JP2925292B2 - 交直変換器の制御装置 - Google Patents

交直変換器の制御装置

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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Power Conversion In General (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は電力系統において、直流送電システム、又は
周波数変換装置、又は系統連系装置に適用される交直変
換器の制御装置に関する。
(従来の技術) 一般的な直流送電システム、又は周波数変換装置、又
は系統連系装置は第4図のような構成になっている。サ
イリスタブリッジで構成された変換器3,5が、夫々変換
器用変圧器2,6を介して交流母線1,7に接続されている。
又、交流母線1,7は夫々背後の交流系統とつながってい
る。
変換器3,5のうち一方は順変換器として、もう一方は
逆変換器として動作する。例えば変換器3が順変換器と
して動作する場合、順変換器3では交流電力を直流電力
に変換して、直流リアクトル4を介して逆変換器5に送
り、逆変換器5では印加された直流電力を交流電力に変
換して交流母線7の背後の交流系統へ送っている。変換
器3及び5は夫々同じ構成の制御装置により制御され動
作しているので、ここでは変換器3について説明する。
まず検出系として、直流電流検出器8により直流電流Id
etが、直流電圧検出器9により直流電圧Edetが、交流電
圧検出器10により交流電圧Vacが検出され、夫々点弧角
制御回路11に入力される。点弧角制御回路11の内部の基
本的な構成は、第2図のようになっている。直流電圧検
出値Edと直流電圧設定値Edpをつきあわせて定電圧制御
器29に入力することにより、直流電圧を一定とするよう
な点弧角αを算出し、直流電流検出値制御器30に入力す
ることにより、直流電流を一定にするような点弧角αを
算出し、更に、直流電流検出値Id,交流電圧検出値Vac,
最小余角設定値γminより、 の演算を最小余裕角制御器31により行なって、最小余裕
角γminを確保するような点弧角αを求める。夫々求め
られた点弧角αを最小値選択回路32に入力して最小値を
とり、その結果得られた値に対しリミッター33で最大値
及び最小値のリミットをかけ、最終的に運転点弧角19を
求める。
一般に順変換器側で定電流制御が行なわれ、逆変換器
側では定電圧制御又は最小余裕角制御が行なわれる。リ
ミッター33のリミット値としては、順変換器運転の場
合、最小値10゜,最大値120゜、逆変換器の場合、最小
値70゜,最大値160゜程度の値が使用される。変換器運
転領域としてはαが90゜以下であれば順変換器として、
90゜以上であれば逆変換器として動作する。
こうして第4図における点弧角制御回路11の出力であ
る点弧角(α)19が求められる。
変換器はサイリスタブリッジで構成されており、点弧
角制御回路11で求められた点弧角(α)19と位相検出回
路12で検出した交流系統の電圧位相20をつきあわせて、
パルス発生回路18で点弧パルスの発生タイミングを決
め、それによってサイリスタ点弧パルス21を発生しサイ
リスタの点弧が行なわれる。このパルス発生方式として
は等間隔パルス方式が一般的に使われる。
このシステムでは、変換器が定常運転しているとき、
通常、送電している有効電力の60%程度の無効電力が変
換器で消費される。その無効電力を補償するため、交流
フィルタ23及び調相用コンデンサ26が投入された状態で
運転が行なわれる。
このシステムにおいて、例えば変換器3が接続された
交流系統で、地絡などの事故が発生すると、不足電圧リ
レー13によって交流母線1の電圧低下が検出されて、交
直変換器の保護回路27に事故発生信号が与えられ、保護
回路27からは変換器停止指令28が両変換器3,5に与えら
れ、それによって変換器はいったん停止する。交流系統
の事故が回復すると、変換器が再起動されて再び運転を
始める。この間、無効電力補償用の交流フィルタ23及び
調相用コンデンサ26は投入されたままの状態である。
(発明が解決しようとする課題) 上記のような従来方式では、交流系統の事故除去時に
は変換器は止まった状態であり、無効電力を消費しない
にもかかわらず、無効電力補償用の交流フィルタ及び調
相用コンデンサは入ったままであるため、無効電力が余
分に供給されていることになる。そのため、事故除去時
及び事故除去後に交流系統に大きな過電圧が発生して機
器を損傷したり、変換器の再起動が行なえなかったりす
るという欠点がある。
又、それを防止するために変換器を停止しないで運転
し続けようとすると、事故による電圧歪みや電圧波形の
不平衡,低下などがあるために、逆変換器運転していれ
ば転流失敗が発生し、かえって大きな過電圧が発生して
直流系が安定に運転できないという欠点がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、交流
系統の事故中及び事故除去後も変換器を安定に運転し続
けることにより、事故除去時及び事故除去後の交流系統
の安定化を抑制することの可能な直流変換器の制御装置
を提供することを目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明では第1図に示すように、交流系統1の事故を
不足電圧リレー13で検出した場合、その信号によって点
弧角αを事故発生前の値に保持して運転継続する。その
場合、保持値に対しリミッター16でα=90゜あるいはそ
れ以下の値になるよう最大値リミッターをかける。リミ
ッター16の出力値を最終的な点弧角として使用し、運転
を継続するよう構成する。
(作 用) これにより事故側の変換器が事故前に順変換器運転し
ていた場合には、事故中及び事故除去後にも事前と同じ
点弧角で運転し続け、無効電力を消費し続けることによ
り、過電圧を抑制できるだけでなく、送電する有効電力
も事前とほどんど同じ大きさとなるので、事故側及び相
手端側の交流系統に対して与える同様が小さくてすむ。
又、事前に逆変換器運転していた場合には、そのまま
運転していれば事故中及び事故除去後の電圧歪みなどに
より転流失敗が発生する可能性が高いが、本発明では保
持値に90゜又はそれ以下の最大値リミッターがかかって
いるので、運転点弧角は10〜90゜の間の値となり、送電
電力がゼロとなる運転又は順変換器領域の運転に移行す
るため、転流失敗は発生せず、又、無効電力を消費し続
けるので、過電圧の発生を防止することができる。
(実施例) 以下図面を参照して実施例を説明する。
第1図は本発明による交直変換器の制御装置の構成の
一例である。本実施例では従来の制御装置と同様、点弧
角制御回路11及び位相検出回路12を備え、点弧角αと位
相角θをつきあわせてパルスタイミングを決め、パルス
発生回路18で点弧パルス21を作って変換器3与えてい
る。
一方、点弧角制御回路11の出力値である点弧角に対
し、遅延回路14で遅れをかけている。この遅延回路14の
送れ時間としては、実際に交流系統で事故が発生してか
ら、それを不足電圧リレー13で検出して変換器制御系に
対し事故発生信号を与えるまでの時間より長い遅れ時間
を設定しておく。さらに遅延回路14の出力値を保持回路
15に入力する。保持回路15は不足電圧リレー13から事故
発生信号が与えられると、その時点で遅延回路14の出力
値を保持する。さらにその保持値に対し、リミッター16
で最大値リミッターをかける。最大リミッター値は、例
えばα=90゜又はα=80゜など、α=90゜以下で90゜に
近い値が設定されている。リミットをかけた値がスイッ
チ回路17の接点Bに入力される。スイッチ回路17では定
常時は接点Aが選択されており、点弧角制御回路11の出
力がそのまま点弧角19としてパルス発生器18に入力され
使用されているが、不足電圧リレー13から事故発生信号
が与えられると保持回路15で遅延回路14の出力である点
弧角αが固定されると同時に、スイッチ回路17では接点
Aから接点Bへの切替えが行なわれ、点弧角19として
は、点弧角制御回路11の出力に対し、遅延回路14,保持
回路15,リミッター16を介した値が点弧角19として使用
され、パルス発生器18に入力される。
次に採用について説明する。
第1図において、定常時はスイッチ回路17のスイッチ
が接点Aにつながっているため、第2図の構成の点弧角
制御回路11で求めた値がそのまま運転点弧角(α)19と
して使用されている。一方、点弧角制御回路11の出力
は、遅延回路14を介し保持回路15に入力されているが、
不足電圧リレー13からの事故信号が与えられていないた
め、保持回路15による値の保持は行なわれておらず、遅
延回路14の遅れ時間だけ前の点弧角制御回路11の出力値
が出力されている。
ここで、変換器3が接続された側の交流系統で事故が
発生すると、交流母線1の電圧が低下し、不足電圧リレ
ー13によって事故が検出される。この事故発生信号によ
って保持回路15の出力がその時点で保持されると同時
に、スイッチ回路17の接点が接点Aから接点Bへ切替え
られる。これにより点弧角(α)19としてパルス発生回
路18に与えられる値は、点弧角制御回路11の出力値に対
し、遅延回路14で遅れをかけ、保持回路15で値を固定
し、さらにリミッター16で最大値リミッターをかけた結
果として得られた値が使用される。遅延回路14の遅れ時
間は、事故発生時点から、それを不足電圧リレー13によ
り検出して、変換器制御回路に事故発生信号として与え
るまでの時間よりも長い時間となるように設定されてい
るので、保持回路15で固定された点弧角αは、事故発生
前の運転点弧角の値である。さらに、リミッター16によ
りα=90゜又はそれ以下で90゜に近い値の最大値リミッ
トがかけられるが、もし、変換器が事故前に順変換器運
転していれば、通常、運転点弧角はα=20〜40゜程度の
値であるため最大値リミットにかからず、従って事故前
の点弧角がそのまま固定値の運転点弧角αとして使用さ
れる。又、事故前に逆変換器運転していれば、通常、逆
変換器運転ではα=130〜140゜程度の値で運転している
ため、最大値リミットにかかり、運転点弧角19として
は、リミッター16の最大リミット値が使用されることに
なり、α=90゜又はそれ以下で90゜に近い値の一定の点
弧角αによる運転が行なわれる。
上記実施例によれば、事故側変換器が順変換器運転で
あれば、事故中及び事故除去後も事前の点弧角を保持し
て運転し続けることにより、無効電力を消費するため、
事故除去後の無効電力の過剰による過電圧を抑制でき、
又、直流送電電力も事前と近い値となるため、事故側及
び相手端側の交流系統へ与える動揺を、小さく抑えるこ
とができる。又、事故側変換器が逆変換器運転であれ
ば、α=90゜以下の点弧角へ移行して運転を継続するこ
とにより、無効電力を消費するので、事故除去後の無効
電力の過剰による過電圧を抑制でき、又、転流失敗の発
生が防止でき安定に運転継続できる。
上記実施例では、リミッター回路16によって事故前に
逆変換器運転していたときには、事故発生後の固定弧角
が90゜以上にならないようにリミットをかけ、逆変換器
運転による転流失敗の発生を防止しているが、リミッタ
ー回路のかわりにスイッチ回路を設けて、変換器が順変
換器運転しているか逆変換器運転しているかによってス
イッチを切替えるような回路を設けても、第1図の制御
装置と同様の効果が得られる。即ち、第3図に示す他の
実施例で、スイッチ回路34を設け保持回路15の出力と一
定の点弧角指定値αfix35のどちらかを選択する。この
一定の点弧角指定値35は、第1図の実施例におけるリミ
ッター16の最大リミット値と同様、α=90゜か、あるい
は、それ以下で90゜に近い値を設定しておく。このスイ
ッチ回路34の切替えは、変換器運転モード信号36により
行なう。つまり、変換器運転モード信号36が“順変換器
運転”であれば、接点Cの保持回路15の出力値が選択さ
れ、変換器運転モード信号36が“逆変換器運転”であれ
ば、接点Dの一定点弧角指定値αfix35が選択される。
こうして得られたスイッチ回路34の出力がスイッチ回路
17の接点Bに入力され、スイッチ回路17の接点Aには点
弧角制御回路11の出力が入力されている。定常時はスイ
ッチ回路17では接点Aが選択されて点弧角制御回路11に
より算出された点弧角が運転点弧角19として使用されて
いるが、交流系統で事故が発生すると不足電圧リレー13
から与えられる事故発生信号により、保持回路15で値の
保持が行なわれるとともに、スイッチ回路17が接点Bへ
切替わる。これによりもし変換器が順変換器運転してい
れば、スイッチ回路34では接点Cが選択されているの
で、運転点弧角19としては、点弧角制御回路11の出力に
対し、遅延回路14,保持回路15を介して得られた固定
値、即ち、事故前の点弧角が得られる。又、変換器が逆
変換器運転していれば、スイッチ回路34では接点Dが選
択されているので、運転点弧角19としては一定の点弧角
指定値αfix35が得られる。
従って第3図の他の実施例による制御装置を用いて
ば、第1図の実施例と同様に、事故側変換器が順変換器
運転であれば、事故中及び事故除去後も事故前の点弧角
で運転し続けることにより、無効電力を消費するので事
故除去後の過電圧を抑制でき、又、直流送電電力も事前
と近い値となるため、事故側相手側の交流系統へ与える
動揺を小さくすることができる。事故側変換器が逆変換
器運転であれば、α=90゜以下の点弧角へ移行して運転
を継続することにより、無効電力を消費して交流過電圧
を抑制するとともに、転流失敗の発生を防止して安定に
運転継続することができる。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明によれば交直変換器の接
続された交流系統で事故が発生した場合に、その事故の
検出信号によって事故側の交流系統に接続された変換器
の点弧角αを事故前の値に保持し、なおかつその保持値
がα=90゜をこえないようにする回路を設け、その結果
得られた点弧角αによって変換器を運転し続けるように
構成したので、事故除去後に発生する交流系統の過電圧
を抑制するとともに、転流失敗の発生を防止し、直流系
を安定に運転し続けることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明を適用した交直変換器の実施例を示す構
成図、第2図は第1図及び第3図及び第4図中の点弧角
制御回路の内部構成を説明するブロック図、第3図は他
の実施例を示す構成図、第4図は従来の交直変換器の構
成図である。 1,7……交流母線 2,6……変換器用変圧器 3,5……交直変換器、4……直流リアクトル 8……直流電流検出器、9……直流電圧検出器 10……交流電圧検出器、11……点弧角制御回路 12……位相検出器、13……不足電圧リレー 14……遅延回路、15……保持回路 16,33……リミッター、17,34……スイッチ回路 18……パルス発生器、19……点弧角α 20……位相角θ、21……点弧パルス 22,25……しゃ断器、23……交流フィルタ 24……調相用変圧器、26……調相用コンデンサ 27……変換器保護回路、28……停止指令 29……定電圧制御器、30……定電流制御器 31……最小余裕角制御器、32……最小値選択回路 35……一定点弧角指定値 36……変換器運転モード信号 Ed……直流電圧検出値 Edp……直流電圧設定値 Id……直流電流検出値 Idp……直流電流設定値 Vac……交流電圧検出値 γmin……最小余裕角設定値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02M 7/00 - 7/98 H02J 1/00 - 5/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交直変換器の制御装置において、変換器の
    接続された交流系統にて事故が発生した場合に、その事
    故の検出信号によって事故側の交流系統に接続された変
    換器の点弧角αを、事故直前の値に保持し、かつ、その
    保持値に対し最大値リミッターをかけた値を運転点弧角
    αとして、変換器を運転し続けるよう動作する回路を設
    けたことを特徴とする交直変換器の制御装置。
JP2291962A 1990-10-31 1990-10-31 交直変換器の制御装置 Expired - Lifetime JP2925292B2 (ja)

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