JP6612639B2 - Control device for power converter - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、直流と交流との間で相互に電力を変換する電力変換器の制御装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a control device for a power converter that mutually converts power between direct current and alternating current.
直流送電は、迅速な潮流制御が可能な点や、長距離送電やケーブル送電に適している点などの利点があり、世界的に導入が進んでいる。従来、直流から交流に又は交流から直流に電力を変換する直流送電システム用の電力変換器には、半導体スイッチにサイリスタを適用した他励式変換器が用いられていたが、制御性に優れること、設備の小型化が可能なことから近年では自励式変換器の導入が進んでいる。 DC power transmission has advantages such as the ability to control power flow quickly and the fact that it is suitable for long-distance power transmission and cable power transmission, and is being introduced worldwide. Conventionally, as a power converter for a DC power transmission system that converts power from DC to AC or from AC to DC, a separately-excited converter using a thyristor applied to a semiconductor switch has been used, but has excellent controllability, In recent years, the introduction of self-excited converters has been progressing because the equipment can be downsized.
直流送電システム用の自励式変換器としては、例えば2レベル変換器が用いられる。この変換器は、直流コンデンサを有し、当該直流コンデンサが直流送電線と接続されている。そのため、コンデンサ電圧と直流電圧は等しい。そのため、2レベル変換器の直流側の制御には、交流側を制御、すなわち交流系統と変換器の電力授受の制御することによって、直流コンデンサのエネルギーを調整し、直流電圧を制御していた。 As a self-excited converter for a DC power transmission system, for example, a two-level converter is used. This converter has a DC capacitor, and the DC capacitor is connected to a DC transmission line. Therefore, the capacitor voltage and the DC voltage are equal. For this reason, in controlling the DC side of the two-level converter, the AC side is controlled, that is, by controlling the exchange of power between the AC system and the converter, thereby adjusting the energy of the DC capacitor and controlling the DC voltage.
他の自励式変換器としては、モジュラー・マルチレベル変換器(以下、MMCともいう。)がある。MMCは、直流コンデンサとスイッチング素子を含んでなる単位変換器を多段に直列接続して構成されており、スイッチング素子のオンオフのタイミングをずらすことにより、出力電圧波形を多レベル化でき、正弦波に近づけることができる。 Another self-excited converter is a modular multilevel converter (hereinafter also referred to as MMC). The MMC is composed of unit converters including DC capacitors and switching elements connected in series in multiple stages. By shifting the ON / OFF timing of the switching elements, the output voltage waveform can be multi-leveled and converted into a sine wave. You can get closer.
MMCの場合、2レベル変換器と異なり、スイッチング素子がオフであれば直流コンデンサが直流側と未接続状態となり、スイッチング素子がオンであれば直流コンデンサが直流側と接続状態となる。すなわち、常時直流コンデンサが直流側と接続されていた2レベル変換器とは変換器の動作原理が異なる。そのため、2レベル変換器の直流電圧・電流制御が適用できない。 In the case of MMC, unlike the two-level converter, if the switching element is OFF, the DC capacitor is not connected to the DC side, and if the switching element is ON, the DC capacitor is connected to the DC side. That is, the operating principle of the converter is different from the two-level converter in which the DC capacitor is always connected to the DC side. Therefore, the DC voltage / current control of the two-level converter cannot be applied.
すなわち、2レベル変換器では、直流送電システムの両端に設けられた2レベル変換器に直流電圧指令値に差分を設ける電圧マージン方式で直流電圧・電流制御していた。電圧マージンにより、送電端と受電端を切り替え、潮流反転させていた。一方、MMCでは、変換器の動作原理が異なるため、この制御方式は適用できない。そこで、電圧マージンと電流マージンを併用した制御方式が提案されている。 That is, in the two-level converter, DC voltage / current control is performed by a voltage margin method in which a difference is added to the DC voltage command value in the two-level converter provided at both ends of the DC power transmission system. Depending on the voltage margin, the power transmission end and the power reception end were switched to reverse the power flow. On the other hand, since the operation principle of the converter is different in MMC, this control method cannot be applied. Therefore, a control method using both a voltage margin and a current margin has been proposed.
この電圧マージン及び電流マージンを併用する制御方式では、定常時は送電端で電圧マージンをVmagとし、電流マージンを0として定電流制御を行い、受電端で電圧マージンを0とし、電圧マージンをImagとして定電圧制御を行うことにより直流電圧、電流の制御を行う。 In the control method using both the voltage margin and the current margin, in a steady state, the voltage margin is V mag at the transmission end, the current margin is 0, constant current control is performed, the voltage margin is 0 at the reception end, and the voltage margin is I The DC voltage and current are controlled by performing constant voltage control as mag .
電圧マージン及び電流マージンを併用する制御方式では、2つのマージンで制御するため、制御が複雑化するという問題があった。例えば、この制御方式には、交流電圧と直流電圧とが乗算される制御が含まれており、交流と直流が混在し、一層制御を複雑化させていた。 In the control method using both the voltage margin and the current margin, since control is performed with two margins, there is a problem that the control becomes complicated. For example, this control method includes control in which an AC voltage and a DC voltage are multiplied, and AC and DC are mixed to further complicate the control.
本発明の実施形態に係る電力変換器の制御装置は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、交流側に依存せず、直流電流制御、直流電圧制御を単純化することの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。 The control device for the power converter according to the embodiment of the present invention is made to solve the above-described problems, and does not depend on the AC side and simplifies DC current control and DC voltage control. It is an object of the present invention to provide a control device for a power converter that can be used.
上記の目的を達成するために、本実施形態の電力変換器の制御装置は、スイッチング素子及びコンデンサを有する単位変換器が多段接続され、交流と直流の間で電力を変換する電力変換器の制御装置であって、前記電力変換器を直流電圧制御又は直流電流制御で動作させるための変換器出力電圧を算出する直流電圧・電流制御部と、前記変換器出力電圧を前記電力変換器に出力させるように、前記スイッチング素子をオンオフする信号を生成する信号生成部と、を備え、前記直流電圧・電流制御部は、直流電流と直流電流指令値との偏差に基づいて、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧値を算出する追従部と、リミッタ値に基づく上限値及び下限値を有し、前記追従部からの入力を受けて前記上限値及び前記下限値に基づいて出力値を制限するリミッタと、前記リミッタの出力値と直流電圧指令値とを加算することで前記変換器出力電圧を算出する演算部と、前記リミッタ値を0又は0でない値に設定するリミッタ値設定部と、を有すること、を特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the power converter control device according to the present embodiment includes a multi-stage unit converter having a switching element and a capacitor, and controls the power converter that converts power between AC and DC. A DC voltage / current control unit for calculating a converter output voltage for operating the power converter by DC voltage control or DC current control; and causing the power converter to output the converter output voltage. A signal generating unit that generates a signal for turning on and off the switching element, and the DC voltage / current control unit converts the DC current to a DC current command based on a deviation between the DC current and the DC current command value. A tracking unit that calculates a voltage value for tracking the value, an upper limit value and a lower limit value based on a limiter value, and receives an input from the tracking unit based on the upper limit value and the lower limit value A limiter for limiting the force value, a calculation unit for calculating the converter output voltage by adding the output value of the limiter and a DC voltage command value, and a limiter value for setting the limiter value to 0 or a value other than 0 And a setting unit.
また、本実施形態の電力変換器の制御装置は、スイッチング素子及びコンデンサを有する単位変換器が多段接続され、交流と直流の間で電力を変換する電力変換器の制御装置であって、前記電力変換器を直流電圧制御又は直流電流制御で動作させるための変換器出力電圧を算出する直流電圧・電流制御部と、前記変換器出力電圧を前記電力変換器に出力させるように、前記スイッチング素子をオンオフする信号を生成する信号生成部と、を備え、前記直流電圧・電流制御部は、直流電流と直流電流指令値との偏差に基づいて、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧値を算出する追従部と、前記追従部の出力値と直流電圧指令値とを加算する演算器と、直流電圧指令値とリミッタ値とに基づく上限値及び下限値を有し、前記演算器からの入力を受けて前記上限値及び前記下限値に基づいて出力値を制限するリミッタと、前記リミッタ値を0又は0でない所定の値に設定するリミッタ値設定部と、を有し、前記リミッタの出力値を前記変換器出力電圧とすること、を特徴とする。 Further, the power converter control device of the present embodiment is a power converter control device in which unit converters having switching elements and capacitors are connected in multiple stages to convert power between alternating current and direct current. A DC voltage / current control unit for calculating a converter output voltage for operating the converter with DC voltage control or DC current control, and the switching element so as to output the converter output voltage to the power converter. A signal generator for generating an on / off signal, wherein the DC voltage / current control unit is a voltage for causing the DC current to follow the DC current command value based on a deviation between the DC current and the DC current command value. A follow-up unit that calculates a value; an arithmetic unit that adds an output value of the follow-up unit and a DC voltage command value; an upper limit value and a lower limit value based on the DC voltage command value and the limiter value; A limiter that limits the output value based on the upper limit value and the lower limit value, and a limiter value setting unit that sets the limiter value to a predetermined value that is 0 or non-zero. The output value is the converter output voltage.
また、本実施形態の電力変換器の制御装置は、スイッチング素子及びコンデンサを有する単位変換器が多段接続され、交流と直流の間で電力を変換する電力変換器の制御装置であって、前記電力変換器を直流電圧制御又は直流電流制御で動作させるための変換器出力電圧を算出する直流電圧・電流制御部と、前記変換器出力電圧を前記電力変換器に出力させるように、前記スイッチング素子をオンオフする信号を生成する信号生成部と、を備え、前記直流電圧・電流制御部は、直流電流と直流電流指令値との偏差に基づいて、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧値を算出する追従部と、直流電圧指令値とリミッタ値とに基づく上限値及び下限値を有し、前記追従部からの入力を受けて前記上限値及び前記下限値に基づいて出力値を制限するリミッタと、前記リミッタ値を0又は0でない所定の値に設定するリミッタ値設定部と、を有し、前記リミッタの出力値を前記変換器出力電圧とすること、を特徴とする。 Further, the power converter control device of the present embodiment is a power converter control device in which unit converters having switching elements and capacitors are connected in multiple stages to convert power between alternating current and direct current. A DC voltage / current control unit for calculating a converter output voltage for operating the converter with DC voltage control or DC current control, and the switching element so as to output the converter output voltage to the power converter. A signal generator for generating an on / off signal, wherein the DC voltage / current control unit is a voltage for causing the DC current to follow the DC current command value based on a deviation between the DC current and the DC current command value. A tracking unit that calculates a value, an upper limit value and a lower limit value based on a DC voltage command value and a limiter value, and receives an input from the tracking unit and outputs based on the upper limit value and the lower limit value A limiter for limiting a limiter value setting unit that sets the limit value to a predetermined non-zero value or 0, with the output value of said limiter to said converter output voltage, characterized by.
[1.第1の実施形態]
[1−1.全体構成]
以下では、図1〜図5を参照しつつ、本実施形態の電力変換器の制御装置について説明する。図1は、本実施形態に係る制御装置が適用された直流送電システムの全体構成を示す図である。
[1. First Embodiment]
[1-1. overall structure]
Below, the control apparatus of the power converter of this embodiment is demonstrated, referring FIGS. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a DC power transmission system to which a control device according to the present embodiment is applied.
図1に示すように、直流送電システム(HVDC)は、交流系統1A,1Bにそれぞれ接続され、交流から直流、直流から交流への電力変換を行う二つの電力変換器(以下、単に「変換器」ともいう。)3A,3Bを備える。
As shown in FIG. 1, a DC power transmission system (HVDC) is connected to
変換器3Aは交流系統1Aと、変換器3Bは交流系統1Bと、それぞれ不図示の変圧器を介して接続されている。また、変換器3A,3B同士は、直流送電線5で相互に接続されている。直流送電線5としては、直流架線及び直流ケーブルが含まれる。
The
電力変換器(変換器)3A、3Bは、交流から直流に又は直流から交流に変換して電力伝送を行う。ここでは、変換器3A、3Bは自励式変換器であり、モジュラー・マルチレベル変換器(MMC:Modular Multilevel Converter)である。図2に、変換器3Aの構成を示す。なお、変換器3A、3Bは、交流から直流に変換する順変換器(REC)としても、直流から交流に変換する逆変換器(INV)としても制御可能とするため、その構成は同じである。
The power converters (converters) 3A and 3B perform power transmission by converting from alternating current to direct current or from direct current to alternating current. Here, the
変換器3A、3Bは、直流送電線5と接続される直流正側端子と直流負側端子とを備える。これらの端子は、直流端子であり、後述のレグ31の中性点を基準に電圧の高い方を正側、電圧の低い方を負側とする。なお、本明細書では、変換器3A、3Bの構成を説明するのに、直流正側端子側を「正側」と称し、直流負側端子側を「負側」と称する。
Converters 3 </ b> A and 3 </ b> B include a DC positive terminal and a DC negative terminal connected to DC
図2に示すように、変換器3A、3Bは、3相の各相に、直流正側端子と直流負側端子との間に複数個のチョッパセルCが接続されてなるレグ31を備え、チョッパセルCを単位電圧源として直流正側端子及び直流負側端子から電圧を出力する。
As shown in FIG. 2, the
レグ31は、複数のチョッパセルCが直列接続された正側アーム31aと、複数のチョッパセルCが直列接続された負側アーム31bとが、正側及び負側の2つのリアクトルReを介して直列接続されてなる。正側アーム31aは上アーム、負側アーム31bは下アームとも称される。正側アーム31aと負側アーム31bとの間は、リアクトルReを介して交流端子と接続されており、当該端子を介して交流系統1A、1Bとの電力融通がなされる。
In the
チョッパセルCは、単位変換器である。チョッパセルCは、2つのスイッチング素子C1a、C1b、ダイオードC2a、C2b、及びコンデンサC3を有し、コンデンサC3を電圧源とし、スイッチング素子C1a、C1bのオンオフ動作により所望の直流電圧を出力する。 The chopper cell C is a unit converter. The chopper cell C includes two switching elements C1a and C1b, diodes C2a and C2b, and a capacitor C3. The capacitor C3 is used as a voltage source, and a desired DC voltage is output by an on / off operation of the switching elements C1a and C1b.
具体的には、スイッチング素子C1a、C1bは、互いに直列接続されてスイッチング列を構成し、コンデンサC3はこのスイッチング列に並列に接続されている。スイッチング素子C1a、C1bとしては、GTO、IGBT、IEGTなどの自己消弧型素子を用いることができる。スイッチング素子C1a、C1bには、帰還ダイオードC2a、C2bが逆並列に接続されている。チョッパセルCは、スイッチング素子C1aがオン時にコンデンサC3の直流電圧Vcを出力し、スイッチング素子C1bがオン時にゼロ電圧となる。 Specifically, the switching elements C1a and C1b are connected in series to each other to form a switching string, and the capacitor C3 is connected in parallel to the switching string. As the switching elements C1a and C1b, self-extinguishing elements such as GTO, IGBT, and IEGT can be used. Feedback diodes C2a and C2b are connected in antiparallel to the switching elements C1a and C1b. The chopper cell C outputs the DC voltage Vc of the capacitor C3 when the switching element C1a is on, and becomes zero voltage when the switching element C1b is on.
各相のレグ31は、チョッパセルCを単位変換器として、階段状の交流電圧など任意の電圧を出力する。階段状の交流電圧の出力は、各チョッパセルCのスイッチング素子C1a、C1bのスイッチング動作のタイミングをずらすことにより行う。
The
変換器3A、3Bには、それぞれ制御装置4A、4Bが接続されている。制御装置4A、4Bは、変換器3A、3Bの動作を制御する。すなわち、制御装置4A、4Bは、変換器3A、3Bを直流電圧制御又は直流電流制御で動作させる。直流送電システムでは、一方の変換器3A、3Bを直流電圧制御で運転し、他方の変換器3A、3Bを直流電流制御で運転する。変換器3A、3Bを順変換器としても逆変換器としても機能させるようにするため、制御装置4A、4Bの構成も同じ構成である。
[1−2.詳細構成]
制御装置4A、4Bは、直流に関する物理量で変換器3A、3Bの動作を制御する。制御装置4A、4Bの機能ブロック図を図3に示す。図3に示すように、制御装置4A、4Bは、直流検出部41、記憶部42、直流電圧・電流制御部43、信号生成部44を備える。
[1-2. Detailed configuration]
The
直流検出部41は、変換器3A、3Bの直流端子における直流電流を検出する。具体的には、直流検出部41は、直流電流検出器である。なお、制御装置4A、4Bには、変換器3A、3Bが接続された箇所の近傍における直流電流が入力されれば良く、直流検出部41が制御装置4A、4Bの構成要件でなくても良い。すなわち、直流検出部41は、直流送電システムに設けられていれば良い。
The DC detection unit 41 detects a DC current at the DC terminals of the
記憶部42は、直流電圧・電流制御部43で実行される処理に必要な各種データが記憶されている。例えば、後述する直流電圧・電流制御部43のリミッタ433に設けられるリミッタ値が記憶されている。
The storage unit 42 stores various data necessary for processing executed by the DC voltage /
直流電圧・電流制御部43は、直流電流及び直流電流指令値を入力として、変換器直流出力電圧を出力する。図4は、直流電圧・電流制御部の制御ブロック図である。図4に示すように、直流電圧・電流制御部43は、演算器431、ゲイン432、リミッタ433、リミッタ値設定部433a、演算器434を有する。
The DC voltage /
演算器431は、直流電流指令値Idc_refと、検出した直流電流Iとの差分を算出する。ゲイン432は、演算器431の算出した差分を入力として、当該差分が零となるように追従するフィードバック制御を行う。ゲイン432は、例えば、P制御(比例制御)、PI制御(比例積分制御)、PID制御とすることができる。
The
演算器431とゲイン432とで追従部を構成する。追従部は、直流電流を直流電流指令値に追従させるための演算を行い、その結果をリミッタ433に出力する。
The
リミッタ433は、追従部の出力値を制限する。すなわち、リミッタ433には、変換器3A、3Bを直流電圧制御又は直流電流制御の何れで動作させるかを決定するリミッタ値が設けられており、追従部の出力値は、上限及び下限のリミッタ値で制限される。リミッタ値は、0又は0でない所定値である。なお、上限のリミッタ値を単に「上限値」と称し、下限のリミッタ値を単に「下限値」と称する。
The
本実施形態では、リミッタ値をL(L≧0)とすると、下限値及び上限値はリミッタ値Lに基づき、下限値は−Lとし、上限値は+Lとする。リミッタ433は、追従部からの入力値が、下限値以上上限値以下の範囲内であれば、当該入力値をリミッタ433の出力値とする。また、追従部からの入力値が、上限値超であれば、リミッタ433の出力値を上限値とし、追従部からの入力値が、下限値未満であれば、リミッタ433の出力値を下限値とする。例えば、リミッタ値Lが0であれば、リミッタ433の出力値は追従部からの入力値に関わらず常に0である。L=0であれば上限値及び下限値も0になるからである。
In the present embodiment, when the limiter value is L (L ≧ 0), the lower limit value and the upper limit value are based on the limiter value L, the lower limit value is −L, and the upper limit value is + L. The
リミッタ値設定部433aは、リミッタ値を0又は0でない所定値に設定する。リミッタ値設定部433aとしては、記憶部42に予め記憶されたリミッタ値で設定しても良いし、マウスやキーボード、タッチパネルなどの入力手段を介してユーザの入力を受け付けて設定しても良い。また、リミッタ値設定部433aは、このリミッタ値に基づいてリミッタ433の上限値及び下限値を設定する。ここでは、リミッタ値設定部433aは、下限値を−Lとし、上限値を+Lとする。
The limiter
本実施形態でリミッタ433の上限値及び下限値の大きさを同じとしたが、上限値の大きさを下限値の大きさより大きくしても良いし、上限値の大きさを下限値の大きさより小さくしても良い。
In the present embodiment, the upper limit value and the lower limit value of the
演算器434は、リミッタ433の出力値及び直流電圧指令値を入力として、これらを加算する。この加算により得られた値が、変換器3A、3Bが出力すべき変換器直流出力電圧である。演算器434は、得られた変換器直流出力電圧を信号生成部44に出力する。
The
信号生成部44は、入力された変換器直流出力電圧及び変換器交流出力電圧に基づき、正側相アーム31a及び負側相アーム31bの各チョッパセルCが有するスイッチング素子C1a、C1bのオンオフ制御する信号を生成する。変換器交流出力電圧とは、変換器3A、3Bの出力する交流電圧である。
The signal generation unit 44 performs on / off control of the switching elements C1a and C1b included in the chopper cells C of the positive
具体的には、信号生成部44は、まず、変換器直流出力電圧と変換器交流出力電圧とから、正側アーム出力電圧指令値、負側アーム出力電圧指令値を生成する。より詳細には、図5に示すように、変換器直流出力電圧の1/2から変換器交流出力電圧を減算して正側アーム出力電圧指令値を生成し、変換器直流出力電圧の1/2と変換器交流出力電圧とを加算して負側アーム出力電圧指令値を生成する。 Specifically, the signal generation unit 44 first generates a positive arm output voltage command value and a negative arm output voltage command value from the converter DC output voltage and the converter AC output voltage. More specifically, as shown in FIG. 5, the converter AC output voltage is subtracted from 1/2 of the converter DC output voltage to generate a positive arm output voltage command value, and 1 / of the converter DC output voltage is generated. 2 and the converter AC output voltage are added to generate a negative arm output voltage command value.
次に、信号生成部44は、正側アーム出力電圧指令値および負側アーム出力電圧指令値の指令値に基づいて、各チョッパセルCが有するスイッチング素子C1a、C1bのオンオフ制御する信号を生成する。そして、信号生成部44は、各スイッチング素子C1a、C1bに生成した制御信号を出力し、直流電圧・電流制御部43で得られた変換器出力電圧が出力されるよう、変換器3A、3Bの動作を制御する。
Next, the signal generation unit 44 generates a signal for on / off control of the switching elements C1a and C1b of each chopper cell C based on the command values of the positive arm output voltage command value and the negative arm output voltage command value. Then, the signal generation unit 44 outputs the control signal generated to each of the switching elements C1a and C1b, and outputs the converter output voltage obtained by the DC voltage /
[1−3.作用]
本実施形態の電力変換器の制御装置4A、4Bの作用について説明する。制御装置4A、4Bは、直流電圧・電流制御部43のリミッタ433に設けられるリミッタ値によって、変換器3A、3Bを直流電圧制御で動作させるか、直流電流制御で動作させるかが決定される。
[1-3. Action]
The operation of the power
(1)リミッタ値が0の場合
リミッタ433により、リミッタ433から出力される値は常に0であるから、直流電圧指令値がそのまま変換器直流出力電圧となる。すなわち、リミッタ値Lが0に設定された制御装置4A、4Bに制御される変換器3A、3Bは、直流送電システムにおいて、直流電圧を一定に制御する電圧制御端となる。例えば、変換器3Aを電圧制御端とする場合には、制御装置4Aにおけるリミッタ値Lを0とする。
(1) When the limiter value is 0 The value output from the
(2)リミッタ値が所定の値(0でない値)の場合
リミッタ433から出力される値は、リミッタ値−Lからリミッタ値+Lの範囲を満たす値であり、直流電流を制御する追従部の制御が変換器直流出力電圧に反映される。すなわち、リミッタ値Lが所定の値(0でない値)に設定された制御装置4A、4Bに制御される変換器3A、3Bは、直流送電システムにおいて、直流電流を直流電流指令値に追従するように制御する電流制御端となる。例えば、変換器3Bを電流制御端とする場合には、制御装置4Bにおけるリミッタ値Lを0でない値とする。これにより、リミッタ433は、上限値及び下限値を有する。この下限値から上限値の幅は、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧変動幅である。電流制御端は、例えば、直流電流を引き込みたければ変換器出力電圧を下げる方向に制御し、直流電流を送り出したければ変換器出力電圧を上げる方向に制御する。
(2) When the limiter value is a predetermined value (a value other than 0) The value output from the
リミッタ値は、直流送電線5の長さや潮流反転させる速度を加味して決定することができる。例えば、変換器3Aを送電側で電圧制御端とし、変換器3Bを受電側で電流制御端として運転させる場合、電流制御端の直流端子間電圧は、直流送電線5の抵抗による電圧降下があるため、電圧制御端の直流端子間電圧、すなわち直流電圧指令値より小さくなる。そのため、この電圧降下があっても直流電流を調整できるように、リミッタ値は、直流送電線5の抵抗による電圧降下の倍以上を加味して設定することが挙げられる。
The limiter value can be determined in consideration of the length of the
以上のように、リミッタ値によって変換器3A、3Bの動作を制御することができ、リミッタ値により直流送電システムの端部における各変換器3A、3Bの協調を図ることができる。すなわち、一方の変換器3A、3Bを直流電圧制御端として動作させ、他方の変換器3A、3Bを直流電流制御端として動作させ、これらの変換器3A、3Bの直流電圧指令値と直流電流指令値のかけ算として得られる電力を一定に保つ直流送電システムを得ることができる。
As described above, the operation of the
特に、直流電圧・電流制御部43は、直流側の物理量だけで変換器3A、3Bの動作を制御することができ、交流側の物理量に依存しないので、直流と交流が混じり合うこともなく、制御を単純化することができる。
In particular, the DC voltage /
[1−4.効果]
本実施形態の電力変換器3A、3Bの制御装置4A、4Bは、スイッチング素子C1a、C1b及びコンデンサC3を有するチョッパセルCが多段接続され、交流と直流の間で電力を変換する変換器3A、3Bの制御装置4A、4Bであって、変換器3A、3Bを直流電流制御又は直流電圧制御する直流電圧・電流制御部43を有する。直流電圧・電流制御部43は、直流電流を直流電流指令値に追従させる追従部と、リミッタ値に基づく上限値及び下限値を有し、追従部からの入力を受けて上限値及び下限値に基づいて出力値を制限するリミッタ433と、リミッタ433の出力と直流電圧指令値とを加算する演算部434と、リミッタ値を0又は0でない所定値に設定するリミッタ値設定部433aと、を有するようにした。
[1-4. effect]
In the
これにより、交流側の情報に依存せず、直流側の情報だけで直流電流制御又は直流電圧制御を行うことができ、変換器3A、3Bの制御を単純化することができる。すなわち、リミッタ値の設定で直流電流制御か、直流電圧制御かを決定することができ、制御構成を単純化することができる。
Thereby, it is possible to perform direct current control or direct current voltage control only by direct current side information without depending on alternating current side information, and control of the
[2.第2の実施形態]
[2−1.構成]
第2の実施形態について、図6および図7を用いて説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態と基本構成は同じである。よって、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
[2. Second Embodiment]
[2-1. Constitution]
A second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The basic configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, only a different point from 1st Embodiment is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
図6は、第2の実施形態に係る直流電圧・電流制御部43の制御ブロック図である。第2の実施形態に係る直流電圧・電流制御部43は、第1の実施形態の構成に加えて、交流事故検出部45、リミッタ値変更部46をさらに有している。
FIG. 6 is a control block diagram of the DC voltage /
交流事故検出部45は、変換器3A、3Bの交流側の事故を検出する。交流側の事故とは、例えば、交流系統1A、1Bでの短絡、地絡事故や、交流系統1A、1Bと変換器3A、3Bの交流端子との間における短絡、地絡事故が挙げられる。
The AC
交流事故検出部45は、例えば、変換器3A、3Bの交流側に設けられた交流電圧検出器と、当該検出器が検出した交流電圧に基づいて、交流電圧の低下を検出する検出部とで構成する。変換器3A、3Bは、一方が直流電流制御で他方が直流電圧制御であれば良い。なお、交流電圧検出器は、直流送電システムに設けられていれば良く、必ずしも制御装置4A、4Bの構成要素としなくても良い。
The AC
交流事故検出部45は、交流側の事故を検出した場合、リミッタ値変更部46に交流事故発生を通知する。この通知としては、例えば、所定の信号をリミッタ値変更部46に出力する。
When the AC
リミッタ値変更部46は、リミッタ433のリミッタ値を変更する。ここでは、リミッタ値の変更は、交流事故検出部45からの交流事故発生の通知を契機とする。換言すれば、制御対象となる変換器の交流側で事故が発生した場合に、当該変換器側のリミッタ値を変更する。リミッタ値の変更は、交流事故前の値より大きな値とする。なお、交流事故前の値より大きな値とは、絶対値である。換言すれば、リミッタ433に設けられた上限と下限の成す幅を交流事故前から拡げることをいう。
The limiter
具体的には、直流送電システムの受電端側の変換器3A、3Bを直流電流制御する場合、受電端の交流側での事故検出により、リミッタ値変更部46は、受電端側のリミッタ値を交流事故前のリミッタ値Vlimitより大きい値Vlimit+Vfaultに変更する。ここで、Vfaultは正数である。つまり、この変更によりリミッタ433の上限と下限の成す幅が2Vfault分拡がる。なお、変更するリミッタ値Vlimit+Vfaultは、予め記憶部42に記憶されている。同様に、直流送電システムの送電端側の変換器3A、3Bを直流電流制御する場合、送電端の交流側での事故検出により、リミッタ値変更部46は、送電端側のリミッタ値を交流事故前のリミッタ値Vlimitより大きい値Vlimit+Vfaultに変更する。
Specifically, when DC current control is performed on the power receiving
一方、直流送電システムの送電端側の変換器3A、3Bを直流電圧制御する場合、送電端の交流側での事故検出により、リミッタ値変更部46は、送電側のリミッタ値を0から相手端である直流電流制御で動作している受電端のリミッタ値Vlimitより大きい値Vlimit+Vfaultに変更する。ここで、Vfaultは正数である。なお、変更するリミッタ値Vlimit+Vfaultは、予め記憶部42に記憶されている。また、同様に、直流送電システムの受電端側の変換器3A、3Bを直流電圧制御する場合、受電端の交流側での事故検出により、リミッタ値変更部46は、リミッタ値を0から相手端である直流電流制御で動作している送電端のリミッタ値Vlimitより大きい値Vlimit+Vfaultに変更する。
On the other hand, when DC voltage control is performed on the
[2−2.作用]
本実施形態に係る制御装置4A、4Bの作用を、図7を用いて説明する。図7(a)は通常時の制御特性図である。図7(b)は、電流制御端の交流側での事故発生時の制御特性図である。図7(c)は電圧制御端の交流側での事故発生時の制御特性図である。
[2-2. Action]
The operation of the
通常時では、電圧制御端である変換器3Aを制御する制御装置4Aにおいて、リミッタ値はL=0で設定されているので、変換器3Aの直流出力電圧は直流電圧指令値Vdc_refの電圧となる。図7(a)に示すように、所定範囲のどの電流を流しても電圧が一定である。一方、電流制御端である変換器3Bを制御する制御装置4Bにおいて、リミッタ値はL=Vlimitで設定されており、変換器3Bは、直流電流指令値Idc_refとなるように、追従部及びリミッタ433によりVdc_refを基準として±Vlimitの幅で電圧を変動可能である。図7(a)に示すように、電圧制御端の特性線と電流制御端の特性線との交差点が、変換器3A、3Bの動作点となる。
In the normal state, in the
以下、電流制御端の交流側で交流事故が発生した場合、電圧制御端の交流側で交流事故が発生した場合、それぞれ場合分けして各ケースにおける作用を説明する。 Hereinafter, when an AC accident occurs on the AC side of the current control end, and when an AC accident occurs on the AC side of the voltage control end, the operation in each case will be described.
(1)電流制御端が受電端であり、その交流側で交流事故が発生した場合、受電端側の交流電圧が低下する。例えば、変換器3Aを送電端として電圧制御端として動作させ、変換器3Bを受電端として電流制御端として動作させるとすると、この交流電圧の低下に伴い受電端となる変換器3Bが出力する交流電力も低下する。ここで、直流電圧は一定のままであるので、受電端となる変換器3Bに流入する直流電力も一定のままとなり、受電端の入出力する電力のバランスが崩れ、流入超過となる。従って、受電端となる変換器3Bのコンデンサ電圧が上昇し過電圧となり、変換器3Bが故障する虞がある。
(1) When the current control end is a power receiving end and an AC accident occurs on the AC side, the AC voltage on the power receiving end side decreases. For example, if the
そこで、交流事故検出部45が受電端の交流側における交流事故を検出すると、この検出によりリミッタ値変更部46は、受電端側のリミッタ値を、交流事故前のリミッタ値Vlimitより大きい値Vlimit+Vfaultに変更する。これにより、制御特性図は図7(b)に示すようになる。すなわち、受電端の電圧を送電端より相対的に高くすることができるので、受電端となる変換器3Bの直流側から流入する直流電流を0にすることができ、直流側からの電力供給を抑制することができる。従って、コンデンサ電圧が過電圧となるのを防止し、変換器3Bの故障を防止することができる。
Therefore, when the AC
なお、リミッタ値の変更は、上限値の変更幅を下限値の変更幅より大きくすることで、より送電端の電圧を高くすることができるので、直流電力の流入をより効果的に阻止することができる。 The limiter value can be changed more effectively by preventing the inflow of DC power since the voltage at the power transmission end can be increased by making the change width of the upper limit value larger than the change width of the lower limit value. Can do.
(2)電流制御端が送電端であり、その交流側で交流事故が発生した場合、送電端側の交流電圧が低下する。例えば、変換器3Aを送電端として電流制御端として動作させ、変換器3Bを受電端として電圧制御端として動作させるとすると、この交流電圧の低下に伴い送電端となる変換器3Aのコンデンサ電圧が低下する。これにより、直流電流に歪みが生じる等、変換器3Aの運転に悪影響が及ぶ虞がある。
(2) When the current control end is a power transmission end and an AC accident occurs on the AC side, the AC voltage on the power transmission end side decreases. For example, if the
そこで、交流事故検出部45が送電端の交流側における交流事故を検出すると、この検出によりリミッタ値変更部46は、送電端側のリミッタ値を、交流事故前のリミッタ値Vlimitより大きい値Vlimit+Vfaultに変更する。これにより、制御特性図は図7(b)に示すようになる。すなわち、送電端の電圧を受電端より相対的に低くすることができるので、直流電流を0にすることができ、変換器3Aの運転に悪影響が及ぶのを防止することができる。
Therefore, when the AC
なお、リミッタ値の変更は、下限値の変更幅を上限値の変更幅より大きくすることで、より送電端の電圧を低くすることができるので、早期に交流系統への影響を防止できる。 Note that the limiter value can be changed by making the change width of the lower limit value larger than the change width of the upper limit value, whereby the voltage at the power transmission end can be further lowered, and the influence on the AC system can be prevented at an early stage.
(3)電圧制御端が送電端であり、その交流側で交流事故が発生した場合、送電端側の交流電圧が低下する。この交流電圧の低下に伴い送電端におけるコンデンサ電圧が低下し、当該送電端の運転に悪影響が及ぶ虞がある。例えば、変換器3Aが電圧制御端かつ送電端であり、変換器3Bが電流制御端かつ受電端である場合、変換器3Aに悪影響が及ぶ虞がある。
(3) When the voltage control terminal is the power transmission terminal and an AC accident occurs on the AC side, the AC voltage on the power transmission terminal side decreases. As the AC voltage decreases, the capacitor voltage at the power transmission end decreases, which may adversely affect the operation of the power transmission end. For example, when the
この点、制御装置4A、4B間を接続する有線又は無線の通信手段を介して、相手端である電流制御端(受電端)の制御装置4Bに対し、交流事故検出部45が事故検出を通知し、当該通知を受けて、変換器3Bを、当該変換器3Bに入力される直流電流を下げるよう制御することで、変換器3Aへの悪影響を防止することも可能である。すなわち、制御装置4Aから送電端の交流側で発生した交流事故を、通信手段を介して制御装置4Bのリミッタ値変更部46が受け、リミッタ値を交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更する。通信手段としては、イーサネット(登録商標)、無線LANなど公知の手段を用いることができる。
In this regard, the AC
但し、直流送電システムにおいて、変換器3A、3Bは遠く離れており、通信の遅れが無視できない場合もありうる。そこで、交流事故検出部45が送電端の交流側における交流事故を検出すると、相手端の直流電流制御に依らず、自端で直流電流制御を行う。
However, in the DC power transmission system, the
すなわち、まず、交流事故検出部45が送電端の交流側で事故検出すると、この検出によりリミッタ値変更部46は、自端においてリミッタ値を0から、相手端となる電流制御端のリミッタ値より大きくなるように変更する。つまり、リミッタ値L=0をL=Vlimit+Vfaultに変更する。これにより、図7(c)に示す制御特性図になる。
That is, first, when the AC
図7(c)に示すように、受電端における出力電圧は、リミッタ433の上限値又は下限値で止まる。一方、送電端では、送電端のリミッタ値を受電端のリミッタ値より大きくなるように変更したことにより、Vdc_refを基準として±(Vlimit+Vfault)の幅で電圧を変動させることができる。
As shown in FIG. 7C, the output voltage at the power receiving end stops at the upper limit value or the lower limit value of the
つまり、電圧制御端のリミッタ値を変更することで電流制御に切り替えるとともに、当該リミッタ値が相手端のリミッタ値より大きい分、相手端の電流制御が制約される。従って、電流制御端で制御したい直流電流指令値ではなく、電圧制御端で制御したい直流電流指令値に変更することができる。言い換えると、送電側である電圧制御端が、直流電流を制御する制限権を握り、電流制御端で制御したい直流電流指令値より小さい値、例えば0に変更することができる。 In other words, the current control is switched to the current control by changing the limiter value at the voltage control end, and the current control at the other end is restricted by the amount that the limiter value is larger than the limiter value at the other end. Therefore, it can be changed to a DC current command value to be controlled at the voltage control terminal instead of a DC current command value to be controlled at the current control terminal. In other words, the voltage control terminal on the power transmission side has a right to control the direct current, and can be changed to a value smaller than the direct current command value to be controlled by the current control terminal, for example, zero.
これにより、通信のやりとりなく送電端において、自端だけで早期に事故対処できるので、送電端となる変換器への影響を防止することができる。 As a result, an accident can be dealt with early at the power transmission end without any communication, so that the influence on the converter serving as the power transmission end can be prevented.
(4)電圧制御端が受電端であり、その交流側で交流事故が発生した場合、受電端側の交流電圧が低下する。この交流電圧の低下に伴い受電端が出力する交流電力も低下する。ここで、直流電圧は一定のままであるので、受電端に流入する直流電力も一定のままとなり、受電端の入出力する電力のバランスが崩れ、流入超過となる。従って、受電端のコンデンサ電圧が上昇し過電圧となり、受電端が故障する虞がある。 (4) When the voltage control terminal is the power receiving terminal and an AC accident occurs on the AC side, the AC voltage on the power receiving terminal side decreases. As the AC voltage decreases, the AC power output from the power receiving end also decreases. Here, since the DC voltage remains constant, the DC power flowing into the power receiving end also remains constant, and the balance of power input and output at the power receiving end is lost, resulting in excessive inflow. Therefore, the capacitor voltage at the power receiving end rises and becomes an overvoltage, and the power receiving end may break down.
上記のように通信手段を介して、電流制御端(送電端)で直流電流制御して過電圧を防止することも可能であるが、通信の遅れが無視できない場合もある。 As described above, it is possible to prevent overvoltage by direct current control at the current control end (power transmission end) via the communication means, but there are cases where communication delay cannot be ignored.
そこで、交流事故検出部45が受電端の交流側における交流事故を検出すると、この検出によりリミッタ値変更部46は、自端においてリミッタ値を0から、相手端となる電流制御端のリミッタ値より大きくなるように変更する。これにより、制御特性図は図7(c)に示すようになる。すなわち、受電端の電圧を送電端より相対的に高くすることができるので、受電端の直流側から流入する直流電流を0にすることができ、直流側からの電力供給を抑制することができる。従って、コンデンサ電圧が過電圧となるのを防止し、受電端の故障を防止することができる。
Therefore, when the AC
[2−3.効果]
(1)本実施形態の制御装置4A、4Bは、直流送電システムにおける受電端側の変換器3A、3Bを直流電流制御する制御装置4A、4Bであって、リミッタ値を変更するリミッタ値変更部46を備え、リミッタ値変更部46は、受電端側の変換器3A、3Bの交流側での交流事故の検出により、受電端側のリミッタ値を交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更するようにした。
[2-3. effect]
(1) The
これにより、受電端となる変換器3A、3Bの電圧を送電端より高くすることができるので、受電端の直流側からの電力供給を抑制することができる。従って、当該受電端のコンデンサ電圧の上昇を抑制でき、当該受電端の破壊を防止することができる。
Thereby, since the voltage of
(2)直流送電システムにおける送電端側の変換器3A、3Bを直流電流制御する制御装置4A、4Bであって、リミッタ値を変更するリミッタ値変更部46を備え、リミッタ値変更部46は、送電端側の変換器3A、3Bの交流側での交流事故の検出により、リミッタ値を交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更するようにした。
(2)
これにより、送電端となる変換器3A、3Bの電圧を、受電端で直流電圧制御する変換器3A、3Bでの電圧より低くすることができるので、直流電流を0に近づけることができ、送電端となる変換器3A、3Bへの影響を防止することができる。
As a result, the voltage of the
(3)直流送電システムにおける送電端側の変換器3A、3Bを制御する制御装置4A、4Bであって、直流送電システムの送電端側の変換器3A、3Bが直流電圧制御され、受電端側の変換器3A、3Bが直流電流制御されており、リミッタ値を変更するリミッタ値変更部46を備え、リミッタ値変更部46は、送電端側の変換器3A、3Bの交流側での交流事故の検出により、送電端側のリミッタ値を受電端側のリミッタ値より大きい値に変更するようにした。
(3)
これにより、送電端の変換器3A、3Bが直流電流制御する制御権を握ることができる。すなわち、相手端の電流制御に依存することなく、自端で電流制御ができるので、いち早く交流事故に対応することができ、送電端の変換器3A、3Bへの影響を防止することができる。
Thereby, the
(4)直流送電システムにおける受電端側の変換器3A、3Bを制御する制御装置4A、4Bであって、直流送電システムの受電端側の変換器3A、3Bが直流電圧制御され、送電端側の変換器3A、3Bが直流電流制御されており、リミッタ値を変更するリミッタ値変更部46を備え、リミッタ値変更部46は、受電端側の変換器3A、3Bの交流側での交流事故の検出により、受電端側のリミッタ値を送電端側のリミッタ値より大きい値に変更するようにした。
(4)
これにより、受電端の変換器3A、3Bが直流電流制御する制御権を握ることができる。すなわち、相手端の電流制御に依存することなく、自端で電流制御ができるので、いち早く交流事故に対応することができる。例えば、受電端となる変換器3Bの電圧を送電端より高くすることができるので、受電端となる変換器3Bの直流側からの電力供給を抑制することができる。従って、当該変換器3Bのコンデンサ電圧の上昇を抑制でき、当該変換器3Bの破壊を防止することができる。
Thereby, the
[3.第3の実施形態]
第3の実施形態について、図8を用いて説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態と基本構成は同じである。よって、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
[3. Third Embodiment]
A third embodiment will be described with reference to FIG. The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, only a different point from 1st Embodiment is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
図8は、第3の実施形態に係る電力変換器の制御装置の構成を示す図である。第3の実施形態は、第1の実施形態の実施例である。すなわち、第3の実施形態に係る制御装置4A、4Bには、零相電流制御部50が設けられており、当該電流制御部50に直流電圧・電流制御部43が含まれる。第3の実施形態では、変換器3A、3Bの各相の正側アーム31a、負側アーム31bに電流検出器(不図示)がそれぞれ設けられており、検出した電流値は零相電流制御部50に出力される。
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of a control device for a power converter according to the third embodiment. The third embodiment is an example of the first embodiment. That is, the
零相電流制御部50は、検出した各相の電流に基づいて、所定の零相電流指令値に追従するよう変換器3A、3Bの動作を制御する。具体的には、零相電流制御部50は、循環電流演算部51、αβ0変換部52、直流電圧・電流制御部43を有する。
The zero-phase current control unit 50 controls the operations of the
循環電流演算部51は、図9に示すように、各相において検出された正側アーム31aの電流と負側アーム31bの電流を演算器51aで加算して、演算器51bでこの加算値に1/2を乗算してR,S,T相の3相の循環電流を算出する。
As shown in FIG. 9, the circulating
αβ0変換部52は、図10に示すように、循環電流演算部51で算出されたR相、S相、T相の循環電流を入力として、これらの循環電流をαβ0変換し、α相、β相、零相の循環電流を算出する。この零相の循環電流は各3相に同相で流れる直流電流であり、各レグ31のコンデンサ電圧の均一化を図る。零相の循環電流は直流電圧・電流制御部43に入力される直流電流である。
As shown in FIG. 10, the
直流電圧・電流制御部43は、第1の実施形態と同じである。但し、演算器431に入力される直流電流指令値は、零相電流指令値とし、演算器434に入力される直流電圧指令値は、零相電圧指令値とする。
The DC voltage /
なお、αβ0変換部52に代えて、dq0変換部としても良い。何れの変換部であっても、零相電流を制御することに変わりないからである。
Instead of the
以上のように、零相電流制御部50に直流電圧・電流制御部43を設けたことより、次の作用効果を奏する。すなわち、各相の正側相アーム31a、負側相アーム31bに設けられた電流検出器は、モジュラー・マルチレベル変換器において通常設けられているものであり、既存の設備だけで直流電流を得ることができ、直流電流を検出するためだけに電流検出器を別途設ける必要がなくなる。従って、既存の設備変更を要せず、制御を簡素化できる利点を享受できる。
As described above, since the DC voltage /
[4.第4の実施形態]
[4−1.構成]
第4の実施形態について、図11〜図14を用いて説明する。第4の実施形態は、第1の実施形態と基本構成は同じである。よって、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、第1の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
[4. Fourth Embodiment]
[4-1. Constitution]
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. The basic configuration of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment. Therefore, only a different point from 1st Embodiment is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.
第4の実施形態は、直流送電システムにおける電力融通の補正に関する。電力規定点において要求する電力と、直流電力を制御する電力制御点における電力とは必ずしも一致しない。すなわち、電力規定点と電力制御点が異なることから、両点間で電力融通の際に直流送電線5や変換器3A、3Bにより電力損失が発生する。
The fourth embodiment relates to correction of power interchange in a DC power transmission system. The power required at the power regulation point does not necessarily match the power at the power control point that controls the DC power. That is, since the power regulation point and the power control point are different, a power loss is generated by the DC
ここで、電力規定点とは、取引する電力を決める点であり、変換器3Aの交流側の点(例えば、変換器3Aの交流端子)や変換器3Bの交流側の点(例えば、変換器3Bの交流端子)である。電力制御点とは、直流電力を直流電力指令値に制御する点である。
Here, the power regulation point is a point for determining the power to be traded, and is a point on the AC side of the
本実施形態は、上記のような不一致の場合であっても、電力規定点と電力制御点との電力の差分を電力単価にて金銭的に精算していた不都合を是正するものである。なお、本実施形態は、送電端となる変換器3A、3Bを電圧制御端とし、受電端となる変換器3A、3Bを電流制御端とする。すなわち、制御装置4Aのリミッタ値をリミッタ値設定部433aによりL=0と設定して送電端となる変換器3Aを直流電圧制御し、制御装置4Bのリミッタ値をリミッタ値設定部433aによりL≠0と設定して受電端となる変換器3Bを直流電流制御する。また、電力制御点は、電圧制御端の直流端子であるとする。
This embodiment corrects the inconvenience that the difference in power between the power regulation point and the power control point is financially adjusted by the power unit price even in the case of the above mismatch. In the present embodiment, the
図11は、第4の実施形態に係る電力変換器の制御装置4A、4Bの構成を示す図である。第4の実施形態に係る制御装置4A、4Bは、第1の実施形態の構成に加えて、電力規定点設定部61、直流電力指令値生成部62、直流電流指令値生成部63、スイッチ64を有している。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of power
電力規定点設定部61は、電力の取引に用いられる点を設定する。電力規定点設定部61としては、電力規定点として予め記憶部42に記憶された点で設定しても良いし、マウスやキーボード、タッチパネルなどの入力手段を介してユーザの入力を受け付けて設定しても良い。 The power specified point setting unit 61 sets points used for power transactions. The power regulation point setting unit 61 may set the power regulation point as a power regulation point stored in advance in the storage unit 42 or may accept and set a user input via an input unit such as a mouse, a keyboard, or a touch panel. May be.
直流電力指令値生成部62は、融通電力指令値を入力として、直流電力指令値を生成し、出力する。融通電力指令値は、電力規定点で要求される電力値であり、例えば直流送電システムを制御する上位の制御装置から入力される。
The DC power command
具体的には、図12に示すように、直流電力指令値生成部62は、演算器621、622、送電線損失演算部623、変換器損失演算部624を有する。演算器621は、融通電力指令値と送電線損失演算部623の出力値を入力してこれらを加算し、演算器622に出力する。演算器622は、演算器621の出力値と変換器損失演算部624の出力値を入力としてこれらを加算し、得られた加算値を直流電流指令値生成部62に出力する。この得られた加算値は電力制御点における直流電力指令値である。つまり、直流電力指令値生成部62は、融通電力指令値を、送電線損失や変換器損失などの電力損失分を補正して直流電力指令値を生成する補正部とも言える。
Specifically, as illustrated in FIG. 12, the DC power command
送電線損失演算部623は、融通電力指令値と直流端子電圧指令値を入力として、直流送電線5での電力損失を算出する。直流端子電圧指令値とは、電圧制御端となる変換器3A、3Bの直流端子における電圧の目標値である。換言すれば、電力制御点における直流電圧指令値である。直流端子電圧指令値は、例えば直流送電システムを制御する上位の制御装置から入力される。
The power transmission line
図13に示すように、送電線損失演算部623は、除算器623a、送電線抵抗部623b、演算器623c、除算器623d、自乗器623e、送電線抵抗部623f、演算器623gを有する。
As illustrated in FIG. 13, the transmission line
除算器623aは、融通電力指令値を直流端子電圧指令値で除算する。送電線抵抗部623bは、直流送電線5の温度Tに基づいて直流送電線5の抵抗Rを求め、当該抵抗と除算器623aから入力された値とを乗算し、演算器623cに出力する。抵抗Rの求め方としては、直流送電線5の温度Tに依存する関数R=R(T)を予め設定しておき、不図示の温度検出部で直流送電線5の温度Tを検出し、当該関数に代入して求める。或いは、温度Tと抵抗Rのテーブルを予め記憶部42に記憶させておき、検出した温度Tと当該テーブルに基づいて求めても良い。
The
除算器623a及び送電線抵抗部623bにより、直流送電線5による電圧降下が算出される。
The voltage drop due to the DC
演算器623cは、送電線抵抗部623bの出力値と直流端子電圧指令値を入力として、これらを加算する。換言すれば、演算器623cは、直流端子電圧指令値に対し、直流送電線5による電圧降下分を補正する。演算器623cは、得られた加算値を除算器623dcに出力する。
The
除算器623dは、融通電力指令値を演算器623cの出力値で除算し、自乗器623eに出力する。除算器623dにより得られる値は、直流送電線5による電圧降下分を加味して電力融通する場合の直流送電線5を流れる電流値である。
The
自乗器623eは、除算器623dから入力された値を自乗し、送電線抵抗部623fに出力する。送電線抵抗部623fは、送電線抵抗部623bの構成と同じであり、自乗器623eから入力された値(電流の2乗)と直流送電線5の抵抗値とを乗算する。
The squarer 623e squares the value input from the
演算器623gは、送電線抵抗部623fからの入力値と送電線無負荷損失とを加算する。送電線無負荷損失は、直流送電線5に電流が流れていない状態で発生する電力損失である。当該損失は、直流送電線5の長さ、材質等で決まるため、例えば、予め記憶部42に記憶させておき、送電線損失の演算に応じて記憶した値を取り出す。演算器623gにより得られた加算値は、直流送電線5を介して電力融通した際に生じる電力損失PTLである。
The
変換器損失演算部624は、融通電力指令値を入力として、変換器3A、3Bの電力損失を演算する。図14に示すように、変換器損失演算部624は、融通電力指令値の絶対値を算定する演算器624aと、当該絶対値に変換器3A、3Bによる電力損失率を乗算する乗算部624bとを有する。変換器3A、3Bによる電力損失率は、例えば、予め記憶部42に記憶しておき、変換器電力損失を算出する際に取り出す。
The converter
直流電流指令値生成部63は、直流電力指令値生成部62により得られた直流電力指令値に基づいて、直流電流指令値を算出する。この直流電流指令値が、受電側の電流制御端が目標とする電流指令値であり、電力損失を加味した値である。
The DC current command
図15に示すように、直流電流指令値生成部63は、除算器631、リミッタ632を有する。
As shown in FIG. 15, the direct current command
除算器631は、直流電力指令値生成部62により得られた直流電力指令値と、直流端子電圧指令値とを除算する。リミッタ632は、除算器631により得られた電流値が所定の値以下であれば得られた値を出力し、所定の値超であれば、所定の値を出力する。すなわち、リミッタ632には、上限値が設けられており、当該上限値は、変換器3A、3Bの定格電流に設定されている。
The
スイッチ64は、図12に示すように、直流電力指令値生成部62において、送電線損失演算部623と演算器621との間に設けられている。スイッチ64は、電力損失の演算に送電線損失を加味するか否かを切り替える。
As shown in FIG. 12, the
すなわち、受電端となる変換器3A、3Bを制御する制御装置4A、4Bのスイッチ64は、電力規定点設定部61で設定された電力規定点が、受電端となる変換器3A、3B(電流制御端)の交流側であるとき、オンとして送電線損失を加味し、電力規定点設定部61で設定された電力規定点が、送電端となる変換器3A、3B(電圧制御端)の交流側であるとき、オフとして送電線損失を加味しないように切り替える。
In other words, the
換言すれば、送電側に設けられる電力制御点と、設定された電力規定点が直流送電線5を挟む場合はスイッチ64をオンとし、挟まない場合はスイッチ64をオフとする。
In other words, the
具体的な構成としては、スイッチ64は、例えば、電力規定点設定部61で変換器3A、3Bの何れかの交流側に設定された電力規定点と、当該変換器3A、3Bに設定されるリミッタ値Lとから、当該変換器3A、3Bが送電側又は受電側の変換器3A、3Bであるかを判定する判定部(不図示)を有し、当該判定部の判定結果に基づいてオンオフする。
As a specific configuration, for example, the
[4−2.作用]
従来の直流送電システムにおいては、送電側の変換器の直流端子の電力を電力指令値に一致するように制御する。しかし、電力の取引を行う電力規定点における電力と、電力指令値に一致させる電力制御点における電力とは必ずしも一致しない。そのため、その差分の電力は電力単価にて金銭的に精算する必要があり、電力会社などのユーザにとって負担となっていた。
[4-2. Action]
In the conventional DC power transmission system, the power at the DC terminal of the converter on the power transmission side is controlled to match the power command value. However, the power at the power regulation point at which power is traded does not necessarily match the power at the power control point that matches the power command value. For this reason, the difference power needs to be paid in monetary terms with the unit price of power, which is a burden for users such as power companies.
そこで、本実施形態では、電力規定点で得たい融通電力が得られるように、すなわち電力規定点での電力が融通電力指令値と一致するように、電力制御点における直流電力指令値、及び、電流制御端における直流電流指令値を、直流送電線5による電力損失や、変換器3A、3Bによる電力損失を加味するようにした。
Therefore, in the present embodiment, the DC power command value at the power control point, and the power at the power regulation point so as to obtain the accommodation power desired at the power regulation point, that is, the power at the power regulation point coincides with the accommodation power command value, and The direct current command value at the current control end is taken into account the power loss due to the direct
本実施形態の作用を、図16及び図17を用いて説明する。なお、潮流は、変換器3Aから変換器3Bの方向を正として定義する。
The effect | action of this embodiment is demonstrated using FIG.16 and FIG.17. The tidal current is defined with the direction from the
(1)受電側の変換器の交流端子で電力取引する場合
図16は、受電側の電流制御端の交流端子において電力取引する場合の直流送電システムを示す。図16に示すように、電力規定点設定部61により、電力規定点を受電側の変換器3Bの交流端子に設定する。電力制御点は、送電側の変換器3Aの直流端子であり、潮流は正である。すなわち、制御装置4Aのリミッタ値Lを0に設定して電圧制御端とし、制御装置4Bのリミッタ値Lを0でない所定値に設定して電流制御端とし、変換器3Aから変換器3Bの方向に電力融通する。
(1) When power is traded at the AC terminal of the power receiving side converter FIG. 16 shows a DC power transmission system when power is traded at the AC terminal at the current control end of the power receiving side. As illustrated in FIG. 16, the power regulation point setting unit 61 sets the power regulation point to the AC terminal of the power receiving side converter 3 </ b> B. The power control point is the direct current terminal of the
電力制御点から電力規定点までの電力融通は、直流送電線5と変換器3Bを介してなされる。そのため、直流送電線5による電力損失と、変換器3Bによる電力損失を加味する。換言すれば、制御装置4Bのスイッチ64をオンとする。
Power interchange from the power control point to the power regulation point is performed via the
具体的には、直流電力指令値生成部62は、融通電力指令値に送電線損失演算部623で算出した直流送電線5による送電線損失PTLと、変換器損失演算部624で算出した変換器3Bの変換器損失P3Bとを演算器621、622で加算し、電力制御点で一致させるべき直流電力指令値を算出する。当該直流電力指令値を直流電流指令値生成部63において、電力制御点における直流端子電圧指令値で除算することで、直流電流指令値を求めることができる。この直流電流指令値は、電流制御端である変換器3Bに流入すべき電流値であり、制御装置4Bの直流電圧・電流制御部43に出力される。変換器3Bは、当該直流電流指令値になるように電流制御することで、電力規定点における電力を融通電力指令値に一致させることができる。
Specifically, the DC power command
(2)送電側の変換器の交流端子で電力取引する場合
図17は、送電側の電圧制御端の交流端子において電力取引する場合の直流送電システムを示す。図17に示すように、電力規定点設定部61により、電力規定点を送電側の変換器3Bの交流端子に設定する。電力制御点は、電力制御点は、送電側の変換器3Bの直流端子であり、潮流は負である。すなわち、制御装置4Bのリミッタ値Lを0に設定して電圧制御端とし、制御装置4Aのリミッタ値Lを0でない所定値に設定して電流制御端とし、変換器3Bから変換器3Aの方向に電力融通する。
(2) When power is traded at the AC terminal of the converter on the power transmission side FIG. 17 shows a DC power transmission system when power is traded at the AC terminal at the voltage control end on the power transmission side. As illustrated in FIG. 17, the power regulation point setting unit 61 sets the power regulation point to the AC terminal of the converter 3 </ b> B on the power transmission side. The power control point is the DC terminal of the power
電力規定点から電力制御点までの電力融通は、変換器3Bを介してなされる。そのため、変換器3Bによる電力損失を加味する。換言すれば、スイッチ64をオフとする。
Power interchange from the power regulation point to the power control point is performed via the
具体的には、直流電力指令値生成部62は、融通電力指令値に変換器損失演算部624で算出した変換器3Bの変換器損失P3Bを演算器622で加算し、電力制御点で一致させるべき直流電力指令値を算出する。当該直流電力指令値を直流電流指令値生成部63において、電力制御点における直流端子電圧指令値で除算することで、直流電流指令値を求めることができる。この直流電流指令値は、電流制御端である変換器3Aに流入すべき電流値であり、制御装置4Aの直流電圧・電流制御部43に出力される。変換器3Aは、当該直流電流指令値になるように電流制御することで、電力規定点における電力を融通電力指令値に一致させることができる。
Specifically, the DC power command
[4−3.効果]
(1)制御装置4A、4Bは、電力取引を行う電力規定点における融通電力指令値に、電力損失分を補正して電力制御点における直流電力指令値を生成する直流電力指令値生成部62を有するようにした。これにより、電力規定点と電力制御点が異なる場合であっても、両点の間の電力損失分を加味するので、電力規定点において所望の電力とすることができる。そのため、電力規定点における電力と当該規定点で要求する電力とに差をなくすことができるので、電力単価にて金銭的に精算する必要性がなくなり、ユーザ負担を軽減させることができる。
[4-3. effect]
(1) The
(2)直流電力指令値生成部62は、融通電力指令値の絶対値に電力変換器3A、3Bの損失率を乗算する変換器損失演算部624を有するようにした。これにより、電力損失として変換器3A、3Bによる損失分を加味して直流電力指令値を生成することができる。
(2) The DC power command
(3)直流電力指令値生成部62は、電力変換器3A、3Bが設けられた直流送電システムの直流送電線5の損失を演算する送電線損失演算部を有するようにした。これにより、電力損失として直流送電システムの直流送電線5による損失分を加味して直流電力指令値を生成することができる。
(3) The DC power command
(4)直流送電システムにおいて送電端となる電力変換器3A、3Bが直流電圧制御され、受電端となる電力変換器3A、3Bが直流電流制御されており、受電端となる電力変換器3A、3Bの制御装置であって、直流電力指令値生成部62は、電力取引を行う電力規定点が、受電側の電力変換器3A、3Bの交流側であるとき、送電線損失演算部623をオンにし、送電側の電力変換器3A、3Bの交流側であるとき、送電線損失演算部623をオフにするスイッチ64を有するようにした。これにより、潮流によって電力損失を切り替えることができ、潮流の向きに関わらず特定の変換器3A、3Bの交流側に電力規定点が固定されている場合であっても、当該規定点における電力を制御することができる。
(4) In the DC power transmission system, the
(5)送電線損失演算部623は、直流送電線5の温度に基づいて、直流送電線5の抵抗を求め、直流送電線5の損失を演算するようにした。これにより、直流送電線の損失すなわち電圧降下をより正確に算出することができるので、電力規定点における電力と、当該規定点で要求する電力との差をなくすことができる。
(5) The transmission line
(6)直流電力指令値生成部62から出力された直流電力指令値と、電力変換器3A、3Bの直流端子における直流電圧指令値とを除算し、直流電流指令値を生成する直流電流指令値生成部63を有し、直流電流指令値生成部63には、生成した直流電流指令値の上限値が設けられ、当該上限値は、電力変換器の定格電流とした。これにより、直流電流指令値が変換器3A、3Bの定格電流を上回ることがなくなるので、過電流が流れることによる変換器3A、3Bの損傷を防止することができる。
(6) A DC current command value that generates a DC current command value by dividing the DC power command value output from the DC power command
(7)送電端となる変換器3Aの制御装置4Aであって、リミッタ値設定部433aは、送電端側のリミッタ値を0として送電端となる変換器3Aを直流電圧制御するようにした。つまり、送電側を電圧制御端とし、受電側を電流制御端とした。これにより、直流送電システムの直流回路の設計が容易になる。すなわち、直流送電線5には、鉄塔等の種々の設備や機器が配置されるが、直流送電の定格を満たすように設計する必要がある。
(7) In the
この点、受電側を電圧制御端とした場合、直流送電線5による電圧降下を加味して電流制御端では、受電端より大きな電圧を出力する必要がある。そのため、電力融通する途中経路にある直流送電線5に設けられる鉄塔等の種々の設備や機器について、電圧降下分を加味して直流送電の定格電圧を満たすように考慮しなければならない。
In this regard, when the power receiving side is the voltage control terminal, it is necessary to output a voltage larger than that of the power receiving terminal at the current control terminal in consideration of the voltage drop caused by the DC
これに対し、送電側を電圧制御端とすることで、受電側は電圧降下するだけなので、送電側の直流電圧指令値を基準に設計すれば良く、電圧降下を加味する必要がなくなる利点がある。 On the other hand, by setting the power transmission side as the voltage control end, the power receiving side only has a voltage drop. Therefore, it is only necessary to design based on the DC voltage command value on the power transmission side, and there is an advantage that it is not necessary to consider the voltage drop. .
[5.その他の実施形態]
本明細書においては、本発明に係る複数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って、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの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。
[5. Other Embodiments]
In the present specification, a plurality of embodiments according to the present invention have been described. However, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. The above embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes 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 equivalents thereof as well as included in the scope and gist of the invention.
(1)本実施形態の電力変換器の制御装置4A、4Bは、二端子直流送電システムに適用したが、多端子直流送電システムに適用しても良い。
(1) Although the
(2)第1乃至第4の実施形態に示したように、制御装置4A、4Bは、変換器3A、3Bに個別に設けられても良いし、直流送電システムを制御する上位の制御装置に設けられていても良い。
(2) As shown in the first to fourth embodiments, the
(3)制御装置4A、4B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。
(3) The
(4)第1乃至第4の実施形態では、変換器3A、3Bの単位変換器をチョッパセルCとしたが、フルブリッジセルとしても良い。単位変換器をフルブリッジセルにすることにより、直流地絡事故などの事故電流を遮断することができる。また、変換器3A、3Bを3巻線トランスMMCとしても良い。これにより、正側アーム31aと負側アーム31bの間に各相合計6台のバッファリアクトルが不要にすることができる。
(4) In the first to fourth embodiments, the unit converter of the
(5)第1乃至第4の実施形態の直流電圧・電流制御部43に代えて、次の様に構成しても良い。すなわち、図18に示すように、直流電圧・電流制御部43は、追従部の出力に直流電圧指令値を加算した後、直流電圧指令値をベースとした上限値及び下限値により出力値を制限するようにしても良い。
(5) Instead of the DC voltage /
具体的には、直流電圧・電流制御部43は、追従部と、追従部の出力値と直流電圧指令値とを加算する演算器435と、直流電圧指令値とリミッタ値とに基づく上限値及び下限値を有し、演算器435からの入力を受けて上限値及び下限値に基づいて出力値を制限するリミッタ436と、リミッタ値を0又は0でない所定の値に設定するリミッタ値設定部436aと、を有し、リミッタ436の出力値を変換器出力電圧とするようにしても良い。
Specifically, the DC voltage /
リミッタ値設定部436aは、リミッタ436の上限値及び下限値を、直流電圧指令値Vdc_refとリミッタ値Lとの和に基づいて決定する。すなわち、リミッタ値L=0の時は、上限値及び下限値は、Vdc_refであり、リミッタ436の出力(変換器出力電圧)はVdc_refとなるので、直流電圧・電流制御部43は直流電圧制御で動作させる。一方、リミッタ値L≠0のときは、上限値がVdc_ref+L、下限値がVdc_ref−Lとなるから、リミッタ436の出力(変換器出力電圧)は(Vdc_ref−L)〜(Vdc_ref+L)の値であり、直流電圧・電流制御部43は直流電流制御で動作させる。
The limiter
また、図19に示すように、リミッタ436に代えて、直流電圧指令値とリミッタ値とに基づく上限値及び下限値を有し、追従部からの入力を受けて上限値及び下限値に基づいて出力値を制限するリミッタ437としても良い。何れの場合でも、第1乃至第4の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、リミッタ値の値に基づいて直流電圧制御か直流電流制御かを決定することができる。
In addition, as shown in FIG. 19, instead of the
(6)第4の実施形態では、直流電力指令値生成部62を、送電線損失と変換器損失を加味した計算式と、変換器損失のみを考慮した計算式とを切り替える構成としても良い。具体的には、図20に示すように、直流電力指令値生成部62は、直流送電システムの送電線損失と変換器損失とを加味して電力損失を演算する送電線・変換器損失演算部625と、変換器損失を演算する変換器損失演算部626と、直流送電システムの潮流方向に基づいて、送電線・変換器損失演算部625又は変換器損失演算部626の何れかに切り替えるスイッチ64’と、を有するようにしても良い。
(6) In the fourth embodiment, the DC power command
送電線・変換器損失演算部625、変換器損失演算部626の計算式の関数形は、適宜変更可能である。図20に示す係数a〜fは、送電線や変換器の損失を考慮した値である。変換器損失演算部626は、第4の実施形態の変換器損失演算部624と同じであっても良い。
The function forms of the calculation formulas of the transmission line / converter
スイッチ64’は、ここでは一対のスイッチ64a、64bにより構成されており、これらのスイッチ64a、64bのオンオフは反転関係にある。例えば、潮流方向が正のとき、スイッチ64aをオン、スイッチ64bをオフとし、潮流方向が負のとき、スイッチ64aをオフ、スイッチ64bをオンとする。潮流方向は、例えば変換器3Aから変換器3Bの送電方向を正とする。直流電力指令値生成部62は、潮流方向を外部からの入力を受けても良いし、潮流方向を判定する判定部を有していても良い。この判定部の構成は公知の方法を採用することができる。
Here, the switch 64 'includes a pair of
1A、1B 交流系統
3A、3B 電力変換器
31 レグ
31a 正側アーム
31b 負側アーム
4A、4B 制御装置
41 直流検出部
42 記憶部
43 直流電圧・電流制御部
431 演算器
432 ゲイン
433 リミッタ
433a リミッタ値設定部
434 演算器
435 演算器
436、437 リミッタ
436a リミッタ値設定部
44 信号生成部
45 交流事故検出部
46 リミッタ値変更部
5 直流送電線
50 零相電流制御部
51 循環電流演算部
51a、51b 演算器
52 αβ0変換部
61 電力規定点設定部
62 直流電力指令値生成部
621、622 演算器
623 送電線損失演算部
623a 除算器
623b 送電線抵抗部
623c 演算器
623d 除算器
623e 自乗器
623f 送電線抵抗部
623g 演算器
624 変換器損失演算部
624a 演算器
624b 乗算部
625 送電線・変換器損失演算部
626 変換器損失演算部
63 直流電流指令値生成部
631 除算器
632 リミッタ
64、64’ スイッチ
C チョッパセル
C1a、C1b スイッチング素子
C2a、C2b ダイオード
C3 コンデンサ
1A,
31
Claims (18)
前記電力変換器を直流電圧制御又は直流電流制御で動作させるための変換器出力電圧を算出する直流電圧・電流制御部と、
前記変換器出力電圧を前記電力変換器に出力させるように、前記スイッチング素子をオンオフする信号を生成する信号生成部と、
を備え、
前記直流電圧・電流制御部は、
直流電流と直流電流指令値との偏差に基づいて、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧値を算出する追従部と、
リミッタ値に基づく上限値及び下限値を有し、前記追従部からの入力を受けて前記上限値及び前記下限値に基づいて出力値を制限するリミッタと、
前記リミッタの出力値と直流電圧指令値とを加算することで前記変換器出力電圧を算出する演算部と、
前記リミッタ値を0又は0でない値に設定するリミッタ値設定部と、
を有すること、
を特徴とする電力変換器の制御装置。 A unit converter having a switching element and a capacitor is connected in multiple stages, and is a control device for a power converter that converts power between AC and DC,
A DC voltage / current control unit for calculating a converter output voltage for operating the power converter with DC voltage control or DC current control;
A signal generator for generating a signal for turning on and off the switching element so as to output the converter output voltage to the power converter;
With
The DC voltage / current control unit is:
A follow-up unit that calculates a voltage value for causing the direct current to follow the direct current command value based on the deviation between the direct current and the direct current command value;
A limiter that has an upper limit value and a lower limit value based on a limiter value, receives an input from the follower, and limits an output value based on the upper limit value and the lower limit value;
An arithmetic unit for calculating the converter output voltage by adding the output value of the limiter and a DC voltage command value;
A limiter value setting unit for setting the limiter value to 0 or a non-zero value;
Having
A control device for a power converter characterized by the above.
前記電力変換器を直流電圧制御又は直流電流制御で動作させるための変換器出力電圧を算出する直流電圧・電流制御部と、
前記変換器出力電圧を前記電力変換器に出力させるように、前記スイッチング素子をオンオフする信号を生成する信号生成部と、
を備え、
前記直流電圧・電流制御部は、
直流電流と直流電流指令値との偏差に基づいて、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧値を算出する追従部と、
前記追従部の出力値と直流電圧指令値とを加算する演算器と、
直流電圧指令値とリミッタ値とに基づく上限値及び下限値を有し、前記演算器からの入力を受けて前記上限値及び前記下限値に基づいて出力値を制限するリミッタと、
前記リミッタ値を0又は0でない所定の値に設定するリミッタ値設定部と、
を有し、
前記リミッタの出力値を前記変換器出力電圧とすること、
を特徴とする電力変換器の制御装置。 A unit converter having a switching element and a capacitor is connected in multiple stages, and is a control device for a power converter that converts power between AC and DC,
A DC voltage / current control unit for calculating a converter output voltage for operating the power converter with DC voltage control or DC current control;
A signal generator for generating a signal for turning on and off the switching element so as to output the converter output voltage to the power converter;
With
The DC voltage / current control unit is:
A follow-up unit that calculates a voltage value for causing the direct current to follow the direct current command value based on the deviation between the direct current and the direct current command value;
An arithmetic unit for adding the output value of the follower and the DC voltage command value;
A limiter that has an upper limit value and a lower limit value based on a DC voltage command value and a limiter value, and that receives an input from the computing unit and limits an output value based on the upper limit value and the lower limit value;
A limiter value setting unit for setting the limiter value to 0 or a predetermined value other than 0;
Have
The output value of the limiter is the converter output voltage;
A control device for a power converter characterized by the above.
前記電力変換器を直流電圧制御又は直流電流制御で動作させるための変換器出力電圧を算出する直流電圧・電流制御部と、
前記変換器出力電圧を前記電力変換器に出力させるように、前記スイッチング素子をオンオフする信号を生成する信号生成部と、
を備え、
前記直流電圧・電流制御部は、
直流電流と直流電流指令値との偏差に基づいて、直流電流を直流電流指令値に追従させるための電圧値を算出する追従部と、
直流電圧指令値とリミッタ値とに基づく上限値及び下限値を有し、前記追従部からの入力を受けて前記上限値及び前記下限値に基づいて出力値を制限するリミッタと、
前記リミッタ値を0又は0でない所定の値に設定するリミッタ値設定部と、
を有し、
前記リミッタの出力値を前記変換器出力電圧とすること、
を特徴とする電力変換器の制御装置。 A unit converter having a switching element and a capacitor is connected in multiple stages, and is a control device for a power converter that converts power between AC and DC,
A DC voltage / current control unit for calculating a converter output voltage for operating the power converter with DC voltage control or DC current control;
A signal generator for generating a signal for turning on and off the switching element so as to output the converter output voltage to the power converter;
With
The DC voltage / current control unit is:
A follow-up unit that calculates a voltage value for causing the direct current to follow the direct current command value based on the deviation between the direct current and the direct current command value;
A limiter that has an upper limit value and a lower limit value based on a DC voltage command value and a limiter value, and that receives an input from the follower and limits an output value based on the upper limit value and the lower limit value;
A limiter value setting unit for setting the limiter value to 0 or a predetermined value other than 0;
Have
The output value of the limiter is the converter output voltage;
A control device for a power converter characterized by the above.
前記リミッタ値を変更するリミッタ値変更部を備え、
前記リミッタ値変更部は、
前記電力変換器の交流側での交流事故の検出により、前記リミッタ値を前記交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更すること、
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 The control device for direct current control of the power converter on the power receiving end side in a direct current power transmission system,
A limiter value changing unit for changing the limiter value;
The limiter value changing unit
By detecting an AC accident on the AC side of the power converter, changing the limiter value to a value greater than the limiter value before the AC accident,
The control apparatus for a power converter according to any one of claims 1 to 3.
前記直流送電システムにおける送電端となる前記電力変換器の前記制御装置から、当該送電端の交流側での交流事故の通知を、有線又は無線の通信手段により受けて、前記リミッタ値を前記交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更すること、
を特徴とする請求項4記載の電力変換器の制御装置。 The limiter value changing unit
A notification of an AC accident on the AC side of the power transmission end is received from the control device of the power converter serving as a power transmission end in the DC power transmission system by a wired or wireless communication unit, and the limiter value is received by the AC accident. Change to a value greater than the previous limiter value,
The power converter control device according to claim 4.
前記リミッタ値を変更するリミッタ値変更部を備え、
前記リミッタ値変更部は、
前記電力変換器の交流側での交流事故の検出により、前記リミッタ値を前記交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更すること、
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 The control device for direct current control of the power converter on the power transmission end side in a direct current power transmission system,
A limiter value changing unit for changing the limiter value;
The limiter value changing unit
By detecting an AC accident on the AC side of the power converter, changing the limiter value to a value greater than the limiter value before the AC accident,
The control apparatus for a power converter according to any one of claims 1 to 3.
前記直流送電システムにおける受電端となる前記電力変換器の前記制御装置から、当該受電端の交流側での交流事故の通知を、有線又は無線の通信手段により受けて、前記リミッタ値を前記交流事故前のリミッタ値より大きい値に変更すること、
を特徴とする請求項6記載の電力変換器の制御装置。 The limiter value changing unit
From the control device of the power converter serving as a power receiving end in the DC power transmission system, a notification of an AC accident on the AC side of the power receiving end is received by a wired or wireless communication means, and the limiter value is received by the AC accident. Change to a value greater than the previous limiter value,
The power converter control device according to claim 6.
前記直流送電システムの送電端側の前記電力変換器が直流電圧制御され、受電端側の前記電力変換器が直流電流制御されており、
前記リミッタ値を変更するリミッタ値変更部を備え、
前記リミッタ値変更部は、
前記送電端側の電力変換器の交流側での交流事故の検出により、前記送電端側の前記リミッタ値を前記受電端側の前記リミッタ値より大きい値に変更すること、
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 The control device for controlling the power converter on the power transmission end side in a DC power transmission system,
The power converter on the power transmission end side of the DC power transmission system is DC voltage controlled, and the power converter on the power receiving end side is DC current controlled,
A limiter value changing unit for changing the limiter value;
The limiter value changing unit
By detecting an AC fault on the AC side of the power converter on the power transmission end side, changing the limiter value on the power transmission end side to a value larger than the limiter value on the power receiving end side;
The control apparatus for a power converter according to any one of claims 1 to 3.
前記直流送電システムの受電端側の前記電力変換器が直流電圧制御され、送電端側の前記電力変換器が直流電流制御されており、
前記リミッタ値を変更するリミッタ値変更部を備え、
前記リミッタ値変更部は、
前記受電端側の電力変換器の交流側での交流事故の検出により、前記受電端側の前記リ
ミッタ値を前記送電端側の前記リミッタ値より大きい値に変更すること、
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 The control device for controlling the power converter on the power receiving end side in a DC power transmission system,
The power converter on the power receiving end side of the DC power transmission system is DC voltage controlled, and the power converter on the power transmission end side is DC current controlled,
A limiter value changing unit for changing the limiter value;
The limiter value changing unit
By detecting an AC fault on the AC side of the power converter on the power receiving end side, changing the limiter value on the power receiving end side to a value larger than the limiter value on the power transmitting end side,
The control apparatus for a power converter according to any one of claims 1 to 3.
を特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 The DC voltage / current control unit is provided in a zero-phase current control unit for calculating the DC current;
The control device for a power converter according to claim 1, wherein:
を特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 Having a DC power command value generation unit for generating a DC power command value at the power control point by correcting the power loss to the interchangeable power command value at the power regulation point for conducting power transactions;
The control device for a power converter according to any one of claims 1 to 10.
前記融通電力指令値の絶対値に電力変換器の損失率を乗算する変換器損失演算部を有すること、
を特徴とする請求項11記載の電力変換器の制御装置。 The DC power command value generation unit is
Having a converter loss calculator for multiplying the absolute value of the interchangeable power command value by the loss rate of the power converter;
The control apparatus for a power converter according to claim 11.
前記電力変換器が設けられた直流送電システムの送電線の損失を演算する送電線損失演算部を有すること、
を特徴とする請求項11又は12記載の電力変換器の制御装置。 The DC power command value generation unit is
Having a transmission line loss calculation unit for calculating the loss of the transmission line of the DC power transmission system provided with the power converter;
The power converter control device according to claim 11 or 12.
前記受電端となる電力変換器の制御装置であって、
前記直流電力指令値生成部は、
電力取引を行う電力規定点が、前記受電端となる電力変換器の交流側であるとき、前記送電線損失演算部をオンにし、前記送電端となる電力変換器の交流側であるとき、前記送電線損失演算部をオフにするスイッチを有すること、
を特徴とする請求項13記載の電力変換器の制御装置。 In the DC power transmission system, a power converter serving as a power transmission end is DC voltage controlled, and a power converter serving as a power receiving end is DC current controlled,
A power converter control device serving as the power receiving end,
The DC power command value generation unit is
When the power regulation point for performing power trading is on the AC side of the power converter serving as the power receiving end, the power line loss calculation unit is turned on, and when the power regulation point is on the AC side of the power converter serving as the power transmitting end, Having a switch to turn off the transmission line loss calculator,
The power converter control device according to claim 13.
を特徴とする請求項13又は14記載の電力変換器の制御装置。 The transmission line loss calculation unit obtains the resistance of the transmission line based on the temperature of the transmission line, and calculates the loss of the transmission line,
15. The control device for a power converter according to claim 13 or 14.
直流送電システムの送電線損失と変換器損失とを加味して電力損失を演算する送電線・変換器損失演算部と、
直流送電システムの変換器損失を演算する変換器損失演算部と、
前記直流送電システムの潮流方向に基づいて、前記送電線・変換器損失演算部又は前記変換器損失演算部の何れかに切り替えるスイッチと、
を有すること、
を特徴とする請求項11記載の電力変換器の制御装置。 The DC power command value generation unit is
A transmission line / converter loss calculation unit that calculates power loss in consideration of transmission line loss and converter loss of the DC transmission system;
A converter loss calculator for calculating the converter loss of the DC power transmission system;
Based on the flow direction of the DC power transmission system, a switch to switch to either the transmission line / converter loss calculation unit or the converter loss calculation unit,
Having
The control apparatus for a power converter according to claim 11.
前記直流電流指令値生成部には、生成した直流電流指令値の上限値が設けられ、当該上限値は、電力変換器の定格電流であること、
を特徴とする請求項11〜16の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 A DC current command value generating unit that divides a DC power command value output from the DC power command value generating unit and a DC voltage command value at a DC terminal of the power converter to generate a DC current command value,
The DC current command value generation unit is provided with an upper limit value of the generated DC current command value, and the upper limit value is a rated current of the power converter,
The power converter control device according to any one of claims 11 to 16.
前記リミッタ値設定部は、前記送電端側のリミッタ値を0として前記送電端となる電力変換器を直流電圧制御すること、
を特徴とする請求項1〜17の何れか1項に記載の電力変換器の制御装置。 A control device for a power converter comprising a sending end of the dc power transmission system,
The limiter value setting unit performs direct current voltage control on a power converter serving as the power transmission end by setting the limiter value on the power transmission end side to 0;
The control apparatus for a power converter according to claim 1, wherein:
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