JP6750972B2 - 多端子直流送電システム - Google Patents
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Description
前記第1の電力変換器群のそれぞれは、スイッチング素子及び蓄電部を含んだ単位変換器を有し、該単位変換器は、前記スイッチング素子の動作により前記蓄電部を充放電させるものであり、かつ、前記単位変換器を複数直列に接続して単位変換器群とし、該単位変換器群を並列に接続し、この並列接続部を前記直流送電網に接続し、前記単位変換器群の各々を電力送電網に接続する構成の多端子直流送電システムであって、
前記第1の交流系統群の送電可能電力に応じて、前記第1の電力変換器群のそれぞれが前記直流送電網と授受する有効電力を変化させる有効電力変化手段を備え、
前記第1の電力変換器群のそれぞれは、前記第1の電力変換器群の直流側端子が前記直流送電網に接続され、前記第1の電力変換器群の他端子のそれぞれが前記第1の交流系統群に1対1で接続されており、
前記第1の交流系統群は少なくとも2つの交流系統から成り、前記第1の電力変換器群は少なくとも2つの交直変換器から成り、前記第2の交流系統群は少なくとも1つの再生可能エネルギー電源から成り、前記第2の電力変換器群は少なくとも1つの再生可能エネルギー連系変換器から成り、前記第1の電力変換器群の直流側端子は交直変換器直流母線から成り、前記第1の電力変換器群の他端子は交直変換器交流母線から成り、
前記交直変換器を制御する制御ブロックは、前記単位変換器の全コンデンサ電圧検出値(VC)、前記単位変換器の全コンデンサ電圧の平均値の指令値(VCR)、前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)及び前記交直変換器交流母線の交流電圧検出値(VAC)を基に、前記交直変換器直流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR)と直流電流指令値(IDCR1)を算出するコンデンサ電圧制御ブロックと、
前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)及び前記交直変換器直流母線の直流電圧検出値(VDC)を基に直流電流指令値(IDCR2)と前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR2)を算出する直流電圧制御ブロックと、
前記交直変換器交流母線の交流電圧検出値(VAC)、前記交直変換器直流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR)、前記交直変換器交流母線への無効電力出力に寄与する電流指令値(IQR)及び前記交直変換器交流母線の交流電流検出値(IAC)に基づいて前記交直変換器の交流電圧出力指令値(VACR)を算出する交流電流制御ブロックと、
前記コンデンサ電圧制御ブロックで算出された前記直流電流指令値(IDCR1)、前記直流電圧制御ブロックで算出された前記直流電流指令値(IDCR2)及び前記交直変換器直流母線の直流電流検出値(IDC)を基に前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR1)を算出する直流電流制御ブロックと、
前記交直変換器の交流電圧出力指令値(VACR)、前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR1)及び前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR2)を加算し、前記交直変換器の各アームの出力電圧指令値(VARMR)を出力する加算器と、
前記交直変換器の前記各アームの出力電圧指令値(VARMR)と前記単位変換器の全コンデンサ電圧検出値(VC)に基づいて前記全単位変換器のオンオフ信号を発信する変調ブロックとを備えていることを特徴とする。
なお、KVDCは補正係数であり、第1の交直変換器A1a及び第1の交直変換器B1bの構成や運転状況に応じて、第1の交直変換器A1a及び第1の交直変換器B1bごとに設定可能である。
PDCA=PACA (4)
PDCB=PACB (5)
この時、風力連系変換器3は有効電力を一定にしようと制御しており、各直流母線の直流電圧は、第1の交直変換器A1a及び第1の交直変換器B1bによって一定に制御されている。
Claims (16)
- 少なくとも2つの第1の交流系統群と、該第1の交流系統群の電力を変換する少なくとも2つの第1の電力変換器群と、少なくとも1つの第2の交流系統群と、該第2の交流系統群の電力を変換する少なくとも1つの第2の電力変換器群と、前記第1の電力変換器群と前記第2の電力変換器群の間を直流で連系する直流送電網とを備え、
前記第1の電力変換器群のそれぞれは、スイッチング素子及び蓄電部を含んだ単位変換器を有し、該単位変換器は、前記スイッチング素子の動作により前記蓄電部を充放電させるものであり、かつ、前記単位変換器を複数直列に接続して単位変換器群とし、該単位変換器群を並列に接続し、この並列接続部を前記直流送電網に接続し、前記単位変換器群の各々を電力送電網に接続する構成の多端子直流送電システムであって、
前記第1の交流系統群の送電可能電力に応じて、前記第1の電力変換器群のそれぞれが前記直流送電網と授受する有効電力を変化させる有効電力変化手段を備え、
前記第1の電力変換器群のそれぞれは、前記第1の電力変換器群の直流側端子が前記直流送電網に接続され、前記第1の電力変換器群の他端子のそれぞれが前記第1の交流系統群に1対1で接続されており、
前記第1の交流系統群は少なくとも2つの交流系統から成り、前記第1の電力変換器群は少なくとも2つの交直変換器から成り、前記第2の交流系統群は少なくとも1つの再生可能エネルギー電源から成り、前記第2の電力変換器群は少なくとも1つの再生可能エネルギー連系変換器から成り、前記第1の電力変換器群の直流側端子は交直変換器直流母線から成り、前記第1の電力変換器群の他端子は交直変換器交流母線から成り、
前記交直変換器を制御する制御ブロックは、前記単位変換器の全コンデンサ電圧検出値(VC)、前記単位変換器の全コンデンサ電圧の平均値の指令値(VCR)、前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)及び前記交直変換器交流母線の交流電圧検出値(VAC)を基に、前記交直変換器直流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR)と直流電流指令値(IDCR1)を算出するコンデンサ電圧制御ブロックと、
前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)及び前記交直変換器直流母線の直流電圧検出値(VDC)を基に直流電流指令値(IDCR2)と前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR2)を算出する直流電圧制御ブロックと、
前記交直変換器交流母線の交流電圧検出値(VAC)、前記交直変換器直流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR)、前記交直変換器交流母線への無効電力出力に寄与する電流指令値(IQR)及び前記交直変換器交流母線の交流電流検出値(IAC)に基づいて前記交直変換器の交流電圧出力指令値(VACR)を算出する交流電流制御ブロックと、
前記コンデンサ電圧制御ブロックで算出された前記直流電流指令値(IDCR1)、前記直流電圧制御ブロックで算出された前記直流電流指令値(IDCR2)及び前記交直変換器直流母線の直流電流検出値(IDC)を基に前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR1)を算出する直流電流制御ブロックと、
前記交直変換器の交流電圧出力指令値(VACR)、前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR1)及び前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR2)を加算し、前記交直変換器の各アームの出力電圧指令値(VARMR)を出力する加算器と、
前記交直変換器の前記各アームの出力電圧指令値(VARMR)と前記単位変換器の全コンデンサ電圧検出値(VC)に基づいて全単位変換器のオンオフ信号を発信する変調ブロックとを備えていることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項1に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記直流送電網は、一端が前記交直変換器直流母線に接続され、他端が再生可能エネルギー連系変換器直流母線に接続されていることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項1又は2に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記第1の電力変換器群の1つは、単位変換器、アーム、リアクトル、A相交流接続端、B相交流接続端、C相交流接続端、直流正側接続端及び直流負側接続端から構成され、
前記アームを6組構成し、そのうちの3組の一端をそれぞれ異なる前記リアクトルに電気的に接続し、他端を前記直流正側接続端に電気的に接続するリアクトル第1組とし、残りの3組の一端をそれぞれ異なる前記リアクトルに電気的に接続し、他端を前記直流負側接続端に電気的に接続するリアクトル第2組として、前記リアクトル第1組と前記リアクトル第2組を電気的に1対1に接続し、3つの接続点と前記A相交流接続端、前記B相交流接続端及び前記C相交流接続端がそれぞれ電気的に接続されていることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項3に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記単位変換器は、H側スイッチング回路、L側スイッチング回路、コンデンサ又はバッテリー、H側接続端及びL側接続端から構成され、
前記H側スイッチング回路及び前記L側スイッチング回路は、i番目の前記単位変換器における前記H側スイッチング回路のオンオフ信号(SWHi)及び前記L側スイッチング回路のオンオフ信号(SWLi)に合わせて、前記H側及びL側スイッチング回路の両端を短絡若しくは開放状態に切り替えるスイッチング素子を備えていることを特徴とする多端子直流送電システム。
(但し、iは前記アーム内における前記単位変換器の番号であり、1からNまでの整数である) - 請求項4に記載の多端子直流送電システムにおいて、
i番目の前記単位変換器における前記H側スイッチング回路のオンオフ信号(SWHi)をオンにして、前記H側スイッチング回路を前記スイッチング素子で短絡状態にし、i番目の前記単位変換器における前記L側スイッチング回路のオンオフ信号(SWLi)をオフにして、前記L側スイッチング回路を前記スイッチング素子で開放状態にして、前記H側接続端を、前記H側スイッチング回路、前記コンデンサ又はバッテリーを介して前記L側接続端と電気的に接続し、
一方、i番目の前記単位変換器における前記H側スイッチング回路のオンオフ信号(SWHi)をオフにして、前記H側スイッチング回路を前記スイッチング素子で開放状態にし、i番目の前記単位変換器における前記L側スイッチング回路のオンオフ信号(SWLi)をオンにして、前記L側スイッチング回路を前記スイッチング素子で短絡状態にし、この状態で前記H側接続端を、前記L側スイッチング回路、前記L側接続端と電気的に接続したことを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項1に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記コンデンサ電圧制御ブロックは、前記単位変換器の全コンデンサ電圧検出値(VC)及び前記単位変換器の全コンデンサ電圧の平均値の指令値(VCR)を基に、前記交直変換器交流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR0)を算出する電流指令値計算部と、
前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)、前記交直変換器交流母線の交流電圧検出値(VAC)及び前記交直変換器の交流電流振幅の最大値(IACMAX)を基に、電流指令値選択信号(VCRFLG)を算出する電流指令値選択信号生成部と、
前記交直変換器交流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR0)及び電流指令値選択信号(VCRFLG)を基に、前記交直変換器直流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR)と直流電流指令値(IDCR1)を算出する電流指令値選択部とを備え、前記有効電力変化手段を構成していることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項6に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記電流指令値計算部は、前記単位変換器の全コンデンサ電圧検出値(VC)の平均値が、前記単位変換器の全コンデンサ電圧の平均値の指令値(VCR)と等しくなるように、前記交直変換器交流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR0)を算出し、
前記電流指令値選択信号生成部は、前記交直変換器交流母線の交流電圧検出値(VAC)と前記交直変換器の交流電流振幅の最大値(IACMAX)から前記交直変換器交流母線に出力可能な有効電力(PACMAX)を算出し、
前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)の絶対値と比較して、前記PACMAXの方が大きいならば前記VCRFLG=1を出力し、そうでないならば前記VCRFLG=0を出力し、前記電流指令値選択部では、前記交直変換器交流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR0)と前記電流指令値選択信号(VCRFLG)を基に、前記VCRFLG=1ならば、前記IPR=IPR0、かつ、前記IDCR1=0を出力し、前記VCRFLG=0ならば、前記IPR=0、かつ、前記IDCR1=KVCR×IPR0を出力することを特徴とする多端子直流送電システム。
(但し、KVCRは、前記交直変換器毎に設定可能な補正係数である) - 請求項6又は7に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記直流電圧制御ブロックは、前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)、前記交直変換器の直流電圧(VDCR)及び前記交直変換器の有効電力の基準動作点に基づいて直流電圧指令値(VDCR0)を算出する直流電圧指令値計算部と、
前記交直変換器が前記交直変換器直流母線と授受する有効電力検出値(PDC)、前記直流電圧指令値(VDCR0)、前記交直変換器の直流電圧の最大値(VDCMAX)及び最小値(VDCMIN)に基づいて前記直流電流指令値(IDCR2)と前記交直変換器の直流電圧指令値(VDCR2)を算出する直流電圧上下限判定計算部とを備えていることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項8に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記直流電圧上下限判定計算部は、前記VDCR0が前記VDCMAXより大きいならば、前記IDCR2=PDC/VDCMAX及び前記VDCR2=VDCMAXを出力し、前記VDCR0が前記VDCMINより小さいならば、前記IDCR2=PDC/VDCMIN及び前記VDCR2=VDCMINを出力し、前記のいずれでもないならば、前記IDCR2=0及び前記VDCR2=VDCR0を出力することを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項6乃至9のいずれか1項に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記交流電流制御ブロックは、前記交直変換器交流母線の交流電流検出値(IAC)が、前記交直変換器直流母線への有効電力出力に寄与する電流指令値(IPR)及び前記交直変換器交流母線への無効電力出力に寄与する電流指令値(IQR)から求められる交流電流指令値(IACR)と等しくなるように、前記交直変換器の交流電圧出力指令値(VACR)を算出することを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項6乃至10のいずれか1項に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記直流電流制御ブロックは、前記IDCR1=0、かつ、前記IDCR2=0であるならば、前記VDCR1=0を出力し、そうでないならば、前記IDCが前記IDCR1+IDCR2と等しくなるように、前記VDCR1を算出することを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記直流送電網に、該直流送電網との接続端から授受する有効電力(PZ)を制御可能な少なくとも1つの電力吸収装置が電気的に接続されていることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項12に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記電力吸収装置は、蓄電装置或いは可変抵抗装置から成ることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項12又は13に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記電力吸収装置は、該電力吸収装置が接続される前記直流送電網の直流電圧検出値(VDC)及び前記直流送電網の直流電圧の上限値(VDCMAXZ)を基に直流電圧指令値(VDCZ)を算出する上限リミッタと、
前記直流送電網の直流電圧検出値(VDC)及び直流電圧指令値(VDCZ)を基に有効電力指令値(PZR)を算出する有効電力指令値計算ブロックとを備えていることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項14に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記上限リミッタは、前記直流送電網の直流電圧検出値(VDC)と前記直流送電網の直流電圧の上限値(VDCMAXZ)を比較して、前記VDCがVDCMAXZより大きいならば、前記VDCZ=VDCMAXZを出力し、そうでないならば、前記VDCZ=VDCを出力すると共に、前記有効電力指令値計算ブロックは、前記直流送電網の直流電圧検出値(VDC)と直流電圧指令値(VDCZ)が等しくなるように、前記有効電力指令値(PZR)を計算し、かつ、前記電力吸収装置は、前記有効電力(PZ)PZが前記有効電力指令値(PZR)と等しくなるように制御されることを特徴とする多端子直流送電システム。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の多端子直流送電システムにおいて、
前記再生可能エネルギー電源の少なくとも1つは、風力発電或いは太陽光発電であることを特徴とする多端子直流送電システム。
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