特許 7564552 電力変換装置及び発電システム

(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】2024-10-01

(45)【発行日】2024-10-09

(54)【発明の名称】電力変換装置及び発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241002BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 R

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2021512143

(86)(22)【出願日】2020-03-30

(86)【国際出願番号】 JP2020014703

(87)【国際公開番号】W WO2020204010

(87)【国際公開日】2020-10-08

【審査請求日】2023-02-10

(31)【優先権主張番号】P 2019067353

(32)【優先日】2019-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果展開事業 産学共創プラットフォーム共同研究推進プログラム、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 修治

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 良和

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 哲郎

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２４４５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０４２５６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２１９２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１８２１６１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０５１５００（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２０８４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１６１０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２６８７９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４２ － ７／９８

Ｈ０２Ｊ ３／００ － ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連系インピーダンスを介して電力系統に接続された電力変換装置であって、
周波数１３ｋＨｚ以上のスイッチング周期でスイッチがスイッチングすることで、前記連系インピーダンスを介して前記電力系統に前記スイッチング周期で異なる幅のパルスの電力を出力する変換器と、
前記電力変換装置と前記電力系統の連系点の電圧を検出する電圧検出器と、
前記スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧に基づいて、前記変換器を制御する制御装置と、
を備える電力変換装置。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記出力電圧に基づいて瞬時電圧を算出し、前記瞬時電圧から前記変換器の電圧指令値を生成する、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記出力電圧の実数倍の値を有効電流指令値としている、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記出力電圧の実数倍の値を電流指令値とし、前記電流指令値に基づいて瞬時電圧を算出し、前記瞬時電圧から前記変換器の電圧指令値を生成する、
請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項5】

連系インピーダンスを介して交流電圧源として機能するシステムに接続された電力変換装置であって、
周波数１３ｋＨｚ以上の一定周期で異なる幅のパルスの電力を出力するようにスイッチングするスイッチを有し、所定交流電圧を出力する変換器と、
前記システムのシステム電圧を検出する電圧検出器と、
前記変換器を制御する制御装置とを備え、
前記電圧検出器は、前記変換器が接続された前記システムの所定箇所の電圧値を検出する検出手段と、前記検出手段の出力電圧を、前記一定周期の１周期分又は数周期分の期間、移動平均する又は移動平均の近似値を算出するフィルタリング手段を有することを特徴とする
電力変換装置。

【請求項6】

前記制御装置は、前記システム電圧に、有効電力を出力するための有効電力成分電圧指令値及び無効電力を出力するための無効電力成分電圧指令値の少なくとも１つ以上を加算して、電圧指令値を算出する電圧指令値生成手段を有する
請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項7】

連系インピーダンスを介して電力系統に接続された電力変換装置であって、
所定交流電圧を出力する変換器と、
前記電力系統の系統電圧を検出する系統電圧検出装置と、
パルス幅変調制御により前記変換器を制御する制御装置とを備え、
前記系統電圧検出装置は、検出した電圧について前記パルス幅変調制御に用いる搬送波の１周期分又は数周期分の期間の移動平均を算出することで前記系統電圧を検出し、
前記制御装置は、移動平均により算出された前記系統電圧に基づいて、前記変換器の電圧指令値を算出する機能を有する
電力変換装置。

【請求項8】

前記制御装置は、前記系統電圧に、有効電力を出力するための有効電力成分電圧指令値及び無効電力を出力するための無効電力成分電圧指令値の少なくとも１つ以上を加算して、前記電圧指令値を算出する電圧指令値生成手段を有する
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項9】

前記制御装置は、
実数倍した前記系統電圧を前記無効電力成分電圧指令値とし、
前記系統電圧を電流指令値として有効電力成分電圧指令値を算出する機能を有する
請求項８に記載の電力変換装置。

【請求項10】

前記制御装置は、前記系統電圧を時間微分することで、前記有効電力成分電圧指令値を
算出する機能を有する
請求項８又は９に記載の電力変換装置。

【請求項11】

前記有効電力成分電圧指令値は、前記系統電圧から１／４周期位相がずれている
請求項８～１０のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項12】

前記制御装置は、前記系統電圧を連系インピーダンス値で除算した電圧を時間微分することで前記有効電力成分電圧指令値を算出する微分演算手段を有する
請求項８～１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項13】

前記制御装置は、前記系統電圧に基づいて、ベクトル制御により前記電圧指令値を算出するベクトル制御手段である
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項14】

前記系統電圧のピーク値を算出し、前記電力系統の定格電圧と前記ピーク値との差分を前記系統電圧に加算することで、前記系統電圧と前記定格電圧との差分を補償する電圧補償部を備える
請求項７～１２のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項15】

前記制御装置は、前記系統電圧を時間微分することで、前記無効電力成分電圧指令値及び前記有効電力成分電圧指令値を算出する機能を有する
請求項８に記載の電力変換装置。

【請求項16】

前記制御装置は、実数倍した前記系統電圧に基づいて算出された有効電流指令実効値を時間微分することで前記有効電力成分電圧指令値を算出する有効分演算手段を備える
請求項８又は１５に記載の電力変換装置。

【請求項17】

前記有効分演算手段は、前記有効電流指令実効値を微分し、微分した前記有効電流指令実効値と前記連系インピーダンスのインダクタンス値の積と、前記有効電流指令実効値と前記連系インピーダンスの抵抗値の積とを加算して前記有効電力成分電圧指令値を算出する微分演算手段を有する
請求項１６に記載の電力変換装置。

【請求項18】

前記制御装置は、三相二相変換した後に、回転行列を使って９０度位相を回転させて、さらに二相三相変換を行うことで算出した９０度位相が進んだ前記系統電圧に基づいて算出された無効電流指令実効値を時間微分することで前記無効電力成分電圧指令値を算出する無効分演算手段を備える
請求項８又は１５に記載の電力変換装置。

【請求項19】

前記無効分演算手段は、前記無効電流指令実効値を微分し、微分した前記無効電流指令実効値と前記連系インピーダンスのインダクタンス値の積と、前記無効電流指令実効値と前記連系インピーダンスの抵抗値の積とを加算して前記無効電力成分電圧指令値を算出する微分演算手段を有する
請求項１８に記載の電力変換装置。

【請求項20】

前記制御装置が、前記系統電圧と、前記電力系統の定格相電圧とに基づいて、前記有効電流指令実効値を補償する電圧補償値を算出する電圧補償値演算手段を備える
請求項１６又は１７に記載の電力変換装置。

【請求項21】

前記制御装置が、前記系統電圧と、前記電力系統の定格相電圧とに基づいて、前記無効電流指令実効値を補償する電圧補償値を算出する電圧補償値演算手段を備える
請求項１８又は１９に記載の電力変換装置。

【請求項22】

前記システム電圧の実数倍の値を電流指令値としている
請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項23】

実数倍した前記システム電圧の微分値又は不完全微分値と、前記連系インピーダンスのインダクタンス値との積を算出する微分演算手段を有する
請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項24】

実数倍し、位相を９０度進めた又は９０度遅らせた前記システム電圧の微分値又は不完全微分値と、前記連系インピーダンスのインダクタンス値との積を算出する微分演算手段を有する
請求項５に記載の電力変換装置。

【請求項25】

前記系統電圧の実数倍の値を電流指令値としている
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項26】

実数倍した前記系統電圧の微分値又は不完全微分値と、前記連系インピーダンスのインダクタンス値との積を算出する微分演算手段を有する
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項27】

実数倍し、位相を９０度進めた又は９０度遅らせた前記系統電圧の微分値又は不完全微分値と、前記連系インピーダンスのインダクタンス値との積を算出する微分演算手段を有する
請求項７に記載の電力変換装置。

【請求項28】

連系インピーダンスを介して電力系統に接続された電力変換装置であって、
所定のスイッチング周期でスイッチがスイッチングし、前記連系インピーダンスを介して前記電力系統に電力を出力する変換器と、
前記電力変換装置と前記電力系統の連系点の電圧を検出する電圧検出器と、
前記スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧に基づいて、前記変換器を制御する制御装置と、
を備え、
前記出力電圧の実数倍の値を有効電流指令値としている電力変換装置。

【請求項29】

請求項１～２８のいずれか１項に記載の電力変換装置を備える発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換装置及び発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

再生可能エネルギーとして風力や太陽光などが注目されている。風力や太陽光を利用して発電する発電装置では、発電された直流電力を、パワーコンディショナーと呼ばれる電力変換装置を用いて交流電力に変換して電力系統に出力している。例えば、太陽光発電用の電力変換装置には、コンバータが備えられ、発電された直流電力を、電力変換装置の直流部に供給して、該直流電圧を所定の交流波形にコンバータで整形している。このとき、インピーダンスを介して系統に接続されたコンバータが、系統電圧と電力変換装置の出力電圧との間に所定の差電圧が生じるように当該出力電圧を制御することで、発電装置で発電された有効電力を電力系統に供給できる。

【0003】

このような電力変換装置では、系統事故などで電力系統の位相が変化すると、電力変換装置の出力電圧との差電圧が大きくなり、電力変換装置に過電流が流れ、故障する恐れがある。そのため、電力変換装置を故障することなく長時間運転させるためには、系統事故発生時に速やかに電力変換装置を電力系統から切り離すなど、何らかの施策が必要である。

【0004】

例えば、特許文献１には、電力系統の電圧を検出し、検出した電力系統の電圧に基づいて、保護停止すべき系統事故か否か判断し、保護停止すべきと判断されたときに運転を停止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】

【0005】

【文献】特開２００１－２６８７９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

通常の電力変換装置はパルス電圧もしくは、パルス電圧を合成した電圧を出力する。したがって、電力変換装置の出力には、振動成分（リプルともいう）が重畳する。その結果、電力系統にもリプルが重畳する。電力系統と電力変換器の連系点電圧などを検出して、それを電力変換器制御に活用する場合、検出値からリプル成分を除去するのが好ましい。例えば、電力変換装置に一次遅れのローパスフィルタを設け、連系点電圧を検出する電圧検出器の出力をフィルタに通すことで、電圧検出器の出力のリプルを除去できる。この場合、ローパスフィルタの時定数を小さく設定すると、ローパスフィルタの出力、すなわち、検出電圧に生じる検出遅れは小さいが、検出電圧にリプルが残る。一方でローパスフィルタの時定数を大きく設定すると、検出電圧のリプルは小さくなるが、検出遅れが大きくなる。

【0007】

そのため、一次遅れのローパスフィルタを用いた場合、時定数を小さくすると、検出遅れを小さくできるが、リプルを除去できず、時定数を大きくすると、リプルを除去できるが、検出遅れが大きくなる。特許文献１には、検出電圧のリプルを除去することについて言及されていない。そのため、時定数が大きく設定され、電力変換装置の電圧指令をゼロにしても電力変換装置から電流が流れたり、系統電圧の位相が大きく変換した場合には、急激な電圧の変化に追随できず、過電流が流れたりする恐れがある。また、時定数が小さく設定され、リプルが除去されておらず、リプルにより、電力変換装置を停止するか否かを誤検出する恐れがある。このように、一次遅れのローパスフィルタを用いた手法では、時定数の設定いかんで、過電流や誤動作の恐れがあり、検出した電圧の検出遅れ及びリプルを抑制できる電力変換装置が求められている。

【0008】

そこで、本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、検出した電圧のリプル及び検出遅れを抑制できる電力変換装置及び発電システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明による電力変換装置は、連系インピーダンスを介して電力系統に接続された電力変換装置であって、所定のスイッチング周期でスイッチがスイッチングし、前記連系インピーダンスを介して前記電力系統に電力を出力する変換器と、前記電力変換装置と前記電力系統の連系点の電圧を検出する電圧検出器と、前記スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧に基づいて、前記変換器を制御する制御装置と、を備える。

【0010】

本発明による電力変換装置は、連系インピーダンスを介して交流電圧源として機能するシステムに接続された電力変換装置であって、大略一定周期で異なる幅のパルスを出力するようにスイッチングするスイッチを有し、所定交流電圧を出力する変換器と、前記システムのシステム電圧を検出する電圧検出器と、前記変換器を制御する制御装置とを備え、前記電圧検出器は、前記変換器が接続された前記システムの所定箇所の電圧値を検出する検出手段と、前記検出手段の出力電圧を、一定周期の１周期分又は数周期分の期間、移動平均する又は移動平均の近似値を算出するフィルタリング手段を有することを特徴とする。

【0011】

本発明による電力変換装置は、連系インピーダンスを介して電力系統に接続された電力変換装置であって、所定交流電圧を出力する変換器と、前記電力系統の系統電圧を検出する系統電圧検出装置と、パルス幅変調制御により前記変換器を制御する制御装置とを備え、前記系統電圧検出装置は、検出した電圧について前記パルス幅変調制御に用いる搬送波の１周期分又は数周期分の期間の移動平均を算出することで前記系統電圧を検出し、前記制御装置は、移動平均により算出された前記系統電圧に基づいて、前記変換器の電圧指令値を算出する機能を有する。

【0012】

本発明による発電システムは、上記の電力変換装置を備える。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、検出した電圧のリプル及び検出遅れを抑制できる。とくに、パルス幅変調制御に用いる搬送波の１周期分の期間の移動平均を算出して電圧を検出することでよりリプル及び検出遅れを抑制できる。
また、パルス幅変調制御に用いる搬送波の数周期分の期間の移動平均を算出して電圧を検出することでよりリプル及び検出遅れを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態の電力変換装置を備える発電システムの一例を示す概略図である。

【図2】図２Ａは、アナログ演算による連系点電圧検出装置の構成を示す概略図であり、図２Ｂは、デジタル演算による連系点電圧検出装置の構成を示す概略図である。

【図3】本発明の第１実施形態の電力変換装置の制御装置を示す概略図である。

【図4】本発明の第２実施形態の制御装置を示す概略図である。

【図5】本発明の第２実施形態の変形例の制御装置の一部を拡大して示す概略図である。

【図6】本発明の第２実施形態の変形例の制御装置が備える電圧補償値演算ブロックを示す概略図である。

【図7】本発明の第４実施形態の電力変換装置を備える発電システムの一例を示す概略図である。

【図8】本発明の第４実施形態の電力変換装置の制御装置を示す概略図である。

【図9】本発明の第５実施形態の電力変換装置を備える発電システムの一例を示す概略図である。

【図10】本発明の第５実施形態の電力変換装置の電圧補償部を示す概略図である。

【図11】図１１Ａは、第１実施形態の電力変換装置のシミュレーションにより算出した、連系点電圧検出装置で検出した連系点電圧を示すグラフであり、図１１Ｂは、第１実施形態の電力変換装置のシミュレーションにより算出した、連系点電圧のフィードフォワードのみの場合の電力変換装置の出力電流を示すグラフである。

【図12】第２実施形態の変形例の電力変換装置の系統電圧の位相跳躍に対する動作のシミュレーション結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（１）第１実施形態
（１－１）本発明の第１実施形態の電力変換装置を備える発電システムの全体構成
第１実施形態では、発電システムに用いる場合を例にして第１実施形態の電力変換装置を説明する。まず、発電システムの構成について説明する。図１に示すように、発電システム１００は、電力系統５０を介して交流電圧源５５（３相交流の無限大母線とする）に連系されている。電力系統５０は、交流電圧源として機能するシステムである。発電システム１００は、有効電力源１５と電力変換装置１０とを備えており、有効電力源１５が電力変換装置１０に直流配線により接続されている。有効電力源１５は、風力発電装置や太陽光発電装置などの発電装置である。電力変換装置１０は、連系インピーダンスとしてのリアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔを介して、端子ＬＰＲ、ＬＰＳ、ＬＰＴ（以下、連系点ともいう）で電力系統５０の各相に連系されている。電力変換装置１０の構成は後述する。なお、本実施形態では、交流電圧の周波数が５０Ｈｚの交流電圧源５５及び電力系統５０を想定している。

【0016】

発電システム１００の動作について説明する。発電システム１００では、有効電力源１５が直流電力を発電し、直流電圧を電力変換装置１０に出力する。発電システム１００は、風力発電のように、交流で発電して、それを直流に電力変換するものや、電力を授受するバッテリシステムでも構わない。前者の場合、有効電力源１５として、風力発電装置がＡＣ－ＤＣを介して電力変換装置１０に接続され、後者の場合、有効電力源１５として、例えば２次電池などの充放電可能なバッテリが電力変換装置１０に接続される。このように、有効電力源１５は有効電力を電力変換装置１０に供給する。

【0017】

電力変換装置１０は、有効電力源１５から供給された直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を電力系統５０へ出力する。これにより、電力変換装置１０は、交流電圧源５５との間で電力系統５０を介して有効電力や無効電力を授受する。また、電力系統５０は、電線などで構成されているため、実際にはインピーダンス成分を有している。そのため、図１では、電力系統５０の各相のインピーダンス成分５３Ｒ、５３Ｓ、５３Ｔを、抵抗成分５１Ｒ、５１Ｓ、５１Ｔとリアクタンス成分５２Ｒ、５２Ｓ、５２Ｔとして示している。

【0018】

（１－２）本発明の第１実施形態の電力変換装置の構成
次に、電力変換装置１０の構成について説明する。図１に示すように、電力変換装置１０は、変換器１１と、リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔと、連系点電圧検出装置２０と、制御装置３０と、コンデンサ電圧検出器４３とを備えている。制御装置３０の構成は後述する。

【0019】

まず、変換器１１の構成を説明する。変換器１１は、三相フルブリッジ回路構成の変換器である。変換器１１は、Ｒ相変換部１１Ｒと、Ｓ相変換部１１Ｓと、Ｔ相変換部１１Ｔと、コンデンサ（直流コンデンサ）１４と、正側入力端子Ｐと、負側入力端子Ｎとを備えている。変換器１１は、Ｒ相変換部１１Ｒ、Ｓ相変換部１１Ｓ、Ｔ相変換部１１Ｔ及びコンデンサ１４が、正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎの間で並列に接続された構成をしている。変換器１１は、正側入力端子Ｐと負側入力端子Ｎとに有効電力源１５が接続されている。コンデンサ１４は直流コンデンサであり、コンデンサ１４の定格電圧は出力したい有効電力や無効電力の大きさに基づいて適宜選定される。

【0020】

Ｒ相変換部１１Ｒ、Ｓ相変換部１１Ｓ及びＴ相変換部１１Ｔは、ハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌが直列に接続され、ハイサイドスイッチ１２Ｈ側が正側入力端子Ｐに接続され、ローサイドスイッチ１２Ｌ側が負側入力端子Ｎに接続されている。Ｒ相変換部１１Ｒは、ハイサイドスイッチ１２Ｈとローサイドスイッチ１２Ｌの間の接続点に出力端子１３Ｒが設けられ、Ｓ相変換部１１Ｓは、ハイサイドスイッチ１２Ｈとローサイドスイッチ１２Ｌとの間の接続点に出力端子１３Ｓが設けられ、Ｔ相変換部１１Ｔは、ハイサイドスイッチ１２Ｈとローサイドスイッチ１２Ｌとの間の接続点に出力端子１３Ｔが設けられている。

【0021】

電力変換装置１０は、Ｒ相変換部１１Ｒの出力端子１３Ｒがリアクトル１７Ｒ、端子ＬＰＲを介して電力系統５０のｕ相に接続され、Ｓ相変換部１１Ｓの出力端子１３Ｓがリアクトル１７Ｓ、端子ＬＰＳを介して電力系統５０のｖ相に接続され、Ｔ相変換部１１Ｔの出力端子１３Ｔがリアクトル１７Ｔ、端子ＬＰＴを介して電力系統５０のｗ相に接続され、電力系統５０に連系されている。

【0022】

ハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌは、例えば、ＩＧＢＴなどでなるスイッチング素子と、還流ダイオードとで構成される。第１実施形態では、ハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌは、スイッチング素子の正側（ＩＧＢＴのコレクタ）と還流ダイオードの負側とが接続され、スイッチング素子の負側（ＩＧＢＴのエミッタ）と還流ダイオードの正側とが接続された、スイッチング素子及び還流ダイオードが逆並列に接続された構成である。

【0023】

このように、ハイサイドスイッチ１２Ｈ、ローサイドスイッチ１２Ｌは、スイッチング素子及び還流ダイオードを逆並列に接続することで、ハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌの負側から正側に電圧が印加されたとき、還流ダイオードに電流が流れるようにし、スイッチング素子であるＩＧＢＴのエミッタからコレクタに電流が流れることを防止して、ＩＧＢＴを保護できる。また、ハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌは、例えばＳｉＣ（シリコンカーバイド）のＭＯＳ―ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：ＭＯＳ型の電界効果トランジスタ）や、ＧａＮ（窒化ガリウム）でなるＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）やＳｉ（シリコン）上に形成されたＧａＮでなるＦＥＴなどのスイッチング素子で構成されていてもよい。これらのスイッチは、大略一定周期で異なる幅のパルスを出力するようにスイッチングされる。

【0024】

次に、系統電圧検出装置としての連系点電圧検出装置２０の構成を、図２Ａを参照して説明する。図２Ａに示すように、連系点電圧検出装置２０は、電圧検出器（検出手段）４１と、フィルタリング手段２１とを備える。連系点電圧検出装置２０は、電圧検出器４１で電力系統５０の各相の電圧を検出し、フィルタリング手段２１で検出した各相の電圧を相毎に所定の期間移動平均し、移動平均した電圧を各相の系統電圧として、制御装置３０に出力する。以下で、連系点電圧検出装置２０の各部の構成を説明する。

【0025】

電圧検出器４１は、電力系統５０の所定箇所に設けられ、所定箇所の電圧を検出する。本実施形態では、電圧検出器４１は、Ｒ相検出部、Ｓ相検出部及びＴ相検出部（図２Ａには不図示）を有し、Ｒ相検出部、Ｓ相検出部及びＴ相検出部が測定端子４１ａを介して電力変換装置１０のＲ相、Ｓ相及びＴ相と電力系統５０のｕ相、ｖ相及びｗ相との連系点にそれぞれ接続されている。測定端子４１ａは、２つの端子で構成されており、一方の端子が連系点に接続され、他方の端子が基準電位に接続されている。測定端子４１ａは、各相にそれぞれ１つずつ設けられているが、図２Ａでは、便宜上、１つの測定端子４１ａのみを示している。電圧検出器４１は、Ｒ相検出部、Ｓ相検出部及びＴ相検出部が、基準電位を基準とした端子ＬＰＲ、ＬＰＳ、ＬＰＴ（以下、連系点ともいう）の電位をそれぞれ検出する。このように、電圧検出器４１は、連系点の電圧を検出する。電圧検出器４１が検出した電圧は、交流中性点を基準電位とした電圧であり、電力系統５０の各相の相電圧に相当する電圧である。電圧検出は前記に限らず、線間電圧を検出してもよい。

【0026】

フィルタリング手段２１は、変換器１１のスイッチングに伴うリプル成分を除去することを目的として、電圧検出器４１の出力の移動平均を行う。移動平均は、フィルタリング手段２１のみで実施しても、後段の制御装置３０との組合せで実行してもよい。また、フィルタリング手段２１は、当該移動平均の近似値を算出してもよい。近似値は、例えば、移動平均の窓(期間)が制御装置の演算周期の整数倍でないことで、多少の誤差（例えば±３％）を含む場合など誤差を含む値を意味する。そのような場合でも、運転性能が若干下がるが、電力変換装置を運用することが可能である。

【0027】

変換器１１の各スイッチングが三角波比較方式のＰＷＭ（パルス幅変調）制御にて駆動される場合、フィルタリング手段２１の最も簡単な具現化手段としては、電圧検出器４１の出力をアナログ回路で積分するのが好ましい。例えば、図２Ａに示すように、オペアンプを用いた積分回路などにて積分することで移動平均を算出できる。図２Ａに示すフィルタリング手段２１は、２端子の入力端子２１ａ、抵抗２１ｂ、コンデンサ２１ｃ、２端子の出力端子２１ｄ及びオペアンプ２１ｅで構成されている。入力端子２１ａの一方は、抵抗２１ｂを介してオペアンプ２１ｅのマイナス端子に接続され、入力端子２１ａの他方は、オペアンプ２１ｅのプラス端子と出力端子２１ｄの一方に接続されている。オペアンプ２１ｅの出力は、出力端子２１ｄの他方に接続されると共に、コンデンサ２１ｃを介してオペアンプのマイナス端子にフィードバックされている。このように、フィルタリング手段２１は、積分回路に構成されており、検出電圧を積分することで、移動平均を算出している。フィルタリング手段２１は、このような積分回路を相毎にそれぞれ１つずつ有しているが、図２Ａでは便宜上、１つのみ示している。なお、抵抗２１ｂの抵抗値、コンデンサ２１ｃのキャパシタンス値、オペアンプ２１ｅのゲインなどは、リプルの周波数などを考慮して適宜設定すればよい。

【0028】

続いて、コンデンサ電圧検出器４３について説明する。コンデンサ電圧検出器４３は、コンデンサ１４の両端に接続されており、コンデンサ１４のコンデンサ電圧を検出する。コンデンサ電圧検出器４３は、検出結果を制御装置３０に出力する。

【0029】

（１－３）本発明の第１実施形態の電力変換装置の動作
続いて、電力変換装置１０の動作について説明する。電力変換装置１０は、連系点電圧Ｖのフィードフォワードにより出力される電圧成分と、有効電力成分電圧指令値に基づいて出力される電圧成分と、無効電力成分電圧指令値に基づいて出力される電圧成分との和電圧を出力する。電力変換装置１０の動作は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相で同じであるので、Ｒ相を代表として説明する。まず、変換器１１の動作について説明する。図１に示す変換器１１は、ゲートパルス生成部３７（図３参照）から、Ｒ相変換部１１Ｒのハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌにゲートパルス信号が入力される。具体的には、例えば、ハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌを構成するＩＧＢＴのゲートに所定の電圧が入力される。

【0030】

Ｒ相変換部１１Ｒは、スイッチをオン状態にするゲートパルス信号がハイサイドスイッチ１２Ｈに入力され、スイッチをオフ状態にするゲートパルス信号がローサイドスイッチ１２Ｌに入力されると、Ｒ相変換部１１Ｒの出力端子１３Ｒに、正のコンデンサ電圧を出力する。一方、Ｒ相変換部１１Ｒは、スイッチをオフ状態にするゲートパルス信号がハイサイドスイッチ１２Ｈに入力され、スイッチをオン状態にするゲートパルス信号がローサイドスイッチ１２Ｌに入力されると、Ｒ相変換部１１Ｒの出力端子１３Ｒに、負のコンデンサ電圧を出力する。このように、変換器１１は、Ｒ相変換部１１Ｒのハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌのオン・オフが切り替えられることで、コンデンサ１４の直流電圧を交流電圧に変換し、電力系統５０のｕ相に交流電圧を出力する。変換器１１は、各相が、同様の方法により、位相が互いに１２０度ずれた交流電圧を電力系統５０に出力するように制御されて三相交流電圧を出力する。

【0031】

なお、変換器１１の構成は、入力された直流電圧を三相の交流電圧に変換して電力系統に出力できれば特に限定されず、ＭＭＣ（Modular Multilevel. Converter：モジュラーマルチレベル変換器）などマルチレベル変換器や、所定の３レベルの電圧を出力できる３レベル変換器、特に、いわゆるＮＰＣ３レベル変換器であってもよい。

【0032】

次に、連系点電圧検出装置２０の動作について説明する。連系点電圧検出装置（電圧検出装置）２０は、交流電圧源として機能するシステムのシステム電圧を検出する。具体的には、連系点電圧検出装置２０は、電力系統５０の系統電圧として、連系点の電圧、すなわち、連系点電圧Ｖを検出する。電圧検出器４１は、各相の連系点ＬＰＲ、ＬＰＳ、ＬＰＴの電圧を検出し、検出した各相の電圧を検出端子４１ｂからフィルタリング手段２１へ出力する。フィルタリング手段２１は、入力端子２１ａから入力された各相の検出電圧を積分回路で相毎に積分する。フィルタリング手段２１は、検出電圧を時間積分することで、移動平均を算出している。フィルタリング手段２１は、移動平均結果を各相の連系点電圧Ｖとして出力端子２１ｄから制御装置３０へ出力する。このように、各相の連系点の電圧が検出され、検出電圧が時間積分により移動平均されることで、各相の連系点電圧Ｖが検出される。フィルタリング手段２１は、電圧検出器４１の出力電圧を所定期間移動平均することで、連系点電圧Ｖをフィルタリングしている。

【0033】

第１実施形態では、その後、制御装置３０にて、検出した連系点電圧Ｖ（移動平均の結果）の現在値と、ＰＭＷの三角波（搬送波）の１周期分の期間前に検出された連系点電圧Ｖの過去値との差分をとり、差分値の大きさを適宜調整（ゲイン調整）している。連系点電圧Ｖの現在値と過去値との差分をとることで、過去値を検出した時点と現在の間の期間が移動平均の期間に相当し、差分値がその期間に検出された連系点電圧Ｖの平均値となる。このように、第１実施形態では、パルス幅制御に用いる一定周期で変動する波である搬送波の１周期分（一定周期の１周期分）の期間の移動平均を算出するようにしている。なお、この作業を連系点電圧検出装置２０で行い、差分値を連系点電圧Ｖとして出力するようにしてもよい。

【0034】

また、移動平均は、このようなアナログ演算的ではなく、下記のようなデジタル演算的に求めることもできる。この場合、図２Ｂに示す連系点電圧検出装置２５を用いる。連系点電圧検出装置２５は、電圧検出器４１と、フィルタリング手段２６とを備える。電圧検出器４１の構成は同じであるので説明を省略する。フィルタリング手段２６は、メモリ２７と、演算部２８とで構成され、電圧検出器４１の出力電圧を所定期間移動平均することでフィルタリングする。メモリ２７は、電圧検出器４１が検出した各相の検出電圧を所定期間記憶する。メモリ２７は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブなどの公知の記憶装置である。演算部２８は、メモリ２７が相毎に記憶している検出電圧の平均値を算出し、算出結果を各相の連系点電圧Ｖとして制御装置３０へ出力する。演算部２８は、検出電圧の平均値を計算する専用のハードウェアであってもよく、汎用のプロセッサと組み込みソフトウェアによって実現されてもよく、ＰＣを用いてプログラムによって実現されてもよい。

【0035】

連系点電圧検出装置２５の動作を説明する。電圧検出器４１は、各相の連系点ＬＰＲ、ＬＰＳ、ＬＰＴの電圧を検出し、検出電圧をフィルタリング手段２６に出力する。フィルタリング手段２６では、メモリ２７が、入力された検出電圧を順次記憶し、後述の制御装置３０における三角波比較方式のＰＷＭ制御に用いる一定周期で変動する波である三角波（搬送波）の１周期分の期間、記憶を保持する。メモリ２７は、検出電圧を１周期分の期間経過後、記憶を保持した検出電圧を順次消去していく。すなわち、メモリ２７では、記憶している検出電圧が時間の経過と共に更新され、メモリ２７は、現在から搬送波の１周期分の期間前までの間に検出された検出電圧を記憶する。

【0036】

演算部２８は、メモリ２７が記憶している検出電圧を全て読み出し、読み出した検出電圧の平均値を算出し、算出した平均電圧を連系点電圧Ｖとして制御装置３０に出力する。メモリ２７が現在から搬送波の１周期分の期間前までの間に検出された検出電圧を記憶しており、当該検出電圧が時間の経過と共に更新されるので、演算部２８は、メモリ２７が記憶している全ての検出電圧を読み出して当該検出電圧の平均値を算出することで、搬送波の１周期分の期間で検出電圧の移動平均を算出していることになる。

【0037】

なお、検出電圧の移動平均を算出、もしくはその一部の演算を実施することができれば、連系点電圧検出装置２０、２５の構成は特に限定されない。

【0038】

制御装置３０は、このようにして検出した連系点電圧Ｖなどに基づいて、変換器１１の各スイッチのオン・オフ状態を制御し、変換器１１の出力電圧を制御する。第１実施形態では、移動平均を行って検出した連系点電圧Ｖを電圧指令値にフィードフォワードして、変換器１１の出力電圧を制御する。移動平均により検出した連系点電圧Ｖをそのままフィードフォワードして、すなわち、連系点電圧Ｖを用いて、三角波比較方式のＰＷＭを実施すれば、変換器１１は、理想的には連系点電圧Ｖと同じ電圧を出力するので、電圧変動に対するロバスト性をある程度確保できる。特に、電流ゼロのときの電圧変動に対するロバスト性はきわめて高い。但し、移動平均により信号の遅れが生じるので、信号遅れを小さくするには、変換器１１の各スイッチング周波数が高い方が好ましい。そのため、変換器１１の各スイッチには、スイッチング周波数の高いスイッチング素子を用いるのが好ましい。

【0039】

（１－４）第１実施形態の電力変換装置の制御装置の構成と動作
次いで、制御装置３０の構成と動作を、図３を参照して説明する。最初に制御装置３０の構成を説明する。図３に示すように、制御装置３０は、無効電力成分電圧指令値生成部３１と、電流算出部３２と、有効電力成分電流指令値生成部３３と、有効電力成分電圧指令値生成部３４と、ゲイン制御部３５と、電圧指令値生成部（電圧指令値生成手段）３６と、ゲートパルス生成部３７とを備えている。無効電力成分電圧指令値生成部３１は、ゲインがｑ（実数）の乗算器で構成されている。

【0040】

電流算出部３２は、連系インピーダンス値で除算する除算器で構成されている。有効電力成分電流指令値生成部３３は、ゲインがｄ（実数）の乗算器で構成されている。有効電力成分電圧指令値生成部３４は、微分演算手段として有効電力成分電流指令値に対して、
Ｌ・（ｄＩ／ｄｔ）＋ＲＩ・・・（１）
という式（１）の演算を行うように構成されている。有効電力成分電圧指令値生成部３４は、上記式を演算できる演算回路、例えば、微分器や加算器などを組み合わせて構成される。

【0041】

電圧指令値生成部３６は、加算器で構成されている。ゲートパルス生成部３７は、公知のＰＷＭ制御により変換器１１の各スイッチのオン・オフを制御するゲートパルス信号を生成するように構成されている。ゲイン制御部３５は、有効電力成分電流指令値生成部３３のゲインｄの値及び無効電力成分電圧指令値生成部３１のゲインｑの値を制御するように構成されている。

【0042】

続いて、制御装置３０の動作について説明する。制御装置３０は、有効電圧を出力するための連系点電圧に対して位相が９０度進んだ電圧と無効電圧を出力するための連系点電圧と同位相の電圧とを加算し、さらに、連系点電圧Ｖをフィードフォワードして電圧指令値Ｖｐｐを算出し、当該電圧指令値Ｖｐｐに基づいて変換器１１の出力電圧を制御する。以下では、その動作について具体的に説明する。

【0043】

制御装置３０では、連系点電圧検出装置２０で検出された連系点電圧Ｖが無効電力成分電圧指令値生成部３１と、電流算出部３２と、ゲイン制御部３５と、電圧指令値生成部３６とに入力される。無効電力成分電圧指令値生成部３１は、入力された連系点電圧Ｖの検出値をｑ倍して無効電力成分電圧指令値Ｖｑｐを生成し、電圧指令値生成部３６に出力する。電流算出部３２は、連系点電圧Ｖの検出値を連系インピーダンス値、すなわち、リアクトル１７Ｒの値（ωＬ、ωは連系点電圧Ｖの周波数、Ｌはリアクトル１７のインダクタンス値。）で除算し、連系点電圧Ｖの検出値を電流値に変換し、変換した電流値を有効電力成分電流指令値生成部３３に出力する。なお、リアクトル１７Ｒは、理想的には、抵抗成分が０であるので、本実施形態では、リアクトル１７Ｒの抵抗成分を無視している。有効電力成分電流指令値生成部３３は、入力された電流値をｄ倍して有効電力成分電流指令値を生成する。有効電力成分電流指令値生成部３３は、有効電力成分電流指令値を有効電力成分電圧指令値生成部３４に出力する。

【0044】

有効電力成分電圧指令値生成部３４は、有効電力成分電流指令値に対して上記式（１）の演算を行い、連系点電圧から算出された電流指令値から電圧指令値に変換し、有効電力成分電圧指令値Ｖｄｐを算出し、電圧指令値生成部３６に出力する。なお、リアクトル１７の抵抗成分は理想的には０なので、本実施形態では、リアクトル１７の抵抗成分をゼロとしている。ここで、式（１）は、リアクトルを流れる電流からリアクトルでの電圧降下を算出する式であり、電流を時間微分し、リアクトルのインダクタンス値を乗算した値に、リアクトルの抵抗成分と電流の積を加算している（Ｌはリアクトルのインダクタンス値、Ｒはリアクトルの抵抗成分、Ｉはリアクトルを流れる電流を表す。）。また、リアクトルでの電圧と電流の関係は、電圧の位相に対して電流の位相が９０度遅れている。

【0045】

そのため、式（１）で算出した電圧値（有効電力成分電圧指令値Ｖｄｐ）は、演算に用いた電流値（有効電力成分電流指令値）に対して位相が９０度進んでいる。その結果、有効電力成分電圧指令値Ｖｄｐは、有効電力成分電流指令値と同位相の連系点電圧Ｖに対しても９０度進んでいる。このように、制御装置３０は、連系点電圧Ｖを微分することで、連系点電圧Ｖより位相が９０度進んだ電圧（有効電力を出力するための有効電力成分電圧指令値Ｖｄｐ）を算出する機能を有する。なお、例えば制御周期毎に、前回の制御周期との時間の差分及び有効電力成分電流指令値の差分を算出し、有効電力成分電流指令値の差分を時間の差分で除することで、有効電力成分電流指令値の微分値を算出してもよい。

【0046】

電圧指令値生成部３６は、入力された連系点電圧Ｖの検出値と、無効電力成分電圧指令値Ｖｑｐと、有効電力成分電圧指令値Ｖｄｐとを加算し、電圧指令値Ｖｐｐを生成する。このように、制御装置３０は、移動平均により算出された系統電圧に基づいて、変換器１１の電圧指令値Ｖｐｐを算出する機能を有する。電圧指令値生成部３６は、生成した電圧指令値Ｖｐｐをゲートパルス生成部３７に出力する。ゲートパルス生成部３７は、ＰＷＭ制御のための搬送波（例えば、三角波）を生成し、入力された電圧指令値Ｖｐｐを当該搬送波で変調する。具体的には、ゲートパルス生成部３７は、電圧指令値Ｖｐｐを規格化し、規格化された電圧指令値Ｖｐｐと搬送波とを比較することで、ゲートパルス信号を生成する。ゲートパルス生成部３７は、搬送波による電圧指令値Ｖｐｐの変調により、変換器１１のＲ相変換部１１Ｒのハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌのオン・オフを制御するゲートパルス信号を生成する。ゲートパルス生成部３７は、生成したゲートパルス信号を当該スイッチに出力する。制御装置３０は、このようにして、Ｒ相変換部１１Ｒのハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌのオン・オフを制御する。

【0047】

ゲイン制御部３５は、有効電力成分電流指令値生成部３３のゲインｄの値及び無効電力成分電圧指令値生成部３１のゲインｑの値を制御する。ゲイン制御部３５は、連系点電圧検出装置２０で検出した連系点電圧Ｖや、連系点電圧Ｖから算出した電力系統５０（交流電圧源５５）の周波数、コンデンサ電圧検出器４３で検出した変換器１１のコンデンサ１４のコンデンサ電圧に基づいて、ゲインｑ及びゲインｄの値を決定し、電力変換装置１０が出力する無効電力及び有効電力を制御する。

【0048】

例えば、コンデンサ電圧検出器４３で検出したコンデンサ電圧が所定範囲より高い場合は、有効電力源１５から電力変換装置１０に流入する有効電力より、電力変換装置１０から電力系統５０に流出する有効電力を多くすることにより、コンデンサ電圧を低減できる。このように、ゲイン制御部３５は、ゲインｄの値を大きくし、電力変換装置１０が出力する有効電力を大きくすることで、有効電力源１５から電力変換装置１０に流入する有効電力と、電力変換装置１０から電力系統５０に流出する有効電力とをバランスさせる。一方で、コンデンサ電圧が所定範囲より低い場合は、有効電力源１５から電力変換装置１０に流入する有効電力より、電力変換装置１０から電力系統５０に流出する有効電力を小さくすることにより、コンデンサ電圧を上昇できる。このように、ゲイン制御部３５は、ゲインｄの値を小さくし、電力変換装置１０が出力する有効電力を小さくすることで、有効電力源１５から電力変換装置１０に流入する有効電力と、電力変換装置１０から電力系統５０に流出する有効電力とをバランスさせる。

【0049】

また、例えば、連系点電圧検出装置２０で検出した連系点電圧Ｖが基準範囲より低い場合、ゲイン制御部３５は、ゲインｑの値を大きくし、連系点電圧Ｖ、すなわち、系統電圧を上昇させる。一方で、連系点電圧Ｖが基準範囲より高い場合、ゲイン制御部３５は、ゲインｑの値を小さくし、系統電圧を低下させる。

【0050】

さらに、連系点電圧Ｖから算出した電力系統５０の周波数が基準範囲より低い場合、当該電力系統５０は需要過多である。この場合、ゲイン制御部３５は、ゲインｄの値を大きくし、電力系統５０への有効電力の供給量を増加させる。一方で、電力系統５０の周波数が基準範囲より高い場合、当該電力系統５０は需要不足である。ゲイン制御部３５は、ゲインｄの値を小さくし、電力系統５０への有効電力の供給量を減少させて、周波数を低減させる。あるいは、ゲイン制御部３５は、ゲインｄの値を負の実数に設定し、電力系統５０から電力変換装置１０に有効電力を流入させる。

【0051】

（１－５）作用及び効果
以上の構成において、第１実施形態の電力変換装置１０は、連系インピーダンス（リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔ）を介して電力系統５０に接続されており、所定交流電圧を出力する変換器１１と、電力系統５０の系統電圧（連系点電圧Ｖ）を検出する系統電圧検出装置（連系点電圧検出装置２０）と、パルス幅変調制御により変換器１１を制御する制御装置３０とを備え、連系点電圧検出装置２０が、検出した電圧（電圧検出器４１で検出した検出電圧）についてパルス幅制御に用いる搬送波の１周期分の期間の移動平均を算出することで連系点電圧Ｖを検出し、制御装置３０が、移動平均により算出された連系点電圧Ｖに基づいて、変換器１１の電圧指令値を算出するように構成した。

【0052】

よって、第１実施形態の電力変換装置１０は、連系点電圧検出装置２０が、電圧検出器４１で検出した検出電圧についてパルス幅制御に用いる搬送波の１周期分の期間の移動平均を算出することで連系点電圧Ｖを検出するので、検出した電圧のリプル及び検出遅れを抑制できる。そのため、電力系統５０に位相跳躍が生じた場合も、電力変換装置１０の出力電圧が電力系統５０の電圧の変動に追従でき、電力変換装置１０に過電流が流れることを抑制できる。

【0053】

さらに、第１実施形態の電力変換装置１０は、検出した連系点電圧Ｖを時間微分することで、有効電力成分電圧指令値を算出するように構成することで、有効電力成分電圧指令値を素早く算出でき、電力変換装置１０に過電流が流れることをさらに抑制できる。

【0054】

（２）第２実施形態
第２実施形態の電力変換装置では、系統電圧検出装置としての連系点電圧検出装置で検出した電力系統の系統電圧としての連系点電圧を電流指令値として扱う。より正確に説明すると、有効電流と連系点電圧の位相は同じなので、有効電流指令値を連系点電圧の実数倍として算出し、当該有効電流指令値から有効電圧指令値（有効電力成分電圧指令値）を算出する。第２実施形態では、連系点電圧を電流指令値１ｐｕとして、有効電流指令値を決める。
この点について、より詳細に説明すると、第２実施形態では、説明を容易にするために、連系点電圧を電流指令値１ｐｕとして、有効電流指令値を決める。有効電流指令値が連系点電圧に比例する値であれば、必ずしも１ｐｕでなくても構わない。
例えば、有効電流指令値（ｐｕ値）が０．２ｐｕの場合は、連系点電圧と０．２の積をとったものが有効電流指令値となる。一方、無効電流指令値に関しては、連系点電圧の位相を９０度ずらしたものを電流指令値１ｐｕとする。有効電流指令値と同様に、連系点電圧から位相を９０度ずらしたものを実数倍（無効電流指令値（ｐｕ値）倍）することにより、無効電流指令値を決定する。このように、連系点電圧Ｖの実数倍の値を電流指令値としている。第２実施形態の電力変換装置は、制御装置の構成が第１実施形態の電力変換装置１０の制御装置３０の構成と異なる。その他の構成は、第１実施形態の電力変換装置１０と同じであるので説明を省略する。

【0055】

（２－１）本発明の第２実施形態の制御装置の構成と動作
図４は、第２実施形態の電力変換装置の制御装置４０００を示す図である。制御装置４０００は、位相補償ブロック４１００と、９０度位相進み演算ブロック４２００と、無効分演算ブロック（無効分演算手段）４３００と、有効分演算ブロック（有効分演算手段）４４００と、電圧指令値生成ブロック４００１（電圧指令値生成手段）と、ＰＷＭブロック４５００とで構成される。このような制御装置４０００の動作を以下で説明する。

【0056】

検出した連系点電圧Ｖは連系点電圧検出装置２０を介してスムージングされた後に、制御装置４０００に取り込まれる。制御装置４０００に取り込まれた連系点電圧Ｖの信号は、位相補償ブロック４１００に入力される。位相補償ブロック４１００の出力は、有効分演算ブロック４４００と、９０度位相進み演算ブロック４２００と、電圧指令値生成ブロック４００１へ入力される。有効分演算ブロック４４００では、位相補償ブロック４１００から入力された連系点電圧Ｖと有効電流指令値（ｐｕ値）とが乗算器４４０１で積算された後に、乗算器４４０１の積算結果が電流変換部４４０２で有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒに変換される。そして、有効分演算ブロック４４００では、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒが電圧推定部４４０３に入力され、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒから、当該電流を通流させるために連系インピーダンス（リアクトル）に印加する必要がある電圧値（有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄ）が推定され、推定結果が有効電圧指令値として電圧指令値生成ブロック４００１に出力される。具体的には、微分演算手段としての電圧推定部４４０３は、連系点電圧Ｖから算出された有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒを時間微分し、微分した有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒと連系インピーダンスのインダクタンス値の積と、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒと連系インピーダンスの抵抗値の積とを加算することで、有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄが推定される。

【0057】

９０度位相進み演算ブロック４２００では、位相補償ブロック４１００から入力された連系点電圧Ｖの位相が、回転行列を使って９０度位相を回転されることで、９０度進められて、無効分演算ブロック４３００に入力される。無効分演算ブロック４３００では、９０度進み演算ブロックの出力と無効電力指令値（ｐｕ値）とが乗算器４３０１で積算された後に、乗算器４３０１の出力が電流変換部４３０２で無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒに変換される。そして、無効分演算ブロック４３００では、無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒが電圧推定部４３０３に入力され、無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒから、当該電流を通流させるために連系インピーダンス（リアクトル）に印加する必要がある電圧値（無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑ）が推定され、推定結果が無効電圧指令値（無効電力成分電圧指令値）として電圧指令値生成ブロック４００１に出力される。具体的には、微分演算手段としての電圧推定部４３０３は、位相が９０度進められた連系点電圧Ｖから算出された無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒを微分し、微分した無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒと連系インピーダンスのインダクタンス値の積と、無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒと連系インピーダンスの抵抗値の積とを加算することで推定する。このように、電圧推定部４３０３、４４０３は、連系点電圧から算出された無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒ及び有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒを微分しており、これは連系点電圧Ｖを微分していることに相当する。このように制御装置は、連系点電圧Ｖを時間微分することで、無効電力成分電圧指令値及び有効電力成分電圧指令値を算出する機能をしている。

【0058】

電圧指令値生成ブロック（電圧指令値生成部）４００１では、位相補償ブロック４１００から入力された、位相が補償された連系点電圧Ｖと、有効分演算ブロック４４００から入力された有効電圧指令値と、無効分演算ブロック４３００から入力された無効電圧指令値とが加算され、電力変換装置の電圧指令値が生成される。このように制御装置４０００は、移動平均により算出された系統電圧に基づいて、変換器の電圧指令値を算出する機能を有する。ＰＷＭブロック４５００では、該電圧指令値が入力され、ＰＷＭブロック４５００内にて、規格化される。ＰＷＭブロック４５００では、規格化された電圧指令値が三角波比較方式のＰＷＭ制御によって変調されて変換器の各スイッチのゲートパルスが生成され、各スイッチにゲートパルスが出力されて各スイッチが駆動される。

【0059】

続いて、制御装置４０００を構成する各ブロックの動作を説明する。まず、位相補償ブロック４１００の動作を説明する。位相補償ブロック４１００は、連系点電圧検出装置２０にてスムージングしたことで遅れた連系点電圧Ｖの位相を補償する。具体的には、入力された連系点電圧Ｖの位相を連系点電圧検出装置２０で遅れた位相分進める。より具体的には、移動平均算出する期間の半分の期間の時間に相当する位相分を進めるのが好ましい。位相を進める手段としては、後述する９０度位相進み演算ブロック４２００のように、三相二相変換した後、回転行列にて前記位相分位相を進め、二相三相変換すればよい。なお、位相補償ブロック４１００を備える方が好ましいが、備えていなくてもよい。

【0060】

次に、９０度位相進み演算ブロック４２００の動作を説明する。９０度位相進み演算ブロック４２００は、位相補償ブロック４１００から入力された各相の連系点電圧Ｖを三相二相変換部４２０１で三相二相変換し、三相二相変換された連系点電圧Ｖを位相回転部４２０２で回転行列にて位相を９０度進める。９０度位相進み演算ブロック４２００は、位相が９０度進んだ連系点電圧Ｖを二相三相変換部４２０３で二相三相変換し、９０度位相が進んだ各相の連系点電圧Ｖを無効分演算ブロック４３００に出力する。なお、９０度位相進み演算ブロック４２００は、９０度位相を遅らせても構わない。ただし、この場合、無効電流指令値の符号が反対となる。

【0061】

次いで、無効分演算ブロック４３００及び有効分演算ブロック４４００について説明する。これらの２つのブロックは、動作がほぼ同じであるのでまとめて説明する。電流変換部４３０２及び電流変換部４４０２は、電圧値（乗算器４３０１又は乗算器４４０１の出力）を相電圧定格電圧で割って、電流定格値アンペア値に換算して有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒ、無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒを算出する。

【0062】

電圧推定部４３０３及び電圧推定部４４０３は、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒから有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄを算出し、無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒ及び無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑを算出する。この演算は、以下の式（２）（３）のような瞬時式により行われる。
Ｖｉ＿ｄ＝（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｒｅｆ＿ｄｒ・・・・（２）
Ｖｉ＿ｑ＝（Ｌｓ＋Ｒ）・Ｉｒｅｆ＿ｑｒ・・・・（３）
ここで、Ｌは各相のインダクタンス値、Ｒは各相のリアクトルの抵抗値、ｓはラプラス演算子である。有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒ（無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒ）が微分されてインダクタンス値Ｌが乗算され、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒ（無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒ）と抵抗値の積が乗算結果に加算されて有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄ（無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑ）が算出される。無効分演算ブロック４３００は、算出した無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑを無効電圧指令値として電圧指令値生成ブロック４００１に出力し、有効分演算ブロック４４００は、算出した有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄを有効電圧指令値として電圧指令値生成ブロック４００１に出力する。

【0063】

（２－２）作用及び効果
第２実施形態の電力変換装置は、第１実施形態の電力変換装置と同様の構成を有し、制御装置４０００が、移動平均により算出された連系点電圧Ｖに基づいて、変換器１１の電圧指令値を算出するように構成した。

【0064】

よって、第２実施形態の電力変換装置は、第１実施形態と同様に、パルス幅制御に用いる搬送波の１周期分の期間の移動平均を算出することで連系点電圧Ｖを検出する連系点電圧検出装置２０を備えるので、検出した電圧のリプル及び検出遅れを抑制できる。そのため、電力系統に位相跳躍が生じた場合も、電力変換装置の出力電圧が電力系統の電圧の変動に追従でき、電力変換装置に過電流が流れることを抑制できる。

【0065】

第２実施形態の電力変換装置は、制御装置４０００が電流指令を設定して、瞬時式から必要な電圧を演算するように構成することで、位相跳躍に対するロバスト性が高い。

【0066】

（２－３）第２実施形態の変形例
（第２実施形態の変形例１）
検出した連系点電圧Ｖにノイズが進入した際に、電圧推定部４３０３及び電圧推定部４４０３で算出するＶｉ＿ｄ及びＶｉ＿ｑが大きく変動する。このような場合、電圧推定部４３０３及び電圧推定部４４０３は、式（２）（３）を、次式（４）（５）のように微分演算を不完全微分とした式で、有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄ及び無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑを算出するのがよい。式（４）（５）のＴは時定数で、任意に設定できる。
Ｖｉ＿ｄ＝（Ｌｓ／（Ｔｓ－１）＋Ｒ）・Ｉｒｅｆ＿ｄｒ・・・・（４）
Ｖｉ＿ｑ＝（Ｌｓ／（Ｔｓ－１）＋Ｒ）・Ｉｒｅｆ＿ｑｒ・・・・（５）

【0067】

（第２実施形態の変形例２）
さらに、不完全微分でもノイズの影響を避けられなかった場合を考慮して、無効分演算ブロック４３００及び有効分演算ブロック４４００の出力にリミッタをつけることが好ましい。例えば、無効分演算ブロック４３００及び有効分演算ブロック４４００の後段にリミッタブロックを設け、無効分演算ブロック４３００及び有効分演算ブロック４４００の出力が所定範囲外にあるとき、当該リミッタブロックにあらかじめ設定されたリミッタ値を出力するようにする。そのリミッタ値は、連系インピーダンスに定格電流が通流したときに、当該連系インピーダンスに印加される電圧(正負双方)と同じか、それに若干の余裕を持たせた程度、例えば前記電圧の１．５倍前後とすることが好ましい。

【0068】

（第２実施形態の変形例３）
なお、電力系統に高調波電圧が重畳すると、連系点電圧Ｖにも高調波が重畳する。第２実施形態のように、連系点電圧Ｖの検出値を電流指令値として扱う場合、高調波の重畳より系統電圧（連系点電圧Ｖ）が変動すると電流指令値も変動する。そのため、これらに対する対策をするのが好ましい。なお、ここでいう系統電圧（連系点電圧Ｖ）の変動とは、系統電圧の定格値と、連系点電圧の値との間に差が生じていることを意味する。

【0069】

まず、高調波に対する対策を述べる。低次高調波に対しては、例えば、検出した連系点電圧Ｖをノッチフィルタや所定の周波数の整数倍の周波数を減衰するフィルタに通すなどし、高次高調波に対しては、例えば、検出した連系点電圧Ｖをローパスフィルタに通すなどし、連系点電圧Ｖに重畳した高調波を減衰させ、電流指令値に重畳した高調波を減衰することが好ましい。有効電流指令実効値や無効電流指令実効値などをフィルタして高調波を減衰するようにしてもよい。

【0070】

なお、上記の式（４）（５）による不完全微分演算や高調波への対策として上記ローパスフィルタを用いると、有効電圧指令値や無効電圧指令値に位相遅れが発生する。この位相遅れを補償するには、電力変換装置から無効電流を通流させる際は、有効電流指令値をわずかに増加させ、無効電流に有効電流を加えることで当該位相遅れを補償することが好ましい。同様に電力変換装置から有効電流を通流させる際は、無効電流指令値をわずかに増加させ、有効電流に無効電流を加えることで当該位相遅れを補償することが好ましい。有効電流は、電力変換装置が有効電力を出力するための電流を意味し、無効電流は、電力変換装置が無効電流を出力するための電流を意味し、どちらも電力変換装置が出力する電流の成分である。

【0071】

（第２実施形態の変形例４）
次に、変形例４では、連系点電圧Ｖの各種誤差に対する対策を述べる。まず、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒ及び無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒから連系インピーダンスに印加する電圧にそれぞれ換算する際に、微分ではなく、不完全微分演算を用いると位相が遅れる。その位相遅れに対する補償方法を説明する。変形例４の制御装置は、図４に示す第２実施形態の制御装置４０００とは、無効分演算ブロック４３００と有効分演算ブロック４４００の構成が異なる。図５は、変形例４の制御装置の一部を拡大して示す図であり、図４に示す制御装置４０００において、一点鎖線で囲まれた領域に相当する。図５に示す領域以外の制御装置の構成は、第２実施形態と同様であるので、説明は省略する。

【0072】

図５に示す無効分演算ブロック４３００ａ及び有効分演算ブロック４４００ａの様に、位相遅れ補償を実施する際は、両ブロックを完全に分離できず、両ブロックが互いに干渉する。

【0073】

まず、無効分演算ブロック４３００ａの動作について説明する。第２実施形態と同様に、電流変換部４３０２で無効電流指令値から変換された各相の無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒは、乗算器４３０９で、後述の電圧補償値演算ブロックで算出された各相の電圧補償値と同じ相同士それぞれ乗算され、電圧変動が補償される。電圧変動が補償された無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒは、フィルタブロック４３０５に出力されて、高調波が減衰される。フィルタブロック４３０５は例えばローパスフィルタで構成される。

【0074】

高調波が減衰された無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒは、乗算部４３０７で、有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒを乗算器４４０６で実数β倍して算出したフィルタブロック４３０５での位相遅れ補償用の電流が加算され、電圧推定部４３０３に入力される。そして、電圧推定部４３０３では、位相遅れ補償用の電流が加算された無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒに相当する電流を流すのに必要な連系インピーダンスの電圧である無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑが上記の式（５）により算出され、無効電圧指令値として出力される。なお、式（５）のかわりに、式（３）を用いてもよい。

【0075】

なお、無効電圧指令値と有効電圧指令値には、過度な電流を流さぬようにリミッタを設けることが好ましい。そのため、変形例４では、無効分演算ブロック４３００ａの電圧推定部４３０３と電圧指令値生成ブロック４００１の間にリミッタブロック４３０８を設け、有効分演算ブロック４４００ａの電圧推定部４４０３と電圧指令値生成ブロック４００１の間にリミッタブロック４４０８を設けている。これらのリミッタブロック４３０８、４４０８では、リミッタ値を定格電流通流時に連系インピーダンスに印加される電圧の最小値と最大値に必要な余裕を持たせた値とすることが好ましい。

【0076】

リミッタブロック４０３８では、電圧推定部４３０３から入力された無効電圧指令値が所定範囲内にある場合、無効電圧指令値がそのまま電圧指令値生成ブロック４００１に出力され、無効電圧指令値が所定範囲をはずれた場合、あらかじめ設定されたリミッタ値が無効分演算ブロック４３００ａの出力、すなわち無効電圧指令値として電圧指令値生成ブロック４００１に出力される。また、無効分演算ブロック４３００ａでは、フィルタブロック４３０５で高調波を減衰した無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒが、乗算器４３０６で実数β倍されて、フィルタブロック４４０５での位相遅れ補償用の電流として、有効分演算ブロック４４００ａに出力される。

【0077】

次いで、有効分演算ブロック４４００ａの動作について説明する。第２実施形態と同様に、電流変換部４４０２で有効電流指令値から変換された各相の有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒは、乗算器４４０９で、後述の電圧補償値演算ブロックで算出された各相の電圧補償値と同じ相同士それぞれ乗算され、電圧変動が補償される。電圧変動が補償された有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ_ｄｒは、フィルタブロック４４０５に出力されて、高調波が減衰される。フィルタブロック４４０５は例えばローパスフィルタで構成される。

【0078】

高調波が減衰された有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒは、無効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｑｒを乗算器４３０６で実数β倍して算出したフィルタブロック４３０５での位相遅れ補償用の電流が乗算部４４０７で加算され、電圧推定部４４０３に入力される。そして、電圧推定部４４０３では、位相遅れ補償用の電流が加算された有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒに相当する電流を流すのに必要な連系インピーダンスの電圧である有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄが上記の式（４）により算出され、有効電圧指令値としてリミッタブロック４４０８へ出力される。なお、式（４）のかわりに、式（２）を用いてもよい。

【0079】

リミッタブロック４４０８では、有効電圧指令値が所定範囲内にある場合、有効電圧指令値がそのまま電圧指令値生成ブロック４００１に出力され、有効電圧指令値が所定範囲をはずれた場合、あらかじめ設定されたリミッタ値が有効分演算ブロック４４００ａの出力、すなわち有効電圧指令値として電圧指令値生成ブロック４００１に出力される。また、有効分演算ブロック４４００ａでは、フィルタブロック４４０５で高調波を減衰した有効電流指令実効値Ｉｒｅｆ＿ｄｒが、乗算器４３０６で実数β倍されて、フィルタブロック４３０５での位相遅れ補償用の電流として、無効分演算ブロック４３００ａに出力される。

【0080】

電圧指令値生成ブロック（電圧指令値生成部）４００１では、位相補償ブロック４１００から入力された位相補償された連系点電圧Ｖと、有効分演算ブロック４４００から入力された有効電圧指令値と、無効分演算ブロック４３００から入力された無効電圧指令値とが加算され、電力変換装置の電圧指令値が生成される。

【0081】

最後に、電圧変動を補償するための電圧補償値を算出する電圧補償値演算ブロックについて説明する。電圧補償値演算ブロックは、制御装置に設けられ、入力された各相の連系点電圧Ｖから相毎に電圧補償値を算出する。図６に、定常時において電圧変動したときに、電流指令値（無効電流指令実効値、有効電流指令実効値）を補償するための電圧補償値を算出する電圧補償値演算ブロック（電圧補償値演算手段）４７００を示す。電圧補償値演算ブロック４７００では、各相（ｕ相、ｖ相及びｗ相）の電圧補償値を算出する。電圧補償値の算出動作は、各相共に同じであるので、以下ではｕ相を代表として説明する。

【0082】

電圧補償値演算ブロック４７００では、連系点電圧検出装置２０でスムージングされたｕ相の連系点電圧Ｖの検出値が入力され、当該連系点電圧の２乗値が乗算器４７０１で算出される。連系点電圧の２乗値は、１／４周期遅延部４７０２と加算器４７０３とに出力される。１／４周期遅延部４７０２は、例えばメモリなどで構成されている。１／４周期遅延部４７０２は、連系点電圧Ｖの２乗値を１／４周期の期間メモリに保持し、１／４周期経過後に、連系点電圧Ｖの２乗値の１／４周期前の過去値として、加算器４７０３に出力する。加算器４７０３は、乗算器４７０１から入力された連系点電圧Ｖの２乗値（現在値）と、１／４周期遅延部４７０２から入力された連系点電圧Ｖの２乗値の過去値とを加算し、ルート演算部４７０４に出力する。

【0083】

ルート演算部４７０４は、加算器４７０３の出力をルート演算し、除算器４７０５に出力する。除算器４７０５は、ルート演算部４７０４の出力を√２で除算する。この除算結果は、ｕ相の連系点電圧Ｖの実効値に相当する値である。除算器４７０５は、除算結果を連系点電圧Ｖの実効値としてｕ相電圧補償値算出部４７０６に出力する。ｕ相電圧補償値算出部４７０６には、ｕ相の定格相電圧の値も入力されている。ｕ相電圧補償値算出部４７０６は、ｕ相の定格電圧をｕ相の連系点電圧Ｖの実効値で除算することで、ｕ相電圧補償値を算出する。

【0084】

なお、一般の電力系統では、定常時の電圧変動は小さいので、ＰＣＳ（Power Conditioning Subsystem：パワーコンディショナー）用途では電圧変動を許容できることが多い。例えば、日本国内の定常時の配電系統の電圧変動は、わずか±１０％である。

【0085】

また、系統事故時に電圧変動の電圧補償を行うと、不要な電流を流し込むことになる。したがって、連系点電圧値が定常範囲を超えた場合は、電圧変動補償をしない方が好ましい。電圧補償実施・不実施は、定常時電圧許容値又はそれにある程度の余裕分を持たせた電圧値を基準として、各相電圧補償値にリミッタを設けるのが好ましい。例えば、リミッタは、上述のリミッタブロック４３０８と同じ構成（リミッタ値は異なる）のリミッタブロックを電圧補償値演算ブロック４７００と乗算器４３０９の間や電圧補償値演算ブロック４７００と乗算器４４０９の間に挿入することで実施できる。

【0086】

なお、変形例４の様に、電圧補償演算（乗算器４３０９、４４０９での演算）を微分演算（電圧推定部４３０３、４４０３での演算）の前段に入れると、電圧変動補償あり・なしの切替直後の微分演算で大きな電圧指令値を出力してしまう可能性がある。そのため、電圧補償演算は、微分演算の後段に入れる方が好ましい。なお、前段に挿入する場合は、電圧補償値演算ブロック４７００と乗算器４３０９、４４０９の間に、乗算器など実数倍できる乗算手段を挿入し、電圧補償を急に停止しないように、少しずつ当該乗算手段のゲインを小さくするような措置が必要となる。

【0087】

（３）第３実施形態
第３実施形態の電力変換装置は、第２実施形態の電力変換装置に対して、電力変換装置が出力する電流をフィードバックして電力変換器の出力を制御するようにしたものである。以下では、この電流フィードバック制御について説明する。

【0088】

電力変換器が出力する電流のフィードバック制御には、有効電流をフィードバックして電力変換装置が出力する有効電力を制御する場合と、無効電流をフィードバックして電力変換装置が出力する無効電力を制御する場合とがある。電力系統が三相平衡に近ければ、有効電力を制御する場合は瞬時有効電力をフィードバックし、無効電力を制御する場合は瞬時無効電力をフィードバックすればよい。これは、三相平衡では、瞬時有効電力は有効電流と連系点電圧Ｖの積の三相和であり、瞬時無効電力は無効電流と連系点電圧Ｖの積の三相和であるので、有効電流と瞬時有効電力は比例し、無効電流と瞬時無効電力も比例するからである。

【0089】

具体的には、例えば、制御装置４０００において、電力変換装置が出力する瞬時有効電力と瞬時無効電力とを算出する瞬時電力演算ブロックと、ゲインを調整可能な乗算器と、電流指令値との差分を算出する減算器とを設けるようにする。そして、瞬時電力演算ブロックから出力された瞬時有効電力及び瞬時無効電力を、乗算器で所定ゲイン倍して大きさを調整し、減算器で、有効電流指令値と瞬時有効電力の差分と、無効電流指令値と瞬時無効電力の差分とを算出し、瞬時有効電力を有効電流指令値にフィードバックし、瞬時無効電力を無効電流指令値にフィードバックするようにする。この動作は電流フィードバック制御に相当する。

【0090】

第３実施形態の電力変換装置は、第２実施形態と同じ構成を有するので、同じ効果を奏し、さらに、上記のように電流（有効電力や無効電力）をフィードバックして電力変換器の出力を制御するようにすることで、より正確に電力変換器が出力する電流（すなわち、有効電力や無効電力）をコントロールできる。

【0091】

（４）第４実施形態
（４－１）第４実施形態の電力変換装置の全体構成
第４実施形態の電力変換装置について、図１と同じ構成には同じ番号を付した図７を参照して説明する。図７に示すように、第４実施形態の電力変換装置１０ａは、第１実施形態と同様に、発電システム１００ａに用いられている。電力変換装置１０ａは、ベクトル制御を行う制御装置６０を備えている点で、第１実施形態の電力変換装置１０とは異なる。より具体的には、制御装置６０は、第１実施形態の制御装置３０（図３参照）とは異なり、系統電圧に基づいて、ベクトル制御により変換器１１の電圧指令値を算出するベクトル制御手段である。制御装置６０以外の構成は、第１実施形態の電力変換装置１０と同じであるので、説明を省略する。

【0092】

（４－２）第４実施形態の電力変換装置の制御装置の構成及び動作
制御装置６０は、公知のベクトル制御手法を用い、電力系統５０の系統電圧としての連系点電圧に基づいて、変換器１１の電圧指令値を生成する。本明細書では、一例として、特許第４３７３０４０号公報に開示されたベクトル制御手法を適用した制御装置として、制御装置６０を説明する。

【0093】

まず、制御装置６０の構成について説明する。自励式変換器の制御装置は高速制御が要求されるので、一般にｄｑ変換により三相交流を有効成分と無効成分の二相直流分に変換し、非干渉ベクトル制御系で構成される。図８に示すように、制御装置６０は、有効電流指令生成部６１ｄ、無効電流指令生成部６１ｑ、位相検出部６８、ｑｄ変換部６９（図８では、図中に丸印で表す出力端子のみ示している）、逆ｑｄ変換部６６、ゲートパルス生成部６７、演算増幅回路６３ｄ、６３ｑ、加算器６２ｄ、６２ｑ、６５ｄ、６５ｑ及び乗算器６４ｄで構成される。

【0094】

有効電流指令生成部６１ｄは、連系点電圧Ｖ、連系点電圧Ｖから算出した電力系統５０の周波数及び変換器１１のコンデンサ１４のコンデンサ電圧などに基づいて、有効電流指令値Ｉｄｐを生成する。無効電流指令生成部６１ｑは、連系点電圧Ｖ、電力系統５０の周波数及び変換器１１のコンデンサ１４のコンデンサ電圧などに基づいて、無効電流指令値Ｉｑｐを生成する。位相検出部６８は、連系点電圧ＶからＰＬＬ（Phase Locked Loop：位相ロックループ）やＤＦＴ（Discrete Fourier transform：離散フーリエ変換）などの公知の演算手法を用いて連系点電圧Ｖの位相を検出する。ｑｄ変換部６９は、位相検出部６８で検出した位相を基準位相として、ｄｑ変換により三相交流を有効成分と無効成分の二相直流分に変換する。逆ｑｄ変換部６６は、有効分電圧指令値と無効分電圧指令値を逆ｄｑ変換し、更に二相／三相変換して、三相出力電圧指令値（ＶＲｐ、ＶＳｐ、ＶＴｐ）を生成する。ゲートパルス生成部６７は、電圧指令値に基づいて、公知のＰＷＭ制御により、変換器１１の各スイッチのオン・オフを制御するゲートパルス信号を生成する。

【0095】

次に、制御装置６０の動作について説明する。制御装置６０は、有効電力及び無効電力を指令値として、変換器１１を制御する。制御装置６０では、連系点電圧検出装置２０で検出された連系点電圧Ｖが有効電流指令生成部６１ｄ、無効電流指令生成部６１ｑ及び位相検出部６８に入力される。位相検出部６８は、連系点電圧ＶからＰＬＬにより連系点電圧Ｖの位相を検出し、検出した位相を基準位相としてｑｄ変換部６９と、逆ｑｄ変換部６６とに出力する。

【0096】

ｑｄ変換部６９は、各相の連系点電圧Ｖと図示しない電流検出器により検出された各相の電流とを２相変換し、有効電圧検出値Ｅｄｆと、有効電流検出値Ｉｄｆと、無効電圧検出値Ｅｑｆと、無効電流検出値Ｉｑｆとを算出する。

【0097】

制御装置６０では、有効電力成分電圧指令値の演算と、無効電力成分電圧指令値の演算の非干渉制御を行っているので、これらの演算の動作を順に説明する。まず、有効電力成分電圧指令値の演算動作について説明する。有効電流指令生成部６１ｄは、連系点電圧Ｖに加え、コンデンサ電圧検出器４３からコンデンサ１４のコンデンサ電圧が入力され、さらに、連系点電圧Ｖから電力系統５０の周波数を算出し、これらに基づいて、所定の有効電力を出力するための有効電流指令値Ｉｄｐを生成し、加算器６２ｄに出力する。

【0098】

加算器６２ｄは、有効電流指令値Ｉｄｐと、ｑｄ変換部６９における二相変換により得られた有効電流検出値Ｉｄｆとの偏差を算出し、算出した偏差を演算増幅回路６３ｄに出力する。演算増幅回路６３ｄはこの偏差を演算増幅する。加算器６２ｄと演算増幅回路６３ｄでの演算により、有効電流がフィードバック制御される。演算増幅回路６３ｄは、増幅した差分を加算器６５ｄに出力する。このとき、有効電流検出値Ｉｄｆは、ゲインが連系インピーダンス（この実施形態ではリアクトル）のインピーダンスＸｔである乗算器６４ｄに入力され、ゲインＸｔを乗算されて、加算器６５ｑに出力される。

【0099】

加算器６５ｄは、入力された、演算増幅回路６３ｄで増幅された差分と、ｑｄ変換部６９における二相変換により得られた有効電圧検出値Ｅｄｆと、Ｘｔを乗算した無効電流検出値Ｉｑｆとを加算し、有効電力成分電圧指令値を生成する。制御装置６０は、無効電流検出値ＩｑｆにインピーダンスＸｔを掛けた信号を加算することによって、無効電力成分電圧指令値の演算との非干渉制御を行っている。加算器６５ｄは生成した有効電力成分電圧指令値を逆ｑｄ変換部６６に出力する。

【0100】

次に、無効電力成分電圧指令値の演算動作について説明する。無効電流指令生成部６１ｑは、連系点電圧Ｖに加え、コンデンサ１４のコンデンサ電圧が入力され、さらに、連系点電圧Ｖから電力系統５０の周波数を算出し、これらに基づいて、所定の無効電力を出力するための無効電流指令値Ｉｑｐを生成し、加算器６２ｑに出力する。

【0101】

加算器６２ｑは、無効電流指令値Ｉｑｐと、ｑｄ変換部６９における二相変換により得られた無効電流検出値Ｉｑｆとの偏差を算出し、算出した偏差を演算増幅回路６３ｑに出力する。演算増幅回路６３ｑはこの偏差を演算増幅する。加算器６２ｑと演算増幅回路６３ｑでの演算により、無効電流がフィードバック制御される。演算増幅回路６３ｑは、増幅した差分を加算器６５ｑに出力する。このとき、無効電流検出値Ｉｑｆは、ゲインが連系インピーダンス（この実施形態ではリアクトル）のインピーダンスＸｔである乗算器６４ｄに入力され、ゲインＸｔを乗算されて、加算器６５ｄに出力される。

【0102】

加算器６５ｑは、入力された、演算増幅回路６３ｑで増幅された差分と、ｑｄ変換部６９における二相変換により得られた無効電圧検出値Ｅｑｆと、Ｘｔを乗算した有効電流検出値Ｉｄｆとを加算し、無効電力成分電圧指令値を生成する。制御装置６０は、有効電流検出値ＩｄｆにインピーダンスＸｔを掛けた信号を加算することによって、有効電力成分電圧指令値の演算との非干渉制御を行っている。加算器６５ｄは生成した無効電力成分電圧指令値を逆ｑｄ変換部６６に出力する。

【0103】

逆ｑｄ変換部６６は、入力された有効電力成分電圧指令値と無効電力成分電圧指令値を逆ｄｑ変換し、更に二相／三相変換することによって変換器１１の各相の電圧指令値ＶＲｐ、ＶＳｐ、ＶＴｐを生成し、ゲートパルス生成部６７に出力する。ゲートパルス生成部６７は、ＰＷＭ制御のための搬送波（例えば、三角波）を生成し、入力された各相の電圧指令値ＶＲｐ、ＶＳｐ、ＶＴｐを当該搬送波で変調する。ゲートパルス生成部６７は、電圧指令値の搬送波による変調により、変換器１１のＲ相変換部１１Ｒ、Ｓ相変換部１１Ｓ及びＴ相変換部１１Ｔそれぞれのハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌのオン・オフを制御するゲートパルス信号生成する。ゲートパルス生成部６７は、生成したゲートパルス信号を各スイッチに出力する。制御装置６０は、このようにして、変換器１１のＲ相変換部１１Ｒ、Ｓ相変換部１１Ｓ及びＴ相変換部１１Ｔそれぞれのハイサイドスイッチ１２Ｈ及びローサイドスイッチ１２Ｌのオン・オフを制御する。

【0104】

（４－３）作用及び効果
第４実施形態の電力変換装置１０ａは、第１実施形態の電力変換装置１０と同じ構成を有するので、第１実施形態の電力変換装置と同じ効果を奏する。さらに第４実施形態の電力変換装置１０ａは、系統電圧（連系点電圧Ｖ）に基づいて、ベクトル制御により電圧指令値を算出するベクトル制御手段であるように構成した。よって、電力変換装置１０ａは、ベクトル制御を用いた場合も、移動平均によるフィルタリング手段を有する連系点電圧検出装置を設けることにより、リプルを減衰させ、且つ、検出遅れを小さく、連系点電圧を検出して、フィードフォワードでき、第１実施形態の電力変換装置と同じ効果を奏する。これまで、普及しているベクトル制御装置をそのままで、連系点検出部を入れ替えるだけでよいメリットがある。すなわち、既製品の改造が容易である。

【0105】

（５）第５実施形態
（５－１）第５実施形態の電力変換装置の全体構成
第５実施形態の電力変換装置について、図１と同じ構成には同じ番号を付した図９を参照して説明する。図９に示すように、第５実施形態の電力変換装置１０ｂは、第１実施形態と同様に、発電システム１００ｂに用いられている。電力変換装置１０ｂは、検出した連系点電圧Ｖを補償する電圧補償部７０を備えている点で、第１実施形態の電力変換装置１０とは異なる。電圧補償部７０は、電力系統５０の定格電圧と系統電圧検出装置としての連系点電圧検出装置２０により検出した系統電圧としての連系点電圧Ｖとの差分を補償する。より具体的には、検出した連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋを算出し、定格電圧とピーク値Ｖｐｅａｋの差分を加算することで、他の構成は、第１実施形態の電力変換装置１０と同じであるので、説明を省略する。

【0106】

（５－２）第５実施形態の電圧補償部の構成及び動作
まず、電圧補償部７０の構成を説明する。図１０に示すように、電圧補償部７０は、ピーク値演算部７１と、減算器７２と、加算器７３とを備えている。ピーク値演算部７１は、下記式（６）により連系点電圧のピーク値Ｖｐｅａｋを算出できることを利用している。そのため、ピーク値演算部７１は、２乗演算部７５と、一時データ保持部７６と、加算器７７と、ルート演算部７８とを備えている。
Ｖｐｅａｋ＝（（Ｖｐ^２＋（Ｖｐ^２）ｂ））^０．５・・・（６）
ここで、Ｖｐは連系点電圧Ｖの検出値、（Ｖｐ^２）ｂは、連系点電圧Ｖの１／４周期の期間前の検出値の２乗値Ｖｐ^２の過去値である。

【0107】

２乗演算部７５は、連系点電圧検出装置２０（図１０参照）からの信号線が２つに分岐され、２つの信号線が乗算器７５ａに接続された構成をしており、乗算器７５ａにより、連系点電圧Ｖの２乗値を算出する。なお、２乗演算部７５の構成は、連系点電圧Ｖの２乗値を算出できれば特に限定されない。一時データ保持部７６は、例えば、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ及びハードディスクドライブなどの公知のメモリを備えており、検出値の２乗値Ｖｐ^２をメモリに格納し、連系点電圧Ｖの１／４周期の期間保持した後、メモリに格納した２乗値を出力する。

【0108】

次に、電圧補償部７０の動作を説明する。電圧補償部７０では、連系点電圧Ｖの検出値Ｖｐがピーク値演算部７１と加算器７３に入力される。ピーク値演算部７１は、検出値Ｖｐが入力されると、２乗演算部７５が検出値Ｖｐの２乗値Ｖｐ^２を算出し、２乗値を一時データ保持部７６と加算器７７とに出力する。一時データ保持部７６は、検出値Ｖｐの２乗値Ｖｐ^２を受け取ると、検出値の２乗値Ｖｐ^２をメモリに格納し、連系点電圧Ｖの１／４周期の期間保持した後、メモリに格納した２乗値Ｖｐ^２を過去値（Ｖｐ^２）ｂとして出力する。すなわち、一時データ保持部７６は、検出値Ｖｐの２乗値Ｖｐ^２より、１／４周期前に算出した２乗値Ｖｐ^２を過去値（Ｖｐ^２）ｂとして出力する。一時データ保持部７６は、検出値の２乗値Ｖｐ^２を順次メモリに格納し、連系点電圧Ｖの１／４周期の期間保持した後、過去値（Ｖｐ^２）ｂを加算器７７に順次出力する。

【0109】

加算器７７は、検出値の２乗値Ｖｐ^２と、２乗値Ｖｐ^２の１／４周期前の過去値（Ｖｐ^２）ｂとを加算し、加算結果（Ｖｐ^２＋（Ｖｐ^２）ｂ）をルート演算部７８に出力する。ルート演算部７８は、加算結果（Ｖｐ^２＋（Ｖｐ^２）ｂ）を受け取ると、当該乗算結果の平方根を算出し、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋ＝（Ｖｐ^２＋（Ｖｐ^２）ｂ）^０．５を算出する。ルート演算部７８は、算出したピーク値Ｖｐｅａｋを減算器７２に出力する。このようにして、ピーク値演算部７１は、式（６）の演算を行い、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋを算出する。なお、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋは直流量である。

【0110】

減算器７２は、電力系統５０の定格電圧とピーク値Ｖｐｅａｋとが入力され、定格電圧とピーク値Ｖｐｅａｋの差分を補償電圧として算出する。減算器７２は、補償電圧を加算器７３に出力する。加算器７３は、補償電圧と連系点電圧Ｖとが入力され、連系点電圧Ｖに補償電圧を加算し、補償した連系点電圧Ｖを制御装置３０へ出力する。このように、電圧補償部７０は、定格電圧と連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋの差分を補償電圧として算出し、算出した補償電圧を連系点電圧Ｖに加算することで、連系点電圧Ｖと定格電圧のずれを補償する。

【0111】

（５－３）作用及び効果
第５実施形態の電力変換装置１０ｂは、第１実施形態の電力変換装置１０と同じ構成を有するので、第１実施形態の電力変換装置と同じ効果を奏する。さらに第５実施形態の電力変換装置１０ｂは、系統電圧（連系点電圧Ｖ）と電力系統５０の定格電圧との差分を補償する電圧補償部７０を備え、電圧補償部７０が、連系点電圧Ｖのピーク値Ｖｐｅａｋを算出し、定格電圧とピーク値Ｖｐｅａｋとの差分を連系点電圧Ｖに加算することで、連系点電圧Ｖを補償するように構成した。よって、第５実施形態の電力変換装置１０ｂは、連系点電圧Ｖと、連系点電圧Ｖのフィードフォワードにより出力される電圧成分との差電圧を小さくすることができ、連系点電圧Ｖの変動により追従できる。さらに、有効電力成分電圧指令値及び無効電力成分電圧指令値がゼロのときに、電力変換装置１０ｂから電流が出力されることを抑制できる。

【0112】

（６）変形例
（変形例１）
第１実施形態の電力変換装置１０では、検出した連系点電圧Ｖを時間微分することで、連系点電圧Ｖから位相が１／４周期進んだ有効電圧成分電圧指令値を算出した場合について説明したが、本発明はこれに限られない。この場合、例えば、検出した連系点電圧Ｖを１／４周期の期間、メモリなどに保持して、連系点電圧Ｖより１／４周期遅れた電圧を生成し、当該１／４周期遅れた電圧に－１を乗算することで、連系点電圧Ｖより１／４周期進んだ電圧を生成する。そして、この連系点電圧Ｖより１／４周期進んだ電圧に基づいて、連系点電圧Ｖから位相が１／４周期進んだ有効電圧成分電圧指令値を算出するようにする。

【0113】

（７）検証実験
（検証実験１）
検証実験１として、図１に示した電力変換装置１０をシミュレーションし、連系点電圧検出装置２０の出力を算出し、検出した連系点電圧Ｖのリプル状態を確認した。また、無効電力成分電圧指令値生成部３１のゲインｑと、有効電力成分電流指令値生成部３３のゲインｄとをゼロに設定して電力変換装置１０が連系点電圧Ｖと大略等しい電圧を出力するようにする、すなわち、連系点電圧Ｖのフィードフォワードのみの場合に、電力変換装置１０から出力される電流を算出し、連系点電圧Ｖの検出遅れの状態を確認した。

【0114】

ここで、電力変換装置１０を連系点電圧Ｖのフィードフォワードのみとし、電力変換装置１０の出力電流を算出することで、連系点電圧Ｖの検出遅れの状態を調べられる理由について説明する。連系点電圧Ｖに検出遅れがない場合、電力変換装置１０から連系点電圧Ｖに大略等しい電圧が出力され、電力変換装置１０の出力電圧と電力系統５０の系統電圧との間の差電圧がほぼゼロとなり、電力変換装置１０の出力電流もほぼゼロとなる。一方で、連系点電圧Ｖに検出遅れがある場合、連系点電圧Ｖの検出遅れの分だけ電力変換装置１０の出力電圧と電力系統５０の系統電圧との間の差電圧が生じ、電力変換装置１０から電流が出力される。そのため、電力変換装置１０が連系点電圧Ｖに大略等しい電圧を出力するようにし、電力変換装置１０の出力電流を算出することで、連系点電圧Ｖの検出遅れの状態を調べることができる。

【0115】

以下で、検証実験１の結果について説明する。図１１Ａは、横軸が時間（ｓ）、縦軸が電圧値（Ｐ．Ｕ．）であり、連系点電圧検出装置２０で検出された連系点電圧Ｖの検出値の算出結果を示している。図１１Ａ中の実線７１１はＲ相の連系点電圧Ｖの検出値を示し、破線７１２はＳ相の連系点電圧Ｖの検出値を示し、点線７１３はＴ相の連系点電圧Ｖの検出値を示す。図１１Ａを見ると、各相の連系点電圧Ｖの検出値にリプルがなく、搬送波の１周期分の期間に検出された検出電圧の移動平均を算出して連系点電圧Ｖの検出値とすることで、リプルを抑制できることを確認できた。

【0116】

図１１Ｂは、横軸が時間（ｓ）、縦軸が電流値（Ｐ．Ｕ．）であり、連系点電圧Ｖのフィードフォワードのみの場合の電力変換装置１０の出力電流の算出結果を示している。図１１Ｂ中の実線７１１はＲ相の電流の算出値を示し、破線７１２はＳ相の電流の算出値を示し、点線７１３はＴ相の電流の算出値を示す。図１１Ｂを見ると、各相の出力電流が小さく、連系点電圧Ｖの検出値が連系点電圧Ｖに追従しており、連系点電圧Ｖの検出遅れが抑制されていることが確認できる。よって、本発明の電力変換装置が検出した電圧のリプル及び検出遅れを抑制できることが確認できた。

【0117】

（検証実験２）
検証実験２では、実施例として、図５に示す制御装置４０００を有する第２実施形態の変形例４の電力変換装置をシミュレーションし、シミュレーションにおいて連系点電圧Ｖに位相跳躍を起こさせ、電力変換装置の出力電圧、出力電流、有効電力及び無効電流の変化を調べ、電力変換装置のロバスト性を調べた。同時に、比較例として、従来のベクトル制御のみで出力を制御する電力変換装置をシミュレーションし、実施例と同様に、連系点電圧の位相跳躍に対する電力変換装置の出力電圧、出力電流、有効電力及び無効電力の変化を調べ、ロバスト性を評価した。その結果を図１２に示す。

【0118】

図１２中の（ａ）は系統電圧の時間変化を示し、実線１２０１がｕ相、破線１２０２がｖ相、点線１２０３がｗ相の電圧である。図１２中の（ｂ）は位相角の時間変化を示す。図１２中の（ｃ）は実施例の制御結果、すなわち、実施例の電力変換装置の出力電流の時間変化を示し、実線１２１１がｕ相への出力電流、破線１２１２がｖ相への出力電流、点線１２１３がｗ相への出力電流を示す。図１２中の（ｄ）は比較例の電力変換装置の出力電流の時間変化を示し、実線１２０４がｕ相への出力電流、破線１２０５がｖ相への出力電流、点線１２０６がｗ相への出力電流を示す。図１２中の（ｅ）は実施例の電力変換装置と比較例の電力変換装置の有効電力の出力の時間変化を示しており、点線が実施例、実線が比較例を示している。図１２中の（ｆ）は実施例の電力変換装置と比較例の電力変換装置の無効電力の出力の時間変化を示しており、点線が実施例、実線が比較例を示している。

【0119】

（ａ）を見ると、０．０７５秒付近で、系統電圧に位相の跳躍が起きていることがわかる。それに伴い、位相角も変化している（（ｂ）参照）。（ｃ）を見ると、実施例の電力変換装置では、系統電圧の位相跳躍に出力電流が追随して小さくなり、その後、過電流が流れることがなく復旧していることがわかる。一方（ｄ）を見ると、比較例の電力変換装置では、位相跳躍が生じても、位相跳躍に追従して出力電流が変化しておらず、０．０１秒程度経過後に、各相に制御目標よりも大きな電流が流れており、電力変換装置に過電流が流れてしまっていることがわかる。

【0120】

（ｅ）（ｆ）を見ると、比較例と比べて実施例の方が、位相跳躍によって変化した有効電力と無効電力の出力の変化量が小さく、より早く出力が制御目標量に戻っていることがわかる。このように、第２実施形態の変形例４の電力変換装置が、従来のベクトル制御と比べて、ロバスト性が高いことがわかる。

【0121】

なお、上述した実施形態においては、電圧検出装置となる電圧検出器にて、検出手段の出力電圧を、一定周期の１周期分の期間、移動平均する、又は、移動平均の近似値を算出する、フィルタリング手段２１を設けた場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、電圧検出装置となる電圧検出器にて、検出手段の出力電圧を、一定周期の数周期分（すなわち、一定周期の１周期分超）の期間、移動平均する、又は、移動平均の近似値を算出する、フィルタリング手段を設けてもよい。

【0122】

また、上述した実施形態においては、連系点電圧検出装置２０（系統電圧検出装置）は、検出した電圧についてパルス幅変調制御に用いる搬送波の１周期分の期間の移動平均を算出し、これを系統電圧として検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、連系点電圧検出装置２０（系統電圧検出装置）は、検出した電圧についてパルス幅変調制御に用いる搬送波の数周期分（すなわち、搬送波の１周期分超）の期間の移動平均を算出し、これを系統電圧として検出するようにしてもよい。

【0123】

また、上述した実施形態においては、所定のスイッチング周期でスイッチがスイッチングし、前記連系インピーダンスを介して前記電力系統に電力を出力する変換器として、大略一定周期で異なる幅のパルスを出力するようにスイッチがスイッチングし、所定交流電圧を出力する変換器１１について説明したが、変換器のスイッチング周期（パルス幅変調制御に用いる搬送波の周期）としては、種々の周期を適用してもよい。
但し、変換器のスイッチング周期は可聴域を超える周波数１３ｋＨｚ以上がより好ましい。

【0124】

以上、説明したように本実施形態では、所定のスイッチング周期でスイッチがスイッチングし、連系インピーダンス（リアクトル１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔ）を介して電力系統５０に電力を出力する変換器１１と、この電力変換装置１０と電力系統５０の連系点（端子ＬＰＲ、ＬＰＳ、ＬＰＴ）の電圧を検出する電圧検出器（連系点電圧検出装置２０）と、スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧に基づいて、変換器１１を制御する制御装置３０，４０００，６０と、を備える電力変換装置１０，１０ａである。このような構成とすることで、検出した電圧のリプル及び検出遅れを抑制できる電力変換装置及び発電システムを実現できる。

【0125】

また、このような電力変換装置の制御装置４０００では、スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧の実数倍の値を有効電流指令値とし、当該有効電流指令値に基づいて算出した電圧指令値により変換器１１を制御するようにしてもよい。

【0126】

また、このような電力変換装置の制御装置４０００では、スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧に基づいて、上記の式（２）（３）の瞬時式や、上記の式（４）（５）の瞬時式から、瞬時電圧（有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄ、無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑ）を算出し、前記瞬時電圧から変換器１１の電圧指令値を生成するようにしてもよい。

【0127】

また、このような電力変換装置の制御装置４０００では、上記構成を組み合わせ、例えば、スイッチング周期に対応して所定期間移動平均した前記電圧検出器の出力電圧の実数倍の値を電流指令値とし、前記電流指令値に基づいて、上記の式（２）（３）の瞬時式や、上記の式（４）（５）の瞬時式から、瞬時電圧（有効分電圧推定値Ｖｉ＿ｄ、無効分電圧推定値Ｖｉ＿ｑ）を算出し、前記瞬時電圧から変換器１１の電圧指令値を生成するようにしてもよい。
また、連系点電圧で測定すると述べたが、変換器からのインピーダンスが推定できれば、連系点でない電力系統の他の個所でも構わない。
また、連系点電圧は直接測定せずに、他の個所、例えば連系インピーダンスの電圧を測定し演算等で求めても良い。

【符号の説明】

【0128】

１０、１０ａ、１０ｂ 電力変換装置
１１ 変換器
１５ 有効電力源
１７Ｒ、１７Ｓ、１７Ｔ リアクトル
２０、２５ 連系点電圧検出装置
３０、６０、４０００ 制御装置
５０ 電力系統
５５ 交流電圧源
７０ 電圧補償部
１００、１００ａ、１００ｂ 発電システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】