JP3923756B2

JP3923756B2 - 多重接続した自励式変換器の制御装置

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Publication number: JP3923756B2
Application number: JP2001217695A
Authority: JP
Inventors: 博雄小西; 重幸杉本; 重明小川
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 2001-07-18
Filing date: 2001-07-18
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2021-07-18
Also published as: JP2003033039A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流側で多重接続した自励式変換器の制御装置に関し、特に直流連系システムを構成する自励式変換器において、直列多重接続された複数の自励式変換器間の直流電圧の分担を均等に制御するに好適な多重接続した自励式変換器の制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自励式変換器は交流系統の影響を余り受けることなく有効電力と無効電力が独立、かつ高速に制御できることから、直流連系システムへの適用が欧米で進められている。適用が進められている自励式変換器は３相ブリッジ変換器を基本としているので、変換器の損失を少なくするために変換器のパルス数を少なくすると高調波の発生が多くなり、交流フィルタ容量が大きくなる問題がある。これは変換器のパルス数と変換器の損失にはトレードオフの関係にあり、高調波を少なくするために変換器のパルス数を多くすると変換素子のスイッチング損失が増加し、変換器の効率が悪くなることによる。この対策として、変換器の損失を少なくするために自励式変換器のパルス数を少なくし、出力電圧位相の異なった自励式変換器を多重接続することにより、各自励式変換器間の発生高調波を打ち消し、変換器全体として高調波を低減する方法が考えられている。
【０００３】
直流送電線を持った直流連系システムとして適用するためには、直流電圧をできるだけ高く上げる、即ち直流側で自励式変換器を直列多重接続して直流出力電圧を高くすることが送電効率を上げるために好ましい。自励式変換器の出力直流電圧はスイッチング素子の電圧定格や直列数にもよるがあまり高くできず、高くするためには自励式変換器を直列に多重接続する必要がある。この場合、多重接続された自励式変換器間の直流電圧の分担を定常的にも、また過渡的にも等しくすることが直流連系システムを設計する上で重要となる。
【０００４】
直流側を直列多重接続された２つの自励式変換器間の直流電圧の分担を等しくする技術として、特開平１１−３０８８６８号公報には、各変換器毎にその直流電圧と全変換器の直流電圧の平均値との差電圧から各変換器の交流電圧を補正する各変換器に共通の補正信号を生成し、この補正信号を変換装置の制御信号に加算し、この加算により各変換器の交流電圧を補正して直流電圧の調整を行い、また、この共通の補正信号を交流電流設定値から生成するように構成し、この補正電圧ベクトルの大きさを交流電流の大きさに反比例させるようにし、さらに、補正信号生成回路にリミッタを設け、交流電流が０付近で補正量が過大とならないように設定することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、自励式変換器を２台直列接続された場合について、各変換器に共通の電圧補正信号Ｄｄｖ，Ｑｄｖを用い、一方には＋、他方に−で加算しているが、共通の補正信号では３台以上となった場合、各変換器をどう制御するのか説明されていない。
【０００６】
また、補正信号を交流電流の振幅に反比例させて作るので、交流電流がゼロ近傍となったときにリミッタ処理を行っている。従って、補正信号がリミッタにかかった場合、即ち、交流電流がゼロ近傍となったとき、直流電圧の均等制御が行えない。
【０００７】
さらに、上記公報の図１、図２から明らかなように、補正信号作成回路の構成が極めて複雑である。
【０００８】
このような直流側で３以上の自励式変換器を直列多重接続した自励式変換器においては、如何に均等分担制御を早く、かつ精度良く行うかが重要である。制御の遅れは変換器の直流出力電圧のバラツキとなり、変換器容量としてバラツキを考えた設計を行わなければならず、経済性をも損なう。
【０００９】
本発明の目的は，直流側で複数、例えば３以上の自励式変換器を直列多重接続した自励式変換器において、各自励式変換器間の直流電圧の分担を定常的にも、また過渡的にも均等に制御することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の主特徴とするところは、複数の自励式変換器を直流側で直列多重接続した自励式変換器の制御装置において、各自励式変換器の直流出力電圧の目標値からの偏差を求め、これらの各偏差をそれぞれ有効分電圧成分と無効分電圧成分に割り振り、割り振られた各信号により各変換器に共通の有効分電圧指令値と無効分電圧指令値をそれぞれ個別に補正し、これら各変換器毎に補正された有効分電圧指令信号と無効分電圧指令信号に基いて各自励式変換器を制御することである。
【００１２】
本発明の他の特徴とするところは、前記各偏差をそれぞれ有効分電圧成分と無効分電圧成分に割り振るに当り、各変換器に共通の有効分電圧指令値と無効分電圧指令値の比に応じて割り振ることである。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴とするところは、前記多重接続される自励式変換器を単相自励式変換器としたことである。また、同じ直流電圧レベルの単相×３相分の自励式変換器の制御装置を共通にすることが望ましい。
【００１４】
このように構成したことにより、２個あるいは３個以上多重接続された各自励式変換器を、定常的にも、また過渡的にも１サイクル以内で直流電圧が均等になるように制御される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用できる自励式変換器を用いた直流連系システムの概略構成図である。主回路構成から説明すると、１及び２は交流系統、２１及び２２は交流系統の背後のインピーダンスを表すインピーダンス、３１及び３２は連系用変圧器である。４１及び４２は、直流を交流、または交流を直流に変換する電圧形の自励式変換器である。５１及び５２は、それぞれ前記自励式変換器４１及び４２の直流側に接続され、直流電圧を平滑するための直流コンデンサである。６０は直流送電線のインピーダンスを示す。
【００１６】
制御系については、１００は直流連系システムの運転を指令する運転指令装置である。一方の変換器４１側において、１１０は自励式変換器４１の制御装置、１１１は交流系統から自励式変換器４１に流れる電流を検出する交流電流検出器、１１２は変換器にかかる電圧を検出する交流電圧検出器、１１３は検出された交流電流と交流電圧から自励式変換器４１に流れる有効電力と無効電力を計算し、有効電力Ｐｆ、無効電力Ｑｆ、有効分電流Ｉｄｆ及び無効分電流Ｉｑｆを出力する電流・電圧・電力検出器、１１４は自励式変換器の直流出力電圧の直流コンデンサで平滑された直流電圧Ｖｄｆを検出する直流電圧検出器である。他方の変換器４２側において、１２０は変換器４２の制御装置、１２１は系統から自励式変換器４２に流れる電流を検出する交流電流検出器、１２２は変換器にかかる電圧を検出する交流電圧検出器、１２３は検出された交流電流と交流電圧から自励式変換器４２に流れる有効電力を無効電力を計算し、交流電圧、交流電流、有効電力及び無効電力を出力する電流・電圧・電力検出器、１２４は自励式変換器の直流出力電圧の直流コンデンサで平滑された直流電圧を検出する直流電圧検出器を示す。
【００１７】
直流送電線を持つ直流連系システムは直流電圧をできるだけ高くすることが必要であり、このため自励式変換器を直流側で直列に多重接続する必要がある。一方、自励式変換器の損失を小さくして高効率の運転を行うために、スイッチング周波数（パルス数）をできるだけ少なくし、しかも、変換器から発生する高調波をできるだけ小さく抑えるために、直流側で多重接続した自励式変換器の位相をずらして制御する。
【００１８】
図２は、単相自励式変換器を直流側で多重接続し、これを３相分備えて構成したチェインリンクコンバータの概略主回路構成図である。３１ｕ１〜３１ｕ６は単相連系用変圧器で、系統側で各巻線が直列接続される。単相自励式変換器４１ｕ１〜４１ｕ６は、略示しているが、良く知られているように、自己消弧機能を持つスイッチング素子とダイオードの逆並列体でアームを構成し、４つのアームをブリッジ接続した電圧型の自励式変換器である。これらの単相自励式変換器４１ｕ１〜４１ｕ６が直列に６多重化され、ｕ相分変換器４１ｕを構成している。同様に、ｖ相分変換器４１ｖ及びｗ相分変換器４１ｗを備え、３相変換器の主回路が構成される。前述したように、これら単相自励式変換器４１ｕ１〜４１ｕ６の交流出力電圧は６０度づつ移相して制御される。７０は直流的に大きなインピーダンスとなり、交流的に小さなインピーダンスとなる３相共通の連系用変圧器接地インピーダンスである。５１ｕ１〜５１ｕ６は各自励式変換器の直流出力側に接続される直流コンデンサである。各単相自励式変換器の直流側はコンデンサ部で直列接続されており、高い直流電圧を発生する。３相が並列接続された点で共通の直流コンデンサ５１が接続され、直流送電線を介して相手側の自励式変換器４２に接続される。相手側の自励式変換器４２も同様に構成される。
【００１９】
このような構成により、各単相自励式変換器４１ｕ１〜４１ｕ６の交流出力電圧位相が６０度づつ移相されているので、発生高調波を互いに打ち消すことができる、各変換器のパルス数が少なくても低い高調波発生となる。ここで重要なことは、各自励式変換器の直流出力電圧を定常的にも過渡的にも等しく制御することである。電圧を等しく制御しないと変換器容量が大きくなり変換器コストが高くなる。
【００２０】
図３〜図５は、本発明の一実施例による直列多重接続された自励式変換器の制御装置のブロック図である。自励式変換器の制御装置は高速制御が要求されるので、一般にｄｑ変換により３相交流電圧と３相交流電流を各々有効分と無効分に分けてベクトル制御される。自励式変換器４１と４２で制御装置は同じ構成であり、設定値のみが異なるので、一方の変換器４１の制御装置のみについて説明する。
【００２１】
まず、図３は、自励式変換器全体への指令から各自励式変換器制御への繋がりを示す制御ブロック図である。図３において、１１５は、変換器４１に対する有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂを作成する有効・無効分非干渉制御回路であり、変換器４１全体に対して１つだけ設けられる。１１６ａｉと１１６ｂｉは加算回路で、後述するｉ番目の単位変換器４１ｉに対する有効分の電圧補正信号Ｃｉと無効分の電圧補正信号Ｄｉを前記有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂにそれぞれ加算する。１１７ｉはｄｑ逆変換回路、１１８ｉは２相／３相変換回路、１１９ｉは３相信号（変調波）とキャリア信号（搬送波）ＣＡＲＲの比較により自励式変換器４１のＰＷＭパルスを発生するパルス発生回路である。これら１１７ｉ〜１１９ｉは、単位変換器４１１〜４１６にそれぞれ対応して６個設けられる。なお、パルス発生回路は３相分４１ｕｉ、４１ｖｉ及び４１ｗｉに対するＰＷＭ制御パルスＰｕｉ、Ｐｕｉ’、Ｐｖｉ、Ｐｖｉ’、Ｐｗｉ、Ｐｗｉ’を発生する。
【００２２】
有効・無効分非干渉制御回路１１５の拡大部において、１１５０ａは有効電力指令値Ｐｐと変換器４１の有効電力検出値Ｐｆとの差（有効電力偏差）を取る加算回路、１１５１は演算増幅回路で、１１５０ａと１１５１で変換器４１の有効電力を指令値に制御する有効電力制御回路を構成する。１１５０ｂは直流電圧指令値Ｖｄｐと変換器４１の直流電圧検出器１１４の出力である直流電圧検出値Ｖｄｆとの差（直流電圧偏差）を取る加算回路、１１５２は演算増幅回路で、１１５０ｂと１１５２で変換器４１の直流電圧を指令値に制御する直流電圧制御回路を構成する。１１５３は信号選択回路で、変換器４１の有効分電圧指令値として有効電力を指令値に制御する指令値とするか、直流電圧を指令値に制御する指令値とするかに応じて、演算増幅回路１１５１と１１５２のうちのいずれかを選択する。一般に、送電側の交流を直流に変換する変換器（例えば４１）では、直流電圧を一定に制御するために直流電圧を一定に制御する演算増幅回路１１５２が選ばれ、受電側の直流を交流に変換する変換器（例えば４２）では、負荷に見合った有効電力を受け取るのが好都合のために有効電力を指令値に制御する演算増幅回路１１５１が選択される。選択回路１１５３で選択された信号は有効分電流指令値Ｉｄｐとなり、変換器に流れる交流電流検出値から演算された有効分電流Ｉｄｆとの差（有効分電流偏差）が加算回路１１５４で計算される。１１５５は演算増幅回路で、１１５４と１１５５とで有効分電流制御回路を構成し、この出力が変換器４１に対する有効分電圧指令値Ａとなる。
【００２３】
１１５６は無効電力指令値Ｑｐと変換器４１の無効電力検出値Ｑｆとの差（無効電力偏差）を計算する加算回路、１１５７は演算増幅回路で、これら１１５６と１１５７で無効電力制御回路を構成する。無効電力制御回路の出力は無効分電流指令値Ｉｑｐとなり、変換器に流れる交流電流検出値から演算された無効分電流Ｉｑｆとの差（無効分電流偏差）が加算回路１１５８で計算される。１１５９は演算増幅回路で、これら１１５８と１１５９で無効分電流制御回路を構成し、この出力が変換器４１に対する無効分電圧指令値Ｂとなる。
【００２４】
図４は、各自励式変換器の出力直流電圧を均等に制御するための直流電圧補正信号作成制御ブロック図であり、単位変換器４１ｉのために、図３に示した有効分の電圧補正信号Ｃｉと無効分の電圧補正信号Ｄｉを求める回路である。Ｖｄｐｉは各自励式変換器４１ｉの直流電圧指令値で、例えば直流連系システムの直流電圧を１２０ｋＶと仮定し、６多重変換器構成とする場合、各変換器の直流電圧指令値はＶｄｐｉ＝１２０ｋＶ／６＝２０ｋＶとなる。Ｖｄｆｉ（ｉ＝１〜６）は各変換器の直流電圧検出値で、検出方法は後述する。１１６０はＶｄｐｉとＶｄｆｉとの差（電圧偏差）を計算する加算回路、１１６１は電圧偏差を増幅する演算増幅器であり、これら１１６０と１１６１とで単位変換器４１ｉの出力電圧制御回路を構成する。１１６２は電圧偏差のうちの有効分の割合Ｇｐを以下に示す式（１）にしたがって計算し、入力信号にゲインＧｐを掛け算する有効分電圧補正値計算回路で、この出力が単位変換器４１ｉに対する有効分の電圧補正信号Ｃｉとなる。１１６３は同様に、電圧偏差のうちの無効分の割合Ｇｑを以下に示す式（２）にしたがって計算し、入力信号にゲインＧｑを掛け算する無効分電圧補正値計算回路で、この出力が単位変換器４１ｉに対する無効分の電圧補正信号Ｄｉとなる。
【００２５】
有効分の割合Ｇｐ＝Ａ／√（Ａ²＋Ｂ²）……………………………………（１）
無効分の割合Ｇｑ＝Ｂ／√（Ａ²＋Ｂ²）……………………………………（２）
有効・無効分非干渉制御回路１１５は多重接続からなる自励式変換器共通に１つの制御ブロックを設ければよく、各自励式変換器に対応して、図５の直流電圧補正信号作成制御ブロック及び前述したように図３のｄｑ逆変換回路１１７ｉからＰＷＭパルス発生回路１１９ｉまでを設ける。このＰＷＭパルス発生回路１１９ｉには３相分のパルス発生機能があり、同じ直流電圧レベルのｕ，ｖ，ｗ３相の単相自励式変換器共通に図３の制御ブロックを使うことができる。
【００２６】
図５は、各自励式変換器の直流出力電圧を均等に制御するために必要な直流電圧検出のための構成図である。１１４ｉａは自励式変換器の高圧側の直流電圧を抵抗分圧等により検出する各変換器の高圧側直流電圧検出器、１１４ｉｂは低圧側の直流電圧を抵抗分圧等により検出する各変換器の低圧側直流電圧検出器、１１４ｉは１１４ｉａと１１４ｉｂで検出された値の差を計算し、変換器の直流電圧を求める電圧検出器である。
【００２７】
以上のように構成された多重接続された自励式変換器からなる直流連系システムの制御装置の動作を説明する。直流連系システムの直流電圧は例えば送電側の直流電圧制御を備えた変換器例えば４１で指定された値が、例えば１２０ｋＶであるとき、これを図３の有効・無効分非干渉制御回路１１５内の直流電圧制御回路１１５０ｂと１１５２に対して電圧指令として与え、この電圧制御回路の出力に基づき変換器４１全体としての有効電圧指令値Ａを求める。また、有効電力とは独立して、図３の有効・無効分非干渉制御回路１１５内の無効電力制御回路１１５６と１１５７の制御結果に基づき、自励式変換器４１全体の無効分電圧指令値Ｂが求められる。各自励式変換器では先ず、この各自励式変換器共通の有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂに基づき直流電圧を発生する。各自励式変換器４１ｉの直流電圧の指令値Ｖｄｐｉは、例えば２０ｋＶであり、指令値との差に基づいて有効分と無効分の電圧補正値が図５によって計算され、計算された補正値Ｃｉ，Ｄｉが共通の有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂに加算され、各自励式変換器４１ｉの直流電圧が補正される。その制御の結果電圧検出値Ｖｄｆが変化すれば、さらに、直流電圧制御回路１１５０ｂ、１１５２等により新しい有効分電圧指令値Ａが作られ直流電圧が制御され、各自励式変換器では電圧指令値Ｖｄｐｉと帰還値Ｖｄｆｉが比較され、直流電圧の補正制御が行われる。この動作を繰り返して、最終的に各自励式変換器の直流電圧は２０ｋＶと指定された値に落ち着く。
【００２８】
一方、受電側の有効電力制御を行っている変換器例えば４２では、有効電力を指令値に制御する図３の１１５０ａと１１５１で構成される有効電力制御回路に基づく有効分電圧指令値Ａと、無効電力を指令値に制御する１１５６と１１５７で構成される無効電力制御回路に基づく無効分電圧指令値Ｂとにより、各自励式変換器が制御される。先ず、有効分電圧指令値Ａ、無効分電圧指令値Ｂに基づく直流電圧Ｖｄｆｉが各自励式変換器の直流側出力に現われる。この直流電圧検出値Ｖｄｆｉは、図４において各変換器毎に直流電圧指令値Ｖｄｐｉと比較され、送電側の変換器と同様に有効分電圧補正値Ｃｉと無効分電圧補正値Ｄｉが作られる。これらの補正値はそれぞれ有効分電圧指令値Ａ及び無効分電圧指令値Ｂに加算され、新しい直流電圧を発生する。直流電圧の変更によって指令値Ａ，Ｂが変更されると、これに基づいた直流電圧が発生し、各自励式変換器にこの値が取り込まれて電圧の補正信号Ｃｉ，Ｄｉが計算される。この動作を繰り返し、最終的に各自励式変換器の直流出力電圧が指定されたＶｄｐｉに制御される。
【００２９】
これらの動作は、定常時及び過渡時いずれにも当てはまる。
【００３０】
なお、以上の説明では自励式変換器の無効分制御を無効電力制御としたが、無効電力制御の代わりに交流電圧制御としても直流電圧や各変換器間の直流電圧分担制御は上述と同様となる。理由は自励式変換器において有効電力と無効電力は独立に制御でき、無効電力制御とは無関係に直流電圧制御できるからである。
【００３１】
以上の実施例においては、交流系統１と直流系統５１，５２との間に接続され、複数の自励式変換器４１ｕｉ〜４１ｗｉ（ｉ＝１〜６）を直流側で直列多重接続した第１の自励式変換器４１と、前記直流系統５１，５２と他の交流系統２との間に接続され、複数の自励式変換器を直流側で直列多重接続した第２の自励式変換器４２と、これら第１第２の自励式変換器にそれぞれ対応して設けられた制御装置１１０，１２０を備えた直流連系システムにおいて、前記第１及び／又は第２の自励式変換器の制御装置は、各自励式変換器の直流出力電圧Ｖｄｐｉを指令する手段、各自励式変換器の直流出力電圧Ｖｄｆｉを検出する手段、前記各直流出力電圧指令値Ｖｄｐｉと検出された各直流出力電圧値Ｖｄｆｉとの偏差を求める手段１１６０、これらの各偏差をそれぞれ有効分電圧成分Ｃｉと無効分電圧成分Ｄｉに割り振る手段１１６２，１１６３、割り振られた各信号Ｃｉ，Ｄｉを各変換器４１ｕｉ〜４１ｗｉに共通の有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂにそれぞれ加算する手段、これら各変換器４１ｕｉ〜４１ｗｉ毎に加算された有効分電圧指令信号と無効分電圧指令信号を基に各自励式変換器を制御する手段１１７ｉ〜１１９ｉを備え、多重接続した自励式変換器による直流連系システムの制御装置を構成している。
【００３２】
また、前記偏差をそれぞれ有効分電圧成分と無効分電圧成分に割り振る手段１１６２，１１６３は、各変換器４１ｕｉ〜４１ｗｉに共通の有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂの比Ｇｐ，Ｇｑに応じて割り振る手段を備えている。
【００３３】
さらに、前記各変換器４１ｕｉ〜４１ｗｉに共通の有効分電圧指令値Ａと無効分電圧指令値Ｂを求める一つの制御手段１１５と、６個の自励式変換器４１ｕｉ〜４１ｗｉ（ｉ＝１〜６）に対応して設けられ直流電圧指令値Ｖｄｐｉと各自励式変換器の直流電圧検出値Ｖｄｆｉとの偏差に応じて各変換器毎の電圧補正信号Ｃｉ，Ｄｉを作る手段１１６０〜１１６３と、各自励式変換器に対する電圧指令値を得るために前記一つの制御手段１１５から得られた電圧指令値Ａ，Ｂに前記各変換器毎の電圧補正信号Ｃｉ，Ｄｉを各々加算する手段１１６ａｉ，１１６ｂｉを備えている。
【００３４】
以上に述べたように、簡単な制御回路構成により、多重直列接続された自励式変換器の直流電圧が定常時及び過渡時にも均等に制御されるので、直列接続のために自励式変換器の変換器容量を大きくすることなく、自励式変換器で構成される直流連系システムの合理的なシステム設計が行える。
【００３５】
図６は、本発明の他の実施例による３相自励式変換器を直流側で多重接続したチェインリンクコンバータの概略主回路構成図である。これまでの実施例においては，自励式直流連系システムとして単相自励式変換器を直列に多重接続した場合の制御方式を述べたが、単相自励式変換器の代わりに３相ブリッジ結線からなる３相自励式変換器を適用した自励式直流連系システムにも適用できる。図６の実施例においても、自励式変換器４１は６多重からなる場合を示し、直流送電線を挟んだ相手側は同じ構成のため省略している。図１，２と同一符号は同一構成要素を示すので、重複説明を避け、異なる部分のみ説明する。３１１〜３１６は３相連系用変圧器、４１１〜４１６はそれぞれ３相ブリッジ結線の自励式変換器、５１１〜５１６は各３相自励式変換器の直流電圧平滑用の直流コンデンサである。制御回路は図３〜図４に示したものがそのまま採用できる。
【００３６】
この場合にも先の実施励と同様に、簡単な制御回路構成により、多重直列接続された自励式変換器の直流電圧が定常時及び過渡時にも均等に制御できることは明らかであり、直列接続のために自励式変換器の変換器容量を大きくすることなく、自励式変換器で構成される直流連系システムの合理的なシステム設計が可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な制御回路構成により、多重直列接続された自励式変換器間の直流電圧を、定常的にも、また過渡的にも均等に制御できるので、直列接続のために自励式変換器の変換器容量を大きくする必要がない。また、自励式変換器で構成される直流連系システムにおいては、その合理的なシステム設計が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用できる自励式変換器を用いた直流連系システムの概略構成図。
【図２】本発明の一実施例による単相自励式変換器を直流側で多重接続し、これを３相分備えて構成したチェインリンクコンバータの概略主回路構成図。
【図３】本発明の一実施例による自励式変換器全体から各自励式変換器制御への繋がりを示す制御ブロック図。
【図４】本発明の一実施例による各自励式変換器の出力直流電圧を均等に制御するための直流電圧補正信号作成制御ブロック図。
【図５】本発明の一実施例による各自励式変換器の直流電圧検出のための構成図。
【図６】本発明の他の実施例による３相自励式変換器を直流側で多重接続したチェインリンクコンバータの概略主回路構成図。
【符号の説明】
１、２…交流系統、３１，３２…連系用変圧器、４１，４２…電圧形自励式変換器、５１，５２，５１ｕ１〜５１ｕ６，５１１〜５１６…直流コンデンサ、１００…運転指令装置、１１０…変換器４１の制御装置、１２０…変換器４２の制御装置、１１１，１２１…交流電流検出器、１１２，１２２…交流電圧検出器、１１３，１２３…電流・電圧・電力検出器、１１４，１２４…直流電圧検出器、３１ｕ１〜３１ｕ６…単相連系用変圧器、４１ｕ〜４１ｗ…単相自励式変換器のｕ〜ｗ相分、４１ｕ１〜４１ｕ６…６個直列多重接続された単相自励式変換器、１１５…有効・無効分非干渉制御回路、１１７ｉ…ｄｑ逆変換回路、１１８ｉ…２相／３相変換回路、１１９ｉ…ＰＷＭパルス発生回路、１１５３…信号選択回路、１１６２…有効分電圧補正値計算回路、１１６３…無効分電圧補正値計算回路、３１１〜３１６…３相連系用変圧器、４１１〜４１６…６個直列多重接続された３相自励式変換器、Ａ…共通の有効分電圧指令値、Ｂ…共通の無効分電圧指令値、Ｃｉ…ｉ番目の変換器用の有効分の電圧補正信号、Ｄｉ…ｉ番目の変換器用の無効分の電圧補正信号、Ｐｐ…有効電力指令値、Ｑｐ…無効電力指令値、Ｖｄｐ…直流電圧指令値、Ｉｄｐ…有効分電流指令値、Ｉｑｐ…無効分電流指令値、Ｖｄｐｉ…ｉ番目の変換器の直流電圧指令値。

Claims

複数の自励式変換器を直流側で直列多重接続した自励式変換器の制御装置において、前記変換器の有効電力を指令値に制御する有効電力制御回路、前記変換器の直流電圧を指令値に制御する直流電圧制御回路、前記有効電力制御回路の出力または前記直流電圧制御回路の出力のいずれかを有効分電流指令値とし前記変換器に流れる交流電流検出値から演算された有効分電流との差に応じて各変換器に共通の有効分電圧指令値を得る有効分電流制御回路、前記変換器の無効電力を指令値に制御する無効電力制御回路、この無効電力制御回路の出力を無効分電流指令値とし前記変換器に流れる交流電流検出値から演算された無効分電流との差に応じて各変換器に共通の無効分電圧指令値を得る無効分電流制御回路、各自励式変換器の直流出力電圧を検出する手段、各直流出力電圧指令値と検出された各直流出力電圧値との偏差を求める手段、これらの各偏差をそれぞれ共通の前記有効分電圧指令値と無効分電圧指令値に応じて有効分電圧成分と無効分電圧成分に割り振る手段、割り振られた各信号を各変換器に共通の前記有効分電圧指令値と前記無効分電圧指令値にそれぞれ加算する手段、これら各変換器毎に加算して得られた有効分電圧指令信号と無効分電圧指令信号に基いて各自励式変換器を制御する手段を備えたことを特徴とする多重接続した自励式変換器の制御装置。
請求項１において、前記偏差をそれぞれ有効分電圧成分と無効分電圧成分に割り振る手段は、各自励式変換器に共通の有効分電圧指令値と無効分電圧指令値の比に応じて割り振る手段を備えたことを特徴とする多重接続した自励式変換器の制御装置。
請求項１又は２において、前記各変換器に共通の有効分電圧指令値と無効分電圧指令値を求める一つの制御手段と、各自励式変換器に対応して設けられ直流電圧指令値と各自励式変換器の直流電圧検出値との偏差に応じて各変換器毎の電圧補正信号を作る手段と、各自励式変換器に対する電圧指令値を得るために前記一つの制御手段から得られた電圧指令値に前記各変換器毎の電圧補正信号を各々加算する手段を備えたことを特徴とする多重接続した自励式変換器の制御装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、多重接続される自励式変換器を単相自励式変換器としたことを特徴とする多重接続した自励式変換器の制御装置。
請求項１〜４のいずれかにおいて、同じ直流電圧レベルの３相分の自励式変換器の制御装置を共通にしたことを特徴とする多重接続した自励式変換器の制御装置。
請求項１〜３又は５のいずれかにおいて、多重接続される自励式変換器を３相自励式変換器としたことを特徴とする多重接続した自励式変換器の制御装置。
交流系統と直流系統との間に接続され、複数の自励式変換器を直流側で直列多重接続した第１の自励式変換器と、前記直流系統と他の交流系統との間に接続され、複数の自励式変換器を直流側で直列多重接続した第２の自励式変換器と、これら第１第２の自励式変換器にそれぞれ対応して設けられた制御装置を備えた直流連系システムにおいて、前記第１及び／又は第２の自励式変換器の制御装置は、前記変換器の有効電力を指令値に制御する有効電力制御回路、前記変換器の直流電圧を指令値に制御する直流電圧制御回路、前記有効電力制御回路の出力または前記直流電圧制御回路の出力のいずれかを有効分電流指令値とし前記変換器に流れる交流電流検出値から演算された有効分電流との差に応じて各変換器に共通の有効分電圧指令値を得る有効分電流制御回路、前記変換器の無効電力を指令値に制御する無効電力制御回路、この無効電力制御回路の出力を無効分電流指令値とし前記変換器に流れる交流電流検出値から演算された無効分電流との差に応じて各変換器に共通の無効分電圧指令値を得る無効分電流制御回路、多重接続された各自励式変換器の直流出力電圧を指令する手段、各自励式変換器の直流出力電圧を検出する手段、各直流出力電圧指令値と検出された各直流出力電圧値との偏差を求める手段、これらの各偏差をそれぞれ共通の前記有効分電圧指令値と無効分電圧指令値に応じて有効分電圧成分と無効分電圧成分に割り振る手段、割り振られた各信号を各変換器に共通の前記有効分電圧指令値と前記無効分電圧指令値にそれぞれ加算する手段、これら各変換器毎に加算して得られた有効分電圧指令信号と無効分電圧指令信号に基いて各自励式変換器を制御する手段を備えたことを特徴とする直流連系システムを構成する多重接続した自励式変換器の制御装置。