JP6305653B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
そこで、高圧用途に適した多重変圧器を必要としない電力変換装置として、複数の変換器の出力をカスケード接続したマルチレベル変換器が提案されており、その中の一つにモジュラーマルチレベル変換器がある。
三相MMCの場合は、各相個別にアームを構成し、カスケード接続されている変換器セル総数の半分の変換器セルの出力端を交流端子、各相アームの両端は互いに接続され、それぞれの端子を直流端子としており、各相アームは正側アーム、負側アームの2つのアームより構成される。MMC変換器の各変換器セル出力は、MMC変換器の交流端および直流端子の両側に接続されているため、各変換器セルは、直流および交流の両方を出力するという特徴を持つ。
また、直流線路での事故は、線路上の保護リレーにより、事故の検知および除去を行っているが、上記保護リレーは半導体スイッチング素子の動作に比べ遅いという問題がある。つまり、変換器により事故電流の抑制を行った場合、保護リレーが動作する前に事故を検知する情報である直流電流が遮断され、事故点の検知および除去が行えないという問題が生じる。
前記複数相に対応する複数の正側アームおよび前記複数の負側アームのそれぞれは、互いに直列接続された複数のスイッチング素子の直列体と、この直列体に並列接続された直流コンデンサから成る変換器セルを、1つあるいは複数直列接続して構成され、
前記制御装置は、前記正側アームに対する第1の電圧指令値と前記負側アームに対する第2の電圧指令値を生成する電圧指令生成部を有して、前記正側アームおよび負側アーム内の前記変換器セルのスイッチング素子を制御し、前記直流線路における直流短絡事故を検知した場合に、前記電力変換器の直流端子から前記直流線路内の保護リレーを動作させることが可能な所定の直流電圧を出力させるものである。
以下、この発明の実施の形態1に係る電力変換装置を図1から図6に基づいて詳細に説明する。図1は、この発明の実施の形態1による電力変換装置を使用した2端子HVDC(High−Voltage DC Transmission)システムの概略構成図である。
図1に示すように、交流系統9A、9Bと接続された電力変換器1A、1Bは、それぞれの直流端子を直流線路2、3で接続することで2端子HVDCシステムを構成している。この構成において、直流線路2、3内は、センサ群91A、91B、直流遮断器群92A、92Bおよび保護リレー93A、93Bを備える。直流線路2、3において直流短絡事故90が発生した場合、直流端子に流れる事故電流をセンサ群91A、91Bにより検知し、保護リレー93A、93Bが事故判別を行い、直流遮断器群92A、92Bを開放する。
電力変換器1の各相は、正側アーム5U、5V、5Wと負側アーム6U、6V、6Wのそれぞれが直列接続され、その接続点である交流端7U、7V、7Wが各相交流線に接続される相アーム4U、4V、4Wで構成されている。図2においては、交流端7U、7V、7Wは各相交流線に直接接続されているが、3巻線トランスを介して各相交流線に接続してもよい。
3つの相アーム4U、4V、4Wの内、正側アーム5U、5V、5Wの一端(交流端7U、7V、7Wの反対側)は互いに接続されて正の直流線路2に、負側アーム6U、6V、6Wの一端は互いに接続されて負の直流線路3に接続され、3つの相アーム4U、4V、4Wが正負の直流線路2、3間に並列接続されるような構成になっている。
なお、アームリアクトル11U、11V、11Wが挿入される位置は、各アーム内のいずれの位置でもよく、正負に分けて複数個の構成であってもよい。
また、制御装置100は、電圧指令値生成部とPWM回路を備えてゲート信号を生成し、各相の正側アーム5U、5V、5Wと負側アーム6U、6V、6W内の各変換器セル10を制御する。なお、制御装置100の構成の詳細は後述する図5で説明する。
なお、各相の交流電流Iacおよび直流電流Idc(図5参照)は、図示しない電流検出器により検出してもよく、各相の正側アーム5U、5V、5W、負側アーム6U、6V、6Wにそれぞれ流れる正側アーム電流ipu、ipv、ipw、負側アーム電流inu、inv、inwから演算して用いてもよい。
図3の変換器セル20は、複数(図示の場合は2個)のスイッチ21、22が直列に接続された直列体23と、この直列体23に並列接続され直流電圧を平滑化する直流コンデンサ29とから構成される。それぞれのスイッチ21、22は、半導体スイッチング素子21s、22s(以下、単にスイッチング素子と称す)とダイオード21d、22dが逆並列に接続された構成となっている。
スイッチング素子21s、22sは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)やGCT(Gate Commutated Turn−off thyristor)等の自己消弧形のスイッチング素子が用いられる。
図4の変換器セル30は、2つの直列体35、36を並列接続し、さらに直列体35、36に並列接続され直流電圧を平滑化する直流コンデンサ39を備えて構成される。直列体35は、それぞれダイオード31d、32dが逆並列に接続された複数(図示の場合は2個)のスイッチング素子31s、32sを直列接続して構成される。また、直列体36は、どちらか一方はダイオード33のみで、他方はダイオード34dが逆並列に接続されたスイッチング素子34sを直列接続して構成される。スイッチング素子31s、32s、34sは、IGBTやGCT等の自己消弧形のスイッチング素子から成り、それぞれダイオード31d、32d、34dが逆並列に接続されて構成されるスイッチ31、32、34が用いられる。
正側アーム5U、5V、5W内の変換器セル10は、図3に示すように直流コンデンサ29両端の正電圧および零電圧を出力することが可能である変換器セル20、または図4に示すように直流コンデンサ39両端の正電圧、負電圧および零電圧を出力することが可能である変換器セル30、または変換器セル20と変換器セル30の両方を含むように構成する。
一方、負側アーム6U、6V、6W内の変換器セル10は、図4に示すように直流コンデンサ39両端の正電圧、負電圧および零電圧を出力することが可能である変換器セル30のみで構成する。
制御装置100は、上述したように各制御系から成る電圧指令値生成部とPWM回路とを備える。電圧指令値生成部は、検出した電流値・電圧値を制御で用いる信号に変換する規格化/演算部110と、直流電流Idcと直流電圧Vdcに基づいて直流電圧指令値Kdc*を生成して直流端子電圧を制御するDC−AVR・DC−ACR制御部(直流定電圧・直流定電流制御器)120と、DC−AVR・DC−ACR制御部120で得られた直流電圧指令値Kdc*と直流電圧調整量△Vdc*および直流短絡事故検出信号DCfaultに基づいて、正側アーム・負側アームの直流電圧指令値Vdc+*、Vdc−*を演算する直流電圧指令値演算部140と、交流電圧Vsと交流電流Iacおよび直流コンデンサ電圧Vcapに基づいて交流電圧指令値Vac+*、Vac−*を演算して交流電圧を制御する交流電圧制御部150と、直流電圧指令値演算部140と交流電圧制御部150より演算された指令値に基づいて、アーム電圧指令値V+*、V−*を演算する正側及び負側アーム電圧指令値演算部160A、160Bと、正側及び負側アーム電圧指令値演算部160A、160Bにより演算された指令値V+*、V−*に基づいて、各変換器セルの電圧指令値Vcell+*、Vcell−*を出力する各セル個別制御部170A、170Bを備えている。
なお、規格化/演算部110、 DC−AVR、DC−ACR制御部120、直流電圧調整量演算部130、直流電圧指令値演算部140、交流電圧制御部150、正側アーム電圧指令値演算部160A、負側アーム電圧指令値演算部160B、正側各セル個別制御部170A、負側各セル個別制御部170Bにより電圧指令生成部が構成され、正側アームに対する電圧指令値と負側アームに対する電圧指令値が生成される。
はじめに、正側アーム電圧指令値演算部160Aから出力される正側アームの電圧指令値V+*と負側アーム電圧指令値演算部160Bから出力される負側アームの電圧指令値V−*について述べる。正側アームの電圧指令値V+*は、直流電圧指令値演算部140から出力される直流電圧指令値Vdc+*と交流電圧制御部150から出力される交流電圧指令値Vac+*それぞれに応じて決定され、負側アームの電圧指令値V−*は、直流電圧指令値演算部140から出力される直流電圧指令値Vdc−*と交流電圧制御部150から出力される交流電圧指令値Vac−*それぞれに応じて決定される。つまり、正側及び負側アーム電圧指令値演算部160A、160Bから出力されるアーム電圧指令値V+*、V−*は、直流と交流の2つの成分を含む。
一方、負側アーム6U、6V、6W内の変換器セル10は、正電圧、負電圧および零電圧の出力が可能である1.5ブリッジ構成の変換器セル30で構成されており、変換器セル内を流れる電流に依存するが、負側アームの変換器セル10に与える電圧指令値は正負の領域ともに可能である。つまり、負側アームの直流電圧指令値Vdc−*は正負ともに選択可能である。また、負側アームの交流電圧指令値Vac−*は正側アームの交流電圧指令値Vac+*の逆極性となる様に設定する。
以上のように、負側アームの直流電圧指令値Vdc−*を操作することで、事故時において交流系統と連系した状態で、事故検知可能な電流を直流線路2、3に流すことが出来る。なお、事故発生時では直流端子P、Nにアーク電圧が発生するため、アーク電圧に対向する電圧を出力し、直流端子電圧が十分低くなってから、事故検知可能な電流を直流線路2、3に流す。
一方、直流短絡事故時では、直流短絡事故検出信号DCfaultが「1」となり、直流電圧指令値Kdc*の極性が反転し、直流電圧調整量△Vdc*の値を加算するため、正側アームの直流電圧指令値Vdc+*と負側アームの直流電圧指令値Vdc−*で異なる直流電圧指令値が与えられる。つまり、直流端子P、Nに直流電圧調整量△Vdc*を出力するような指令値を演算する。
相アーム内の変換器セル30の割合を増やすことで事故電流抑制効果を増加させた、正側アーム内の変換器セル10を変換器セル30または変換器セル20と変換器セル30の両方を含むように構成し、負側アーム内の変換器セル10を変換器セル30のみで構成した主回路構成においても、電力変換器1の交流端には定常時と同様の交流電圧を出力し、直流端には保護リレー93が事故判別可能な電流を出力することが可能である。
次に、この発明の実施の形態2に係る電力変換装置を図7に基づいて詳細に説明する。図7は、この発明の実施の形態2による電力変換装置の変換器セルとして使用するフルブリッジ構成を採用した変換器セル40の回路図である。
実施の形態2の電力変換装置は、図2に示す電力変換器1の正側アーム5U、5V、5W内の変換器セル10をハーフブリッジ構成の変換器セル20とし、負側アーム6U、6V、6W内の変換器セル10をフルブリッジセルの変換器セル40で構成したものであり、他の構成は、先の実施の形態1の場合と同一であるので、その説明は省略する。
なお、変換器セル40は、複数のスイッチング素子またはダイオードの直列体と、この直列体に並列に接続された直流コンデンサとから成り、スイッチング動作により直流コンデンサの電圧を選択的に出力する構成であれば、図7で示した構成に限定されるものではない。
なお、相アーム4U、4V、4W内の変換器セル10は、少なくとも片側アーム(正側アーム5U、5V、5Wまたは負側アーム6U、6V、6W)のみ負電圧出力可能である変換器セル40を備えた構成であればよく、正側アーム5U、5V、5W内の全ての変換器セル10を負電圧出力可能である変換器セル40で構成し、負側アーム6U、6V、6W内の変換器セル10を正電圧と零電圧の出力可能である変換器セル20で構成してもよい。
次に、この発明の実施の形態3に係る電力変換装置を図8及び図9に基づいて詳細に説明する。図8はこの発明の実施の形態3による電力変換装置における制御装置100の構成を示すブロック図である。
図8において、直流電流Idcに基づき直流電圧調整量△Vdc*を演算する直流電圧調整量演算部130を設けた以外は、図5に示す実施の形態1における制御装置100と同じであり、同一または相当部分には同じ符号を付して説明を省略する。
図9において、直流電圧調整量演算部130では、直流線路2、3上の保護リレー93が動作する電流レベル以上で電力変換器1が保護停止する電流レベル以内の電流を流すような直流電流指令値Idc*と直流電流Idcの差が零に近づくように制御器132で制御することにより、直流電圧調整量△Vdc*を与えている。
なお、直流電流指令値Idc*は、直流線路2、3上の保護リレー93が動作する電流レベル以上で電力変換器1が保護停止する電流レベル以内の電流であれば、直流成分、交流成分または直流成分と交流成分の2つの成分のいずれかを与えてもよい。また、交流成分の代わりに三角波等でもよい。
直流電圧調整量△Vdc*が直流成分の場合は、直流線路2、3の抵抗成分のインピーダンス値に基づいた電流を直流線路2、3に流すことができ、また交流成分の場合は、直流線路2、3のリアクトル成分のインピーダンス値に基づいた電流を直流線路2、3に流すことができ、これで保護リレー93を動作させることができる。
次に、この発明の実施の形態4に係る電力変換装置を図10に基づいて詳細に説明する。図10はこの発明の実施の形態4による電力変換装置における制御装置100に使用される直流電圧調整量演算部130の構成を示す図である。
この実施の形態4による電力変換装置における制御装置100の構成は、図8と同じであり、そこで使用される直流電圧調整量演算部130は、図10に示すように、比較器133、電流調整器134、加算器135および電圧指令値変換器136で構成されている。
この電圧指令値変換器136は、直流電流Idcの大きさに基づき、直流電圧調整量△Vdc*を演算しており、電力変換器1が保護停止する電流レベル以内の電流を流すような直流電圧調整量△Vdc*を与えている。
また、比較器133の入力である直流電流Idc*がIc_prtよりも大きい場合、比較器133の出力は「0」となり、直流電圧調整量△Vdc*は前回値を出力する。つまり、直流線路2、3に保護リレー93が動作可能な直流成分の電流を流すような直流電圧調整量△Vdc*を与える。
次に、この発明の実施の形態5に係る電力変換装置を図11に基づいて詳細に説明する。図11はこの発明の実施の形態5による電力変換装置における制御装置100に使用される直流電圧調整量演算部130の構成を示す図である。
この実施の形態5による電力変換装置における制御装置100の構成は、図8と同じであり、そこで使用される直流電圧調整量演算部130は、図11に示すように、比較器133、電流調整器134、電圧指令値変換器136、最大値保持回路137、カウンタ138および乗算器139で構成されている。
カウンタ138は「1」が入力されると演算周期毎にカウントアップし、「0」が入力されるとカウントアップを停止する。カウンタ138の出力に電流調整器134で電流増幅量△Idcを乗算し、乗算器139により例えば交流電源9の周波数の2倍の周波数をもつ正弦波と乗算する。なお、乗算する値は他の周波数成分の正弦波または、三角波等でもよい。乗算器139の出力に電圧指令値変換器136により電圧指令値変換ゲインKdcを乗算し、直流電圧調整量△Vdc*を演算する。つまり、直流線路2、3に保護リレー93が動作可能な交流成分の電流を流すような直流電圧調整量△Vdc*を与える。
次に、この発明の実施の形態6に係る電力変換装置を図12に基づいて詳細に説明する。図12はこの発明の実施の形態6による電力変換装置における制御装置100に使用される正側および負側アーム電圧指令値演算部160A、160Bの構成を示す図である。
この実施の形態6による電力変換装置における制御装置100の構成は、図5または図8と同じであるので、その説明は省略する。
図12において、正側アーム電圧指令値演算部160A、負側アーム電圧指令値演算部160Bは、直流電圧指令値Vdc+*、Vdc−*と、交流電圧指令値Vac*と、交流連系有無の信号DCfault2に基づいて、正側アーム電圧指令値V+*および負側アーム電圧指令値V−*を演算する。
なお、電力変換器1の相アーム4U、4V、4W内の変換器セル10の構成は正側アーム5U、5V、5Wと負側アーム6U、6V、6Wを、変換器セル20と変換器セル40の両方を直列接続した構成、実施の形態1、実施の形態2いずれの構成でもよい。
次に、この発明の実施の形態7に係る電力変換装置を図13に基づいて詳細に説明する。図13は、この発明の実施の形態7による電力変換装置を使用した3端子HVDCシステムの概略構成図である。
図13に示すように、交流系統9A、9B、9Cと接続された電力変換器1A、1B、1Cは、それぞれの直流端子を直流線路2、3で接続することで3端子HVDCシステムを構成している。この構成において、直流線路2、3内は、センサ群91A、91A’、91B、91B’、91C、91C’、直流遮断器群92A、92A’、92B、92B’、92C、92C’を備える。
図14は、この発明の実施の形態7による電力変換装置と保護リレーを用いた事故点除去の動作を説明したフローチャート図である。
3端子構成のHVDCシステムにおいて、直流線路2、3が短絡した場合の、直流事故除去について図13、図14に基づいて説明する。
次に、各電力変換装置1A、1B、1Cは直流端に図示しない保護リレーが事故判別可能で各電力変換器1A、1B、1Cが出力可能な電圧を出力することで(S4)、センサ群91A、91A’、91B、91B’、91C、91C’が事故を検知し、遮断器群92A、92A’、92B、92B’、92C、92C’を開放する(S5)。事故が除去されると直流線路2、3のインピーダンスが大きくなるため、電力変換器1A、1B、1Cは、例えば所定の電流が流れないことを持って直流線路事故の除去を判定する。
また、直流線路2、3から遮断された電力変換器1A、1B、1Cは交流系統9A、9B、9Cに無効電力を供給するSTATCOMとして、動作することも可能である(S6)。
次に、この発明の実施の形態8に係る電力変換装置を図15に基づいて詳細に説明する。図15は、この発明の実施の形態8による直流短絡事故点判定部を備えた3端子HVDCシステムの概略構成図である。
図15に示すように、直流線路上の遮断器群92A、92A’、92B、92B’、92C、92C’の開閉状態は、直流短絡事故点判定部200に与えられる。また、直流短絡事故点判定部200では、直流遮断器の開閉状態を基に、直流短絡事故点を判定し、事故点を除去するように開閉器を操作する指令を各遮断器に与える。
3端子構成のHVDCシステムにおいて、直流線路2、3が短絡した場合の、直流事故除去および健全な2端子間での送電について図15、図16に基づいて説明する。
はじめに、電力変換器1Aの至近端で直流短絡事故が発生した場合について説明する。直流短絡事故が発生すると(S11)、各電力変換器1A、1B、1Cは、あらかじめ設定した電力変換装置の保護レベル(電流値など)を超過したことを検知し(S12)、各電力変換装置1A、1B、1C内の全てのスイッチング素子をOFFする(S13)。スイッチング素子をOFFすることにより、各電力変換装置1A、1B、1C内に流れていた事故電流の抑制が可能となる。
次に、電力変換器1Aは、その直流端に図示しない保護リレーが事故判別可能で電力変換器1Aが出力可能な電圧を出力することで(S14)、センサ91Aが事故を検知し、遮断器92Aを開放する(S15)。
事故点はセンサ91Aと91A’の間にあるため、変換器1Aが直流端子に電圧を出力することで、センサ91A、遮断器92A、事故点を介して電流が流れる。この電流をセンサ91Aが検知し、保護リレーが動作することで遮断器92Aのみ開放する。しかし、事故点はセンサ91Aと91A’の間にあるため、このままでは健全端子(電力変換器1B、1C)間での送電を行うことが出来ない。
このとき、遮断器92Aが開放された信号を直流短絡事故点判定部200に与え(S16)、開放された遮断器が1つであることを判定すると(S17)、開放した遮断器92Aよりも変換器からみて1つ遠方にある遮断器92A’を開放する信号を与える(S18)。
以上の動作により、事故点を挟む遮断器92Aと92A’を開放したことで直流線路上の事故が除去される。つまり、健全端子(電力変換器1B、1C)は事故点の影響を受けないため、送電を開始することが可能となる(S19)。
次に、電力変換器1Aは、その直流端子に図示しない保護リレーが事故判別可能で電力変換器1Aが出力可能な電圧を出力することで(S14)、センサ91A、91A’、91B’(91A、91A’、91C’)が事故を検知し、遮断器92A、92A’、92B’ (92A、92A’、92C’)を開放する(S15)。
事故点はセンサ91Bと91B’(91Cと91C’)の間にあるため、変換器1Aが直流端子に電圧を出力することで、センサ91A、91A’、91B’(91A、91A’、91C’)、遮断器92A、92A’、92B’ (92A、92A’、92C’)、事故点を介して電流が流れる。この電流をセンサ91A、91A’、91B’(91A、91A’、91C’)が検知し、保護リレーが動作することで遮断器92A、92A’、92B’ (92A、92A’、92C’)を開放する。しかし、事故点はセンサ91Bと91B’の間にあるため、このままでは健全端子(電力変換器1A、1C(1B))間での送電を行うことが出来ない。
このとき、遮断器92A、92A’、92B’ (92A、92A’、92C’)が開放された信号を直流短絡事故点判定部200に与え(S16)、開放された遮断器が複数であることを判定すると(S17)、開放した遮断器のうち変換器からみて1番遠方の遮断器92B’ (92C’)と1つ遠方にある遮断器92B(93C)を開放し、他の遮断器92A、92A’、92C、92C’(92A、92A’、92B、92B’)を閉路する信号を与える(S18’)。
以上の動作により、事故点を挟む遮断器92Bと92B’(92Cと92C’)を開放したことにより、健全端子(電力変換器1B、1C(1B))は事故点の影響を受けないため、送電を開始することが可能となる(S19)。
なお、多端子HVDCの構成例について、3端子HVDCシステムの構成例を図15に示したが、直流端子数は4端子以上でもよく、直流線路の端子数、接続方法は限定されない。
また、本実施の形態では1台の電力変換装置の出力と直流短絡事故点判定部への通信により遮断器の開閉を行ったが、複数の電力変換装置の出力および直流短絡事故点判定部への通信を用いない構成としても良い。
Claims (19)
- 複数相の交流線路と直流線路との間に接続され、前記複数相の各相に対応する正側アームと負側アームとが直列接続され、前記複数の正側アームの一端は互いに接続されて正側の前記直流線路に接続され、前記複数の負側アームの一端は互いに接続されて負側の直流線路に接続されて、交流と直流との間で電力変換を行う電力変換器と、この電力変換器を制御する制御装置を備えた電力変換装置において、
前記複数相に対応する複数の正側アームおよび前記複数の負側アームのそれぞれは、互いに直列接続された複数のスイッチング素子の直列体と、この直列体に並列接続された直流コンデンサから成る変換器セルを、1つあるいは複数直列接続して構成され、
前記制御装置は、前記正側アームに対する第1の電圧指令値と前記負側アームに対する第2の電圧指令値を生成する電圧指令生成部を有して、前記正側アームおよび負側アーム内の前記変換器セルのスイッチング素子を制御し、前記直流線路における直流短絡事故を検知した場合に、前記電力変換器の直流端子から前記直流線路内の保護リレーを動作させることが可能な直流電圧を出力させることを特徴とする電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記直流線路における直流短絡事故を検知した場合に、前記電力変換器の交流端子から定常時と同様の交流電圧を出力することを特徴とする請求項1記載の電力変換装置。
- 前記正側アームまたは負側アームの少なくとも一方のアームは、負電圧を出力することが可能な変換器セルで構成したことを特徴とする請求項1に記載の電力変換装置。
- 前記負電圧を出力することが可能な変換器セルは、並列接続された2つの直列体とこれら直列体に並列接続され直流電圧を平滑化する直流コンデンサで構成され、前記直列体の一方は、それぞれダイオードが逆並列に接続された複数のスイッチング素子を直列接続して構成され、前記直列体の他方は、ダイオードが逆並列に接続されたスイッチング素子とダイオードを直列接続して構成されたことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記負電圧を出力することが可能な変換器セルは、並列接続された2つの直列体とこれら直列体に並列接続され直流電圧を平滑化する直流コンデンサで構成され、前記直列体はそれぞれダイオードが逆並列に接続された複数のスイッチング素子を直列接続して構成されたことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記正側アームまたは前記負側アームのうち、一方のアームの変換器セルは、正電圧を出力することが可能な変換器セルであり、
前記正電圧が出力可能な変換器セルは、ダイオードが逆並列に接続された複数のスイッチング素子を直列接続して構成された直列体と、この直列体に並列接続され直流電圧を平滑化する直流コンデンサで構成されことを特徴とする請求項3に記載の電力変換装置。 - 前記正側アームまたは負側アームの少なくとも一方のアームは、正電圧と零電圧を出力することが可能な変換器セル、正電圧と負電圧および零電圧を出力することが可能な変換器セルのどちらか一方または両方を含むよう構成し、他方のアームの変換器セルは、正電圧と負電圧および零電圧が出力可能な変換器セルで構成したことを特徴とする請求項1または請求項3に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、直流短絡事故を検知した場合に、前記保護リレーが動作する電流レベルが前記直流線路に流れるのに必要な電圧以上、かつ前記電力変換器が停止する過電流レベル以内の電流が流れる電圧以下となる直流電圧を出力させることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、所定の直流電流指令値と前記電力変換器の直流電流の差が零に近づくように、前記出力する直流電圧を制御することを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記電力変換器の直流電流値に基づいて前記出力する直流電圧を制御することを特徴とする請求項8に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記直流電圧に加え、前記電力変換器の直流電流値に基づいて交流電圧出力することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、自身の属する電力変換装置が交流系統と連系していない場合には、前記変換器セルの前記直流コンデンサに蓄積されたエネルギーを用いて前記直流端子より直流電圧を出力させることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 3台以上の電力変換装置が、それぞれの直流端子を直流線路により接続された多端子構成のHVDCシステムに適用する電力変換装置であって、
前記3台以上の電力変換装置の各電力変換器は、直流端子間の直流短絡事故を検知した場合、直流端子より前記直流線路内の全ての保護リレーを動作させることが可能な所定の直流電圧を出力することを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記制御装置は、前記直流端子間における短絡事故を検知した場合、その事故点を除去した後、前記電力変換器から無効電力を出力させることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の電力変換装置。
- 前記多端子構成のHVDCシステムにおいて、前記電力変換器は、直流端子間の直流短絡事故を検知した場合、直流端子より前記直流線路内の保護リレーを動作させることで、その事故点を除去した後、事故点に影響のない健全端子間で送電をすることを特徴とする請求項13に記載の電力変換装置。
- 前記制御装置は、前記直流端子間における短絡事故を検知した場合、その事故点を除去した後、事故点の至近端の前記電力変換器から無効電力を出力させることを特徴とする請求項15に記載の電力変換装置。
- 交流から直流または直流から交流へ電力変換を行う電力変換器および前記電力変換器を制御する制御装置を有し、互いに直流端子が直流線路によって接続された複数の電力変換装置と、
前記直流線路上の電流を検知する電流センサと、
前記直流線路を開閉する遮断器と、
前記電流センサで検出した電流情報に基づいて、前記遮断器の開閉を制御する保護リレーと、を備える電力変換システムであって、
前記制御装置は、前記直流線路上の直流短絡事故を検出した場合、前記電力変換器の直流電圧の出力を抑制させるとともに、前記電力変換装置の直流端子より予め定められた直流電圧を出力し、
前記保護リレーは、前記電流センサにより検出した電流情報に基づいて、前記遮断器を開放動作させること、
を特徴とする電力変換システム。 - 交流から直流または直流から交流へ電力変換を行う電力変換器および前記電力変換器を制御する制御装置を有し、互いに直流端子が直流線路によって接続された複数の電力変換装置と、前記直流線路上の電流を検知する電流センサと、前記直流線路を開閉する遮断器と、前記電流センサで検出した電流情報に基づいて、前記遮断器の開閉を制御する保護リレーと、を備える電力変換システムの制御方法であって、
前記制御装置が、前記直流線路上の直流短絡事故を検知する事故検知ステップと、
前記制御装置が、前記複数の電力変換装置の直流電圧の出力を抑制させる出力抑制ステップと、
前記複数の電力変換装置が、自装置の直流端子より予め定められた直流電圧を出力する出力ステップと、
前記保護リレーが、前記電流センサにより検出した電流情報に基づいて、前記遮断器を開放動作させる開放ステップと、
を備えることを特徴とする電力変換システムの制御方法。 - 正側の直流端子と負側の直流端子の間に、スイッチング素子および直流コンデンサを含む変換器セルが複数直列に接続され、交流と直流との間で電力変換を行う電力変換器と、
前記変換器セルのスイッチング素子を制御する制御装置と、
を備えた電力変換装置において、
前記制御装置は、直流短絡事故が検知された場合に、前記変換器セルのスイッチング素子を制御して、前記電力変換器の前記直流端子から、前記直流端子に接続される直流線路内の保護リレーを動作させることが可能な直流電圧を出力させることを特徴とする電力変換装置。
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