JP6625929B2 - Power conversion device and power conversion system - Google Patents

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Description

本発明は、変圧器を介して交流系統に連系された電力変換装置および電力変換システムに関する。   The present invention relates to a power conversion device and a power conversion system linked to an AC system via a transformer.

交流系統と連系する電力変換装置は、交流電圧の昇降圧や、電気的な絶縁の確保という観点から、交流系統との間に変圧器を設置することが一般的である。このような変圧器と連系した電力変換装置は、変圧器の鉄心に直流電圧、直流電流を出力しないよう制御することで、鉄心の磁束密度に直流成分が重畳することによる磁気飽和を防止する。本明細書では、変圧器鉄心の磁束密度に直流成分が重畳することを、直流偏磁(DC magnetization)と称することにする。   In general, a power converter connected to an AC system is provided with a transformer between the AC system and the AC system from the viewpoint of stepping up / down of an AC voltage and securing electrical insulation. The power converter connected to such a transformer controls the DC voltage and DC current not to be output to the core of the transformer, thereby preventing magnetic saturation due to superimposition of the DC component on the magnetic flux density of the core. . In the present specification, the superposition of the DC component on the magnetic flux density of the transformer core will be referred to as DC magnetic field (DC magnetization).

しかし、電圧検出器VT(Voltage transformer)や、電流検出器CT(Current transformer)の検出値、または電力変換装置をフィードバック制御する制御手段にオフセット誤差が存在する場合、直流偏磁が発生する。   However, if there is an offset error in a detection value of a voltage detector VT (Voltage transformer) or a current detector CT (Current transformer), or a control unit that performs feedback control of the power conversion device, DC bias occurs.

過度な直流偏磁は、変圧器の鉄心を磁気飽和させる恐れがある。直流偏磁により変圧器の鉄心が磁気飽和すると、変圧器の鉄心内を通らない漏洩磁束が増加するため、変圧器タンクの側板や、締付ボルト等の漂遊負荷損を増加させる。漂遊負荷損は、タンクの側板や、締付ボルト等を過熱させるため、変圧器の機械的強度を弱めてしまう恐れがある。また、直流偏磁により変圧器の鉄心が磁気飽和すると、変圧器が持つ励磁インダクタンスが低下するため、励磁電流が増加する。その励磁電流の一部は、電力変換装置にも流れるため、電力変換装置の許容電流値を超過し、装置を過電流停止させる恐れがある。さらに、変圧器鉄心が飽和すると変圧器が発生する騒音も増加する。   Excessive DC bias may cause magnetic saturation of the transformer core. When the core of the transformer is magnetically saturated due to the DC bias, the leakage magnetic flux that does not pass through the core of the transformer increases, so that the stray load loss of the side plate of the transformer tank, the tightening bolt, and the like increases. The stray load loss overheats the side plate of the tank, the tightening bolts, and the like, and may reduce the mechanical strength of the transformer. Further, when the iron core of the transformer is magnetically saturated due to the DC bias, the exciting inductance of the transformer decreases, and the exciting current increases. Since a part of the exciting current also flows to the power conversion device, the allowable current value of the power conversion device may be exceeded, and the device may be stopped by an overcurrent. Further, when the transformer core is saturated, the noise generated by the transformer also increases.

上述のように、変圧器の鉄心に磁気飽和が発生すると様々な問題が生じるため、変圧器鉄心の直流偏磁や磁気飽和を何らかの手段で抑制する必要がある。磁気飽和を発生させない手段の例としては、前記電圧検出器VTや、電流検出器CT等のオフセット誤差の存在をあらかじめ想定し、偏磁耐量を高めた変圧器を用いるという手段がある。しかし、偏磁耐量を高めるためには、変圧器の鉄心断面積を大型化しなければならないという課題がある。   As described above, if magnetic saturation occurs in the core of the transformer, various problems occur. Therefore, it is necessary to suppress DC bias and magnetic saturation of the transformer core by some means. As an example of the means that does not generate magnetic saturation, there is a means of assuming in advance the existence of an offset error such as the voltage detector VT and the current detector CT and using a transformer having an increased magnetic resistance. However, there is a problem in that the core cross-sectional area of the transformer must be increased in order to increase the magnetic field resistance.

上述のような課題により、偏磁耐量を高めた変圧器を用いずとも直流偏磁を検出して、それを電力変換装置が抑制する偏磁抑制制御手段が望まれている。そのような偏磁抑制制御手段としては、例えば、変圧器の一次側(交流系統側)と、変圧器の二次側(電力変換装置側)各々に交流電流検出器ACCTを設置して、これら交流電流検出器ACCTからの信号に基づいて変圧器の鉄心の直流偏磁状況を検出し、電力変換装置が制御する技術が知られている。このような技術は、例えば、特許文献1に記載されている。   In view of the above-described problems, there is a need for a demagnetization suppression control unit that detects DC polarization and suppresses the detection by a power converter without using a transformer having an increased magnetic polarization tolerance. As such a bias suppression control means, for example, an AC current detector ACCT is installed on each of the primary side (AC system side) of the transformer and the secondary side (power conversion device side) of the transformer. 2. Description of the Related Art There is known a technique in which a DC bias state of an iron core of a transformer is detected based on a signal from an AC current detector ACCT, and the power converter controls the state. Such a technique is described in Patent Document 1, for example.

特開2014−150598号公報JP 2014-150598 A

上述の従来技術は、変圧器一次側と二次側の各々に流れる励磁電流、負荷電流の2つの電流を交流電流検出器ACCTで検出し、2つの検出電流の差分電流から変圧器の励磁電流の交流成分を検出し、励磁電流の交流成分の正ピーク値と、負ピーク値の和である偏磁検出値を得る。特許文献1のように、偏磁検出手段から得られる偏磁検出値に、偏磁制御ゲインを乗算することで偏磁補正値を生成し、この偏磁補正値に基づいて、変圧器の鉄心の直流偏磁を抑制するように電力変換装置が制御する手法が一般的によく知られている。   According to the above-described conventional technology, two currents, an excitation current and a load current, flowing on each of a primary side and a secondary side of a transformer are detected by an AC current detector ACCT, and an excitation current of the transformer is calculated from a difference current between the two detected currents. Of the AC component of the exciting current, and a deflected detection value which is the sum of the positive peak value and the negative peak value of the AC component of the exciting current is obtained. As described in Patent Document 1, a demagnetization correction value is generated by multiplying a demagnetization detection value obtained from a demagnetization detection unit by a demagnetization control gain, and based on the demagnetization correction value, an iron core of a transformer is used. In general, a method of controlling the power conversion device so as to suppress the DC bias is well known.

ここで、偏磁検出値と、偏磁補正値は非線形な特性を有する。これは、変圧器の励磁電流と磁束の関係性に起因しており、変圧器鉄心の磁束、励磁電流のピーク値が磁気飽和していない場合と、磁気飽和した場合で非線形な関係にあることからも分かる。このような非線形特性に対応するためには、例えば、偏磁検出値と、偏磁補正値の非線形曲線を線形近似することで、一定値の偏磁制御ゲインを求め、線形近似による誤差が大きい領域は、不感帯を適用する手法などが考えられる。しかし、前述の手法では、近似波形から偏磁制御ゲインを決定するため、本来の非線形曲線からの誤差により、ゲインが低く(若しくは高く)設定される領域が存在し、そのような領域では、制御性能が劣化するという課題があった。また、不感帯を適用することから、偏磁抑制制御の制御範囲が限定されてしまうという課題があった。   Here, the demagnetization detection value and the demagnetization correction value have non-linear characteristics. This is due to the relationship between the magnetizing current and magnetic flux of the transformer.The peak value of the magnetic flux and magnetizing current of the transformer core has a non-linear relationship with the case where the magnetic flux is not magnetically saturated and the case where it is magnetically saturated. You can see from To cope with such non-linear characteristics, for example, a non-linear curve of the demagnetization detection value and the demagnetization correction value is linearly approximated to obtain a constant value of the demagnetization control gain, and the error due to the linear approximation is large. For the region, a method of applying a dead zone or the like can be considered. However, in the above-described method, since the demagnetization control gain is determined from the approximate waveform, there is a region where the gain is set low (or high) due to an error from the original nonlinear curve. There was a problem that performance deteriorated. In addition, since the dead zone is applied, there is a problem that the control range of the demagnetization suppression control is limited.

以上のことから本発明の目的は、上記の課題を解決するものであり、偏磁抑制制御の制御範囲を拡大し、制御性能を劣化させることのない電力変換装置および電力変換システムを提供することにある。   In view of the above, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a power conversion device and a power conversion system that do not degrade control performance by expanding a control range of demagnetization suppression control. It is in.

上記の目的を達成するために、本発明においては、直流偏磁を検出する偏磁検出器を備える変圧器に接続された電力変換器と、電力変換器の出力電圧を制御する制御装置を備える電力変換装置であって、制御装置は、電力変換器に流れる電流と電流目標値とから電力変換器の出力電圧の目標信号を得る電流制御器と、偏磁発生電流を電流制御器に与えて電流制御器の出力を偏移させる偏磁発生手段と、変圧器における直流偏磁を抑制制御するに必要な偏磁補正電圧を得る偏磁抑制制御手段と、電力変換器の出力電圧の目標信号を偏磁補正電圧により補正する補正手段を備え、補正手段の出力電圧により電力変換器の出力電圧を制御するように構成した。   In order to achieve the above object, the present invention includes a power converter connected to a transformer including a magnetic flux detector for detecting DC magnetic polarization, and a control device for controlling an output voltage of the power converter. A power converter, wherein the controller is configured to provide a current controller that obtains a target signal of an output voltage of the power converter from a current flowing through the power converter and a current target value, and to provide a current for generating a magnetic bias to the current controller. Magnetization generating means for shifting the output of the current controller, magnetizing suppression control means for obtaining a magnetizing correction voltage necessary for suppressing DC biasing in the transformer, and a target signal of the output voltage of the power converter Is provided with a bias correction voltage, and the output voltage of the power converter is controlled by the output voltage of the corrector.

また本発明によれば、直流偏磁を検出する偏磁検出器を備える変圧器に接続された電力変換器と、電力変換器の出力電圧を制御する制御装置を備える電力変換装置であって、制御装置は、電力変換器に流れる電流と電流目標値とから電力変換器の出力電圧の目標信号を得る電流制御器と、偏磁発生電流を電流制御器に与えて電流制御器の出力を偏移させる偏磁発生手段と、変圧器における直流偏磁を抑制制御するに必要な偏磁補正電圧を得る偏磁抑制制御手段と、電力変換器の出力電圧の目標信号を偏磁補正電圧により補正する補正手段とを備え、偏磁抑制制御手段は、偏磁発生手段が与える偏磁発生電流の大きさに対応して偏磁検出器が検出する偏磁検出電圧の大きさの比として制御ゲインをそれぞれ記憶する記憶手段と、偏磁抑制制御を実行するに際し、記憶手段に記憶した制御ゲインの中から、偏磁抑制制御を実行するときに検知している偏磁検出電圧に対応する偏磁発生電流の時の制御ゲインを抽出して、当該制御ゲインを検知している偏磁検出電圧に乗じる可変制御ゲインとを備えており、前記偏磁補正電圧を得るように構成した。   Further, according to the present invention, a power converter connected to a transformer including a magnetic polarization detector that detects DC magnetic polarization, and a power conversion device including a control device that controls an output voltage of the power converter, The control device includes a current controller that obtains a target signal of an output voltage of the power converter from a current flowing through the power converter and a current target value, and a biasing current that is supplied to the current controller to bias the output of the current controller. A demagnetization generating means for shifting, a demagnetization suppression control means for obtaining a demagnetization correction voltage necessary for controlling the DC demagnetization in the transformer, and correcting the target signal of the output voltage of the power converter with the demagnetization correction voltage A demagnetization suppression control means, the demagnetization suppression control means having a control gain as a ratio of the magnitude of the demagnetization detection voltage detected by the demagnetization detector corresponding to the magnitude of the demagnetization current supplied by the demagnetization generation means Storage means for respectively storing At the time of execution, from among the control gains stored in the storage means, the control gain at the time of the demagnetization generation current corresponding to the demagnetization detection voltage detected when executing the demagnetization suppression control is extracted. A variable control gain for multiplying the demagnetization detection voltage for detecting the control gain, so as to obtain the demagnetization correction voltage.

本発明によれば、偏磁抑制制御の制御ゲインを偏磁検出値に応じて自動的に設定するため、偏磁抑制制御の制御範囲を拡大することができる。   According to the present invention, since the control gain of the demagnetization suppression control is automatically set according to the detected value of the demagnetization, the control range of the demagnetization suppression control can be expanded.

また、本発明の実施例によれば、線形近似による制御性能の劣化がないため、低偏磁検出領域においても精度良く偏磁抑制制御が可能となる。また、不感帯による制御範囲の制限を見越して、変圧器の偏磁耐量を予め増加させるなどの対策が必要無いため、変圧器の鉄心断面積の小型化によるコスト低減や、設置面積低減が可能となる。   Further, according to the embodiment of the present invention, since the control performance is not deteriorated by the linear approximation, the demagnetization suppression control can be performed accurately even in the low demagnetization detection region. In addition, in anticipation of the limitation of the control range due to the dead zone, there is no need to take measures such as increasing the biasing resistance of the transformer in advance, so that it is possible to reduce the cost and installation area by reducing the cross-sectional area of the core of the transformer. Become.

本発明の実施例1に係る電力変換装置102の全体構成を示す図。FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a power conversion device 102 according to a first embodiment of the present invention. 偏磁検出値と偏磁補償値量の関係を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a detected magnetic bias value and a magnetic bias compensation value. 本発明の実施例1に係る偏磁抑制制御手段110の構成を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a magnetization suppression control unit 110 according to the first embodiment of the present invention. 偏磁抑制制御手段110の制御ゲイン変更シーケンスを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a control gain change sequence of the magnetic bias suppression control means 110. 本発明の実施例2に係る電力変換装置102の全体構成を示す図。FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of a power conversion device 102 according to a second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2に係る偏磁抑制制御手段110の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a magnetization suppression control unit 110 according to a second embodiment of the present invention. 実施例2に係る偏磁抑制制御手段110の制御ゲイン変更と、ゲインテーブルリセットシーケンスを示す図。FIG. 9 is a diagram showing a control gain change of a magnetization suppression control unit 110 and a gain table reset sequence according to the second embodiment. 本発明の実施例3に係る偏磁抑制制御手段110の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a magnetization suppression control unit 110 according to a third embodiment of the present invention. 本発明の実施例4に係る偏磁抑制制御手段110の構成を示す図。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a magnetization suppression control unit 110 according to a fourth embodiment of the present invention. 記憶装置302に生成されたゲインテーブルを示す図。FIG. 4 is a diagram showing a gain table generated in a storage device 302.

以下本発明の実施例について図を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1を参照して、本発明の実施例1に係る電力変換装置102の全体構成を説明する。   First, an overall configuration of a power conversion device 102 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の電力変換装置102は、交流系統101と接続されている。なお、本発明は単相交流系統や三相交流系統のどちらか一方に限定するものではなく、どちらの電力系統に適用しても同様の効果を得ることができる。また、図1では1つの電力変換装置が、1つの電力系統と接続されている自励式無効電力補償装置(STATCOM)のような電力変換システムを示しているが、本発明はそのような用途に限定するものではなく、例えば、交流電力系統間の電力を融通するBTB(Back To Back)方式の電力変換装置や、自励式高圧直流送電システムなど、複数の電力変換装置と複数の交流系統が接続されるような電力変換システムにおいても、本発明と同様の効果を得ることができる。   The power converter 102 of the present invention is connected to the AC system 101. Note that the present invention is not limited to one of a single-phase AC system and a three-phase AC system, and the same effect can be obtained by applying to either power system. Although FIG. 1 shows a power conversion system such as a self-excited reactive power compensator (STATCOM) in which one power converter is connected to one power system, the present invention is applicable to such an application. There is no limitation. For example, a plurality of power converters are connected to a plurality of AC systems, such as a BTB (Back To Back) type power converter that exchanges power between AC power systems and a self-excited high-voltage DC power transmission system. In the power conversion system as described above, the same effects as those of the present invention can be obtained.

電力変換装置102は、変圧器103と、IGBT(insulated−gate bipolar transistor)やIGCT(integrated gate−commutated thyristor)等の自己消弧形素子で構成された自励式電力変換器104(以後、単に電力変換器と称す)と、電流検出器CTと、電圧検出器VTと、変圧器の直流偏磁を検出する偏磁検出手段107と、電力変換器の出力電圧指令値Vrefuを制御するための制御装置108と、自己消弧形素子のオン、オフを制御するためのゲートパルスguを生成するPWM回路109を主要な要素機器として構成されている。なお、図1では例えば単相としてu相の回路構成を示しているので、各部記号の末尾にu相を意味する記号uを付与している。従って、3相で構成する場合には、同様設備を相毎に備えればよい。   The power converter 102 includes a transformer 103 and a self-excited power converter 104 (hereinafter simply referred to as a power converter) formed of a self-extinguishing element such as an IGBT (insulated-gate bipolar transistor) or an IGCT (integrated gate-committed thyristor). Converter), a current detector CT, a voltage detector VT, a bias detection unit 107 for detecting DC bias of a transformer, and control for controlling an output voltage command value Vrefu of a power converter. The device 108 and a PWM circuit 109 for generating a gate pulse gu for controlling the on / off of the self-extinguishing element are configured as main components. In FIG. 1, for example, a u-phase circuit configuration is shown as a single phase, and a symbol u indicating the u-phase is added to the end of each part symbol. Therefore, in the case of a three-phase configuration, the same equipment may be provided for each phase.

このうち電力変換器104は、例えば、少なくとも1つの電力蓄積要素と、複数の自己消弧形素子で構成された2レベル、3レベル、マルチレベル方式の電力変換器である。   The power converter 104 is, for example, a two-level, three-level, or multi-level power converter that includes at least one power storage element and a plurality of self-extinguishing elements.

電流検出器CTと、電圧検出器VTは、それぞれ、電力変換器104の電流Iuと、交流系統101の電圧Vsを検出し、制御装置108へ入力することで、電力変換器104をフィードバック制御する。なお、図1の電流検出器CTは、変圧器103の電力変換器104側(以後、単に二次側と称す)に設置してあるが、変圧器103の交流系統101側(以後、単に一次側と称す)に設置してもよく、電圧検出器VTに関しても、変圧器103の一次側、二次側どちらに設置してもよい。   The current detector CT and the voltage detector VT detect the current Iu of the power converter 104 and the voltage Vs of the AC system 101, respectively, and input them to the control device 108, thereby performing feedback control of the power converter 104. . Although the current detector CT in FIG. 1 is installed on the power converter 104 side of the transformer 103 (hereinafter simply referred to as a secondary side), the current detector CT is located on the AC system 101 side of the transformer 103 (hereinafter simply referred to as a primary side). And the voltage detector VT may be installed on either the primary side or the secondary side of the transformer 103.

偏磁検出手段107は、変圧器103から得られる入力信号から、変圧器103の直流偏磁を検出する。偏磁検出手段107は、例えば、特許文献1のように、入力信号から変圧器の直流偏磁量を推定できれば、どのような偏磁検出手段を用いても本発明と同様の効果を得ることができる。   The magnetism detecting means 107 detects the DC magnetism of the transformer 103 from the input signal obtained from the transformer 103. For example, as described in Patent Document 1, if the DC bias amount of the transformer can be estimated from an input signal, the bias detection unit 107 can obtain the same effect as that of the present invention using any bias detection unit. Can be.

制御装置108は、複数の制御系統が複合されたものであるが、大別すると、電力変換器104に対する本来の制御系統である電流制御系統と、変圧器103に人為的に偏磁を発生させる偏磁発生系統と、変圧器103内の偏磁を抑制制御するための偏磁抑制制御系統を含んでいる。   The control device 108 is a composite of a plurality of control systems. When roughly classified, the control device 108 causes a current control system which is an original control system for the power converter 104, and artificially generates a magnetic bias in the transformer 103. The system includes a bias generation system and a bias suppression control system for controlling the bias in the transformer 103.

電流制御系統は、電流制御手段112を主体に構成されており、電力変換器104が出力すべき電流の指令値であるIrefuと、電圧検出器VTから得られる電圧Vsを用いて電力変換器104に流れる電流Iuを制御すべく、PWM回路109に制御信号を与える。PWM回路109は、制御装置108から与えられる出力電圧指令Vrefuに応じて電力変換器104の自己消弧形素子のオン、オフを制御するためのゲートパルスguを出力する。   The current control system mainly includes a current control unit 112, and uses a current command value Irefu to be output from the power converter 104 and a voltage Vs obtained from the voltage detector VT to generate the power converter 104. A control signal is supplied to the PWM circuit 109 in order to control the current Iu flowing through the PWM circuit 109. PWM circuit 109 outputs a gate pulse gu for controlling on / off of the self-extinguishing element of power converter 104 according to output voltage command Vrefu given from control device 108.

なお電流制御手段112の具体的な回路構成について述べると、これは電流指令値Irefuと電流帰還値Iuの偏差を調節回路において比例積分演算を行った値に電圧Vsを加算して電圧指令値Vrefu0としたものである。   Note that the specific circuit configuration of the current control means 112 will be described. The voltage command value Vrefu0 is obtained by adding the voltage Vs to a value obtained by performing a proportional-integral operation in the adjustment circuit on the deviation between the current command value Irefu and the current feedback value Iu. It is what it was.

偏磁発生系統は、偏磁発生手段113を主体に構成されており、偏磁発生手段113は、直流電流Idcuと、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguを入力として、偏磁発生電流Iexdcuを出力する。偏磁発生電流Iexdcuは、電流検出器CTの検出電流Iuに重畳され、電流制御手段112の帰還信号が本来の電流検出器CTの検出電流Iuから偏磁発生電流Iexdcuを加味した修正帰還信号Iu’に修正されることで、電力変換器104が変圧器103に、直流偏磁を意図的に発生させる機能を有する。この場合の変圧器103に発生された直流偏磁は、意図的に作成され、電流制御系統に混入された偏磁発生電流Iexdcuに対応したものとなる。偏磁発生電流Iexdcuを電流検出器CTの検出電流に重畳することで、電力変換器104が変圧器103に、直流偏磁を意図的に発生させる機能のものである。   The magnetic field generating system mainly includes magnetic field generating means 113. The magnetic field generating means 113 receives the DC current Idcu and the gain table generation / storage start signal Sgu and outputs the magnetic field generating current Iexdcu. I do. The demagnetization current Iexdcu is superimposed on the detection current Iu of the current detector CT, and the feedback signal of the current control means 112 is a corrected feedback signal Iu obtained by adding the demagnetization generation current Iexdcu from the original detection current Iu of the current detector CT. The power converter 104 has a function of intentionally generating a DC bias in the transformer 103 by being corrected to “′”. The DC bias generated in the transformer 103 in this case corresponds to the bias generation current Iexdcu created intentionally and mixed into the current control system. The power converter 104 intentionally generates a DC bias in the transformer 103 by superimposing the bias current Iexdcu on the detection current of the current detector CT.

なお偏磁発生手段113は、最終的には電流制御手段112の出力を偏移させるものであればよい。従って、図1の実施例では帰還信号である検出電流Iuに偏磁発生電流Iexdcuを加算することで偏移を生じせしめているが、これは電流制御手段112の目標信号である電流指令値Irefuに加算させることによっても同様に電流制御手段112の出力を偏移させることが可能である。要するに、電流制御手段112の出力Vrefuを偏移させるものであればよい。   It should be noted that the magnetizing means 113 may be any as long as it finally shifts the output of the current control means 112. Therefore, in the embodiment of FIG. 1, the deviation is generated by adding the demagnetization generation current Iexdcu to the detection current Iu which is the feedback signal, but this is caused by the current command value Irefu which is the target signal of the current control means 112. The output of the current control means 112 can be similarly shifted by adding In short, what is necessary is just to shift the output Vrefu of the current control means 112.

偏磁抑制制御系統は、偏磁抑制制御手段110を主体に構成されており、偏磁を抑制制御するに必要な大きさ、位相の偏磁補正電流Icompuを作成し、偏磁補正電圧Vexdcuに変換後、PWM回路109に偏磁補正信号を与える。さらに詳細に述べると、偏磁抑制制御系統は、偏磁検出手段107で求めた偏磁検出電圧Vmaguから変圧器103の偏磁を制御するための偏磁抑制制御手段110と、偏磁抑制制御手段110から出力される偏磁補正電流Icompuを、偏磁補正電圧Vexdcuへ変換する電圧/電流変換手段111とを含む。なお偏磁抑制制御手段110の具体的な回路構成について、図3を用いて後述する。   The demagnetization suppression control system mainly includes a demagnetization suppression control unit 110, and generates a demagnetization correction current Icomppu of a magnitude and a phase necessary for controlling the demagnetization, and generates the demagnetization correction voltage Vexdcu. After the conversion, a bias correction signal is given to the PWM circuit 109. More specifically, the demagnetization suppression control system includes: a demagnetization suppression control unit 110 for controlling the demagnetization of the transformer 103 from the demagnetization detection voltage Vmagu obtained by the demagnetization detection unit 107; And a voltage / current conversion unit 111 for converting the demagnetization correction current Icompu output from the means 110 into a demagnetization correction voltage Vexdcu. The specific circuit configuration of the magnetization suppression control unit 110 will be described later with reference to FIG.

次に、図2を参照して、偏磁検出電圧Vmaguと、偏磁発生電流Iexdcuの関係を説明する。図2は、縦軸に偏磁発生電流Iexdcuを、横軸に偏磁検出電圧Vmaguを示している。この図は、偏磁発生電流Iexdcuを意図的に可変して印加した場合に、観測される偏磁検出電圧Vmaguとの対応関係を示している。   Next, with reference to FIG. 2, a relationship between the magnetization detection voltage Vmagu and the magnetization generation current Iexdcu will be described. In FIG. 2, the vertical axis represents the magnetization generation current Iexdcu, and the horizontal axis represents the magnetization detection voltage Vmagu. This figure shows the corresponding relationship with the observed magnetization detection voltage Vmagu when the magnetization generation current Iexdcu is intentionally varied and applied.

図2の特性についてより詳細に述べる。図1の偏磁抑制制御手段110からの出力が零、かつ、電流検出器CTから得られる電流Iuに、偏磁発生手段113からの偏磁発生電流Iexdcuが加算された場合、電流制御手段112は、偏磁発生電流Iexdcuを流すような電圧を電力変換器104が出力するよう動作する。この偏磁発生電流Iexdcuが変圧器103に流れると、変圧器103の鉄心に直流磁束が重畳するため直流偏磁する。この直流偏磁を偏磁検出手段107において直流偏磁電圧Vmaguとして検出する。図2から分かるとおり、直流偏磁電圧Vmaguと偏磁発生電流Iexdcuは、非線形な特性を有する。これは、変圧器103の励磁特性に起因しており、変圧器鉄心の磁束、励磁電流のピーク値が非磁気飽和時と磁気飽和時で非線形であることが影響している。   The characteristics of FIG. 2 will be described in more detail. When the output from the demagnetization suppression control means 110 in FIG. 1 is zero and the current Iexdcu from the demagnetization generation means 113 is added to the current Iu obtained from the current detector CT, the current control means 112 Operates such that the power converter 104 outputs a voltage that causes the magnetic flux generation current Iexdcu to flow. When the magnetic flux generation current Iexdcu flows through the transformer 103, the magnetic flux is superimposed on the iron core of the transformer 103, so that the magnetic flux is DC-magnetized. This DC bias is detected by the bias detection unit 107 as a DC bias voltage Vmagu. As can be seen from FIG. 2, the DC bias voltage Vmagu and the bias current Iexdcu have non-linear characteristics. This is due to the excitation characteristics of the transformer 103, and the fact that the peak values of the magnetic flux of the transformer core and the excitation current are non-linear between non-magnetic saturation and magnetic saturation.

図2の非線形特性を、その領域ごとに簡便に表現すると、直流偏磁電圧Vmaguの大きさがVmagu1未満の時のゲインをKmagu1、直流偏磁電圧Vmaguの大きさがVmagu1以上、Vmagu2未満の時のゲインをKmagu2、直流偏磁電圧Vmaguの大きさがVmagu2以上の時のゲインをKmagu3とする直線近似が可能である。なお、ゲインKmagu=Vmagu/Iexdcuである。   If the nonlinear characteristic of FIG. 2 is simply expressed for each region, the gain when the magnitude of the DC bias voltage Vmagu is less than Vmagu1 is Kmagu1, and when the magnitude of the DC bias voltage Vmagu is greater than Vmagu1 and less than Vmagu2. Can be linearly approximated as Kmagu2 and the gain when the magnitude of the DC bias voltage Vmagu is equal to or greater than Vmagu2. Note that the gain Kmagu = Vmagu / Iexdcu.

次に、図3を参照して、本発明の電力変換装置102の実施例1を示した偏磁抑制制御手段110の構成について説明する。   Next, with reference to FIG. 3, the configuration of the demagnetization suppression control unit 110 showing the first embodiment of the power converter 102 of the present invention will be described.

偏磁抑制制御手段110は、偏磁検出手段107から得られる偏磁検出電圧Vmaguに、可変制御ゲイン114と、偏磁抑制制御の開始信号Sstuを乗算することで、偏磁発生電流Iexdcuをキャンセルするための偏磁補正電流Icompuを出力する。   The demagnetization suppression control means 110 cancels the demagnetization generation current Iexdcu by multiplying the demagnetization detection voltage Vmagu obtained from the demagnetization detection means 107 by the variable control gain 114 and the demagnetization suppression control start signal Sstu. To output the demagnetization correction current Icompu.

ゲインテーブル生成/記憶手段115は、偏磁検出値Vmaguと、偏磁発生手段113の偏磁発生電流Iexdcuと、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguを入力として、制御ゲインKmagu演算手段301により可変制御ゲイン114を演算し、記憶装置302により各種パラメータを記憶し、制御ゲインKmagu設定手段303により可変制御ゲイン114に制御ゲインKmaguを設定する。この場合に、制御ゲインKmaguは、図2の非直線特性を領域ごとに直線近似して定めた係数である。図3のゲインテーブル生成/記憶手段115は、要するに図2の領域ごとの近似係数を定めたものである。   The gain table generation / storage means 115 receives the demagnetization detection value Vmagu, the demagnetization generation current Iexdcu of the demagnetization generation means 113, and the gain table generation / storage start signal Sgu as inputs and performs variable control by the control gain Kmagu calculation means 301. The gain 114 is calculated, various parameters are stored in the storage device 302, and the control gain Kmagu is set to the variable control gain 114 by the control gain Kmagu setting means 303. In this case, the control gain Kmagu is a coefficient determined by linearly approximating the nonlinear characteristic of FIG. 2 for each region. The gain table generation / storage means 115 in FIG. 3 basically determines the approximation coefficient for each area in FIG.

次に図4を参照して、本発明の偏磁抑制制御手段110の制御ゲイン変更シーケンスを示す。図4は、上からゲインテーブル生成/記憶開始信号Sgu、偏磁発生電流Iexdcu、偏磁検出電圧Vmagu、偏磁抑制制御の開始信号Sstuを示す。図4の横軸は、時間tを示す。   Next, with reference to FIG. 4, a control gain change sequence of the magnetization suppression control unit 110 of the present invention will be described. FIG. 4 shows, from the top, the gain table generation / storage start signal Sgu, the magnetization generation current Iexdcu, the magnetization detection voltage Vmagu, and the magnetization suppression control start signal Sstu. The horizontal axis in FIG. 4 indicates time t.

偏磁抑制制御手段110が、変圧器103の直流偏磁を抑制するには、偏磁検出電圧Vmaguと、偏磁発生電流Iexdcuの非線形特性から、各領域の制御ゲインKmaguを演算する必要がある。そのため、まず、時刻t1にて、Kmaguに関するゲインテーブルを生成開始する。なお、記憶装置302がゲインテーブルを記憶している期間である時刻t1から時刻t2までの期間、ゲインテーブル生成終了時刻t2から偏磁抑制制御手段110出力開始時刻t3までの期間は、偏磁抑制制御手段110から偏磁補正電流Icompuは、出力しないものとする。   In order for the bias control device 110 to suppress the DC bias of the transformer 103, it is necessary to calculate the control gain Kmagu of each region from the nonlinear characteristics of the bias detection voltage Vmagu and the bias current Iexdcu. . Therefore, first, at time t1, generation of a gain table relating to Kmagu is started. The storage device 302 stores the gain table in a period from time t1 to time t2, and in a period from the gain table generation end time t2 to the output start time t3 of the demagnetization suppression control unit 110, the demagnetization suppression is performed. The control unit 110 does not output the bias correction current Icompu.

なお図3、図4には記載されていないが、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguは同時に偏磁発生手段113にも与えられており、偏磁発生手段113の機能により偏磁発生電流Iexdcuが図4に示すように逐次増加制御されることにより、結果として偏磁検出電圧Vmaguが変化している。偏磁抑制制御手段110は、上記制御の結果を受けて変更された偏磁発生電流Iexdcu及び偏磁検出電圧Vmaguを検知して、その比を制御ゲインKmaguとして得るものである。   Although not shown in FIGS. 3 and 4, the gain table generation / storage start signal Sgu is also given to the magnetization generating means 113 at the same time, and the function of the magnetization generating means 113 causes the magnetization generation current Iexdcu to be reduced. As shown in FIG. 4, the sequential increase control results in a change in the bias voltage Vmagu. The demagnetization suppression control means 110 detects the demagnetization generation current Iexdcu and the demagnetization detection voltage Vmagu that have been changed in response to the result of the above control, and obtains the ratio as a control gain Kmagu.

図4において、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguがオフからオンに変化すると、記憶装置302は、制御ゲインKmagu演算手段301から得られる偏磁検出電圧Vmagu、偏磁発生電流Iexdcu、制御ゲインKmagを記憶する。その後、偏磁発生手段113の偏磁発生電流Iexdcuを徐々に変化させていくと、偏磁検出電圧Vmaguにも何らかの変化が発生する。2つの偏磁発生電流Iexdcuと、2つの偏磁検出電圧Vmaguの傾きから、その領域における制御ゲインKmagを決めることが出来る。このKmaguと、Vmagu、Icompuを記憶装置302が記憶する。   In FIG. 4, when the gain table generation / storage start signal Sgu changes from off to on, the storage device 302 changes the demagnetization detection voltage Vmagu, the demagnetization generation current Iexdcu, and the control gain Kmag obtained from the control gain Kmagu calculating means 301. Remember. Thereafter, when the bias generation current Iexdcu of the bias generation unit 113 is gradually changed, some change occurs in the bias detection voltage Vmagu. The control gain Kmag in that region can be determined from the slopes of the two magnetization generation currents Iexdcu and the two magnetization detection voltages Vmagu. The storage device 302 stores the Kmagu, Vmagu, and Icompu.

具体例として、例えば、図3のKmag2は、(1)式で決まる。
[数1]
Kmagu2=(Iexdcu2−Iexdcu1)/(Vmagu2−Vmagu1)…(1)
この(1)式は、制御ゲインKmagu演算手段301が検出したVmagu2とIcompu2と、記憶装置302が記憶した前回値のVmagu1とIcompu1を呼び出すことでKmagu2を決定する。
As a specific example, for example, Kmag2 in FIG. 3 is determined by Expression (1).
[Equation 1]
Kmagu2 = (Iexdcu2-Iexdcu1) / (Vmagu2-Vmagu1) (1)
In the equation (1), Kmagu2 is determined by calling Vmagu2 and Icompu2 detected by the control gain Kmagu calculating means 301 and the previous values Vmagu1 and Icompu1 stored in the storage device 302.

そして、制御ゲインKmagu演算手段301が検出したVmagu2とIcompu2は、Kmagu2と同様に記憶装置302に記憶し、次の期間の制御ゲインKmagを決める際に用いる。時刻t1から時刻t2までの期間で、このような手段を繰り返すことで、記憶装置302は図10のようなゲインテーブルを生成するよう動作する。   Then, Vmagu2 and Icompu2 detected by the control gain Kmagu calculating means 301 are stored in the storage device 302 in the same manner as Kmagu2, and are used when determining the control gain Kmag for the next period. By repeating such means in a period from time t1 to time t2, the storage device 302 operates to generate a gain table as shown in FIG.

なお、偏磁発生電流Iexdcuは、変圧器が持つ偏磁耐量(直流電流耐量)を超過しないように予め上限値を決めるなどして、ゲインテーブル生成時に変圧器が持つ偏磁耐量を超過しないような手段を設けても良い。また、図4の動作シーケンスは、電力変換器104の稼動/停止のどちらか一方に限定されるものではなく、運転状態によらずにゲインテーブル生成期間を設けても良い。   Note that the magnetizing generation current Iexdcu does not exceed the magnetizing tolerance of the transformer when the gain table is generated, for example, by determining an upper limit in advance so as not to exceed the magnetizing tolerance (DC current withstanding) of the transformer. Other means may be provided. Further, the operation sequence in FIG. 4 is not limited to one of the operation and the stop of the power converter 104, and a gain table generation period may be provided regardless of the operation state.

図10のようなゲインテーブルを生成した後、時刻t2で、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguをオンからオフに変化させ、偏磁発生電流Iexdcuの出力を停止させる。そして、時刻t3で、検出した偏磁検出電圧Vmaguに基づいて、記憶装置302内部に記憶したゲインテーブルから最適な制御ゲインKmaguを選択し、制御ゲインKmagu設定手段303が可変制御ゲイン114に設定する。また、偏磁抑制制御の開始信号Sstuをオフからオンに変更することで偏磁抑制制御手段からの偏磁補正電流Icompuを出力する。上述のように構成することで、制御ゲインKmaguを偏磁検出電圧Vmaguに応じて自動演算し、かつ、偏磁抑制制御ゲインKmaguを自動調整することが可能となる。   After the gain table as shown in FIG. 10 is generated, at time t2, the gain table generation / storage start signal Sgu is changed from ON to OFF, and the output of the magnetization generation current Iexdcu is stopped. Then, at time t3, the optimum control gain Kmagu is selected from the gain table stored in the storage device 302 on the basis of the detected demagnetization detection voltage Vmagu, and the control gain Kmagu setting means 303 sets the variable control gain 114. . Further, by changing the start signal Sstu of the demagnetization suppression control from off to on, the demagnetization correction current Icompu is output from the demagnetization suppression control means. With the above-described configuration, it is possible to automatically calculate the control gain Kmagu according to the demagnetization detection voltage Vmagu and to automatically adjust the demagnetization suppression control gain Kmagu.

実施例1によれば、偏磁抑制制御手段110の可変制御ゲイン114を偏磁検出値Vmagに応じて自動調整できるため、偏磁抑制制御手段110の制御範囲を拡大することができる。また、制御性能が劣化しないため、低偏磁検出領域においても精度良く偏磁抑制制御が適用可能となる。また、不感帯による制御範囲の制限を見越して、変圧器の偏磁耐量を予め増加させるなどの対策が必要無いため、変圧器の鉄心断面積の小型化によるコスト低減や、設置面積低減が可能となる。   According to the first embodiment, since the variable control gain 114 of the demagnetization suppression control unit 110 can be automatically adjusted according to the detected demagnetization value Vmag, the control range of the demagnetization suppression control unit 110 can be expanded. Further, since the control performance is not deteriorated, the demagnetization suppression control can be applied with high accuracy even in the low demagnetization detection region. In addition, in anticipation of the limitation of the control range due to the dead zone, there is no need to take measures such as increasing the biasing resistance of the transformer in advance, so that it is possible to reduce the cost and installation area by reducing the cross-sectional area of the core of the transformer. Become.

図5を参照して、本発明の実施例2に係る電力変換装置102の全体構成を説明する。ただし、実施例1と同じ、または、相当する部分については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。   Second Embodiment With reference to FIG. 5, an overall configuration of a power conversion device 102 according to a second embodiment of the present invention will be described. However, description of the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.

実施例1との相違点は、偏磁抑制制御手段110の内部構成であり、図5の偏磁抑制制御手段110は、可変制御ゲイン114と、ゲインテーブル生成/記憶/リセット手段503から構成されている。   The difference from the first embodiment is the internal configuration of the demagnetization suppression control unit 110. The demagnetization suppression control unit 110 in FIG. 5 includes a variable control gain 114 and a gain table generation / storage / reset unit 503. ing.

図5の構成が図1の構成と相違しているのはゲインテーブル生成/記憶/リセット手段503であり、ここでは、偏磁検出値Vmaguと、偏磁発生手段113の偏磁発生電流Iexdcuと、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguと、記憶装置602のゲインテーブルをリセットする機能を有するゲインテーブルリセット信号SuResetを入力として、可変制御ゲイン502に制御ゲインKmaguを設定する。   The configuration of FIG. 5 differs from the configuration of FIG. 1 in the gain table generation / storage / reset unit 503. Here, the demagnetization detection value Vmagu and the demagnetization generation current Iexdcu of the demagnetization generation unit 113 are shown. The control gain Kmagu is set to the variable control gain 502 by inputting the gain table generation / storage start signal Sgu and the gain table reset signal SuReset having a function of resetting the gain table of the storage device 602.

次に、図6を参照して、本発明の電力変換装置102の実施例2に係る偏磁抑制制御手段110を説明する。   Next, with reference to FIG. 6, a description will be given of a demagnetization suppression control unit 110 according to a second embodiment of the power converter 102 of the present invention.

実施例2の偏磁抑制制御手段110は、偏磁検出手段107から得られる偏磁検出電圧Vmaguに、可変制御ゲイン114と、偏磁抑制制御の開始信号Sstuを乗算することで、偏磁発生電流をキャンセルするための偏磁補正電流Icompuを出力する。   The demagnetization suppression control means 110 according to the second embodiment multiplies the demagnetization detection voltage Vmagu obtained from the demagnetization detection means 107 by the variable control gain 114 and the demagnetization suppression control start signal Sstu to generate the demagnetization. A demagnetization correction current Icompu for canceling the current is output.

ゲインテーブル生成/記憶/リセット手段503は、可変制御ゲイン114を演算するための制御ゲインKmagu演算/リセット手段601と、各種パラメータを記憶する記憶装置602と、可変制御ゲイン114に制御ゲインKmaguを演算する制御ゲインKmagu設定手段603から構成されている。実施例2では、制御ゲインKmagu演算/リセット手段601の入力信号として、記憶装置602のゲインテーブルをリセットするためのゲインテーブルリセット信号SuResetを追加した。   The gain table generation / storage / reset means 503 includes a control gain Kmagu calculation / reset means 601 for calculating the variable control gain 114, a storage device 602 for storing various parameters, and a control gain Kmagu for the variable control gain 114. And control gain Kmagu setting means 603. In the second embodiment, a gain table reset signal SuReset for resetting the gain table of the storage device 602 is added as an input signal of the control gain Kmagu calculation / reset unit 601.

次に図7を参照して、本発明による電力変換装置102の実施例2に係る偏磁抑制制御手段110の制御ゲイン変更と、ゲインテーブルリセットシーケンスを説明する。なお、t1からt3までの期間は、図4と同じ動作をするため説明を省略する。   Next, with reference to FIG. 7, a description will be given of a control gain change of the demagnetization suppression control unit 110 and a gain table reset sequence according to the second embodiment of the power converter 102 according to the present invention. In the period from t1 to t3, the operation is the same as that in FIG.

図7において、時刻t4で、ゲインテーブルリセット信号SuResetにオンパルスが出力されると記憶装置602のゲインテーブルをリセットし、リセット信号SuResetのオンを検出した後の時刻t5で、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguをオンし、偏磁発生手段113の偏磁発生電流Iexdcuを再出力することで、ゲインテーブルを再記憶する。時刻t6でゲインテーブルの生成が終了しSguをオフした後、時刻t7にて、偏磁抑制制御の開始信号Sstuをオンすることで偏磁抑制制御を再開する。なお、ゲインテーブルリセット信号SuResetのオンパルスは、記憶装置602のゲインテーブルをリセットできれば、特に限定されるものではなく、例えば、外部信号からの入力を受けて動作してもよく、また、周期的にオンパルスを出力するような動作をしても良い。   In FIG. 7, when an on-pulse is output to the gain table reset signal SuReset at time t4, the gain table of the storage device 602 is reset, and at time t5 after the reset signal SuReset is detected to be on, the gain table generation / storage starts. By turning on the signal Sgu and re-outputting the demagnetization generation current Iexdcu of the demagnetization generation means 113, the gain table is stored again. After the generation of the gain table ends at time t6 and Sgu is turned off, at time t7 the demagnetization suppression control is restarted by turning on the start signal Sstu of the demagnetization suppression control. The on-pulse of the gain table reset signal SuReset is not particularly limited as long as the gain table of the storage device 602 can be reset. For example, the on-pulse may be operated by receiving an input from an external signal. An operation of outputting an on-pulse may be performed.

実施例2によれば、ゲインテーブルリセット信号SuResetにより、定期的にゲインテーブルをリセット/再記憶するため、偏磁検出手段207内部のアンプがもつ温度ドリフトや、検出装置の経年劣化に起因するオフセットの変化に対応可能となる。   According to the second embodiment, the gain table is periodically reset / restored by the gain table reset signal SuReset, so that the temperature drift of the amplifier inside the demagnetization detecting means 207 and the offset due to the aging deterioration of the detecting device. Can be changed.

図8を参照して、本発明の電力変換装置102の実施例3に係る偏磁抑制制御手段110を説明する。ただし、実施例1と同じ、または、相当する部分については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。   Referring to FIG. 8, a description will be given of a magnetization suppression control unit 110 according to a third embodiment of the power converter 102 of the present invention. However, description of the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.

図8は、図1の電力系統101、変圧器103、電力変換器104が三相交流で構成された場合の偏磁抑制制御手段110の構成を示している。偏磁抑制制御手段110は、偏磁検出手段107から得られる各相の偏磁検出電圧Vmagu、Vmagv、Vmagwに、各相の可変制御ゲイン114u、114v、114wと、各相の偏磁抑制制御の開始信号Sstu、Sstv、Sstwを乗算することで、偏磁発生電流をキャンセルするために各相に与える偏磁補正電流Icompu、Icompv、Icompwを出力する。   FIG. 8 shows a configuration of the demagnetization suppression control unit 110 when the power system 101, the transformer 103, and the power converter 104 of FIG. 1 are configured by three-phase AC. The demagnetization suppression control means 110 controls the demagnetization detection voltages Vmagu, Vmagv, Vmagw of each phase obtained from the demagnetization detection means 107, the variable control gains 114u, 114v, 114w of each phase, and the demagnetization suppression control of each phase. Are multiplied by the start signals Sstu, Sstv, Sstw to output the demagnetization correction currents Icompu, Icompv, Icompw given to each phase in order to cancel the demagnetization current.

この場合に、ゲインテーブル生成/記憶手段115は、各相の偏磁抑制制御手段110u、110v、110wにそれぞれ設置してもよいが、ここではu相の偏磁抑制制御手段110uに纏めて設置することにした。各相の偏磁検出電圧Vmagu、Vmagv、Vmagwと、偏磁発生手段113の偏磁発生電流Iexdcuと、ゲインテーブル生成/記憶開始信号Sguを入力として、可変制御ゲイン114に制御ゲインKmaguを設定する。なお、実施例2に記載したゲインテーブルリセット信号SuResetをゲインテーブル生成/記憶手段115の入力に加えても良い。   In this case, the gain table generation / storage means 115 may be installed in each of the demagnetization suppression control means 110u, 110v, and 110w of each phase. I decided to do it. The control gain Kmagu is set to the variable control gain 114 by using the magnetization detection voltages Vmagu, Vmagv, Vmagw of each phase, the magnetization generation current Iexdcu of the magnetization generation unit 113, and the gain table generation / storage start signal Sgu as inputs. . Note that the gain table reset signal SuReset described in the second embodiment may be added to the input of the gain table generation / storage unit 115.

変圧器103が持つ励磁特性が各相で概ね一致している場合、各相の偏磁検出電圧と、偏磁発生電流の特性は概ね一致する。そのため、ゲインテーブル生成/記憶手段115は、3相のうちのいずれか1相の直流偏磁電圧Vmaguと、偏磁発生電流Iexdcuの特性からゲインテーブルを生成し、そのゲインテーブルに応じて各相の可変制御ゲインKmagu、Kmagv、Kmagwを変更するように構成しても本発明の効果を得られる。   When the excitation characteristics of the transformer 103 are substantially the same for each phase, the demagnetization detection voltage of each phase and the characteristics of the demagnetization current are almost the same. Therefore, the gain table generation / storage means 115 generates a gain table from the DC bias voltage Vmagu of any one of the three phases and the characteristics of the bias generation current Iexdcu, and generates a gain table according to the gain table. The effect of the present invention can also be obtained by changing the variable control gains Kmagu, Kmagv, and Kmagw.

実施例3によれば、3相のうちのいずれか1相の直流偏磁電圧Vmaguと、偏磁発生電流Iexdcuの特性から、ゲインテーブルを生成するため、ゲインテーブル取得期間を約1/3に短縮できる。   According to the third embodiment, a gain table is generated from the characteristics of the DC bias voltage Vmagu of any one of the three phases and the bias current Iexdcu. Can be shortened.

本発明は、ゲインテーブル生成のために、変圧器を意図的に直流偏磁させるため、ゲインテーブル生成期間(偏磁発生期間)が短縮されることで、変圧器103に発生する直流偏磁に起因する損失、振動等のストレスが低減できる。   The present invention intentionally causes the transformer to be DC-magnetized to generate the gain table. Therefore, the gain table generation period (magnetization generation period) is shortened, thereby reducing the DC magnetization generated in the transformer 103. The resulting stress such as loss and vibration can be reduced.

図9を参照して、本発明の電力変換装置102の実施例4に係る偏磁抑制制御手段901を説明する。ただし、実施例1と同じ、または、相当する部分については説明を省略し、異なる部分のみを説明する。   Referring to FIG. 9, a description will be given of a demagnetization suppression control unit 901 according to a fourth embodiment of the power converter 102 of the present invention. However, description of the same or corresponding parts as those in the first embodiment will be omitted, and only different parts will be described.

偏磁抑制制御手段901は、可変ゲインを適用した偏磁抑制制御手段110と、固定制御ゲイン907からなる固定ゲインを適用した偏磁抑制制御手段903と、上記2つの偏磁抑制制御手段を切り替える切替器908からなる。   The demagnetization suppression control means 901 switches between the two demagnetization suppression control means using a variable gain, the demagnetization suppression control means 903 using a fixed gain consisting of a fixed control gain 907, and the above-mentioned two demagnetization suppression control means. It comprises a switch 908.

可変ゲインを適用した偏磁抑制制御手段110は、実施例1などと同じもので、可変制御ゲイン114と、ゲインテーブル生成/記憶手段115からなる。固定ゲインを適用した偏磁抑制制御手段903は、不感帯906と、固定制御ゲイン907からなる。なお、実施例2に記載したゲインテーブルリセット信号SuResetをゲインテーブル生成/記憶手段905の入力に加えても良い。切替器908は、切替信号Sswuからの信号で偏磁抑制制御手段を切り替える。   The demagnetization suppression control unit 110 to which the variable gain is applied is the same as that of the first embodiment, and includes a variable control gain 114 and a gain table generation / storage unit 115. The demagnetization suppression control unit 903 to which the fixed gain is applied includes a dead zone 906 and a fixed control gain 907. Note that the gain table reset signal SuReset described in the second embodiment may be added to the input of the gain table generation / storage unit 905. The switch 908 switches the demagnetization suppression control means with a signal from the switching signal Sswu.

実施例4によれば、2つの偏磁抑制制御手段110、903を切り替えることが可能となるため、経年劣化や書き込み制限等による記憶装置への書き込みエラーによる故障を検出した場合に、バックアップ偏磁抑制制御手段として固定ゲインを適用した偏磁抑制制御手段903を動作させるなどの運用が可能となる。   According to the fourth embodiment, the two demagnetization suppression control units 110 and 903 can be switched. Therefore, when a failure due to a write error in the storage device due to aging or write restriction is detected, the backup demagnetization is controlled. It is possible to operate such as operating the magnetization suppression control means 903 to which a fixed gain is applied as the suppression control means.

そのため、偏磁抑制制御手段の故障による制御停止期間中の直流偏磁拡大を防止することができる。   Therefore, it is possible to prevent the DC bias from expanding during the control suspension period due to the failure of the bias control device.

101:交流系統
102:電力変換装置
103:変圧器
104:自励式電力変換器
CT:電流検出器
VT:電圧検出器
107:偏磁検出手段
108:制御装置
109:PWM回路
110:偏磁抑制制御手段
111:電圧/電流変換手段
112:電流制御手段
113:偏磁発生手段
114:可変制御ゲイン
115:ゲインテーブル生成/記憶手段
301:偏磁抑制制御ゲイン演算手段
302:記憶装置
303:偏磁抑制制御ゲイン設定手段
503:ゲインテーブル生成/記憶/リセット手段
601:偏磁抑制制御ゲイン演算/リセット手段
602:記憶装置
603:偏磁抑制制御ゲイン設定手段
901:偏磁抑制制御手段
903:固定ゲインを適用した偏磁抑制制御手段
906:不感帯
907:固定偏磁抑制制御ゲイン
908:切替手段
101: AC system 102: Power converter 103: Transformer 104: Self-excited power converter CT: Current detector VT: Voltage detector 107: Deflection detecting means 108: Control device 109: PWM circuit 110: Depolarization suppression control Means 111: Voltage / current conversion means 112: Current control means 113: Magnetization generation means 114: Variable control gain 115: Gain table generation / storage means 301: Magnetization suppression control gain calculation means 302: Storage device 303: Magnetization suppression Control gain setting means 503: gain table generation / storage / reset means 601: demagnetization suppression control gain calculation / reset means 602: storage device 603: demagnetization suppression control gain setting means 901: demagnetization suppression control means 903: fixed gain Applied demagnetization suppression control means 906: dead zone 907: fixed demagnetization suppression control gain 908: switching means

Claims (14)

直流偏磁を検出する偏磁検出器を備える変圧器に接続された電力変換器と、該電力変換器の出力電圧を制御する制御装置を備える電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記電力変換器に流れる電流と電流目標値とから前記電力変換器の出力電圧の目標信号を得る電流制御器と、偏磁発生電流を前記電流制御器に与えて前記電流制御器の出力を偏移させる偏磁発生手段と、前記変圧器における直流偏磁を抑制制御するに必要な偏磁補正電圧を得る偏磁抑制制御手段と、前記電力変換器の出力電圧の目標信号を前記偏磁補正電圧により補正する補正手段とを備え、該補正手段の出力電圧により前記電力変換器の出力電圧を制御するように構成したことを特徴とする電力変換装置。
A power converter connected to a transformer including a magnetic polarization detector that detects DC magnetic polarization, and a power conversion device including a control device that controls an output voltage of the power converter,
A current controller that obtains a target signal of an output voltage of the power converter from a current flowing through the power converter and a current target value; and Magnetizing means for shifting the output of the transformer, magnetizing suppression control means for obtaining a magnetizing correction voltage necessary for controlling the DC magnetism in the transformer, and a target signal of the output voltage of the power converter. And a correcting means for correcting the output voltage of the power converter with the biasing correction voltage, and controlling the output voltage of the power converter by the output voltage of the correcting means.
請求項1に記載の電力変換装置であって、
前記偏磁抑制制御手段は、前記偏磁発生手段が与える偏磁発生電流と、前記偏磁検出器が検出する偏磁検出電圧の比から前記偏磁補正電圧を得ることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to claim 1,
The power conversion method according to claim 1, wherein the demagnetization suppression control means obtains the demagnetization correction voltage from a ratio of a demagnetization generation current given by the demagnetization generation means to a demagnetization detection voltage detected by the demagnetization detector. apparatus.
請求項1または請求項2に記載の電力変換装置であって、
前記電流制御器は、前記電力変換器に流れる電流と電流目標値の差から得られる信号に前記変圧器の電圧を加算して前記電力変換器の出力電圧の目標信号を得ることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to claim 1 or 2, wherein:
The current controller may obtain a target signal of an output voltage of the power converter by adding a voltage of the transformer to a signal obtained from a difference between a current flowing in the power converter and a current target value. Power converter.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記変圧器及び前記電力変換器は3相の設備であって、前記制御装置内の前記電流制御器と、前記偏磁発生手段と、前記偏磁抑制制御手段と、前記補正手段は各相毎に設けられていることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 1 to 3, wherein
The transformer and the power converter are three-phase equipment, and the current controller, the demagnetization generating means, the demagnetization suppression control means, and the correction means in the control device are provided for each phase. A power conversion device, wherein the power conversion device is provided in a power conversion device.
直流偏磁を検出する偏磁検出器を備える変圧器に接続された電力変換器と、該電力変換器の出力電圧を制御する制御装置を備える電力変換装置であって、
前記制御装置は、前記電力変換器に流れる電流と電流目標値とから前記電力変換器の出力電圧の目標信号を得る電流制御器と、偏磁発生電流を前記電流制御器に与えて前記電流制御器の出力を偏移させる偏磁発生手段と、前記変圧器における直流偏磁を抑制制御するに必要な偏磁補正電圧を得る偏磁抑制制御手段と、前記電力変換器の出力電圧の目標信号を前記偏磁補正電圧により補正する補正手段とを備え、
前記偏磁抑制制御手段は、前記偏磁発生手段が与える偏磁発生電流の大きさに対応して前記偏磁検出器が検出する偏磁検出電圧の大きさの比として制御ゲインをそれぞれ記憶する記憶手段と、偏磁抑制制御を実行するに際し、前記記憶手段に記憶した制御ゲインの中から、偏磁抑制制御を実行するときに検知している前記偏磁検出電圧に対応する偏磁発生電流の時の制御ゲインを抽出して、当該制御ゲインを検知している前記偏磁検出電圧に乗じる可変制御ゲインとを備えており、前記偏磁補正電圧を得ることを特徴とする電力変換装置。
A power converter connected to a transformer including a magnetic polarization detector that detects DC magnetic polarization, and a power conversion device including a control device that controls an output voltage of the power converter,
A current controller that obtains a target signal of an output voltage of the power converter from a current flowing through the power converter and a current target value; and Magnetizing means for shifting the output of the transformer, magnetizing suppression control means for obtaining a magnetizing correction voltage necessary for controlling the DC magnetism in the transformer, and a target signal of the output voltage of the power converter. And correction means for correcting the magnetic field with the bias correction voltage,
The demagnetization suppression control means stores a control gain as a ratio of the magnitude of the demagnetization detection voltage detected by the demagnetization detector corresponding to the magnitude of the demagnetization generation current given by the demagnetization generation means. A storage unit configured to execute the demagnetization suppression control, and determine, from among the control gains stored in the storage unit, a demagnetization generation current corresponding to the demagnetization detection voltage detected when the demagnetization suppression control is executed. A variable control gain for extracting the control gain at the time of (1) and multiplying the demagnetization detection voltage for detecting the control gain, thereby obtaining the demagnetization correction voltage.
請求項5に記載の電力変換装置であって、
前記偏磁発生手段と前記偏磁抑制制御手段の前記記憶手段は、前記偏磁発生手段が前記偏磁発生電流を与えるときに前記記憶手段が前記偏磁検出電圧を得るように時刻合わせされていることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to claim 5,
The storage means of the magnetic field generation means and the magnetic field suppression control means are time-aligned so that the storage means obtains the magnetic field detection voltage when the magnetic field generation means supplies the magnetic field generation current. A power converter.
請求項5または請求項6に記載の電力変換装置であって、
前記偏磁抑制制御手段の可変制御ゲインは、前記偏磁検出器が直流偏磁を検出するときに前記記憶手段から抽出した前記の制御ゲインを乗ずることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to claim 5 or 6, wherein:
The power conversion device according to claim 1, wherein the variable control gain of the bias control unit is multiplied by the control gain extracted from the storage unit when the bias detector detects DC bias.
請求項5から請求項7のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記記憶手段の記憶値をリセット信号により消去する手段を備えたことを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 5 to 7, wherein:
A power converter, comprising: means for erasing a storage value of the storage means by a reset signal.
請求項8に記載の電力変換装置であって、
前記リセット信号が出力されたことを検出した後に、前記偏磁発生手段が前記偏磁発生電流を与えるとともに、前記記憶手段が前記偏磁検出電圧を得るように時刻合わせされており、前記制御ゲインを再演算し、記憶手段へ記憶することを特徴とする電力変換装置。
It is a power converter of Claim 8, Comprising:
After detecting that the reset signal has been output, the demagnetization generating means gives the demagnetization generation current, and the storage means is time-set so as to obtain the demagnetization detection voltage, and the control gain Is recalculated and stored in the storage means.
請求項5から請求項9のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記変圧器及び前記電力変換器は3相の設備であって、前記制御装置内の前記電流制御器と、前記偏磁発生手段と、前記偏磁抑制制御手段と、前記補正手段は相毎に設けられているとともに、
前記偏磁抑制制御手段内の前記記憶手段は、3相に共通に設けられていることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 5 to 9, wherein
The transformer and the power converter are three-phase equipment, and the current controller in the control device, the demagnetization generation unit, the demagnetization suppression control unit, and the correction unit are provided for each phase. Is provided,
The power converter, wherein the storage unit in the bias control unit is provided in common for three phases.
請求項5から請求項10のいずれか1項に記載の電力変換装置であって、
前記偏磁抑制制御手段の他に、前記偏磁検出器が検出する偏磁検出電圧に対して、一定の制御ゲインと不感帯を介して前記偏磁補正電圧を得る固定ゲイン偏磁抑制制御手段を備え、前記偏磁抑制制御手段の出力と前記固定ゲイン偏磁抑制制御手段の出力のいずれかを選択する切替器を備えることを特徴とする電力変換装置。
The power converter according to any one of claims 5 to 10, wherein
In addition to the demagnetization suppression control means, a fixed gain demagnetization suppression control means for obtaining the demagnetization correction voltage via a constant control gain and a dead band with respect to the demagnetization detection voltage detected by the A power converter comprising: a switch for selecting one of an output of the demagnetization suppression control means and an output of the fixed gain demagnetization suppression control means.
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電力変換装置を備える電力変換システムであって、
少なくとも1つの前記電力変換装置が、少なくとも1つの交流系統と、少なくとも1つの変圧器を介して連系する自励式無効電力補償装置として運転することを特徴とする電力変換システム。
A power conversion system comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 11,
A power conversion system, wherein at least one of the power converters operates as a self-excited reactive power compensator that is connected to at least one AC system via at least one transformer.
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電力変換装置を備える電力変換システムであって、
少なくとも2つの前記電力変換装置が、少なくとも2つの交流系統と少なくとも2つの変圧器を介して連系し、少なくとも2つの交流系統間の電力を融通する電力変換装置として運転することを特徴とする電力変換システム。
A power conversion system comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 11,
At least two of the power converters are interconnected with at least two AC systems via at least two transformers, and operate as power converters that exchange power between the at least two AC systems. Conversion system.
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の電力変換装置を備える電力変換システムであって、
少なくとも2つの交流系統と少なくとも2つの変圧器を介して連系し、少なくとも2つの電力変換装置がバスバー、ケーブルあるいは架空送電線を介して接続されることで電力を融通する自励式直流送電システムとして運転することを特徴とする電力変換システム。
A power conversion system comprising the power conversion device according to any one of claims 1 to 11,
As a self-excited DC power transmission system interconnected with at least two AC systems via at least two transformers, and at least two power converters are connected via bus bars, cables or overhead power transmission lines to exchange power. A power conversion system characterized by operating.
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