JPH0974769A - 電力変換装置の制御装置 - Google Patents
電力変換装置の制御装置Info
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Abstract
融通を行うシステムにおいて、1台の電力変換器が系統
事故や変換器の故障等で停止しても、残りの健全な電力
変換器で運転を継続できる電力変換装置の制御装置を得
る。 【解決手段】交流電力を直流電力に、あるいは直流電力
を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力系
統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前記
直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置におい
て、前記電力変換器が前記交流電力系統と電力を授受す
る有効電力の基準値と、前記有効電力の検出値の差を演
算し、この差に比例して前記電力変換器の直流電圧基準
値を補正し、この補正された直流電圧基準と前記電力変
換器の直流電圧検出値の差が零に近づくように制御する
電力変換装置の制御装置。
Description
等に使用し、交流電力を直流電力に、あるいは直流電力
を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力系
統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前記
直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置の制御
装置に関する。
置(以下電力変換装置と称する)の一例の主回路を示す
概略構成図であり、電力変換装置100は、電力変換器
10、直流コンデンサ20、連系リアクトル30、変換
器用変圧器40からなり、直流電源50を含む直流線路
と交流系統電源60を含む交流電力系統の間に接続され
ている。
ンサ20、連系リアクトル30、変換器用変圧器40で
構成される電力変換装置100を、直流線路と交流電力
系統の間に接続して両者間に電力を授受する場合の動作
原理については公知であり、例えば電気学会半導体電力
変換方式調査専門委員会版「半導体電力変換回路」(1
987年3月31日初版発行)の216〜220ページ
にかけて記述されている。
例を示すもので、これはブリッジ接続された複数(ここ
では6個)の自己消弧可能な素子、例えばゲートターン
オフサイリスタGU,GV,GW,GX,GY及びGZ
と、これらにそれぞれ逆並列に接続されたダイオードD
U,DV,DW,DX,DY,DZと、直流端子PT,
PNと、交流端子R,S,Tを備えている。
制御装置の一例を示すもので、図18と図19と同一部
分には同一符号を付してその説明を省略する。変流器4
5は変換器用変圧器40と交流系統電源60の間に流れ
る交流電流を検出する。電圧検出器46は変換器用変圧
器40と交流系統電源60の間に印加される交流電圧を
検出する。
により検出した交流電流iと、電圧検出器46により検
出電圧vを入力して有効電力Pd と無効電力Qd を検出
する。
71、無効電力基準設定器72、有効電力制御器(AP
R)73、無効電力制御器(AQR)74、電圧位相検
出器(PLL)75、定電流制御回路(ACR)76、
比較器77,78から構成されている。
設定された有効電力基準Pdpと、電力検出器70で検出
された有効電力検出値Pd を比較し両者の差を求める。
有効電力制御器73は、有効電力基準Pdpと有効電力検
出値Pd の差を入力し、その差を小さくするように有効
電流指令値Iprefを出力する。
設定された無効電力基準Qdpと、電力検出器70で検出
された無効電力検出値Qd を比較し両者の差を求める。
無効電力制御器74は、無効電力基準Qdpと無効電力検
出値Qd の差を入力し、その差を小さくするように無効
電流指令値Iqrefを出力する。
相検出器75で検出された系統位相信号θ、及び系統電
圧信号vを用いて、系統電流検出値iを、有効電力制御
器73から出力された有効電流指令値Ipref、無効電力
制御器74から出力された無効電流指令値Iqrefに合わ
せるように動作し、出力電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcを
出力する。
−77110号公報に、また定電流制御回路の例として
は、文献Shun-ichi Hirose et al "Application of a d
igital instantaneous current control for static in
duction thyristor converters in the utility line "
PCIM Proceeding (Dec 8,1988) 他で開示されているの
で、ここでは詳細な説明は省略する。
から出力される出力電圧指令値Vuc,Vvc,Vwcに応じ
て電力変換器10の各素子に対して点弧パターン(オ
ン、オフタイミング)を決定する。
を、電圧型自励式変換装置1000と同様な構成の電圧
型自励式変換装置1000Bで構成した例を示し、図2
0と同一部分には同一番号を付し、かつ末尾にBを付し
てその説明を省略する。
らの直流電圧基準Edpと直流電圧検出器21により検出
された直流電圧検出値Ed の差を求める。直流電圧制御
器(AVR)81は比較器84からの直流電圧基準Edp
と直流電圧検出値Ed の差を入力し、その差を小さくす
るように有効電流指令値Iprefを出力する。
電力変換装置1000Aの有効電力基準値を変えること
によって、交流系統電源60Aと交流系統電源60Bと
の間で任意の電力の融通ができる。
は、直流電圧を制御している電力変換装置1000Bに
故障が発生して停止した場合、または交流系統電源60
Bに地絡等の事故が発生して電力変換装置1000Bが
停止した場合には、直流電圧を維持できなくなる。停止
した電力変換装置1000Bが順変換器として運転して
いた場合は、電力を供給できなくなるため、直流不足電
圧が発生する。また、電力変換装置1000Bが逆変換
器として運転していた場合は、電力が消費できなくなる
ため直流過電圧が発生する。
装置の直流側を接続して系統間で電力の融通をしている
ときに、一方の系統につながる電力変換装置の事故や、
系統の地絡事故で電力変換装置が停止すると、直流過電
圧、直流不足電圧が発生し、健全な電力変換装置も停止
するという不具合があった。
接続して3つ以上の系統で融通をしている場合は、健全
な2台の電力変換装置で融通が可能であるにも関わら
ず、直流過電圧、直流不足電圧で停止し、融通ができな
くなるという不具合がある。
るためになされたものであり、複数台の電力変換器の直
流側を接続して電力の融通を行うシステムにおいて、1
台の電力変換器が系統事故や変換器の故障等で停止して
も、残りの健全な電力変換器で運転を継続できる電力変
換装置の制御装置を提供することにある。
めに、請求項1に対する発明は、交流電力を直流電力
に、あるいは直流電力を交流電力に変換する電力変換器
を複数台、交流電力系統と直流線路との間に接続して前
記交流電力系統と前記直流線路との間で電力の授受を行
う電力変換装置において、前記電力変換器が前記交流電
力系統と電力を授受する有効電力の基準値と、前記有効
電力の検出値の差を演算し、この差に比例して前記電力
変換器の直流電圧基準値を補正し、この補正された直流
電圧基準と前記電力変換器の直流電圧検出値の差が零に
近づくように制御することを特徴とする電力変換装置の
制御装置である。
うな作用効果が得られる。すなわち、有効電力の基準値
と有効電力の検出値の差を演算し、この差に比例した値
で直流電圧基準を補正すると、出力有効電力と直流電圧
の特性に傾きが生じる。例えば各電力変換器の順変換運
転時の有効電力を正としたときは、有効電力基準から有
効電力検出値を減算して差を演算し、その差に比例した
値を直流電圧基準に加算して補正し、補正した直流電圧
基準と直流電圧検出値の差が零に近づくように制御する
と、有効電力が増加するに従って直流電圧が低下する特
性となる。複数台の電力変換器のそれぞれが前述した特
性を持つようにすれば、定常運転中は、各電力変換器の
有効電力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電
圧が等しくなる点で運転する。事故が発生して、1台の
電力変換器が停止した場合も、残りの電力変換器の有効
電力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が
等しくなる点で運転を継続できる。
対応する発明は、交流電力を直流電力に、あるいは直流
電力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電
力系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と
前記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置に
おいて、前記電力変換器の直流電圧基準と直流電圧検出
値の差を演算し、この差に比例して前記電力変換器の、
前記交流電力系統と授受する有効電力基準値を補正し、
この補正された有効電力基準値と有効電力の差が零に近
づくように制御することを特徴とする電力変換装置の制
御装置である。
うな作用効果が得られる。すなわち、例えば各電力変換
器の順変換運転時の有効電力を正としたときは、直流電
圧基準から直流電圧検出値を減算して差を演算し、その
差に比例した値を有効電力基準に加算して補正し、補正
した有効電力基準と有効電力検出値の差が零に近づくよ
うに制御すると、有効電力が増加するに従って直流電圧
が低下する特性となる。複数台の電力変換器のそれぞれ
が前述した特性を持つようにすれば、定常運転中は、各
電力変換器の有効電力の和が零になり、かつ、各電力変
換器の直流電圧が等しくなる点で運転する。事故が発生
して、1台の電力変換器が停止した場合も、残りの電力
変換器の有効電力の和が零になり、かつ、各電力変換器
の直流電圧が等しくなる点で運転を継続できる。
対する発明は、交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、前記電力変換器が出力する直流電流の基準値と、
直流電流の検出値の差を演算し、この差に比例して前記
電力変換器の直流電圧基準値を補正し、この補正された
直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に近づくように
制御することを特徴とする電力変換装置の制御装置であ
る。
うな作用効果が得られる。すなわち、例えば各電力変換
器の順変換運転時の直流電力を正としたときは、直流電
流基準から直流電流検出値を減算して差を演算し、その
差に比例した値を直流電圧基準に加算して補正し、補正
した直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に近づくよ
うに制御すれば、直流電流が増加するに従って直流電圧
が低下する特性となる。複数台の電力変換器のそれぞれ
が前述した特性を持つようにすれば、定常運転中は、各
電力変換器の出力直流電流の和が零になり、かつ、各電
力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転する。事故が
発生して、1台の電力変換器が停止した場合も、残りの
電力変換器の出力直流電流の和が零になり、かつ、各電
力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転を継続でき
る。直流電流が制御することにより、有効電力での制御
に比較して、直流電圧変動による直流電流の変動がなく
なるため、直流過電流による機器保護が行い易いという
利点がある。
対する発明は、交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、前記電力変換器が前記交流電力系統と授受する有
効電力の基準値と有効電力の検出値の差が零に近づくよ
うに制御する有効電力制御器の出力と、直流電流の検出
値の差を演算し、この差に比例して前記電力変換器の直
流電圧基準値を補正し、この補正された直流電圧基準と
直流電圧検出値の差が零に近づくように制御することを
特徴とする電力変換装置の制御装置である。
うな作用効果が得られる。すなわち、例えば各電力変換
器の順変換運転時の直流電力を正としたときは、有効電
力制御器の出力から直流電流検出値を減算して差を演算
し、その差に比例した値を直流電圧基準に加算して補正
し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に
近づくように制御すると、直流電流が増加するに従って
直流電圧が低下する特性となる。複数台の電力変換器の
それぞれが前述した特性を持つようにすれば、定常運転
中は、各電力変換器の出力直流電流の和が零になり、か
つ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転す
る。事故が発生して、1台の電力変換器が停止した場合
も、残りの電力変換器の出力直流電流の和が零になり、
かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転を
継続できる。また、有効電力制御器の出力と直流電流の
差をとることにより、有効電力に偏差が生じると、有効
電力制御器の出力が変化し、直流電流基準に相当する値
が変化し、直流電圧の変動等があっても有効電力が変化
しない様に補正がかかる。
対する発明は、交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、前記電力変換器が前記交流電力系統と授受する有
効電力の基準値に比例して前記電力変換器の直流電圧基
準値を補正し、この補正された直流電圧基準と直流電圧
検出値の差が零に近づくように制御することを特徴とす
る電力変換装置の制御装置である。
うな作用効果が得られる。すなわち、例えば各電力変換
器の順変換運転時の有効電力を正とした時は、電効電力
基準に比例した値を直流電圧基準に加算して補正し、補
正した直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に近づく
ように制御すると、有効電力が増加するに従って直流電
圧が低下する特性となる。複数台の電力変換器のそれぞ
れが前述した特性を持ち、かつ直流電圧基準を適当に設
定すれば、定常運転中は、各電力変換器の有効電力の和
が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくな
る点で運転する。事故が発生して、1台の電力変換器が
停止した場合も、残りの電力変換器の有効電力の和が零
になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点
で運転を継続できる。本方式においては、直流電圧の補
正を有効電力基準値のみで行うため、有効電力検出値に
より直流電圧の補正を行う制御系と、直流電圧制御系の
干渉がなくなり、単純な回路で制御できる。
対する発明は、交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、前記電力変換器が前記交流電力系統と授受する有
効電力の基準値と有効電力の検出値の差が零に近づくよ
うに制御する有効電力制御器の出力と、前記電力変換器
の直流電圧基準値を加算し、この加算値を前記電力変換
器の有効電力基準に比例した値で補正し、この補正され
た直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に近づくよう
に制御することを特徴とする電力変換装置の制御装置で
ある。
うな作用効果が得られる。すなわち、例えば、各電力変
換器の順変換運転時の直流電力を正とし、有効電力の基
準値と有効電力の検出値の差が零に近づくように制御す
る有効電力制御器の出力を、直流電圧基準値を加算し、
さらに加算した値を、有効電力基準に比例した値で補正
を行い、補正した直流電圧基準値と直流電圧検出値の差
が零に近づくように制御すると、有効電力検出値が増加
するに従って直流電圧が低下する特性となる。複数台の
電力変換器のそれぞれが前述した特性を持つようにすれ
ば、定常運転中は、各電力変換器の有効電力の和が零に
なり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で
運転する。事故が発生して、1台の電力変換器が停止し
た場合も、残りの電力変換器の有効電力の和が零にな
り、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運
転を継続できる。また、直流電圧基準を有効電力制御器
の出力で補正するので、有効電力基準に応じて直流電圧
基準の調整を行う必要がなくなる。
て図面を参照して説明する。 〈第1の実施の形態(請求項1に対応)〉図1は、図2
0に示す従来の制御ブロック図における有効電流指令値
Iprefを演算する有効電力制御器73を、増幅器82、
電圧基準発生器79、加算器85、比較器86、直流電
圧制御器(DCーAVR)87により構成したものであ
る。
た有効電力基準Pdpと有効電力検出値Pd の差を入力
し、これに所望のゲインをかけて直流電圧基準補正値E
dpr を出力する。この増幅器82のゲインは任意に設定
可能になっている。
出力の直流電圧基準設定値Edpと前記直流電圧基準補正
値Edpr を加算する。比較器86は、該加算値(Edpと
Edpr の加算値)と直流電圧検出値Ed の差を求める。
直流電圧制御器87は、比較器86の出力を入力して有
効電流指令値Iprefを出力する。
持つ電力変換装置の、直流電圧と有効電力の特性図を示
しており、図2において有効電力検出値Pd は順変換運
転状態を正としてある。
検出値Pd が有効電力基準設定値Pdpと等しい時は直流
電圧基準補正値Edpr が零となるので、直流電圧は直流
電圧基準設定器79で設定された直流電圧基準設定値E
dpと等しくなるように制御される。
Pdpより大きい時は、直流電圧基準補正値Edpr は負の
値となるので、直流電圧は直流電圧基準設定値Edpより
低くなる様に制御される。
設定値Pdpより小さい時は、直流電圧基準補正値Edpr
は正の値となるので、直流電圧は直流電圧基準設定値E
dpより高くなるように制御される。有効電力検出値Pd
に対する直流電圧基準設定値Edpの変化率は増幅器82
に設定するゲインによる。
1に示す電力変換システムの有効電流指令値の演算回路
すなわち有効電力制御器73に適用した場合の、電力変
換装置1000A(以下端子Aと呼ぶ)、電力変換装置
1000B(以下端子Bと呼ぶ)の直流電圧Ed と有効
電力Pd の特性図を示している。
をPdpA 、特性を実線で示し、端子Bの有効電力基準設
定値をPdpB 、特性を1点鎖線で示してある。電力変換
装置が2台の場合は、通常はPdpA =−PdpB と設定す
る。図3に示す特性の場合、直流電圧はEdp、端子Aの
有効電力はPdpA 、端子Bの有効電力はPdpB で運転す
る。
わち、いずれかの有効電力基準設定値Pdpが誤っていた
場合を図4に示す。図4に示したのは、順変換運転を行
う端子Aの有効電力基準設定値PdpA の絶対値が、逆変
換運転を行う端子Bの電力基準PdpB の絶対値に比較し
て大きい場合であり、直流電圧が上昇する。直流電圧が
上昇すると、両端子A,Bとも、直流電圧を下げる方
向、つまり負の方向に直流電圧制御器、すなわち有効電
流指令値Iprefが動く。つまり、有効電力検出値Pd も
負の方向に動き、両端子A,Bとも、直流電圧基準補正
値Edpr は正の値となり、直流電圧は高く制御される。
最終的にはPdpA ′=−PdpB ′となる直流電圧Edp′
で運転される。
される電力変換システムにおいて、端子Aが事故等で停
止した場合を考える。その時の端子Bの、図1に示す制
御ブロック内の各信号の動きを図5に示す。順変換運転
をしている端子Aが停止すると直流電圧が低下し、直流
電圧検出値Ed が低下する。すると、直流電圧制御器7
6への入力が正の値となり、逆変換運転であるので負の
値を取っていた有効電流指令値201は零に近づく方向
に変化する。すると、有効電力検出値Pd も零に近づ
く。有効電力基準設定器71で負の値を設定しているの
で、有効電力検出値Pd が零に近づく方向で変化する
と、増幅器82への入力および直流電圧基準補正値Epd
r は負の値となり、直流電圧基準を下げる方向に補正が
かかる。最終的に図3に示す端子Bの特性における、有
効電力が零、直流電圧EdpB0の点で運転する。
続した電力変換システムを考える。図6に3台の電力変
換装置を接続した電力変換システムを示す。図中、すで
に説明した要素は同一の符号を付し説明を省略する。図
6に示すように構成すれば、系統60A,60B,60
Cの間で有効電力の融通ができる。図7に、図6に示す
3端子システムの電力変換装置の有効電力制御系に、本
発明の第1項の1実施の形態である図1を適用したとき
の直流電圧と有効電力の特性を示す。図7は、電力変換
装置A(以下端子A)が順変換運転、電力変換装置B
(以下端子B)、及び電力変換装置C(以下端子C)、
が逆変換運転を行っている場合を示す。端子Aの有効電
力基準設定値PdpA 、端子Bの有効電力基準設定値Pdp
B 、端子Cの有効電力基準設定値PdpC は合計すると零
となるように設定する。各端子は、直流電圧Edpで、有
効電力はそれぞれに与えられた有効電力基準設定値で運
転する。
子Bが事故等で停止した場合の動作図を図8に示す。逆
変換運転を行っている端子Bが停止するので、直流電圧
は上昇する。健全な端子A,Cの直流電圧制御器81の
出力、すなわち有効電流指令値Iprefは負の方向に変化
し、それに伴い有効電力検出値Pd が負の方向に変化
し、直流電圧基準補正値Edpr は正の値となる。最終的
にはPdpA ′=−PdpC′となる直流電圧基準Edp′ま
で上昇して、運転を継続する。図6から図8は3端子シ
ステムを用いて説明したが、3端子以上のシステムにお
いても、残りの健全端子の電力の合計が零となるように
各端子の直流電圧基準が補正され、運転が継続できるこ
とは明らかである。なお、図中、変換装置は自励式で示
しているが、有効電力と直流電圧の関係が図7,9に示
した特性であれば、他励式変換装置でも同様の効果が得
られることは明らかである。
子Aの有効電力制御系の増幅器82のゲインを、端子
B,Cの1/3にした場合の直流電圧と有効電力の特性
図を示す。図9に示す特性で運転中に、端子Bが停止し
た場合を考える。図8と同様に、PdpA ′=−PdpC ′
となる直流電圧基準Edp′で運転される。図8の場合と
異なる点は、端子B停止前と、停止後での有効電力の変
化が、端子Cよりも、ゲインを1/3に設定した端子A
の方が大きい点である。増幅器82で設定するゲイン
は、電力変換装置の特性の、有効電力に対する直流電圧
の変化率に相当する。従って、設定した値が小さいほ
ど、直流電圧を変化させるために必要な有効電力が多く
必要となる。図9に示す特性図においては端子Aのゲイ
ンを小さくしたため、端子Aの有効電力の変化が大きく
なっている。図9に示すように、増幅器82の値を変え
ることにより、電力変動時における、各端子の分担比率
を変えることができる。例えば、図9に示す特性の場
合、端子Aを比較的強い系統に接続し、端子Bを比較的
弱い系統に接続するとよい。
に、あるいは直流電力を交流電力に変換し、交流系統と
直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置の直流
回路を複数台接続して構成される電力変換システムにお
いて、前記電力変換装置が電力系統と授受する有効電力
の基準値と、有効電力の検出値の差を演算し、前記差に
比例して前記電力変換装置の直流電圧基準値の補正を行
えば、有効電力基準の設定を誤って、システムとしての
有効電力設定値の合計がゼロでなくても、安定に運転が
できる。また、事故等で変換装置が停止しても、残りの
健全な変換装置で運転が継続できる。さらに、直流電圧
の補正の比率を変えることにより、電力変換時の、変動
分の各変換装置の分担比率を変えることができ、各電力
変換装置が接続される系統の特性に応じた制御をするこ
とができる。
図10に示すように、有効電力基準設定器71、直流基
準電圧基準設定器79、増幅器82a、有効電力制御器
73、比較器88,101、加算器89から構成されて
いるが、図1と形は異なるが、機能は同じである。
直流電圧基準設定値Edpと直流電圧検出値Ed の差を演
算する。増幅器82aは、比較器88の出力(EdpとE
d の差)をゲインRで割算する。加算器89は、有効電
力基準設定器71からの有効電力基準Pdpと増幅器82
aの出力を加算する。比較器101は、加算器89の出
力と有効電力検出値Pd の差を演算して有効電力制御器
73の入力信号Is を出力する。有効電力制御器73は
入力信号Is を入力して有効電流指令値Iprefを出力す
る。
器73への入力信号Is は式(1)で示される。 入力信号Is =(直流電圧基準−直流電圧検出値)/R +(有効電力基準−有効電力検出値) …(1) (1)式の両辺にRをかけると、(2)式となる。
圧制御器87の入力と同じ式である。
図を用いても、前述した第1の実施形態と同様の効果が
得られる。すなわち、例えば各電力変換器の順変換運転
時の有効電力を正としたときは、直流電圧基準から直流
電圧検出値を減算して差を演算し、その差に比例した値
を有効電力基準に加算して補正し、補正した有効電力基
準と有効電力検出値の差が零に近づくように制御する
と、有効電力が増加するに従って直流電圧が低下する特
性となる。複数台の電力変換器のそれぞれが前述した特
性を持つようにすれば、定常運転中は、各電力変換器の
有効電力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電
圧が等しくなる点で運転する。事故が発生して、1台の
電力変換器が停止した場合も、残りの電力変換器の有効
電力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が
等しくなる点で運転を継続できる。
図11に示すように、直流電流基準設定器83、増幅器
82、直流電圧基準設定器79、直流電圧制御器87、
比較器91,93、加算器92から構成されている。
らの直流電流基準設定値Idpと直流電流検出値Id の差
を演算する。増幅器82は比較器91の出力にゲインR
を乗算する。加算器92は、直流電圧基準設定器79か
らの直流電圧基準設定値Edと増幅器82の出力を加算
する。比較器93は加算器92の出力と直流電圧検出値
Ed の差を演算する。直流電圧制御器87は、比較器9
3の出力を入力して有効電流指令値Iprefを出力する。
ば、次のような作用効果が得られる。すなわち、例えば
各電力変換器の順変換運転時の直流電力を正としたとき
は、直流電流基準から直流電流検出値を減算して差を演
算し、その差に比例した値を直流電圧基準に加算して補
正し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零
に近づくように制御すれば、直流電流が増加するに従っ
て直流電圧が低下する特性となる。複数台の電力変換器
のそれぞれが前述した特性を持つようにすれば、定常運
転中は、各電力変換器の出力直流電流の和が零になり、
かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転す
る。事故が発生して、1台の電力変換器が停止した場合
も、残りの電力変換器の出力直流電流の和が零になり、
かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転を
継続できる。直流電流を制御することにより、有効電力
(直流電圧と直流電流を乗算した値)での制御に比較し
て、直流電圧変動による直流電流の変動がなくなるた
め、直流過電流による機器保護が行い易いという利点が
ある。
りに直流電流を用いて直流電圧基準を補正する。直流電
圧の変動が小さければ、直流電流は有効電力にほぼ比例
した値となり、各端子がつながる系統間での電力融通が
できる。第1の実施の形態と同様に、1端子以上停止し
ても、残りの健全な端子で運転を継続できることは明ら
かである。
図12に示すように、図11の直流電流基準Idpを、有
効電力制御器94の出力に置き換えたものであり、具体
的には有効電力基準設定器71、有効電力制御器94、
直流基準電圧設定器79、増幅器82、直流電圧制御器
87、比較器77,95,97、加算器96から構成さ
れている。
の有効電力基準設定値Pdpと有効電力検出値Pd を差を
演算する。有効電力制御器94は比較器77の出力であ
るPdpとPd を差を小さくするように動作する。比較器
95は有効電力制御器94の出力と直流電流検出値Id
の差を求める。増幅器82は、比較器95の出力にゲイ
ンを乗じた値を出力する。加算器96は、増幅器82の
出力と直流電圧基準Edpを加算して補正した直流電圧基
準を出力する。比較器97は、加算器96からの補正値
と直流電圧検出値Ed の差を求める。直流電圧制御器8
7は、比較器97の出力補正した直流電圧基準と直流電
圧検出値Ed の差がゼロに近づくように有効電流指令値
Iprefを出力する。
のような作用効果が得られる。すなわち、例えば各電力
変換器の順変換運転時の直流電力を正としたときは、有
効電力制御器94の出力から直流電流検出値Id を減算
して差を演算し、その差に比例した値を直流電圧基準に
加算して補正し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出
値の差が零に近づくように制御すると、直流電流が増加
するに従って直流電圧が低下する特性となる。複数台の
電力変換器のそれぞれが前述した特性を持つようにすれ
ば、定常運転中は、各電力変換器の出力直流電流の和が
零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる
点で運転する。事故が発生して、1台の電力変換器が停
止した場合も、残りの電力変換器の出力直流電流の和が
零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる
点で運転を継続できる。また、有効電力制御器94の出
力と直流電流の差をとることにより、有効電力に偏差が
生じると、有効電力制御器94の出力が変化し、直流電
流基準に相当する値が変化し、直流電圧の変動等があっ
ても有効電力が変化しない様に補正がかかり、有効電力
を一定に保つことができる。
図13に示すように、図1に示す実施の形態に対し、直
流電圧の補正に、有効電力基準と有効電力検出値の差を
用いず、有効電力基準だけを用いている点である。具体
的には、有効電力基準設定器71、増幅器82、直流基
準電圧設定器79、直流電圧制御器87、加算器96、
比較器97から構成されている。
定値Pdpを出力し、増幅器82はこの出力を増幅する。
加算器96は、直流基準電圧設定器79からの直流基準
電圧設定値Edpと増幅器82の出力を加算し、有効電力
基準Pdpの補正値を出力する。比較器97は、加算器9
6の出力である有効電力基準Pdpの補正値と直流電圧検
出値Ed の差を求める。直流電圧制御器87は、比較器
97の出力補正した直流電圧基準と直流電圧検出値Ed
の差がゼロに近づくように有効電流指令値Iprefを出力
する。
のような作用効果が得られる。すなわち、例えば各電力
変換器の順変換運転時の有効電力を正とした時は、有効
電力基準に比例した値を直流電圧基準に加算して補正
し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に
近づくように制御すると、有効電力が増加するに従って
直流電圧が低下する特性となる。複数台の電力変換器の
それぞれが前述した特性を持ち、かつ直流電圧基準を適
当に設定すれば、定常運転中は、各電力変換器の有効電
力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等
しくなる点で運転する。事故が発生して、1台の電力変
換器が停止した場合も、残りの電力変換器の有効電力の
和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しく
なる点で運転を継続できる。本方式においては、直流電
圧の補正を有効電力基準値のみで行うため、有効電力検
出値により直流電圧の補正を行う制御系と、直流電圧制
御系の干渉がなくなり、単純な回路で制御できる。
力変換器の直流側を2台接続して構成される電力変換装
置における有効電力と直流電圧の特性図を示している。
図14に示すように、順変換運転を行う変換装置の直流
電圧基準を高く、逆変換運転を行う直流電圧基準を低く
設定し、増幅器82を適当な値に設定することにより、
2台の電力変換器間の有効電力が制御される。
よる補正を行わないので、制御系が簡単になり、直流電
圧制御と、有効電力検出値による直流電圧基準の補正の
間の干渉の検討が不要になるという利点がある。
例を示すもので、図13における有効電力基準設定器7
1からの有効電力設定値の代わりに、直流電流基準設定
器83からの直流電流基準設定値を用いて直流電圧基準
を補正するようにした点のみが、図13とは異なる。
た値である。直流電圧の変動が小さければ、直流電流は
有効電力にほぼ比例した値となり、図13と同様の効果
が得られる。
変形例であり、直流電圧制御器87への入力信号Is は
前述した式(2)で示される。 入力信号Is =(直流電圧基準−直流電圧検出値) +有効電力基準×R (2) これは、図13に示す制御ブロック図の直流電圧制御器
の入力と同じ式である。従って図16に示すような制御
ブロック図を用いても、同様の効果が得られる。
図17に示すように、図13の制御ブロックに有効電力
制御器105の出力での直流電圧基準の補正を加えるよ
うにしたものである。具体的には有効電力基準設定器7
1の出力Pdpと有効電力検出値Pd の差を求める比較器
104と、比較器104の出力であるPdpとPd を差を
小さくするように動作する有効電力制御器94と、直流
基準電圧設定器79から直流基準電圧設定値と有効電力
制御器94のの出力を加算し、これを図13の加算器9
6に加える加算器105を設けた点のみが異なる。
うな作用効果が得られる。すなわち図13の実施の形態
においては、各電力変換器の有効電力を制御するために
は、順変換運転を行う電力変換器の直流電圧基準を高
く、逆変換運転を行う直流電圧基準を低く設定し、かつ
増幅器82を適当な値に設定する必要があったが、図1
6に示す実施の形態においては、各電力変換器の直流電
圧基準が同じ値であっても、有効電力制御器94の出力
で直流電圧基準が補正される。従って、直流線路の抵抗
分による電圧降下を考慮して、直流電圧基準設定値を順
変換運転を行う電力変換器と逆変換運転を行う電力変換
器で変える必要がなくなる。
る。増幅器82による補正分も有効電力制御器94の出
力で補正することが可能であるからである。以上、第1
の実施の形態から第6の実施の形態は直流線路の電圧効
果分について省略して説明したが、直流線路の抵抗分に
よる有効電力の損失も含めて、各変換装置の有効電力の
和がゼロとなるように制御され同様の効果が得られるこ
とは明かである。
な作用効果が得られる。請求項1に対応する発明によれ
ば、有効電力の基準値と有効電力の検出値の差を演算
し、差に比例した値で直流電圧基準を補正すると、出力
有効電力と直流電圧の特性に傾きが生じる。例えば各電
力変換器の順変換運転時の有効電力を正としたときは、
有効電力基準から有効電力検出値を減算して差を演算
し、その差に比例した値を直流電圧基準に加算して補正
し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出値の差が零に
近づくように制御すると、有効電力が増加するに従って
直流電圧が低下する特性となる。複数台の電力変換器の
それぞれが前述した特性を持つようにすれば、定常運転
中は、各電力変換器の有効電力の和が零になり、かつ、
各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転する。事
故が発生して、1台の電力変換器が停止した場合も、残
りの電力変換器の有効電力の和が零になり、かつ、各電
力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転を継続でき
る。
各電力変換器の順変換運転時の有効電力を正としたとき
は、直流電圧基準から直流電圧検出値を減算して差を演
算し、その差に比例した値を有効電力基準に加算して補
正し、補正した有効電力基準と有効電力検出値の差が零
に近づくように制御すると、有効電力が増加するに従っ
て直流電圧が低下する特性となる。複数台の電力変換器
のそれぞれが前述した特性を持つようにすれば、定常運
転中は、各電力変換器の有効電力の和が零になり、か
つ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転す
る。事故が発生して、1台の電力変換器が停止した場合
も、残りの電力変換器の有効電力の和が零になり、か
つ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運転を継
続できる。
例えば各電力変換器の順変換運転時の直流電力を正とし
たときは、直流電流基準から直流電流検出値を減算して
差を演算し、その差に比例した値を直流電圧基準に加算
して補正し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出値の
差が零に近づくように制御すれば、直流電流が増加する
に従って直流電圧が低下する特性となる。複数台の電力
変換器のそれぞれが前述した特性を持つようにすれば、
定常運転中は、各変換装置の出力直流電流の和が零にな
り、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運
転する。事故が発生して、1台の電力変換器が停止した
場合も、残りの電力変換器の出力直流電流の和が零にな
り、かつ、各電力変換器の直流電圧が等しくなる点で運
転が継続できる。直流電流が制御することにより、有効
電力での制御に比較して、直流電圧変動により直流電流
の変動がなくなるため、直流過電流により機器保護が行
い易いという利点がある。
ば、例えば各電力変換器の順変換運転時の直流電力を正
としたときは、有効電力制御器の出力から直流電流検出
値を減算して差を演算し、その差に比例した値を直流電
圧基準に加算して補正し、補正した直流電圧基準と直流
電圧検出値の差が零に近づくように制御すると、直流電
流が増加するに従って直流電圧が低下する特性となる。
複数台の電力変換器のそれぞれが前述した特性を持つよ
うにすれば、定常運転中は、各電力変換器の出力直流電
流の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等
しくなる点で運転する。事故が発生して、1台の電力変
換器が停止した場合も、残りの電力変換器の出力直流電
流の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等
しくなる点で運転を継続できる。また、有効電力制御器
の出力と直流電流の差をとることにより、有効電力に偏
差が生じると、有効電力制御器の出力が変化し、直流電
流基準に相当する値が変化し、直流電圧の変動等があっ
ても有効電力が変化しない様に補正がかかる。
例えば各電力変換器の順変換運転時の有効電力を正とし
た時は、有効電力基準に比例した値を直流電圧基準を加
算して補正し、補正した直流電圧基準と直流電圧検出値
の差が零に近づくように制御すると、有効電力が増加す
るに従って直流電圧が低下する特性となる。複数台の電
力変換器のそれぞれが前述した特性を持ち、かつ直流電
圧基準を適当に設定すれば、定常運転中は、各電力変換
器の有効電力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直
流電圧が等しくなる点で運転する。事故が発生して、1
台の電力変換器が停止した場合も、残りの電力変換器の
有効電力の和が零になり、かつ、各変換器の直流電圧が
等しくなる点で運転を継続できる。本方式においては、
直流電圧の補正を有効電力基準値のみで行うため、有効
電力検出値により直流電圧の補正を行う制御系と、直流
電圧制御系の干渉がなくなり、単純な回路で制御でき
る。
例えば、各電力変換器の順変換運転時の直流電力を正と
し、有効電力の基準値と有効電力の検出値の差が零に近
づくように制御する有効電力制御器の出力を、直流電圧
基準値を加算し、さらに加算した値を、有効電力基準に
比例した値で補正を行い、補正した直流電圧基準値と直
流電圧検出値の差が零に近づくように制御すると、有効
電力検出値が増加するに従って直流電圧が低下する特性
となる。複数台の電力変換器のそれぞれが前述した特性
を持つようにすれば、定常運転中は、各電力変換器の有
効電力の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧
が等しくなる点で運転する。事故が発生して、1台の電
力変換器が停止した場合も、残りの変換装置の有効電力
の和が零になり、かつ、各電力変換器の直流電圧が等し
くなる点で運転を継続できる。また、直流電圧基準を有
効電力制御器の出力で補正するので、有効電力基準に応
じて直流電圧基準の調整を行う必要がなくなる。
圧の特性を示す図。
電圧の特性を説明する図。
電圧の特性を説明する図。
の変換装置が停止した場合の有効電力と直流電圧の動作
を説明する図。
る電力変換システム構成図。
と直流電圧の特性を示す図。
止したときの運転点を説明した図。
って、各変換装置の有効電力と直流電圧の傾きに差を持
たせた場合の有効電力と直流電圧の特性を示す図。
電圧の特性を示す図。
図。
図。
置の構成図。
す図。
図。
場合のシステム構成図。
Claims (6)
- 【請求項1】 交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、 前記電力変換器が前記交流電力系統と電力を授受する有
効電力の基準値と、前記有効電力の検出値の差を演算
し、この差に比例して前記電力変換器の直流電圧基準値
を補正し、この補正された直流電圧基準と前記電力変換
器の直流電圧検出値の差が零に近づくように制御するこ
とを特徴とする電力変換装置の制御装置。 - 【請求項2】 交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、 前記電力変換器の直流電圧基準と直流電圧検出値の差を
演算し、この差に比例して前記電力変換器の、前記交流
電力系統と授受する有効電力基準値を補正し、この補正
された有効電力基準値と有効電力の差が零に近づくよう
に制御することを特徴とする電力変換装置の制御装置。 - 【請求項3】 交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、 前記電力変換器が出力する直流電流の基準値と、直流電
流の検出値の差を演算し、この差に比例して前記電力変
換器の直流電圧基準値を補正し、この補正された直流電
圧基準と直流電圧検出値の差が零に近づくように制御す
ることを特徴とする電力変換装置の制御装置。 - 【請求項4】 交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、 前記電力変換器が前記交流電力系統と授受する有効電力
の基準値と有効電力の検出値の差が零に近づくように制
御する有効電力制御器の出力と、直流電流の検出値の差
を演算し、この差に比例して前記電力変換器の直流電圧
基準値を補正し、この補正された直流電圧基準と直流電
圧検出値の差が零に近づくように制御することを特徴と
する電力変換装置の制御装置。 - 【請求項5】 交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、 前記電力変換器が前記交流電力系統と授受する有効電力
の基準値に比例して前記電力変換器の直流電圧基準値を
補正し、この補正された直流電圧基準と直流電圧検出値
の差が零に近づくように制御することを特徴とする電力
変換装置の制御装置。 - 【請求項6】 交流電力を直流電力に、あるいは直流電
力を交流電力に変換する電力変換器を複数台、交流電力
系統と直流線路との間に接続して前記交流電力系統と前
記直流線路との間で電力の授受を行う電力変換装置にお
いて、 前記電力変換器が前記交流電力系統と授受する有効電力
の基準値と有効電力の検出値の差が零に近づくように制
御する有効電力制御器の出力と、前記電力変換器の直流
電圧基準値を加算し、この加算値を前記電力変換器の有
効電力基準に比例した値で補正し、この補正された直流
電圧基準と直流電圧検出値の差が零に近づくように制御
することを特徴とする電力変換装置の制御装置。
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