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公開番号2024123736
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023031375
出願日2023-03-01
発明の名称電力変換装置
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人一色国際特許事務所
主分類H02M 7/48 20070101AFI20240905BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力系統の事故発生時であっても運転継続することが可能な電力変換装置を提供する。
【解決手段】電力系統に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、電力変換部から出力される電圧を制御する制御装置は、出力電圧の振幅指令値、出力電圧の周波数指令値、電力系統に出力された出力電圧および出力電流に基づいて、電力変換装置の出力電流指令値となる第1電流指令値を生成し、第1電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、第1電流指令値の大きさを上限値に制限した第2電流指令値を生成し、第2電流指令値を電力変換装置から出力される出力電流指令値とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電力系統に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、
電力変換部と、
前記電力系統と前記電力変換部との間に設けられるフィルタ部と、
前記電力変換部から出力される電圧を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記電力系統に出力される出力電圧の振幅指令値を算出する電圧振幅指令算出部と、
前記電力系統の定格周波数に基づいて第１周波数指令値を算出し、前記第１周波数指令値を前記電力系統に出力される出力電圧の周波数指令値とする周波数指令算出部と、
前記出力電圧の振幅指令値、前記出力電圧の周波数指令値、前記電力系統に出力された出力電圧および出力電流に基づいて第１電流指令値を算出し、前記第１電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする電流指令算出部と、
前記出力電流の電流指令値、前記フィルタ部に流れたフィルタ電流、前記電力系統に出力された出力電圧に基づいて、前記電力変換部から出力される電圧の指令値を生成する電圧指令算出部と、
を備え、
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさを前記上限値に制限した第２電流指令値を算出し、前記第２電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする、
電力変換装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えてからの経過時間に応じて、前記上限値を低下させる、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えてからの経過時間に応じて、前記上限値をステップ状に変化させる、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えてからの経過時間に応じて、前記上限値を連続的に変化させる、
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさが前記上限値を超えているとき、前記電力変換部の温度が高いほど前記上限値の値が低くなるように設定する、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力系統に出力された出力電圧に基づいて、前記周波数指令算出部で生成される前記出力電圧の第１周波数指令値を補正するための周波数補正値を生成する補正値出力部をさらに備え、
前記周波数指令算出部は、
前記第１周波数指令値と前記周波数補正値とに基づく第２周波数指令値を生成し、前記第２周波数指令値を前記周波数指令値とする、
請求項１～５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記電流指令算出部は、
前記第１電流指令値の大きさに対する制限の度合いを示す値を更に出力し、
前記補正値出力部は、
前記制限の度合いを示す値が大きいほど、前記第２周波数指令値が前記第１周波数指令値よりも前記電力系統の周波数に近い値となるように前記周波数補正値を生成する、
請求項６に記載の電力変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統に接続される電力変換装置を仮想同期発電機として動作をさせる仮想同期発電機制御が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第７１８３４８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された仮想同期発電機においては、電力系統で過負荷や短絡事故等が発生した場合の対策は開示されていない。
【０００５】
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、電力系統の事故発生時においても、運転継続することが可能な電力変換装置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】
【０００６】
上記目的を達成するための一の発明は、電力系統に連系されて仮想同期発電機として動作する電力変換装置であって、電力変換部と、前記電力系統と前記電力変換部との間に設けられるフィルタ部と、前記電力変換部から出力される電圧を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記電力系統に出力される出力電圧の振幅指令値を算出する電圧振幅指令算出部と、前記電力系統の定格周波数に基づいて第１周波数指令値を算出し、前記第１周波数指令値を前記電力系統に出力される出力電圧の周波数指令値とする周波数指令算出部と、前記出力電圧の振幅指令値、前記出力電圧の周波数指令値、前記電力系統に出力された出力電圧および出力電流に基づいて第１電流指令値を算出し、前記第１電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする電流指令算出部と、前記出力電流の電流指令値、前記フィルタ部に流れたフィルタ電流、前記電力系統に出力された出力電圧に基づいて、前記電力変換部から出力される電圧の指令値を生成する電圧指令算出部と、を備え、前記電流指令算出部は、前記第１電流指令値の大きさが上限値を超えているとき、前記第１電流指令値の大きさを前記上限値に制限した第２電流指令値を算出し、前記第２電流指令値を前記電力系統に出力される出力電流の電流指令値とする電力変換装置である。本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、過電流を抑制することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施形態の電力変換装置２が設けられた電力系統１の一例を説明する図である。
電力変換装置２が設けられた電力系統１の一例を説明する図である。
電力変換装置２の周波数指令算出部２２を説明する図である。
電力変換装置２の電圧振幅指令算出部２３を説明する図である。
電力変換装置２の瞬時電流指令算出部２５を説明する図である。
電力変換装置２の補正値出力部２６を説明する図である。
電力変換装置２の瞬時電圧指令算出部２８を説明する図である。
シミュレーション結果を示す図である。
シミュレーション結果を示す図である。
シミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＝＝第１実施形態＝＝
図１は、電力系統１に連系する本実施形態の電力変換装置２を説明する図である。電力系統１は、配電線１０を介して発電所で発電された交流電力を需要家の設備に供給する電力系統である。
【００１０】
電力変換装置２は、電力系統１との間で電力を入出力する装置であって、仮想同期発電機として動作する。電力変換装置２は、フィルタ３、スイッチ４、制御装置２０および電力変換部３１を備える。電力変換装置２の電力変換部３１は、フィルタ３、スイッチ４を介して電力系統１に接続される。
（【００１１】以降は省略されています）

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