特許 7143183 制御装置、および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-16

(45)【発行日】2022-09-28

(54)【発明の名称】制御装置、および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20220920BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018201255

(22)【出願日】2018-10-25

(65)【公開番号】P2020068615

(43)【公開日】2020-04-30

【審査請求日】2021-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋山 雪菜

(72)【発明者】

【氏名】直井 伸也

(72)【発明者】

【氏名】河内 駿介

(72)【発明者】

【氏名】飯尾 尚隆

(72)【発明者】

【氏名】石黒 崇裕

【審査官】右田 勝則

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３１３５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２３８１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２１７２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１８３１１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１９３８０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流系統と直流系統とに接続された自励式電力変換器を制御する制御装置であって、
前記交流系統の電圧検出値と、前記交流系統の電流検出値とに基づく第１電圧指令値を導出する第１導出部と、
前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるように第２電圧指令値を決定し、
前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記交流系統の電圧指令値を前記第２電圧指令値として決定する第２導出部と、
前記交流系統と他の電力供給装置との電気的な接続状態に基づいて、前記第１電圧指令値と前記第２電圧指令値とのいずれかを選択的に出力する選択部と、
前記選択部により出力された前記第１電圧指令値または前記第２電圧指令値に基づいて、前記自励式電力変換器に出力するゲート信号を生成する生成部と、を備え、
前記第２導出部は、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるための第１補正値を導出し、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記第１補正値を導出しない第１補正部と、
前記第１補正部の導出結果と、前記交流系統の電圧指令値とに基づいて、前記第２電圧指令値を決定する決定部とを含む、
制御装置。

【請求項2】

前記第２導出部は、
前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きいことを検出する電流検出部と、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離されたことを示す第１信号、および前記電流検出部により前記電流が基準よりも大きいことが検出されたことを示す第２信号を取得したことに応じて、前記交流系統の電圧指令値を前記第２電圧指令値として決定させる第１制御信号を生成する第１信号生成部と、
前記第１補正部は、前記第１信号生成部により生成された第１制御信号を取得した場合に、前記第１補正値を導出しない、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離された場合に、直前に出力された前記電圧指令値に対して、出力する前記電圧指令値の変化率を所定の範囲内に制限する制限部を備え、
前記制限部の制限が前記電圧指令値に対して作用しなくなったと推定される基準時間が経過した後、前記第１補正部が動作する、
請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記第２導出部は、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記交流系統の電圧指令値を抑制するための第２補正値を出力し、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧指令値を抑制するための第２補正値を出力しない第２補正部を更に備える、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項5】

前記第２導出部は、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記交流系統の電圧指令値を抑制するための第２補正値を出力し、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧指令値を抑制するための第２補正値を出力しない第２補正部と、
前記第１信号、および前記第２信号を取得したことに応じて、前記第２補正部を作動させる第２制御信号を生成する第２信号生成部と、を備え、
前記第２補正部は、前記第２信号生成部により生成された第２制御信号を取得した場合に、前記第２補正値を導出し、
前記決定部は、前記第１補正部の導出結果と、前記第２補正部の導出結果と、前記交流系統の電圧指令値とに基づいて、前記第２電圧指令値を決定する、
請求項２に記載の制御装置。

【請求項6】

交流系統と直流系統とに接続された自励式電力変換器を制御する制御方法であって、
制御装置が、
前記交流系統の電圧検出値と、前記交流系統の電流検出値とに基づく第１電圧指令値を導出する処理と、
前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるように第２電圧指令値を決定し、
前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記交流系統の電圧指令値を前記第２電圧指令値として決定する処理と、
前記交流系統と他の電力供給装置との電気的な接続状態に基づいて、前記第１電圧指令値と前記第２電圧指令値とのいずれかを選択的に出力する処理と、
前記出力された前記第１電圧指令値または前記第２電圧指令値に基づいて、前記自励式電力変換器に出力するゲート信号を生成する処理と、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるための第１補正値を導出し、
前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記第１補正値を導出しない補正処理と、
前記補正処理の導出結果と、前記交流系統の電圧指令値とに基づいて、前記第２電圧指令値を決定する処理と、
を実行する制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、制御装置、および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、系統事故により交流電源が喪失した系統である単独系統内の負荷に自励式電力変換器が電力を供給する場合、負荷容量が大きいと過電流となり、自励式電力変換器が停止する場合がある。自励式電力変換器が停止する要因となる過電流を抑制するために維持する電圧を下げる場合がある。しなしながら、単独系統内の負荷容量の大きさは時々によって異なるため、その交流系統にとって適切な電力を供給することができない場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－２１７２５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、交流系統にとって適切な電力を供給することができる制御装置、および制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の制御装置は、交流系統と直流系統とに接続された自励式電力変換器を制御する制御装置である。制御装置は、第１導出部と、第２導出部と、選択部と、生成部とを持つ。第１導出部は、前記交流系統の電圧検出値と、前記交流系統の電流検出値とに基づく第１電圧指令値を導出する。第２導出部は、前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるように第２電圧指令値を決定し、前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記交流系統の電圧指令値を前記第２電圧指令値として決定する。選択部は、前記交流系統と他の電力供給装置との電気的な接続状態に基づいて、前記第１電圧指令値と前記第２電圧指令値とのいずれかを選択的に出力する。生成部は、前記選択部により出力された前記第１電圧指令値または前記第２電圧指令値に基づいて、前記自励式電力変換器に出力するゲート信号を生成する。前記第２導出部は、前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるための第１補正値を導出し、前記交流系統と他の電力供給装置とが切り離され、且つ前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記第１補正値を導出しない第１補正部と、前記第１補正部の導出結果と、前記交流系統の電圧指令値とに基づいて、前記第２電圧指令値を決定する決定部とを含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態に係る電力システム１に含まれる制御装置１００の使用環境の一例を示す図。

【図2】制御装置１００の機能構成の一例を示す図。

【図3】交流電圧制御部１２０の機能構成の一例を示す図。

【図4】制御装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャート。

【図5】積分器１３２が補正値を出力する場合と出力しない場合について説明するための図。

【図6】第２の実施形態の交流電圧制御部１２０Ａの機能構成の一例を示す図である。

【図7】第２の実施形態の交流電圧制御部１２０Ａの処理と処理タイミングとを説明するための図。

【図8】比較例の制御装置により制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図。

【図9】第２の実施形態の制御装置１００により制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図。

【図10】第３の実施形態の交流電圧制御部１２０Ｂの機能構成の一例を示す図。

【図11】比例積分器１４４が補正値を出力する場合と出力しない場合について説明するための図。

【図12】比較例の制御装置の制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図。

【図13】第４の実施形態の制御装置の制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の制御装置、および制御方法を、図面を参照して説明する。

【0008】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電力システム１に含まれる制御装置１００の使用環境の一例を示す図である。電力システム１は、例えば、交流電圧源１０と、交流送電線２０と、遮断部３０と、交流母線６０と、電力変換器７０と、電流検出器８０と、電圧検出器９０と、制御装置１００と、負荷１６０と、電力変換器１７０と、交流母線１８０と、交流電圧源１９０とを含む。後述する単独系統５０は、例えば、交流母線６０と、電力変換器７０と、電流検出器８０と、電圧検出器９０と、制御装置１００と、負荷１６０とを含む。

【0009】

遮断部３０および電力変換器７０は交流母線（交流系統）ＰＬ１を介して接続され、電力変換器７０および電流変換器１７０は直流母線（直流系統）ＰＬ２を介して接続されている。電力変換器７０と電力変換器１７０とのそれぞれは、例えば、交流と直流を相互に変換する自励式電力変換器である。

【0010】

まず、単独運転について説明する。遮断部３０よりも交流電圧源１０（背後系統）側で系統事故が発生し、遮断部３０が開放されると、遮断部３０より電力変換器７０側の系統は、背後系統側から分離され単独系統５０となる。単独系統５０内には発電機などの電力供給源が存在しなくなるが、制御装置１００が、電力変換器７０を交流電力供給源として運転させることで、単独系統５０に接続される負荷１６０に電力の供給が継続される。この電力変換器７０の運転を単独運転と称する。

【0011】

自励式電力変換器が、通常時の系統に対して指定された有効電力と無効電力を出力する通常運転を行う場合と、単独系統に対して交流電力供給源として単独運転を行う場合とでは、電力変換器７０は、制御モードが異なる。単独運転時の電力変換器７０の制御モードは、自励式電力変換器が交流母線ＰＬ１の電圧を一定に維持する制御を行うことで、単独系統内の負荷１６０が必要な有効電力および無効電力を負荷１６０に供給するモード（以降、ＣＶＣＦ制御モード）である。

【0012】

交流電圧源１０と、遮断部３０とは、交流送電線２０を介して、電気的に接続されている。遮断部３０は、交流母線ＰＬ１を介して交流母線６０に接続されている。遮断部３０がオン状態の場合、交流電圧源１０と交流母線６０とは電気的に接続される。遮断部３０がオフ状態の場合、交流電圧源１０と交流母線６０とは電気的に分離される。

【0013】

電力変換器７０は、交流母線６０と電力変換器１７０とが電気的に接続される。電力変換器７０の交流端子側には交流母線６０が交流母線ＰＬ１を介して電気的に接続されて、電力変換器７０の直流端子側には直流母線ＰＬ２を介して電力変換器７０が電気的に接続される。

【0014】

電流検出部８０は、例えば、交流母線６０と電力変換器７０との間であって、交流母線ＰＬ１に電気的に接続されている。電流検出部８０は、電力変換器７０を構成する部材（例えばアーム）に設けられてもよい。

【0015】

電圧検出部９０は、例えば、交流母線６０に電気的に接続される。電圧検出部９０は、交流母線６０の電圧を検出する。

【0016】

負荷１６０は、交流母線６０に電気的に接続される。負荷１６０は、例えば、需要家などが使用する負荷である。

【0017】

制御装置１００は、電流検出器８０の検出結果、および電圧検出部９０の検出結果を取得し、取得した情報等に基づいて、種々の制御を行う。制御装置１００の機能構成および制御内容については後述する。

【0018】

電力変換器１７０の直流端子側には、電力変換器７０が電気的に接続されて、電力変換器１７０の交流端子側には交流母線１８０が電気的に接続されている。電力変換器１７０は、交流母線１８０（交流系統）を介して、交流電圧源１９０に電気的に接続されている。なお、電力システム１において、負荷１６０に加えて、遮断器３０の交流電圧源１０側に負荷が接続されていてもよい。遮断部３０がオン状態の場合において、この負荷には、例えば、交流電圧源１０および電力変換器７０により出力された電力が供給される場合がある。

【0019】

図２は、制御装置１００の機能構成の一例を示す図である。制御装置１００は、例えば、第１位相導出部１０２と、第２位相導出部１０４と、選択器１０６と、ｄｑ変換部１０８と、ｄｑ変換部１１０と、交流電流制御部１１２と、選択器１１４と、選択器１１６と、交流電圧制御部１２０と、ｄｑ逆変換部１５０と、パルス生成部１５２とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などのハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。なお、これらの構成要素のうち一部あるいは全部、又はこれらの構成要素に含まれる構成要素のうち一部あるいは全部は、回路（circuit）でもよい。交流電流制御部１１２は、「第１導出部」の一例である。交流電圧制御部１２０は、「第２導出部」の一例である。

【0020】

第１位相導出部１０２は、通常運転時に用いられる交流系統の位相θ１を導出する。第１位相導出部１０２は、例えば、電圧検出器９０により検出された電圧検出値Ｖに基づいて、交流母線６０の３相ごとの電圧の位相を導出し、導出した位相θ１を選択器１０６に出力する。

【0021】

第２位相導出部１０４は、単独運転時に用いられる出力電力に応じた位相θ２を導出する。第２位相導出部１０４は、例えば、電力変換器７０が単独運転を行って電圧源として動作する場合の出力周波数ｆ（例えば、東日本であれば５０[Ｈｚ]、西日本であれば６０[Ｈｚ]）を設定する。第２位相導出部１０４は、設定した周波数に基づいて電力変換器７０が出力すべき電圧の位相を導出し、導出した位相θ２を、選択器１０６に出力する。

【0022】

ｄｑ変換部１０８は、第１位相導出部１０２または第２位相導出部１０４により導出された位相情報を用いて、電流検出器８０の検出結果である３相の電流検出値を２相の電流検出値に変換し、変換結果である有効分電流Ｉｄと無効分電流Ｉｑとを交流電流制御部１１２に出力する。

【0023】

ｄｑ変換部１１０は、第１位相導出部１０２または第２位相導出部１０４により導出された位相情報を用いて、電圧検出器９０の検出結果である３相の電圧検出値を２相の電圧検出値に変換し、変換結果である有効分電圧指令値Ｖｓｄと無効分電圧指令値Ｖｓｑとを交流電流制御部１１２に出力する。

【0024】

交流電流制御部１１２は、通常運転時に用いられる有効分電圧指令値Ｖｃｄ１および無効分電圧指令値Ｖｃｑ１を導出する。交流電流制御部１１２は、ｄｑ変換部１０８により出力された有効分電流Ｉｄと無効分電流Ｉｑと、ｄｑ変換部１１０により出力された有効分電圧Ｖｓｄと、有効電力指令値Ｐｒｅｆとに基づいて、有効分電圧指令値Ｖｃｄ１を導出する。例えば、交流電流制御部１１２は、電力変換器７０が有効電力指令値Ｐｒｅｆに合致する有効電力を出力するように、有効分電圧指令値Ｖｃｄ１を導出する。

【0025】

交流電流制御部１１２は、ｄｑ変換部１０８により出力された有効分電流Ｉｄと無効分電流Ｉｑと、ｄｑ変換部１１０により出力された無効分電圧Ｖｓｑと、無効電力指令値Ｑｒｅｆとに基づいて、無効分電圧指令値Ｖｃｑ１を導出する。例えば、交流電流制御部１１２は、電力変換器７０が無効電力指令値Ｑｒｅｆに合致する無効電力を出力するように、無効分電圧指令値Ｖｃｑ１を導出する。交流電流制御部１１２は、導出した有効分電圧指令値Ｖｃｄ１および無効分電圧指令値Ｖｃｑ１を選択器１１４および選択器１１６に出力する

【0026】

交流電圧制御部１２０は、単独運転時に用いられる有効分電圧指令値Ｖｃｄ２および無効分電圧指令値Ｖｃｑ２を導出する。導出手法については、後述する図３を用いて説明する。

【0027】

選択器１０６は、単独運転移行信号Ｓが入力されていない場合に、第１位相導出部１０２により導出された位相θ１をｄｑ逆変換部１５０に出力する。選択器１０６は、単独運転移行信号Ｓが入力された場合に、第２位相導出部１０４により導出された位相θ２をｄｑ逆変換部１５０に出力する。

【0028】

単独運転移行信号Ｓは、例えば、系統の異常などが発生した場合に遮断部３０が開放状態に制御され、遮断部３０より電力変換器７０側の系統が単独系統となる場合に出力される信号である。単独運転移行信号Ｓは、例えば遮断部３０が開放状態となった場合に、遮断部３０を制御する装置が、制御装置１００に出力する信号である。また、単独運転移行信号Ｓは、例えば制御装置１００自身が、電圧検出部９０の検出結果に基づいて、遮断部３０が開放状態となったと推定した場合に生成する信号であってもよい。単独運転移行信号Ｓは、交流系統と電気的に接続されていた他の電力供給装置が切り離された場合に出力される信号である。他の電力供給装置とは、遮断部３０が開放状態となる前に負荷１６０や交流系統６０等と電気的に接続されていた交流電圧源１０や他の供給源などである。

【0029】

選択器１１４は、単独運転移行信号Ｓが入力されていない場合に、交流電流制御部１１２により導出された有効分電圧指令値Ｖｃｄ１と交流電圧制御部１２０により導出された有効分電圧指令値Ｖｃｄ２とのうち、有効分電圧指令値Ｖｃｄ１を選択し、選択した有効分電圧指令値Ｖｃｄ１をｄｑ逆変換部１５０に出力する。

【0030】

選択器１１４は、単独運転移行信号Ｓが入力された場合に、交流電流制御部１１２により導出された有効分電圧指令値Ｖｃｄ１と交流電圧制御部１２０により導出された有効分電圧指令値Ｖｃｄ２とのうち、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２を選択し、選択した有効分電圧指令値Ｖｃｄ２をｄｑ逆変換部１５０に出力する。

【0031】

選択器１１６は、単独運転移行信号Ｓが入力されていない場合に、交流電流制御部１１２により導出された無効分電圧指令値Ｖｃｑ１と交流電圧制御部１２０により導出された無効分電圧指令値Ｖｃｑ２とのうち、無効分電圧指令値Ｖｃｑ１を選択し、選択した無効分電圧指令値Ｖｃｑ１をｄｑ逆変換部１５０に出力する。

【0032】

選択器１１６は、単独運転移行信号Ｓが入力された場合に、交流電流制御部１１２により導出された無効分電圧指令値Ｖｃｑ１と交流電圧制御部１２０により導出された無効分電圧指令値Ｖｃｑ２とのうち、無効分電圧指令値Ｖｃｑ２を選択し、選択した無効分電圧指令値Ｖｃｑ２をｄｑ逆変換部１５０に出力する。

【0033】

単独運転移行信号Ｓが入力されると、選択器１０６がｄｑ逆変換部１５０に入力される位相を位相θ１から位相θ２に切り替え、選択器１１４、および選択器１１６が、ｄｑ逆変換部１５０の入力される指令値を有効分電圧指令値Ｖｃｄ１および無効分電圧指令値Ｖｃｑ１から有効分電圧指令値Ｖｃｄ２および無効分電圧指令値Ｖｃｑ２に切り替える。有効分電圧指令値Ｖｃｄ１および無効分電圧指令値Ｖｃｑ１は、「第１電圧指令値」の一例である。有効分電圧指令値Ｖｃｄ２および無効分電圧指令値Ｖｃｑ２は、「第２電圧指令値」の一例である。

【0034】

ｄｑ逆変換部１５０は、電圧指令値と位相に基づいてｄｑ逆変換を行う。ｄｑ逆変換部１５０は、選択器１０６により選択された位相θと、選択器１１４および選択器１１６により選択された有効分電圧指令値Ｖｃｄと無効分電圧指令値Ｖｃｑとに基づいて、２相の電圧指令値を三相の電圧指令値に変換し、変換した三相の電圧指令値をパルス生成部１５２に出力する。

【0035】

パルス生成部１５２は、ｄｑ逆変換部１５０により出力された電圧指令値に基づいて、電力変換器７０のスイッチング素子に与えるゲート信号を生成し、生成したゲート信号を電力変換器７０に出力する。電力変換器７０は、制御装置１００により出力されたゲート信号に基づいて、通常運転時または単独運転時に適した制御を実行する。

【0036】

［交流電圧制御部］
図３は、交流電圧制御部１２０の機能構成の一例を示す図である。交流電圧制御部１２０は、例えば、加算器１２２と、演算部１２４と、過電流検出器１２６と、ＮＯＴ回路１２８と、ＡＮＤ回路１３０と、積分器１３２と、加算器１３４とを備える。積分器１３２は、「第１補正部」の一例である。加算器１３４は、「決定部」の他の一例である。過電流検出器１２６は「電流検出部」の一例であり、ＮＯＴ回路１２８、またはＡＮＤ回路１３０或いはこれらの組み合わせは「第１信号生成部」の一例である。また、上記第１信号生成部により出力される、後述するリセット信号などの過電流であることを示す信号は、「第１制御信号」の一例である。

【0037】

加算器１２２は、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆと、有効分電圧指令値Ｖｓｄとの差分を算出し、算出した差分を積分器１３２に出力する。交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆは、単独運転時における所望の電圧値である。交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆは、例えば、交流系統の定格電圧値である。あるいは、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆは、単独運転を開始する直前の交流系統の電圧値でもよい。

【0038】

演算部１２４は、電力変換器７０により出力された有効分電流Ｉｄと無効分電流Ｉｑとを、下記の式（１）に適用して、「Ｉ」を導出する。

【0039】

【数1】

【0040】

過電流検出器１２６は、演算部１２４の演算結果である「Ｉ」が、第１閾値以上である場合、過電流であることを示す「１」をＮＯＴ回路１２８に出力し、第１閾値未満である場合、過電流でないことを示す「０」をＮＯＴ回路１２８に出力する。

【0041】

ＡＮＤ回路１３０には、ＮＯＴ回路１２８により出力された信号と、単独運転移行信号Ｓとが入力される。ＡＮＤ回路１３０は、入力された信号に基づいて、リセット信号を積分器１３２に出力する。

【0042】

積分器１３２は、交流系統の電圧が交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに合致するように補正値Ｖｃｄ２ｂを導出する。補正値Ｖｃｄ２ｂは、電力変換器７０が出力すべき有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａ（Ｖｓｄｒｅｆ）を補正する補正値である。補正値Ｖｃｄ２ｂは、「第１補正値」の一例である。

【0043】

例えば、積分器１３２は、有効分電圧Ｖｓｄが交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆよりも大きくなった場合に、負の補正値Ｖｃｄ２ｂを導出する。負の補正値Ｖｃｄ２ｂは、加算器１３４において有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａを低減させる補正値である。

【0044】

例えば、積分器１３２は、有効分電圧Ｖｓｄが交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆよりも小さくなった場合に、正の補正値Ｖｃｄ２ｂを導出する。正の補正値Ｖｃｄ２ｂは、加算器１３４において有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａを増加させる補正値である。

【0045】

また、積分器１３２は、リセット機能を有する。積分器１３２は、ＡＮＤ回路１３０の出力が「１」のときに演算処理を実行して補正値を出力し、「０」のときには出力をゼロにリセットする。なお、積分器１３２は、比例積分器でもよい。

【0046】

加算器１３４は、入力された有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａと入力された補正値Ｖｃｄ２ｂとを加算して、加算結果である有効分電圧指令値Ｖｃｄ２を出力する。

【0047】

また、交流電圧制御部１２０は、入力された単独運転時に対する無効分電圧指令値Ｖｃｑ２（Ｖｓｑｒｅｆ）を、単独運転時に用いられる無効分電圧指令値Ｖｃｑ２として選択器１１６に出力する。

【0048】

［フローチャート］
図４は、制御装置１００により実行される処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御装置１００は、電力変換器７０に通常運転を開始させる（ステップＳ１００）。次に、制御装置１００は、単独運転移行信号Ｓが入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

【0049】

単独運転移行信号Ｓが入力されていない場合、制御装置１００は、通常運転を維持する制御を行う（ステップＳ１０４）。単独運転移行信号Ｓが入力された場合、制御装置１００は、電力変換器７０に単独運転を開始させる（ステップＳ１０６）。

【0050】

次に、制御装置１００は、電力変換器７０の出力電流が第１閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。電力変換器７０の出力電流が第１閾値以上でない場合（第１閾値未満である場合／電流が基準より小さい場合）、制御装置１００は、補正値を出力する（ステップＳ１１０）。次に、制御装置１００は、出力された補正値が加味された有効電圧指令値Ｖｃｄ２を出力する（ステップＳ１１２）。すなわち、制御装置１００は、交流系統の電圧検出値を交流系統の電圧指令値に近づけるように電圧指令値を決定する。

【0051】

電力変換器７０の出力電流が第１閾値以上である場合（電流が基準より大きい場合）、制御装置１００は、リセット信号を出力する（ステップＳ１１４）。次に、制御装置１００は、補正値が加味されない有効電圧指令値Ｖｃｄ２を出力する（ステップＳ１１２）。すなわち、制御装置１００は、交流系統の電圧指令値を電圧指令値として決定する。これにより、本フローチャートの１ルーチンの処理は終了する。

【0052】

図５は、積分器１３２が補正値を出力する場合と出力しない場合について説明するための図である。（１）有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに補正値Ｖｃｄ２ｂが加味される場合の処理について説明する。電力変換器７０の出力電流が第１閾値未満である場合、「ゼロ」がＮＯＴ回路１２８に入力され、ＮＯＴ回路１２８は、「１」を出力する。ＡＮＤ回路１３０には、ＮＯＴ回路１２８に出力された「１」と、単独運転移行信号Ｓの「１」とが入力され、ＡＮＤ回路１３０は「１」を出力する。積分器１３２にはＡＮＤ回路１３０に出力された「１」が入力される。この場合、積分器１３２は、補正値を出力する。これにより、有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに補正値Ｖｃｄ２ｂが加味される。

【0053】

例えば、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２に交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆが与えられた場合、電力変換器７０は交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆの交流電圧を出力するが、単独系統５０内の負荷１６０の影響により、出力された交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆと交流系統の電圧とは合致しない場合がある。これに対して、本実施形態では積分器１３２が、単独運転時に、交流系統の電圧が交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆになるように電力変換器７０が出力すべき有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａを補正する補正値Ｖｃｄ２ｂを出力することにより、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆの交流電圧と系統電圧とが合致する。

【0054】

（２）リセット信号が出力され、有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに補正値Ｖｃｄ２ｂが加味されない場合の処理について説明する。電力変換器７０の出力電流が第１閾値以上である場合、「１」がＮＯＴ回路１２８に入力され、ＮＯＴ回路１２８は「ゼロ」を出力する。ＡＮＤ回路１３０には、ＮＯＴ回路１２８に出力された「ゼロ」と、単独運転移行信号Ｓの「１」とが入力され、ＡＮＤ回路１３０は、「ゼロ」を出力する。積分器１３２にはＡＮＤ回路１３０に出力された「ゼロ」が入力される。この場合、積分器１３２は、補正値Ｖｃｄ２ｂを出力せずに、ゼロを出力する。これにより、有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに補正値は加味されない。

【0055】

例えば、単独運転時において、単独系統５０内の負荷１６０の容量が電力変換器７０の容量よりも大きい場合、交流系統の電圧を交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに維持するように電力変換器７０が動作し、電力変換器７０の出力が単独系統内の負荷１６０の容量に比例した電流が流れる場合がある。このように単独系統内の負荷１６０の容量が電力変換器７０の容量よりも大きい場合には、電力変換器７０の出力電流が大きくなる場合がある。

【0056】

例えば、単独系統内の負荷１６０によって交流系統の電圧は交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆよりも低くなるため、積分器１３２の出力である補正値Ｖｃｄ２ｂは正の補正値となり、この補正値は交流系統の電圧を増加させる方向に作用する。この作用により、電力変換器７０の出力電流が大きくなったことが検出された場合に、制御装置１００が、積分器１３２の出力をゼロとして交流系統の電圧を増加させる作用を無効とすることで、出力電流を抑制させることができる。

【0057】

また、一般的に、過負荷でない場合に交流系統の電圧を一定に維持する制御が高速すぎると系統電圧の振動の原因となる場合がある。これに対して、上述したように、本実施形態の制御装置１００は、積分器１３２が導出した補正値により、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆと、有効分電圧指令値Ｖｓｄとの差分が小さくなるように有効分電圧指令値Ｖｃｄ２が導出される。これにより、系統電圧の振動が生じないように交流系統の電圧を一定に維持する制御が適切に行われる。

【0058】

［比較例との対比］
例えば、近年、連系強化や再生可能エネルギー導入促進などを目的として、直流送電システムや周波数変換システムの技術開発が行われている。これらのシステムにおいて使用される、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の自己消弧型の半導体素子を利用した電力変換器は、自励式電力変換器自身が交流電圧源となって電気機器へ電力を供給することができる。この特徴を生かし、自励式電力変換器は、通常時には指定した有効電力や無効電力を出力させるが、系統事故により交流電源が喪失した場合には、交流電力供給源となり、交流電圧の振幅や位相を維持し、電気機器が必要とする必要な有効電力、無効電力を供給するという用い方が可能である。

【0059】

ＣＶＣＦ制御モードでは、単独系統内の負荷が必要とする有効電力、無効電力を供給するため、単独系統内の負荷容量に比例した電流が自動的に自励式電力変換器から出力される。したがって、単独系統内の負荷容量が変換器容量より大きい場合（過負荷時）、より大きな電力を出力しようと自装置の電圧指令値を上昇させる。そうすると、電力変換器は運転継続ができず、単独系統は電源を喪失して停電に至る。

【0060】

この問題に対して、一般的に、自励式電力変換器が維持する交流系統の電圧を下げることにより、変換器が出力する電流を抑制することができる。これにより、単独系統内の負荷容量が変換器容量よりもある程度大きくても運転継続が可能となり、単独系統への給電を行うことができる。例えば、自励式電力変換器の出力電流が第１閾値を超過した際に、交流系統の電圧を維持する電圧制御の電圧指令値を通常時より小さな値に段階的に切り替えることで、交流系統の電圧を下げる手法が存在する。しかしながら、単独系統となったときの単独系統内の負荷容量の大きさは時々によって異なり、またその大きさを予め取得することは困難である。したがって、この電圧指令値を段階的に切り替える手法では、必要以上に交流系統の電圧を低減する課題があった。

【0061】

これに対して、本実施形態の制御装置１００が、過電流が検出されていない場合、交流系統の電圧が交流電圧指令値に近づくような補正値Ｖｃｄ２ｂを導出し、補正値Ｖｃｄ２ｂに基づいて電力変換器７０の有効分電圧指令値Ｖｃｄ２を増加させ、電力変換器７０の出力電流が過電流となる場合には、積分器１３２の出力をゼロとして交流系統の電圧を増加させる作用を無効にすることで、出力電流を抑制し、過電流により電力変換器７０が停止するのを防ぐことができる。

【0062】

以上説明した第１の実施形態によれば、制御装置１００が、自励式の電力変換器７０が出力する電流が基準よりも小さい場合、交流系統の電圧検出値を交流系統の電圧指令値に近づけるように第２電圧指令値を決定し、自励式の電力変換器７０が出力する電流が基準よりも大きい場合、交流系統の電圧指令値を前記第２電圧指令値として決定することで、出力電流を抑制させることができる。この結果、交流系統にとって適切な電力を供給することができる。

【0063】

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、通常運転から単独運転に切り替わる際に、変化率制限器が作用し、更に積分器１３２が補正値を出力するタイミングが調整されるため、シームレスに切り替が行われる。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

【0064】

図６は、第２の実施形態の交流電圧制御部１２０Ａの機能構成の一例を示す図である。交流電圧制御部１２０Ａは、例えば、第１の実施形態の交流電圧制御部１２０の機能構成に加え、更に選択器１３５、変化率制限器１３６、選択器１３７、変化率制限器１３８、オンディレイ回路１３９を備える。

【0065】

選択器１３５は、有効分電圧指令値Ｖｃｄ１と、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆとが入力される。選択器１３５は、単独運転移行信号Ｓが入力される前は有効分電圧指令値Ｖｃｄ１を選択し、単独運転移行信号Ｓが入力された後は交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆを選択し、選択した電圧指令値を変化率制限器１３６に出力する。

【0066】

変化率制限器１３６は、直前に出力した電圧指令値に対して、今回出力する電圧指令値の変化率が所定値を上回ったり、下回ったりすることを制限する。変化率制限器１３６は、制限した有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａを加算器１３４に出力する。

【0067】

これにより、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａは、変化率が所定の範囲内で変化するように制御される。この結果、ｄｑ逆変換部１５０に入力される有効分電圧指令値Ｖｃｄ２はシームレスになる。すなわち、ｄｑ逆変換部１５０に入力される有効分電圧指令値Ｖｃｄ２のギャップは抑制され、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２の変動が滑らかになる。

【0068】

選択器１３７には、無効分電圧指令値Ｖｃｑ１と、交流電圧指令値Ｖｓｑｒｅｆとが入力される。選択器１３７は、単独運転移行信号Ｓが入力される前は無効分電圧指令値Ｖｃｑ１を選択し、単独運転移行信号Ｓが入力された後は交流電圧指令値Ｖｓｑｒｅｆを選択し、選択した電圧指令値を変化率制限器１３８に出力する。

【0069】

変化率制限器１３８は、直前に出力された電圧指令値に対して、出力する電圧指令値の変化率を所定の範囲内に制限する。変化率制限器１３８は、直前に出力した電圧指令値と、今回出力する電圧指令値の変化率が所定値を上回ったり、下回ったりすることを制限する。変化率制限器１３８は、制限した無効分電圧指令値Ｖｃｑ２ａをｄｑ逆変換部１５０に出力する。

【0070】

これにより、無効分電圧指令値Ｖｃｑ２は、変化率が所定の範囲内で変化するように制御される。この結果、ｄｑ逆変換部１５０に入力される無効分電圧指令値Ｖｃｑ２はシームレスになる。すなわち、ｄｑ逆変換部１５０に入力される有効分電圧指令値Ｖｃｄ２のギャップは抑制され、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２の変動が滑らかになる。

【0071】

第１の実施形態では、単独運転移行信号Ｓが直接ＡＮＤ回路１３０に入力された。第２の実施形態では、単独運転移行信号Ｓは、オンディレイ回路１３９に入力される。オンディレイ回路１３９は、単独運転移行信号Ｓが入力されたとき、オンディレイ時間の計時を開始し、オンディレイ時間経過後に単独運転移行信号ＳをＡＮＤ回路１３０に出力する。

【0072】

オンディレイ時間（基準時間）は、変化率制限器１３６と協調し、例えば、選択器１３５が動作して、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａが、有効分電圧指令値Ｖｃｄ１から交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに移行完了するまでの時間である。移行が完了とは、変化率制限器１３６による制限が、出力される電圧指令値に対して作用しなくなったことである。上記のオンディレイ時間は、変化率制限器１３６による制限が、出力される電圧指令値に対して作用しなくなったと推定される時間、または変化率制限器１３６が直前に出力した電圧指令値に対して、変化率制限器１３６が出力する電圧指令値が合致するまでの時間である。これにより、単独運転モードへの切り替えが完了した後に、積分器１３２が有効分電圧指令値Ｖｃｄ２の補正を開始する。

【0073】

このように、変化率制限器１３６の作用、および積分器１３２が、単独運転移行信号Ｓが出力され、且つ基準時間経過した後に補正値Ｖｃｄ２ｂを出力することにより、単独運転にモード切り替えが行われる際に、電力変換器７０が出力すべき有効電圧指令値Ｖｃｄ、無効電圧指令値Ｖｃｑがシームレスに切り替わり、安定して単独運転にモード切り替えすることができる。

【0074】

図７は、第２の実施形態の交流電圧制御部１２０Ａの処理と処理タイミングとを説明するための図である。時刻ｔにおいて、単独運転移行信号Ｓが選択部１３５に入力されると（ステップＳ２００）、時刻ｔ+１において、選択器１３５が有効分電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆを選択し、変化率制限器１３６が直前に出力した有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに対する、出力する有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａの変化率を所定の範囲内に制限して、有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａを加算器１３４に出力する（ステップＳ２０２）。時刻ｔ+３において、出力する有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａが、出力する有効電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに合致する。すなわち、電圧指令値に関して有効分電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに移行が完了する（ステップＳ２０４）。

【0075】

また、時刻ｔにおいて、単独運転移行信号Ｓがオンディレイ回路１３９に入力されると（ステップＳ２０６）、時刻ｔ+１において、オンディレイ回路１３９が、計時を開始する（ステップＳ２０８）。時刻ｔ+２において、オンディレイ回路１３９が、オンディレイ時間に到達して計時を終了すると、単独運転移行信号ＳをＡＮＤ回路１３０に出力する（ステップＳ２１０）。時刻ｔ+３において、積分器１３２は、ＡＮＤ回路１３０に出力された信号に基づいて、加算器１３４に、ゼロを出力するか、補正値を出力するかを決定し、決定結果に基づく信号を出力する動作を行う（ステップＳ２１２）。

【0076】

時刻ｔ+４において、加算器１３４が、変化率制限器１３６の出力結果およびＡＮＤ回路１３０の出力結果に基づく有効分電圧指令値Ｖｃｄ２を出力する（ステップＳ２１４）。

【0077】

上述したように、変化率制限器１３６の出力により、シームレスに有効分電圧指令値Ｖｃｄの値が切り替わり、変化率制限器１３８の出力により、ｄｑ逆変換器１５０の無効分電圧指令値Ｖｃｑの値の切り替えがシームレスに行われる。また、電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに移行が完了したときに積分器１３２が動作するため、加算器１３４に入力される電圧値に関する制御が干渉することが抑制される。

【0078】

［比較例との対比］
図８は、比較例の制御装置により制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図である。図８の上図の縦軸は交流系統の電圧の変化を示し、横軸は時間を示している。図８の下図の縦軸は出力電流の変化を示し、横軸は時間を示している。

【0079】

図８は、交流送電線２０で系統事故が発生した後に、遮断部３０が開放され単独系統となり、電力変換器７０が単独運転により単独系統５０に電力を供給した場合のシミュレーション結果である。図８のシミュレーション結果は、過電流が検出されても積分器がリセットされない場合の波形である。比較例では、上記のように過電流が検出されても積分器がリセットされず、電力変換器の出力電流が抑制されないため、電力変換器が停止する。なお、過電流検出器１２６の閾値は、通常運転時の最大電流レベル程度に設定されている。過電流により電力変換器７０が停止するレベルは、通常運転時の最大電流レベルよりも高めに設定されている。これは、過電流耐量設計の裕度が反映されたものである。また、図８の時間Ｔ１、Ｔ２は、後述する図９の時間Ｔ１、Ｔ２に対応する時間である。

【0080】

図９は、第２の実施形態の制御装置１００により制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図である。図９の上図の縦軸は交流系統の電圧の変化を示し、横軸は時間を示している。図９の下図の縦軸は出力電流の変化を示し、横軸は時間を示している。

【0081】

図９のシミュレーション結果は、オンディレイ時間が経過し、積分器１３２が動作を開始した後に、電力変換器７０により出力された電流が過電流であると検出されて、積分器１３２がリセットされた場合の交流系統の電圧と電力変換器７０の出力電流との推移である。本実施形態の制御装置１００は、過電流が検出されると、積分器１３２をリセットし、交流系統の電圧を増加させる作用を無効にするため、出力電流を抑制でき、電力変換器７０の運転を継続させることができる。

【0082】

また、単独運転移行信号Ｓが入力され、選択器１１４、１１６によってｄｑ逆変換器１５０の入力である有効分電圧指令値Ｖｃｄ、無効分電圧指令値Ｖｃｑの値が切り替えられるとき、有効分電圧指令値Ｖｃｄ１、無効分電圧指令値Ｖｃｑ１は単独運転前の運転状態によって変化しているため、単独運転時の有効分電圧指令値Ｖｃｄ２、無効分電圧指令値Ｖｃｑ２と乖離している場合があり、安定して単独運転にモード切り替えができない場合がある。

【0083】

これに対して、本実施形態の制御装置１００が、変化率制限器１３６の出力により、シームレスに有効分電圧指令値Ｖｃｄの値を切り替え、変化率制限器１３８の出力により、ｄｑ逆変換器１５０の無効分電圧指令値Ｖｃｑの値の切り替えをシームレスに行うことができる。

【0084】

以上説明した第２の実施形態によれば、制御装置１００が、積分器１３２を動作させるタイミングを、変化率制限器１３６の制御により電圧指令値に関して電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆに移行が完了するタイミングに同期させることにより、加算器１３４に入力される電圧値に関する制御が干渉することが抑制される。この結果、交流系統にとって適切な電力を供給することができる。

【0085】

（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について説明する。第１の実施形態および第２の実施形態の制御は、単独系統内の負荷容量が電力変換器７０の容量よりも大きい場合に、積分器１３２がリセットされ交流系統の電圧を増加させる作用が無効にされることで、出力電流が抑制される制御であった。

【0086】

これに対して、第３の実施形態では、更に比例積分器１４４を用いて、より出力電流の抑制の効果を高める制御が行われる。例えば、負荷容量が大きい場合など、積分器１３２がリセットされるだけでは出力電流の抑制効果が不足する場合に、電力変換器７０が停止してしまうような場合に効果的な制御である。

【0087】

図１０は、第３の実施形態の交流電圧制御部１２０Ｂの機能構成の一例を示す図である。交流電圧制御部１２０Ｂは、例えば、第２の実施形態の交流電圧制御部１２０Ａの機能構成に加え、更に加算器１４０と、ＡＮＤ回路１４２と、比例積分器１４４とを備える。ＡＮＤ回路１４２は、「第２信号生成部」の一例であり、ＡＮＤ回路１４２により出力される信号は「第２制御信号」の一例である。比例積分器１４４は、「第２補正部」の一例である。

【0088】

加算器１４０には、演算部１２４の演算結果と、電流制限値Ｉｌｉｍとが入力される。電流制限値Ｉｌｉｍは、電力変換器７０が運転継続可能な電流値である。そして、加算器１４０は、演算部１２４の演算結果と、電流制限値Ｉｌｉｍとの差分の値を比例積分器１４４に出力する。

【0089】

ＡＮＤ回路１４２には、過電流検出器１２６の検出結果と、単独運転移行信号Ｓ（「１」）とが入力される。例えば、過電流が生じている場合は、過電流検出器１２６は「１」を出力し、過電流が生じていない場合は、過電流検出器１２６は「ゼロ」を出力する。例えば、ＡＮＤ回路１４２は、過電流が生じていることを示す信号、および単独運転移行信号Ｓが入力された場合、「１」を比例積分器１４４に出力する。

【0090】

比例積分器１４４は、ＡＮＤ回路１４２により「１」が入力された場合、以下のように演算を行い、ＡＮＤ回路１４２により「ゼロ」が入力された場合、出力をゼロにリセットしてゼロを出力する。比例積分器１４４は、電力変換器７０の出力する電流が過電流となった場合（「１」が入力された場合）、電流制限値Ｉｌｉｍに基づいて、補正値Ｖｃｄ２ｃを生成する。補正値Ｖｃｄ２ｃは、交流系統の電圧を低減するように電力変換器７０が出力すべき有効分電圧指令値Ｖｃｄ２ａを補正する補正値である。

【0091】

比例積分器１４４は、リミッタ機能を有し、ゼロより大きい値を出力しないように上限リミッタがゼロに設定されている。比例積分器１４４は、演算部１２４が出力した電流値Ｉが電流制限値Ｉｌｉｍよりも大きくなると負の補正値Ｖｃｄ２ｃを生成する。負の補正値Ｖｃｄ２ｃは、加算器１３４に入力されることにより、電力変換器７０が出力する有効分電圧指令値Ｖｃｄ２を低減させる補正値である。電流値Ｉが電流制限値Ｉｌｉｍよりも大きいほど、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２をより低減させる負の補正値Ｖｃｄ２ｃが生成される。

【0092】

比例積分器１４４は、演算部１２４が出力した電流値Ｉが電流制限値Ｉｌｉｍよりも小さくなると、上限リミッタの機能により出力はゼロよりも大きい補正値Ｖｃｄ２ｃを出力しない。これにより、演算部１２４が出力した電流値Ｉが電流制限値Ｉｌｉｍよりも小さい場合であっても、電力変換器７０の有効分電圧指令値Ｖｃｄ２が増加するような補正は行われない。

【0093】

図１１は、比例積分器１４４が補正値を出力する場合と出力しない場合について説明するための図である。図５と重複する説明については省略する。ここでは、図１１の下図の比例積分器１４４の処理を中心について説明する。

【0094】

例えば、電力変換器７０の出力電流が所定値未満である場合、ＡＮＤ回路１４２には、過電流検出器１２６により出力された「ゼロ」と、単独運転移行信号Ｓの「１」とが入力され、ＡＮＤ回路１４２は「ゼロ」を出力する。比例積分器１４４にはＡＮＤ回路１４２に出力された「ゼロ」が入力される。この場合、比例積分器１４４は、補正値を出力しない。これにより、有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに補正値Ｖｃｄ２ｃが加味されない。

【0095】

例えば、電力変換器７０の出力電流が所定値以上である場合、ＡＮＤ回路１４２には、過電流検出器１２６により出力された「１」と、単独運転移行信号Ｓの「１」とが入力され、ＡＮＤ回路１４２は「１」を出力する。比例積分器１４４にはＡＮＤ回路１４２に出力された「１」が入力される。この場合、比例積分器１４４は、補正値を出力する。これにより、有効電圧指令値Ｖｃｄ２ａに補正値Ｖｃｄ２ｃが加味される。

【0096】

このように、電力変換器７０の出力電流が所定値以上である場合、図１１の上図に示すように積分器１３２は補正値Ｖｃｄ２ｂを出力せずに出力電流を抑制し、図１１の下図に示すように、更に比例積分器１４４が出力電流を減らすための補正値Ｖｃｄ２ｃを出力する。

【0097】

上述した処理により、単独運転中に過電流が検出された場合、例えば、以下（Ａ）～（Ｃ）の作用効果を奏する。（Ａ）積分器１３２がリセットされるとともに、比例積分器１４４が作用して有効分電圧指令値Ｖｃｄ２が低減することにより、出力電流を抑制され、過電流により電力変換器７０が停止するのを防ぐことができる。

【0098】

（Ｂ）比例積分器１４４が、有効分電流Ｉｄ、無効分電流Ｉｑの大きさに基づいて、有効分電圧指令値Ｖｃｄ２の低減量を連続的に調整する。すなわち、制御装置１００は、電力変換器７０が運転継続可能な出力電流の出力を維持するように電力変換器７０を制御しつつ、交流系統の電圧の低減量を必要最低限とするように電力変換器７０を制御することができる。

【0099】

（Ｃ）積分器１３２は、オンディレイ回路１３９により出力される信号に基づいて動作するので、比例積分器１４４は、積分器１３２よりも高速に信号を出力する。この結果、積分器１３２が、交流電圧指令値Ｖｓｄｒｅｆ自体を低減させるよりも、比例積分器１４４により高速に出力電流が抑制される。

【0100】

以上説明した第３の実施形態によれば、比例積分器１４４が作用することにより、より有効分電圧指令値Ｖｃｄ２が低減される。この結果、制御装置１００は、電力変換器７０を停止させることなく、交流系統にとって適切な電力を供給することができる。

【0101】

（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態の制御装置１００は、過電流検出器１２６の機能が、第３の実施形態の過電流検出器１２６の機能と異なる。以下、第３の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、第４の実施形態の説明は、前述した図１０を援用する。

【0102】

過電流検出器１２６は、過電流の判定を「１」とする電流レベルと、「ゼロ」とする電流レベルとを別に設定できるヒステリシス特性を有する。例えば、過電流検出器１２６は、演算部１２４の演算結果である電流値Ｉが所定値Ｉоｎよりも小さい状態から所定値Ｉоｎ以上となったときに、過電流であることを意味する「１」を出力する。過電流検出器１２６は、電流値Ｉが所定値Ｉоｎ以上である場合、「１」の出力を継続する。

【0103】

例えば、過電流検出器１２６は、演算部１２４の演算結果である電流値Ｉが所定値Ｉоｆｆよりも大きい状態から所定値Ｉоｆｆ以下となったときに、過電流でないことを意味する「ゼロ」を出力する。過電流検出器１２６は、電流値Ｉが所定値Ｉоｆｆ以下である場合、「ゼロ」の出力を継続する。

【0104】

このように、過電流検出器１２６が、ヒステリシス特性を有することにより、電力変換器７０の出力電流が過電流の検出値付近となる場合に、積分器１３２と比例積分器１４４との切り替えのハンチングが防止される。

【0105】

［比較例との対比］
図１２および図１３は、図８または図９より単独系統内の負荷容量がさらに大きい場合のシミュレーション結果である。図８または図９と重複する説明については省略する。図１２は、比較例の制御装置の制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図である。図１２のシミュレーション結果は、過電流が検出されても比例積分器１４４が動作しない場合の波形である。比較例では、上記のように過電流が検出されても比例積分器が動作せず、電力変換器の出力電流が抑制されないため、電力変換器が停止する。なお、図１２の時間Ｔ３は、後述する図１３の時間Ｔ３に対応する時間である。

【0106】

図１３は、第４の実施形態の制御装置の制御が行われた場合のシミュレーション結果の波形を示す図である。図１３のシミュレーション結果は、過電流が検出されば場合に積分器１３２がリセットされ、且つ比例積分器１４４の作用により系統電圧が低減された場合の交流系統の電圧と電力変換器７０の出力電流を示したものである。

【0107】

このように、比例積分器１４４が作用することにより系統電圧が低減され、出力電流が抑制される。また、単独系統となってから一定時間後に、系統安定化装置などの系統側システムにより負荷制御が行われ、負荷が切り離されて過負荷状態が解消されると、比例積分器１４４がリセットされ、再び積分器１３２による制御に自動的に切り替わる。この結果、交流系統の電圧が一定に維持される。

【0108】

以上説明した第４の実施形態によれば、過電流検出器１２６がヒステリシス特性を有することにより、積分器１３２および比例積分器１４４のオンまたはオフにより生じるハンチングが防止される。この結果、制御装置１００は、交流系統にとって適切な電力を供給することができる。

【0109】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、交流系統と直流系統とに接続された自励式電力変換器を制御する制御装置であって、前記交流系統の電圧検出値と、前記交流系統の電流検出値とに基づく第１電圧指令値を導出する第１導出部と、前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも小さい場合、前記交流系統の電圧検出値を前記交流系統の電圧指令値に近づけるように第２電圧指令値を決定し、前記自励式電力変換器が出力する電流が基準よりも大きい場合、前記交流系統の電圧指令値を前記第２電圧指令値として決定する第２導出部と、前記交流系統と他の電力供給装置との電気的な接続状態に基づいて、前記第１電圧指令値と前記第２電圧指令値とのいずれかを選択的に出力する選択部と、前記選択部により出力された前記第１電圧指令値または前記第２電圧指令値に基づいて、前記自励式電力変換器に出力するゲート信号を生成する生成部とを持つことにより、交流系統にとって適切な電力を供給することができる。

【0110】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0111】

１０‥交流電圧源、２０‥交流送電線、３０‥遮断部、６０‥交流母線、７０‥電力変換器、８０‥電流検出器、９０‥電圧検出器、１００‥制御装置、１０６‥選択器、１０８‥ｄｑ変換部、１１０‥ｄｑ変換部、１１２‥交流電流制御部、１１４‥選択器、１１６‥選択器、１２０‥交流電圧制御部、１２２‥加算器、１２４‥演算部、１２６‥過電流検出器、１２８‥ＮＯＴ回路、１３０‥ＡＮＤ回路、１３２‥積分器、１３４‥加算器、１３５‥選択器、１３６‥変化率制限器、１３７‥選択器、１３８‥変化率制限器、１３９‥オンディレイ回路、１４０‥加算器、１４２‥ＡＮＤ回路、１４４‥比例積分器、１５０‥ｄｑ逆変換部、１５２‥パルス生成部、１６０‥負荷、１７０‥電力変換器、１８０‥交流母線、１９０‥交流電圧源

【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】