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公開番号2025115488
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024009961
出願日2024-01-26
発明の名称電力変換器制御装置、電力変換器の制御方法及び電力変換器の制御プログラム
出願人日新電機株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250731BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力系統の電圧の変動に関わらず、電力変換器に指令値通りの電流を出力させる。
【解決手段】電力系統から負荷に給電するための電力線に接続されている電力変換器が出力する電圧を制御する電力変換器制御装置であって、前記電力系統の電圧と同位相及び同振幅の電圧である対向電圧を算出する対向電圧算出部と、前記電力変換器に出力される電流である出力電流指令値を取得して、前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記電力変換器が前記出力電流指令値を出力する際の電圧変化量を算出する電圧変化量算出部と、前記対向電圧及び前記電圧変化量を合成した電圧である電圧指令値を前記電力変換器に出力する電圧指令値出力部とを備える。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
電力系統から負荷に給電するための電力線に接続されている電力変換器が出力する電圧を制御する電力変換器制御装置であって、
前記電力系統の電圧と同位相及び同振幅の電圧である対向電圧を算出する対向電圧算出部と、
前記電力変換器に出力させる電流である出力電流指令値を取得して、前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記電力変換器が前記出力電流指令値を出力する際の電圧変化量を算出する電圧変化量算出部と、
前記対向電圧及び前記電圧変化量を合成した電圧である電圧指令値を前記電力変換器に出力する電圧指令値出力部とを備える、電力変換器制御装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記出力電流指令値は、基本波正相有効電流、基本波正相無効電流、基本波逆相電流及び非基本波周波数電流のうちの少なくとも一つである、請求項１に記載の電力変換器制御装置。
【請求項３】
前記電力変換器は、前記電力線に慣性力を供給する電圧制御型のインバータである、請求項１に記載の電力変換器制御装置。
【請求項４】
前記電圧変化量算出部は、前記電圧変化量として正相電圧を算出する正相電圧算出部をさらに備え、
前記正相電圧算出部は、前記出力電流指令値及び前記電力系統の位相を取得して、前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記電力系統の位相に同期するように前記正相電圧を算出する、請求項１に記載の電力変換器制御装置。
【請求項５】
前記正相電圧算出部が取得する前記出力電流指令値は、慣性力を含む有効電流指令値及び慣性力を含む無効電流指令値である、請求項４に記載の電力変換器制御装置。
【請求項６】
前記正相電圧算出部は、有効電流指令値及び無効電流指令値からオープン制御によって、それぞれ有効電力の瞬時電圧値及び無効電力の瞬時電圧値を算出し、前記有効電力の瞬時電圧値及び前記無効電力の瞬時電圧値を合成することによって、前記正相電圧を算出する、請求項４に記載の電力変換器制御装置。
【請求項７】
前記電圧変化量算出部は、前記電圧変化量として逆相電圧を算出する逆相電圧算出部をさらに備え、
前記逆相電圧算出部は、前記逆相電圧の位相指令値及び前記出力電流指令値を取得して、前記逆相電圧の位相指令値及び前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記逆相電圧を算出する、請求項１に記載の電力変換器制御装置。
【請求項８】
前記電圧変化量算出部は、前記電力系統の基本周波数とは異なる周波数である非基本波成分を前記電圧変化量として電圧変化量算出する非基本波成分算出部をさらに備え、
前記非基本波成分算出部は、前記非基本波成分の位相指令値及び前記出力電流指令値を取得して、前記非基本波成分の位相指令値及び前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記非基本波成分を算出する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の電力変換器制御装置。
【請求項９】
電力系統から負荷に給電するための電力線に接続されている電力変換器が出力する電圧を制御する電力変換器の制御方法であって、
前記電力系統の電圧と同位相及び同振幅の電圧である対向電圧を算出し、
前記電力変換器に出力させる電流である出力電流指令値を取得して、前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記電力変換器が前記出力電流指令値を出力する際の電圧変化量を算出し、
前記対向電圧及び前記電圧変化量を合成した電圧を前記電力変換器に出力させる、電力変換器の制御方法。
【請求項１０】
電力系統から負荷に給電するための電力線に接続されている電力変換器が出力する電圧を制御する電力変換器の制御プログラムであって、
前記電力系統の電圧と同位相及び同振幅の電圧である対向電圧を算出する対向電圧算出部としての機能と、
前記電力変換器に出力させる電流である出力電流指令値を取得して、前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記電力変換器が前記出力電流指令値を出力する際の電圧変化量を算出する電圧変化量算出部としての機能と、
前記対向電圧及び前記電圧変化量を合成した電圧を前記電力変換器に出力させる電圧指令部としての機能とをコンピュータに発揮させる、電力変換器の制御プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換器制御装置、電力変換器の制御方法及び電力変換器の制御プログラムに関するものである。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統の電力線に接続された負荷や分散型電源などの電力変動によって、電力系統の電圧や周波数が変動する。太陽電池又は蓄電池といった直流電源からの直流電力を交流電力に変換する電力変換器を電力系統の電力線に接続し、電力系統の電圧や周波数変動を抑制するように出力電圧を制御する電力変換器制御装置が用いられている。
【０００３】
この種の電力変換器制御装置としては、例えば非特許文献１に示すように、有効電力指令値と有効電力出力値との偏差から、電力変換器が出力する電圧の位相を算出する位相制御部と、無効電力指令値と無効電力出力値との偏差から、電力変換器が出力する電圧の振幅を算出する振幅制御部とを備えるものがある。上記の電力変換器制御装置は、位相制御部と振幅制御部の出力値に基づいて、電力変換器が出力する電圧の制御量を決定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
「再エネ主力電源化に受けた慣性低下対策の実用化に関する取り組み」電気学会誌１４３巻４号令和５年４月１日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電力系統で電力線短絡事故などにより電力線の電圧が低下した場合、従来の電力変換器制御装置の有効電力出力値および無効電力出力値が小さくなるため、電力変換器が出力する電圧の制御量が増加し、指令値よりも大きい電流が流れる恐れがある。
【０００６】
更に、昨今の再生可能エネルギー主力電源化に伴い、複数の分散型電源がそれぞれ電力変換器を介して同一の母線に接続される場合が想定されている。ここで、上記の電力変換器制御装置のように、電力変換器が出力する電圧をフィードバック制御する場合、他方の電力変換器の制御量によってフィードバックする制御量が変動してしまい、例えばフリッカといった不安定現象が起きる可能性もある。
【０００７】
そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、電力系統の電圧の変動に関わらず、電力変換器に指令値通りの電流を出力させることを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る電力変換器制御装置は、電力線に接続されている電力変換器が出力する電圧を制御する電力変換器制御装置であって、前記電力系統の電圧と同位相及び同振幅の電圧である対向電圧を算出する対向電圧算出部と、出力電流指令値を取得して、前記出力電流指令値からオープン制御によって、前記電力変換器が前記出力電流指令値を出力する際の電圧変化量を算出する電圧変化量算出部と、前記対向電圧及び前記電圧変化量を合成した電圧指令値を前記電力変換器に出力する電圧指令値出力部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このような構成であれば、対向電圧が電力系統の電圧と同位相及び同振幅の電圧であり、電圧指令値出力部が対向電圧及び電圧変化量が合成された電圧指令値を電力変換器に出力するので、電力系統の電圧は対向電圧によって打ち消されて、電力変換器の連系トランス及び連系リアクトルに電圧変化量のみが加わる。従って、電力系統の電圧の変動に関わらず、電力変換器に出力電流指令値通りの電流を出力させることができる。
また、電圧変化量算出部がオープン制御によって電圧変化量を算出するので、複数の分散型電源が同一の母線に接続されていても、電圧変化量は他の分散型電源の制御量によって変動しない。従って、複数の分散型電源が同一の母線に接続されている場合でも、例えばフリッカといった不安定現象を防止することができる。
【００１０】
前記出力電流指令値は、基本波正相有効電流、基本波正相無効電流、基本波逆相電流及び非基本波周波数電流のうちの少なくとも一つであることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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