JPH0487526A - 交直変換器の制御装置 - Google Patents

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、直流送電システムまたは周波数変換装置等に
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または周波数変換装置は第４
図のような構成になっている。順変換器３０と逆変換器
３１が夫々変換器用変圧器２８．２９を介して交流母線
２６．２７に接続されている。順変換器３０では交流電
力を直流電力に変換して、直流リアクトル３２．３３及
び直流送電線３４を介して逆変換器３１に送り、逆変換
器３１では印加された直流電力を交流電力に変換して交
流系統へ送っている。各変換器は、サイリスクブリッジ
で構成されており、サイリスタを点弧する点弧角αの制
御を行なうため、直流電流検出器３５により直流電流値
６が、直流電圧検出器３６により直流電圧値１が検出さ
れ、また順変換器側では交流電圧検出器４４により交流
電圧値４６が、同様に逆変換器側では交流電圧検出器４
５により交流電圧値５が検出される。そしてそれらの検
出値が、順変換器側では点弧角α制御回路３７に与えら
れ、点弧角制御回路３７では点弧角α４１が演算されて
パルス発生装Ｗ３９に与えられることにより、サイリス
タ点弧パルス４２が発生して、サイリスタの点弧が行な
われる。同様に、逆変換器側では検出値が点弧角α制御
回路３８に与えられ、点弧角α制御口ＦＭ１３８では点
弧角α１９が演算されてパルス発生装置４０に与えられ
ることにより、サイリスタ点弧パルス４３が発生してサ
イリスタの点弧が行なわれる。

従来の点弧角制御回路の構成を第５図に示す。

順変換器側と逆変換器側で点弧角制御回路の基本構成は
変わらないが、順変換器では、転流失敗を防止するため
の点弧角進め回路いわゆるβ進め回路１６と、直流電流
基準値のマージンΔＩ　ｄｐＨは使用されない。第５図
の従来の回路では、直流電圧検出値１と直流電圧基準値
２を突合せて直流電圧一定制御回路３に与えることによ
り、直流電圧を基準値通りの値に保つような点弧角α４
が得られ、直流電流検出値６と直流電流検出値１０を突
合せて直流電流一定制御回路１２に与えることにより、
直流電流を基準値通りの値に保つような点弧角α１３が
得られる。逆変換器の場合、電流検出値と突合される基
準値が電流マージンΔＩ　ｄｐ１１分だけ小さな値とな
る。また直流電流検出値６．交流電圧検出値５．Ｉ＆小
余裕角γ１ｎ　７から、余裕角γを一定値以上保つよう
な点弧角α９が得られる。さらに逆変換器の場合。転流
失敗が発生した場合や発生する可能性のある場合に、β
進め指令１４がβ進め回路１６に与えられることにより
、この回路の出力値である点弧角１７は、通常の運転制
御角より小さい１２０°程度の値となる。こうして得ら
れた各制御回路の出力値である点弧角αが最小値選択回
路１８に与えられ、その中で一番小さい値が最終的な点
弧角１９として選択される。通常運転時には、順変換器
側では直流電流一定制御回路１２の出力１３が選択され
、逆変換器側では直流電圧一定制卿回路３の出力４が選
択されることにより、直流電流は順変換器側で、直流電
圧は逆変換器側で決まるという制御が行なわれている。

逆変換器側の通常の運転角は、β進めがかがった場合の
β進め回路出力１７より値が大きいため、β進めが動作
した場合にはβ進め回路出力１７が最小値として選択さ
れる。その結果、順変換器側で直流電流を制御し、直流
電圧はβ進めの角度によって決まる値となる。

ここで、直流電圧基準値Ｅｄｐ２や直流電流基準値Ｉｄ
ρ１０は順変換器側と逆変換器側で共通に使われる。直
流電流基準値１　ｄｐｌｏは中央給電指令所等から人為
的に一定の値が与えられることが多い。またそうして与
えられた値に周波数制御や定電力制御による補正がかけ
られる場合もある。

（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来方式では、逆変換器側でβ進め制御が
かかって逆変換器点弧角が１２０°付近まで小さくなる
と、逆変換器側及び順変換器側で変換器が消費する無効
電力が増大する。これについては次のように説明できる
。変換器が消費する無効電力値は、 Ｑ＝Ｉｄ−ｍみ−−Ｅ　ｄ２− ＝：３’２ンｙｒ−１ｄ−ＶａＣ２−５ｉｎ　ａ・・・
・・・（１） で与えられる。ここで、Ｅｄｏは無負荷電流電圧値、Ｖ
　ａｃ２は変圧器２次側の交流電圧値である。（１）式
で、直流電流Ｉｄは順変換器側で直流電流一定制御を行
なっているため変化せず、交流電圧Ｖａｃも一定である
とすれば、逆変換器側で点弧角αが通常の１４０°程度
の値から、β進め角度１２ｏ゛程度の値になると無効電
力Ｑは約１．３倍に増える。

また直流電圧の大きさは、 Ｅ　ｄ　＝　３　Ｃ７７ｙｒ　・Ｖａｃ２　・ｃｏｓ　
ａ　　・旧・−（２）で得られる。逆変換器側でαか１
４０°がら１２ｏ０になると、（２）式より、直流電圧
Ｅｄが低下する。

すると順変換器側ではＶ　ａｃ２が一定で直流電圧が下
がるために点弧角αが、例えば１５°から３０’へとい
ったように大きくなる。そのため、（１）式より、順変
換器側でも無効電力Ｑが増大する。消費無効電力が増大
すると、変換器が接続された交流系統の短絡容量が小さ
い場合には、交流電圧が大きく低下して、正常な運転が
できなくなる。以上のように、従来の点弧角制御回路で
は、逆変換器側でβ進め制御かががると、順変換器側、
逆変換器側の両方の系統で、交流電圧が低下し、正常な
運転が継続できなくなる可能性がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、逆変換
器側でβ進め制御がかかった場合に、順変換器、逆変換
器の双方の消費無効電力の大きさを、事前の定常状態で
の値と同じに保つことにより、交流電圧の低下を防止す
る交直変換器のｉ１１＃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、本発明は点弧角進め制御に連
動して直流電流値を下げ、点弧角進め制御解除に連動し
て直流電流値を元の値に戻す回路を付加する構成とした
。

（作　用） 即ち、（１）式において、β進めを行なうとｓｉｎαの
項が大きくなるので、その分画流電流Ｉｄを減らせば、
無効電力Ｑは一定の値となる。直流電流を点弧角に応じ
た値に減らすためには、（１）式より導いた、 という式により、β進め制御のかかつている間の直流電
流基準値１ｄＤを算出してそれを使用する。

ここで、Ｖａｃ２（１）、　ａ　ｆｌ）　、　　Ｉ　ｄ
　（１）は夫々β進め制御をかける前の定常状態での変
圧器２次側交流電圧、逆変換器点弧角、直流電流であり
、Ｖａｃ２（２）、α（２）はβ進め制御をかけた状態
での変圧器２次側交流電圧、逆変換器点弧角である。

交流電圧値Ｖ　ａｃ２は、本発明を使用した制御を行な
えばほとんど変化しないものとすれば、なる式を使用し
ても同様に変換器の消費無効電力量を一定に保ち、交流
電圧の低下を防止することができる。この直流電流基準
値は、順変換器、逆変換器に共通に使われ、直流回路全
体の電流値を決めるものであるため、本発明を用いるこ
とにより、順変換器側、逆変換器側の双方で、交流電圧
の低下を防止することができる。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本発明を適用した変換器点弧角制御回路の実施
例の構成である。従来の制御回路に対し、点弧角最終出
力α１９に対する１次遅れ回路２０、β進め指令１４に
より１次遅れ回路２０の出力をホールドし、β進め解除
指令１５によりホールドを解除するホールド回路２１、
及び定常時は直流電流基準値Ｉｄｐ′２３として一定の
大きな値、例えば変換器全出力運転時の直流電流値等を
出力しており、β進め指令がかかると同時に（４）式に
より新しく直流電流基準値を演算してその値をＩ（Ｉｌ
′２３として出力する直流電流基準値演算回路２２が追
加されている。さらに、この直流電流基準値演算回路２
２の出力Ｉｄｐ′２３と定常時直流電流基準値１０のう
ち小さい方の値を選択する最小値選択回路２４があり、
その出力であるＩｄｐ″２５が最終的な直流電流基準値
として直流電流検出値６と突合せて直流電流一定制御回
路１２に入力されている。

第１図に示す実施例では、最終出力である点弧角１９を
１次遅れ回路２０を介して常時ホールド回路２１に取込
んでおり、β進め指令１４がかかるとホールド回＃！２
１では、その時点より１次遅れ回路を通した分だけ前の
時点での点弧角出力を保持して、直流電流基準値演算回
路２２へ送る。β進めがかかる場合には系統に動揺がお
きている場合が多く、β進めのかかる直前の点弧角は異
常な値になっている可能性があるので、こうした遅れ回
路を設けて定常時の点弧角αを取込む必要がある。直流
電流基準値演算回路２２ではその値を（４）式のα（１
）として使用し、また定常時の直流電流基準値１０を（
４）式のＩｄ（１）として使用する。β進め制御時の点
弧角α（２）は例えば１２０°など、予め決まった値で
あるから、直流電流基準値演算回路２２ではこれらの値
を使って（４）式よりβ進め制御時の直流電流基準値１
ｄＯ’２３を算出する。第２図において、直流電流基準
値演算回路２２の出力１ｄｐ’２３と、定常時の直流電
流基準値Ｉ　ｄｏｌｏの動きについて説明する。直流電
流基準値演算回路２２では、定常時は、その出力ＩｄＤ
′２３を、事前の定常での直流電流基準値Ｉ　ｄｌ）１
Ｇと同じか、それより大きい値、例えば変換器全出力運
転時の直流電流値などの一定の値で運転している。これ
が第２図におけるＢの値である。定常での直流電流基準
値Ｉ　ｄｐｌｏはそれより小さくこれが第２図における
Ｃの値である。

この２つの値を最小値選択回路２４で最小値選択すると
、Ｉ　ｄｐｌｏ、即ち、Ｃの値が選択され、最終的な直
流電流基準値Ｉｄｐ″２５はＩ　ｄｐｌｏと等しいＣの
値となる。ここでβ進め指令１４がかかると、直流電流
基準値演算回路２２では、（４）式の演算を行なって、
その結果得られた値をＩｄｐ′２３として出力する。そ
の値が第２図のＡの値である。Ａは定常での直流電流基
準値１　ｄｐｌｏ、即ち、Ｃよりも小さいので、最小値
選択回路２４では直流電流基準値演算回路２２で演算し
た結果であるＡという値を、最終的な直流電流基準値１
ｄｐ″２５として選択する。

β進め制御が解除されると、直流電流基準値演算回路２
２の出力もそれに同期して、（４）式で得られたＡとい
う値から、元のＢなる値に戻す。こうした制御を行なう
回路を設けることにより、定常時は、中央給電所等から
与えられた値通りの直流電流値で運転を行ない、β進め
がかかつている間は直流電流を下げて運転を行なうとい
う変換器制御が行なわれる。

こうした制御回路を用いることにより、β進めがかかっ
た場合に逆変換器側では、（１）式で点弧角αが１４０
°程度の値から１２０°程度の値に小さくなってｓｉｎ
αの項が大きくなる一方、直流電流値Ｉｄがそれを補償
するだけ減少するため、無効電力消費量Ｑは、β進めが
かかる前と同じ値に保つことができる。交流系統に対す
る変換器の無効電力消費量が変わらないため、交流電圧
が低下するのを防止できる。一方、順変換器側では、（
２）式により直流電圧が低下し、そのため点弧角αが例
えば１５°程度の値から３０’程度の値に大きくなって
、逆変換器側と同１１ｓｉｎαの項が増大するが、直流
電流Ｉｄが小さくなるため全体として無効電力消費量Ｑ
は、β進めがかかる前とあまり変わらない値になる。そ
のため交流電圧の低下を小さくすることができる。

上記実施例では交流電圧の変化を無視した（４）式を使
った演算を行なってβ進め時の直流電流基準値を演算し
たが、これを無視せずに（３）式による演算を行なう方
法もある。その場合の直流電流基準値演算部分の構成を
第３図に示す。第３図に示す回路では、点弧角１９の他
に直流電流検出値６及び交流電圧検出値５に対し、夫々
に１次遅れ回路４８．４７を設け、それらの１次遅れ回
路を通した検出値をホールド回路２１に入力している。

ホールド回路２１ではβ進め指令１４がかかると、点弧
角α。

直流電流Ｉｄ、交流電圧Ｖ　ａｃ２の定常での検出値を
保持して、直流電流基準値演算回路２２へ送る。

直流電流基準値演算回路２２では、ホールド回路２１か
ら送られたαを（３）式のα（１）として、Ｉｄを（３
）式のＩｄ（１）として、Ｖ　ａｃ２をＶａｃ２（２）
として使用する。また、交流電圧検出値の１次遅れやホ
ールド回路を介さない値５も取込んで、これを（３）式
のＶａｃ２（２）として使用する。そしてこれらの値を
使って（３）式の演算を行ない、β進めがかかった状態
での直流電流基準値Ｉｄｐ′２３を演算する。こうして
得られた値をβ進め時に直流電流基準値として使用すれ
ば、β進めで点弧角が進んだ分直流電流が低下して変換
器の消費無効電力値が一定に保たれる。このように、直
流電流基準値演算回路２２で演算する（３）式や（４）
式の直流電流値Ｉ　ｄ　（１）として、定常での直流電
流基準値Ｉ　ｄｐｌｏの代わり、にβ進めのかかる前の
定常での直流電流検出値を使用しても同じ効果が得られ
る。また、（３）式の交流電圧Ｖ　ａｃ２は一定と考え
て（４）式を使用しても、定常時及びβ進めがかかった
状態での交流電圧検出値を使用して（３）式による演算
を行なっても同じ効果が得られる。また、順変換器側の
系統が弱小で電圧変動が大きい場合には、検出する交流
電圧Ｖ、ａｃ２として順変換器側の交流電圧値を使って
も同様の効果が得られる。また、１次遅れ回路の代わり
にサンプリング回路を使用しても、同様の効果の得られ
る回路を構成できる。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によれば交流電力を直流電
力に変換する順変換器と、その直流電力を交流電力に変
換する逆変換器からなる交直変換システムにおいて、逆
変換器側で転流失敗が発生した場合または発生する虞れ
のある場合に、一般的にβ進めと呼ばれる逆変換器の点
弧角を強制的に１２０°程度まで進める制御を行なうと
同時に、点弧角が変わっても逆変換器が消費する無効電
力が一定になるような直流電流の値を算出して、その値
を直流電流制御の基準値として使用し、点弧角進め制御
を解除すると共に、直流電流基準値も元の値に戻す回路
を設けるよう構成したので、β進め制御がかかつている
場合に、定常状態に比べて変換器の無効電力消費量が増
加するのを防止し、無効電力消費量増大による交流電圧
の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である交直変換器の制御装置の
ブロック図、第２図は第１図に示す制御装置の動作を説
明する図、第３図は他の実施例のブロック図、第４図は
一般的な直流送電システムを説明する図、第５図は従来
の交直変換器の制御装置のブロック図である。 １・・・直流電圧検出値Ｅｄ ２・・・直流電圧基準値Ｅｄｐ ３・・・直流電圧−主制御回路 ４　、９　、１３．１７．１９．４１・・・点弧角α５
・・・交流電圧検出値Ｖａｃ ６・・・直流電流検出値Ｉｄ ７・・・最小余裕角γ　　　８・・・定余裕角制御回路
１０・・・直流電流基準値ＩｄＤ １１・・・直流電流マージンΔＩｄｐ １２・・・直流電流−主制御回路 １４・・・β進め指令信号 １５・・・β進め解除指令信号 １６・・・β進め回路　　　　１８・・・最小値選択回
路２０・・・１次遅れ口Ｎ　　　　２１・・・ホールド
回路２２・・・直流電流基準値演算回路 ２３・・・演算された直流電流基準値 ２４・・・最小値選択回路　　２５・・・直流電流基準
値２６、２７・・・交流母線 ２８、２９・・・変換器用変圧器 ３０・・・順変換器　　　　　３１・・・逆変換器３２
、３３・・・直流リアクトル ３４・・・直流送電線　　　　３５・・・直流電流検出
器３６・・・直流電圧検出器 ３７、３８・・・点弧角α制御回路 ３９、４０・・・パルス発生装置 ４２、４３・・・点弧パルス ４４、４５・・・交流電圧検出器 ４６・・・交流電圧検出値 ４７、４８・・・１次遅れ回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電力を直流電力に変換する順変換器と、その直流電
   力を交流電力に変換する逆変換器とからなり、逆変換器
   側で転流失敗が発生した場合または発生する虞れのある
   場合に、逆変換器の点弧角を強制的に進める制御を行な
   う交直変換器の制御装置において、点弧角進め制御に連
   動して直流電流値を下げ、点弧角進め制御解除に連動し
   て直流電流値を元に戻す回路を付加したことを特徴とす
   る交直変換器の制御装置。