JP4284879B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力系統に接続される無効電力補償装置に用いられる電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自励式無効電力補償装置では交流系統の動揺により電力が流入してくると直流電圧が上昇する。特に系統事故が起きると事故除去の時に事故相の電圧が瞬時に上昇し、過大な有効電力が流入してくる。従来の電力変換装置においては、通常、有効電流及び無効電流、あるいは変換器の直流電圧がフィードバック制御されているので、交流系統からの有効電力の流入は抑制され、直流コンデンサ電圧の増大が抑制されるが、系統事故を除去した場合など、交流系統電圧が瞬時に上昇した場合、従来の制御においては応答が遅く、直流電圧の上昇を招く結果となっていた。変換器制御の応答を高速に設定すると有効電力が流入してくる際に電流制御が効果的に動作して有効電力の流入を抑え、直流コンデンサ電圧の増大を抑制できる。しかしながら、このように応答を高速に設定すると、通常は系統の条件や自励式無効電力補償装置の構成により電流制御に際して発散や振動が生じ、動作が不安定になってしまう問題があり、応答を高速に設定するには限界があった。そのため制御の遅れにより電力が流入し、自励式無効電力補償装置の直流コンデンサ電圧が増大してしまう。変換器のスイッチング素子保護のため、直流コンデンサ電圧が直流過電圧保護レベルに達すると、変換器の直流過電圧保護回路が動作し、変換器が保護停止に至る。変換器が直流過電圧で保護停止してしまうと直流コンデンサが放電するまで変換器は運転を停止することになる。このときに急速に直流コンデンサを放電させることができなければ長い時間変換器が停止することとなる。図９は、特開平９−９５０９号公報に示された自励式無効電力補償装置の直流コンデンサとその充電装置である。図９において、１，４は自励式変換器、２はダイオードコンバータ、３は交流電源である。図９に示す無効電力補償装置では、従来、自励式変換器１の直流コンデンサ初期充電用にダイオードコンバータ２を用いて充電していたものを、ダイオードコンバータ２を自励式変換器４に置き換え、直流電圧上昇時には自励式変換装置を逆変換動作させることにより直流過電圧を抑制し、変換器が保護停止するのを防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の電力変換装置においては、変換器制御の応答を高速に設定して、系統の動揺によって大きな有効電力が流入することを抑制することができない場合があり、そのような場合、直流電圧上昇を抑制し変換器の保護停止を防止するために、従来は、上記特開平９−９５０９号公報に示すような自励式コンバータを接続する方法があった。また、このような方法の他に、直流コンデンサに対して並列にスイッチと抵抗を接続して直流電圧が上昇したらチョッパ動作を行って直流コンデンサの放電を行う方法や、直流コンデンサの容量を大きくして電力の流入に対する電圧変動を小さくする方法もあった。しかしこれらの方法は、通常の動作をしているときには使用しない装置を付加したり、あるいは通常の動作では過剰な仕様の部品を製品に使用することになるためコストが増大してしまう問題が生じる。
【０００４】
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、通常の動作時に使用しない装置を付加したり、通常の動作に過剰な仕様の部品を使用することなく、通常は安定に動作し、系統の動揺により系統から過大な電力が流入してきた際のみ、制御が通常より高速に動作できるようにして、直流過電圧により変換器が保護停止することが防止できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電流制御回路は、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて上記有効電流の制御ゲインを変更し、変換器の直流電圧が上昇する方向に所定値以上の過大な有効電流が流れる場合のみ、上記有効電流の制御ゲインを通常値より大きくしたものである。
【０００７】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電圧制御回路は、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて上記直流電圧の制御ゲインを変更し、上記検出される直流電圧値が所定値以上のときのみ、上記直流電圧の制御ゲインを通常値より大きくしたものである。
【０００９】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路と、交流系統での系統事故を検出する手段を備えた電力変換装置であって、系統事故が継続している間及び系統事故除去後設定した時間は、検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差の絶対値が設定値以下になったら上記電圧制御回路の積分項を０にするようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による電力変換装置を示す構成図である。図において、５は交流電圧系統、６は自励式変換器、７は変換器６の直流コンデンサ、８は変圧器、９は系統５から変換器６に流入する電流を検出する電流センサ、１０は電流センサ９が計測した電流を基に有効電流と無効電流に変換する演算を行う３相２相変換回路、１１は変換された上記有効電流と有効電流指令値との偏差に応じてゲインを変更して有効電流のフィードバック制御を行う有効電流制御回路、１２は無効電流指令値と３相２相変換回路１０が演算した無効電流とから無効電流のフィードバック制御を行う無効電流制御回路、１３は有効電流制御回路１１と無効電流制御回路１２が出力する２相電圧信号を３相電圧信号に変換する２相３相変換回路、１４は２相３相変換回路１３が出力する３相電圧信号から変調率と位相を演算する変調率・位相演算回路、１５は変調率・位相演算回路１４で演算した３相交流電圧の変調率・位相から自励式変換器６のスイッチング素子に与えるゲートパルス信号を演算するゲートパルス演算回路、１６はゲートパルス演算回路１５が演算したゲートパルス信号を増幅するゲートパルス増幅回路である。
【００１４】
次に動作について説明する。
図１において、交流電圧系統５より流入してくる電流を電流センサ９により検出し、検出された電流は、３相２相変換回路１０で有効電流と無効電流に変換される。変換された有効電流と無効電流はそれぞれ有効電流制御回路１１及び無効電流制御回路１２において指令値と比較され、フィードバック制御される。系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が上昇すると、自励式変換器６に大きな有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇するが、本実施の形態では、このとき、上記有効電流制御回路１１のゲインを変更して有効電流を高速にフィードバック制御する。即ち、系統事故などの事故除去後には大きな有効電力が流入し、有効電流と有効電流指令値との偏差は通常より大きくなる。この偏差が直流電圧が上昇する方向に所定値以上に増大した場合のみ、即ち直流コンデンサ７の電圧(変換器６の直流電圧)が所定値以上に上昇する方向に有効電流が流れる場合のみ、通常より有効電流制御回路１１のゲインを高くする。このようにすることにより過大な有効電力の流入を高速で抑制でき、直流過電圧により自励式変換器６が保護停止することが防止できる。
【００１５】
図２は変換器６から系統５へ流れる電流を正とした場合における実施の形態１に係る上記有効電流制御回路１１を示す構成図である。図において、１１１は有効電流指令値と有効電流との有効電流偏差を求める減算器、１１２は上記偏差に応じてゲインＫｐの値を段階的に変化させるゲイン設定器であり、例えば有効電流指令値との偏差が５％以上開いたとき、ゲインを元の値より２０倍大きな値とするよう設定する。１１３は減算器１１１が出力する偏差にゲイン設定器１１２によって設定された値を乗ずるゲイン、１１４はゲイン１１３の出力を積分する積分器、１１５はゲイン１１３からの出力と積分器１１４からの出力の和を計算する加算器である。
【００１６】
なお、上記実施の形態において、ゲインを決定するパラメータを有効電流指令値と検出された有効電流との偏差により行ったが、検出された有効電流値だけをパラメータとして、検出された有効電流値に応じて有効電流制御のゲインを変更する方式としてもよい。
【００１７】
また、上記実施の形態において、ゲインの変更は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変更しても良い。
【００１８】
また図１では電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
また、図１の有効電流指令値及び無効電流指令値は定数を設定してもよいし、変換器６の電圧制御ループを有するものにおいては、その電圧値を基に電流指令値を決定する方式としてもよい。
【００１９】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２による電力変換装置を示す構成図である。図において、図１と共通する部分は説明を省略する。１７は系統の交流電圧を検出する交流電圧センサ、１８は交流電圧センサ１７で計測した交流電圧と交流電圧指令値を基に交流電圧のフィードバック制御を行う交流電圧制御回路、１９は直流コンデンサ７の電圧（変換器６の直流電圧）を検出する直流電圧センサ、２０は直流電圧センサ１９で測定した直流コンデンサ電圧と直流コンデンサ電圧指令値との偏差に応じてゲインを変更して直流コンデンサ電圧のフィードバック制御を行う直流電圧制御回路、２１は交流電圧制御回路１８及び直流電圧制御回路２０と、系統５から変換器６に流入する電流を検出する電流センサ９の出力とから電流制御を行う電流制御回路２１である。
【００２０】
次に動作について説明する。
系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が動揺すると制御の遅れのため自励式変換器６に電流指令値以上の電流が流れる。そのため直流コンデンサ７の電圧の変動が起こる。特に事故除去時は交流電圧系統５の電圧の上昇により、自励式変換器６に過大な有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇する。そこで、直流電圧センサ１９により直流コンデンサ７の電圧を検出し、直流電圧制御回路２０において、検出された直流コンデンサ７の電圧値と直流電圧指令値との偏差を計算し、偏差が正、即ち検出された直流コンデンサ７の電圧値が直流電圧指令値より大きく、かつその偏差が所定値以上の大きさになったときのみ、直流電圧制御回路２０のゲインを通常より高くする。これにより、直流コンデンサ電圧の上昇が高速に抑制でき、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００２１】
図４は実施の形態２に係る上記直流電圧制御回路２０を示す構成図である。図において、２０１は直流電圧指令値と検出された直流コンデンサ７の電圧との偏差を求める減算器、２０２は上記偏差に応じてゲインＫｐの値を段階的に変化させるゲイン設定器であり、例えば直流電圧指令値との偏差が−５％以上開いたとき、ゲインを元の値より２倍大きな値とするよう設定する。２０３はゲイン設定器２０２により設定された値を減算器２０１から出力される偏差に乗ずるゲイン、２０４はゲイン２０３の出力を積分する積分器、２０５はゲイン２０３からの出力と積分器２０４からの出力の和を計算する加算器である。
【００２２】
なお、上記実施の形態において、ゲインを変更するパラメータを直流電圧指令値と検出された直流コンデンサの電圧値との偏差により行ったが、検出された直流コンデンサの電圧値だけをパラメータとして、検出された直流電圧値に応じて直流電圧値制御のゲインを変更する方式としてもよい。
【００２３】
また、上記実施の形態において、ゲインの変更は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変更しても良い。
【００２４】
また、図３では交流電圧センサ１７は、変圧器８の系統側の電圧を測定しているが、変圧器８の変換器側を測定するものであっても構わない。
また、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００２５】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３による電力変換装置を示す構成図である。図において、図１と共通する部分は説明を省略する。２２は有効電流指令値と３相２相変換回路１０が演算した有効電流とから有効電流のフィードバック制御を行う有効電流制御回路、２３は変換された有効電流と有効電流指令値の偏差を演算する減算器、２４は減算器２３で演算した有効電流偏差を有効電流偏差設定値と比較する比較器、２５は比較器２４の出力する値に応じて、変調率に加えるバイアス量を０バイアスまたは所定のバイアス量の間で切り換える切り換え回路、２６は切り換え回路２５の出力を変調率・位相演算回路１４が出力する変調率に加算する加算器である。
【００２６】
次に動作について説明する。
図５において、交流電圧系統５より流入してくる電流を電流センサ９により検出し、検出された電流は、３相２相変換回路１０で有効電流と無効電流に変換される。変換された有効電流と無効電流はそれぞれ有効電流制御回路２２及び無効電流制御回路１２において指令値と比較され、固定ゲインにてフィードバック制御される。系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が上昇すると、自励式変換器６に大きな有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇するが、本実施の形態では、減算器２３において変換された有効電流と有効電流指令値との偏差を演算し、比較器２４において、演算した有効電流偏差を有効電流偏差設定値と比較する。比較器２４で比較する有効電流偏差設定値は変換器の直流電圧が所定値以上に上昇する方向に有効電流偏差が増大したことを検出できる値に設定し、この有効電流偏差設定値以上に有効電流偏差が増大した場合、切り換え回路２５で所定の変調率バイアス（通常は最大の変調率となるバイアス）が出力されるように切り換え、加算器２６において、変調率・位相演算回路１４が出力する変調率に上記変調率バイアスを加算してゲ−トパルス演算回路１５へ出力し、ゲートパルス演算回路１５にてゲートパルス信号を演算する。変換器６はゲートパルス増幅回路１６からの信号により、本来出力される電圧より高い電圧を瞬時に出力することによって変換器から交流系統へ電力が流出し、直流コンデンサ７の直流電圧を瞬時に低下させることができる。このようにして直流過電圧により変換器６が保護停止することを防止できる。
【００２７】
なお、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアスの有無を判定するパラメータは有効電流指令値と有効電流検出値との偏差にしているが、これは有効電流検出値でもよく、有効電流検出値が所定値より大きいか否かによって変調率にバイアスをのせるかどうかを判定してもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアス量は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変化するようにしても良い。
【００２９】
また、上記実施の形態において、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００３０】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４による電力変換装置を示す構成図である。図において、図３、図５と共通する部分は説明を省略する。２７は直流電圧センサ１９で測定した直流コンデンサ電圧と直流コンデンサ電圧指令値を基に直流コンデンサ電圧のフィードバック制御を行う直流電圧制御回路、２８は直流電圧指令値と直流電圧センサ１９が検出した直流コンデンサ電圧検出値との偏差を演算する減算器、２９は減算器２８で演算した直流電圧偏差と直流電圧設定値とを比較する比較器である。
【００３１】
次に動作について説明する。
系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が動揺すると制御の遅れのため自励式変換器６に電流指令値以上の電流が流れる。そのため直流コンデンサ７の電圧の変動が起こる。特に事故除去時は交流電圧系統５の電圧の上昇により、自励式変換器６に過大な有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇するが、本実施の形態では、減算器２８において、直流電圧センサ１９により検出さた直流コンデンサ７の電圧値と直流電圧指令値との偏差を計算し、比較器２９において、演算した直流電圧偏差を直流電圧偏差設定値と比較する。直流コンデンサ電圧の上昇により直流電圧指令値との偏差が増大し、直流電圧偏差設定値以上に偏差が増大した場合、切り換え回路２５で所定の変調率バイアス（通常は最大の変調率となるバイアス）が出力されるように切り換え、加算器２６において、変調率・位相演算回路１４が出力する通常の変調率に上記変調率バイアスを加算してゲ−トパルス演算回路１５へ出力し、ゲートパルス演算回路１５にてゲートパルス信号を演算する。変換器６はゲートパルス増幅回路１６からの信号により、本来出力される電圧より高い出力電圧を変換器６より瞬時に出力することによって、変換器より電力が流出し、直流コンデンサ７の直流電圧を瞬時に低下させることができる。このようにして直流過電圧により変換器６が保護停止することを防止できる。
【００３２】
なお、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアスの有無を判定するパラメータは直流電圧指令値と直流コンデンサ電圧検出値との偏差にしているが、直流コンデンサ電圧の検出値をそのまま使用してもかまわない。
【００３３】
また、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアス量は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変化するようにしても良い。
【００３４】
また、上記実施の形態において、交流電圧センサ１７は変圧器８の系統側の電圧を測定するものであっても、変圧器８の変換器側を測定するものであっても構わない。
また、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００３５】
実施の形態５．
図７は本発明の実施の形態５による電力変換装置を示す構成図である。図において、図２と共通する部分は説明を省略する。３０は交流系統事故検出手段、３１は交流系統事故検出手段３０の出力に応じて定格の直流電圧指令値と事故時の直流電圧指令値の切り換えを行う切り換え回路である。３２は直流電圧制御回路であり、その制御方式は、例えば一般的な固定ゲインによる制御でも、実施の形態２と同様の可変ゲインを用いた制御であってもよい。
【００３６】
次に動作について説明する。
系統事故検出手段３０が系統事故を検出すると、系統事故が継続している間、切り換え回路３１により直流電圧指令値を定格より低く設定した値に下げる。これにより直流コンデンサ電圧を低下させ、このことにより直流過電圧レベルに対して余裕が増すため、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００３７】
なお、交流電圧センサ１７は変圧器８の系統側の電圧を測定するものであっても、変圧器８の変換器側を測定するものであっても構わない。
【００３８】
また、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００３９】
実施の形態６．
図８は本発明の実施の形態６による電力変換装置の主要部を示す構成図であり、電力変換装置の直流電圧制御回路を示す構成図である。図において、３３は直流電圧指令値と直流コンデンサ電圧の検出値との偏差をとる減算器、３４は減算器３３の出力にゲインを乗ずる比例ゲイン、３６は比例ゲイン３４の出力を積分する機能と、後述の論理積３５の出力に応じて出力を０にリセットする機能とを備えた積分器、３７は比例ゲイン３４の出力と積分器３６の出力との和を計算する加算器、３８は減算器３３の出力の絶対値を取る絶対値変換手段、３９は絶対値変換手段３８の出力と直流電圧誤差設定値との比較を行う比較器、３０は交流電圧系統事故を検出する事故検出手段、４０は交流電圧系統事故除去を検出する事故除去検出手段、４２は事故除去検出手段４０が事故除去を検出したら設定された時間、事故除去の信号を維持するタイマー、３５は事故検出装置３０とタイマー４１の出力の論理和４２と、比較器３９の出力との論理積である。
【００４０】
次に動作について説明する。
系統事故検出手段３０が系統事故を検出すると系統事故検出手段３０から系統事故が持続している間、事故検出信号を出力し続ける。この事故検出信号が出力されている間に直流電圧指令値と直流コンデンサ電圧検出値との偏差を減算器３３により演算し、絶対値変換手段３８により絶対値に変換し、この値が設定値より小さい場合、直流電圧制御の積分項をリセットして０にする。また、事故除去検出手段４０が事故除去を検出した後も、タイマー４１で設定された時間は直流電圧指令値と直流電圧検出値との偏差の絶対値が設定された値より小さくなると、直流電圧制御の積分項をリセットして０にする。このことにより系統事故により直流コンデンサ電圧が動揺して直流電圧制御の積分項に値が残り、直流電圧制御が振動して直流過電圧レベルに達して、変換器が保護停止することを防止できる。
なお、比例ゲイン３４は固定ゲインでも、実施の形態２に用いた偏差によって値を変更する可変ゲインでもかまわない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電流制御回路は、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて上記有効電流の制御ゲインを変更し、変換器の直流電圧が上昇する方向に所定値以上の過大な有効電流が流れる場合のみ、上記有効電流の制御ゲインを通常値より大きくしたので、通常の動作時に使用しない装置を付加したり、通常の動作に過剰な仕様の部品を使用することなく、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４３】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電圧制御回路は、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて上記直流電圧の制御ゲインを変更し、上記検出される直流電圧値が所定値以上のときのみ、上記直流電圧の制御ゲインを通常値より大きくしたので、通常の動作時に使用しない装置を付加したり、通常の動作に過剰な仕様の部品を使用することなく、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４５】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたので、変換器より電力を流出させて直流電圧を減少させ、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４６】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたので、変換器より電力を流出させて直流電圧を減少させ、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４８】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路と、交流系統での系統事故を検出する手段を備えた電力変換装置であって、系統事故が継続している間及び系統事故除去後設定した時間は、検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差の絶対値が設定値以下になったら上記電圧制御回路の積分項を０にするようにしたので、系統の動揺により直流電圧が変動して直流電圧制御が振動した場合に直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による電力変換装置を示す構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る有効電流制御回路を示す構成図である。
【図３】 本発明の実施の形態２による電力変換装置を示す構成図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る直流電圧制御回路を示す構成図である。
【図５】 本発明の実施の形態３による電力変換装置を示す構成図である。
【図６】 本発明の実施の形態４による電力変換装置を示す構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態５による電力変換装置を示す構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態６に係る直流電圧制御回路を示す構成図である。
【図９】 従来の電力変換装置を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１，４，６ 自励式変換器、２ ダイオードコンバータ、３ 交流電源、５ 交流電圧系統、７ 直流コンデンサ、８ 変圧器、９ 電流センサ、１０ ３相２相変換回路、１１，２２ 有効電流制御回路、１２ 無効電流制御回路、１３２相３相変換回路、１４ 変調率・位相演算回路、１５ ゲートパルス演算回路、１６ ゲートパルス増幅回路、１７ 交流電圧センサ、１８ 交流電圧制御回路、１９ 直流電圧センサ、２０，２７，３２ 直流電圧制御回路、２１ 電流制御回路、２３，２８，３３，１１１，２０１ 減算器、２４，２９，３９ 比較器、２５，３１ 切り換え回路、２６，３７，１１５，２０５ 加算器、３０ 交流系統事故検出手段、３４ 比例ゲイン、３５ 論理積、３６，１１４，２０４ 積分器、３８ 絶対値変換手段、４０ 事故除去検出手段、４１ タイマー、４２ 論理和、１１２，２０２ ゲイン設定器、１１３，２０３ ゲイン。
【発明の属する技術分野】
この発明は電力系統に接続される無効電力補償装置に用いられる電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自励式無効電力補償装置では交流系統の動揺により電力が流入してくると直流電圧が上昇する。特に系統事故が起きると事故除去の時に事故相の電圧が瞬時に上昇し、過大な有効電力が流入してくる。従来の電力変換装置においては、通常、有効電流及び無効電流、あるいは変換器の直流電圧がフィードバック制御されているので、交流系統からの有効電力の流入は抑制され、直流コンデンサ電圧の増大が抑制されるが、系統事故を除去した場合など、交流系統電圧が瞬時に上昇した場合、従来の制御においては応答が遅く、直流電圧の上昇を招く結果となっていた。変換器制御の応答を高速に設定すると有効電力が流入してくる際に電流制御が効果的に動作して有効電力の流入を抑え、直流コンデンサ電圧の増大を抑制できる。しかしながら、このように応答を高速に設定すると、通常は系統の条件や自励式無効電力補償装置の構成により電流制御に際して発散や振動が生じ、動作が不安定になってしまう問題があり、応答を高速に設定するには限界があった。そのため制御の遅れにより電力が流入し、自励式無効電力補償装置の直流コンデンサ電圧が増大してしまう。変換器のスイッチング素子保護のため、直流コンデンサ電圧が直流過電圧保護レベルに達すると、変換器の直流過電圧保護回路が動作し、変換器が保護停止に至る。変換器が直流過電圧で保護停止してしまうと直流コンデンサが放電するまで変換器は運転を停止することになる。このときに急速に直流コンデンサを放電させることができなければ長い時間変換器が停止することとなる。図９は、特開平９−９５０９号公報に示された自励式無効電力補償装置の直流コンデンサとその充電装置である。図９において、１，４は自励式変換器、２はダイオードコンバータ、３は交流電源である。図９に示す無効電力補償装置では、従来、自励式変換器１の直流コンデンサ初期充電用にダイオードコンバータ２を用いて充電していたものを、ダイオードコンバータ２を自励式変換器４に置き換え、直流電圧上昇時には自励式変換装置を逆変換動作させることにより直流過電圧を抑制し、変換器が保護停止するのを防止していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の電力変換装置においては、変換器制御の応答を高速に設定して、系統の動揺によって大きな有効電力が流入することを抑制することができない場合があり、そのような場合、直流電圧上昇を抑制し変換器の保護停止を防止するために、従来は、上記特開平９−９５０９号公報に示すような自励式コンバータを接続する方法があった。また、このような方法の他に、直流コンデンサに対して並列にスイッチと抵抗を接続して直流電圧が上昇したらチョッパ動作を行って直流コンデンサの放電を行う方法や、直流コンデンサの容量を大きくして電力の流入に対する電圧変動を小さくする方法もあった。しかしこれらの方法は、通常の動作をしているときには使用しない装置を付加したり、あるいは通常の動作では過剰な仕様の部品を製品に使用することになるためコストが増大してしまう問題が生じる。
【０００４】
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、通常の動作時に使用しない装置を付加したり、通常の動作に過剰な仕様の部品を使用することなく、通常は安定に動作し、系統の動揺により系統から過大な電力が流入してきた際のみ、制御が通常より高速に動作できるようにして、直流過電圧により変換器が保護停止することが防止できる電力変換装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電流制御回路は、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて上記有効電流の制御ゲインを変更し、変換器の直流電圧が上昇する方向に所定値以上の過大な有効電流が流れる場合のみ、上記有効電流の制御ゲインを通常値より大きくしたものである。
【０００７】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電圧制御回路は、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて上記直流電圧の制御ゲインを変更し、上記検出される直流電圧値が所定値以上のときのみ、上記直流電圧の制御ゲインを通常値より大きくしたものである。
【０００９】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたものである。
【００１０】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたものである。
【００１２】
また、本発明の電力変換装置は、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路と、交流系統での系統事故を検出する手段を備えた電力変換装置であって、系統事故が継続している間及び系統事故除去後設定した時間は、検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差の絶対値が設定値以下になったら上記電圧制御回路の積分項を０にするようにしたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１を図を用いて説明する。
図１は本発明の実施の形態１による電力変換装置を示す構成図である。図において、５は交流電圧系統、６は自励式変換器、７は変換器６の直流コンデンサ、８は変圧器、９は系統５から変換器６に流入する電流を検出する電流センサ、１０は電流センサ９が計測した電流を基に有効電流と無効電流に変換する演算を行う３相２相変換回路、１１は変換された上記有効電流と有効電流指令値との偏差に応じてゲインを変更して有効電流のフィードバック制御を行う有効電流制御回路、１２は無効電流指令値と３相２相変換回路１０が演算した無効電流とから無効電流のフィードバック制御を行う無効電流制御回路、１３は有効電流制御回路１１と無効電流制御回路１２が出力する２相電圧信号を３相電圧信号に変換する２相３相変換回路、１４は２相３相変換回路１３が出力する３相電圧信号から変調率と位相を演算する変調率・位相演算回路、１５は変調率・位相演算回路１４で演算した３相交流電圧の変調率・位相から自励式変換器６のスイッチング素子に与えるゲートパルス信号を演算するゲートパルス演算回路、１６はゲートパルス演算回路１５が演算したゲートパルス信号を増幅するゲートパルス増幅回路である。
【００１４】
次に動作について説明する。
図１において、交流電圧系統５より流入してくる電流を電流センサ９により検出し、検出された電流は、３相２相変換回路１０で有効電流と無効電流に変換される。変換された有効電流と無効電流はそれぞれ有効電流制御回路１１及び無効電流制御回路１２において指令値と比較され、フィードバック制御される。系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が上昇すると、自励式変換器６に大きな有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇するが、本実施の形態では、このとき、上記有効電流制御回路１１のゲインを変更して有効電流を高速にフィードバック制御する。即ち、系統事故などの事故除去後には大きな有効電力が流入し、有効電流と有効電流指令値との偏差は通常より大きくなる。この偏差が直流電圧が上昇する方向に所定値以上に増大した場合のみ、即ち直流コンデンサ７の電圧(変換器６の直流電圧)が所定値以上に上昇する方向に有効電流が流れる場合のみ、通常より有効電流制御回路１１のゲインを高くする。このようにすることにより過大な有効電力の流入を高速で抑制でき、直流過電圧により自励式変換器６が保護停止することが防止できる。
【００１５】
図２は変換器６から系統５へ流れる電流を正とした場合における実施の形態１に係る上記有効電流制御回路１１を示す構成図である。図において、１１１は有効電流指令値と有効電流との有効電流偏差を求める減算器、１１２は上記偏差に応じてゲインＫｐの値を段階的に変化させるゲイン設定器であり、例えば有効電流指令値との偏差が５％以上開いたとき、ゲインを元の値より２０倍大きな値とするよう設定する。１１３は減算器１１１が出力する偏差にゲイン設定器１１２によって設定された値を乗ずるゲイン、１１４はゲイン１１３の出力を積分する積分器、１１５はゲイン１１３からの出力と積分器１１４からの出力の和を計算する加算器である。
【００１６】
なお、上記実施の形態において、ゲインを決定するパラメータを有効電流指令値と検出された有効電流との偏差により行ったが、検出された有効電流値だけをパラメータとして、検出された有効電流値に応じて有効電流制御のゲインを変更する方式としてもよい。
【００１７】
また、上記実施の形態において、ゲインの変更は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変更しても良い。
【００１８】
また図１では電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
また、図１の有効電流指令値及び無効電流指令値は定数を設定してもよいし、変換器６の電圧制御ループを有するものにおいては、その電圧値を基に電流指令値を決定する方式としてもよい。
【００１９】
実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２による電力変換装置を示す構成図である。図において、図１と共通する部分は説明を省略する。１７は系統の交流電圧を検出する交流電圧センサ、１８は交流電圧センサ１７で計測した交流電圧と交流電圧指令値を基に交流電圧のフィードバック制御を行う交流電圧制御回路、１９は直流コンデンサ７の電圧（変換器６の直流電圧）を検出する直流電圧センサ、２０は直流電圧センサ１９で測定した直流コンデンサ電圧と直流コンデンサ電圧指令値との偏差に応じてゲインを変更して直流コンデンサ電圧のフィードバック制御を行う直流電圧制御回路、２１は交流電圧制御回路１８及び直流電圧制御回路２０と、系統５から変換器６に流入する電流を検出する電流センサ９の出力とから電流制御を行う電流制御回路２１である。
【００２０】
次に動作について説明する。
系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が動揺すると制御の遅れのため自励式変換器６に電流指令値以上の電流が流れる。そのため直流コンデンサ７の電圧の変動が起こる。特に事故除去時は交流電圧系統５の電圧の上昇により、自励式変換器６に過大な有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇する。そこで、直流電圧センサ１９により直流コンデンサ７の電圧を検出し、直流電圧制御回路２０において、検出された直流コンデンサ７の電圧値と直流電圧指令値との偏差を計算し、偏差が正、即ち検出された直流コンデンサ７の電圧値が直流電圧指令値より大きく、かつその偏差が所定値以上の大きさになったときのみ、直流電圧制御回路２０のゲインを通常より高くする。これにより、直流コンデンサ電圧の上昇が高速に抑制でき、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００２１】
図４は実施の形態２に係る上記直流電圧制御回路２０を示す構成図である。図において、２０１は直流電圧指令値と検出された直流コンデンサ７の電圧との偏差を求める減算器、２０２は上記偏差に応じてゲインＫｐの値を段階的に変化させるゲイン設定器であり、例えば直流電圧指令値との偏差が−５％以上開いたとき、ゲインを元の値より２倍大きな値とするよう設定する。２０３はゲイン設定器２０２により設定された値を減算器２０１から出力される偏差に乗ずるゲイン、２０４はゲイン２０３の出力を積分する積分器、２０５はゲイン２０３からの出力と積分器２０４からの出力の和を計算する加算器である。
【００２２】
なお、上記実施の形態において、ゲインを変更するパラメータを直流電圧指令値と検出された直流コンデンサの電圧値との偏差により行ったが、検出された直流コンデンサの電圧値だけをパラメータとして、検出された直流電圧値に応じて直流電圧値制御のゲインを変更する方式としてもよい。
【００２３】
また、上記実施の形態において、ゲインの変更は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変更しても良い。
【００２４】
また、図３では交流電圧センサ１７は、変圧器８の系統側の電圧を測定しているが、変圧器８の変換器側を測定するものであっても構わない。
また、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００２５】
実施の形態３．
図５は本発明の実施の形態３による電力変換装置を示す構成図である。図において、図１と共通する部分は説明を省略する。２２は有効電流指令値と３相２相変換回路１０が演算した有効電流とから有効電流のフィードバック制御を行う有効電流制御回路、２３は変換された有効電流と有効電流指令値の偏差を演算する減算器、２４は減算器２３で演算した有効電流偏差を有効電流偏差設定値と比較する比較器、２５は比較器２４の出力する値に応じて、変調率に加えるバイアス量を０バイアスまたは所定のバイアス量の間で切り換える切り換え回路、２６は切り換え回路２５の出力を変調率・位相演算回路１４が出力する変調率に加算する加算器である。
【００２６】
次に動作について説明する。
図５において、交流電圧系統５より流入してくる電流を電流センサ９により検出し、検出された電流は、３相２相変換回路１０で有効電流と無効電流に変換される。変換された有効電流と無効電流はそれぞれ有効電流制御回路２２及び無効電流制御回路１２において指令値と比較され、固定ゲインにてフィードバック制御される。系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が上昇すると、自励式変換器６に大きな有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇するが、本実施の形態では、減算器２３において変換された有効電流と有効電流指令値との偏差を演算し、比較器２４において、演算した有効電流偏差を有効電流偏差設定値と比較する。比較器２４で比較する有効電流偏差設定値は変換器の直流電圧が所定値以上に上昇する方向に有効電流偏差が増大したことを検出できる値に設定し、この有効電流偏差設定値以上に有効電流偏差が増大した場合、切り換え回路２５で所定の変調率バイアス（通常は最大の変調率となるバイアス）が出力されるように切り換え、加算器２６において、変調率・位相演算回路１４が出力する変調率に上記変調率バイアスを加算してゲ−トパルス演算回路１５へ出力し、ゲートパルス演算回路１５にてゲートパルス信号を演算する。変換器６はゲートパルス増幅回路１６からの信号により、本来出力される電圧より高い電圧を瞬時に出力することによって変換器から交流系統へ電力が流出し、直流コンデンサ７の直流電圧を瞬時に低下させることができる。このようにして直流過電圧により変換器６が保護停止することを防止できる。
【００２７】
なお、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアスの有無を判定するパラメータは有効電流指令値と有効電流検出値との偏差にしているが、これは有効電流検出値でもよく、有効電流検出値が所定値より大きいか否かによって変調率にバイアスをのせるかどうかを判定してもよい。
【００２８】
また、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアス量は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変化するようにしても良い。
【００２９】
また、上記実施の形態において、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００３０】
実施の形態４．
図６は本発明の実施の形態４による電力変換装置を示す構成図である。図において、図３、図５と共通する部分は説明を省略する。２７は直流電圧センサ１９で測定した直流コンデンサ電圧と直流コンデンサ電圧指令値を基に直流コンデンサ電圧のフィードバック制御を行う直流電圧制御回路、２８は直流電圧指令値と直流電圧センサ１９が検出した直流コンデンサ電圧検出値との偏差を演算する減算器、２９は減算器２８で演算した直流電圧偏差と直流電圧設定値とを比較する比較器である。
【００３１】
次に動作について説明する。
系統事故などにより交流電圧系統５の電圧が動揺すると制御の遅れのため自励式変換器６に電流指令値以上の電流が流れる。そのため直流コンデンサ７の電圧の変動が起こる。特に事故除去時は交流電圧系統５の電圧の上昇により、自励式変換器６に過大な有効電力が流れ込み直流コンデンサ７の電圧が上昇するが、本実施の形態では、減算器２８において、直流電圧センサ１９により検出さた直流コンデンサ７の電圧値と直流電圧指令値との偏差を計算し、比較器２９において、演算した直流電圧偏差を直流電圧偏差設定値と比較する。直流コンデンサ電圧の上昇により直流電圧指令値との偏差が増大し、直流電圧偏差設定値以上に偏差が増大した場合、切り換え回路２５で所定の変調率バイアス（通常は最大の変調率となるバイアス）が出力されるように切り換え、加算器２６において、変調率・位相演算回路１４が出力する通常の変調率に上記変調率バイアスを加算してゲ−トパルス演算回路１５へ出力し、ゲートパルス演算回路１５にてゲートパルス信号を演算する。変換器６はゲートパルス増幅回路１６からの信号により、本来出力される電圧より高い出力電圧を変換器６より瞬時に出力することによって、変換器より電力が流出し、直流コンデンサ７の直流電圧を瞬時に低下させることができる。このようにして直流過電圧により変換器６が保護停止することを防止できる。
【００３２】
なお、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアスの有無を判定するパラメータは直流電圧指令値と直流コンデンサ電圧検出値との偏差にしているが、直流コンデンサ電圧の検出値をそのまま使用してもかまわない。
【００３３】
また、上記実施の形態において、変調率にのせるバイアス量は偏差に応じて１段階のものを示したが、複数段でもよく、また連続的に変化するようにしても良い。
【００３４】
また、上記実施の形態において、交流電圧センサ１７は変圧器８の系統側の電圧を測定するものであっても、変圧器８の変換器側を測定するものであっても構わない。
また、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００３５】
実施の形態５．
図７は本発明の実施の形態５による電力変換装置を示す構成図である。図において、図２と共通する部分は説明を省略する。３０は交流系統事故検出手段、３１は交流系統事故検出手段３０の出力に応じて定格の直流電圧指令値と事故時の直流電圧指令値の切り換えを行う切り換え回路である。３２は直流電圧制御回路であり、その制御方式は、例えば一般的な固定ゲインによる制御でも、実施の形態２と同様の可変ゲインを用いた制御であってもよい。
【００３６】
次に動作について説明する。
系統事故検出手段３０が系統事故を検出すると、系統事故が継続している間、切り換え回路３１により直流電圧指令値を定格より低く設定した値に下げる。これにより直流コンデンサ電圧を低下させ、このことにより直流過電圧レベルに対して余裕が増すため、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００３７】
なお、交流電圧センサ１７は変圧器８の系統側の電圧を測定するものであっても、変圧器８の変換器側を測定するものであっても構わない。
【００３８】
また、電流センサ９は、変圧器８の系統側の電流を測定しているが、変圧器８の変換器側または変換器６が出力した電流を直接検出してもよい。
【００３９】
実施の形態６．
図８は本発明の実施の形態６による電力変換装置の主要部を示す構成図であり、電力変換装置の直流電圧制御回路を示す構成図である。図において、３３は直流電圧指令値と直流コンデンサ電圧の検出値との偏差をとる減算器、３４は減算器３３の出力にゲインを乗ずる比例ゲイン、３６は比例ゲイン３４の出力を積分する機能と、後述の論理積３５の出力に応じて出力を０にリセットする機能とを備えた積分器、３７は比例ゲイン３４の出力と積分器３６の出力との和を計算する加算器、３８は減算器３３の出力の絶対値を取る絶対値変換手段、３９は絶対値変換手段３８の出力と直流電圧誤差設定値との比較を行う比較器、３０は交流電圧系統事故を検出する事故検出手段、４０は交流電圧系統事故除去を検出する事故除去検出手段、４２は事故除去検出手段４０が事故除去を検出したら設定された時間、事故除去の信号を維持するタイマー、３５は事故検出装置３０とタイマー４１の出力の論理和４２と、比較器３９の出力との論理積である。
【００４０】
次に動作について説明する。
系統事故検出手段３０が系統事故を検出すると系統事故検出手段３０から系統事故が持続している間、事故検出信号を出力し続ける。この事故検出信号が出力されている間に直流電圧指令値と直流コンデンサ電圧検出値との偏差を減算器３３により演算し、絶対値変換手段３８により絶対値に変換し、この値が設定値より小さい場合、直流電圧制御の積分項をリセットして０にする。また、事故除去検出手段４０が事故除去を検出した後も、タイマー４１で設定された時間は直流電圧指令値と直流電圧検出値との偏差の絶対値が設定された値より小さくなると、直流電圧制御の積分項をリセットして０にする。このことにより系統事故により直流コンデンサ電圧が動揺して直流電圧制御の積分項に値が残り、直流電圧制御が振動して直流過電圧レベルに達して、変換器が保護停止することを防止できる。
なお、比例ゲイン３４は固定ゲインでも、実施の形態２に用いた偏差によって値を変更する可変ゲインでもかまわない。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電流制御回路は、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて上記有効電流の制御ゲインを変更し、変換器の直流電圧が上昇する方向に所定値以上の過大な有効電流が流れる場合のみ、上記有効電流の制御ゲインを通常値より大きくしたので、通常の動作時に使用しない装置を付加したり、通常の動作に過剰な仕様の部品を使用することなく、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４３】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電圧制御回路は、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて上記直流電圧の制御ゲインを変更し、上記検出される直流電圧値が所定値以上のときのみ、上記直流電圧の制御ゲインを通常値より大きくしたので、通常の動作時に使用しない装置を付加したり、通常の動作に過剰な仕様の部品を使用することなく、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４５】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたので、変換器より電力を流出させて直流電圧を減少させ、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４６】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたので、変換器より電力を流出させて直流電圧を減少させ、直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【００４８】
また、この発明によれば、交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路と、交流系統での系統事故を検出する手段を備えた電力変換装置であって、系統事故が継続している間及び系統事故除去後設定した時間は、検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差の絶対値が設定値以下になったら上記電圧制御回路の積分項を０にするようにしたので、系統の動揺により直流電圧が変動して直流電圧制御が振動した場合に直流過電圧により変換器が保護停止することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による電力変換装置を示す構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る有効電流制御回路を示す構成図である。
【図３】 本発明の実施の形態２による電力変換装置を示す構成図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る直流電圧制御回路を示す構成図である。
【図５】 本発明の実施の形態３による電力変換装置を示す構成図である。
【図６】 本発明の実施の形態４による電力変換装置を示す構成図である。
【図７】 本発明の実施の形態５による電力変換装置を示す構成図である。
【図８】 本発明の実施の形態６に係る直流電圧制御回路を示す構成図である。
【図９】 従来の電力変換装置を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１，４，６ 自励式変換器、２ ダイオードコンバータ、３ 交流電源、５ 交流電圧系統、７ 直流コンデンサ、８ 変圧器、９ 電流センサ、１０ ３相２相変換回路、１１，２２ 有効電流制御回路、１２ 無効電流制御回路、１３２相３相変換回路、１４ 変調率・位相演算回路、１５ ゲートパルス演算回路、１６ ゲートパルス増幅回路、１７ 交流電圧センサ、１８ 交流電圧制御回路、１９ 直流電圧センサ、２０，２７，３２ 直流電圧制御回路、２１ 電流制御回路、２３，２８，３３，１１１，２０１ 減算器、２４，２９，３９ 比較器、２５，３１ 切り換え回路、２６，３７，１１５，２０５ 加算器、３０ 交流系統事故検出手段、３４ 比例ゲイン、３５ 論理積、３６，１１４，２０４ 積分器、３８ 絶対値変換手段、４０ 事故除去検出手段、４１ タイマー、４２ 論理和、１１２，２０２ ゲイン設定器、１１３，２０３ ゲイン。
Claims (5)
- 交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電流制御回路は、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて上記有効電流の制御ゲインを変更し、変換器の直流電圧が上昇する方向に所定値以上の過大な有効電流が流れる場合のみ、上記有効電流の制御ゲインを通常値より大きくしたことを特徴とする電力変換装置。
- 交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、上記電圧制御回路は、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて上記直流電圧の制御ゲインを変更し、上記検出される直流電圧値が所定値以上のときのみ、上記直流電圧の制御ゲインを通常値より大きくしたことを特徴とする電力変換装置。
- 交流系統に接続され、有効電流及び無効電流を個別にフィードバック制御可能な電流制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される有効電流値、または検出される有効電流値と有効電流指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
- 交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路を備えた電力変換装置であって、検出される直流電圧値、または検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差に応じて、所定の変調率バイアスを通常の変調率に加え、上記変換器への電圧パルス信号を出力するようにしたことを特徴とする電力変換装置。
- 交流系統に接続され、変換器の直流電圧をフィードバック制御可能な電圧制御回路と、上記交流系統での系統事故を検出する手段を備えた電力変換装置であって、上記系統事故が継続している間及び上記系統事故除去後設定した時間は、検出される直流電圧値と直流電圧指令値との偏差の絶対値が設定値以下になったら上記電圧制御回路の積分項を０にするようにしたことを特徴とする電力変換装置。
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