JP3506881B2 - 直流送電方法および直流送電システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、異なる交流送電
系統同士を、各交流送電系統毎に設けられた電力変換装
置を介して直流送電系統で接続するとともに、各電力変
換装置の制御角を制御して、一方の交流送電系統の交流
電力を他方の交流送電系統の交流電力へ融通する直流送
電方法および直流送電システムに関し、詳しくは、従来
の直流送電方法および直流送電システムにかわる全く新
たな理論に基づいた直流送電方法および直流送電システ
ムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような直流送電方法として
は、直流送電技術解説（発行元：（株）コロナ社、昭和
５３年初版発行）の第５章に開示されるように、直流電
流が一定となるように電力変換装置の制御角を制御する
定電流制御方法や、直流電圧が一定となるように電力変
換装置の制御角を制御する定電圧制御方法などがある。
詳しくは、上記定電流制御方法とは、直流送電系統の直
流電流値を所定の電流値となるように、検出電流値と電
流目標値との電流差に応じた制御角を求め、これを電力
変換装置に供給する方法である。上記定電圧制御方法と
は、直流送電系統の直流電圧値を所定の電圧値となるよ
うに、検出電圧値と電圧目標値との電圧差に応じた制御
角を求め、これを電力変換装置に供給する方法である。
そして、各制御方法はそれぞれ制御場面に応じて異なる
メリット／デメリットを有するため、実際の直流送電方
法においては一般的に、各制御方法による制御角（ある
いはその制御角の元となる制御変数）を求めた後、その
中から最小の制御角を択一的に選択する方法を採ってい
る。このような選択方法は最小値選択法と呼ばれてい
る。

【０００３】図１５は従来の直流送電システムを示すブ
ロック図である。図において、１，２は異なる三相交流
送電系統、３，４は各三相交流送電系統に接続された電
力変換装置、５，６は電力変換装置の直流出力の交流成
分を抑制する直流リアクトル、７はこれら直流リアクト
ル５，６を介して上記一対の電力変換装置３，４同士を
接続する直流送電線である。なお、同図において直流送
電系統は、直流リアクトル５，６および直流送電線７で
構成される。

【０００４】また、１１ａ，１１ｂは各電力変換装置
３，４から出力される電流を検出する直流電流検出器、
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂは各電力変換装置３，
４の出力電圧を検出するための直流電圧検出器である。
他方、２１は直流送電系統に流れる直流電流の電流目標
値を出力する直流電流指令装置、２４は直流送電系統に
発生する直流電圧の電圧目標値を出力する直流電圧指令
装置、２２は電力が供給される側の電力変換装置４への
電流目標値を電力を供給する側の電力変換装置３への電
流目標値よりも小さくする電流マージンを出力する電流
マージン指令装置、２３，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４
２ｂ，４３ａ，４３ｂは２つの入力値の差を出力する減
算器、３１ａ，３１ｂは上記電流検出値から上記電流目
標値を引いた値を増幅して差分電流値を出力する差分電
流増幅器、３２ａ，３２ｂは上記電圧目標値から上記検
出電圧値を引いた値を増幅して差分電圧値を出力する差
分電圧増幅器、３３ａ，３３ｂは当該差分電流値と差分
電圧値とのうちの小さいほうの値を選択して差分制御量
として出力する最小値選択回路、５１ａ，５１ｂは電力
変換装置３，４のサイリスタを制御するための点弧パル
スの出力タイミングをこの差分制御量に基づいて補正
し、所定の制御角にて当該点弧パルスを出力する位相制
御回路である。

【０００５】次に動作について説明する。上図に示した
直流送電システムでは、電流マージン（２２）が電力変
換装置４を制御する制御系のほうに入力されているの
で、三相交流送電系統１側から三相交流送電系統２側へ
電力を供給するように動作する。以下において、電力を
供給する側を順変換側、電力が供給される側を逆変換側
とよぶ。

【０００６】まず、順変換側では、差分電流値が差分電
圧値よりも小さくなるように各種の増幅率などが設定さ
れ、定電流制御を行う。従って、直流送電系統に流れる
電流は電流目標値に収束する。他方、逆変換側では、電
流マージン分だけ設定電流値が検出電流値より小さくな
って、差分電流値がプラス側に飽和してしまうので定電
圧制御系が選択される。従って、逆変換側の電圧検出値
が電圧目標値に収束する。なお、この際、順変換側の電
圧検出値には、電圧目標値よりも直流送電線などによる
電圧降下分だけ大きい電圧が検出され、差分電圧値はプ
ラス側に飽和しているので、順変換側において定電圧制
御系の差分電圧値が最小の制御量として選択されること
はなく、直流送電システムは安定する。

【０００７】そして、このように安定した直流送電シス
テムにおいて、図１６のタイミングチャートのタイミン
グＢに示すように、例えば、何らかの原因により直流電
流が低下して、逆変換側の差分電流値が最小値として選
択されてしまったとしても、定電圧制御系の出力値が安
定していれば、この逆変換側の定電流制御などにより直
流電流がある程度まで回復した後、逆変換側の制御系が
再び定電圧制御系に戻り、順変換側の定電流制御系の制
御により直流電流は目標値まで回復する。従って、直流
送電システムは安定状態を維持することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の直流送電システ
ムは以上のように構成されているので、起動時や潮流反
転時において、直流電圧を自由な変化速度で制御するこ
とができないとか、電力変換装置の直流出力端に過電圧
が印加されてしまうなどの課題があった。

【０００９】なぜなら、上述したように外乱などに対す
る安定性を確保するために、上記直流送電システムで
は、定電圧制御系の応答速度を定電流制御系の応答速度
よりもかなり遅くしている。従って、起動時や潮流反転
時において、直流電圧の目標値を変更したとしても実際
の直流電圧が追従してくるまでにはかなりの時間がかか
ってしまい、それゆえ、直流電圧の変化速度は制限され
てしまうからである。また、逆に直流電圧が変化したと
してもそれに応じた値に電力変換装置の制御角が変化す
るまでに時間がかかり、その間においては、電力変換装
置の直流出力端にはそれが出力しようとする電圧とは異
なる直流電圧がかかってしまうからである。

【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、起動時や潮流反転時において、
直流電圧を自由に制御したり、電力変換装置の直流出力
端への過電圧の印加を防止することができ、しかも、安
定状態に維持することができる直流送電方法および直流
送電システムを得ることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る直流送電方法は、電力が供給される逆変換側の制御系
においては、定電流制御系の差分電流値と定電圧制御系
の差分電圧値とを加算した制御量に基づいて電力変換装
置の制御角を制御するものである。

【００１２】請求項２記載の発明に係る直流送電方法
は、逆変換側の多相交流電圧の母線電圧の低下量に応じ
て直流電圧目標値を制限するものである。

【００１３】請求項３記載の発明に係る直流送電方法
は、電力を供給する順変換側の制御系において、定電流
制御系の差分電流値と定電圧制御系の差分電圧値とを加
算した制御量に基づいて電力変換装置の制御角を制御す
るものである。

【００１４】請求項４記載の発明に係る直流送電方法
は、順変換側の多相交流電圧の母線電圧の低下量に応じ
て直流電圧目標値を制限するものである。

【００１５】請求項５記載の発明に係る直流送電方法
は、逆変換側の多相交流電圧の母線電圧の低下量あるい
は、順変換側の多相交流電圧の母線電圧の低下量のいず
れか小さい方に応じて直流電圧目標値を制限するもので
ある。

【００１６】請求項６記載の発明に係る直流送電方法
は、少なくとも起動停止時及び潮流反転時において、直
流電圧目標値の大きさに応じて直流電流目標値を制限す
るものである。

【００１７】請求項７記載の発明に係る直流送電方法
は、逆変換側の多相交流電圧の母線電圧の低下量あるい
は、順変換側の多相交流電圧の母線電圧の低下量のいず
れか小さい方に応じて直流電圧目標値を制限するととも
に、少なくとも起動停止時及び潮流反転時において、直
流電圧目標値の大きさに応じて直流電流目標値を制限す
るものである。

【００１８】請求項８記載の発明に係る直流送電システ
ムは、電力が供給される逆変換側の電力変換装置の制御
角を制御する制御角生成装置が、上記直流電圧目標値に
マイナスを付けた値に、少なくとも、上記直流電圧検出
値から上記直流電圧目標値を引いた電圧値に比例する差
分電圧値と、上記直流電流目標値から上記直流電流検出
値を引いた電流値に比例する差分電流値とを加えた値に
応じた制御角にて制御を行うものである。

【００１９】請求項９記載の発明に係る直流送電システ
ムは、電力を供給する順変換側の制御角生成装置は、上
記直流電圧目標値に、少なくとも、上記直流電圧検出値
から上記直流電圧目標値を引いた電圧値に比例する差分
電圧値と、上記直流電流目標値から上記直流電流検出値
を引いた電流値に比例する差分電流値とを加えた値に応
じた制御角にて制御を行うものである。

【００２０】請求項１０記載の発明に係る直流送電シス
テムは、一対の制御角生成装置には、検出電圧値および
検出電流値の少なくとも一方を共通に入力するととも
に、少なくとも一方の当該制御角生成装置では、直流電
圧目標値にマイナスを付けた値に更に、当該制御角生成
装置の制御角情報に基づいて動作する電力変換装置と、
直流電圧検出器が直流電圧を検出する位置との間におけ
る電圧降下分を加えた値に応じた制御角にて制御を行う
ものである。

【００２１】請求項１１記載の発明に係る直流送電シス
テムは、交流送電系統の母線電圧を検出する母線電圧検
出装置を少なくとも一方の交流送電系統に設けると共
に、当該母線電圧の低下量に応じて直流電圧目標値を制
限する電圧目標リミッタを設けたものである。

【００２２】請求項１２記載の発明に係る直流送電シス
テムは、直流電圧目標値に応じて直流電流目標値を制限
する電流目標リミッタを設けたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による直
流送電システムを示すブロック図である。図において、
１，２は異なる三相交流送電系統（交流送電系統）、
３，４は三相交流送電系統１，２に接続された電力変換
装置、５，６は電力変換装置３，４の直流出力のリップ
ルを抑制する直流リアクトル、７はこれら直流リアクト
ル５，６を介して上記一対の電力変換装置３，４同士を
接続して直流リアクトル５，６とともに直流送電系統を
構成する直流送電線、１１ａ，１１ｂは各電力変換装置
３，４から出力される電流を検出する直流電流検出器、
１２，１３，４２は直流送電線７の電圧を検出するため
の直流電圧検出器、２１は直流送電系統に流れる直流電
流の電流目標値を出力する直流電流指令装置、２４は直
流送電系統に発生する直流電圧の電圧目標値を出力する
直流電圧指令装置、１００，１０１は直流電流検出値、
直流電圧検出値、直流電流目標値および直流電圧目標値
に基づいて、上記各電力変換装置３，４の制御角を制御
する一対の制御角生成装置である。

【００２４】なお、同図は、一方の電力変換装置３から
他方の電力変換装置４へ電力が供給されている状態を示
しており、そのため、電力変換装置３の発生する電圧Ｖ
ａはプラスの電圧となり、電力変換装置４の発生する電
圧Ｖｂはマイナスの電圧となる。

【００２５】また、同図において、４１ａ，４３ａは２
つの入力値の差を出力する減算器、３１ａは上記電流検
出値から上記電流目標値を引いた値を増幅して差分電流
値を出力する差分電流増幅器、３２ａは上記電圧目標値
から上記検出電圧値を引いた値を増幅して差分電圧値を
出力する差分電圧増幅器、３３ａは当該差分電流値と差
分電圧値とのうちの小さいほうの値を選択して差分制御
量として出力する最小値選択回路、５１ａは電力変換装
置３のサイリスタを制御するための点弧パルスの出力タ
イミングをこの差分制御量に基づいて補正し、所定の制
御角にて当該点弧パルスを出力する位相制御回路であ
り、これらにより一方の制御角生成装置１００は構成さ
れている。

【００２６】４１ｂ，４３ｂ，４５ｂは２つの入力値の
差を出力する減算器、４４ｂ，４６ｂは２つの入力値の
和を出力する加算器、６２ｂは上記電流目標値から上記
電流検出値を引いた値を増幅して差分電流値を出力する
差分電流増幅器、６３ｂは電圧検出値から電圧目標値を
引いた値を増幅して差分電圧値を出力する差分電圧増幅
器、６１ｂは直流電圧検出器１２の電圧検出点と電力変
換装置４との間の電圧降下分などに応じた補正値を出力
する出力補正器、５２ｂは上記電圧目標値にマイナスを
付けた値に、上記差分電流値、差分電圧値および補正値
を加えた値に応じた制御角を求め、この制御角となるタ
イミングにて点弧パルスを出力する位相制御回路であ
り、これらにより制御角生成装置１０１は構成されてい
る。なお、この制御角生成装置１０１の各種の増幅器６
２ｂ，６３ｂや出力補正器６１ｂの具体的な値は、直流
電圧と直流電流とを入力とした多変数制御理論に基づい
て決定されている。

【００２７】次に動作について説明する。定常状態で
は、直流電圧、直流電流がともに目標値とほぼ等しい値
となっている。この状態においては、電圧検出値と電圧
目標値との差を求める減算器４３ｂの出力値はほぼ０と
なり、減算器４５ｂからは直流電圧目標値の極性を逆に
したものが出力される。また、電流検出値と電流目標値
との差を求める減算器４１ｂの出力値もほぼ０であり、
加算器４４ｂからは直流電流目標値と直流送電線７など
による線路抵抗との積に応じた値、すなわち線路抵抗に
よる電圧降下分に応じた値が出力される。以上から、加
算器４６ｂから出力される値は、電圧目標値にマイナス
を付けた値に、線路抵抗による電圧降下分を加えた値と
なる。そして、この値に応じた制御角が位相制御回路５
２ｂから出力される。従って、この制御角で制御される
逆変換側の電力変換装置４は、電圧目標値よりもほぼ電
圧降下分だけ低い電圧を直流送電系統に出力する。そし
て、電圧検出点においては当該電圧目標値の電圧が出力
されているので、この電圧と上記出力電圧との電圧差に
より電流目標値にほぼ等しい電流が直流送電系統に流れ
る。

【００２８】ここで、図２のタイミングチャートのタイ
ミングＡに示すように、直流電圧が電圧目標値よりも小
さくなると、減算器４３ｂからは直流電圧と直流電圧目
標値との電圧差が負の値として出力され、それにより差
分電圧増幅器６３ｂからは負の差分電圧値４ｂが出力さ
れ、加算器４６ｂから出力される値５ｂは定常状態に比
べて負の方向に大きくなった値が出力される。そして、
逆極性側の電力変換装置４の出力電圧は当該大きくなっ
た値に応じて高い電圧を出力する。その結果、直流電圧
は直流電圧目標値に復帰する。なお、この電圧制御によ
り、順変換側の電力変換装置３の出力電圧と逆変換側の
電力変換装置４との電圧差が減少し、これにより直流電
流が低下してしまうような場合には、差分電流増幅器３
１ａから差分電流値１ａ，３ａが出力されて、順変換側
の電力変換装置３の出力電圧が定電流制御により増加す
る。それと同時に、逆変換側では、その直流電流の低下
分に応じた差分電流値が出力されて、その分出力電圧が
一時的に低下する。そして、逆変換側の電力変換装置４
は電圧検出値が電圧目標値となるまでこの制御を繰り返
し、順変換側の電力変換装置３は出力電流が電流目標値
となるまでこの制御を繰り返し、その結果、検出電圧お
よび検出電流は次第に目標値に収束する。直流電圧が電
圧目標値よりも大きくなった場合にも同様の制御によ
り、検出電圧および検出電流は次第に目標値に収束す
る。

【００２９】更に、図２のタイミングチャートのタイミ
ングＢに示すように、直流電流が電流目標値よりも小さ
くなると、減算器４１ｂから電流検出値と電流目標値と
の差が正の値で出力され、それにより差分電流増幅器６
２ｂからは正の差分電流値２ｂが出力され、加算器４６
ｂから出力される値は定常状態に比べて正の方向に小さ
くなった値５ｂが出力される。そして、逆極性側の電力
変換装置４の出力電圧は当該小さくなった値に応じて低
い出力電圧を出力する。その結果、直流電流は直流電流
目標値に収束する。直流電流が電流目標値よりも大きく
なった場合にも同様の動作により、検出電流は次第に目
標値に収束する。

【００３０】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、電流目標値および電圧目標値の両方を同時に制御す
ることができ、しかも、直流電流が変動しても直流電圧
が変動しても安定した動作を行うことができる。

【００３１】また、電圧制御系（減算器４３ｂ，４５，
差分電圧増幅器６３ｂ）の応答速度と電流制御系（減算
器４１ｂ，４４ｂ，差分電流増幅器６２ｂ）の応答速度
との間に特に差を設ける必要が無いので、これらの応答
速度をほぼ同等なものとして、起動時や潮流反転時にお
いて直流電圧を直接自由に制御することができ、しか
も、電力変換装置４の直流出力端への過電圧の印加を防
止できる。

【００３２】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による直流送電システムを示すブロック図である。
図において、７１ｂは逆変換側の電力変換装置４の接続
されている三相交流送電系統２の母線電圧を検出するた
めの母線電圧検出装置であり、７２はこの母線電圧検出
装置７１ｂの検出電圧の低下率を直流電圧指令装置２４
の出力値に掛けた電圧目標値を出力する電圧目標制御回
路（電圧目標リミッタ）である。それ以外の構成は実施
の形態１と同様である。

【００３３】次に動作について説明する。図４のタイミ
ングチャートのタイミングＤに示すように、逆変換側の
電力変換装置４が接続されている三相交流送電系統２に
おいて母線電圧が低下すると、母線電圧検出装置７１ｂ
の検出電圧が低下する。すると、電圧目標値制御回路７
２がこの母線電圧の低下率を求め、この低下率にて電圧
目標値３ｂを制限する。その結果、直流送電系統の直流
電圧はこの制限された電圧目標値５ｂに収束するように
制御される。また、同タイミングチャートのタイミング
Ｃに示すように、順変換側の電力変換装置３に接続され
る三相交流送電系統１の母線電圧が低下した場合であっ
ても、それに起因して直流電流が流れなくなることがな
いような釣り合った範囲内であれば、元の状態に復帰す
ることもできる。

【００３４】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、逆変換側の電力変換装置４が接続されている三相交
流送電系統２において母線電圧が低下すると、その低下
率にて直流電圧を制限するので、母線電圧に釣り合わな
い直流電圧に制御してしまうことはなく、転流失敗が発
生することがない。

【００３５】なお、本実施の形態２では、低下率を掛け
合わせることで電圧目標値を制限するようにしたが、交
流母線電圧の大きさとその時正常に電力変換装置４が変
換動作を行える最大の直流電圧値との関係テーブルデー
タを電圧目標値制御回路７２に持たせておき、このデー
タを超えないようにスライス処理を行うようにしてもよ
い。

【００３６】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３による直流送電システムを示すブロック図である。
図において、４１ａ，４３ａは２つの入力値の差を出力
する減算器、４４ａ，４５ａ，４６ａは２つの入力値の
和を出力する加算器、６２ａは電流目標値から電流検出
値を引いた値を増幅して差分電流値を出力する差分電流
増幅器、６３ａは電圧検出値から電圧目標値を引いた値
を増幅して差分電圧値を出力する差分電圧増幅器、６１
ａは補正値を出力する出力補正器、５２ａは上記電圧目
標値に、上記差分電流値、差分電圧値および補正値を加
えた値に応じた制御角を求め、この制御角となるタイミ
ングにて点弧パルスを出力する位相制御回路であり、こ
れらにより一方の制御角生成装置１００は構成されてい
る。それ以外の構成は実施の形態１と同様である。

【００３７】なお、この直流送電システムにおいて各増
幅器６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂや出力補正器６１
ａ，６１ｂの具体的な値は、電圧入力と電流入力とを勘
案して多変数制御理論に基づいて決定されている。ちな
みに、順変換側の制御角生成装置１００は、逆変換側の
制御角生成装置１０１と比べて例えば、上記出力補正器
６１ａの出力が直流送電線７による電圧降下などを考慮
しない増幅率が設定される点や、電圧目標値が正の値と
して利用される点などの特徴的な違いがある。

【００３８】次に動作について説明する。定常状態で
は、直流電圧、直流電流がともに目標値とほぼ等しい値
となっている。この状態においては、電圧検出値と電圧
目標値との差を求める減算器４３ａ，４３ｂの出力値は
ほぼ０となり、加算器４５ａからは電圧目標値にほぼ等
しい値が出力され、４５ｂからは電圧目標値の極性を逆
にしたものが出力される。また、電流検出値と電流目標
値との差を求める減算器４１ａ，４１ｂの出力値もほぼ
０であり、４４ａからはほぼ０が出力され、加算器４４
ｂからは線路抵抗に電流目標値が流れた際の電圧降下分
などを考慮した値が出力される。以上から、順変換側の
加算器４６ａからは電圧目標値にほぼ一致する値が出力
され、逆変換側の加算器４６ｂからは、電圧目標値にマ
イナスをつけた値に、線路抵抗による電圧降下分などを
加えた値が出力される。定常状態では、これら加算器４
６ａ，４６ｂの出力値はそれぞれ電力変換装置３，４が
出力すべき電圧値を示すものであるから、上記線路抵抗
による電圧降下分の電圧がほぼ直流送電線７に印加さ
れ、電流目標値にほぼ等しい電流が流れる。

【００３９】ここで、図６のタイミングチャートのタイ
ミングＡに示すように、直流電圧が電圧目標値よりも小
さくなると、減算器４３ａからは直流電圧と直流電圧目
標値との差として正の値が出力され、それにより差分電
圧増幅器６３ａからは正の差分電圧値４ａが出力され、
加算器４６ａから出力される値５ａは定常状態に比べ正
の方向に大きくなった値が出力される。そして、順変換
側の電力変換装置３の出力電圧は当該大きくなった値に
応じて高い出力電圧を出力する。この際、逆変換側の電
力変換装置４の出力電圧も同様に高くなるので、検出電
流値はほぼ一定に維持される。なお、直流電圧が電圧目
標値よりも大きくなった場合にも同様に、検出電圧およ
び検出電流は目標値に収束する。

【００４０】更に、同タイミングチャートのタイミング
Ｂに示すように、直流電流が直流電流目標値よりも小さ
くなると、減算器４１ａから電流検出値と電流目標値と
の差が正の値で出力され、それにより差分電流増幅器６
２ａからは正の差分電流値２ａが出力され、加算器４６
ａから出力される値５ａは定常状態に比べて正の方向に
大きくなった値が出力される。そして、順変換側の電力
変換装置３の出力電圧は当該大きくなった値に応じて高
い出力電圧を出力する。その結果、直流電流は電流目標
値に収束する。他方、逆変換側においては、減算器４１
ｂの正の出力が電力変換装置４のマイナス極性の電圧目
標値の絶対値を低下させるように機能するので逆変換側
の電力変換装置４の出力電圧は当該小さくなった値に応
じて低い出力電圧を出力する。この際、電圧検出値が変
動すると、それに応じて各電力変換装置３，４の出力電
圧を元に戻すようにフィードバック制御がかかるので、
最終的には電流も電圧も目標値に収束する。直流電流が
直流電流目標値よりも大きくなった場合も同様に動作し
て目標値に収束する。

【００４１】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、電流目標値および電圧目標値の両方を同時に制御す
ることができ、しかも、直流電流が変動しても直流電圧
が変動しても安定した動作を行うことができる。

【００４２】また、各制御角生成装置１００，１０１の
定電圧制御系の応答速度と定電流制御系の応答速度との
間に特に差を設ける必要が無いので、これらの応答速度
をほぼ同等なものとして、起動時や潮流反転時におい
て、直流電圧を直接自由に制御することができ、しか
も、逆変換側の電力変換装置４の直流出力端への過電圧
の印加を防止できる。

【００４３】更に、電圧目標値に対する直流送電システ
ム全体の応答速度が高速化されているので、起動時や直
流反転時に電圧を直接制御して自由に切り替え動作を行
うことができ、その起動速度や反転速度も自由に高速に
制御することができる。

【００４４】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４による直流送電システムを示すブロック図である。
図において、７１ａは順変換側の電力変換装置３の接続
されている三相交流送電系統１の母線電圧を検出するた
めの母線電圧検出装置であり、７２はこの母線電圧検出
装置７１ａの検出電圧の低下率を直流電圧指令装置２４
の出力値に掛けた電圧目標値を出力する電圧目標値制御
回路である。それ以外の構成は実施の形態３と同様であ
る。

【００４５】次に動作について説明する。図８のタイミ
ングチャートのタイミングＣに示すように、順変換側の
電力変換装置３が接続されている三相交流送電系統１に
おいて母線電圧が低下すると、母線電圧検出装置７１ａ
の検出電圧が低下する。そして、電圧目標値制御回路７
２がこの母線電圧の低下率を求め、この低下率にて電圧
目標値３ａ，３ｂを制限する。その結果、直流電圧はこ
の制限された電圧目標値に収束するように制御される。

【００４６】なお、図８タイミングチャートのタイミン
グＤに示すように、逆変換側の電力変換装置４に接続さ
れる三相交流送電系統２の母線電圧が低下した場合であ
っても、それに起因して直流電流が流れなくなることが
ないような釣り合った範囲内であれば、元の状態に復帰
することもできる。

【００４７】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、順変換側の電力変換装置３が接続されている三相交
流送電系統１において母線電圧が低下してしまったとし
ても、それに応じて順変換装置３の直流出力電圧および
逆変換装置４の直流出力電圧を低下させることができる
ので、これら出力電圧の電位関係が逆転して直流電流が
全く流れなくなってしまうということがなく、安定して
動作する。ちなみに、この制御をしない場合には、順変
換側の母線電圧が低下して、出力電圧の電位関係が逆転
した際に、制御角生成装置１００，１０１の電流制御系
では電流を一定に維持しようと動作する一方で、電圧制
御系では電圧を一定に維持しようと動作するので、互い
の出力が相反してしまい、その結果、システム全体の応
答速度が低下してしまうだけでなく、動作が不安定な状
態となってしまう恐れもある。

【００４８】なお、本実施の形態４では、低下率を掛け
合わせることで電圧目標値を制限するようにしたが、交
流母線電圧の大きさとその電圧の低下の際に正常に電力
変換を行える最大の直流電圧値との関係テーブルデータ
を電圧目標値制御回路７２に持たせておき、このデータ
を超えないように電圧目標値の上限をスライスリミット
処理してもよい。

【００４９】実施の形態５．図９はこの発明の実施の形
態５による直流送電システムを示すブロック図である。
図において、７１ａは順変換側の電力変換装置３の接続
されている三相交流送電系統１の母線電圧を検出するた
めの第一の母線電圧検出装置であり、７１ｂは逆変換側
の電力変換装置４の接続されている三相交流送電系統２
の母線電圧を検出するための第二の母線電圧検出装置で
あり、７３はこれら２つの母線電圧検出出力のうちのい
ずれか低下率の大きい方を選択して出力する最小母線電
圧選択回路であり、７２は最小母線電圧選択回路７３か
ら出力される母線電圧の低下率を直流電圧指令装置２４
の出力値に掛けた電圧目標値を出力する電圧目標値制御
回路である。それ以外の構成は実施の形態３と同様であ
る。

【００５０】次に動作について説明する。図１０のタイ
ミングチャートのタイミングＣに示すように、順変換側
の電力変換装置３が接続されている三相交流送電系統１
において母線電圧が低下すると、母線電圧検出装置７１
ａの検出電圧が低下する。そして、電圧目標値制御回路
７２がこの母線電圧の低下率を求め、この低下率にて電
圧目標値３ａ，３ｂを制限する。その結果、直流電圧は
この制限された電圧目標値に収束するように制御され
る。

【００５１】図１０のタイミングＤに示すように、逆変
換側の電力変換装置４が接続されている三相交流送電系
統２において母線電圧が低下すると、母線電圧検出装置
７１ｂの検出電圧が低下する。そして、電圧目標値制御
回路７２がこの母線電圧の低下率を求め、この低下率に
て電圧目標値３ａ，３ｂを制限する。その結果、直流電
圧はこの制限された電圧目標値に収束するように制御さ
れる。

【００５２】更に、順変換側の母線電圧および逆変換側
の母線電圧が共に低下すると、最少母線電圧選択回路７
３により低下率の大きい方の母線電圧が選択され、選択
された方の母線電圧の低下率にて電圧目標値は補正され
る。従って、両方の母線電圧に対して適当に低下した電
圧目標値に直流電圧は収束する。

【００５３】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、逆変換側の電力変換装置４が接続されている三相交
流送電系統２および／または順変換側の電力変換装置３
が接続されている三相交流送電系統１において母線電圧
が低下すると、低いほうの低下率にて直流電圧を制限す
るので、両方の母線電圧に釣り合わない直流電圧に制御
してしまうことはなく、転流失敗が発生したり、直流送
電系統に直流電流が全く流れなくなってしまったりする
ことはない。また、不安定な状態に陥る恐れもない。

【００５４】なお、本実施の形態５では、各交流送電系
統の電圧低下率を掛け合わせることで電圧目標値を制限
するようにしたが、交流母線電圧の大きさとその際に正
常に変換動作を行える最大直流電圧値との関係テーブル
データを電圧目標値制御回路７２に持たせておき、この
データを超えないようにリミットスライス処理を行うよ
うにしてもよい。

【００５５】実施の形態６．図１１はこの発明の実施の
形態６による直流送電システムを示すブロック図であ
る。図において、７４は電圧目標値の大きさに応じて電
流指令装置２１から出力される電流目標値の大きさを制
限する電流目標制御回路（電流目標リミッタ）である。
それ以外の構成は実施の形態３と同様である。

【００５６】次に動作について説明する。図１２の起動
時タイミングチャートに示すように、起動停止時や潮流
反転時に電圧指令装置２４は直流電圧目標値３ａ，３ｂ
の大きさを段階的に増減したりする。そして、電圧目標
値が定常電圧値になるまでの間、電流目標値制御回路７
４は電流目標値を一定値以下に制限する。従って、起動
停止時や潮流反転時において電圧目標値が下がった場合
には電流目標値も制限され、交流母線電圧の低下も制限
される。

【００５７】以上のように、この実施の形態６によれ
ば、電圧目標値の大きさに応じて電流目標値制御回路７
４が電流目標値を制限することによって、各電力変換装
置３，４において消費される無効電力の増加を制限し、
ひいては交流母線電圧の低下を抑制することができる。
従って、起動時や潮流反転時に電圧制御とともに電流制
御を同時に且つ直接する必要はなく、従来のように直流
電流をシーケンス制御する必要はない。

【００５８】実施の形態７．図１３はこの発明の実施の
形態７による直流送電システムを示すブロック図であ
る。図において、７１ａは順変換側の電力変換装置３の
接続されている三相交流送電系統１の母線電圧を検出す
るための第一の母線電圧検出装置であり、７１ｂは逆変
換側の電力変換装置４の接続されている三相交流送電系
統２の母線電圧を検出するための第二の母線電圧検出装
置であり、７３はこれら２つの母線電圧検出出力のうち
のいずれか低下率の大きい方を選択して出力する最小母
線電圧選択回路であり、７２はこの最小母線電圧選択回
路から出力される母線電圧の低下率を直流電圧指令装置
２４の出力値に掛けた電圧目標値を出力する電圧目標値
制御回路である。それ以外の構成は実施の形態６と同様
である。

【００５９】次に動作について説明する。直流送電シス
テムは、起動停止時や潮流反転時に電圧目標値を段階的
に増減する。すると、その電圧目標値の大きさに応じて
電流目標値の大きさも制限され、各三相交流送電系統
１，２における母線電圧の低下が抑制される。他方、こ
の母線電圧の低下を母線電圧検出装置７１ａ，７１ｂに
より検出し、その低下率により電圧目標値を制限する。

【００６０】以上のように、この実施の形態７によれ
ば、直流電圧指令装置２４に対して急激に変化する電圧
指令を設定したとしても、直流送電システム自体は母線
電圧で制限された電圧目標値に従って安定して立ち上が
る。また、この変化の間に母線電圧が変動してしまった
としても、それに応じて電圧目標値および電流目標値を
制限することができるので、転流失敗や直流電流の停止
などを防止しつつ確実に安定して立ち上げることができ
る。

【００６１】また、この実施の形態７では、図１４のタ
イミングチャートに示すように、定常状態において母線
電圧が変動しても、その変動を各母線電圧検出装置７１
ａ，７１ｂが検出して、電圧目標値を制限することがで
きるので、直流送電系統の電流が途切れて不安定になっ
たり、転流失敗を生じることもない。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、逆変換側の制御系においては、定電流制御系の差
分電流値と定電圧制御系の差分電圧値とを加算した制御
量に基づいて電力変換装置の制御角を制御するので、直
流電流変動や直流電圧変動などに応じて制御角を制御し
て安定した動作を行うことができる効果がある。

【００６３】また、上記差分電流値と上記差分電圧値と
を加算した制御量をもとめ、この加算制御量に応じて制
御角を制御しているので、従来の直流送電方法のように
択一的な選択制御をする必要が無い。従って、従来の直
流送電方法のように、定電圧制御系の応答速度を定電流
制御系の応答速度に比べて遅く設定する必要はなく、起
動時や潮流反転時において、直流電圧を自由に制御する
ことができ、しかも、電力変換装置の直流出力端への過
電圧の印加を防止できる効果がある。

【００６４】請求項２記載の発明によれば、逆変換側の
多相交流電圧の母線電圧の低下量に応じて直流電圧目標
値を制限するので、当該母線電圧とは釣り合うことがな
い大きさの直流電圧目標値を設定してしまうようなこと
はなく、当該逆変換側の母線電圧が低下した場合であっ
ても、転流失敗が発生しないという効果がある。

【００６５】請求項３記載の発明によれば、順変換側の
制御系においても、定電流制御系の差分電流値と定電圧
制御系の差分電圧値とを加算した制御量に基づいて電力
変換装置の制御角を制御するので、直流電圧目標値に対
する直流送電系全体の応答速度が高速化され、当該直流
電圧目標値を所望の速度に変化させて起動や潮流反転を
行うことができる効果がある。

【００６６】請求項４記載の発明によれば、順変換側の
多相交流電圧の母線電圧の低下量に応じて直流電圧目標
値を制限するので、当該母線電圧とは釣り合うことがな
い大きさの直流電圧目標値を設定してしまうようなこと
はなく、当該順変換側の母線電圧が低下した場合であっ
ても、転流失敗が発生しないという効果がある。

【００６７】請求項５記載の発明によれば、逆変換側の
多相交流電圧の母線電圧の低下量あるいは、順変換側の
多相交流電圧の母線電圧の低下量のいずれか小さい方に
応じて直流電圧目標値を制限するので、当該各母線電圧
とは釣り合うことがない大きさの直流電圧目標値を設定
してしまうようなことはなく、いずれか一方あるいは両
方の母線電圧が低下した場合であっても、転流失敗が発
生しないという効果がある。

【００６８】請求項６記載の発明によれば、少なくとも
起動停止時及び潮流反転時において、直流電圧目標値の
大きさに応じて直流電流目標値を制限するので、当該起
動停止時や潮流反転時において制御角を９０°あるいは
それに近いものに制御したとしても各電力変換装置で消
費される無効電力を抑制することができる効果がある。
また、従来の直流送電方法では、定電圧制御系の応答速
度が遅いため、制御角をリミッタで強制的に変化させる
とともに、これに応じて直流電流を低下させるシーケン
ス制御装置を併設する必要があったが、このような装置
なども不要となる効果がある。

【００６９】請求項７記載の発明によれば、逆変換側の
多相交流電圧の母線電圧の低下量あるいは、順変換側の
多相交流電圧の母線電圧の低下量のいずれか小さい方に
応じて直流電圧目標値を制限するとともに、少なくとも
起動停止時及び潮流反転時において、直流電圧目標値の
大きさに応じて直流電流目標値を制限するので、いずれ
か一方あるいは両方の母線電圧が低下した場合であって
も、転流失敗が発生することはなく、しかも、起動停止
時あるいは潮流反転時に各電力変換装置で消費される無
効電力を抑制することができる効果がある。

【００７０】請求項８記載の発明によれば、電力が供給
される逆変換側の電力変換装置の制御角を制御する制御
角生成装置が、上記直流電圧目標値にマイナスを付けた
値に、少なくとも、上記直流電圧検出値から上記直流電
圧目標値を引いた電圧値に比例する差分電圧値と、上記
直流電流目標値から上記直流電流検出値を引いた電流値
に比例する差分電流値とを加えた値に応じた制御角にて
制御を行うので、差分電流値と差分電圧値との両方に基
づいて同時に制御角を制御することができる。従って、
直流電流が変動しても直流電圧が変動してもそれに応じ
て制御角を制御して安定した動作を行うことができる効
果がある。また、定電圧制御系の応答速度と定電流制御
系の応答速度との差がないので、起動時や潮流反転時に
おいて、直流電圧を直接自由に制御することができ、し
かも、電力変換装置の直流出力端への過電圧の印加を防
止できる効果がある。

【００７１】請求項９記載の発明によれば、電力を供給
する順変換側の制御角生成装置は、上記直流電圧目標値
に、少なくとも、上記直流電圧検出値から上記直流電圧
目標値を引いた電圧値に比例する差分電圧値と、上記直
流電流目標値から上記直流電流検出値を引いた電流値に
比例する差分電流値とを加えた値に応じた制御角にて制
御を行うので、直流電圧目標値に対する直流送電システ
ム全体の応答速度が高速化され、当該直流電圧目標値を
所望の速度に変化させて起動や潮流反転を行うことがで
きる効果がある。

【００７２】請求項１０記載の発明によれば、一対の制
御角生成装置には、検出電圧値および検出電流値の少な
くとも一方を共通に入力するとともに、少なくとも一方
の当該制御角生成装置では、直流電圧目標値にマイナス
を付けた値に更に、当該制御角生成装置の制御角情報に
基づいて動作する電力変換装置と、直流電圧検出器が直
流電圧を検出する位置との間における電圧降下分を加え
た値に応じた制御角にて制御を行うので、直流電圧およ
び／または直流電流を検出する検出器を削減することが
できる効果がある。

【００７３】請求項１１記載の発明によれば、交流送電
系統の母線電圧を検出する母線電圧検出装置を少なくと
も一方の交流送電系統に設けると共に、当該母線電圧の
低下量に応じて直流電圧目標値を制限する電圧目標リミ
ッタを設けたので、これら母線電圧に釣り合わない直流
電圧に制御してしまうことはない。従って、いずれか一
方あるいは両方の母線電圧が低下した場合であっても、
転流失敗が発生することがないという効果がある。

【００７４】請求項１２記載の発明によれば、直流電圧
目標値に応じて直流電流目標値を制限する電流目標リミ
ッタを設けたので、起動停止時あるいは潮流反転時に各
電力変換装置で消費される無効電力を抑制できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による直流送電シス
テムを示すブロック図である。

【図２】 図１に示す直流送電システムのタイミングチ
ャートである。

【図３】 この発明の実施の形態２による直流送電シス
テムを示すブロック図である。

【図４】 図３に示す直流送電システムのタイミングチ
ャートである。

【図５】 この発明の実施の形態３による直流送電シス
テムを示すブロック図である。

【図６】 図５に示す直流送電システムのタイミングチ
ャートである。

【図７】 この発明の実施の形態４による直流送電シス
テムを示すブロック図である。

【図８】 図７に示す直流送電システムのタイミングチ
ャートである。

【図９】 この発明の実施の形態５による直流送電シス
テムを示すブロック図である。

【図１０】 図９に示す直流送電システムのタイミング
チャートである。

【図１１】 この発明の実施の形態６による直流送電シ
ステムを示すブロック図である。

【図１２】 図１１に示す直流送電システムの立上げ時
におけるタイミングチャートである。

【図１３】 この発明の実施の形態７による直流送電シ
ステムを示すブロック図である。

【図１４】 図１３に示す直流送電システムのタイミン
グチャートである。

【図１５】 従来の直流送電システムを示すブロック図
である。

【図１６】 図１５に示す直流送電システムのタイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１，２ 三相交流送電系統（交流送電系統）、２ａ，２
ｂ 差分電流値、３，４ 電力変換装置、３ａ，３ｂ
電圧目標値、４ａ，４ｂ 差分電圧値、７ 直流送電線
（直流送電系統）、１１ａ，１１ｂ 直流電流検出器、
１２，１３，４２ 直流電圧検出器、２１ 直流電流指
令装置、２４ 直流電圧指令装置、７１ａ，７１ｂ 母
線電圧検出装置、７２ 電圧目標制御回路（電圧目標リ
ミッタ）、７４ 電流目標制御回路（電流目標リミッ
タ）、１００，１０１ 制御角生成装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 3/00 - 5/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる交流送電系統同士を、各交流送電
   系統毎に設けられた電力変換装置を介して直流送電系統
   で接続するとともに、各電力変換装置の制御角を制御し
   て、一方の交流送電系統の交流電力を他方の交流送電系
   統の交流電力へ融通する直流送電方法において、 電力が供給される側の制御系においては、定電流制御系
   の差分電流値と定電圧制御系の差分電圧値とを加算した
   制御量に基づいて電力変換装置の制御角を制御すること
   を特徴とする直流送電方法。
2. 【請求項２】 電力を供給される側の交流系統の母線電
   圧の低下量に応じて直流電圧目標値を制限することを特
   徴とする請求項１記載の直流送電方法。
3. 【請求項３】 電力を供給する側の制御系においても、
   定電流制御系の差分電流値と定電圧制御系の差分電圧値
   とを加算した制御量に基づいて電力変換装置の制御角を
   制御することを特徴とする請求項１記載の直流送電方
   法。
4. 【請求項４】 電力を供給する側の交流系統の母線電圧
   の低下量に応じて直流電圧目標値を制限することを特徴
   とする請求項３記載の直流送電方法。
5. 【請求項５】 電力が供給される側の交流系統の母線電
   圧の低下量あるいは、電力を供給する側の交流系統の母
   線電圧の低下量のいずれか小さい方に応じて直流電圧目
   標値を制限することを特徴とする請求項１または請求項
   ３記載の直流送電方法。
6. 【請求項６】 少なくとも起動停止時及び潮流反転時に
   おいて、直流電圧目標値の大きさに応じて直流電流目標
   値を制限することを特徴とする請求項１または請求項３
   記載の直流送電方法。
7. 【請求項７】 電力が供給される側の交流系統の母線電
   圧の低下量あるいは、電力を供給する側の交流系統の母
   線電圧の低下量のいずれか小さい方に応じて直流電圧目
   標値を制限することを特徴とする請求項６記載の直流送
   電方法。
8. 【請求項８】 異なる交流送電系統に接続されるととも
   に、交流電力を直流電力に変換することができる一対の
   電力変換装置と、 これら一対の電力変換装置の直流電圧出力同士を接続し
   て直流送電系統を構成する直流送電線と、 当該直流送電系統に流れる電流を検出する直流電流検出
   器と、 上記直流送電系の直流電圧を検出する直流電圧検出器
   と、 直流電流目標値を出力する直流電流指令装置と、 直流電圧目標値を出力する直流電圧指令装置と、 上記直流電流検出値、上記直流電圧検出値、上記直流電
   流目標値および上記直流電圧目標値に基づいて、上記各
   電力変換装置の制御角を制御する一対の制御角生成装置
   とを有し、各電力変換装置の制御角に応じて一方の交流
   送電系統の交流電力を他方の交流送電系統の交流電力へ
   融通する直流送電システムにおいて、 電力が供給される側の上記制御角生成装置は、 上記直流電圧目標値にマイナスを付けた値に、少なくと
   も、 上記直流電圧検出値から上記直流電圧目標値を引いた電
   圧値に比例する差分電圧値と、 上記直流電流目標値から上記直流電流検出値を引いた電
   流値に比例する差分電流値とを加えた値に応じた制御角
   にて制御を行うことを特徴とする直流送電システム。
9. 【請求項９】 電力を供給する側の制御角生成装置は、
   上記直流電圧目標値に、少なくとも、 上記直流電圧検出値から上記直流電圧目標値を引いた電
   圧値に比例する差分電圧値と、 上記直流電流目標値から上記直流電流検出値を引いた電
   流値に比例する差分電流値とを加えた値に応じた制御角
   にて制御を行うことを特徴とする請求項８記載の直流送
   電システム。
10. 【請求項１０】 一対の制御角生成装置には、検出電圧
    値および検出電流値の少なくとも一方を共通に入力する
    とともに、少なくとも一方の当該制御角生成装置では、
    直流電圧目標値にマイナスを付けた値に更に、当該制御
    角生成装置の制御角情報に基づいて動作する電力変換装
    置と、直流電圧検出器が直流電圧を検出する位置との間
    における電圧降下分を加えた値に応じた制御角にて制御
    を行うことを特徴とする請求項８または請求項９記載の
    直流送電システム。
11. 【請求項１１】 交流送電系統の母線電圧を検出する母
    線電圧検出装置を少なくとも一方の交流送電系統に設け
    ると共に、当該母線電圧の低下量に応じて直流電圧目標
    値を制限する電圧目標リミッタを設けたことを特徴とす
    る請求項８から請求項１０のうちのいずれか１項記載の
    直流送電システム。
12. 【請求項１２】 直流電圧目標値に応じて直流電流目標
    値を制限する電流目標リミッタを設けたことを特徴とす
    る請求項８から請求項１１のうちのいずれか１項記載の
    直流送電システム。