JPH08152927A - 電力変換器の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力変換器の制御装置において、変圧器の偏
磁による過電流保護により保護停止することなく、継続
して運転できるようにする。 【構成】 複数台の変圧器を介して電力系統に接続され
た、複数台の電力変換器の制御装置において、前記変圧
器の鉄心の磁束の偏りを算出するために必要な電気量を
検出し41、この検出された電気量に基づいて電力変換器
の出力電圧直流成分の補正量を算出する出力電圧直流分
補正制御部42と、前記出力電圧直流分補正制御部の出力
信号に、当該電力変換器以外の電力変換器の出力電圧直
流分補正制御部の出力信号を加え合せて、当該電力変換
器の出力電圧直流成分の最終補正量を算出する直流分補
正非干渉化部43を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばゲートターンオ
フサイリスタのような自己消弧素子（以下、単にＧＴＯ
と称す）で構成され、変圧器を介して電力系統や負荷に
接続される電力変換器に係り、特に変圧器の直流偏磁を
防止する電力変換器の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９に従来のＧＴＯから構成される電力
変換器（以下、自励式変換器と称す）の制御装置の構成
図（１台分）を示す。同図において、１は電力系統、２
は自励式変換器３と電力系統を接続するための変圧器、
４はコンデンサ等の直流電源、5Aは変圧器一次側電流を
計測する電流検出器、5Bは自励式変換器の出力電流を計
測する電流検出器、６は電力系統の電圧を計測する計器
用変圧器、７は系統電圧基準51及び出力電流基準52に従
って系統電圧と変換器出力電流を制御する電圧・電流制
御回路、８は電流検出器5Bで計測された自励式変換器３
の出力電流に含まれる直流成分を検出する直流成分検出
器、９は電圧・電流制御回路７と直流成分検出器８の出
力を加算する加算器、10は加算器９の出力に応じてＧＴ
Ｏの点弧タイミングを決め、出力電圧を調整するパルス
幅変調（ＰＷＭ）制御回路、11はゲートパルス増幅回路
である。

【０００３】図９において、ＰＷＭ制御回路10は自励式
変換器３の出力電圧に直流成分を含まないようにＧＴＯ
点弧パターンを決定する。しかし、実際の出力電圧は、
ＧＴＯの特性やゲート信号の伝送時間のばらつきなどに
よって直流成分を含む波形となる。自励式変換器３の出
力電圧が直流成分を含むと、変圧器２に印加される１周
期あたりの電圧時間積が零とならないために変圧器２の
鉄心が偏磁し、励磁電流が増加して過電流に至り、自励
式変換器３は保護停止する。

【０００４】最悪の場合は、変換器を構成する素子の破
損に至ることもある。図９に示す従来の回路では、偏磁
を防止するため、電流検出器5Bで自励式変換器３の出力
電流を検出し、偏磁に至る過程で発生する直流電流成分
を直流成分検出器８にて検出し、電圧・電流制御回路７
からの出力電圧指令値と加算してＰＷＭ制御を行ない、
偏磁を打ち消すように自励式変換器３の出力電圧を調整
している。

【０００５】上記自励式変換器は、半導体素子の耐量
（許容電圧値，許容電流値）や高調波低減の目的から、
多くの場合、高電圧の系統に接続される大容量の自励式
変換装置は、図10に示すように複数の自励式変換器から
構成されている。図10は自励式変換器４台を使用した一
例であるが、自励式変換器31，32，33，34の夫々は変圧
器21，22，23，24を介して電力系統１に接続されてお
り、変圧器の一次側は相毎に直列に接続されている。

【０００６】このように変圧器の一次側を直列接続する
ことで、系統側の電圧は自励式変換器の台数分の１に分
圧され、夫々の自励式変換器にかかる電圧は低くなる。
又、夫々の自励式変換器の出力電圧の位相を少しずつず
らすことにより、高調波を低減している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】電力系統１の電圧は交
流であるが、電力用コンデンサの投入や変圧器の投入時
など、過渡的に直流成分が含まれることがある。従来の
技術では、自励式変換器３が１台のみである場合は有効
に働くが、図10のように複数の自励式変換器31，32，3
3，34が夫々変圧器21，22，23，24の偏磁を抑制するよ
うに働くと、変圧器の一次側が直列接続されているため
に、偏磁を抑えようとする働きが相互に干渉し合い、磁
束の変化が振動的になり、最悪の場合にはいくつかの変
圧器が偏磁し過電流に至る。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補
正による偏磁抑制の相互干渉を抑えて、偏磁抑制効果を
有効に発揮できる電力変換器の制御装置を提供し、変圧
器の偏磁による過電流保護により、保護停止することな
く継続して運転できる電力変換器の制御装置を提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電力変換器の制御装置は、複数台の変圧器を介して電力
系統に接続された、複数台の電力変換器の制御装置にお
いて、前記変圧器の鉄心の磁束の偏りを算出するために
必要な電気量を検出し、この検出された電気量に基づい
て電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を算出する出
力電圧直流分補正制御部と、前記出力電圧直流分補正制
御部の出力信号に、当該電力変換器以外の電力変換器の
出力電圧直流分補正制御部の出力信号を加え合せて、当
該電力変換器の出力電圧直流成分の最終補正量を算出す
る直流分補正非干渉化部を備えた。

【００１０】本発明の請求項２に係る電力変換器の制御
装置は、請求項１において、出力電圧直流分補正制御部
は、変圧器の１次巻線電流と２次巻線電流の差分をと
り、前記差分に含まれる電流直流成分を検出し、この検
出された電流直流成分に基づいて電力変換器の出力電圧
直流成分の補正量を算出するよう構成した。

【００１１】本発明の請求項３に係る電力変換器の制御
装置は、請求項１において、出力電圧直流分補正制御部
は、変圧器の１次巻線電流と２次巻線電流の差分をと
り、前記差分の最大値と最小値及び変圧器の鉄心の磁気
飽和特性から磁束の中心値を検出し、この検出された中
心値に基づいて電力変換器の出力電圧直流成分の補正量
を算出するよう構成した。

【００１２】本発明の請求項４に係る電力変換器の制御
装置は、請求項１において、出力電圧直流分補正制御部
は、変圧器の鉄心の磁束を検出する手段を設け、前記磁
束の最大値と最小値の中心値を検出し、この検出された
中心値に基づいて電力変換器の出力電圧直流成分の補正
量を算出するよう構成した。

【００１３】本発明の請求項５に係る電力変換器の制御
装置は、請求項１において、出力電圧直流分補正制御部
は、変圧器の鉄心の磁束を検出する手段を設け、前記磁
束の直流成分を検出し、この検出された直流成分に基づ
いて電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を算出する
よう構成した。

【００１４】

【作用】本発明の作用を説明する前に、複数台の電力変
換器の変圧器直流偏磁に対する相互干渉現象の原理を図
10に示すような４台の電力変換器から構成される電力変
換装置の回路図と式を用いて説明する。同図において、
１は電力系統、21，22，23，24は自励式変換器31，32，
33，34と電力系統１を接続するための変圧器であり、変
圧器の一次側は相毎に直列接続されている。４はコンデ
ンサなどの直流電源である。

【００１５】３相交流をＵ，Ｖ，Ｗ相で表す。図11は図
10の自励式変換器の出力端から電力系統までのＵ相１相
分の等価回路を示した図である。ここで、図中に示した
記号を説明する。ＥU0は系統側電源電圧（Ｕ相）であ
る。ＩU0は変圧器一次側の電流（Ｕ相）である。ＥUiは
自励式変換器3i（i=1,2,3,4 ）の出力電圧（Ｕ相）であ
る。ＩUiは自励式変換器3i（i=1,2,3,4 ）から系統側へ
流れる変圧器二次側電流（Ｕ相）である。ＩmUi は自励
式変換器3i（i=1,2,3,4 ）の接続する変圧器の一次側Ｙ
結線換算の励磁電流である。Ｚo は系統側の電源インピ
ーダンスである。Ｚp は変圧器一次側の漏れインピーダ
ンスである。Ｚs は変圧器二次側の漏れインピーダンス
である。Ｚm は変圧器の励磁インピーダンスである。

【００１６】図11において、以下の電圧方程式(1) 〜
(5) 式が成立する。

【数１】

【００１７】(1) 式からＩU0を求めると(10)式となり、
(2) 式に(10)式を代入すると(11)式となる。

【数２】

【００１８】同様にして、(3) 〜(5) 式に夫々(10)式を
代入すると以下の式が得られる。

【数３】

【００１９】(11)式〜(14)式は励磁インピーダンスにか
かる電圧と自励式変換器出力電圧の関係を表している。
(2) 式からＩmU1 ，(3) 式からＩmU2 、(4) 式からＩmU
3 、(5) 式からＩmU4 を夫々求めると、(15)〜(18)式と
なる。

【数４】

【００２０】(1) 式に(15)〜(18)式を代入すると(19)式
が得られ、(19)式をＩU0について解くと(20)式を得る。
(15)式の両辺にＺm を乗じ、(20)式を代入して整理する
と、(21)式となる。(21)式の第３項は、当該自励式変換
器以外の自励式変換器の出力電圧の励磁インピーダンス
へかかる電圧への影響を表している。

【数５】

【００２１】同様にして、(16)〜(18)式から以下の各式
(22)，(23)，(24)を得る。これらの各式は自励式変換器
出力電圧と励磁インピーダンスにかかる電圧の関係を表
している。

【数６】

【００２２】一般に変圧器の励磁インピーダンスＺm は
漏れインピーダンスＺp ，Ｚs よりも大きいので、簡単
化のためにここでＺm ＞Ｚs とすると、(11)〜(14)式及
び(21)〜(24)式は以下のようになる。

【数７】

【００２３】

【数８】

【００２４】(25)〜(32)式において、Ｚs ＊Ｚp ＊Ｚo
であることを仮定し、式を整理すると(33)〜(36)式とな
る。(33)〜(36)式は励磁インピーダンスにかける電圧か
ら自励式変換器出力電圧を求める式である。なお、＊印
はほゞ等しい意味を示す略号とする。

【数９】

【００２５】(37)〜(40)式は自励式変換器出力電圧から
励磁インピーダンスにかかる電圧を求める式である。系
統側の電圧直流分が無視できる程度に小さいと考える
と、(33)〜(36)式から励磁電流を０にするのに必要な一
次側Ｙ換算の自励式変換器出力電圧は、３相分で表すと
以下のようになる。

【数10】

【００２６】又、励磁電流を０にするのに必要な二次側
の自励式変換器出力電圧は変圧器一次側がＹ結線あるい
はΔ結線であるかにより式が異なる。例えば、自励式変
換器31と32の変圧器一次側がＹ結線、自励式変換器33と
34の変圧器一次側がΔ結線である場合には、以下のよう
に表される。

【００２７】

【数11】 以上の式の導出は上記の自励式変換器４台の場合に限ら
ず、例えば、ｎ台（ｎは自然数）の自励式変換器の場合
でも同様にして式を導き出すことができる。

【００２８】本発明の請求項１に係る電力変換器の制御
装置は、電力変換器の接続する変圧器の鉄心の磁束の偏
りを算出するために必要な電気量を検出し、ここで検出
された電気量に基づいて磁束の偏りを算出し、磁束の偏
りをなくすために必要な電力変換器の出力電圧直流成分
の補正量を算出する。この補正量に当該電力変換器以外
の電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を、上述した
原理に基づいて加え合わせ、当該電力変換器の出力電圧
直流成分の最終補正量を算出すれば、複数台の電力変換
器の出力する電圧直流成分の補正による偏磁抑制の相互
干渉を抑え、夫々の電力変換器に接続する変圧器の偏磁
を独立に抑制することができる。その結果相互干渉によ
り発生する磁束の振動や変圧器の偏磁による過電流の発
生を防止でき、過電流保護などによる保護停止をするこ
となく継続して運転できる。

【００２９】本発明の請求項２に係る電力変換器の制御
装置は、変圧器の一次巻線電流と二次巻線電流の差分を
とれば、差分電流は変圧器の励磁電流に相当する。ここ
で励磁電流に含まれる直流成分を検出し、直流成分に基
づいて変圧器の鉄心の磁束の偏りをなくすために必要な
電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を算出する。こ
の補正量に当該電力変換器以外の電力変換器の出力電圧
直流成分の補正量を、上述した原理に基づいて加え合わ
せ、当該電力変換器の出力電圧直流成分の最終補正量を
算出すれば、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成
分の補正による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力
変換器に接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することが
できるため、相互干渉により発生する磁束の振動や変圧
器の偏磁による過電流の発生を防止でき、過電流保護な
どによる保護停止をすることなく継続して運転できる。

【００３０】本発明の請求項３に係る電力変換器の制御
装置は、変圧器の一次巻線電流と二次巻線電流の差分電
流の１周期における最大値と最小値を検出し、ここで検
出した最大値と最小値及び変圧器の鉄心の磁気飽和特性
から磁束の中心値を求めることによって、磁束の直流変
位分が検出でき、その中間値に基づいて変圧器の磁束の
直流変位分を零にするために必要な電力変換器の出力電
圧直流成分の補正量を算出する。この補正量に当該電力
変換器以外の電力変換器の出力電圧直流成分の補正量
を、上述した原理に基づいて加え合わせ、当該電力変換
器の出力電圧直流成分の最終補正量を算出すれば、複数
台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補正による偏
磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器に接続する
変圧器の偏磁を独立に抑制することができるため、相互
干渉により発生する磁束の振動や変圧器の偏磁による過
電流の発生を防止でき、過電流保護などによる保護停止
をすることなく継続して運転できる。

【００３１】本発明の請求項４に係る電力変換器の制御
装置は、変圧器の鉄心の磁束を検出する手段を設け、磁
束の最大値と最小値から中心値を検出することによって
磁束の直流変位分が検出でき、中心値に基づいて変圧器
の磁束の直流変位分を零にするために必要な電力変換器
の出力電圧直流成分の補正量を算出する。この補正量に
当該電力変換器以外の電力変換器の出力電圧直流成分の
補正量を、上述した原理に基づいて加え合わせ、当該電
力変換器の出力電圧直流成分の最終補正量を算出すれ
ば、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補正
による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器に
接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができるた
め、相互干渉により発生する磁束の振動や変圧器の偏磁
による過電流の発生を防止でき、過電流保護などによる
保護停止をすることなく継続して運転できる。

【００３２】本発明の請求項５に係る電力変換器の制御
装置は、変圧器の鉄心の磁束を検出する手段を設け、磁
束の直流成分を検出することによって、励磁電流に相当
する直流成分が算出でき、その直流成分に基づいて変圧
器の磁束の直流変位分を零にするために必要な電力変換
器の出力電圧直流成分の補正量を算出する。この補正量
に当該電力変換器以外の電力変換器の出力電圧直流成分
の補正量を、上述した原理に基づいて加え合わせ、当該
電力変換器の出力電圧直流成分の最終補正量を算出すれ
ば、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補正
による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器に
接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができるた
め、相互干渉により発生する磁束の振動や変圧器の偏磁
による過電流の発生を防止でき、過電流保護などによる
保護停止をすることなく継続して運転できる。

【００３３】

【実施例】以下に本発明の請求項１に係る電力変換器の
制御装置の実施例を図面を用いて説明する。図１は本発
明の請求項１に係る電力変換器４台の場合の制御装置の
実施例を示す図である。同図において、既に説明した図
９，図10と同一の機能の要素には同一符号を付してその
説明を省略する。

【００３４】同図において、41は変圧器21，22，23，24
夫々の鉄心の磁束の偏りを算出するために必要な電気量
Ｐi1〜Ｐin（i=1,2,3,4)を検出し磁束の偏りを算出する
変圧器偏磁量算出部、42は電力変換器３の出力電圧直流
成分の補正量を算出する出力電圧直流分補正制御部、43
は出力電圧直流分補正制御部42で算出された電力変換器
31，32，33，34夫々の出力電圧直流成分の補正量から、
上述した非干渉化原理に基づいて、電力変換器31，32，
33，34夫々の出力電圧直流成分の算出補正量を算出する
直流分補正非干渉化部である。

【００３５】次に作用について説明すると、変圧器偏磁
量算出部41は、電力変換器31，32，33，34の接続する変
圧器21，22，23，24の鉄心の磁束の偏りを算出するため
に必要な電気量Ｐi1〜Ｐin（i=1,2,3,4 ）を検出し、こ
こで検出された電気量に基づいて変圧器21，22，23，24
夫々の鉄心の磁束の偏りを算出する。その結果を基にし
て、出力電圧直流分補正制御部42は、磁束の偏りをなく
すために必要な電力変換器31，32，33，34夫々の出力電
圧直流制御部の補正量を算出する。

【００３６】次に直流分補正非干渉化部43では、各電力
変換器において当該電力変換器の補正量に、当該電力変
換器以外の電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を上
述した非干渉化原理に基づいて加え合わせ、当該電力変
換器の出力電圧直流成分の最終補正量が算出される。

【００３７】この最終補正量を用いて、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧直流成分の補正を行なうこと
により、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の
補正による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換
器に接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができ
る。その結果相互干渉により発生する磁束の振動や変圧
器の偏磁による過電流の発生を防止でき、過電流保護な
どによる保護停止をすることなく、継続して運転できる
電力変換器を提供できる。

【００３８】以下に本発明の請求項２に係る電力変換器
の制御装置の実施例を図面を用いて説明する。図２は本
発明の請求項２に係る電力変換器４台の制御装置の実施
例を示す図である。同図において、既に説明した図９，
図10及び図１と同一の機能の要素には同一符号を付して
その説明を省略する。

【００３９】同図において、5Bは変圧器２の一次巻線の
電流を検出する電流検出器である。12は電流検出器5Aで
検出された変圧器２の二次巻線の電流と電流検出器5Bに
て検出された変圧器２の一次巻線電流の差分をとるため
の減算器である。ここで、直流分検出器の方式として
は、入力信号（ここでは、電圧あるいは電流の検出値）
を電源の基本周波数の１周期で積分し、時間平均した平
均値を求める方式と、入力信号をローパスフィルタを通
して、直流成分のみを抽出する方式がある。直流分検出
器の方式は全て請求項で同様なものが考えられる。

【００４０】変圧器１台の一般的な等価回路を図３に示
す。同図において、Ｘ1 及びＸ2 は変圧器の漏れインダ
クタンス、Ｒ1 及びＲ2 は銅損、Ｘo は励磁インダクタ
ンス、ｉ1 ，ｉ2 ，ｉo は夫々一次電流，二次電流，励
磁電流である。図３の等価回路からわかるように、変圧
器の巻線比を簡単のため１とすれば、変圧器の励磁電流
は一次電流と二次電流との差に等しくなる。励磁電流は
変圧器の鉄心の磁束とほぼ対応しているため、励磁電流
に含まれる直流成分を検出すれば、直流偏磁量が推定で
きる。

【００４１】次に作用について説明すると、図２におけ
る減算器12で一次巻線電流と二次巻線電流の差を演算し
て、直流分検出器８で直流成分を検出し、検出された変
圧器の励磁電流の直流成分を基にして、励磁電流の直流
成分を零にするために必要な電力変換器31，32，33，34
夫々の出力電圧直流成分の補正量を、出力電圧直流分補
正制御部42にて算出する。

【００４２】次に直流分補正非干渉化部43では、各電力
変換器において当該電力変換器の補正量に、当該電力変
換器以外の電力変換器の出力電圧直流制御部の補正量を
上述した非干渉化原理に基づいて加え合わせ、当該電力
変換器の出力電圧直流制御部の最終補正量が算出され
る。

【００４３】この最終補正量を用いて、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧直流分の補正を行なうことに
より、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補
正による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器
に接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができ
る。その結果相互干渉により発生する磁束の振動や変圧
器の偏磁による過電流の発生を防止でき、過電流保護な
どによる保護停止をすることなく、継続して運転できる
電力変換器を提供できる。

【００４４】以下に本発明の請求項３に係る電力変換器
の制御装置の実施例を図面を用いて説明する。図４は本
発明の請求項３に係る電力変換器４台の制御装置の実施
例を示す図である。同図において、既に説明した図９，
図10，図１及び図２と同一の機能の要素には同一符号を
付してその説明を省略する。

【００４５】同図において、13は減算器12により演算さ
れた変圧器一次巻線電流と二次巻線電流との差電流の最
大値を電源の基本周波数ごとに検出する最大値検出回
路、14は差電流の最小値を電源の基本周波数ごとに検出
する最小値検出回路、15は最大値と最小値及び変圧器の
鉄心の磁気飽和特性から、磁束の中心値を演算する演算
回路である。変圧器の鉄心の磁気飽和特性曲線は変圧器
の単体試験から得られるデータを基に作成し、演算回路
にデータとして格納しておく。

【００４６】このように構成すれば、図５に示すように
不規則な交流電圧が変圧器21，22，23，24に印加され、
磁束及び励磁電流が一定値を継続する期間が生じるよう
な場合も、磁束の中心値を検出することにより正確な偏
磁量の把握ができる。

【００４７】次に作用について説明すると、前記した通
り偏磁量を基にして磁束の直流変位分を零にするために
必要な電力変換器31，32，33，34夫々の出力電圧直流成
分の補正量を、出力電圧直流分補正制御部42にて算出す
る。次に直流分補正非干渉化部43では、各電力変換器に
おいて当該電力変換器の補正量に、当該電力変換器以外
の電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を上述した非
干渉化原理に基づいて加え合わせ、当該電力変換器の出
力電圧直流成分の最終補正量が算出される。

【００４８】この最終補正量を用いて、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧直流分の補正を行なうことに
より、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補
正による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器
に接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができ
る。その結果相互干渉により発生する磁束の振動や変圧
器の偏磁による過電流の発生を防止でき、過電流保護な
どによる保護停止をすることなく継続して運転できる電
力変換器を提供できる。

【００４９】更に、本発明によれば不規則な交流電圧が
変圧器21，22，23，24に印加され、磁束及び励磁電流が
一定値を継続する期間が生じるような場合でも、電力変
換器31，32，33，34の出力に含まれる直流成分だけでな
く、電力系統１が発生する過渡的な直流成分に対しても
補正ができるため、変圧器21，22，23，24の偏磁を抑制
できる。

【００５０】以下に本発明の請求項４に係る電力変換器
の制御装置の実施例を図面を用いて説明する。図６は本
発明の請求項４に係る電力変換器４台の制御装置の実施
例を示す図である。同図において、既に説明した図９，
図10，図１，図２及び図４と同一機能の要素には同一符
号を付してその説明を省略する。

【００５１】同図において、16は変圧器の鉄心の磁束を
検出するための例えばホール素子のような磁束検出器で
ある。図６は図４における変圧器一次巻線電流と二次巻
線電流の差電流の代わりに、変圧器鉄心の磁束ピーク値
を用いて電力変換器31，32，33，34夫々の出力電圧直流
成分の補正量を算出する。

【００５２】図７に示すように、励磁電流と磁束の関係
は非線形であり、鉄心が飽和するまでは励磁電流は徐々
にしか増加しないが、飽和に至ると急激に増加する。従
って、飽和に至る前に出力電圧指令値の補正によって偏
磁を抑制するためには、微少な励磁電流の直流成分又は
変化を検出する必要がある。

【００５３】そのような微少変化を検出するには高精度
の励磁電流の検出が必要になる。しかし、通常、励磁電
流は変圧器の定格電流の１０％以下であるため、一次巻
線電流と二次巻線電流の差分で励磁電流を検出すると、
例えば定格電流の１０％の励磁電流を１％の精度で検出
する場合、０．１％の精度の電流検出器が必要になる。

【００５４】次に直流分補正非干渉化部43では、各電力
変換器において当該電力変換器の補正量に、当該電力変
換器以外の電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を上
述した非干渉化原理に基づいて加え合わせ、当該電力変
換器の出力電圧直流成分の最終補正量が算出される。

【００５５】この最終補正量を用いて、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧直流分の補正を行なうことに
より、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補
正による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器
に接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができ
る。その結果相互干渉により発生する磁束の振動や変圧
器の偏磁による過電流の発生を防止でき、過電流保護な
どによる保護停止をすることなく継続して運転できる電
力変換器を提供できる。

【００５６】更に、本発明によれば変圧器21，22，23，
24の鉄心の磁束を検出して電力変換器31，32，33，34夫
々の出力電圧直流成分の補正量を算出しているため、被
制御量と検出量が線形に対応し、制御が効果的に行なえ
る。又、微少な変化による制御を行なう必要がなくな
り、電流検出器，演算回路は特に高精度のものを必要と
せず、通常のもので対応できる。更に、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧に含まれる直流成分だけでな
く、電力系統１が発生する過渡的な直流成分に対しても
補正ができるため、変圧器21，22，23，24の偏磁を抑制
できる。

【００５７】以下に、本発明の請求項５に係る電力変換
器の制御装置の実施例を図面を用いて説明する。図８は
本発明の請求項５に係る電力変換器４台の制御装置の実
施例を示す図である。同図において、既に説明した図
９，図10，図１，図２，図４及び図６と同一の機能の要
素には同一符号を付してその説明を省略する。

【００５８】同図において、17は磁束検出器16にて検出
した変圧器の鉄心の磁束を励磁電流相当の信号に変換す
る演算回路、８は演算回路17で求めた励磁電流の直流成
分を検出する直流分検出器である。前記磁束Φo は、変
圧器の励磁電流ｉo と励磁インダクタンスＸo の積で表
される。励磁電流ｉo は、磁束Φo を検出すれば以下の
(66)式で算出できる。

【数12】Φo ＝Ｘo ・ｉo ……………(65) ｉo ＝Φo ／Ｘo ……………(66) 励磁電流を(66)式で算出する。励磁電流の直流成分を検
出し、出力変換器31，32，33，34夫々の出力電圧直流成
分の補正量を算出するまでの機能及び動作は請求項２と
同一である。

【００５９】次に直流分補正非干渉化部43では、各電力
変換器において当該電力変換器の補正量に、当該電力変
換器以外の電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を上
述した非干渉化原理に基づいて加え合わせ、当該電力変
換器の出力電圧直流成分の最終補正量が算出される。

【００６０】この最終補正量を用いて、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧直流分の補正を行なうことに
より、複数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補
正による偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器
に接続する変圧器の偏磁を独立に抑制することができ
る。その結果相互干渉により発生する磁束の振動や変圧
器の偏磁による過電流の発生を防止でき、過電流保護な
どによる保護停止をすることなく継続して運転できる電
力変換器を提供できる。

【００６１】更に、本発明によれば変圧器21，22，23，
24の鉄心の磁束を検出して電力変換器31，32，33，34夫
々の出力電圧直流成分の補正量を算出しているため、被
制御量と検出量が線形に対応し、制御が効果的に行なえ
る。又、微少な変化による制御を行なう必要がなくな
り、電流検出器，演算回路は特に高精度のものを必要と
せず、通常のもので対応できる。更に、電力変換器31，
32，33，34夫々の出力電圧に含まれる直流成分だけでな
く、電力系統１が発生する過渡的な直流成分に対しても
補正ができるため、変圧器21，22，23，24の偏磁を抑制
できる。

【００６２】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものでなく、例えば、複数（ｎ）台の変換器から構
成される電力変換装置でも、先に述べた非干渉化原理に
基づけば入出力信号がｎ倍に増え、直流分補正非干渉化
部43の定数部の値の変更だけで制御装置の構成は同じで
あり、本発明は適用できる。

【００６３】又、直流側の回路は直流電源に限定される
ものでなく、直流送電システム，周波数変換装置などに
代表されるように相手端の電力変換装置、あるいは直流
電動機のような直流負荷でも、本発明は適用できる。
又、変圧器の一次側の結線はＹ結線あるいはΔ結線であ
っても、結線に応じてＹ−Δ変換又はΔ−Ｙ変換するだ
けで、本発明は適用できる。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば複
数台の電力変換器の出力する電圧直流成分の補正による
偏磁抑制の相互干渉を抑え、夫々の電力変換器に接続す
る変圧器の偏磁を独立に抑制することができるので、相
互干渉により発生する磁束の振動や変圧器の偏磁による
過電流の発生を防止でき、過電流保護などによる保護停
止をすることなく継続して運転できる電力変換器を提供
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による請求項１に係る電力変換器４台の
制御装置の実施例を示す図。

【図２】本発明による請求項２に係る電力変換器４台の
制御装置の実施例を示す図。

【図３】変圧器の簡易等価回路を示す図。

【図４】本発明による請求項３に係る電力変換器４台の
制御装置の実施例を示す図。

【図５】不規則な交流電圧が印加されたときの磁束と励
磁電流の関係を示す図。

【図６】本発明による請求項４に係る電力変換器４台の
制御装置の実施例を示す図。

【図７】変圧器鉄心の励磁電流と磁束の関係を示す図。

【図８】本発明による請求項５に係る電力変換器４台の
制御装置の実施例を示す図。

【図９】従来の電力変換器１台の制御装置のブロック構
成を示す図。

【図10】従来の電力変換器４台の制御装置のブロック構
成を示す図。

【図11】電力変換器４台の１相分（Ｕ相）の電気等価回
路を示す図。

【符号の説明】

１ 電力系統 ２ 変圧器 ３ 自励式変換器 ４ 直流電源 ５ 電流検出器 ６ 計器用変圧器 ７ 電圧・電流制御回路 ８ 直流成分検出器 ９ 加算器 10 ＰＷＭ制御回路 11 ゲートパルス増幅回路 12 減算器 13 最大値検出回路 14 最小値検出回路 15 演算回路 16 ホール素子 42 出力電圧直流分補正制御部 43 直流分補正非干渉化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｍ 7/48 Ｄ 9181−5Ｈ 7/537 Ｄ 9181−5Ｈ (72)発明者 田能村 顕一 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 上村 洋市 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台の変圧器を介して電力系統に接続
   された、複数台の電力変換器の制御装置において、前記
   変圧器の鉄心の磁束の偏りを算出するために必要な電気
   量を検出し、この検出された電気量に基づいて電力変換
   器の出力電圧直流成分の補正量を算出する出力電圧直流
   分補正制御部と、前記出力電圧直流分補正制御部の出力
   信号に、当該電力変換器以外の電力変換器の出力電圧直
   流分補正制御部の出力信号を加え合せて、当該電力変換
   器の出力電圧直流成分の最終補正量を算出する直流分補
   正非干渉化部を備えたことを特徴とする電力変換器の制
   御装置。
2. 【請求項２】 出力電圧直流分補正制御部は、変圧器の
   １次巻線電流と２次巻線電流の差分に含まれる電流直流
   成分を検出し、この検出された電流直流成分に基づいて
   電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を算出すること
   を特徴とする請求項１記載の電力変換器の制御装置。
3. 【請求項３】 出力電圧直流分補正制御部は、変圧器の
   １次巻線電流と２次巻線電流の差分の最大値と最小値及
   び変圧器の鉄心の磁気飽和特性から磁束の中心値を検出
   し、この検出された中心値に基づいて電力変換器の出力
   電圧直流成分の補正量を算出することを特徴とする請求
   項１記載の電力変換器の制御装置。
4. 【請求項４】 出力電圧直流分補正制御部は、変圧器の
   鉄心の磁束を検出する手段を設け、前記磁束の最大値と
   最小値の中心値を検出し、この検出された中心値に基づ
   いて電力変換器の出力電圧直流成分の補正量を算出する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力変換器の制御装
   置。
5. 【請求項５】 出力電圧直流分補正制御部は、変圧器の
   鉄心の磁束を検出する手段を設け、前記磁束の直流成分
   を検出し、この検出された直流成分に基づいて電力変換
   器の出力電圧直流成分の補正量を算出することを特徴と
   する請求項１記載の電力変換器の制御装置。