JP7765700B2

JP7765700B2 - 制御装置および制御方法

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Publication number: JP7765700B2
Application number: JP2022015085A
Authority: JP
Inventors: 弘典柏原
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2022-02-02
Filing date: 2022-02-02
Publication date: 2025-11-07
Anticipated expiration: 2042-02-02
Also published as: JP2023113010A

Description

本発明は、高調波電流を抑制する制御装置および制御方法に関する。

特許文献１には、電源電圧等に歪みがある場合でも、電源電流等の高調波成分を低減可能なコンバータ装置が開示されている。当該コンバータ装置は、交流電源からの交流電力を、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｒａｔｉｏｎ）コンバータ主回路により直流電力に変換して、ＰＷＭコンバータ主回路と負荷とを接続する線路へ供給する。当該コンバータ装置は、ＰＷＭコンバータ主回路を制御するためのＰＷＭ信号を発生させるＰＷＭ信号発生部を備える。ＰＷＭ信号発生部は、交流電源からの交流電力に含まれる高調波成分を補償するようにＰＷＭ信号を発生させる。

特許第３３２３７５９号

本発明の一態様は、直流電力を交流電力に変換して交流線路に供給するシステムにおいて、安定して高調波を低減することが可能な制御装置などを実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、直流電源から供給される直流電力を、電力変換装置により交流電力に変換して交流線路に対して供給する電源システムにおいて、前記交流線路における線路電圧および線路電流を参照して前記電力変換装置を制御する制御装置であって、前記線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す第１制御信号を算出する第１制御信号算出部と、前記線路電流に含まれる高調波電流を抽出する高調波電流抽出部と、前記高調波電流に仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する仮想降下電圧算出部と、前記仮想降下電圧を前記第１制御信号から減算することで、前記第１制御信号を補正した第２制御信号を算出する第２制御信号算出部と、を備え、前記第２制御信号に基づいて、前記高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御する。

また、本発明の一態様に係る制御方法は、直流電源から供給される直流電力を、電力変換装置により交流電力に変換して交流線路に対して供給する電源システムにおいて、前記交流線路における線路電圧および線路電流を参照して前記電力変換装置を制御する制御方法であって、前記線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す第１制御信号を算出する第１制御信号算出ステップと、前記線路電流に含まれる高調波電流を抽出する高調波電流抽出ステップと、前記高調波電流に仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する仮想降下電圧算出ステップと、前記仮想降下電圧を前記第１制御信号から減算することで、前記第１制御信号を補正した第２制御信号を算出する第２制御信号算出ステップと、を含み、前記第２制御信号に基づいて、前記高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御する。

本発明の各態様に係る制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記制御装置が備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記制御装置をコンピュータにて実現させる制御装置の制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

本発明の一態様によれば、直流電力を交流電力に変換して交流線路に供給するシステムにおいて、高調波を低減することができる。

本発明に係る制御装置を備える電源システムの構成を示す図である。本発明に係る制御装置による電力変換装置の制御のイメージを示す図である。本発明に係る制御装置の構成の一例を示すブロック図である。仮想降下電圧算出部の構成の一例を示すブロック図である。制御部が制御信号を算出する処理の一例を示すフローチャートである。本発明に係る制御装置による制御の効果の例を示すグラフである。図６に示したグラフの部分拡大図である。図６に示したグラフの部分拡大図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。

（電源システム１の構成）
図１は、本発明に係る制御装置４０を備える電源システム１の構成を示す図である。図１に示すように、電源システム１は、再生可能エネルギー源１０、電力変換装置２０、および制御装置４０を備える。電源システム１は、交流線路３０を介して交流負荷１００と接続されている。電源システム１は、再生可能エネルギー源１０から供給される直流電力を、電力変換装置２０により交流電力に変換して交流線路３０に対して供給する。すなわち、電源システム１は、交流線路３０を介して交流負荷１００に交流電力を供給するシステムである。電源システム１の具体例としては、交流負荷１００が商用電源から電力の供給を受けられなくなった場合に自立運転して交流負荷１００に電力を供給する、バックアップ用のシステムが挙げられる。

再生可能エネルギー源１０は、必要に応じて直流電力を電力変換装置２０へ供給する直流電源である。電源システム１は、再生可能エネルギー源１０の代わりに他の直流電源を備えていてもよい。

電力変換装置２０は、再生可能エネルギー源１０から供給される直流電力を、交流電力に変換して交流線路３０に出力する。電力変換装置２０が出力する交流電力は、後述する制御装置４０により制御される。

交流線路３０は、電源システム１から交流負荷１００に対して交流電力を供給するための線路である。電源システム１は、交流線路３０における線路電流および線路電圧の高調波を低減するための連系リアクトル３１を備えていてよい。

制御装置４０は、交流線路３０における線路電圧および線路電流を参照して電力変換装置２０を制御する。制御装置４０の具体的な構成については後述する。

電源システム１は、電圧検出器５１および電流検出器５２をさらに備える。電圧検出器５１は、交流線路３０における３相の線路電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗを検出する。電流検出器５２は、交流線路３０における３相の線路電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを検出する。電圧検出器５１が検出した線路電圧を示す信号、および、電流検出器５２が検出した線路電流を示す信号は、制御装置４０へ出力される。

図２は、制御装置４０による電力変換装置２０の制御のイメージを示す図である。制御装置４０は、電力変換装置２０が電力変換部２１および仮想インピーダンス部２２を備えるかのように、電力変換装置２０からの出力電圧を制御する。ここで、電力変換部２１は、再生可能エネルギー源１０からの直流電力を、交流線路３０の線路電圧に応じた電圧の交流電力に変換する。また、仮想インピーダンス部２２は、ｎ次の高調波に対して、仮想インピーダンス値Ｒ＋ｊω_ｎＬ（Ｒは抵抗値、ｊは虚数単位、ω_ｎはｎ次の高調波の角振動数、Ｌはリアクタンス）を有する。すなわち、制御装置４０は、電力変換装置２０の出力電圧の値を、交流線路３０の線路電圧に応じた値よりも、仮想インピーダンス部２２が有する仮想インピーダンスの分だけ降下した値に制御する。

仮想インピーダンス値は、電源システム１の設計者または使用者により適宜設定されてよい。仮想インピーダンス値の抵抗値ＲおよびリアクタンスωＬの大きさに関し、仮想インピーダンス値Ｒ＋ｊωＬの絶対値は、電源システム１のシステム容量に対して％Ｚ≧１０％を満たすことが好ましい。ここで、％Ｚはパーセントインピーダンスを示す。例えば電源システム１のシステム容量が１００ｋＷであり、定格電圧が２００Ｖであり、かつ定格周波数が５０Ｈｚである場合、仮想インピーダンス値の実部Ｒ≧０．０４Ωとすればよい。また、仮想インピーダンス値のリアクタンスＬの値については、交流負荷１００を含めたインピーダンスの共振点をずらす必要がある場合に適宜設定される。インピーダンスの共振点をずらす必要がない場合、リアクタンスＬ＝０としてよい。以下の説明では、仮想インピーダンスによる、電力変換装置２０からの出力電圧の降下量を指して、仮想降下電圧と称する。

（制御装置４０の構成）
図３は、制御装置４０の構成の一例を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置４０は、高調波電圧抽出部４１、減算部４２ａ，４２ｂ、第１制御信号算出部４３、高調波電流抽出部４４、仮想降下電圧算出部４５、第２制御信号算出部４６ａ，４６ｂ、および座標逆変換部４７を備える。また、制御装置４０は、電力変換装置２０から出力される基本波を制御するための図示しないブロックを備える。

高調波電圧抽出部４１は、交流線路３０における線路電圧に含まれる、ｎ次の高調波電圧を抽出する（ｎは任意の整数）。高調波電圧抽出部４１は、座標変換部４１ａおよびローパスフィルタ４１ｂを備える。座標変換部４１ａは、電圧検出器５１から出力される信号が示す、３相の線路電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗに含まれるｎ次の高調波電圧を、ｎ次の高調波の角振動数ω_ｎを用いて複素数電圧Ｖ_ｄ０＋ｊＶ_ｑ０の形式に変換する。ローパスフィルタ４１ｂは、複素数電圧Ｖ_ｄ０＋ｊＶ_ｑ０の高周波成分を遮断し、低周波成分のみの複素数電圧Ｖ_ｄ＋ｊＶ_ｑを透過させる。

減算部４２ａ，４２ｂは、第１制御信号算出部４３に入力される制御入力Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}－Ｖ_ｄ＋ｊ（Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}－Ｖ_ｑ）を算出する。具体的には、減算部４２ａは、複素数電圧の実部Ｖ_ｄを実数指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}から減算する。また、減算部４２ｂは、複素数電圧の虚部Ｖ_ｑを虚数指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}から減算する。実数指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}および虚数指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}は、高調波電圧の制御における目標となる数値であり、制御装置４０の設計者、または電源システム１の管理者などにより設定される。実数指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}および虚数指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}の値は、高周波電圧成分が無い状態を目標として、通常は０である。

第１制御信号算出部４３は、制御入力Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}－Ｖ_ｄ＋ｊ（Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}－Ｖ_ｑ）に基づいて、第１制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ１}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ１}を算出する。第１制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ１}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ１}は、交流線路３０における線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように電力変換装置２０をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す信号である。図２に示したイメージでは、第１制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ１}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ１}は、電力変換部２１の出力電圧を制御する制御信号である。第１制御信号算出部４３は、例えばＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御、またはＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ－Ｉｎｔｅｇｒａｌ－Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌ）制御による制御信号を算出する。

高調波電流抽出部４４は、交流線路３０における線路電流に含まれる、ｎ次の高調波電流を抽出する（ｎは高調波電圧抽出部４１における値と同一）。高調波電流抽出部４４は、座標変換部４４ａおよびローパスフィルタ４４ｂを備える。座標変換部４４ａは、電流検出器５２から出力される信号が示す、３相の線路電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗに含まれるｎ次の高調波電流を、ｎ次の高調波の角振動数ω_ｎを用いて複素数電流Ｉ_ｄ０＋ｊＩ_ｑ０の形式に変換する。ローパスフィルタ４４ｂは、複素数電流Ｉ_ｄ０＋ｊＩ_ｑ０の高周波成分を遮断し、低周波成分のみの複素数電流Ｉ_ｄ＋ｊＩ_ｑを透過させる。

仮想降下電圧算出部４５は、複素数電流Ｉ_ｄ＋ｊＩ_ｑに仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する。仮想降下電圧算出部４５による計算式は以下の式（１）のとおりである。
仮想降下電圧算出部４５の具体的な構成については後述する。

第２制御信号算出部４６ａ，４６ｂは、仮想降下電圧Ｖ_ｄ＿ｚ＋ｊＶ_ｑ＿ｚを第１制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ１}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ１}から減算することで、第１制御信号を補正した第２制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ２}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ２}を算出する。具体的には、第２制御信号算出部４６ａは、仮想降下電圧の実部Ｖ_ｄ＿ｚを第１制御信号算出部４３が出力した第１制御信号の実部Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ１}から減算することで、第２制御信号の実部Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ２}を算出する。第２制御信号算出部４６ｂは、仮想降下電圧の虚部Ｖ_ｑ＿ｚを第１制御信号算出部４３が出力した第１制御信号の虚部Ｖ_{ｑ＿ｏｕｔ１}から減算することで、第２制御信号の虚部Ｖ_{ｑ＿ｏｕｔ２}を算出する。

座標逆変換部４７は、複素数の形式である第２制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ２}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ２}を、３相の制御信号Ｖ_{ｕ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｖ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｗ＿ｏｕｔ}の形式に変換する。制御装置４０は、３相の制御信号Ｖ_{ｕ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｖ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｗ＿ｏｕｔ}により電力変換装置２０を制御する。すなわち、制御装置４０は、第２制御信号に基づいて、高調波電圧を抑制するように電力変換装置２０をフィードバック制御すると言える。

（仮想降下電圧算出部４５の構成）
図４は、仮想降下電圧算出部４５の構成の一例を示すブロック図である。図４に示すように、仮想降下電圧算出部４５は、第１乗算部４５ａ、第２乗算部４５ｂ、第３乗算部４５ｃ、第４乗算部４５ｄ、実部減算部４５ｅおよび虚部加算部４５ｆを備える。

仮想降下電圧算出部４５は、複素数電流Ｉ_ｄ＋ｊＩ_ｑ、および仮想インピーダンスＲ＋ｊω_ｎＬについて、以下の計算を行う。第１乗算部４５ａは、複素数電流の実部Ｉ_ｄに仮想インピーダンスの実部Ｒを乗じる。第２乗算部４５ｂは、複素数電流の実部Ｉ_ｄに仮想インピーダンスの虚部ω_ｎＬを乗じる。第３乗算部４５ｃは、複素数電流の虚部Ｉ_ｑに仮想インピーダンスの実部Ｒを乗じる。第４乗算部４５ｄは、複素数電流の虚部Ｉ_ｑに仮想インピーダンスの虚部ω_ｎＬを乗じる。

実部減算部４５ｅは、第１乗算部４５ａの計算結果から第３乗算部４５ｃの計算結果を減算する。第３乗算部４５ｃの計算結果は虚部どうしの積であるため、当該計算結果は第１乗算部４５ａの計算結果から減算されることとなる。虚部加算部４５ｆは、第２乗算部４５ｂの計算結果に第４乗算部４５ｄの計算結果を加算する。以上の計算により、仮想降下電圧算出部４５は、上述した式（１）に示したとおり、仮想降下電圧を算出する。

制御装置４０は、低減しようとする高調波電圧の次数ごとに第２制御信号を算出することが好ましい。この場合、第２制御信号を算出するための仮想インピーダンスの値は、高調波電圧毎に異なっていてよい。例えば電源システム１は、５次の高調波電圧を低減するための第２制御信号と、７次の高調波電流を低減するための第２制御信号とのそれぞれを算出してよい。また、電源システム１は、５次および７次のいずれとも別の次数の高調波電流を低減する、別の第２制御信号を算出してもよい。その場合、電源システム１は、５次および７次のいずれの高調波電流を低減する第２制御信号も算出しなくてもよい。

（制御装置４０における処理）
図５は、制御装置４０が制御信号を算出する処理の一例を示すフローチャートである。図５に示される処理は、制御装置４０による電力変換装置２０の制御方法の一部である。図５に示すように、まず、座標変換部４１ａは、電圧検出器５１から出力される信号が示す、３相の線路電圧Ｖ_ｕ，Ｖ_ｖ，Ｖ_ｗの座標を複素数電圧Ｖ_ｄ＋ｊＶ_ｑの形式に変換する（Ｓ１）。次に、ローパスフィルタ４１ｂは、複素数電圧Ｖ_ｄ＋ｊＶ_ｑの高周波成分を遮断する（Ｓ２）。減算部４２ａ，４２ｂは、ローパスフィルタ４１ｂを透過した複素数電圧Ｖ_ｄ＋ｊＶ_ｑを指令値Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}＋ｊＶ_{ｒｅｆ＿ｑ}から減算して制御入力Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}－Ｖ_ｄ＋ｊ（Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}－Ｖ_ｑ）を算出する（Ｓ３）。第１制御信号算出部４３は、制御入力Ｖ_{ｒｅｆ＿ｄ}－Ｖ_ｄ＋ｊ（Ｖ_{ｒｅｆ＿ｑ}－Ｖ_ｑ）に基づいて、第１制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ１}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ１}を算出する（Ｓ４、第１制御信号算出ステップ）。

ステップＳ１～Ｓ４と並行して、座標変換部４４ａは、電流検出器５２から出力される信号が示す、３相の線路電流Ｉ_ｕ，Ｉ_ｖ，Ｉ_ｗを、複素数電流Ｉ_ｄ０＋ｊＩ_ｑ０の形式に変換する（Ｓ５、高調波電流抽出ステップ）。次に、ローパスフィルタ４４ｂは、複素数電流Ｉ_ｄ０＋ｊＩ_ｑ０の高周波成分を遮断する（Ｓ６、高調波電流抽出ステップ）。仮想降下電圧算出部４５は、複素数電流Ｉ_ｄ＋ｊＩ_ｑに仮想インピーダンスを乗じることで、仮想降下電圧を算出する（Ｓ７、仮想降下電圧算出ステップ）。なお、制御装置４０は、ステップＳ５～Ｓ７を、ステップＳ１～Ｓ４の後に実行してもよい。また、制御装置４０は、ステップＳ５～Ｓ７を実行した後にステップＳ１～Ｓ４を実行してもよい。

ステップＳ１～Ｓ７の終了後、第２制御信号算出部４６ａ，４６ｂは、第２制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ２}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ２}を算出する（Ｓ８、第２制御信号算出ステップ）。座標逆変換部４７は、第２制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ２}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ２}を、３相の制御信号Ｖ_{ｕ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｖ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｗ＿ｏｕｔ}に逆変換する（Ｓ９）。

以上の処理により得られた３相の制御信号Ｖ_{ｕ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｖ＿ｏｕｔ}，Ｖ_{ｗ＿ｏｕｔ}により、制御装置４０は電力変換装置２０を制御する。すなわち、制御装置４０は、第２制御信号Ｖ_{ｄ＿ｏｕｔ２}＋ｊＶ_{ｑ＿ｏｕｔ２}により電力変換装置２０をフィードバック制御すると言える。

（制御装置４０による制御の効果）
図６は、制御装置４０による制御の効果の例を示すグラフである。図６に示すグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は５次高調波により交流負荷１００に印加される電圧を示す。図６において、期間Ｔ０は、高調波電圧を低減する制御を実行していない期間である。期間Ｔ１は、高調波電圧を低減する制御を実行している期間である。

期間Ｔ１のうち、期間Ｔ１１は、制御装置４０が仮想インピーダンスによる制御を実行していない期間である。換言すれば、期間Ｔ１１は、制御装置４０が第１制御信号により電力変換装置２０を制御している期間である。期間Ｔ１２は、制御装置４０が仮想インピーダンスによる制御を実行している期間である。換言すれば、期間Ｔ１２は、制御装置４０が第２制御信号により電力変換装置２０を制御している期間である。

図７および図８は、図６に示したグラフの部分拡大図である。具体的には、図７は、図６に示したグラフにおける、期間Ｔ０と期間Ｔ１１との境界の近傍を拡大したものである。また、図８は、図６に示したグラフにおける、期間Ｔ１１と期間Ｔ１２との境界の近傍を拡大したものである。

図６～図８に示す例において、交流負荷１００のインピーダンスの値によって、交流系統が５次高調波の周波数帯において共振点を有する状態にある。このため、制御装置４０が仮想インピーダンスによる制御を実行していない期間Ｔ１１においては５次高調波が発散する。つまり、５次高調波を制御するための制御信号の信号成分が過剰な状態となり、５次高調波の周波数帯において、制御が不安定な状態となっている。

一方、制御装置４０が抵抗成分を有する仮想インピーダンスによる制御を実行することで、高調波の周波数帯における制御信号の過剰な信号成分を抑制することができる。このため、制御装置４０が仮想インピーダンスによる制御を実行している期間Ｔ１２においては５次高調波が収束する。

以上のとおり、制御装置４０によれば、電力変換装置２０からの出力電圧が、第１制御信号に基づく出力電圧と比較して、仮想インピーダンスによる仮想降下電圧の分だけ降下した値となる。このため、交流負荷１００の抵抗値が小さい場合であっても、仮想インピーダンスの実部Ｒにより、高調波に対してダンピングを利かせることができる。また、仮想インピーダンスのリアクタンスＬが０でない場合には、当該リアクタンスＬに由来する仮想インピーダンスの虚部ω_ｎＬにより、交流負荷１００を含めたインピーダンスの共振点をずらすことができる。したがって、交流線路３０に供給される電流の高調波を、発散させることなく低減することができる。

また、制御装置４０は、仮想インピーダンスを用いた制御を実行するため、実際の回路にインピーダンスを挿入する必要がない。このため、高調波を低減するための制御が基本波の制御に影響することがない。

また、上述したとおり、制御装置４０は、低減しようとする高調波電圧の次数ごとに第２制御信号を算出してよい。高調波電圧の次数ごとに、異なる値の仮想インピーダンスを用いて第２制御信号を算出することで、高調波電圧をより低減できる。また、電源システム１に接続される交流負荷１００が変更されるなど、高調波電圧を低減するための制御の条件が変動する場合がある。そのような場合においても、高調波電圧の次数ごとの仮想インピーダンスの値を調整するだけで、適切な第２制御信号を算出し、電源システム１を変更後の条件に容易に対応させることができる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係る制御装置は、直流電源から供給される直流電力を、電力変換装置により交流電力に変換して交流線路に対して供給する電源システムにおいて、前記交流線路における線路電圧および線路電流を参照して前記電力変換装置を制御する制御装置であって、前記線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す第１制御信号を算出する第１制御信号算出部と、前記線路電流に含まれる高調波電流を抽出する高調波電流抽出部と、前記高調波電流に仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する仮想降下電圧算出部と、前記仮想降下電圧を前記第１制御信号から減算することで、前記第１制御信号を補正した第２制御信号を算出する第２制御信号算出部と、を備え、前記第２制御信号に基づいて、前記高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御する。

上記の構成によれば、制御装置は、電力変換装置により直流電力を交流電力に変換して交流線路に対して供給する電源システムにおいて、交流線路における線路電圧および線路電流を参照して電力変換装置を制御する。制御装置は、第１制御信号算出部と、仮想降下電圧算出部と、第２制御信号算出部と、を備える。第１制御信号算出部は、線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように電力変換装置をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す第１制御信号を算出する。仮想降下電圧算出部は、線路電流に含まれる高調波電流に仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する。第２制御信号算出部は、仮想降下電圧を第１制御信号から減算することで第２制御信号を算出する。電力変換装置は、目標高調波電圧よりも仮想降下電圧の分だけ低い電圧を出力する。

これにより、制御装置は、高調波に対してダンピングを利かせることができる。また、制御装置は、インピーダンスの共振点をずらすことができる。したがって、制御装置は、交流線路に供給される電流の高調波を低減することができる。

また、本発明の一態様に係る制御装置において、前記仮想インピーダンスの絶対値は、前記電源システムのシステム容量に対して％Ｚ≧１０％を満たすことが好ましい。

上記の構成によれば、高調波に対して適切にダンピングを利かせることで、高調波を発散させることなく低減することができる。

また、本発明の一態様に係る制御装置は、低減しようとする前記高調波電圧の次数ごとに前記第２制御信号を算出することが好ましい。

上記の構成によれば、制御装置は、低減しようとする高調波電圧の次数ごとに適切な第２制御信号を算出することができる。

上記の構成によれば、上述した制御装置と同様の効果を奏する。

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置４０（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１電源システム
１０再生可能エネルギー源（直流電源）
２０電力変換装置
３０交流線路
４０制御装置
４３第１制御信号算出部
４４高調波電流抽出部
４５仮想降下電圧算出部
４６ａ，４６ｂ第２制御信号算出部

Claims

直流電源から供給される直流電力を、電力変換装置により交流電力に変換して交流線路に対して供給する電源システムにおいて、前記交流線路における線路電圧および線路電流を参照して前記電力変換装置を制御する制御装置であって、
前記線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す第１制御信号を算出する第１制御信号算出部と、
前記線路電流に含まれる高調波電流を抽出する高調波電流抽出部と、
前記高調波電流に仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する仮想降下電圧算出部と、
前記仮想降下電圧を前記第１制御信号から減算することで、前記第１制御信号を補正した第２制御信号を算出する第２制御信号算出部と、を備え、
前記第２制御信号に基づいて、前記高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御する、制御装置。
前記仮想インピーダンスの絶対値は、前記電源システムのシステム容量に対して％Ｚ≧１０％を満たす請求項１に記載の制御装置。
低減しようとする前記高調波電圧の次数ごとに前記第２制御信号を算出する、請求項１または２に記載の制御装置。
直流電源から供給される直流電力を、電力変換装置により交流電力に変換して交流線路に対して供給する電源システムにおいて、前記交流線路における線路電圧および線路電流を参照して前記電力変換装置を制御する制御方法であって、
前記線路電圧に含まれる高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御するための、目標高調波電圧を示す第１制御信号を算出する第１制御信号算出ステップと、
前記線路電流に含まれる高調波電流を抽出する高調波電流抽出ステップと、
前記高調波電流に仮想インピーダンスを乗じることで、当該仮想インピーダンスにおける仮想降下電圧を算出する仮想降下電圧算出ステップと、
前記仮想降下電圧を前記第１制御信号から減算することで、前記第１制御信号を補正した第２制御信号を算出する第２制御信号算出ステップと、を含み、
前記第２制御信号に基づいて、前記高調波電圧を抑制するように前記電力変換装置をフィードバック制御する制御方法。