电力变换装置的制作方法

专利名称：电力变换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力变换装置，连接在例如为三相交流电力系统的第一电力系统和例如直流的第二电力系统之间，具有由开关元件组成的电力变换部，在第一电力系统与第二电力系统之间变换电力。
图29是表示一种现有的电力变换装置的构成图，该电力变换装置记载在例如文献1:「Applying PWM to Control Over-currents at Unbalanced Faultsof Forced-Commutated VSCs Used as Static Var Compensators」(Jiang等著)，「IEEE Transactions on Power Delivery,Vol.12,No.1」第273页～第278页，1997年1月)中。在图中，1是连接在文献l中公开的电力变换装置上的三相交流电力系统，2是由原边绕组3和副边绕组4a、4b所构成的变压器，5是利用GTO(Gate Turn-off Thyristor门电路关断晶闸管)等的开关元件5a、5b根据PWM(Pulse Width Modulation脉宽调制)方式在交流直流之间进行电力变换的电力变换部，6是直流电容器，7是检测把变压器2连接在交流电力系统1上的连接线路的电压值的电压检测装置，8是检测流过连接线路的电流的值的电流值检测装置，100是根据电压检测装置7和电流值检测装置8所产生的检测值来控制电力变换部5的控制部。
在控制部100中，9是从由电压检测装置7所检出的各相电压值来运算出交流电力系统1的电压的反相成分的同步旋转坐标系(d,q)中的值Vnd,Vnq的运算装置，10是从由电压检测装置7所检出的各相电压值来运算出交流电力系统1的电压的正相成分的同步旋转坐标系中的值Vpd,Vpq的运算装置，11是从由电流值检测装置8所检出的各相的电流值来运算出向交流电力系统1输出的电流(或者从交流电力系统1所输入的电流)的正相成分的同步旋转坐标系中的q轴成分Ipq的运算装置。12a是运算预定的电流指令值Ipqref与运算装置11的输出Ipq之差的减法运算装置，13a是把与预定的电阻部分相对应的系数R乘以电流指令值Ipqref的系数装置，12b是计算运算装置10的输出Vpq与系数装置13a的输出之差并作为电压指令值Vpqi输出的减法运算装置。
13b是把与预定的电抗部分相对应的系数X乘以电流指令值Ipqref的系数装置，14是比例积分调节器，12c是计算运算装置10的输出Vpd、系数装置13b的输出、比例积分调节器14的输出之和并作为电压指令值Vpdi而输出的加法运算装置。
15是根据反相电压成分Vnd,Vnq和电压指令值Vpdi,Vpqi计算各相的控制信号Va,Vb,Vc并输出给具有开关元件5a,5b的电力变换部5的运算装置。电压指令值Vpdi,Vpqi是这样的指令是为了调整向交流电力系统1输出的电流的正相成分的q轴成分而在电力变换部5应发生的正相电压的同步旋转坐标上的值，与反相成分的同步旋转坐标上的值Vnd,Vnq并用，来运算定子坐标上的各相电压指令值Va,Vb,Vc。
下面对其动作进行说明。
运算装置9从电压检测装置7的检出值运算出交流电力系统1的电压的反相成分来作为同步旋转坐标系(d,q)下的值Vnd,Vnq，并把这些值输出给运算装置15。运算装置10从电压检测装置7的检出值运算出交流电力系统1的电压的正相成分来作为同步旋转坐标系下的值Vpd,Vpq，并把其d轴成分Vpd输出给加法运算装置12c，把其q轴成分Vpq输出给减法运算装置12b。
运算装置11从电流值检测装置8的检测值来运算出交流电力系统1与变压器2之间的线路中的电流的正相成分的同步旋转坐标系中的q轴成分Ipq，并输出给减法运算装置12a。减法运算装置12a运算预定的电流指令值Ipqref与运算装置11的输出Ipq之差，输出给比例积分调节器14。比例积分调节器14把用预定的比例系数乘以该值的值与用预定的积分系数乘以该值的积分值的值之和输出给加法运算装置12c。
减法运算装置12b计算运算装置10的输出Vpq和系数装置13a的输出之差，而作为电压指令值Vpqi输出给运算装置15，加法运算装置12c计算运算装置10的输出Vpq、系数装置13a与比例积分调节器14的输出之和，并作为电压指令值Vpdi输出给运算装置15。
运算装置15根据反相电压成分Vnd,Vnq、电压指令值Vpdi,Vpqi来计算各相的控制信号Va,Vb,Vc并输出给电力变换部5的开关元件5a、5b。电力变换部5根据该控制信号而进行开关动作，执行电力的变换。此时，电力变换部5发生与输入信号Va,Vb,Vc成比例的电压。
通过这样动作，例如，在交流电力系统1的电压不平衡而在交流电力系统1中产生反相电压Vnd,Vnq的情况下，电力变换部5被控制，以便于由电力变换部5生成与该反相电压Vnd,Vnq相同的反相电压。在交流电力系统1的反相电压和由电力变换部5所生成的反相电压相同的情况下，没有反相电流流过。
由于在多相交流电力系统中处于不平衡状态的情况经常出现，因此，如上述那样，必须进行多相交流电力系统的监视和控制以免处于不平衡状态下。例如，在负荷不平衡的情况下，必须进行使电力系统的电流平衡的控制。为了抑制由电力系统中的事故等而发生的突发的不平衡状态，必须始终对电力系统进行监视和控制。
除了上述文献1的装置之外，作为执行多相交流电力系统的监视和控制的装置，具有例如文献2平成5年3月的日本电气学会全国大会的讲演编号604「带有不平衡补偿功能的自励式SVC控制方式的开发」(山本等著(Yamamotoet al.)中的装置等。
图30是表示在上述文献2的「带有不平衡补偿功能的自励式SVC控制方式的开发」中表示的装置中的现有的同步旋转坐标变换装置的方框图。在图中，201是把作为三相电压信号Va,Vb,Vc或者三相电流信号Ia,Ib,Ic的三相交流信号Xa,Xb,Xc变换为作为两相电压信号Vα,Vβ或者两相电流信号Iα,Iβ的两相交流信号Xα,Xβ的三相/两相变换部。202是提供电力系统的电压相位θ而把两相交流信号Xα,Xβ变换为与相位θ同步的正相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo的同步旋转坐标变换部，203是提供电力系统的电压相位θ而把两相交流信号Xα,Xβ变换为与相位(-θ)同步的反相的同步旋转坐标系中的信号Xndo,Xnqo的同步旋转坐标变换部。三相/两相变换部201和同步旋转坐标变换部202,203的增益被设定为1。
下面对其动作进行说明。
图31是表示把与正相的同步旋转坐标系中的信号相对的指令值Xpdr,Xpqr和反相的同步旋转坐标系中的信号相对的指令值Xndr,Xnqr变换为三相交流信号的变换部的方框图。图32是表示提供给图31的变换部的指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr和把作为图31的变换部的输出的三相交流信号Xa,Xb,Xc提供给图30的三相/两相变换部和同步旋转坐标变换部而得到的输出即正相和反相的同步旋转坐标系中的输出信号Xpd,Xpq,Xnd,Xnq的图。
通过三相/两相变换部201把作为三相电压信号Va,Vb,Vc或者三相电流信号Ia,Ib,Ic的三相交流信号Xa,Xb,Xc变换为作为两相电压信号Vα,Vβ或者两相电流信号Iα,Iβ的两相交流信号Xα,Xβ。通过同步旋转坐标变换部202，把该两相交流信号Xα,Xβ变换为正相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo，同时，通过同步旋转坐标变换部203，把该两相交流信号Xα,Xβ变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Xndo,Xnqo。
这样，三相交流信号被变换为正相和反相的同步旋转坐标中的信号。
其中，通过图31的变换部204，按照预定的变换矩阵Cr把与正相的同步旋转坐标系中的信号相对应的预定的指令值Xpdr,Xpqr和与反相的同步旋转坐标系中的信号相对应的预定的指令值Xndr,Xnqr变换为三相交流信号，在图32中表示了通过三相/两相变换部201和同步旋转坐标变换部202,203而把该三相交流信号变换为正相和反相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo,Xndo,Xnqo时的指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr和变换后的信号Xpdo,Xpqo,Xndo,Xnqo。
此时的指令值Xpr,Xnr和变换后的信号Xpo,Xno的关系为下式(1)所示的那样。
此时的指令值Xpr,Xnr和变换后的信号Xpo,Xno的关系为下式(1)所示的那样。XpoXno=C(θ)C(-θ)(C(-θ)C(θ))XprXnr···(1)]]>=Xpr+C(2θ)XnrXnr+C(-2θ)Xpr]]>其中，C(θ)=cosθsinθ-sinθcosθ,C(-θ)=cosθ-sinθsinθcosθ]]>C(2θ)=C(θ)C(θ)=cos2θsin2θ-sin2θcos2θ]]>C(-2θ)=C(-θ)C(-θ)=cos2θ-sin2θsin2θcos2θ]]>矩阵C(θ)表示由同步旋转坐标变换部202所产生的变换矩阵，矩阵C(-θ)表示由同步旋转坐标变换部203所产生的变换矩阵。矩阵C(θ)和矩阵C(-θ)相互为逆矩阵的关系。而且，在式(1)中，省略了三相/两相变换和两相/三相变换的部分。
在图32中，与正相的d轴相对应的指令值Xpdr在150毫秒之前被设定为值10，然后被设定为值9。与正相的q轴相对应的指令值Xpqr在130毫秒之前被设定为值1，然后在180毫秒之前被设定为值-1，然后被设定为值1。与反相的d轴相对应的指令值Xndr在110毫秒之前被设定为值1，然后在160毫秒之前被设定为值-1，然后被设定为值1。与反相的q轴相对应的指令值Xnqr在140毫秒之前被设定为值-1，然后在190毫秒之前被设定为值1，然后被设定为值-1。
由于现有的电力变换装置构成为为以上那样，为了降低由电力变换部5产生的开关损耗，在降低提供给开关元件5a、5b的PWM调制信号的频率而工作的情况下，电压指令值与电力变换部5实际产生的电压的基波成分的值之间的比例关系变差，控制的精度不够。而且，PWM调制信号根据电压指令值与预定频率的三角波载波的大小关系而生成，但是，在电压指令值超过三角波载波的振幅的情况下，即，调制度超过1的情况下，上述比例关系变差。而且，由于由控制误差、检测误差、运算误差、时间延迟所产生的瞬时值误差等各种误差因素，而存在电力变换部5的输出电压偏离由电压指令值所指定的值的可能性。这样，虽然在不平衡时想要抑制反相电流，但是却发生了反相电流流通的问题。
在电力系统的电压是不平衡的情况下，由于这些因素而存在电力变换部5难于在电力系统之间进行良好的电力变换的问题。即，在电力系统的电压是不平衡的情况下，象现有的装置那样，当仅根据反相电压来计算由电力变换部5生成的反相电压时，由于上述因素，由电力变换部5生成的反相电压偏离电力系统的反相电压，因此，难于充分地抑制反相电流的发生。
而且，当把预定的正相和反相的同步旋转坐标系中的信号Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr变换为三相交流信号的结果提供给同步旋转坐标变换装置时，如图32和式(1)所示的那样，在同步旋转坐标系变换装置的输出中混入了电力系统的频率的倍频脉动成分(C(2θ)·Xnr)，因此，存在难于正确地执行电力系统的控制的问题。
例如，如图32所示的那样，在仅正相成分的值变大的情况下，与反相成分的值相比，脉动成分变大，而难于正确地检测出反相成分的值。
本发明是为了解决上述问题而作出的，本发明的目的是提供一种电力变换装置，即使在电力系统的电压为不平衡的情况下，也能在电力系统之间进行良好的电力变换。
本发明是为了解决上述问题而作出的，本发明的目的是提供一种电力变换装置，把给同步旋转坐标系的坐标变换后的信号延迟预定时间，把变换后的信号与延迟后的信号进行合成，由此降低坐标变换后的脉动成分，而能够实现电力系统的正确控制。
本发明所涉及的电力变换装置，通过连接在作为多相的交流电力系统的第一电力系统的AC端子和预定的第二电力系统的端子之间的电力变换电路，在上述第一电力系统和上述第二电力系统之间进行电力变换，其特征在于，电力变换装置包括电流值检测装置，为了检测从上述第一电力系统向上述电力变换电路的AC电流或者检测从上述电力变换电路向上述第一电力系统的AC电流，而检测连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一电力系统的AC端子的AC线路的各相的电流值；第一坐标变换装置，在正相的同步旋转坐标系上，把上述检测出的AC电流的正相成分值从固定坐标系上的值变换为第一d-q轴成分值；第二坐标变换装置，在反相的同步旋转坐标系上，把上述检测出的AC电流的反相成分值从固定坐标系上的值变换为第二d-q轴成分值；第一电流控制装置，通过比较上述正相的第一d-q轴成分值和正相成分指令值，来控制上述正相的同步旋转坐标系上的上述第一d-q轴成分值；第二电流控制装置，通过比较上述反相的第二d-q轴成分值和什么也不含的反相成分指令值，来控制上述反相的同步旋转坐标系上的上述第二d-q轴成分付值；控制信号生成装置，把来自上述第一电流控制装置和上述第二电流控制装置的输出作为基础，来生成控制上述电力变换电路的控制信号；并且所检测出的上述AC电流的正相成分被高速控制，所检测出的上述AC电流的反相成分至少以低速被控制。
本发明的电力变换装置，其特征在于，进一步包括分离装置，输入上述第二坐标变换装置的输出，与所检测出的上述AC电流的正相成分成比例而使倍频成分被衰减，并与上述第二坐标变换装置输出的反相成分相合并；通过上述分离装置的动作，与所检测出的上述AC电流的上述正相成分成比例的上述倍频成分被衰减，而且，有选择地得到上述第二坐标变换装置的输出的上述反相成分。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，上述分离装置包括移动平均运算装置，以上述第一电力系统的半周的时间间隔并与移动时间间隔相关地计算上述第二坐标变换装置的输出的移动平均值。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，上述分离装置包括一个或多个延迟装置，对上述第二坐标变换装置的输出进行延迟；加法运算装置，把上述延迟装置的输出和上述第二坐标变换装置的输出相加，或者，把上述延迟装置的输出相加。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，上述第二坐标变换装置包括第一运算装置，得到在上述固定坐标系上所检测出的上述AC电流的反相成分；第二运算装置，把由上述第一运算装置所得到的反相成分值变换为上述反相的同步旋转坐标系的上述反相的第二d-q轴成分值。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，上述控制信号生成装置具有矢量旋转装置，把上述第一电流控制装置的输出的第一矢量进行旋转，并且，把上述第二电流控制装置的输出的第二矢量进行旋转；并根据上述第一矢量和上述第二矢量来生成用于控制上述电力变换电路的上述控制信号。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，上述反相成分指令值被设定为零。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，进一步包括AC电压检测装置，检测上述第一AC电力系统的AC线的AC电压；第三坐标变换装置，在上述正相的同步旋转坐标系上，把上述所检测出的AC电压值从固定坐标系上的值变换为第三d-q轴成分值；电压前馈装置，把上述第三坐标变换装置的输出矢量与上述第一电流控制装置的输出矢量相加；并减少由上述第一电力系统的上述AC电压的变动而产生的上述AC电流的波动。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，上述第二电力系统是DC电力系统，上述电力变换装置进一步包括DC电流检测装置，检测连接上述DC电力系统和上述电力变换电路的DC线路的DC电流；DC电压检测装置，检测连接上述DC电力系统和上述电力变换电路的DC线路的DC电压；指令值生成装置，至少以所检测出的上述DC电流和/或所检测出的上述DC电压为基础，来生成上述正相成分指令值。
在本发明所涉及的电力变换装置中，其特征在于，进一步包括AC变动检测装置，检测上述第一AC电力系统的AC线或者连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一AC电力系统的AC端子的AC线上的AC电压和/或AC电流和/或AC功率的变动；指令值生成装置，以所检测出的上述AC变动为基础，至少生成上述正相成分指令值。
本发明所涉及的电力变换装置，通过连接在作为多相的交流电力系统的第一电力系统的AC端子和预定的第二电力系统的端子之间的由开关元件组成的电力变换电路，在上述第一电力系统和上述第二电力系统之间进行电力变换，其特征在于，电力变换装置包括电流值检测装置，为了检测从上述第一电力系统向上述电力变换电路的AC电流或者检测从上述电力变换电路向上述第一电力系统的AC电流，而检测连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一电力系统的AC端子的AC线路的各相的电流值；运算变换装置，以由上述电流值检测装置所检测出的上述AC电流值为基础，计算从上述第一电力系统所输入的上述AC电流的正相成分和反相成分，在上述正相和上述反相的各个同步旋转坐标系上把上述正相成分和反相成分的各个值变换为正相和反相的d-q轴成分值；第一电流控制装置，通过比较上述正相的d-q轴成分值和正相成分指令值，来控制上述正相的同步旋转坐标系上的上述d-q轴成分值；第二电流控制装置，通过比较上述反相的d-q轴成分值和反相成分指令值，来控制上述反相的同步旋转坐标系上的上述d-q轴成分值；控制信号生成装置，具有矢量旋转装置，其把以上述正相和上述反相的各个上述同步旋转坐标系上的上述d-q轴成分值的比较结果为基础而得到的第一矢量和第二矢量分别沿彼此相反方向旋转，根据上述第一矢量和上述第二矢量的旋转结果，来生成用于控制上述电力变换电路的上述控制信号。
并且，与上述反相成分相对应的上述电流成分指令值被设定为零。
本发明的这些和其他的目的、优点及特征将通过结合附图对本发明的实施例的描述而得到进一步说明。在这些附图中

图1是表示本发明的实施例1中的电力变换装置的构成图；图2是表示第三运算装置的详细的构成例的图；图3是表示实施例1中的指令值生成装置的构成例的图；图4是表示实施例2的电力变换装置中的运算装置的构成图；图5是表示移动平均值运算装置的构成例的图；图6是表示移动平均值运算装置的另一个构成例的图；图7是表示移动平均值运算装置的又一个构成例的图；图8是表示本发明的实施例3中的电力变换装置的构成图；图9是表示实施例3中的第五运算装置的构成图；图10是表示实施例4中的(对于正相成分的)同步旋转坐标变换装置的构成的方框图11是表示实施例4中的(对于反相成分的)同步旋转坐标变换装置的构成的方框图；图12是对脉动成分的降低进行说明的图；图13是表示提供给图31所示的变换部的指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr和变换为正相以及反相的同步旋转坐标系的输出信号Xpd,Xpq,Xnd,Xnq的图；图14是表示实施例5中的同步旋转坐标变换装置的构成的方框图；图15是表示本发明的实施例6中的电力变换装置的构成图；图16是表示本发明的实施例7中的电力变换装置的构成图；图17是表示图16所示的运算装置的详细构成的方框图；图18是表示图16所示的指令值生成装置的详细构成的方框图；图19是表示图16所示的变换装置的方框图；图20是表示该电力变换装置的控制系统和等效的单一反馈控制系统的方框图；图21是说明基于电力系统模拟装置的模拟的图；图22是表示通过模拟所计算的各处的电压值和电流值的推移的图；图23是表示本发明的实施例8中的电力变换装置中的变压器和电力变换器的构成图；图24是表示本发明的实施例9中的电力变换装置的构成图；图25是表示本发明的实施例10中的电力变换装置的构成图；图26是表示本发明的实施例11中的电力变换装置的构成图；图27是表示本发明的实施例12中的电力变换装置的构成图；图28是表示本发明的实施例13中的电力变换装置的构成图；图29是表示现有的电力变换装置的构成图；图30是表示现有的同步旋转坐标变换装置的方框图；图31是表示把对于正相的同步旋转坐标系中的信号的指令值Xpdr,Xpqr和对于反相的同步旋转坐标系中的信号的指令值Xndr,Xnqr变换为三相交流信号的变换部的方框图；图32是表示提供给图31的所示的变换部的指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr和用现有方法变换为正相和反相的同步旋转坐标系的现有方法的输出信号Xpd,Xpq,Xnd,Xnq的图。
下面参照附图来说明本发明的实施例。
实施例1图1是表示本发明的实施例1中的电力变换装置的构成图。在图中，1是交流电力系统，5是电力变换部，20a是运算装置(2轴电压矢量运算装置)，21a～21d是电流成分控制装置(控制信号运算装置)，24a,24b是变换装置，26是直流电流值检测装置，27是直流电压值检测装置，28是电压值检测装置，29是电流值检测装置，200是控制部(电流成分控制部)。20c是第三运算装置(运算装置)，输入由电流值检测装置29所检测出的交流电流值I，在交流状态下，不进行正相部分和反相部分的区别，计算把该电流值都视为正相部分的正相的同步旋转坐标系中的d轴电流Id和q轴电流Iq，同时，计算反相成分的同步旋转坐标系中的d轴电流Ind和q轴电流Inq。该第三运算装置20c不区别正相反相，同样地计算αβ轴电流Iα,Iβ，并提供给指令值生成装置30b。
30b是指令值生成装置，不区别正相反相，视为正相成分，对应于由第三运算装置20c所生成的正相的同步旋转坐标系的d轴电流Id和q轴电流Iq，生成正相的同步旋转坐标系的d轴电流指令值Idr和q轴电流指令值Iqr，同时，生成与反相成分的同步旋转坐标系的d轴电流Ind和q轴电流Inq相对应的反相的同步旋转坐标系的d轴电流指令值Indr和q轴电流指令值Inqr。
对于例如运算装置20a等其他的构成部件，由于与下述的实施例7相同，而省略其说明。其中所谓「视为正相部分」的意思是虽然实际上受到反相部分的影响而包含倍频的脉动成分，但不考虑该反相部分。此时，在视为正相部分的电流中实际上包含的正相部分的同步旋转坐标系的d轴成分和q轴成分的值中，不会产生误差，只是反相部分的影响混入了(下面代表相同的意思)。
图2是表示第三运算装置20c的详细构成的例子。在该第三运算装置20c中，计算电流值Ind,Inq的电路(移相器42c,42d、加法减法运算装置43c,43d、系数装置44c,44d和矢量旋转装置45b)与图17所示的相同。而且，在该第三运算装置20c中，省略了用于计算图17所示的正相部分的电流值的移相器42a,42b、加法减法运算装置43a,43b、系数装置44a,44b。因此三相-两相变换装置41的输出作为Iα和Iβ而被输出，同时，直接提供给矢量旋转装置45a。
即，α轴电流Iα和β轴电流Iβ被视为正相部分电流，提供给矢量旋转装置45a，矢量旋转装置45a把它们的值进行坐标变换而成为正相的同步旋转坐标系的值，来计算正相方向的同步旋转坐标系中的d轴电流Id和q轴电流Iq。
而且，即使不区别正相和反相，而视为正相，一般由于反相部分较少，仅通过比例增益就能抑制，而不会产生问题。通过分离并控制反相部分，来确实地抑制反相部分。即，算出反相部分的电流Ind,Inq，能够进行控制而使反相部分电流为零，因此，α轴电流Iα和β轴电流Iβ都被视为正相部分电流，也不会发生问题。
图3是表示实施例1中的指令值生成装置30b的构成例子的图，在图中，37是运算装置，提供正相部分电压Vpα、Vpβ(或者与电流的情况相同，把三相-两相变换后的电压都视为正相部分而生成的电压Vα、Vβ)，同时，提供α轴电流和β轴电流Iα、Iβ，从这些值来算出正相成分的无功功率Qp。
指令值生成装置30b可以使用与图18的指令值生成装置30相同的。即，可以按上述那样具有正相部分电流的计算装置和正相部分电流的d轴电流和q轴电流的分离装置。在此情况下，使用图16和图17所示的运算装置20b来取代第三运算装置20c。
下面对其动作进行说明。
在线路中没有反相电流流过的情况是经常出现的，在此情况下，如从下述的图24和图25的装置所看到的那样，适当地选择插入电流值检测装置29的线路，在电力变换部(或者电力变换电路，在以下全部的实施例中是相同的)5中流过反相成分的电流，由此，能够把线路的反相电流控制为零。在此，对把反相成分的d轴和q轴电流指令值Indr,Inqr设定为零的情况进行说明。
例如，当由于交流电力系统1中的扰乱而流过反相电流时，在开始，在视为正相电流的d轴电流Id和q轴电流Iq中出现反相电流的影响。即，在包含反相电流的交流电流被原封不动地变换为正相的同步旋转坐标系时，在变换后的电流中存在倍频脉动，因此，在电流Id,Iq中存在该倍频脉动，而正相部分电压和反相部分电压Vpd,Vpq,Vnd,Vnq被前馈给加法减法运算装置23a,23b,23c,23d，因此，所检出的电流都视为正相部分来连续进行控制，由此，可以抑制由上述扰乱所产生的反相电流。
在此，与电力变换部5发生与交流电力系统侧的反相电流相等的反相电压一样，前馈反相部分的电压Vnd,Vnq，因此，两侧的反相电压平衡，如果消除了引起控制误差的因素，反相电流不流通。
因此，当经过初始的过渡状态时，反相电流被抑制为零。如果反相电流变为零，视为正相电流的d轴电流Id和q轴电流Iq与实际的正相电流相同的。
如上述那样，根据实施例1，把所检出的电流值都视为正相部分，由此，能够简化运算正相部分的电流值的运算电路，能够降低装置的成本。而且，由运算电路所产生的响应延迟和运算延迟降低，而能够降低由电流的负反馈系统中的延迟对控制所产生的影响。而且，由于不区别正相和反相，故控制系统的响应较快。
实施例2本发明的实施例2的电力变换装置是把实施例1中的第三运算装置20c变更为下述的运算装置20d。其他的构成部件与实施例1相同，因此省略其说明。
图4是表示本发明的实施例2的电力变换装置中的运算装置20d的构成图。在图中，45a和45b是矢量旋转装置，从三相-两相变换装置41提供两相电流值Iα,Iβ，分别进行正相部分和反相部分的向同步旋转坐标系的坐标变换。
46a和46b是移动平均值运算装置，从矢量旋转装置45b提供包含倍频脉动的反相电流信号I’nd,I’nq，为了消除该倍频脉动，计算与电力系统的频率相对应的1/2周期内的信号的移动平均值，把该移动平均值作为反相成分的同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分Ind,Inq而输出。
图5～图7是表示移动平均值运算装置46a,46b的构成例子的图。在图5中，461是积分器，462是由各种延迟元件等所构成的时间延迟部件，463是减法运算装置。图6所示的移动平均值运算装置调换了图5的积分器461和时间延迟部件462及减法运算装置463。
在图7中，464是依次抽样所提供的值并进行存储的例如寄存器等存储器装置，465是计算在存储器装置464中所存储的值的总和的总和运算装置，466是除法运算装置，用从存储器装置464提供给总和运算装置465的值的次数N除由总和运算装置465所产生的总和来计算出平均值。
也可以使用其他的各种移动平均值运算装置。
下面对其动作进行说明。
由于由矢量旋转装置45a所产生的正相部分的电流值的运算与实施例1相同，而省略其说明。在此，仅对反相部分的电流值的运算进行说明。
矢量旋转装置45b从三相-两相变换装置41提供两相的电流值Iα,Iβ，执行向同步旋转坐标系的坐标变换，把变换后的电流值I’nd,I’nq提供给移动平均值运算装置46a,46b。来自矢量旋转装置45b的输出因混合了正相部分和反相部分而包含倍频的脉动。
移动平均值运算装置46a,46b提供包含倍频脉动的反相电流信号I’nd,I’nq，为了消除该倍频脉动，计算与电力系统的频率相对应的1/2周期内的反相电流信号的移动平均值，把该移动平均值作为反相成分的同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分Ind,Inq而输出。
其中，在使用图5或图6的移动平均值运算装置46a,46b的情况下，与输入x相对应的移动平均值运算装置46a,46b的输出y为式(2)所示的那样y=1T∫tt+Txdt···(2)]]>其中，当电力系统的频率为f时，T=1/2f。即，移动平均值运算装置46a,46b随时计算1/2周期内的信号的平均值，因此，抑制了信号中的倍频成分，从移动平均值运算装置46a,46b仅输出反相成分Ind,Inq。
另一方面，在使用图7的移动平均值运算装置46a,46b的情况下，由矢量旋转装置45b所提供的信号的值在每个抽样周期Δt中进行抽样，依次存储在存储器装置464中，在1/2周期后被删除。总和运算装置465计算这些值的总和，除法运算装置466在存储在存储器装置464中值的个数为N(=1/2fΔt)时用N除其总和，由此，算出过去的1/2周期中的信号的平均值。因此，1/2周期期间中的信号的平均值作为反相成分被随时计算，因此，从移动平均值运算装置46a,46b输出除去了倍频成分的反相成分Ind,Inq。由于其他的动作与实施例1相同，而省略其说明。
而且，可以反馈反相电流来对d轴和q轴的各反相电流成分进行反馈控制。因此，通过使这些指令值Indr,Inqr为零，能够把反相电流抑制为零。而且，被视为正相电流的Id,Iq实际上仅为正相电流成分，结果，能够正确控制正相电流。
如上述那样，根据实施例2，能够简化运算反相部分的电流值的运算电路的构成，能够降低装置的成本。而且，能够降低由反相部分的电流的运算电路所产生的响应延迟和运算延迟，而能够降低由电流的负反馈系统中的延迟所产生的影响。
在反相电流信号I’nd，I’nq中发生的倍频脉动可以使用N次延迟滤波器而被衰减，但在此情况下，响应延迟增加了，由于电流成分控制系统的响应速度不够，控制不稳定，故不能实施。
实施例3图8是表示本发明的实施例3中的电力变换装置的构成图，图9是表示实施例3中的第五运算装置20e的构成图。在图中，20e是不区别正相部分和反相部分而从三相电压V运算正相方向的同步旋转坐标系中两轴成分Vd,Vq，并输出给加法减法运算装置23a,23b的第五运算装置。
该第五运算装置20e通过三相-两相变换装置41把三相电压Va,Vb,Vc变换为两相电压Vα,Vβ，由矢量旋转装置45a把该两相电压Vα,Vβ变换为正相方向的同步旋转坐标系中的两轴成分Vd,Vq。
由于其他的构成部件与实施例1中的相同，而省略其说明。
下面对其动作进行说明。
在该实施例3中，从第五运算装置20e向加法减法运算装置23a,23b前馈正相方向的同步旋转坐标系中的两轴电压成分Vd,Vq。因此，在加法减法运算装置23a,23b的输出中包含正相方向的同步旋转坐标系中的两轴电压成分Vd,Vq。在该两轴电压成分Vd,Vq中包含有反相成分，而由变换装置24a原封不动地变换为固定坐标系的三相电压Vpai,Vpbi,Vpci。
由该变换装置24a所进行的变换实际上是由第五运算装置20e所进行的变换的逆变换。因此，三相电压Va,Vb,Vc的正相部分和反相部分通过该逆变换而复原，因此，在实施例7中，把正反两相的两轴电压成分Vpd,Vpq,Vnd,Vnq提供给加法减法运算装置23a,23b,23c,23d，在生成电压指令值Vpdi,Vpqi,Vndi,Vnqi之后，变换为三相电压，而得到与计算该三相电压的正相部分和反相部分之和时相同的电压指令值Vai,Vbi,Vci。
因此，在该实施例3中，省略了反相部分电压Vnd,Vnq，由正相部分的控制系统实现正反两相的电压成分的前馈。而且，从加法减法运算装置23c,23d向变换装置24b提供用于使反相电流为零的电压指令值Vndi,Vnqi。由于用于使反相电流为零的控制方法与上述实施例相同，故省略其说明。
如上述那样，根据实施例3，即使当电力系统的电压不平衡时，能够得到抑制执行电流的反馈控制的线路中的反相电流的效果。而且，能够简化用于电压的正相成分和反相成分的运算电路，而能够降低由运算所产生的响应延迟。
在上述各实施例中，在进行代数运算的构成部件中，为了该代数式能够变形可以根据其变形而变形为其他的构成部件。
实施例4图10和图11是表示实施例4的同步旋转坐标变换装置的构成的方框图。由于三相/两相变换部与上述相同而省略其说明。图10的装置是把两相交流信号Xα,Xβ变换为正相的同步旋转坐标系中的信号Xpd,Xpq的同步旋转坐标变换装置，图11的装置是把两相交流信号Xα,Xβ变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Xnd,Xnq的同步旋转坐标变换装置。
在图10中，45a是提供有电力系统的电压的相位θ而把两相交流信号Xα,Xβ变换为与相位θ同步的正相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo的矢量旋转装置(同步旋转坐标变换装置)。501d是延迟信号合成部(延迟合成装置)，把由矢量旋转装置45a进行了坐标变换的信号Xpdo与把该信号延迟电力系统的周期的四分之一期间的信号进行合成，把合成的信号的值的二分之一的值作为输出信号Xpd而输出。在延迟信号合成部501d中，11是把信号Xpdo延迟电力系统的周期T的四分之一期间(=T/1)的延迟装置。12是计算由延迟装置11所延迟的信号与来自矢量旋转装置45a的信号Xpdo之和的合成装置。13是系数装置，从合成装置12提供来自矢量旋转装置45a的信号Xpdo与把该信号延迟的信号之和，把该值的二分之一的值作为输出信号Xpd而输出。
501q是延迟信号合成部(延迟合成装置)，把由矢量旋转装置45a进行了坐标变换的信号Xpdo的二分之一的值与把该信号延迟电力系统的四分之一周期的二分之一的值的信号进行合成，把合成的信号作为输出信号Xpd而输出。在延迟信号合成部501q中，16是输出来自矢量旋转装置45a的信号Xpdo的值的二分之一的值的系数装置。17是延迟装置，把信号Xpdo延迟电力系统的周期T的四分之一的期间(=T/1)，把延迟的信号的值作为二分之一而输出。18是计算系数装置16的输出值与延迟装置17的输出值之和并作为输出信号Xpq而输出的合成装置。
在图11中，45b是提供电力系统的电压的相位θ而把两相交流信号Xα,Xβ变换为与相位(-θ)同步的反相的同步旋转坐标系中的信号Xndo,Xnqo的矢量旋转装置(同步旋转坐标变换装置)。502d是延迟信号合成部(延迟合成装置)，把由矢量旋转装置45b进行了坐标变换的信号Xndo的值的二分之一的信号与把该信号延迟电力系统的四分之一周期信号进行合成，把合成的信号的值作为输出信号Xnd而输出。在延迟信号合成部502d中，13是系数装置，使来自矢量旋转装置45a的信号Xndo的值成为二分之一。11是把通过系数装置13而成为二分之一的值的信号延迟电力系统的周期T的四分之一期间(=T/1)的延迟装置。12是计算由延迟装置11所延迟信号与来自系数装置13的信号之和并作为输出信号Xnd而输出的合成装置。
502q是延迟信号合成部(延迟合成装置)，与延迟信号合成部502d相同而由系数装置13、延迟装置11和合成装置12所构成，把由矢量旋转装置45b进行了坐标变换的信号Xnqo的二分之一的值与把该信号延迟电力系统的四分之一周期信号进行合成，把合成的信号作为输出信号Xnq而输出。
而且，延迟信号合成部501d,501q,502d,502q的构成除了使用延迟装置11、合成装置12和系数装置13的组合、使用系数装置16、延迟装置17和合成装置18的组合以及使用系数装置13、延迟装置11和合成装置12的组合之外，可以任意变更计算顺序，并不仅限于图示的构成。
下面对其动作进行说明。
图12是对脉动成分的降低进行说明的图。图13是表示提供给图31的变换部的指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr和把作为图31的变换部的输出的三相交流信号经过图30的三相/两相变换部之后由图10和图11的同步旋转坐标变换部变换为正相和反相的同步旋转坐标系中的信号的输出Xpd,Xpq,Xnd,Xnq的图。
首先，三相交流信号由未图示的三相/两相变换部变换为两相交流信号Xα,Xβ，该两相交流信号Xα,Xβ被提供给矢量旋转装置45a,45b。接着，由矢量旋转装置45a把该两相交流信号Xα,Xβ变换为正相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo，同时，通过矢量旋转装置45b把该两相交流信号Xα,Xβ变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Xndo,Xnqo。
延迟信号合成部501d把该信号Xpdo与把该信号Xpdo延迟电力系统的周期的四分之一的信号进行合成，把合成信号的值的二分之一的值作为输出信号Xpd而输出，延迟信号合成部501q把该信号Xpqo的二分之一的值与把该信号Xpqo延迟电力系统的四分之一周期的值的二分之一的信号进行合成，把合成的信号作为输出信号Xpq而输出。
另一方面，延迟信号合成部502d把该信号Xndo的值的二分之一的信号与把该信号Xndo延迟电力系统的周期的四分之一的信号进行合成，把合成信号的值作为输出信号Xnd而输出，延迟信号合成部502q把该信号Xnqo的二分之一的值与把该信号延迟电力系统的周期的四分之一的信号进行合成，把合成的信号的值作为输出信号Xnq而输出。
此时，如图12(a)所示的那样，在作为矢量旋转装置45a,45b的输出信号的Xpdo,Xpqo,Xndo,Xnqo中包含的脉动成分sin(2θ)，通过把该脉动成分延迟电力系统的周期T的四分之一期间(=T/4)的值进行相加而被抑制。同样，如图12(b)所示的那样，在作为矢量旋转装置45a,45b的输出信号的Xpdo,Xpqo,Xndo,Xnqo中包含的脉动成分cos(2θ)，通过把该脉动成分延迟电力系统的周期T的四分之一期间(=T/4)的值进行相加而被抑制。
这样，三相交流信号被变换为正相和反相的同步旋转坐标系中的信号。
其中，通过图31的变换部204，按照预定的变换矩阵Cr把与正相的同步旋转坐标系中的信号相对应的预定的指令值Xpdr,Xpqr和与反相的同步旋转坐标系中的信号相对应的预定的指令值Xndr,Xnqr变换为三相交流信号，对于通过图30所示的三相/两相变换部和上述同步旋转坐标变换部而把该三相交流信号变换为正相和反相的同步旋转坐标系中的信号Xpd,Xpq,Xnd,Xnq的情况，在图13中表示了指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr和变换后的信号Xpd,Xpq,Xnd,Xnq。
此时的指令值Xpr,Xnr和变换后的信号Xp,Xn的关系为下式(3)所示的那样。Xp(s)Xn(s)=1+exp(-Ts/4)2Xpr(s)+C(2θ)Xnr(s)Xpr(s)+C(-2θ)Xnr(s)····(3)]]>其中，Xp(s)=[Xpd(s),Xpq(s)]T,Xn(s)=[Xnd(s),Xnq(s)]TXpr(s)=[Xpdr(s),Xpqr(s)]T,Xnr(s)=[Xndr(s),Xnqr(s)]T在图13中，对于正相的d轴的指令值Xpdr在150毫秒之前被设定为值10，然后被设定为值9。对于正相的q轴的指令值Xpqr在130毫秒之前被设定为值1，然后在180毫秒之前被设定为值-1，然后被设定为值1。对于反相的d轴的指令值Xndr在110毫秒之前被设定为值1，然后在160毫秒之前被设定为值-1，然后被设定为值1。对于反相的q轴的指令值Xnqr在140毫秒之前被设定为值-1，然后在190毫秒之前被设定为值1。然后被设定为值-1。
如图13所示的那样，当指令值Xpdr,Xpqr,Xndr,Xnqr中的任一个变化时，与该指令值相反的相旋转关系的同步旋转坐标系中的输出信号与指令值产生误差，但是，产生该误差的时间仅为电力系统的周期的四分之一期间。在此以后，不产生误差。
如上述那样，根据该实施例4，把向同步旋转坐标系的坐标变换后的信号延迟预定的时间，通过合成变换后的信号和延迟后的信号，来降低坐标变换后的脉动成分，因此，能够进行电力系统的正确控制。
例如，与由现有装置所进行的变换后的输出信号Xpdo,Xpqo,Xndo,Xnqo(参照图32)相比较，在实施例4的装置所进行的变换后的输出信号Xpd,Xpq,Xnd,Xnq中，脉动足够小，并且，发生期间受到限定。
实施例5图14是表示实施例5的同步旋转坐标变换装置的构成的方框图。由于三相/两相变换部与上述相同而省略其说明。并且，图14(a)的装置是把m相交流信号X1～Xm变换为正相的同步旋转坐标系中的信号Xpd,Xpq的同步旋转坐标变换装置，图14(b)的装置是把m相交流信号X1～Xm变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Xnd,Xnq的同步旋转坐标变换装置。
在图14(a)中，503是把m相交流信号X1～Xm变换为正相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo的坐标变换部(同步旋转坐标变换装置)。504d是延迟信号合成部(延迟合成装置)，提供有信号Xpdo，按下式所示的那样，把该信号Xpdo延迟了Ti并乘以系数Ki的n个信号之和作为Xpd而输出Σi=1nKi{exp(-Tis)}Xpdo(s)]]>504q是与504d相同的延迟信号合成部(延迟合成装置)。而且，虽然延迟部件和系数装置和合成信号数为任意的n个，而延迟信号合成部504d,504q的构成部件可以与上述延迟信号合成部501d,501q,502d的任一个相同。
在图14(b)中，505是把m相交流信号X1～Xm变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Xndo,Xnqo的坐标变换部(同步旋转坐标变换装置)。506d是延迟信号合成部(延迟合成装置)，提供信号Xndo，按下式所示的那样，把该信号Xndo延迟了Tk并乘以系数Kk的m个信号之和作为Xnd而输出Σk=1mKk{exp(-Tks)}Xndo(s)]]>506q是提供信号Xnqo并与延迟信号合成部506d同样作为Xnq而输出的延迟信号合成部(延迟合成装置)。而且，虽然延迟部件和系数装置和合成信号数为任意的n个，而延迟信号合成部506d,506q的构成部件可以与上述延迟信号合成部501d,501q,502d的任一个相同。
下面对其动作进行说明。
首先，m相交流信号被提供给坐标变换部503,505。接着，通过坐标变换部503，该m相交流信号X1～Xm被变换为正相的同步旋转坐标系中的信号Xpdo,Xpqo，同时，通过坐标变换部505，该m相交流信号X1～Xm被变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Xndo,Xnqo。
延迟信号合成部504d被提供该信号Xpdo，作为一个例子，把该信号Xpdo与把该信号Xpdo延迟电力系统的周期的四分之一期间的信号之和的值的二分之一的值作为信号Xpd而输出。延迟信号合成部504q被提供该信号Xpqo，把该信号Xpqo与把该信号Xpqo延迟电力系统的周期的四分之一期间的信号之和的值的二分之一的值作为信号Xpq而输出。
另一方面，延迟信号合成部506d被提供该信号Xndo，作为一个例子，把该信号Xndo与把该信号Xndo延迟电力系统的周期的四分之一期间的信号之和的值的二分之一的值作为信号Xnd而输出。延迟信号合成部506q被提供该信号Xnqo，把该信号Xnqo与把该信号Xnqo延迟电力系统的周期的四分之一期间的信号之和的值的二分之一的值作为信号Xnq而输出。
这样，m相交流信号被变换为正相和反相的同步旋转坐标系中的信号。
如上述那样，根据该实施例5，把m相交流信号变换为同步旋转坐标系中的信号，把变换后的信号延迟预定时间，通过把变换后的信号与延迟后的信号进行合成，而降低坐标变换后的脉动成分，因此，具有能够实现三相电力系统和任意的m相电力系统的正确的控制。
在上述实施例4,5中，通过把延迟了电力系统的四分之一周期的信号与原来的信号相加，就能抑制具有电力系统的频率的2倍频率的脉动成分，而对于任意整数I，把延迟了电力系统周期的(2×I)分之一的一个期间的信号与原来的信号相加，就能抑制具有电力系统的频率的I倍频率的脉动。而且，对于任意的整数I，使把延迟了电力系统周期的(2×I)分之一的一个期间的全部信号与原来的信号相加的操作对于不同的I反复进行，取把与不同的系数Ki乘以适当的不同延迟时间Ti的信号的值之和，就能抑制具有不同的频率的多个脉动。在此情况下，当使对于延迟的信号的增益为Ki时，把增益Ki与各延迟的信号相乘的信号与原来的信号相加，以便于满足式(4)。能够依次应用该原理来消除多个脉动成分。Σi=1nKi{exp(-jωTi)}·Vω=0···(4)]]>其中，Vω为预定的角频率ω的正弦波。
实施例6图15是表示本发明的实施例6的电力变换装置的构成的方框图。在图中，1A是该电力变换装置所连接的三相交流电力系统(第一电力系统)，101是变压器的原边绕组，102是变压器的副边绕组，103是利用开关元件等在交流直流之间进行电力变换的变换器(电力变换部)。28是是检测连接在变压器的原边绕组101上的连接线路的电压值的电压检测装置，29是检测流过该连接线路的电流值的电流值检测装置。
113是把由电压检测装置28所检出的三相电压信号变换为两相电压信号Vα,Vβ的三相/两相变换部，114是把由三相/两相变换部113所变换的两相电压信号Vα,Vβ变换为同步旋转坐标系中的信号Vd,Vq的同步旋转坐标变换部。
115是把由电流值检测装置29所检出的三相电流信号变换为两相电流信号Iα,Iβ的三相/两相变换部，116是把由三相/两相变换部115所变换的两相电流信号Iα,Iβ变换为具有正相的旋转方向的同步旋转坐标系中的信号Id,Iq的同步旋转坐标变换部(同步旋转坐标变换装置)(在受到反相部分的影响的情况下，视为正相部分，现有式的同步旋转坐标变换部)。
117是使用上述实施例4的同步旋转坐标变换装置而把由三相/两相变换部115所变换的两相电流信号Iα,Iβ变换为反相的同步旋转坐标系中的信号Ind,Inq的同步旋转坐标变换部(同步旋转坐标变换装置)。
118是指令值生成装置，提供有电力系统(第二电力系统)1B的直流电压Vdc和与其相对应的指令值Vdcr，而生成与同步旋转坐标系中的电流信号Id,Iq相对应的指令值Idr,Iqr。除此之外，根据需要，从未图示的部件来指令Idr,Iqr。119是作为对于反相的同步旋转坐标系中的信号Ind的指令值Indr而输出值0的指令值生成装置，120是作为对于反相的同步旋转坐标系中的信号Inq的指令值Inqr而输出值0的指令值生成装置。除此之外，根据需要，提供0以外的Indr,Inqr的指令值。
121是电流成分控制装置(控制信号运算装置)，把由指令值生成装置118等所生成的指令值Idr与由同步旋转坐标变换部116所变换的信号Id进行比较，而输出与该比较结果相对应的值。122是系数装置，输出把与正相电抗相对应的值Xp乘以由同步旋转坐标变换部116所变换的信号Id，接着乘以-1的值。不言而喻，可以用下述的加法减法运算装置130进行符号反转来取代-1的系数。以下相同。
123是电流成分控制装置(控制信号运算装置)，把由指令值生成装置118等所生成的指令值Iqr与由同步旋转坐标变换部116所变换的信号Iq进行比较，而输出与该比较结果相对应的值。124是系数装置，输出把与正相电抗相对应的值Xp乘以由同步旋转坐标变换部116所变换的信号Iq的值。
125是电流成分控制装置(控制信号运算装置)，把由指令值生成装置119等所生成的指令值Indr(例如=0)与由同步旋转坐标变换部117所变换的信号Ind进行比较，而输出与该比较结果相对应的值。在Indr=0的情况下，不需要比较，Ind被负反馈。126是系数装置，输出把与反相电抗相对应的值Xn乘以由同步旋转坐标变换部117所变换的信号Ind，接着乘以-1的值。不言而喻，可以不乘以-1的系数，而用下述的加法减法运算装置132来改变符号。
127是电流成分控制装置(控制信号运算装置)，把由指令值生成装置120等所生成的指令值Inqr(例如=0)与由同步旋转坐标变换部117所变换的信号Inq进行比较，而输出与该比较结果相对应的值。128是系数装置，输出把与反相电抗相对应的值Xn乘以由同步旋转坐标变换部117所变换的信号Inq的值。
129是加法减法运算装置，计算由同步旋转坐标变换部114所变换的信号Vd、电流成分控制装置121的输出值、系数装置124的输出值之和，把该计算结果作为同步旋转坐标系的d轴中的电压指令值Vcdr而输出。130是加法减法运算装置，计算由同步旋转坐标变换部114所变换的信号Vq、电流成分控制装置123的输出值、系数装置122的输出值之和，把该计算结果作为同步旋转坐标系的q轴中的电压指令值Vcqr而输出。
131是加法减法运算装置，计算电流成分控制装置125的输出值与系数装置128的输出值之和，把该计算结果作为同步旋转坐标系的d轴中的电压指令值Vcndr而输出。132是加法减法运算装置，计算电流成分控制装置127的输出值与系数装置126的输出值之和，把该计算结果作为同步旋转坐标系的q轴中的电压指令值Vcnqr而输出。
133是三相变换部(变换装置)，把来自加法减法运算装置129,130的电压指令值Vcdr,Vcqr旋转交流电力系统1A的相位θ之后，把旋转后的两轴成分变换为三相成分Vcp。134是三相变换部(变换装置)，把来自加法减法运算装置131,132的电压指令值Vcndr,Vcnqr以与三相变换部133相反的方向旋转交流电力系统1A的相位θ之后，把旋转后的两轴成分变换为三相成分Vcn。135是合成装置，分别在每相中把由三相变换部133所变换的三相成分Vcp与由三相变换部134所变换的三相成分Vcn相加，把算出的值Vcref作为控制信号而输出给变换器103。
下面对其动作进行说明。
首先，电压检测装置28检测出把交流电力系统1A与变压器的原边绕组101相连接的连接线路的电压值，把表示该电压值的三相电压信号输出给三相/两相变换部113，电流值检测装置29检测出流过该连接线路的电流值，把表示该电流值的三相电流信号输出给三相/两相变换部115。
三相/两相变换部113把由电压检测装置28所检出的三相电压信号变换为两相电压信号Vα,Vβ，同步旋转坐标变换部114把该两相电压信号Vα,Vβ变换为同步旋转坐标系中的信号Vd,Vq，然后，把信号Vd输出给加法减法运算装置129，把信号Vq输出给加法减法运算装置130。
另一方面，三相/两相变换部115把由电流值检测装置29所检出的三相电流信号变换为两相电流信号Iα,Iβ，同步旋转坐标变换部116把该两相电流信号Iα,Iβ变换为同步旋转坐标系中的信号Id,Iq，然后，把信号Id输出给电流成分控制装置121和系数装置122，把信号Iq输出给电流成分控制装置123和系数装置124。同步旋转坐标变换部117把两相电流信号Iα,Iβ变换为反相的同步旋转坐标系中的信号信号Ind,Inq，然后，把信号Ind输出给电流成分控制装置125和系数装置126，把信号Inq输出给电流成分控制装置127和系数装置128。
此外，指令值生成装置118被提供电力系统1B或者变换器103内的直流电压Vdc和与其相对应的指令值Vdcr，生成同步旋转坐标系中的电流信号Id,Iq，然后，把指令值Idr输出给电流成分控制装置121，把指令值Iqr输出给电流成分控制装置123。根据需要，可以在Idr,Iqr中加入来自其他部件的电流指令。指令值生成装置119把值0作为与反相的同步旋转坐标系中的信号Ind相对应的指令值Indr输出给电流成分控制装置125，指令值生成装置120把值0作为与反相的同步旋转坐标系中的信号Inq相对应的指令值Inqr输出给电流成分控制装置127。根据需要，可以在Indr,Inqr中加入来自其他部件的电流指令。
接着，电流成分控制装置121把指令值Idr与信号Id进行比较，把与该比较结果相对应的值输出给加法减法运算装置129，系数装置124向加法减法运算装置129输出把与正相电抗相对应的值Xp乘以信号Iq的值，加法减法运算装置129计算信号Vd、电流成分控制装置121的输出值、系数装置124的输出值之和，把该计算结果作为同步旋转坐标系的d轴中的电压指令值Vcdr输出给三相变换部133。
系数装置122向加法减法运算装置130输出把与正相电抗相对应的值Xp乘以信号Id接着乘以-1的值，电流成分控制装置123把指令值Iqr与信号Iq进行比较，把与该比较结果相对应的值输出给加法减法运算装置130，加法减法运算装置130计算信号Vq、电流成分控制装置123的输出值、系数装置122的输出值之和，把该计算结果作为同步旋转坐标系的q轴中的电压指令值Vcqr输出给三相变换部133。
同样，电流成分控制装置125把指令值Indr与信号Ind进行比较，把与该比较结果相对应的值输出给加法减法运算装置131，系数装置128向加法减法运算装置131输出把与反相电抗相对应的值Xn乘以信号Inq的值，加法减法运算装置131计算电流成分控制装置125的输出值与系数装置128的输出值之和，把该计算结果作为反相的同步旋转坐标系的d轴中的电压指令值Vcndr而输出给三相变换部134。
系数装置126向加法减法运算装置132输出把与反相电抗相对应的值Xn乘以信号Ind接着乘以-1的值，电流成分控制装置127把指令值Inqr与信号Inq进行比较，把与该比较结果相对应的值输出给加法减法运算装置132，加法减法运算装置132计算电流成分控制装置127的输出值与系数装置126的输出值之和，把该计算结果作为反相的同步旋转坐标系的q轴中的电压指令值Vcnqr而输出给三相变换部134。
接着，三相变换部133把电压指令值Vcdr,Vcqr旋转交流电力系统1A的相位θ之后，把旋转后的两轴成分变换为三相成分Vcp，三相变换部134把电压指令值Vcndr,Vcnqr以与三相变换部133相反的方向旋转交流电力系统1A的相位θ之后，把旋转后的两轴成分变换为三相成分Vcn。合成装置135分别在每相中把由三相变换部133所变换的三相成分Vcp与由三相变换部134所变换的三相成分Vcn相加，把算出的值Vcref作为控制信号而输出给变换器103。变换器103根据该控制信号而动作。
这样，检测出交流电力系统1A的电压值和电流值，在同步旋转坐标系中，与预定的指令值Idr,Iqr,Indr,Inqr进行比较，根据该比较结果来控制变换器103。
正相的同步旋转坐标系中的控制根据正相和反相混合存在的同步旋转坐标系中的信号Vd,Vq,Id,Iq来执行。对于其中的信号Vd,Vq，由三相变换部133执行三相/两相变换部113和同步旋转坐标变换部114的变换的逆变换，因此，作为与信号Vd,Vq相对应的三相成分，在Vcrdr中重现由电压检测装置28所检出的三相电压信号。
在信号Id,Iq中包含上述现有的脉动成分，但是，通过使电流成分控制装置121和电流成分控制装置123的增益增加，就能减小相对于本来的信号成分的脉动成分的大小。通过减小该脉动成分，就能正确地控制电流值，来抑制反相成分的电流。
而且，通过在对于信号Id,Iq的控制系统例如电流成分控制装置125、127中包含积分控制，就能降低指令值Indr,Inqr和Ind和Inq的稳态误差，而更正确地抑制反相成分的电流值Ind,Inq。
如以上那样，根据该实施例6，使向同步旋转坐标系的坐标变换后的信号延迟预定时间，通过把变换后的信号与延迟后的信号进行合成来降低坐标变换后的脉动成分，因此，能够降低在反相成分的电流值中包含的脉动成分，来正确地控制电力系统。
此外，不进行分离正相和反相的处理，根据正相和反相混杂的同步旋转坐标系中的信号来执行正相的同步旋转坐标系中的控制，因此，能够提高控制中的响应速度。此时，可以使正相侧的高响应速度的控制优先，反相部分的控制系统的响应虽然滞后但也能被高精度地控制。特别是，如果使反相部分的指令值Indr,Inqr为「0」，正相侧控制和反相侧控制的干涉被减轻。本发明并不仅限于上述实施例，也可以用于其他的装置。
实施例7图16是表示本发明的实施例7的电力变换装置的构成的方框图。在图16中，1是该电力变换装置所连接的三相交流电力系统(第一电力系统)，2是由原边绕组和副边绕组所构成的变压器，5是利用GTO等开关元件而在交流直流之间进行电力变换的电力变换部，6是直流电容器，28是是检测把交流电力系统1连接到变压器2上的连接线路的电压值的电压检测装置，29是检测流过连接线路的电流值的电流值检测装置，200是根据由电压检测装置28和电流值检测装置29所产生的检测值来控制电力变换部5的控制部(电流成分控制部)。
26是检测流入电力变换部5的直流电流值Idc的直流电流检测装置，27是检测连接在电力变换部5上的直流电力系统的直流电压值Vdc的直流电压值检测装置。
在控制部200中，20a是运算装置(两轴电压矢量运算装置)，从由电压检测装置28所检出的电压值来运算分别与正交的两轴(α,β)相对应的正相成分Vpα,Vpβ和反相成分Vnα,Vnβ，把这些值坐标变换为同步旋转坐标系(d,q)，而输出同步旋转坐标系中的正相成分的d轴成分Vpd和q轴成分Vpq以及同步旋转坐标系中的反相成分的d轴成分Vnd和q轴成分Vnq。
20b是运算装置(运算装置，分离装置)，从由电流值检测装置29所检出的电流值来运算分别与预定的两轴(α,β)相对应的正相成分Ipα,Ipβ和反相成分Inα,Inβ，把这些值坐标变换为同步旋转坐标系(d,q)，而输出同步旋转坐标系中的正相成分的d轴成分Ipd和q轴成分Ipq以及同步旋转坐标系中的反相成分的d轴成分Ind和q轴成分Inq。在本实施例中，在把三相坐标变换为两相(α,β轴)之后，坐标变换为同步旋转坐标系，但是，也可以从三相向同步旋转坐标系直接进行坐标变换。
30是指令值生成装置，根据由运算装置20a所运算的正相成分Vpα,Vpβ、由运算装置20b所运算的正相成分Ipα,Ipβ、连接在电力变换部5上的直流电力系统的直流电压值Vdc、流入电力变换部5的直流电流值Idc，来生成与同步旋转坐标系中的正相成分的正相成分的d轴成分Ipd和q轴成分Ipq以及反相成分的d轴成分Ind和q轴成分Inq相对应的指令值Ipdr,Ipqr,Indr,Inqr。
21a～21d是电流成分控制装置(控制信号运算装置)，把由运算装置20b所输出的电流成分Ipd,Ipq,Ind,Inq与由指令值生成装置30所输出的电流指令值Ipdr,Ipqr,Indr,Inqr分别进行比较，把该比较结果分别输出给加法减法运算装置23a,23b,23c,23d。
22a是系数装置，把与正相电抗相对应的值Xp乘以由运算装置20b所输出的正相成分的d轴成分Ipd。22b是系数装置，把与正相电抗相对应的值Xp乘以由运算装置20b所输出的正相成分的q轴成分Ipq。
22c是系数装置，把与反相电抗相对应的值Xn乘以由运算装置20b所输出的反相成分的d轴成分Ind。22d是系数装置，把与反相电抗相对应的值Xn乘以由运算装置20b所输出的反相成分的q轴成分Inq。
23a是加法减法运算装置，计算由运算装置20a所输出的正相成分的d轴成分Vpd、电流成分控制装置21a的输出值、系数装置22b的输出值之和，作为控制信号的正相成分的d轴成分Vpdi而输出。23b是加法减法运算装置，计算从由运算装置20a所输出的正相成分的q轴成分Vpd与电流成分控制装置21b的输出值之和减去系数装置22a的输出值的值，而作为控制信号的正相成分的q轴成分Vpqi而输出。
23c是加法减法运算装置，计算从由运算装置20a所输出的反相成分的d轴成分Vnd与电流成分控制装置21c的输出值之和减去系数装置22d的输出值的值，而作为控制信号的反相成分的d轴成分Vndi而输出。23d是加法减法运算装置，计算由运算装置20a所输出的反相成分的q轴成分Vnq、电流成分控制装置21d的输出值、系数装置22c的输出值之和，作为控制信号的反相成分的q轴成分Vnqi而输出。
24a是变换装置，在把来自加法减法运算装置23a,23b的控制信号的正相成分Vpdi,Vpqi旋转交流电力系统1的相位θ之后，把旋转后的两轴(α,β轴)成分变换为三相成分Vpai,Vpbi,Vpci。作为另一个方法，如图19所示的那样，可以直接变换为三相成分Vpai,Vpbi,Vpci。24b是变换装置，在把来自加法减法运算装置23c,23d的控制信号的反相成分Vndi,Vnqi以与正相成分相反的方向旋转交流电力系统1的相位θ之后，把旋转后的两轴(α,β轴)成分变换为三相成分Vnai,Vnbi,Vnci。
25a,25b和25c是加法运算装置，分别把由变换装置24a所变换的正相成分的三相成分Vpai,Vpbi,Vpci和由变换装置24b所变换的反相成分的三相成分Vnai,Vnbi,Vnci相加，把所算出的值Vai,Vbi,Vci作为控制信号而分别输出给电力变换部5。变换装置24a,24b和加法运算装置25a～25c构成了从来自加法减法运算装置23a～23d的信号而生成三相的控制信号Vai,Vbi,Vci的电路220，但是，该电路220的构成并不仅限于本实施例所示的那样，也可以为具有相同变换功能的其他电路构成(例如，可以使用图27的运算装置15)。
46是把由运算装置20a所运算的电压值的正相成分Vpα,Vpβ作为基准信号并且把矢量(Vpα,Vpβ)的旋转角作为交流电力系统1的电压相位θ而输出的PLL(Phase Locked Loop)电路等的相位运算装置。
图17是表示图16的运算装置20a的详细构成的方框图。运算装置20b也是同样构成，取代电压值而输入电流值。在图中，41是三相-两相变换装置，把由电压检测装置28所检出的三相电压值Va,Vb,Vc变换为与正交的两轴(α,β)相对应的成分Vα,Vβ。
42a和42d是移相器，使由三相-两相变换装置41所变换的α轴成分Vα和β轴成分Vβ的相位分别滞后90度。42b和42c是移相器，使α轴成分Vα和va的相位分别超前90度。
例如，移相器42a,42d把所输入的值延迟四分之一周期而输出。移相器42b,42c把所输入的值延迟四分之一周期，然后，输出把该值的符号反转的值，由此，超前90度相位。而且，作为移相器可以使用交流电力系统1的角频率ω为积分系数的积分部件(ω/s,s是拉普拉斯算子)。
如图中的虚线所示的那样，也可以把使移相器42d的输出的符号反转的值输入加法减法运算装置43a而取代移相器42b的输出，省略移相器42b。同样，也可以把使移相器42a的输出的符号反转的值输入加法减法运算装置43d而取代移相器42c的输出，省略移相器42c。
43a是加法减法运算装置，计算由三相-两相变换装置41所变换的α轴成分Vα和由移相器42b使相位超前90度的β轴成分Vβ之和并输出。43b是加法减法运算装置，计算由三相-两相变换装置41所变换的β轴成分Vβ和由移相器42a使相位滞后90度的α轴成分Vα之和并输出。
43c是加法减法运算装置，计算α轴成分Vα与由移相器42d使相位滞后90度的β轴成分Vβ之和并输出。43d是加法减法运算装置，计算β轴成分Vβ与由移相器42c使相位超前90度的α轴成分Vα之和并输出。
44a,44b,44c和44d是系数装置，分别使加法减法运算装置43a,43b,43c,43d的输出值成为二分之一，把这些值分别作为上述Vpα,Vpβ,Vnα,Vnβ而输出。
45a是矢量旋转装置，把α-β轴坐标中的正相成分的矢量(Vpα,Vpβ)按照式(5)在与正相的旋转方向相同的方向上旋转相位θ，而生成正相的同步旋转坐标中的正相成分Vpd,Vpq并输出。VpdVpq=cosθsinθ-sinθcosθVpαVpβ···(5)]]>45b是矢量旋转装置，把α-β轴坐标中的反相成分的矢量(Vnα,Vnβ)按照式(6)在反相的旋转方向上旋转相位θ，而生成反相的同步旋转坐标中的反相成分Vnd,Vnq并输出。VndVnq=cosθ-sinθsinθcosθVnαVnβ···(6)]]>移相器42c,42d、加法减法运算装置43c,43d、系数装置44c,44d和矢量旋转装置45b作为反相坐标变换装置而其作用。
图18是表示图16的指令值生成装置30的详细构成的方框图。在图中，31是指令值运算装置(直流电压调节器)，把预定的直流电压指令值Vdcr与由直流电压值检测装置27所检测出的直流电力系统的电压值Vdc进行比较，输出正相成分的d轴成分的第一电流指令值Ipdr1。32是指令值运算装置(直流电流调节器)，把预定的直流电流指令值Idcr与由直流电流检测装置26所检测出的直流电流值Idc进行比较，输出正相成分的d轴成分的第二电流指令值Ipdr2。
37是运算装置，从由运算装置20a所算出的正相成分的电压值Vpα,Vpβ和由运算装置20b所算出的正相成分的电流值Ipα,Ipβ算出正相成分的无功功率Qp(=Vpα×Ipβ-Vpβ×Ipα)。38是绝对值运算装置，从由运算装置20a所算出的正相成分的电压值Vpα,Vpβ算出正相成分的电压值的绝对值|Vp|即矢量(Vpα,Vpβ)的大小。
34是指令值运算装置，根据从外部所提供的正相电压指令值Vpr与由绝对值运算装置38所算出的正相成分的绝对值|Vp|之差来计算正相成分的q轴成分(正相成分的无功电流)的第一电流指令值Ipqr1，并输出。35是指令值运算装置，根据从外部所提供的正相无功功率指令值Qpr与由运算装置37所算出的正相成分的无功功率Qp之差来计算正相成分的q轴成分(正相成分的无功电流)的第二电流指令值Ipqr2，并输出。
33是指令值输出装置，根据从外部所提供的选择信号S1，从上述的d轴成分的第一电流指令值Ipdr1和第二电流指令值Ipdr2，通过随利用目的而输入的信号S1来进行选择，而作为d轴成分的电流指令值Ipdr来输出，或者，根据信号S1把以预定比例进行加权的第一电流指令值Ipdr1和第二电流指令值Ipdr2之和作为正相成分的d轴成分的电流指令值Ipdr而输出。36是指令值输出装置，根据从外部所提供的选择信号S2，从上述的q轴成分的第一电流指令值Ipqr1和第二电流指令值Ipqr2，通过随利用目的而输入的信号S2来进行选择，而作为q轴成分的电流指令值Ipqr来输出，或者，根据信号S2把以预定比例进行加权的第一电流指令值Ipqr1和第二电流指令值Ipqr2之和作为正相成分的q轴成分的电流指令值Ipqr而输出。
39是指令值输出装置，输出零而作为反相成分的d轴成分的电流指令值Indr。40是指令值输出装置，输出零而作为反相成分的q轴成分的电流指令值Inqr。指令值输出装置39,40也可以根据该电力变换装置的用途，与上述装置31～38相同，从由运算装置20a,20b所计算的反相成分Vnα,Vnβ,Inα,Inβ来计算反相成分的电流指令值而输出。另外，可以从外部提供这些指令。
图19是表示图16的变换装置24a的方框图。在图中，24a是变换装置，按照式(7)，把被分离为d轴成分和q轴成分的正相成分的电压指令值Vpdi,Vpqi变换为与三相的各相相对应的正相成分的电压指令值Vpai,Vpbi,Vpci。VpaiVpbiVpci=cosθ-sinθcos(θ-23π)-sin(θ-23π)cos(θ-43π)-sin(θ-43π)VpdiVpqi···(7)]]>变换装置24b同样地按照式(8)而把被分离为d轴成分和q轴成分的反相成分的电压指令值Vndi,Vnqi变换为与三相的各相相对应的反相成分的电压指令值Vnai,Vnbi,Vnci。而且，如果使用正相部分的计算法的式(8)把θ的符号进行反转而输入，可以使用变换装置24a的变换式(8)。VnaiVnbiVnci=cosθsinθcos(θ+23π)sin(θ+23π)cos(θ+43π)sin(θ+43π)VpdiVpqi···(8)]]>图20是表示与该电力变换装置的控制系统等效的单一反馈控制系统的方框图。电流成分控制装置21a,21b,21c,21d分别比较由运算装置20b所输出的电流成分Ipd,Ipq,Ind,Inq(图中的I)和由指令值生成装置30所输出的电流指令值Ipdr,Ipqr,Indr,Inqr(图中的Ir)，输出该比较结果。
此时，电流成分控制装置21a,21b,21c,21d输出把预定的比例系数Kp乘以电流成分I与电流指令值Ir之差的值和用满足由式(9)所表示的条件式的积分系数Ki乘以电流成分I与电流指令值Ir之差的积分值的值之和。
Ki≤(1/30)×KP2×G/L …(9)其中，G是相对于交流电力系统1电压电力变换部5发生的电压与被输入该电力变换部5的控制信号Vi的电压之比，是电力变换部5和变压器的合成增益。L是从在变压器2的原边绕组3中发生的电力变换部5的内部发生电压来看交流电力系统1的包含变压器的回路电抗。
根据该电力变换装置所要求的目标响应频率ωc来设定比例系数Kp。即，当使积分系数Ki为零时，使图20所示的控制系统的开环增益为1的交叉频率为目标响应频率ωc，因此，从式(10)的关系，按照式(11)来设定比例系数Kp。
ωc=Kp×G/L …(10)Kp=ωc×L/G …(11)下面对其动作进行说明。
控制部200的运算装置20a从由电压检测装置28所检出的电压值来运算分别与正交的两轴(α,β)相对应的正相成分Vpα,Vpβ和反相成分Vnα,Vnβ，把这些值坐标变换为同步旋转坐标系(d,q)，而输出同步旋转坐标系中的正相成分的d轴成分Vpd和q轴成分Vpq以及同步旋转坐标系中的反相成分的d轴成分Vnd和q轴成分Vnq。
即，运算装置20a首先通过三相-两相变换装置41把由电压检测装置28所检测出的三相电压值Va,Vb,Vc变换为与正交的两轴(α,β)相对应的成分Vα,Vβ。
接着，运算装置20a通过移相器42a～42d、加法减法运算装置43a～43d和系数装置44a～44d而把各成分Vα,Vβ分别分离为正相成分Vpα,Vpβ和反相成分Vnα,Vnβ。
接着，运算装置20a通过矢量旋转装置45a,45b把α-β轴坐标中的正相成分的矢量(Vpα,Vpβ)按照式(5)在与正相旋转方向相同的方向旋转相位θ，而生成同步旋转坐标系中的正相成分Vpd,Vpq并输出。与此同时，α-β轴坐标中的反相成分的矢量(Vnα,Vnβ)按照式(6)在与反相旋转方向相同的方向旋转相位θ，而生成同步旋转坐标系中的反相成分Vnd,Vnq并输出。
这样，运算装置20a输出同步旋转坐标系中的正相成分的d轴成分Vpd和q轴成分Vpq以及同步旋转坐标系中的反相成分的d轴成分Vnd和q轴成分Vnq。
同样，运算装置20b从由电流值检测装置29所检出的电流值来运算分别与预定的两轴(α轴，β轴)相对应的正相成分Ipα,Ipβ和反相成分Inα,Inβ。接着，把这些值坐标变换为同步旋转坐标系(d-q轴坐标)，而输出同步旋转坐标系中的正相成分的d轴成分Ipd和q轴成分Ipq以及同步旋转坐标系中的反相成分的d轴成分Ind和q轴成分Inq。
接着，指令值生成装置30例如根据上述所检测出的电压值的正相成分Vpα,Vpβ、所检测出的电流值的正相成分Ipα,Ipβ、连接在电力变换部5上的直流电力系统的直流电压值Vdc、流入电力变换部5的直流电流值Idc,来生成与同步旋转坐标系中的正相成分的d轴成分Ipd和q轴成分Ipq以及反相成分的d轴成分Ind和q轴成分Inq相对应的指令值Ipdr,Ipqr,Indr,Inqr。
即，指令值生成装置30首先通过指令值运算装置31把预定的直流电压指令值Vdcr与由直流电压值检测装置27所检测出的直流电力系统的电压值Vdc进行比较，来计算正相成分的d轴成分的第一电流指令值Ipdr1。或者，通过指令值运算装置32把预定的直流电流指令值Idcr与由直流电流检测装置26所检测出的电流值Idc进行比较，来计算第二电流指令值Ipdr2。接着，根据从外部所提供的选择信号S1，通过指令值输出装置33从正相成分的第一d轴电流指令值Ipdr1和第二d轴电流指令值Ipdr2来进行选择或者加权平均等，而作为正相成分的d轴成分的电流指令值Ipdr来输出。
另一方面，指令值生成装置30首先通过运算装置37来从由运算装置20a所算出的正相成分的电压值Vpα,Vpβ和由运算装置20b所算出的正相成分的电流值Ipα,Ipβ来算出正相成分的无功功率Qp。而且，通过绝对值运算装置38来从正相成分的电压值Vpα,Vpβ算出正相成分的电压值的绝对值|Vp|。
接着，指令值生成装置30，例如通过指令值运算装置34，根据从外部所提供的正相电压指令值Vpr与由绝对值运算装置38所算出的正相成分的绝对值|Vp|之差来计算正相成分的q轴成分的第一电流指令值Ipqr1。此外，通过指令值运算装置35，根据从外部所提供的正相无功功率指令值Qpr与由运算装置37所算出的正相成分的无功功率Qp之差来计算第二电流指令值Ipqr2。此外，通过指令值输出装置36，根据从外部所提供的选择信号S2，从第一电流指令值Ipqr1和第二电流指令值Ipqr2来进行选择或者加权平均等，而作为正相成分的q轴成分的电流指令值Ipqr而输出。
指令值生成装置30，例如，通过指令值输出装置39，输出零而作为反相成分的d轴成分的电流指令值Indr，同时，通过指令值输出装置40，输出零而作为反相成分的q轴成分的电流指令值Inqr。
这样，指令值生成装置30输出各电流指令值Ipdr,Ipqr,Indr,Inqr。通过操作正相成分的d轴成分的电流指令值Ipdr，来控制直流电压和直流电流。通过操作正相成分的q轴成分的电流指令值Ipq，来控制电力变换部5的输出电压和输出无功功率。
电流成分控制装置21a～21d，把由运算装置20b所输出的电流成分Ipd,Ipq,Ind,Inq与由指令值生成装置30所输出的电流指令值Ipdr,Ipqr,Indr,Inqr分别进行比较，把该比较结果分别输出给加法减法运算装置23a,23b,23c,23d。
另一方面，系数装置22a,22b把与正相电抗相对应的值Xp乘以由运算装置20b所输出电流的正相成分Ipd,Ipq，把相乘的值分别输出给加法减法运算装置23b,23a。接着，系数装置22c,22d把与反相电抗相对应的值Xn乘以由运算装置20b所输出的反相成分Ind,Inq，分别输出给加法减法运算装置23d,23c。
加法减法运算装置23a计算由运算装置20a所输出的电压的正相成分的d轴成分Vpd、电流成分控制装置21a的输出值、系数装置22b的输出值之和，作为控制信号的正相成分的d轴成分Vpdi而输出给变换装置24a。加法减法运算装置23b计算从由运算装置20a所输出的电压的正相成分的q轴成分Vpd与电流成分控制装置21b的输出值之和减去系数装置22a的输出值的值，而作为控制信号的正相成分的q轴成分Vpqi而输出给变换装置24a。
同样，加法减法运算装置23c计算从由运算装置20a所输出的电压的反相成分的d轴成分Vnd与电流成分控制装置21c的输出值之和减去系数装置22d的输出值的值，而作为控制信号的反相成分的d轴成分Vndi而输出给变换装置24b。加法减法运算装置23d计算由运算装置20a所输出的电压的反相成分的q轴成分Vnq、电流成分控制装置21d的输出值、系数装置22c的输出值之和，作为控制信号的反相成分的q轴成分Vnqi而输出给变换装置24b。
变换装置24a按照式(7)等把来自加法减法运算装置23a,23b的控制信号的正相成分Vpdi,Vpqi变换为三相电压指令(正相部分)Vpai,Vpbi,Vpci。变换装置24b按照式(8)等把来自加法减法运算装置23c,23d的控制信号的反相成分Vndi,Vnqi变换为三相电压指令(反相部分)Vnai,Vnbi,Vnci。
接着，加法运算装置25a,25b,25c分别把由变换装置24a所变换的正相成分的三相成分Vpai,Vpbi,Vpci和由变换装置24b所变换的反相成分的三相成分Vnai,Vnbi,Vnci相加，把所算出的值Vai,Vbi,Vci作为电压指令信号Vi而分别输出给电力变换部5。
在电力变换部5中，例如，桥式连接的开关元件响应所提供的控制信号而进行开关，执行电力变换。此时，ON-OFF时间比和开关相位等被进行控制。这点，可以使用公知的开关控制装置。
这样，在该电力变换装置中，电力变换部5被控制部200所控制。
下面对通过电力系统模拟装置对该电力变换装置的动作进行模拟的结果进行说明。
图21是说明电力系统模拟装置所进行的模拟的图。作为模拟，仅提供正相成分的无功电流指令值Ipqr，在其他的指令值为零的情况下，计算在交流电力系统1的一相中发生缺相时(即一线开路的情况)的各个位置的电压值或者电流值的变迁过程。在模拟中，假定电力变换部5的相数足够多，并且，PWM调制的载波频率足够高。
图22是表示由模拟所计算的各个位置的电压值和电流值的变迁过程的图。图22(a)是表示变压器2的交流电力系统1侧的相电压Vs的变迁过程的图，图22(b)是表示变压器2的电力变换部5侧的对地线电压Vi的变迁过程的图，图22(c)是表示交流电力系统1的线电流Ii的变迁过程的图，图22(d)是表示电力变换部5向变压器2侧的线电流Ii的变迁过程的图，图22(e)是表示变压器2的中线电流Io的变迁过程的图，图22(f)是表示电力变换部5的直流电力系统侧的电流Idc的变迁过程的图。
在缺相发生时，发生缺相的相的线电压上升(参照图22(a))。此时，发生缺相的相的线电流变为零(参照图22(c))。
在此情况下，由于变压器2的原边绕组和副边绕组为星·三角接线，故变压器2的电力变换部5侧的对地线电压Vi中的两相的电压上升(参照图22(b))。此时，电力变换部5的线电流Ii仍为平衡的三相电流(参照图22(d))。即，仅流过正相成分的电流，反相成分的电流受到抑制。但是，由于交流电力系统1的一相缺相，因此，在变压器2的原边绕组3中产生中线电流Io(参照图22(e))。而且，由于反相成分的电流的发生受到抑制，故作为正相成分的电压与电流的积的功率大致保持为恒定，并且，作为正相成分的电流与反相成分的电压之积的功率大致被抑制为零。因此，来自电力变换部5的瞬时功率在缺相前后大致保持为恒定。
这样，电力变换部5在缺相时几乎没有受到扰乱，对于交流电力系统1的不平衡具有良好的工作特性。而且，在现有的电力变换装置中，不平衡电压时发生的直流电力系统中的直流电流和直流电压的倍频脉动受到抑制，同时，在电力变换部5的输出电压和输出电流中发生的交流电力系统1中的三相交流的三倍频率的高次谐波受到抑制。
如以上那样，根据该实施例7，对于向交流电力系统1所输出的线电流的4个成分Ipd,Ipq,Ind,Inq，分别实施反馈控制，因此，具有能够抑制各种误差因素的影响，而把向交流电力系统1的线电流正确地设定为指令值。
根据从交流电力系统1的线电压所导出的正相成分的d轴成分Vpd和q轴成分Vpq以及反相成分的d轴成分Vnd和q轴成分Vnq，来生成提供给电力变换部5的控制信号，因此，具有能够抑制由交流电力系统1的电压变动和不平衡所引起的电力变换部5的输出电流的不平衡的效果。
而且，由于不是根据电流指令值而是根据从检测出的三相线电流所导出的正相成分的d轴成分Vpd和q轴成分Vpq以及反相成分的d轴成分Vnd和q轴成分Vnq，来计算回路电抗部分的电压，因此能够正确地计算电流的各部分所产生的回路电抗部分的电压，即，能够把回路电抗部分的电压正确地分离为d轴成分和q轴成分，而得到能够向电力变换部5提供正确的控制信号的效果。
而且，在电流成分控制装置21a,21b,21c,21d中，把满足由式(9)所表示的条件式的值设定为积分系数Ki，因此，能够改善由于PWM调制和开关元件的开关动作所引起的无效时间因素而导致劣化的控制系统的相位特性，而具有能够缩短响应时间的效果。即，在同一比例系数Kp的条件下，能够进一步提高稳定性。换句话说，在相同的稳定性下，能够增大Kp，而提高响应速度。
在现有的装置中，积分系数Ki按照式(12)来设定，以便于使阶跃响应中的过冲量成为最佳，但是，在这样设定的情况下，由于不能得到足够的响应速度或者稳定性，在该实施例7的交流电力系统中，可以按上述那样根据式(8)来进行设定。
Ki=(1/10-1/5)×KP2×G/L …(12)而且，在该实施例7中的运算装置20a中，在把检测出的电压和电流分离成正相成分和反相成分之后，把这些正相成分和反相成分变换为同步旋转坐标系，因此，对于没有分离为正相成分和反相成分而变换为同步旋转坐标系时所发生的交流电力系统1的频率，能够抑制倍频脉动的发生。这样，不需要使用切除上述倍频脉动的滤波器，因此，不会产生由该滤波器所引起的相位滞后，而具有使控制系统的相位特性变得更好的效果。
而且，通过相位运算装置46，根据电压值的正相成分Vpα,Vpβ，来计算交流电力系统1的电压相位θ，因此，具有能够从根据正相成分和反相成分混杂的电压值所计算的电压相位来准确地计算交流电力系统1的电压相位θ的效果。
由于从指令值生成装置30分别输出零来作为反相成分的d轴成分和q轴成分的电流指令值，故即使在把反相电流控制为零，电压为不平衡的情况下，也能得到抑制反相电流的发生并且把检出线路的电流保持在平衡状态下的效果。而且，在现有的2轴电流控制系统中，在电压不平衡的情况下，存在不平衡电流和过电流流过的情况，而本发明能够得到抑制这些电流的发生的效果。即，通过把反相电流指令值设定为零，电流的正相成分的比率变高，由反相电流和正相电压所产生的功率的瞬时值接近于零，同时，由正相电流和正相电压所产生的瞬时功率值没有脉动，因此，能够抑制这些功率合成的功率瞬时值中的脉动的发生。而且，如从上述模拟的结果所看到的那样，由于交流电力系统1侧的瞬时值与直流电力系统侧的瞬时值是相同的，故能够抑制直流电流的脉动的发生。因此，能够减轻设在直流电力系统中的直流电容器6的所需静电容量。
实施例8图23是表示本发明的实施例8的电力变换装置中的变压器2和电力变换部5的构成图。在图中，2是变压器，该变压器2具有在一相中串联连接两个绕组并把它们进行星形接线的原边绕组3a,3b、与原边绕组3a各相的一方绕组相对应而进行星形接线的副边绕组4a、与原边绕组3a各相的另一方绕组相对应而进行三角形接线的副边绕组4b、与原边绕组3b各相的一方绕组相对应而进行星形接线的副边绕组4c、与原边绕组3b各相的另一方绕组相对应而进行三角形接线的副边绕组4d。而且，在变压器2中的副边绕组4c,4d中设置相位绕组4s。
5是24相的电力变换部，具有连接在副边绕组4a～4d上的电力变换部5a～5d。电力变换部5a,5b的直流端子并联连接，电力变换部5c,5d的直流端子并联连接，电力变换部5a,5b的直流端子与电力变换部5c,5d的直流端子串联连接。
变压器2的副边绕组4c,4d对应于形成24相来进行电力变换的电力变换部5a～5d的工作相位差而存在对副边绕组4a、4b的15度的相位差。在此情况下，各电力变换器的功率是均匀的，流入电力变换部5a,5b的各个直流电流相等。而且，流入电力变换部5c,5d的各个直流电流相等。由于直流端子串联连接，故电力变换部5a,5b的直流电流与电力变换部5c,5d的直流电流之和当然相等。此时，各电力变换器的功率象上述那样为均匀的，直流电压为均匀的。即，直流电压的平衡特性良好。
其他的构成部件与实施例7相同，故省略其说明。
下面对其动作进行说明。
电力变换部5a～5d以24相进行电力变换，向副边绕组4a～4d输出各相的电压和电流。当从变压器2的副边绕组4a～4d向原边绕组3a,3b传输电力时，24相的电压和电流被变换为3相。
如上述那样，根据该实施例8，即使仅把电力变换器5a、5b和电力变换部5c,5d连接成串联的，也不会产生施加在电力变换器5a、5b上的直流电压和施加在电力变换部5c,5d上的直流电压变为不平衡的问题，而且，由于变压器2的原边绕组3a,3b并联连接，而能够得到抑制施加在电力变换器5a、5b上的直流电压和施加在电力变换部5c,5d上的直流电压变为不平衡的效果。
因此，即使交流电力系统1成为不平衡时，施加在电力变换器5a、5b上的直流电压和施加在电力变换部5c,5d上的直流电压也为平衡的。这样，由于施加在串联连接的电力变换器上的直流电压保持平衡，故该电力变换装置适合于在自励式直流送电中的利用。
变压器2的副边绕组4a～4d中，在连接在直流电压的低压侧的变压器所连接的副边绕组4c,4d上附加了相位绕组4s。这样，对于高压侧，作成绝缘容易的单纯星·三角绕组，而能够在直流低压侧形成绝缘上麻烦的相位绕组4s。因此，容易取得各个绝缘的协调，而适合于高电压的直流送电。
实施例9图24是表示本发明的实施例9的电力变换装置的构成图。在图中，61是存在不平衡情况的例如交流电气铁道和电弧炉等的负荷，62是检测流入负荷61的电流IL的电流值检测装置，63是从由电流值检测装置62所检测出的流入负荷61的电流值IL计算出反相成分的d轴电流IndL和q轴电流InqL的运算装置，64a,64b是输出把所提供的值的符号进行反转的值的反号装置。
29是检测流过分支点71至变压器2的连接线路的电流值的电流值检测装置。62是检测流入负荷61的电流IL的电流值检测装置，63是运算装置，从由电流值检测装置62所检测出的流入负荷61的电流值IL计算出反相成分的d轴电流IndL和q轴电流InqL，分别输出给反号装置64a,64b。
64a,64b是把从运算装置63所输出的反相成分的d轴电流IndL和q轴电流InqL的值的符号进行反转的反号装置。在该实施例9的电力变换装置中，不使用由控制部200的指令值生成装置30所生成的电流指令值，使用从反号装置64a,64b所输出的指令值。其他的构成部件与实施例8相同，故省略其说明。
下面对其动作进行说明。
运算装置63从由电流值检测装置62所检测出的流入负荷61的电流值IL计算出反相成分的d轴电流IndL和q轴电流InqL，分别输出给反号装置64a,64b。
反号装置64a,64b把分别提供的反相成分的d轴电流IndL和q轴电流InqL的符号进行反转的值(-IndL,-InqL)分别作为反相成分的d轴成分的电流指令值Indr和q轴成分的电流指令值Inqr提供给控制部200。
控制部200把流入变压器2的电流I的反相成分控制为把流入负荷61的电流IL的反相成分的符号进行反转的值(-IndL,-InqL)。
如以上那样，根据该实施例9，由于流入变压器2的电流I的反相成分被控制为把流入负荷61的电流IL的反相成分的符号进行反转的值，因此，流入负荷61和电力变换装置的电流的反相成分相互抵消。因此，可以得到交流电力系统1的电流Is的反相成分被大致抑制为零的效果。
此时，电流的正相成分的指令值Ipdr,Ipqr设定为零。这样，该电力变换装置不消耗正相成分的电力。
作为其他的目的，在控制直流电压和交流电压及无功功率的情况下，与实施例7相同，可以适当地向控制部200提供正相成分的指令值Ipdr,Ipqr。
实施例10图25是表示本发明的实施例10的电力变换装置的构成图。在图中，65是运算装置，从由电流值检测装置62所检测出的流入负荷61的电流值IL计算出正相成分的d轴电流IpdL和q轴电流IpqL，作为正相成分的d轴成分的指令值Ipdr和q轴成分的指令值Ipqr提供给控制部200。提供给控制部200的反相成分的d轴成分的指令值Indr和q轴成分的指令值Inqr设定为零。
29是检测在自去负荷61的线路和去变压器2的线路的分支点71至交流电力系统1的连接线路中流过的电流值的电流值检测装置。
在该实施例10的电力变换装置中，不使用由控制部200的指令值生成装置30所生成的电流指令值，而是使用由运算装置65等所提供的信号。其他的构成部件与实施例9相同，故省略其说明。
下面对其动作进行说明。
运算装置65从由电流值检测装置62所检测出的流入负荷61的电流值IL计算出正相成分的d轴电流IpdL和q轴电流IpqL，作为正相成分的d轴成分的指令值Ipdr和q轴成分的指令值Ipqr提供给控制部200。
控制部200把流入分支点71的电流Is的反相成分控制为零，把流入分支点71的电流Is的正相成分控制为与流入负荷61的电流IL的正相成分相同的值(IpdL,IpqL)。
如以上那样，根据该实施例10，流入分支点71的电流Is的反相成分被控制为零，流入分支点71的电流Is的正相成分被控制为与流入负荷61的电流IL的正相成分相同的值。这样，得到能够把从交流电力系统1流入负荷61和该电力变换装置的电流Is的反相成分大致合计抑制为零的效果。
实施例11图26是表示本发明的实施例11的电力变换装置的构成图。在图中，2a是变压器，串联连接在电力系统(第一电力系统)1a与包含负荷61的负荷侧电力系统(第二电力系统)1b之间，在这些电力系统1a,1b的连接线路中串联插入原边绕组2ap，并且副边绕组2as连接在变换器用变压器2的原边绕组上。
28是检测变压器2a和负荷侧电力系统1b之间的线路的电压值的电压检测装置，29是检测流过变压器2a和负荷侧电力系统1b之间的连接线路的电流值的电流值检装置。
66是连接在该电力变换装置的直流电力系统侧的例如二次电池、超导能量存储装置、飞轮能量存储装置、电偶极子层电解电容器等电源装置。而且，可以连接其他的直流电力系统来取代电源装置66。
在该实施例11的电力变换装置中，不使用由控制部200的指令值生成装置30所生成的电流指令值，而使用从外部提供给的信号。反相成分的电流指令值Indr,Inqr设定为零。其他的构成部件与实施例7相同，故省略其说明。
下面对其动作进行说明。
在正常运转时，根据正相成分的电流指令值Ipdr,Ipqr，适当地进行各电力系统1a,1b与电源装置66之间的电力的授受。另一方面，由于任何原因，电力系统1a与变压器2a之间的线路的电压变为不平衡，控制部200一直控制电力变换部5，以使变压器2a与负荷侧电力系统1b之间的线路中流过的电流的反相成分为零。这样，电力变换部5产生电压，而使由事故引起的电流的反相成分为零。此时，通过由电力变换装置产生的电压，电力系统1a产生的反相电压被在变压器2a中产生的电压的反相成分所抵消。因此，负荷侧电力系统1b侧的线路的电压保持平衡。
如以上那样，根据该实施例11，在电力系统1a与负荷侧电力系统1b之间插入变压器2a，根据电力系统1a与负荷侧电力系统1b之间的线路的电压值和电流值来进行控制，由此，能够抑制负荷侧电力系统1b中的不平衡电压和不平衡电流的发生。
不言而喻，与实施例7相同，如图25和图26所示的那样，可以应用实施例1,2。
实施例12在电力变换部5中，在指令电压与实际上所输出的电压特别是向交流电力系统1发生的电压的基波电压之间存在非线性的情况经常存在。例如，存在伴随着PWM调制的非线性，在为了增大基波输出电压而提高调制度的情况下，在作为非线性特性的输出电压中呈现饱和特性。而且，在满足抑制高次谐波的条件并且使基波输出电压变化的情况下，会产生非线性。
图27和图28是表示本发明的实施例12的电力变换装置的构成图。图27所示的电力变换装置为了降低上述由非线性所引起的影响而改进了实施例7的装置(参照图16)，同样，图28所示的电力变换装置改进了实施例1的装置(参照图1)。
在图27和图28中，47是非线性修正装置，接受从电路220所输出的各相电压指令值Vi(Vai,Vbi,Vci)，根据上述非线性的关系，计算修正电压指令值Vi的电压指令值Vic，把该电压指令值Vic提供给电力变换部5。该非线性修正装置47，在存在例如由调制所产生的饱和特性所引起的非线性的情况下，计算电压指令值Vic并输出给电力变换部5，以使电压指令值Vi的振幅越大，实际所提供的电压指令值Vic越大。
在实施复杂的非线性的修正的情况下，在ROM(只读存储器)等中存储预先计算了该直流电压Vdc与所希望的交流电压的关系的表，根据该直流电压的值非线性校正装置47从ROM读出应输出的电压Vic并进行输出。
如上述那样，根据实施例12，在电压的前馈(正相部分电压和反相部分电压Vpd,Vpq,Vnd,Vnq的向加法减法运算装置23a,23b,23c,23d前馈)中，能够实际上降低电力变换部5在向交流电力系统1发生的电压的基波电压中产生的误差，能够抑制系统事故时的过电流等的电流变动。
在只需把反相电流抑制为零，而不需要反相电流的控制的情况下，可以省略反相电流成分的电流成分控制装置21c,21d。在此情况下，根据所前馈的反相部分电压Vnd,Vnq，由于电力变换部5使向交流电力系统1而发生的反相电压与交流电力系统的反相电压相一致，而把反相电流大致抑制为零。
根据该实施例12，从电路220所输出的各相电压指令值Vi来修正非线性，把计算的电压指令值Vic提供给电力变换部5，由此，能够减小指令值与实际发生电压值之差，能够得到降低系统事故时的过电流等电流变动的效果。而且，即使不执行反相电流成分的反馈控制，也能抑制反相电流，因此，能够得到简化电路的效果。
而且，也可以把PWM调制功能装置装入非线性校正装置47中，作为电压指令值Vic，作为通断控制电力变换部5的开关元件的PWM调制信号，提供考虑了非线性的脉冲信号。
如上述那样，根据本发明，包括电流值检测装置，检测输出给第一电力系统或者从第一电力系统所输入的各相的电流值；电流成分控制部，把由电流值检测装置所检出的电流值的交流成分变换为正相的同步旋转坐标系，同时，把该电流值的交流成分中的反相成分变换为同步旋转坐标系，根据变换后的交流成分和反相成分，来生成使变换后的交流成分跟踪预定的指令值并且抑制反相成分的控制信号，输出给电力变换部。由此，能够抑制电力系统的反相成分，而在电力系统之间进行良好的电力变换。
根据本发明，电流成分控制部生成衰减反相成分中的由正相部分的混入所产生的反相同步旋转坐标上的反相成分中的倍频成分的控制信号，因此，能够用简单的装置构成来抑制电力系统的反相成分，而能够进行电力系统的正确控制，同时，能够降低装置的成本。
根据本发明，电流成分控制部包括同步旋转坐标变换装置，算出由电流值检测装置所检测出的电流值的同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分；反相坐标变换装置，算出由电流值检测装置所检测出的交流电流值的交流反相部分，然后算出该反相部分的同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分；控制信号运算装置，把同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分和反相部分的d轴成分和q轴成分在每个成分中分别与预定的电流成分指令值进行比较，使用预定的传输特性来输出该比较结果；变换装置，把由控制信号运算装置所输出的关于同步旋转坐标系的d轴成分的比较结果与q轴成分的比较结果所构成的第一矢量，和由关于反相部分的d轴成分的比较结果与q轴成分的比较结果所构成的第二矢量在相反的方向上分别旋转根据预定的角速度而变化的相位，同时，分别变换为与第一电力系统的各相相对应的控制信号，并输出给电力变换部。由此，能够简化运算反相部分的电流值的运算电路的构成，能够降低装置的成本。而且，能够降低由反相部分的电流的运算电路所引起的响应滞后和运算滞后，能够降低由电流的负反馈系统的滞后所产生的影响。
根据本发明，由于把与反相成分相对应的电流成分指令值设定为零，能够把向第一电力系统输出或者从第一电力系统所输入的反相电流控制为零，在此情况下，由正相电压和反相电压所产生的电力的瞬时值为零，在由正相电压和反相电压所产生的电力的瞬时值中不产生脉动，因此，能够抑制电力的瞬时值的脉动的产生。
而且，由于从电力变换部看的第一电力系统侧的瞬时功率与从第二电力系统侧的瞬时功率始终相等，故能够抑制作为直流电力系统的第二电力系统侧的直流电流的脉动的发生，由此，能够使设在作为直流电力系统的第二电力系统侧的平滑用的直流电容器的容量减小。
根据本发明，包括检测作为直流电力系统的第二电力系统的电流值的直流电流值检测装置；检测第二电力系统的电压值的直流电压值检测装置；根据由直流电流值检测装置所检测出的电流值和由直流电压值检测装置所检测出的电压值而生成电流成分指令值的指令值生成装置。由此，在把作为直流电力系统的第二电力系统的电压和电流保持在良好的状态下的同时，能够执行电力变换。
根据本发明，包括检测交流电力系统的电压的电压值检测装置；两轴电压矢量运算装置，从电压值检测装置的检测输出算出由正相方向的同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分组成的两轴电压矢量，把两轴电压矢量与第一矢量相加，由此，即使在电力系统的电压不平衡时，也能抑制检测电流并且进行反馈控制的线路的反相电流。而且，由于能够省略电压的正相成分和反相成分的运算，能够降低由运算所引起的响应滞后。
根据本发明，包括电流值检测装置，检测输出给第一电力系统或者从第一电力系统所输入的各相的电流值；计算装置，从由电流值检测装置所检测出的电流值来算出第一电力系统中的电流的正相成分和反相成分；分离装置，把由计算装置所算出的正相成分和反相成分分别分离为正相反相各自的同步旋转坐标系中的d轴成分和q轴成分；控制信号运算装置，把d轴成分和q轴成分和反相部分的d轴成分和q轴成分分别与各d轴成分和q轴成分相对应的预定电流成分指令值进行比较，使用预定的传输特性来输出该比较结果并进行输出；变换装置，把由控制信号运算装置所输出的正相成分的d轴成分的比较结果与q轴成分的比较结果所构成的同步旋转坐标系中的第一矢量，和由反相部分的d轴成分的比较结果与q轴成分的比较结果所构成的同步旋转坐标系中的第二矢量在相反的方向上分别旋转根据预定的角速度而变化的相位，同时，分别变换为与第一电力系统的各相相对应的控制信号，并输出给电力变换部。由此，即使在电力系统的电压不平衡的情况下，也能根据电流指令值来抑制电流的反相成分的发生，而能够在电力系统之间进行良好的电力变换。
权利要求
1．一种电力变换装置，通过连接在作为多相的交流电力系统的第一电力系统的AC端子和预定的第二电力系统的端子之间的电力变换电路，在上述第一电力系统和上述第二电力系统之间进行电力变换，其特征在于，上述电力变换装置包括电流值检测装置，为了检测从上述第一电力系统向上述电力变换电路的AC电流或者检测从上述电力变换电路向上述第一电力系统的AC电流，而检测连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一电力系统的AC端子的AC线路的各相的电流值；第一坐标变换装置，把上述检测出的AC电流的正相成分值从固定坐标系上的值变换为正相的同步旋转坐标系上的第一d-q轴成分值；第二坐标变换装置，把上述检测出的AC电流的反相成分值从固定坐标系上的值变换为反相的同步旋转坐标系上的第二d-q轴成分值；第一电流控制装置，通过比较上述正相的第一d-q轴成分值和正相成分指令值，来控制上述正相的同步旋转坐标系上的上述第一d-q轴成分值；第二电流控制装置，通过比较上述反相的第二d-q轴成分值和零或非零的反相成分指令值，来控制上述反相的同步旋转坐标系上的上述第二d-q轴成分值；以及控制信号生成装置，以来自上述第一电流控制装置和上述第二电流控制装置的输出作为基础，来生成控制上述电力变换电路的控制信号；所检测出的上述AC电流的正相成分被高速控制，所检测出的上述AC电流的反相成分至少以低速被控制。
2．根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，进一步包括分离装置，输入上述第二坐标变换装置的输出，与所检测出的上述AC电流的正相成分成比例，并且使混在上述第二坐标变换装置的输出的反相成分中的倍频成分被衰减；通过上述分离装置的动作，与所检测出的上述AC电流的上述正相成分成比例的上述倍频成分被衰减，而且，有选择地导出上述第二坐标变换装置的输出的上述反相成分。
3．根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，上述分离装置包括移动平均运算装置，就以上述第一电力系统的半周的时间间隔移动的时间间隔，计算上述第二坐标变换装置的输出的移动平均值。
4．根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，上述分离装置包括一个或多个延迟装置，对上述第二坐标变换装置的输出进行延迟；加法运算装置，把上述延迟装置的输出和上述第二坐标变换装置的输出相加，或者，把上述延迟装置的输出相加。
5．根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，上述第二坐标变换装置包括第一运算装置，得到在上述固定坐标系上所检测出的上述AC电流的反相成分；第二运算装置，把由上述第一运算装置所得到的反相成分值变换为上述反相的同步旋转坐标系的上述反相的第二d-q轴成分值。
6．根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，上述控制信号生成装置具有矢量旋转装置，把上述第一电流控制装置的输出的第一矢量进行旋转，并且，把上述第二电流控制装置的输出的第二矢量进行旋转；根据上述第一矢量和上述第二矢量来生成用于控制上述电力变换电路的上述控制信号。
7．根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，上述反相成分指令值被设定为零。
8．根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，进一步包括AC电压检测装置，检测上述第一AC电力系统的AC线的AC电压；第三坐标变换装置，把上述所检测出的AC电压值从固定坐标系上的值变换为上述正相的同步旋转坐标系上的第三d-q轴成分值；以及电压前馈装置，把上述第三坐标变换装置的输出矢量与上述第一电流控制装置的输出矢量相加；减少由上述第一电力系统的上述AC电压的变动而产生的上述AC电流的波动。
9．根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，进一步包括AC电压检测装置，检测上述第一AC电力系统的AC线的AC电压；第三坐标变换装置，把上述所检测出的AC电压值从固定坐标系上的值变换为上述正相的同步旋转坐标系上的第三d-q轴成分值；以及电压前馈装置，把上述第三坐标变换装置的输出矢量与上述第一电流控制装置的输出矢量相加；减少由上述第一电力系统的上述AC电压的变动而产生的上述AC电流的波动。
10．根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，上述第二电力系统是DC电力系统，上述电力变换装置进一步包括DC电流检测装置，检测连接上述DC电力系统和上述电力变换电路的DC线路的DC电流；DC电压检测装置，检测连接上述DC电力系统和上述电力变换电路的DC线路的DC电压；指令值生成装置，至少以所检测出的上述DC电流和/或所检测出的上述DC电压为基础，来生成上述正相成分指令值。
11．根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，上述第二电力系统是DC电力系统，上述电力变换装置进一步包括DC电流检测装置，检测连接上述DC电力系统和上述电力变换电路的DC线路的DC电流；DC电压检测装置，检测连接上述DC电力系统和上述电力变换电路的DC线路的DC电压；指令值生成装置，至少以所检测出的上述DC电流和/或所检测出的上述DC电压为基础，来生成上述正相成分指令值。
12．根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，进一步包括AC变动检测装置，检测上述第一AC电力系统的AC线或者连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一AC电力系统的AC端子的AC线上的AC电压和/或AC电流和/或AC功率的变动；指令值生成装置，以所检测出的上述AC变动为基础，至少生成上述正相成分指令值。
13．根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于，进一步包括AC变动检测装置，检测上述第一AC电力系统的AC线或者连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一AC电力系统的AC端子的AC线上的AC电压和/或AC电流和/或AC功率的变动；指令值生成装置，以所检测出的上述AC变动为基础，至少生成上述正相成分指令值。
14．一种电力变换装置，通过连接在作为多相的交流电力系统的第一电力系统的AC端子和预定的第二电力系统的端子之间的由开关元件组成的电力变换电路，在上述第一电力系统和上述第二电力系统之间进行电力变换，其特征在于，上述电力变换装置包括电流值检测装置，为了检测从上述第一电力系统向上述电力变换电路的AC电流或者检测从上述电力变换电路向上述第一电力系统的AC电流，而检测连接上述电力变换电路的AC端子和上述第一电力系统的AC端子的AC线路的各相的电流值；运算变换装置，以由上述电流值检测装置所检测出的上述AC电流值为基础，计算从上述第一电力系统所输入的上述AC电流的正相成分和反相成分，在上述正相和上述反相的各个同步旋转坐标系上把上述正相成分和反相成分的各个值变换为正相和反相的d-q轴成分值；第一电流控制装置，通过比较上述正相的d-q轴成分值和正相成分指令值，来控制上述正相的同步旋转坐标系上的上述d-q轴成分值；第二电流控制装置，通过比较上述反相的d-q轴成分值和反相成分指令值，来控制上述反相的同步旋转坐标系上的上述d-q轴成分值；以及控制信号生成装置，具有矢量旋转装置，把以上述正相和上述反相的各个上述同步旋转坐标系上的上述d-q轴成分值的比较结果为基础而得到的第一矢量和第二矢量分别沿相反方向旋转；并根据上述第一矢量和上述第二矢量的旋转结果，来生成用于控制上述电力变换电路的上述控制信号。
15．根据权利要求14所述的电力变换装置，其特征在于，与上述反相成分相对应的上述电流成分指令值被设定为零。
全文摘要
本发明的电力变换装置包括电流成分控制部200,其具有:运算装置20a,20b,20c,根据所检测出的电压值或者电流值来输出正相成分的d轴成分和q轴成分以及反相成分的d轴成分和q轴成分;电流成分控制装置21a—21d,把来自运算装置20b,20c的电流成分与电流指令值分别进行比较,把结果输出给加法减法运算装置23a—23d;变换装置24a,24b,把控制信号Vpdi,Vpqi,Vndi,Vnqi变换为三相成分;加法运算装置25a—25c,把这些三相成分按每相相加,把相加结果输出给电力变换部5。
文档编号H02J3/18GK1237031SQ99109470
公开日1999年12月1日 申请日期1999年5月6日 优先权日1998年5月6日
发明者赤松昌彦, 冢田路治, 伊藤大介, 玉井伸三 申请人:三菱电机株式会社