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公開番号2025036848
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-17
出願番号2023143444
出願日2023-09-05
発明の名称制御装置、電源システム及び制御方法
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H02J 9/06 20060101AFI20250310BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力変換器から流れる電流が過電流になることを抑制する。
【解決手段】電力系統から負荷に給電するための電力線を開閉する開閉スイッチが開放される場合に、前記電力線に給電する電力変換器を制御する制御装置であって、前記電力変換器が出力する電圧の指令値である第1電圧指令値を算出する第1電圧指令値算出部と、前記電力変換器から流れる電力変換器電流を取得して、前記電力変換器電流の時間変化を示す傾きに基づいて、前記電力変換器のインピーダンスを仮想した第1仮想インピーダンスを出力する第1仮想インピーダンス出力部と、前記第1仮想インピーダンスが出力された場合に、前記第1仮想インピーダンス及び前記電力変換器電流によって算出される仮想電圧降下を算出する仮想電圧降下算出部と、前記第1電圧指令値から前記仮想電圧降下を差し引いた第2電圧指令値を出力して、前記電力変換器を制御する第2電圧指令値出力部とを備える。
【選択図】図1
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を開閉する開閉スイッチが開放される場合に、前記電力線に給電する電力変換器を制御する制御装置であって、
前記電力変換器が出力する電圧の指令値である第１電圧指令値を算出する第１電圧指令値算出部と、
前記電力変換器から流れる電力変換器電流を取得して、前記電力変換器電流の時間変化を示す傾きに基づいて、前記電力変換器のインピーダンスを仮想した第１仮想インピーダンスを出力する第１仮想インピーダンス出力部と、
前記第１仮想インピーダンスが出力された場合に、前記第１仮想インピーダンス及び前記電力変換器電流によって算出される仮想電圧降下を算出する仮想電圧降下算出部と、
前記第１電圧指令値から前記仮想電圧降下を差し引いた第２電圧指令値を出力して、前記電力変換器を制御する第２電圧指令値出力部とを備える制御装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１仮想インピーダンス出力部は、前記傾きが、前記傾きの閾値である傾き閾値を超えた場合に、前記第１仮想インピーダンスを出力し、前記傾きが、前記傾き閾値以下の場合に、前記第１仮想インピーダンスを０にする、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記電力変換器電流を取得して、前記電力変換器電流が前記電力変換器の閾値電流を超えた場合に、前記電力変換器のインピーダンスを仮想した第２仮想インピーダンスを出力する第２仮想インピーダンス出力部をさらに備え、
前記仮想電圧降下算出部は、前記第１仮想インピーダンス又は前記第２仮想インピーダンスが出力された場合に、前記第１仮想インピーダンス及び前記第２仮想インピーダンスを合成した合成仮想インピーダンスを算出し、前記合成仮想インピーダンス及び前記電力変換器電流によって前記仮想電圧降下を算出する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第２仮想インピーダンス出力部は、前記第２仮想インピーダンスの下限値を０とする、請求項２に記載の制御装置。
【請求項５】
前記第１仮想インピーダンス出力部が取得する前記電力変換器電流は、三相の前記電力変換器電流の実効値、単相の前記電力変換器電流の実効値、又は、前記電力変換器電流の瞬時値である、請求項１に記載の制御装置。
【請求項６】
前記第１仮想インピーダンス出力部が、前記電力変換器電流の瞬時値を取得して前記傾きを算出する場合に、前記傾き閾値は、基本波周波数における前記傾きの最大値である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
電力系統及び負荷の間に設けられ、前記負荷に電力を供給する電源システムであって、
電力系統から負荷に給電するための電力線を開閉する開閉スイッチと、
前記開閉スイッチが開放される場合に、前記電力線に給電する電力変換器と、
請求項１又は２に記載の制御装置とを備える、電源システム。
【請求項８】
電力系統から負荷に給電するための電力線を開閉する開閉スイッチが開放される場合に、前記電力線に給電する電力変換器を制御する制御方法であって、
前記電力変換器が出力する電圧の指令値である第１電圧指令値を算出し、
前記電力変換器から流れる電力変換器電流を取得して、前記電力変換器電流の時間変化を表す傾きに基づいて、前記電力変換器のインピーダンスを仮想した第１仮想インピーダンスを出力し、
前記第１仮想インピーダンスが出力された場合に、前記第１仮想インピーダンス及び前記電力変換器電流によって算出される仮想電圧降下を算出し、
前記第１電圧指令値から前記仮想電圧降下を差し引いた第２電圧指令値を出力して、前記電力変換器を制御する制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、電源システム及び制御方法に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、停電や瞬時電圧低下（以下、瞬低とも言う。）に対して、電力変換器を制御することにより、電力系統から解列して負荷を補償する制御装置が提案されている。例えば特許文献１に示すように、瞬低が発生した場合、この種の制御装置は、電力系統と負荷との間に設けられたサイリスタスイッチ回路を強制的に消弧させるために、サイリスタスイッチ回路に並列に設けられた電力変換器を駆動させている。そして、サイリスタスイッチ回路を強制的に消弧させた後、制御装置は、電力変換器を駆動させて、電力系統の電圧低下量に相当する補償交流を負荷に供給することにより、負荷電圧の低下を補償している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
実用新案登録第２５７８８０２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の電力変換器は、容量性負荷や力率調整用の進相コンデンサを介してサイリスタスイッチ回路と並列に設けられる場合がある。この場合、電力系統又は負荷から一時的に過渡電流が発生すると、電力変換器から流れる電流が過電流になる恐れがある。
【０００５】
また、サイリスタスイッチ回路を強制的に消弧させて、負荷電圧の低下を補償する場合にも、例えば容量性負荷が投入されることにより、電力変換器から流れる電流が過電流になる恐れがある。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電力変換器から流れる電流が過電流になることを抑制す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】
【０００７】
すなわち本発明に係る制御装置は、電力系統から負荷に給電するための電力線を開閉する開閉スイッチが開放される場合に、前記電力線に給電する電力変換器を制御する制御装置であって、前記電力変換器が出力する電圧の指令値である第１電圧指令値を算出する第１電圧指令値算出部と、前記電力変換器から流れる電力変換器電流を取得して、前記電力変換器電流の時間変化を示す傾きに基づいて、前記電力変換器のインピーダンスを仮想した第１仮想インピーダンスを出力する第１仮想インピーダンス出力部と、前記第１仮想インピーダンスが出力された場合に、前記第１仮想インピーダンス及び前記電力変換器電流によって算出される仮想電圧降下を算出する仮想電圧降下算出部と、前記第１電圧指令値から前記仮想電圧降下を差し引いた第２電圧指令値を出力して、前記電力変換器を制御する第２電圧指令値出力部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る制御方法は、電力系統から負荷に給電するための電力線を開閉する開閉スイッチが開放される場合に、前記電力線に給電する電力変換器を制御する制御方法であって、前記電力変換器が出力する電圧の指令値である第１電圧指令値を算出し、前記電力変換器から流れる電力変換器電流を取得して、前記電力変換器電流の時間変化を表す傾きに基づいて、前記電力変換器のインピーダンスを仮想した第１仮想インピーダンスを出力し、前記第１仮想インピーダンスが出力された場合に、前記第１仮想インピーダンス及び前記電力変換器電流によって算出される仮想電圧降下を算出し、前記第１電圧指令値から前記仮想電圧降下を差し引いた第２電圧指令値を出力して、前記電力変換器を制御することを特徴とする。
【０００９】
このような構成であれば、第１仮想インピーダンスによる仮想電圧降下を算出し、第１電圧指令値から仮想電圧降下の分だけ差し引かれた第２電圧指令値が出力されるので、第１電圧指令値のみに基づいて電力変換器を制御する場合と比較して、電力変換器から出力される電圧が小さくなる。その結果、電力変換器から流れる電流が小さくなるので、電力変換器から過電流が流れることを防ぐことができる。
特にこの構成によれば、電力変換器電流の時間変化を表す傾きに基づいて第１仮想インピーダンスが出力されるので、当該傾きに基づいて過電流の発生を予測することができる。その結果、電力変換器電流が急激に変化した場合に、電力変換器電流の変化を抑制するように電力変換器を制御することにより、過電流を未然に防ぐことができる。
【００１０】
前記第１仮想インピーダンス出力部は、前記傾きが、前記傾きの閾値である傾き閾値を超えた場合に、前記第１仮想インピーダンスを出力し、前記傾きが、前記傾き閾値以下の場合に、前記第１仮想インピーダンスを０にすることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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