JP2015095926A - 電力変換システムおよび電力変換システムの初充電方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のサイリスタ変換器は、電源が存在しない無電源系統に連系して運転することはできなかった。【解決手段】電力変換システム１０４は、サイリスタ変換器１１６の直流側およびサイリスタ変換器１１５の直流側を直流線路を介して接続した他励ＨＶＤＣシステム１０６と、サイリスタ変換器１１５の交流側に接続され、かつ、エネルギ貯蔵素子であるコンデンサを備える電圧形変換器１０８と、サイリスタ変換器１１５の交流側と無電源系統１０１との間に接続される開閉器１０２とを備える。【選択図】図１
Description
本発明は、交流電力を直流電力に、またはその逆に変換する電力変換システムおよび電力変換システムの初充電方法に関する。より具体的には、サイリスタ変換器を用いた他励直流送電システムと電圧形変換器およびその初充電方法に関する。
サイリスタ変換器を用いた他励直流送電システム（以下、他励ＨＶＤＣ（High-Voltage Direct Current）システムと記載している場合がある。）の大容量化が進み、最近では数ＧＷ級のシステムが実用化されている。サイリスタ変換器とは、交流電力を直流電力に、またはその逆に変換する交直電力変換回路の一種である。
例えば特許文献１の第２図と第３図には、サイリスタコントロールドリアクトルが、しゃ断器を介してフィックスドコンデンサに並列接続された構成が開示されている。この特許文献１の実施例には、「ＨＶＤＣが運転中の場合には、スイッチ１２２は開であるから電力動揺抑制制御は切り離されて、ＳＶＣはＨＶＤＣが接続された系統の電圧を一定に維持する。」と記載されている。この特許文献１において、ＳＶＣ（Static Var Compensator）とは、無効電力補償装置のことをいう。
サイリスタ変換器に用いられているサイリスタは、オン制御形パワー半導体素子である。サイリスタにゲート電流や光を用いてターンオンさせることはできるが、このサイリスタをゲート電流や光を用いてターンオフさせることはできない。サイリスタは、外部の交流電圧によってアノード電流が減衰し、かつ、逆バイアスされることによってターンオフする。したがって、サイリスタ変換器を運転するには、外部の交流電圧が必要である。
特許文献１に記載の他励無効電力補償装置は、サイリスタを用いたサイリスタ変換器である。そのため、特許文献１に記載の他励無効電力補償装置は、確立している交流電圧が存在しない場合には運転することができない。
したがって、サイリスタ変換器のみを用いても、または、サイリスタ変換器と他励無効電力補償装置とを並列接続したシステムを用いても、電源が存在しない系統（以下、無電源系統と称する）に連系して運転することはできなかった。
そこで、本発明は、電源が存在しない系統に連系させて、サイリスタ変換器を動作可能とする電力変換システムおよび電力変換システムの初充電方法を提供することを課題とする。
前記した課題を解決するため、第１の発明では、第１サイリスタ変換器の直流側および第２サイリスタ変換器の直流側を直流線路を介して接続した他励直流送電システムと、前記第２サイリスタ変換器の交流側に接続され、かつ、エネルギ貯蔵素子を備える電圧形変換器と、前記第２サイリスタ変換器の交流側と無電源系統との間に接続される開閉器と、を備えることを特徴とする電力変換システムとした。
このようにすることで、電源が存在しない系統である無電源系統に連系させて、第１サイリスタ変換器と第２サイリスタ変換器とを動作させることができる。
第２の発明では、第１サイリスタ変換器の直流側および第２サイリスタ変換器の直流側を直流線路を介して接続した他励直流送電システムと、前記第２サイリスタ変換器の交流側に接続され、かつ、エネルギ貯蔵素子を備える電圧形変換器と、前記第２サイリスタ変換器の交流側と無電源系統の間に接続される開閉器と、前記他励直流送電システム、前記電圧形変換器および前記開閉器を制御する制御部と、を備える電力変換システムの初充電方法であって、前記制御部は、前記開閉器を開いたのち、前記第１サイリスタ変換器から前記直流線路に電流を流し、前記第２サイリスタ変換器を介して、前記電圧形変換器に電流を流すことにより、前記電圧形変換器の前記エネルギ貯蔵素子を充電する、ことを特徴とする電力変換システムの初充電方法とした。
このようにすることで、電源が存在しない系統である無電源系統に連系させて、第１サイリスタ変換器と第２サイリスタ変換器とを動作させるために、エネルギ貯蔵素子を充電することができる。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
本発明によれば、電源が存在しない系統に連系させて、サイリスタ変換器を動作可能とする電力変換システムおよび電力変換システムの初充電方法を提供可能である。
以降、本発明を実施するための形態を、各図を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、他励ＨＶＤＣシステムを構成するサイリスタ変換器の一端と、電圧形変換器とが、それぞれ変圧器を介して同一母線に接続している構成である。第１の実施形態によれば、他励ＨＶＤＣシステムの一端のサイリスタ変換器の交流側に無電源系統が接続されている場合であっても、他励ＨＶＤＣシステムを運転することができる。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、他励ＨＶＤＣシステムを構成するサイリスタ変換器の一端と、電圧形変換器とが、それぞれ変圧器を介して同一母線に接続している構成である。第１の実施形態によれば、他励ＨＶＤＣシステムの一端のサイリスタ変換器の交流側に無電源系統が接続されている場合であっても、他励ＨＶＤＣシステムを運転することができる。
図１は、第１の実施形態における電力変換システム１０４を示す概略の構成図である。
図１に示すように、電力変換システム１０４は、無電源系統１０１と交流系統１２５の間で電力を融通するシステムである。
図１に示すように、電力変換システム１０４は、無電源系統１０１と交流系統１２５の間で電力を融通するシステムである。
無電源系統１０１は、所定振幅かつ所定周波数の交流電圧を維持する電源を持たない系統である。ただし、無電源系統１０１は、母線１０３に確立している所定振幅、所定周波数の交流電圧に対して、任意の振幅・位相の電流を流すことにより、有効・無効電力を発生させる電源を含む場合もある。これらの電源には、例えば、風力発電システムや太陽光発電システムに付随する系統連系インバータなどが含まれる。
以下、電力変換システム１０４の内部構成を説明する。
電力変換システム１０４は、他励ＨＶＤＣシステム１０６と、電圧形変換器１０８と、これらを相互に接続する母線１０３と、遮断器１０５，１０７と、無電源系統１０１との間を開閉する開閉器１０２とを備えている。電力変換システム１０４は更に、他励ＨＶＤＣシステム１０６などを制御する他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９と、電圧形変換器１０８などを制御する電圧形変換器制御部１１０と、蓄電池１１１，１１２とを備えている。電力変換システム１０４は、無電源系統１０１と連系して電力の供給を受けて、その電力を交流系統１２５に対して供給するものである。
なお、各図において他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、「他励ＨＶＤＣ制御部」と記載されている。
電力変換システム１０４は、他励ＨＶＤＣシステム１０６と、電圧形変換器１０８と、これらを相互に接続する母線１０３と、遮断器１０５，１０７と、無電源系統１０１との間を開閉する開閉器１０２とを備えている。電力変換システム１０４は更に、他励ＨＶＤＣシステム１０６などを制御する他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９と、電圧形変換器１０８などを制御する電圧形変換器制御部１１０と、蓄電池１１１，１１２とを備えている。電力変換システム１０４は、無電源系統１０１と連系して電力の供給を受けて、その電力を交流系統１２５に対して供給するものである。
なお、各図において他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、「他励ＨＶＤＣ制御部」と記載されている。
他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、制御・通信線１２２を介して、他励ＨＶＤＣシステム１０６を制御する。電圧形変換器制御部１１０は、制御・通信線１２４を介して、電圧形変換器１０８を制御する。他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９と電圧形変換器制御部１１０とは、制御・通信線１２３を介して相互に通信可能である。
蓄電池１１１は、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９に電源を供給する。蓄電池１１２は、電圧形変換器制御部１１０に電源を供給する。蓄電池１１１は、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９に含まれる電子回路や図示されていないゲートドライバ回路等を動作させるために充分な電力を供給する能力を有している。蓄電池１１２は、電圧形変換器制御部１１０に含まれる電子回路や図示されていないゲートドライバ回路等を動作させるために充分な電力を供給する能力を有している。無電源系統１０１から電力を供給できない場合であっても、蓄電池１１１，１１２により、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９や電圧形変換器制御部１１０を動作させて、他励ＨＶＤＣシステム１０６と電圧形変換器１０８とを駆動制御することができる。
以下、他励ＨＶＤＣシステム１０６の内部構成を説明する。
他励ＨＶＤＣシステム１０６は、一端にサイリスタ変換器１１６（第１のサイリスタ変換器）と変圧器１１４とを備え、他端にサイリスタ変換器１１５（第２のサイリスタ変換器）と変圧器１１３とを備え、更にその中間に直流線路インダクタンス１１７を備えている。
他励ＨＶＤＣシステム１０６の一端のサイリスタ変換器１１５の交流側のｕ相・ｖ相・ｗ相は、変圧器１１３と外部の遮断器１０５とを介して母線１０３に連系している。
他励ＨＶＤＣシステム１０６の他端のサイリスタ変換器１１６の交流側のａ相・ｂ相・ｃ相は、変圧器１１４を介して交流系統１２５に連系している。
サイリスタ変換器１１５の直流側とサイリスタ変換器１１６の直流側とは、直流線路インダクタンス１１７を介して接続されている。
他励ＨＶＤＣシステム１０６は、一端にサイリスタ変換器１１６（第１のサイリスタ変換器）と変圧器１１４とを備え、他端にサイリスタ変換器１１５（第２のサイリスタ変換器）と変圧器１１３とを備え、更にその中間に直流線路インダクタンス１１７を備えている。
他励ＨＶＤＣシステム１０６の一端のサイリスタ変換器１１５の交流側のｕ相・ｖ相・ｗ相は、変圧器１１３と外部の遮断器１０５とを介して母線１０３に連系している。
他励ＨＶＤＣシステム１０６の他端のサイリスタ変換器１１６の交流側のａ相・ｂ相・ｃ相は、変圧器１１４を介して交流系統１２５に連系している。
サイリスタ変換器１１５の直流側とサイリスタ変換器１１６の直流側とは、直流線路インダクタンス１１７を介して接続されている。
ここで、直流線路インダクタンス１１７は、直流架空送電線、直流ケーブル、バスバー、その他、２つのサイリスタ変換器１１５，１１６を接続する直流電路のインダクタンスを代表するものである。よって、どのような種類の直流線路を用いても、第１の実施形態の効果を得ることができる。
サイリスタ変換器１１５は、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｕｎ，１１８ｖｐ，１１８ｖｎ，１１８ｗｐ，１１８ｗｎを三相ブリッジ状に接続して構成した交直変換回路である。同様に、サイリスタ変換器１１６は、サイリスタ１１８ａｐ，１１８ａｎ，１１８ｂｐ，１１８ｂｎ，１１８ｃｐ，１１８ｃｎを三相ブリッジ状に接続して構成した交直変換回路である。
第１の実施形態では、サイリスタ変換器１１６の直流側（Ｐ点、Ｎ点）には、電圧Ｖｄｃが生じる。また、直流線路インダクタンス１１７には、電流Ｉｄｃが流れる。
第１の実施形態では、サイリスタ変換器１１６の直流側（Ｐ点、Ｎ点）には、電圧Ｖｄｃが生じる。また、直流線路インダクタンス１１７には、電流Ｉｄｃが流れる。
以下の説明で特に区別する必要が無い場合、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｕｎ，１１８ｖｐ，１１８ｖｎ，１１８ｗｐ，１１８ｗｎおよびサイリスタ１１８ａｐ，１１８ａｎ，１１８ｂｐ，１１８ｂｎ，１１８ｃｐ，１１８ｃｎを、単に「サイリスタ１１８」と記載している場合がある。
なお、サイリスタ変換器１１５の出力電圧が、母線１０３の電圧と等しい場合には、変圧器１１３を省略することが可能である。同様に、サイリスタ変換器１１６の出力電圧が、交流系統１２５の電圧と概ね等しい場合には、変圧器１１４を省略することが可能である。
以下、電圧形変換器１０８の内部構成を説明する。電圧形変換器１０８は、エネルギ貯蔵素子であるコンデンサを備え、貯蔵したエネルギにより他励ＨＶＤＣシステム１０６のサイリスタ変換器１１５，１１６を動作させるものである。
図１に示した電圧形変換器１０８の回路方式は、下記文献で示されているＭＭＣＣ−ＳＤＢＣである。しかし、他の回路方式の電圧形変換器を用いた場合にも、第１の実施形態の効果を得ることができる。以降、下記文献を、以下「ＭＭＣＣを分類した文献」と記載する。
図１に示した電圧形変換器１０８の回路方式は、下記文献で示されているＭＭＣＣ−ＳＤＢＣである。しかし、他の回路方式の電圧形変換器を用いた場合にも、第１の実施形態の効果を得ることができる。以降、下記文献を、以下「ＭＭＣＣを分類した文献」と記載する。
（ＭＭＣＣを分類した文献）
著者 ：H. Akagi
文献名称："Classification, terminology, and application of the modular multilevel cascade converter (MMCC)"
掲載誌 ：Power Electronics,IEEE Transactions on (Volume:26,Issue:11)
発行月 ：Nov. 2011
頁番号 ：pp. 3119-3130.
著者 ：H. Akagi
文献名称："Classification, terminology, and application of the modular multilevel cascade converter (MMCC)"
掲載誌 ：Power Electronics,IEEE Transactions on (Volume:26,Issue:11)
発行月 ：Nov. 2011
頁番号 ：pp. 3119-3130.
電圧形変換器１０８は、３個のリアクトル１２０ｒｓ，１２０ｓｔ，１２０ｔｒと、３個のアーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒと、変圧器１１９とを備えている。
以下の説明で特に区別する必要が無い場合、アーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒを総称して単に「アーム１２１」と記載している場合がある。同様に、リアクトル１２０ｒｓ，１２０ｓｔ，１２０ｔｒを総称して単に「リアクトル１２０」と記載している場合がある。電圧形変換器１０８の変圧器１１９の１次側は、遮断器１０７を介して母線１０３に連系している。
以下の説明で特に区別する必要が無い場合、アーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒを総称して単に「アーム１２１」と記載している場合がある。同様に、リアクトル１２０ｒｓ，１２０ｓｔ，１２０ｔｒを総称して単に「リアクトル１２０」と記載している場合がある。電圧形変換器１０８の変圧器１１９の１次側は、遮断器１０７を介して母線１０３に連系している。
変圧器１１９の２次側のｒ点とｓ点の間には、リアクトル１２０ｒｓとアーム１２１ｒｓの直列回路を接続している。アーム１２１ｒｓには、電圧Ｖｒｓが発生する。リアクトル１２０ｒｓとアーム１２１ｒｓとには、電流Ｉｒｓが流れる。
変圧器１１９の２次側のｓ点とｔ点の間には、リアクトル１２０ｓｔとアーム１２１ｓｔの直列回路を接続している。アーム１２１ｓｔには、電圧Ｖｓｔが発生する。リアクトル１２０ｓｔとアーム１２１ｓｔとには、電流Ｉｓｔが流れる。
変圧器１１９の２次側のｔ点とｒ点の間には、リアクトル１２０ｔｒとアーム１２１ｔｒの直列回路を接続している。アーム１２１ｔｒには、電圧Ｖｔｒが発生する。リアクトル１２０ｔｒとアーム１２１ｔｒとには、電流Ｉｔｒが流れる。
以上より、電圧形変換器１０８は、リアクトル１２０とアーム１２１の直列回路が、ｒ点、ｓ点、ｔ点でΔ結線された回路構成である。
変圧器１１９の２次側のｓ点とｔ点の間には、リアクトル１２０ｓｔとアーム１２１ｓｔの直列回路を接続している。アーム１２１ｓｔには、電圧Ｖｓｔが発生する。リアクトル１２０ｓｔとアーム１２１ｓｔとには、電流Ｉｓｔが流れる。
変圧器１１９の２次側のｔ点とｒ点の間には、リアクトル１２０ｔｒとアーム１２１ｔｒの直列回路を接続している。アーム１２１ｔｒには、電圧Ｖｔｒが発生する。リアクトル１２０ｔｒとアーム１２１ｔｒとには、電流Ｉｔｒが流れる。
以上より、電圧形変換器１０８は、リアクトル１２０とアーム１２１の直列回路が、ｒ点、ｓ点、ｔ点でΔ結線された回路構成である。
図２は、第１の実施形態におけるアーム１２１ｒｓを示す回路図である。なお、アーム１２１ｓｔ，１２１ｔｒも、アーム１２１ｒｓと同様の構成である。
アーム１２１ｒｓは、Ｎ個の単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮの直列回路である。以下の説明で特に区別する必要が無い場合、単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮを総称して、単に「単位変換器２０１」と記載している。
アーム１２１ｒｓは、Ｎ個の単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮの直列回路である。以下の説明で特に区別する必要が無い場合、単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮを総称して、単に「単位変換器２０１」と記載している。
以下、単位変換器２０１の内部構成を説明する。
単位変換器２０１は、４個のスイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬと、４個の環流ダイオード２０３ＸＨ，２０３ＸＬ，２０３ＹＨ，２０３ＹＬと、コンデンサ２０４とを備えている。
単位変換器２０１は、４個のスイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬと、４個の環流ダイオード２０３ＸＨ，２０３ＸＬ，２０３ＹＨ，２０３ＹＬと、コンデンサ２０４とを備えている。
スイッチング素子２０２ＸＨと環流ダイオード２０３ＸＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＸＬと環流ダイオード２０３ＸＬの並列回路とが、ｘ点で直列接続されている。ｘ点は、単位変換器２０１の一方の出力端子と同一ノードである。以下、これを第１の直列回路と記載する。
スイッチング素子２０２ＹＨと環流ダイオード２０３ＹＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＹＬと環流ダイオード２０３ＹＬの並列回路とが、ｙ点で直列接続されている。ｙ点は、単位変換器２０１の他方の出力端子と同一のノードである。以下、これを第２の直列回路と記載する。
第１の直列回路と、第２の直列回路と、エネルギ貯蔵素子であるコンデンサ２０４とは、並列接続されている。以上より、各単位変換器２０１は、単相フルブリッジ回路として構成されている。
電圧形変換器制御部１１０は、各スイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬのゲートを制御して、これらをオン・オフすることができる。
スイッチング素子２０２ＹＨと環流ダイオード２０３ＹＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＹＬと環流ダイオード２０３ＹＬの並列回路とが、ｙ点で直列接続されている。ｙ点は、単位変換器２０１の他方の出力端子と同一のノードである。以下、これを第２の直列回路と記載する。
第１の直列回路と、第２の直列回路と、エネルギ貯蔵素子であるコンデンサ２０４とは、並列接続されている。以上より、各単位変換器２０１は、単相フルブリッジ回路として構成されている。
電圧形変換器制御部１１０は、各スイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬのゲートを制御して、これらをオン・オフすることができる。
単位変換器２０１ｒｓ１の端子間には、電圧Ｖｒｓ１が印加されている。単位変換器２０１ｒｓ１のコンデンサ２０４には、電圧ＶＣｒｓ１が発生している。
単位変換器２０１ｒｓ２の端子間には、電圧Ｖｒｓ２が印加されている。単位変換器２０１ｒｓ２のコンデンサ２０４には、電圧ＶＣｒｓ２が発生している。
以下同様に、単位変換器２０１ｒｓＮの端子間には、電圧ＶｒｓＮが印加されている。単位変換器２０１ｒｓ２のコンデンサ２０４には、電圧ＶＣｒｓＮが発生している。
単位変換器２０１ｒｓ２の端子間には、電圧Ｖｒｓ２が印加されている。単位変換器２０１ｒｓ２のコンデンサ２０４には、電圧ＶＣｒｓ２が発生している。
以下同様に、単位変換器２０１ｒｓＮの端子間には、電圧ＶｒｓＮが印加されている。単位変換器２０１ｒｓ２のコンデンサ２０４には、電圧ＶＣｒｓＮが発生している。
すなわち、コンデンサ２０４には、電圧ＶＣｊｋ（ｊ＝ｒｓ，ｓｔ，ｔｒ；ｋ＝１，２，…，Ｎ）が発生している。なお、符号ｊは、各単位変換器２０１が属するアーム１２１の種別を示している。符号ｋは、各アーム１２１における各単位変換器２０１の番号を示している。単位変換器２０１の端子間には、出力電圧Ｖｊｋ（ｊ＝ｒｓ，ｓｔ，ｔｒ；ｋ＝１，２，…，Ｎ）が発生している。
以下、スイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬのオン・オフ状態と、単位変換器２０１の出力電圧Ｖｊｋとの関係を説明する。以下の説明は、コンデンサ２０４が電圧ＶＣｊｋに充電されている状態を想定している。
スイッチング素子２０２ＸＨがオン、スイッチング素子２０２ＸＬがオフ、スイッチング素子２０２ＹＨがオン、スイッチング素子２０２ＹＬがオフの場合、出力電圧Ｖｊｋは概ね零となる。
スイッチング素子２０２ＸＨがオン、スイッチング素子２０２ＸＬがオフ、スイッチング素子２０２ＹＨがオン、スイッチング素子２０２ＹＬがオフの場合、出力電圧Ｖｊｋは概ね零となる。
スイッチング素子２０２ＸＨがオン、スイッチング素子２０２ＸＬがオフ、スイッチング素子２０２ＹＨがオフ、スイッチング素子２０２ＹＬがオンの場合、出力電圧Ｖｊｋは、コンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋと概ね等しくなる。
スイッチング素子２０２ＸＨがオフ、スイッチング素子２０２ＸＬがオン、スイッチング素子２０２ＹＨがオン、スイッチング素子２０２ＹＬがオフの場合、出力電圧Ｖｊｋはコンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋの逆極性の電圧（−ＶＣｊｋ）と概ね等しくなる。
スイッチング素子２０２ＸＨがオフ、スイッチング素子２０２ＸＬがオン、スイッチング素子２０２ＹＨがオフ、スイッチング素子２０２ＹＬがオンの場合、出力電圧Ｖｊｋは概ね零となる。
以上より、スイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬのオン・オフ状態を制御することにより、単位変換器２０１の出力電圧Ｖｊｋを、電圧ＶＣｊｋ・零電圧・逆極性の電圧（−ＶＣｊｋ）のいずれかに制御できる。
アーム１２１は、単位変換器２０１の直列回路である。アーム１２１の電圧Ｖｊ（ｊ＝ｒｓ，ｓｔ，ｔｒ）は、各単位変換器２０１の出力電圧Ｖｊｋの和となる。したがって、電圧形変換器制御部１１０は、各単位変換器２０１のスイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬを、例えばＰＷＭ（Pulse-Width Modulation）制御することにより、各アーム１２１の電圧Ｖｊを制御できる。
以下、スイッチング素子２０２ＸＨ，２０２ＸＬ，２０２ＹＨ，２０２ＹＬがすべてオフの場合について説明する。
単位変換器２０１の出力電圧Ｖｊｋは、電流Ｉｊ（ｊ＝ｒｓ，ｓｔ，ｔｒ）の極性に依存する。電流Ｉｊが正の場合、環流ダイオード２０３ＸＨ，２０３ＹＬが導通することにより、出力電圧Ｖｊｋは、電圧ＶＣｊｋと概ね等しくなる。このとき、電流Ｉｊは、図２の上から下の方向にコンデンサ２０４を通り、コンデンサ２０４を充電する。このため、電圧ＶＣｊｋは上昇する。
単位変換器２０１の出力電圧Ｖｊｋは、電流Ｉｊ（ｊ＝ｒｓ，ｓｔ，ｔｒ）の極性に依存する。電流Ｉｊが正の場合、環流ダイオード２０３ＸＨ，２０３ＹＬが導通することにより、出力電圧Ｖｊｋは、電圧ＶＣｊｋと概ね等しくなる。このとき、電流Ｉｊは、図２の上から下の方向にコンデンサ２０４を通り、コンデンサ２０４を充電する。このため、電圧ＶＣｊｋは上昇する。
反対に電流Ｉｊが負の場合、環流ダイオード２０３ＸＬ，２０３ＹＨが導通することにより、出力電圧Ｖｊｋは、逆極性の電圧（−ＶＣｊｋ）と概ね等しくなる。このとき、電流Ｉｊの極性を反転した電流は、図２の上から下の方向にコンデンサ２０４を通り、コンデンサ２０４を充電する。このため、電圧ＶＣｊｋは上昇する。
図３は、第１の実施形態における電力変換処理を示すフローチャートである。
電力変換システム１０４が起動すると、周期的にステップＳ１０〜Ｓ１４の電力変換処理を行う。
ステップＳ１０において、電圧形変換器制御部１１０は、各コンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋを測定する。
ステップＳ１１において、電圧形変換器制御部１１０は、測定した各コンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋが定格値以上であるか否かを判断する。電圧形変換器制御部１１０は、電圧ＶＣｊｋが定格値以上ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４の処理を行い、電圧ＶＣｊｋが定格値未満ならば（Ｎｏ）、ステップＳ１２の処理を行う。
電力変換システム１０４が起動すると、周期的にステップＳ１０〜Ｓ１４の電力変換処理を行う。
ステップＳ１０において、電圧形変換器制御部１１０は、各コンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋを測定する。
ステップＳ１１において、電圧形変換器制御部１１０は、測定した各コンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋが定格値以上であるか否かを判断する。電圧形変換器制御部１１０は、電圧ＶＣｊｋが定格値以上ならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１４の処理を行い、電圧ＶＣｊｋが定格値未満ならば（Ｎｏ）、ステップＳ１２の処理を行う。
ステップＳ１２において、電圧形変換器制御部１１０は、測定した各コンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋから各コンデンサ２０４の充電が必要であるか否かを判断する。電圧形変換器制御部１１０は、各コンデンサ２０４の充電が必要であると判断したならば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３の処理を行い、各コンデンサ２０４の充電は不要であると判断したならば（Ｎｏ）、図３の処理を終了する。
ステップＳ１３において、電圧形変換器制御部１１０は、電圧形変換器１０８の初充電処理を行う。電圧形変換器制御部１１０は、ステップＳ１３の処理が終了すると、図３の処理を終了する。電圧形変換器１０８の初充電処理は、後記する図５で詳細に説明する。
ステップＳ１４において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、他励ＨＶＤＣシステム１０６の電力変換処理を行い、図３の処理を終了する。他励ＨＶＤＣシステム１０６の電力変換処理は、後記する図４で詳細に説明する。
本明細書では、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８の各コンデンサ２０４を充電することを初充電と記載する。初充電を行う期間を、初充電期間と記載する。
ステップＳ１３において、電圧形変換器制御部１１０は、電圧形変換器１０８の初充電処理を行う。電圧形変換器制御部１１０は、ステップＳ１３の処理が終了すると、図３の処理を終了する。電圧形変換器１０８の初充電処理は、後記する図５で詳細に説明する。
ステップＳ１４において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、他励ＨＶＤＣシステム１０６の電力変換処理を行い、図３の処理を終了する。他励ＨＶＤＣシステム１０６の電力変換処理は、後記する図４で詳細に説明する。
本明細書では、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８の各コンデンサ２０４を充電することを初充電と記載する。初充電を行う期間を、初充電期間と記載する。
図４は、第１の実施形態における他励ＨＶＤＣシステム１０６の電力変換処理を示す図である。この電力変換処理は、図３のステップＳ１４で実行される。
無電源系統１０１が発電した電力により、電圧形変換器１０８のコンデンサ電圧は上昇する。他励ＨＶＤＣシステム１０６は、このコンデンサ電圧の上昇に応じて電力を変換する。
他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、コンデンサ電圧の指令値Ｖｃ＊から測定値Ｖｃを減算したものに、所定の比例積分制御を掛けて、電力指令値Ｐ＊とする。これにより、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、無電源系統１０１が発電した電力を交流系統１２５に供給することができる。
無電源系統１０１が発電した電力により、電圧形変換器１０８のコンデンサ電圧は上昇する。他励ＨＶＤＣシステム１０６は、このコンデンサ電圧の上昇に応じて電力を変換する。
他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、コンデンサ電圧の指令値Ｖｃ＊から測定値Ｖｃを減算したものに、所定の比例積分制御を掛けて、電力指令値Ｐ＊とする。これにより、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、無電源系統１０１が発電した電力を交流系統１２５に供給することができる。
図５は、第１の実施形態における電力変換器の初充電処理を示すフローチャートである。
初充電処理は、単位変換器２０１のコンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋが概ね零である状態から、コンデンサ２０４を、他励ＨＶＤＣシステム１０６から充電する処理のことをいう。
ステップＳ２０において、電圧形変換器制御部１１０は、無電源系統１０１と電力変換システム１０４の間を、開閉器１０２を開放することによって切り離す。これにより、電圧形変換器制御部１１０は、初充電時における無電源系統１０１の干渉を防止することができる。
ステップＳ２１において、電圧形変換器制御部１１０は、遮断器１０７を投入し、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、遮断器１０５を投入する。
初充電処理は、単位変換器２０１のコンデンサ２０４の電圧ＶＣｊｋが概ね零である状態から、コンデンサ２０４を、他励ＨＶＤＣシステム１０６から充電する処理のことをいう。
ステップＳ２０において、電圧形変換器制御部１１０は、無電源系統１０１と電力変換システム１０４の間を、開閉器１０２を開放することによって切り離す。これにより、電圧形変換器制御部１１０は、初充電時における無電源系統１０１の干渉を防止することができる。
ステップＳ２１において、電圧形変換器制御部１１０は、遮断器１０７を投入し、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、遮断器１０５を投入する。
ステップＳ２２において、電圧形変換器制御部１１０は、電圧形変換器１０８のスイッチング素子２０２をすべてオフする。
ステップＳ２３において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、交流系統１２５に連系しているサイリスタ変換器１１６のサイリスタ点弧角を制御し、直流電圧Ｖｄｃ０を確立する。最初、直流電圧Ｖｄｃ０は、定格値よりも低い所定値である。これにより、他励ＨＶＤＣシステム１０６は、一度に大電流を流すことなく、緩やかに単位変換器２０１のコンデンサ２０４を充電することができる。
ステップＳ２３〜Ｓ３５において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｖｎのうちのいずれか１つと、サイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｗｎのいずれか１つを点弧する。ただし、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐのうち、点弧したサイリスタの相とは異なる相のサイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｖｎを点弧する。
ステップＳ２４において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｕ相上アームのサイリスタ１１８ｕｐと、ｖ相下アームのサイリスタ１１８ｖｎとを点弧する。このときに電力変換システム１０４に流れる電流については、後記する図６、図７で詳細に説明する。
ステップＳ２５において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ２６において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｕ相上アームのサイリスタ１１８ｕｐと、ｗ相下アームのサイリスタ１１８ｗｎとを点弧する。
ステップＳ２７において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ２４において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｕ相上アームのサイリスタ１１８ｕｐと、ｖ相下アームのサイリスタ１１８ｖｎとを点弧する。このときに電力変換システム１０４に流れる電流については、後記する図６、図７で詳細に説明する。
ステップＳ２５において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ２６において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｕ相上アームのサイリスタ１１８ｕｐと、ｗ相下アームのサイリスタ１１８ｗｎとを点弧する。
ステップＳ２７において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ２８において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｖ相上アームのサイリスタ１１８ｖｐと、ｗ相下アームのサイリスタ１１８ｗｎを点弧する。
ステップＳ２９において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３０において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｖ相上アームのサイリスタ１１８ｖｐと、ｕ相下アームのサイリスタ１１８ｕｎを点弧する。
ステップＳ３１において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ２９において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３０において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｖ相上アームのサイリスタ１１８ｖｐと、ｕ相下アームのサイリスタ１１８ｕｎを点弧する。
ステップＳ３１において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３２において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｗ相上アームのサイリスタ１１８ｗｐと、ｕ相下アームのサイリスタ１１８ｕｎを点弧する。
ステップＳ３３において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３４において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｗ相上アームのサイリスタ１１８ｗｐと、ｖ相下アームのサイリスタ１１８ｖｎを点弧する。
ステップＳ３５において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３３において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３４において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のｗ相上アームのサイリスタ１１８ｗｐと、ｖ相下アームのサイリスタ１１８ｖｎを点弧する。
ステップＳ３５において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、対応する電流が流れなくなるまで待つ。
ステップＳ３６において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、直流電圧Ｖｄｃ０が定格値以上であるか否かを判断する。他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、直流電圧Ｖｄｃ０が定格値以上ならば（Ｙｅｓ）、図５の処理を終了し、直流電圧Ｖｄｃ０が定格値未満ならば（Ｎｏ）、ステップＳ３７の処理を行う。
ステップＳ３７において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、交流系統１２５に連系しているサイリスタ変換器１１６のサイリスタ点弧角を制御し、直流電圧Ｖｄｃ０を所定量だけ増加させて、ステップＳ２３の処理に戻る。これにより、Ｐ点とＮ点との間の生じる電圧を徐々に増加させることができる。
図５に示す初充電処理により、単位変換器２０１のコンデンサ２０４を充電することができるので、電源が存在しない無電源系統１０１に連系させて、他励ＨＶＤＣシステム１０６を運転して、各サイリスタ変換器１１５，１１６に電力変換させることが可能となる。
ステップＳ３７において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、交流系統１２５に連系しているサイリスタ変換器１１６のサイリスタ点弧角を制御し、直流電圧Ｖｄｃ０を所定量だけ増加させて、ステップＳ２３の処理に戻る。これにより、Ｐ点とＮ点との間の生じる電圧を徐々に増加させることができる。
図５に示す初充電処理により、単位変換器２０１のコンデンサ２０４を充電することができるので、電源が存在しない無電源系統１０１に連系させて、他励ＨＶＤＣシステム１０６を運転して、各サイリスタ変換器１１５，１１６に電力変換させることが可能となる。
以下、図６、図７を用いて、例えばサイリスタ１１８ｕｐとサイリスタ１１８ｖｎを点弧した場合の電流経路について説明する。また、併せて、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４を充電できる原理を説明する。
図６は、交流系統１２５に連系するサイリスタ変換器１１６のサイリスタ１１８ａｐ，１８ｂｎが導通している期間を示す図である。これは、図５のステップＳ２４の処理を行った状態に対応している。
母線１０３に連系するサイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１８ｖｎを点弧すると、太線で示した経路で電流が流れる。
最初、交流系統１２５から、他励ＨＶＤＣシステム１０６の変圧器１１４のＡ点に流れる。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１４のａ点→サイリスタ１１８ａｐ→Ｐ点→直流線路インダクタンス１１７→サイリスタ１１８ｕｐ→変圧器１１３のｕ点の経路で流れる。この電流は、遮断器１０５→母線１０３のＵ相→遮断器１０７の経路で、電圧形変換器１０８に流れる。
電圧形変換器１０８内において、この電流は、変圧器１１９→ｒ点→リアクトル１２０ｒｓ→アーム１２１ｒｓ→ｓ点→変圧器１１９の経路で流れる。この電流は更に、遮断器１０７→母線１０３のＶ相→遮断器１０５→他励ＨＶＤＣシステム１０６の変圧器１１３の経路で流れる。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１３のｖ点→サイリスタ１１８ｖｎ→Ｎ点→サイリスタ１１８ｂｎ→変圧器１１４のｂ点の経路で流れる。この電流は、変圧器１１４のＢ点から交流系統１２５に流れる。
母線１０３に連系するサイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１８ｖｎを点弧すると、太線で示した経路で電流が流れる。
最初、交流系統１２５から、他励ＨＶＤＣシステム１０６の変圧器１１４のＡ点に流れる。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１４のａ点→サイリスタ１１８ａｐ→Ｐ点→直流線路インダクタンス１１７→サイリスタ１１８ｕｐ→変圧器１１３のｕ点の経路で流れる。この電流は、遮断器１０５→母線１０３のＵ相→遮断器１０７の経路で、電圧形変換器１０８に流れる。
電圧形変換器１０８内において、この電流は、変圧器１１９→ｒ点→リアクトル１２０ｒｓ→アーム１２１ｒｓ→ｓ点→変圧器１１９の経路で流れる。この電流は更に、遮断器１０７→母線１０３のＶ相→遮断器１０５→他励ＨＶＤＣシステム１０６の変圧器１１３の経路で流れる。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１３のｖ点→サイリスタ１１８ｖｎ→Ｎ点→サイリスタ１１８ｂｎ→変圧器１１４のｂ点の経路で流れる。この電流は、変圧器１１４のＢ点から交流系統１２５に流れる。
図７は、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｎを点弧したときに、アーム１２１ｒｓを流れる電流の経路を示す図である。
各単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮにおいて、電流は、ｘ点→環流ダイオード２０３ＸＨ→コンデンサ２０４→環流ダイオード２０３ＹＬ→ｙ点の順に流れる。この電流は更に、コンデンサ２０４を充電する。コンデンサ２０４の充電により電圧が上昇すると、アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓも上昇する。
アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓが電圧Ｖｄｃを上回ると、電流Ｉｄｃが減少する。電流Ｉｄｃが概ね零となった時点で、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｎが消弧する。これは、図５のステップＳ２５の処理に対応している。以上の説明は、アーム１２１を流れる電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒが正となる場合である。
各単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮにおいて、電流は、ｘ点→環流ダイオード２０３ＸＨ→コンデンサ２０４→環流ダイオード２０３ＹＬ→ｙ点の順に流れる。この電流は更に、コンデンサ２０４を充電する。コンデンサ２０４の充電により電圧が上昇すると、アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓも上昇する。
アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓが電圧Ｖｄｃを上回ると、電流Ｉｄｃが減少する。電流Ｉｄｃが概ね零となった時点で、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｎが消弧する。これは、図５のステップＳ２５の処理に対応している。以上の説明は、アーム１２１を流れる電流Ｉｒｓ，Ｉｓｔ，Ｉｔｒが正となる場合である。
図５のステップＳ３０で示したようにサイリスタ１１８ｖｐ，１１８ｕｎを点弧すると、アーム１２１ｒｓには電流Ｉｒｓが負方向に流れる。このときの電力変換システム１０４の各部の動作を説明する。
各単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮにおいて、電流は、ｙ点→環流ダイオード２０３ＹＨ→コンデンサ２０４→環流ダイオード２０３ＸＬ→ｘ点の順に流れる。この電流は更に、コンデンサ２０４を図７と同一の方向に充電する。コンデンサ２０４の充電により電圧が上昇すると、アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓは逆極性の負電圧となり、その絶対値が上昇する。
アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓの絶対値が電圧Ｖｄｃを上回ると、電流Ｉｄｃが減少する。電流Ｉｄｃが概ね零となった時点で、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｐが消弧する。これは、図５のステップＳ３１の処理に対応している。
各単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮにおいて、電流は、ｙ点→環流ダイオード２０３ＹＨ→コンデンサ２０４→環流ダイオード２０３ＸＬ→ｘ点の順に流れる。この電流は更に、コンデンサ２０４を図７と同一の方向に充電する。コンデンサ２０４の充電により電圧が上昇すると、アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓは逆極性の負電圧となり、その絶対値が上昇する。
アーム１２１ｒｓの電圧Ｖｒｓの絶対値が電圧Ｖｄｃを上回ると、電流Ｉｄｃが減少する。電流Ｉｄｃが概ね零となった時点で、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｐが消弧する。これは、図５のステップＳ３１の処理に対応している。
図５のステップＳ２８で示したようにサイリスタ１１８ｖｐ，１１８ｗｎを点弧すれば、正方向に流れる電流でアーム１２１ｓｔのコンデンサ２０４を充電できる。図５のステップＳ３４で示したようにサイリスタ１１８ｗｐ，１１８ｖｎを点弧すれば、負方向に流れる電流でアーム１２１ｓｔのコンデンサ２０４を充電できる。
図５のステップＳ３２で示したようにサイリスタ１１８ｗｐ，１１８ｕｎを点弧すれば、正方向に流れる電流でアーム１２１ｔｒのコンデンサ２０４を充電できる。図５のステップＳ２６で示したようにサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｗｎを点弧すれば、負方向に流れる電流でアーム１２１ｔｒのコンデンサ２０４を充電できる。
図５のステップＳ３２で示したようにサイリスタ１１８ｗｐ，１１８ｕｎを点弧すれば、正方向に流れる電流でアーム１２１ｔｒのコンデンサ２０４を充電できる。図５のステップＳ２６で示したようにサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｗｎを点弧すれば、負方向に流れる電流でアーム１２１ｔｒのコンデンサ２０４を充電できる。
サイリスタ変換器１１６のサイリスタ点弧角を制御して、直流線路の電圧Ｖｄｃをランプ関数状に増加させつつ、サイリスタ変換器１１５の点弧させるサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐ，１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｗｎの組み合わせを順次切り替えれば、３つのアーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒのコンデンサ２０４を概ね零から充電できる。このようにすることで変圧器１１３，１１９に正方向電流と負方向電流とを流しながら、３個のアーム１２１の各コンデンサ２０４を充電することができる。これにより電力変換システム１０４は、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４を充電することができる。
初充電によって、各アーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒのコンデンサ２０４が定格値まで充電されたら、電圧形変換器制御部１１０は、電圧形変換器１０８の各スイッチング素子２０２のスイッチングを開始する。電圧形変換器制御部１１０は、例えばＰＷＭ制御によって、電圧Ｖｒｓ，Ｖｓｔ，Ｖｔｒが、三相平衡、所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧となるように制御する。
この状態で、開閉器１０２を投入し、無電源系統１０１と母線１０３とを接続すると、電圧形変換器１０８の各アーム１２１の電圧Ｖｒｓ，Ｖｓｔ，Ｖｔｒが、変圧器１１９を介して母線１０３と無電源系統１０１に印加される。
その後、電圧形変換器１０８が母線１０３に確立した概ね三相平衡、所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧を利用して、サイリスタ変換器１１５が整流器運転、またはインバータ運転を開始する。
その後、電圧形変換器１０８が母線１０３に確立した概ね三相平衡、所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧を利用して、サイリスタ変換器１１５が整流器運転、またはインバータ運転を開始する。
以下、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８を消弧できる原理、また、これによってサイリスタ変換器１１５を整流器またはインバータとして運転できる原理を説明する。
例として、電流Ｉｄｃが正であり、かつ、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｗｎが導通している状態から、サイリスタ１１８ｕｐが消弧するまでを説明する。電圧形変換器１０８によって母線１０３に確立された概ね三相平衡、所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧は、変圧器１１３を介してｕ点、ｖ点、ｗ点にも現れる。サイリスタ１１８ｕｐが導通状態にある場合、サイリスタ１１８ｖｐのアノード電位は、ｕ点の電位と等しくなっている。
例として、電流Ｉｄｃが正であり、かつ、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｗｎが導通している状態から、サイリスタ１１８ｕｐが消弧するまでを説明する。電圧形変換器１０８によって母線１０３に確立された概ね三相平衡、所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧は、変圧器１１３を介してｕ点、ｖ点、ｗ点にも現れる。サイリスタ１１８ｕｐが導通状態にある場合、サイリスタ１１８ｖｐのアノード電位は、ｕ点の電位と等しくなっている。
時間の経過と共に、ｕ点の電位よりもｖ点の電位が高くなると、サイリスタ１１８ｖｐが順バイアス状態となる。しかし、サイリスタ１１８ｖｐにゲート電流または光が与えられない限り、サイリスタ１１８ｖｐは、点弧しない。
ｕ点の電位よりもｖ点の電位が高くなった時刻、または、その時刻から所定電気角だけ遅れた時刻に、サイリスタ１１８ｖｐにゲート電流または光を与えると、順バイアス状態にあるサイリスタ１１８ｖｐは点弧する。これにより、サイリスタ１１８ｕｐとサイリスタ１１８ｖｐとが共に点弧している状態となる。
ｕ点の電位よりもｖ点の電位が高くなった時刻、または、その時刻から所定電気角だけ遅れた時刻に、サイリスタ１１８ｖｐにゲート電流または光を与えると、順バイアス状態にあるサイリスタ１１８ｖｐは点弧する。これにより、サイリスタ１１８ｕｐとサイリスタ１１８ｖｐとが共に点弧している状態となる。
ｖ点の電位はｕ点の電位よりも高いため、ｖ点→サイリスタ１１８ｖｐ→サイリスタ１１８ｕｐ→ｕ点の経路で電流が流れる。以下、この電流を、転流電流成分と記載する。
転流電流成分は、この転流電流成分の経路に存在する不図示のインダクタンスによって制限される。転流電流成分は、ｕ点とｖ点の電位差の時間積分に比例するため、時間とともに増加する。
転流電流成分は、この転流電流成分の経路に存在する不図示のインダクタンスによって制限される。転流電流成分は、ｕ点とｖ点の電位差の時間積分に比例するため、時間とともに増加する。
サイリスタ１１８ｕｐには、サイリスタ１１８ｖｐが点弧する前にサイリスタ１１８ｕｐに流れていた電流Ｉｄｃと、転流電流成分とが重畳した電流が流れる。
サイリスタ１１８ｕｐを流れる電流は、当初は電流Ｉｄｃと等しい値である。サイリスタ１１８ｕｐを流れる電流は、転流電流成分の増加に伴って時間とともに減少して、概ね零に達する。これにより、一方でサイリスタ１１８ｕｐは消弧する。他方でサイリスタ１１８ｖｐを流れる電流は、電流Ｉｄｃと等しくなる。
サイリスタ１１８ｕｐを流れる電流は、当初は電流Ｉｄｃと等しい値である。サイリスタ１１８ｕｐを流れる電流は、転流電流成分の増加に伴って時間とともに減少して、概ね零に達する。これにより、一方でサイリスタ１１８ｕｐは消弧する。他方でサイリスタ１１８ｖｐを流れる電流は、電流Ｉｄｃと等しくなる。
以上のように、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐのうちの１つのサイリスタ１１８から他のサイリスタ１１８に、電流Ｉｄｃを転流させることができる。
また、電圧形変換器１０８によって確立しているｕ点、ｖ点、ｗ点の電位の変動に基づいて、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐを順次点弧することにより、電流Ｉｄｃをｕ相、ｖ相、ｗ相のうちいずれに流すかを制御できる。Ｎ点に接続されているサイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｗｎも概ね同様に制御できる。
他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐと、サイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｗｎとを、上記の原理によって制御することにより、サイリスタ変換器１１５によって有効電力を融通させるように運転できる。
また、電圧形変換器１０８によって確立しているｕ点、ｖ点、ｗ点の電位の変動に基づいて、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐを順次点弧することにより、電流Ｉｄｃをｕ相、ｖ相、ｗ相のうちいずれに流すかを制御できる。Ｎ点に接続されているサイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｗｎも概ね同様に制御できる。
他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｐ，１１８ｗｐと、サイリスタ１１８ｕｎ，１１８ｖｎ，１１８ｗｎとを、上記の原理によって制御することにより、サイリスタ変換器１１５によって有効電力を融通させるように運転できる。
以下、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧を所定値に維持する方法を説明する。
例えば、無電源系統１０１が有効電力を消費する負荷である場合、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４は、無電源系統１０１に有効電力を供給する。供給された有効電力によって、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧は低下する。電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧低下を補うため、サイリスタ変換器１１５はインバータ運転を行い、サイリスタ変換器１１６は整流器運転を行う。
例えば、無電源系統１０１が有効電力を消費する負荷である場合、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４は、無電源系統１０１に有効電力を供給する。供給された有効電力によって、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧は低下する。電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧低下を補うため、サイリスタ変換器１１５はインバータ運転を行い、サイリスタ変換器１１６は整流器運転を行う。
例えば、無電源系統１０１が風力・太陽光・太陽熱発電システムの系統連系インバータなどの発電システムを含む場合、無電源系統１０１は、電圧形変換器１０８が母線１０３に確立した電圧と同位相の電流を母線１０３に流して、電圧形変換器１０８に有効電力を供給する。供給された有効電力によって、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧は上昇する。電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４の電圧上昇を抑えるように、サイリスタ変換器１１５は、整流器運転を行う。サイリスタ変換器１１６は、インバータ運転を行う。
以上、無電源系統１０１に連系する場合においても、他励ＨＶＤＣシステム１０６が備えるサイリスタ変換器１１５，１１６を運転できる原理を説明した。
以上、無電源系統１０１に連系する場合においても、他励ＨＶＤＣシステム１０６が備えるサイリスタ変換器１１５，１１６を運転できる原理を説明した。
第１の実施形態において、電圧形変換器１０８のコンデンサ２０４を充電している期間で、電流の経路を確保するため、遮断器１０５，１０７の投入状態を保持する必要がある。初充電期間においては、専用線５０３に現れる電圧が概ね所定振幅、所定周波数の正弦波交流電圧とは異なる電圧となるため、図示されていない継電器等が不足電圧等を検出してしまう虞がある。そのため、初充電期間には、継電器などの信号を一部または全部をマスクしておくことが好適である。
また、第１の実施形態において、開閉器１０２として、遮断器、断路器、またはその組み合わせを用いることが好適である。
さらに、第１の実施形態において、遮断器１０５，１０７として、遮断器単体という構成だけでなく、遮断器と断路器の組み合わせを用いることが好適である。
さらに、第１の実施形態において、遮断器１０５，１０７として、遮断器単体という構成だけでなく、遮断器と断路器の組み合わせを用いることが好適である。
第１の実施形態において、例えば、無電源系統１０１を洋上ウィンドファーム（洋上風力発電所）としてもよい。この洋上ウィンドファームは、遮断器１０５と、変圧器１１３と、サイリスタ変換器１１５と、遮断器１０７と、電圧形変換器１０８とを洋上に設置する。これ以外の変圧器１１４とサイリスタ変換器１１６とは、陸上に設置して、サイリスタ変換器１１５との間を直流線路で接続する。これにより、陸上の交流系統１２５に対して電力を供給する電力変換システム１０４を構成できる。電力変換システム１０４は、直流線路を送電することにより、交流送電するよりも低損失となり、かつ、大量の電力を長距離に送電可能である。
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、他励ＨＶＤＣシステム１０６を構成するサイリスタ変換器１１６の一端と、電圧形変換器１０８とが、それぞれ変圧器を介して専用線５０３に接続している構成である。電圧形変換器１０８のコンデンサを充電する際に、母線１０３には電圧が印加されない。これによって、母線１０３に接続されている不図示の他装置に、初充電の電圧が印加されることを防ぐことができる。よって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、初充電の電圧による他機器の故障を未然に防止できるという効果が得られる。
本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、他励ＨＶＤＣシステム１０６を構成するサイリスタ変換器１１６の一端と、電圧形変換器１０８とが、それぞれ変圧器を介して専用線５０３に接続している構成である。電圧形変換器１０８のコンデンサを充電する際に、母線１０３には電圧が印加されない。これによって、母線１０３に接続されている不図示の他装置に、初充電の電圧が印加されることを防ぐことができる。よって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、初充電の電圧による他機器の故障を未然に防止できるという効果が得られる。
図８は、第２の実施形態における電力変換システム１０４Ａを示す概略の構成図である。ここでは、第１の実施形態の図１との相違点に絞って説明する。
図８に示すように、第２の実施形態の電力変換システム１０４Ａと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、他励ＨＶＤＣシステム１０６と電圧形変換器１０８が、それぞれ遮断器１０５，１０７を介して、専用線５０３に連系しており、専用線５０３と母線１０３が開閉器５０２を介して接続している点である。
図８に示すように、第２の実施形態の電力変換システム１０４Ａと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、他励ＨＶＤＣシステム１０６と電圧形変換器１０８が、それぞれ遮断器１０５，１０７を介して、専用線５０３に連系しており、専用線５０３と母線１０３が開閉器５０２を介して接続している点である。
初充電期間においては、開閉器１０２に加えて、開閉器５０２も開放状態にする。
この場合、初充電の際に、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８に流れる電流は、専用線５０３を流れ、母線１０３には流れない。初充電期間において母線１０３には電圧が現れない。したがって、母線１０３に接続されている不図示の他装置に、初充電の際の電圧が印加されることを防止できる。
この場合、初充電の際に、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８に流れる電流は、専用線５０３を流れ、母線１０３には流れない。初充電期間において母線１０３には電圧が現れない。したがって、母線１０３に接続されている不図示の他装置に、初充電の際の電圧が印加されることを防止できる。
第２の実施形態において、開閉器５０２として、遮断器、断路器、または、それらの組み合わせを用いることが好適である。また、第２の実施形態において、遮断器１０５，１０７として、遮断器単体という構成だけでなく、遮断器と断路器との組み合わせを用いることが好適である。
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、他励ＨＶＤＣシステム１０６を構成するサイリスタ変換器の一端と電圧形変換器とが、単一の変圧器の２次巻線と３次巻線とを介して母線に連系している構成である。第３の実施形態によれば、第１、第２の実施形態と同様の効果に加えて、変圧器の台数を削減できるという効果が得られる。
本発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態は、他励ＨＶＤＣシステム１０６を構成するサイリスタ変換器の一端と電圧形変換器とが、単一の変圧器の２次巻線と３次巻線とを介して母線に連系している構成である。第３の実施形態によれば、第１、第２の実施形態と同様の効果に加えて、変圧器の台数を削減できるという効果が得られる。
図９は、第３の実施形態における電力変換システム１０４Ｂを示す概略の構成図である。ここでは、第１の実施形態の図１との相違点に絞って説明する。
図９に示すように、第３の実施形態の電力変換システム１０４Ｂと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、他励ＨＶＤＣシステム１０６Ｂの変圧器１１３Ｂが３次巻線を備えていることである。
変圧器１１３Ｂの２次巻線（所定次の巻線）には、サイリスタ変換器１１５が連系している。変圧器１１３Ｂの３次巻線（所定次の巻線とは異なる巻線）には、遮断器６０５を介して電圧形変換器１０８Ｂが連系している。
図９に示すように、第３の実施形態の電力変換システム１０４Ｂと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、他励ＨＶＤＣシステム１０６Ｂの変圧器１１３Ｂが３次巻線を備えていることである。
変圧器１１３Ｂの２次巻線（所定次の巻線）には、サイリスタ変換器１１５が連系している。変圧器１１３Ｂの３次巻線（所定次の巻線とは異なる巻線）には、遮断器６０５を介して電圧形変換器１０８Ｂが連系している。
初充電期間において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、遮断器１０５を開放する。初充電期間において、他励ＨＶＤＣシステム１０６Ｂから電圧形変換器１０８Ｂのコンデンサ２０４に流れる電流は、変圧器１１３Ｂの２次巻線と３次巻線とを介して流れる。遮断器１０５の開放により、電圧形変換器１０８Ｂのコンデンサ２０４を充電する際の電圧は、母線１０３に印加されなくなる。これによって、母線１０３に接続されている不図示の他装置に、初充電の際の電圧が印加されることを防止できる。初充電の際の電圧は、通常運転の際に印加される所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧とは異なり、不図示の他装置に影響を与える虞があるためである。これにより、通常運転時の所定振幅かつ所定周波数の正弦波電圧とは異なる電圧が印加されることを防止できるという効果が得られる。
第１、第２の実施形態の電力変換システム１０４は、２台の変圧器１１３，１１９で用いる。この第３の実施形態の電力変換システム１０４Ｂは、単一の変圧器１１３Ｂのみを用いるため、変圧器の台数を削減できるという効果が得られる。
第３の実施形態において、遮断器１０５，６０５として、遮断器単体という構成だけでなく、遮断器と断路器との組み合わせを用いることが好適である。
第３の実施形態において、変圧器１１３Ｂの２次巻線にサイリスタ変換器１１５が接続されており、変圧器１１３Ｂの３次巻線に電圧形変換器１０８Ｂが接続されている場合を説明した。以上の説明における「２次巻線」および「３次巻線」は、説明のための便宜上の名称であり、他の名称である場合にも、第３の実施形態の効果が得られる。
第３の実施形態において、変圧器１１３Ｂの２次巻線にサイリスタ変換器１１５が接続されており、変圧器１１３Ｂの３次巻線に電圧形変換器１０８Ｂが接続されている場合を説明した。以上の説明における「２次巻線」および「３次巻線」は、説明のための便宜上の名称であり、他の名称である場合にも、第３の実施形態の効果が得られる。
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施例について説明する。第４の実施形態と第１の実施形態と相違点は、電圧形変換器１０８ＢとしてＭＭＣＣ−ＳＤＢＣ（Modular Multilevel Cascade Converter based on Single-Delta Bridge Cells）ではなく、ＭＭＣＣを分類した文献による表記を用いれば、ＭＭＣＣ−ＤＳＢＣ（Modular Multilevel Cascade Converter based on Double-Star Bridge Cells）を用い、ＭＭＣＣ−ＤＳＢＣの直流側を他励ＨＶＤＣシステム１０６Ｂの直流側に接続した点である。第４の実施形態によれば、第１の実施形態〜３と同様の効果が得られることに加えて、ＭＭＣＣ−ＤＳＢＣによって、より大きな有効電力の融通が可能となるという効果が得られる。
本発明の第４の実施例について説明する。第４の実施形態と第１の実施形態と相違点は、電圧形変換器１０８ＢとしてＭＭＣＣ−ＳＤＢＣ（Modular Multilevel Cascade Converter based on Single-Delta Bridge Cells）ではなく、ＭＭＣＣを分類した文献による表記を用いれば、ＭＭＣＣ−ＤＳＢＣ（Modular Multilevel Cascade Converter based on Double-Star Bridge Cells）を用い、ＭＭＣＣ−ＤＳＢＣの直流側を他励ＨＶＤＣシステム１０６Ｂの直流側に接続した点である。第４の実施形態によれば、第１の実施形態〜３と同様の効果が得られることに加えて、ＭＭＣＣ−ＤＳＢＣによって、より大きな有効電力の融通が可能となるという効果が得られる。
図１０は、第４の実施形態における電力変換システム１０４Ｃを示す概略の構成図である。ここでは、第１の実施形態の図１との相違点に絞って説明する。
図１０に示すように、第４の実施形態の電力変換システム１０４Ｃと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、電圧形変換器１０８ＣとしてＭＭＣＣ−ＤＳＢＣを用いた点である。
図１０に示すように、第４の実施形態の電力変換システム１０４Ｃと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、電圧形変換器１０８ＣとしてＭＭＣＣ−ＤＳＢＣを用いた点である。
以下、電圧形変換器１０８Ｃの内部構成を説明する。
電圧形変換器１０８Ｃは、アーム７０４とリアクトル７０５の直列回路の一端が交流各相に接続され、これら直列回路の他端が直流端子に接続されて構成される。
アーム７０４ｒｐとリアクトル７０５の直列回路の一端と、リアクトル７０５とアーム７０４ｒｎの直列回路の一端とがｒ点で直列接続され、第１の直列回路を構成している。このｒ点は、変圧器７０３の２次巻線に接続している。アーム７０４ｒｐとリアクトル７０５の直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流正極側に接続される。リアクトル７０５とアーム７０４ｒｎの直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流負極側に接続される。すなわち、電圧形変換器１０８Ｃの直流側は、他励ＨＶＤＣシステム１０６の直流線路に接続している。
電圧形変換器１０８Ｃは、アーム７０４とリアクトル７０５の直列回路の一端が交流各相に接続され、これら直列回路の他端が直流端子に接続されて構成される。
アーム７０４ｒｐとリアクトル７０５の直列回路の一端と、リアクトル７０５とアーム７０４ｒｎの直列回路の一端とがｒ点で直列接続され、第１の直列回路を構成している。このｒ点は、変圧器７０３の２次巻線に接続している。アーム７０４ｒｐとリアクトル７０５の直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流正極側に接続される。リアクトル７０５とアーム７０４ｒｎの直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流負極側に接続される。すなわち、電圧形変換器１０８Ｃの直流側は、他励ＨＶＤＣシステム１０６の直流線路に接続している。
アーム７０４ｓｐとリアクトル７０５の直列回路の一端と、リアクトル７０５とアーム７０４ｓｎの直列回路の一端とがｓ点で直列接続され、第２の直列回路を構成している。このｓ点は、変圧器７０３の２次巻線に接続している。アーム７０４ｓｐとリアクトル７０５の直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流正極側に接続される。リアクトル７０５とアーム７０４ｓｎの直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流負極側に接続される。
アーム７０４ｔｐとリアクトル７０５の直列回路の一端と、リアクトル７０５とアーム７０４ｔｎの直列回路の一端とがｔ点で直列接続され、第３の直列回路を構成している。このｒ点は、変圧器１１９の２次巻線に接続している。アーム７０４ｔｐとリアクトル７０５の直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流正極側に接続される。リアクトル７０５とアーム７０４ｔｎの直列回路の他端は、サイリスタ変換器１１５の直流負極側に接続される。
すなわち、第１〜３の直列回路は、並列接続されてサイリスタ変換器１１５の直流側に接続している。サイリスタ変換器１１５の直流正極側から電圧形変換器１０８Ｃの直流正極側には、電流Ｉｄｃ２が流れる。
電圧形変換器１０８Ｃは、リアクトル７０５とアーム７０４とが直列に接続された６個の直列回路が、三相ブリッジ状に接続されていると言い換えてもよい。
電圧形変換器１０８Ｃは、リアクトル７０５とアーム７０４とが直列に接続された６個の直列回路が、三相ブリッジ状に接続されていると言い換えてもよい。
図１１は、アーム７０４ｒｐの内部構成である。
以下の説明で特に区別する必要が無い場合、アーム７０４ｒｐ，７０４ｒｎ，７０４ｓｐ，７０４ｓｎ，７０４ｔｐ，７０４ｔｎを総称して、単にアーム７０４と記載する。
以下の説明で特に区別する必要が無い場合、アーム７０４ｒｐ，７０４ｒｎ，７０４ｓｐ，７０４ｓｎ，７０４ｔｐ，７０４ｔｎを総称して、単にアーム７０４と記載する。
アーム７０４ｒｐは、第１の実施形態のアーム１２１（図２参照）とは、概ね同一である。アーム７０４ｒｐは、Ｎ個の単位変換器２０１ｒｐ１，２０１ｒｐ２，…，２０１ｒｐＮの直列回路である。各単位変換器２０１は、第１の実施形態の各単位変換器２０１ｒｓ１，２０１ｒｓ２，…，２０１ｒｓＮと同様に構成される。
第４の実施形態の電力変換システム１０４Ｃは、電圧形変換器１０８Ｃのコンデンサ２０４を充電する際に、サイリスタ変換器１１６が確立した電圧Ｖｄｃを用いて、電圧形変換器１０８Ｃに電流Ｉｄｃ２を流す。これにより、各単位変換器２０１ｒｐ１，２０１ｒｐ２，…，２０１ｒｐＮの環流ダイオード２０３ＸＨ、コンデンサ２０４、環流ダイオード２０３ＹＬに電流が流れ、コンデンサ２０４を充電する。コンデンサ２０４を充電する期間は、初充電期間である。
初充電期間において、他励ＨＶＤＣシステム制御部１０９は、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｕｎ，１１８ｖｐ，１１８ｖｎ，１１８ｗｐ，１１８ｗｎは全て点弧させず、遮断器１０５を開放する。電圧形変換器制御部１１０は、遮断器１０７を解法する。これにより、第２、第３の実施形態と同様に、電圧形変換器１０８Ｃのコンデンサ２０４を充電する際に、母線１０３に接続されている不図示の他装置に、初充電の電圧が印加されることを防ぐことができる。よって、第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果に加えて、初充電電圧による他機器の故障を、未然に防止できるという効果が得られる。
第４の実施形態の電力変換システム１０４Ｃは、電圧形変換器１０８Ｃのコンデンサ２０４を充電した後に、サイリスタ変換器１１５と電圧形変換器１０８Ｃを並列運転することによって、より大きな有効電力を融通できるという効果が得られる。しかし、これに限られず、第４の実施形態の電力変換システム１０４Ｃは、第１の実施形態と同様の方法によって、電圧形変換器１０８Ｃとサイリスタ変換器１１５の運転を開始してもよい。
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態と、第１の実施形態との相違点は、電圧形変換器としてＭＭＣＣ−ＳＤＢＣではなく、２レベル変換器を用いた点である。
第１〜第３の実施形態では、電圧形変換器として、３つの単相変換器であるアーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒを用いて、ＭＭＣＣ−ＳＤＢＣを構成する。このため、アーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒの単位変換器２０１に含まれるコンデンサ２０４は、単相瞬時電力に含まれる２倍周波数変動に対応する静電エネルギを貯蔵する必要があった。
本発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態と、第１の実施形態との相違点は、電圧形変換器としてＭＭＣＣ−ＳＤＢＣではなく、２レベル変換器を用いた点である。
第１〜第３の実施形態では、電圧形変換器として、３つの単相変換器であるアーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒを用いて、ＭＭＣＣ−ＳＤＢＣを構成する。このため、アーム１２１ｒｓ，１２１ｓｔ，１２１ｔｒの単位変換器２０１に含まれるコンデンサ２０４は、単相瞬時電力に含まれる２倍周波数変動に対応する静電エネルギを貯蔵する必要があった。
一方、第５の実施形態の２レベル変換器は、三相変換器である。三相瞬時電力は所定値を保ち、２倍周波数変動をほとんど含まない。このため、２レベル変換器を用いた第５の実施形態では、ＭＭＣＣ−ＳＤＢＣに比較してコンデンサの静電エネルギを低減できるという効果が得られる。
図１２は、第５の実施形態における電力変換システム１０４Ｄを示す概略の構成図である。ここでは、第１の実施形態の図１との相違点に絞って説明する。
図１２に示すように、第５の実施形態の電力変換システム１０４Ｄと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、電圧形変換器として、２レベル変換器で構成された電圧形変換器１０８Ｄを備えている点である。
図１２に示すように、第５の実施形態の電力変換システム１０４Ｄと、第１の実施形態の電力変換システム１０４（図１参照）の相違点は、電圧形変換器として、２レベル変換器で構成された電圧形変換器１０８Ｄを備えている点である。
以下、電圧形変換器１０８Ｄの内部構成を説明する。
電圧形変換器１０８Ｄは、２レベル変換器９０４と、変圧器１１９とを備えている。この電圧形変換器１０８Ｄにおいて、２レベル変換器９０４は、変圧器１１９と遮断器１０７とを介して母線１０３に連系している。
電圧形変換器１０８Ｄは、２レベル変換器９０４と、変圧器１１９とを備えている。この電圧形変換器１０８Ｄにおいて、２レベル変換器９０４は、変圧器１１９と遮断器１０７とを介して母線１０３に連系している。
以下、２レベル変換器９０４の内部構成を説明する。
スイッチング素子２０２ＲＨと環流ダイオード２０３ＲＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＲＬと環流ダイオード２０３ＲＬの並列回路とが、ｒ点で直列接続され、ｒ相直列回路を構成している。ｒ点は、変圧器１１３の２次巻線のうちの１相に接続されている。
スイッチング素子２０２ＳＨと環流ダイオード２０３ＳＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＳＬと環流ダイオード２０３ＳＬの並列回路とが、ｓ点で直列接続され、ｓ相直列回路を構成している。ｓ点は、変圧器１１３の２次巻線のうちの１相に接続されている。
スイッチング素子２０２ＲＨと環流ダイオード２０３ＲＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＲＬと環流ダイオード２０３ＲＬの並列回路とが、ｒ点で直列接続され、ｒ相直列回路を構成している。ｒ点は、変圧器１１３の２次巻線のうちの１相に接続されている。
スイッチング素子２０２ＳＨと環流ダイオード２０３ＳＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＳＬと環流ダイオード２０３ＳＬの並列回路とが、ｓ点で直列接続され、ｓ相直列回路を構成している。ｓ点は、変圧器１１３の２次巻線のうちの１相に接続されている。
スイッチング素子２０２ＴＨと環流ダイオード２０３ＴＨの並列回路と、スイッチング素子２０２ＴＬと環流ダイオード２０３ＴＬの並列回路とが、ｔ点で直列接続され、ｔ相直列回路を構成している。ｔ点は、変圧器１１３の２次巻線のうちの１相に接続されている。
２レベル変換器９０４は、ｒ相直列回路・ｓ相直列回路・ｔ相直列回路が、コンデンサ９０５と並列接続されて構成される。
２レベル変換器９０４は、ｒ相直列回路・ｓ相直列回路・ｔ相直列回路が、コンデンサ９０５と並列接続されて構成される。
以下、第５の実施形態での初充電期間の電流経路について説明する。第１の実施形態と同様に、第５の実施形態の電力変換システム１０４Ｄは、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８Ｄのコンデンサ９０５を充電できる。
初充電期間において、図６と同様に、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１８ｖｎが点弧する場合を考える。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１４のａ点→サイリスタ１１８ａｐ→Ｐ点→直流線路インダクタンス１１７→サイリスタ１１８ｕｐ→変圧器１１３のｕ点の経路で流れる。この電流は、遮断器１０５→母線１０３のＵ相→遮断器１０７の経路で、電圧形変換器１０８Ｄの変圧器１１９に流れる。
変圧器１１９に流れた電流は、二次側のｒ点→環流ダイオード２０３ＲＨ→コンデンサ９０５→環流ダイオード２０３ＳＬ→ｓ点の経路で流れる。これにより、コンデンサ９０５が充電される。
したがって、２レベル変換器９０４を用いた第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、コンデンサ９０５を充電可能である。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１４のａ点→サイリスタ１１８ａｐ→Ｐ点→直流線路インダクタンス１１７→サイリスタ１１８ｕｐ→変圧器１１３のｕ点の経路で流れる。この電流は、遮断器１０５→母線１０３のＵ相→遮断器１０７の経路で、電圧形変換器１０８Ｄの変圧器１１９に流れる。
変圧器１１９に流れた電流は、二次側のｒ点→環流ダイオード２０３ＲＨ→コンデンサ９０５→環流ダイオード２０３ＳＬ→ｓ点の経路で流れる。これにより、コンデンサ９０５が充電される。
したがって、２レベル変換器９０４を用いた第５の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、コンデンサ９０５を充電可能である。
なお、第２〜第４の実施形態におけるＭＭＣＣ−ＳＤＢＣで構成した電圧形変換器１０８を、２レベル変換器９０４で構成した電圧形変換器１０８Ｄに置き換えることにより、第５の実施形態で得られる効果に加えて、第２〜第４の実施形態で得られる効果も得ることができる。
（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態と、第５の実施形態との相違点は、電圧形変換器として２レベル変換器ではなく、ダイオードによる中性点クランプを持つＮＰＣ（Neutral Point Clamped）インバータである、いわゆる３レベル変換器を用いた点である。
第６の実施形態の３レベル変換器は、交流側各相が３レベルの電圧値を出力可能な変換器である。第５の実施形態の２レベル変換器と比較すると、交流側に出力される電圧に含まれる高調波が少なく、かつ、出力電圧の波形を理想的なサイン波に近づけることができる。３レベル変換器は、更に、正側及び負側アームにおいて自己消弧形スイッチング素子が２個直列となるため、出力電圧の高圧化を図ることができる。
本発明の第６の実施形態について説明する。第６の実施形態と、第５の実施形態との相違点は、電圧形変換器として２レベル変換器ではなく、ダイオードによる中性点クランプを持つＮＰＣ（Neutral Point Clamped）インバータである、いわゆる３レベル変換器を用いた点である。
第６の実施形態の３レベル変換器は、交流側各相が３レベルの電圧値を出力可能な変換器である。第５の実施形態の２レベル変換器と比較すると、交流側に出力される電圧に含まれる高調波が少なく、かつ、出力電圧の波形を理想的なサイン波に近づけることができる。３レベル変換器は、更に、正側及び負側アームにおいて自己消弧形スイッチング素子が２個直列となるため、出力電圧の高圧化を図ることができる。
図１３は、第６の実施形態における電力変換システム１０４Ｅを示す概略の構成図である。ここでは、第５の実施形態の図１２との相違点に絞って説明する。
図１３に示すように、第６の実施形態の電力変換システム１０４Ｅと、第５の実施形態の電力変換システム１０４Ｄ（図１２参照）の相違点は、電圧形変換器として、３レベル変換器９０６で構成された電圧形変換器１０８Ｅを備えている点である。
図１３に示すように、第６の実施形態の電力変換システム１０４Ｅと、第５の実施形態の電力変換システム１０４Ｄ（図１２参照）の相違点は、電圧形変換器として、３レベル変換器９０６で構成された電圧形変換器１０８Ｅを備えている点である。
以下、電圧形変換器１０８Ｅの内部構成を説明する。
電圧形変換器１０８Ｅは、３レベル変換器９０６と、変圧器１１９とを備えている。この電圧形変換器１０８Ｅにおいて、３レベル変換器９０６は、変圧器１１９と遮断器１０７とを介して母線１０３に連系している。
電圧形変換器１０８Ｅは、３レベル変換器９０６と、変圧器１１９とを備えている。この電圧形変換器１０８Ｅにおいて、３レベル変換器９０６は、変圧器１１９と遮断器１０７とを介して母線１０３に連系している。
以下、３レベル変換器９０６の内部構成を説明する。
３レベル変換器９０６は、ｒ相上アーム回路と、ｓ相上アーム回路と、ｔ相上アーム回路とがコンデンサ９６Ｈと並列接続され、ｒ相下アーム回路と、ｓ相下アーム回路と、ｔ相下アーム回路とがコンデンサ９６Ｌと並列接続され、更にコンデンサ９６Ｈ，９６Ｌが直列接続されて構成される。
３レベル変換器９０６は、ｒ相上アーム回路と、ｓ相上アーム回路と、ｔ相上アーム回路とがコンデンサ９６Ｈと並列接続され、ｒ相下アーム回路と、ｓ相下アーム回路と、ｔ相下アーム回路とがコンデンサ９６Ｌと並列接続され、更にコンデンサ９６Ｈ，９６Ｌが直列接続されて構成される。
ｒ相上アーム回路は、スイッチング素子９１ＲＨと環流ダイオード９４ＲＨの並列回路とスイッチング素子９２ＲＨと環流ダイオード９５ＲＨの並列回路とが直列接続されて構成される。スイッチング素子９２ＲＨのエミッタは、ｒ点に接続されている。ｒ点は、変圧器１１９の２次巻線のうちの１相に接続される。スイッチング素子９１ＲＨのエミッタとスイッチング素子９２ＲＨのコレクタの接続ノードは、逆方向接続されたダイオード９３ＲＨを介してコンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。スイッチング素子９１ＲＨのコレクタは、コンデンサ９６Ｈの正極側に接続される。
ｒ相下アーム回路は、スイッチング素子９２ＲＬと環流ダイオード９５ＲＬの並列回路と、スイッチング素子９１ＲＬと環流ダイオード９４ＲＬの並列回路とが直列接続されて構成される。スイッチング素子９２ＲＬのコレクタは、ｒ点に接続されている。スイッチング素子９２ＲＬのエミッタとスイッチング素子９２ＲＬのコレクタの接続ノードは、順方向接続されたダイオード９３ＲＬを介してコンデンサ９６Ｌの正極側に接続される。スイッチング素子９１ＲＬのエミッタは、コンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。更にコンデンサ９６Ｌの正極側は、コンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。
ｓ相上アーム回路は、スイッチング素子９１ＳＨと環流ダイオード９４ＳＨの並列回路とスイッチング素子９２ＳＨと環流ダイオード９５ＳＨの並列回路とが直列接続されて構成される。スイッチング素子９２ＳＨのエミッタは、ｓ点に接続されている。ｓ点は、変圧器１１９の２次巻線のうちの１相に接続される。スイッチング素子９１ＳＨのエミッタとスイッチング素子９２ＳＨのコレクタの接続ノードは、逆方向接続されたダイオード９３ＳＨを介してコンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。スイッチング素子９１ＳＨのコレクタは、コンデンサ９６Ｈの正極側に接続される。
ｓ相下アーム回路は、スイッチング素子９２ＳＬと環流ダイオード９５ＳＬの並列回路と、スイッチング素子９１ＳＬと環流ダイオード９４ＳＬの並列回路とが直列接続されて構成される。スイッチング素子９２ＳＬのコレクタは、ｓ点に接続されている。スイッチング素子９２ＳＬのエミッタとスイッチング素子９２ＳＬのコレクタの接続ノードは、順方向接続されたダイオード９３ＳＬを介してコンデンサ９６Ｌの正極側に接続される。スイッチング素子９１ＳＬのエミッタは、コンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。
ｔ相上アーム回路は、スイッチング素子９１ＴＨと環流ダイオード９４ＴＨの並列回路とスイッチング素子９２ＴＨと環流ダイオード９５ＴＨの並列回路とが直列接続されて構成される。スイッチング素子９２ＴＨのエミッタは、ｔ点に接続されている。ｔ点は、変圧器１１９の２次巻線のうちの１相に接続される。スイッチング素子９１ＴＨのエミッタとスイッチング素子９２ＴＨのコレクタの接続ノードは、逆方向接続されたダイオード９３ＴＨを介してコンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。スイッチング素子９１ＴＨのコレクタは、コンデンサ９６Ｈの正極側に接続される。
ｔ相下アーム回路は、スイッチング素子９２ＴＬと環流ダイオード９５ＴＬの並列回路と、スイッチング素子９１ＴＬと環流ダイオード９４ＴＬの並列回路とが直列接続されて構成される。スイッチング素子９２ＴＬのコレクタは、ｔ点に接続されている。スイッチング素子９２ＴＬのエミッタとスイッチング素子９２ＴＬのコレクタの接続ノードは、順方向接続されたダイオード９３ＴＬを介してコンデンサ９６Ｌの正極側に接続される。スイッチング素子９１ＴＬのエミッタは、コンデンサ９６Ｈの負極側に接続される。
以下、第６の実施形態における初充電期間の電流経路について説明する。第１の実施形態と同様に、電力変換システム１０４Ｅは、他励ＨＶＤＣシステム１０６から電圧形変換器１０８Ｅのコンデンサ９６Ｈ，９６Ｌを充電できる。
初充電期間において、図６と同様に、サイリスタ変換器１１５のサイリスタ１１８ｕｐ，１１８ｖｎが点弧する場合を考える。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１４のａ点→サイリスタ１１８ａｐ→Ｐ点→直流線路インダクタンス１１７→サイリスタ１１８ｕｐ→変圧器１１３のｕ点の経路で流れる。この電流は、遮断器１０５→母線１０３のＵ相→遮断器１０７の経路で、電圧形変換器１０８Ｅの変圧器１１９に流れる。
変圧器１１９に流れた電流は、二次側のｒ点→環流ダイオード９５ＲＨ→環流ダイオード９４ＲＨ→コンデンサ９６Ｈ→コンデンサ９６Ｌ→環流ダイオード９４ＳＬ→環流ダイオード９５ＳＬ→ｓ点の経路で流れる。これにより、コンデンサ９６Ｈ，９６Ｌが充電される。
他励ＨＶＤＣシステム１０６内において、この電流は、変圧器１１４のａ点→サイリスタ１１８ａｐ→Ｐ点→直流線路インダクタンス１１７→サイリスタ１１８ｕｐ→変圧器１１３のｕ点の経路で流れる。この電流は、遮断器１０５→母線１０３のＵ相→遮断器１０７の経路で、電圧形変換器１０８Ｅの変圧器１１９に流れる。
変圧器１１９に流れた電流は、二次側のｒ点→環流ダイオード９５ＲＨ→環流ダイオード９４ＲＨ→コンデンサ９６Ｈ→コンデンサ９６Ｌ→環流ダイオード９４ＳＬ→環流ダイオード９５ＳＬ→ｓ点の経路で流れる。これにより、コンデンサ９６Ｈ，９６Ｌが充電される。
したがって、３レベル変換器９０６を用いた第６の実施形態においても、第５の実施形態と同様に、コンデンサ９６Ｈ，９６Ｌを充電可能である。
なお、第２〜第４の実施形態におけるＭＭＣＣ−ＳＤＢＣで構成した電圧形変換器１０８を、３レベル変換器９０６で構成した電圧形変換器１０８Ｅに置き換えることにより、第６の実施形態で得られる効果に加えて、第２〜第４の実施形態で得られる効果も得ることができる。
（変形例）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
各実施形態に於いて、制御線や情報線は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
本発明の変形例として、例えば、次の（ａ）〜（ｄ）のようなものがある。
（ａ） サイリスタ変換器１１５，１１６の各サイリスタ１１８は、単一のサイリスタ素子で構成される。しかし、これに限られず、各サイリスタ１１８は、複数のサイリスタ素子の直列回路・並列回路・直列回路と並列回路の組み合わせのいずれかで構成されていてもよく、限定されない。
（ｂ） サイリスタ変換器１１５，１１６は、６パルス整流回路である。しかし、これに限られず、サイリスタ変換器１１５，１１６は、１２パルス整流回路や、その他の方式の回路であってもよく、限定されない。
（ｂ） サイリスタ変換器１１５，１１６は、６パルス整流回路である。しかし、これに限られず、サイリスタ変換器１１５，１１６は、１２パルス整流回路や、その他の方式の回路であってもよく、限定されない。
（ｃ） 電圧形変換器が備える各スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Insulated-Gate Bipolar Transistor）に限られず、オン・オフ制御可能なスイッチング素子であればよく、例えばＧＴＯ（Gate-Turn-Off）サイリスタ、ＧＣＴ（Gate-Commutated Thyristor）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などであってもよい。
（ｄ） 無電源系統１０１は、風力発電システムや太陽光発電システムに限られず、太陽熱発電システム、潮力発電システム、波力発電システム、水力発電システム、温度差発電システムなどに代表される任意の分散型電源であってもよい。
（ｄ） 無電源系統１０１は、風力発電システムや太陽光発電システムに限られず、太陽熱発電システム、潮力発電システム、波力発電システム、水力発電システム、温度差発電システムなどに代表される任意の分散型電源であってもよい。
１０１ 無電源系統
１０２ 開閉器
１０３ 母線
１０４，１０４Ａ〜１０４Ｄ 電力変換システム
１０５ 遮断器
１０６，１０６Ｂ 他励ＨＶＤＣシステム （他励直流送電システム）
１０７ 遮断器
１０８，１０８Ｂ〜１０８Ｄ 電圧形変換器
１０９ 他励ＨＶＤＣシステム制御部
１１０ 電圧形変換器制御部
１１１ 蓄電池
１１２ 蓄電池
１１３，１１３Ｂ 変圧器
１１４ 変圧器
１１５ サイリスタ変換器 （第２サイリスタ変換器）
１１６ サイリスタ変換器 （第１サイリスタ変換器）
１１７ 直流線路インダクタンス
１１８ サイリスタ
１１９ 変圧器
１２０ リアクトル
１２１ アーム
１２２〜１２４ 制御・通信線
１２５ 交流系統
２０１ 単位変換器
２０２ スイッチング素子
２０３ 環流ダイオード
２０４ コンデンサ
５０２ 開閉器
５０３ 専用線
６０５ 遮断器
７０３ 変圧器
７０４ アーム
９０４ ２レベル変換器
９０５ コンデンサ
９０６ ３レベル変換器
９６Ｈ，９６Ｌ コンデンサ
１０２ 開閉器
１０３ 母線
１０４，１０４Ａ〜１０４Ｄ 電力変換システム
１０５ 遮断器
１０６，１０６Ｂ 他励ＨＶＤＣシステム （他励直流送電システム）
１０７ 遮断器
１０８，１０８Ｂ〜１０８Ｄ 電圧形変換器
１０９ 他励ＨＶＤＣシステム制御部
１１０ 電圧形変換器制御部
１１１ 蓄電池
１１２ 蓄電池
１１３，１１３Ｂ 変圧器
１１４ 変圧器
１１５ サイリスタ変換器 （第２サイリスタ変換器）
１１６ サイリスタ変換器 （第１サイリスタ変換器）
１１７ 直流線路インダクタンス
１１８ サイリスタ
１１９ 変圧器
１２０ リアクトル
１２１ アーム
１２２〜１２４ 制御・通信線
１２５ 交流系統
２０１ 単位変換器
２０２ スイッチング素子
２０３ 環流ダイオード
２０４ コンデンサ
５０２ 開閉器
５０３ 専用線
６０５ 遮断器
７０３ 変圧器
７０４ アーム
９０４ ２レベル変換器
９０５ コンデンサ
９０６ ３レベル変換器
９６Ｈ，９６Ｌ コンデンサ
Claims (15)
- 第１サイリスタ変換器の直流側および第２サイリスタ変換器の直流側を直流線路を介して接続した他励直流送電システムと、
前記第２サイリスタ変換器の交流側に接続され、かつ、エネルギ貯蔵素子を備える電圧形変換器と、
前記第２サイリスタ変換器の交流側と無電源系統との間に接続される開閉器と、
を備えることを特徴とする電力変換システム。 - 前記開閉器を開いたのち、前記第１サイリスタ変換器から前記直流線路および前記第２サイリスタ変換器を介して電流を流すことにより、前記電圧形変換器の前記エネルギ貯蔵素子を充電する制御部、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記制御部は、前記第１サイリスタ変換器を制御して前記直流線路に確立する電圧を徐々に上昇させながら、前記第２サイリスタ変換器を介して電流を流すことにより、前記電圧形変換器の前記エネルギ貯蔵素子を充電する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。 - 前記制御部には、蓄電池が接続される、
ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換システム。 - 前記無電源系統は、風力発電システム、太陽光発電システム、太陽熱発電システム、潮力発電システム、波力発電システム、水力発電システムのうちいずれかである、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記第２サイリスタ変換器と前記電圧形変換器とは、それぞれ変圧器を介して接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記第１サイリスタ変換器または前記第２サイリスタ変換器は、６パルス整流器である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記第１サイリスタ変換器または前記第２サイリスタ変換器は、６パルス整流器の直列回路・並列回路・直並列回路のうちいずれかである、
ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換システム。 - 前記第１サイリスタ変換器または前記第２サイリスタ変換器は、１２パルス整流器である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記電圧形変換器は、
前記エネルギ貯蔵素子とスイッチング素子とを備え、前記スイッチング素子のスイッチングによって、前記エネルギ貯蔵素子の電圧、零電圧、または前記エネルギ貯蔵素子の電圧と逆極性の電圧を出力可能な単位変換器を１または複数直列に接続して構成したアームとリアクトルとの直列回路３個がデルタ結線されて構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記第２サイリスタ変換器は、変圧器の所定次の巻線に接続され、
前記電圧形変換器は、前記変圧器のうち、前記所定次の巻線とは異なる巻線に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記電圧形変換器は、
前記エネルギ貯蔵素子とスイッチング素子とを備え、前記スイッチング素子のスイッチングによって前記エネルギ貯蔵素子の電圧、零電圧、または前記エネルギ貯蔵素子の電圧と逆極性の電圧を出力可能な単位変換器を１または複数直列に接続されて構成されるアームとリアクトルとの直列回路６個が、三相ブリッジ状に接続される、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 前記電圧形変換器の直流側と、前記他励直流送電システムの前記直流線路とを接続した、
ことを特徴とする請求項１２に記載の電力変換システム。 - 前記電圧形変換器は、２レベル変換器または３レベル変換器である、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。 - 第１サイリスタ変換器の直流側および第２サイリスタ変換器の直流側を直流線路を介して接続した他励直流送電システムと、
前記第２サイリスタ変換器の交流側に接続され、かつ、エネルギ貯蔵素子を備える電圧形変換器と、
前記第２サイリスタ変換器の交流側と無電源系統の間に接続される開閉器と、
前記他励直流送電システム、前記電圧形変換器および前記開閉器を制御する制御部と、
を備える電力変換システムの初充電方法であって、
前記制御部は、
前記開閉器を開いたのち、
前記第１サイリスタ変換器から前記直流線路に電流を流し、
前記第２サイリスタ変換器を介して、前記電圧形変換器に電流を流すことにより、
前記電圧形変換器の前記エネルギ貯蔵素子を充電する、
ことを特徴とする電力変換システムの初充電方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013232894A JP2015095926A (ja) | 2013-11-11 | 2013-11-11 | 電力変換システムおよび電力変換システムの初充電方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2013232894A JP2015095926A (ja) | 2013-11-11 | 2013-11-11 | 電力変換システムおよび電力変換システムの初充電方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP2015095926A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019132428A1 (ko) * | 2017-12-28 | 2019-07-04 | 효성중공업 주식회사 | Ｍｍｃ 컨버터 초기충전시 서브모듈 상태 진단방법 |
| CN113676061A (zh) * | 2020-05-15 | 2021-11-19 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 动态平衡式换流器系统及其控制方法 |
| US11329573B2 (en) | 2017-08-04 | 2022-05-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Power converter and power conversion system |
-
2013
- 2013-11-11 JP JP2013232894A patent/JP2015095926A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN113676061B (zh) * | 2020-05-15 | 2023-06-27 | 南京南瑞继保电气有限公司 | 动态平衡式换流器系统及其控制方法 |
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