JPH0318433B2 - - Google Patents

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JPH0318433B2
JPH0318433B2 JP57108481A JP10848182A JPH0318433B2 JP H0318433 B2 JPH0318433 B2 JP H0318433B2 JP 57108481 A JP57108481 A JP 57108481A JP 10848182 A JP10848182 A JP 10848182A JP H0318433 B2 JPH0318433 B2 JP H0318433B2
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JP
Japan
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inverter
tap
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power
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JP57108481A
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JPS592577A (ja
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Hiroo Konishi
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/505Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/515Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電力変換装置の停止方法に係り、特に
電圧、電流等の制御の困難な直流電源に接続され
た他励式逆変換器を停止するに好適な電力変換装
置の停止方法に関する。
第1図は燃料電池又は太陽電池等の直流電源か
ら発生する直流電力を逆変換器によつて交流に変
換し、交流系統へ送電する従来の電力変換装置の
構成を示した図である。燃料電池又は太陽電池等
から成る直流電源1は直流リアクトル2を介して
他励式逆変換器(以後単に逆変換器と称する)3
の直流端子側に接続され、この逆変換器3の交流
端子側は変換用変圧器4を介して交流系統5に接
続されている。逆変換器3の直流電流は直流電流
検出器(DCCT)6により検出され、この検出電
流は制御装置7に入力される。この制御装置7は
前記直流電流に基づいて逆変換器3を構成するサ
イロスタのゲートへ制御信号を出力する。変換用
変圧器4はタツプ調整器付で、このタツプ調整器
には制御装置8が接続され、この制御装置により
タツプの切換えが行なわれる。直流電源1により
発生した直流電流は逆変換器3により3相交流に
変換され、この3相交流は変換用変圧器4を介し
て交流系統5に送電される。上記のような構成の
従来の電力変換装置の変換用変圧器4にタツプ調
整器を付設して使用する目的は、逆変換器3の変
換電力が大きくなると直流電源1の内部抵抗によ
つて直流出力電圧が低下し、逆変換器3の運転力
率が悪くなるのを防止するためと、交流系統5の
電圧変動によつて逆変換器3の力率が悪くなるの
を防止するためである。
上記の電力変換装置で交流系統5に大きな電力
を供給している状態から、逆変換器3を停止する
場合を考える。負荷に電力を供給している時には
直流電源1の電圧が低くなつているため、逆変換
器3の運転力率を下げないようにしなければなら
ない。このため、変換用変圧器4のタツプを下げ
て(変換用変圧器4の逆変換器3側の交流電圧を
下げて)運転している。このような状態から逆変
換器3を停止する時には電流を零に制御しなけれ
ばならず、このため逆変換器3の直流入力電圧を
上げる必要がある。とろこが、直流電源1の電圧
変動や交流系統5の電圧の変動が大きい場合は、
逆変換器3の余裕角(直流を交流に変換する場合
の安定動作に必要な転流余裕角)が不足し、逆変
換器3の満足な停止動作が得られない場合があつ
た。
第2図は上記逆変換器3の運転動作を示した線
図であり、この図を用いて前述の停止動作の不具
合について説明する。第2図は横軸に直流電流
(逆変換器3を流れる電流)を、縦軸に直流電圧
(逆変換器3の直流入力電圧)を示してあり、図
中直線l0は直流電源1の特性で、直流電流の増加
に対して直流電圧は下がる特性を有している。ま
た、l1,l2,l3は逆変換器3の出力を変えた場合、
すなわち電流設定値Id1,Id2,Id3(Id1<Id2<Id3
と変えた場合の逆変換器3の電圧−電流特性を示
しており、逆変換器3の運転時の動作点は前記直
線l0と逆変換器3の特性線との交点、即ちO1
O2,O3となる。なお、逆変換器3の特性線の垂
直に立つた部分は定電流制御特性線を示し、右下
りの部分は逆変換器3の逆変換動作を安定にする
に必要な余裕角を確保するための制御を行なつた
場合の余裕角制御特性線である。
一般に、上記のような従来の電力変換装置の逆
変換器3は、定電流制御と余裕角制御とを備えて
いる。通常は定電流制御で運転を行なつて定電流
制御系の電流設定値(図ではId1,Id2,Id3)を変
えることによつて装置の変換電力量を変える。
ここで、電流設定値をId1,Id2,Id3と変えた場
合に逆変換器の出力交流電圧を変えなければ、逆
変換器3の電圧−電流特性は図中破線に示すよう
にl1を平行移動したものと同じとなる。
出力交流電圧を変えないで運転すると、例えば
Id3のときには直流電源1の電圧が低いので、逆
変換器3の制御角が大きくなり、従つて逆変換器
3の運転力率が悪くなる。これを避けるために、
逆変換器3の出力交流電圧の大きさを変換用変圧
器4のタツプ調整器により変える。調整したとき
の逆変換器3の概略電圧−電流特性をl2,l3の実
線部で示している。
次に第2図のO3の動作点で運転中の逆変換器
3を停止する場合について説明する。動作点での
運転力率を良くするための逆変換器3の出力交流
電圧は変換用変圧器4のタツプを切換え、l3の実
線のようになつているとする。停止するため電流
の指令値をId1〜0に設定すると、逆変換器3の
特性はl3の電流設定値をId1に移した特性と成り、
逆変換器3の出力交流電圧が低くなつているた
め、定電流制御はきかず、第2図中1点鎖線で示
した余裕角制御特性線のO′1点で逆変換器3が運
転されることになる。このため、逆変換器3には
電流設定値Id1とは異なつた直流電源id1が流れる
ことになり、逆変換器3は永久に停止できないば
かりか、直流回路に過電流が流れ装置を破壊する
危険性もある。また、交流電圧の変動等があると
サイリスタの転流動作がうまく行なえず、電流し
や断(停止)ができない場合がある。
このため前もつて逆変換器3の出力交流電圧を
タツプ調整器により高くしておくと、Id3→Id1
したときに、逆変換器3の電圧−電流特性はl1
線のようになり、動作点01となる。Id1を零近い
値と選んでおくと、直流回路の電流が断続して逆
変換器3は停止できる。
上記の例は直流電源に繋がれた逆変換器を停止
する場合について示したが、同様のことは第3図
に示すような従来からの多端子直流電系統におい
ても生じる。第3図はこの多端子直流送電系統の
例として3端子から成る例を示している。直流送
電線31,32には直流リアクトル33,34,
35を介してそれぞれ順変換器36、逆変換器3
7,38の直流側が接続されている。これら順変
換器36、逆変換器37,38の交流側はそれぞ
れ変換用変圧器39,40,41を介して交流系
統42,43,44に接続されている。また、順
変換器36、逆変換器37,38のゲート回路に
は端子制御装置45,46,47の制御信号が入
力されており、これら端子制御装置45,46,
47に直流送電線31,32の分岐線に取付けら
れた直流電流検出器48,49,50から、順変
換器又は逆変換器36〜38の直流検出電流が入
力されている。また、これら端子制御装置45,
46,47は中央制御装置51からの制御を受け
ている。なお、変換用変圧器39,40,41は
タツプ調整器付で、このタツプ調整器を切換える
タツプ制御装置52,53,54が各々の変換用
変圧器39,40,41に接続されている。
この例の順変換器又は逆変換器36〜38は他
励式逆変換器で、今、変換器36は順変換器(交
流を直流に変換)として、変換器37,38は逆
変換器(直流を交流に変換)として動作し、中央
制御装置51は3つの変換所の運転を統括してい
る。このようなシステムの1つの逆変換器を起
動、停止する場合は第1図で示した例と同様のこ
とが言える。このことは、逆変換器38を対象に
した第4図で示した等価回路が第1図で示した回
路と同一となることにより明らかである。
本発明の目的は、上記の欠点を解消し、常に安
定かつ円滑な停止動作をすることができる電力変
換装置の停止方法を提供するにある。
本発明は、一端が直流電源に接続され、他端が
タツプ調整器付変圧器を介して交流電源に接続さ
れている他励式逆変換器を備えた電力変換装置の
停止方法において、停止指令を前記逆変換器に出
すと共に、この停止指令により変換用変圧器のタ
ツプを調整して一時的に逆変換器の出力交流電圧
を上げるようにして、逆変換器を停止することに
より、上記目的を達成する。
以下本発明の一実施例を従来例と同部品は同符
号を用いて図面に従つて説明する。
第5図は本発明の電力変換装置の停止方法の一
実施例を適用した電力変換装置の構成例を示した
ブロツク図である。
直流電流1が直流リアクトル2を介して逆変換
器3の直流側に接続され、この逆変換器3の交流
側は変換用変圧器4を介して交流系統5に接続さ
れている。この変換用変圧器4にはタツプ調整器
が付けられており、このタツプ調整器にタツプ制
御装置8が接続され、このタツプ制御装置8は逆
変換器3を構成するサイリスタのゲートを制御す
る制御装置7に接続されている。即ち、本実施例
の従来例との相違点は、タツプ制御装置8の動作
入力信号を制御装置7からもらつている点にあ
る。
次に本実施例の動作について第6図に従つて説
明する。第6図は制御装置7の信号波形及び逆変
換器3を流れる直流電源の概略波形のタイムチヤ
ートを示している。先ず、電力変換装置の起動指
令が出ると、制御装置7は、逆変換器3のサイリ
スタの位相制御を行なうためのパルス信号である
ゲート信号をデブロツク(解除)する。これによ
り逆変換器3の主回路に電流が流れる。制御装置
7は、前記主回路に流れる電流が設定された値に
等しくなるように、前記ゲート信号の位相を変え
て逆変換器3の直流出力電圧を制御する。次に停
止指令が制御装置7に入力されると、この停止指
令信号に同期して制御装置7は変換用変圧器4の
タツプ調整器のタツプ上げ指令を出してこれをタ
ツプ制御装置8に出力する。タツプ制御装置8は
この信号によつて、変換用変圧器4に付設されて
いるタツプ調整器のタツプを上げる。このため、
変換用変圧器4の逆変換器3側の交流電圧が高く
なる。上記の動作に続いて制御装置7では電流設
定値を下げて、逆変換器3を流れる直流が零とな
るように逆変換器3の直流出力電圧を制御する。
この制御により逆変換器3を流れる電流が零近く
なつて断続し始めると、電流断続検出回路(詳細
は後述する)から電流断続検出を示すパルス信号
が出力され、制御装置7は、ゲートブロツク指令
をブロツク(停止)状態に変える。このため制御
装置7より逆変換器3に出力されるゲート信号は
停止され、逆変換器3は変換動作を停止する。こ
の変換動作の停止の際、交流系統5から電力を供
給している状態において、前記停止指令で変換用
変圧器4のタツプ調整器のタツプ位置を上げてい
るため、直流電圧や交流電圧の変動によつて逆変
換器3の安定動作に必要な余裕角不足を生じるこ
とはなく、従つて逆変換器3の安定な停止動作を
得ることができる。なお、この場合の変換用変圧
器4のタツプ調整器タツプ上げ幅は、起動時のタ
ツプ調整器の位置か、又はそれ以上の交流電圧と
なる位置であれば良い。
以上の説明では、制御装置7が停止指令と同期
してタツプ位置を上げる指令をタツプ制御装置8
に出力する場合について説明したが、前記タツプ
を変更するのに時間がかかる場合には、先ずタツ
プ位置を変更する指令を制御装置7がタツプ制御
装置8に出力し、これにより変換用変圧器4のタ
ツプ位置が変更になつて交流電圧が上がつた後、
制御装置7が逆変換器3の停止動作を行なつて、
逆変換器3を流れる直流電圧を下げ、ゲートパル
スをブロツクする操作を行なうようにしても良
い。
第7図は前記した制御装置7内に備えられてい
る電流断続検出回路の詳細例を示した回路図であ
る。端子71は抵抗器72を介して演算増幅器7
3の入力側に接続されている。可変抵抗器74の
中点は抵抗器75を介して前記演算増幅器73の
入力側に接続されている。演算増幅器73の入力
側と出力側との間にはダイオード76と抵抗器7
7が接続されており、この演算増幅器73の出力
側は端子78に接続されている。なお抵抗器7
2,75の抵抗値はR1、抵抗器77の抵抗値は
Rf、可変抵抗器74の抵抗値はVRとする。
端子71には第5図で示した直流電流検出器6
の検出電流IMが入力される。また、可変抵抗器7
4は前記電流IMの検出レベルを設定する可変抵抗
器で、通常は電流IMが略零となる点を検出するた
めに、この可変抵抗器の中点側電圧Vs〜OVの値
になるように可変抵抗器74は調整される。演算
増幅器73はゲイン無限大の演算増幅器でこの演
算増幅器73の出力をO0とすると、この回路の
入出力関係は次式で示す如くなる。
O0=Rr/R1(V1−V2) なお、V1は検出電流IMが入力した端子71の
電圧値、V2は可変抵抗器74の設定電圧値であ
る。
ここで、Rf/R1を大きな値とすることにより、
この演算増幅器73の回路をコンパレータとして
働かすことができ、ダイオード76の働きによつ
て第8図に示すような特性を持たせることができ
る。ここでV2=0と選んでおくと、V1≦V2、即
ち、IMがVs〜0未満となつた時点で、出力O0
“1”となる特性を持たせることができる。従つ
て、電流が断続(IM〜0となる)すると、出力に
“1”が現われるため、第5図に示した逆変換器
3の直流電流が断続したことを検出することがで
きる。なお、第7図に示した電流断続検出回路の
出力電圧の立上りをとらえて、パルスを出す回路
(微分回路)を追加することにより、第6図に示
した電流断続検出信号を容易に得ることができ
る。
本実施例によれば、制御装置7は運転中の逆変
換器3の停止指令を受けると、変圧器のタツプ上
げ指令を作出してタツプ制御装置8に入力し、こ
のタツプ制御装置8は入力された指令に基づいて
変換用変圧器4のタツプ調整器のタツプ上げを行
なつて、、逆変換器3側の交流電圧を高くし、こ
の状態で制御装置7は逆変換器3の停止動作を行
なうため、交流系統5又は直流電源1の電圧変動
に拘らず、安定動作に必要な逆変換器の転流余裕
角を確保して、安定且つ確実に逆変換器3を停止
して、電力変換装置を停止する効果がある。
なお、上記の実施例では燃料電池や太陽電池等
から成る直流電源から成る電力変換装置の停止方
法について説明したが、多端子直流送電におい
て、多端子のうちの1つの逆変換器を停止する場
合は、従来例の所で述べたように1つの逆変換器
を含む回路構成は直流電源を含む電力変換装置と
等価であるため、同様の方法によつて円滑且つ確
実に多端子直流送電を構成する逆変換器を停止す
ることができる。
以上記述した如く本発明の電力変換装置の停止
方法によれば、運転中の逆変換器の逆変換器側交
流電圧を高くした状態で、該逆変換器の停止動作
を行なうことにより、常に安定且つ円滑な停止動
作をすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の電力変換装置の構成を示したブ
ロツク図、第2図は第1図に示した逆変換器の運
転動作を示す動作線図、第3図は従来の多端子直
流送電系統の構成を示したブロツク図、第4図は
第3図の等価回路図、第5図は本発明の電力変換
装置の停止方法の一実施例を適用する電力変換装
置の構成例を示したブロツク図、第6図は第5図
で示した電力変換装置の動作タイムチヤート図、
第7図は第5図に示した制御装置に設けられる電
流断続検出回路の具体例を示した回路図、第8図
は第7図の電流断続検出回路の入出力特性線図で
ある。 1……直流電源、3……他励式逆変換器、4…
…変換用変圧器、5……交流系統、7……制御装
置、8……タツプ制御装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 直流電源と交流電源との間に挿入される他励
    式逆変換器と、この他励式逆変換器と交流電源と
    の間に挿入されるタツプ調整器付変圧器とを有す
    る電力変換装置の停止方法において、前記他励式
    逆変換器の停止時、前記タツプ調整器付変圧器の
    タツプを調整して、前記他励式逆変換器の出力交
    流電圧を高めることを特徴とする電力変換装置の
    停止方法。 2 停止指令が出されると、前記他励式逆変換器
    のゲート回路を制御する制御装置が運転中の前記
    他励式逆変換器の停止動作を行ない、且つ、前記
    停止指令に同期して前記タツプ調整器付変圧器の
    タツプを調整して逆変換器の出力交流電圧を高め
    る制御を行なうことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の電力変換装置の停止方法。 3 停止指令が出されると、前記他励式逆変換器
    のゲート回路を制御する制御装置は、前記タツプ
    調整器付変圧器のタツプを調整して前記他励式逆
    変換器の出力交流電圧を高める制御をした後、前
    記他励式逆変換器の停止動作制御に移ることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の電力変換装
    置の停止方法。
JP57108481A 1982-06-25 1982-06-25 電力変換装置の停止方法 Granted JPS592577A (ja)

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