JP2000253582A - 直流送電設備の制御装置及びその方法 - Google Patents
直流送電設備の制御装置及びその方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 コンデンサ転流形変換器を用いた直流送電設
備の電力変換効率を低下することなく、逆変換器側交流
電圧を負荷量に応じて一定に保つことによって、負荷へ
安定した電力を供給することにある。 【解決手段】 交流電力を直流電力に変換するための順
変換器１７と、コンデンサ転流形変換器からなる直流電
力を交流電力に変換するための逆変換器２７が２台から
構成される直流送電設備の制御装置において、順変換器
側には交流電圧を制御する手段１０１と、逆変換器側に
は２台のうちの第１の逆変換器と第２の逆変換器の制御
角を各々に調整する手段２０１と、逆変換器の交流電圧
を検出する手段２３と、検出した電圧値を順変換器側に
送る手段３１を備え、順変換器側で逆変換器側交流電圧
を一定に制御し、逆変換器側で第１の逆変換器と第２の
逆変換器を逆変換運転の制御角（αｉａ，αｉｂ）に調
整する。
備の電力変換効率を低下することなく、逆変換器側交流
電圧を負荷量に応じて一定に保つことによって、負荷へ
安定した電力を供給することにある。 【解決手段】 交流電力を直流電力に変換するための順
変換器１７と、コンデンサ転流形変換器からなる直流電
力を交流電力に変換するための逆変換器２７が２台から
構成される直流送電設備の制御装置において、順変換器
側には交流電圧を制御する手段１０１と、逆変換器側に
は２台のうちの第１の逆変換器と第２の逆変換器の制御
角を各々に調整する手段２０１と、逆変換器の交流電圧
を検出する手段２３と、検出した電圧値を順変換器側に
送る手段３１を備え、順変換器側で逆変換器側交流電圧
を一定に制御し、逆変換器側で第１の逆変換器と第２の
逆変換器を逆変換運転の制御角（αｉａ，αｉｂ）に調
整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直流送電設備に係
り、特に、変換器としてコンデンサ転流形変換器を用い
た直流送電設備の制御装置及びその方法に関する。
り、特に、変換器としてコンデンサ転流形変換器を用い
た直流送電設備の制御装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】直流送電設備は、順変換器により交流電
力を直流電力に変換して送電し、送電された直流電力を
逆変換器により再び交流電力に変換して系統に供給する
システムである。現在、順変換器及び逆変換器を他励式
変換器によって構成した設備が実用化されている。他励
式変換器は、サイリスタ等の自己消弧機能を持たない素
子によって構成されたものであり、低コストで順変換器
及び逆変換器を構成できるという利点がある。しかしな
がら、他励式変換器を離島送電などのように短絡容量の
小さい交流系統や電源のない交流系統に適用した場合、
特に直流電力を交流電力に変換する逆変換器の運転時に
おいて、変換器が交流系統の電源の力を借りて転流でき
なくなり（以下、「転流失敗」という。）、結果として
直流送電設備全体が運転できなくなる、という問題があ
る。このため、近年、他励式変換器と変換用変圧器の間
に電力用コンデンサを直列に接続して構成したコンデン
サ転流形変換器が見直され、直流送電設備用の変換器と
して適用検討が進められている。この変換器は、転流動
作において無効電力を消費しないため、従来の他励式変
換器に比べて転流失敗しにくく、離島送電などにおいて
も負荷へ安定した電力を供給できる、と言われている。
上記のような交流系統条件において、コンデンサ転流形
変換器を用いた直流送電設備の制御方法としては、論文
「Ａ Ｆｏｒｃｅｄ ＣｏｍｍｕｔａｔｅｄＩｎｖｅｒ
ｔｅｒ ａｓ ａ Ｓｍａｌｌ Ｓｅｒｉｅｓ Ｔａｐ
ｏｎ ａＤＣ Ｌｉｎｅ」（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡ
ＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
Ｓ，ＶＯＬ．４，ＮＯ．２，ＡＰＲＩＬ １９８９）に
記載されているように、順変換器側において直流電流を
制御し、一方の逆変換器側において第１の逆変換器と第
２の逆変換器との制御角偏差を調整することによって、
逆変換器側交流電圧を一定に制御して電力供給を行う方
法が知られている。
力を直流電力に変換して送電し、送電された直流電力を
逆変換器により再び交流電力に変換して系統に供給する
システムである。現在、順変換器及び逆変換器を他励式
変換器によって構成した設備が実用化されている。他励
式変換器は、サイリスタ等の自己消弧機能を持たない素
子によって構成されたものであり、低コストで順変換器
及び逆変換器を構成できるという利点がある。しかしな
がら、他励式変換器を離島送電などのように短絡容量の
小さい交流系統や電源のない交流系統に適用した場合、
特に直流電力を交流電力に変換する逆変換器の運転時に
おいて、変換器が交流系統の電源の力を借りて転流でき
なくなり（以下、「転流失敗」という。）、結果として
直流送電設備全体が運転できなくなる、という問題があ
る。このため、近年、他励式変換器と変換用変圧器の間
に電力用コンデンサを直列に接続して構成したコンデン
サ転流形変換器が見直され、直流送電設備用の変換器と
して適用検討が進められている。この変換器は、転流動
作において無効電力を消費しないため、従来の他励式変
換器に比べて転流失敗しにくく、離島送電などにおいて
も負荷へ安定した電力を供給できる、と言われている。
上記のような交流系統条件において、コンデンサ転流形
変換器を用いた直流送電設備の制御方法としては、論文
「Ａ Ｆｏｒｃｅｄ ＣｏｍｍｕｔａｔｅｄＩｎｖｅｒ
ｔｅｒ ａｓ ａ Ｓｍａｌｌ Ｓｅｒｉｅｓ Ｔａｐ
ｏｎ ａＤＣ Ｌｉｎｅ」（ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡ
ＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ
Ｓ，ＶＯＬ．４，ＮＯ．２，ＡＰＲＩＬ １９８９）に
記載されているように、順変換器側において直流電流を
制御し、一方の逆変換器側において第１の逆変換器と第
２の逆変換器との制御角偏差を調整することによって、
逆変換器側交流電圧を一定に制御して電力供給を行う方
法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の順変換器側にお
いて直流電流制御、逆変換器側において交流電圧制御を
行う方法では、直流電流が逆変換器側負荷の必要とする
電流より大きい場合には、余った電流が直流送電設備内
を循環するために設備の電力変換効率が低下してしま
い、逆に、直流電流が逆変換器側負荷の必要とする電流
より小さい場合には、負荷に流れる電流が不足し、逆変
換器側交流電圧が低下してしまうため、順変換器の直流
電流制御の設定値を逆変換器側負荷量に応じて適切に設
定する必要がある。しかしながら、実際には、適切に直
流電流の設定を行うことは難しく、電流設定値を高めに
設定して、設備の電力変換効率をある程度犠牲にした運
転を行わなければならない。
いて直流電流制御、逆変換器側において交流電圧制御を
行う方法では、直流電流が逆変換器側負荷の必要とする
電流より大きい場合には、余った電流が直流送電設備内
を循環するために設備の電力変換効率が低下してしま
い、逆に、直流電流が逆変換器側負荷の必要とする電流
より小さい場合には、負荷に流れる電流が不足し、逆変
換器側交流電圧が低下してしまうため、順変換器の直流
電流制御の設定値を逆変換器側負荷量に応じて適切に設
定する必要がある。しかしながら、実際には、適切に直
流電流の設定を行うことは難しく、電流設定値を高めに
設定して、設備の電力変換効率をある程度犠牲にした運
転を行わなければならない。
【０００４】本発明の課題は、コンデンサ転流形変換器
を用いた直流送電設備の電力変換効率を低下することな
く、逆変換器側交流電圧を負荷量に応じて一定に保つこ
とによって、負荷へ安定した電力を供給し、かつ、過電
流や過電圧の発生及び伝送異常など緊急時においてもこ
れらを回避して直流送電設備を安定に運転することにあ
る。
を用いた直流送電設備の電力変換効率を低下することな
く、逆変換器側交流電圧を負荷量に応じて一定に保つこ
とによって、負荷へ安定した電力を供給し、かつ、過電
流や過電圧の発生及び伝送異常など緊急時においてもこ
れらを回避して直流送電設備を安定に運転することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、コンデンサ転流形変換器を用いた直流送電設備の制
御装置において、順変換器側には交流電圧を制御する手
段と、逆変換器側には第１の逆変換器と第２の逆変換器
の制御角を各々に調整する手段と、前記逆変換器の交流
電圧を検出する手段と、検出した電圧値を順変換器側に
送る手段を備え、順変換器側で逆変換器側交流電圧を一
定に制御し、逆変換器側で第１の逆変換器と第２の逆変
換器を逆変換運転の制御角に調整する。ここで、順変換
器側には電流を検出する手段と過電流を抑制する手段、
逆変換器側には逆変換器の交流電圧を取り込んで過電圧
を抑制する手段、また、逆変換器側交流電圧の前値保持
手段を有する逆変換器側交流電圧の伝送異常を検出する
手段を備える。また、順変換器、第１及び第２の逆変換
器を各々異なる固定の制御角によって起動し、その後、
第１及び第２の逆変換器の制御角を一致させることによ
って逆変換器側交流電圧を立ち上げ、順変換器の交流電
圧を一定に制御する。また、順変換器を交流電圧一定制
御の制御角、第１及び第２の逆変換器を一致した固定の
制御角で起動し、順変換器の交流電圧を一定に制御す
る。
に、コンデンサ転流形変換器を用いた直流送電設備の制
御装置において、順変換器側には交流電圧を制御する手
段と、逆変換器側には第１の逆変換器と第２の逆変換器
の制御角を各々に調整する手段と、前記逆変換器の交流
電圧を検出する手段と、検出した電圧値を順変換器側に
送る手段を備え、順変換器側で逆変換器側交流電圧を一
定に制御し、逆変換器側で第１の逆変換器と第２の逆変
換器を逆変換運転の制御角に調整する。ここで、順変換
器側には電流を検出する手段と過電流を抑制する手段、
逆変換器側には逆変換器の交流電圧を取り込んで過電圧
を抑制する手段、また、逆変換器側交流電圧の前値保持
手段を有する逆変換器側交流電圧の伝送異常を検出する
手段を備える。また、順変換器、第１及び第２の逆変換
器を各々異なる固定の制御角によって起動し、その後、
第１及び第２の逆変換器の制御角を一致させることによ
って逆変換器側交流電圧を立ち上げ、順変換器の交流電
圧を一定に制御する。また、順変換器を交流電圧一定制
御の制御角、第１及び第２の逆変換器を一致した固定の
制御角で起動し、順変換器の交流電圧を一定に制御す
る。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるコ
ンデンサ転流形変換器を逆変換器側に適用した直流送電
設備の制御装置を示す。本実施形態の直流送電設備は、
交流系統１１の交流電力を交流母線１２、遮断器１４、
変換用変圧器１５ａ、１５ｂを介して順変換器１７ａ、
１７ｂでスイッチングすることにより、直流電力に変換
し、変換した直流電力を直流送電線３０ａ、３０ｂを使
って逆変換器側へ送電し、逆変換器２７ａ、２７ｂでス
イッチングすることによって再び交流電力に変換し、電
力用コンデンサ２６ａ、２６ｂ、変換用変圧器２５ａ、
２５ｂ、遮断器２４、交流母線１２を介して交流系統２
１へ変換した交流電力を供給する。交流系統１１は、発
電機などの交流電力を供給される側の系統であり、交流
系統２１は、離島などの負荷地で交流電力を供給する側
の系統である。１８、２８は、電流を平滑するための直
流リアクトルである。順変換器１７ａ、１７ｂ及び逆変
換器２７ａ、２７ｂの各々には、他励式変換器を構成す
るサイリスタひとつのみを示しているが、実際には、３
相分ブリッジ回路としてサイリスタ６個を配置する。そ
れぞれのサイリスタには、制御パネルを入力するための
制御装置１００と２００が接続される。また、制御に用
いる信号検出器として、逆変換器側の交流電圧Ｖａｃを
検出するための交流電圧検出器２３、直流電流Ｉｄｃを
検出するための直流電流検出器１９が取り付けられてい
る。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態によるコ
ンデンサ転流形変換器を逆変換器側に適用した直流送電
設備の制御装置を示す。本実施形態の直流送電設備は、
交流系統１１の交流電力を交流母線１２、遮断器１４、
変換用変圧器１５ａ、１５ｂを介して順変換器１７ａ、
１７ｂでスイッチングすることにより、直流電力に変換
し、変換した直流電力を直流送電線３０ａ、３０ｂを使
って逆変換器側へ送電し、逆変換器２７ａ、２７ｂでス
イッチングすることによって再び交流電力に変換し、電
力用コンデンサ２６ａ、２６ｂ、変換用変圧器２５ａ、
２５ｂ、遮断器２４、交流母線１２を介して交流系統２
１へ変換した交流電力を供給する。交流系統１１は、発
電機などの交流電力を供給される側の系統であり、交流
系統２１は、離島などの負荷地で交流電力を供給する側
の系統である。１８、２８は、電流を平滑するための直
流リアクトルである。順変換器１７ａ、１７ｂ及び逆変
換器２７ａ、２７ｂの各々には、他励式変換器を構成す
るサイリスタひとつのみを示しているが、実際には、３
相分ブリッジ回路としてサイリスタ６個を配置する。そ
れぞれのサイリスタには、制御パネルを入力するための
制御装置１００と２００が接続される。また、制御に用
いる信号検出器として、逆変換器側の交流電圧Ｖａｃを
検出するための交流電圧検出器２３、直流電流Ｉｄｃを
検出するための直流電流検出器１９が取り付けられてい
る。
【０００７】制御装置１００は、逆変換器側の交流電圧
Ｖａｃの実効値変換回路１０５、伝送異常検出回路１０
６、交流電圧を一定に保つ交流電圧制御回路１０１、変
換器に流れる過電流を抑制する過電流抑制回路１０２、
１０１と１０２の一方の出力を選択する選択回路１０
３、制御角αｒから制御パルスを作成する位相制御回路
１０４を備える。通常運転時には、交流電圧制御回路１
０１が選択回路１０３で選択され、順変換器で逆変換器
側の交流電圧Ｖａｃを一定に制御する。位相制御回路１
０４では、制御角αｒに基づいて制御パルスが作られ、
順変換器１７ａ、１７ｂのサイリスタへ導かれる。位相
制御回路１０４は、交流系統１１の電圧位相に同期する
ように動作する。なお、逆変換器側の交流電圧Ｖａｃ
は、交流電圧検出器２３と制御装置１００との間に地理
的距離があるために伝送線３１を介して制御装置１００
に取り込まれる。一方、制御装置２００は、第１の逆変
換器２７ａと第２の逆変換器２７ｂの制御角αｉａ、α
ｉｂを調整する制御角調整回路２０１、逆変換器側の交
流電圧Ｖａｃの実効値変換回路２０５、過電圧を抑制す
る過電圧抑制回路２０２、制御角αｉから制御パルスを
作成する位相制御回路２０４を備える。通常運転時に
は、制御角調整回路２０１で一致した制御角αｉａとα
ｉｂが出力される。位相制御回路２０４では、一致した
制御角αｉａとαｉｂに基づいて制御パルスが作られ、
順変換器１７ａ、１７ｂのサイリスタへ導かれる。位相
制御回路２０４は、前記の位相制御回路１０４のように
交流系統に同期するための電源があれば、位相制御回路
１０４と同じ動作を行うが、ここでは、交流系統２１を
離島などの負荷地と想定しているために位相制御回路２
０４が同期するための電源がない。従って、ここでの位
相制御回路２０４は、自ら発振する位相と周波数を基に
制御パルスを作成する。
Ｖａｃの実効値変換回路１０５、伝送異常検出回路１０
６、交流電圧を一定に保つ交流電圧制御回路１０１、変
換器に流れる過電流を抑制する過電流抑制回路１０２、
１０１と１０２の一方の出力を選択する選択回路１０
３、制御角αｒから制御パルスを作成する位相制御回路
１０４を備える。通常運転時には、交流電圧制御回路１
０１が選択回路１０３で選択され、順変換器で逆変換器
側の交流電圧Ｖａｃを一定に制御する。位相制御回路１
０４では、制御角αｒに基づいて制御パルスが作られ、
順変換器１７ａ、１７ｂのサイリスタへ導かれる。位相
制御回路１０４は、交流系統１１の電圧位相に同期する
ように動作する。なお、逆変換器側の交流電圧Ｖａｃ
は、交流電圧検出器２３と制御装置１００との間に地理
的距離があるために伝送線３１を介して制御装置１００
に取り込まれる。一方、制御装置２００は、第１の逆変
換器２７ａと第２の逆変換器２７ｂの制御角αｉａ、α
ｉｂを調整する制御角調整回路２０１、逆変換器側の交
流電圧Ｖａｃの実効値変換回路２０５、過電圧を抑制す
る過電圧抑制回路２０２、制御角αｉから制御パルスを
作成する位相制御回路２０４を備える。通常運転時に
は、制御角調整回路２０１で一致した制御角αｉａとα
ｉｂが出力される。位相制御回路２０４では、一致した
制御角αｉａとαｉｂに基づいて制御パルスが作られ、
順変換器１７ａ、１７ｂのサイリスタへ導かれる。位相
制御回路２０４は、前記の位相制御回路１０４のように
交流系統に同期するための電源があれば、位相制御回路
１０４と同じ動作を行うが、ここでは、交流系統２１を
離島などの負荷地と想定しているために位相制御回路２
０４が同期するための電源がない。従って、ここでの位
相制御回路２０４は、自ら発振する位相と周波数を基に
制御パルスを作成する。
【０００８】次に、本実施形態の直流送電設備の起動
時、及び通常運転時の制御方法について、図２を用いて
説明する。波形は、上段より、逆変換器側交流電圧の実
効値Ｖａｃ ｒｍｓ、直流電流Ｉｄｃ、逆変換器の制御
角αｉ（第１の逆変換器制御角αｉａ、第２の逆変換器
制御角αｉｂ）、順変換器の制御角αｒである。順変換
器１７ａ、１７ｂは、時刻ｔ１以前に遮断器１４によっ
て交流系統１１に接続されているものとし、時刻ｔ１に
おいて、順変換器１７ａ、１７ｂと逆変換器２７ａと２
７ｂを起動（ゲートデブロック：サイリスタに制御パル
スを入力）している。この時、順変換器制御角αｒは、
逆変換器２７ａと２７ｂが転流できるように、例えばα
ｒ＝８７°とする。一方の第１、２の逆変換器制御角α
ｉａとαｉｂは、第１の逆変換器２７ａが順変換器運
転、第２の逆変換器２７ｂが逆変換器運転となるよう
に、例えばαｉａ＝１０°、αｉｂ＝１８０°とする。
また、上記の逆変換器制御角αｉａとαｉｂは、逆に第
１の逆変換器２７ａが逆変換器運転、第２の逆変換器２
７ｂが順変換器運転となるようにしても良い。これによ
り、負荷側の交流系統２１には、直流電流Ｉｄｃが逆変
換器２７ａと２７ｂの間を循環して流れるために電流が
流れず、逆変換器側交流電圧Ｖａｃも発生しない（波形
は、逆変換器側交流電圧Ｖａｃの実効値Ｖａｃ ｒｍｓ
として示している。）。なお、逆変換器２７ａ、２７ｂ
は、この時点で遮断器２４によって交流系統２１に接続
しても良いし、順変換器１７ａ、１７ｂと同様に時刻ｔ
１以前に接続していても良い。時刻ｔ２において、第１
の逆変換器制御角αｉａを時定数を持たせて第２の逆変
換器制御角αｉｂに一致させる。これにより、逆変換器
２７ａと２７ｂの間を循環していた直流電流Ｉｄｃが交
流系統２１に流れ出し、逆変換器側に交流電圧Ｖａｃが
立ち上がる。このようして、直流送電設備を起動する。
ここでは、第１の逆変換器制御角αｉａを第２の逆変換
器制御角αｉｂに一致させているが、制御角αｉａとα
ｉｂを例えば０°〜１８０°の任意の角度で一致させて
も上記と同じ効果が得られる。時刻ｔ３において、順変
換器側の交流電圧制御回路１０１を動作させ、逆変換器
の交流電圧実効値Ｖａｃ ｒｍｓと交流電圧設定値Ｖａ
ｃ１ ｒｅｆが一致するように制御角αｒを調整して逆
変換器側の交流電圧Ｖａｃを一定に制御し、直流送電設
備が通常運転に入る。ここで、通常、交流電圧設定値Ｖ
ａｃ１ ｒｅｆは、交流母線２２の定格電圧に設定する
が、系統の条件によっては高め、もしくは低めに設定し
ても良い。このように、本実施形態では、順変換器側で
逆変換器側交流電圧を一定に制御し、逆変換器側で第１
の逆変換器と第２の逆変換器の逆変換運転の制御角を調
整することにより、直流送電設備の電力変換効率を低下
することなく、逆変換器側交流電圧を負荷量に応じて一
定に保つので、負荷へ安定した電力を供給することがで
きる。
時、及び通常運転時の制御方法について、図２を用いて
説明する。波形は、上段より、逆変換器側交流電圧の実
効値Ｖａｃ ｒｍｓ、直流電流Ｉｄｃ、逆変換器の制御
角αｉ（第１の逆変換器制御角αｉａ、第２の逆変換器
制御角αｉｂ）、順変換器の制御角αｒである。順変換
器１７ａ、１７ｂは、時刻ｔ１以前に遮断器１４によっ
て交流系統１１に接続されているものとし、時刻ｔ１に
おいて、順変換器１７ａ、１７ｂと逆変換器２７ａと２
７ｂを起動（ゲートデブロック：サイリスタに制御パル
スを入力）している。この時、順変換器制御角αｒは、
逆変換器２７ａと２７ｂが転流できるように、例えばα
ｒ＝８７°とする。一方の第１、２の逆変換器制御角α
ｉａとαｉｂは、第１の逆変換器２７ａが順変換器運
転、第２の逆変換器２７ｂが逆変換器運転となるよう
に、例えばαｉａ＝１０°、αｉｂ＝１８０°とする。
また、上記の逆変換器制御角αｉａとαｉｂは、逆に第
１の逆変換器２７ａが逆変換器運転、第２の逆変換器２
７ｂが順変換器運転となるようにしても良い。これによ
り、負荷側の交流系統２１には、直流電流Ｉｄｃが逆変
換器２７ａと２７ｂの間を循環して流れるために電流が
流れず、逆変換器側交流電圧Ｖａｃも発生しない（波形
は、逆変換器側交流電圧Ｖａｃの実効値Ｖａｃ ｒｍｓ
として示している。）。なお、逆変換器２７ａ、２７ｂ
は、この時点で遮断器２４によって交流系統２１に接続
しても良いし、順変換器１７ａ、１７ｂと同様に時刻ｔ
１以前に接続していても良い。時刻ｔ２において、第１
の逆変換器制御角αｉａを時定数を持たせて第２の逆変
換器制御角αｉｂに一致させる。これにより、逆変換器
２７ａと２７ｂの間を循環していた直流電流Ｉｄｃが交
流系統２１に流れ出し、逆変換器側に交流電圧Ｖａｃが
立ち上がる。このようして、直流送電設備を起動する。
ここでは、第１の逆変換器制御角αｉａを第２の逆変換
器制御角αｉｂに一致させているが、制御角αｉａとα
ｉｂを例えば０°〜１８０°の任意の角度で一致させて
も上記と同じ効果が得られる。時刻ｔ３において、順変
換器側の交流電圧制御回路１０１を動作させ、逆変換器
の交流電圧実効値Ｖａｃ ｒｍｓと交流電圧設定値Ｖａ
ｃ１ ｒｅｆが一致するように制御角αｒを調整して逆
変換器側の交流電圧Ｖａｃを一定に制御し、直流送電設
備が通常運転に入る。ここで、通常、交流電圧設定値Ｖ
ａｃ１ ｒｅｆは、交流母線２２の定格電圧に設定する
が、系統の条件によっては高め、もしくは低めに設定し
ても良い。このように、本実施形態では、順変換器側で
逆変換器側交流電圧を一定に制御し、逆変換器側で第１
の逆変換器と第２の逆変換器の逆変換運転の制御角を調
整することにより、直流送電設備の電力変換効率を低下
することなく、逆変換器側交流電圧を負荷量に応じて一
定に保つので、負荷へ安定した電力を供給することがで
きる。
【０００９】また、本実施形態の直流送電設備の他の起
動時の制御方法を図３に示す。順変換器１７ａ、１７ｂ
及び逆変換器２７ａ、２７ｂは、時刻ｔ４以前に遮断器
１４、２４によって交流系統１１、２１に接続されてい
るものとし、時刻ｔ４において、順変換器は、交流電圧
制御回路１０１を動作させて、逆変換器は、制御角αｉ
ａとαｉｂを任意の角度で一致させて起動する。起動
後、逆変換器側の交流電圧Ｖａｃは、交流電圧制御回路
１０１によって一定に保たれる。
動時の制御方法を図３に示す。順変換器１７ａ、１７ｂ
及び逆変換器２７ａ、２７ｂは、時刻ｔ４以前に遮断器
１４、２４によって交流系統１１、２１に接続されてい
るものとし、時刻ｔ４において、順変換器は、交流電圧
制御回路１０１を動作させて、逆変換器は、制御角αｉ
ａとαｉｂを任意の角度で一致させて起動する。起動
後、逆変換器側の交流電圧Ｖａｃは、交流電圧制御回路
１０１によって一定に保たれる。
【００１０】次に、図１に示す過電流抑制回路１０２と
過電圧抑制回路２０２の動作について説明する。図４
に、過電流抑制回路１０２と過電圧抑制回路２０２の動
作特性を示す。横軸は、直流電流Ｉｄｃ、縦軸は、交流
電圧Ｖａｃを表わす。通常運転時、その動作点（図中の
●）は、順変換器側の交流電圧制御回路１０１の特性を
示す交流電圧設定値Ｖａｃ１ ｒｅｆの直線上を負荷の
大きさや力率に応じて０から直流電流定格値Ｉｄｃ１の
間を移動する。しかし、例えば、負荷量の変動が大きい
場合には、変換器に過電流や過電圧が発生することもあ
り、この場合、設備は、交流系統２１の停電を避けるた
めにできる限り運転を継続することが望ましい。そこ
で、過電流抑制回路１０２と過電圧抑制回路２０２によ
って過電流、過電圧を抑制して運転を継続する手段が有
効となる。過電流抑制回路１０２は、直流電流Ｉｄｃが
設定値Ｉｄｃ２ ｒｅｆを越えると、交流電圧制御モー
ドから選択回路１０３によって切り換えられ、直流電流
を抑制する。一方、過電圧抑制回路２０２は、逆変換器
側の交流電圧実効値Ｖａｃ ｒｍｓが設定値Ｖａｃ２ ｒ
ｅｆを越えると、即座に逆変換器制御角αｉａとαｉｂ
の差を大きくして過電圧を抑制する。なお、図１では、
過電圧抑制回路２０２の出力で第２の逆変換器制御角α
ｉａを操作する例を示しているが、第１の逆変換器制御
角αｉｂ、またはαｉａとαｉｂの両方を操作しても良
い。この動作により、過電流や過電圧が発生しても、こ
れらを回避して直流送電設備を継続して安定に運転する
ことができる。
過電圧抑制回路２０２の動作について説明する。図４
に、過電流抑制回路１０２と過電圧抑制回路２０２の動
作特性を示す。横軸は、直流電流Ｉｄｃ、縦軸は、交流
電圧Ｖａｃを表わす。通常運転時、その動作点（図中の
●）は、順変換器側の交流電圧制御回路１０１の特性を
示す交流電圧設定値Ｖａｃ１ ｒｅｆの直線上を負荷の
大きさや力率に応じて０から直流電流定格値Ｉｄｃ１の
間を移動する。しかし、例えば、負荷量の変動が大きい
場合には、変換器に過電流や過電圧が発生することもあ
り、この場合、設備は、交流系統２１の停電を避けるた
めにできる限り運転を継続することが望ましい。そこ
で、過電流抑制回路１０２と過電圧抑制回路２０２によ
って過電流、過電圧を抑制して運転を継続する手段が有
効となる。過電流抑制回路１０２は、直流電流Ｉｄｃが
設定値Ｉｄｃ２ ｒｅｆを越えると、交流電圧制御モー
ドから選択回路１０３によって切り換えられ、直流電流
を抑制する。一方、過電圧抑制回路２０２は、逆変換器
側の交流電圧実効値Ｖａｃ ｒｍｓが設定値Ｖａｃ２ ｒ
ｅｆを越えると、即座に逆変換器制御角αｉａとαｉｂ
の差を大きくして過電圧を抑制する。なお、図１では、
過電圧抑制回路２０２の出力で第２の逆変換器制御角α
ｉａを操作する例を示しているが、第１の逆変換器制御
角αｉｂ、またはαｉａとαｉｂの両方を操作しても良
い。この動作により、過電流や過電圧が発生しても、こ
れらを回避して直流送電設備を継続して安定に運転する
ことができる。
【００１１】図５は、図１の伝送異常検出回路１０６の
動作を説明するブロック図である。逆変換器側の交流電
圧Ｖａｃは、伝送線３１、実効値変換回路１０６を介し
て伝送異常検出回路１０６に取り込まれる。伝送異常検
出回路１０６では、メモリ等により構成される前値保持
回路１０６ａを備え、伝送異常時には、例えば、伝送異
常のリレー信号により伝送異常検出回路１０６の出力を
前値保持回路１０６ａの出力信号に切り換える。交流電
圧制御回路１０１は、伝送異常の間、前値保持信号によ
ってロックされ、伝送異常が解除された後、正規の交流
電圧制御一定を行う。このように、伝送異常の発生など
緊急時においても、これを回避して直流送電設備を継続
して安定に運転することができる。
動作を説明するブロック図である。逆変換器側の交流電
圧Ｖａｃは、伝送線３１、実効値変換回路１０６を介し
て伝送異常検出回路１０６に取り込まれる。伝送異常検
出回路１０６では、メモリ等により構成される前値保持
回路１０６ａを備え、伝送異常時には、例えば、伝送異
常のリレー信号により伝送異常検出回路１０６の出力を
前値保持回路１０６ａの出力信号に切り換える。交流電
圧制御回路１０１は、伝送異常の間、前値保持信号によ
ってロックされ、伝送異常が解除された後、正規の交流
電圧制御一定を行う。このように、伝送異常の発生など
緊急時においても、これを回避して直流送電設備を継続
して安定に運転することができる。
【００１２】本発明の実施形態として、コンデンサ転流
形変換器からなる直流電力を交流電力に変換するための
逆変換器が２台から構成される直流送電設備について説
明したが、本発明は、この逆変換器が２台以上の複数台
から構成される直流送電設備に適用できる。
形変換器からなる直流電力を交流電力に変換するための
逆変換器が２台から構成される直流送電設備について説
明したが、本発明は、この逆変換器が２台以上の複数台
から構成される直流送電設備に適用できる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンデンサ転流形変換器を用いた直流送電設備を離島送
電など短絡容量の小さい交流系統や電源のない交流系統
において、順変換器側で逆変換器側交流電圧を一定に制
御し、逆変換器側で第１の逆変換器と第２の逆変換器の
逆変換運転の制御角を調整することにより、直流送電設
備の電力変換効率を低下することなく、逆変換器側交流
電圧を負荷量に応じて一定に保つので、負荷へ安定した
電力を供給することができる。また、過電流や過電圧が
発生し、あるいは伝送異常などの緊急事態が発生して
も、これらを回避して直流送電設備を継続して安定に運
転することができる。
コンデンサ転流形変換器を用いた直流送電設備を離島送
電など短絡容量の小さい交流系統や電源のない交流系統
において、順変換器側で逆変換器側交流電圧を一定に制
御し、逆変換器側で第１の逆変換器と第２の逆変換器の
逆変換運転の制御角を調整することにより、直流送電設
備の電力変換効率を低下することなく、逆変換器側交流
電圧を負荷量に応じて一定に保つので、負荷へ安定した
電力を供給することができる。また、過電流や過電圧が
発生し、あるいは伝送異常などの緊急事態が発生して
も、これらを回避して直流送電設備を継続して安定に運
転することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるコンデンサ転流形変
換器を逆変換器側に適用した直流送電設備の制御装置を
示すブロック図
換器を逆変換器側に適用した直流送電設備の制御装置を
示すブロック図
【図２】本発明の起動時及び通常運転時の制御方法を説
明する図
明する図
【図３】本発明の起動時の他の制御方法を説明する図
【図４】本発明の過電流抑制回路と過電圧抑制回路の動
作特性を示す図
作特性を示す図
【図５】本発明の伝送異常検出回路の動作を説明するブ
ロック図
ロック図
１１、２１…交流系統、１２、２２…交流母線、１４、
２４…遮断器、１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ…変換
用変圧器、１７ａ、１７ｂ…順変換器、２７ａ…第１の
逆変換器、２７ｂ…第２の逆変換器、１８、２８…直流
リアクトル、１９…直流電流検出器、２３…交流電圧検
出器、２６ａ、２６ｂ…電力用コンデンサ、３０ａ、３
０ｂ…直流送電線、３１…伝送線、１００…順変換器の
制御装置、１０１…交流電圧制御回路、１０２…過電流
抑制回路、１０３…選択回路、１０４、２０４…位相制
御回路、１０５、２０５…実効値変換回路、２００…逆
変換器の制御装置、２０１…制御角調整回路、２０２…
過電圧抑制回路、１０６…伝送異常検出回路、１０６ａ
…前値保持回路
２４…遮断器、１５ａ、１５ｂ、２５ａ、２５ｂ…変換
用変圧器、１７ａ、１７ｂ…順変換器、２７ａ…第１の
逆変換器、２７ｂ…第２の逆変換器、１８、２８…直流
リアクトル、１９…直流電流検出器、２３…交流電圧検
出器、２６ａ、２６ｂ…電力用コンデンサ、３０ａ、３
０ｂ…直流送電線、３１…伝送線、１００…順変換器の
制御装置、１０１…交流電圧制御回路、１０２…過電流
抑制回路、１０３…選択回路、１０４、２０４…位相制
御回路、１０５、２０５…実効値変換回路、２００…逆
変換器の制御装置、２０１…制御角調整回路、２０２…
過電圧抑制回路、１０６…伝送異常検出回路、１０６ａ
…前値保持回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｍ 7/757 Ｈ０２Ｍ 7/757 (72)発明者 小西 博雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大橋 常良 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所電力事業部内 (72)発明者 高浜 朗 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所電力事業部内 (72)発明者 佐野 孝義 東京都中央区築地六丁目19番20号 株式会 社技術綜研内 Ｆターム(参考） 5G065 BA01 BA04 CA02 HA04 HA15 JA01 LA01 MA01 MA02 NA01 5G066 CA04 5H006 AA05 BB02 CA03 CB01 CB07 DA04 DB02 DC02 DC05 FA02 GA01 5H007 BB02 CA03 CB05 CC12 CC23 CC32 CD00 DA06 DC05 FA01 GA01
Claims (6)
- 【請求項１】 交流電力を直流電力に変換するための順
変換器と、コンデンサ転流形変換器からなる直流電力を
交流電力に変換するための逆変換器が少なくとも２台か
ら構成される直流送電設備の制御装置において、順変換
器側には交流電圧を制御する手段と、逆変換器側には２
台のうちの第１の逆変換器と第２の逆変換器の制御角を
各々に調整する手段と、前記逆変換器の交流電圧を検出
する手段と、前記検出した電圧値を順変換器側に送る手
段を備え、順変換器側で逆変換器側交流電圧を一定に制
御し、逆変換器側で前記第１の逆変換器と第２の逆変換
器を逆変換運転の制御角に調整することを特徴とする直
流送電設備の制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、順変換器側には電流
を検出する手段と過電流を抑制する手段を備え、前記順
変換器の制御角を制御して順変換器側で電流が制限値を
越えないように抑制することを特徴とする直流送電設備
の制御装置。 - 【請求項３】 請求項１において、逆変換器側には前記
逆変換器の交流電圧を取り込んで過電圧を抑制する手段
を備え、前記過電圧を抑制する手段の出力に基づいて前
記第１の逆変換器と第２の逆変換器間の制御角差を持た
せ、逆変換器側で電圧が制限値を越えないように抑制す
ることを特徴とする直流送電設備の制御装置。 - 【請求項４】 請求項１において、逆変換器側交流電圧
の前値保持手段を有する逆変換器側交流電圧の伝送異常
を検出する手段を備え、伝送の異常検出時には、伝送異
常前の保持された逆変換器側交流電圧値を使って順変換
器側で交流電圧制御を行うことを特徴とする直流送電設
備の制御装置。 - 【請求項５】 交流電力を直流電力に変換するための順
変換器と、コンデンサ転流形変換器からなる直流電力を
交流電力に変換するための少なくとも２台から構成され
る第１及び第２の逆変換器を備える直流送電設備であっ
て、前記順変換器、前記第１及び第２の逆変換器を各々
異なる固定の制御角によって起動し、その後、前記第１
及び第２の逆変換器の制御角を一致させることによって
逆変換器側交流電圧を立ち上げ、前記順変換器の交流電
圧を一定に制御することを特徴とする直流送電設備の制
御方法。 - 【請求項６】 交流電力を直流電力に変換するための順
変換器と、コンデンサ転流形変換器からなる直流電力を
交流電力に変換するための少なくとも２台から構成され
る第１及び第２の逆変換器を備える直流送電設備であっ
て、前記順変換器を交流電圧一定制御の制御角、前記第
１及び第２の逆変換器を一致した固定の制御角で起動
し、前記順変換器の交流電圧を一定に制御することを特
徴とする直流送電設備の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05024199A JP3700018B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 直流送電設備の制御装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05024199A JP3700018B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 直流送電設備の制御装置及びその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000253582A true JP2000253582A (ja) | 2000-09-14 |
| JP3700018B2 JP3700018B2 (ja) | 2005-09-28 |
Family
ID=12853509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05024199A Expired - Fee Related JP3700018B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 直流送電設備の制御装置及びその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3700018B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018068435A1 (zh) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 许继集团有限公司 | 多端高压直流输电系统换流器在线投入方法 |
| US11329486B2 (en) | 2017-04-27 | 2022-05-10 | Nr Electric Co., Ltd | Method for initiating flexible DC transmission system under isolated island condition |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP05024199A patent/JP3700018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018068435A1 (zh) * | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 许继集团有限公司 | 多端高压直流输电系统换流器在线投入方法 |
| US11329486B2 (en) | 2017-04-27 | 2022-05-10 | Nr Electric Co., Ltd | Method for initiating flexible DC transmission system under isolated island condition |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3700018B2 (ja) | 2005-09-28 |
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