电力变换装置.pdf

《电力变换装置.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力变换装置.pdf（24页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 102835016 A (43)申请公布日 2012.12.19 C N 1 0 2 8 3 5 0 1 6 A *CN102835016A* (21)申请号 201180018851.3 (22)申请日 2011.04.05 2010-091050 2010.04.12 JP H02M 7/483(2007.01) H02M 7/48(2007.01) (71)申请人株式会社日立制作所 地址日本东京都 (72)发明人井上重德 加藤修治 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人王亚爱 (54) 发明名称 电力变换装置 (57) 摘要 本发。

2、明涉及由三个集群构成的三相电力变换 装置，其中每个集群由一个或多个单位单元的串 联体组成，解决了现有的三相电力变换装置中需 要将所述单位单元的直流电容器电压的耐压设计 得较高而导致直流电容器的大型化的问题。在将 集群与电抗器的串联体进行星型接线而构成的星 型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联的 电力变换装置中，在所述电力系统产生了瞬时电 压下降的情况下，使所述集群输出的零相电压自 该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电 压下降结束为止大致恒定，其中该集群是一个或 多个单位单元的串联体。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.10.12 (86)PCT申请的。

3、申请数据 PCT/JP2011/058566 2011.04.05 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/129222 JA 2011.10.20 (51)Int.Cl. 权利要求书3页 说明书11页 附图9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 3 页 说明书 11 页 附图 9 页 1/3页 2 1.一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线 级联多级变换器和电力系统互联，其中该集群是1个或多个单位单元的串联体，该电力变 换装置的特征在于， 控制为：所述集群与电抗器的3个串联体被星型接线的点的电位以与所述电力系统的 反。

4、相电压的振幅相同的振幅变动。 2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统产生了瞬时电压下降的情况下，使被星型接线的点的电位的变动振幅 自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定。 3.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力变换装置输出反相电流的状态下所述电力系统中产生了瞬时电压下降时， 使被星型接线的点的电位的变动振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电 压下降结束为止大致恒定。 4.根据权利要求1或2所述的电力变换装置，其特征在于， 在将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、并将所述电抗 器中流。

5、动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为I1、1的情况下，大体上将具有 数学式1所表示的有效值V0和数学式2所表示的相位角的零相电压相加在各集群的输 出电压指令值上，其中， 所述数学式1为 V0V2， 所述数学式2为 5.根据权利要求1、2或4所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统的电压所含有的反相成分的有效值V2与相位角的检测、以及所述 电抗器的正相电流的相位角1的检测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间 窗的移动平均运算。 6.根据权利要求1、2或4所述的电力变换装置，其特征在于， 在将所述电力系统电压的正相成分的有效值和相位角分别设为V1、将所述电力系 统电压的反相成。

6、分的有效值和相位角分别设为V2、将所述电抗器中流动的电流的正相 成分的有效值和相位角分别设为I1、1、将所述电抗器中流动的电流的反相成分的有效值 和相位角分别设为I2、2的情况下，大体上将具有数学式3所表示的有效值V0和数学式 4所表示的相位角的零相电压相加在各集群的输出电压指令值上，其中， 所述数学式3为 所述数学式4为 权 利 要 求 书CN 102835016 A 2/3页 3 7.根据权利要求1、2或6所述的电力变换装置，其特征在于，在将所述电力系统电压的 正相成分的有效值和相位角分别设为V1、将所述电力系统电压的反相成分的有效值和 相位角分别设为V2、将所述电抗器中流动的电流的正相成。

7、分的有效值和相位角分别设 为I1、1、将所述电抗器中流动的电流的反相成分的有效值和相位角分别设为I2、2的 检测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。 8.一种电力变换装置，其将对集群与电抗器的串联体进行星型接线而构成的星型接线 级联多级变换器和电力系统互联，其中该集群是1个或多个单位单元的串联体，该电力变 换装置的特征在于， 控制为：所述集群与电抗器的串联体中流动的电流的反相成分以与所述电力系统的反 相电压的振幅相同的振幅变动。 9.根据权利要求8所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统产生了瞬时电压下降的情况下，使所述集群与电抗器的串联体中流动 的电流的反相。

8、成分的振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束 为止大致恒定。 10.根据权利要求8或9所述的电力变换装置，其特征在于， 在将所述电力系统电压的正相成分的有效值和相位角分别设为V1、将所述电力系 统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、将所述电抗器中流动的电流的正相 成分的有效值和相位角分别设为I1、1的情况下，大体上控制为使具有数学式5所表示的 有效值I0和数学式6所表示的相位角2的反相电流在所述集群和电抗器的串联体中流 动，其中， 所述数学式5为 I2(V2/V1)I1， 所述数学式6为 11.根据权利要求810中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 对各集群所包。

9、含的1个或多个单位单元的直流电容器电压的两端电压在每个集群中 的平均值进行运算，控制为使反相电流在各集群中流动，所述反相电流用于使电力流入该 每个集群的平均值最低的集群中。 12.根据权利要求810中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 在所述电力系统的电压所含有的正相成分的有效值V1和相位角的检测、反相成分 的有效值V2和相位角的检测以及所述电抗器的正相电流的相位角1的检测中，采用以 系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。 13.根据权利要求112中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 所述单位单元为单相全桥。 权 利 要 求 书CN 102835016 A 3/3页 4 。

10、14.根据权利要求112中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 取代所述电抗器而连接了变压器。 15.根据权利要求112中任一项所述的电力变换装置，其特征在于， 以与所述电抗器串联的方式连接了变压器。 权 利 要 求 书CN 102835016 A 1/11页 5 电力变换装置 技术领域 0001 本发明涉及电力变换装置，尤其涉及由3个集群(cluster)构成的三相电力变换 装置，其中集群由1个或多个单位单元的串联体组成。 背景技术 0002 级联多级变换器(以下称为CMC)采取以下电路方式：使用能够进行绝缘栅极双极 性晶体管(Insulated Gate Bipolar Transist。

11、or，以下称为IGBT)等的导通/截止控制的 开关元件，从而可以输出所述开关元件的耐压以上的电压。根据非专利文献1，CMC是将集 群和电抗器的3个串联体进行星型接线而构成的，其中集群是多个单位单元的串联体。 0003 根据非专利文献1，各单位单元是单相全桥电路，其具备多个开关元件和直流电容 器。单位单元通过对开关元件的导通/截止进行控制，从而输出直流电容器的两端电压(以 下称为直流电压)、直流电压的相反极性的电压、或零电压。 0004 由于各集群是1个或多个单位单元的串联体，故各集群的输出电压(以下称为集 群电压)就成为该集群所包含的1个或多个单位单元的输出电压之和。在各集群包括多个 单位单元。

12、的情况下，通过使该集群内的各单位单元的切换定时适当地发生偏移，从而可以 将集群电压设为多级波形。因此，通过增加各集群所包含的单位单元的个数，从而可以降低 集群电压的高次谐波成分。 0005 非专利文献1将CMC与电力系统进行互联，示出基于CMC的自激式无功功率补偿 装置(以下称为CMC-STATCOM)的实验结果。再有，非专利文献1还公开了：即便在电力系 统中产生了瞬时电压下降(以下称为瞬低)的情况下也能够持续运行CMC-STATCOM。 0006 在先技术文献 0007 非专利文献 0008 非专利文献1：吉井/井上/赤木：无变压器级联PWM STATCOM的直流电压控 制方法的研究，电学学。

13、会半导体电力变换/工业电力电机应用研究会资料，SPC-07-115/ IEA-07-38，pp.32-36。 发明内容 0009 【发明所要解决的技术问题】 0010 非专利文献1公开了使CMC所包含的多个单位单元的直流电压平衡的直流电压平 衡控制(以下称为平衡控制)。 0011 所述平衡控制分为集群平衡控制和级间平衡控制。 0012 集群平衡控制指的是：使各集群所包含的单位单元的直流电压的平均值(以下称 为集群平均直流电压)和所有的单位单元的直流电压的平均值(以下称为全部平均直流电 压)一致的控制。 0013 集群平衡控制通过将根据全部平均直流电压与集群平均直流电压之差运算出的 零相电压指令。

14、值叠加到各集群的集群电压指令值中，从而对流入各集群的有功功率进行调 说 明 书CN 102835016 A 2/11页 6 节。由此，按照使全部平均直流电压与集群平均直流电压之差成为零的方式进行反馈控制。 0014 级间平衡控制使1个集群内的多个单位单元的直流电压平衡。 0015 根据非专利文献1，即便在电力系统中产生了瞬低的情况下也能够使 CMC-STATCOM持续运行。但是，即便进行了上述平衡控制，在瞬低时集群平均直流电压也会 产生不平衡。即，直流电压自额定值开始上升、或下降。 0016 因此，在非专利文献1的CMC中，需要在瞬低时的直流电压上升过程中将直流电容 器的耐压设计得较高，导致直。

15、流电容器的大型化。 0017 【用于解决问题的技术方案】 0018 首先，对在非专利文献1记载的CMC-STATCOM中瞬低时集群平均直流电压产生不 平衡的原因进行说明。然后，对防止集群平均直流电压不平衡的产生的解决对策进行说明。 0019 瞬低时的电力系统的电压(以下称为系统电压)含有反相成分。在瞬低过程中， 各集群输出与系统电压所包含的反相成分基本相等的反相电压，以防止反相电流流动。 0020 由于各集群输出的反相电压和各集群中流动的正相无功电流会形成不平衡电力， 故各集群的流入有功功率产生不平衡，结果导致集群平均直流电压产生不平衡。 0021 非专利文献1的集群平衡控制虽然在检测出集群平。

16、均直流电压的不平衡之后，对 使集群平均直流电压平衡的零相电压指令值进行运算，但由于各单位单元的直流电压检测 是借助于低通滤波器(LPF)的，故平衡控制的响应速度由所述LPF大致决定。因此，无法追 踪瞬低等的几十ms几百ms的现象。因而，不能防止直流电压的上升或下降。 0022 另外，在单位单元为单相变换器的CMC中，由于直流电压以电力系统的2倍频率产 生变动，故所述LPF必须除去该变动后对直流电压进行检测/控制。 0023 为了解决上述课题，本发明提供以下的解决对策。 0024 本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构 成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系。

17、统互联，其中该集群是1个或多个单位单元 的串联体，该电力变换装置的特征在于，控制为：所述集群与电抗器的3个串联体被星型接 线的点的电位以与所述电力系统的反相电压的振幅相同的振幅变动。 0025 本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接线而构 成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联，其中该集群是1个或多个单位单元 的串联体，其特征在于，在所述电力系统中产生了瞬时电压下降的情况下，使被星型接线的 点的电位的变动振幅自该瞬时电压下降产生的半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止 大致恒定。 0026 再有，本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型。

18、接 线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联，其中该集群是1个或多个单 位单元的串联体，其特征在于，在将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别 设为V2、并将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为I1、1 的情况下，大体上将具有下式表示的有效值V0和相位角的零相电压与各集群的输出电 压指令值相加。 0027 数学式1 0028 V0V2 0029 数学式2 说 明 书CN 102835016 A 3/11页 7 0030 0031 再有，本发明提供一种电力变换装置，其特征在于，在所述电力系统的电压所含有 的反相成分的有效值V2与相位角的检测、以及所述电。

19、抗器的正相电流的相位角1的检 测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。 0032 还有，本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接 线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力系统互联，其中该集群是1个或多个单 位单元的串联体，其特征在于，在所述电力变换装置输出反相电流的状态下所述电力系统 中产生了瞬时电压下降时，使被星型接线的点的电位的变动振幅自该瞬时电压下降产生的 半个周期之后到该瞬时电压下降结束为止大致恒定。 0033 另外，本发明提供一种电力变换装置，其将对集群和电抗器的串联体进行星型接 线而构成的星型接线级联多级变换器(CMC)和电力。

20、系统互联，其中该集群是1个或多个单 位单元的串联体，其特征在于，在将所述电力系统电压的正相成分的有效值和相位角分别 设为V1、将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相位角分别设为V2、将所述电 抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为I1、1、将所述电抗器中流动的 电流的反相成分的有效值和相位角分别设为I2、2的情况下，大体上将具有下式所表示 的有效值V0和相位角的零相电压与各集群的输出电压指令值相加。 0034 数学式3 0035 0036 0037 数学式4 0038 0039 0040 0041 0042 0043 0044 此外，本发明提供一种电力变换装置，其特征在于，在将所。

21、述电力系统电压的正 相成分的有效值和相位角分别设为V1、将所述电力系统电压的反相成分的有效值和相 位角分别设为V2、将所述电抗器中流动的电流的正相成分的有效值和相位角分别设为 I1、1、将所述电抗器中流动的电流的反相成分的有效值和相位角分别设为I2、2的检 说 明 书CN 102835016 A 4/11页 8 测中，采用以系统频率的半个周期或其整数倍为时间窗的移动平均运算。 0045 发明的效果 0046 根据本发明，即便在如瞬低那样在电力系统的电压中含有反相成分的情况下，也 能够使流入构成CMC-STATCOM的各集群的有功功率大致为零。由此，可以抑制各集群所包 含的各单位单元的直流电压的。

22、不平衡，可以防止直流电压的上升。因此，能够将直流电压的 耐压设计得较低，能够实现直流电容器的小型化。 0047 再有，根据本发明，即便在所述电抗器中流过正相电流与反相电流的情况下，自瞬 低产生的半个周期之后到瞬低结束为止也能使流入构成CMC-STATCOM的各集群的无功功 率大致为零。由此，可以抑制各集群所包含的各单位单元的直流电压的不平衡，可以防止直 流电压的上升。因此，能够将直流电压的耐压设计得较低，能够实现直流电容器的小型化。 附图说明 0048 图1是星型接线CMC-STATCOM主电路图。 0049 图2是全桥型单位单元。 0050 图3是控制框图。 0051 图4是前馈运算器。 0。

23、052 图5是基于现有技术的波形例。 0053 图6是基于本发明的波形例。 0054 图7是反相电流对应型前馈运算器。 0055 图8是反相电流输出型控制块。 0056 图9是反相电流输出型前馈运算器。 0057 图10是前馈运算器集群平衡控制部。 具体实施方式 0058 以下，利用附图对本发明的实施例进行说明。 0059 实施例1 0060 对本发明的第1实施例进行说明。 0061 在实施例1中，与现有技术的CMC-STATCOM相比较，可以实现各单位单元的直流电 容器的小型化。 0062 以下，利用图1对实施例1的整体构成进行说明。 0063 与电力系统101连接的电力变换装置102由3个。

24、电抗器103、u相集群104、v相集 群105、w相集群106构成。在本说明书中也有时不对u、v、w相集群104106进行区别 而称为集群。 0064 各集群104106各自串联连接着电抗器103。各集群104106和电抗器103 的串联体的一端与电力系统101进行星型接线，另一端在M点进行星型接线。 0065 各集群104106的每一个是1个或多个单位单元107的串联体。在图1中，各 单元上连接有N个单位单元。各集群104106中，自接近于电抗器103的一侧起，赋予编 号并称呼为第1单元、第2单元，与M点连接着的单元是第N单元。后述单位单元107的内 部构成。 说 明 书CN 1028350。

25、16 A 5/11页 9 0066 以下对各电压/电流进行定义。 0067 将电力系统101的相电压设为VSu、VSv、VSw。其中，O点为VSu+VSv+Vsw0的 假设中性点。 0068 将电抗器103中流动的电流设为Iu、Iv、Iw。 0069 将各集群104106的输出电压(集群电压)分别设为Vu、Vv、Vw。 0070 进而，将各集群104106所包含的单位单元的直流电压设为VCij。其中，iu、 v、w，如果将各集群所包含的单位单元107的个数设为N，则j1，2，.，N。 0071 以下，利用图2对单位单元107的内部构成进行说明。另外，图2图示出i相第j 单元(iu、v、w；j1。

26、，2，.，N)。 0072 单位单元107是由x相上侧元件201、x相下侧元件202、y相上侧元件203、y相 下侧元件204和直流电容器205组成的单相全桥电路，通过控制各元件201204的切换， 从而作为以y点为基准的x点的电压Vij，输出Vij0、VijVCij、或Vij-VCij。 0073 另外，在图2中虽然以IGBT的记号图示出各元件201204，但只要是GTO(Gate Turn-Off Thyristor)、GCT(Gate-Commutated Turn-Off Thyristor)、MOSFET(Metal-Oxid e-Semiconductor Field-Effect。

27、 Transistor)等能够进行导通/截止控制的开关元件，就 可以取代IGBT来使用。 0074 图1的各集群104106是N个单位单元107的串联体。因此，各集群电压Vu、 Vv、Vw分别是N个单位单元107的输出电压Vij之和，可以写为VuVu1+Vu2+.+VuN、Vv Vv1+Vv2+.+VvN、VwVw1+Vw2+.+VwN。 0075 因此，通过对各单位单元进行脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation，PWM)控 制，从而可以控制各集群电压Vu、Vv、Vw。 0076 只要没有特别限定，本说明书关注于集群电压Vu、Vv、Vw、以及电抗器103中流动 的电流Iu、。

28、Iv、Iw所包含的基波成分，对发明的原理和效果进行说明。 0077 以下，利用图3对本发明的电力变换装置的控制方法和本发明的原理进行说明。 其中，图3是表示图1中未图示的控制装置内的运算的框图。 0078 本发明的特征在于：所述控制装置具备前馈运算器309，将由前馈运算器309运算 出的零相前馈项V0FF*叠加到集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*中。非专利文献1所代表的现 有技术并不具备相当于前馈运算器309的运算器。因而，现有技术进行仅将集群平衡控制 器308的零相反馈项V0FB*叠加到集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*中的控制运算。 0079 首先，对与非专利文献1共用的运算进行说明。。

29、 0080 控制装置通过对电力系统101的相电压VSu、VSv、VSw进行检测，并对这些相电压 进行正相dq变换，从而得到正相d轴电压Vd和正相q轴电压Vq。再有，控制装置通过对 电抗器中流动的电流Iu、Iv、Iw进行检测，并对这些电流进行正相dq变换，从而得到正相d 轴电流Id和正相q轴电流Iq。所得到的Vd、Vq、Id、Iq被提供给电流控制器306。 0081 电流控制器306按照使电流Id、Iq与各自的指令值Id*，Iq*一致的方式，对来自 电流控制器的各集群电压指令值Vucc*、Vvcc*、Vwcc*进行运算。正相d轴电流指令值Id* 是由全部平均直流电压控制部303来提供的。再有，正。

30、相q轴电流指令值由未图示的高位 控制系统等来提供。 0082 控制装置对各单位单元107的直流电压VCuj、VCvj、VCwj进行检测并使这些直流 说 明 书CN 102835016 A 6/11页 10 电压通过LPF301，从而得到VCufj、VCfvj、VCwfj(j1，2，.，N)。 0083 平均值运算器302按照下式，对各集群内的直流电压的平均值(集群平均直流电 压)VCu、VCv、VCw进行运算。 0084 数学式5 0085 VCu(VCuf1+VCuf2+.+VCufN)/N 0086 VCv(VCvf1+VCvf2+.+VCvfN)/N 0087 VCw(VCwf1+VCw。

31、f2+.+VCwfN)/N 0088 全部平均直流电压控制部303对VCu、VCv、VCw的平均值(全部平均直流电压)VC (VCu+VCv+VCw)/3进行运算，将指令值VC*与VC的误差乘以全部平均直流电压控制增益 304来运算正相d轴电流指令值Id*，并将其提供给电流控制器306。 0089 集群平衡控制器308根据集群平均直流电压VCu、VCv、VCw和全部平均直流电压 VC，来运算集群平衡控制中使用的零相反馈项V0FB*，并将该零相反馈项与Vucc*、Vvcc*、 Vwcc*相加，从而得到集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。 0090 电压指令值分配器307分别进行集群电压指令值V。

32、u*、Vv*、Vw*除以单位单元的个 数N的运算，并将输出电压指令Vij*(iu、v、w；j1，2，.，N)分配给各单位单元107。 0091 接着，对本发明的特征、即前馈运算器309进行说明。 0092 前馈运算器309根据电力系统的相电压VSu、VSv、VSw和电抗器103中流动的电流 Iu、Iv、Iw来运算零相前馈项V0FF*，并将其与Vucc*、Vvcc*、Vwcc*相加。 0093 以下，利用图4对前馈运算器309的内部构成进行说明。 0094 前馈运算器309采用正相dq变换模块305对电抗器103中流动的电流Iu、Iv、Iw 进行正相dq变换，进而借助移动平均运算器402，对将系。

33、统的半个周期设为时间窗的移动 平均进行运算，从而得到正相d轴电流、正相q轴电流。再有，借助正交坐标/极 坐标变换模块403，根据向量，的大小与偏移角来得到正相电流有效值I1、正相 电流相位角1。 0095 再有，前馈运算器309采用反相dq变换模块401，对电力系统101的相电压VSu、 VSv、VSw进行反相dq变换，进而借助移动平均运算器402来运算将系统的半个周期设为时 间窗的移动平均，从而得到反相d轴电压、反相q轴电流。还有，借助正交坐标 /极坐标变换模块403，根据向量，的大小与偏移角来得到反相电压有效值 V2、反相电压相位角 0096 本申请的发明人发现了：为了使各集群104106。

34、的流入有功功率为零，只要根据 以上所得到的I1、1、V2、使具备下式表示的有效值V0和相位角的零相前馈项V0FF* 叠加到集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*中即可。后述本发明的机理。 0097 数学式6 0098 V0-V2 0099 数学式7 0100 0101 作为具有有效值V0、相位角的正弦波信号，正弦波生成器404可以产生零相前 馈项V0FF*。所得到的V0FF*被叠加到集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*中。 说 明 书CN 102835016 A 10 7/11页 11 0102 通过如上这样控制各集群，从而图1的M点的电位以与电力系统101含有的反相 成分的振幅大致相同的振幅变。

35、动。 0103 以下，利用图5、图6对根据本发明而获得的效果进行说明。 0104 图5是采用了现有技术的情况下的各部的示意波形，从上段起，依次为：电力系统 101的相电压VSu、VSv、VSw的示意波形；电抗器103中流动的电流Iu、Iv、Iw的示意波形； 直流电压VCuj、VCvj、VCw的示意波形；借助LPF301而观测到直流电压VCufj、VCvfj、VCwfj 的示意波形；零相反馈项V0FB*的示意波形(j1，2，.，N)。 0105 其中，图5的横轴为时间或相位角，纵轴以任意单位(arbitrary unit：a.u.)来表 示电压或电流的振幅。 0106 现有技术中并不具备图3的前。

36、馈运算器309。 0107 在图5中描绘了u相产生了50的瞬低的情况。在瞬低过程中，VSu、VSv、VSw含 有正相成分和反相成分。 0108 各集群104106为了防止反相电流流动，输出具有与VSu、VSv、VSw的反相成分 大体相同的振幅、相同的相位角的反相电压。换言之，集群电压Vu、Vv、Vw含有反相成分。 0109 由于Vu、Vv、Vw所包含的反相成分和仅包括正相成分的Iu、Iv、Iw会形成不平衡 电力，故各集群的流入流出有功功率变得不平衡。因而，如图5所示，直流电压VCuj、VCvj、 VCwj中产生不平衡。 0110 集群平衡控制器308对使经由LPF301的直流电压、即VCufj。

37、、VCvfj、VCwfj平衡的 零相反馈项V0FB*进行运算。因此，随着VCufj、VCvfj、VCwfj的不平衡扩大，V0FB*的振幅 也增大。 0111 自VCuj、VCvj、VCwj的不平衡达到某种程度大小起，V0FB*的振幅开始收敛为恒 定，在该时刻流入各集群的有功功率变为零。 0112 在图3中，由于借助LPF301来检测直流电压VCuj、VCvj、VCwj，故集群平衡控制部 的响应性基本上由LPF301来决定。进而，各单位单元107为单相全桥，由于消除直流电压 中产生的系统频率的2倍频率的变动之后进行控制运算，故LPF301是必须的。因此，在现 有技术中，VCuj、VCvj、VCw。

38、j中产生不平衡是不可避免的。 0113 图6是进行了本发明的控制的情况下的各部的示意波形，自上面起依次为：电力 系统101的相电压VSu、VSv、VSw的示意波形；电抗器103中流动的电流Iu、Iv、Iw的示意 波形；直流电压VCuj、VCvj、VCwj的示意波形；经由LPF301而观测到的直流电压VCufj、 VCvfj、VCwfj的示意波形；零相反馈项V0FB*与零相前馈项V0FF*之和(V0FB*+V0FF*)的 示意波形。 0114 其中，图6的横轴为时间或相位角，纵轴以任意单位(arbitrary unit：a.u.)来表 示电压或电流的振幅。 0115 与现有技术(图5)不同，在产。

39、生了瞬低之后，图6最下面示出的V0FB*+V0FF*的 振幅大致恒定。伴随于此，可知图6的从上面数第3段示出的直流电压Vcu、Vcv、Vcw在瞬 低产生前后也几乎没有变化。 0116 以下对本实施例的机理进行说明。 0117 通过在集群电压指令值Vu*，Vv*，Vw*上叠加由图3的前馈运算器309得到的零相 前馈项V0FF*，从而Vu与Iu的相位差、Vv与Iv的相位差、Vw与Iw的相位差在瞬低产生之 说 明 书CN 102835016 A 11 8/11页 12 后全部大致变为90。即，各集群中流入流出的有功功率为零。 0118 因而，各集群的流入流出有功功率变为零，可以抑制直流电压不平衡的产。

40、生。 0119 另外，在以上的说明中针对在瞬低产生之后系统电压的反相成分已知的情况进行 说明。但是，在系统电压的反相成分的检测中例如需要系统的半个周期的期间的情况下，自 瞬低产生的半个周期之后到瞬低结束时为止，V0FF*大致恒定。 0120 在本发明中，零相反馈项V0FB*承担抑制使用部件的特性偏差等引起的直流电压 不平衡产生的作用。 0121 在本实施例的电力变换装置102中，各集群104106经由电抗器103而与电力 系统101连接。 0122 本发明也能够适用于取代电抗器103而经由变压器将各集群104106连接到电 力系统101的情况。 0123 再有，本发明也能够适用于各集群1041。

41、06经由电抗器103与变压器而连接到 电力系统101的情况。 0124 实施例2 0125 对本发明的第2实施例进行说明。 0126 在实施例2中，与实施例1同样，与现有技术的CMC-STATCOM相比较，可以实现各 单位单元的直流电容器的小型化。 0127 再有，在实施例2中，即便在电抗器103中流动的电流Iu、Iv、Iw包含有反相成分 的状态下电力系统101产生了瞬低时，也可以防止直流电压的不平衡。 0128 实施例2将实施例1的前馈运算器309置换为图7示出的反相电流对应型前馈运 算器701。以下利用图7对实施例1与实施例2的不同点、即反相电流对应型前馈运算器 701进行说明。 0129。

42、 反相电流对应型前馈运算器701使电流Iu、Iv、Iw经由正相dq变换模块305、移 动平均运算器402，从而得到正相d轴电流、正相q轴电流。进而，通过正交坐 标/极坐标变换模块403，根据向量，的大小和偏移角，得到正相电流有效值 I1、正相电流相位角1。 0130 反相电流对应型前馈运算器701使电流Iu、Iv、Iw经由反相dq变换模块401、移 动平均运算器402，从而得到反相d轴电流、反相q轴电流。进而，通过正交坐 标/极坐标变换模块403，根据向量，的大小和偏移角而得到反相电流有效 值I2、反相电流相位角2。 0131 反相电流对应型前馈运算器701使电压VSu、VSv、VSw经由正相。

43、dq变换模块305、 移动平均运算器402，从而得到正相d轴电压、正相q轴电压。进而，通过正交 坐标/极坐标变换模块403，根据向量，的大小和偏移角而得到正相电压有 效值V1、正相电压相位角 0132 反相电流对应型前馈运算器701使电压VSu、VSv、VSw经由反相dq变换模块401、 移动平均运算器402，从而得到反相d轴电压、反相q轴电压。通过正交坐标/ 极坐标变换模块403，根据向量，的大小和偏移角来得到正相电压有效值V2、 正相电压相位角 0133 本申请的发明人发现了：即便在Iu、Iv、Iw含有反相成分的情况下，通过使具有以 说 明 书CN 102835016 A 12 9/11页。

44、 13 下式表示的有效值V0和相位角的零相前馈项V0FF*叠加在集群电压指令值Vu*、Vv*、 Vw*上，从而可以使各集群的流入流出有功功率为零。 0134 数学式8 0135 0136 0137 数学式9 0138 0139 0140 0141 0142 0143 0144 若使具有从运算上式的相位运算器702得到的有效值V0和相位角的零相前馈 项V0FF*叠加在集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*上，则Vu与Iu的相位差、Vv与Iv的相位 差、Vw与Iw的相位差全部大致为90。即，各集群中流入流出的有功功率变为零，可以抑 制直流电压不平衡的产生。 0145 在本实施例的电力变换装置102中。

45、，各集群104106经由电抗器103而连接到 电力系统101。 0146 本发明也能够适用于取代电抗器103而经由变压器将各集群104106连接到电 力系统101的情况。 0147 再有，本发明也能够适用于经由电抗器103与变压器而将各集群104106连接 到电力系统101的情况。 0148 实施例3 0149 对本发明的第3实施例进行说明。 0150 在实施例3中，其特征在于，在电力系统101中产生瞬低的期间内，电力变换装置 102流过反相电流。 0151 在实施例3中，与实施例1同样，与现有技术的CMC-STATCOM相比较，可以实现各 单位单元的直流电容器的小型化。 0152 实施例1与。

46、实施例3的不同点在于图8图10示出的控制框图。因此，以下利用 图8图10对实施例3的控制进行说明。 0153 图8是表示图1中未被图示的控制装置内的运算的框图。 说 明 书CN 102835016 A 13 10/11页 14 0154 实施例1的图3和实施例3的图8的不同点在于：图8具备反相dq变换模块401， 还具备与图1不同的反相电流输出型电流控制器801、反相电流输出型前馈运算器802、反 相电流输出型集群平衡控制部803。以下，对图8中的与图3的不同点进行说明。 0155 反相dq变换模块401对电流Iu、Iv、Iw进行反相dq变换，从而得到Id2、Iq2。所 得到的Id2、Iq2被。

47、提供给反相电流输出型电流控制器801。 0156 反相电流输出型电流控制器801提供使实际的电流Id1、Iq1、Id2、Iq2和各自的指 令值、即Id1*、Iq1*、Id2*、Iq2*一致的集群电压指令值Vu*、Vv*、Vw*。所得到的Vu*、Vv*、 Vw*被提供给电压指令值分配器307。 0157 反相电流输出型前馈运算器802根据电流Iu、Iv、Iw和系统电压VSu、VSv、VSw来 运算反相电流指令值前馈项Id2FF*、Iq2FF*。后述反相电流输出型前馈运算器802的内部 构成。 0158 反相电流输出型集群平衡控制部803根据集群平均直流电压VCu、VCv、VCw、全部 平均直流电。

48、压VC、系统电压的d轴成分Vd、系统电压的q轴成分Vq，来运算反相电流指令值 反馈项Id2FB*、Iq2FB*。后述反相电流输出型集群平衡控制部803的内部构成。 0159 作为Id2FF*与Id2FB*之和的反相d轴电流指令值Id2*、以及作为Iq2FF*与 Iq2FB*之和的反相q轴电流指令值Iq2*被提供给反相电流输出型电流控制器801。 0160 以下，利用图9对反相电流输出型前馈运算器802的内部构成进行说明。 0161 反相电流输出型前馈运算器802采用正相dq变换模块305对电抗器103中流动 的电流Iu、Iv、Iw进行正相dq变换，进而借助移动平均运算器402来运算以系统的半个周 期为时间窗的移动平均，从而得到正相d轴电流、正相q轴电流。再有，借助正交 坐标/极坐标变换模块403，根据向量，的大小和偏移角而得到正相电流有效 值I1、正相电流相位角1。 0162 另外，反相电流输出型前馈运算器802采用正相dq变换模块305对电力系统101 的相电压VSu、VSv、VSw进行正相dq变换，进而借助移动平均运算。