JP3040077B2 - 電力変換装置 - Google Patents
電力変換装置Info
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- Rectifiers (AREA)
- Power Conversion In General (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電力変換装置に係り、特
に交流系統の様々な事故に対して、閉ループ余裕角制御
によって転流失敗を防止しながら高速に有効電力を立ち
上げることを可能にした電力変換装置に関する。
に交流系統の様々な事故に対して、閉ループ余裕角制御
によって転流失敗を防止しながら高速に有効電力を立ち
上げることを可能にした電力変換装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力変換半導体素子としてサイリスタを
用いた他励式の変換器の場合、系統の交流電圧を用いて
転流を行うため、交流系統事故時に転流失敗を起こしや
すい。転流失敗を防止するためには余裕角をある一定値
以上に保つことが必要で、そのため余裕角制御が実施さ
れている。余裕角制御には、直流電流と交流電圧とから
重なり角を算定して制御角を定める開ループ方式と、実
余裕角を検出して制御する閉ループ方式とがある。この
うち開ループ方式は、交流電圧波形が正弦波であること
を前提としているため、事故等により交流電圧波形が歪
んだ場合の対応が難しいが、閉ループ方式では波形歪み
の影響も含まれた実際の余裕角を用いるので、必要最小
限の余裕角を確保する制御が容易に実現できる。
用いた他励式の変換器の場合、系統の交流電圧を用いて
転流を行うため、交流系統事故時に転流失敗を起こしや
すい。転流失敗を防止するためには余裕角をある一定値
以上に保つことが必要で、そのため余裕角制御が実施さ
れている。余裕角制御には、直流電流と交流電圧とから
重なり角を算定して制御角を定める開ループ方式と、実
余裕角を検出して制御する閉ループ方式とがある。この
うち開ループ方式は、交流電圧波形が正弦波であること
を前提としているため、事故等により交流電圧波形が歪
んだ場合の対応が難しいが、閉ループ方式では波形歪み
の影響も含まれた実際の余裕角を用いるので、必要最小
限の余裕角を確保する制御が容易に実現できる。
【０００３】閉ループ余裕角制御によって必要な余裕角
を確保する方式としては、例えば特開昭51−73223 号に
記載されているようなものがある。これは、余裕角の検
出値と基準値との偏差に応じて位相制御回路に修正を加
え、制御角を変化させるというものである。検出値が小
さい場合には余裕角を大きくするために制御角を小さく
し、逆に検出値が大きい場合には制御角を大きくする。
交流系統事故などの異常時には各電力変換半導体素子
（以下、バルブと称す）の余裕角が異なった値になる
が、このような場合には各バルブの余裕角検出値の最小
値をとり、最も余裕角の小さいバルブに合わせて制御を
行う。
を確保する方式としては、例えば特開昭51−73223 号に
記載されているようなものがある。これは、余裕角の検
出値と基準値との偏差に応じて位相制御回路に修正を加
え、制御角を変化させるというものである。検出値が小
さい場合には余裕角を大きくするために制御角を小さく
し、逆に検出値が大きい場合には制御角を大きくする。
交流系統事故などの異常時には各電力変換半導体素子
（以下、バルブと称す）の余裕角が異なった値になる
が、このような場合には各バルブの余裕角検出値の最小
値をとり、最も余裕角の小さいバルブに合わせて制御を
行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】余裕角は転流動作の後
の結果として現れるため、上記の方法で制御角を変化さ
せても、それにより余裕角検出値が変化するまでには時
間がかかる。各バルブの余裕角の最小値に基づいて制御
する場合には、例えばあるバルブの余裕角が小さくなっ
たとき、その値が余裕角制御によって変化するまでに
は、少なくとも１周期かかることになる。その間、余裕
角制御は余裕角を大きくしようとして制御角を小さくす
る方向に修正を続ける。したがって、その時間を考慮し
て制御角を徐々に変化させるよう、制御定数を設定する
必要がある。そのため、転流失敗など余裕角が減少した
際に、高速に対応することができないという問題があっ
た。逆に余裕角が指令値より大きい場合にも、必要最小
限の余裕角を確保するのが難しいという問題があった。
の結果として現れるため、上記の方法で制御角を変化さ
せても、それにより余裕角検出値が変化するまでには時
間がかかる。各バルブの余裕角の最小値に基づいて制御
する場合には、例えばあるバルブの余裕角が小さくなっ
たとき、その値が余裕角制御によって変化するまでに
は、少なくとも１周期かかることになる。その間、余裕
角制御は余裕角を大きくしようとして制御角を小さくす
る方向に修正を続ける。したがって、その時間を考慮し
て制御角を徐々に変化させるよう、制御定数を設定する
必要がある。そのため、転流失敗など余裕角が減少した
際に、高速に対応することができないという問題があっ
た。逆に余裕角が指令値より大きい場合にも、必要最小
限の余裕角を確保するのが難しいという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、余裕角が減少した際に高
速に応答して転流失敗を防止し、また、余裕角が大きい
ときには必要最低限の余裕角を確保して高速に電力を立
ち上げることができるような余裕角制御を行う電力変換
装置を提供することにある。
速に応答して転流失敗を防止し、また、余裕角が大きい
ときには必要最低限の余裕角を確保して高速に電力を立
ち上げることができるような余裕角制御を行う電力変換
装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電力変換装置は、電力変換半導体素子の制
御信号を入力する制御角信号入力手段と、制御角に対応
する余裕角値と、この余裕角値の目標値である余裕角指
令値との差分に基づいて制御角の補正角を算出する制御
角補正値算出手段とを備え、制御角信号に制御角補正値
を加算して電力変換半導体素子の余裕角制御信号を生成
するようにしたものである。
に、本発明の電力変換装置は、電力変換半導体素子の制
御信号を入力する制御角信号入力手段と、制御角に対応
する余裕角値と、この余裕角値の目標値である余裕角指
令値との差分に基づいて制御角の補正角を算出する制御
角補正値算出手段とを備え、制御角信号に制御角補正値
を加算して電力変換半導体素子の余裕角制御信号を生成
するようにしたものである。
【０００７】また、制御角に対応する余裕角として、対
象のバルブとは異なるタイミングで点弧するバルブ、特
に点弧タイミングとして一つ前に点弧するバルブの余裕
角値を用いるようにした。
象のバルブとは異なるタイミングで点弧するバルブ、特
に点弧タイミングとして一つ前に点弧するバルブの余裕
角値を用いるようにした。
【０００８】また、各バルブの余裕角制御信号の最小値
をとって全体の余裕角制御信号とするようにした。ある
いは、各相ごとに各バルブの余裕角制御信号の最小値を
とり、それを各相の制御タイミングに合わせて切り換え
るようにした。
をとって全体の余裕角制御信号とするようにした。ある
いは、各相ごとに各バルブの余裕角制御信号の最小値を
とり、それを各相の制御タイミングに合わせて切り換え
るようにした。
【０００９】また、余裕角値が指令値よりも大きい場合
のゲインと、小さい場合のゲインを異なる値にした。
のゲインと、小さい場合のゲインを異なる値にした。
【００１０】さらに、交流電圧に含まれる高調波の含有
比率を検出し、含有比率に応じて余裕角指令値を変化さ
せるようにした。
比率を検出し、含有比率に応じて余裕角指令値を変化さ
せるようにした。
【００１１】
【作用】まず、各バルブごとに制御角値と対応した余裕
角検出値を取り込んで制御信号を算出するため、各バル
ブごとの適切な制御角が求められる。この場合、従来方
式のように余裕角が変化するまで制御角が修正され続け
るようなことがないため、余裕角が変化するまでの時間
を考慮してゲインを調整する必要がない。したがって、
高速に制御角を変化させることが可能である。
角検出値を取り込んで制御信号を算出するため、各バル
ブごとの適切な制御角が求められる。この場合、従来方
式のように余裕角が変化するまで制御角が修正され続け
るようなことがないため、余裕角が変化するまでの時間
を考慮してゲインを調整する必要がない。したがって、
高速に制御角を変化させることが可能である。
【００１２】さらに、そのようにして算出した各バルブ
ごとの制御信号の最小値をとることにより、最も余裕角
が不足しているバルブに合わせた制御を行うことができ
る。これにより、事故発生時など異常時に余裕角が不足
した場合に、高速に制御角を動かし、転流失敗の発生を
防止することができる。また、余裕角が指令値よりも大
きい場合にも、余裕角を高速に指令値に戻すことがで
き、必要最低限の余裕角を確保しながら高速に電力を立
ち上げる制御が可能である。
ごとの制御信号の最小値をとることにより、最も余裕角
が不足しているバルブに合わせた制御を行うことができ
る。これにより、事故発生時など異常時に余裕角が不足
した場合に、高速に制御角を動かし、転流失敗の発生を
防止することができる。また、余裕角が指令値よりも大
きい場合にも、余裕角を高速に指令値に戻すことがで
き、必要最低限の余裕角を確保しながら高速に電力を立
ち上げる制御が可能である。
【００１３】なお、従来手法のように各バルブの余裕角
検出値の最小値をとってから指令値との偏差を求め、各
時点での制御角を修正する方法では、最小値となった余
裕角値に対応する制御角と各時点での制御角とは必ずし
も一致しない。そのため、制御角が修正されつづけると
いう問題があった。しかし、本手法では各バルブごとに
余裕角に対応した制御角を取り込んで制御角を修正し、
最後に制御角の最小値をとるのでそのような問題がな
く、高速な制御が可能になる。
検出値の最小値をとってから指令値との偏差を求め、各
時点での制御角を修正する方法では、最小値となった余
裕角値に対応する制御角と各時点での制御角とは必ずし
も一致しない。そのため、制御角が修正されつづけると
いう問題があった。しかし、本手法では各バルブごとに
余裕角に対応した制御角を取り込んで制御角を修正し、
最後に制御角の最小値をとるのでそのような問題がな
く、高速な制御が可能になる。
【００１４】また、各相ごとにバルブの余裕角制御信号
の最小値をとることにより、各相ごとの制御信号が容易
に作成できる。これを制御タイミングに応じて切り換え
ることにより、各相個別の余裕角制御が容易に実現でき
る。
の最小値をとることにより、各相ごとの制御信号が容易
に作成できる。これを制御タイミングに応じて切り換え
ることにより、各相個別の余裕角制御が容易に実現でき
る。
【００１５】また、余裕角が不足しているときと余って
いるときで、制御角修正のゲインを変えることにより、
転流失敗を防止しながら、かつ電力を高速に立ち上げる
制御が実現できる。不足のときはゲイン大として高速に
制御角を変化させ、余っているときはゲイン小として、
制御角をゆっくり戻して転流失敗の発生を防止する。ま
た、事故等により波形歪みが発生したときには、高調波
の含有比率を計算して、含有比率に応じて余裕角の指令
値を大きくするため、波形歪みにより転流失敗が発生す
ることを防ぐことができる。
いるときで、制御角修正のゲインを変えることにより、
転流失敗を防止しながら、かつ電力を高速に立ち上げる
制御が実現できる。不足のときはゲイン大として高速に
制御角を変化させ、余っているときはゲイン小として、
制御角をゆっくり戻して転流失敗の発生を防止する。ま
た、事故等により波形歪みが発生したときには、高調波
の含有比率を計算して、含有比率に応じて余裕角の指令
値を大きくするため、波形歪みにより転流失敗が発生す
ることを防ぐことができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
する。
【００１７】図２は本発明を直流送電システムに適用し
た場合の構成図である。電力変換器３１は変換用変圧器
２１を介して交流系統１１に、電力変換器３２は変換用
変圧器２２を介して交流系統１２に接続されている。電
力変換器３１と３２は直流送電線５１，５２を介して接
続されており、直流送電線５１，５２の線路中には直流
リアクトル４１，４２が設けられている。
た場合の構成図である。電力変換器３１は変換用変圧器
２１を介して交流系統１１に、電力変換器３２は変換用
変圧器２２を介して交流系統１２に接続されている。電
力変換器３１と３２は直流送電線５１，５２を介して接
続されており、直流送電線５１，５２の線路中には直流
リアクトル４１，４２が設けられている。
【００１８】各電力変換器は、半導体素子としてサイリ
スタを用いた他励式の変換器で、それぞれ制御装置から
与えられる点弧信号に応じてサイリスタをＯＮ，ＯＦＦ
し、交流電力を直流電力に、あるいは直流電力を交流電
力に変換する。簡単のため図２には変換器３１の制御装
置７０のみを示すが、変換器３２の制御装置も図示され
ていないが全く同様に構成されているものが備えられて
いる。
スタを用いた他励式の変換器で、それぞれ制御装置から
与えられる点弧信号に応じてサイリスタをＯＮ，ＯＦＦ
し、交流電力を直流電力に、あるいは直流電力を交流電
力に変換する。簡単のため図２には変換器３１の制御装
置７０のみを示すが、変換器３２の制御装置も図示され
ていないが全く同様に構成されているものが備えられて
いる。
【００１９】制御装置７０は、定電圧制御回路７１，定
電流制御回路７２，余裕角制御回路７４の３つから成
り、最小値選択回路７６によって最も小さい値が選択さ
れて制御角が決定される。位相制御回路７７は、決定さ
れた制御角をもとに各サイリスタバルブの点弧信号を作
成する。
電流制御回路７２，余裕角制御回路７４の３つから成
り、最小値選択回路７６によって最も小さい値が選択さ
れて制御角が決定される。位相制御回路７７は、決定さ
れた制御角をもとに各サイリスタバルブの点弧信号を作
成する。
【００２０】定電流制御回路７２は直流電流検出器６４
の出力をもとに、直流電流の検出値と設定した指令値と
の差を零にするような制御角を出力する。定電圧制御回
路７１は直流電圧検出器６３の出力をもとに、直流電圧
の検出値と指令値との差が零になるように制御を行う。
通常、平常時には順変換器側は定電流制御、逆変換器側
は定電圧制御が選択されるようにそれぞれ指令値を設定
する。
の出力をもとに、直流電流の検出値と設定した指令値と
の差を零にするような制御角を出力する。定電圧制御回
路７１は直流電圧検出器６３の出力をもとに、直流電圧
の検出値と指令値との差が零になるように制御を行う。
通常、平常時には順変換器側は定電流制御、逆変換器側
は定電圧制御が選択されるようにそれぞれ指令値を設定
する。
【００２１】余裕角制御回路７４は、余裕角検出手段７
３から出力される余裕角検出値と余裕角指令値作成手段
７５から出力される余裕角指令値をもとに、検出値と指
令値との差が零になるように制御を行うもので、特に交
流系統の事故などにより余裕角が不足した場合に余裕角
を確保し、転流失敗を防止するのが主な目的である。余
裕角検出手段７３は、変圧器電流検出器６２が検出する
変換用変圧器２１の変換器側に流れる電流の値と、交流
電圧検出器６１が検出する交流電圧の値を取り込み、こ
れらの値をもとに余裕角を算出して余裕角制御回路７４
に出力する。余裕角とは転流動作完了後にバルブに逆電
圧がかかっている期間に相当する電気角である。図３に
示すように、電力変換器３１は基本的に６つのサイリス
タバルブから成り、変圧器電流検出器６２と交流電圧検
出器６１は、それぞれ３相の電流，電圧値を検出する。
余裕角検出手段７３は、これらの値を用いて、次のよう
にして各バルブごとの余裕角を検出する。まず、変圧器
電流をもとにある相の電流が次の相に移ったことを検出
して、転流動作の完了を判定する。次に交流電圧をもと
にバルブに逆電圧がかかっている期間を検出する。転流
動作完了から逆電圧がなくなるまでの期間を計測し、電
気角に変換して出力する。なお、余裕角の検出方法とし
ては、バルブにかかる電圧を測定して逆電圧期間を直接
検出する方法もあり、その方法を使用することも可能で
ある。
３から出力される余裕角検出値と余裕角指令値作成手段
７５から出力される余裕角指令値をもとに、検出値と指
令値との差が零になるように制御を行うもので、特に交
流系統の事故などにより余裕角が不足した場合に余裕角
を確保し、転流失敗を防止するのが主な目的である。余
裕角検出手段７３は、変圧器電流検出器６２が検出する
変換用変圧器２１の変換器側に流れる電流の値と、交流
電圧検出器６１が検出する交流電圧の値を取り込み、こ
れらの値をもとに余裕角を算出して余裕角制御回路７４
に出力する。余裕角とは転流動作完了後にバルブに逆電
圧がかかっている期間に相当する電気角である。図３に
示すように、電力変換器３１は基本的に６つのサイリス
タバルブから成り、変圧器電流検出器６２と交流電圧検
出器６１は、それぞれ３相の電流，電圧値を検出する。
余裕角検出手段７３は、これらの値を用いて、次のよう
にして各バルブごとの余裕角を検出する。まず、変圧器
電流をもとにある相の電流が次の相に移ったことを検出
して、転流動作の完了を判定する。次に交流電圧をもと
にバルブに逆電圧がかかっている期間を検出する。転流
動作完了から逆電圧がなくなるまでの期間を計測し、電
気角に変換して出力する。なお、余裕角の検出方法とし
ては、バルブにかかる電圧を測定して逆電圧期間を直接
検出する方法もあり、その方法を使用することも可能で
ある。
【００２２】以下、余裕角制御回路７４について図１を
用いて詳しく説明する。
用いて詳しく説明する。
【００２３】まず、余裕角検出値と余裕角指令値との差
をとって、任意に値が調節可能なゲインＫを掛けて制御
角の修正量を計算する。この際、例えばバルブＵの制御
角を定める場合には、対応する余裕角として一連の点弧
動作において、異なるタイミングでかつバルブＵよりも
前のタイミングで点弧するバルブＷの余裕角検出値をと
りこむ。これは、バルブＵの点弧タイミングが変わると
バルブＷがオフとなるタイミングが変化し、結果的にバ
ルブＷの余裕角が変化するためである。このように、各
バルブの制御角を取り込む余裕角値はその前のバルブの
余裕角になる。次に、制御角の修正量を、検出した余裕
角に対応する制御角に足し合わせることにより、バルブ
Ｕの余裕角制御信号を作成する。検出した余裕角に対応
する制御角とは、余裕角のもとになった制御角、つま
り、バルブＵの点弧信号が出た時点での制御角である。
この制御角を取り込むために、サンプル＆ホールド回路
84ａ，８４ｂを用いる。まず、サンプル＆ホールド回路
８４ａはバルブＵの点弧信号が出たタイミングでサンプ
ルし、値をホールドしておく。サンプル＆ホールド回路
８４ｂはバルブＷの余裕角検出値が更新されるのと同時
にサンプルして、値をホールドする。
をとって、任意に値が調節可能なゲインＫを掛けて制御
角の修正量を計算する。この際、例えばバルブＵの制御
角を定める場合には、対応する余裕角として一連の点弧
動作において、異なるタイミングでかつバルブＵよりも
前のタイミングで点弧するバルブＷの余裕角検出値をと
りこむ。これは、バルブＵの点弧タイミングが変わると
バルブＷがオフとなるタイミングが変化し、結果的にバ
ルブＷの余裕角が変化するためである。このように、各
バルブの制御角を取り込む余裕角値はその前のバルブの
余裕角になる。次に、制御角の修正量を、検出した余裕
角に対応する制御角に足し合わせることにより、バルブ
Ｕの余裕角制御信号を作成する。検出した余裕角に対応
する制御角とは、余裕角のもとになった制御角、つま
り、バルブＵの点弧信号が出た時点での制御角である。
この制御角を取り込むために、サンプル＆ホールド回路
84ａ，８４ｂを用いる。まず、サンプル＆ホールド回路
８４ａはバルブＵの点弧信号が出たタイミングでサンプ
ルし、値をホールドしておく。サンプル＆ホールド回路
８４ｂはバルブＷの余裕角検出値が更新されるのと同時
にサンプルして、値をホールドする。
【００２４】このように、制御角の修正量を、検出した
余裕角に対応した制御角に足し合わせることにより、バ
ルブごとの適切な余裕角制御信号が作成できる。余裕角
に対応した制御角信号は、次にバルブＵが点弧してバル
ブＷの余裕角値が更新されるまでは変化しないため、従
来方式のように余裕角値が変化するまでの時間を考慮し
てゲインを定めるといった必要がなく、余裕角の検出後
すぐに適切な制御角信号を作成し、高速に転流失敗の防
止を図ることが可能である。
余裕角に対応した制御角に足し合わせることにより、バ
ルブごとの適切な余裕角制御信号が作成できる。余裕角
に対応した制御角信号は、次にバルブＵが点弧してバル
ブＷの余裕角値が更新されるまでは変化しないため、従
来方式のように余裕角値が変化するまでの時間を考慮し
てゲインを定めるといった必要がなく、余裕角の検出後
すぐに適切な制御角信号を作成し、高速に転流失敗の防
止を図ることが可能である。
【００２５】なお、サンプル＆ホールド回路８４ａにつ
いては、点弧信号が出た時点と余裕角値が更新される時
点で制御角はあまり変化しないとみなせば、これを省略
してもよい。その場合は、制御角をサンプル＆ホールド
回路８４ｂで直接サンプルすることになる。
いては、点弧信号が出た時点と余裕角値が更新される時
点で制御角はあまり変化しないとみなせば、これを省略
してもよい。その場合は、制御角をサンプル＆ホールド
回路８４ｂで直接サンプルすることになる。
【００２６】ゲインＫについては、余裕角検出値が指令
値よりも大きい場合と小さい場合では異なる値を用いる
ようにする。たとえば、検出値の方が小さい場合はＫ＝
1.0、検出値の方が大きい場合はＫ＝０.３ とする。こ
れは、検出値が小さく余裕角が不足している場合には、
大きいゲインで高速に制御角を変化させて転流失敗の防
止を図る必要があるのに対して、検出値が大きく余裕角
が余剰の場合には、高速に制御角を戻すと転流失敗発生
の可能性があり、比較的小さいゲインでゆっくり変化さ
せる必要があるためである。
値よりも大きい場合と小さい場合では異なる値を用いる
ようにする。たとえば、検出値の方が小さい場合はＫ＝
1.0、検出値の方が大きい場合はＫ＝０.３ とする。こ
れは、検出値が小さく余裕角が不足している場合には、
大きいゲインで高速に制御角を変化させて転流失敗の防
止を図る必要があるのに対して、検出値が大きく余裕角
が余剰の場合には、高速に制御角を戻すと転流失敗発生
の可能性があり、比較的小さいゲインでゆっくり変化さ
せる必要があるためである。
【００２７】このように余裕角検出値が指令値より大き
い場合と小さい場合でゲインの値を変えることにより、
転流失敗の発生を防止する制御が実現できる。
い場合と小さい場合でゲインの値を変えることにより、
転流失敗の発生を防止する制御が実現できる。
【００２８】三相を一括して制御する場合は、図１に示
すように、上記の方法で求めた各バルブごとの制御信号
の最小値をとって全体の余裕角制御信号とする。各バル
ブの制御信号作成部分は、バルブＵと同様の構成になっ
ているものとする。このように、各バルブの制御信号の
最小値をとることにより、最も余裕角の小さいバルブに
合わせた制御となり、転流失敗の起こりにくい制御が実
現できる。
すように、上記の方法で求めた各バルブごとの制御信号
の最小値をとって全体の余裕角制御信号とする。各バル
ブの制御信号作成部分は、バルブＵと同様の構成になっ
ているものとする。このように、各バルブの制御信号の
最小値をとることにより、最も余裕角の小さいバルブに
合わせた制御となり、転流失敗の起こりにくい制御が実
現できる。
【００２９】さらに系統事故などの異常時には交流電圧
の波形に高調波が重畳し、転流失敗が発生しやすくなる
ため、余裕角指令値を大きくする必要がある。図４は、
高調波の大きさに応じた余裕角指令値を作成するための
余裕角指令値作成手段７５の構成例を示したものであ
る。
の波形に高調波が重畳し、転流失敗が発生しやすくなる
ため、余裕角指令値を大きくする必要がある。図４は、
高調波の大きさに応じた余裕角指令値を作成するための
余裕角指令値作成手段７５の構成例を示したものであ
る。
【００３０】まず、交流電圧検出器６１が検出する交流
電圧の値を取り込み、高調波検出手段８５が交流電圧に
含まれる高調波成分の含有比率を計算する。計算した含
有比率にゲインを掛けてリミッタを通し、指令値の修正
分を算出して、これを余裕角指令値の定常値に加えるこ
とにより余裕角指令値を作成する。高調波検出手段８５
は、２次，３次などの高調波成分の大きさをバンドパス
フィルタや整流回路など用いて検出し、基本波成分との
比率を求めて、高調波の含有比率を算出する。なお、ゲ
インの値は例えば６０とし、リミッタとしては０〜１０
゜などの値を用いる。
電圧の値を取り込み、高調波検出手段８５が交流電圧に
含まれる高調波成分の含有比率を計算する。計算した含
有比率にゲインを掛けてリミッタを通し、指令値の修正
分を算出して、これを余裕角指令値の定常値に加えるこ
とにより余裕角指令値を作成する。高調波検出手段８５
は、２次，３次などの高調波成分の大きさをバンドパス
フィルタや整流回路など用いて検出し、基本波成分との
比率を求めて、高調波の含有比率を算出する。なお、ゲ
インの値は例えば６０とし、リミッタとしては０〜１０
゜などの値を用いる。
【００３１】このように高調波の大きさに応じて余裕角
指令値を変化させることにより、事故除去後など波形歪
みが大きい場合にも転流失敗の発生を防止することがで
きる。
指令値を変化させることにより、事故除去後など波形歪
みが大きい場合にも転流失敗の発生を防止することがで
きる。
【００３２】次に各相個別制御を行う場合について説明
する。図５は各相個別制御の場合の余裕角制御回路７４
の構成例である。
する。図５は各相個別制御の場合の余裕角制御回路７４
の構成例である。
【００３３】まず各相ごとに、例えばバルブＵとバルブ
Ｘの余裕角制御信号の最小値をとってＡ相の余裕角制御
信号を作成する。各バルブの余裕角制御信号作成部分は
図１のものと同様である。次に各相の制御タイミングに
合わせて制御信号を切り換える。たとえばＡ相の点弧信
号が出たらＣ相に切り換え、Ｃ相の点弧信号が出たらＢ
相に、というように点弧信号を用いて切り換えていく。
Ｘの余裕角制御信号の最小値をとってＡ相の余裕角制御
信号を作成する。各バルブの余裕角制御信号作成部分は
図１のものと同様である。次に各相の制御タイミングに
合わせて制御信号を切り換える。たとえばＡ相の点弧信
号が出たらＣ相に切り換え、Ｃ相の点弧信号が出たらＢ
相に、というように点弧信号を用いて切り換えていく。
【００３４】三相一括制御の場合は、最も余裕のない相
に合わせた制御になるため、必要以上に余裕角をとる相
が生じる可能性があるが、各相個別制御を行えば各相ご
とに必要最小限の余裕角が確保できるので、不平衡事故
などの場合も直流電力出力を大きくすることができる。
本発明を用いれば、バルブごとの余裕角制御信号を用い
ることにより、このような各相個別制御も容易に実現で
きる効果がある。
に合わせた制御になるため、必要以上に余裕角をとる相
が生じる可能性があるが、各相個別制御を行えば各相ご
とに必要最小限の余裕角が確保できるので、不平衡事故
などの場合も直流電力出力を大きくすることができる。
本発明を用いれば、バルブごとの余裕角制御信号を用い
ることにより、このような各相個別制御も容易に実現で
きる効果がある。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、余裕角が不足した際に
高速に制御角を変化させ、転流失敗の発生を防止できる
効果がある。また、余裕角が余剰の場合にも、必要最低
限の余裕角を確保して転流失敗の発生を防ぎながら、高
速に直流電力を立ち上げられる効果がある。また、交流
電圧に波形歪みが生じている場合にも転流失敗の発生を
防止できる効果がある。さらに、各相個別制御が容易に
実現できる効果がある。
高速に制御角を変化させ、転流失敗の発生を防止できる
効果がある。また、余裕角が余剰の場合にも、必要最低
限の余裕角を確保して転流失敗の発生を防ぎながら、高
速に直流電力を立ち上げられる効果がある。また、交流
電圧に波形歪みが生じている場合にも転流失敗の発生を
防止できる効果がある。さらに、各相個別制御が容易に
実現できる効果がある。
【図１】余裕角制御回路の構成図。
【図２】本発明を適用した直流送電システムの構成図。
【図３】電力変換器と変換用変圧器の詳細図。
【図４】余裕角指令値作成手段の構成図。
【図５】各相個別の余裕角制御回路の構成図。
３１，３２…電力変換器、６１…交流電圧検出器、６２
…変圧器電流検出器、７０…制御装置、７１…定電圧制
御回路、７２…定電流制御回路、７３…余裕角検出手
段、７４…余裕角制御回路、７５…余裕角指令値作成手
段、７６…最小値選択回路、７７…位相制御回路、８４
ａ，８４ｂ…サンプル＆ホールド回路、８５…高調波検
出手段。
…変圧器電流検出器、７０…制御装置、７１…定電圧制
御回路、７２…定電流制御回路、７３…余裕角検出手
段、７４…余裕角制御回路、７５…余裕角指令値作成手
段、７６…最小値選択回路、７７…位相制御回路、８４
ａ，８４ｂ…サンプル＆ホールド回路、８５…高調波検
出手段。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天野 雅彦 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 小西 博雄 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 西村 正志 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 大森 隆宏 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 東 正樹 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 宮本 喜弘 香川県高松市丸の内２の５ 四国電力株 式会社内 (72)発明者 加藤 和男 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源 開発株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−274324（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00 H02M 1/08 321 H02M 7/155 H02M 7/757
Claims (7)
- 【請求項１】異なるタイミングで点弧する複数の電力変
換半導体素子を備え、直流電力系統および交流電力系統
間において電力を変換する電力変換装置において、 前記電力変換半導体素子の制御角信号を入力する制御角
信号入力手段と、 前記制御角に対応する余裕角値と、該余裕角値の目標値
である余裕角指令値との差分に基づいて前記制御角の補
正値を算出する制御角補正値算出手段と、 前記制御角信号に前記制御角補正値を加算して前記電力
変換半導体素子の余裕角制御信号を生成する余裕角制御
信号生成手段を有することを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項２】請求項１の電力変換装置において、 前記制御角に対応する余裕角値として、前記電力変換半
導体素子とは異なるタイミングで点弧する電力変換半導
体素子の余裕角値を用いたことを特徴とする電力変換装
置。 - 【請求項３】請求項２の電力変換装置において、 前記制御角に対応する余裕角値として、前記電力変換半
導体素子の一つ前に点弧する電力変換半導体素子の余裕
角値を用いたことを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項４】請求項１の電力変換装置において、 前記余裕角制御信号生成手段は、複数の前記電力変換半
導体素子の余裕角制御信号の最小値をとって電力変換半
導体素子全体の余裕角制御信号を生成することを特徴と
する電力変換装置。 - 【請求項５】請求項１の電力変換装置において、 各相毎に電力変換半導体素子を備え、 各相ごとに前記各電力変換半導体素子の余裕角制御信号
の最小値をとって各相ごとの余裕角制御信号を作成し、
各相の制御タイミングに応じて前記各相ごとの余裕角制
御信号を切り換えて出力することを特徴とする電力変換
装置。 - 【請求項６】請求項１の電力変換装置において、 前記制御角の補正値を算出する際に、取り込んだ余裕角
値が余裕角指令値よりも大きい場合と小さい場合とでは
異なる制御パラメータを用いて制御角の補正値を算出す
ることを特徴とする電力変換装置。 - 【請求項７】請求項１の電力変換装置において、 交流系統電圧に含まれる高調波の含有比率を検出する高
調波検出手段を備え、検出した高調波含有比率に応じて
余裕角指令値を変化させることを特徴とする電力変換装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8315880A JP3040077B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電力変換装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8315880A JP3040077B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電力変換装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10164757A JPH10164757A (ja) | 1998-06-19 |
| JP3040077B2 true JP3040077B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=18070719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8315880A Expired - Lifetime JP3040077B2 (ja) | 1996-11-27 | 1996-11-27 | 電力変換装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3040077B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4729692B2 (ja) * | 2006-02-09 | 2011-07-20 | 北芝電機株式会社 | 電源高調波対応誘導加熱装置 |
| JP7436418B2 (ja) * | 2021-05-19 | 2024-02-21 | 株式会社日立製作所 | 他励式電力変換器制御装置、およびその制御方法 |
-
1996
- 1996-11-27 JP JP8315880A patent/JP3040077B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10164757A (ja) | 1998-06-19 |
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