JP7214598B2 - 制御装置、制御システム、制御方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
図1は第1実施形態の制御装置を利用した直流送電システムの構成図である。この構成において、二つの直流送電システム20-1、20-2が、電力系統1と電力系統2の間に並列に設置されている。電力系統1と電力系統2のそれぞれは、交流系統である。直流送電システム20-1では、交直変換器である電力変換器30-1および60-1の直流側が、直流母線(直流系統)50-1によって接続されている。電力変換器30-1は、制御装置100-1によって制御される。直流送電システム20-2では、交直変換器である電力変換器30-2および60-2の直流側が、直流母線(直流系統)50-2によって接続されている。電力変換器30-2は、制御装置100-2によって制御される。制御装置100-1と制御装置100-2を合わせたものが、「制御システム」の一例である。直流母線50-1、50-2は、電力変換器同士を近距離で接続する構成であってもよいし、直流リアクトルや架空送電線や送電ケーブルを介して接続する構成であってもよい。電力変換器30-1、30-2、60-1、60-2のそれぞれは、自励式の電力変換器である。
変換器は、例えば、チョッパ単位変換器である。変換器は、例えば、自己消弧能力を持つ2つのスイッチング素子が直列に接続されたレグとコンデンサとを並列に接続したものである。スイッチング素子には、逆並列にダイオードが接続されている。なお、係る構成はあくまで一例であり、任意に変更されてよい。
平常運転時において、交流電流制御部131には、電流検出器40により検出された電流検出値がdq変換部133により変換された結果である有効分電流Idおよび無効分電流Iqと、電圧検出器42により検出された電圧検出値がdq変換部134により変換された結果である有効分電圧Vsdおよび無効分電圧Vsqとが入力される。交流電流制御部131は、有効電力指令値Prefおよび無効電力指令値Qrefに相当する電力を電力変換器30が出力するための有効電圧指令値Vcd1および無効電圧指令値Vcq1を生成する。平常時には、スイッチ151および152は図2に示す状態になっているため、有効電力指令値Prefおよび無効電力指令値Qrefは、平常運転時運転指令として、外部から入力され或いは記憶装置から読み出された値である。
図3は、単独運転のうちマスターモード運転が行われる際の各スイッチの状態を示す図である。モード選択部150は、例えば、単独運転を指示する単独運転指令を受信した場合、自身(制御装置30)がマスターモード運転をする設定になっているのか、スレーブモード運転をする設定になっているのかに基づいて、マスターモード指令またはスレーブモード指令を出力する。ここでは、マスターモード運転をする設定になっているものとする。マスターモード指令は、交流電圧制御部132、スイッチ137、138、139、およびCVCF制御指令値生成部160に対して出力される。スイッチ137、138、139は、マスターモード指令に応じて図3に示す状態となる。
図6は、単独運転のうちスレーブモード運転が行われる際の各スイッチの状態を示す図である。ここでは、制御装置100がスレーブモード運転をする設定になっており、モード選択部150が、単独運転指令に応じてスレーブモード指令を出力するものとする。スレーブモード指令は、スイッチ151、152、およびPQ制御指令値生成部170に対して出力される。スイッチ151、152は、スレーブモード指令に応じて図6に示す状態となる。
以下、第2実施形態について説明する。第2実施形態の制御装置100は、PQ制御指令値生成部170に代えて、PQ制御指令値生成部170Aを備える。図11は、第2実施形態に係るPQ制御指令値生成部170Aの構成図である。PQ制御指令値生成部170Aは、第1実施形態のPQ制御指令値生成部170と比較すると、初期値設定部178を更に備える。初期値設定部178は、APR176に初期値Pref2#を、AQR177に初期値Qref2#を、それぞれ出力する。これらの初期値は、「所定値」の他の一例である。
・平常運転時 上限リミット値、下限リミット値ともにPref2#
・スレーブモード運転時 上限リミット値:順変換方向有効電力限界値
下限リミット値:逆変換方向有効電力限界値
・平常運転時 上限リミット値、下限リミット値ともにQref2#
・スレーブモード運転時 上限リミット値:進相方向無効電力限界値
下限リミット値:遅相方向無効電力限界値
以下、第3実施形態について説明する。図17は、第3実施形態に係る制御装置100Bの構成図である。制御装置100Bは、第1実施形態と比較すると、変化率制限部180を更に備える。なお、制御装置100Bは、第1実施形態のPQ制御指令値生成部170に代えて第2実施形態のPQ制御指令値生成部170Aを備えてもよい。
上記各実施形態において、二つの直流送電システム20-1、20-2が、電力系統1と電力系統2の間に並列に設置されているものとして説明した。これに限らず、三つ以上の直流送電システム20-1、…、20-n(nは3以上の自然数)が、電力系統1と電力系統2の間に並列に設置されている構成に適用されてもよい。この場合、単独運転時には、例えば、制御装置100のうち一つがマスターモード運転を行い、残りの制御装置100がスレーブモード運転を行うように設定される。係る構成および設定によっても、各電力変換器30の出力電力を分担しつつ、単独系統の電圧・周波数を維持することが可能となる。
100 制御装置
131 交流電流制御部
132 交流電圧制御部
133、134 dq変換部
135 位相検出部
136 位相算出部
140 dq逆変換部
141 パルス生成部
150 モード選択部
160 CVCF制御指令値生成部
170 PQ制御指令値生成部
178 初期値設定部
180 指令値変化率制限部
Claims (8)
- 交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有するシステムに含まれる制御装置であって、
単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力する指令値生成部を備え、
前記指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である、
制御装置。 - 前記指令値生成部は、
前記指令値を生成するための制御要素であって、繰り返しの中で前回の処理結果を反映させて処理を行う制御要素を含み、
前記単独運転時とは異なる平常運転時において、前記制御要素の出力値を所定値に置換して次回の処理に反映させる、
請求項1記載の制御装置。 - 前記所定値を設定する設定部を更に備える、
請求項1または2記載の制御装置。 - 平常運転時から前記単独運転時に切り替わる際に、外部から入力された指令値を交流電流制御部に出力する状態から、前記指令値生成部の出力を前記交流電流制御部に出力する状態に切り替わるスイッチを更に備え、
前記スイッチと前記交流電流制御部との間に設けられ、前記指令値の変化率を制限する制限部を更に備える、
請求項1から3のうちいずれか1項記載の制御装置。 - 交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有するシステムに含まれる制御装置であって、
単独運転時に、CV制御を行う第1モードと、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成する第2モードとのいずれかを選択するモード選択部を備え、
前記第2モードにおいて前記指令値を生成する指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である、
制御装置。 - 交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器ををそれぞれ制御する二以上の制御装置を備える制御システムであって、
単独運転時にCVCF制御を行う第1制御装置と、
前記単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力する指令値生成部を備え、前記指令値生成部は、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定可能である第2制御装置と、
を備える制御システム。 - 交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有し、前記二以上の制御装置のうち一つの第1制御装置が単独運転時にCVCF制御を行うものであるシステムに含まれる制御装置のうち、前記第1制御装置とは異なる制御装置が、
単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力し、
前記指令値を生成して出力する際に、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定する、
制御方法。 - 交流系統に対して並列に接続され、交流と直流を相互に変換可能な二以上の自励式の電力変換器と、前記二以上の電力変換器をそれぞれ制御する二以上の制御装置とを有し、前記二以上の制御装置のうち一つの第1制御装置が単独運転時にCVCF制御を行うものであるシステムに含まれる制御装置のうち、前記第1制御装置とは異なる制御装置に、
単独運転時に、前記電力変換器に出力させる有効電力と無効電力とを表す指令値を生成して出力させ、
前記指令値を生成して出力させる際に、前記単独運転の開始時点における前記電力変換器の出力を所定値に決定させる、
プログラム。
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