JP2002262574A - Separately excited power converter - Google Patents

Separately excited power converter

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JP2002262574A
JP2002262574A JP2001059366A JP2001059366A JP2002262574A JP 2002262574 A JP2002262574 A JP 2002262574A JP 2001059366 A JP2001059366 A JP 2001059366A JP 2001059366 A JP2001059366 A JP 2001059366A JP 2002262574 A JP2002262574 A JP 2002262574A
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JP
Japan
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converter
current
margin angle
commutation
commutation reactance
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JP2001059366A
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Japanese (ja)
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Takanobu Kawasaki
隆信 川崎
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separately excited power converter which secures an appropriate margin angle, and has no risk of a commutation failure. SOLUTION: The converter 1 which is fitted with a thyristor bridge 2 and converts an AC into a DC, and a margin angle controlling part 92 which computes and outputs the control angle of lag or control angle of lead of the thyristor bridge 2 from an input alternating voltage, flowing current, and commutation reactance of the converter 1, are provided. This control part 92 is provided with a commutation reactance correction signal outputting part 930, which corrects the commutation reactance Xc from the input alternating current or output direct current of the converter 1, and an open loop margin angle control part 920, which receives a signal from the outputting part 930, computes and outputs a margin angle control signal for the thyristor bridge 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、直流送電、周波数
変換装置等に使用する他励式電力変換装置に係り、余裕
角制御を改善した他励式電力変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separately-excited power converter for use in DC power transmission, frequency converters, and the like, and more particularly to a separately-excited power converter with improved margin angle control.

【0002】[0002]

【従来の技術】直流送電や周波数変換装置に用いられて
いる従来の他励式電力変換装置の例を図2に示す。図2
に示すように、変換器1はサイリスタブリッジ2とアノ
ードリアクトル3で構成し、3個のアノードリアクトル
3を接続した側を平滑リアクトル4を介して他端子5と
接続し直流回路を構成している。
2. Description of the Related Art FIG. 2 shows an example of a conventional separately-excited power converter used for DC power transmission and frequency converters. FIG.
As shown in FIG. 1, the converter 1 is composed of a thyristor bridge 2 and an anode reactor 3, and the side to which the three anode reactors 3 are connected is connected to another terminal 5 via a smoothing reactor 4 to form a DC circuit. .

【0003】変換器1の交流側は、変換器用変圧器6を
介して交流系統7に接続している。制御装置8は、直流
回路の直流電圧検出器9、直流電流検出器10および交
流回路のバルブ巻線電圧検出器11から直流電圧Ed、
直流電流Idおよびバルブ巻線電圧Eiを入力して制御
角αを出力する。
[0003] The AC side of the converter 1 is connected to an AC system 7 via a converter transformer 6. The control device 8 outputs a DC voltage Ed, a DC voltage from the DC voltage detector 9, a DC current detector 10, and a valve winding voltage detector 11 of the AC circuit.
The control angle α is output by inputting the DC current Id and the valve winding voltage Ei.

【0004】バルブ巻線電圧は変換器用変圧器6の系統
側の電圧を検出しバルブ巻線電圧に換算して制御装置8
に入力する検出方法もあるが、結果として使用する値は
同じになるので、図2では直接バルブ巻線電圧を検出す
る構成で示している。ゲートパルス発生装置12は、制
御装置8からの制御角αでゲートパルスを発生し変換器
1のサイリスタブリッジ2に出力する。
[0004] The valve winding voltage is detected by detecting the voltage on the system side of the converter transformer 6 and converting it to a valve winding voltage.
, There is also a detection method, but the values used as a result are the same. Therefore, FIG. 2 shows a configuration for directly detecting the valve winding voltage. The gate pulse generator 12 generates a gate pulse at the control angle α from the controller 8 and outputs the gate pulse to the thyristor bridge 2 of the converter 1.

【0005】図3に制御装置8の構成の一例を示す。制
御装置8の構成は、システムにより若干異なってくる
が、図3は基本的に用いられている例を示している。制
御装置8は、直流電流Idを入力しフィードバック制御
を行い、直流電流制御信号ACRαを出力する直流電流
制御部80、直流電圧Edを入力しフィードバック制御
を行い、直流電圧制御信号AVRαを出力する直流電圧
制御部81、直流電流Idとバルブ巻線電圧Eiを入力
し余裕角制御信号AGRαを出力する余裕角制御部8
2、および、前記の直流電流信号ACRαと直流電圧信
号AVRαおよび余裕角制御信号AGRαの選択を行い
制御角αを出力する制御角選択部83で構成されてい
る。余裕角制御部82は、直流電流Idとバルブ巻線電
圧Eiで余裕角制御信号AGRαを演算する開ループ制
御方式の余裕角制御としている。
FIG. 3 shows an example of the configuration of the control device 8. Although the configuration of the control device 8 is slightly different depending on the system, FIG. 3 shows an example basically used. The control device 8 receives the DC current Id, performs feedback control, and outputs a DC current control signal ACRα. The DC current control unit 80 receives the DC voltage Ed, performs feedback control, and outputs a DC voltage control signal AVRα. Voltage control unit 81, margin angle control unit 8 which receives DC current Id and valve winding voltage Ei, and outputs margin angle control signal AGRα.
And a control angle selector 83 for selecting the DC current signal ACRα, the DC voltage signal AVRα and the margin angle control signal AGRα and outputting the control angle α. The margin angle control unit 82 performs margin angle control of an open loop control system that calculates the margin angle control signal AGRα using the DC current Id and the valve winding voltage Ei.

【0006】図4に余裕角制御部82の一例を示す。す
なわち、開ループ余裕角制御部820に直流電流Id、
バルブ巻線電圧Eiおよび、設定値として転流リアクタ
ンスXcおよび余裕角基準γを入力し、次の関係式
(1),(2)によって演算を行い、余裕角制御信号A
GRαを出力する。制御角αと余裕角γのあいだには次
の式(1)に示す関係がある。
FIG. 4 shows an example of the margin angle control unit 82. That is, the DC current Id,
The valve winding voltage Ei, the commutation reactance Xc and the margin angle reference γ are input as set values, and calculations are performed using the following relational expressions (1) and (2) to obtain the margin angle control signal A.
GRa is output. The following equation (1) holds between the control angle α and the margin angle γ.

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】Ei:バルブ巻線の線間電圧、Xc:転流
リアクタンス、Id:直流電流。 制御角α=余裕角制御信号AGRα として、関係式(1)から余裕角制御信号AGRαを求
めると次の(2)式になる。
[0008] Ei: line voltage of the valve winding, Xc: commutation reactance, Id: DC current. When the margin angle control signal AGRα is obtained from the relational expression (1), assuming that the control angle α = the margin angle control signal AGRα, the following equation (2) is obtained.

【0009】[0009]

【数2】 (Equation 2)

【0010】開ループ余裕角制御部820は、式(2)
を演算することにより余裕角制御信号AGRαを出力す
る。
The open loop margin angle control unit 820 is given by the following equation (2).
And outputs the margin angle control signal AGRα.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような従
来の他励式電力変換装置における余裕角制御には次のよ
うな問題がある。通常、開ループ余裕角制御部820に
入力する転流リアクタンスXcは、図2の変換器用変圧
器6のインピーダンスを図4の転流リアクタンスXcの
設定値に固定値で設定し使用している。
The margin angle control in the conventional separately-excited power converter described above has the following problems. Normally, the commutation reactance Xc input to the open-loop margin angle control unit 820 is used by setting the impedance of the transformer 6 for the converter in FIG. 2 to a fixed value for the set value of the commutation reactance Xc in FIG.

【0012】しかし実際の転流リアクタンスは、図2に
示した変換器用変圧器6のインピーダンスとアノードリ
アクトル3のインピーダンスで決定される。またアノー
ドリアクトル3には一般的に過飽和リアクトルを使用す
るため、電流が小さいときにはインピーダンスが大き
く、電流が大きいときにはインピーダンスが小さい特性
になる。これにより、図4に示した転流リアクタンスX
cの設定値のように固定値とした場合、余裕角制御信号
AGRαは電流が小さいときには過小傾向となり、電流
が大きいときには過大傾向になる。
However, the actual commutation reactance is determined by the impedance of the transformer for converter 6 and the impedance of the anode reactor 3 shown in FIG. Further, since a saturable reactor is generally used for the anode reactor 3, the impedance is large when the current is small, and the impedance is small when the current is large. As a result, the commutation reactance X shown in FIG.
When a fixed value such as the set value of c is used, the margin angle control signal AGRα tends to be too small when the current is small, and tends to be too large when the current is large.

【0013】余裕角制御信号AGRαが適正に出力され
ないことにより転流失敗が発生すると、変換器にストレ
スがかかり場合によっては破損する可能性がある。また
転流失敗により変換器1の出力する無効電力が増加し変
換器1と交流系統7に接続されている機器にも重大事故
を発生させる可能性がある。そこで本発明は、適正な余
裕角を確保し転流失敗を生じることのない他励式電力変
換装置を提供することを目的とする。
If the commutation failure occurs due to the improper output of the margin angle control signal AGRα, the converter may be stressed and possibly damaged. In addition, due to the commutation failure, the reactive power output from the converter 1 increases, and a serious accident may occur in the devices connected to the converter 1 and the AC system 7. Therefore, an object of the present invention is to provide a separately-excited power converter that secures an appropriate margin angle and does not cause a commutation failure.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の他励式電力変換装置は、サイリスタブリッジ
を備えて交流を直流に変換する変換器と、この変換器の
交流入力電圧、通電電流および転流リアクタンスから前
記サイリスタブリッジの制御遅れ角または制御進み角を
演算し出力する余裕角制御部とを備え、この余裕角制御
部は、前記変換器の入力交流電流または出力直流電流か
ら転流リアクタンスを補正する転流リアクタンス補正信
号出力部と、この転流リアクタンス補正信号出力部から
信号を受けて前記サイリスタブリッジの余裕角制御信号
を演算し出力する開ループ余裕角制御部とを備えた構成
とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a separately-excited power converter having a thyristor bridge for converting AC into DC, an AC input voltage of the converter, and a power supply for the converter. A margin angle control unit for calculating and outputting a control delay angle or a control advance angle of the thyristor bridge from the current and the commutation reactance, wherein the margin angle control unit converts the input AC current or the output DC current of the converter into a A commutation reactance correction signal output unit for correcting commutation reactance, and an open-loop margin angle control unit that receives a signal from the commutation reactance correction signal output unit, calculates and outputs a margin angle control signal for the thyristor bridge. Configuration.

【0015】本発明の他励式電力変換装置においては、
開ループ余裕角制御部において算出される余裕角制御信
号に変換器内のインピーダンスが適正に反映され、適正
な余裕角を確保して転流失敗を防ぐことができる。
In the separately excited power converter of the present invention,
The impedance in the converter is appropriately reflected in the margin angle control signal calculated by the open loop margin angle control unit, and an appropriate margin angle can be secured to prevent commutation failure.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の他励式電力
変換装置を図1を参照して説明する。すなわち、本実施
の形態の他励式電力変換装置は、余裕角制御部92に転
流リアクタンス補正信号出力部930を有する。その他
の構成は、図2〜図4に示した従来の装置と同じであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A separately-excited power converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. That is, the separately-excited power converter of the present embodiment has commutation reactance correction signal output section 930 in margin angle control section 92. Other configurations are the same as those of the conventional apparatus shown in FIGS.

【0017】転流リアクタンス補正信号出力部930
は、直流電流Idを入力することにより、電流により変
化するアノードリアクトル3のインピーダンスを近似関
数化し、転流リアクタンスXcの総合値を出力する機能
を有する。開ループ余裕角制御部920は、直流電流I
dとバルブ巻線電圧Eiおよび転流リアクタンスXcを
入力し余裕角制御信号AGRαを出力する。
Commutation reactance correction signal output section 930
Has a function of converting the impedance of the anode reactor 3 that changes according to the current into an approximate function by inputting the DC current Id, and outputting a total value of the commutation reactance Xc. The open loop margin angle control unit 920 controls the DC current I
d, the valve winding voltage Ei, and the commutation reactance Xc are input, and the margin angle control signal AGRα is output.

【0018】アノードリアクトル3のインピーダンス
は、アノードリアクトル3に流れる電流と流れている時
間で決定される。アノードリアクトル3に流れる電流の
最大値は直流電流と同じである。流れる期間は変換器が
転流している時間であり、電気角で120°の間電流が
流れる。定常的には電流が流れる期間はほぼ一定である
ため、直流電流によりアノードリアクトル3のインピー
ダンスが決定される。
The impedance of the anode reactor 3 is determined by a current flowing through the anode reactor 3 and a flowing time. The maximum value of the current flowing through the anode reactor 3 is the same as the DC current. The flowing period is a period during which the converter is commutating, and a current flows during an electrical angle of 120 °. Since the period during which the current flows is almost constant, the impedance of the anode reactor 3 is determined by the DC current.

【0019】このことから、直流電流Idからアノード
リアクトル3のインピーダンス値を算出することが可能
である。従って、直流電流Idから転流リアクタンスX
cの値を決定し、直接開ループ余裕角制御部への入力と
する。
From this, it is possible to calculate the impedance value of the anode reactor 3 from the DC current Id. Therefore, the commutation reactance X is calculated from the DC current Id.
The value of c is determined and is directly input to the open loop margin angle control unit.

【0020】このように、転流リアクタンスXcの値を
変換器1に流れる電流により決定するため、制御に使用
する転流リアクタンスXcの過不足が発生せず、開ルー
プ余裕角制御部920の出力値AGRαを適正とするこ
とができ、転流失敗等変換器1の事故を防ぐことが可能
になる。
As described above, since the value of the commutation reactance Xc is determined by the current flowing through the converter 1, the commutation reactance Xc used for control does not become excessive or insufficient, and the output of the open-loop margin angle control unit 920 does not occur. The value AGRα can be made appropriate, and an accident of the converter 1 such as a commutation failure can be prevented.

【0021】以上説明したとおり、本実施の形態の他励
式電力変換装置においては、転流リアクタンスXcを補
正することにより、適正な余裕角制御信号AGRαが得
られるので、余裕角不足による転流失敗等の変換器1の
事故を防ぐことができる。
As described above, in the separately-excited power converter of the present embodiment, an appropriate margin angle control signal AGRα can be obtained by correcting the commutation reactance Xc. Can be prevented.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明の他励式電力変換装置において
は、サイリスタブリッジにたいして適正な余裕角を確保
し、転流失敗等の変換器として過酷な異常および系統事
故等が発生することを防止することができる。
In the separately-excited power converter according to the present invention, an appropriate margin angle is secured for the thyristor bridge, and severe abnormalities such as commutation failure and system accidents are prevented from occurring. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の他励式電力変換装置の要
部を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a separately-excited power converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の他励式電力変換装置を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a conventional separately-excited power converter.

【図3】従来の他励式電力変換装置の制御装置を示すブ
ロック図。
FIG. 3 is a block diagram showing a control device of a conventional separately-excited power converter.

【図4】従来の他励式電力変換装置の余裕角制御部を示
すブロック図。
FIG. 4 is a block diagram showing a margin angle control unit of a conventional separately-excited power converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…変換器、2…サイリスタブリッジ、3…アノードリ
アクトル、4…平滑リアクトル、5…他端子、6…変換
器用変圧器、7…交流系統、8…制御装置、9…直流電
圧検出器、10…直流電流検出器、11…バルブ巻線電
圧検出器、12…ゲートパルス発生装置、80…直流電
流制御部、81…直流電圧制御部、82,92…余裕角
制御部、83…制御角選択部、820,920…開ルー
プ余裕角制御部、930…転流リアクタンス補正信号出
力部、Id…直流電流、Ed…直流電圧、Ei…バルブ
巻線電圧、Xc…転流リアクタンス、γ…余裕角基準、
ACRα…直流電流制御信号、AVRα…直流電圧制御
信号、AGRα…余裕角制御信号、α…制御角。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Converter, 2 ... Thyristor bridge, 3 ... Anode reactor, 4 ... Smoothing reactor, 5 ... Other terminals, 6 ... Transformer transformer, 7 ... AC system, 8 ... Control device, 9 ... DC voltage detector, 10 ... DC current detector, 11 ... Valve winding voltage detector, 12 ... Gate pulse generator, 80 ... DC current control unit, 81 ... DC voltage control unit, 82,92 ... Margin angle control unit, 83 ... Control angle selection 820, 920: open loop margin angle control unit, 930: commutation reactance correction signal output unit, Id: DC current, Ed: DC voltage, Ei: valve winding voltage, Xc: commutation reactance, γ: margin angle Criteria,
ACRα: DC current control signal, AVRα: DC voltage control signal, AGRα: margin angle control signal, α: control angle.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サイリスタブリッジを備えて交流を直流
に変換する変換器と、この変換器の交流入力電圧、通電
電流および転流リアクタンスから前記サイリスタブリッ
ジの制御遅れ角または制御進み角を演算し出力する余裕
角制御部とを備え、この余裕角制御部は、前記変換器の
入力交流電流または出力直流電流から転流リアクタンス
を補正する転流リアクタンス補正信号出力部と、この転
流リアクタンス補正信号出力部から信号を受けて前記サ
イリスタブリッジの余裕角制御信号を演算し出力する開
ループ余裕角制御部とを備えたことを特徴とする他励式
電力変換装置。
A converter having a thyristor bridge for converting alternating current to direct current, and calculating and outputting a control delay angle or a control advance angle of the thyristor bridge from an AC input voltage, a conduction current and a commutation reactance of the converter. A margin angle control unit that performs a commutation reactance correction signal output unit that corrects a commutation reactance from an input AC current or an output DC current of the converter, and outputs the commutation reactance correction signal. An open-loop margin angle control unit that receives a signal from the unit and calculates and outputs a margin angle control signal of the thyristor bridge.
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