JPH1051957A - Controller for power converter - Google Patents
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- JPH1051957A JPH1051957A JP8198162A JP19816296A JPH1051957A JP H1051957 A JPH1051957 A JP H1051957A JP 8198162 A JP8198162 A JP 8198162A JP 19816296 A JP19816296 A JP 19816296A JP H1051957 A JPH1051957 A JP H1051957A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、直流線路に複数
の電圧形電力変換器（以下電力変換器と記述する）が接
続された直流多端子送電系統の安定性を向上すると共に
電力変換器または系統故障による端子脱落時も残りの端
子で運転を継続することができる電力変換器の制御装置
を提供するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention improves the stability of a DC multi-terminal power transmission system in which a plurality of voltage type power converters (hereinafter referred to as power converters) are connected to a DC line, and provides a power converter or a power converter. An object of the present invention is to provide a control device for a power converter that can continue operation at remaining terminals even when a terminal is dropped due to a system failure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０は例えば特開平１−２３８４３０
号公報に開示されている従来の電力変換器の制御装置を
示す構成図である。図１０は直流線路に複数台接続され
た電力変換装置のうち１つの変換器の制御装置を示して
いる。図において、１０は交流から直流または直流から
交流へ電力を変換する電力変換装置、２０は交流系統、
３０は直流系統である。１０１は電圧形の電力変換器、
１０２は交流リアクトル、１０３はコンデンサ、１０４
は電圧検出器、１０５は交流電流検出器、１０６は直流
電圧検出器、１０７は電力検出器、１０８はゲート制御
回路、１１０は直流電圧制御回路、１２０は電力制御回
路である。１１１、１２１は減算器、１１２、１２２は
補償器である。2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing a conventional power converter control device disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-205,036. FIG. 10 shows a control device for one of the power converters connected to the DC line. In the figure, 10 is a power converter for converting power from AC to DC or DC to AC, 20 is an AC system,
Reference numeral 30 denotes a DC system. 101 is a voltage type power converter,
102 is an AC reactor, 103 is a capacitor, 104
Is a voltage detector, 105 is an AC current detector, 106 is a DC voltage detector, 107 is a power detector, 108 is a gate control circuit, 110 is a DC voltage control circuit, and 120 is a power control circuit. 111 and 121 are subtractors, and 112 and 122 are compensators.
【０００３】次に動作について説明する。電力検出器１
０７では電圧検出器１０４で検出された各相交流電圧V
u、Vv、Vwと電流検出器１０５で検出された各相交流電
流Iu、Iv、Iwから交流有効電力P=Vu*Iu+Vv*Iv+Vw*Iwを
出力する。ここでの交流有効電力は電力変換器１０１が
交流−直流変換している電力にほぼ等しい。検出された
電力Pは電力制御回路１２０に入力され、減算器１２１
により電力指令値Prefとの電力偏差を演算し、補償器１
２２が電力偏差に応じて電力変換器１０１の電力を調節
する。補償器１２２は例えば比例積分回路がよく用いら
れるがこの限りではない。補償器１２２は電力検出器１
０７により検出された電力Pがその指令値Prefよりも小
さいときは電力変換器１０１で変換する電力を大きく、
逆に電力Pが指令値Prefよりも大きいときは小さくする
ようにして、電力Pと指令値Prefとが一致するように動
作する。Next, the operation will be described. Power detector 1
07, each phase AC voltage V detected by the voltage detector 104
The AC active power P = Vu * Iu + Vv * Iv + Vw * Iw is output from u, Vv, Vw and each phase AC current Iu, Iv, Iw detected by the current detector 105. The AC active power here is substantially equal to the power that the power converter 101 performs AC-DC conversion. The detected power P is input to a power control circuit 120, and a subtractor 121
To calculate the power deviation from the power command value Pref,
22 adjusts the power of the power converter 101 according to the power deviation. As the compensator 122, for example, a proportional-integral circuit is often used, but is not limited thereto. The compensator 122 is the power detector 1
07 is smaller than the command value Pref, the power converted by the power converter 101 is increased.
Conversely, when the electric power P is larger than the command value Pref, the electric power P is made smaller so that the electric power P matches the command value Pref.
【０００４】一方、直流電圧検出器１０６で検出された
直流電圧Vdは減算器１１１により直流電圧指令Vdrefと
の偏差を演算し、補償器１１２がその偏差に応じて電力
変換器１０１の電力を調節する。電力変換器１０１の電
力は双方向に調節できるので、補償器１１２は直流電圧
が低下した場合には交流から直流への方向の電力を増加
してコンデンサを充電し、直流電圧が上昇した場合には
逆に直流から交流への方向の電力を増加することでコン
デンサを放電して直流電圧Vdがその指令値Vdrefに一致
するように動作する。補償器１１２、１２２ともに電力
変換器１０１の電力を調節するが、それらの出力は選択
器１３０により最小値が選択され、直流電圧制御回路１
１０か、または電力制御回路１２０かのどちらか一方が
動作するように構成されている。On the other hand, a difference between the DC voltage Vd detected by the DC voltage detector 106 and a DC voltage command Vdref is calculated by a subtracter 111, and a compensator 112 adjusts the power of the power converter 101 according to the difference. I do. Since the power of the power converter 101 can be adjusted in both directions, the compensator 112 increases the power in the direction from AC to DC when the DC voltage decreases, charges the capacitor, and when the DC voltage increases. Conversely, the capacitor is discharged by increasing the power in the direction from DC to AC to operate so that the DC voltage Vd matches the command value Vdref. The compensators 112 and 122 both adjust the power of the power converter 101, and their outputs are selected by the selector 130 at the minimum value.
10 or the power control circuit 120 is configured to operate.
【０００５】ゲート制御回路１０８は電力変換器１０１
の有効電力指令Pac及び無効電力指令Qacに応じて電力変
換器１０１の素子を点弧制御する。図１１は電圧形電力
変換器が交流リアクトルを介して交流電源に接続されて
いる場合の構成図である。このとき、交流電源電圧をV
s、電力変換器の変調度をk、交流リアクトルのリアクタ
ンスをX、電力変換器の交流電圧と交流電源電圧との位
相差をφとすると有効電力、無効電力はそれぞれ P=k*sinφ*Vs2/X (1) Q=(k*cosφ-1)*Vs2/X (2) となることが知られている。ゲート制御回路１０８では
(1)、(2)式に従って、変調度k、位相差φに応じて電力
変換器１０１の素子をオン−オフするタイミングを決定
し、素子を点弧する。この動作により、選択器１３０が
選択した補償器１１２または補償器１２２の出力に応じ
て電力変換器の電力が調節される。(1)、(2)式の関係及
び素子の点弧方式及び電力変換器の構成は例えば、電気
学会半導体電力変換方式調査専門委員会編「半導体電力
変換回路」（１９８７年３月３１日初版発行）の２１６
〜２２０頁に開示されているので詳細は省略する。[0005] The gate control circuit 108 is connected to the power converter 101.
Of the power converter 101 in accordance with the active power command Pac and the reactive power command Qac. FIG. 11 is a configuration diagram when the voltage type power converter is connected to an AC power supply via an AC reactor. At this time, change the AC power supply voltage to V
s, the modulation degree of the power converter is k, the reactance of the AC reactor is X, and the phase difference between the AC voltage and the AC power supply voltage of the power converter is φ, and the active power and the reactive power are P = k * sinφ * Vs, respectively. It is known that 2 / X (1) Q = (k * cosφ-1) * Vs 2 / X (2) In the gate control circuit 108,
According to the equations (1) and (2), the timing for turning on and off the elements of the power converter 101 is determined according to the modulation factor k and the phase difference φ, and the elements are fired. By this operation, the power of the power converter is adjusted according to the output of the compensator 112 or the compensator 122 selected by the selector 130. For example, the relationship between the expressions (1) and (2), the ignition method of the elements, and the configuration of the power converter are described in, for example, “Semiconductor Power Conversion Circuit” (edited by the Institute of Electrical Engineers of Japan). 216)
Since it is disclosed on pages 220 to 220, the details are omitted.
【０００６】次に動作について説明する。図１２は従来
例図１０の動作を示す説明図である。横軸は電力変換器
の電力Pで交流から直流へ電力を変換するときを正方向
としている。縦軸は電力変換器の直流電圧Vdである。図
１２のP<Prefの領域における電圧一定の直線の特性は、
電力検出器１０７で検出された電力Pが電力指令Prefよ
りも小さく、補償器１２２の増幅効果によりその出力は
大きな値となり、出力制限値に至る。直流電圧Vdは指令
値Vdref付近にあり補償器１１２は出力制限値の範囲内
の値を出力するので、信号の最小値を選ぶ選択器１３０
では補償器１１２の出力が選択されて直流電圧制御回路
１１０が動作し、電力変換器１０１の直流電圧はVdref
に制御される。電力PがPref付近より大きくなった場
合、補償器１２２は逆に小さな値を出力して選択器１３
０では補償器１２２を選択する。補償器１１２は直流電
圧Vdが直流電圧指令Vdrefよりも小さいので大きな値を
出力し、選択器１３０は補償器１２２の出力を選択して
電力制御回路１２０が動作する。図１２のVd<Vdrefの領
域でPref一定の直線はこの特性を示している。従って、
図１０の従来例では電力と、直流電圧の関係において、
ある領域では直流電圧制御回路が、また、ある領域では
電力制御回路が動作するように構成されている。Next, the operation will be described. FIG. 12 is an explanatory diagram showing the operation of the conventional example shown in FIG. The horizontal axis indicates the positive direction when the power is converted from AC to DC by the power P of the power converter. The vertical axis is the DC voltage Vd of the power converter. The characteristic of a constant voltage straight line in the region of P <Pref in FIG.
The electric power P detected by the electric power detector 107 is smaller than the electric power command Pref, and its output becomes a large value due to the amplification effect of the compensator 122, and reaches an output limit value. Since the DC voltage Vd is near the command value Vdref and the compensator 112 outputs a value within the range of the output limit value, the selector 130 for selecting the minimum value of the signal is used.
Then, the output of the compensator 112 is selected, the DC voltage control circuit 110 operates, and the DC voltage of the power converter 101 becomes Vdref
Is controlled. When the power P becomes larger than the vicinity of Pref, the compensator 122 outputs a small value to the selector 13
At 0, the compensator 122 is selected. The compensator 112 outputs a large value because the DC voltage Vd is smaller than the DC voltage command Vdref, and the selector 130 selects the output of the compensator 122 and the power control circuit 120 operates. A straight line with a constant Pref in the region of Vd <Vdref in FIG. 12 indicates this characteristic. Therefore,
In the conventional example of FIG. 10, in the relationship between power and DC voltage,
The DC voltage control circuit operates in a certain area, and the power control circuit operates in a certain area.
【０００７】図１３は３つの電力変換装置が直流系統に
接続された場合の従来例の構成図である。ここで、１
１、１２は電力変換装置であり、電力変換装置１０と同
様の構成である。２０１、２１１、２２１は交流電源で
あり、それぞれ交流系統２０、２１、２２を介して電力
変換装置１０、１１、１２に接続されている。図１４は
図１２と同様に、このときの動作を示す説明図である。
実線ａは電力変換装置１０、破線ｂは電力変換装置１
１、一点鎖線ｃは電力変換装置１２の特性を示してい
る。ここでは、電力変換装置１０、１１、１２の直流電
圧指令Vdref1、Vdref2、Vdref3がVdref1＞Vdref2＞Vdre
f3となるように設定され、電力指令Pref1、Pref2、Pref
3は交流から直流の変換される電力で、Pref1＜Pref2＜P
ref3となるように設定されている。FIG. 13 is a configuration diagram of a conventional example when three power converters are connected to a DC system. Where 1
Reference numerals 1 and 12 denote power converters, which have the same configuration as the power converter 10. Reference numerals 201, 211, and 221 denote AC power supplies, which are connected to the power converters 10, 11, and 12 via AC systems 20, 21, and 22, respectively. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the operation at this time, similarly to FIG.
The solid line a is the power converter 10 and the broken line b is the power converter 1
1. The dashed line c indicates the characteristics of the power converter 12. Here, the DC voltage commands Vdref1, Vdref2, and Vdref3 of the power converters 10, 11, and 12 are Vdref1>Vdref2> Vdre.
f3, the power commands Pref1, Pref2, Pref
3 is power converted from AC to DC, and Pref1 <Pref2 <P
It is set to be ref3.
【０００８】図１３に示されているように３つの電力変
換装置は直流線路で接続されており、電力の総和が零に
なるよう動作しなければならない。例えば、直流電圧が
Vdref1付近にあるとすると、電力変換装置１１、１２で
は電圧を低下させようと動作し、交流から直流への電力
を小さくする。これにより、直流電圧は低下し、電力変
換装置１０は電力制御回路１２０が動作するようにな
る。同様に、直流電圧がVdref2付近にあるとすると、今
度は電力変換装置１２が交流から直流への電力を低下さ
せて、直流電圧を下げるように動作し、電力変換装置１
１が電力制御回路１２０で動作するようになる。このよ
うに、図１３の構成で図１４の特性を持つ場合、電力変
換装置１２が直流電圧をVdref3に保つように動作し、残
りの電力変換装置１０、１１はそれぞれの電力指令Pref
1、Pref2を保つように電力制御回路１２０が動作する。
従って、電力変換装置１０、１１は交流から直流へ電力
を変換し、電力変換装置１２では電力変換装置１０、１
１の電力の総和(Pref1+Pref2)と等しい電力を直流から
交流へ変換する。電力変換装置１０、１１、１２の動作
点は図１４において、それぞれa'、b'、c'である。As shown in FIG. 13, the three power converters are connected by a DC line, and must operate so that the total power becomes zero. For example, if the DC voltage is
If it is near Vdref1, the power converters 11 and 12 operate to lower the voltage and reduce the power from AC to DC. As a result, the DC voltage decreases, and the power control circuit 120 of the power conversion device 10 operates. Similarly, assuming that the DC voltage is in the vicinity of Vdref2, the power converter 12 operates to lower the DC voltage by reducing the power from AC to DC, and the power converter 1
1 operates in the power control circuit 120. As described above, when the configuration shown in FIG. 13 has the characteristics shown in FIG. 14, the power converter 12 operates to maintain the DC voltage at Vdref3, and the remaining power converters 10 and 11 perform the respective power commands Pref.
1. The power control circuit 120 operates to maintain Pref2.
Therefore, the power converters 10 and 11 convert power from AC to DC, and the power converter 12
The power equal to the sum of the powers (Pref1 + Pref2) is converted from DC to AC. The operating points of the power converters 10, 11, and 12 are a ', b', and c 'in FIG.
【０００９】図１３の構成で図１４の特性のとき、電力
変換装置１２が停止したとすると、直流から交流への変
換ができなくなるため、直流電圧が上昇して電力変換装
置１１が直流電圧をVdref2に保つように動作する。この
とき、電力変換装置１０、１１の動作点はそれぞれ、
a"、b"である。電力変換装置１０は電力制御回路１２０
が動作し、電力変換装置１１は直流電圧制御回路１１０
が動作して電力変換装置１０の電力Pref1に等しい電力
を直流から交流へ変換して運転を継続する。In the configuration of FIG. 13 and the characteristic of FIG. 14, if the power converter 12 is stopped, conversion from DC to AC cannot be performed, so that the DC voltage rises and the power converter 11 reduces the DC voltage. Operate to keep Vdref2. At this time, the operating points of the power converters 10 and 11 are respectively
a ", b". The power converter 10 includes a power control circuit 120
Operates, and the power converter 11 is connected to the DC voltage control circuit 110.
Operates to convert the power equal to the power Pref1 of the power converter 10 from DC to AC and continue the operation.
【００１０】このように従来は直流系統に複数の電力変
換装置が接続されたときに、ある一つの電力変換装置は
直流電圧制御回路が動作し、残りの電力変換装置は電力
制御回路が動作する。このとき、直流から交流へ電力を
変換している電力変換装置が電力制御回路で動作してい
る場合を考える。直流系統の電圧が低下すると、電力を
一定に保つためにさらに直流電圧を低下する方向に電流
を流し、逆に直流系統の電圧が上昇すると、さらに直流
電圧を上昇させるように動作する。図１５にこの動作を
説明する回路図を示す。図で電力変換装置Ａ、Ｂ、Ｃの
うち、Ｂは直流電圧制御回路が動作して電圧源となり、
Ａ、Ｃは電力制御回路が動作して電流源となる。電力変
換装置Aの電力P<0が一定とすると、その直流電流はP/Vd
である。As described above, conventionally, when a plurality of power converters are connected to a DC system, one DC converter operates a DC voltage control circuit, and the remaining power converters operate a power control circuit. . At this time, a case is considered where a power conversion device that converts power from DC to AC is operating with a power control circuit. When the voltage of the DC system decreases, a current flows in a direction to further decrease the DC voltage in order to keep the power constant. Conversely, when the voltage of the DC system increases, the DC voltage is further increased. FIG. 15 is a circuit diagram illustrating this operation. In the figure, B of the power converters A, B, and C operates as a voltage source by operating the DC voltage control circuit,
In A and C, the power control circuit operates and becomes a current source. Assuming that power P <0 of power converter A is constant, its DC current is P / Vd
It is.
【００１１】直流系統の電圧Edが電力変換装置Ｃの停止
などで低下したとすると、電力変換装置Ｂはそれを補う
ように電力を調節して電圧を一定に保つように動作する
が、電力変換装置Ａでは直流電圧の低下に対してさらに
コンデンサを放電する方向（P<0なので直流から交流の
方向）へ電流を流すように動作するため、電力変換装置
Ｂはコンデンサの充電電流を供給しなければならない。
しかし、直流線路が長い場合などは電力変換装置Ｂは電
力変換装置Ａのコンデンサ電圧とは異なる電圧（Ｂのコ
ンデンサ電圧）で調節することになり、直流電圧の制御
性能が劣化する、即ち、過渡特性が悪化する場合があ
る。特に、直流線路のインダクタンス成分と各電力変換
装置のコンデンサによる共振が生じ位相遅れが大きくな
りやすくダンピングの悪い電圧制御特性を持つ場合があ
る。この現象は直流線路の距離が長くなるに従い、充電
が必要なコンデンサの電圧と直流電圧制御回路が調節し
ている電圧との差が大きくなりこの制御系の安定性が損
なわれる。また、コンデンサの容量が小さくなるにつれ
て放電時間が短くなるため、それに応じて直流電圧制御
回路が充電電流を供給しなければならないが、さらに充
電が必要なコンデンサの電圧と直流電圧制御回路が調節
している電圧との差が大きくなり同様に制御特性が悪化
し安定性が低下する。If it is assumed that the voltage Ed of the DC system has dropped due to the stoppage of the power converter C, the power converter B operates to adjust the power to compensate for the decrease and keep the voltage constant. Since the device A operates so as to flow a current in the direction of discharging the capacitor (P <0 because of P <0) in response to the decrease in the DC voltage, the power converter B must supply the charging current of the capacitor. Must.
However, when the DC line is long, for example, the power converter B adjusts with a voltage (the capacitor voltage of B) different from the capacitor voltage of the power converter A, and the control performance of the DC voltage is deteriorated, that is, transient. The characteristics may deteriorate. In particular, resonance may occur due to the inductance component of the DC line and the capacitor of each power conversion device, causing a large phase lag, and thus having a voltage control characteristic with poor damping. In this phenomenon, as the distance of the DC line increases, the difference between the voltage of the capacitor requiring charging and the voltage adjusted by the DC voltage control circuit increases, and the stability of the control system is impaired. In addition, since the discharge time becomes shorter as the capacitance of the capacitor becomes smaller, the DC voltage control circuit must supply the charging current accordingly.However, the voltage of the capacitor that needs further charging and the DC voltage control circuit adjust. As a result, the difference from the applied voltage becomes large, and similarly, the control characteristics deteriorate and the stability decreases.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】従来の電力変換器の制
御装置は以上のように構成されているので、複数の電力
変換装置のうち１つが直流電圧を制御し、残りの電力変
換装置がそれぞれの電力を制御する。このため、直流系
統から交流系統へ電力を変換している電力変換装置で
は、直流系統の電圧が低下すると、さらに直流電圧を低
下するように電流を流し、逆に直流系統の電圧が上昇す
ると、さらに直流電圧を上昇させるように動作する。こ
の結果、直流線路の長距離化、電力変換器のコンデンサ
容量の低減に伴い、直流電圧制御特性が劣化し、特に直
流系統の共振による直流電圧の振動を十分に抑制するこ
とができず、交流系統に対しても悪影響を及ぼすという
問題点があった。Since the conventional power converter control device is configured as described above, one of the plurality of power converters controls the DC voltage, and the remaining power converters are controlled by the respective power converters. To control the power. Therefore, in a power converter that converts power from a DC system to an AC system, when the voltage of the DC system decreases, a current flows so as to further reduce the DC voltage, and conversely, when the voltage of the DC system increases, It operates to further increase the DC voltage. As a result, the DC voltage control characteristics are degraded due to the longer distance of the DC line and the reduction of the capacitor capacity of the power converter.In particular, the DC voltage oscillation due to the resonance of the DC system cannot be sufficiently suppressed. There was a problem that the system was adversely affected.
【００１３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、たとえ、直流線路が長距離化等
しても、これに接続された複数の電力変換装置の制御特
性を改善して安定に電力を授受できるようにするととも
に、ある電力制御装置が停止しても残りの電力制御装置
で運転を継続できる電力変換器の制御装置を得ることを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and improves the control characteristics of a plurality of power converters connected thereto even if the DC line is extended. It is an object of the present invention to obtain a control device for a power converter that can stably transmit and receive power and can continue operation with the remaining power control devices even if a certain power control device stops.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る電力変換
器の制御装置は、一端が共通の直流線路に接続され他端
に接続される交流線路と上記直流線路との間で電力を変
換し相互に電力の授受を行う複数の電力変換器の各々
に、上記電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出
器、上記電力変換器が変換している電力を検出する電力
検出器、電力指令と上記電力検出器の検出値とに基づい
て上記電力変換器の直流電圧指令を出力する電力制御回
路、上記直流電圧指令と上記直流電圧検出器の検出値と
に基づいて上記電力変換器の有効電力指令を出力する直
流電圧制御回路、および上記有効電力指令に基づいて上
記電力変換器のスイッチング素子を点弧制御するゲート
制御回路を備えたものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a power converter control device for converting power between an AC line having one end connected to a common DC line and the other end, and the DC line. Each of a plurality of power converters that mutually exchange power, a DC voltage detector that detects a DC voltage of the power converter, a power detector that detects power that the power converter is converting, A power control circuit that outputs a DC voltage command of the power converter based on the command and the detection value of the power detector, and a power control circuit that outputs the DC voltage command based on the DC voltage command and the detection value of the DC voltage detector. A DC voltage control circuit for outputting an active power instruction; and a gate control circuit for controlling ignition of a switching element of the power converter based on the active power instruction.
【００１５】また、請求項２に係る電力変換器の制御装
置は、一端が共通の直流線路に接続され他端に接続され
る交流線路と上記直流線路との間で電力を変換し相互に
電力の授受を行う複数の電力変換器の各々に、上記電力
変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出器、上記電力
変換器が変換している電力を検出する電力検出器、電力
指令と上記電力検出器の検出値とに基づいて上記電力変
換器の直流電圧指令を出力する電力制御回路、上記直流
電圧指令と上記直流電圧検出器の検出値と上記電力指令
とに基づいて上記電力変換器の有効電力指令を出力する
直流電圧制御回路、および上記有効電力指令に基づいて
上記電力変換器のスイッチング素子を点弧制御するゲー
ト制御回路を備えたものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a power converter control device for converting power between an AC line connected at one end to a common DC line and connected to the other end, and the DC line to mutually convert the power. A plurality of power converters for transmitting and receiving, a DC voltage detector for detecting a DC voltage of the power converter, a power detector for detecting power converted by the power converter, a power command and the power A power control circuit that outputs a DC voltage command of the power converter based on a detection value of the detector; and a power control circuit of the power converter based on the DC voltage command, the detection value of the DC voltage detector, and the power command. A DC voltage control circuit for outputting an active power instruction; and a gate control circuit for controlling ignition of a switching element of the power converter based on the active power instruction.
【００１６】また、請求項３に係る電力変換器の制御装
置は、請求項１または２において、その電力制御回路
に、各電力変換器で互いに異なる出力制限値を設定した
ものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a power converter control apparatus according to the first or second aspect, wherein different output limit values are set in the respective power converters in the power control circuit.
【００１７】また、請求項４に係る電力変換器の制御装
置は、請求項３において、その各電力変換器の電力制御
回路における出力制限値の上限値の最小値が、上記出力
制限値の下限値の最大値より小さくならないようにした
ものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a power converter control device according to the third aspect, wherein the minimum value of the upper limit value of the output limit value in the power control circuit of each power converter is the lower limit value of the output limit value. The value is not to be smaller than the maximum value.
【００１８】[0018]
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１における
電力変換器の制御装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一符号は同一または相当部分を示す
ので個々の説明は省略する。Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a configuration diagram showing a control device for a power converter according to a first embodiment of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in the related art denote the same or corresponding parts, and a description thereof will not be repeated.
【００１９】電力制御回路１２０では電力指令Prefと電
力検出器１０７で検出された電力Pとの偏差を減算器１
２１により演算し、補償器１２２に入力する。補償器１
２２には出力リミッタが構成されており、上限値がVdma
x、下限値がVdminに設定される。補償器１２２の出力は
電力変換器１０１の直流電圧指令として直流電圧制御回
路１１０に送られ電力指令Prefと電力検出値Pとが一致
するように動作する。次に、直流電圧制御回路１１０で
は補償器１２２の出力と直流電圧検出器１０６により検
出された直流電圧Vdとの偏差を減算器１１１により演算
し、その偏差は補償器１１２で増幅されて有効電力指令
Pacとしてゲート制御回路１０８に送られ、直流電圧指
令Vdrefと直流電圧Vdとが一致するように動作する。な
お、補償器１２２、１１２には比例積分補償器がよく用
いられるがこのかぎりではない。The power control circuit 120 subtracts the difference between the power command Pref and the power P detected by the power detector 107 from the subtractor 1.
21 and input to the compensator 122. Compensator 1
22 is provided with an output limiter, the upper limit of which is Vdma
x, the lower limit is set to Vdmin. The output of the compensator 122 is sent to the DC voltage control circuit 110 as a DC voltage command of the power converter 101, and operates so that the power command Pref and the detected power value P match. Next, in the DC voltage control circuit 110, the difference between the output of the compensator 122 and the DC voltage Vd detected by the DC voltage detector 106 is calculated by the subtractor 111, and the difference is amplified by the compensator 112 to obtain the active power. Command
It is sent to the gate control circuit 108 as Pac, and operates so that the DC voltage command Vdref matches the DC voltage Vd. It should be noted that a proportional-integral compensator is often used as the compensators 122 and 112, but is not limited thereto.
【００２０】次に動作について説明する。図２はこの動
作を示す等価回路である。電力変換器が交流から直流へ
電力Pを送電しているとすると、直流系統の電圧Edと直
流電流IdとからP=Ed*Idの関係がある。また、直流線路
のインピーダンスのために定常的にはVd-Ed=Rd*Idであ
るから電力は P=(Vd-Ed)*Ed/Rd （３） となる。即ち、交流から直流へ変換する電力を大きくす
るには変換器の直流電圧（コンデンサ電圧にほぼ等し
い）をＶｄ＞Ｅｄとして、その大きさを増加すればよ
い。逆に直流から交流へ電力を変換するときにはVd<Ed
とすればよく、(3)式よりP<0となることがわかる。補償
器１２２は電力指令Prefと電力検出値Pとを比較して、
電力指令Prefよりも電力検出値Pが小さいときは直流電
圧を大きくするように、逆に大きいときは直流電圧を小
さくするような直流電圧指令を直流電圧制御回路１１０
に送る。この動作により、補償器１２２が出力制限内の
信号を出力するかぎり電力Pは電力指令Prefに一致する
ように調節される。補償器１２２が出力制限を越える信
号を出力をしようとすると、上限値Vdmaxまたは下限値V
dminに制限されて電力変換器の直流電圧を一定に保つよ
うに動作する。特に、Vdmax=Vdminのときにはその電力
変換装置は電圧を常に一定に保つよう動作する。Next, the operation will be described. FIG. 2 is an equivalent circuit showing this operation. Assuming that the power converter is transmitting power P from AC to DC, there is a relationship of P = Ed * Id from the voltage Ed of the DC system and the DC current Id. Also, since Vd-Ed = Rd * Id normally due to the impedance of the DC line, the power is P = (Vd-Ed) * Ed / Rd (3). That is, in order to increase the power to be converted from AC to DC, the DC voltage (substantially equal to the capacitor voltage) of the converter is set to Vd> Ed, and the magnitude may be increased. Conversely, when converting power from DC to AC, Vd <Ed
It can be seen from equation (3) that P <0. The compensator 122 compares the power command Pref with the detected power value P,
When the detected power value P is smaller than the power command Pref, the DC voltage control circuit 110 issues a DC voltage command such that the DC voltage is increased when the detected power value P is smaller.
Send to By this operation, as long as compensator 122 outputs a signal within the output limit, power P is adjusted to match power command Pref. If the compensator 122 attempts to output a signal exceeding the output limit, the upper limit Vdmax or the lower limit Vd
It is limited to dmin and operates to keep the DC voltage of the power converter constant. In particular, when Vdmax = Vdmin, the power converter operates so as to always keep the voltage constant.
【００２１】次に、変換器の直流電圧を調節する動作を
説明する。電力変換器１０１の交流有効電力と直流電力
はほぼ等しい（一般に電力変換器はロスが小さくこの仮
定は妥当である）ので、電力変換器１０１からコンデン
サ１０３へ流れる電流はPac/Vdとなる。従って、Pacを
正の方向で増加すればコンデンサへは充電電流が流れ電
圧が上昇する、逆にPacを負の方向に増加すればコンデ
ンサは放電して電圧が低下する。補償器１１２では、直
流電圧指令に従って、検出した直流電圧Vdがその指令値
Vdrefよりも小さいときは変換器の電力Pacを大きくする
ように、また、逆に大きいときはPacを小さくするよう
に動作してVdがVdrefに一致するように動作する。Next, the operation of adjusting the DC voltage of the converter will be described. Since the AC active power and the DC power of the power converter 101 are almost equal (generally the power converter has a small loss and this assumption is valid), the current flowing from the power converter 101 to the capacitor 103 is Pac / Vd. Therefore, if Pac is increased in the positive direction, a charging current flows to the capacitor and the voltage increases. Conversely, if Pac is increased in the negative direction, the capacitor is discharged and the voltage is reduced. In the compensator 112, according to the DC voltage command, the detected DC voltage Vd is changed to the command value.
When it is smaller than Vdref, the converter operates so as to increase the power Pac of the converter, and when it is larger than Vdref, it operates so as to reduce Pac so that Vd matches Vdref.
【００２２】図３に図２の等価ブロック線図を示す。図
３（ａ）は電力変換器の電力Pacから直流線路の電流Id
までのブロック線図である。Pacは電力変換器の交流側
の入力電力であり、交流から直流へ変換（順変換動作）
するときは正、直流から交流へ変換（逆変換動作）する
ときは負の値を持つ。電力変換器のロスを無視すると変
換器の交流側と直流側との電力が等しいので、電力変換
器の直流電流はIc=Pac/Vdの関係がある（図３（ａ）の
割り算ブロック）。ブロック1/Csは変換器の直流電流Ic
と直流線路の電流Idとの差でコンデンサが充放電されて
その電圧Vdが変化することを表している。その次のブロ
ック1/Lds、Rdはコンデンサの電圧Vdと他の端子の電圧E
dとの差が直流線路のインダクタンスと抵抗とに印加さ
れて直流電流Idが流れることを表している。FIG. 3 shows an equivalent block diagram of FIG. FIG. 3 (a) shows the current Id of the DC line from the power Pac of the power converter.
FIG. Pac is the input power on the AC side of the power converter and is converted from AC to DC (forward conversion operation)
It has a positive value when performing the conversion, and a negative value when performing the conversion from DC to AC (inverse conversion operation). Since the power on the AC side and the DC side of the converter are equal if the loss of the power converter is ignored, the DC current of the power converter has a relationship of Ic = Pac / Vd (the division block in FIG. 3A). Block 1 / Cs is the converter DC current Ic
This indicates that the capacitor is charged and discharged by the difference between the current and the current Id of the DC line, and the voltage Vd changes. The next block 1 / Lds, Rd is the capacitor voltage Vd and the other terminal voltage E
The difference from d indicates that the DC current Id flows by being applied to the inductance and the resistance of the DC line.
【００２３】図３（ａ）の安定性を評価するために割り
算をテーラー展開を用いて動作点近傍で線形化すると図
３（ｂ）となる。ただし、動作点を（Vd0、Ic0、Id0、E
d0、Pac0）、微小変化分を（ΔVd、ΔIc、ΔId、ΔEd、
ΔPac）としてVd=Vd0+ΔVd、Ic=Ic0+ΔIc、Id=Id0+ΔI
d、Ed=Ed0+ΔEd、Pac=Pac0+ΔPacである。図３（ｂ）か
らわかるように、コンデンサ電圧ΔVdからコンデンサの
電流（1/Csブロックの入力）へIc0/Vd0を係数とするル
ープが存在する。電力変換器のロスを無視した条件では
Ic0=Pac0/Vd0なので、Ic0/Vd0=Pac0/(Vd0*Vd0)の関係が
ある。従って、この係数は電力変換器が変換する電力の
方向で符号が変わり、順変換動作ときは正の値、逆に逆
変換動作のときは負の値を持つ。例えば、直流電圧が正
Vd0>0で変換器が逆変換動作のとき(Ic0/Vd0)<0である。
変換器の直流電圧（コンデンサ電圧に等しい）が低下す
ると変化が負でΔVd<0となるので(Ic0/Vd0)*ΔVd>0とな
ってコンデンサ電流を低下するように働き、さらに電圧
を低下させる。反対に電圧が上昇するとΔVd>0であるか
ら、(Ic0/Vd0)*ΔVd<0でありコンデンサ電流を大きくす
るように働き、さらに電圧を上昇させる。つまり、変換
器が逆変換動作のときには系の中に正帰還が存在すると
いうことであり、これをどのように補償するかによって
図２の系の安定性が決定されるということになる。When the division is linearized near the operating point using Taylor expansion in order to evaluate the stability of FIG. 3A, the result becomes FIG. 3B. However, if the operating point is (Vd0, Ic0, Id0, E
d0, Pac0) and the minute change (ΔVd, ΔIc, ΔId, ΔEd,
ΔPac) as Vd = Vd0 + ΔVd, Ic = Ic0 + ΔIc, Id = Id0 + ΔI
d, Ed = Ed0 + ΔEd, Pac = Pac0 + ΔPac. As can be seen from FIG. 3B, there is a loop using Ic0 / Vd0 as a coefficient from the capacitor voltage ΔVd to the capacitor current (input of the 1 / Cs block). Under the conditions ignoring the power converter loss
Since Ic0 = Pac0 / Vd0, there is a relationship of Ic0 / Vd0 = Pac0 / (Vd0 * Vd0). Therefore, this coefficient changes its sign in the direction of the power to be converted by the power converter, and has a positive value during a forward conversion operation and a negative value during a reverse conversion operation. For example, if the DC voltage is positive
When Vd0> 0 and the converter performs an inverse conversion operation, (Ic0 / Vd0) <0.
When the DC voltage of the converter (equal to the capacitor voltage) drops, the change is negative and ΔVd <0, so (Ic0 / Vd0) * ΔVd> 0, which works to reduce the capacitor current and further reduce the voltage . Conversely, when the voltage rises, ΔVd> 0, so (Ic0 / Vd0) * ΔVd <0, which acts to increase the capacitor current and further raises the voltage. That is, when the converter performs the reverse conversion operation, the positive feedback exists in the system, and the stability of the system in FIG. 2 is determined by how to compensate for the positive feedback.
【００２４】既述した図１０の従来例の場合、電力制御
回路１２０が動作しているときにはこの系に対して補償
器１２２Gp(s)が図３（ｃ）のように構成されることと
等価である。他の端子ではEdが一定になるように直流電
圧制御回路１１０が動作する。電力制御回路１２０は正
帰還となり得るループとは独立に構成されるため、系の
安定性には関与しない。従って、系の安定化に寄与する
のは他の端子の直流電圧制御回路１１０である。しか
し、他の端子の直流電圧制御回路１１０は自端の電圧
（図３ではEd）を検出してそれを調節するように動作し
ているだけである。このため、ΔVdの変化が直流線路電
流ΔIdを変化させ、さらに他の端子の電圧が変化してか
らそのΔEdの変化を抑制するように直流電圧制御回路１
１０が働くという過程が必要であり動作が遅れる。逆に
他の端子の直流電圧制御回路１１０が働きその端子のコ
ンデンサを充放電しても、直流線路電流が変化してから
ΔVdが変化するというように遅れが生じる。特に直流線
路が長くなり、インダクタンスLdが大きくなると遅れが
顕著になる。このように、従来例では正帰還ループの補
償は間接的に行われるため、十分な安定性を確保するこ
とが難しい。In the case of the prior art shown in FIG. 10, when the power control circuit 120 is operating, the compensator 122Gp (s) for this system is equivalent to the configuration shown in FIG. It is. At other terminals, the DC voltage control circuit 110 operates so that Ed becomes constant. Since the power control circuit 120 is configured independently of a loop that can be positive feedback, it does not contribute to the stability of the system. Therefore, it is the DC voltage control circuit 110 of the other terminal that contributes to the stabilization of the system. However, the DC voltage control circuit 110 of the other terminal only operates to detect the voltage at its own terminal (Ed in FIG. 3) and adjust it. For this reason, the change in ΔVd changes the DC line current ΔId, and the DC voltage control circuit 1 suppresses the change in ΔEd after the voltage of the other terminal changes.
The process of working 10 is required, and the operation is delayed. Conversely, even if the DC voltage control circuit 110 at the other terminal operates and charges / discharges the capacitor at that terminal, a delay occurs such that ΔVd changes after the DC line current changes. In particular, when the DC line becomes longer and the inductance Ld becomes larger, the delay becomes noticeable. As described above, in the conventional example, since the compensation of the positive feedback loop is performed indirectly, it is difficult to secure sufficient stability.
【００２５】これに対して、図１の例によるブロック線
図は図３（ｄ）である。電力を一定に調節する端子であ
っても、直流電圧制御回路１１０が構成されて電圧Vdを
指令値に一致するように動作する。また、電力制御回路
１２０は電力が一定になるよう直流電圧Vdを調節するよ
う構成されている。定常状態では電圧指令Vd*が一定な
のでΔVd*=0となる。このとき電圧Vdが低下したとする
とΔVd<0だからΔVd*-ΔVd>0であり、補償器１１２Gv
(s)で増幅されてΔIc>0の電流を流すように動作してコ
ンデンサを充電する。これにより、逆変換動作のときに
ΔVdから(Ic0/Vd0)を介して帰還して放電する正帰還ル
ープの電流を直接補償することができる。電圧Vdが上昇
した場合はΔVd*-ΔVd<0でありΔIcは放電するように流
れ、同様に正帰還ループの電流を直接補償することがで
きる。従って、図１のように構成すれば、正帰還ループ
を直接補償することができるので系の安定性を確保する
ことができる。なお、実際には補償器１１２Gv(s)がΔP
ac>0とすると、電力制御回路１２０の補償器１２２Gp
(s)がΔVd*<0となるように動作するが、電圧制御の応答
を電力制御の応答よりも速くするように補償器１１２Gv
(s)の増幅率を高くすれば直流電圧制御回路１１０が優
先して動作するので問題がない。On the other hand, a block diagram according to the example of FIG. 1 is shown in FIG. The DC voltage control circuit 110 is also configured to operate the terminal to adjust the voltage Vd to the command value even if the terminal adjusts the power to be constant. The power control circuit 120 is configured to adjust the DC voltage Vd so that the power is constant. In the steady state, since the voltage command Vd * is constant, ΔVd * = 0. At this time, if the voltage Vd decreases, ΔVd * −ΔVd> 0 because ΔVd <0, and the compensator 112Gv
The capacitor is charged by operating so that a current of ΔIc> 0 is amplified and amplified in (s). As a result, it is possible to directly compensate the current of the positive feedback loop that is fed back and discharged from ΔVd via (Ic0 / Vd0) during the inverse conversion operation. When the voltage Vd increases, ΔVd * −ΔVd <0, and ΔIc flows so as to discharge. Similarly, the current of the positive feedback loop can be directly compensated. Therefore, with the configuration shown in FIG. 1, the positive feedback loop can be directly compensated, and the stability of the system can be ensured. Note that actually, the compensator 112Gv (s) is ΔP
If ac> 0, the compensator 122Gp of the power control circuit 120
(s) operates so that ΔVd * <0. However, the compensator 112Gv operates so that the response of the voltage control is faster than the response of the power control.
If the amplification factor of (s) is increased, there is no problem because the DC voltage control circuit 110 operates preferentially.
【００２６】図４にこの実施の形態１による動作特性の
一例を示す。横軸が電力、縦軸が直流電圧である。補償
器１２２の出力制限内では電力制御回路１２０が動作す
るのでVdmax＞Vd＞Vdminの範囲は電力がPref一定の特性
となる。それ以外では直流電圧制御回路１１０が動作す
るので、補償器１２２がVdmaxで制限されているときはP
<Prefの範囲、Vdminで制限されているときはP>Prefの範
囲の直流電圧一定の特性となる。FIG. 4 shows an example of the operation characteristics according to the first embodiment. The horizontal axis is power and the vertical axis is DC voltage. Since the power control circuit 120 operates within the output limit of the compensator 122, the power has a constant Pref characteristic in the range of Vdmax>Vd> Vdmin. In other cases, the DC voltage control circuit 110 operates. Therefore, when the compensator 122 is limited by Vdmax, P
When it is limited by the range of <Pref and Vdmin, the DC voltage is constant within the range of P> Pref.
【００２７】図５は図１３の構成に対するこの実施の形
態１の特性の一例を示す図である。ここでは、電力変換
装置１０、１１、１２の補償器１２２の上限値をそれぞ
れ、Vdmax1、Vdmax2、Vdmax3、下限値をそれぞれ、Vdmi
n1、Vdmin2、Vdmin3としている。さらに、図５の特性で
は、Vdmax1＞Vdmax2＞Vdmax3＝Vdmin3＞Vdmin2＞Vdmin1
の関係で設定している。各電力変換装置の補償器１２２
の上限値の最小値Vdmax3と下限値の最大値Vdmin3を等し
く設定することで、電力変換装置１２は常に電圧を一定
に保つように動作する。図５（ａ）はすべての電力変換
装置が動作している場合の特性である。実線a、破線b、
一点鎖線cがそれぞれ電力変換器１０、１１、１２の特
性である。電力変換装置１２が直流電圧をVdmax3一定に
制御し、電力変換装置１０は電力Pref1一定、１１は電
力Pref2一定に制御する。動作点はそれぞれの電力変換
装置でa'、b'、c'である。電力変換装置１２では他の電
力変換装置の電力の総和を逆方向に変換するので、その
電力は（-Pref1-Pref2）である。FIG. 5 is a diagram showing an example of the characteristics of the first embodiment with respect to the configuration of FIG. Here, Vdmax1, Vdmax2, Vdmax3, and the lower limit are Vdmi1, Vdmax2, Vdmax3, and Vdmax1, respectively, of the compensator 122 of the power converters 10, 11, and 12.
n1, Vdmin2, and Vdmin3. Further, in the characteristics of FIG. 5, Vdmax1>Vdmax2> Vdmax3 = Vdmin3>Vdmin2> Vdmin1
The relationship is set. Compensator 122 of each power converter
By setting the minimum value Vdmax3 of the upper limit value and the maximum value Vdmin3 of the lower limit value to be equal, the power converter 12 operates to always keep the voltage constant. FIG. 5A shows characteristics when all the power converters are operating. Solid line a, broken line b,
The dashed line c indicates the characteristics of the power converters 10, 11, and 12, respectively. The power converter 12 controls the DC voltage to be constant at Vdmax3, the power converter 10 controls the power Pref1 to be constant, and 11 controls the power Pref2 to be constant. The operating point is a ', b', c 'in each power converter. Since the power converter 12 converts the sum of the power of the other power converters in the reverse direction, the power is (-Pref1-Pref2).
【００２８】動作点a'、b'、c'を確実に確保するために
は図５のようにVdmax1、Vdmax2、Vdmax3を異なる値に設
定する必要がある。例えば、Vdmax1=Vdmax3と設定する
と、電力変換装置１０は電力Pをその指令値Prefにしよ
うとして電圧指令を大きくしてもVdmax1以上にはなら
ず、直流電圧Vdが電力変換装置１２でVdmax3に制御され
ているので電力変換装置１１の電圧制御回路はVdref=Vd
となって電力が変化せず電力指令値に一致しない。ま
た、図５のように電力変換装置１０が電力変換装置１２
へ電力を送る場合、直流線路のインピーダンスにより電
力変換装置１０の直流電圧を電力変換装置１２の電圧よ
りも高くしないと電流が流れないので、Vdmax1=Vdmax3
とすると電力を送ることができない。電力変換装置１０
が電力を受電する方向の場合は、電力変換装置１０と１
２との関係だけを考えると電力変換装置１０の定常直流
電圧Vd1はVdmax3より小さいので動作点が定まる。しか
し、残りの端子が電力変換装置１２へ電力変換装置１０
の受電電力以上の電力を送電すると直流線路の接続点の
電位が上昇し動作点が定まらなくなるので、確実に動作
点を確保するためにはVdmax1とVdmax3とは異なる値に設
定する必要がある。In order to ensure the operating points a ', b', c ', it is necessary to set Vdmax1, Vdmax2, and Vdmax3 to different values as shown in FIG. For example, if Vdmax1 = Vdmax3 is set, the power converter 10 does not exceed Vdmax1 even if the voltage command is increased in order to make the power P its command value Pref, and the DC voltage Vd is controlled to Vdmax3 by the power converter 12. Therefore, the voltage control circuit of the power converter 11 has Vdref = Vd
And the power does not change and does not match the power command value. In addition, as shown in FIG.
When power is sent to the power converter, the current does not flow unless the DC voltage of the power converter 10 is higher than the voltage of the power converter 12 due to the impedance of the DC line, so that Vdmax1 = Vdmax3
Then, power cannot be sent. Power converter 10
Are in the direction of receiving power, the power converters 10 and 1
Considering only the relationship with 2, the operating point is determined because the steady-state DC voltage Vd1 of the power converter 10 is smaller than Vdmax3. However, the remaining terminals are connected to the power converter 12
When power equal to or higher than the received power is transmitted, the potential of the connection point of the DC line rises and the operating point cannot be determined. Therefore, it is necessary to set Vdmax1 and Vdmax3 to different values in order to ensure the operating point.
【００２９】図５（ｂ）は電力変換装置１２が停止し、
電力変換装置１０と１１とで運転した場合の特性であ
る。電力を直流から交流へ変換していた電力変換装置が
停止したために、交流から直流への電力が増加して直流
電圧が上昇する。この後、電力変換装置１１では直流電
圧制御回路１１０が電圧を低下するよう（上昇を抑制す
るよう）に動作するため、電力変換器の電力が低下す
る。電力制御回路１２０ではその低下分を補うように動
作して電圧指令値を大きくするが出力制限Vdmax2に抑え
られて、結局、電力変換装置１１は直流電圧制御回路１
１０が動作して直流電圧をVdmax2一定にするような電力
を変換する。電力変換装置１０でも同様の動きをする
が、電力制御回路１２０の出力制限値Vdmax1がVdmax2よ
りも大きいために電力制御回路１２０の作用でPref1一
定にするように動作する。従って、電力変換装置１１で
は、電力変換装置１０が交流から直流へ変換している電
力を逆に直流から交流へ変換するように動作する。動作
点はそれぞれa"、b"であり、運転が継続される。このと
きも、少なくとも一つの動作点が存在するようにVdmax2
とVdmax1とを異なる値に設定している。FIG. 5B shows that the power converter 12 is stopped,
This is a characteristic when the power converters 10 and 11 are operated. Since the power conversion device that has been converting power from DC to AC has stopped, the power from AC to DC increases and the DC voltage increases. After that, in the power converter 11, the DC voltage control circuit 110 operates so as to decrease the voltage (suppress the increase), so that the power of the power converter decreases. The power control circuit 120 operates to compensate for the decrease and increases the voltage command value, but is suppressed to the output limit Vdmax2.
10 operates to convert electric power to make the DC voltage constant at Vdmax2. The power converter 10 operates in a similar manner, but operates so that the output control value Vdmax1 of the power control circuit 120 is larger than Vdmax2 so that Pref1 is kept constant by the operation of the power control circuit 120. Therefore, the power converter 11 operates to convert the power that the power converter 10 converts from AC to DC, on the contrary, from DC to AC. The operating points are a "and b", respectively, and the operation is continued. At this time, Vdmax2 is set so that at least one operating point exists.
And Vdmax1 are set to different values.
【００３０】図５（ｃ）は電力変換装置１１が停止し、
電力変換装置１０と１２とで運転した場合の特性であ
る。この場合は交流から直流へ電力を変換している電力
変換装置が停止したために、直流電圧は低下する方向へ
動くが、電力変換装置１２の直流電圧制御回路１１０が
直流から交流へ変換している電力を小さくして電圧をVd
max3一定に保つように動作する。電力変換装置１０は電
力を増加するように操作しようとするが、電力制御回路
１２０が作用してPref1一定になるように動作する。こ
のときの動作点はa"（=a'）、c"である。電力変換装置
１０が停止したときも同様に電力変換装置１２は直流電
圧を一定に保つように動作する。このときの特性は図５
（ｄ）であり、動作点はb"（=b'）、c"となって運転が
継続される。FIG. 5C shows that the power converter 11 is stopped,
This is a characteristic in the case where the power converters 10 and 12 are operated. In this case, since the power converter that converts power from AC to DC is stopped, the DC voltage moves in a decreasing direction, but the DC voltage control circuit 110 of the power converter 12 is converting DC to AC. Reduce voltage to Vd
It works to keep max3 constant. The power converter 10 attempts to increase the power, but the power control circuit 120 operates to operate so that Pref1 becomes constant. The operating point at this time is a "(= a '), c". Similarly, when the power converter 10 stops, the power converter 12 operates to keep the DC voltage constant. The characteristics at this time are shown in FIG.
(D), the operating point is b "(= b '), c", and the operation is continued.
【００３１】図５の例では電力変換装置が停止したとき
の新たな直流電圧値はVdmax3（=Vdmin3）とVdmax2とで
あるが、例えば、電力変換装置１１の潮流が反転してPr
ef2＜-abs(Pref1)と設定値が変化すると、図５（ｂ）に
おいてVdmin2が直流電圧値となる。このときも、Vdmin1
とVdmin2とを異なる値に設定しているので動作点が確立
する。また、一つの電力変換装置だけを残して他が停止
した場合には、その電力変換装置の特性図のP=0の電圧
に制御されるが、図４でPref<0ではVdmin、Pref>0ではV
dmaxがその電圧値となる。残りの電力変換装置が復帰す
るときも直流電圧が確立されていれば直ちに復帰するこ
とができ、送電停止時間を短縮することができる。In the example of FIG. 5, the new DC voltage values when the power converter is stopped are Vdmax3 (= Vdmin3) and Vdmax2. For example, when the power flow of the power converter 11 is reversed and Pr
When the set value changes to ef2 <−abs (Pref1), Vdmin2 becomes the DC voltage value in FIG. 5B. Also at this time, Vdmin1
Since Vdmin2 and Vdmin2 are set to different values, an operating point is established. Further, when only one power converter is left and the other stops, the voltage is controlled to the voltage of P = 0 in the characteristic diagram of the power converter, but in FIG. 4, Vdmin, Pref> 0 for Pref <0 in FIG. Then V
dmax is the voltage value. Even when the remaining power converters return, if the DC voltage is established, they can be recovered immediately, and the power transmission stop time can be reduced.
【００３２】図６は図１の形態例の他の特性例を示す図
である。ここでは、電力変換装置１０、１１、１２の電
力制御回路１２０の補償器１２２の上限値がそれぞれVd
max1＞Vdmax2＞Vdmax3、下限値がそれぞれVdmin1＞Vdmi
n2＞Vdmin3、及びVdmax3＞Vdmin1の関係で設定されてい
る。実線a、破線b、一点鎖線cがそれぞれ電力変換装置
１０、１１、１２の特性である。この場合は各電力変換
装置の補償器１２２の上限の最小値Vdmax3を下限値の最
大値Vdmin1よりも大きく設定する必要がある。即ち、Vd
max3＜Vdmin1のように設定すると電力変換装置１０と１
２との特性図での動作点が存在しなくなるため電力変換
装置１１が停止したときに動作点を確保することができ
ない。一般に、補償器１２２の上限値の最小値が下限値
の最大値よりも小さいと、上限値の最小値を持つ電力変
換装置と下限値の最大値を持つ電力変換装置の二つで運
転できる動作点が存在せず運転を続けることができなく
なる。図６の特性例の場合の電力変換器が停止したとき
の動作は図５の場合と同様に、各電力変換装置の補償器
１２２の制限値を異なるように設定しており、かつ、そ
の上限値の最小値が下限値の最大値より大きく設定され
ているので、残りの電力変換装置で新たな動作点が確保
されて運転が継続される。FIG. 6 is a diagram showing another characteristic example of the embodiment of FIG. Here, the upper limit of the compensator 122 of the power control circuit 120 of the power converters 10, 11, and 12 is Vd, respectively.
max1>Vdmax2> Vdmax3, lower limit is Vdmin1> Vdmi respectively
n2> Vdmin3 and Vdmax3> Vdmin1. A solid line a, a broken line b, and a dashed line c are characteristics of the power converters 10, 11, and 12, respectively. In this case, it is necessary to set the upper limit minimum value Vdmax3 of the compensator 122 of each power converter to be larger than the lower limit maximum value Vdmin1. That is, Vd
When setting as max3 <Vdmin1, the power converters 10 and 1
2, there is no operating point in the characteristic diagram, and the operating point cannot be secured when the power converter 11 stops. Generally, when the minimum value of the upper limit value of the compensator 122 is smaller than the maximum value of the lower limit value, the operation that can be operated by two power converters having the minimum value of the upper limit value and the power converter having the maximum value of the lower limit value There is no point and driving cannot be continued. The operation when the power converter is stopped in the case of the characteristic example of FIG. 6 sets the limit value of the compensator 122 of each power conversion device to be different as in the case of FIG. Since the minimum value is set larger than the maximum value of the lower limit, a new operating point is secured in the remaining power converters, and the operation is continued.
【００３３】以上より、この実施の形態１によれば、直
流線路に接続された複数の電力変換装置でそれぞれ直流
電圧が一定になるように直流電圧制御回路が動作してお
り、直流から交流へ変換している電力変換装置の特性に
起因する不安定性を抑制して安定に電力を送電すること
ができる。さらに、電力制御回路の出力制限値を各電力
変換装置で異なる値を設定しているので、ある電力変換
装置が停止しても残りの電力変換装置で運転を継続する
ことができる。As described above, according to the first embodiment, the DC voltage control circuit operates so that the DC voltage becomes constant in each of the plurality of power converters connected to the DC line. Power can be transmitted stably by suppressing instability caused by the characteristics of the power conversion device that is converting. Further, since the output limit value of the power control circuit is set to a different value in each power converter, even if a certain power converter stops, operation can be continued in the remaining power converters.
【００３４】実施の形態２．上記実施の形態１では、電
力変換器の電力として交流側の端子で有効電力を検出す
るように構成していたが、図７に示ように変換器の直流
側の電力を検出するように構成してもよく、上記実施の
形態１と同様の効果が得られる。電力検出器１０７では
直流電圧Vdと直流電流検出器１０９により検出された直
流電流IdからP=Vd*Idとして電力を検出する。図７の構
成でも実施の形態１と同様に、直流から交流へ変換して
いる電力変換装置の特性に起因する不安定性を抑制して
安定に電力を送電することができる。さらに、電力制御
回路の出力制限値を各電力変換装置で異なる値を設定し
ているので、ある電力変換装置が停止しても残りの電力
変換装置で運転を継続することができる。Embodiment 2 In the first embodiment, the active power is detected at the terminal on the AC side as the power of the power converter, but the power is detected on the DC side of the converter as shown in FIG. The same effect as in the first embodiment may be obtained. The power detector 107 detects power as P = Vd * Id from the DC voltage Vd and the DC current Id detected by the DC current detector 109. In the configuration of FIG. 7, similarly to the first embodiment, it is possible to suppress the instability caused by the characteristics of the power converter that converts DC to AC, and to transmit power stably. Further, since the output limit value of the power control circuit is set to a different value in each power converter, even if a certain power converter stops, operation can be continued in the remaining power converters.
【００３５】実施の形態３．図８はこの発明の実施の形
態３における電力変換器の制御装置の構成を示す構成図
である。図において、従来及び実施の形態１のものと同
一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略す
る。１１３は電力指令Prefを入力として電力変換器１０
１の電力Pacを出力する補償器、１１４は補償器１１２
の出力と補償器１１３の出力とを加算する加算器であ
る。補償器１１３はゲインまたは低域通過形の周波数特
性を持つ伝達関数のものがよく用いられるが、この限り
ではない。Embodiment 3 FIG. FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a control device of a power converter according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those of the conventional and the first embodiment indicate the same or corresponding parts, and therefore the description thereof will be omitted. A power converter 113 receives a power command Pref as an input.
A compensator that outputs 1 power Pac, 114 is a compensator 112
And an output of the compensator 113. As the compensator 113, one having a transfer function having a gain or a low-pass type frequency characteristic is often used, but is not limited thereto.
【００３６】次に動作について説明する。補償器１１３
以外は実施の形態１の動作と同様であるので省略する。
実施の形態１によれば電力制御回路１２０は直流電圧指
令を調節して電力指令Prefと検出電力Pとが一致するよ
うに動作し、直流電圧制御回路１１０はその直流電圧指
令に応じて直流電圧の検出値Vdが指令値Vdrefに一致す
るように電力変換器１０１の電力を調節する。定常的に
は電力変換器１０１で変換される電力Pacと検出された
電力Pとはほぼ等しく、直流電圧制御回路１１０の補償
器１１２が出力する値も電力指令Prefにほぼ等しい。従
って、あらかじめ電力指令を補償器１１３を介して直接
電力変換器１０１の電力Pacへ直接送ることにより直流
電圧制御回路１１０の補償器１１２の動作を補助し、電
力指令の変化に対する応答を高めることができる。補償
器１１３は例えば一定のゲインで構成すればよい。また
は、電力指令の急峻な変化に対して、所定の遅れを持つ
ような低域通過形の伝達関数で構成することで、交流、
及び直流系統に与える影響を抑えることができるように
構成することができる。または、電力指令が変化したと
きだけ動作するように高域通過形または帯域通過形の伝
達関数で構成するようにしても同様の効果がある。Next, the operation will be described. Compensator 113
Except for the above, the operation is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
According to the first embodiment, power control circuit 120 operates so that power command Pref and detected power P match by adjusting the DC voltage command, and DC voltage control circuit 110 controls DC voltage in accordance with the DC voltage command. The power of the power converter 101 is adjusted so that the detected value Vd of the power converter 101 matches the command value Vdref. Normally, power Pac converted by power converter 101 is substantially equal to detected power P, and the value output by compensator 112 of DC voltage control circuit 110 is also substantially equal to power command Pref. Therefore, the operation of the compensator 112 of the DC voltage control circuit 110 is assisted by directly sending the power command directly to the power Pac of the power converter 101 via the compensator 113 in advance, and the response to the change of the power command is enhanced. it can. The compensator 113 may be configured with a constant gain, for example. Alternatively, by forming a low-pass transfer function having a predetermined delay with respect to a steep change of the power command,
And the effect on the DC system can be suppressed. Alternatively, the same effect can be obtained by using a high-pass or band-pass transfer function to operate only when the power command changes.
【００３７】以上により、この実施の形態３によれば、
実施の形態１の効果に加えて電力指令の変化に対する応
答を速くすることができる。As described above, according to the third embodiment,
In addition to the effects of the first embodiment, the response to a change in the power command can be made faster.
【００３８】実施の形態４．図９は実施の形態３の変形
例を示す構成図である。図において、先の実施の形態の
ものと同一符号は同一または相当部分を示すので説明を
省略する。電力変換器の電力をその直流側で検出してい
る以外は実施の形態３と同様であり、その動作も実施の
形態３と同様である。実施の形態３と同様に実施の形態
２の効果に加えて電力指令の変化に対する応答を速くす
ることができる。Embodiment 4 FIG. FIG. 9 is a configuration diagram showing a modification of the third embodiment. In the figure, the same reference numerals as those of the previous embodiment denote the same or corresponding parts, and a description thereof will be omitted. The third embodiment is the same as the third embodiment except that the power of the power converter is detected on the DC side, and the operation is also the same as the third embodiment. As in the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, it is possible to speed up the response to a change in the power command.
【００３９】[0039]
【発明の効果】以上のように、請求項１に係る電力変換
器の制御装置においては、一端が共通の直流線路に接続
され他端に接続される交流線路と上記直流線路との間で
電力を変換し相互に電力の授受を行う複数の電力変換器
の各々に、上記電力変換器の直流電圧を検出する直流電
圧検出器、上記電力変換器が変換している電力を検出す
る電力検出器、電力指令と上記電力検出器の検出値とに
基づいて上記電力変換器の直流電圧指令を出力する電力
制御回路、上記直流電圧指令と上記直流電圧検出器の検
出値とに基づいて上記電力変換器の有効電力指令を出力
する直流電圧制御回路、および上記有効電力指令に基づ
いて上記電力変換器のスイッチング素子を点弧制御する
ゲート制御回路を備えたので、直流から交流への変換
（逆変換）動作時に制御系で生じる正帰還ループの電流
が直接補償され、系の安定性が確保される。As described above, in the power converter control device according to the first aspect, the power is transmitted between the AC line connected at one end to the common DC line and the other end and the DC line. A plurality of power converters that convert and mutually exchange power, a DC voltage detector that detects a DC voltage of the power converter, and a power detector that detects power that the power converter is converting A power control circuit that outputs a DC voltage command of the power converter based on a power command and a detection value of the power detector; and a power control circuit that outputs the DC voltage command based on the DC voltage command and a detection value of the DC voltage detector. A DC voltage control circuit for outputting an active power command for the power converter and a gate control circuit for controlling the ignition of the switching element of the power converter based on the active power command. ) During operation Current positive feedback loop caused by the control system is compensated directly, stability of the system is ensured.
【００４０】また、請求項２に係る電力変換器の制御装
置においては、一端が共通の直流線路に接続され他端に
接続される交流線路と上記直流線路との間で電力を変換
し相互に電力の授受を行う複数の電力変換器の各々に、
上記電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出器、
上記電力変換器が変換している電力を検出する電力検出
器、電力指令と上記電力検出器の検出値とに基づいて上
記電力変換器の直流電圧指令を出力する電力制御回路、
上記直流電圧指令と上記直流電圧検出器の検出値と上記
電力指令とに基づいて上記電力変換器の有効電力指令を
出力する直流電圧制御回路、および上記有効電力指令に
基づいて上記電力変換器のスイッチング素子を点弧制御
するゲート制御回路を備えたので、請求項１の場合の効
果に加えて、電力指令の変化に対する応答が速くなる。In the control device for a power converter according to claim 2, one end is connected to a common DC line, and the AC line connected to the other end is connected to the DC line to convert electric power to each other. For each of a plurality of power converters that exchange power,
A DC voltage detector for detecting the DC voltage of the power converter,
A power detector that detects power converted by the power converter, a power control circuit that outputs a DC voltage command of the power converter based on a power command and a detection value of the power detector,
A DC voltage control circuit that outputs an active power command of the power converter based on the DC voltage command, a detection value of the DC voltage detector, and the power command, and a power converter based on the active power command. Since the gate control circuit for controlling the ignition of the switching element is provided, the response to the change in the power command is increased in addition to the effect of the first aspect.
【００４１】また、請求項３に係る電力変換器の制御装
置においては、その電力制御回路に、各電力変換器で互
いに異なる出力制限値を設定したので、各電力変換器の
動作点が確保され、安定した変換電力の分担がなされ
る。Further, in the power converter control device according to the third aspect, since different output limit values are set for each power converter in the power control circuit, the operating point of each power converter is secured. Thus, stable conversion power is shared.
【００４２】また、請求項４に係る電力変換器の制御装
置においては、その各電力変換器の電力制御回路におけ
る出力制限値の上限値の最小値が、上記出力制限値の下
限値の最大値より小さくならないようにしたので、いず
れの電力変換器が停止した場合においても、残りの各電
力変換器の動作点が確保され、安定した変換電力の分担
がなされる。Further, in the power converter control device according to claim 4, the minimum value of the upper limit value of the output limit value in the power control circuit of each power converter is the maximum value of the lower limit value of the output limit value. Since the power converters are not made smaller, even if any of the power converters stops, the operating points of the remaining power converters are secured, and stable conversion power is shared.
【図１】 この発明の実施の形態１における電力変換器
の制御装置を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a control device of a power converter according to Embodiment 1 of the present invention.
【図２】 実施の形態１の動作を説明する等価回路図で
ある。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram illustrating an operation of the first embodiment.
【図３】 実施の形態１の動作を説明する等価ブロック
線図である。FIG. 3 is an equivalent block diagram illustrating an operation of the first embodiment.
【図４】 実施の形態１の特性の一例を示す説明図であ
る。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of characteristics of the first embodiment.
【図５】 実施の形態１の特性の一例を示す説明図であ
る。FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a characteristic of the first embodiment.
【図６】 実施の形態１の特性の一例を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a characteristic of the first embodiment.
【図７】 この発明の実施の形態２における電力変換器
の制御装置を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram illustrating a control device of a power converter according to a second embodiment of the present invention.
【図８】 この発明の実施の形態３における電力変換器
の制御装置を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a control device of a power converter according to Embodiment 3 of the present invention.
【図９】 この発明の実施の形態４における電力変換器
の制御装置を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a control device of a power converter according to Embodiment 4 of the present invention.
【図１０】 従来の電力変換器の制御装置を示す構成図
である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a conventional control device for a power converter.
【図１１】 従来の電力変換器の制御装置の動作を示す
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing the operation of a conventional control device for a power converter.
【図１２】 従来の電力変換器の制御装置の特性を示す
説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing characteristics of a control device for a conventional power converter.
【図１３】 複数の電力変換装置が構成されたときの例
を示す構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram illustrating an example when a plurality of power conversion devices are configured.
【図１４】 従来の電力変換器の制御装置の特性を示す
説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing characteristics of a control device for a conventional power converter.
【図１５】 従来の電力変換器の制御装置の動作を示す
説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing an operation of a control device for a conventional power converter.
１０，１１，１２ 電力変換装置、２０ 交流系統、３
０ 直流系統、１０１ 電力変換器、１０６ 直流電圧
検出器、１０７ 電力検出器、１０８ ゲート制御回
路、１１０ 直流電圧制御回路、１２０ 電力制御回
路。10, 11, 12 Power converter, 20 AC system, 3
0 DC system, 101 power converter, 106 DC voltage detector, 107 power detector, 108 gate control circuit, 110 DC voltage control circuit, 120 power control circuit.
Claims (4)
接続される交流線路と上記直流線路との間で電力を変換
し相互に電力の授受を行う複数の電力変換器の各々に、
上記電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出器、
上記電力変換器が変換している電力を検出する電力検出
器、電力指令と上記電力検出器の検出値とに基づいて上
記電力変換器の直流電圧指令を出力する電力制御回路、
上記直流電圧指令と上記直流電圧検出器の検出値とに基
づいて上記電力変換器の有効電力指令を出力する直流電
圧制御回路、および上記有効電力指令に基づいて上記電
力変換器のスイッチング素子を点弧制御するゲート制御
回路を備えた電力変換器の制御装置。1. A plurality of power converters for converting power between an AC line connected to a common DC line and connected to the other end and the DC line and mutually transmitting and receiving power,
A DC voltage detector for detecting the DC voltage of the power converter,
A power detector that detects power converted by the power converter, a power control circuit that outputs a DC voltage command of the power converter based on a power command and a detection value of the power detector,
A DC voltage control circuit that outputs an active power command of the power converter based on the DC voltage command and a detection value of the DC voltage detector, and a switching element of the power converter based on the active power command. A power converter control device including a gate control circuit for arc control.
接続される交流線路と上記直流線路との間で電力を変換
し相互に電力の授受を行う複数の電力変換器の各々に、
上記電力変換器の直流電圧を検出する直流電圧検出器、
上記電力変換器が変換している電力を検出する電力検出
器、電力指令と上記電力検出器の検出値とに基づいて上
記電力変換器の直流電圧指令を出力する電力制御回路、
上記直流電圧指令と上記直流電圧検出器の検出値と上記
電力指令とに基づいて上記電力変換器の有効電力指令を
出力する直流電圧制御回路、および上記有効電力指令に
基づいて上記電力変換器のスイッチング素子を点弧制御
するゲート制御回路を備えた電力変換器の制御装置。2. A plurality of power converters, one end of which is connected to a common DC line and the other end of which converts power between an AC line connected to the other end and the DC line, and exchanges power with each other,
A DC voltage detector for detecting the DC voltage of the power converter,
A power detector that detects power converted by the power converter, a power control circuit that outputs a DC voltage command of the power converter based on a power command and a detection value of the power detector,
A DC voltage control circuit that outputs an active power command of the power converter based on the DC voltage command, a detection value of the DC voltage detector, and the power command, and a power converter based on the active power command. A control device for a power converter, comprising a gate control circuit for controlling ignition of a switching element.
異なる出力制限値を設定したことを特徴とする請求項１
または２記載の電力変換器の制御装置。3. The power control circuit according to claim 1, wherein different output limit values are set for each power converter.
Or the control device of the power converter according to 2.
力制限値の上限値の最小値が、上記出力制限値の下限値
の最大値より小さくならないようにしたことを特徴とす
る請求項３記載の電力変換器の制御装置。4. The power control circuit of each power converter, wherein the minimum value of the upper limit value of the output limit value is not smaller than the maximum value of the lower limit value of the output limit value. Power converter control device.
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|---|---|---|---|
| JP08198162A JP3143067B2 (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Control device for power converter |
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|---|---|---|---|
| JP08198162A JP3143067B2 (en) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | Control device for power converter |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1051957A true JPH1051957A (en) | 1998-02-20 |
| JP3143067B2 JP3143067B2 (en) | 2001-03-07 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022179990A1 (en) * | 2021-02-23 | 2022-09-01 | Centralesupelec | Method for controlling an ac-to-dc converter for a multi-node dc high-voltage network |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP08198162A patent/JP3143067B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022179990A1 (en) * | 2021-02-23 | 2022-09-01 | Centralesupelec | Method for controlling an ac-to-dc converter for a multi-node dc high-voltage network |
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