JP3794092B2 - Power converter - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力変換装置、特に電力系統に接続される超電導エネルギー貯蔵設備における交流直流変換装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
超電導エネルギー貯蔵設備は、電力系統から超電導コイルに直流電流を流してエネルギーをコイルの磁気エネルギーとして貯蔵しておき、電力需要家の消費電力が増大し、系統の電力が不足する場合にコイルエネルギーを交流電力に戻して電力需要家に供給し電力不足を補おうとするものである。このような用途には、交流を直流に、また直流を交流に変換する電力変換器が用いられる。また、これら設備は容量が数十、数百MWに達する非常に大きいものがあり、変換器はコイルに流す電圧、電流に応じて、直列または並列に複数台接続される。
【0003】
図18は典型的なこのような従来の電力変換装置の構成例を示した構成図である。図18において、101はコイル、1はコイル101を含む直流回路、201、202、203は他励式変換器、2は交流を直流に変換する電力変換器群、3は電力系統、4は進相コンデンサ、5は進み無効電力を可変制御できるSVC(Static Var Compensator)、6は電力変換器群から発生する高調波を抑制する高調波フィルタである。
【0004】
次に動作について説明する。電力変換器群2のそれぞれの他励式変換器201、202、203は、電力系統3からの交流電力を直流に変換し、コイル101に直流電流を流す。電力変換器群2はサイリスタを用いた他励式変換器で構成され、位相制御される。進相コンデンサ4は電力変換器群2の交流側に接続され、その進み無効電力で他励式変換器で構成される電力変換器群2の発生する遅れ無効電力をキャンセルする。進相コンデンサ4は数バンクに分けて構成され、他励式変換器の無効電力量に応じて、適当な量だけ切り換えて選択し、交流側に接続できるようになっている。
【0005】
しかし、進相コンデンサのバンク数をむやみに多くすることは、スイッチの数も増え、経済的にも不利であり、装置も大きくなるため好ましくない。このため、進相コンデンサのバンク数には限度があり、通常は他励式変換器の無効電力と一致した進相コンデンサ量を選ぶことができず、無効電力に多少のアンバランスが生じる。そこで、電力系統によっては、更にきめ細かく無効電力を調整できるよう、無効電力を無段階調節できるSVC5を設置し、進相コンデンサ4の進み無効電力と他励式変換器の遅れ無効電力とのアンバランス分を補償する。この時、進相コンデンサ4とSVC5を合わせた最大の進み無効電力が、電力変換器群2の発生する最大無効電力量に見合うように進相コンデンサ4とSVC5の容量を設定しなければならない。
【0006】
電力変換器群2を構成する他励式変換器の代表例であるサイリスタ変換器を備えた従来の電力変換装置の動作を図19を用いて説明する。図において、直流側に接続されたコイル100の直流電流Id を計測装置で測定し、コイル電流指令との差を0に近くするように制御器251がコイル電圧指令VdREFを出力する。直流電圧Vd と制御角αの関係は、交流相電圧の振幅をVとすると、
【0007】
【数2】
【0008】
であり、これを制御パルス位相計算回路251で計算して、制御角αとし、他励式変換器を構成するそれぞれの素子のON、OFF指令を作成する。サイリスタ変換器の動作を簡単に説明するため、図20に単相サイリスタ変換器を、図21にその電圧電流波形例を示す。図21に示すように、単相交流電圧の0点から位相αだけ遅れた角度で電流Iadが流れる。次のサイリスタがスイッチングするのは、電圧が同じ位相関係となる180度後になるので、電流は180度の方形波となる。この電流が流れる期間は交流電圧で決まり、単相では180度、3相では120度で固定されてしまう。そのため、有効電力を変更しようとして制御角を変えると、電圧と同相の電流成分は勿論変化するが、それと同時に電圧と90度位相のずれた無効分電流も変化してしまう。これを式で説明すると次のようになる。
【0009】
まず、交流相電圧v=Vsinθに対して交流電流の基本波は、
【0010】
【数3】
【0011】
となる。ここでは問題に関係の小さい、転流時の電流変化時間を無視し、変換器に付属する変圧器の巻き数比は1と仮定して考える。
さて、式(2)は、
【0012】
【数4】
【0013】
と変形できるから、交流電圧に対して90度位相のずれた成分、即ち無効分電流IQ は、
【0014】
【数5】
【0015】
となる。
従って、無効電力Qは回路を3相回路として、
【0016】
【数6】
【0017】
となる。また、他励式変換器の直流電圧Vd は、
【0018】
【数7】
【0019】
であるから、式(6)のαをVd で置き換えると、
【0020】
【数8】
【0021】
となる。
【0022】
無効電力は、式(5)または式(7)で表されるため、他励式変換器の制御角αと直流電圧Vd 、または直流電圧Vd と直流電流Id に依存して変化する量となる。従って、コイル電流を変化させようとすると、直流電圧Vd を変化させてコイルに電圧をかけて制御するため、本構成の電力変換装置は運転状態によって必ず無効電力が変化する。このような無効電力の変化は、進相コンデンサの切り換え、あるいはSVCによる調節により補償する。従って、他励式変換器群の発生する無効電力の最大値に合わせた進相コンデンサ、SVCが必要となる。
【0023】
さらに、他励式変換器は電流をオン、オフするため、高調波を発生する。その高調波は、基本波交流に対して、11次、13次などの低次の高調波が多く、その抑制のために高調波フィルタ6を設置しなければならない。
【0024】
また、図22は典型的な従来の電力変換装置の他の構成例を示した構成図である。図18と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図22において、102、103、104、105はコイル、204、205は他励式変換器である。
【0025】
次に動作について説明する。この構成例は、図18の構成例に対して、コイルが複数あった場合であり、電力変換器群2の中で、電力変換器201、202はコイル101の電流を制御し、電力変換器203はコイル102の電流を制御する。電力変換器204、205はコイル103の電流を電流バランス用コイル104、105を通じて制御する。
このようにコイルが1台だけでなく、複数あった場合には、それぞれのコイルに流す電流、電圧によって変換器を直列構成にしたり、並列構成にしたり、単体で用いたりする。
【0026】
この場合も図18の構成例と同様に、コイル電流、電圧の制御動作によって、交流側の無効電力が変化することは言うまでもない。従って、これら他励式変換器群の無効電力を補償するために、図18と同様に、他励式変換器群の発生無効電力の最大値に合わせて進相コンデンサ4、SVC5が必要となる。
さらに、この場合も他励式変換器の低次の高調波が多く、その抑制のために高調波フィルタ6を設置しなければならない。
【0027】
また、図23は典型的な従来の電力変換装置の他の構成例を示した構成図である。図18、図22と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
【0028】
次に動作について説明する。この構成例は、図18の実施例に対して、コイルに流す電流を増やすために電力変換器201、202、203の直流側を並列に接続した場合である。それぞれの電力変換器の直流電流をバランスさせるために電流バランス用コイル104、105、106を通じて並列接続している。電力変換器群2の中で、それぞれの電力変換器201、202、203は、それぞれコイル104、105、106の電流を制御し、その合計としてコイル101の電流を制御する。
【0029】
この場合も図18、図22の構成例と同様に、コイル電流、電圧の制御動作によって、交流側の無効電力が変化することは言うまでもない。従って、これら他励式変換器群の無効電力を補償するために、図18、図22と同様に、他励式変換器群が発生する無効電力の最大値に合わせて進相コンデンサ4、SVC5が必要となる。
さらに、この場合も他励式変換器の低次の高調波が多く、その抑制のために高調波フィルタ6を設置しなければならない。
【0030】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力変換装置は以上のように構成されているので、電力変換器群の発生する遅れ無効電力が一定ではなく、変換器の直流電流および直流電圧により変化するため、無効電力補償のための進相コンデンサ4、SVC5を他励式変換器の動作範囲における最大無効電力に従って容量を決め、設置しなければならなかった。また、他励式変換器の無効電力の変化に合わせてSVC5を制御したり、進相コンデンサ4のいくつかをオンオフしなければならず、進相コンデンサの切り換えスイッチが必要となり、装置の構成が複雑となった。さらに、他励式変換器の高調波を抑制するための高調波フィルタが必要であった。これら交流側の付加設備は広い面積をとるため、設備全体の敷地面積が大きくなるという問題点があった。
【0031】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、SVCを設置する必要がなく、また、進相コンデンサもいくつかに分けてオンオフすることがなく、一定の状態でよく、かつ容量も少なく、または無くしてしまうことのできる電力変換装置を得ることを目的とする。
また、高調波フィルタの容量も低減、または無くしてしまうことのできる電力変換装置を得ることを目的とする。
【0032】
【課題を解決するための手段】
この発明の電力変換装置は、少なくとも1台の他励式変換器と、少なくとも1台の自励式変換器の双方からなり、電力系統からの交流を直流に変換する複数台の変換器と、上記自励式変換器と上記他励式変換器とに接続され、変換された直流を通流させるエネルギー貯蔵用のインダクタンス要素とを備えた電力変換装置であって、自励式変換器の発生する無効電力により、他励式変換器の発生する無効電力の変化をキャンセルして、上記複数台の変換器の発生する無効電力が直流電流および直流電圧に関わらず一定になるように上記自励式変換器を制御したものである。
【0033】
この発明の電力変換装置は、上記他励式変換器における制御角αと直流電流Id とから、次式
【0034】
【数9】
【0035】
で演算した遅れ無効分電流IQ を各他励式変換器毎に求め、これら遅れ無効分電流の和と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効分電流との差を求め、これを自励式変換器の無効分電流の制御指令値とし、有効分電流指令値と共に上記自励式変換器を制御したものである。
【0036】
この発明の電力変換装置は、上記他励式変換器群が同じ交流母線に接続され、交流母線の他励式変換器群の接続点よりも電力系統側、かつ自励式変換器よりも他励式変換器群側の交流母線の電圧、電流から他励式変換器群の遅れ無効分電流を計測し、上記遅れ無効分電流と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効分電流との差を求め、これを自励式変換器の無効分電流の制御指令値とし、有効分電流指令値と共に上記自励式変換器を制御したものである。
【0037】
この発明の電力変換装置は、他励式変換器群が同じ交流母線に接続され、交流母線の他励式変換器群の接続点よりも電力系統側、かつ自励式変換器よりも他励式変換器群側の交流母線の電圧、電流から他励式変換器群の遅れ無効電力を計測し、上記遅れ無効電力と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効電力に相当する値との差を求め、これを自励式変換器の無効電力の制御指令値とし、上記制御指令値を系統電圧で除した無効分電流指令値と、有効分電流指令値とにより上記自励式変換器を制御したものである。
【0038】
この発明の電力変換装置は、交流母線の全ての変換器群の接続点よりも電力系統側、かつ電力系統に接続された進相コンデンサよりも変換器群側の交流母線の電圧、電流から全ての変換器群の無効分電流または無効電力を計測し、上記無効分電流または無効電力と、上記進相コンデンサの進み無効分電流または進み無効電力に相当する値との差を求め、これを自励式変換器の無効分電流または無効電力の制御指令値とし、上記制御指令値が0またはそれに近い値となるように上記自励式変換器の無効分電流指令値を作成する制御器を備え、上記無効分電流指令値と、有効分電流指令値とにより上記自励式変換器を制御したものである。
【0040】
この発明の電力変換装置は、交流母線の全ての変換器群および進相コンデンサの接続点よりも電力系統側の交流母線の電圧、電流から無効分電流または無効電力を計測し、上記無効分電流または無効電力が、0またはそれに近い値となるように上記自励式変換器の無効分電流指令値を作成する制御器を備え、上記無効分電流指令値と、有効分電流指令値とにより上記自励式変換器を制御したものである。
【0041】
この発明の電力変換装置は、上記各電力変換装置において、自励式変換器を電流形コンバータで構成したものである。
【0042】
この発明の電力変換装置は、上記各電力変換装置において、自励式変換器を、直流側にコンデンサを接続した、交流直流変換のための電圧形コンバータと、上記電圧形コンバータのコンデンサとインダクタンス要素との間に接続され、直流電圧を可変に制御して上記インダクタンス要素に流れる電流を制御するチョッパとで構成したものである。
【0043】
この発明の電力変換装置は、上記電力変換装置において、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効電力を、システムの運転状態において他励式変換器が発生する最大遅れ無効電力と最小遅れ無効電力の和の1/2としたものである。
【0044】
この発明の電力変換装置は、上記各電力変換装置において、他励式変換器の高調波電流を計測し、自励式変換器の無効分電流指令値及び有効分電流指令値より、上記他励式変換器の高調波電流を減算して他励式変換器の高調波電流をキャンセルするようにしたものである。
【0045】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図1はこの発明の実施の形態1による電力変換装置を示す構成図である。図において、従来のものと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。図において、210は交流を直流に変換する自励式変換器、221、222は他励式変換器201、202の直流電流、制御角から無効分電流を演算する演算回路、223は演算された各無効分電流の総和をとる総和演算器、224は加減算器、225は進相コンデンサ4の無効分電流値を設定する設定回路、226は自励式変換器210の有効分電流指令を設定する設定回路、227は自励式変換器210の交流電流制御器である。
【0046】
次に動作について説明する。まず、従来のものと同様に、変換器201、202は直流電流を制御するために制御角αを調整する。演算回路221、222は、他励式変換器201、202の直流電流Id 、制御角αから、各他励式変換器の無効分電流IQ を
【0047】
【数10】
【0048】
で演算する。それらの総和を総和演算器223でとると、全ての他励式変換器が発生する遅れ無効分電流が計算できる。
【0049】
そこで、交流系統に接続されている進相コンデンサ容量とほぼ同じ無効分電流設定値ICQを設定回路225で設定し、この設定値から上記遅れ無効分電流の値を加減算器224で減算すると、他励式変換器の遅れ無効分電流と進相コンデンサの進み無効分電流の差の無効分電流(ICQ −IQ)が演算できる。それを自励式変換器210の無効分電流指令として交流電流制御器227に出力する。
一方、変換器210は直流電流を制御するために設定回路226で必要とする自励式変換器210の有効分電流の値を設定し、この設定値を自励式変換器210の有効分電流指令として交流電流制御器227に出力する。
交流電流制御器227は上記無効分電流指令と上記有効分電流指令を用いて自励式変換器210の交流電流を制御する。
【0050】
なお、設定回路226および交流電流制御器227は、自励式変換器210の構成によって異なる。図2は電流型変換器を自励式変換器として用いた例である。コイル電流指令と測定コイル電流の差を0に近くなるように制御器が有効分電流指令を制御する。有効分電流指令と無効分電流指令は、互いに90度位相がずれているので図3に示すように、ベクトル的に合成して和を取り、交流電流指令を作る。その交流電流指令を三角波発生器と比較してパルス幅変調をかけ、制御パルス発生回路を通してスイッチング素子をON、OFFする。図4、図5は単相自励式変換器の場合の動作説明図である。交流電圧に対して、任意の位相で電流を交流側へ流すようSW1、SW4をONしたり、SW2、SW3をONしたりできる。電流0の期間は、直列に接続されたスイッチをONして直流側を短絡し、交流には電流を流さない。
【0051】
このようにして自励式変換器210において交流電流を制御することにより、他励式変換器201、202、自励式変換器210、進相コンデンサ4の全体で流れる無効分電流の和は、
IQ+(ICQ −IQ)−ICQ=0 ・・・(9)
となり、キャンセルされて0になる。
【0052】
図6は本実施の形態による電力変換装置の無効分電流の大きさの変化を示すものであり、図に示すように、他励式変換器の無効分電流IQ が時間とともに変化しても、それに応じて自励式変換器の無効分電流が制御される、例えば、他励式変換器の遅れ無効分電流の大きさが進相コンデンサの無効分電流の大きさよりも大きかった場合、自励式変換器は進みの無効分電流を流して、遅れの無効分電流を補償する。また、他励式変換器の遅れ無効分電流の大きさが進相コンデンサの無効分電流の大きさよりも小さかった場合、自励式変換器は遅れの無効分電流を流す。このようにして、全体として無効分電流を一定に制御するため、交流側の進相コンデンサをオンオフする必要はなく、一定のままでよい。また、別にSVCを置いて無効電力補償量を変化させなくとも、電力変換器群2を構成する自励式変換器自体が無効電力の変化分を吸収し、常に無効電力を一定にするように制御されているため、SVCも必要ない。
【0053】
また、進相コンデンサの容量は、全ての変換器が他励式の従来例の場合、他励式変換器の最大無効電力に合わせて進相コンデンサの容量を決めなければならなかったが、本実施の形態においては、他励式変換器の遅れ無効電力の最大値から、自励式変換器が発生する進み無効電力分だけ差し引いた小さな容量で良く、進相コンデンサの容量も大幅に少なくできる。
【0054】
なお、上記他励式変換器は電流形の変換器が通常用いられており、超電導エネルギー貯蔵においては直流コイルの電源であるので電流形変換器が都合がよい。本実施の形態1においては自励式変換器210も電流形変換器を用いたので、コイル電源としてそのまま利用でき、構成が簡単になる。
【0055】
実施の形態2.
上記実施の形態1では、他励式変換器の直流電流Id 、制御角αから、他励式変換器の無効分電流IQ を演算で求めたが、図7に示すように、他励式変換器群と自励式変換器の間の交流母線の電圧、電流から交流母線電圧より90度位相の遅れた無効分電流を無効分電流測定回路228で測定して、他励式変換器群の遅れ無効分電流IQ を求め、以下同様に、設定回路225で設定された設定値から上記遅れ無効分電流の値を加減算器224で減算して自励式変換器210を制御してもよく、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0056】
実施の形態3.
上記実施の形態1では、他励式変換器の直流電流Id 、制御角αから、他励式変換器の無効分電流IQ を演算で求め、自励式変換器210を制御したが、図8に示すように、他励式変換器群と自励式変換器の間の交流母線の電圧、電流から遅れ無効電力Qを無効電力測定回路230で測定し、測定された遅れ無効電力Qを用いて自励式変換器210を制御してもよい。この場合は、交流系統に接続されている進相コンデンサ容量とほぼ同じ無効電力設定値QC を設定回路232で設定し、この設定値QC から他励式変換器群の上記遅れ無効電力Qを加減算器231で減算し、この値を自励式変換器210の無効電力の制御指令値として割算器229に出力する。割算器229では上記制御指令値を系統電圧で除した値を無効分電流指令値とし、交流電流制御器227に出力する。以下、実施の形態1と同様、設定回路226で必要とする自励式変換器210の有効分電流の値を設定し、この設定値を自励式変換器210の有効分電流指令として交流電流制御器227に出力する。交流電流制御器227は上記無効分電流指令と上記有効分電流指令を用いて自励式変換器210の交流電流を制御する。
【0057】
実施の形態4.
上記実施の形態1では、他励式変換器の直流電流Id 、制御角αから、他励式変換器の無効分電流IQ を演算で求め、自励式変換器210を制御したが、図9に示すように、全ての他励式、自励式変換器群の合流する交流母線の電圧、電流から無効電力Qを無効電力測定回路230で測定し、測定された全変換器の遅れ無効電力Qを用いて自励式変換器210を制御してもよい。この場合は、交流系統に接続されている進相コンデンサ容量とほぼ同じ無効電力設定値QC を設定回路232で設定し、この設定値から全変換器の上記遅れ無効電力を加減算器231で減算すると、全変換器の遅れ無効電力と進相コンデンサの進み無効電力の差の無効電力(QC −Q)が演算できる。それが0または0に近くなるように、制御器233において自励式変換器の無効分電流指令を制御し、この指令値を交流電流制御器227に出力する。以下、実施の形態1と同様、設定回路226で必要とする自励式変換器210の有効分電流の値を設定し、この設定値を自励式変換器210の有効分電流指令として交流電流制御器227に出力する。交流電流制御器227は上記無効分電流指令と上記有効分電流指令を用いて自励式変換器210の交流電流を制御する。
【0058】
なお、本実施の形態では全ての他励式、自励式変換器群の合流する交流母線の電圧、電流から無効電力を測定して自励式変換器210を制御したが、実施の形態2と同様、無効分電流を測定して制御してもよい。
【0059】
実施の形態5.
上記実施の形態1では、他励式変換器の直流電流Id 、制御角αから、無効分電流IQ を演算で求め、自励式変換器210を制御したが、図10に示すように、全ての他励式、自励式変換器群、進相コンデンサの合流する交流母線の電圧、電流から無効電力を無効電力測定回路228で測定し、測定された無効電力が0または0に近くなるように制御器233において自励式変換器の無効分電流指令値を制御し、この指令値を交流電流制御器227に出力する。以下、実施の形態1と同様、設定回路226で必要とする自励式変換器210の有効分電流の値を設定し、この設定値を自励式変換器210の有効分電流指令として交流電流制御器227に出力する。交流電流制御器227は上記無効分電流指令と上記有効分電流指令を用いて自励式変換器210の交流電流を制御する。
【0060】
なお、本実施の形態では全ての他励式、自励式変換器群、進相コンデンサの合流する交流母線の電圧、電流から無効電力を測定して自励式変換器210を制御したが、実施の形態2と同様、無効分電流を測定して制御してもよい。
【0061】
実施の形態6.
次に、上記実施の形態1ないし5において、自励式変換器210として電圧型自励式変換器を用いた場合を説明する。
電流形自励式変換器はコイルに流れる直流電流を直流回路で環流(直流短絡)させたり、交流側に流したりしながら交流側に流れる電流を調節する。従って制御できる交流電流は、コイル電流に依存し、コイル電流以上の電流を流すことはできない。このことは、コイル電流が小さい電流である運転状態の場合、自励式変換器の流せる無効分電流が小さくなる。直流電流が小さい場合、他励式変換器の無効電力も小さくなるが、交流側には進相コンデンサが接続されており、自励式変換器は遅れの無効電力を積極的に流して進相コンデンサの進み無効電力をキャンセルする必要がある。自励式変換器が電流形の場合、無効分電流が不足する場合がある。
これに対して、電圧形自励式変換器は電流形と逆に、直流側コンデンサの電圧、または0電圧(交流短絡)を交流側に交互に印可して交流側電流を流すため、交流側電流は、直流電流に依存しない。
【0062】
図11は実施の形態6による電力変換装置の主要部を示す構成図である。210は電圧形自励式変換器であり、電圧形コンバータ211は直流コンデンサ212の電圧を制御する。直流コイル電流を自由に制御するためには、直流電圧は0から可変にできなくてはならないが、自励式変換器の直流コンデンサ電圧は0にはできないため直流母線をそのまま直流コイルに接続できない。そこで、直流電圧を自由に制御できるDCチョッパ213を通して直流コイルに接続する。
本構成では、電圧形自励式変換器210はDCチョッパ213を通じてコイル1の電流を増減させるための有効電力を制御する他、交流側の無効電力を制御する。また、電圧形自励式変換器210は、上記電流形自励式変換器のような、直流電流が小さい場合に無効分電流を流せない不都合はないので、装置の最大電流容量まで、自由に電流を制御することができる。
【0063】
次に動作について説明する。
図12は電圧形自励式変換器を自励式変換器210として用いた場合の電力変換装置の動作を説明する図である。直流電圧Vd は一定であるので、コイル電流指令と測定コイル電流の差を0にするように、制御回路214がDCチョッパ213の制御パルスを制御し、コイルにかかる電圧を調整する。DCチョッパ213からコイル1にエネルギーが移動すると、コンデンサ電圧Vd が変化する。コンデンサ電圧Vd を一定にするように、設定回路226において直流電圧指令から測定直流電圧Vd の差を取り、それが0近くなるように制御器で有効分電流指令を制御する。交流電流制御器227で有効分電流指令と無効分電流指令をベクトル的に合成して和を取り、交流電流指令を作る。その交流電流指令と、測定された交流電流の差を取り、それが0に近くなるように制御器で電圧指令を制御する。交流電流は変換器出力電圧と系統電圧の差電圧によって流れるため、交流電圧測定値を加えて交流電圧指令とし、その交流電圧指令を三角波発生器と比較してパルス幅変調をかけ、スイッチング素子をON、OFFする。図13、図14は単相変換器の場合の動作説明図である。交流電圧に対して、任意の位相で電圧をかけることができ、電圧0の期間はSW1、SW2またはSW3、SW4をONして交流側を短絡する。
【0064】
なお、上記電圧形自励式変換器210の容量をなるべく小さくするには、予想される他励式変換器の運転状態において、最大の無効電力Qmax と最小の無効電力Qmin の間を、自励式変換器が補償できればよい。従って、進相コンデンサの進み無効電力Qc は、
【0065】
【数11】
【0066】
とし、自励式変換器の制御可能無効電力QI は、
【0067】
【数12】
【0068】
であれば、他励式変換器と自励式変換器の無効電力の和を
【0069】
【数13】
【0070】
に一定に制御できるので、進相コンデンサの進み無効電力とキャンセルすることができる。この結果、自励式変換器の容量を少なくすることができる。
【0071】
なお、上記実施の形態1ないし6では、進相コンデンサ4を一定量入れて、全体でキャンセルするようにしたが、図15に示すように自励式変換器の容量を増やせば、進相コンデンサを無くすことができ、装置をより簡単にできる。
【0072】
実施の形態7.
上記実施の形態1ないし6では、無効電力を補償したが、さらに、図16に示すように、他励式変換器の電流を検出し、その検出電流から高調波電流検出回路240で基本波分を取り除いて他励式変換器の高調波電流を検出し、他励式変換器の高調波電流を自励式変換器の高調波電流によりキャンセルするよう自励式変換器210の電流を制御する構成を取ることができる。241、242は各々、自励式変換器の無効分電流指令値及び有効分電流指令値とから、それぞれ他励式変換器の高調波電流を減算する加減算器である。この場合は、高調波フィルタ6が不要になるか、自励式変換器で補償できない高い周波数の高調波のみをフィルタリングする小さな高調波フィルタで済む効果がある。
【0073】
なお、上記実施の形態7では、無効分電流検出回路を他励式変換器群と自励式変換器の間に挿入し、自励式変換器の無効分電流指令値を制御したが、実施の形態1や実施の形態3ないし6のように自励式変換器の無効分電流指令値を制御してもよい。
【0074】
また、上記実施の形態7では、進相コンデンサを一定量入れて、全体でキャンセルするようにしたが、図17に示すように自励式変換器の容量を増やせば、進相コンデンサを無くすことができ、装置をより簡単にできる。
【0075】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、少なくとも1台の他励式変換器と、少なくとも1台の自励式変換器の双方からなり、電力系統からの交流を直流に変換する複数台の変換器と、上記自励式変換器と上記他励式変換器とに接続され、変換された直流を通流させるエネルギー貯蔵用のインダクタンス要素とを備えた電力変換装置であって、自励式変換器の発生する無効電力により、他励式変換器の発生する無効電力の変化をキャンセルして、上記複数台の変換器の発生する無効電力が直流電流および直流電圧に関わらず一定になるように上記自励式変換器を制御したので、交流側の進相コンデンサを一定かつ少ない容量、または、無くしてしまってもよく、装置の構成が簡単になる効果がある。
【0076】
この発明によれば、各他励式変換器の遅れ無効分電流を直流電流と制御角から計算して求め、これら遅れ無効分電流の和と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効分電流との差を求め、これを自励式変換器の無効分電流の制御指令値とし、有効分電流指令値と共に自励式変換器を制御したので、無効電力や無効分電流を検出する回路を交流母線上に設ける必要が無く、構成が簡単になる効果がある。
【0077】
この発明によれば、他励式変換器群の遅れ無効分電流の和を無効分電流検出回路で検出し、上記遅れ無効分電流と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効分電流との差を求め、これを自励式変換器の無効分電流の制御指令値とし、有効分電流指令値と共に自励式変換器を制御したので、他励式変換器からの無効分電流計算が必要なく、制御装置が簡単になる効果がある。
【0078】
この発明によれば、他励式変換器群の遅れ無効電力を計測し、上記遅れ無効電力と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効電力に相当する値との差を求め、これを自励式変換器の無効電力の制御指令値とし、上記制御指令値を系統電圧で除した無効分電流指令値と、有効分電流指令値とにより上記自励式変換器を制御したので、他励式変換器からの無効分電流計算が必要なく、制御装置が簡単になる効果がある。
【0079】
この発明によれば、他励式変換器と自励式変換器の無効分電流の和または無効電力の和を検出し、上記無効分電流または無効電力と、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効分電流または進み無効電力に相当する値との差を求め、これを自励式変換器の無効分電流または無効電力の制御指令値とし、上記制御指令値が0またはそれに近い値となるように上記自励式変換器の無効分電流指令値を作成する制御器を備え、上記無効分電流指令値と、有効分電流指令値とにより上記自励式変換器を制御したので、他励式変換器からの無効分電流計算が必要なく、制御装置が簡単になる効果がある。
【0081】
この発明によれば、他励式変換器と自励式変換器と進相コンデンサの無効分電流の和または無効電力の和を検出し、上記無効分電流または無効電力が、0またはそれに近い値となるように自励式変換器の無効分電流指令値を作成する制御器を備え、上記無効分電流指令値と、有効分電流指令値とにより上記自励式変換器を制御したので、他励式変換器からの無効分電流計算が必要なく、制御装置が簡単になる効果がある。
【0082】
この発明によれば、上記各電力変換装置において、自励式変換器を電流形コンバータで構成したので、自励式変換器が他励式変換器との直流母線に直接接続され、直流回路が簡単になる効果がある。
【0083】
この発明によれば、上記各電力変換装置において、自励式変換器を、直流側にコンデンサを接続した、交流直流変換のための電圧形コンバータと、上記電圧形コンバータのコンデンサとインダクタンス要素との間に接続され、直流電圧を可変に制御して上記インダクタンス要素に流れる電流を制御するチョッパとで構成したので、交流無効分電流を直流電流の大きさに関わらず制御できるため、無効電力制御機能が直流回路の運転状態に影響されにくい効果がある。
【0084】
この発明によれば、上記電力変換装置において、電力系統に接続された進相コンデンサの進み無効電力を、システムの運転状態において他励式変換器が発生する最大遅れ無効電力と最小遅れ無効電力の和の1/2としたので、自励式変換器の容量を少なくすることができる。
【0085】
この発明によれば、上記各電力変換装置において、他励式変換器の高調波電流を計測し、自励式変換器の無効分電流指令値及び有効分電流指令値より、上記他励式変換器の高調波電流を減算して他励式変換器の高調波電流をキャンセルするようにしたので、高調波フィルタを不要にするか、自励式変換器で補償できない高い周波数の高調波のみをフィルタリングする小さな高調波フィルタで済ませることができ、装置構成が簡単になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による電力変換装置を示す構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図3】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図4】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図5】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図6】 この発明の実施の形態1による電力変換装置の無効分電流の大きさの変化を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態2による電力変換装置を示す構成図である。
【図8】 この発明の実施の形態3による電力変換装置を示す構成図である。
【図9】 この発明の実施の形態4による電力変換装置を示す構成図である。
【図10】 この発明の実施の形態5による電力変換装置を示す構成図である。
【図11】 この発明の実施の形態6による電力変換装置の主要部を示す構成図である。
【図12】 この発明の実施の形態6による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図13】 この発明の実施の形態6による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図14】 この発明の実施の形態6による電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図15】 この発明の実施の形態6による電力変換装置の主要部を示す構成図である。
【図16】 この発明の実施の形態7による電力変換装置を示す構成図である。
【図17】 この発明の実施の形態7による電力変換装置を示す構成図である。
【図18】 従来の電力変換装置を示す構成図である。
【図19】 従来の電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図20】 従来の電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図21】 従来の電力変換装置の動作を説明する説明図である。
【図22】 従来の他の電力変換装置を示す回路構成図である。
【図23】 従来の他の電力変換装置を示す回路構成図である。
【符号の説明】
1 直流回路、101,102,103,104,105,106 コイル、2 電力変換器群、201,202,203,204,205 他励式変換器、210 自励式変換器、211 電圧形自励式変換器、212 直流コンデンサ、213 DCチョッパ、214 制御回路、221,222 演算回路、223 総和演算器、224,231,241,242 加減算器、225,226設定回路、227 交流電流制御器、228 無効分電流測定回路、229 割算器、230 無効電力測定回路、232 設定回路、233 制御器、240 高調波電流検出器、3 電力系統、4 進相コンデンサ、5 SVC、6 高調波フィルタ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power conversion device, and more particularly to an AC / DC conversion device in a superconducting energy storage facility connected to a power system.
[0002]
[Prior art]
The superconducting energy storage facility stores direct current from the power system to the superconducting coil to store the energy as magnetic energy in the coil, which increases the power consumption of the power consumer and causes the coil energy to be stored when the system power is insufficient. It is intended to make up for the power shortage by returning it to AC power and supplying it to power consumers. For such applications, power converters that convert alternating current to direct current and direct current to alternating current are used. Some of these facilities have a very large capacity of several tens or several hundreds MW, and a plurality of converters are connected in series or in parallel according to the voltage and current flowing through the coil.
[0003]
FIG. 18 is a block diagram showing a typical configuration example of such a conventional power converter. In FIG. 18, 101 is a coil, 1 is a DC circuit including the
[0004]
Next, the operation will be described. Each separately-
[0005]
However, it is not preferable to increase the number of the phase-advancing capacitor banks unnecessarily because the number of switches increases, which is economically disadvantageous and the device becomes large. For this reason, there is a limit to the number of banks of the phase advance capacitor, and usually the amount of phase advance capacitor that matches the reactive power of the separately-excited converter cannot be selected, and some unbalance occurs in the reactive power. Therefore, depending on the power system, an
[0006]
The operation of a conventional power conversion device including a thyristor converter, which is a typical example of a separately excited converter constituting the
[0007]
[Expression 2]
[0008]
This is calculated by the control pulse phase calculation circuit 251 to obtain the control angle α, and an ON / OFF command for each element constituting the separately excited converter is created. In order to briefly explain the operation of the thyristor converter, FIG. 20 shows a single-phase thyristor converter, and FIG. As shown in FIG. 21, the current I is at an angle delayed by a phase α from the zero point of the single-phase AC voltage. ad Flows. Since the next thyristor switches 180 degrees after the voltage has the same phase relationship, the current becomes a square wave of 180 degrees. The period during which this current flows is determined by the AC voltage, and is fixed at 180 degrees for the single phase and 120 degrees for the three phases. Therefore, if the control angle is changed in order to change the active power, the current component in phase with the voltage naturally changes, but at the same time, the reactive current that is 90 degrees out of phase with the voltage also changes. This can be explained by the following formula.
[0009]
First, the fundamental wave of the alternating current with respect to the alternating phase voltage v = Vsinθ is
[0010]
[Equation 3]
[0011]
It becomes. Here, the current change time at the time of commutation, which is not related to the problem, is ignored, and the turn ratio of the transformer attached to the converter is assumed to be 1.
Now, equation (2) is
[0012]
[Expression 4]
[0013]
Component that is 90 degrees out of phase with respect to the AC voltage, that is, the reactive current I Q Is
[0014]
[Equation 5]
[0015]
It becomes.
Therefore, the reactive power Q is a three-phase circuit,
[0016]
[Formula 6]
[0017]
It becomes. Also, the DC voltage V of the separately excited converter d Is
[0018]
[Expression 7]
[0019]
Therefore, α in equation (6) is set to V d Replace with
[0020]
[Equation 8]
[0021]
It becomes.
[0022]
Since the reactive power is expressed by Expression (5) or Expression (7), the control angle α of the separately excited converter and the DC voltage V d Or DC voltage V d And DC current I d The amount varies depending on. Therefore, if the coil current is changed, the DC voltage V d Therefore, the reactive power of the power conversion device of this configuration always changes depending on the operation state. Such a change in reactive power is compensated by switching the phase advance capacitor or adjusting by SVC. Therefore, a phase advance capacitor, SVC, that matches the maximum reactive power generated by the separately excited converter group is required.
[0023]
Further, the separately excited converter turns on and off the current, and generates harmonics. The harmonics include many lower-order harmonics such as the 11th order and the 13th order with respect to the fundamental wave alternating current, and the
[0024]
FIG. 22 is a configuration diagram showing another configuration example of a typical conventional power conversion device. The same reference numerals as those in FIG. 18 denote the same or corresponding parts, and thus description thereof is omitted.
In FIG. 22,
[0025]
Next, the operation will be described. This configuration example is a case where there are a plurality of coils as compared to the configuration example of FIG. 18. In the
Thus, when there are not only one coil but a plurality of coils, the converters are configured in series, in parallel, or used alone depending on the current and voltage flowing through each coil.
[0026]
In this case as well, it is needless to say that the reactive power on the AC side is changed by the control operation of the coil current and voltage as in the configuration example of FIG. Accordingly, in order to compensate for the reactive power of these separately excited converter groups, the
Furthermore, in this case as well, there are many low-order harmonics of the separately-excited converter, and the
[0027]
FIG. 23 is a configuration diagram showing another configuration example of a typical conventional power conversion device. The same reference numerals as those in FIGS. 18 and 22 denote the same or corresponding parts, and thus description thereof is omitted.
[0028]
Next, the operation will be described. This configuration example is a case where the DC sides of the
[0029]
In this case as well, it is needless to say that the reactive power on the AC side is changed by the control operation of the coil current and voltage as in the configuration examples of FIGS. Therefore, in order to compensate the reactive power of these separately excited converter groups, the
Furthermore, in this case as well, there are many low-order harmonics of the separately-excited converter, and the
[0030]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional power converter is configured as described above, the delay reactive power generated by the power converter group is not constant, and varies depending on the DC current and DC voltage of the converter. The capacities of the phase-advancing
[0031]
The present invention was made to solve the above-described problems, and it is not necessary to install an SVC, and the phase advance capacitor is not divided into several parts, and may be in a certain state. An object of the present invention is to obtain a power conversion device that has a small capacity or can be eliminated.
It is another object of the present invention to provide a power converter that can reduce or eliminate the capacity of the harmonic filter.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
This invention Power of The force transducer is Consisting of at least one separately-excited transducer and at least one self-excited transducer, Multiple converters that convert alternating current from the power system into direct current And a power conversion device comprising an energy storage inductance element connected to the self-excited converter and the separately-excited converter and allowing the converted direct current to flow therethrough, By the reactive power generated by the self-excited converter ,other The self-excited converter is controlled so that the reactive power generated by the converters is canceled and the reactive power generated by the plurality of converters is constant regardless of the DC current and DC voltage. is there.
[0033]
This invention Power of The force transducer is the above Control angle α and DC current I in separately excited converter d And the following formula
[0034]
[Equation 9]
[0035]
Delay reactive current I calculated by Q For each separately-excited converter, and the sum of these delayed reactive currents And the difference between the lead reactive current of the phase advance capacitor connected to the power grid This is the control command value of the reactive current of the self-excited converter, and the self-excited converter is controlled together with the effective current command value.
[0036]
This invention Power of The force transducer is the above Separately-excited converter group is connected to the same AC bus, the voltage and current of the AC bus on the power system side from the connection point of the separately-excited converter group of the AC bus and the separately-excited converter group side of the self-excited converter Measure the delayed reactive current of the separately excited converter group from And the difference between the lead reactive current of the phase advance capacitor connected to the power grid This is the control command value of the reactive current of the self-excited converter, and the self-excited converter is controlled together with the effective current command value.
[0037]
This invention Power of In the force conversion device, the separately excited converter group is connected to the same AC bus, the AC line is connected to the AC system on the power system side than the connection point of the separately excited converter group, and the separately excited converter group side from the self-excited converter side. The delayed reactive power of the separately excited converter group is measured from the bus voltage and current, and the above delayed reactive power is measured. And the value corresponding to the lead reactive power of the phase advance capacitor connected to the power grid The self-excited converter is controlled by the reactive current command value obtained by dividing the control command value by the system voltage and the effective current command value. is there.
[0038]
This invention Power of The power converter is on the power system side from the connection points of all converter groups of the AC bus, and Connected to the power grid Measure the reactive current or reactive power of all converter groups from the voltage and current of the AC bus on the converter group side of the phase-advancing capacitor. And the value corresponding to the lead reactive current or lead reactive power of the above phase advance capacitor A controller for generating a reactive current command value for the self-excited converter so that the control command value becomes 0 or a value close to the control command value for the reactive current or reactive power of the self-excited converter. The self-excited converter is controlled by the reactive current command value and the effective current command value.
[0040]
This invention Power of The force converter measures the reactive current or reactive power from the voltage and current of the AC bus on the side of the power system from the connection points of all converter groups of the AC bus and the phase advance capacitor. Includes a controller that creates a reactive current command value of the self-excited converter so that the value becomes 0 or a value close to 0, and the self-excited converter according to the reactive current command value and the effective current command value. Is controlled.
[0041]
This invention Power of In the power converter, the self-excited converter is a current source converter in each of the power converters described above.
[0042]
This invention Power of In each of the power converters described above, the power converter includes a self-excited converter, a voltage source converter for AC / DC conversion in which a capacitor is connected on the DC side, and a capacitor between the capacitor of the voltage source converter and an inductance element. A chopper that is connected and variably controls the direct current voltage to control the current flowing through the inductance element.
[0043]
The power converter of this invention is the above power converter, Connected to the power grid The advance reactive power of the phase advance capacitor is ½ of the sum of the maximum delay reactive power and the minimum delay reactive power generated by the separately excited converter in the operating state of the system.
[0044]
This invention Power of The power converter measures the harmonic current of the separately excited converter in each of the power converters described above, and determines the harmonics of the separately excited converter from the reactive current command value and the active current command value of the self-excited converter. The harmonic current of the separately excited converter is canceled by subtracting the current.
[0045]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a block diagram showing a power conversion apparatus according to
[0046]
Next, the operation will be described. First, like the conventional ones, the
[0047]
[Expression 10]
[0048]
Calculate with. When these sums are taken by the
[0049]
Therefore, the reactive current set value I that is almost the same as the capacity of the phase advance capacitor connected to the AC system. CQ Is set by the
On the other hand,
The alternating
[0050]
The
[0051]
In this way, by controlling the alternating current in the self-
I Q + (I CQ -I Q ) -I CQ = 0 (9)
And canceled to zero.
[0052]
FIG. 6 shows a change in the magnitude of the reactive current of the power conversion device according to this embodiment. As shown in the figure, the reactive current I of the separately excited converter is shown. Q Even if changes with time, the reactive current of the self-excited converter is controlled accordingly.For example, the delayed reactive current of the separately excited converter is larger than the reactive current of the phase advance capacitor. If it is larger, the self-excited converter supplies a leading reactive current to compensate for the delayed reactive current. If the magnitude of the delayed reactive current of the separately excited converter is smaller than the magnitude of the reactive current of the phase advance capacitor, the self-excited converter passes a delayed reactive current. In this way, since the reactive current is controlled to be constant as a whole, it is not necessary to turn on and off the AC phase advance capacitor, and it may remain constant. In addition, the self-excited converters constituting the
[0053]
In addition, when all converters are separately-excited type, the capacity of the phase-advancing capacitor had to be determined according to the maximum reactive power of the separately-excited converter. In the embodiment, a small capacity obtained by subtracting the amount of the advanced reactive power generated by the self-excited converter from the maximum value of the delayed reactive power of the separately excited converter is sufficient, and the capacity of the phase advance capacitor can be greatly reduced.
[0054]
Note that a current source converter is usually used as the separately excited converter, and a current source converter is convenient because it is a DC coil power supply in superconducting energy storage. In the first embodiment, since the self-
[0055]
In the first embodiment, the direct current I of the separately excited converter d From the control angle α, the reactive current I of the separately excited converter I Q As shown in FIG. 7, the reactive current that is 90 degrees behind the AC bus voltage from the AC bus voltage and current between the separately-excited converter group and the self-excited converter is invalidated. Measured by the
[0056]
In the first embodiment, the direct current I of the separately excited converter d From the control angle α, the reactive current I of the separately excited converter I Q Was calculated and the self-
[0057]
In the first embodiment, the direct current I of the separately excited converter d From the control angle α, the reactive current I of the separately excited converter I Q , And the self-
[0058]
In this embodiment, the reactive power is measured from the voltage and current of the AC bus that joins all separately-excited and self-excited converter groups, and the self-
[0059]
In the first embodiment, the direct current I of the separately excited converter d , Reactive current I from control angle α Q Was calculated and the self-
[0060]
In this embodiment, the self-
[0061]
Next, a case where a voltage type self-excited converter is used as the self-
The current source self-excited converter adjusts the current flowing in the AC side while circulating the DC current flowing in the coil in a DC circuit (DC short circuit) or flowing it in the AC side. Therefore, the AC current that can be controlled depends on the coil current, and it is not possible to pass a current higher than the coil current. This means that in the operating state where the coil current is small, the reactive current that can flow through the self-excited converter becomes small. When the direct current is small, the reactive power of the separately-excited converter is also small, but a phase-advancing capacitor is connected to the AC side, and the self-excited converter actively sends delayed reactive power to the phase-advancing capacitor. It is necessary to cancel the reactive power. When the self-excited converter is a current type, the reactive current may be insufficient.
On the other hand, the voltage-type self-excited converter, contrary to the current type, causes the AC side current to flow by alternately applying the voltage of the DC side capacitor or 0 voltage (AC short-circuit) to the AC side. Is independent of direct current.
[0062]
FIG. 11 is a configuration diagram illustrating a main part of the power conversion device according to the sixth embodiment.
In this configuration, the voltage type self-
[0063]
Next, the operation will be described.
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of the power converter when a voltage source self-excited converter is used as the self-
[0064]
In order to reduce the capacity of the voltage source self-
[0065]
[Expression 11]
[0066]
Controllable reactive power Q of self-excited converter I Is
[0067]
[Expression 12]
[0068]
The sum of the reactive power of the separately excited converter and the self-excited converter.
[0069]
[Formula 13]
[0070]
Therefore, it is possible to cancel the advance reactive power of the phase advance capacitor. As a result, the capacity of the self-excited converter can be reduced.
[0071]
In the first to sixth embodiments, a fixed amount of the phase-advancing
[0072]
In the first to sixth embodiments, the reactive power is compensated. Further, as shown in FIG. 16, the current of the separately-excited converter is detected, and the harmonic
[0073]
In the seventh embodiment, the reactive current detection circuit is inserted between the separately excited converter group and the self-excited converter, and the reactive current command value of the self-excited converter is controlled. Alternatively, the reactive current command value of the self-excited converter may be controlled as in the third to sixth embodiments.
[0074]
In the seventh embodiment, a fixed amount of a phase advance capacitor is added and canceled as a whole. However, if the capacity of the self-excited converter is increased as shown in FIG. 17, the phase advance capacitor may be eliminated. And make the device simpler.
[0075]
【The invention's effect】
As mentioned above, this departure Clearly According to A plurality of converters each including at least one separately-excited converter and at least one self-excited converter that convert alternating current from a power system into direct current; the self-excited converter and the separately-excited converter A power conversion device having an energy storage inductance element connected to the converter and allowing the converted direct current to flow therethrough, and the reactive power generated by the self-excited converter causes the invalidity generated by the separately excited converter The self-excited converter so that the reactive power generated by the plurality of converters is constant regardless of the DC current and the DC voltage by canceling the power change Therefore, the AC phase-advancing capacitor may have a constant and small capacity or may be eliminated, and the configuration of the apparatus is simplified.
[0076]
This departure Clearly Therefore, the delay reactive current of each separately-excited converter is calculated from the DC current and the control angle, and the sum of these delay reactive currents is calculated. And the difference between the lead reactive current of the phase advance capacitor connected to the power grid Because this is the control command value of the reactive current of the self-excited converter and the self-excited converter is controlled together with the active current command value, it is necessary to provide a circuit for detecting reactive power and reactive current on the AC bus. There is an effect that the configuration becomes simple.
[0077]
This departure Clearly According to the above, the sum of the delayed reactive currents of the separately excited converters is detected by the reactive current detection circuit, and the above delayed reactive current is detected. And the difference between the lead reactive current of the phase advance capacitor connected to the power grid Since this is used as the control command value for the reactive current of the self-excited converter and the self-excited converter is controlled together with the effective current command value, there is no need to calculate the reactive current from the separately excited converter, and the controller is simple There is an effect to become.
[0078]
This departure Clearly According to the above, the delayed reactive power of the separately excited converter group is measured, and the delayed reactive power is And the value corresponding to the lead reactive power of the phase advance capacitor connected to the power grid Since this is the control command value of the reactive power of the self-excited converter, and the self-excited converter is controlled by the reactive current command value obtained by dividing the control command value by the system voltage and the effective current command value, There is no need to calculate the reactive current from the separately excited converter, and the control device is simplified.
[0079]
This departure Clearly According to this, the reactive current sum or reactive power sum of the separately excited converter and the self-excited converter is detected, and the reactive current or reactive power is detected. And the value corresponding to the lead reactive current or lead reactive power of the phase advance capacitor connected to the power grid A controller for generating a reactive current command value for the self-excited converter so that the control command value becomes 0 or a value close to the control command value for the reactive current or reactive power of the self-excited converter. Since the self-excited converter is controlled by the reactive current command value and the active current command value, there is no need to calculate the reactive current from the separately excited converter, and the control device is simplified. is there.
[0081]
This departure Clearly Therefore, the sum of the reactive currents or the reactive powers of the separately excited converter, the self-excited converter, and the phase advance capacitor is detected, and the reactive current or reactive power is automatically set to 0 or a value close thereto. A controller for creating a reactive current command value for the excitation converter is provided, and the self-excitation converter is controlled by the reactive current command value and the effective current command value. No current calculation is required, and the control device is simplified.
[0082]
This departure Clearly Accordingly, in each of the above power converters, since the self-excited converter is configured by a current source converter, the self-excited converter is directly connected to the DC bus with the other-excited converter, and the DC circuit is simplified. .
[0083]
This departure Clearly Accordingly, in each of the above power converters, a self-excited converter is connected between a voltage source converter for AC / DC conversion in which a capacitor is connected on the DC side, and between the capacitor and the inductance element of the voltage source converter. Because the AC reactive current is controlled regardless of the magnitude of the DC current, the reactive power control function can be controlled by the DC circuit. It has the effect of being hardly affected by driving conditions.
[0084]
According to the present invention, in the power converter, Connected to the power grid The advance reactive power of the phase advance capacitor is ½ of the sum of the maximum delay reactive power and the minimum delay reactive power generated by the separately excited converter in the operating state of the system, so that the capacity of the self-excited converter is reduced. Can do.
[0085]
This departure Clearly Accordingly, in each of the power conversion devices, the harmonic current of the separately excited converter is measured, and the harmonic current of the separately excited converter is calculated from the reactive current command value and the effective current command value of the self-excited converter. Since the harmonic current of the separately excited converter is canceled by subtraction, a harmonic filter is not necessary or a small harmonic filter that filters only high-frequency harmonics that cannot be compensated by the self-excited converter can be used. Therefore, the apparatus configuration can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a power conversion apparatus according to
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the power conversion apparatus according to
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the operation of the power conversion apparatus according to
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the power conversion apparatus according to
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating the operation of the power conversion device according to
FIG. 6 is a diagram showing a change in the magnitude of a reactive current component of the power conversion device according to
FIG. 7 is a configuration diagram showing a power conversion device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a power conversion device according to
FIG. 9 is a configuration diagram showing a power conversion device according to
FIG. 10 is a configuration diagram showing a power conversion device according to
FIG. 11 is a configuration diagram showing a main part of a power conversion device according to
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating the operation of a power conversion device according to
FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the operation of a power conversion device according to
FIG. 14 is an explanatory diagram explaining the operation of the power conversion device according to the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a configuration diagram showing a main part of a power conversion device according to
FIG. 16 is a configuration diagram showing a power conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a configuration diagram showing a power conversion device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram showing a conventional power converter.
FIG. 19 is an explanatory diagram for explaining the operation of a conventional power converter.
FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the operation of a conventional power converter.
FIG. 21 is an explanatory diagram for explaining the operation of a conventional power converter.
FIG. 22 is a circuit configuration diagram showing another conventional power converter.
FIG. 23 is a circuit configuration diagram showing another conventional power converter.
[Explanation of symbols]
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