JP6549049B2 - Control device of power converter - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、交流系統と直流系統とを連系する電力変換器を制御する電力変換器の制御装置に関する。   The embodiment of the present invention relates to a control device of a power converter which controls a power converter which interconnects an AC system and a DC system.

近年、長距離送電や異系統連系を実現する手段として、高圧直流送電(以下、HVDC)への期待が高まっている。HVDCでは、送電損失の低減や、送電線路設備費の削減を実現することができる。特に、長距離送電においては、交流送電よりもコスト面で有利である。このため、HVDCは国内外で急速に普及している。   BACKGROUND ART In recent years, expectations for high voltage direct current transmission (hereinafter, HVDC) have been increasing as a means for realizing long distance power transmission and different grid interconnection. With HVDC, reduction of transmission loss and reduction of transmission line equipment cost can be realized. In particular, long distance power transmission is advantageous in cost over AC power transmission. For this reason, HVDC is rapidly spreading at home and abroad.

HVDCには、交流系統の電力を直流に変換する、もしくは、直流系統に流れる直流を交流へ変換するための電力変換器(以下、変換器とする)が採用されている。変換器としては、従来から、サイリスタを適用した他励式変換器が用いられていた。しかし、最近では、自励式電圧形変換器の適用が盛んに検討されている。自励式電圧形変換器は、他励式変換器と比較して、交流系統への依存度を低減することができ、設置面積の削減が可能である。   The HVDC employs a power converter (hereinafter, referred to as a converter) for converting the power of the AC system into DC or converting the DC flowing through the DC system into AC. Conventionally, a separately excited converter to which a thyristor is applied has been used as a converter. However, recently, the application of a self-excitation type voltage converter has been actively studied. The self-excitation type voltage converter can reduce the dependency on the AC system as compared with the separately excited converter, and can reduce the installation area.

特に、スイッチング素子を多段としたマルチレベル変換器は、高電圧化と、出力電圧の正弦波化とを両立することが可能なので、実用化が進んでいる。その中でも、Modular Multilevel Converter(以下、MMCとする)は高い注目を集めている。MMCは、スイッチング素子及びコンデンサを含むチョッパ回路を、各アームに多段接続することによって高耐圧化を実現し、正弦波に近い交流電圧を出力するようになっている。   In particular, a multilevel converter in which switching elements are multi-staged can be compatible with high voltage and sine wave of output voltage, and its practical use is in progress. Among them, Modular Multilevel Converter (hereinafter referred to as MMC) has attracted high attention. The MMC realizes a high breakdown voltage by connecting a chopper circuit including a switching element and a capacitor in multiple stages to each arm, and outputs an AC voltage close to a sine wave.

特許第4673428号公報Patent No. 4673428

上記のようなMMCは、直流電力と交流電力を個別に制御できる。但し、HVDCとして使用する場合には、交流側の電力を正確に制御することはせず、直流電力指令として、上位系から来る融通電力を与えて制御する。一方、交流側からは、直流側から出力するために必要な電力が入力される必要がある。また、交流側の電力は、MMCにおけるコンデンサの電圧を制御するためにも使用する。このため、交流電力の指令値は、融通電力とコンデンサ電圧を制御するための電力の和となる。これにより、交流側と直流側の電力のバランスをとり、コンデンサ電圧の急激な上昇や低下を防止している。   The MMC as described above can control DC power and AC power separately. However, when using it as HVDC, it does not control the electric power by the side of alternating current correctly, but gives and controls the interchange power which comes from a host system as a direct-current power command. On the other hand, from the AC side, it is necessary to input the power necessary for the output from the DC side. Also, the AC side power is also used to control the voltage of the capacitor in the MMC. Therefore, the command value of the AC power is the sum of the interchange power and the power for controlling the capacitor voltage. This balances the power on the AC side and the DC side to prevent a sharp rise or drop in the capacitor voltage.

しかし、ブラックスタート時には、MMCが出力する電力を決定する電圧は、負荷のみに依存することになる。ブラックスタートとは、交流系統が、発電機等の電源がなく、負荷だけで構成されている場合に、変換器から交流系統を立ち上げることをいう。例えば、停電時には、ブラックスタートとなる。通常時には、上記のように、交流側の電力を使うことにより、コンデンサ電圧の微妙な制御を行うことができた。ところが、ブラックスタートの場合には、交流側の電力が負荷に完全に依存してしまう。このため、コンデンサ電圧を制御する自由度がなくなってしまう。直流側の一定の指令値がある一方で、交流側は負荷によって電力が消費されてしまうことを考えると、コンデンサ電圧の維持ができなくなる。   However, at the time of black start, the voltage that determines the power output by the MMC will depend only on the load. The black start refers to starting up the AC system from the converter when the AC system does not have a power source such as a generator and is configured by only a load. For example, at the time of a power failure, it becomes a black start. Under normal conditions, as described above, by using the power on the AC side, it was possible to perform subtle control of the capacitor voltage. However, in the case of black start, the power on the AC side completely depends on the load. For this reason, the freedom to control the capacitor voltage is lost. While there is a constant command value on the DC side, on the AC side, the capacitor voltage can not be maintained considering that power is consumed by the load.

本発明の実施形態は、ブラックスタート時においても、コンデンサ電圧を維持できる電力変換器の制御装置を提供することを目的とする。   An embodiment of the present invention aims to provide a control device of a power converter capable of maintaining a capacitor voltage even at the time of black start.

上記のような課題を解決するため、実施形態は、交流系統と直流系統とを連系する電力変換器を制御する制御装置であって、前記電力変換器におけるコンデンサに必要な電圧を要求する指令値を出力するコンデンサ電圧制御部と、前記コンデンサ電圧制御部からの指令値が付加された電流指令値に基づいて、前記電力変換器の交流側に必要な電圧を要求する指令値を出力する交流制御部と、直流電流指令値が付加された循環電流指令値に基づいて、前記電力変換器内部の循環電流に必要な電圧を要求する指令値であって、前記交流制御部から出力される指令値に付加される指令値を出力する循環電流制御部と、交流系統の電源がない状態で運転するブラックスタート指令の入力に応じて、前記循環電流指令値に付加される前記直流電流指令値を、前記コンデンサ電圧制御部からの指令値に切り替える第1の切替部と、を有する   In order to solve the above problems, the embodiment is a control device that controls a power converter that interconnects an AC system and a DC system, and a command for requesting a voltage required for a capacitor in the power converter AC voltage outputting a command value for requesting a required voltage to the AC side of the power converter based on a capacitor voltage control unit that outputs a value and a current command value to which a command value from the capacitor voltage control unit is added A command value for requesting a voltage necessary for circulating current in the power converter based on a control unit and a circulating current command value to which a DC current command value is added, the command output from the AC control unit The DC current command value added to the circulating current command value according to the circulating current control unit that outputs the command value added to the value, and the input of the black start command operating with no power supply of the AC system , Having a first switching unit for switching the command value from the capacitor voltage control unit

実施形態の電力変換装置及びこれが適用される電力系統を示すブロック図Power converter of the embodiment and a block diagram showing a power system to which this is applied 実施形態に用いられる変換器を示す回路図A circuit diagram showing a converter used in the embodiment 制御装置の構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the control device コンデンサ電圧制御部を示す制御ブロック線図Control block diagram showing capacitor voltage control unit 交流制御部を示す制御ブロック線図Control block diagram showing AC control unit 循環電流制御部を示す制御ブロック線図Control block diagram showing the circulating current control unit

[第1の実施形態]
[構成]
本実施形態の構成を、図面を参照して説明する。
[電力系統]
本実施形態が適用される電力系統100は、図1に示すように、交流系統AS1、交流系統AS2、直流系統DS1の間で、直流と交流を相互に変換して電力を供給する系統である。交流系統AS1、AS2は、交流電力を供給する系統である。交流系統AS1及び交流系統AS2は、いずれも送電側、受電側となることができる。交流系統AS1、AS2を構成する要素としては、電源、負荷、交流送電線等がある。例えば、交流系統AS1、AS2を、三相又は単相の50Hz若しくは60Hzの電源、負荷及び交流送電線を備える構成とすることができる。直流系統DS1は、交流系統A1、AS2との間で、直流電力を供給する電力系統である。
First Embodiment
[Constitution]
The configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[Power system]
The power system 100 to which the present embodiment is applied is a system for mutually converting direct current and alternating current and supplying power between the AC system AS1, the AC system AS2, and the DC system DS1 as shown in FIG. . AC system AS1 and AS2 are systems which supply AC power. Both of the AC system AS1 and the AC system AS2 can be on the power transmission side and the power reception side. As elements constituting the AC systems AS1 and AS2, there are a power supply, a load, an AC transmission line, and the like. For example, the AC systems AS1 and AS2 can be configured to include three-phase or single-phase 50 Hz or 60 Hz power supplies, loads, and AC transmission lines. The DC system DS1 is an electric power system that supplies DC power to the AC systems A1 and AS2.

[電力変換装置]
本実施形態の電力変換装置は、交流系統AS1、AS2と直流系統DS1との連系を行う装置である。電力変換装置は、図1に示すように、変換器1A、変換器1B、制御装置2A、制御装置2Bを有する。
[Power converter]
The power conversion device of the present embodiment is a device that interconnects the AC systems AS1 and AS2 and the DC system DS1. The power converter includes, as shown in FIG. 1, a converter 1A, a converter 1B, a control device 2A, and a control device 2B.

(変換器)
変換器1A、1Bは、交流電力と直流電力とを相互に変換することにより、交流系統AS1、直流系統DS1、交流系統AS2を連係する。
(converter)
Converters 1A and 1B link AC system AS1, DC system DS1, and AC system AS2 by mutually converting AC power and DC power.

変換器1Aは、交流系統AS1と直流系統DS1との間に接続されている。変換器1Bは、直流系統DS1と交流系統AS2との間に接続されている。変換器1A、1Bは、順変換器としても逆変換器としても機能する。つまり、電力変換装置100は、交流系統AS1と交流系統AS2との間で、双方向に電力を融通することができる。   Converter 1A is connected between AC system AS1 and DC system DS1. The converter 1B is connected between the DC system DS1 and the AC system AS2. The converters 1A, 1B function as both a forward converter and an inverse converter. That is, the power conversion device 100 can bidirectionally exchange power between the AC system AS1 and the AC system AS2.

順変換器は、交流電力を直流電力に変換する変換器である。逆変換器は、直流電力を交流電力に変換する変換器である。例えば、交流系統AS1を送電側、変換器1Aを順変換器として機能させる場合、変換器1Aは、交流系統AS1からの交流電力を、直流電力に変換して直流系統DS1に供給する。また、交流系統AS2を受電側、変換器1Bを逆変換器として機能させる場合、変換器1Bは、直流系統DS1からの直流電力を交流電力に変換して、交流系統AS2に供給する。   The forward converter is a converter that converts AC power into DC power. The reverse converter is a converter that converts DC power into AC power. For example, in the case where the AC system AS1 functions as a power transmission side and the converter 1A functions as a forward converter, the converter 1A converts AC power from the AC system AS1 into DC power and supplies it to the DC system DS1. When the AC system AS2 functions as a power receiving side and the converter 1B functions as an inverse converter, the converter 1B converts DC power from the DC system DS1 into AC power and supplies the AC system AS2.

このような変換器1A、1Bの一例として、MMCである変換器1を、図2を参照して説明する。MMCは、三相に対応して並列に接続されたレグ11を有する。各レグ11は、正側と負側に直列に接続された単位アーム12a、12bを有する。   As an example of such a converter 1A, 1B, the converter 1 which is an MMC will be described with reference to FIG. The MMC has legs 11 connected in parallel corresponding to the three phases. Each leg 11 has unit arms 12a and 12b connected in series on the positive side and the negative side.

単位アーム12a、12bは、チョッパセル13を多段直列接続することにより構成されている。以下、チョッパセル13を単にセルと呼ぶ場合がある。チョッパセル13は、スイッチング素子13a、ダイオード13b、コンデンサ13cを有する単位変換器である。スイッチング素子13aは、自己消弧型の半導体素子である。例えば、スイッチング素子13aとしては、GTO、IGBT、IEGT等を用いることができる。スイッチング素子13aは、2個が直列に接続されている。なお、図示はしないが、各スイッチング素子13aには、自己消弧型素子をオン、オフさせる駆動回路及び電源が接続されている。   The unit arms 12a and 12b are configured by connecting chopper cells 13 in multiple stages in series. Hereinafter, the chopper cell 13 may be simply referred to as a cell. The chopper cell 13 is a unit converter having a switching element 13a, a diode 13b, and a capacitor 13c. The switching element 13a is a self-extinguishing type semiconductor element. For example, GTO, IGBT, IEGT or the like can be used as the switching element 13a. Two switching elements 13a are connected in series. Although not shown, a drive circuit and a power source for turning on and off the self arc-extinguishing element are connected to each switching element 13a.

ダイオード13bは、還流ダイオードである。2個のダイオード13bが、各スイッチング素子13aにそれぞれ逆並列に接続されている。コンデンサ13cは、蓄積されたエネルギーを電圧として供給する電圧源である。コンデンサ13cは、直列に接続された2個のスイッチング素子13aに並列に接続される。各コンデンサ13cには、図示はしないが、それぞれの電圧を測定する電圧センサが設けられている。   The diode 13 b is a free wheeling diode. Two diodes 13 b are connected in anti-parallel to the respective switching elements 13 a. The capacitor 13c is a voltage source that supplies the stored energy as a voltage. The capacitor 13c is connected in parallel to the two switching elements 13a connected in series. Although not illustrated, each capacitor 13 c is provided with a voltage sensor that measures the voltage of each.

並列に接続された各レグ11の正側と負側の端子は、直流系統DS1に接続される直流端子15である。各レグ11における正側と負側の単位アーム12a、12bは、バッファリアクトル14を介して接続されている。正側と負側のバッファリアクトル14の中点からは、変圧器16を介して、各相の交流端子17が引き出され、交流系統AS1又はAS2に接続されている。   The positive and negative terminals of the legs 11 connected in parallel are the DC terminals 15 connected to the DC system DS1. The positive and negative unit arms 12 a and 12 b in each leg 11 are connected via a buffer reactor 14. The alternating current terminal 17 of each phase is drawn out from the middle point of the buffer reactor 14 on the positive side and the negative side via the transformer 16 and connected to the alternating current system AS1 or AS2.

さらに、3相のバッファリアクトル14と単位アーム12a、12bとの間には、それぞれ1つずつ、合計6つの電流センサ18が設けられている。これらの6つの電流センサ18により、以下に述べる各種の測定値が得られる。例えば、これらの電流センサ18の測定値を合計すると、単位アーム12a、12bを貫通して流れる循環電流の成分となる。この循環電流のゼロ相として、直流電流を定義することができる。   Furthermore, a total of six current sensors 18 are provided, one each, between the three-phase buffer reactor 14 and the unit arms 12a and 12b. These six current sensors 18 provide various measurement values described below. For example, when the measured values of the current sensors 18 are summed up, they become components of the circulating current flowing through the unit arms 12a and 12b. A direct current can be defined as the zero phase of this circulating current.

つまり、3相の循環電流のうち、3つ同相で流れている0相分は、変換器1内を循環せずに直流側に出ていく。より具体的には、循環電流のR相、S相、T相をαβ0変換することで、変換器1内部を循環するα相とβ相と、0相分が分離する。この0相分が、外部に供給される直流電流成分である。   That is, of the three-phase circulating current, the zero-phase component flowing in the three in-phase flows out to the DC side without circulating in the converter 1. More specifically, by converting the R phase, the S phase, and the T phase of the circulating current by αβ0, the α phase, the β phase, and the 0 phase that circulate inside the converter 1 are separated. The zero phase is a direct current component supplied to the outside.

なお、単位アーム12a、12bは、それぞれN個のチョッパセル13を直列に接続すればよい。上記は、N=2の例であるが、N≧1であればよい。また、変圧器16のリアクタンス成分を利用して、バッファリアクトル14を削減する回路構成としてもよい。   The unit arms 12a and 12b may each have N chopper cells 13 connected in series. The above is an example of N = 2, but it is sufficient if N ≧ 1. In addition, the circuit configuration may be such that the buffer reactor 14 is reduced by using the reactance component of the transformer 16.

以上のような変換器1A、1Bは、制御装置2A、2Bからの指令値に応じて、制御回路が生成する制御信号に応じて、駆動回路が各スイッチング素子13aがオンオフすることにより動作する。   The above-described converters 1A and 1B operate in response to control signals generated by the control circuit according to command values from the control devices 2A and 2B, with the drive circuit turning on and off the switching elements 13a.

[制御装置]
変換器1A、1Bには、それぞれ制御装置2A、2Bが接続されている。制御装置2A、2Bは、変換器1A、1Bの運転を制御する装置である。本実施形態の説明では、変換器1A、1Bを区別しない場合には変換器1とする。また、制御装置2A、2Bを区別しない場合には、制御装置2とする。
[Control device]
Control devices 2A and 2B are connected to the converters 1A and 1B, respectively. Control devices 2A and 2B are devices that control the operation of converters 1A and 1B. In the description of the present embodiment, when the converters 1A and 1B are not distinguished from each other, the converter 1 is used. When the control devices 2A and 2B are not distinguished from each other, the control device 2 is used.

制御装置2は、図1及び図3に示すように、コンデンサ電圧制御部21、交流制御部22、循環電流制御部23、第1の切替部24、第2の切替部25、第3の切替部26を有する。   As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the control device 2 includes a capacitor voltage control unit 21, an alternating current control unit 22, a circulating current control unit 23, a first switching unit 24, a second switching unit 25, and a third switching. It has a section 26.

コンデンサ電圧制御部21は、変換器1におけるコンデンサ13cに必要な電圧を要求する指令値を出力する。交流制御部22は、コンデンサ電圧制御部21からの指令値が付加された電流指令値に基づいて、変換器1の交流側に必要な電圧を要求する指令値を出力する。   The capacitor voltage control unit 21 outputs a command value for requesting a necessary voltage to the capacitor 13 c in the converter 1. AC control unit 22 outputs a command value for requesting a necessary voltage to the AC side of converter 1 based on the current command value to which the command value from capacitor voltage control unit 21 is added.

循環電流制御部23は、直流電流指令値が付加された循環電流指令値に基づいて、変換器1内部の循環電流に必要な電圧を要求する指令値であって、交流制御部22から出力される指令値に付加される指令値を出力する。循環電流は、主にコンデンサ電圧の均一化を図るために、各レグ11を循環する電流である。ここでいう循環電流には、外部に出て行かずに滞留する成分も、直流側に出て行く成分も含まれる。   The circulating current control unit 23 is a command value that requests a voltage necessary for the circulating current in the converter 1 based on the circulating current command value to which the DC current command value is added, and is output from the AC control unit 22 Command value to be added to the command value. The circulating current is a current circulating in each leg 11 mainly for the purpose of equalizing the capacitor voltage. The circulating current referred to here includes a component which stays without going out and a component which goes out on the DC side.

第1の切替部24は、ブラックスタート指令の入力に応じて、循環電流指令値に付加される直流電流指令値を、コンデンサ電圧制御部21からの指令値に切り替える。第2の切替部25は、コンデンサ電圧制御部21からの指令値に付加する電力を、ブラックスタート指令の入力に応じて、直流電力から交流電力に切り替える。第3の切替部26は、交流制御部22からの指令値の出力を、所定の交流電圧の指令値に切り替える。   The first switching unit 24 switches the direct current command value added to the circulating current command value to the command value from the capacitor voltage control unit 21 in response to the input of the black start command. The second switching unit 25 switches the power added to the command value from the capacitor voltage control unit 21 from DC power to AC power according to the input of the black start command. The third switching unit 26 switches the output of the command value from the AC control unit 22 to a predetermined command value of AC voltage.

以下、上記の各部の詳細を説明する。なお、以下の各部におけるゲインは、偏差に対するPID制御を行い、電流指令値、電圧指令値の相互変換等をする制御ブロックである。また、制御装置2に入力される各種の測定値は、電流センサ18、コンデンサ13cの電圧センサ、系統に設置されたセンサ等からの電圧値、電流値及びこれらの値からの演算により求める。さらに、各種の指令値等を決定し、制御装置2に入力する上位の管理システムを上位系と呼ぶ。測定値の演算又は測定値に基づく指令値の演算は、制御装置2の外部で演算してもよいし、制御装置2内部の演算部が演算してもよい。つまり、上位系等の外部で演算された値を用いるか、制御装置2の内部で演算された値を用いるかは自由である。   The details of each of the above-described units will be described below. The gain in each of the following parts is a control block that performs PID control with respect to the deviation and performs mutual conversion of the current command value and the voltage command value. In addition, various measured values input to the control device 2 are obtained by calculation from voltage values, current values, and values from the current sensor 18, the voltage sensor of the capacitor 13c, a sensor installed in the system, and the like. Further, the upper management system which determines various command values and the like and inputs them to the control device 2 is called a higher system. The calculation of the measured value or the calculation of the command value based on the measured value may be calculated outside the control device 2 or may be calculated by a calculation unit in the control device 2. That is, it is free to use a value calculated outside the host system or the like or a value calculated inside the control device 2.

(コンデンサ電圧制御部)
コンデンサ電圧制御部21は、図4に示すように、各セルのコンデンサ電圧指令値と全セルのコンデンサ平均電圧との偏差をとり、ゲインにおいてPID制御により、偏差に応じた電流指令値を生成する。コンデンサ電圧指令値は、上位系から入力される。コンデンサ平均電圧は、コンデンサ13cの電圧センサからの測定値に基づいて演算により求める。
(Capacitor voltage control unit)
As shown in FIG. 4, the capacitor voltage control unit 21 obtains a deviation between the capacitor voltage command value of each cell and the capacitor average voltage of all cells, and generates a current command value according to the deviation by PID control in the gain. . The capacitor voltage command value is input from the upper system. The capacitor average voltage is obtained by calculation based on the measurement value from the voltage sensor of the capacitor 13c.

通常時は、変換器1から直流側に出力する電力に相当するエネルギーを、交流の指令値に含めるために、コンデンサ電圧制御部21からの電流指令値に、当該電力を換算した直流電流値を付加して、フィードフォワードさせる。つまり、直流送電において供給している電力は、コンデンサ13cのエネルギーとは別に、変換器1が融通している電力である。この融通電力分を合わせた電流指令値が、以下に述べる交流有効電流指令値となる(図3、図5参照)。   Under normal conditions, in order to include energy corresponding to the power to be output from the converter 1 to the DC side in the AC command value, the DC current value obtained by converting the power into the current command value from the capacitor voltage control unit 21 Add and feed forward. That is, the power supplied in the DC power transmission is the power which the converter 1 has in addition to the energy of the capacitor 13c. The current command value obtained by combining the interchanged power becomes the AC effective current command value described below (see FIGS. 3 and 5).

(交流制御部)
交流制御部22は、図5に示すように、有効電流と無効電流に分けて制御する。この有効電流、無効電流は、三相をdq変換した場合のd軸成分、q軸成分に相当するものと考える。つまり、交流制御部22は、交流有効電流指令値と交流有効電流との偏差をとり、ゲインにおいて偏差に応じた電圧指令値を生成する。交流有効電流は、電流センサ18からの測定値から求める。
(AC controller)
As shown in FIG. 5, the AC control unit 22 divides and controls the active current and the reactive current. The effective current and the reactive current are considered to correspond to the d-axis component and the q-axis component when the three phases are subjected to dq conversion. That is, the AC control unit 22 takes a deviation between the AC effective current command value and the AC effective current, and generates a voltage command value corresponding to the deviation in the gain. The AC effective current is obtained from the measurement value from the current sensor 18.

また、交流制御部22は、交流無効電流指令値と交流無効電流との偏差をとり、ゲインにおいて偏差に応じた電圧指令値を生成する。交流無効電流指令値は、上位系から入力される。交流無効電流は、電流センサ18からの測定値から求める。   Further, the AC control unit 22 takes a deviation between the AC reactive current command value and the AC reactive current, and generates a voltage command value corresponding to the deviation in the gain. The AC reactive current command value is input from the upper system. The AC reactive current is obtained from the measurement value from the current sensor 18.

さらに、交流制御部22においては、有効成分と無効成分のそれぞれにゲインの一種であるωLをかけて、有効成分と無効成分とが、一方を変更しても他方に影響を与えない非干渉となるようにする。   Furthermore, in the AC control unit 22, each of the active component and the ineffective component is multiplied by ω L which is a kind of gain, and the active component and the ineffective component do not affect the other even if one is changed. To be

このような交流制御部22からの電圧指令値には、図3に示すように、交流側の系統からの交流電圧測定値、循環電流制御部23からの電圧指令値が付加されて、変換器1への指令値として出力される。   As shown in FIG. 3, an AC voltage measurement value from the AC side system and a voltage command value from the circulating current control unit 23 are added to such a voltage command value from the AC control unit 22 as shown in FIG. It is output as a command value for 1.

(循環電流制御部)
循環電流制御部23の零(0)相分は、図6に示すように、直流電流指令値と直流電流との偏差をとり、ゲインにおいて偏差に応じた電圧指令値を生成する。さらに、この電圧指令値には、直流電圧指令値が付加される。直流電流指令値は、上位系から入力される指令値である。この直流電流指令値には、後述するように循環電流指令値が付加されている。循環電流指令値は、後述するように、測定値からαβ0変換により得られた0相分に相当する指令値である。直流電圧指令値は、上位系から入力される指令値である。循環電流制御部23の出力は、交流制御部22の出力に付加される。
(Circulating current control unit)
The zero (0) phase component of the circulating current control unit 23 takes a deviation between the direct current command value and the direct current as shown in FIG. 6, and generates a voltage command value according to the deviation in the gain. Furthermore, a DC voltage command value is added to this voltage command value. The direct current command value is a command value input from the upper system. A circulating current command value is added to the direct current command value as described later. The circulating current command value is a command value corresponding to zero phase obtained from the measured value by αβ 0 conversion as described later. The DC voltage command value is a command value input from the upper system. The output of the circulating current control unit 23 is added to the output of the AC control unit 22.

さらに、循環電流制御部23は、リミッタ23a及び設定部23bを有する。リミッタ23aは、循環電流指令値の変動幅を規定する。設定部23bは、リミッタ23aに、上位系から入力されたリミッタ値を設定する。   Furthermore, the circulating current control unit 23 includes a limiter 23 a and a setting unit 23 b. The limiter 23a defines the fluctuation range of the circulating current command value. The setting unit 23 b sets the limiter value input from the upper system to the limiter 23 a.

設定部23bは、直流系統DS1の両端に設置された一対の変換器1A、1Bのうち、ブラックスタート指令を受けている側の変換器1Aを、電流制御端とするリミッタ値を設定し、他方の電力変換器1Bを、電圧制御端とするリミッタ値を設定する。   The setting unit 23b sets a limiter value in which the converter 1A on the side receiving the black start command out of the pair of converters 1A and 1B installed at both ends of the DC system DS1 serves as a current control terminal. The limiter value is set such that the power converter 1B of FIG.

電流制御端とするリミッタ値は、0でない値であり、電圧制御端とするリミッタ値は、0である。リミッタ値が0でない場合には、入力された値に変動幅があり、その上限下限が規定される。リミッタ値が0の場合には、直流電圧指令値がそのまま出力される。電流制御端、電圧制御端については、後述する。   The limiter value for the current control end is a non-zero value, and the limiter value for the voltage control end is zero. If the limiter value is not zero, the input value has a fluctuation range, and its upper and lower limits are defined. When the limiter value is 0, the DC voltage command value is output as it is. The current control end and the voltage control end will be described later.

循環電流指令値は、相間バランス制御操作量と、PN間バランス制御操作量に基づいて、αβ0変換することにより得られる0相分である。相間バランス制御操作量は、三相のコンデンサ電圧のバランスをとる電圧に相当する電流値である。PN間バランス制御操作量は、正側と負側の単位アーム12a、12bにおけるコンデンサ電圧のバランスをとるための電圧に相当する電流値である。相間バランス制御操作量、PN間バランス制御操作量は、コンデンサ13cの電圧センサからの測定値から演算により求める。   The circulating current command value is a zero-phase component obtained by performing αβ 0 conversion based on the inter-phase balance control operation amount and the inter-PN balance control operation amount. The interphase balance control manipulated variable is a current value corresponding to a voltage for balancing three phase capacitor voltages. The inter-PN balance control operation amount is a current value corresponding to a voltage for balancing capacitor voltages in the positive and negative unit arms 12a and 12b. The inter-phase balance control operation amount and the inter-PN balance control operation amount are obtained by calculation from measured values from a voltage sensor of the capacitor 13c.

αβ0変換は、α相及びβ相の2相成分(三相二相変換)と、0相成分に変換する処理である。この0相成分は、循環電流指令値として、直流電流指令値に付加される。なお、α相成分、β相成分も演算に用いられる場合があるが、本実施形態の原理的な説明には必ずしも必要ないため、その演算の説明は省略する。   The αβ0 conversion is a process of converting an α phase and a β phase into two phase components (three phase two phase conversion) and a zero phase component. The zero-phase component is added to the direct current command value as a circulating current command value. Although the α phase component and the β phase component may also be used for the calculation, they are not necessarily required to explain the principle of the present embodiment, and thus the description of the calculation is omitted.

(第1の切替部)
第1の切替部24は、スイッチ24a、24bを有する。スイッチ24aは、上位系からのブラックスタート指令に基づいて、コンデンサ電圧制御部21からの電流指令値の出力先を、交流制御部22から循環電流制御部23に切り替える。スイッチ24bは、スイッチ24aの切り替えとともに、循環電流制御部23へ入力される直流電流指令値を、コンデンサ電圧制御部21からの電流指令値へ切り替える。
(First switching unit)
The first switching unit 24 includes switches 24a and 24b. The switch 24 a switches the output destination of the current command value from the capacitor voltage control unit 21 from the AC control unit 22 to the circulating current control unit 23 based on the black start command from the host system. The switch 24 b switches the direct current command value input to the circulating current control unit 23 to the current command value from the capacitor voltage control unit 21 while switching the switch 24 a.

(第2の切替部)
第2の切替部25は、ブラックスタート指令の入力に応じて、コンデンサ電圧制御部21からの出力にフィードフォワードさせる電力を、直流電力から交流電力に切り替えるスイッチである。この直流電力は、電流センサ18からの測定値と、上位系からの直流電圧指令値により求める。この直流電圧指令値は、循環電流制御部23に入力される直流電圧指令値と同じである。交流電力は、電流センサ18からの測定値と、上位系からの交流電圧の指令値により求める。なお、ここでフィードフォワードさせる電力は、電力を電流の次元に換算した値である。
(Second switching unit)
The second switching unit 25 is a switch that switches power to be fed forward to the output from the capacitor voltage control unit 21 from DC power to AC power in response to the input of the black start command. The DC power is obtained from the measured value from the current sensor 18 and the DC voltage command value from the upper system. The DC voltage command value is the same as the DC voltage command value input to the circulating current control unit 23. The AC power is obtained from the measured value from the current sensor 18 and the command value of the AC voltage from the host system. Here, the power to be fed forward is a value obtained by converting the power into the dimension of the current.

(第3の切替部)
第3の切替部26は、スイッチ26a、26bを有する。スイッチ26aは、ブラックスタート指令の入力に応じて、交流制御部22からの出力を0に切り替える。スイッチ26bは、変換器1への指令値に付加される交流電圧測定値を、所定の交流電圧の指令値に切り替える。つまり、ブラックスタート時は、測定により系統電圧が得られないので、例えば、通常の系統電圧を、固定の交流電圧指令値として用いる。なお、所定の交流電圧を所定の傾きで増加させてもよい。
(Third switching unit)
The third switching unit 26 includes switches 26a and 26b. The switch 26 a switches the output from the AC control unit 22 to 0 in response to the input of the black start command. The switch 26 b switches the AC voltage measurement value added to the command value to the converter 1 to a predetermined command value of AC voltage. That is, at the time of black start, since a system voltage can not be obtained by measurement, for example, a normal system voltage is used as a fixed AC voltage command value. The predetermined alternating voltage may be increased at a predetermined slope.

[作用]
以上のような本実施形態の作用を説明する。なお、以下の説明では、変換器1Aが送電側の順変換器、変換器1Bが受電側の逆変換器として機能する場合であり、特に、順変換器である変換器1Aを制御する例とする。また、通常時とは、交流系統AS1における電源からの交流電力を変換器1Aが直流電力に変換して直流系統DS1に供給し、この直流電力を変換器1Bが交流電力に変換して交流系統AS2に供給している状態をいう。
[Effect]
The operation of the present embodiment as described above will be described. In the following description, the converter 1A functions as a forward converter on the power transmission side, and the converter 1B functions as an inverse converter on the power reception side, and in particular, an example of controlling the converter 1A as a forward converter and Do. Also, during normal operation, converter 1A converts AC power from the power supply in AC system AS1 to DC power and supplies it to DC system DS1, converter 1B converts this DC power to AC power and AC system It is in the state of being supplied to AS2.

(通常時)
通常時は、コンデンサ電圧制御部21は、全セルのコンデンサ平均電圧と、各セルのコンデンサ電圧指令値の偏差から、現状のコンデンサ電圧として必要な電圧を求め、電流指令値に換算して出力する。例えば、コンデンサ平均電圧が、コンデンサ電圧指令値よりも低い場合には電圧を高くし、コンデンサ電圧指令値よりも高い場合には電圧を下げるように、電流指令値を出力する。
(Normal time)
Under normal conditions, the capacitor voltage control unit 21 obtains a voltage necessary as the current capacitor voltage from the average capacitor voltage of all cells and the deviation of the capacitor voltage command value of each cell, converts it into a current command value, and outputs it. . For example, the current command value is output so as to increase the voltage when the capacitor average voltage is lower than the capacitor voltage command value and lower the voltage when the capacitor average voltage is higher than the capacitor voltage command value.

この電流指令値には、直流電力から換算した電流値がフィードフォワードされ、交流有効電流指令値として、交流側制御部22に入力される。つまり、コンデンサ13cの制御電流と融通電力である直流側のエネルギーとの和で、交流側の有効電力を決める。   A current value converted from DC power is fed forward to this current command value, and is input to the AC side control unit 22 as an AC effective current command value. That is, the active power on the AC side is determined by the sum of the control current of the capacitor 13c and the energy on the DC side which is the interchange power.

交流制御部22は、交流有効電流指令値及び交流無効電流指令値に基づいて、変換器1に要求する有効電流及び無効電流に相当する交流電圧指令値を出力する。この交流電圧指令値には、系統から得た交流電圧測定値が付加され、さらに、後述の循環電流制御部23からの電圧指令値が付加され、変換器1に対する電圧指令値として出力される。つまり、系統電圧に、コンデンサ13cに必要な電圧、循環電流に必要な電圧を要求する指令値を付加して、電圧指令値とする。   The AC control unit 22 outputs an AC voltage command value corresponding to the active current and the reactive current required for the converter 1 based on the AC active current command value and the AC reactive current command value. An AC voltage measurement value obtained from the system is added to this AC voltage command value, and further, a voltage command value from a circulating current control unit 23 described later is added, and is output as a voltage command value to the converter 1. That is, the voltage required for the capacitor 13c and the command value for requesting the voltage required for the circulating current are added to the system voltage to obtain a voltage command value.

循環電流制御部23は、上記のように循環電流指令値を付加した直流電流指令値と、測定された直流電流との偏差から、必要な電圧指令値を求め、さらに、上位系からの直流電圧指令値を合わせた電圧指令値を出力する。   The circulating current control unit 23 obtains a necessary voltage command value from the deviation between the DC current command value to which the circulating current command value is added as described above and the measured DC current, and further, the DC voltage from the host system Output a voltage command value that combines the command values.

ここで、HDVCで送電端と受電端に使用されている変換器1A、1Bは、電圧を決めている電圧制御端、電流を決めている電流制御端のいずれかになる。通常は、送電端が電圧制御端となり、電圧一定の制御をする。そして、受電端は電流制御端となり、電圧を可変として電流を制御する。これにより、受電端は、ある範囲内で、流したい電流が得られる指令値を生成して、電圧を自由に動かすことができる。このような電圧制御端と電流制御端の2台の変換器1A、1Bにおける動作点は、電圧制御端の一定の電圧と、電流制御端の変動する電圧との交差点となる。いずれの電圧も自由に変動することになると、動作点が定まらなくなるためである。   Here, the converters 1A and 1B used for the power transmission end and the power reception end in HDVC are either a voltage control end determining a voltage or a current control end determining a current. Normally, the power transmission end is a voltage control end, and performs control of constant voltage. The power receiving end is a current control end, and the voltage is variable to control the current. Thus, the power receiving end can freely move the voltage by generating a command value that can obtain the current to be flowed within a certain range. The operating point of such two converters 1A and 1B of the voltage control end and the current control end is an intersection of a constant voltage of the voltage control end and a fluctuating voltage of the current control end. This is because the operating point can not be determined if either voltage is free to fluctuate.

例えば、上記のように、変換器1Aが送電端の順変換器、変換器1Bが受電端の逆変換器であるとする。送電端の制御装置2Aの設定部23bは、リミッタ23aに0を設定している。このため、直流電圧指令値がそのまま出力されるので、電圧一定になる。これにより、変換器1Aは、電圧を固定する電圧制御端として機能する。   For example, as described above, it is assumed that the converter 1A is a forward converter at the power transmission end and the converter 1B is an inverse converter at the power reception end. The setting unit 23b of the control device 2A at the power transmission end sets 0 in the limiter 23a. Therefore, the DC voltage command value is output as it is, so the voltage becomes constant. Thereby, converter 1A functions as a voltage control end which fixes a voltage.

一方、受電端の制御装置2Bの設定部23bは、リミッタ23aに0でない値を設定している。このため、直流電圧指令値に許容される変動幅がある。この直流電圧指令値が、状況に応じて変動幅の範囲で変化することにより、変換器1Bは、電流を変化させる電流制御端として機能する。   On the other hand, the setting unit 23b of the control device 2B at the power receiving end sets the limiter 23a to a non-zero value. For this reason, the DC voltage command value has an allowable fluctuation range. The converter 1B functions as a current control terminal that changes the current as the DC voltage command value changes in the range of fluctuation depending on the situation.

上記のように出力された交流電圧指令値に基づいて、変換器1Aにおける制御回路によりスイッチング素子13aの制御信号が生成されて、駆動回路が各スイッチング素子13aをオンオフさせることにより、変換器1Aの出力が制御される。   The control circuit of the converter 1A generates a control signal of the switching element 13a based on the AC voltage command value output as described above, and the drive circuit turns each switching element 13a on and off. Output is controlled.

(ブラックスタート時)
ブラックスタート時には、ブラックスタート指令が上位系から入力される。すると、第1の切替部24のスイッチ24aは、コンデンサ電圧制御部21の出力先を、交流制御部22から切り離す。これとともに、スイッチ24bは、直流側の循環電流制御部23に入力される直流電圧指令値を、コンデンサ電圧制御部21の指令値に切り替える。
(At black start)
At the time of black start, a black start command is input from the upper system. Then, the switch 24 a of the first switching unit 24 disconnects the output destination of the capacitor voltage control unit 21 from the AC control unit 22. At the same time, the switch 24 b switches the direct current voltage command value input to the direct current side circulating current control unit 23 to the command value of the capacitor voltage control unit 21.

通常時には、系統電圧が存在するため、上記のように、系統電圧と変換器1Aが出す電流により電力を生成して出力することができる。しかし、ブラックスタート時には、交流側の電源がなく、電流は負荷にのみ依存することになる。   Under normal conditions, since there is a system voltage, as described above, power can be generated and output from the system voltage and the current output from the converter 1A. However, at the time of black start, there is no AC power supply, and the current depends only on the load.

そこで、コンデンサ電圧制御部21の出力先を切り替えることにより、循環電流指令値に付加される指令値を、コンデンサ電圧制御部21の電流指令値とする。つまり、コンデンサ13cが必要とする電圧を、交流側の交流有効電流指令値に含めて交流側制御部22から要求して得るのではなく、直流側の循環電流指令値に含めて循環電流制御部23から要求して得るように変更する。   Therefore, by switching the output destination of the capacitor voltage control unit 21, the command value added to the circulating current command value is set as the current command value of the capacitor voltage control unit 21. That is, the voltage required by the capacitor 13c is not included in the alternating current effective current command value on the alternating current side and requested from the alternating current control unit 22, but is included in the circulating current command value on the direct current side to calculate the circulating current control unit. Change from 23 to request.

また、ブラックスタート指令を受けて、第2の切替部25は、コンデンサ電圧制御部21から出力される電流指令値に付加される電流値を、交流電力から換算した電流値へ切り替える。つまり、ブラックスタート時は、直流側で指令値を制御することになるので、今度は、交流電力をあらかじめ付加してフィードフォワードする。   Further, in response to the black start command, the second switching unit 25 switches the current value added to the current command value output from the capacitor voltage control unit 21 to the current value converted from the AC power. That is, at the time of black start, since the command value is controlled on the DC side, AC power is added in advance to feed forward this time.

この交流電力における交流電圧は、後述する固定の電圧指令値である。この電圧指令値は、系統からの交流電圧測定値に替えて、電圧指令値に付加される値である。この交流電力における交流電流は、電流センサ18からの測定値である。   The AC voltage in this AC power is a fixed voltage command value described later. This voltage command value is a value added to the voltage command value instead of the AC voltage measurement value from the system. The alternating current in this alternating current power is a measured value from the current sensor 18.

また、ブラックスタート指令を受けて、第3の切替部26のスイッチ26aは、交流電流制御をOFFにするために、交流制御部22の出力側を0に切り替える。これとともに、スイッチ26bは、系統からの交流電圧測定値から、固定の交流電圧指令値を出力するように切り替える。   Further, in response to the black start command, the switch 26a of the third switching unit 26 switches the output side of the AC control unit 22 to 0 in order to turn off the alternating current control. At the same time, the switch 26b switches so as to output a fixed AC voltage command value from the AC voltage measurement value from the grid.

つまり、ブラックスタート時には、系統に電圧がないため、系統からの交流電圧測定値を入力して電流を制御することができない。変換器1Aが出した電圧と、負荷抵抗やインダクタンスのインピーダンスによって電流が決まってしまう。そこで、交流制御部22からの指令値を、固定の交流電圧指令値に切り替える。例えば、交流100Vを出したい場合には、交流100Vの指令値を出す。なお、切り替え時から、交流電圧を所定の傾きで徐々に増加させて、所望の値の指令値となるようにしてもよい。   That is, at the time of black start, since there is no voltage in the system, it is not possible to control the current by inputting an AC voltage measurement value from the system. The current is determined by the voltage generated by the converter 1A and the impedance of the load resistance and the inductance. Therefore, the command value from the AC control unit 22 is switched to a fixed AC voltage command value. For example, when it is desired to bring out the alternating current 100V, the command value of the alternating current 100V is given. Note that, from the time of switching, the AC voltage may be gradually increased at a predetermined inclination to be a command value of a desired value.

さらに、交流系統AS1がブラックスタートとなった場合、リミッタ値の設定を変える。例えば、交流系統AS1の電源がなくなって、送電端の変換器1Aがブラックスタートする場合、ブラックスタート指令を受けた制御装置2Aでは、設定部23bが、上位系からのリミッタ値として0でない値を設定する。これにより、通常時とは異なり、変換器1Aは、電流を変化させる電流制御端として機能する。   Furthermore, when the AC system AS1 is in black start, the setting of the limiter value is changed. For example, when the AC system AS1 loses power and the converter 1A at the power transmission end performs black start, in the control device 2A that receives the black start command, the setting unit 23b sets a non-zero value as the limiter value from the upper system. Set Thus, unlike in normal times, the converter 1A functions as a current control end that changes the current.

一方、受電端の変換器1Bの制御装置2Bでは、設定部23bが、上位系からのリミッタ値として0を設定する。これにより、通常時とは異なり、変換器1Bは、電圧を固定する電圧制御端として機能する。   On the other hand, in the control device 2B of the converter 1B at the power receiving end, the setting unit 23b sets 0 as the limiter value from the upper system. Thereby, unlike normal times, the converter 1B functions as a voltage control end that fixes a voltage.

以上の切り替え動作により、循環電流制御部23は、コンデンサ電圧制御部21からの指令値に循環電流指令値を付加した直流電流指令値と、測定された直流電流との偏差から、必要な電圧指令値を求め、さらに、上位系からの直流電圧指令値を合わせた電圧指令値を出力する。   By the switching operation described above, circulating current control unit 23 determines the necessary voltage command from the deviation between the DC current command value obtained by adding the circulating current command value to the command value from capacitor voltage control unit 21 and the measured DC current. A value is determined, and further, a voltage command value obtained by combining a DC voltage command value from a host system is output.

この電圧指令値に、固定の交流電圧指令値を付加したものが、変換器1Aへの電圧指令値として出力される。このような交流電圧指令値に基づいて、変換器1Aにおける制御回路によりスイッチング素子13aの制御信号が生成されて、駆動回路が各スイッチング素子13aをオンオフさせることにより、変換器1Aの出力が制御される。   What added fixed AC voltage command value to this voltage command value is output as a voltage command value to converter 1A. Based on such an AC voltage command value, the control circuit in converter 1A generates a control signal for switching element 13a, and the drive circuit turns each switching element 13a on and off to control the output of converter 1A. Ru.

[効果]
以上のような本実施形態は、交流系統AS1、AS2と直流系統DS1とを連系する変換器1を制御する制御装置2であって、変換器1におけるコンデンサ13cに必要な電圧を要求する指令値を出力するコンデンサ電圧制御部21と、コンデンサ電圧制御部21からの指令値が付加された電流指令値に基づいて、変換器1の交流側に必要な電圧を要求する指令値を出力する交流制御部22と、直流電流指令値が付加された循環電流指令値に基づいて、変換器1内部の循環電流に必要な電圧を要求する指令値であって、交流制御部22から出力される指令値に付加される指令値を出力する循環電流制御部23とを有する。
[effect]
The present embodiment as described above is the control device 2 that controls the converter 1 that interconnects the AC system AS1 and AS2 and the DC system DS1, and a command that requests the required voltage to the capacitor 13c in the converter 1 AC that outputs a command value for requesting a required voltage to the AC side of the converter 1 based on the capacitor voltage control unit 21 that outputs a value and the current command value to which the command value from the capacitor voltage control unit 21 is added A command value for requesting a voltage necessary for the circulating current in the converter 1 based on the control unit 22 and the circulating current command value to which the DC current command value is added, the command output from the AC control unit 22 And a circulating current control unit for outputting a command value to be added to the value.

そして、本実施形態は、交流系統AS1の電源がない状態で運転するブラックスタート指令の入力に応じて、循環電流指令値に付加される直流電流指令値を、コンデンサ電圧制御部21からの指令値に切り替える第1の切替部24を有する。   Then, according to the present embodiment, the DC current command value added to the circulating current command value according to the input of the black start command operated in the absence of the power supply of the AC system AS1, the command value from the capacitor voltage control unit 21. And a first switching unit 24 for switching to the

このため、ブラックスタート時において、交流側の制御から、直流側の制御に切り替えることにより、コンデンサ電圧を維持することができる。   Therefore, at the time of black start, the capacitor voltage can be maintained by switching from the control on the alternating current side to the control on the direct current side.

また、本実施形態は、変換器1が出力する電力を得るために、コンデンサ電圧制御部21からの指令値に付加する電力を、ブラックスタート指令の入力に応じて、直流電力から交流電力に切り替える第2の切替部25を有する。   Further, in the present embodiment, in order to obtain the power output from the converter 1, the power added to the command value from the capacitor voltage control unit 21 is switched from DC power to AC power according to the input of the black start command. A second switching unit 25 is provided.

このため、コンデンサ電圧制御部21からの指令値に、変換器1が得るべき交流電力を含めて、循環電流制御部23に要求することができる。   Therefore, it is possible to request the circulating current control unit 23 including the AC power to be obtained by the converter 1 in the command value from the capacitor voltage control unit 21.

また、本実施形態は、交流制御部22からの指令値の出力を、所定の交流電圧の指令値に切り替える第3の切替部26を有する。   The present embodiment also includes a third switching unit 26 that switches the output of the command value from the AC control unit 22 to a command value of a predetermined AC voltage.

このため、ブラックスタートのために得られない系統電圧の代わりとして、所定の交流電圧を得て、運転を継続することができる。   For this reason, as a substitute for the grid voltage which can not be obtained for black start, it is possible to obtain a predetermined AC voltage and continue the operation.

また、所定の交流電圧を所定の傾きで増加させることにより、ブラックスタート時に傾きを持ってソフトスタートさせることができ、突入電流を防止できる。   In addition, by increasing the predetermined alternating voltage with a predetermined slope, the soft start can be performed with a slope at the time of black start, and the rush current can be prevented.

循環電流制御部23は、循環電流指令値の変動幅を規定するリミッタ23aと、
リミッタ23aにリミッタ値を設定する設定部23bとを有する。そして、設定部23bは、直流系統DS1の両端に設置された一対の変換器1A、1Bのうち、ブラックスタート指令を受けている側の変換器1Aを、電流制御端とするリミッタ値を設定し、他方の変換器1Bを、電圧制御端とするリミッタ値を設定する。
The circulating current control unit 23 includes a limiter 23a that defines the fluctuation range of the circulating current command value.
The limiter 23a includes a setting unit 23b that sets a limiter value. The setting unit 23b then sets a limiter value that sets the converter 1A on the side receiving the black start command among the pair of converters 1A and 1B installed at both ends of the DC system DS1 as the current control end. The limiter value is set such that the other converter 1B is a voltage control end.

交流系統AS1の電源がない状況では、受電端側で要求される電力を自由に供給することはできない。このため、受電端側を電圧制御端とし、送電端側を電流制御端とすることにより、ブラックスタートとなった送電端側で電流を制御できる。しかも、電圧制御端と電流制御端の切り替えを、直流側の情報のみで行うことができる。   In a situation where there is no power supply of the AC system AS1, it is not possible to freely supply the power required on the power receiving end side. Therefore, by setting the power receiving end side as the voltage control end and the power transmission end side as the current control end, the current can be controlled on the power transmission end side where the black start has been achieved. Moreover, switching between the voltage control end and the current control end can be performed only with the information on the DC side.

[他の実施形態]
本実施形態は上記の態様に限定されるものではない。
(1)上記の態様では、ブラックスタート時に第3の切替部26が切り替える所定の交流電圧指令値を、固定の交流電圧指令値とした。但し、この所定の交流電圧指令値にスロープゲインをかけるスロープゲイン部を設けてもよい。スロープゲインは、流れている電流に合わせて電圧指令値を補正する処理である。つまり、所定の交流電圧の指令値を、電流センサ18により測定された交流電流×スロープゲインで演算した電圧で補正する。
[Other embodiments]
The present embodiment is not limited to the above aspect.
(1) In the above aspect, the predetermined AC voltage command value switched by the third switching unit 26 at the time of black start is set as the fixed AC voltage command value. However, a slope gain unit may be provided which applies a slope gain to this predetermined AC voltage command value. The slope gain is a process of correcting the voltage command value in accordance with the current flowing. That is, the command value of the predetermined AC voltage is corrected by the voltage calculated by AC current × slope gain measured by the current sensor 18.

単に固定値の交流電圧指令値とすると、負荷によって電力が変化するので、負荷が重い場合には、必要以上に大きな電流を流してしまう可能性がある。そこで、スロープゲインを用いて、電流センサ18に測定された電流に応じて、電流を抑えた交流電圧指令値となるように調節する。適用のゲイン、インピーダンスをかけることにより、余分な電流となる分を、電圧指令値から減ずることにより、負荷が重い場合でも、電流を抑えることができる。   If the AC voltage command value is simply a fixed value, the power changes depending on the load, and if the load is heavy, a large current may flow more than necessary. Therefore, according to the current measured by the current sensor 18, the slope gain is used to adjust the AC voltage command value in which the current is suppressed. By applying the gain and impedance of the application to reduce the excess current from the voltage command value, the current can be suppressed even when the load is heavy.

(2)制御装置2は、CPUを含むコンピュータを所定のプログラムで制御することによって実現できる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、上記のような各部の処理を実現するものである。ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。制御装置2A、2Bを共通のコンピュータにより実現したシステムとして構成することもできる。図4〜6の制御ブロック線図も一例であり、上記の制御装置2の各部の機能を実現できる構成であればよい。 (2) The control device 2 can be realized by controlling a computer including a CPU with a predetermined program. The program in this case realizes the processing of each part as described above by physically utilizing the hardware of the computer. The range of processing by hardware and the range of processing by software including a program are not limited to a specific mode. The control devices 2A and 2B can also be configured as a system realized by a common computer. The control block diagrams of FIGS. 4 to 6 are also examples, and any configuration that can realize the function of each part of the control device 2 described above may be used.

また、図示はしないが、制御装置2は、測定値、指令値等、上記の各部の処理に必要な情報を記憶する記憶部を有する。外部から入力されて一時的に記憶される情報や各部の間で処理タイミングの相違を吸収してやり取りされる情報の記憶領域も、記憶部として捉えることができる。   Although not illustrated, the control device 2 includes a storage unit that stores information necessary for the processing of each unit, such as measured values and command values. A storage area can also be regarded as a storage area of information that is input from the outside and temporarily stored, and information that is exchanged by absorbing differences in processing timing between the respective units.

例えば、図3のブロック図におけるαβ0変換を行う処理部は、制御装置2の内部に備えるαβ0変換部であってもよいし、外部でαβ0変換処理を行う演算部であってもよい。外部で演算されて入力された結果は、一時的に記憶部に記憶され、循環電流制御部23に入力される。   For example, the processing unit that performs the αβ0 conversion in the block diagram of FIG. 3 may be an αβ0 conversion unit provided inside the control device 2 or an operation unit that performs the αβ0 conversion processing outside. The result calculated and input externally is temporarily stored in the storage unit and is input to the circulating current control unit 23.

(3)本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 (3) While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.

1、1A、1B 変換器
2、2A、2B 制御装置
11 レグ
12a、12b 単位アーム
13 チョッパセル
13a スイッチング素子
13b ダイオード
13c コンデンサ
14 バッファリアクトル
15 直流端子
16 変圧器
17 交流端子
18 電流センサ
21 コンデンサ電圧制御部
22 交流制御部
23 循環電流制御部
23a リミッタ
23b 設定部
24 第1の切替部
24a、24b、25a、25b スイッチ
25 第2の切替部
26 第3の切替部
100 電力系統
AS1、AS2 交流系統
DS1 直流系統
1, 1A, 1B Converter 2, 2A, 2B Control Device 11 Leg 12a, 12b Unit Arm 13 Chopper Cell 13a Switching Element 13b Diode 13c Capacitor 14 Buffer Reactor 15 DC Terminal 16 Transformer 17 AC Terminal 18 Current Sensor 21 Capacitor Voltage Control Section 22 alternating current control unit 23 circulating current control unit 23a limiter 23b setting unit 24 first switching unit 24a, 24b, 25a, 25b switch 25 second switching unit 26 third switching unit 100 power system AS1, AS2 alternating current system DS1 direct current system

Claims (6)

交流系統と直流系統とを連系する電力変換器を制御する制御装置であって、
前記電力変換器におけるコンデンサに必要な電圧を要求する指令値を出力するコンデンサ電圧制御部と、
前記コンデンサ電圧制御部からの指令値が付加された電流指令値に基づいて、前記電力変換器の交流側に必要な電圧を要求する指令値を出力する交流制御部と、
直流電流指令値が付加された循環電流指令値に基づいて、前記電力変換器内部の循環電流に必要な電圧を要求する指令値であって、前記交流制御部から出力される指令値に付加される指令値を出力する循環電流制御部と、
交流系統の電源がない状態で運転するブラックスタート指令の入力に応じて、前記循環電流指令値に付加される前記直流電流指令値を、前記コンデンサ電圧制御部からの指令値に切り替える第1の切替部と、
を有することを特徴とする電力変換器の制御装置。
A control device that controls a power converter that interconnects an AC system and a DC system,
A capacitor voltage control unit that outputs a command value that requests a voltage required for a capacitor in the power converter;
An AC control unit that outputs a command value for requesting a required voltage to the AC side of the power converter based on a current command value to which a command value from the capacitor voltage control unit is added;
A command value for requesting a voltage necessary for a circulating current in the power converter based on a circulating current command value to which a DC current command value is added, the command value being added to the command value output from the AC control unit A circulating current control unit that outputs a command value
A first switch that switches the DC current command value added to the circulating current command value to a command value from the capacitor voltage control unit in response to an input of a black start command operating in a state where there is no power supply in the AC system. Department,
A control device of a power converter characterized by having.
前記電力変換器が出力する電力を得るために、前記コンデンサ電圧制御部からの指令値に付加する電力を、ブラックスタート指令の入力に応じて、直流電力から交流電力に切り替える第2の切替部を有することを特徴とする請求項1記載の電力変換器の制御装置。   In order to obtain the power output by the power converter, the second switching unit is configured to switch the power added to the command value from the capacitor voltage control unit from DC power to AC power according to the input of the black start command. The control device of a power converter according to claim 1, characterized in that it comprises: 前記交流制御部からの指令値の出力を、所定の交流電圧の指令値に切り替える第3の切替部を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の電力変換器の制御装置。   The control device of the power converter according to claim 1 or 2, further comprising a third switching unit configured to switch an output of the command value from the AC control unit to a command value of a predetermined AC voltage. 前記所定の交流電圧を所定の傾きで増加させることを特徴とする請求項3に記載の電力変換器の制御装置。   The controller for a power converter according to claim 3, wherein the predetermined alternating voltage is increased at a predetermined slope. 前記所定の交流電圧の指令値を、交流電流にスロープゲインを乗じた電圧で補正することを特徴とする請求項3又は請求項4記載の電力変換器の制御装置。   The control device of the power converter according to claim 3 or 4, wherein the command value of the predetermined alternating current voltage is corrected by a voltage obtained by multiplying an alternating current by a slope gain. 前記循環電流制御部は、
前記循環電流指令値の変動幅を規定するリミッタと、
前記リミッタにリミッタ値を設定する設定部とを有し、
前記設定部は、直流系統の両端に設置された一対の電力変換器のうち、ブラックスタート指令を受けている側の電力変換器を、電流制御端とするリミッタ値を設定し、他方の電力変換器を、電圧制御端とするリミッタ値を設定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力変換器の制御装置。
The circulating current control unit
A limiter that defines a fluctuation range of the circulating current command value;
And a setting unit that sets a limiter value in the limiter.
The setting unit sets a limiter value in which the power converter on the side receiving the black start command out of the pair of power converters installed at both ends of the DC system is a current control terminal, and the other power converter The control device of the power converter according to any one of claims 1 to 5, wherein a limiter value is set such that the voltage control terminal is a voltage control terminal.
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