JP2018129963A - 電力変換器の制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
図1に示すように、直流送電システム100は、交流系統AS1と、交流系統AS2と、直流系統DS1と、を含む。直流送電システム100では、交流系統AS1、交流系統AS2、直流系統DS1の間で、直流と交流とを相互に変換して電力を供給する。交流系統AS1,AS2は、交流電力を供給する系統である。交流系統AS1および交流系統AS2は、いずれも送電側、受電側となることができる。交流系統AS1,AS2を構成する要素としては、電源、負荷、交流送電線等がある。たとえば、交流系統AS1,AS2を、3相または単相の50Hzもしくは60Hzの電源、負荷および交流送電線を備える構成とすることができる。直流系統DS1は、交流系統AS1,AS2との間で、直流電力を供給する電力系統である。
電力変換器1a,1bは、同一の構成を有しており、以下では、電力変換器1とすることがある。図2に示すように、電力変換器1は、3相ブリッジ回路11と、コンデンサ12と、を含む。3相ブリッジ回路11は、3相に対応して並列に接続された3つのレグ13を含む。各レグ13は、正側と負側に直列に接続された単位アーム14を含む。電力変換器1は、直流を3相交流に変換し、または3相交流を直流に変換する。電力変換器1は、入力された直流電圧のレベルを2分割して出力する。
制御装置2a,2bは、同一の構成を有しており、以下では、単に制御装置2とすることがある。制御装置2は、直流電圧、各相の交流電圧や交流電流等を入力して、所望の交流電力や直流電力を出力するように、ゲート信号Vgを生成し、電力変換器1に供給する。
図4には、制御装置2の交流電流制御部22の構成例がブロック線図として示されている。図5には、直流分を除去するフィルタ35d,35qであるハイパスフィルタの構成例が示されている。
本実施形態の制御装置2では、交流電流制御部22は、第1の切替部31と、第2の切替部32と、第3の切替部33と、を含んでいる。第1の切替部31、第2の切替部32および第3の切替部33は、ブラックスタート指令BSの入力に応じて入力を切り替える。ブラックスタート指令BSが入力された場合に、第1の切替部31は、交流有効電流測定値Idおよび交流無効電流測定値Iqの基本波成分をそれぞれ除去して高調波成分の信号Id(h),Iq(h)に切り替える。第2の切替部32は、交流有効電流指令値Id*および交流無効電流指令値Iq*をゼロに切り替える。制御装置2は、交流有効電流測定値Idおよび交流無効電流測定値Iqの高調波成分を含む信号Id(h),Iq(h)をゼロにするように出力電圧の指令値を生成して、これにもとづいてゲート信号を電力変換器1に供給する。
図6は、本変形例の制御装置の一部を例示するブロック図である。
上述の実施形態の場合では、ブラックスタート指令BSの入力時には、第3の切替部33は、ソフトスタート経過以降には固定の交流電圧指令値Vdac*を入力することとした。電力変換器の負荷には、電力系統が連系されているため、負荷変動が大きい場合もある。そのため、負荷のインピーダンスによらず、一定の電圧を供給する設定の場合には、過負荷状態等を生ずる場合もある。
上述の実施形態では、電力変換器として3相2レベル変換器を用いた例について説明した。電力変換器の構成は、これに限らない。他の例として、電力変換器としてMMC(Modular Multilevel Converter)を用いた場合について説明する。
図8(a)は、本実施形態の電力変換器を例示するブロック図である。図8(b)は、図8(a)の電力変換器の一部を例示するブロック図である。
図7に示すように、制御装置202a,202bは、電力変換器201a,201bにそれぞれ接続されている。電力変換器201a,201bは、同一の構成を有しており、以下では電力変換器201として説明することがある。また、制御装置202a,202bも同一の構成を有しており、以下では、制御装置202として説明することがある。
Claims (7)
- 交流の電力系統と直流の電力系統とを連系する電力変換器を制御する電力変換器の制御装置であって、
交流系統の線電流に応じて設定された交流電流指令値と前記線電流に応じて測定された交流電流測定値との偏差にもとづいて生成された第1指令値と、前記交流系統の相電圧に応じて測定された交流電圧測定値と、にもとづいて、出力すべき電圧に関する第1電圧指令値を出力する交流電流制御部を備え、
前記交流電流制御部は、
前記交流系統の電源がない状態で運転するブラックスタート指令の入力に応じて、前記交流電流指令値を0に設定する第1の切替部と、
前記ブラックスタート指令の入力に応じて、前記交流電流測定値を、前記交流電流測定値から抽出された、基本波以外の高調波成分に設定する第2の切替部と、
前記ブラックスタート指令の入力に応じて、前記交流電圧測定値を、あらかじめ設定された交流電圧指令値に設定する第3の切替部と、
を含む電力変換器の制御装置。 - 前記交流電流測定値を回転座標変換する回転座標変換部をさらに備え、
前記交流電流制御部は、前記回転座標変換部と前記第2切替部との間に接続され、前記交流電流測定値から直流成分を除去して交流成分を抽出するフィルタを含む請求項1記載の電力変換器の制御装置。 - 前記電力変換器においてカスコードに接続された単位セルのコンデンサに必要な電圧を要求する第2指令値を出力するコンデンサ電圧制御部と、
前記第2指令値が付加された循環電流指令値にもとづいて、前記電力変換器の内部の循環電流に必要な電圧を要求する指令値であって、前記第1電圧指令値に付加された第2電圧指令値を出力する循環電流制御部と、
前記ブラックスタート指令の入力に応じて、前記循環電流指令値に付加される第2指令値を、あらかじめ設定された直流電流指令値に切り替える第4の切替部と、
をさらに備え、
前記交流電流制御部は、前記第2指令値にもとづいて、前記第1電圧指令値を出力する請求項1または2に記載の電力変換器の制御装置。 - 前記電力変換器が出力する電力を得るために、前記第2指令値に付加する電力を、ブラックスタート指令の入力に応じて、直流電力から交流電力に切り替える第5の切替部をさらに備えた請求項3記載の電力変換器の制御装置。
- 前記循環電流制御部は、
前記循環電流指令値の変動幅を規定するリミッタと、
前記リミッタにリミット値を設定する設定部と、
を含み、
前記設定部は、直流系統の両端に設置された一対の電力変換器のうち、ブラックスタート指令を受けている側の電力変換器を、電流制御端とするリミッタ値を設定し、他方の電力変換器を、電圧制御端とするリミット値を設定することを特徴とする請求項3または4に記載の電力変換器の制御装置。 - 前記交流電圧指令値は、前記ブラックスタート指令の入力に応答して、所定の時間変化率で変化する請求項1〜5のいずれか1つに記載の電力変換器の制御装置。
- 前記交流電圧指令値は、前記交流電流測定値に所定のスロープゲインを乗じた電圧を差し引くことによって補正された請求項1〜6のいずれか1つに記載の電力変換器の制御装置。
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