JP3234932B2 - 電力変換システム及び電力変換器の制御装置 - Google Patents
電力変換システム及び電力変換器の制御装置Info
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- Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]
Description
力変換器の制御装置に係り、特に、サイリスタで構成さ
れた他励式変換器をインバータとして用いるに好適な電
力変換システム及び電力変換器の制御装置に関する。
イリスタで構成された他励式電力変換器を互いに直列接
続して配置し、他方の交流系統にも複数台の他励式電力
変換器を互いに直列接続して配置し、一方の交流系統の
電力変換器群と他方の交流系統の電力変換器群をそれぞ
れ直流送電線を介して接続し、一方の電力変換器群と他
方の電力変換器群との間で電力の授受を行なう構成が採
用されている。このような直流送電システムにおいて
は、一方の電力変換器群をインバータとして運転し、他
方の電力変換器群を整流器として運転し、系統間で電力
の授受を行なうようになっている。このようなシステム
においては、電力変換器の出力側に発生する5次、7次
の低次の高調波を少なくするために、30°位相の異な
った変換器を2台直列に接続し、12相構成として電力
変換器を運転する方法が一般に採用されている。そして
このようなシステムでは、整流器として用いる電力変換
器に対しては電流制御運転が行なわれ、インバータとし
て用いられる電力変換器に対しては電圧制御運転が行な
われるようになっている。更に、電力変換器をインバー
タとして運転しているときに、交流系統に不平衡事故な
どが生じて交流電圧が低下したり、あるいは直流電流が
過大となったりしたときには、インバータ運転されてい
る電力変換器の制御進み角を大きく(制御角を小さく)
して余裕角を規定値に保つ運転を行ない、電力系統の不
平衡事故時にも電力変換器の運転を停止せずに、負荷に
電力を供給することが行なわれている。
は、交流系統などで事故が生じた場合、各電力変換器の
サイリスタに対する制御電圧を生成するに際して、12
相のうち最も余裕角の小さくなる相の制御角(制御進み
角)に合わせた制御電圧を生成し、この制御電圧に従っ
て各電力変換器の運転を制御するようにしている。この
ため、特に、不平衡事故時には、健全相の制御進み角ま
で事故相の制御進み角に合わせることになり、健全相の
電力変換器の直流電圧までが低く押えられ、負荷に充分
な電力を供給できないことがある。
にも系統電圧の低下に合わせて電力を出力することがで
きる電力変換システム及び電力変換器の制御装置を提供
することにある。
に、本発明は、第1のシステムとして、交流系統に接続
されている複数の変圧器と、互いに直列接続されて直流
電源からの直流電力を位相制御信号に従って交流電力に
変換して各変圧器へ出力する複数の他励式電力変換器
と、各電力変換器に印加される転流電圧の最小値を検出
する複数の最小電圧検出手段と、前記各電力変換器の入
力電圧のうち少なくとも高電圧側の直流電圧を検出する
直流電圧検出手段と、直流電圧検出手段の検出電圧と電
圧指令値との偏差を零に抑制するための直流電圧制御信
号を生成する複数の直流電圧制御信号生成手段と、前記
各電力変換器に供給される直流電流を検出する直流電流
検出手段と、直流電流検出手段の検出電流と各最小電圧
検出手段の検出電圧とから各電力変換器の余裕角を規定
値に維持するための余裕角制御信号を生成する複数の余
裕角制御信号生成手段と、前記直流電圧制御信号のレベ
ルが所定値を越えた場合に余裕角制御信号を選択する複
数の制御信号選択手段と、各制御信号選択手段により選
択された制御信号に従って位相制御信号を生成しこの位
相制御信号を各電力変換器に出力する複数の位相制御信
号生成手段とを備え、前記変圧器群は、YY結線されて
一方の巻線が交流系統に接続されている変圧器と、YΔ
結線されて一方の巻線が交流系統に接続されている変圧
器を含んで構成されている電力変換システムを構成した
ものである。
方の巻線が交流系統に接続されている第1変圧器と、Y
Δ結線されて一方の巻線が交流系統に接続されている第
2変圧器と、直流電源からの直流電力を第1位相制御信
号に従って交流電力に変換して第1変圧器へ出力する他
励式第1電力変換器と、第1電力変換器と直列接続され
て直流電源からの直流電力を第2位相制御信号に従って
交流電力に変換して第2変圧器へ出力する他励式第2電
力変換器と、第1電力変換器に印加される転流電圧の最
小値を検出する第1最小電圧検出手段と、第2電力変換
器に印加される転流電圧の最小値を検出する第2最小電
圧検出手段と、前記各電力変換器の入力電圧のうち少な
くとも高電圧側の直流電圧を検出する直流電圧検出手段
と、直流電圧検出手段の検出電圧と電圧指令値との偏差
を零に抑制するための第1直流電圧制御信号を生成する
第1直流電圧制御信号生成手段と、直流電圧検出手段の
検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑制するための第
2直流電圧制御信号を生成する第2直流電圧制御信号生
成手段と、前記各電力変換器に供給される直流電流を検
出する直流電流検出手段と、直流電流検出手段の検出電
流と第1最小電圧検出手段の検出電圧とから第1電力変
換器の余裕角を規定値に維持するための第1余裕角制御
信号を生成する第1余裕角制御信号生成手段と、直流電
流検出手段の検出電流と第2最小電圧検出手段の検出電
圧とから第2電力変換器の余裕角を規定値に維持するた
めの第2余裕角制御信号を生成する第2余裕角制御信号
生成手段と、直流電流検出手段の検出電流と電流指令値
とから第1の電流制御信号を生成する第1の電流制御信
号生成手段と、直流電流検出手段の検出電流と電流指令
値とから第2の電流制御信号を生成する第2の電流制御
信号生成手段と、第1直流電圧制御信号と第1余裕角制
御信号および第1の電流制御信号のうち最もレベルの低
い信号を選択する第1制御信号選択手段と、第2直流電
圧制御信号と第2余裕角制御信号および第2の電流制御
信号のうち最もレベルの低い信号を選択する第2制御信
号選択手段と、第1制御信号選択手段により選択された
制御信号に従って第1位相制御信号を生成しこの第1位
相制御信号を第1電力変換器に出力する第1位相制御信
号生成手段と、第2制御信号選択手段により選択された
制御信号に従って第2位相制御信号を生成しこの第2位
相制御信号を第2電力変換器に出力する第2位相制御信
号生成手段とを備えている電力変換システムを構成した
ものである。
択手段として、第1直流電圧制御信号のレベルが設定値
以下のときに第1直流電圧制御信号を選択しこの制御信
号のレベルが設定値を超えたときには第1余裕角制御信
号を選択するものを用い、第2制御信号選択手段とし
て、第2直流電圧制御信号のレベルが設定値以下のとき
に第2直流電圧制御信号を選択しこの信号のレベルが設
定値を超えたときには第2余裕角制御信号を選択するも
のを用いることもできる。
制御信号生成手段と電流制御信号生成手段を各系共通に
用いることができる。
接続されて直流電源からの直流電力を交流電力に変換す
る複数の他励式電力変換器に印加される転流電圧の最小
値を検出する複数の最小電圧検出手段と、前記各電力変
換器の入力電圧のうち少なくとも高電圧側の直流電圧を
検出する直流電圧検出手段と、直流電圧検出手段の検出
電圧と電圧指令値との偏差を零に抑制するための直流電
圧制御信号を生成する複数の直流電圧制御信号生成手段
と、前記各電力変換器に供給される直流電流を検出する
直流電流検出手段と、直流電流検出手段の検出電流と各
最小電圧検出手段の検出電圧とから各電力変換器の余裕
角を規定値に維持するための余裕角制御信号を生成する
複数の余裕角制御信号生成手段と、直流電流検出手段の
検出電流と電流指令値とから電流制御信号を生成する複
数の電流制御信号生成手段と、各直流電圧制御信号と各
余裕角制御信号および電流制御信号のうち最もレベルの
低い信号を選択する複数の制御信号選択手段と、各制御
信号選択手段により選択された制御信号に従って位相制
御信号を生成しこの位相制御信号を各電力変換器に出力
する複数の位相制御信号生成手段とを備えている電力変
換器の制御装置を構成したものである。
に接続された第1電力変換器に印加される転流電圧の最
小値を検出する第1最小電圧検出手段と、第1電力変換
器と直列接続され、且つYΔ結線の変圧器に接続された
第2電力変換器に印加される転流電圧の最小値を検出す
る第2最小電圧検出手段と、前記各電力変換器の入力電
圧のうち少なくとも高電圧側の直流電圧を検出する直流
電圧検出手段と、直流電圧検出手段の検出電圧と電圧指
令値との偏差を零に抑制するための第1直流電圧制御信
号を生成する第1直流電圧制御信号生成手段と、直流電
圧検出手段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑制
するための第2直流電圧制御信号を生成する第2直流電
圧制御信号生成手段と、前記各電力変換器に供給される
直流電流を検出する直流電流検出手段と、直流電流検出
手段の検出電流と第1最小電圧検出手段の検出電圧とか
ら第1電力変換器の余裕角を規定値に維持するための第
1余裕角制御信号を生成する第1余裕角制御信号生成手
段と、直流電流検出手段の検出電流と第2最小電圧検出
手段の検出電圧とから第2電力変換器の余裕角を規定値
に維持するための第2余裕角制御信号を生成する第2余
裕角制御信号生成手段と、直流電流検出手段の検出電流
と電流指令値とから第1の電流制御信号を生成する第1
の電流制御信号生成手段と、直流電流検出手段の検出電
流と電流指令値とから第2の電流制御信号を生成する第
2の電流制御信号生成手段と、第1直流電圧制御信号と
第1余裕角制御信号および第1の電流制御信号のうち最
もレベルの低い信号を選択する第1制御信号選択手段
と、第2直流電圧制御信号と第2余裕角制御信号および
第2の電流制御信号のうち最もレベルの低い信号を選択
する第2制御信号選択手段と、第1制御信号選択手段に
より選択された制御信号に従って第1位相制御信号を生
成しこの第1位相制御信号を第1電力変換器に出力する
第1位相制御信号生成手段と、第2制御信号選択手段に
より選択された制御信号に従って第2位相制御信号を生
成しこの第2位相制御信号を第2電力変換器に出力する
第2位相制御信号生成手段とを備えている電力変換器の
制御装置を構成したものである。
択手段として、第1直流電圧制御信号のレベルが設定値
以下のときに第1直流電圧制御信号を選択し第1直流電
圧制御信号のレベルが設定値を超えたときには第1余裕
角制御信号を選択するものを用い、第2制御信号選択手
段として、第2直流電圧制御信号のレベルが設定値以下
のときに第2直流電圧制御信号を選択し第2直流電圧制
御信号のレベルが設定値を超えたときには第2余裕角制
御信号を選択するものを用いることもできる。
直流電圧制御信号に従った位相制御信号が生成され、こ
の位相制御信号に従って各電力変換器の運転が行なわれ
る。一方、交流系統に不平衡事故などが生じ、交流系統
の電圧が低下すると、余裕角制御信号に従った位相制御
信号が生成され、この位相制御信号に従って各電力変換
器の運転が行なわれる。この場合、各電力変換器をイン
バータとして運転している場合、各電力変換器は複数の
グループに分けられ、各グループの電力変換器毎に転流
電圧に見合った位相制御信号(制御進み角)が生成さ
れ、この位相制御信号に従って各グループの電力変換器
の余裕角が制御されるため、交流系統の不平衡事故時に
も転流に失敗することなく各電力変換器を安定に運転す
ることができ、且つ不平衡事故時の変換電力を大きくす
ることができる。
明する。
したときの一実施例を示す構成図である。図1におい
て、電力系統が2系統に分かれて構成されており、一方
の交流系統11に2台の他励式電力変換器31,32が
配置され、交流系統12に2台の他励式電力変換器3
3,34が配置されている。電力変換器31,32は互
いに直列接続され、電力変換器31が変圧器21を介し
て交流系統11に接続され、電力変換器32が変圧器2
2を介して交流系統11に接続されている。電力変換器
33,34は互いに直列接続され、電力変換器33が変
圧器23を介して交流系統12に接続され、電力変換器
34が変圧器24を介して交流系統12に接続されてい
る。そして電力変換器31、32と電力変換器33、3
4が直流送電線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。また変圧器21,23はそれぞ
れYY結線されており、変圧器22,24はそれぞれY
Δ結線されている。各電力変換器31,32,33,3
4は指令に応じて直流電力を交流電力に変換し、また交
流電力を直流電力に変換するように構成されている。そ
して各電力変換器31〜34の運転を制御するために、
交流電圧検出器61,62、直流電圧検出器63、直流
電流検出器64、最小電圧検出器73,74,75,7
6、制御回路301,302が設けられている。
た変圧器とYΔ結線された変圧器を備え、交直連係点の
位相が30°異なる6相分の電圧を検出し、検出電圧の
うち三相分の電圧を最小電圧検出器73,75へ出力
し、他の三相分の検出電圧を最小電圧検出器74,76
へ出力するようになっている。最小電圧検出器73〜7
6は、図2に示すように、それぞれ3台の変圧器Tr
1,Tr2,Tr3、ツーロン回路Zu1,Zu2,Z
u3、整流回路Re1,Re2,Re3、ダイオードD
1,D2,D3、抵抗R1,R2を備えて構成されてい
る。なお、図2には最小電圧検出器73または75の構
成についてのみ示す。変圧器Tr1にはU相の電圧が入
力され、変圧器Tr2にはV相の電圧が入力され、変圧
器Tr3にはW相の電圧が入力されている。そして各ツ
ーロン回路Zu1〜Zu3は、各変圧器Tr1〜Tr3
からの単相交流電圧を三相交流電圧に変換し、変換した
交流信号を各整流回路Re1〜Re3へ出力するように
なっている。各整流回路Re1〜Re3の出力電圧のう
ち最小値の電圧が抵抗R1の両端に出力されるようにな
っている。すなわち交流電圧検出器61、最小電圧検出
器73,74は電力変換器31,32に印加される転流
電圧の最小値を検出する最小電圧検出手段として構成さ
れている。また交流電圧検出器62、最小電圧検出器7
5,76は電力変換器33,34に印加される転流電圧
の最小値を検出する最小電圧検出手段として構成されて
いる。そして各最小電圧検出器73〜76の検出電圧
は、電圧検出器63の検出電圧及び電流検出器64の検
出電流と共に制御回路301,302に入力されてい
る。
C2、直流電圧制御回路AV1,AV2、余裕角制御回
路AG1,AG2、最低電圧検出回路LV1,LV2、
位相制御回路AP1,AP2を備えて構成されている。
なお、制御回路302は制御回路301と同一のもので
構成されているため、制御回路301についてのみ示
す。
値Ipと電流検出器64の検出値との偏差を零に抑制す
るための電流制御信号を生成し、生成した信号を最低電
圧検出回路LV1,LV2へ出力するようになってい
る。直流電圧制御回路AV1,AV2は、電圧指令値V
pと電圧検出器63の検出電圧との偏差を零に抑制する
ための直流電圧制御信号を生成し、生成した信号を最低
電圧検出回路LV1,LV2へ出力する直流電圧制御信
号生成手段として構成されている。余裕角制御回路AG
1,AG2は、最小電圧検出器73,74の検出電圧と
電流検出器64の検出電流とから電力変換器31,32
の余裕角を規定値に維持するための余裕角制御信号を生
成し、生成した信号を最低電圧検出回路LV1,LV2
へ出力する余裕角制御信号生成手段として構成されてい
る。
角制御信号はそれぞれ電圧の信号として出力され、これ
らの信号のレベルは、通常時には図3に示されるような
値に設定されている。すなわち電流制御信号は、各電力
変換器31,32を整流器として運転するために、制御
電圧C1以下に設定され、電力変換器31,32をイン
バータとして運転するときには制御電圧C3以上に設定
されるようになっている。直流電圧制御信号は、制御電
圧C1と制御電圧C2の間に設定され、交流系統11の
不平衡事故などによって系統の電圧が低下したときには
制御電圧C2を超えるようになっている。また余裕角制
御信号は図4に示すように、各電力変換器31,32を
構成するサイリスタの余裕角を規定値に維持するために
制御電圧C2と制御電圧C3の値に設定されている。
AC1、直流電圧制御回路AV1、余裕角制御回路AG
1からの信号を取り込み、入力した信号のうちレベルの
最も低い信号を選択し、選択した信号を位相制御回路A
P1へ出力する第1制御信号選択手段として構成されて
いる。最低電圧検出回路LV2は、電流制御回路AC
2、直流電流制御回路AV2、余裕角制御回路AG2か
らの信号を取り込み、これらの信号のうち最低のレベル
の信号を選択し、選択した信号を位相制御回路AP2へ
出力する第2制御信号選択手段として構成されている。
位相制御回路AP1は、最低電圧検出回路LV1からの
信号に従って位相制御信号を生成し、この位相制御信号
を電力変換器31へ出力する第1位相制御信号生成手段
として構成されている。位相制御回路AP2は、最低電
圧検出回路LV2からの信号に従って第2位相制御信号
を生成し、第2位相制御信号を電力変換器32へ出力す
る第2位相制御信号生成手段として構成されている。そ
して各電力変換器31,32に位相制御信号が入力され
ると、各電力変換器31,32を構成するサイリスタの
制御進み角が順次制御され、各電力変換器31,32が
整流器またはインバータとして運転される。
として運転し、電力変換器33,34を整流器として運
転する場合の作用について説明する。
運転し、電力変換器33,34を整流器として運転する
に際しては、電流指令値IP′には電流指令値IPより
も電流マージンだけ大きな指令値が与えられる。そして
制御回路302の最低電圧検出回路LV1によって電流
制御信号が選択され、電力変換器33,34が整流器と
して運転される。一方、制御回路301においては最低
電圧検出回路LV1によって直流電圧制御信号が選択さ
れ、各電力変換器31,32がインバータとして運転さ
れる。すなわち、制御回路301では、電流指令値Ip
がインバータ運転に対応した指令値に設定されると、電
流指令値Ipよりも電流検出器64の検出電流の方が大
きくなり制御電圧が大きい値に飽和するため、電流制御
信号に代って直流電圧制御信号が選択される。そして直
流電圧制御信号に従った位相制御信号が生成され、この
位相制御信号に従って電力変換器31,32がインバー
タとして運転されることになる。
として運転しているときに、交流系統11で不平衡事故
が生じ、系統の電圧が変化すると、六相の電圧のうち三
相の電圧が最小電圧検出器73で検出され、他の三相の
電圧が最小電圧検出器74によって検出される。そして
各最小電圧検出器73,74の検出電圧と電流検出器6
4の検出電圧を基に余裕角制御回路AG1,AG2にお
いて余裕角制御信号が生成される。またこのとき各直流
電圧制御回路AV1,AV2においては、電圧指令値V
pと電圧検出器63の検出電圧との偏差に応じた直流電
圧制御信号が生成される。このとき生成される直流電圧
制御信号は、検出電圧の低下に伴なって直流電圧制御信
号のレベルが高くなり、このレベルが設定レベルを超え
ると、最低電圧検出回路LV1によって余裕角制御信号
が選択される。そして余裕角制御信号に従った位相制御
信号が生成され、この位相角制御信号に従って電力変換
器31,32が制御されることになる。
御信号を生成するに際しては、次の(1)〜(3)式に
従って転流電圧の検出が行なわれる。
生し、交流送電線のU相電圧が事故によりXp.uに低
下した場合、各電力変換器31,32のサイリスタバル
ブの各アームに印加される転流電圧を図5に示す。図5
の(a)は変圧器21の結線がYYの場合を示し、図
(b)は変圧器22がYΔの場合を示す。(a)から明
らかなように、変圧器21の結線がYYの場合には、U
相の電圧がVuからXp.uに低下すると、各相の線間
電圧の転流電圧はそれぞれk,k及び1p.uとなる。
そしてkは次の(1)式で表わされる。
の場合には、Δ側の電圧が零相分だけ零点がO’位置に
シフトするので、各相間の転流電圧はそれぞれm,m,
nとなる。ここに、m,nは(2)、(3)式で表わさ
れる。
値k,m,nに関する特性を図6に示す。
22の巻線が異なると、各電力変換器31,32に印加
される転流電圧の値が異なることが理解される。すなわ
ち、本発明では、各電力変換器31,32に印加される
転流電圧の最小値を検出するために、交流電圧検出器6
1と最小電圧検出器74によって電力変換器32に印加
される転流電圧の最小値を検出し、交流電圧検出器61
と最小電圧検出器73によって電力変換器31に印加さ
れる転流電圧の最小値を検出することとしている。そし
て各電力変換器31,32に印加される転流電圧の最小
値を基に各余裕角制御回路AG1,AG2でそれぞれ余
裕角制御信号を生成し、生成された余裕角制御信号に従
って各位相制御回路AP1,AP2で余裕角を規定値に
保っための制御進み角を求めるようになっている。従っ
て、YY巻線側とYΔ巻線側それぞれにおいて検出値の
うちの最小の電圧を求め、これに従って各電力変換器3
1,32に対する余裕角を求めているため、転流電圧の
落ち込みの大きくない変圧器21の巻線側では転流電圧
に基づいて余裕角を規定値に保っための制御進み角が求
められることになる。さらに、電圧の落ち込みの大きい
変圧器22の巻線側に較べて制御進み角を大きくしなく
て済むので、電力変換器31の出力を電力変換器32の
出力よりも大きくできることになる。
が、2線地絡事故時にも同様に、YY,YΔそれぞれ別
々に転流電圧を検出し、各電力変換器31,32に印加
される転流電圧の最小電圧に基づいて余裕角制御信号を
生成し、この余裕角制御信号に従って制御進み角を求め
ることができる。そして、転流電圧の落ち込みの小さい
変圧器巻線側では転流電圧に基づいて余裕角を規定値に
保っための制御進み角が計算される。このため、電圧の
落ち込みの大きい変圧器の巻線側の電圧に合わせて制御
進み角を決定していた従来技術に比べて、転流電圧の落
ち込みの小さい変圧器巻線側では制御進み角を大きくし
なくて済むので、電力変換器の出力を大きくすることが
できる。
31,32に印加される転流電圧の最小値に合せて制御
進み角を求めているため、転流失敗をすることなく安定
した運転が行なえる。
裕角制御信号を生成するに際しては、最小余裕角γmi
nから次の(4)式に従って制御進み角を求めることも
可能である。更に計算値に基づいて折線近似し、転流電
圧E2と変換器に流れる直流電流Idから折線近似され
た直線式に従って制御進み角を求めることもできる。
気書院」に記載されているように、転流電圧を積分して
求めることもできる。
C1,AC2と直流電圧制御回路AV1,AV2の各出
力電圧の最低電圧を検出する構成を採用しているのは、
各電力変換器31,32を整流器運転からインバータ運
転、またはその逆への運転を指令値により自動的に切り
換えるためである。更に、余裕角制御回路AG1,AG
2の出力電圧の最低電圧を検出する構成を採用している
のは、定常運転中、系統事故時などにより余裕角が不足
して安定運転ができなくなるのを避けるために、制御進
み角を大きく(制御角を小さく)して余裕角を大きくす
ることを自動的に行なうためである。
を図7に従って説明する。
1,AC2を共通の電流制御回路AC1とし、直流電圧
制御回路AV1,AV2を共通の直流電圧制御回路AV
としたものであり、他の構成は図1のものと同様であ
る。すなわち、各電力変換器31,32の直流系統に流
れる電流は各電力変換器31,32で共通であり、また
直流電圧も安定状態では各電力変換器31,32とも同
じ値であるので、これらは共通のものを用いることがで
きるからである。但し、余裕角制御回路AG1,AG2
は、交流系統事故時においては、YY,YΔの変圧器巻
線につながった各電力変換器31,32で転流電圧が異
なった値となるので別々に設けている。
に、各電力変換器31,32に印加される転流電圧の最
小値を求め、この最小値に従って余裕角制御信号を生成
し、この余裕角制御信号に従った制御進み角を求めるこ
ととしているため、交流系統の不平衡事故時に転流失敗
をすることなく安定運転ができると共に不平衡事故時の
変換電力を大きくすることができる。
LV1、LV2で最小値を選択するものについてのべた
が、電流制御回路AV1、AV2、直流電圧制御回路A
V1、AV2、余裕角制御回路AG1、AG2として、
図3とは逆の特性を示すもので構成したときには、最低
電圧検出回路LV1、LV2の代わりに、電流制御回路
AV1、AV2、直流電圧制御回路AV1、AV2、余
裕角制御回路AG1、AG2の各出力電圧の中から最大
値のものを選択する回路を構成すれば、前記実施例と同
様の効果を得ることができる。
電力変換器毎に転流電圧の最小値を求め、この最小値に
従って各電力変換器毎に余裕角制御を行なうようにした
ため、交流系統の不平衡事故時にも転流失敗をすること
なく安定運転ができ、かつ不平衡事故時の変換電力を大
きくすることができる。
実施例を示す全体構成図である。
る。
る。
係を示す特性図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 交流系統に接続されている複数の変圧器
と、互いに直列接続されて直流電源からの直流電力を位
相制御信号に従って交流電力に変換して各変圧器へ出力
する複数の他励式電力変換器と、各電力変換器に印加さ
れる転流電圧の最小値を検出する複数の最小電圧検出手
段と、前記各電力変換器の入力電圧のうち少なくとも高
電圧側の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流
電圧検出手段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑
制するための直流電圧制御信号を生成する複数の直流電
圧制御信号生成手段と、前記各電力変換器に供給される
直流電流を検出する直流電流検出手段と、直流電流検出
手段の検出電流と各最小電圧検出手段の検出電圧とから
各電力変換器の余裕角を規定値に維持するための余裕角
制御信号を生成する複数の余裕角制御信号生成手段と、
前記直流電圧制御信号のレベルが所定値を越えた場合に
余裕角制御信号を選択する複数の制御信号選択手段と、
各制御信号選択手段により選択された制御信号に従って
位相制御信号を生成しこの位相制御信号を各電力変換器
に出力する複数の位相制御信号生成手段とを備え、前記
変圧器群は、YY結線されて一方の巻線が交流系統に接
続されている変圧器と、YΔ結線されて一方の巻線が交
流系統に接続されている変圧器を含んで構成されている
電力変換システム。 - 【請求項2】 YY結線されて一方の巻線が交流系統に
接続されている第1変圧器と、YΔ結線されて一方の巻
線が交流系統に接続されている第2変圧器と、直流電源
からの直流電力を第1位相制御信号に従って交流電力に
変換して第1変圧器へ出力する他励式第1電力変換器
と、第1電力変換器と直列接続されて直流電源からの直
流電力を第2位相制御信号に従って交流電力に変換して
第2変圧器へ出力する他励式第2電力変換器と、第1電
力変換器に印加される転流電圧の最小値を検出する第1
最小電圧検出手段と、第2電力変換器に印加される転流
電圧の最小値を検出する第2最小電圧検出手段と、前記
各電力変換器の入力電圧のうち少なくとも高電圧側の直
流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流電圧検出手
段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑制するため
の第1直流電圧制御信号を生成する第1直流電圧制御信
号生成手段と、直流電圧検出手段の検出電圧と電圧指令
値との偏差を零に抑制するための第2直流電圧制御信号
を生成する第2直流電圧制御信号生成手段と、前記各電
力変換器に供給される直流電流を検出する直流電流検出
手段と、直流電流検出手段の検出電流と第1最小電圧検
出手段の検出電圧とから第1電力変換器の余裕角を規定
値に維持するための第1余裕角制御信号を生成する第1
余裕角制御信号生成手段と、直流電流検出手段の検出電
流と第2最小電圧検出手段の検出電圧とから第2電力変
換器の余裕角を規定値に維持するための第2余裕角制御
信号を生成する第2余裕角制御信号生成手段と、直流電
流検出手段の検出電流と電流指令値とから第1の電流制
御信号を生成する第1の電流制御信号生成手段と、直流
電流検出手段の検出電流と電流指令値とから第2の電流
制御信号を生成する第2の電流制御信号生成手段と、第
1直流電圧制御信号と第1余裕角制御信号および第1の
電流制御信号のうち最もレベルの低い信号を選択する第
1制御信号選択手段と、第2直流電圧制御信号と第2余
裕角制御信号および第2の電流制御信号のうち最もレベ
ルの低い信号を選択する第2制御信号選択手段と、第1
制御信号選択手段により選択された制御信号に従って第
1位相制御信号を生成しこの第1位相制御信号を第1電
力変換器に出力する第1位相制御信号生成手段と、第2
制御信号選択手段により選択された制御信号に従って第
2位相制御信号を生成しこの第2位相制御信号を第2電
力変換器に出力する第2位相制御信号生成手段とを備え
ている電力変換システム。 - 【請求項3】 YY結線されて一方の巻線が交流系統に
接続されている第1変圧器と、YΔ結線されて一方の巻
線が交流系統に接続されている第2変圧器と、直流電源
からの直流電力を第1位相制御信号に従って交流電力に
変換して第1変圧器へ出力する他励式第1電力変換器
と、第1電力変換器と直列接続されて直流電源からの直
流電力を第2位相制御信号に従って交流電力に変換して
第2変圧器へ出力する他励式第2電力変換器と、第1電
力変換器に印加される転流電圧の最小値を検出する第1
最小電圧検出手段と、第2電力変換器に印加される転流
電圧の最小値を検出する第2最小電圧検出手段と、前記
各電力変換器の入力電圧のうち少なくとも高電圧側の直
流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流電圧検出手
段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑制するため
の第1直流電圧制御信号を生成する第1直流電圧制御信
号生成手段と、直流電圧検出手段の検出電圧と電圧指令
値との偏差を零に抑制するための第2直流電圧制御信号
を生成する第2直流電圧制御信号生成手段と、前記各電
力変換器に供給される直流電流を検出する直流電流検出
手段と、直流電流検出手段の検出電流と第1最小電圧検
出手段の検出電圧とから第1電力変換器の余裕角を規定
値に維持するための第1余裕角制御信号を生成する第1
余裕角制御信号生成手段と、直流電流検出手段の検出電
流と第2最小電圧検出手段の検出電圧とから第2電力変
換器の余裕角を一定に維持するための第2余裕角制御信
号を生成する第2余裕角制御信号生成手段と、第1直流
電圧制御信号のレベルが設定値以下のときに第1直流電
圧制御信号を選択し第1直流電圧制御信号のレベルが設
定値を超えたときには第1余裕角制御信号を選択する第
1制御信号選択手段と、第2直流電圧制御信号のレベル
が設定値以下のときに第2直流電圧制御信号を選択し第
2直流電圧制御信号のレベルが設定値を超えたときには
第2余裕角制御信号を選択する第2制御信号選択手段
と、第1制御信号選択手段により選択された制御信号に
従って第1位相制御信号を生成しこの第1位相制御信号
を第1電力変換器に出力する第1位相制御信号生成手段
と、第2制御信号選択手段により選択された制御信号に
従って第2位相制御信号を生成しこの第2位相制御信号
を第2電力変換器に出力する第2位相制御信号生成手段
とを備えている電力変換システム。 - 【請求項4】 YY結線されて一方の巻線が交流系統に
接続されている第1変圧器と、YΔ結線されて一方の巻
線が交流系統に接続されている第2変圧器と、直流電源
からの直流電力を第1位相制御信号に従って交流電力に
変換して第1変圧器へ出力する他励式第1電力変換器
と、第1電力変換器と直列接続されて直流電源からの直
流電力を第2位相制御信号に従って交流電力に変換して
第2変圧器へ出力する他励式第2電力変換器と、第1電
力変換器に印加される転流電圧の最小値を検出する第1
最小電圧検出手段と、第2電力変換器に印加される転流
電圧の最小値を検出する第2最小電圧検出手段と、前記
各電力変換器の入力電圧のうち少なくとも高電圧側の直
流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流電圧検出手
段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑制するため
の直流電圧制御信号を生成する直流電圧制御信号生成手
段と、前記各電力変換器に供給される直流電流を検出す
る直流電流検出手段と、直流電流検出手段の検出電流と
第1最小電圧検出手段の検出電圧とから第1電力変換器
の余裕角を規定値に維持するための第1余裕角制御信号
を生成する第1余裕角制御信号生成手段と、直流電流検
出手段の検出電流と第2最小電圧検出手段の検出電圧と
から第2電力変換器の余裕角を規定値に維持するための
第2余裕角制御信号を生成する第2余裕角制御信号生成
手段と、直流電流検出手段の検出電流と電流指令値とか
ら電流制御信号を生成する電流制御信号生成手段と、直
流電圧制御信号と第1余裕角制御信号および電流制御信
号のうち最もレベルの低い信号を選択する第1制御信号
選択手段と、直流電圧制御信号と第2余裕角制御信号お
よび電流制御信号のうち最もレベルの低い信号を選択す
る第2制御信号選択手段と、第1制御信号選択手段によ
り選択された制御信号に従って第1位相制御信号を生成
しこの第1位相制御信号を第1電力変換器に出力する第
1位相制御信号生成手段と、第2制御信号選択手段によ
り選択された制御信号に従って第2位相制御信号を生成
しこの第2位相制御信号を第2電力変換器に出力する第
2位相制御信号生成手段とを備えている電力変換システ
ム。 - 【請求項5】 互いに直列接続されて直流電源からの直
流電力を交流電力に変換する複数の他励式電力変換器に
印加される転流電圧の最小値を検出する複数の最小電圧
検出手段と、前記各電力変換器の入力電圧のうち少なく
とも高電圧側の直流電圧を検出する直流電圧検出手段
と、直流電圧検出手段の検出電圧と電圧指令値との偏差
を零に抑制するための直流電圧制御信号を生成する複数
の直流電圧制御信号生成手段と、前記各電力変換器に供
給される直流電流を検出する直流電流検出手段と、直流
電流検出手段の検出電流と各最小電圧検出手段の検出電
圧とから各電力変換器の余裕角を規定値に維持するため
の余裕角制御信号を生成する複数の余裕角制御信号生成
手段と、直流電流検出手段の検出電流と電流指令値とか
ら電流制御信号を生成する複数の電流制御信号生成手段
と、各直流電圧制御信号と各余裕角制御信号および電流
制御信号のうち最もレベルの低い信号を選択する複数の
制御信号選択手段と、各制御信号選択手段により選択さ
れた制御信号に従って位相制御信号を生成しこの位相制
御信号を各電力変換器に出力する複数の位相制御信号生
成手段とを備えている電力変換器の制御装置。 - 【請求項6】 YY結線の変圧器に接続された第1電力
変換器に印加される転流電圧の最小値を検出する第1最
小電圧検出手段と、第1電力変換器と直列接続され、且
つYΔ結線の変圧器に接続された第2電力変換器に印加
される転流電圧の最小値を検出する第2最小電圧検出手
段と、前記各電力変換器の入力電圧のうち少なくとも高
電圧側の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流
電圧検出手段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑
制するための第1直流電圧制御信号を生成する第1直流
電圧制御信号生成手段と、直流電圧検出手段の検出電圧
と電圧指令値との偏差を零に抑制するための第2直流電
圧制御信号を生成する第2直流電圧制御信号生成手段
と、前記各電力変換器に供給される直流電流を検出する
直流電流検出手段と、直流電流検出手段の検出電流と第
1最小電圧検出手段の検出電圧とから第1電力変換器の
余裕角を規定値に維持するための第1余裕角制御信号を
生成する第1余裕角制御信号生成手段と、直流電流検出
手段の検出電流と第2最小電圧検出手段の検出電圧とか
ら第2電力変換器の余裕角を規定値に維持するための第
2余裕角制御信号を生成する第2余裕角制御信号生成手
段と、直流電流検出手段の検出電流と電流指令値とから
第1の電流制御信号を生成する第1の電流制御信号生成
手段と、直流電流検出手段の検出電流と電流指令値とか
ら第2の電流制御信号を生成する第2の電流制御信号生
成手段と、第1直流電圧制御信号と第1余裕角制御信号
および第1の電流制御信号のうち最もレベルの低い信号
を選択する第1制御信号選択手段と、第2直流電圧制御
信号と第2余裕角制御信号および第2の電流制御信号の
うち最もレベルの低い信号を選択する第2制御信号選択
手段と、第1制御信号選択手段により選択された制御信
号に従って第1位相制御信号を生成しこの第1位相制御
信号を第1電力変換器に出力する第1位相制御信号生成
手段と、第2制御信号選択手段により選択された制御信
号に従って第2位相制御信号を生成しこの第2位相制御
信号を第2電力変換器に出力する第2位相制御信号生成
手段とを備えている電力変換器の制御装置。 - 【請求項7】 YY結線の変圧器に接続された第1電力
変換器に印加される転流電圧の最小値を検出する第1最
小電圧検出手段と、第1電力変換器と直列接続され、且
つYΔ結線の変圧器に接続された第2電力変換器に印加
される転流電圧の最小値を検出する第2最小電圧検出手
段と、前記各電力変換器の入力電圧のうち少なくとも高
電圧側の直流電圧を検出する直流電圧検出手段と、直流
電圧検出手段の検出電圧と電圧指令値との偏差を零に抑
制するための第1直流電圧制御信号を生成する第1直流
電圧制御信号生成手段と、直流電圧検出手段の検出電圧
と電圧指令値との偏差を零に抑制するための第2直流電
圧制御信号を生成する第2直流電圧制御信号生成手段
と、前記各電力変換器に供給される直流電流を検出する
直流電流検出手段と、直流電流検出手段の検出電流と第
1最小電圧検出手段の検出電圧とから第1電力変換器の
余裕角を規定値に維持するための第1余裕角制御信号を
生成する第1余裕角制御信号生成手段と、直流電流検出
手段の検出電流と第2最小電圧検出手段の検出電圧とか
ら第2電力変換器の余裕角を規定値に維持するための第
2余裕角制御信号を生成する第2余裕角制御信号生成手
段と、第1直流電圧制御信号のレベルが設定値以下のと
きに第1直流電圧制御信号を選択し第1直流電圧制御信
号のレベルが設定値を超えたときには第1余裕角制御信
号を選択する第1制御信号選択手段と、第2直流電圧制
御信号のレベルが設定値以下のときに第2直流電圧制御
信号を選択し第2直流電圧制御信号のレベルが設定値を
超えたときには第2余裕角制御信号を選択する第2制御
信号選択手段と、第1制御信号選択手段により選択され
た制御信号に従って第1位相制御信号を生成しこの第1
位相制御信号を第1電力変換器に出力する第1位相制御
信号生成手段と、第2制御信号選択手段により選択され
た制御信号に従って第2位相制御信号を生成しこの第2
位相制御信号を第2電力変換器に出力する第2位相制御
信号生成手段とを備えている電力変換器の制御装置。
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