JPH07203631A

JPH07203631A - 自励式交直変換器の制御装置

Info

Publication number: JPH07203631A
Application number: JP5353992A
Authority: JP
Inventors: Midori Otsuki; みどり大槻
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】自励式交直変換器の制御装置において、交流
系統の電圧が低下しても電圧崩壊現象や過渡不安定現象
を防止する。【構成】電圧型自励式交直変換器の制御装置におい
て、変換器に接続された交流系統の電圧値を監視する手
段と、その検出された交流電圧の大きさに応じて前記変
換器が融通する有効電力の設定値に対するリミッターの
値を変化させる手段とから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電力系統において非同
期連系システム、周波数変換システムを含む直流送電シ
ステム、又は直流電源の電力を交流電力に変換するイン
バータ装置、又は自励式静止型無効電力補償装置、いわ
ゆる自励式ＳＶＣ装置に適用される自励式交直変換器の
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電力系統においてＧＴＯサイリス
タなどの自己消弧型素子を用いた自励式変換器が、直流
送電システム，インバータ装置，静止型無効電力補償装
置に使用され、実用化されるようになってきている。自
励式変換器には大きくわけて、直流系統を電圧源とする
電圧型と直流系統を電流源とする電流型とがあるが、本
願で扱うものはこのうち電圧型の自励式変換器の制御装
置である。

【０００３】図10に電力系統に適用される電圧型自励式
交直変換装置の構成例を示す。図10において、交流系統
１には変換器用変圧器２を介して自励式変換器３が接続
されている。自励式変換器３は各アームがＧＴＯサイリ
スタとダイオードが逆並列に接続された構成の、６相又
は１２相ブリッジ回路からなる。自励式変換器３の直流
端子側にはコンデンサ４が設置され、その先の直流端子
ＡとＢには自励式変換器３と同じ構成の自励式変換器
３′が接続され、変換器用変圧器２′を介して他の交流
系統１′につながっている。

【０００４】なお、図10の構成は直流送電システムの場
合で、直流端子ＡＢ間には直流電源装置の場合には電池
などの直流電源が接続されており、又、自励式ＳＶＣの
場合は何も接続されず端子ＡＢ間は開放状態である。こ
こでは、代表的なシステムとして直流送電システムにつ
いて説明する。直流送電線システムの場合、自励式変換
器３あるいは３′のうち一方が順変換、他端は逆変換運
転される。なお、制御装置及び検出装置については、変
換器３も変換器３′も同じ構成であるため、図10では自
励式変換器３についてのみ示している。

【０００５】自励式変換器３側では直流電圧検出器５に
より直流電圧Ｅｄを検出し、直流電圧設定値Ｅdpと突き
合せを行なって直流電圧制御器６に入力する。又、有効
電力検出器７により有効電力Ｐａを検出し、有効電力設
定値Ｐdpと突き合せを行なって有効電力制御器８に入力
する。更に無効電力検出器９により無効電力Ｑａを検出
し、無効電力設定値Ｑdpと突き合せを行なって無効電力
制御器10に入力する。直流電圧制御器６，有効電力制御
器８，無効電力制御器10では、夫々の検出値と設定値が
等しくなるよう出力信号を制御する。

【０００６】直流電圧制御器６の出力と有効電力制御器
８の出力は選択回路11に与えられる。選択回路11では直
流送電システムの場合、片方の変換器では直流電圧制御
器６の出力を選択し、他方の変換器では有効電力制御器
８の出力を選択するよう動作する。選択回路11の出力は
リミッター回路12に与えられ、リミッター回路12の出力
は有効電力制御値Ｐ＊となる。

【０００７】一方、無効電力制御器10の出力はリミッタ
ー回路13に与えられ、リミッター回路13の出力は無効電
力制御値Ｑ＊となる。有効電力制御値Ｐ＊と無効電力制
御値Ｑ＊は演算回路14に入力され、演算回路14ではＰ
＊，Ｑ＊の値からパルス幅変調制御、いわゆるＰＷＭ制
御で使用するＰＷＭ制御信号の位相角φと制御率Ｃｍを
演算し、ＰＷＭ制御回路15に与える。

【０００８】一方、位相検出回路16では変換器３の接続
された交流母線１の電圧位相θｖを検出してＰＷＭ制御
回路15に与える。ＰＷＭ制御回路15では信号θｖ，φ，
Ｃｍより、搬送波信号とそれに突き合せを行なう３相正
弦波のＰＷＭ制御信号をつくり、２つの信号の付き合せ
によってオンパルス，オフパルスの発生タイミングを決
める。その信号によりパルス発生回路17では自励式変換
器３の各アームに対するオンパルス，オフパルスを発生
して、変換器３に与える。変換器３ではこのパルスによ
って各アームのＧＴＯサイリスタがオン／オフを行なう
ことにより、運転が行なわれる。

【０００９】ここで、ＰＷＭ制御回路15の動作として、
信号θｖ，φ，Ｃｍと、ＰＷＭの搬送波信号，ＰＷＭ制
御信号の関係を、図11により説明する。電圧位相θｖは
交流電圧に同期して図11（ａ）のように０〜３６０°の
のこぎり波となる。この信号に位相角φを足し合せて図
11（ｂ）の信号を作る。この値がＰＷＭの搬送波及びＰ
ＷＭ制御信号の位相θｖ＋φとなる。ＰＷＭ制御回路15
では図11（ｂ）の位相に同期させて振幅一定の搬送波信
号を作る。

【００１０】３パルスのＰＷＭの場合、搬送波信号は図
11（ｃ）のようになる。又、同じく（ｂ）の位相に同期
させ、又、波高値として制御率Ｃｍの値を使用した正弦
波信号をつくり、ＰＷＭ制御信号とする。これが図11
（ｃ）のＣｍ・sin （θｖ＋φ）である。こうして得ら
れた搬送波とＰＷＭ制御信号の突き合せを行ない、図11
（ｄ）に示すように搬送波＞ＰＷＭ制御信号のときはオ
フパルスを、ＰＷＭ制御信号＞搬送波のときはオンパル
スを発生する。

【００１１】ＰＷＭ制御回路15がこのような動作を行な
うことにより、変換器用変圧器２の２次側、即ち、変換
器側に発生する交流電圧の位相及び大きさが、位相角φ
と制御率Ｃｍに応じて変化する。ここで、変換器用変圧
器１次側の有効電力Ｐａ，無効電力Ｑａ，１次側電圧Ｖ
１※θｖ，２次側電圧Ｖ２※（θｖ＋φ），直流電圧Ｅ
ｄ，変圧器のインダクタンスをＸとすると次の関係があ
る。なお、符号※は角度符号を意味する。

【００１２】

【数１】ただし、ＫはＰＷＭの方式によって決まる定数である。
式(1) 〜(3) からわかるように位相角φと制御率Ｃｍに
よって、有効電力Ｐａ，無効電力Ｑａを制御することが
できる。

【００１３】又、直流送電システムの場合、有効電力は
両端の変換器３，３′で協調をとって制御する必要があ
るが、無効電力は夫々独立に制御できる。有効電力の協
調制御は一般に片端で直流電圧を制御し、もう一方で有
効電力を制御することにより行なわれる。具体的には、
図10の選択回路11において、片方の変換器の制御装置で
は直流電圧制御器６の出力信号を選択し、、もう一方の
変換器の制御装置では有効電力制御器８の出力信号を選
択することにより行なわれる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の自励式変換
器の制御装置を用いた場合、交流系統の電圧Ｖ１が低下
すると、指定された有効電力をそのまま維持するために
は、式(1) より位相角φの絶対値が９０°に近くなるよ
う、又、２次電圧Ｖ２が大きくなるよう制御が行なわれ
る。位相角φは通常、−９０°＜φ＜＋９０°の範囲で
運転しているので、これは絶対値が大きくなる方向への
変化である。又、２次電圧Ｖ２は式(2) より無効電力の
運転点により制約をうけ、式(3) より最大でＫ・Ｅｄま
でしか大きくできず制約がある。

【００１５】融通できる最大の有効電力は、Ｐmax ＝Ｖ
１・Ｖ２／Ｘで、このとき位相角φは±９０°，Ｖ２＝
Ｋ・Ｅｄである。φが±９０°を越えると有効電力は却
って小さくなり、制御が不安定になって変換器の正常な
運転が行なえなくなるという問題が発生する。又、変換
器３あるいは３′の接続された交流系統で事故あるいは
定期検査などのため、送電線の一部、例えば２回線並列
の送電線のうち１回線が開放された場合に、自励式変換
器による融通電力が大きすぎると、送電線の両端の電圧
位相の開きが９０°を越えて交流系統で電圧が確立でき
ない、いわゆる電圧崩壊現象が発生したり、電圧位相が
振動発散するいわゆる過渡不安定現象が発生したりする
可能性がある。

【００１６】更に、図11のようなＰＷＭ制御を使用する
場合、ＰＷＭ制御信号の波高値は搬送波の振幅より大き
な値にすることはできないため、一般に搬送波の振幅の
９０％程度の値で、ＰＷＭ制御信号に対して±両方にリ
ミッターを設ける。ここで、式(2) ，(3) より、無効電
力が負の大きな値の場合、２次電圧Ｖ２を大きくするた
めにＰＷＭ制御信号の波高値を大きくする必要がある
が、１次側電圧Ｖ１が小さな値であったり、無効電力の
負の値が大きくかつ有効電力値も大きい場合には、ＰＷ
Ｍ制御信号がこのリミッターにかかったままになり、無
制御の状態となって運転が不安定になるという問題があ
る。

【００１７】このような条件でシミュレーション解析を
行なった例を図12に示す。図12でわかるように、ＰＷＭ
制御信号がリミットにかかった状態が継続しているた
め、有効電力制御系の出力や制御率Ｃｍが発散してお
り、正常な運転が行なわれていない。又、式(3) でわか
るように、２次側交流電圧Ｖ２と直流電圧Ｅｄの間に
は、定数Ｋで決まるほぼ比例の関係がある。ここで、演
算回路14の内部では式(1) ，(2) を逆算した形で定常的
には、

【数２】の演算を行なう。

【００１８】更に、過渡的な変動を抑えるため、実際の
制御系では有効電力制御器の出力Ｐ＊，無効電力制御器
の出力Ｑ＊を使って、

【数３】の演算を行なう。ここで得られた２次電圧の大きさＶ2*
を制御率Ｃｍに変換する場合、通常、Ｋcm＝０．５程度
の増幅率を乗算している。このＫcmを使って得られるＣ
ｍ＝Ｖ2*×Ｋcmは必ずしも式(3) を満足する値ではな
く、これを補正するため、式(6) ，(7) のＰ＊，Ｑ＊の
値が定常的にゼロにならず、又、運転点に応じて値が変
化する。

【００１９】このために、起動，停止を含めた過渡的な
運転の変更が行なわれた場合、従来の制御装置では有効
電力や無効電力の設定値に対する追従が遅く、又、有効
電力の設定値を変更したにも拘らず無効電力が過渡的に
変動したり、無効電力の設定値を変更したにも拘らず有
効電力が過渡的に変動したりし、有効電力と無効電力の
制御の干渉が大きいという問題がある。

【００２０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、自励式変換器が接続された交流系統の電圧が低下
した場合であっても、位相角φを充分±９０°から離れ
た値に確保して安定な運転を行ない、又、自励式変換器
が接続された交流系統の送電線が開放されて系統のイン
ピーダンスが大きくなった場合にも、電圧崩壊現象や過
渡不安定現象を発生させないで安定に変換器を運転継続
し、更に、ＰＷＭ制御の制御信号が長時間リミットにか
かったまま無制御の運転状態を継続するのを防止し、
又、高速な応答特性と有効電力・無効電力制御の非干渉
性を確保することのできる自励式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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電圧型自励式交直変換器の制御装置は、変換器の接続さ
れた交流系の電圧値によって変換器が融通する有効電力
の設定値に対するリミッターの値を変化させることによ
り、交流電圧が低下した場合には、融通電力が一定値以
上にならないよう制御する手段を備えたものである。

【００２２】本発明の請求項２に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置は、変換器の接続された交流系の送電
線の開閉を行なう遮断器の状態信号によって、変換器が
融通する有効電力の設定値に対するリミッター値を変化
させることによって、投入されている送電線の回線数が
減少し交流系のインピーダンスが大きくなった場合に
は、融通電力が一定値以上にならないよう制御する手段
を備えたものである。

【００２３】本発明の請求項３に係るＰＷＭ制御を使用
した電圧型自励式交直変換器の制御装置は、ＰＷＭ正弦
波制御信号の値に対しリミッターをかけ、かつその制御
信号が一定時間以上リミッターにかかった状態が継続し
た場合には、変換器が発生あるいは吸収する無効電力の
設定値に対するリミッター値を変化させることにより、
無効電力の運転点がリミッターにかかりにくい状態に移
行させ、長時間連続してＰＷＭ正弦波制御信号がリミッ
ターにかかったままで運転を継続するのを防止する回路
を備えたものである。

【００２４】本発明の請求項４に係るＰＷＭ制御を使用
した電圧型自励式交直変換器の制御装置は、有効電力制
御器及び無効電力制御器の出力として得られた信号値で
ある制御率Ｃｍを、ＰＷＭの正弦波制御信号の波高値に
変換する際に、増幅率Ｋcmとして、

【数４】Ｋcm＝Ｖ２／（Ｋ・Ｅｄ） ……………(8) の式で得られる値を乗算することにより制御系が高速
に、かつ有効電力と無効電力が干渉しないで応答するよ
うな回路を備えたものである。ただし、Ｖ２は変換器用
変圧器の２次側電圧、Ｅｄは直流定格電圧、ＫはＰＷＭ
の方式により決まる固定値である。

【００２５】

【作用】本発明の請求項１に係る電圧型自励式交直変換
器の制御装置は、変換器の接続された交流系の電圧を検
出し、この電圧が低下したときに、変換器が融通する有
効電力の設定値に対するリミッター値をゼロに近い方へ
変化させることにより、融通電力が一定値以上にならな
いよう制御を行ない、これによって、変換器用変圧器の
１次側交流電圧と２次側交流電圧の位相差が一定値以上
に開くのを防止する。

【００２６】本発明の請求項２に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置は、変換器の接続された交流系の送電
線の回線数が減少し、交流系のインピーダンスが大きく
なったときに、変換器が融通する有効電力の設定値に対
するリミッター値をゼロに近い方へ変化させることによ
り、融通電力が一定値以上にならないよう制御を行な
い、これによって、交流系の送電端と受電端の電圧の位
相差が一定値以上に開くのを防止する。

【００２７】本発明の請求項３に係るＰＷＭ制御を使用
した電圧型自励式交直変換器の制御装置は、ＰＷＭ正弦
波制御信号の振幅が、一定時間以上継続してリミッター
にかかった場合には、無効電力設定値に対するリミッタ
ー値を、変換器が交流系に対して供給する無効電力が小
さくなる方向へ変化させることにより、無効電力の運転
点を変換器が交流系に対して供給する無効電力が小さく
なる方向へ変化させることによって、ＰＷＭ制御信号の
振幅がリミッターにかかりにくい運転状態へ移行し、Ｐ
ＷＭ制御信号が長時間連続してリミッターにかかったま
まで運転を行なうのを防止している。

【００２８】本発明の請求項４に係るＰＷＭ制御を使用
した電圧型自励式交直変換器の制御装置は、有効電力制
御器及び無効電力制御器の出力として得られる信号値で
ある制御率Ｃｍを、ＰＷＭ正弦波制御信号の波高値に変
換する際に、変換器用変圧器の２次側定格電圧と直流定
格電圧とＰＷＭ方式から得られる定数Ｋを使って、Ｋcm
＝Ｖ２／Ｋ・Ｅｄで演算される増幅率Ｋcmを乗算するこ
とによって、運転設定値の変更などに対して高速に、か
つ有効電力と無効電力が干渉しないで応答するよう制御
する。

【００２９】

【実施例】本発明の請求項１に係る電圧型自励式交直変
換器の制御装置の第１の実施例を以下説明する。図１は
本発明の請求項１に係る交直変換器の制御装置の第１の
実施例の構成図である。自励式変換器３が交流母線１に
接続され、自励式変換器３′が交流母線１′に接続さ
れ、一方の変換器が順変換運転を、もう一方の変換器が
逆変換運転を行なうことにより、交流系１と１′の間で
電力の融通を行なっている。

【００３０】ここで、交流母線１の電圧値を交流電圧検
出器18により検出し、又、交流母線１′の電圧値を交流
電圧検出器18′により検出する。これにより得られた交
流電圧値を最小値選択回路19に入力し、最小値選択回路
19では交流電圧検出器18と交流電圧検出器18′の出力の
うち小さい方の値を選択する。こうして得られた値をリ
ミット値演算回路20に入力する。リミット値演算回路20
では与えられた交流電圧の大きさに応じて、有効電力の
最大リミット値Ｐmax を演算する。

【００３１】リミット値演算回路20では例えば図２のよ
うな値のテーブルを内蔵しており、入力値である交流電
圧の検出値Ｖ１に対応した有効電力リミット値Ｐmax を
決め、それを出力値とする。図２に示すテーブルを使用
した場合、交流電圧値がＶ1a以上であれば有効電力リミ
ット値Ｐmax は定格１００％となり、Ｖ1aより低下する
と、低下の度合いに応じた定格１００％より小さい値の
有効電力リミット値Ｐmax を出力する。更に、このＰma
x を符号反転回路21に与えて符号を反転させることによ
り、有効電力の最小リミット値Ｐmin ＝−Ｐmax を求め
る。

【００３２】この有効電力の最大リミット値Ｐmax ，最
小リミット値Ｐmin を、変換器３の制御装置23へ与える
有効電力設定値Ｐdpのリミット回路22、及び変換器３′
の制御装置23′へ与える有効電力設定値Ｐdp′のリミッ
ト回路22′の最大リミット値，最小リミット値として使
用し、Ｐdp，Ｐdp′の値を制限する。リミット回路22，
22′の出力が、夫々自励式変換器３の制御装置23，自励
式変換器３′の制御装置23′に最終的な有効電力設定値
として与えられる。

【００３３】ここで、制御装置23，23′は、夫々図10で
説明した従来の制御装置の検出器，制御器，パルス発生
回路，演算回路などを含む変換器の制御回路全体であ
り、構成は従来の制御装置と同じである。制御装置23，
23′はリミット回路22，22′から与えられた有効電力設
定値と融通電力が等しくなるよう、変換器３，３′へ与
えるパルスのタイミングを制御し、オンパルス，オフパ
ルスを変換器３，３′の各ＧＴＯサイリスタスイッチに
与える。

【００３４】次に請求項１の実施例の作用を説明する。
先ず、交流母線１及び交流母線１′の電圧値が図２のＶ
1a以上であれば、リミット値演算回路20で演算される有
効電力最大リミット値Ｐmax は定格１００％となり、符
号反転回路21の出力である有効電力最小リミット値Ｐmi
n は−１００％となる。有効電力設定値Ｐdp及びＰdp′
に対するリミット回路22，22′の最大リミット値，最小
リミット値が夫々定格１００％，−１００％であるた
め、融通電力は定格電力内の値であれば、与えられた設
定値Ｐdp，Ｐdp′の値通り制御される。

【００３５】ここで、交流母線１あるいは交流母線１′
の電圧値のうちどちらか一方が、Ｖ1a以下に低下する
と、最小値選択回路19で小さい方の値を選択し、リミッ
ト値演算回路20では図２のテーブルより、電圧の低下の
割合に応じたＰmax を決める。このＰmax は定格電力よ
りも小さい０〜１００％の間の値である。又、符号反転
回路21の出力Ｐmin は−Ｐmax で−１００〜０％の間の
値である。

【００３６】こうして得られた有効電力設定値の最大値
Ｐmax ，最小値Ｐmin が、リミット回路22，22′に与え
られることにより、設定値ＰdpがＰmin ≦Ｐdp≦Ｐmax
の場合には設定値通りの有効電力を融通するよう運転が
行なわれ、設定値ＰdpがＰmin より小さい場合、又はＰ
max より大きい場合には夫々のリミット値に制限される
ので、融通電力はリミット値の値に制御される。

【００３７】図１の実施例によれば、変換器の接続され
た交流系の電圧がある程度大きい値であれば、設定値Ｐ
dp通りの有効電力を融通し、交流系の電圧が低下した場
合には、低下の度合いに応じて融通電力が制限される。
従って、式(4) においてＶ１が小さくなっても、Ｐａを
通常よりもゼロに近い値に移行させることにより位相角
φ、即ち、変換器用変圧器の１次側と２次側の位相差が
開くのを防止し、位相角φが±９０°に近い値になって
不安定な運転状態になるのを防ぐことができる。

【００３８】本発明の請求項１に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置の第２の実施例を以下説明する。図３
は本発明の請求項１に係る交直変換器の制御装置の第２
の実施例の構成図である。第１の実施例ではリミット値
演算回路20の入力として、交流１次側電圧Ｖ１を使用し
ていたが、本第２の実施例では電圧検出器18で検出した
交流電圧Ｖ１と、無効電力設定値Ｑdpを使用して、演算
回路24でＡ＝Ｖ１×Ｖ１−Ｘ×Ｑdpの演算を行ない、こ
の結果を最小値選択回路19に与える。直流回路の相手端
の変換器の制御系の演算回路24′でも同様の演算を行な
い、結果の値Ａ′を最小値選択回路19に与える。最小値
選択回路19ではＡ，Ａ′のうち小さい方の値を選択し、
リミット値演算回路20に与える。

【００３９】リミット値演算回路20では第１の実施例で
使用していた図２のようなテーブルの代りに、入力Ａに
対して有効電力リミット値を決めるテーブルを使用し
て、有効電力設定値Ｐdp及びＰdp′に対する最大リミッ
ト値Ｐmax を決め、それを出力値とする。更にそれを符
号反転回路21で符号反転させ、有効電力設定値Ｐdp及び
Ｐdp′に対する最小リミット値Ｐmin とする。式(4) か
らもわかるように、本実施例の場合、位相角φを決める
ための無効電力Ｑａの影響まで考慮して有効電力リミッ
ト値を決めることができる。

【００４０】図３の実施例によれば、変換器の接続され
た交流系の電圧がある程度大きい値であれば、設定値Ｐ
dp通りの有効電力を融通し、交流系の電圧が低下した場
合には、低下の度合い及び無効電力の運転点に応じて融
通電力が制限される。従って、式(4) においてＶ１が小
さくなっても、Ｐａを通常よりもゼロに近い値に移行さ
せることにより位相角φ、即ち、変換器用変圧器の１次
側と２次側の位相差が開くのを防止し、位相角φが±９
０°に近い値になって不安定な運転状態になるのを防ぐ
ことができ、第１の実施例と同様の効果が得られる。

【００４１】本発明の請求項２に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置の第１の実施例を以下説明する。図４
は本発明の請求項２に係る交直変換器の制御装置の第１
の実施例の構成図である。自励式変換器３が交流母線１
に接続され、自励式変換器３′が交流母線１′に接続さ
れ、一方の変換器が順変換運転を、もう一方の変換器が
逆変換運転を行なうことにより、交流系１と１′の間で
電力の融通を行なっている。ここで、交流母線１，１′
の背後には交流系統が接続されているが、図４では交流
母線１側について図示している。

【００４２】交流母線１には遮断器25を介して交流送電
線26がつながり、この送電線の相手端は同じように遮断
器27を介して交流母線28がつながっている。交流送電線
26は２回線で構成され、遮断器25，27は夫々の回線毎に
設けられている。これにより、送電線の片方の回線で地
絡などの事故が発生しても、もう一方の回線を使用して
送電を行なうことができる。送電線の１回線あたりのイ
ンピーダンスをＸL とすると、当然のことながら２回線
両方が接続されている場合には、交流母線１と28の間の
インピーダンスはＸL ／２に、１回線のみが接続されて
いる場合にはＸL となる。

【００４３】本実施例ではこの送電線用遮断器25が開放
状態か投入状態かという状態信号を、状態監視装置29に
より監視している。状態監視装置29では送電線26のうち
何回線が投入状態かという信号を監視し、その結果を出
力してスイッチ回路30に与える。スイッチ回路30では遮
断器25のうち、２回線両方が投入されている場合、１回
線のみが投入されている場合、両回線とも開放状態であ
る場合に応じて、スイッチを端子ａ，ｂ，ｃと切り替え
る。

【００４４】端子ａ，ｂ，ｃには夫々有効電力設定値の
最大リミット値Ｐmax1，Ｐmax2，Ｐmax3が与えられてい
る。値としては例えばＰmax1は定格１００％，Ｐmax2は
定格５０％，Ｐmax3はゼロなどの値が設定されている。
状態監視装置29からの状態信号によって切り替えられた
スイッチ回路30の出力がＰmax としてリミット回路22及
び22′に与えられ、最大リミット値として使用される。
一方、Ｐmax に対し符号反転回路21で符号を反転させた
値がＰmin としてリミット回路22及び22′に与えられ、
最小リミット値として使用される。

【００４５】リミット回路22に対しては有効電力設定値
Ｐdpが入力され、出力は変換器３を制御する変換器制御
装置23に与えられる。又、同様にリミット回路22′に対
しては有効電力設定値Ｐdp′が入力され、出力は変換器
３′を制御する変換器制御装置23′に与えられる。変換
器制御装置23，23′はリミット回路22，22′から与えら
れた有効電力設定値と融通電力が等しくなるよう、変換
器３，３′に与えるパルスのタイミングを制御し、オン
パルス，オフパルスを変換器３，３′の各ＧＴＯサイリ
スタに与えて運転を行なう。

【００４６】次に請求項２の実施例の作用を説明する。
先ず、状態監視装置29が遮断器25の状態を検出すること
により、変換器３の接続された交流系統の送電線26が２
回線ともつながっている場合には、スイッチ回路30が端
子ａを選択し、有効電力の最大リミット値Ｐmax として
Ｐmax1＝１００％を選択する。これにより、リミット回
路22の最大リミット値は１００％，最小リミット値は−
１００％となり、有効電力設定値Ｐdpは定格電力以内の
値であればそのままリミット回路22の出力となり、変換
器制御装置23に有効電力設定値として与えられる。これ
により、直流システムは有効電力Ｐdpを融通するよう制
御される。

【００４７】ここで、送電線26のうち１回線が開放、即
ち、遮断器25のうちどちらか１回線の遮断器が開放され
た状態になると、スイッチ回路30が状態監視装置29から
の信号により切り替えられ、端子ｂを選択する。これに
より、有効電力の最大リミット値Ｐmax としてＰmax2＝
５０％を選択し、リミット回路22の最大リミット値は５
０％，最小リミット値は−５０％となり、有効電力設定
値Ｐdpは定格電力の５０％以内の値であればそのままリ
ミット回路22の出力となり、±５０％以上の値であれば
±５０％のリミット値が出力となる。この値が変換器制
御装置23に有効電力設定値として与えられる。これによ
り、直流システムは設定された有効電力設定値Ｐdpが±
５０％以内の値であればその設定値通りの電力を融通す
るよう運転され、±５０％を越える場合には融通電力が
±５０％に制限されて運転される。

【００４８】更に、送電線26の両回線が開放、即ち、遮
断器25の両方が開放された状態になると、スイッチ回路
30が状態監視装置29からの信号により切り替えられ、端
子ｃを選択する。これにより、有効電力の最大リミット
値Ｐmax としてＰmax3＝０％を選択し、リミット回路22
の最大リミット値は０％，最小リミット値は−０％とな
り、最終的に変換器制御装置23に与えられる有効電力設
定値Ｐdpはゼロとなる。従って、直流システムは融通電
力ゼロの状態で運転するよう制御が行なわれる。

【００４９】図４の実施例によれば、変換器の接続され
た交流系の送電線が２回線とも投入された状態であれ
ば、設定値Ｐdp通りの有効電力を融通し、送電線が１回
線開放の状態になると、設定値Ｐdpが定格より小さい値
以内になるよう制限され、送電線が両回線開放の状態に
なると、直流融通電力はゼロの状態で運転が行なわれ
る。

【００５０】ここで、交流送電線26の１回線あたりのイ
ンピーダンスをＸL とすると、送電線が２回線とも投入
されていれば、交流母線１と交流母線28の間のインピー
ダンスはＸL ／２であるが、送電線が１回線開放状態だ
と交流母線１と交流母線28の間のインピーダンスはＸL
で、２回線のときの倍の値になるため、２回線のときと
同じ有効電力が送電線26を流れると、交流母線１と交流
母線28の電圧の位相開きが大きくなり９０°に近づく。

【００５１】更に、送電線が両回線とも開放だと、変換
器３が電力を融通しようとしても、変換器３側から３′
側への融通の場合には、電源がないので融通は不可能で
あり、逆潮流の場合は電力を供給すべき負荷がないた
め、無理に有効電力を供給すると負荷遮断による過電圧
が発生する。それに対し、図４の実施例を使用すれば、
送電線が２回線時は系統のインピーダンスが小さいので
大きな電力を融通しても問題はなく、送電線が１回線に
なったときは系統のインピーダンスが大きくなるが、そ
れに応じて直流融通電力が一定値以上にならないよう制
限するので、交流母線１と交流母線28の電圧位相開きが
一定値以上に大きくなることはなく、電圧崩壊や過渡不
安定などの問題は発生せず、又、送電線が全開放状態で
は有効電力の融通を行なわないことにより、有効電力の
バランスをとることができる。

【００５２】以上のように図４の実施例によれば、遮断
器の状態信号を監視しその状態によって有効電力設定値
Ｐdpに対するリミット値を切り替えることにより、変換
器の接続された交流系統のインピーダンスの大きさに応
じて変換器が融通する有効電力を制限し、交流系統のイ
ンピーダンスが大きくなっても、電圧崩壊や過渡不安定
現象が発生するのを防止することができる。

【００５３】本発明の請求項２に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置の第２の実施例を以下説明する。図５
は本発明の請求項２に係る交直変換器の制御装置の第２
の実施例の構成図である。第１の実施例では、交流母線
１と交流母線28の間には、有効電力を発生したり消費し
たりする要素がなく、直流融通電力Ｐｄがそのまま送電
線26を流れるような系統構成であったのに対し、図５に
示す第２の実施例では、交流母線１に変圧器31を介して
負荷32のつながる系統構成である。

【００５４】そのため、負荷の消費電力をＰL とする
と、送電線26を流れる有効電力は、変換器３が順変換器
運転か逆変換器運転かによって値が変わってくる。即
ち、変換器３が順変換器運転で、直流電力が変換器３か
ら３′の方向に融通されている場合には、送電線26を流
れる有効電力は、Ｐｄ＋ＰL となり、変換器３が逆変換
器運転で、直流電力が変換器３′から３の方向に融通さ
れている場合には、送電線26を流れる有効電力は−Ｐｄ
＋ＰL となる。

【００５５】そのため、変換器３が順変換器運転のとき
の方が送電線26に流れる電力が大きく、電圧安定度や過
渡安定度の面から厳しい条件である。そこで、図５に示
す第２の実施例では、直流電力が変換器３から変換器
３′に向かって流れる方向のみ、送電線26の回線数によ
って有効電力設定値のリミット値を制限し、逆方向につ
いては常に定格１００％のリミッターをかけるような構
成とした。

【００５６】又、負荷32の代りに発電機が設置されてい
るような系統構成の場合には、逆に、直流電力が変換器
３′から変換器３に向かって流れる方向のみ、送電線26
の回線数によって有効電力設定値のリミット値を制限
し、逆方向については常に定格１００％のリミッターを
かけるような構成とする。更に、図４及び図５の実施例
では、交流母線１は送電線26を介して交流母線28のみに
接続するような系統構成であるが、実際の系統では、交
流母線１から複数の他の送電線により複数の母線に接続
されている場合もあり、その場合には、各送電線の回線
数，距離などを考慮して、開放されている送電線用遮断
器と有効電力のリミット値の組み合せを決めておき、そ
れをスイッチ回路30の各端子に与えておく構成とする。

【００５７】以上のように図５の実施例によれば、遮断
器の状態信号を監視し、その状態によって有効電力設定
値Ｐdpに対するリミット値を切り替えることにより、変
換器の接続された交流系統のインピーダンスの大きさと
直流系の融通する有効電力の向きに応じて、変換器が融
通する有効電力を制限し、交流系統のインピーダンスが
大きくなっても、電圧崩壊や過渡不安定現象が発生する
のを防止でき、第１の実施例と同様の効果が得られる。

【００５８】本発明の請求項２に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置の第３の実施例を以下説明する。図６
は本発明の請求項２に係る交直変換器の制御装置の第３
の実施例の構成図である。図４及び図５の実施例では、
直流回路の両端の交流系のうち、交流母線１′側の交流
系統は充分短絡容量が大きく、系統条件が変わっても直
流定格１００％を流して問題ない系統である場合を想定
している。

【００５９】図６に示す第３の実施例は、交流母線１′
側の交流系統も送電線の条件によっては直流を制限する
必要のあるような弱い系統である場合に適用される実施
例であり、交流系統１′側でも送電線用遮断器25′の状
態信号を状態監視装置29′により監視し、それによって
スイッチ回路30′で有効電力設定値のリミット値を切り
替える。こうして得られたリミット値Ｐmax ′と、第１
の実施例と同様にして得られた交流系統１側の有効電力
設定値のリミット値Ｐmax について、最小値選択回路33
で最小値選択を行ない、その値をリミット回路22及び2
2′の最大リミット値として使用する。

【００６０】又、符号反転回路21で符号を反転させた値
を最小リミット値として使用する。これにより、直流系
が接続された２つの交流系統のうち、送電線の回線数が
減り系統インピーダンスが大きくなって、送電線を流れ
る有効電力をより小さく制限する必要のある方の交流系
統の条件を優先させて、融通電力に対するリミットが制
御される。

【００６１】図６の実施例によれば、直流系の接続され
た両端の交流系統の送電線用遮断器の状態信号を監視
し、その状態によって有効電力設定値Ｐdpに対するリミ
ット値を切り替えることにより、変換器の接続された交
流系統のうち、より厳しい条件の系統を優先させて、イ
ンピーダンスの大きさに応じて有効電力を制限し、交流
系統のインピーダンスが大きくなっても、電圧崩壊や過
渡不安定現象が発生するのを防ぎ、第１の実施例と同様
の効果が得られる。

【００６２】本発明の請求項３に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置の第１の実施例を以下説明する。図７
は本発明の請求項３に係る交直変換器の制御装置の第１
の実施例の構成図である。自励式変換器３が交流母線１
に接続され、自励式変換器３′が交流母線１′に接続さ
れ、一方の変換器が順変換器運転を、もう一方の変換器
が逆変換運転を行なうことにより、交流系１と１′の間
で電力の融通を行なっている。有効電力は変換器３と変
換器３′で協調をとって制御する必要があるが、無効電
力については夫々独立に制御でき、又、有効電力とも独
立に制御できる。

【００６３】有効電力制御器８及び無効電力制御器10で
は、夫々検出した有効電力，無効電力が、設定値Ｐdp，
Ｑdpに等しくなるような制御出力Ｐ＊，Ｑ＊を出力し演
算回路14に入力する。演算回路14ではＰ＊，Ｑ＊から制
御率Ｃｍと位相角φを演算する。このＣｍ，φと有効電
力Ｐａ，無効電力Ｑａとの間には、式(1) 〜(3) の関係
がある。従って、Ｃｍは無効電力Ｑａの値が小さいほど
大きな値になる。ここで、ＣｍはＰＷＭ制御回路15で使
用される３相正弦波のＰＷＭ制御信号の波高値に相当
し、ＰＷＭ制御信号は振幅一定の搬送波と突き合せを行
なうのに使用される。

【００６４】ＰＷＭ制御信号の波高値が搬送波の振幅よ
りも大きくなると、正常なＰＷＭ制御ができないので、
一般にＰＷＭ制御信号にはリミッターが掛けられ、搬送
波の振幅より大きな値にならないよう制御されている。
ここで、本発明の実施例では演算回路14の出力である制
御率ＣｍをＰＷＭ制御回路15に与えると同時に、レベル
検出器34にも入力し、レベル検出器34ではＣｍが一定値
以上の値になった場合に出力を行なう。

【００６５】この検出レベルはＰＷＭ制御信号の波高値
が搬送波の振幅と等しくなるレベルに設定し、ＰＷＭ制
御信号の波高値が搬送波の振幅を越える場合に、レベル
検出器34の出力が“１”となる。このレベル検出器34の
出力がカウンタ35に入力され、カウンタ35ではレベル検
出器34の出力を積分する。その結果をレベル検出器36に
入力する。レベル検出器36ではカウンタ35の出力信号が
一定値以上になった場合“１”となり、この出力はスイ
ッチ回路37に与えられる。

【００６６】スイッチ回路37はレベル検出器36からの信
号が“１”となった場合に投入される。スイッチ回路37
の入力端子には、無効電力設定値の変化分ΔＱdpが与え
られており、又、出力端子は加算器38に入力される。加
算器38ではスイッチ回路37の出力と無効電力設定値Ｑdp
を加算して、無効電力検出器９から与えられる無効電力
検出値と突き合せを行ない、無効電力制御器10に入力さ
れる。

【００６７】次に請求項３の実施例の作用を説明する。
図７の構成の制御装置を使った場合、演算回路14の出力
である制御率Ｃｍが充分小さい値で、ＰＷＭ制御信号の
波高値が搬送波の振幅より小さい場合には、ＰＷＭ制御
回路15では入力値Ｃｍ，φ，θｖを使って、変換器３の
有効電力出力，無効電力出力が、設定値Ｐdp，Ｑdpと等
しくなるようなパルス発生タイミングを決定し、パルス
発生回路17に与える。

【００６８】一方、演算回路14の出力Ｃｍはレベル検出
器34に与えられるが、Ｃｍは充分小さいのでレベル検出
器34は動作せず“０”を出力し続ける。従って、その値
を入力とするカウンタ35の出力は増加せず一定値が保持
され、カウンタ35の出力値に対するレベル検出器36も動
作せず“０”出力となる。この信号により制御されるス
イッチ回路37は、制御値が“０”であるためオープンの
状態が保持され、無効電力制御器10に与えられる無効電
力設定値は、当初与えられたＱdp通りの値が使用され
る。

【００６９】ここで、例えば無効電力の運転点がマイナ
スの大きな値であり、即ち、無効電力が直流側から交流
側に供給されている状態で交流電圧が上昇すると、式
(2) でＱａがマイナス，Ｖ１がプラスの大きな値となる
ため、２次側電圧Ｖ２を大きくする必要がある。式(3)
よりＶ２を大きくするためには、制御率Ｃｍを大きくす
る必要がありＣｍは大きな値になる。これが大きくなり
すぎると、ＰＷＭ制御信号がリミット値にかかる。

【００７０】レベル検出器34ではＰＷＭ制御信号がリミ
ットにかかる、即ち、ＰＷＭ制御信号の波高値が搬送波
の振幅より大きくなるレベルをＣｍの検出レベルとして
設定しているので、出力が“１”となる。これがカウン
タ35に与えられることにより、カウンタ35の出力は増加
していく。この状態が継続するとカウンタ35の出力がレ
ベル検出器36の検出レベルを越え、レベル検出器36の出
力が“１”となる。これにより、スイッチ回路37が投入
される。

【００７１】スイッチ回路37の入力端子には、無効電力
設定値の変化分ΔＱdpが与えられており、これが出力さ
れて加算器38で当初の無効電力設定値Ｑdpに加算される
ため、無効電力制御器10に与えられる最終的な無効電力
設定値は、Ｑdp＋ΔＱdpとなる。これにより、無効電力
の運転点が当初の点よりΔＱdpだけプラス方向に変化す
る。式(2) より無効電力Ｑａがプラス方向に変化するこ
とにより、２次電圧Ｖ２は小さな値になり、従って、制
御率Ｃｍの値が小さくなる。Ｃｍが小さくなることによ
り、ＰＷＭ制御信号の波高値の搬送波の振幅より小さく
なり、リミッターにかかっていた状態が解除されて、正
常な制御が行なわれる。

【００７２】図７の実施例によれば、ＰＷＭ制御の制御
率Ｃｍが大きな値になり、ＰＷＭ制御信号の波高値が搬
送波の振幅より大きな値となることにより、継続してリ
ミッターにかかった状態になった場合に、無効電力の設
定値をプラス方向に変化させることによりＣｍの値を小
さな値にし、ＰＷＭ制御信号がリミッターにかかった状
態を解除することができる。これにより、変換器の制御
が長時間にわたってリミッターにかかった、いわゆる無
制御の状態になるのを防止し、安定な変換器制御を行な
うことができる。

【００７３】図７の請求項３に係る交直変換器の制御装
置の第１の実施例では、スイッチ回路37は投入／開放の
どちらかを選ぶ方式であるが、複数の選択端子を設け、
端子ＡにはΔＱdp1 を、端子ＢにはΔＱdp1 よりも大き
なΔＱdp2 を、端子ＣにはΔＱdp2 よりも大きなΔＱdp
3 を与える構成とし、レベル検出器36にも検出レベルを
複数設け、検出レベル１を越えた場合にはスイッチ回路
37が端子Ａを、検出レベル１よりも大きな検出レベル２
を越えた場合にはスイッチ回路37が端子Ｂを、検出レベ
ル２よりも大きな検出レベル３を越えた場合にはスイッ
チ回路37が端子Ｃを選択する構成としてもよい。

【００７４】これにより、Ｃｍがレベル検出器34の検出
レベルを越えた状態が続いて、カウンタ35の出力がレベ
ル検出器36の検出レベル１を越えると、スイッチ回路37
は端子Ａを選択し、ΔＱdp1 が加算器39に加えられる。
この動作により無効電力の運転点がプラス方向に変化
し、Ｃｍが充分小さくなればレベル検出器34の出力が
“０”となり、カウンタ35の出力はそれ以上増加しない
ので、スイッチ回路37は端子Ａを選択した状態が続く。

【００７５】もし端子Ａを選択した状態で運転しても、
Ｃｍの値が充分小さくならず、ＰＷＭ制御信号がリミッ
ターにかかった状態が続く場合には、レベル検出器34の
出力は“１”が継続し、カウンタ35の出力は更に増加
し、レベル検出器36の検出レベル２を越える。これによ
り、スイッチ回路37は端子Ｂを選択し、ΔＱdp2 が加算
器39に加えられる。この動作により、無効電力の運転点
は更にプラスの方向に変化する。

【００７６】以上のように、スイッチ回路37に複数の選
択端子を設け、レベル検出器36の複数の検出レベルに応
じた選択を行なうことにより、無効電力の運転点を段階
的に変化させることができる。この方式を使用しても、
図７の実施例と同時にＰＷＭ制御の制御率Ｃｍが大きな
値になり、３相正弦波のＰＷＭ制御信号が継続してリミ
ッターにかかった状態になった場合に、無効電力の設定
値をプラス方向に変化させることによりＣｍの値を小さ
な値にし、リミッターにかかった状態を解除することが
できる。これにより、図７の実施例と同様の効果を得る
ことができる。

【００７７】本発明の請求項４に係る電圧型自励式交直
変換器の制御装置の第１の実施例を以下説明する。図８
は本発明の請求項４に係る交直変換器の制御装置の第１
の実施例の構成図である。自励式変換器３が交流母線１
に接続され、自励式変換器３′が交流母線１′に接続さ
れ、一方の変換器が順変換運転を、もう一方の変換器が
逆変換運転を行なうことにより、交流系１と１′の間で
電力の融通を行なっている。有効電力制御器８及び無効
電力制御器10では、夫々有効電力検出器７，無効電力検
出器９により検出した有効電力，無効電力が、設定値Ｐ
dp，Ｑdpに等しくなるような制御出力Ｐ＊，Ｑ＊を出力
し演算回路14に入力する。

【００７８】演算回路14ではＰ＊，Ｑ＊から制御率Ｃｍ
と位相角φを演算する。このＣｍ，φと有効電力Ｐａ，
無効電力Ｑａとの間には、式(1) 〜(2) の関係がある。
ここで、ＣｍはＰＷＭ制御回路15で使用される３相正弦
波のＰＷＭ制御信号の波高値に相当し、ＰＷＭ制御信号
は振幅一定の搬送波と突き合せを行なうのに使用され
る。Ｃｍは式(3) で示すように、変換器用変圧器の２次
電圧Ｖ２とほぼ比例の関係にある。制御系では式(8) の
関係から得られるＫcmを、Ｃｍの出力に対し増幅率とし
て掛けてやることにより、高速な動作特性を得ることが
できる。

【００７９】図８に示す本発明の実施例では、変換器用
変圧器２のタップ位置をタップ位置検出器39により検出
し、その結果をスイッチ回路40に与える。スイッチ回路
40では検出されたタップ位置によって、選択端子を切り
替える。各端子にはタップ位置に応じたＣｍの増幅率Ｋ
cmが与えられている。例えば、交流系の１次側定格電圧
を２７５ｋＶとしたとき、タップを選択したときの変
換器用変圧器の巻数比が２７５ｋＶ対２０ｋＶ、直流電
圧定格を４０ｋＶとすれば、１５０ＨｚのＰＷＭ制御の
場合、式(3) 及び式(8) のＫは理論的に０．７８という
値になるので、最適なゲインＫcmは式(8) より、

【数５】Ｋcm1 ＝２０／（０．７８×４０）＝０．６４１ ………(9) となる。

【００８０】同じようにタップ，，，を選択し
たときの巻数比が、夫々２７５ｋＶ対２２ｋＶ，２４ｋ
Ｖ，２６ｋＶ，２８ｋＶであれば、最適なゲインＫcm2
，Ｋcm3 ，Ｋcm4 ，Ｋcm5 は、夫々式(9) の２０の代
りに、２２，２４，２６，２８を代入して得られる、
０．７０５，０．７６９，０．８３３，０．８９７とな
る。これらのＫcm1 〜Ｋcm5 の値がスイッチ回路40の各
端子に与えられている。

【００８１】タップ位置検出器39からの信号により、ス
イッチ回路40の選択端子が切り替わることにより、スイ
ッチ回路40の出力端子には、Ｋcm1 〜Ｋcm5 のうちいず
れかの値が与えられる。こうして得られた値が乗算器41
に与えられ、乗算器41ではこの値と演算回路14の出力Ｃ
ｍを掛け算し、結果をＰＷＭ制御回路15に与える。

【００８２】ＰＷＭ制御回路15ではこうして与えられた
Ｃｍ×Ｋcmの値を、ＰＷＭ制御信号の波高値として使用
し、この波高値と位相角φ及び電圧位相θｖから得られ
るＰＷＭ信号位相から３相正弦波のＰＷＭ制御信号をつ
くり、搬送波との突き合せを行なってパルスの発生タイ
ミングを決め、その信号をパルス発生器17に与える。パ
ルス発生器17ではそれにより、自励式変換器３の各ＧＴ
Ｏサイリスタに与えるオンパルス，オフパルスを発生し
て運転を行なう。

【００８３】次に請求項４の実施例の作用を説明する。
先ず、変換器用変圧器２のタップが切り替わると、それ
をタップ位置検出器39が検出し、結果をスイッチ回路40
に与える。スイッチ回路40では新しく選択されたタップ
の番号に対応した端子を選択する。これにより、例えば
タップ位置がのときはゲインＫcm1 、タップ位置が
のときはゲインＫcm2 、タップ位置がのときはゲイン
Ｋcm3 、タップ位置がのときはゲインＫcm4 、タップ
位置がのときはＫcm5 がスイッチ回路40の出力とな
る。これにより、ＰＷＭ制御回路15に与えられる制御率
の信号Ｋcm×Ｃｍは、常に変換器用変圧器２のタップの
位置に応じて式(8) を満足する値が与えられる。

【００８４】図８の実施例によれば、常に変換器用変圧
器のタップの位置、即ち、２次側電圧及び直流定格電圧
及びＰＷＭ方式により決まる定数Ｋに応じた値、つまり
式(8) で得られる増幅率Ｋcmが制御率信号Ｃｍに乗算さ
れることにより、タップの位置が変っても高速で有効電
力と無効電力の干渉の小さい制御を行なうことができ
る。

【００８５】図９に本実施例を適用した場合と適用しな
い場合の、直流系の応答を比較して示す。これはディジ
タルシミュレーションで、有効電力１００％，無効電力
０％の起動を行ない、約７０ｍｓ後に有効電力の向きを
反転させて−１００％とした場合の、有効電力と無効電
力及び直流電流の波形である。図９（ａ）の本発明を適
用して最適なＫcmを使用した場合、起動すると約１０ｍ
ｓと高速に有効電力Ｐが設定値通りの１００％となって
おり、又、無効電力Ｑはほとんど変動していない。又、
有効電力Ｐを反転させた場合も無効電力Ｑが変動するの
は１〜２ｍｓ間で値も小さい。

【００８６】それに対し、本発明を適用せずＫcmが変換
器用変圧器の巻線比に応じた値になっていない場合に
は、図９（ｂ）に示すように、有効電力Ｐが設定値通り
の１００％になるのに約５０ｍｓと、（ａ）の５倍の時
間がかかっており、更に無効電力Ｑが１０ｍｓ間変動す
る。又、有効電力を反転させた場合に、無効電力が約３
０ｍｓ間にわたって変動している。以上のように、本発
明を適用することにより常に高速で、かつ有効電力と無
効電力の干渉の小さい制御を行なうことができる。

【００８７】請求項４の他の実施例を説明する。図８の
請求項３に係る交直変換器の制御装置の第１の実施例で
は、変換器用変圧器のタップ位置が変わった場合には、
夫々のタップ位置において式(8) を満足する増幅率Ｋcm
を使用するよう、スイッチ回路により切り替えを行なっ
ていた。これに対し、変換器用変圧器がタップ切り替え
を行なわない構成で、その電圧比がＶ１／Ｖ２に固定の
場合には、第２の実施例として図８のタップ位置検出器
39，スイッチ回路40は設けない構成とし、乗算器41に対
しては常に式(8) に変圧器２次側電圧定格Ｖ２として代
入して得られる増幅率Ｋcmを与える方式としてもよい。

【００８８】又、第３の実施例として変換器用変圧器が
タップ切り替えを行なう構成であっても、そのタップ幅
が小さい場合には、例えば中央のタップを使用したとき
の電圧比Ｖ１／Ｖ２のＶ２を使って、式(8) の演算を行
なった結果の値を増幅率Ｋcmとして、常に乗算器41に与
える方式としてもよい。これら第２，第３の実施例を使
用した場合も、図８の第１の実施例と同様、常に式(8)
を満足する最適な増幅率Ｋcmを、制御率Ｃｍに掛けた値
をＰＷＭ制御信号の波高値として使用することにより高
速で、かつ有効電力と無効電力の干渉の小さな制御を行
なうことができる。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば交
流系統の電圧が低下した場合であっても電圧崩壊現象や
過渡不安定現象を防止できる。又、請求項１の自励式交
直変換器の制御装置によれば、変換器用変圧器の１次側
電圧が低下した場合にも、変圧器の１次側電圧と２次側
電圧の位相差が９０°以上に開いて不安定な運転状態に
なるのを防止する効果がある。又、本発明の請求項２の
自励式交直変換器の制御装置によれば、変換器の接続さ
れた交流系統のインピーダンスが大きくなった場合に
も、交流系の送電端と受電端の電圧位相差が９０°以上
に開いて電圧不安定や過渡不安定を引き起こすのを防止
する効果がある。又、本発明の請求項３の自励式交直変
換器の制御装置によれば、ＰＷＭの３相正弦波制御信号
の振幅が長時間にわたってリミッターにかかり、無制御
の状態が継続するのを防止する効果がある。又、本発明
の請求項４の自励式交直変換器の制御装置によれば、常
に、高速で有効電力と無効電力の干渉の小さい制御を行
なうことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１の第１の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図２】図１の実施例におけるリミット値演算回路20の
入力と出力の特性を示す図。

【図３】本発明の請求項１の第２の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図４】本発明の請求項２の第１の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図５】本発明の請求項２の第２の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図６】本発明の請求項２の第３の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図７】本発明の請求項３の第１の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図８】本発明の請求項４の第１の実施例である自励式
交直変換器の制御装置の構成図。

【図９】図８の実施例の自励式交直変換器の制御装置の
効果を説明する図。

【図10】従来の自励式交直変換器の制御装置の効果を説
明する図。

【図11】自励式交直変換器のＰＷＭ制御の原理を説明す
る図。

【図12】本発明の請求項３で解決すべき従来の自励式交
直変換器の制御装置の問題点を説明する図。

【符号の説明】

１，１′，28 交流母線２，２′ 変換器用変圧器３，３′ 自励式変換器４直流コンデンサ５直流電圧検出器６直流電圧制御器７有効電力検出器８有効電力制御器９無効電力検出器 10 無効電力制御器 11 選択回路 12，13，22，22′ リミット回路 14，24，24′ 演算回路 15 ＰＷＭ制御回路 16 位相検出回路 17 パルス発生回路 18，18′ 交流電圧検出器 19，33 最小値選択回路 20 リミット値演算回路 21 符号反転回路 23，23′ 変換器制御装置 25，27 遮断器 26 交流送電線 29 遮断器の状態監視装置 30，37，40 スイッチ回路 31 変圧器 32 負荷 34，36 レベル検出器 35 カウンタ 38 加算器 39 タップ位置検出器 41 乗算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電圧型自励式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の電圧値を監視する
手段と、その検出された交流電圧の大きさに応じて、前
記変換器が融通する有効電力の設定値に対するリミッタ
ーの値を変化させる手段とを設けることを特徴とする自
励式交直変換器の制御装置。
【請求項２】電圧型自励式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の送電線の開閉を行
なう遮断器が、開放状態であるか投入状態であるかの状
態信号を検出する手段と、その検出信号いかんに応じ
て、前記変換器が融通する有効電力の設定値に対するリ
ミッターの値を変化させる手段とを設けることを特徴と
する自励式交直変換器の制御装置。
【請求項３】パルス幅変調制御、いわゆるＰＷＭ制御
を使用する電圧型自励式交直変換器の制御装置におい
て、パルスを発生させるためにＰＷＭの搬送波と突き合
せを行なう制御信号に対し、その振幅を制限するリミッ
ター手段と、前記制御信号が連続して一定時間以上その
リミッターにかかった場合には、変換器が発生あるいは
吸収する無効電力の設定値に対するリミッターの値を変
化させるよう動作する手段とを設けることを特徴とする
自励式交直変換器の制御装置。
【請求項４】パルス幅変調制御、いわゆるＰＷＭ制御
を使用する電圧型自励式交直変換器の制御装置におい
て、変換器用変圧器のタップ位置を検出するタップ位置
検出器と、前記タップ位置に応じて切替える下記所定の
増幅率を有する複数接点からなるスイッチ回路と、有効
電力制御器及び無効電力制御器の出力として得られる信
号値である制御率に対して前記増幅率を乗算する手段と
を設けることを特徴とする自励式交直変換器の制御装
置。【数１】Ｋ_cm＝Ｖ₂／Ｋ・Ｅｄ但し、Ｋ_cm：増幅率Ｖ₂：２次側電圧Ｋ：直流定格電圧Ｅｄ：ＰＷＭの方式により決まる固定値