電力変換装置
【課題】与えられた有効電力指令値および無効電力指令値を、電力変換装置で規定された運転可能範囲を考慮して制限する場合、無効電力指令値の制限量を極力小さくして交流系統の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【解決手段】運転可能範囲および有効電力指令値Ｐｒｅｆの範囲内でその絶対値が最大となるよう無効電力指令値Ｑｒｅｆに制限を加えて無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊を出力するＱリミッタ１と、運転可能範囲およびＱｒｅｆ＊の範囲内でその値が最大となるようＰｒｅｆに制限を加えて有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊を出力するＰリミッタ１および２とからなる出力制限回路９を備えた。
【解決手段】運転可能範囲および有効電力指令値Ｐｒｅｆの範囲内でその絶対値が最大となるよう無効電力指令値Ｑｒｅｆに制限を加えて無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊を出力するＱリミッタ１と、運転可能範囲およびＱｒｅｆ＊の範囲内でその値が最大となるようＰｒｅｆに制限を加えて有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊を出力するＰリミッタ１および２とからなる出力制限回路９を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関し、特に、規定された運転可能範囲において電力の変換を行う電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電システム内で発電した直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を、発電システム外部の交流系統にシステム出力として出力する電力変換装置であって、前記システム出力の出力電流を検出する出力電流検出手段と、前記システム出力の出力電圧を検出する出力電圧検出手段とを備え、所定の有効電力指令値および無効電力指令値に基づき、前記検出手段にて検出した出力電流および出力電圧から求められるシステム出力の有効電力および無効電力を制御することで、交流系統の電圧変動を抑制することができる電力変換装置が紹介されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の電力変換装置において、与えられた有効電力指令値および無効電力指令値にそのまま追従制御するのではなく、電力変換装置で規定された運転可能範囲内での制御が要求される場合がある。この場合、従来の電力変換装置においては、無効電力指令値が出力可能な無効電力範囲内の任意の値に制限されることで、出力する無効電力が必要以上に抑えられ、結果として、交流系統の電圧変動抑制の効果が低減する場合があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来の問題点を改善するためになされたもので、与えられた有効電力指令値および無効電力指令値を、電力変換装置で規定された運転可能範囲を考慮して制限する場合、無効電力指令値の制限量を極力小さくして交流系統の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、有効電力指令値および無効電力指令値に基づき電源からの電力を変換して電力系統へ出力する電力変換装置であって、
有効電力指令値および無効電力指令値を入力し電力変換装置の規定された運転可能範囲を満たすよう有効電力指令値および無効電力指令値に制限を加える出力制限回路を備え、出力制限回路により制限が加えられた有効電力指令制限値および無効電力指令制限値に基づき電源からの電力を変換して電力系統へ出力する電力変換装置において、
出力制限回路は、運転可能範囲および有効電力指令値の範囲内でその絶対値が最大となるよう無効電力指令値に制限を加えて無効電力指令制限値を出力する無効電力指令値制限回路、および運転可能範囲および無効電力指令制限値の範囲内でその値が最大となるよう有効電力指令値に制限を加えて有効電力指令制限値を出力する有効電力指令値制限回路を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る電力変換装置の出力制限回路においては、その無効電力指令値制限回路において、無効電力指令値を、運転可能範囲と有効電力指令値の範囲のみを考慮しその範囲内で絶対値が最大となるよう制限して無効電力指令制限値を出力するので、特に無効電力指令値の制限量が優先的に小さく抑えられ、電力系統の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力変換装置の出力制限回路９の内部構成の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電力変換装置の出力制限回路９の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による電力変換装置の規定された運転可能範囲の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電力変換装置の出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図６】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図７】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図８】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図９】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図１０】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置を図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成図である。
電力変換装置１は、電源としての直流電源２からの直流電力を交流電力に変換して、電力系統である交流系統３および負荷となる機器４に供給するインバータ５と、インバータ５の出力電圧を検出する出力電圧検出回路６と、出力電流を検出する出力電流検出回路７と、出力電圧検出回路６と出力電流検出回路７の出力に応じてインバータ５を制御することで、交流系統３へ出力する有効電力および無効電力を制御する制御装置８と、外部から入力される有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆを電力変換装置１の規定された運転可能範囲に基づいて制限し有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊として制御装置８に出力する出力制限回路９とから構成される。
【００１０】
但し、直流電源２は、例えば太陽電池、燃料電池などで構成される。また、有効電力指令値Ｐｒｅｆは、％で表示すると、０〜１００％、無効電力指令値Ｑｒｅｆは、−１００〜１００％を入力範囲とする。−（マイナス）は遅れ無効電力、プラスは進み無効電力を示す。
【００１１】
図２は、図１の出力制限回路９の内部構成を示す図である。なお、ここでは、規定された運転可能範囲として、有効電力がＰｌｉｍ以下、皮相電力がＳｌｉｍ以下、および力率がｃｏｓθｌｉｍ以上であることと設定されているものとする。図２において、第１の制限回路であるＰリミッタ１は、運転可能範囲の範囲内でその値が最大となるよう有効電力指令値Ｐｒｅｆに制限を加えて第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’を出力する。無効電力指令値制限回路であるＱリミッタ１は、運転可能範囲および第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’の範囲内でその絶対値が最大となるよう無効電力指令値Ｑｒｅｆに制限を加えて無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊を出力する。第２の制限回路であるＰリミッタ２は、運転可能範囲および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊の範囲内でその値が最大となるよう第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’に制限を加えて有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊を出力する。
なお、Ｐリミッタ１（第１の制限回路）とＰリミッタ２（第２の制限回路）とで、有効電力指令値制限回路を構成する。
【００１２】
図３は、出力制限回路９の動作を示したフローチャートである。以下、図２をも参照して出力制限回路９の動作を説明する。
ステップＳ１では、外部（制御系の上位）からの有効電力指令値Ｐｒｅｆ、無効電力指令値Ｑｒｅｆを入力する。ステップＳ２では、規定された運転可能範囲を特定する、ここでは、既述したように、有効電力、皮相電力、力率の範囲を示す制限値Ｐｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、θｌｉｍを作成する。
【００１３】
ステップＳ３は、Ｐリミッタ１の動作を示し、Ｐｌｉｍ以下でその値が最大となるようＰｒｅｆに制限を加えてＰｒｅｆ’を出力する、即ち、ＰｒｅｆとＰｌｉｍを比較し小さい方をＰｒｅｆ’として出力する。ステップＳ４では、Ｐｒｅｆ’≦Ｓｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍ？の判別を行う。具体的には、図２の比較器１０がこの判別を行い、このため比較器１０の＋端にはＰリミッタ１からのＰｒｅｆ’が入力され、−端にはＳｌｉｍとｃｏｓθｌｉｍとを乗算器１１で乗算したＳｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍを入力する。
【００１４】
ステップＳ４での判別がＹｅｓのときは、ステップＳ５に進み、Ｐｒｅｆ’・ｔａｎθｌｉｍを制限値Ｑｌｉｍ１としてステップＳ７に進む。図２では、比較器１０の出力で動作する切替スイッチ１２が「０」側を閉とし、Ｐｒｅｆ’とｔａｎθｌｉｍとを乗算器１３で乗算したＰｒｅｆ’・ｔａｎθｌｉｍがＱｌｉｍ１として切替スイッチ１２を介してＱリミッタ１に出力される。なお、このｔａｎθｌｉｍは、ｃｏｓθｌｉｍを乗算器１４で２乗した値を減算器１５で１から差し引き、更に演算器１６で平方根をとることでｓｉｎθｌｉｍを求め、更に、除算器１７により、このｓｉｎθｌｉｍをｃｏｓθｌｉｍで除算することで得られる。
【００１５】
ステップＳ４での判別がＮｏのときは、ステップＳ６に進み、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍを制限値Ｑｌｉｍ１としてステップＳ７に進む。図２では、比較器１０の出力で動作する切替スイッチ１２が「１」側を閉とし、Ｓｌｉｍとｓｉｎθｌｉｍとを乗算器１８で乗算したＳｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍがＱｌｉｍ１として切替スイッチ１２を介してＱリミッタ１に出力される。
【００１６】
なお、ステップＳ５およびステップＳ６で求める制限値Ｑｌｉｍ１は、運転可能範囲（Ｐｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、ｃｏｓθｌｉｍ）および有効電力指令値（Ｐｒｅｆ、Ｐｒｅｆ’）の両者を考慮した範囲を示す制限値に相当する。
【００１７】
ステップＳ７は、Ｑリミッタ１の動作を示し、Ｑｌｉｍ１以下でその絶対値が最大となるようＱｒｅｆに制限を加えてＱｒｅｆ＊を出力する。即ち、ＱｒｅｆとＱｌｉｍ１を比較しその絶対値が小さい方をＱｒｅｆ＊とする。ステップＳ８では、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ＊２）を演算し、これを制限値Ｐｌｉｍ２として出力する。図２では、Ｓｌｉｍを乗算器１９で２乗した値から、Ｑｒｅｆ＊を乗算器２０で２乗した値を減算器２１で減算し、更に演算器２２で平方根をとることで制限値Ｐｌｉｍ２を求め、Ｐリミッタ２へ出力される。
【００１８】
なお、この制限値Ｐｌｉｍ２は、運転可能範囲（Ｐｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、ｃｏｓθｌｉｍ）および無効電力指令制限値（Ｑｒｅｆ＊）の両者を考慮した範囲を示す制限値に相当する。
【００１９】
ステップＳ９は、Ｐリミッタ２の動作を示し、Ｐｌｉｍ２以下でその値が最大となるようＰｒｅｆ’に制限を加えてＰｒｅｆ＊を出力する。即ち、Ｐｒｅｆ’とＰｌｉｍ２を比較し小さい方をＰｒｅｆ＊とする。
ステップＳ１０では、以上で演算されたＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊を制御装置８へ出力する。
【００２０】
制御装置８は、出力制限回路９で制限された有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊に基づいて、両検出回路６、７にて検出した出力電圧および出力電流から求められるシステム出力の有効電力および無効電力を制御する。
【００２１】
図４は、電力変換装置の規定された運転可能範囲の一例を示した図である。横軸が有効電力Ｐ（％）、縦軸が無効電力Ｑ（％）を示している。（４−１）は、無効電力指令値が正（Ｑｒｅｆ＞０）、即ち、進み無効電力、（４−２）は、無効電力指令値が負（Ｑｒｅｆ≦０）、即ち、遅れ無効電力を出力する場合である。また、灰色に塗りつぶした領域がこの運転可能範囲を示している。
【００２２】
ここで、有効電力制限値Ｐｌｉｍは、例えば、直流電源２の発電電力や、直流電流の装置仕様などによって定まり、皮相電力制限値Ｓｌｉｍは、例えば、交流電流実効値の装置仕様によって定まり、力率制限値ｃｏｓθｌｉｍは、例えば、制御装置８の制御仕様によって定まる。
【００２３】
次に、出力制限回路９の入出力の関係、即ち、与えられた有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆを、有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊に制限する態様について説明する。なお、この制限動作の態様は、与えられるＰｒｅｆおよびＱｒｅｆの大きさと運転可能範囲を示すＰｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、ｃｏｓθｌｉｍの大きさとの関係によって異なるため、以下、図５〜図１０により順次説明する。各図において、横軸が有効電力、縦軸が無効電力を示している。また、灰色の領域が運転可能範囲、有効電力軸上の矢印で示すベクトルが出力するＰｒｅｆ＊を、無効電力軸上のベクトルが出力するＱｒｅｆ＊を示している。但し、いずれも、Ｑｒｅｆ＞０の場合について説明している。
【００２４】
先ず、Ｐｌｉｍ≦Ｓｌｉｍの場合を、図５〜７を参照して説明する。
図５（５−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、共に運転可能範囲内に十分はいるほど小さい場合に相当し、ＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、実質制限されることなくそのままの値がＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊となって出力される。図５（５−２）は、Ｑｒｅｆ＞Ｐｒｅｆ・ｔａｎθｌｉｍの場合で、Ｑリミッタ１により、ＱｒｅｆがＰｒｅｆ・ｔａｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に制限されＱｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ４→Ｓ５→Ｓ７参照）。
【００２５】
図６（６−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆがそのままＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊として出力される。図６（６−２）は、ＰｒｅｆはＰｌｉｍ以下であるが、Ｑｒｅｆの関係で、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ８、Ｓ９参照）。従って、このケースは、Ｓｌｉｍに基づく最終的な制限は、もっぱらＰｒｅｆ側で担い、Ｑｒｅｆは極力大きな値を保持してＱｒｅｆ＊として出力するもので、本願発明が特に意図する効果が発揮されているケースと言える。
【００２６】
図６（６−３）も同（６−２）と同様、本願発明の効果が発揮されているケースであるが、与えられたＱｒｅｆが大きく、Ｑｒｅｆについても、Ｑリミッタ１により、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に最小限制限されＱｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ４→Ｓ６→Ｓ７参照）。
【００２７】
図７（７−１）は、ＰｒｅｆがＰｌｉｍより大きく、Ｐリミッタ１によりＰｌｉｍに制限されＰｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ３参照）。図７（７−２）は、ＰｒｅｆがＰリミッタ１で実質制限されると共に、Ｑｒｅｆの関係で、更に、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される。このケースも、Ｓｌｉｍに基づく最終的な制限は、もっぱらＰｒｅｆ側で担い、Ｑｒｅｆは極力大きな値を保持してＱｒｅｆ＊として出力するという点で、本願発明が特に意図する効果が発揮されているケースと言える。
【００２８】
図７（７−３）は、与えられたＱｒｅｆも大きく、Ｑリミッタ１により、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に最小限制限されＱｒｅｆ＊として出力されるが、本願発明の効果が発揮されているケースであるという点で先の同（７−２）のケースと変わりがない。
【００２９】
次に、Ｐｌｉｍ＞Ｓｌｉｍの場合を、図８〜１０を参照して説明する。
図８（８−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、共に運転可能範囲内に十分はいるほど小さい場合に相当し、ＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、実質制限されることなくそのままの値がＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊として出力される点で、先の図５（５−１）と同様である。図８（８−２）は、与えられたＱｒｅｆが大きく、Ｑリミッタ１により、Ｐｒｅｆ・ｔａｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に制限されＱｒｅｆ＊として出力される点で、先の図５（５−２）と同様である。
【００３０】
図９（９−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆがそのままＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊として出力される。図９（９−２）は、ＰｒｅｆはＰｌｉｍ以下であるが、Ｑｒｅｆの関係で、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力され、従って、このケースは、先の図６（６−２）のケースと同様、Ｓｌｉｍに基づく最終的な制限は、もっぱらＰｒｅｆ側で担い、Ｑｒｅｆは極力大きな値を保持してＱｒｅｆ＊として出力するもので、本願発明が特に意図する効果が発揮されているケースと言える。
【００３１】
図１０（１０−１）は、ＰｒｅｆはＰｌｉｍより小さいためＰリミッタ１では実質制限されないが、ＱｒｅｆとＳｌｉｍの関係で、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される。従って、このケースも、本願発明の効果が発揮されているケースと言える。図１０（１０−２）は、Ｑｒｅｆが大きく、Ｑリミッタ１により、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に最小限制限されＱｒｅｆ＊として出力されるが、Ｐｒｅｆは、この制限されたＱｒｅｆ＊とＳｌｉｍの関係で、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ＊２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される。従って、このケースも本願発明の効果が発揮されているケースと言える。
なお、Ｑｒｅｆ≦０の場合の説明は省略したが、出力制限回路９は、以上で説明したＱｒｅｆ＞０の場合と同様の要領で動作し、上述した本願発明の意図する効果を得ることができる。
【００３２】
以上のように、この発明の実施の形態１による電力変換装置では、外部から入力される有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆに対し、電力変換装置の運転可能範囲で制限する場合、ＰｒｅｆよりＱｒｅｆを優先してその絶対値が最大となるように制限することによって、交流系統３の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができ、交流系統３の安定性が向上し、交流系統３に連系する機器４が電圧変動でトリップする可能性を軽減することができる。さらに、この運転可能範囲で有効電力および無効電力を制限するため、電力変換装置のトリップを防止することができ、発電電力量を損なう可能性が軽減される。
【００３３】
なお、本実施の形態による電力変換装置では、外部からＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが入力される構成としたが、電力変換装置の内部でＰｒｅｆおよびＱｒｅｆを作成する機能を持った構成としてもよい。
また、本実施の形態による電力変換装置では、交流系統３に一つの電力変換装置が連系している構成としたが、交流系統３に複数の電力変換装置が連系して、それぞれ外部から入力されるＰｒｅｆおよびＱｒｅｆ、ならびに電力変換装置の運転可能範囲に基づいて、有効電力および無効電力を出力する構成としてもよい。
【００３４】
更に、本実施の形態による電力変換装置では、電力変換装置の運転可能範囲として、有効電力、皮相電力、力率の制限を想定しているが、有効電力の制限が不要な場合は有効電力制限値１００％、皮相電力の制限が不要な場合は皮相電力制限値１００％、力率の制限が不要な場合は力率制限値１としてもよい。また、無効電力の制限が必要な場合は、Ｑリミッタ１の前段に無効電力制限値で制限するリミッタを備えてもよい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 電力変換装置、２ 直流電源、３ 交流系統、４ 機器、５ インバータ、
６ 出力電圧検出回路、７ 出力電流検出回路、８ 制御装置、９ 出力制限回路、
Ｐｒｅｆ 有効電力指令値、Ｑｒｅｆ 無効電力指令値、
Ｐｒｅｆ＊ 有効電力指令制限値、Ｑｒｅｆ＊ 無効電力指令制限値。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置に関し、特に、規定された運転可能範囲において電力の変換を行う電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電システム内で発電した直流電力を交流電力に変換し、この交流電力を、発電システム外部の交流系統にシステム出力として出力する電力変換装置であって、前記システム出力の出力電流を検出する出力電流検出手段と、前記システム出力の出力電圧を検出する出力電圧検出手段とを備え、所定の有効電力指令値および無効電力指令値に基づき、前記検出手段にて検出した出力電流および出力電圧から求められるシステム出力の有効電力および無効電力を制御することで、交流系統の電圧変動を抑制することができる電力変換装置が紹介されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７７８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の電力変換装置において、与えられた有効電力指令値および無効電力指令値にそのまま追従制御するのではなく、電力変換装置で規定された運転可能範囲内での制御が要求される場合がある。この場合、従来の電力変換装置においては、無効電力指令値が出力可能な無効電力範囲内の任意の値に制限されることで、出力する無効電力が必要以上に抑えられ、結果として、交流系統の電圧変動抑制の効果が低減する場合があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来の問題点を改善するためになされたもので、与えられた有効電力指令値および無効電力指令値を、電力変換装置で規定された運転可能範囲を考慮して制限する場合、無効電力指令値の制限量を極力小さくして交流系統の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができる電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る電力変換装置は、有効電力指令値および無効電力指令値に基づき電源からの電力を変換して電力系統へ出力する電力変換装置であって、
有効電力指令値および無効電力指令値を入力し電力変換装置の規定された運転可能範囲を満たすよう有効電力指令値および無効電力指令値に制限を加える出力制限回路を備え、出力制限回路により制限が加えられた有効電力指令制限値および無効電力指令制限値に基づき電源からの電力を変換して電力系統へ出力する電力変換装置において、
出力制限回路は、運転可能範囲および有効電力指令値の範囲内でその絶対値が最大となるよう無効電力指令値に制限を加えて無効電力指令制限値を出力する無効電力指令値制限回路、および運転可能範囲および無効電力指令制限値の範囲内でその値が最大となるよう有効電力指令値に制限を加えて有効電力指令制限値を出力する有効電力指令値制限回路を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る電力変換装置の出力制限回路においては、その無効電力指令値制限回路において、無効電力指令値を、運転可能範囲と有効電力指令値の範囲のみを考慮しその範囲内で絶対値が最大となるよう制限して無効電力指令制限値を出力するので、特に無効電力指令値の制限量が優先的に小さく抑えられ、電力系統の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力変換装置の出力制限回路９の内部構成の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による電力変換装置の出力制限回路９の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による電力変換装置の規定された運転可能範囲の一例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による電力変換装置の出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図６】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図７】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図８】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図９】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【図１０】条件が異なる場合の、図５と同様、出力制限回路９の入出力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置を図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成図である。
電力変換装置１は、電源としての直流電源２からの直流電力を交流電力に変換して、電力系統である交流系統３および負荷となる機器４に供給するインバータ５と、インバータ５の出力電圧を検出する出力電圧検出回路６と、出力電流を検出する出力電流検出回路７と、出力電圧検出回路６と出力電流検出回路７の出力に応じてインバータ５を制御することで、交流系統３へ出力する有効電力および無効電力を制御する制御装置８と、外部から入力される有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆを電力変換装置１の規定された運転可能範囲に基づいて制限し有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊として制御装置８に出力する出力制限回路９とから構成される。
【００１０】
但し、直流電源２は、例えば太陽電池、燃料電池などで構成される。また、有効電力指令値Ｐｒｅｆは、％で表示すると、０〜１００％、無効電力指令値Ｑｒｅｆは、−１００〜１００％を入力範囲とする。−（マイナス）は遅れ無効電力、プラスは進み無効電力を示す。
【００１１】
図２は、図１の出力制限回路９の内部構成を示す図である。なお、ここでは、規定された運転可能範囲として、有効電力がＰｌｉｍ以下、皮相電力がＳｌｉｍ以下、および力率がｃｏｓθｌｉｍ以上であることと設定されているものとする。図２において、第１の制限回路であるＰリミッタ１は、運転可能範囲の範囲内でその値が最大となるよう有効電力指令値Ｐｒｅｆに制限を加えて第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’を出力する。無効電力指令値制限回路であるＱリミッタ１は、運転可能範囲および第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’の範囲内でその絶対値が最大となるよう無効電力指令値Ｑｒｅｆに制限を加えて無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊を出力する。第２の制限回路であるＰリミッタ２は、運転可能範囲および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊の範囲内でその値が最大となるよう第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’に制限を加えて有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊を出力する。
なお、Ｐリミッタ１（第１の制限回路）とＰリミッタ２（第２の制限回路）とで、有効電力指令値制限回路を構成する。
【００１２】
図３は、出力制限回路９の動作を示したフローチャートである。以下、図２をも参照して出力制限回路９の動作を説明する。
ステップＳ１では、外部（制御系の上位）からの有効電力指令値Ｐｒｅｆ、無効電力指令値Ｑｒｅｆを入力する。ステップＳ２では、規定された運転可能範囲を特定する、ここでは、既述したように、有効電力、皮相電力、力率の範囲を示す制限値Ｐｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、θｌｉｍを作成する。
【００１３】
ステップＳ３は、Ｐリミッタ１の動作を示し、Ｐｌｉｍ以下でその値が最大となるようＰｒｅｆに制限を加えてＰｒｅｆ’を出力する、即ち、ＰｒｅｆとＰｌｉｍを比較し小さい方をＰｒｅｆ’として出力する。ステップＳ４では、Ｐｒｅｆ’≦Ｓｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍ？の判別を行う。具体的には、図２の比較器１０がこの判別を行い、このため比較器１０の＋端にはＰリミッタ１からのＰｒｅｆ’が入力され、−端にはＳｌｉｍとｃｏｓθｌｉｍとを乗算器１１で乗算したＳｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍを入力する。
【００１４】
ステップＳ４での判別がＹｅｓのときは、ステップＳ５に進み、Ｐｒｅｆ’・ｔａｎθｌｉｍを制限値Ｑｌｉｍ１としてステップＳ７に進む。図２では、比較器１０の出力で動作する切替スイッチ１２が「０」側を閉とし、Ｐｒｅｆ’とｔａｎθｌｉｍとを乗算器１３で乗算したＰｒｅｆ’・ｔａｎθｌｉｍがＱｌｉｍ１として切替スイッチ１２を介してＱリミッタ１に出力される。なお、このｔａｎθｌｉｍは、ｃｏｓθｌｉｍを乗算器１４で２乗した値を減算器１５で１から差し引き、更に演算器１６で平方根をとることでｓｉｎθｌｉｍを求め、更に、除算器１７により、このｓｉｎθｌｉｍをｃｏｓθｌｉｍで除算することで得られる。
【００１５】
ステップＳ４での判別がＮｏのときは、ステップＳ６に進み、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍを制限値Ｑｌｉｍ１としてステップＳ７に進む。図２では、比較器１０の出力で動作する切替スイッチ１２が「１」側を閉とし、Ｓｌｉｍとｓｉｎθｌｉｍとを乗算器１８で乗算したＳｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍがＱｌｉｍ１として切替スイッチ１２を介してＱリミッタ１に出力される。
【００１６】
なお、ステップＳ５およびステップＳ６で求める制限値Ｑｌｉｍ１は、運転可能範囲（Ｐｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、ｃｏｓθｌｉｍ）および有効電力指令値（Ｐｒｅｆ、Ｐｒｅｆ’）の両者を考慮した範囲を示す制限値に相当する。
【００１７】
ステップＳ７は、Ｑリミッタ１の動作を示し、Ｑｌｉｍ１以下でその絶対値が最大となるようＱｒｅｆに制限を加えてＱｒｅｆ＊を出力する。即ち、ＱｒｅｆとＱｌｉｍ１を比較しその絶対値が小さい方をＱｒｅｆ＊とする。ステップＳ８では、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ＊２）を演算し、これを制限値Ｐｌｉｍ２として出力する。図２では、Ｓｌｉｍを乗算器１９で２乗した値から、Ｑｒｅｆ＊を乗算器２０で２乗した値を減算器２１で減算し、更に演算器２２で平方根をとることで制限値Ｐｌｉｍ２を求め、Ｐリミッタ２へ出力される。
【００１８】
なお、この制限値Ｐｌｉｍ２は、運転可能範囲（Ｐｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、ｃｏｓθｌｉｍ）および無効電力指令制限値（Ｑｒｅｆ＊）の両者を考慮した範囲を示す制限値に相当する。
【００１９】
ステップＳ９は、Ｐリミッタ２の動作を示し、Ｐｌｉｍ２以下でその値が最大となるようＰｒｅｆ’に制限を加えてＰｒｅｆ＊を出力する。即ち、Ｐｒｅｆ’とＰｌｉｍ２を比較し小さい方をＰｒｅｆ＊とする。
ステップＳ１０では、以上で演算されたＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊を制御装置８へ出力する。
【００２０】
制御装置８は、出力制限回路９で制限された有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊に基づいて、両検出回路６、７にて検出した出力電圧および出力電流から求められるシステム出力の有効電力および無効電力を制御する。
【００２１】
図４は、電力変換装置の規定された運転可能範囲の一例を示した図である。横軸が有効電力Ｐ（％）、縦軸が無効電力Ｑ（％）を示している。（４−１）は、無効電力指令値が正（Ｑｒｅｆ＞０）、即ち、進み無効電力、（４−２）は、無効電力指令値が負（Ｑｒｅｆ≦０）、即ち、遅れ無効電力を出力する場合である。また、灰色に塗りつぶした領域がこの運転可能範囲を示している。
【００２２】
ここで、有効電力制限値Ｐｌｉｍは、例えば、直流電源２の発電電力や、直流電流の装置仕様などによって定まり、皮相電力制限値Ｓｌｉｍは、例えば、交流電流実効値の装置仕様によって定まり、力率制限値ｃｏｓθｌｉｍは、例えば、制御装置８の制御仕様によって定まる。
【００２３】
次に、出力制限回路９の入出力の関係、即ち、与えられた有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆを、有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊および無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊に制限する態様について説明する。なお、この制限動作の態様は、与えられるＰｒｅｆおよびＱｒｅｆの大きさと運転可能範囲を示すＰｌｉｍ、Ｓｌｉｍ、ｃｏｓθｌｉｍの大きさとの関係によって異なるため、以下、図５〜図１０により順次説明する。各図において、横軸が有効電力、縦軸が無効電力を示している。また、灰色の領域が運転可能範囲、有効電力軸上の矢印で示すベクトルが出力するＰｒｅｆ＊を、無効電力軸上のベクトルが出力するＱｒｅｆ＊を示している。但し、いずれも、Ｑｒｅｆ＞０の場合について説明している。
【００２４】
先ず、Ｐｌｉｍ≦Ｓｌｉｍの場合を、図５〜７を参照して説明する。
図５（５−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、共に運転可能範囲内に十分はいるほど小さい場合に相当し、ＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、実質制限されることなくそのままの値がＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊となって出力される。図５（５−２）は、Ｑｒｅｆ＞Ｐｒｅｆ・ｔａｎθｌｉｍの場合で、Ｑリミッタ１により、ＱｒｅｆがＰｒｅｆ・ｔａｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に制限されＱｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ４→Ｓ５→Ｓ７参照）。
【００２５】
図６（６−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆがそのままＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊として出力される。図６（６−２）は、ＰｒｅｆはＰｌｉｍ以下であるが、Ｑｒｅｆの関係で、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ８、Ｓ９参照）。従って、このケースは、Ｓｌｉｍに基づく最終的な制限は、もっぱらＰｒｅｆ側で担い、Ｑｒｅｆは極力大きな値を保持してＱｒｅｆ＊として出力するもので、本願発明が特に意図する効果が発揮されているケースと言える。
【００２６】
図６（６−３）も同（６−２）と同様、本願発明の効果が発揮されているケースであるが、与えられたＱｒｅｆが大きく、Ｑｒｅｆについても、Ｑリミッタ１により、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に最小限制限されＱｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ４→Ｓ６→Ｓ７参照）。
【００２７】
図７（７−１）は、ＰｒｅｆがＰｌｉｍより大きく、Ｐリミッタ１によりＰｌｉｍに制限されＰｒｅｆ＊として出力される（図３のステップＳ３参照）。図７（７−２）は、ＰｒｅｆがＰリミッタ１で実質制限されると共に、Ｑｒｅｆの関係で、更に、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される。このケースも、Ｓｌｉｍに基づく最終的な制限は、もっぱらＰｒｅｆ側で担い、Ｑｒｅｆは極力大きな値を保持してＱｒｅｆ＊として出力するという点で、本願発明が特に意図する効果が発揮されているケースと言える。
【００２８】
図７（７−３）は、与えられたＱｒｅｆも大きく、Ｑリミッタ１により、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に最小限制限されＱｒｅｆ＊として出力されるが、本願発明の効果が発揮されているケースであるという点で先の同（７−２）のケースと変わりがない。
【００２９】
次に、Ｐｌｉｍ＞Ｓｌｉｍの場合を、図８〜１０を参照して説明する。
図８（８−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、共に運転可能範囲内に十分はいるほど小さい場合に相当し、ＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが、実質制限されることなくそのままの値がＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊として出力される点で、先の図５（５−１）と同様である。図８（８−２）は、与えられたＱｒｅｆが大きく、Ｑリミッタ１により、Ｐｒｅｆ・ｔａｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に制限されＱｒｅｆ＊として出力される点で、先の図５（５−２）と同様である。
【００３０】
図９（９−１）は、与えられたＰｒｅｆおよびＱｒｅｆがそのままＰｒｅｆ＊およびＱｒｅｆ＊として出力される。図９（９−２）は、ＰｒｅｆはＰｌｉｍ以下であるが、Ｑｒｅｆの関係で、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力され、従って、このケースは、先の図６（６−２）のケースと同様、Ｓｌｉｍに基づく最終的な制限は、もっぱらＰｒｅｆ側で担い、Ｑｒｅｆは極力大きな値を保持してＱｒｅｆ＊として出力するもので、本願発明が特に意図する効果が発揮されているケースと言える。
【００３１】
図１０（１０−１）は、ＰｒｅｆはＰｌｉｍより小さいためＰリミッタ１では実質制限されないが、ＱｒｅｆとＳｌｉｍの関係で、Ｐリミッタ２により、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される。従って、このケースも、本願発明の効果が発揮されているケースと言える。図１０（１０−２）は、Ｑｒｅｆが大きく、Ｑリミッタ１により、Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１に最小限制限されＱｒｅｆ＊として出力されるが、Ｐｒｅｆは、この制限されたＱｒｅｆ＊とＳｌｉｍの関係で、√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ＊２）＝Ｐｌｉｍ２に制限されＰｒｅｆ＊として出力される。従って、このケースも本願発明の効果が発揮されているケースと言える。
なお、Ｑｒｅｆ≦０の場合の説明は省略したが、出力制限回路９は、以上で説明したＱｒｅｆ＞０の場合と同様の要領で動作し、上述した本願発明の意図する効果を得ることができる。
【００３２】
以上のように、この発明の実施の形態１による電力変換装置では、外部から入力される有効電力指令値Ｐｒｅｆおよび無効電力指令値Ｑｒｅｆに対し、電力変換装置の運転可能範囲で制限する場合、ＰｒｅｆよりＱｒｅｆを優先してその絶対値が最大となるように制限することによって、交流系統３の電圧変動の抑制効果を最大限に活かすことができ、交流系統３の安定性が向上し、交流系統３に連系する機器４が電圧変動でトリップする可能性を軽減することができる。さらに、この運転可能範囲で有効電力および無効電力を制限するため、電力変換装置のトリップを防止することができ、発電電力量を損なう可能性が軽減される。
【００３３】
なお、本実施の形態による電力変換装置では、外部からＰｒｅｆおよびＱｒｅｆが入力される構成としたが、電力変換装置の内部でＰｒｅｆおよびＱｒｅｆを作成する機能を持った構成としてもよい。
また、本実施の形態による電力変換装置では、交流系統３に一つの電力変換装置が連系している構成としたが、交流系統３に複数の電力変換装置が連系して、それぞれ外部から入力されるＰｒｅｆおよびＱｒｅｆ、ならびに電力変換装置の運転可能範囲に基づいて、有効電力および無効電力を出力する構成としてもよい。
【００３４】
更に、本実施の形態による電力変換装置では、電力変換装置の運転可能範囲として、有効電力、皮相電力、力率の制限を想定しているが、有効電力の制限が不要な場合は有効電力制限値１００％、皮相電力の制限が不要な場合は皮相電力制限値１００％、力率の制限が不要な場合は力率制限値１としてもよい。また、無効電力の制限が必要な場合は、Ｑリミッタ１の前段に無効電力制限値で制限するリミッタを備えてもよい。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 電力変換装置、２ 直流電源、３ 交流系統、４ 機器、５ インバータ、
６ 出力電圧検出回路、７ 出力電流検出回路、８ 制御装置、９ 出力制限回路、
Ｐｒｅｆ 有効電力指令値、Ｑｒｅｆ 無効電力指令値、
Ｐｒｅｆ＊ 有効電力指令制限値、Ｑｒｅｆ＊ 無効電力指令制限値。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有効電力指令値および無効電力指令値に基づき電源からの電力を変換して電力系統へ出力する電力変換装置であって、
前記有効電力指令値および前記無効電力指令値を入力し前記電力変換装置の規定された運転可能範囲を満たすよう前記有効電力指令値および前記無効電力指令値に制限を加える出力制限回路を備え、前記出力制限回路により制限が加えられた有効電力指令制限値および無効電力指令制限値に基づき前記電源からの電力を変換して前記電力系統へ出力する電力変換装置において、
前記出力制限回路は、前記運転可能範囲および前記有効電力指令値の範囲内でその絶対値が最大となるよう前記無効電力指令値に制限を加えて前記無効電力指令制限値を出力する無効電力指令値制限回路、および前記運転可能範囲および前記無効電力指令制限値の範囲内でその値が最大となるよう前記有効電力指令値に制限を加えて前記有効電力指令制限値を出力する有効電力指令値制限回路を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記有効電力指令値制限回路は、第１の制限回路および第２の制限回路を備え、
前記第１の制限回路は、前記運転可能範囲の範囲内でその値が最大となるよう前記有効電力指令値に制限を加えて第１の有効電力指令制限値を出力し、前記無効電力指令値制限回路は、前記運転可能範囲および前記第１の有効電力指令制限値の範囲内でその絶対値が最大となるよう前記無効電力指令値に制限を加えて前記無効電力指令制限値を出力し、前記第２の制限回路は、前記運転可能範囲および前記無効電力指令制限値の範囲内でその値が最大となるよう前記第１の有効電力指令制限値に制限を加えて前記有効電力指令制限値を出力することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記運転可能範囲は、有効電力、無効電力、皮相電力、および力率のいずれか１個以上の項目について設定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記運転可能範囲として、有効電力がＰｌｉｍ以下、皮相電力がＳｌｉｍ以下、および力率がｃｏｓθｌｉｍ以上であることと設定される場合、
前記第１の制限回路は、前記有効電力指令値Ｐｒｅｆと前記Ｐｌｉｍとを比較し、その値が小さい方を前記第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’として出力し、
前記無効電力指令値制限回路は、Ｐｒｅｆ’≦Ｓｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍのときは、Ｑｌｉｍ１＝Ｐｒｅｆ’・ｔａｎθｌｉｍ 、Ｐｒｅｆ’＞Ｓｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍのときは、Ｑｌｉｍ１＝Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍとして求めた制限値Ｑｌｉｍ１と前記無効電力指令値Ｑｒｅｆとを比較し、その絶対値が小さい方を無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊として出力し、
前記第２の制限回路は、Ｐｌｉｍ２＝√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ＊２）として求めた制限値Ｐｌｉｍ２と前記Ｐｒｅｆ’とを比較し、その値が小さい方を有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊として出力することを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータ、および前記インバータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路、前記インバータの出力電流を検出する出力電流検出回路、および前記出力電圧検出回路と前記出力電流検出回路と前記出力制限回路との出力に基づき前記インバータを制御することにより前記電力系統に出力する有効電力および無効電力を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１】
有効電力指令値および無効電力指令値に基づき電源からの電力を変換して電力系統へ出力する電力変換装置であって、
前記有効電力指令値および前記無効電力指令値を入力し前記電力変換装置の規定された運転可能範囲を満たすよう前記有効電力指令値および前記無効電力指令値に制限を加える出力制限回路を備え、前記出力制限回路により制限が加えられた有効電力指令制限値および無効電力指令制限値に基づき前記電源からの電力を変換して前記電力系統へ出力する電力変換装置において、
前記出力制限回路は、前記運転可能範囲および前記有効電力指令値の範囲内でその絶対値が最大となるよう前記無効電力指令値に制限を加えて前記無効電力指令制限値を出力する無効電力指令値制限回路、および前記運転可能範囲および前記無効電力指令制限値の範囲内でその値が最大となるよう前記有効電力指令値に制限を加えて前記有効電力指令制限値を出力する有効電力指令値制限回路を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記有効電力指令値制限回路は、第１の制限回路および第２の制限回路を備え、
前記第１の制限回路は、前記運転可能範囲の範囲内でその値が最大となるよう前記有効電力指令値に制限を加えて第１の有効電力指令制限値を出力し、前記無効電力指令値制限回路は、前記運転可能範囲および前記第１の有効電力指令制限値の範囲内でその絶対値が最大となるよう前記無効電力指令値に制限を加えて前記無効電力指令制限値を出力し、前記第２の制限回路は、前記運転可能範囲および前記無効電力指令制限値の範囲内でその値が最大となるよう前記第１の有効電力指令制限値に制限を加えて前記有効電力指令制限値を出力することを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記運転可能範囲は、有効電力、無効電力、皮相電力、および力率のいずれか１個以上の項目について設定するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記運転可能範囲として、有効電力がＰｌｉｍ以下、皮相電力がＳｌｉｍ以下、および力率がｃｏｓθｌｉｍ以上であることと設定される場合、
前記第１の制限回路は、前記有効電力指令値Ｐｒｅｆと前記Ｐｌｉｍとを比較し、その値が小さい方を前記第１の有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ’として出力し、
前記無効電力指令値制限回路は、Ｐｒｅｆ’≦Ｓｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍのときは、Ｑｌｉｍ１＝Ｐｒｅｆ’・ｔａｎθｌｉｍ 、Ｐｒｅｆ’＞Ｓｌｉｍ・ｃｏｓθｌｉｍのときは、Ｑｌｉｍ１＝Ｓｌｉｍ・ｓｉｎθｌｉｍとして求めた制限値Ｑｌｉｍ１と前記無効電力指令値Ｑｒｅｆとを比較し、その絶対値が小さい方を無効電力指令制限値Ｑｒｅｆ＊として出力し、
前記第２の制限回路は、Ｐｌｉｍ２＝√（Ｓｌｉｍ２−Ｑｒｅｆ＊２）として求めた制限値Ｐｌｉｍ２と前記Ｐｒｅｆ’とを比較し、その値が小さい方を有効電力指令制限値Ｐｒｅｆ＊として出力することを特徴とする請求項２記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータ、および前記インバータの出力電圧を検出する出力電圧検出回路、前記インバータの出力電流を検出する出力電流検出回路、および前記出力電圧検出回路と前記出力電流検出回路と前記出力制限回路との出力に基づき前記インバータを制御することにより前記電力系統に出力する有効電力および無効電力を制御する制御装置を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−９３９８２（Ｐ２０１３−９３９８２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４７４９（Ｐ２０１１−２３４７４９）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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