(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-04
(45)【発行日】2023-08-15
(54)【発明の名称】位相同期制御回路およびそれを用いた電力変換装置
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20230807BHJP
H02J 9/06 20060101ALI20230807BHJP
H03L 7/08 20060101ALI20230807BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 E
H02J9/06 120
H03L7/08
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2022560313
(86)(22)【出願日】2022-06-17
(86)【国際出願番号】 JP2022024374
【審査請求日】2022-10-03
(73)【特許権者】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(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】森 大輝
(72)【発明者】
【氏名】加納 真理
(72)【発明者】
【氏名】真田 和法
【審査官】柳下 勝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－１８０５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－２９４０５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１８８５４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ７／４８
Ｈ０３Ｌ ７／０８
Ｈ０２Ｊ ９／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の交流信号と同位相の第２の交流信号を生成する位相同期制御回路であって、前記第１および第２の交流信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差がなくなるように第１の周波数制御値を生成する周波数制御部と、
前記第１の周波数制御値を第１の制限範囲内に制限して第２の周波数制御値を生成する周波数リミッタと、
前記位相差に基づいて前記第１の制限範囲を設定し、前記位相差が減少したことに応じて前記第１の制限範囲の幅を縮小させるリミッタ制御部と、
前記第２の周波数制御値に応じた値の周波数の前記第２の交流信号を生成する交流信号発生部とを備える、位相同期制御回路。
【請求項2】
前記第１の制限範囲は、第１の制限値と、前記第１の制限値よりも低い第２の制限値との間の範囲であり、前記第１の制限範囲の幅は前記第１および第２の制限値の差であり、
前記リミッタ制御部は、前記位相差の大きさに基づいて前記第１および第２の制限値を設定し、
前記周波数リミッタは、
前記第１の周波数制御値が前記第１の制限値よりも高い場合には、前記第１の制限値を前記第２の周波数制御値として出力し、
前記第１の周波数制御値が前記第１および第２の制限値の間である場合には、前記第１の周波数制御値を前記第２の周波数制御値として出力し、
前記第１の周波数制御値が前記第２の制限値よりも低い場合には、前記第２の制限値を前記第２の周波数制御値として出力する、請求項１に記載の位相同期制御回路。
【請求項3】
前記リミッタ制御部は、前記第１の交流信号の周波数に基づいて基準値を求め、
前記位相差の大きさに基づいて第３の制限値を求め、
前記基準値に前記第３の制限値を加算して前記第１の制限値を求め、
前記基準値から前記第３の制限値を減算して前記第２の制限値を求め、
前記位相差の大きさが減少したことに応じて、前記第３の制限値の大きさを最大値から最小値まで減少させ、
前記第３の制限値の最小値は０よりも大きい、請求項２に記載の位相同期制御回路。
【請求項4】
前記周波数リミッタと前記交流信号発生部の間に設けられ、前記第２の周波数制御値の単位時間当たりの変化量を第２の制限範囲内に制限して第３の周波数制御値を生成する変化量リミッタをさらに備え、前記交流信号発生部は、前記第３の周波数制御値に応じた値の周波数の前記第２の交流信号を生成する、請求項１に記載の位相同期制御回路。
【請求項5】
前記第２の制限範囲は、正側制限値と負側制限値との間の範囲であり、前記変化量リミッタは、
前記第２の周波数制御値と前記第３の周波数制御値との差を前記第２の周波数制御値の変化量として検出する変化量検出器と、
前記第２の周波数制御値の変化量、前記正側制限値、および前記負側制限値に基づいて、前記単位時間が経過する毎に前記第３の周波数制御値を更新する演算部とを含み、
前記演算部は、前記単位時間が経過する毎に、
前記第２の周波数制御値の変化量が前記正側制限値よりも高い場合には、前記第３の周波数制御値に前記正側制限値を加算し、
前記第２の周波数制御値の変化量が前記正側制限値と前記負側制限値の間である場合には、前記第３の周波数制御値に前記変化量を加算し、
前記第２の周波数制御値の変化量が前記負側制限値よりも低い場合には、前記第２の周波数制御値に前記負側制限値を加算する、請求項４に記載の位相同期制御回路。
【請求項6】
前記交流信号発生部は、前記第２の周波数制御値に前記第１の交流信号の周波数の定格値を加算して周波数指令値を生成する加算器と、
前記周波数指令値に応じた値の周波数の前記第２の交流信号を生成する発振器とを含む、請求項１に記載の位相同期制御回路。
【請求項7】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の位相同期制御回路と、一方端子が交流電源から供給される第１の交流電圧を受け、他方端子が負荷に接続されるスイッチと、
直流電源から供給される直流電圧を第２の交流電圧に変換して前記負荷に供給する逆変換器と、
前記位相同期制御回路からの前記第２の交流信号に基づいて、前記スイッチおよび前記逆変換器を制御する制御部とを備え、
前記第１の交流信号は前記第１の交流電圧に同期するとともに、前記第２の交流電圧は前記第２の交流信号に同期し、
前記制御部は、
前記交流電源の健全時には、前記スイッチをオンさせて、前記交流電源から前記スイッチを介して前記負荷に交流電力を供給させ、
前記交流電源の停電時には、前記スイッチをオフさせて、前記逆変換器から前記負荷に交流電力を供給させ、
前記交流電源が停電状態から健全状態に復旧した場合には、前記第１および第２の交流電圧の周波数および位相が一致したことに応じて前記スイッチをオンさせる、電力変換装置。
【請求項8】
第１の交流信号と同位相の第２の交流信号を生成する位相同期制御回路であって、前記第１および第２の交流信号の位相差を検出する位相差検出器と、
前記位相差がなくなるように第１の周波数制御値を生成する周波数制御部と、
前記第１の周波数制御値の単位時間当たりの変化量を制限範囲内に制限して第２の周波数制御値を生成する変化量リミッタと、
前記第２の周波数制御値に応じた値の周波数の前記第２の交流信号を生成する交流信号発生部とを備える、位相同期制御回路。
【請求項9】
前記制限範囲は、正側制限値と負側制限値の間の範囲であり、前記変化量リミッタは、
前記第１の周波数制御値と前記第２の周波数制御値との差を前記第１の周波数制御値の変化量として検出する変化量検出器と、
前記第１の周波数制御値の変化量、前記正側制限値、および前記負側制限値に基づいて、前記単位時間が経過する毎に前記第２の周波数制御値を更新する演算部とを含み、
前記演算部は、前記単位時間が経過する毎に、
前記第１の周波数制御値の変化量が前記正側制限値よりも高い場合には、前記第２の周波数制御値に前記正側制限値を加算し、
前記第１の周波数制御値の変化量が前記正側制限値と前記負側制限値の間である場合には、前記第１の周波数制御値に前記変化量を加算し、
前記第１の周波数制御値の変化量が前記負側制限値よりも低い場合には、前記第１の周波数制御値に前記負側制限値を加算する、請求項８に記載の位相同期制御回路。
【請求項10】
前記交流信号発生部は、前記第２の周波数制御値に前記第１の交流信号の周波数の定格値を加算して周波数指令値を生成する加算器と、
前記周波数指令値に応じた値の周波数の前記第２の交流信号を生成する発振器とを含む、請求項８に記載の位相同期制御回路。
【請求項11】
請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の位相同期制御回路と、一方端子が交流電源から供給される第１の交流電圧を受け、他方端子が負荷に接続されるスイッチと、
直流電源から供給される直流電圧を第２の交流電圧に変換して前記負荷に供給する逆変換器と、
前記位相同期制御回路からの前記第２の交流信号に基づいて、前記スイッチおよび前記逆変換器を制御する制御部とを備え、
前記第１の交流信号は前記第１の交流電圧に同期するとともに、前記第２の交流電圧は前記第２の交流信号に同期し、
前記制御部は、
前記交流電源の健全時には、前記スイッチをオンさせて、前記交流電源から前記スイッチを介して前記負荷に交流電力を供給させ、
前記交流電源の停電時には、前記スイッチをオフさせて、前記逆変換器から前記負荷に交流電力を供給させ、
前記交流電源が停電状態から健全状態に復旧した場合には、前記第１および第２の交流電圧の周波数および位相が一致したことに応じて前記スイッチをオンさせる、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、位相同期制御回路およびそれを用いた電力変換装置に関し、特に、第１の交流信号と同位相の第２の交流信号を生成する位相同期制御回路と、それを用いた電力変換装置とに関する。
【背景技術】
【0002】
たとえば特許文献１（特開２０２１－１８０５３８号公報）には、位相差検出器、周波数制御部、周波数リミッタ、リミッタ制御部、および交流信号発生部を備え、第１の交流信号と同位相の第２の交流信号を生成する位相同期制御回路が開示されている。
【0003】
位相差検出器は、第１および第２の交流信号の位相差を検出する。周波数制御部は、位相差がなくなるように第１の周波数制御値を生成する。周波数リミッタは、第１の周波数制御値を可変制限範囲内に制限して第２の周波数制御値を生成する。リミッタ制御部は、位相差のゼロクロス点に応答して可変制限範囲の幅を最小値から最大値に変更する。交流信号発生部は、第２の周波数制御値に応じた値の周波数の第２の交流信号を出力する。
【0004】
この位相同期制御回路では、第１および第２の交流信号の位相差のゼロクロス点に応答して周波数リミッタの可変制限範囲の幅を最小値から最大値に拡大するので、第２の交流信号の周波数変動を小さく抑制することができる。
【0005】
また、特許文献１には、第２の交流信号に同期して交流電圧を生成し、その交流電圧を負荷に供給す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】
【0006】
【文献】特開２０２１－１８０５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、従来の位相同期制御回路では、位相差のゼロクロス点が検出されるまで周波数リミッタの可変制限範囲の幅を最小値に設定するので、２つの交流信号の位相および周波数を一致させるために必要な時間が長くなる恐れがある。
【0008】
また、上記電力変換装置では、第２の交流信号の周波数が急激に変化した場合には、負荷に悪影響が発生する恐れがある。
【0009】
それゆえに、本開示の主たる目的は、第２の交流信号の周波数変動を小さく抑制し、かつ第１および第２の交流信号の位相および周波数を迅速に一致させることが可能な位相同期制御回路と、それを用いた電力変換装置とを提供することである。
【0010】
また、本開示の他の目的は、第２の交流信号の周波数が急激に変化することを防止することが可能な位相同期制御回路と、それを用いた電力変換装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本開示に係る位相同期制御回路は、第１の交流信号と同位相の第２の交流信号を生成する位相同期制御回路であって、位相差検出器、周波数制御部、周波数リミッタ、リミッタ制御部、および交流信号発生部を備えたものである。位相差検出器は、第１および第２の交流信号の位相差を検出する。周波数制御部は、位相差がなくなるように第１の周波数制御値を生成する。周波数リミッタは、第１の周波数制御値を第１の制限範囲内に制限して第２の周波数制御値を生成する。リミッタ制御部は、位相差に基づいて第１の制限範囲を設定し、位相差が減少したことに応じて第１の制限範囲の幅を縮小させる。交流信号発生部は、第２の周波数制御値に応じた値の周波数の第２の交流信号を生成する。
【0012】
また、本開示に係る他の位相同期制御回路は、第１の交流信号と同位相の第２の交流信号を生成する位相同期制御回路であって、位相差検出器、周波数制御部、変化量リミッタ、および交流信号発生部を備えたものである。位相差検出器は、第１および第２の交流信号の位相差を検出する。周波数制御部は、位相差がなくなるように第１の周波数制御値を生成する。変化量リミッタは、第１の周波数制御値の単位時間当たりの変化量を制限範囲内に制限して第２の周波数制御値を生成する。交流信号発生部は、第２の周波数制御値に応じた値の周波数の第２の交流信号を生成する。
【発明の効果】
【0013】
本開示に係る位相同期制御回路では、第１および第２の交流信号の位相差が減少したことに応じて、周波数リミッタの制限範囲の幅を縮小させるので、第２の交流信号の周波数のオーバーシュートを小さく抑制することができる。したがって、第２の交流信号の周波数変動を小さく抑制することができ、かつ第１および第２の交流信号の位相および周波数を迅速に一致させることができる。
【0014】
また、本開示に係る他の位相同期制御回路では、周波数制御部と発振器の間に変化量リミッタを設け、周波数制御値の単位時間当たりの変化量を制限範囲内に制限するので、第２の交流信号の周波数が急激に変化することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本開示の実施の形態１に従う電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図4】本開示の原理を説明するための図である。
【図12】本開示の実施の形態２に従う電力変換装置に含まれる位相同期制御回路の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
［実施の形態１］
図１は、本開示の実施の形態１に従う電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。この電力変換装置は、商用交流電源５または双方向コンバータ３から供給される三相交流電圧を負荷６に供給するものであるが、図面および説明の簡単化のため、図１では一相に関連する部分のみが示されている。
図１は、本開示の実施の形態１に従う電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。この電力変換装置は、商用交流電源５または双方向コンバータ３から供給される三相交流電圧を負荷６に供給するものであるが、図面および説明の簡単化のため、図１では一相に関連する部分のみが示されている。
【0017】
図１において、この電力変換装置は、入力端子Ｔ１、出力端子Ｔ２、直流端子Ｔ３、ブレーカＢ１～Ｂ４、高速スイッチ（ＨＳＳ；High Speed Switch）１、変圧器２、双方向コンバータ３、および制御装置４を備える。
【0018】
入力端子Ｔ１は、商用交流電源５から供給される商用周波数の交流電圧ＶＩを受ける。交流電圧ＶＩの瞬時値は、制御装置４によって検出される。出力端子Ｔ２は、負荷６に接続される。負荷６は、電力変換装置から供給される交流電圧によって駆動される。直流端子Ｔ３は、バッテリ７（直流電源）に接続される。バッテリ７は、直流電力を蓄える。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。
【0019】
この電力変換装置を無停電電源装置として使用する場合には、大容量のバッテリ７（またはコンデンサ）が使用される。この電力変換装置を瞬低補償装置として使用する場合には、小容量のバッテリ７（またはコンデンサ）が使用される。バッテリ７の端子間電圧ＶＢは、制御装置４によって検出される。
【0020】
ブレーカＢ１～Ｂ４の各々は、たとえばＶＣＢ（Vacuum Circuit Breaker）である。ブレーカＢ１は、入力端子Ｔ１と出力端子Ｔ２との間に接続される。電力変換装置を使用する場合には、ブレーカＢ１はオフされる。電力変換装置のメンテナンス時には、ブレーカＢ１はオンされ、商用交流電源５からの交流電圧ＶＩがブレーカＢ１を介して負荷６に供給される。
【0021】
ブレーカＢ２は、入力端子Ｔ１と高速スイッチ１の一方端子１ａとの間に接続される。ブレーカＢ３は、高速スイッチ１の他方端子１ｂと出力端子Ｔ２との間に接続される。電力変換装置を使用する場合には、ブレーカＢ２，Ｂ３はオンされる。電力変換装置のメンテナンス時には、ブレーカＢ２，Ｂ３はオフされる。
【0022】
高速スイッチ１は、たとえば半導体スイッチング素子によって構成され、制御装置４によって制御される。商用交流電源５の健全時には、高速スイッチ１はオンされ、商用交流電源５からの交流電圧ＶＩがブレーカＢ２、高速スイッチ１、およびブレーカＢ３を介して負荷６に供給される。商用交流電源５の停電時には、高速スイッチ１はオフされ、商用交流電源５と負荷６が電気的に切り離される。高速スイッチ１の他方端子１ｂに現れる交流電圧ＶＯの瞬時値は、制御装置４によって検出される。
【0023】
ブレーカＢ４は、高速スイッチ１の他方端子１ｂと変圧器２の一次巻線２ａとの間に接続される。電力変換装置を使用する場合には、ブレーカＢ４はオンされる。電力変換装置のメンテナンス時には、ブレーカＢ４はオフされる。変圧器２の二次巻線２ｂは、双方向コンバータ３の交流端子３ａに接続される。変圧器２は、高速スイッチ１の他方端子１ｂと双方向コンバータ３の交流端子３ａとの間で交流電力を授受する。双方向コンバータ３の交流端子３ａに現れる交流電圧ＶＡＣの瞬時値は、制御装置４によって検出される。
【0024】
双方向コンバータ３の直流端子３ｂは、直流端子Ｔ３に接続される。双方向コンバータ３は、制御装置４によって制御される。商用交流電源５の健全時には、双方向コンバータ３は、商用交流電源５からブレーカＢ２、高速スイッチ１、ブレーカＢ４、および変圧器２を介して供給される交流電力を直流電力に変換してバッテリ７に蓄える。商用交流電源５の停電時には、双方向コンバータ３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、変圧器２およびブレーカＢ４，Ｂ３を介して負荷６に供給する。
【0025】
制御装置４は、交流電圧ＶＩ，ＶＯ，ＶＡＣおよびバッテリ電圧ＶＢに基づいて、高速スイッチ１および双方向コンバータ３を制御する。すなわち、制御装置４は、交流電圧ＶＩが下限値よりも高い場合には、商用交流電源５は健全であると判別し、交流電圧ＶＩが下限値よりも低下した場合には、商用交流電源５の停電が発生したと判別する。
【0026】
また、制御装置４は、商用交流電源５の健全時には、高速スイッチ１をオンさせるとともに、バッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒになるように、交流電圧ＶＩに同期して双方向コンバータ３を制御する。バッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒに到達すると、制御装置４は、双方向コンバータ３を制御してバッテリ電圧ＶＢを商用周波数の交流電圧ＶＡＣに変換させる。
【0027】
双方向コンバータ３の交流出力電圧ＶＡＣの位相を商用交流電源５からの交流電圧ＶＩの位相よりも進ませると、バッテリ７から双方向コンバータ３を介して負荷６に電力が流れ、バッテリ電圧ＶＢが低下する。交流出力電圧ＶＡＣの位相を交流電圧ＶＩの位相よりも遅らせると、商用交流電源５から双方向コンバータ３を介してバッテリ７に電力が流れ、バッテリ電圧ＶＢが上昇する。制御装置４は、双方向コンバータ３を制御して交流電圧ＶＡＣの位相を調整し、バッテリ電圧ＶＢを参照電圧ＶＢｒに維持する。
【0028】
また、制御装置４は、商用交流電源５の停電時には、高速スイッチ１をオフさせるとともに、交流電圧ＶＯが参照電圧ＶＯｒになるように双方向コンバータ３を制御する。商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧した場合には、制御装置４は、双方向コンバータ３を制御して交流電圧ＶＯの位相および周波数を交流電圧ＶＩの位相および周波数に一致させた後に、高速スイッチ１をオンさせる。
【0029】
次に、この電力変換装置の動作について説明する。電力変換装置を使用する場合には、ブレーカＢ１がオフされ、ブレーカＢ２～Ｂ４がオンされる。商用交流電源５の健全時には、高速スイッチ１がオンされ、商用交流電源５からの交流電力が高速スイッチ１を介して負荷６に供給されて負荷６が運転される。
【0030】
また、商用交流電源５からの交流電力が高速スイッチ１および変圧器２を介して双方向コンバータ３に供給され、直流電力に変換されてバッテリ７に蓄えられる。バッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒに到達すると、双方向コンバータ３の交流出力電圧ＶＡＣの位相が制御されてバッテリ電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒに維持され、双方向コンバータ３が待機状態にされる。
【0031】
商用交流電源５の停電が発生すると、高速スイッチ１がオフされ、待機状態の双方向コンバータ３から変圧器２を介して負荷６に交流電力が供給される。したがって、バッテリ７に直流電力が蓄えられている限り、負荷６の運転を継続することができる。
【0032】
商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧した場合には、制御装置４は、双方向コンバータ３を制御して交流電圧ＶＯの位相および周波数を交流電圧ＶＩの位相および周波数に一致させた後に、高速スイッチ１をオンさせる。これにより、高速スイッチ１をオンさせたときに商用交流電源５と双方向コンバータ３の間に電流が流れることを防止することができる。
【0033】
また、電力変換装置のメンテナンスを行なう場合には、ブレーカＢ１がオンされ、ブレーカＢ２～Ｂ４がオフされ、商用交流電源５からブレーカＢ１を介して負荷６に交流電力が供給され、負荷６が運転される。これにより、高速スイッチ１などを商用交流電源５から電気的に切り離し、負荷６を運転しながら高速スイッチ１などのメンテナンスを行なうことができる。
【0034】
図２は、制御装置４の要部を示すブロック図である。図２において、制御装置４は、停電検出器１１、位相同期制御回路１２、同期検出器１３、および制御部１４を含む。停電検出器１１は、商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩに基づいて、商用交流電源５の停電の発生の有無を検出し、その検出結果を示す停電検出信号φ１２を位相同期制御回路１２および制御部１４に出力する。
【0035】
商用交流電源５から交流電圧ＶＩが正常に供給されていない場合、たとえば交流電圧ＶＩの実効値が下限値よりも低い場合には、停電検出器１１は、商用交流電源５の停電が発生したと判別し、停電検出信号φ１１を活性化レベルの「Ｈ」レベルにする。
【0036】
また、商用交流電源５から交流電圧ＶＩが正常に供給されている場合、たとえば交流電圧ＶＩの実効値が下限値よりも高い場合には、停電検出器１１は、商用交流電源５は健全である（あるいは商用交流電源５は停電状態から健全状態に復旧した）と判別し、停電検出信号φ１１を非活性化レベルの「Ｌ」レベルにする。
【0037】
位相同期制御回路１２は、停電検出信号φ１１と、同期検出信号φ１３と、商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩとに基づいて、正弦波状の交流信号ｖａｃを生成する。商用交流電源５が健全である場合（停電検出信号φ１１が「Ｌ」レベルである場合）には、位相同期制御回路１２は、商用交流電源５からの交流電圧ＶＩと同じ位相で同じ周波数（すなわち商用周波数ｆｉ）の交流信号ｖａｃを出力する。
【0038】
商用交流電源５の停電が発生した場合（停電検出信号φ１１が「Ｈ」レベルになった場合）には、位相同期制御回路１２は、停電が発生する前と同じ位相で同じ周波数の交流信号ｖａｃを出力し続ける。
【0039】
商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧した場合（すなわち、停電検出信号φ１１が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化した場合）には、位相同期制御回路１２は、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差がなくなるように交流信号ｖａｃの周波数を制御することにより、交流信号ｖａｃの周波数および位相を交流電圧ＶＩの周波数および位相に一致させる。交流信号ｖａｃは、制御部１４に与えられる。位相同期制御回路１２については、後で詳細に説明する。
【0040】
同期検出器１３は、高速スイッチ１の一方端子に現れる交流電圧ＶＩの周波数および位相と、高速スイッチ１の他方端子に現れる交流電圧ＶＯの周波数および位相とが一致しているか否かを検出し、検出結果を示す同期検出信号φ１３を制御部１４に出力する。
【0041】
交流電圧ＶＩ，ＶＯの周波数および位相が一致している場合には、同期検出信号φ１３は活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。交流電圧ＶＩ，ＶＯの周波数および位相が一致していない場合には、同期検出信号φ１３は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【0042】
制御部１４は、停電検出信号φ１１、交流信号ｖａｃ、同期検出信号φ１３、交流電圧ＶＩ，ＶＯ，ＶＡＣ、および直流電圧ＶＢに基づいて、高速スイッチ１および双方向コンバータ３を制御する。
【0043】
商用交流電源５が健全である場合（停電検出信号φ１１が「Ｌ」レベルである場合）には、制御部１４は、高速スイッチ１をオンさせるとともに、直流電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒになるように双方向コンバータ３を制御する。このとき、制御部１４は、双方向コンバータ３を制御して交流電圧ＶＡＣの位相を調整し、バッテリ電圧ＶＢを参照電圧ＶＢｒに維持する。
【0044】
商用交流電源５の停電が発生した場合（停電検出信号φ１１が「Ｈ」レベルになった場合）には、制御部１４は、高速スイッチ１をオフさせるとともに、双方向コンバータ３を制御して、交流信号ｖａｃと同じ位相で同じ周波数の交流電圧ＶＯを出力させる。このとき、交流電圧ＶＯの周波数および位相は、停電発生前の状態に維持される。
【0045】
商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧した場合（すなわち、停電検出信号φ１１が「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに変化した場合）には、制御部１４は、まず双方向コンバータ３を制御して、交流信号ｖａｃと同じ位相で同じ周波数の交流電圧ＶＯを出力させる。このとき、交流信号ｖａｃの位相および周波数は、位相同期制御回路１２により、交流電圧ＶＩと同じ位相および周波数になるように制御される。
【0046】
交流信号ｖａｃの位相および周波数が交流電圧ＶＩの位相および周波数に一致すると、交流電圧ＶＯの位相および周波数が交流電圧ＶＩの位相および周波数に一致し、同期検出信号φ１３が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる。
【0047】
制御部１４は、同期検出信号φ１３が「Ｈ」レベルに立ち上げられると、高速スイッチ１をオンさせる。また、制御部１４は、直流電圧ＶＢが参照電圧ＶＢｒになるように双方向コンバータ３を制御する。このとき、制御部１４は、双方向コンバータ３を制御して交流電圧ＶＡＣの位相を調整し、バッテリ電圧ＶＢを参照電圧ＶＢｒに維持する。
【0048】
【0049】
初期状態（時刻ｔ０）では、商用交流電源５（図１）は健全であり、停電検出信号φ１１は非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、同期検出信号φ１３は活性化レベルの「Ｈ」レベルにされ、高速スイッチ（ＨＳＳ）１はオンされているものとする。
【0050】
このとき、停電検出信号φ１１が「Ｌ」レベルであるので、位相同期制御回路１２は、商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩと同じ位相で同じ周波数の交流信号ｖａｃを生成する。
【0051】
ある時刻ｔ１において商用交流電源５の停電が発生すると、停電検出信号φ１１が活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、同期検出信号φ１３が非活性化レベルの「Ｌ」レベルにされ、高速スイッチ（ＨＳＳ）１がオフされる。同時に、双方向コンバータ３（図１）から変圧器２を介して負荷６に交流電圧ＶＯが供給され、負荷６の運転が継続される。
【0052】
このとき、停電検出信号φ１１が「Ｈ」レベルであるので、位相同期制御回路１２は、停電発生前の交流電圧ＶＩと同じ位相で同じ周波数の交流信号ｖａｃを生成する。制御部１４は、双方向コンバータ３を制御して、交流信号ｖａｃと同じ位相で同じ周波数の交流電圧ＶＯを生成する。
【0053】
時刻ｔ２において、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧すると、停電検出信号φ１１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられる。通常、停電発生前の交流電圧ＶＩの位相と復旧後の交流電圧ＶＩの位相とは異なるので、時刻ｔ２においては交流信号ｖａｃの位相と交流電圧ＶＩの位相とは異なる。
【0054】
停電検出信号φ１１が「Ｌ」レベルにされると、位相同期制御回路１２は、交流信号ｖａｃの周波数を制御することにより、交流信号ｖａｃの位相および周波数を交流電圧ＶＩの位相および周波数に一致させる。制御部１４は、双方向コンバータ３を制御して、交流信号ｖａｃと同じ位相で同じ周波数の交流電圧ＶＯを生成する。
【0055】
時刻ｔ３において、交流電圧ＶＩと交流電圧ＶＯの位相が位相および周波数が一致すると、同期検出信号φ１３が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、高速スイッチ１がオンされる。これにより、商用交流電源５から高速スイッチ１を介して負荷６に交流電力が供給され、負荷６が運転される。
【0056】
このように、時刻ｔ２～ｔ３では、交流信号ｖａｃの位相および周波数が交流電圧ＶＩの位相および周波数に一致するように交流信号ｖａｃの周波数が制御され、交流電圧ＶＯの位相および周波数は交流信号ｖａｃの位相および周波数に一致する。
【0057】
交流電圧ＶＯの周波数が大きく変動すると、負荷６（図１）に悪影響が発生する恐れがあるので、交流信号ｖａｃの周波数変動を小さく抑制する必要がある。また、時刻ｔ２～ｔ３では、バッテリ７の直流電力が双方向コンバータ３により交流電力に変換されて負荷６に供給されるので、バッテリ７の直流電力の消費を小さく抑制するためには、交流信号ｖａｃの位相および周波数を交流電圧ＶＩの位相および周波数に迅速に一致させる必要がある。本実施の形態１では、この問題の解決が図られる。
【0058】
図４は、実施の形態１の原理を説明するためのベクトル図である。図４において、（Ａ）は交流電圧ＶＩの位相が交流信号ｖａｃよりも進んでいる場合を示し、（Ｂ）は交流電圧ＶＩの位相と交流信号ｖａｃの位相とが一致した場合を示し、（Ｃ）は交流電圧ＶＩの位相が交流信号ｖａｃよりも遅れている場合を示している。図４では、回転座標において交流信号ｖａｃを示すベクトルが基準とされ、交流電圧ＶＩを示すベクトルが原点を中心として回転する。交流電圧ＶＩを示すベクトルは、交流電圧ＶＩの周波数ｆｉと交流信号ｖａｃの周波数ｆｏとの差ｆｉ－ｆｏに応じた値の角速度で回転する。
【0059】
図４（Ａ）に示すように、交流電圧ＶＩの位相が交流信号ｖａｃの位相よりも進んでいる場合には、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏを上昇させて交流電圧ＶＩの周波数ｆｉよりも高くする。これにより、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが徐々に減少し、図４（Ｂ）に示すように、交流信号ｖａｃを示すベクトルが交流電圧ＶＩを示すベクトルに追い付いて位相差Δθは０（度）となる。
【0060】
理想的には、位相差Δθが０（度）となった時点で、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの周波数差Δｆ＝ｆｉ－ｆｏも０となることが望ましい。しかし、実際には、位相差Δθを０にするためには、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏを交流電圧ＶＩの周波数ｆｉよりも高くする必要があるので、図４（Ｃ）に示すように、交流信号ｖａｃを示すベクトルが交流電圧ＶＩを示すベクトルを追い越してしまい、位相差Δθのオーバーシュートが発生して位相差Δθが負の値になってしまう。
【0061】
図４（Ｃ）に示すように、交流電圧ＶＩの位相が交流信号ｖａｃよりも遅れている場合には、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏを下降させて、交流電圧ＶＩの周波数ｆｉよりも低くする。これにより、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが徐々に減少し、図４（Ｂ）に示すように、交流電圧ＶＩを示すベクトルが交流信号ｖａｃを示すベクトルに追い付いて位相差Δθは０（度）となる。
【0062】
この場合も、位相差Δθが０となった時点で、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの周波数差Δｆ＝ｆｉ－ｆｏも０となることが望ましい。しかし、実際には、位相差Δθを０にするためには、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏを交流電圧ＶＩの周波数ｆｉよりも低くする必要があるので、図４（Ａ）に示すように、交流電圧ＶＩを示すベクトルが交流信号ｖａｃを示すベクトルを追い越してしまい、位相差Δθのオーバーシュートが発生して位相差Δθが正の値になってしまう。このように、位相差Δθのオーバーシュートを繰り返しながら、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏおよび位相は交流電圧ＶＩの周波数ｆｉおよび位相に一致される。
【0063】
そこで、本実施の形態１では、位相差Δθが減少したことに応じて交流信号ｖａｃの周波数ｆｏの変化幅を縮小させることにより、位相差Δθのオーバーシュートを小さく抑制する。これにより、交流信号ｖａｃの周波数変動を小さく抑制し、交流信号ｖａｃを交流電圧ＶＩに迅速に同期させる。
【0064】
図５は、位相同期制御回路１２の構成を示す回路ブロック図である。図５において、位相同期制御回路１２は、位相差検出器２０、周波数制御部２１、周波数リミッタ２５、リミッタ制御部２６、加算器２７、および発振器２８を含む。
【0065】
位相差検出器２０は、停電検出信号φ１１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルである場合に活性化され、商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩ（第１の交流信号）と、発振器２８から出力される交流信号ｖａｃ（第２の交流信号）との位相差Δθを検出する。交流電圧ＶＩの位相角度θ１と交流信号ｖａｃの位相角度θ２との差が位相差Δθ＝θ１－θ２となる。
【0066】
位相差検出器２０は、停電検出信号φ１１が活性化レベルの「Ｈ」レベルである場合には、交流電圧ＶＩがたとえば０Ｖになるので、実際の位相差Δθを検出することなく、位相差Δθの検出値を０に設定する。
【0067】
周波数制御部２１は、位相差Δθが０になるように周波数制御値Ｆｃ１（第１の周波数制御値）を生成する。周波数制御部２１は、比例項演算部２２、積分項演算部２３、および加算器２４を含む。比例項演算部２２は、位相差Δθに比例ゲインを乗じて得られる周波数制御値ＦＰを求める。
【0068】
積分項演算部２３は、停電検出信号φ１１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルである場合に活性化され、位相差Δθを積分した値に積分ゲインを乗じて得られる周波数制御値ＦＩを求める。
【0069】
停電検出信号φ１１が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられると（商用交流電源５の停電が発生すると）、積分項演算部２３は、停電検出信号φ１１が「Ｈ」レベルにされる前（商用交流電源５の停電が発生する前）の周波数制御値ＦＩを保持および出力する。加算器２４は、周波数制御値ＦＰと周波数制御値ＦＩを加算して周波数制御値Ｆｃ１を求める。
【0070】
周波数リミッタ２５は、周波数制御部２１によって生成される周波数制御値Ｆｃ１を可変制限範囲内に制限して周波数制御値Ｆｃ２（第２の周波数制御値）を生成する。周波数リミッタ２５は、リミッタ制御部２６から正側制限値ＦＰおよび負側制限値ＦＮを受ける。可変制限範囲は、正側制限値ＦＰと負側制限値ＦＮの間の範囲である。可変制限範囲の幅Ｗ１は、正側制限値ＦＰと負側制限値ＦＮの差（ＦＰ－ＦＮ）である。
【0071】
図６は、周波数リミッタ２５の構成を示す回路ブロック図である。図６において、周波数リミッタ２５は、比較器３１，３２およびセレクタ３３を含む。比較器３１は、周波数制御値Ｆｃ１と正側制限値ＦＰとの高低を比較し、比較結果を示す信号φ３１を出力する。Ｆｃ１≦ＦＰである場合は、信号φ３１は「Ｈ」レベルにされる。Ｆｃ１＞ＦＰである場合は、信号φ３１は「Ｌ」レベルにされる。
【0072】
比較器３２は、周波数制御値Ｆｃ１と負側制限値ＦＮとの高低を比較し、比較結果を示す信号φ３２を出力する。Ｆｃ１≧ＦＮである場合は、信号φ３２は「Ｈ」レベルにされる。Ｆｃ１＜ＦＮである場合は、信号φ３２は「Ｌ」レベルにされる。
【0073】
セレクタ３３は、信号φ３１，φ３２に基づいて、正側制限値ＦＰ、周波数制御値Ｆｃ１、および負側制限値ＦＮのうちのいずれかの値を選択し、選択した値を周波数制御値Ｆｃ２として出力する。すなわち、信号φ３１，φ３２がともに「Ｈ」レベルである場合には、セレクタ３３は、周波数制御値Ｆｃ１を選択し、選択した周波数制御値Ｆｃ１を周波数制御値Ｆｃ２として出力する。
【0074】
信号φ３１，φ３２がそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルである場合には、セレクタ３３は、正側制限値ＦＰを選択し、選択した正側制限値ＦＰを周波数制御値Ｆｃ２として出力する。信号φ３１，φ３２がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルである場合には、セレクタ３３は、負側制限値ＦＮを選択し、選択した負側制限値ＦＮを周波数制御値Ｆｃ２として出力する。
【0075】
図７は、周波数リミッタ２５の動作を示す図である。図７では、横軸に周波数制御値Ｆｃ１が示され、縦軸に周波数制御値Ｆｃ２が示されている。図７において、ＦＮ≦Ｆｃ１≦ＦＰである場合には、Ｆｃ２＝Ｆｃ１となる。Ｆｃ１＞ＦＰである場合には、Ｆｃ２＝ＦＰとなる。Ｆｃ１＜ＦＮである場合には、Ｆｃ２＝ＦＮとなる。可変制限範囲の幅Ｗ１＝ＦＰ－ＦＮは、リミッタ制御部２６によって制御される。
【0076】
再び図５を参照して、リミッタ制御部２６は、位相差検出器２０によって検出された位相差Δθと、商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩとに基づき、正側制限値ＦＰおよび負側制限値ＦＮを生成して周波数リミッタ２５に与える。リミッタ制御部２６は、位相差Δθが減少したことに応じて可変制限範囲の幅Ｗ１＝ＦＰ－ＦＮを縮小させる。
【0077】
図８は、リミッタ制御部２６の構成を示すブロック図である。図８において、リミッタ制御部２６は、絶対値演算部４０、制限値演算部４１、周波数検出器４２、基準値演算部４２Ａ、加算器４３、減算器４４、最大値設定部４５、制限値リミッタ４６，４８、および最小値設定部４７を含む。
【0078】
絶対値演算部４０は、位相差検出器２０（図５）によって検出された位相差Δθの絶対値｜Δθ｜を求める。制限値演算部４１は、位相差の絶対値｜Δθ｜に基づいて制限値ＦＷを求め、位相差の絶対値｜Δθ｜が減少したことに応じて制限値ＦＷを減少させる。
【0079】
図９は、制限値演算部４１の動作を示す図である。図９では、横軸に位相差の絶対値｜Δθ｜が示され、縦軸に制限値ＦＷが示されている。図９に示すように、位相差の絶対値｜Δθ｜が増大すると、制限値ＦＷは、位相差の絶対値｜Δθ｜に比例して最小値ＦＷminから最大値ＦＷmaxまで増大する。換言すると、位相差の絶対値｜Δθ｜が減少すると、制限値ＦＷは、位相差の絶対値｜Δθ｜に比例して最大値ＦＷmaxから最小値ＦＷminまで減少する。
【0080】
なお、最小値ＦＷminは０よりも大きな所定値に設定されている。最小値ＦＷminを０にすると、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθを０にすることができなくなるからである。
【0081】
再び図８を参照して、周波数検出器４２は、商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩの周波数ｆｉを検出する。基準値演算部４２Ａは、周波数検出器４２によって検出される交流電圧ＶＩの周波数ｆｉと、商用周波数の定格値ｆｃｒとの差Δｆｉ＝ｆｉ－ｆｃｒを求め、その差Δｆｉに応じた値の基準値ＦＲを求める。
【0082】
たとえば、発振器２８が電圧制御発振器である場合には、基準値ＦＲは電圧値である。たとえば、ｆｉ，ｆｃｒがともに６０Ｈｚである場合には、Δｆｉは０Ｈｚとなり、ＦＲは０Ｈｚを示す電圧値となる。後述するが、この場合には発振器２８は、Δｆｉ＝０Ｈｚに定格値ｆｃｒを加算した周波数ｆｏ＝Δｆｉ＋ｆｃｒの交流信号ｖａｃを出力することとなる。
【0083】
加算器４３は、基準値ＦＲと制限値ＦＷを加算して正側制限値ＦＰＡ＝ＦＲ＋ＦＷを生成する。減算器４４は、基準値ＦＲから制限値ＦＷを減算して負側制限値ＦＮＡ＝ＦＲ－ＦＷを生成する。
【0084】
最大値設定部４５は、正側制限値ＦＰの最大値ＦＰmaxを設定する。最大値ＦＰmaxは、発振器２８が出力可能な最高周波数ｆmaxから商用周波数の定格値ｆｃｒを減算した値（ｆmax－ｆｃｒ）を示す電圧値である。制限値リミッタ４６は、正側制限値ＦＰＡを最大値ＦＰmax以下に制限して正側制限値ＦＰを生成する。この正側制限値ＦＰは、周波数リミッタ２５（図５）に与えられる。
【0085】
最小値設定部４７は、負側制限値ＦＮの最小値ＦＮminを設定する。最小値ＦＮminは、発振器２８が出力可能な最低周波数ｆminから商用周波数の定格値ｆｃｒを減算した値（ｆmin－ｆｃｒ）を示す電圧値である。制限値リミッタ４８は、負側制限値ＦＮＡを最小値ＦＮmin以上に制限して負側制限値ＦＮを生成する。この負側制限値ＦＮは、周波数リミッタ２５（図５）に与えられる。
【0086】
図１０は、リミッタ制御部２６の動作を示す図である。図１０において、（Ａ）は交流電圧ＶＩの周波数ｆｉが商用周波数の定格値ｆｃｒである場合（ｆｉ＝ｆｃｒ）を示し、（Ｂ）は交流電圧ＶＩの周波数ｆｉが商用周波数の定格値ｆｃｒよりも低い場合（ｆｉ＜ｆｃｒ）を示している。
【0087】
図１０（Ａ）（Ｂ）において、交流電圧ＶＩの周波数ｆｉは、位相差の絶対値｜Δθ｜に依らず一定であるものとする。交流電圧ＶＩの周波数ｆｉは、基準値ＦＲに対応している。位相差の絶対値｜Δθ｜が増大すると、正側制限値ＦＰＡが上昇するとともに、負側制限値ＦＮＡが下降する。
【0088】
正側制限値ＦＰＡが最大値ＦＰmax以下である場合は、正側制限値ＦＰＡが正側制限値ＦＰとなり、正側制限値ＦＰＡが最大値ＦＰmaxよりも高くなると、最大値ＦＰmaxが正側制限値ＦＰとなる。
【0089】
また、負側制限値ＦＮＡが最小値Ｆmin以上である場合は、負側制限値ＦＮＡが負側制限値ＦＮとなり、負側制限値ＦＮＡが最小値ＦＮminよりも低くなると、最小値ＦＮminが負側制限値ＦＮとなる。なお、位相差の絶対値｜Δθ｜に依らず、ＦＰＡ＜ＦＰmax，ＦＮＡ＞ＦＮminであっても構わない。この場合は、ＦＰ＝ＦＰＡ，ＦＮ＝ＦＮＡとなる。
【0090】
図１０（Ａ）に示すように、ｆｉ＝ｆｃｒである場合には、基準値ＦＲを示す直線を中心線として、正側制限値ＦＰを示す曲線と負側制限値ＦＮを示す曲線とは対称になる。また図１０（Ｂ）に示すように、ｆｉ＜ｆｃｒである場合には、負側制限値ＦＮが最小値ＦＮminとなる｜Δθ｜が、正側制限値ＦＰが最大値ＦＰmaxとなる｜Δθ｜よりも小さくなる。したがって、ｆｉ＜ｆｃｒである場合には、基準値ＦＲを示す直線を中心線として、正側制限値ＦＰを示す曲線と負側制限値ＦＮを示す曲線とは対称にならない。
【0091】
また図示しないが、ｆｉ＞ｆｃｒである場合には、正側制限値ＦＰが最大値ＦＰmaxとなる｜Δθ｜が、負側制限値ＦＮが最小値ＦＮminとなる｜Δθ｜よりも小さくなる。したがって、ｆｉ＞ｆｃｒである場合には、基準値ＦＲを示す直線を中心線として、正側制限値ＦＰを示す曲線と負側制限値ＦＮを示す曲線とは対称にならない。
【0092】
再び図５を参照して、加算器２７は、周波数リミッタ２５によって生成される周波数制御値Ｆｃ２に商用周波数の定格値ｆｃｒを示す電圧値Ｆｃｒを加算して周波数指令値Ｆｃ３を生成する。発振器２８は、周波数指令値Ｆｃ３に応じた値の周波数ｆｏを有する交流信号ｖａｃを出力する。加算器２７および発振器２８は、周波数制御値Ｆｃ２に応じた値の周波数ｆｏを有する交流信号ｖａｃを生成する交流信号発生部の一実施例を構成する。この交流信号ｖａｃは、制御部１４(図２）に与えられるとともに、位相差検出器２０にフィードバックされる。
【0093】
次に、この位相同期制御回路１２の動作について説明する。停電検出信号φ１１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルである場合（商用交流電源５の健全時）には、位相差検出器２０（図５）および積分項演算部２３が活性化される。
【0094】
商用交流電源５から供給される交流電圧ＶＩと、発振器２８によって生成される交流信号ｖａｃとの位相差Δθが位相差検出器２０によって検出され、その検出値が比例項演算部２２、積分項演算部２３、およびリミッタ制御部２６に与えられる。
【0095】
比例項演算部２２によって位相差Δθに応じた値の周波数制御値ＦＰが生成され、積分項演算部２３によって位相差Δθに応じた値の周波数制御値ＦＩが生成され、加算器２４によって周波数制御値ＦＰと周波数制御値ＦＩが加算されて周波数制御値Ｆｃ１が生成される。
【0096】
リミッタ制御部２６では、絶対値演算部４０（図８）によって位相差の絶対値｜Δθ｜が求められ、制限値演算部４１によって絶対値｜Δθ｜に応じた値の制限値ＦＷが求められる。また、周波数検出器４２によって交流電圧ＶＩの周波数ｆｉが検出され、基準値演算部４２Ａによって交流電圧ＶＩの周波数ｆｉと商用周波数の定格値ｆｃｒとの差Δｆｉ＝ｆｉ－ｆｃｒを示す電圧値である基準値ＦＲが求められる。
【0097】
加算器４３によって正側制限値ＦＰＡ＝ＦＲ＋ＦＷが生成され、減算器４４によって負側制限値ＦＮＡ＝ＦＲ－ＦＷが生成される。正側制限値ＦＰＡは、制限値リミッタ４６によって最大値ＦＰmax以下に制限されて正側制限値ＦＰとなる。また、負側制限値ＦＮＡは、制限値リミッタ４８によって最小値ＦＮmin以上に制限されて負側制限値ＦＮとなる。
【0098】
正側制限値ＦＰは、周波数リミッタ２５の比較器３１（図６）およびセレクタ３３に与えられる。負側制限値ＦＮは、周波数リミッタ２５の比較器３２およびセレクタ３３に与えられる。周波数制御値Ｆｃ１は、周波数リミッタ２５の比較器３１，３２およびセレクタ３３に与えられる。
【0099】
比較器３１によって周波数制御値Ｆｃ１と正側制限値ＦＰの高低が比較され、比較器３２によって周波数制御値Ｆｃ１と負側制限値ＦＮの高低が比較され、それらの比較結果に基づいて、周波数制御値Ｆｃ１、正側制限値ＦＰ、および負側制限値ＦＮのうちのいずれかの値がセレクタ３３によって選択され、周波数制御値Ｆｃ２として出力される。
【0100】
ＦＮ≦Ｆｃ１≦ＦＰである場合には、Ｆｃ２＝Ｆｃ１となる。Ｆｃ１＞ＦＰである場合には、Ｆｃ２＝ＦＰとなる。Ｆｃ１＜ＦＮである場合には、Ｆｃ２＝ＦＮとなる。加算器２７（図５）によって周波数制御値Ｆｃ２に商用周波数の定格値ｆｃｒを示す電圧値Ｆｃｒが加算されて周波数指令値Ｆｃ３が生成され、発振器２８は、周波数指令値Ｆｃ３に応じた値の周波数の交流信号ｖａｃを生成する。交流信号ｖａｃは、位相差検出器２０にフィードバックされる。
【0101】
商用交流電源５の健全時には、交流信号ｖａｃの位相および周波数ｆｏは交流電圧ＶＩの位相および周波数ｆｉに一致しており、位相差Δθは０であり、可変制限範囲の幅Ｗ１（図１０）はリミッタ制御部２６によって最小値（２×ＦＷmin）に設定されている。交流電圧ＶＩの周波数ｆｉが商用周波数の定格値ｆｃｒである場合には、周波数指令値Ｆｃ３は定格値ｆｃｒを示す電圧値Ｆｃｒにされ、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏも定格値ｆｃｒにされる。
【0102】
商用交流電源５の停電が発生すると、停電検出信号φ１１が非活性化レベルの「Ｌ」レベルから活性化レベルの「Ｈ」レベルに立ち上げられ、位相差検出器２０は、位相差Δθが０であることを示す信号を出力し、積分項演算部２３は、停電発生前の値の周波数制御値ＦＩを保持および出力する。
【0103】
たとえば、停電発生前における交流電圧ＶＩの周波数ｆｉが定格値ｆｃｒよりも１Ｈｚだけ低い場合には、周波数制御値ＦＩは－１Ｈｚを示す値となる。これにより、商用交流電源５の停電時には、停電発生前の位相および周波数ｆｏを有する交流信号ｖａｃが発振器２８から出力される。
【0104】
次に、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧して、停電検出信号φ１１が活性化レベルの「Ｈ」レベルから非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられると、位相差検出器２０および積分項演算部２３が活性化される。このとき、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが大きな値（たとえばπ／２）になっていたものとする。
【0105】
この場合、位相差検出器２０によって大きな位相差Δθが検出され、比例項演算部２２および積分項演算部２３によって大きな周波数制御値ＦＰ，ＦＩが生成され、大きな周波数制御値Ｆｃ１が生成される。また、制限値演算部４１（図８）によって大きな制限値ＦＷが生成され、周波数リミッタ２５の可変制限範囲が大きな幅Ｗ１に設定される。
【0106】
このとき、周波数リミッタ２５の可変制限範囲の幅Ｗ１が大きいので、大きな周波数制御値Ｆｃ１が周波数リミッタ２５を通過して周波数制御値Ｆｃ２となり、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが上昇し、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが減少する。
【0107】
位相差Δθが減少すると、周波数制御部２１によって周波数制御値Ｆｃ１が減少される。また、制限値演算部４１（図８）によって制限値ＦＷが減少され、周波数リミッタ２５の可変制限範囲が小さな幅Ｗ１に設定される。
【0108】
このとき、周波数リミッタ２５の可変制限範囲の幅Ｗ１が小さいので、周波数制御値Ｆｃ１が周波数リミッタ２５によって制限されて周波数制御値Ｆｃ２となり、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが下降し、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが減少し、位相差Δθおよび周波数ｆｏのオーバーシュートが抑制される（図４参照）。
【0109】
図１１は、位相同期制御回路１２と比較例の動作を示すタイムチャートである。図１１において、（Ａ）は交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθの波形を示し、（Ｂ）は交流信号ｖａｃの周波数ｆｏと周波数リミッタ２５の正側制限値ＦＰおよび負側制限値ＦＮの波形を示している。正側制限値ＦＰと負側制限値ＦＮの差が周波数リミッタ２５の可変制限範囲の幅Ｗ１＝ＦＰ－ＦＮである。
【0110】
また、図１１において、実線は本実施の形態１の位相同期制御回路１２の動作を示し、点線は比較例となる位相同期制御回路の動作を示している。比較例の位相同期制御回路が本実施の形態１の位相同期制御回路１２と異なる点は、周波数リミッタ２５およびリミッタ制御部２６が除去され、周波数制御値Ｆｃ１が加算器２７に直接与えられる点である。
【0111】
まず、本実施の形態１の位相同期制御回路１２の動作について説明する。時刻ｔ０において、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧し、停電検出信号φ１１が活性化レベルの「Ｈ」レベルから非活性化レベルの「Ｌ」レベルに立ち下げられたものとする。このとき、交流電圧ＶＩの周波数ｆｉと交流信号ｖａｃの周波数ｆｏは一致しており（ｆｏ＝ｆｉ）、交流電圧ＶＩの位相が交流信号ｖａｃの位相よりも進んでおり、位相差Δθが正の値になっているものとする。
【0112】
停電検出信号φ１１が「Ｌ」レベルにされると、位相差検出器２０および積分項演算部２３（図５）が活性化される。位相差Δθが正の値になっているので、周波数制御部２１によって周波数制御値Ｆｃ１が上昇される。
【0113】
この時点では、位相差Δθが大きく、周波数リミッタ２５の可変制限範囲の幅Ｗ１＝ＦＰ－ＦＮが大きいので、周波数制御値Ｆｃ１が周波数リミッタ２５を通過して周波数制御値Ｆｃ２となり、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが上昇する。交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが上昇するに従って、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが減少し、リミッタ制御部２６（図５）によって周波数リミッタ２５の可変制限範囲の幅Ｗ１が縮小される。
【0114】
時刻ｔ１において、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが周波数リミッタ２５の正側制限値ＦＰに到達し、周波数ｆｏは正側制限値ＦＰとともに減少する。時刻ｔ２において、位相差Δθが０に到達し、正側制限値ＦＰは最小値ＦＷminに到達する。
【0115】
このとき、ｆｏ＞ｆｉであるので、交流信号ｖａｃを示すベクトルが交流電圧ＶＩを示すベクトルを追い越してしまい、位相差Δθが負の値にオーバーシュートする。しかし、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏと交流電圧ＶＩの周波数ｆｉとの差が正側制限値ＦＰの最小値ＦＷminに縮小されているので、位相差Δθのオーバーシュートは小さく抑制される。
【0116】
位相差Δθが負の値にオーバーシュートすると、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが交流電圧ＶＩの周波数ｆｉよりも低下し、位相差Δθが０に向かって上昇する。位相差Δθが０に向かって上昇すると、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが交流電圧ＶＩの周波数ｆｉに向かって上昇し、位相差Δθが０になり、ｆｏ＝ｆｉとなる。つまり、交流信号ｖａｃの位相および周波数ｆｏが交流電圧ＶＩの位相および周波数ｆｉに一致する。
【0117】
これに対して比較例では、周波数リミッタ２５がないので、時刻ｔ１を過ぎても交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが上昇し、周波数ｆｏが正側制限値ＦＰよりも大きな値になる。周波数ｆｏが正側制限値ＦＰよりも大きな値になるので、位相差Δθが実施の形態１よりも早く０に到達し、位相差Δθが大きな負の値にオーバーシュートする。
【0118】
位相差Δθが大きな負の値にオーバーシュートすると、位相差Δθを０に戻すために、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが大きく下降され、負側制限値ＦＮよりも低くなる。位相差Δθが上昇に転じると、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏも上昇に転じる。位相差Δθが０を通過して正の値にオーバーシュートすると、位相差Δθを０に戻すために、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが上昇される。このように、比較例では、実施の形態１に比べ、交流信号ｖａｃの周波数変動が大きくなり、交流信号ｖａｃの位相および周波数ｆｏを交流電圧ＶＩの位相および周波数ｆｉに一致させるのに必要な時間が長くなる。
【0119】
なお、上記特許文献１では、商用交流電源５の停電時には、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏを定格値ｆｃｒに設定しておき、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧した場合には、位相差Δθが０に到達してから同期制御を開始するので、交流信号ｖａｃの位相および周波数ｆｏを交流電圧ＶＩの位相および周波数ｆｉに一致させるまでの時間が長くなる恐れがある。
【0120】
以上のように、この実施の形態１では、交流電圧ＶＩと交流信号ｖａｃの位相差Δθが減少したことに応じて、周波数リミッタ２５の可変制限範囲の幅Ｗ１を縮小させるので、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏのオーバーシュートを小さく抑制することができる。したがって、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏの周波数変動を小さく抑制することができ、かつ交流信号ｖａｃの位相および周波数ｆｏを交流電圧ＶＩの位相および周波数ｆｉに迅速に一致させることができる。
【0121】
このため、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧してから高速スイッチ１をオンさせるまでの期間において、電力変換装置の出力電圧ＶＯの周波数変動を小さく抑制することができ、出力電圧ＶＯの周波数変動によって負荷６に悪影響が発生することを防止することができる。また、商用交流電源５が復旧してから高速スイッチ１をオンさせるまでの期間を短くすることができるので、バッテリ７の直流電力の消費量を小さくすることができ、バッテリ７の小型化、低価格化を図ることができる。
【0122】
［実施の形態２］
実施の形態１で説明したように、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧してから高速スイッチ１をオンさせるまでの期間では、位相同期制御回路１２によって生成される交流信号ｖａｃと同じ周波数ｆｏの交流電圧が双方向コンバータ３によって生成され、変圧器２を介して負荷６に供給される。負荷６の種類（たとえばモータ）によっては、周波数ｆｏが急に変化すると負荷６に悪影響が発生する恐れがある。この実施の形態２では、この問題の解決が図られる。
実施の形態１で説明したように、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧してから高速スイッチ１をオンさせるまでの期間では、位相同期制御回路１２によって生成される交流信号ｖａｃと同じ周波数ｆｏの交流電圧が双方向コンバータ３によって生成され、変圧器２を介して負荷６に供給される。負荷６の種類（たとえばモータ）によっては、周波数ｆｏが急に変化すると負荷６に悪影響が発生する恐れがある。この実施の形態２では、この問題の解決が図られる。
【0123】
図１２は、本開示の実施の形態２に従う電力変換装置に含まれる位相同期制御回路５０の構成を示すブロック図であって、図５と対比される図である。図１２において、この位相同期制御回路５０が位相同期制御回路１２と異なる点は、周波数リミッタ２５と加算器２７の間に変化量リミッタ５１が追加されている点である。
【0124】
変化量リミッタ５１は、周波数リミッタ２５によって生成される周波数制御値Ｆｃ２の単位時間当たりの変化量を所定の制限範囲内に制限して周波数制御値Ｆｃ２Ａを生成する。加算器２７は、周波数制御値Ｆｃ２Ａに商用周波数の定格値ｆｃｒを示す電圧値Ｆｃｒを加算して周波数指令値Ｆｃ３を生成する。発振器２８は、周波数指令値Ｆｃ３の応じた値の周波数ｆｏの交流信号ｖａｃを生成する。
【0125】
図１３は、変化量リミッタ５１の構成を示すブロック図である。図１３において、変化量リミッタ５１は、変化量検出器６０、制限値設定部６１，６２、比較器６３，６４、セレクタ６５、クロック発生器６６、および演算部６７を含む。
【0126】
変化量検出器６０は、周波数リミッタ２５（図１２）によって生成される周波数制御値Ｆｃ２と、演算部６７によって生成される周波数制御値Ｆｃ２Ａとの差である変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａを検出する。
【0127】
制限値設定部６１は、変化量ΔＦＩの正側制限値ΔＦＰを設定する。制限値設定部６２は、変化量ΔＦＩの負側制限値ΔＦＮを設定する。正側制限値ΔＦＰおよび負側制限値ΔＦＮは、負荷６の種類に応じた値に設定される。ΔＦＮ＝－ΔＦＰである。
【0128】
比較器６３は、正側制限値ΔＦＰと変化量ΔＦＩの高低を比較し、比較結果を示す信号φ６３を出力する。ΔＦＩ≦ΔＦＰである場合には、信号φ６３は「Ｈ」レベルとなる。ΔＦＩ＞ΔＦＰである場合には、信号φ６３は「Ｌ」レベルとなる。
【0129】
比較器６４は、変化量ΔＦＩと負側制限値ΔＦＮとの高低を比較し、比較結果を示す信号φ６４を出力する。ΔＦＩ≧ΔＦＮである場合には、信号φ６４は「Ｈ」レベルとなる。ΔＦＩ＜ΔＦＮである場合には、信号φ６４は「Ｌ」レベルとなる。
【0130】
セレクタ６５は、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４に基づいて、変化量ΔＦＩ、正側制限値ΔＦＰ、および負側制限値ΔＦＮのうちのいずれかの値を選択し、選択した値を変化量ΔＦＯとして出力する。
【0131】
信号φ６３，φ６４がともに「Ｈ」レベルである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＩとなる。信号φ６３，φ６４がそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベル」である場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＰとなる。信号φ６３，φ６４がそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＮとなる。
【0132】
図１４は、セレクタ６５の動作を示す図である。図１４では、横軸に周波数差ΔＦＩが示され、縦軸に変化量ΔＦＯが示されている。図１４において、ΔＦＮ≦ΔＦＩ≦ΔＦＰである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＩとなる。ΔＦＰ＜ΔＦＩである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＰとなる。ΔＦＩ＜ΔＦＮである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＮとなる。正側制限値ΔＦＰと負側制限値ΔＦＮの間の範囲は、変化量制限範囲である。変化量制限範囲の幅Ｗ２は、正側制限値ΔＦＰと負側制限値ΔＦＮの差である（Ｗ２＝ΔＦＰ－ΔＦＮ）。
【0133】
再び図１３を参照して、クロック発生器６６は、所定周波数のクロック信号ＣＬＫを生成する。クロック信号ＣＬＫの一周期が、単位時間とされる。演算部６７は、クロック信号ＣＬＫの各パルスに応答して（すなわち単位時間が経過する毎に）、現在の周波数制御値Ｆｃ２Ａにセレクタ６５からの変化量ΔＦＯを加算して新しい周波数制御値Ｆｃ２Ａを生成する。新しい周波数制御値Ｆｃ２Ａは、変化量検出器６０にフィードバックされるとともに、加算器２７（図１２）に与えられる。
【0134】
ΔＦＮ≦ΔＦＩ≦ΔＦＰである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＩとなり、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して現在の周波数制御値Ｆｃ２Ａに変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩが加算され、新たな周波数制御値Ｆｃ２Ａは周波数制御値Ｆｃ２に一致する。
【0135】
ΔＦＰ＜ΔＦＩである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＰとなり、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して現在の周波数制御値Ｆｃ２Ａに変化量ΔＦＯ＝ΔＦＰが加算され、新たな周波数制御値Ｆｃ２ＡはΔＦＰだけ上昇する。この場合は、Ｆｃ２Ａ＜Ｆｃ２となる。
【0136】
ΔＦＩ＜ΔＦＮである場合には、ΔＦＯ＝ΔＦＮとなり、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して現在の周波数制御値Ｆｃ２Ａに変化量ΔＦＯ＝ΔＦＮが加算され、新たな周波数制御値Ｆｃ２ＡはΔＦＮだけ下降する。この場合は、Ｆｃ２Ａ＞Ｆｃ２となる。
【0137】
図１５は、変化量リミッタ５１の動作を示すタイムチャートである。図１５において、（Ａ）は周波数制御値Ｆｃ２の波形を示し、（Ｂ）は周波数制御値Ｆｃ２Ａの波形を示し、（Ｃ）は変化量ΔＦｏの波形を示している。
【0138】
時刻ｔ０において、周波数制御値Ｆｃ２が０で一定であり、Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２であるものとする。このとき、変化量検出器６０（図１３）によって検出される変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａは０であり、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はともに「Ｈ」レベルとなり、セレクタ６５によって変化量ΔＦＩ＝０が選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩ＝０となる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫの各パルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝０が加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２が生成される。
【0139】
時刻ｔ１～ｔ２において、周波数制御値Ｆｃ２が０から正側制限値ＦＰまで一定速度で緩やかに上昇したものとする。このとき、変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａが正側制限値ΔＦＰと０の間の一定値となり、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はともに「Ｈ」レベルとなり、セレクタ６５によって変化量ΔＦＩが選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩとなる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩが加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２＋ΔＦＩが生成される。したがって、周波数制御値Ｆｃ２Ａは周波数制御値Ｆｃ２に追随して緩やかに上昇する。
【0140】
時刻ｔ２～ｔ３において、周波数制御値Ｆｃ２が正側制限値ＦＰから０まで一定速度で緩やかに下降したものとする。このとき、変化量ΔＦＩ＝Ｆ２－Ｆ２Ａが０と負側制限値ΔＦＮの間の一定値となり、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はともに「Ｈ」レベルとなり、セレクタ６５によって変化量ΔＦＩが選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩとなる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩが加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２＋ΔＦＩが生成される。したがって、周波数制御値Ｆｃ２Ａは周波数制御値Ｆｃ２に追随して緩やかに下降する。
【0141】
時刻ｔ４において、周波数制御値Ｆｃ２が０から正側制限値ＦＰまで急激に上昇したものとする。このとき、変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａが正側制限値ΔＦＰよりも大きな値となり、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルとなり、セレクタ６５によって正側制限値ΔＦＰが選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＰとなる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫの各パルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝ΔＦＰが加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２＋ΔＦＰが生成される。したがって、周波数制御値Ｆｃ２Ａは正側制限値ＦＰに向かって一定速度で上昇する。
【0142】
変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａが正側制限値ΔＦＰ以下になると、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はともに「Ｈ」レベルとなり、セレクタ６５によって変化量ΔＦＩが選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩとなる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩが加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２＋ΔＦＩが生成される。したがって、周波数制御値Ｆｃ２Ａは、単位時間当たり正側制限値ΔＦＰの割合で上昇して周波数制御値Ｆｃ２＝ＦＰに到達する（時刻ｔ５）。
【0143】
時刻ｔ６において、周波数制御値Ｆｃ２が正側制限値ＦＰから０まで急激に下降したものとする。このとき、変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａが負側制限値ΔＦＮよりも負側に大きな値となり、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルとなり、セレクタ６５によって負側制限値ΔＦＮが選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＮとなる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫの各パルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝ΔＦＮが加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２＋ΔＦＮが生成される。したがって、周波数制御値Ｆｃ２Ａは０に向かって一定速度で下降する。
【0144】
変化量ΔＦＩ＝Ｆｃ２－Ｆｃ２Ａが負側制限値ΔＦＮ以上になると、比較器６３，６４の出力信号φ６３，φ６４はともに「Ｈ」レベルとなり、セレクタ６５によって変化量ΔＦＩが選択されて変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩとなる。演算部６７において、クロック信号ＣＬＫのパルスに応答して周波数制御値Ｆｃ２に変化量ΔＦＯ＝ΔＦＩが加算され、周波数制御値Ｆｃ２Ａ＝Ｆｃ２＋ΔＦＩが生成される。したがって、周波数制御値Ｆｃ２Ａは、単位時間当たり負側制限値ΔＦＮの割合で下降して周波数制御値Ｆｃ２＝ＦＮに到達する。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。
【0145】
以上のように、本実施の形態２では、周波数リミッタ２５の後段に変化量リミッタ５１を設け、周波数制御値Ｆｃ２の単位時間当たりの変化量ΔＦＯを制限範囲内に制限するので、交流信号ｖａｃの周波数ｆｏが急激に変化することを防止することができる。このため、商用交流電源５が停電状態から健全状態に復旧してから高速スイッチ１をオンさせるまでの期間において、交流電圧ＶＯの周波数ｆｏが急激に変化して負荷６に悪影響が発生することを防止することができる。
【0146】
なお、位相同期制御回路５０から周波数リミッタ２５およびリミッタ制御部２６を除去し、周波数制御部２１の後段に変化量リミッタ５１を設けた場合でも、交流電圧ＶＯの周波数ｆｏが急激に変化して負荷６に悪影響が発生することを防止することができる。
【0147】
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請求の範囲によって示され、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】
【0148】
Ｔ１ 入力端子、Ｔ２ 出力端子、Ｔ３ 直流端子、Ｂ１～Ｂ４ ブレーカ、１ 高速スイッチ、２ 変圧器、３ 双方向コンバータ、４ 制御装置、５ 商用交流電源、６ 負荷、７ バッテリ、１１ 停電検出器、１２，５０ 位相同期制御回路、１３ 同期検出器、１４ 制御部、２０ 位相差検出器、２１ 周波数制御部、２２ 比例項演算部、２３ 積分項演算部、２４，２７，４３ 加算器、２５ 周波数リミッタ、２６ リミッタ制御部、２８ 発振器、３１，３２，６３，６４ 比較器、３３，６５ セレクタ、４０ 絶対値演算部、４１ 制限値演算部、４２ 周波数検出器、４２Ａ 基準値演算部、４４ 減算器、４５ 最大値設定部、４６，４８ 制限値リミッタ、４７ 最小値設定部、５１ 変化量リミッタ、６０ 変化量検出器、６１，６２ 制限値設定部、６６ クロック発生器、６７ 演算部。
【要約】
この位相同期制御回路（１２）は、交流電圧（ＶＩ）と交流信号（ｖａｃ）の位相差（Δθ）を検出する位相差検出器（２０）と、位相差がなくなるように第１の周波数制御値（Ｆｃ１）を生成する周波数制御部（２１）と、第１の周波数制御値を可変制限範囲内に制限して第２の周波数制御値（Ｆｃ２）を生成する周波数リミッタ（２５）と、位相差に基づいて可変制限範囲を設定し、位相差が減少したことに応じて可変制限範囲の幅を縮小させるリミッタ制御部（２６）と、第２の周波数制御値に応じた値の周波数の交流信号を生成する発振器（２８）とを備える。したがって、交流信号の周波数のオーバーシュートを小さく抑制できる。
【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】
【図14】
【図15】