄｑ変換器６０と、逆ｄｑ変換器６１とを含む。

【0103】

逆ｄｑ変換器２９は、基準位相（正相電圧位相）θを用いて逆ｄｑ座標変換を行い、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を正相座標系へ変換する。

【0104】

加算器２１は、式（３）を用いて、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と逆相ｄ軸電流指令値ｉｄｎ＊とを加算することにより、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊を生成する。加算器２２は、式（４）を用いて、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と逆相ｑ軸電流指令値ｉｑｎ＊とを加算することにより、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊を生成する。

【0105】

ｄｑ変換器３２は、電流検出器５によって検出される三相交流電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、式（１）を用いて固定座標系から正相座標系への座標変換（三相二相変換）を行い、正相ｄ軸電流ｉｄおよび正相ｑ軸電流ｉｑを算出する。

【0106】

減算器２３は、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊に対する正相ｄ軸電流ｉｄの偏差（正相ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器２４は、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊に対する正相ｑ軸電流ｉｑの偏差（正相ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。

【0107】

第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２は、正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑを小さくするための比例制御演算を行い、比例制御量Ｋｐ・Δｉｄ，Ｋｐ・Δｉｑを算出する。Ｋｐは比例ゲインである。

【0108】

フィルタ５１は、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ５２は、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ５１，５２には、例えば低域通過フィルタ（ＬＰＦ：Low Pass Filter）または変化率リミッタが用いられる。

【0109】

フィルタ５３は、逆相相ｄ軸電流指令値ｉｄｎ＊のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ５４は、逆相ｑ軸電流指令値ｉｑｎ＊のうち所定の周波数以上の高周波成分を除去する。フィルタ５３，５４には、例えばＬＰＦまたは変化率リミッタが用いられる。

【0110】

逆ｄｑ変換器５７は、式（２）を用いて基準位相（正相電圧位相）θを用いた逆ｄｑ座標変換を行い、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を正相座標系へ変換する。

【0111】

加算器５５は、式（３）を用いて、正相ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と逆相ｄ軸電流指令値ｉｄｎ＊とを加算することにより、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊を生成する。加算器５６は、式（４）を用いて、正相ｑ軸電流指令値ｉｑ＊と逆相ｑ軸電流指令値ｉｑｎ＊とを加算することにより、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊を生成する。

【0112】

減算器５８は、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊に対する正相ｄ軸電流ｉｄの偏差（正相ｄ軸偏差）Δｉｄを算出する。減算器５９は、ｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊に対する正相ｑ軸電流ｉｑの偏差（正相ｑ軸偏差）Δｉｑを算出する。

【0113】

第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は、正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相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Σ（Ｋｉ・Δｉｄ），Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）を算出する。Ｋｉは積分ゲインである。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（移動平均フィルタなど）をさらに有していてもよい。

【0114】

ｄｑ変換器６０は、式（５）を用いて正相座標系から逆相座標系への座標変換を行い、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎを算出する。

【0115】

第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎを小さくするための積分制御演算を行い、積分制御量を算出する。具体的には、第３補償器ＣＰ３１は、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ）を算出する。第３補償器ＣＰ３２は、逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに対する積分制御演算を行い、積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）を算出する。Ｋｉは積分ゲインである。

【0116】

逆ｄｑ変換器６１は、式（２）を用いた逆ｄｑ変換を行うことにより、第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２による演算値である積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ），Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）を、逆相座標系から正相座標系へ座標変換する。

【0117】

加算器６２は、第２補償器ＣＰ２１からの正相分の積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）と、逆ｄｑ変換器６１からの逆相分の積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ）とを加算する。加算器６３は、第２補償器ＣＰ２２からの正相分の積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）と、逆ｄｑ変換器６１からの逆相分の積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）とを加算する。

【0118】

加算器６４は、第１補償器ＣＰ１１からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｄと、加算器６２からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｄ）＋Σ（Ｋｉ・Δｉｄｎ）とを加算することにより、正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎ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６５は、第１補償器ＣＰ１２からの比例制御量Ｋｐ・Δｉｑと、加算器６３からの積分制御量Σ（Ｋｉ・Δｉｑ）＋Σ（Ｋｉ・Δｉｑｎ）とを加算することにより、正相ｑ軸偏差Δｉｑおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎ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。

【0119】

加算器１１は、加算器６４からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊にｄｑ変換器１０からのｄ軸電圧Ｖｄを加算する。加算器１２は、加算器６５からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊にｄｑ変換器１０からのｑ軸電圧Ｖｑを加算する。

【0120】

逆ｄｑ変換器１３は、加算器１１からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊および加算器１２からのｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を正相座標系で逆ｄｑ座標変換（二相三相変換）を行うことにより、三相電圧指令値（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＊）を生成する。三相交流電圧指令値は、ＰＷＭ回路１４に与えられる。

【0121】

ＰＷＭ回路１４は、三相交流電圧指令値と搬送波（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１４は、電圧指令値に比例する成分が電力変換器３の交流電圧に含まれるようにゲートパルスが生成できれば良く、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、または、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、リアクトル２を介して三相交流電力系統１に供給する。

【0122】

なお、実施の形態３に係る電力変換装置において、ｄｑ変換器３２は「第１の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器２９は「第２の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器５７は「第３の座標変換器」に対応し、ｄｑ変換器６０は「第４の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器６１は「第５の座標変換器」に対応し、逆ｄｑ変換器１３は「第６の座標変換器」に対応する。加算器２１，２２は「第１の加算器」に対応し、加算器５５．５６は「第２の加算器」に対応する。

【0123】

又、逆ｄｑ変換器２９，５７、フィルタ５１～５４および加算器２１，２２，５５，５６は「ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。第１補償器ＣＰ１１，ＣＰ１２および第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２は「ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値に対する電流検出器の検出値の偏差に対して比例積分制御を行う手段」の一実施例に対応する。ｄｑ変換器６０は「電流検出器の検出値の偏差を逆相座標系に変換する手段」の一実施例に対応する。第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２は「逆相座標系に変換された電流検出器の検出値の偏差に対して積分制御演算を行う手段」の一実施例に対応する。加算器６２～６５は「比例積分制御演算による演算値と積分制御演算による演算値とを用いて三相交流電圧指令値を生成する手段」の一実施例に対応する。

【0124】

以上説明したように、実施の形態３に係る電力変換装置では、上述した実施の形態１に係る電力変換装置と同様に、制御装置７は、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊および逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊を合成して電流指令値を生成するとともに、当該電流指令値に対する正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑを、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎに変換し、かつ、逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎを補償するための積分制御演算を実行する構成となっている。これによると、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊に対する定常偏差をなくすことができる。

【0125】

さらに、実施の形態３に係る電力変換装置においては、積分制御演算を行う第２補償器ＣＰ２１，ＣＰ２２および第３補償器ＣＰ３１，ＣＰ３２に入力されるｄ軸偏差およびｑ軸偏差は、フィルタ５１～５４を用いて高周波成分が除去された電流指令値と、電流検出器５の検出値とに基づいて算出される。これによると、正相成分の積分制御と、逆相成分の積分制御との間の干渉を抑制することができる。具体的には、正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊がステップ状に（すなわち、不連続に）変化した場合を想定する。この場合、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊もステップ状に変化することになる。これを受けて、ｄｑ変換器６０により演算される逆相ｄ軸偏差Δｉｄｎおよび逆相ｑ軸偏差Δｉｑｎもステップ状に変化する。このステップ状に変化する電流偏差Δｉｄｎ，Δｉｑｎに対する積分制御演算が行われると、逆相成分の積分制御量に過渡応答が発生することがある。すなわち、正相成分の電流指令値の変化によって、逆相成分の積分制御に過渡応答が生じることがある。

【0126】

反対に、逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊がステップ状に（すなわち、不連続に）変化した場合を想定する。この場合、ｄ軸電流指令値ｉｄｐｎ＊およびｑ軸電流指令値ｉｑｐｎ＊もステップ状に変化するため、正相ｄ軸偏差Δｉｄおよび正相ｑ軸偏差Δｉｑもステップ状に変化する。そして、このステップ状に変化する電流偏差Δｉｄ，Δｉｑに対する積分制御演算において、正相成分の積分制御量に過渡応答が発生することがある。すなわち、逆相成分の電流指令値の変化によって、正相成分の積分制御に過渡応答が生じることがある。

【0127】

実施の形態３に係る電力変換装置では、フィルタ５１～５４によって正相電流指令値ｉｄ＊，ｉｑ＊および逆相電流指令値ｉｄｎ＊，ｉｑｎ＊から高周波成分が除去されるため、正相成分および逆相成分の一方の電流指令値の急激な変化が他方の積分制御に影響を及ぼすことを抑制することができる。すなわち、正相成分の積分制御と逆相成分の積分制御との干渉を抑制することができる。

【0128】

なお、実施の形態３に係る電力変換装置では、正相成分および逆相成分の比例制御については、フィルタを用いることなく、交流電流指令値ｉｄｐｎ＊，ｉｑｐｎ＊に対する電流偏差Δｉｄ，Δｉｑの比例制御演算が実行される。これは、上述した積分制御とは異なり、比例制御には、出力電流の動揺を抑えるために、偏差の大きさに比例して高速に応答することが求められるためである。比例制御にはフィルタを用いないことによって、高速な応答を確保しながら、正相成分と逆相成分との間の電流制御の干渉を抑制することができる。

【0129】

また、実施の形態３に係る電力変換装置においても、実施の形態１に係る電力変換装置と同様に、電流検出器５の検出値（三相交流電流）に対して座標変換以外の演算を行わずに、当該検出値をフィードバック制御量の算出に使用するため、三相交流電流の過渡的な検出遅れが発生することなく、高速に制御することができる。

【0130】

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。

【0131】

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】

【0132】

１ 三相交流電力系統、２ リアクトル、３ 電力変換器、４ 電圧検出器、５ 電流検出器、７，７Ａ 制御装置、８，８Ａ 電流制御部、９ 位相検出器、１０，３０，３２，３９，４１，６０ ｄｑ変換器、１１，１２，１５，２１，２２，２５～２８，３７，３８，５５，５６，６２～６５，７５，７８ 加算器、１３，２９，３１，４０，４２，５７，６１ 逆ｄｑ変換器、１４ ＰＷＭ回路、２３，２４，３４，３５，５８，５９ 減算器、３３ 固定座標変換器、５１～５４ フィルタ、７３，７６ 比例器、７４，７７ 積分器、ＣＰ１１～ＣＰ１３ 第１補償器、ＣＰ２１，ＣＰ２２ 第２補償器、ＣＰ３１，ＣＰ３２ 第３補償器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】