JP2889133B2 - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

電力変換器の制御装置

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JP2889133B2 JP6269730A JP26973094A JP2889133B2 JP 2889133 B2 JP2889133 B2 JP 2889133B2 JP 6269730 A JP6269730 A JP 6269730A JP 26973094 A JP26973094 A JP 26973094A JP 2889133 B2 JP2889133 B2 JP 2889133B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電力系統の交流電圧
が変動する際に、電力変換器の転流失敗を防止して適正
な電力を送電できる電力変換器の制御装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】図12は従来の電力変換器の制御装置を
示す構成図であり、図において、1は交流送電線、2は
変圧器、3は変圧器2を介して交流送電線1に接続さ
れ、直流電力を交流電力に変換する電力変換器、4は電
力変換器3の直流端に接続された送電線、5は送電線4
の直流電流Idを検出する変流器である。また、6は交
流送電線1における各相の交流電圧の振幅を検出して、
各相の振幅の平均値Eを演算する平均交流電圧検出器、
7は平均交流電圧検出器6により演算された平均値Eと
変流器5により検出された直流電流Idに基づいて制御
角αを演算する制御角演算手段、8は転流電圧の位相に
同期した三角波が制御角演算手段7により演算された制
御角αに一致したとき点弧パルスを発生し、電力変換器
3を構成する各スイッチング素子を制御する制御手段で
ある。
【0003】また、図13は電力変換器3と変圧器2の
接続関係を示す接続図であり、図において、3U,3
V,3W,3X,3Y,3Zはそれぞれ電力変換器3の
U相,V相,W相,X相,Y相,Z相のスイッチング素
子、Xは変圧器2の1相分の転流リアクタンス、Va,
Vb,Vcは変圧器2の相電圧、V1はU相からV相へ
の転流電圧、V2はV相からW相への転流電圧、V3は
W相からU相への転流電圧、−V1はX相からY相への
転流電圧、−V2はY相からZ相への転流電圧、−V3
はZ相からX相への転流電圧である。
【0004】次に動作について説明する。まず、平均交
流電圧検出器6は、交流送電線1における各相の交流電
圧の振幅を検出して、各相の振幅の平均値Eを演算する
が、各相の交流電圧をサンプリングしてから平均値Eを
得るまでに通常数十msecの時間を要する。その理由
は、交流電圧には直流成分の他に高調波が含まれている
ため、交流電圧の振幅を得るためにはその交流電圧をフ
ィルタ(図示せず)に入力して高調波を除去する必要が
あるが、フィルタには位相特性があるためその位相特性
分だけ交流電圧の変化を待たなければならず、交流電圧
の振幅を得るまでに数十msecの時間を要するからで
ある。因に、この平均交流電圧検出器6は、例えば、
「交流系不平衡故障に対する直流系の応動特性と安定化
制御」電気学会論文誌B 第112巻1号 第27頁か
ら第35頁 平成4年発行に開示されている。
【0005】そして、制御角演算手段7は、平均交流電
圧検出器6により演算された平均値Eと変流器5に検出
された直流電流Idを入力すると、下記に示すように制
御角αを演算する。 α=cos-1(√2・X・Id/E−cosγ) ・・・(1) ただし、γは制御余裕角である。因に、式(1)は「直
流送電技術解説」第84頁 1978年 電気学会発行
に開示されている。
【0006】そして、制御手段8は、制御角演算手段7
により演算された制御角αを入力すると、図14に示す
ように、転流電圧V1,V2,V3等の位相に同期した
三角波L1等と制御角αを比較し、転流電圧V1,V
2,V3等に同期した三角波L1等が制御角αに一致し
たとき、各スイッチング素子に対して点弧パルスを発生
し、各スイッチング素子をオン制御する(例えば、制御
角αが転流電圧V1に同期した三角波L1に一致した場
合、V相のスイッチング素子3Vに点弧パルスを発生す
る)。因に、図14における三角波L1等は、転流電圧
V1,V2,V3等の位相と同期した信号であり、転流
電圧が零になると零点にリセットされ、傾き一定に増加
する。また、当該三角波は、交流系統の事故によって転
流電圧の位相が変動しても、常に変動前の転流電圧の位
相に同期する信号であり、制御手段8が当該三角波を作
り出している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の電力変換器の制
御装置は以上のように構成されているので、各相の交流
電圧の振幅を検出して各相の振幅の平均値を演算するこ
とが電力変換器を制御する前提となるが、交流電圧の振
幅を検出するためにはフィルタによって高調波を除去す
る必要から各相の振幅の平均値を演算するのに数十ms
ecの時間を要するため、事故等によって交流電圧が変
動しても直ちに電力変換器を制御できず、その結果、制
御余裕角を確保できなくなって転流失敗を起こし、電力
を交流系統に送電できなくなる問題点があった。また、
制御角は各相の振幅ではなく各相の振幅の平均値に基づ
いて演算するので、必ずしも各相のスイッチング素子を
適正な制御角で制御することができず、そのため同様に
転流失敗を起こして、電力を交流系統を送電できなくな
る問題点もあった。
【0008】請求項1の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、事故等によって交流電圧
が変動した場合において発生する各スイッチング素子の
転流失敗を防止できる電力変換器の制御装置を得ること
を目的とする。
【0009】請求項2の発明は、請求項1の発明の目的
に加え、電力変換器から交流系統に非理論高調波が流出
するのを防止できる電力変換器の制御装置を得ることを
目的とする。
【0010】請求項3の発明は、請求項1の発明の目的
に加え、電力変換器から交流系統に流出する非理論高調
波が所定の範囲内であれば多くの電力量を送電できる電
力変換器の制御装置を得ることを目的とする。
【0011】請求項4の発明は、請求項1の発明の目的
に加え、必要に応じて非理論高調波の流出防止又は送電
量の増加を選択できる電力変換器の制御装置を得ること
を目的とする。
【0012】請求項5及び請求項6の発明は、請求項1
の発明の目的に加え、事故等によって変動した電圧が復
帰する場合においても各スイッチング素子の転流失敗を
防止できる電力変換器の制御装置を得ることを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る電
力変換器の制御装置は、各スイッチング素子の転流電圧
の位相と90度の位相差を有する電圧信号を演算してそ
の電圧信号と転流電圧を座標変換し、その変換結果に基
づいてその転流電圧の振幅を演算するとともに、電圧変
動を生じていないときの転流電圧の基準位相に対する転
流電圧の位相差を演算し、その振幅と位相差に基づいて
各スイッチング素子の制御角を演算するようにしたもの
である。
【0014】請求項2の発明に係る電力変換器の制御装
置は、制御角演算手段により演算された各スイッチング
素子の制御角のうち、値が最も小さい制御角を基準にし
て各スイッチング素子を制御するようにしたものであ
る。
【0015】請求項3の発明に係る電力変換器の制御装
置は、高調波検出手段により検出された高調波が所定値
より大きい場合には、制御角選択手段により選択された
制御角を基準にして各スイッチング素子を制御し、その
高調波が所定値より大きくない場合には、制御角演算手
段により演算された制御角にしたがって各スイッチング
素子を制御するようにしたものである。
【0016】請求項4の発明に係る電力変換器の制御装
置は、選択手段が出力する切換信号が制御角選択手段に
より選択された制御角を基準にして各スイッチング素子
を制御すべき旨を示す場合には、その制御角を基準にし
て各スイッチング素子を制御し、その切換信号が制御角
演算手段により演算された制御角にしたがって各スイッ
チング素子を制御すべき旨を示す場合には、その制御角
にしたがって各スイッチング素子を制御するようにした
ものである。
【0017】請求項5の発明に係る電力変換器の制御装
置は、制御角演算手段により演算された制御角を所定の
遅れ時定数で戻した制御角を演算するとともに、その戻
した制御角とその制御角演算手段により演算された制御
角の大小を比較し、小さい方の制御角を制御手段に出力
するようにしたものである。
【0018】請求項6の発明に係る電力変換器の制御装
置は、制御角選択手段により選択された制御角を所定の
遅れ時定数で戻した制御角を演算するとともに、その戻
した制御角とその制御角選択手段により選択された制御
角の大小を比較し、小さい方の制御角を制御手段に出力
するようにしたものである。
【0019】
【作用】請求項1の発明における電力変換器の制御装置
は、転流電圧検出手段により検出された転流電圧の位相
と90度の位相差を有する電圧信号を演算してその電圧
信号と転流電圧を座標変換し、その変換結果に基づいて
その転流電圧の振幅を演算するとともに、電圧変動を生
じていないときの転流電圧の基準位相に対する転流電圧
の位相差を演算する振幅・位相差演算手段を設けたこと
により、転流電圧の変動に対して時間遅れなく、その転
流電圧の振幅と位相差が求められる。
【0020】請求項2の発明における電力変換器の制御
装置は、制御角演算手段により演算された各スイッチン
グ素子の制御角のうち、値が最も小さい制御角を基準に
して各スイッチング素子を制御する制御手段を設けたこ
とにより、電力変換器から交流系統に非理論高調波を流
出させることなく、各スイッチング素子を制御できるよ
うになる。
【0021】請求項3の発明における電力変換器の制御
装置は、高調波検出手段により検出された高調波が所定
値より大きい場合には、制御角選択手段により選択され
た制御角を基準にして各スイッチング素子を制御し、そ
の高調波が所定値より大きくない場合には、制御角演算
手段により演算された制御角にしたがって各スイッチン
グ素子を制御する制御手段を設けたことにより、電力変
換器から交流系統に流出する非理論高調波が所定の範囲
内に制限され、また、その範囲内では多くの電力量を送
電できるようになる。
【0022】請求項4の発明における電力変換器の制御
装置は、選択手段が出力する切換信号が制御角選択手段
により選択された制御角を基準にして各スイッチング素
子を制御すべき旨を示す場合には、その制御角を基準に
して各スイッチング素子を制御し、その切換信号が制御
角演算手段により演算された制御角にしたがって各スイ
ッチング素子を制御すべき旨を示す場合には、その制御
角にしたがって各スイッチング素子を制御する制御手段
を設けたことにより、必要に応じて非理論高調波の流出
防止又は送電量の増加を選択できるようになる。
【0023】請求項5の発明における電力変換器の制御
装置は、制御角演算手段により演算された制御角を所定
の遅れ時定数で戻した制御角を演算するとともに、その
戻した制御角とその制御角演算手段により演算された制
御角の大小を比較し、小さい方の制御角を制御手段に出
力する制御角戻し手段を設けたことにより、事故等によ
って変動した電圧が復帰する場合においても各スイッチ
ング素子の転流失敗を防止できるようになる。
【0024】請求項6の発明における電力変換器の制御
装置は、制御角選択手段により選択された制御角を所定
の遅れ時定数で戻した制御角を演算するとともに、その
戻した制御角とその制御角選択手段により選択された制
御角の大小を比較し、小さい方の制御角を制御手段に出
力する制御角戻し手段を設けたことにより、事故等によ
って変動した電圧が復帰する場合においても各スイッチ
ング素子の転流失敗を防止できるようになる。
【0025】
【実施例】
実施例1.以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1は請求項1の発明の一実施例による電力変換
器の制御装置を示す構成図であり、図において、従来の
ものと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を
省略する。11は電力変換器3を構成する各スイッチン
グ素子3U等の転流電圧V1等を検出する転流電圧検出
手段、12は転流電圧検出手段11により検出された転
流電圧V1等の位相と90度の位相差を有する電圧信号
dtV1等を演算してその電圧信号dtV1等と転流電
圧V1等を極座標変換し、その変換結果に基づいてその
転流電圧V1等の振幅√2・Vcom1等を演算するととも
に、基準位相(電圧変動を生じていないときの転流電圧
V1等)に対する転流電圧V1等の位相差Φcom1等を演
算する振幅・位相差演算手段であり、当該振幅・位相差
演算手段12と転流電圧検出手段11から交流電圧検出
装置13が構成されている。
【0026】また、14は振幅・位相差演算手段12に
より演算された振幅と位相差に基づいて各スイッチング
素子3U等の制御角α1等を演算する制御角演算手段、
15は制御角演算手段14により演算された制御角α1
等にしたがって各スイッチング素子3U等を制御する制
御手段である。
【0027】また、図2は交流電圧検出装置13の詳細
な構成を示す構成図であり、図において、21〜23は
交流送電線1における相電圧Va等を検出する電圧検出
器、24〜26は電圧検出器21〜23の検出結果から
転流電圧V1(=Va−Vb)等を演算する減算器であ
る。また、27は転流電圧V1を微分する微分演算回
路、28はPLL(Phase Locked Loo
p)回路(図示せず)等から出力された位相θPLL の余
弦cosθPLL 及び正弦sinθPLL を計算する三角関
数計算回路である。ただし、位相θPLL は電圧変動を生
じていないときの転流電圧V3(=Vc−Va)に同期
した位相信号であり、転流電圧V3が変動しても常に変
動していないときの転流電圧V3に同期している。
【0028】29は転流電圧V1の微分結果dtV1
(電圧信号)と転流電圧V1を極座標変換する積和算回
路、29a〜29dは乗算器、29eは減算器、29f
は加算器である。30は積和算回路29の出力に基づい
て転流電圧V1の振幅を演算する絶対値計算回路、31
は積和算回路29の出力に基づいて転流電圧V1の位相
から位相θPLL を差し引いた分の位相を演算する逆三角
関数計算回路、32は逆三角関数計算回路31の出力か
らΔθ1を減算して基準位相に対する転流電圧の位相差
Φcom1を演算する減算器である。ただし、Δθ1,Δθ
2,Δθ3は電圧変動を生じていないときの転流電圧V
1,V2,V3の位相と位相θPLL との位相差であり、
この例では、上述したように位相θPLL は転流電圧V3
と同期しているので、下記の関係を有している。 Δθ1=Δθ3−120°、Δθ2=Δθ3+120° なお、12a,12b,12cはそれぞれ転流電圧V
1,V2,V3の振幅等を演算する部分であるが、12
bと12cは12aと同じ構成であるため説明を省略す
る。
【0029】次に動作について説明する。まず、交流電
圧検出装置13の転流電圧検出手段11は、電圧検出器
21〜23を用いて交流送電線1における相電圧Va,
Vb,Vcを検出したのち、減算器24〜26を用いて
転流電圧V1,V2,V3を演算する。 V1=Va−Vb V2=Vb−Vc V3=Vc−Va
【0030】そして、振幅・位相差演算手段12は、転
流電圧V1等を入力すると転流電圧の振幅等を演算する
が、同様のため転流電圧V1を例にとって説明する。た
だし、転流電圧V1=√2・Vcom1・sin(θPLL
θ)とする。まず、微分演算回路27は、転流電圧V1
を時間微分することにより転流電圧V1の位相より90
度位相の進んだ電圧信号(転流電圧dtV1)を演算す
る。 dtV1=√2・Vcom1・cos(θPLL +θ) ・・・(2)
【0031】そして、積和算回路29は、転流電圧V1
と転流電圧dtV1を入力すると、cosθPLL 及びs
inθPLL に基づいて転流電圧V1と転流電圧dtV1
を、下記に示すように、極座標変換する。
【0032】
【数1】
【0033】そして、絶対値計算回路30は、積和算回
路29の極座標変換が終了すると、下記に示すように、
積和算回路29の出力a,bの2乗和の平方根を演算す
ることにより、転流電圧V1の振幅を演算する。 転流電圧V1の振幅 =(a2 +b21/2 ={(√2・Vcom1・sinθ)2 +(√2・Vcom1・cosθ)21/2 =√2・Vcom1(sin2 θ+cos2 θ) =√2・Vcom1 ・・・(3)
【0034】また、逆三角関数計算回路31は、積和算
回路29の極座標変換が終了すると、下記に示すよう
に、積和算回路29の出力a,bに基づいて転流電圧V
1の位相θPLL +θから位相θPLL を差し引いた分の位
相θを演算する。 tan-1(a/b) =tan-1{(√2・Vcom1・sinθ)/(√2・Vcom1・cosθ)} =tan-1(sinθ/cosθ) =θ ・・・(4)
【0035】そして、減算器32は、逆三角関数計算回
路31により演算された位相θからΔθ1(基準位相
(電圧変動を生じていないときの転流電圧V1の位相
θ)と位相θPLL との位相差)を減算することにより、
変動前後の転流電圧の位相差Φcom1を演算する。 Φcom1=θ−Δθ1 ・・・(5)
【0036】このようにして、交流電圧検出装置13に
より転流電圧の振幅と位相差が求められると、転流電圧
の振幅と位相差は制御角演算手段14に出力されるが、
当該交流電圧検出装置13では、従来の平均交流電圧検
出器6のようにフィルタ等を用いることなく転流電圧の
振幅等を演算することができるので、時間遅れなく転流
電圧の振幅等を高速に演算することができる。
【0037】そして、制御角演算手段14は、下記に示
すように、交流電圧検出装置13により演算された振幅
と位相差に基づいて各スイッチング素子3U等の制御角
α1等を演算する。 αi =cos-1(√2・X・Id/Vcomi−cosγ)−Φcomi ・・・(6) ただし、i=1,2,3
【0038】ここで、図3は式(6)を演算する制御角
演算手段14を示す構成図であり、詳細は省略するが、
図において、41は割算回路、42,43は乗算回路、
44は割算回路、45は三角関数計算回路、46は減算
器、47は逆三角関数計算回路、48は減算器である。
因に、制御角α1はU相からV相へ転流するときの制御
角、制御角α2はV相からW相へ転流するときの制御
角、制御角α3はW相からU相へ転流するときの制御角
である。また、X相からY相、Y相からZ相、Z相から
X相へ転流するときの制御角は、後述する制御手段15
で作り出される転流電圧−V1(X相からY相)等に同
期した三角波L4等を、転流電圧V1(U相からV相)
等に同期した三角波L1等からそれぞれ180度遅延し
た三角波とすれば、制御角α1,α2,α3を用いてX
相等の点弧パルスを発生することができるので、この例
では制御角α1,α2,α3のみ演算している。
【0039】そして、制御手段15は、制御角演算手段
14により演算された制御角α1,α2,α3を入力す
ると、図4に示すように、転流電圧V1,V2,V3,
−V1,−V2,−V3の位相に同期した三角波L1等
と制御角α1,α2,α3を比較し、転流電圧V1,V
2,V3,−V1,−V2,−V3に同期した三角波L
1等が制御角α1,α2,α3に一致したとき、各スイ
ッチング素子に対して点弧パルスを発生し、各スイッチ
ング素子をオン制御する(例えば、制御角α3が転流電
圧V3に同期した三角波L3に一致した場合、U相のス
イッチング素子3Uに点弧パルスを発生し、また、制御
角α1が転流電圧−V1に同期した三角波L4に一致し
た場合、Y相のスイッチング素子3Yに点弧パルスを発
生する。)。因に、図4における三角波L1〜L6は、
V1,V2,V3,−V1,−V2,−V3の位相と同
期した信号であり、転流電圧が零になると零点にリセッ
トされ、傾き一定に増加する。また、当該三角波は、交
流系統の事故等によって転流電圧の位相が変動しても、
常に変動前の転流電圧の位相に同期する信号であり、制
御手段15が当該三角波を作り出している。
【0040】以上より、この実施例1によれば、交流電
圧検出装置13により、転流電圧の変動に対して時間遅
れなく、その転流電圧の振幅と位相差を演算することが
できるので、制御角演算手段14は、転流電圧の変動に
対して時間遅れなく制御角α1等を演算することがで
き、その結果、従来例のように、制御角αの演算に時間
を費やすことによって制御余裕角γが確保できなくなる
という事態は発生しなくなり、転流電圧が変動しても各
スイッチング素子の転流失敗を防止することができ、常
に適正な電力を送電することができる。また、この実施
例1によれば、従来例のように、各相の平均電圧ではな
く、各転流電圧の振幅等に基づいて制御角を演算するの
で、従来例よりも各相のスイッチング素子の制御角を適
正に求めることができる。
【0041】実施例2.上記実施例1では、転流電圧−
V1(X相からY相)等に同期した三角波L4等を、転
流電圧V1(U相からV相)等に同期した三角波L1等
からそれぞれ180度遅延した三角波とし、その三角波
と制御角α1,α2,α3を比較してX相等の点弧パル
スを発生するものについて示したが、位相差Φcom1,Φ
com2,Φcom3からそれぞれ180度減算した位相差を用
いて、転流電圧−V1等に対応する制御角α4,α5,
α6を演算し、その制御角α4,α5,α6と転流電圧
V1(U相からV相)等に同期した三角波L1等を比較
することによってX相等の点弧パルスを発生するように
してもよく、上記実施例1と同様の効果が得られる。
【0042】実施例3.上記実施例1では、各相の相電
圧を転流電圧としたものについて示したが、各相の線間
電圧を転流電圧としてもよく、同様の効果を奏する。
【0043】実施例4.図5は請求項2の発明の一実施
例による電力変換器の制御装置を示す構成図であり、図
において、51は制御角演算手段14により演算された
各スイッチング素子の制御角α1,α2,α3のうち、
値が最も小さい制御角を選択する制御角選択手段、52
は制御角選択手段51により選択された制御角を基準に
して各スイッチング素子を制御する制御手段である。
【0044】次に動作について説明する。制御角選択手
段51と制御手段52以外は、実施例1と同様であるた
め制御角選択手段51と制御手段52についてのみ説明
する。まず、制御角選択手段51は、制御角演算手段1
4により各スイッチング素子の制御角α1,α2,α3
を演算されると、図6に示すように、その制御角α1,
α2,α3のうち、値が最も小さい制御角を選択する。
因に、図6の場合、α1=60度、α2=180度、α
3=300度を例に上げているので、値の最も小さいα
1が選択される。
【0045】そして、制御手段52は、値が最も小さい
制御角を選択されると、その制御角を基準にして各スイ
ッチング素子を制御することになるが、制御手段52の
動作自体は、図12の制御手段8と同様であるため説明
を省略する。このように、最も値の小さい制御角を基準
にして制御する理由は、位相の変動が大きい程、制御角
は小さくなり(式(6)参照)、そして、制御角が小さ
い程早急に点弧制御しなければ転流失敗してしまうの
で、最も余裕の少ない制御角を基準にする必要があるか
らである。
【0046】以上より、この実施例4によれば、最も値
の小さい制御角を基準にして制御するので、電力変換器
3から交流系統に非理論高調波(転流動作に伴う高調
波)を流出させることなく、上記実施例1と同様に、各
スイッチング素子の転流失敗を防止できるようになる。
即ち、実施例1の場合、各相ごとに異なる制御角を演算
して制御するので、各相に出力する点弧パルスの間隔が
若干異なる結果、非理論高調波を発生するが、この実施
例4では、1つの制御角を基準にして制御するので、点
弧パルスの等間隔性が保たれ、非理論高調波が発生しな
くなる。
【0047】実施例5.図7は請求項3の発明の一実施
例による電力変換器の制御装置を示す構成図であり、図
において、53は交流送電線1の交流電圧を検出するこ
とにより交流系統に含まれる高調波を検出する高調波検
出手段、54は高調波検出手段53により検出された高
調波が所定値より大きい場合には、制御角選択手段51
により選択された制御角を基準にして各スイッチング素
子を制御し、その高調波が所定値より大きくない場合に
は、制御角演算手段14により演算された制御角にした
がって各スイッチング素子を制御する制御手段である。
【0048】次に動作について説明する。この実施例5
の場合、高調波検出手段53により検出された高調波と
所定値を比較し、検出された高調波が所定値より大きい
場合には、制御角選択手段51により選択された制御角
を基準にして各スイッチング素子を制御し(実施例4と
同様の制御)、その高調波が所定値より大きくない場合
には、制御角演算手段14により演算された制御角にし
たがって各スイッチング素子を制御する(実施例1と同
様の制御)ものであるが、このように制御することによ
って以下に示す効果が得られる。
【0049】即ち、制御角選択手段51により選択され
た制御角を基準にして制御する場合には、上述したよう
に非理論高調波の流出を防止できるので、交流系統に含
まれる非理論高調波が除去される結果、交流系統に含ま
れる高調波が全体的に低減されるので、高調波の大きさ
を所定値以下に抑えることができる。一方、制御角演算
手段14により演算された制御角にしたがって制御する
場合には、制御角選択手段51により選択された制御角
を基準にして制御する場合に比べて多くの電力を送電で
きるので、高調波の大きさが所定値以下の場合には、多
くの電力を送電できるようになる。
【0050】実施例6.上記実施例5では、高調波検出
手段53が交流送電線1の交流電圧を検出することによ
り交流系統に含まれる高調波を検出するものについて示
したが、電力変換器3から交流送電線1に流出する交流
電流又は送電線4に流れる直流電流を検出することによ
り交流系統に含まれる高調波を検出するようにしてもよ
く、上記実施例5と同様の効果が得られる。
【0051】実施例7.上記実施例6では、高調波検出
手段53の検出結果に基づいて制御手段54が、制御方
法を切り換えるものについて示したが、図8に示すよう
に、制御手段56に対して切換信号を出力する選択手段
55を設け、操作者の意思に基づいて制御手段56の制
御方法を切り換えるようにしてもよい。これにより、操
作者が電力の送電量を多くしたい場合には、選択手段5
5により制御角演算手段14の出力を制御手段56に入
力するようにすればよく、交流系統に含まれる高調波を
低減したい場合には、選択手段55により制御角選択手
段51の出力を制御手段56に入力するようにすればよ
い。因に、この実施例7は請求項4の発明に対応してい
る。
【0052】実施例8.図9は請求項5の発明の一実施
例による電力変換器の制御装置を示す構成図であり、図
において、57は制御角演算手段14により演算された
制御角を所定の遅れ時定数で戻した制御角を演算すると
ともに、その戻した制御角と制御角演算手段14により
演算された制御角の大小を比較し、小さい方の制御角を
制御手段15に出力する制御角戻し手段である。
【0053】次に動作について説明する。交流系統の事
故等によって低下した電圧が回復する際、交流系統の条
件等によっては、電圧変動を生ずる場合があるが(電圧
変動に伴って制御角を急変させると、基本波だけ復帰し
て高調波の復帰が遅れる結果、電圧変動を生ずる場合が
ある)、この場合、図10の実線で示すように、制御角
演算手段14の演算結果である制御角が変動する結果、
電力変換器3の制御余裕角γが減少して転流失敗を生ず
ることがある。
【0054】そこで、この実施例8では、制御角戻し手
段57が制御角演算手段14により演算された制御角を
所定の遅れ時定数で戻した制御角を演算したのち、その
戻した制御角と制御角演算手段14により演算された制
御角の大小を比較する。そして、制御角演算手段14に
より演算された制御角の方が小さければその制御角を制
御手段15に出力する一方、その戻した制御角の方が小
さければその制御角を制御手段15に出力するととも
に、その制御角を新たな遅れ時定数の戻し入力信号とす
るものである。
【0055】これにより、交流系統の事故等によって低
下した電圧が回復する場合には、制御角をゆっくり変化
させることができるため、電圧変動が抑えられ転流失敗
を防止することができる。
【0056】実施例9.上記実施例8では、制御角演算
手段14により演算された制御角と制御角戻し手段57
により戻された制御角を比較するものについて示した
が、図11に示すように、制御角選択手段51により選
択された制御角と制御角戻し手段57により戻された制
御角を比較するようにしてもよく、上記実施例8と同等
の効果が得られる。因に、この実施例9は請求項6の発
明に対応している。
【0057】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、各スイッチング素子の転流電圧の位相と90度の位
相差を有する電圧信号を演算してその電圧信号と転流電
を座標変換し、その変換結果に基づいてその転流電圧
の振幅を演算するとともに、電圧変動を生じていないと
きの転流電圧の基準位相に対する転流電圧の位相差を演
し、その振幅と位相差に基づいて各スイッチング素子
の制御角を演算するように構成したので、転流電圧の変
動に対して時間遅れなく、その転流電圧の振幅と位相差
が求められる結果、事故等によって交流電圧が変動した
場合において発生する各スイッチング素子の転流失敗を
防止でき、常に適正な電力を送電できる効果がある。
【0058】請求項2の発明によれば、制御角演算手段
により演算された各スイッチング素子の制御角のうち、
値が最も小さい制御角を基準にして各スイッチング素子
を制御するように構成したので、請求項1の発明の効果
に加え、電力変換器から交流系統に非理論高調波を流出
させることなく、各スイッチング素子を制御できる効果
がある。
【0059】請求項3の発明によれば、高調波検出手段
により検出された高調波が所定値より大きい場合には、
制御角選択手段により選択された制御角を基準にして各
スイッチング素子を制御し、その高調波が所定値より大
きくない場合には、制御角演算手段により演算された制
御角にしたがって各スイッチング素子を制御するように
構成したので、請求項1の発明の効果に加え、電力変換
器から交流系統に流出する非理論高調波を所定の範囲内
に制限することができるとともに、その範囲内では多く
の電力量を送電できる効果がある。
【0060】請求項4の発明によれば、選択手段が出力
する切換信号が制御角選択手段により選択された制御角
を基準にして各スイッチング素子を制御すべき旨を示す
場合には、その制御角を基準にして各スイッチング素子
を制御し、その切換信号が制御角演算手段により演算さ
れた制御角にしたがって各スイッチング素子を制御すべ
き旨を示す場合には、その制御角にしたがって各スイッ
チング素子を制御するように構成したので、請求項1の
発明の効果に加え、必要に応じて非理論高調波の流出防
止又は送電量の増加を選択できるようになる効果があ
る。
【0061】請求項5の発明によれば、制御角演算手段
により演算された制御角を所定の遅れ時定数で戻した制
御角を演算するとともに、その戻した制御角とその制御
角演算手段により演算された制御角の大小を比較し、小
さい方の制御角を制御手段に出力するように構成したの
で、事故等によって変動した電圧が復帰する場合におい
ても各スイッチング素子の転流失敗を防止できる効果が
ある。
【0062】請求項6の発明によれば、制御角選択手段
により選択された制御角を所定の遅れ時定数で戻した制
御角を演算するとともに、その戻した制御角とその制御
角選択手段により選択された制御角の大小を比較し、小
さい方の制御角を制御手段に出力するように構成したの
で、事故等によって変動した電圧が復帰する場合におい
ても各スイッチング素子の転流失敗を防止できる効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1の発明の一実施例による電力変換器
の制御装置を示す構成図である。
【図2】 交流電圧検出装置13の詳細な構成を示す構
成図である。
【図3】 制御角演算手段14を示す構成図である。
【図4】 制御手段15の動作を説明する信号波形図で
ある。
【図5】 請求項2の発明の一実施例による電力変換器
の制御装置を示す構成図である。
【図6】 制御角選択手段51を示す構成図である。
【図7】 請求項3の発明の一実施例による電力変換器
の制御装置を示す構成図である。
【図8】 請求項4の発明の一実施例による電力変換器
の制御装置を示す構成図である。
【図9】 請求項5の発明の一実施例による電力変換器
の制御装置を示す構成図である。
【図10】 交流系統の電圧変動を示すグラフ図であ
る。
【図11】 請求項6の発明の一実施例による電力変換
器の制御装置を示す構成図である。
【図12】 従来の電力変換器の制御装置を示す構成図
である。
【図13】 電力変換器3と変圧器2の接続関係を示す
接続図である。
【図14】 制御手段8の動作を説明する信号波形図で
ある。
【符号の説明】
3 電力変換器 11 転流電圧
検出手段 12 振幅・位相差演算手段 14 制御角演
算手段 15、52、54、56 制御手段 51 制御角選
択手段 53 高調波検出手段 55 選択手段 55 選択手段 57 制御角戻
し手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野林 正盛 大阪府大阪市北区中之島3丁目3番22号 関西電力株式会社内 (72)発明者 山地 幸司 香川県高松市丸の内2番5号 四国電力 株式会社内 (72)発明者 加藤 和男 東京都中央区銀座6丁目15番1号 電源 開発株式会内 (72)発明者 土岐 直寛 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社 制御製作所内 (72)発明者 玉井 伸三 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 産業システム研究所内 (72)発明者 藤井 俊行 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 産業システム研究所内 (72)発明者 内藤 初彦 神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番2号 三菱電機株式会社 制御製作所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 7/42 - 7/98 H02J 3/00 - 5/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力変換器を構成する各スイッチング素
    子の転流電圧を検出する転流電圧検出手段と、上記転流
    電圧検出手段により検出された転流電圧の位相と90度
    の位相差を有する電圧信号を演算してその電圧信号と転
    流電圧を座標変換し、その変換結果に基づいてその転流
    電圧の振幅を演算するとともに、電圧変動を生じていな
    いときの転流電圧の基準位相に対する転流電圧の位相差
    を演算する振幅・位相差演算手段と、上記振幅・位相差
    演算手段により演算された振幅と位相差に基づいて各ス
    イッチング素子の制御角を演算する制御角演算手段と、
    上記制御角演算手段により演算された制御角にしたがっ
    て各スイッチング素子を制御する制御手段とを備えた電
    力変換器の制御装置。
  2. 【請求項2】 電力変換器を構成する各スイッチング素
    子の転流電圧を検出する転流電圧検出手段と、上記転流
    電圧検出手段により検出された転流電圧の位相と90度
    の位相差を有する電圧信号を演算してその電圧信号と転
    流電圧を座標変換し、その変換結果に基づいてその転流
    電圧の振幅を演算するとともに、電圧変動を生じていな
    いときの転流電圧の基準位相に対する転流電圧の位相差
    を演算する振幅・位相差演算手段と、上記振幅・位相差
    演算手段により演算された振幅と位相差に基づいて各ス
    イッチング素子の制御角を演算する制御角演算手段と、
    上記制御角演算手段により演算された各スイッチング素
    子の制御角のうち、値が最も小さい制御角を選択する制
    御角選択手段と、上記制御角選択手段により選択された
    制御角を基準にして各スイッチング素子を制御する制御
    手段とを備えた電力変換器の制御装置。
  3. 【請求項3】 交流系統に含まれる高調波を検出する高
    調波検出手段を設け、上記制御手段は、上記高調波検出
    手段により検出された高調波が所定値より大きい場合に
    は、上記制御角選択手段により選択された制御角を基準
    にして各スイッチング素子を制御し、その高調波が所定
    値より大きくない場合には、上記制御角演算手段により
    演算された制御角にしたがって各スイッチング素子を制
    御することを特徴とする請求項2記載の電力変換器の制
    御装置。
  4. 【請求項4】 上記制御手段に対して切換信号を出力す
    る選択手段を設け、上記制御手段は、その切換信号が上
    記制御角選択手段により選択された制御角を基準にして
    各スイッチング素子を制御すべき旨を示す場合には、そ
    の制御角を基準にして各スイッチング素子を制御し、そ
    の切換信号が上記制御角演算手段により演算された制御
    角にしたがって各スイッチング素子を制御すべき旨を示
    す場合には、その制御角にしたがって各スイッチング素
    子を制御することを特徴とする請求項2記載の電力変換
    器の制御装置。
  5. 【請求項5】 上記制御角演算手段により演算された制
    御角を所定の遅れ時定数で戻した制御角を演算するとと
    もに、その戻した制御角と上記制御角演算手段により演
    算された制御角の大小を比較し、小さい方の制御角を上
    記制御手段に出力する制御角戻し手段を設けたことを特
    徴とする請求項1記載の電力変換器の制御装置。
  6. 【請求項6】 上記制御角選択手段により選択された制
    御角を所定の遅れ時定数で戻した制御角を演算するとと
    もに、その戻した制御角と上記制御角選択手段により選
    択された制御角の大小を比較し、小さい方の制御角を上
    記制御手段に出力する制御角戻し手段を設けたことを特
    徴とする請求項2記載の電力変換器の制御装置。
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