JPH04168978A

JPH04168978A - 交直変換器の制御装置

Info

Publication number: JPH04168978A
Application number: JP2291959A
Authority: JP
Inventors: Midori Otsuki; みどり大槻; Junichi Arai; 純一荒井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-10-31
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1992-06-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は電力系統において、直流送電システム、又は周
波数変化装置、又は系統連系装置に適用される交直変換
器の制御装置に関する。

（従来の技術）一般的な直流送電システム、又は周波数変換装置、又は
系統連系装置は第５図のような構成になっている。サイ
リスクブリッジで構成された変換器３．２３が夫々変換
器用変圧器２，２２を介して交流母線１．２１に接続さ
れている。又、交流母線１゜２１は夫々背後の交流系統
とつながっている。

変換器３，２３のうち一方は順変換器として、もう一方
は逆変換器として動作する。例えば変換器３が順変換器
として動作する場合、順変換器３では交流電力を直流電
力に変換して、直流リアクトル４を介して逆変換器２３
に送り、逆変換器２３では印加された直流電力を交流電
力に変換して交流系統２１へ送っている。各変換器はサ
イリスクブリッジて構成されており、パルス発生回路１
３．５６では夫々、点弧制御回路９，６８で求められた
点弧角α１４、５７と位相検出回路１０．５４で検出し
た交流系統の電圧位相１５．５８をつきあわせて、パル
スタイミング決定回路１１．５５で点弧パルスの発生タ
イミングを決め、それによってパルス発生回路１３．５
６でサイリスタ点弧パルス１６．６０を発生しサイリス
タの点弧が行なわれる。このパルス発生方式とじては等
間隔パルス方式が一般的に使われている。

このシステムでは変換器が定常運転しているとき、通常
、送電している有効電力の６０％程度の無効電力が各変
換器で消費される。その無効電力を補償するため、両端
の交流系統に大々交流フィルタ４８．６３及び調相用コ
ンデンサ５１．６６が投入された状態で運転が行なわれ
る。

このシステムにおいて変換器が接続された交流系統１で
、地絡などの事故が発生すると５不足電圧リレー５によ
って交流電圧の低下が検出され、交直変換器の保護回路
５２に事故発生信号が与えられ、保護回路５２からは変
換器停止指令５３が両変換器３．２３に与えられ、それ
によって変換器は一旦停止する。交流系統の事故が回復
すると、変換器が再起動されて再び運転を始める。この
間、無効電力補償用の交流フィルタ４８．６３及び調相
用コンデンサ５１．６６は投入されたままの状態である
。交流系統２１側て事故が発生した場合にも同様に変換
器が停止される。

（発明が解決しようとする課題）上記した従来方式ては、交流系統の事故除去時には、変
換器は止まった状態であり無効電力を消費しないにもか
かわらず、無効電力補償用の交流フィルタ及び調相用コ
ンデンサは入ったｔｔであるため、無効電力か余分に供
給されていることになる。そのため、交流系統に大きな
過電圧か発生して機器を損傷したり、変換器の再起動が
行なえなかったりするという欠点がある。

また、それを防止するために変換器を停止しないで運転
継続し続けようとすると、事故による電圧歪みや電圧波
形の不平衡があるために、点弧しようとしてパルスを与
えても、順方向電圧がかかっていなくて点弧できなかっ
たり、逆変換器運転していれば転流失敗がおきたりして
、直流系が安定に運転てきないという欠点がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、交流系
統の事故中及び事故除去後も、変換器を安定に運転し続
けることにより、事故除去時及び事故除去後の交流系統
の過電圧を抑制することの可能な交直変換器の制御装置
を提供することを目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は交直変換器の制御装
置において、変換器の接続された交流系統にて事故が発
生したとき、その事故の検出信号を契機に、事故か発生
した側の交流系統の変換器の各サイリスタバルブに順方
向電圧の印加と同時に、又は予定の時間遅れをおいて当
該サイリスタバルブのサイリスタに点弧パルスを発生す
る回路を備えるよう構成した。

（作　用）事故除去時に、事故が発生した交流系統に接続された側
の交直変換器が、いわゆるタイオード運転、即ち、各サ
イリスタアームに順電圧がかかったらそのアームのサイ
リスタをただちに、あるいはわずかの遅れをもなせて点
弧するような運転を行なっていれば、変゛換器は無効電
力を消費し続けているため、交流フィルタや調相用コン
デンサによって供給される無効電力のバランスがとれる
と同時に、有効電力も消費するのてダンピング効果も得
られ、大きな過電圧か発生するのを防止できる。即ち、
第１図に示す回路において、交流母線１につなかる交流
系統て事故が発生し交流電圧か低下した場合、不足電圧
リレー５によって電圧低下を検出する。事故が発生した
場合にはこの事故発生信号１７により、定常時に行なわ
れている、点弧角制御回路９と位相検出回路１０よりパ
ルス発生に優先してサイリスクブリッジ３の各サイリス
タバルブに順電圧がかかったらただちに、又は若干の遅
れを持たせてサイリスタを点弧するようなパルス制御に
切替える。変換器３はこのようにいわゆるダイオードブ
リッジのような運転を事故中も事故除去後も継続する。

（実施例）第１図は本発明による交直変換器の制御装置の構成の一
例である。そして本実施例では順変換器を示す左側部分
のみを示し、逆変換器を示す右側部分を省略する。

従来の制御装置と同様、点弧角制御回路９及び位相検出
口Ｆ！？Ｉｉｏを備え、点弧角α１４と位相角θ１５を
つきあわせてパルスタイミング決定回路１１で点弧パル
スの発生タイミングを決めている。一方、サイリスクブ
リッジ３ては、各サイリスタバルブについて順方向電圧
を検出している。なお、第５図と同一部分については同
一符号を付している。

一般にサイリスクブリッジは第２図に示すようなＵ−′
−Ｚの６パルスブリツジが基本となっている。

第２図において順方向電圧の検出方法について説明する
。この図ではＺ相のサイリスタについて説明しているが
、実際は残るＵ〜Ｙ相についても夫々同様の検出が行な
われる。第２図の２相サイリスタバルブ２０について、
そのカソード電圧１８とアノード電圧１９を検出し、ア
ノード電圧１９がカソード電圧１８より高電位であれば
、サイリスタバルブ２０は点弧パルス１６によって通電
することができる。

即ち、順方向電圧がかかっていることになる。従って、
順電圧検出回路ではこの２つの電圧値を比較し、アノー
ド電圧１９がカソード電圧１８より高電位であれば出力
信号に“１”をたてる、この場合、確実な点弧を行なう
ため、必要に応じて定格電圧の数パーセントのバイアス
をもたせ、アノード電圧１９とカソード電圧１８の差が
それ以上になった場合に“１″をたてたり、数度の遅れ
をもたせて“１”をたてたりする。この順電圧検出回路
６の出力信号と不足電圧リレー５による事故発生信号１
７はＡＮＤ回路７でＡＮＤをとり、その結果得られた信
号がパルスタイミング決定回路８に入力される。

パルスタイミング決定回路８ではへＮＯ回路からの信号
が１”になるたびにパルスを発生するようタイミングを
決める。このパルスタイミング決定回路８とパルスタイ
ミング決定口８１１からのパルス発生指令信号をＯＲ回
路１２でＯＲをとり、どちらか一方からパルス発生指令
が与えられれば、パルス発生回路１３で実際のパルスを
発生し、対象とする相のサイリスクに対して点弧パルス
１６を与える。

本発明による変換器制御装置では、Ｕ〜Ｚの各相に対し
て、以上の構成の点弧パルス制御回路を備えている。

次に作用について説明する。

第１図に示す交直変換器では、定常時は不足電圧リレー
５の出力である事故発生信号１７は“Ｏ″てあり、従っ
てＡＮＤ回路７の出力も“０”でパルスタイミング決定
回路８からはパルス指令は出ない。一方、点弧角制御回
路９では、直流電圧、直流電流などを検出して設定値と
つきあわせることにより点弧角α１４を決め、位相検出
口＃１１０ては交流電圧を検出してその位相角θ１５を
決め、パルスタイミング決定回路月では点弧角α１４と
位相角θ１５をつきあわせてパルスの発生タイミングを
決めてその指令を出しているので、ＯＲ回路１２の出力
はパルスタイミング決定回路１１の出力と等しくなる。

従って、パルス発生口＃１１３では点弧角α１４と位相
角θ１５のつきあわせによって決まるタイミングて点弧
−パルスを発生し、サイリスクブリッジ３の各サイリス
タへ与えている。

一方、順電圧検出回路６では常時、サイリスクブリッジ
３の各アームのアノード電圧１９とカソード電圧１８を
監視していて、順方向電圧がかかるたびに“■”の信号
を出している。

ここで交流系統ｌで事故が発生し交流電圧が低下すると
、不足電圧リレー５てそれを検出し、その出力である事
故発生信号１７に“１”がたつ。そのなめ、定常時は常
に“Ｏ”であった八Ｎｌ）回路７の出力は、サイリスク
ブリッジの各サイリスタバルブに順方向電圧がががるな
びに“１”がたつ。

この場合、確実な転流を行なうために、必要に応じて順
方向検出電圧として定常電圧の数パーセントのバイアス
をもたせたり、点弧角相当で数度の遅れをもなせるなど
の補正を行なう。これにより、事故が発生した場合には
、事故側の交流系に接続される交直変換器３は、各サイ
リスタに順方向電圧がかかるとただちに、あるいはわず
かの遅れの後に点弧するという動作をしながら運転を継
続する。

上記実施例によれば、変換器の＃続されな交流系統で事
故が発生した場合にも直流系を安定に運転し続けること
ができ、その間変換器は無効電力を消費し、ス、順変換
器動作となるのでダンビング効果が得られるため、それ
によって事故除去後の過電圧を抑制することができる。

第１図で示す実施例ては、事故か発生したのと反対側の
変換器に対しては特に何の制御も行なわず、通常の点弧
角制御による運転をし続けているっそれに対し、第３図
に示すその他の実施例では、事故側変換器の制御装置の
構成は第１図の制御装置と同じであるが、さらに、交流
系統１ｆｌｌｌの事故発生信号１７を事故と反対側の変
換器２３の点弧角制御回路６８に与えている。この点弧
角制御回路６８の内部構成を第４図に示す。第４図は一
般的な点弧角制御回路の構成と同じであり、直流電圧検
出値３６と直流電圧設定値３７をつきあわせて定電圧制
御器３１に与えて出力４３を得、直流電流検出値３８と
直流電流設定値３９をつきあわせて定電流制御器３３に
与えて出力４４を得、又、余裕角制御器３５では直流電
流検出値３８．交流電圧検出値４１．最小余裕角設定値
４１から出力４５を得ている。これら定電圧制御器出力
４３．定電流制御出力４４．余裕角制御器出力４５に対
し、最小値選択回路４２でそのうちの最小値が出力とし
て選ばれ、さらに点弧角リミッタ−４６てリミットをか
けた値か、最終的な出力である点弧角α５７として出力
される。この回路で定電圧制御器３１には定電圧制御器
出力リミッタ−３２が、定電流制御器３３には定電流制
御器出力リミ・ツタ−３４がかけられており、夫々のリ
ミット値は点弧角リミッタ−４６と同じ値が使われてい
る。一般に、順変換器運転の場合、最大値リミッタ−は
１２０度。

最小値リミッタ−は１０度、逆変換器運転の場合、最大
値リミッタ−は１６０度、最小値リミッタ−は９０度程
度の値が使われる。ここで、第１図の構成の制御装置を
もつ変換器に接続された交流系で事故がおきた場合、事
故側の変換器が事前に順変換器運転しているのであれば
、事故後も順変換器運転なのて問題ないが、事前に逆変
換器運転していると事故発生後には順変換器運転へ移行
するため、反対側の変換器は事前に順変換器運転してい
たものが逆変換器運転へ移行する必要がある。ここでリ
ミッタ−の操作を行なわなければ、反対側変換器の制御
角が逆変換器領域で動作てきるのは９０〜１２０度とい
う狭い範囲に限られてしまう。直流電圧Ｅｄは点弧角α
に対し、ＣＯＳαにほぼ比例した大きさになるが、事故
側ではαがゼロに近い運転をしているので直流電圧が高
めとなる。それに対し事故と反対側がα＝９０〜１２０
度の範囲で運転しようとすると、ＣＯＳαは小さいので
直流電圧が低めとなる。従って直流回路両端の直流電圧
に大きな電位差ができるので直流電流が流れやすくなり
過電流となる可能性がある。このようなことを防止する
ため、逆変換器側で事故がおきた場合には、事故発生信
号１７を反対側の事前に順変換器運転していた変換器２
３の点弧角制御回路６８へ与え、その信号によって点弧
角リミッタ−４６，定電圧制御器出力リミッタ−３２，
定電流制御器出カリミツター３４の最大値リミッタ−を
１２０度から１６０度へ変えるといった操作を行なう。

これにより直流回路両端に大きな電位差ができて直流過
電流になるのを防ぐことができる。第１図の実施例でも
、直流回路の過電流耐量や、順電圧を検出からパルスを
発生するまでの遅れの設定の仕方などによっては、第３
図のようなリミッタ−制御は必要がない場合もある。こ
のような制御装置を使用しても第１図の制御装置と同様
の効果が得られる。

ス、第１図及び第３図の実施例では、事故発生信号によ
って各サイリスタバルブに順電圧がかかるたひに点弧パ
ルスを発生するような制御か行なわれるが、事故発生信
号によって、事故側変換器の全サイリスタバルブに点弧
パルスを出しっばなしにする制御を行なうことにより、
各サイリスタは順方向電圧がかかると瞬時に点弧され、
いわゆるダイオードのような動作を行なうことになり、
第１図や第３図と同様の効果を得ることかできる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば交直変換器の接続
された交流系統で事故が発生した場合に、事故中及び事
故除去後に変換器を、各サイリスタバルブに順方向電圧
がかかったらただちに、あるいは一定の時間遅れをおい
てそのサイリスタバルブのサイリスタを点弧するような
点弧パルスを発生して運転継続するよう構成したので、
無効電力のバランスをとり有効電力を消費することによ
って事故除去後の過電圧を抑制することかでき、又、直
流系を安定に運転し続けることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した交直変換器の実施例を示す構
成図、第２図は本発明で使われている順方向電圧検出回
路の構成図、第３図は本発明の他の実施例を示す構成図
、第４図は本発明に含まれる点弧角制御回路の構成を示
す図、第５図は従来の交直変換器の構成図である。１．２１・・・交流母線２．２２・・・変換器用変圧器３．２３・・・サイリスクブリッジ４・・・直流リアクトル５．６７・・・不足電圧リレー６・・・順電圧検出回路　　７・・・ＡＮＤ回路８、１
１．５５・・・パルスタイミング決定回路９．６８・・
・点弧角制御回路１０、５４・・・位相検出回路　１２・・・ＯＲ回路１
３、５６・・・パルス発生回路１４・・・点弧角α　　　　　１５・・・位相角θ１６
、６０・・・点弧パルス　　１７・・・事故発生信号１
８・・・カソード電圧　　　１９・・・アノード電圧２
０・・・サイリスタバルブ　３１・・・定電圧制御器３
２・・・定電圧制御器出力リミッタ−３３・・・定電流
制御器３４・・・定電流制御器出力リミッタ−３５・・・余裕
角制御器　　　３６・・・直流電圧検出値３７・・・直
流電圧設定値　　３８・・・直流電流検出値３９・・・
直流電流設定値　　４０・・・最小余裕角設定値４１・
・・交流電圧検出値　　４２・・・最小値選択回路４３
・・・定電圧制御出力　　４４・・・定電流制御器出力
４５・・・余裕角制御器出力　４６・・・点弧角リミッ
タ−４７、５０，６２，６５・・・しゃ断器４８、６３
・・・交流フィルタ　４９．６４・・・調相用変圧器５
１、６６・・・調相用コンデンサ５２、５９・・・変換器保護回路５３、６１・・・変換器停止指令代理人　弁理士　　側近　　憲佑第１図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

交直変換器の制御装置において、変換器の接続された交
流系統にて事故が発生したとき、その事故の検出信号を
契機に、事故が発生した側の交流系統の変換器の各サイ
リスタバルブに順方向電圧の印加と同時に、又は予定の
時間遅れをおいて当該サイリスタバルブのサイリスタに
点弧パルスを発生する回路を設けることを特徴とする交
直変換器の制御装置。