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公開番号2025018170
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-06
出願番号2023121654
出願日2023-07-26
発明の名称電力変換装置及びその制御方法
出願人富士電機株式会社
代理人個人,個人
主分類H02M 7/48 20070101AFI20250130BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】仮想同期発電機として安定して動作できる電力変換装置の提供。
【解決手段】入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータを仮想同期発電機として動作させる制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記インバータから出力される有効電力に寄与する第1電流指令値に、前記インバータに入力される直流電圧を目標電圧に近づける補正値を加算した補正電流指令値を用いて、前記インバータを制御する、電力変換装置。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータを仮想同期発電機として動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記インバータから出力される有効電力に寄与する第１電流指令値に、前記インバータに入力される直流電圧を目標電圧に近づける補正値を加算した補正電流指令値を用いて、前記インバータを制御する、電力変換装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記制御装置は、
前記インバータからの出力電圧の計測値に前記補正値を乗算することで補償電力値を算出し、
前記有効電力の計測値から前記補償電力値を減算した値を用いて、前記インバータから出力される電圧の周波数を制御する、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、前記直流電圧と前記目標電圧との差の絶対値が所定値以下の場合、もしくは、前記差の値が第一の所定値と第二の所定値との間の中間値の場合、前記補正値を零とする不感帯を適用する、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、前記直流電圧と前記目標電圧との差に遮断周波数以下の信号を減衰させる高域通過フィルタを適用し、前記補正値を求める、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記インバータからの出力電流の計測値を、前記有効電力に寄与するｄ軸電流と前記インバータから出力される無効電力に寄与するｑ軸電流とに変換し、前記ｄ軸電流を前記第１電流指令値とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記有効電力の計測値と前記インバータからの出力電圧の周波数計測値とを用いて、前記インバータからの出力電圧の周波数指令値を導出し、
前記無効電力の計測値を用いて、前記インバータの出力電圧の振幅指令値を導出し、
前記ｑ軸電流と前記周波数指令値と前記振幅指令値とを用いて、前記無効電力に寄与する第２電流指令値を導出する、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記補正電流指令値と前記第２電流指令値を用いて、前記インバータからの出力電流の指令値である出力電流指令値を導出する、請求項６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記振幅指令値と前記インバータからの出力電圧の位相指令値とを用いて、前記インバータからの出力電圧の指令値である出力電圧指令値を導出し、
前記インバータの出力電流を前記出力電流指令値に近づける出力電圧補正値を導出し、
前記出力電圧指令値に前記出力電圧補正値を加算した指令値を用いて、前記インバータを制御する、請求項７に記載の電力変換装置。
【請求項９】
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータを仮想同期発電機として動作させる電力変換装置の制御方法であって、
前記インバータから出力される有効電力に寄与する第１電流指令値に、前記インバータに入力される直流電圧を目標電圧に近づける補正値を加算した補正電流指令値を用いて、前記インバータを制御する、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力変換装置及びその制御方法に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、同期発電機を模擬する演算を実行する同期発電機模擬演算部と、前記インバータに入力される直流電圧を監視する直流電圧監視部と、前記直流電圧に応じて、前記同期発電機模擬演算部で用いられるパラメータ値として前記同期発電機の機械入力に対応する機械入力設定値を設定する機械入力補正部と、を有する電力変換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／０９２８７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の機械入力補正部は、インバータに入力される直流電圧に応じて、同期発電機模擬演算部に入力される機械入力設定値を補正する。しかしながら、インバータに入力される直流電圧が大きく変動すると、機械入力設定値の補正が機械入力補正部の時定数により追い付かず、インバータに入力される直流電力とインバータから出力される交流電力との間の乖離が増大するおそれがある。その結果、インバータに入力される直流電圧が通常値から逸脱し、電力変換装置を安定して動作継続できなくなるおそれがある。
【０００５】
本開示は、仮想同期発電機として安定して動作できる電力変換装置及びその制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１態様は、
入力される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータを仮想同期発電機として動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記インバータから出力される有効電力に寄与する第１電流指令値に、前記インバータに入力される直流電圧を目標電圧に近づける補正値を加算した補正電流指令値を用いて、前記インバータを制御する、電力変換装置である。
【０００７】
第２態様は、第１態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、
前記インバータからの出力電圧の計測値に前記補正値を乗算することで補償電力値を算出し、
前記有効電力の計測値から前記補償電力値を減算した値を用いて、前記インバータから出力される電圧の周波数を制御する。
【０００８】
第３態様は、第１又は第２態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記直流電圧と前記目標電圧との差の絶対値が所定値以下の場合、もしくは、前記差の値が第一の所定値と第二の所定値との間の中間値の場合、前記補正値を零とする不感帯を適用する。
【０００９】
第４態様は、第１から第３のいずれか一の態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記直流電圧と前記目標電圧との差に遮断周波数以下の信号を減衰させる高域通過フィルタを適用し、前記補正値を求める。
【００１０】
第５態様は、第１から第４のいずれか一の態様の電力変換装置であって、
前記制御装置は、
前記インバータからの出力電流の計測値を、前記有効電力に寄与するｄ軸電流と前記インバータから出力される無効電力に寄与するｑ軸電流とに変換し、前記ｄ軸電流を前記第１電流指令値とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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