JP3144864B2 - 多重系制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、交流を直流に変換する
順変換器、及び直流を交流に変換する逆変換器を多重系
制御装置によって制御する交直変換器の制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図２は制御系が各系独立の２重系制御装
置を持った交直変換器の片端を模したものである。図２
において、１は変換器用変圧器、２はサイリスタ変換器
で、順変換器として動作する時は、変換器用変圧器１を
介して供給される交流電力を直流電力に変換し、又、逆
変換器として動作するときは、直流電力を交流電力に変
換し変換器用変圧器１を介して交流系統へ交流電力を供
給する。３はサイリスタ変換器の出力を平滑する直流リ
アクトル、４はサイリスタ変換器２へのゲ―トパルスを
発生するゲ―トパルス発生器（以下ＰＧと記す）、５
Ａ，５Ｂは交直変換器の制御装置（以下制御装置と記
す）、また、６はサイリスタ変換器２の直流電流を検出
する直流変流器（以下直流ＣＴと記す）、７はサイリス
タ変換器２の直流電圧を検出する直流変成器（以下直流
ＰＴと記す）、８は交流系統の電圧を検出する交流電圧
検出器（以下交流ＶＤと記す）であり、各々直流電流信
号Ｉdc、直流電圧信号Ｖdc、交流電圧信号Ｖac、を制御
装置５Ａ，５Ｂへ入力する。

【０００３】制御装置５Ａ，５Ｂの内部は、所望の直流
電流基準値にサイリスタ変換器２の直流電流が一致する
ように制御する定電流制御回路（以下ＡＣＲと記す）９
Ａ，９Ｂと、所望の直流電圧基準値にサイリスタ変換器
２の直流電圧が一致するように制御する定電圧制御回路
（以下ＡＶＲと記す）１０Ａ，１０Ｂと、サイリスタ変
換器２の余裕角を最小限の値に保ち転流失敗を防止する
ための制御である定余裕角制御回路（以下ＡγＲと記
す）１１Ａ，１１Ｂの各制御回路がある。

【０００４】又、１２Ａ，１２Ｂはα選択回路であり、
ＡＣＲ９Ａ，９Ｂ、ＡＶＲ１０Ａ，１０Ｂ、ＡγＲ１１
Ａ，１１Ｂの出力の内、どの制御角を選択するかを決定
する回路である。

【０００５】サイリスタ変換器２が順変換器として動作
する場合は通常ＡＣＲ９Ａ，９Ｂの出力が、逆変換器と
して動作する場合は通常ＡＶＲ１０Ａ，１０Ｂの出力が
選択される。

【０００６】１３Ａ，１３Ｂはα選択回路１２Ａ，１２
Ｂで選択された各系の制御角をＡ系制御装置の場合はＡ
系制御角αＡをＢ系制御装置へ、Ｂ系制御装置の場合は
Ｂ系制御角αＢをＡ系制御装置へ伝送する場合の伝送遅
延又は、無駄時間であり１４Ａ，１４ＢのαＡ、αＢ選
択回路に入力され、Ａ系制御装置のαＡと制御角αＢの
いずれかを選択する。このαＡ，αＢ選択回路１４Ａ，
１４Ｂが多重制御装置の制御角の協調制御を行う回路で
あり、交直変換器として安全サイドの制御角を選択する
回路である。従ってこの場合、ゲ―トパルス発生回路４
にはαＡかαＢのいずれか一方の制御角が出力されるこ
とになる。

【０００７】従って、図２に示す交直変換器の片端が順
変換器の場合は各系の制御角の内大きい方を、又、逆変
換器の場合は小さい方の制御角が選択される。αＡαＢ
選択回路１４Ａ，１４Ｂで選択された制御角は１６Ａ，
１６Ｂの位相制御回路に入力され、１５Ａ，１５Ｂの同
期検出回路からの位相信号に基づきサイリスタ変換器２
へ位相制御パルスＰＨＳを出する。以上のようにして、
制御装置５Ａ，５ＢはＰＧ４を介してサイリスタ変換器
２にゲ―トパルスを与え、所望の直流電圧Ｖdc、直流電
流Ｉdcを得る。

【０００８】

【発明が解決しようする課題】図２に示すような制御装
置５が多重系の場合、各制御装置の構成要素が異るた
め、Ａ系制御装置の制御角αＡとＢ系制御装置の制御角
αＢの値が異るのは多重制御装置では避けられないこと
てある。従って、従来の制御装置では定常状態ではαＡ
又はαＢのいずれか一方の制御角が選択されることにな
る。

【０００９】ところで、Ａ系制御角αＡがαＡ，αＢ選
択回路１４Ａ，１４Ｂにおいて選択された場合、図２か
ら明らかなように、αＡ，αＢ選択回路１４Ｂによって
αＡが選択されるＢ系制御装置５ＢはＡ系制御装置に加
えて伝送遅れ１３Ａが入った制御ル―プとなる。

【００１０】一般的に、閉ル―プ制御系では遅れ要素や
無駄時間が増加すると制御ル―プとして不安定になるこ
とは閉ル―プ制御系の制御理論より明らかである。従っ
て、従来の多重系制御装置では定常状態にも関わらず制
御系が不安定になりその出力である制御角が振動し、安
定な交直変換器の制御が行えず、電力系統へ重大な支障
を来たす恐れがあった。従って、本発明の目的は、多重
系制御装置によって交直変換器を制御する場合安定に制
御できる交直変換器の制御方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るために、請求項１に係る発明は、交流を直流に或いは
直流を交流に変換する変換器を制御角に基づき位相制御
する独立した２つの制御系を有する多重系制御装置にお
いて、各制御系に、自制御系の制御角と他方の制御系の
制御角との偏差を算出し、前記偏差が設定範囲内か否か
判断し、前記偏差が設定範囲外である場合、前記２つの
制御系の制御角のうち最大或いは最小の制御角を選択
し、前記偏差が設定範囲内である場合、前記自制御系の
制御角を選択し、前記選択した制御角に基づいて前記変
換器を位相制御する制御手段を各々具備したことを特徴
とする。 また、請求項２に係る発明は、交流を直流に或
いは直流を交流に変換する変換器を制御角に基づき位相
制御する独立した３つ以上の制御系を有する多重系制御
装置において、各制御系に、自制御系の制御角と他の制
御系の制御角との偏差を算出し、前記偏差が設定範囲内
か否か判断し、前記偏差が設定範囲外である場合、前記
すべての制御系の制御角のうちの中間の制御角を選択
し、前記偏差が設定範囲内である場合、前記自制御系の
制御角を選択し、前記選択した制御角に基づいて前記変
換器を位相制御する制御手段を各々具備したことを特徴
とする。

【００１２】

【作用】前述のように構成することによって、定常状態
時、２系列間の相違が所定範囲より小さい場合には各々
の制御装置は自系の制御角を選択し、ＰＧ４には各々の
制御装置の制御角を出力し、ＰＧ４にて多重系制御装置
の内どちらか一方の制御角を選択しサイリスタ変換器を
運転する。即ちシステムとしてはＡ系Ｂ系のどちらか一
方の制御角で運転されることになる。Ａ系、Ｂ系制御装
置間の伝送時間遅れはシステムの制御に関与しないた
め、より安定な制御が可能となる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の一実施例を図１のブロック図を
参照して説明する。尚、図２と同一符号を付したものは
同一機能を有するものでありその説明は省略する。

【００１４】本発明は図１に示すようにＡ系制御装置の
制御角αＡとＢ系制御装置の制御角αＢの内、例えば、
順変換器の場合は大きい方を、又、逆変換器の場合は制
御角の内小さい方の制御角を選択するαＡ，αＢ選択回
路１４Ａと、第１式に示す条件が成立した場合にαＡ，
αＢ選択回路１４Ａ，１４Ｂが動作するように選択する
αＡ，αＢ選択条件判定回路１７Ａで構成される。 ここで、θｄｅｇは交直変換器において許容できる多重
制御装置の制御角の差異から決定される。

【００１５】本実施例によれば、多重制御装置で第１式
が満足する場合のみ各々の制御装置の制御角の内、例え
ば、順変換器の場合は最大の方を、又、逆変換器の場合
は制御角の内小さい方の制御角を１４Ａ，１４Ｂのα
Ａ，αＢ選択回路において選択することとになり、定常
状態時に他制御系の制御角を選択することなく、自系の
制御装置または検出系の異常と推測される場合や、他制
御系が異常と推測される場合にのみ各々の制御角を比較
し交直変換器として安全サイドの制御角を選択すること
とになる。

【００１６】このように本実施例によれば、多重系制御
装置で第１式が満足する場合のみ各々の制御装置の制御
角の内、例えば、順変換器の場合は大きい方を、又、逆
変換器の場合は制御角の内小さい方の制御角を選択する
こととなり、定常状態時に多重制御装置の構成要素等に
起因する制御角の違いによる他制御系の制御角の不必要
な選択を防止することができ多重制御装置の制御角の協
調制御を行うことができる。尚、１系列に故障が発生し
た場合には故障系列を解列し、健全系列で制御すること
になるが、制御角の判定の範囲を小さくしておけば、制
御系が解列することによる制御角の変化は小さいので、
システムに与える擾乱は小さくでき、交直変換器は運転
を継続できる。

【００１７】図１の例では、各制御装置で第１式が満足
する場合のみ多重系制御の選択制御角の内、例えば順変
換器の場合は最大の方を又、逆変換器の場合は制御角の
内小さい方の制御角を選択する方式を示したが、順変換
器、逆変換器に関わらず最大或いは最小値を選択する方
式や３重系以上の多重制御系の場合は中間値選択といっ
た方式とすることもできる。

【００１８】又、制御角の比較方式については、（１）
式に示すような差分をとる方式を示したが、他制御系の
制御角にバイアスを加えてから比較する方式や、他制御
系の制御角と自制御系の制御角の間に不感帯をおく方法
なども図１の実施例と同様の効果が得られる。更に、制
御装置が２重系、ＰＧが１重系の例を示したが、制御装
置又はＰＧが２重系以上の多重系の場合でも同様に実施
出来る。

【００１９】

【発明の効果】以上説明のように本発明によれば、多重
制御装置の構成要素等に起因する制御角の違いにより、
定常時において他制御系の制御角の不必要な選択を防止
することができ、多重系制御装置の制御角の協調制御を
行うことが可能で、交直変換器を安定に運転することが
できる。従って、電力系統に悪影響を及すことはない。
尚、故障系列が発生した場合には故障系列を解列し、健
全系列で制御することによりシステムに悪影響を及すこ
とはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す交直変換器の制御装置
のブロック図。

【図２】従来の交直変換器の制御装置のブロック図。

【符号の説明】

１ …変換器用変圧器 ２ …サイリスタ
変換器 ３ …直流リアクトル ４ …ゲ―トパル
ス発生装置 ５ …制御装置 ６ …直流変流器 ７ …直流変成器 ８ …交流電圧検
出器 ９ …定電流制御回路 １０ …定電圧制御
回路 １１ …定余裕角制御回路 １２ …α選択回路 １３ …伝送遅延 １４ …αＡ，αＢ
選択回路 １５ …同期検出回路 １６ …位相制御回
路 １７ …α選択条件判定回路 Ｉdc …直流電流信
号 Ｖdc …直流電圧信号 Ｖac …交流電圧信
号 α …制御角 PHS …位相制御パ
ルス

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流を直流に或いは直流を交流に変換す
   る変換器を制御角に基づき位相制御する独立した２つの
   制御系を有する多重系制御装置において、各制御系に、
   自制御系の制御角と他方の制御系の制御角との偏差を算
   出し、前記偏差が設定範囲内か否か判断し、前記偏差が
   設定範囲外である場合、前記２つの制御系の制御角のう
   ち最大或いは最小の制御角を選択し、前記偏差が設定範
   囲内である場合、前記自制御系の制御角を選択し、前記
   選択した制御角に基づいて前記変換器を位相制御する制
   御手段を各々具備したことを特徴とする多重系制御装
   置。
2. 【請求項２】 交流を直流に或いは直流を交流に変換す
   る変換器を制御角に基づき位相制御する独立した３つ以
   上の制御系を有する多重系制御装置において、各制御系
   に、自制御系の制御角と他の制御系の制御角との偏差を
   算出し、前記偏差が設定範囲内か否か判断し、前記偏差
   が設定範囲外である場合、前記すべての制御系の制御角
   のうちの中間の制御角を選択し、前記偏差が設定範囲内
   である場合、前記自制御系の制御角を選択し、前記選択
   した制御角に基づいて前記変換器を位相制御する制御手
   段を各々具備したことを特徴とする多重系制御装置。