JPS5992729A - 送電系統の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自励式の交直変換器によって二つの受流系
統を互に理系する二端子直流送電系統を制御する制御装
置に関する。

一般に直流送電系統は、父流送電系統に比して潮流制御
が速（、かつ電力調整μを自由ｉｃ選足できる反面、変
換装置の特性上、送電電力の５０〜６０係の無効電力が
必要となる欠点がある。このため従来無効電力調整用の
進相コンデンサが必要で、このコンデンサを変換器の運
転状態に応じて開閉していた。これは父直変換碍に他励
式の変換器￥使用しているためである。

この種の他励式変換器による直流送電系統としては、従
来第１図のようなものがあった。第１図において、１．
２はそれぞれ第１．第２の受流系統、３．４は第１．第
２の変圧器、５，６はそれぞれ第１．第２の他励式交直
変換器（以下、第１゜第２の変換器とよぶ）、７．８は
直流リアクトル。

９．１０は直流送電線である。この他励式交直変換器５
．６は、可制御弁の６相ブリツジ又はその組合せで構成
され、＝’Ｊ制御弁への点弧信号の位相角α、βな制御
することにより変換器の直流端子への直流電圧を可変制
御することができる。１１は父流変流器（以下ＣＴとよ
ぶ）、１２は変流変圧器（以下ＰＴとよぶ）、１６は電
力検出回路。

１４は電力基＝賠発生回路、１５は一減算器、１６は電
力に１Ｍ節器、１７は直流変流器（以下ＤＣＣＴとよぶ
）、１８は減算器、１９は電流調節器、２０は位相制御
出力回路であり、これ等は第１の変換器５０点弧角号を
制御する。一方、２１は余裕角基準発生回路、２２はＰ
Ｔ、２３はＤＣＣＴ、２４は定余裕角調節器、２５は位
相制御出力回路であり、これらは第２の変換器６０点弧
角号を制御する。

このような構成にもとづく動作を述べると、直流送電系
統で制御する目標値は、送電電力であり、この送電効率
を高めるには送°電電圧を高く維持する必要がある。こ
れ等の制御は第１および第２の交直変換器５，６が分担
し、特に第１の変換器５が送電電力を、第２の変換器６
が送電電圧な快足するように構成される。Ｃ’Ｔ１１お
よびＰＴ１２で検出した電圧、電流から電力検出回路１
６が送電電力な算出する。この電力値は、電力基準発生
回路１４からの電力基準値と減算器１５で比較され、そ
の偏差信号として電流指令の基準値が電力調節回路１６
から出力される。したがって電力検出回路１３での検出
電力が電力基準発生回路１４０基準値より大きいと、電
流指令の基準値は降下し、逆に小さいと上昇し、実測送
電電力が常に電カバ準値に一致するように制御される。

一方、ＤＣＣＴｉ７で検出した直流電流は減算器１８に
て前述の電流指令の出力基準値と比較され、電流調節回
路１９はこの偏差信号に基づいた操作電を出力し、出力
回路２０は第１の変換器５への位相指令信号を出力する
。この位相指令は、受流系統１の電圧位相と変換器５０
点弧角との位相遅れ角αを与える点弧信号である。その
結果直流電線の電流は、電流基準値に等しくなるように
制御される。

一方、定余裕角調節回路２４は、余裕角基準発生回路２
１からの余裕角基準値ｒと、ＰＴ２２で検出されるｙ流
電圧■と％　Ｉ）ＣＣＴ２３で検出される直流電流ＩＤ
Ｏと動入力され、次式により決足される位相指令ｌ？０
：算出し、その結果出力回路２５は第２の変（襲器６へ
のイルγ相指令信号乞出カする。

出力回路２５０位相指令は、交流系統２の電圧位相と変
換器５０点弧角との位相進み角β乞与える点弧信号であ
る。

この結果、第２の変換器６のバルブ余裕角はγに保たれ
る。ｒの指令値？バルブの転流に要する最小限の値とし
−Ｃお（ことにより直流電圧は常に最大値に保たれる。

従来の直流送電系統の制御装置は以上のように構成され
ていたが、第２の変換器側で余裕角な正確に制Ｘｌｊる
必要があり、また第１の変換器側の電力制御も直接父流
側の電力だけ？制御できず複雑であった。

この発明は、直流送電系統の変面変換器に、従来提案さ
れることがなかった自動式変面変換器を使用することに
より、余裕角馨制御する必要がない直流送電系統の制御
装置？提供すること？目的□以下図面とともにこの発明
の詳細な説明する。

第２図は、自励式ダ１ａ変換器を用いた直流送電系統の
原理構成図を示す。図において、第１図と同一符号は、
同−又は相当部分を示すので説明を省（。３５．３６は
それぞれ第１および第２の自励式変面変換器、３７．３
８は平滑コンデンサである。この自励式変向Ｒ換器３５
．５６は、第８図に示すような強制消弧回路（＝Ｊのサ
イリスタインバータ又はゲート・ターン・オフ（（ｊＴ
Ｏ）サイリスタ等の自己消弧能力を有する素子で構成さ
れる６相ブリツジ結線インバータないしその組合せであ
る。

第８図は、自励式変面変換器の具体構成図であり、図に
おいて、Ｐ、Ｎは直流端子、Ｕ、Ｖ、Ｗは又流端子、３
は変圧器、３７は線［１コンデンサ、２０１．２０２，
２０３，２０４，２０５，２０（Ｉｓ　はいずれも主サ
イリスタ、２１１，２１２，２１３，２１４，２１５゜
２１６はフリーホイール・ダイオード、２２１，２２２
゜２２３．２２４，２２５，２２６は補助サイリスタ、
２３１゜２３２．２３３は転流リアクトル、２４１，２
４２，２４３はコンデンサである。直流端子Ｐ、Ｎ間の
直流電圧に比例した大きさの方形波ｙ流電圧がＵ、Ｖ。

Ｗに発生する過程は良（知られているので説明は省略−
ｆる。出力ｙ流電圧の位相は、主サイリスタ２０１乃至
２０６．補助サイリスタ２２１乃至２２６の点弧パルス
の位相乞制御することにより制御される。

第４図２Ｌは、自動式変面変換器による電力の変換原理
？示す説明図である。今、自励式変換器の発生するＴ１
７圧ペクｌル乞Ｖｘ、交流系統の電圧ベクトルＦ＜Ｖｓ
とし、交流系統と自励式変面変換器間のインピーダンス
（変圧器の漏れインピーダンス）の抵抗外をＲ，リアク
タンス分ｉＸとする。系統電圧Ｖ８に対して変換器電圧
Ｖ■がδだけ位相が遅れるように制御されている場合の
各電圧・電流のベクトル関係は第４図すのようになる・
。通常ベクトルＶｓとＶｔとはその絶対値がほぼ等しく
、抵抗外Ｉくはリアクタンス分Ｘに比して十分少さい。

そこで交流系統から変換器−・流入する電力Ｐは路次式
％式％ この式に於て、δ〉０のとき電力は交流系統から変換器
側に流れ、δく０のとき電力は逆に変換器から系統へ流
れる。またその供給重力の大きさはδに比例する。すな
わち、δを制御することにより、電力の流れｋ（および
方向暑制御弓能である。

次にベクトル※８と立夏が位相が等しく（δ＝０）制御
されており、ベクトル※Ｉの大きさ？変化した場合のベ
クトル関係図を第４図Ｃに示す。このとき、電流ｉは電
圧し、※Ｉと直角の位相となり無効分となる。第４　ｉ
ｌ　ｃ　Ｋ、示すように電圧ベクトル関係が１Ｖｔｌ　
＞　１Ｖｓｌでは無効電力は進相とｌＫり交流系統から
変換器へ流れ、逆にＩＶｒｌ　＜　ｌ■ｓｌでは遅相と
なり交流系統に変換器から流入する。このとき無効電力
Ｑは、 で表わされる。すなわち、このことは、電圧ベクトル１
Ｖｔｌ　　￥制御することにより（これは、直流電圧馨
制御することに他ならない）、無効電力の流れ馨方向も
含めて制御ｉＪ能であること乞示す。

この発明は、このような原理を利用して第２図および第
８図に示す自励弐Ｖ直父便器を用いた直流送電系統馨制
御１ｌｌＩｊるものである。

第５図は、この発明の第１の実施例？示す。第５図にお
いて、第１図および第２図と同一符号＆人間−又は相当
部分ケ示すので説明な省（。４０は変化速度抑制回路、
４１は減算器、４２は電力調節回路、４６は直流変圧器
（以下、ＤＣＰＴとよぶ）、４４は電圧基準発生回路、
４５は減算器、４６は電圧調節回路である。

このように構成された制御装置の動作？述べる。

ＣＴ１１およびＰＴｌ　２の検出信号？入力される電力
検出回路１３からは変流系統１から第１の自励式変換器
６５に供給する電力量検出信号が減算器４１に与えられ
る。一方このｇ算器４１には電圧基準発生回路１４から
電力量の基準値が出力され、変化速度抑制回路４０乞経
て与え供給されているので、この減（γ器４１は、電力
量の実測値と基準値との偏差信号？出力し、この偏差信
号に基づいて電力調節回路４２は点弧角δ１の値の操作
はを出力し、位相制カ１１出力回路２ｏ￥介して第１の
自励式変換器５５に与えられる。そこで電力量の実測値
が基準値より小さければ点弧角δＩｋ大きくするように
、また逆に実測値が基準値より大きければ点弧角δＩ’
ｌ小さくするよ５ＩＩＣ調節する。電力調節回路４２の
出力操作階は、出力回路２ｏによって、第１の変換器３
５の駆動に適した点弧角δ１）点弧ハルスに変換され、
この点弧パルスにＩＩＱｔ　して第１の変換器３５の変
流出力電圧Ｖ、の位相が変化する。その精巣、変流系統
１の”ｔ：　ｍ、　電圧位相より位相角δ、だけ位相遅
れした電圧※！が第１の変換器６５の出力電圧として発
生する。したがって、この位相角δ、？大きくすると、
変流系統１から変換器６５に流れる電力量は増加し、逆
に小さくすると減少するので、供給電力量は、調節回路
と出力回路２０によって常に基準値と同一値に制御する
ことが可能である。

一方、第２の自励式変換器３６側では、電圧基準発生回
路４４は、電圧の４；準位Ｙ減算器４５に与え、この減
算器４５においては、ＤＣＰＴＡ！１で検出された平滑
コンデンサ６８の両端直流電圧の実測値と上述の基準値
との偏差出力が出力される。電圧調節回路４６はこの偏
差信号に基づいて点弧角δ、の値の操作量？出力し、位
相制御出力回路２５乞介して第２の自励式変換器６６に
与えられる。そこで電圧の実測値が基準値より太きいと
。

点弧角δ、？小さくシ、逆に小さいと点弧角δ、を大き
（するように調節される。電圧調節回路４６の出力操作
量は、出力回路２５１Ｃよって点弧パルスに変換され、
第２の変換器３６は変流系統２の電圧位相に対して位相
角δ、だけ位相遅れした電圧？発生する。この位相角δ
２が大きくなれば、変流系統２から変換器６６に流入す
る電力が増加するので、平滑コンデンサ６６への流入変
流電流が増大し１両端電圧は上昇し、逆に位相角δ、が
小さくなると、変流系統２から変換器６６に流入する電
力は減少するので、平滑コンデンサ６８の流入聞流電流
は減少し、電圧は下がる。したがって、平滑コンデンサ
６８の両端直流電圧は、常に屯圧糸準電圧に等しくなる
ように制御される。

このように本実施例では、第１の自励式変換器６５０点
・弧角δ１の制御によって送電電力が、また第２の自励
式変換２：÷３６０点弧角δ、の制御によって直流電圧
がそれぞれ制御され、従来の他励式と同等の制御が可能
である。潮流方向が変流系統１から変流系統２の方向の
場合には各位相角はδ、く０およびδ、）０となり、逆
に変流系統２から変流系統１の方向の場合にはδ、〉０
およびδ、く０の関係となるに過ぎず上述した説明の過
程は全く同じである。したがって潮流方向も、電力系準
発生回Ｐｌ’５１４の電力基準値の極性？変えるだけで
反転できる。このとき送電線が長（、線路のインダクタ
ンスが太きいときは、電流極性ケ急速に変化させようと
すると、平滑コンデンサ６７の電圧が過大又は過少にな
る。変化速度抑制回路４０はこれを防止するため電力の
へ準位の変化速度？抑制する機能？有ｊる。

この実施例は、自励式変僧器乞用いた直流送電系統の制
御装置のノ吉本例？もって説明したが、第４図すで述べ
たように変換器の出力電ＩＥ　Ｖ　Ｉの大きさは無効電
力の制御要素であり、この電圧の大きさは直流電圧に比
例しているので、この直流電圧を制御している第２の変
換器３６？１吏って、系統２への）１１（動電力供給１
’ｆｔ　’ｌ変化することが考えられる。さらに送電電
力を制御する場合には送電縁の電流値？ある最大ＩＮＮ
に抑制しなければならない場合が多い。

第６図は、このような場合を想定してなされた第２の実
施例制両装置馨示す。図において、第５図の実施例と同
一符号は、同−又は相当部分である。５０ばＣＴ、５ｉ
はｐ’ｒ、５２は無効電力検出器テｔｙ＞　’＞。５３
　Ｉｔｓ　ｊｌｌｔ効電力’Ａｉｌ生回Ｎ、５４は減算
器、５５は１ｔｌｔ効電力調節回路、５６はリミッタで
ある。さら［６１はＤ　ＣＩ）　Ｔ、６２は割算器、６
６はリミッタ、６４（゛１減算器、６５は電流調節回路
、６６はリミッタ、６７は減算器、６８は電圧調１１ｉ
１回路である。このような構成において。

父流系統２伎び第２の変換器３６間で授受される無効１
１１ｉ、力爪は、無効電力検出器５２で検出され、減ｊ
ｖ、器５４におい−にの無効電力の実測値と無効電力基
準発生回路５６から出力される無効電力の基準１直との
偏差信号が出力され、無効電力調節回路５５はこの偏差
信号に承づいた直流電圧基準値信号ヶ出力する。この場
合も、実測値が貼準位より大きいならば、直ｆ））１電
圧基準値信号χ下げ、逆に小さいならば上げるように調
節する。この直流電圧基準値は、リミッタ５６で制限さ
れた後、減算器４５に加えられる。減痒器４５において
は、Ｄ　ＣＰ　Ｔ　４３で検出した直流電圧の実測値ど
上述の直流電圧の基準値との偏差信号馨出力し、電圧調
節回路４６で増幅され出力回路２５より第２の変換器６
６に点弧角δ、の点弧パルスが与えられる。

その結果、父流系統２及び第２の変換器６６間での１１
ｔ（動電力？常に基準発生回路５３０基皐値とするよう
に、平滑コンデンサ６８の両端の直流電圧が調節される
。

一方、第１の変換器６５側では、　ｉｔｊ力基塾発生回
路１４からの電力哉賠値は、割算器６２においてＩ）　
ＣＩ’　Ｔ　６１からの検出直流電圧で除算され。

糸車電力を達成Ｊ゛るに要する直流電流が算出さ汰これ
￥所定範囲の電流値に納めるためリミッタ６６馨経た後
、゛電流の基準値として減算器６４に与えられる。減算
器６４は、この基準値とＤＣＣＴ１７からの検出直流電
流の実測値との偏差信号を出力し、１に流調節回路６５
に入力されさらに電圧基準値を出力する。そこでＤＣＣ
Ｔ　１７からの直流電流の実測値が基準値よりも小さげ
れば、出力の電圧基準値２土げ、逆に４県値より大きけ
れば、電圧糸（■値？下げるように調節される。この出
力電圧基準値は、リミッタ６６Ｙ経て、減算器６７に与
えられる。この＃ｉ算器６７は、ＤＣＰＴ６１の検出電
圧の実測値と先の電圧基準値との偏差信号が出力され、
電圧調節回路６８から出力回路２０を経て直流電圧を制
御するように点弧角δ、の点弧パルスが第１の変換器３
５に与えられる。この電圧制御の過程は、第２の変換器
６６で行ったリミッタ５６、ＬＪ　ＣＰ　Ｔ　４５　、
減算器４５および電圧調？！ｉ’ｉ回路４６と全く同一
である。平滑コンデンサ６７０両端電圧ＹＶＡ、平滑コ
ンデンサ５８の両端電圧ＹＶｏ、直流送１ｒＬ線の抵抗
￥Ｊ＜Ｄとすれば、直流電流（ｉｉＩは となるように変化−「るので、平滑コンデンサ６７の両
端電圧ｖＡ￥増減すれば、直流電流ＩＤケ増減でき、そ
の結果として電流は、リミッタ６３を経て与えられる電
流基準値に等しい値に制御されることになる。リミッタ
６３のレベルＹ　予じめ所定の撹流制限値に選足するこ
とにより１以上の過程で直流電流の最大値は、制限する
ことが可能である。

以上のようにこの発明によれば、２端子直流送電系統に
自励式変向変（東器を適用したので、送電電圧、電流、
電力又は無効電力を制＠１することがａＪ能となり、他
励式変向変候器ケ使用していた際には得られなかった調
相設備の省略がｃｉＪ能となる等の効果がある。　゛

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の他励式変換器に用いた直流送電系統の制
＠１１装置の構成ブロックＮ２、ｓ＜　２図は。 本発明の制御装置ｉ’？、　’ｆ：適用する直流送電系
統の原理構成図馨、第３図は、第２図に示した直流送電
系統に適用される自励式変向変便器の一構成例？開示す
る回路図？、第４図ａ、ｂ、ｃは、第３図に示した自動
式ダ直変換器を用いたときの電力、無効甫、力の制御原
理の説明図であり、第４図２Ｌは回路説明図を、第４図
すおよびＣはいずれもベクトル図をそれぞれ示し、また
第５図は、本発明の一実施例による直流送電系統のｍｉ
制御装置の構成ブロック囲動、さら［第６図は、本発明
の他の実施例による直流送電系統の制御装置の構成ブロ
ック図？示す。 １．２・・・シ流系統、ろ、４・・・変圧器、６５．ろ
６・・・自励式変向変換器、３７．５８・・・平滑コン
デンサ、９．１０・・・直流送電線、１１．５０・・・
ＣＴ、１２．２２．５１・・・Ｐｉ’、１７．２３・・
・Ｄ　ＣＣＴ。 ４３．６１・・・Ｉ）　Ｃ）’　Ｔ、１６・・・重力検
出器、５２・・・無効電力検出器、２０　＋　２５・・
・位相制御回路。 １４・・・電力基塾発生回路、４４・・・電圧基糸発生
回路、５６・・・）ｊｌ〔効電力承僧発生回路、１５，
１８゜４１．４５，５４，６４．６７・・・減算器、４
０・・・変化速度抑制回路、５６．６３．６６・・・リ
ミッタ、６２・・・割ｎ器、１６．４２・・・↑ば力調
節回路、１９．６５・・・電流調節回路、４６．６８・
・・電圧調節回路、５５・・・無効電力調節回路。 なお５図中同一７．１号は同−又は相当部分？示す。 代　理　人　　葛　野　信　−（ほか１名）１′　図　
。 ０ 采　　：（図 第　　４　１ ＸＩ 粗　　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （υに流側で変圧器？また直流側で平滑コンデンサな接
   続された第１および第２の父直変換器を経由してそれぞ
   れ第１および第２のダ流系統馨互に直流連系した直流送
   電系統の制御装置において。 前記＠ｌおよび第２０焚直変換器は自励式聞直変換器で
   形成するとともに、前記第１の自励式聞直変換器は、こ
   のダ直変換器の父流側または直流側圧供給される有効電
   力な所定値［調節する電力調節回路と、前記第１の自励
   式聞直変換器の運転位相を変化させる出力回路と紮備え
   て前記送電系統への送電電力を開側１ｊる第１ｉｌｉ制
   御装置に接続され、一方前記第２の自励式ダ直変換器は
   、前記送電系統の送電電圧２所定値に調節する電圧調節
   回路と、前記第２の自励式焚直変換器の運転位相を変化
   させる出力回路と’￥　（Ｉｉｆｉえて前記送電系統の
   送電電圧を制＃する第２の制御装置に接続されているこ
   とな特徴とする送電系統の制御装置。 （２）前記電力調節回路は、前記第１の父流系統および
   第１の自励式ダ直変換器間の連系点の有効電力の実測値
   な検出する電力検出回路と、有効電力の基準値な発生ｊ
   る電力基準発生回路と、有効電力の該実測値と基苧値と
   の偏差信号な出力する減ＩＦＩ器と紮備え前記第１の制
   御装置の出力回路Ｙ介して前Ｒｒ３第１の自ｋｒｌ＋式
   ダ直変換器の点弧角ケ制御してなる特許請求の範囲第１
   項記載の送電系統の制御装置ｊ・′１．。 （３）前記１ｕ圧調顛回路は、前記第２の父直変便器の
   平滑コンデンサの電圧の実測値を検出する電圧検出回路
   と、体重電圧の基準値を発生する電圧基準発生回路と、
   送電電圧の該実測値と基準値との偏差信号乞出力する減
   算器とを備え前記第２制御装置の出力回路な介して前記
   第２の自励式聞直変換器の点弧角？制御してなる特許請
   求の範囲第１項記載の送電系統の制御装置。 （４）前記電圧基準発生回路は、前記第２の父直変換器
   および前記第２の父流系統の連系点のｊｌｌｔ効電力の
   実測値な検出する無効電力検出回路と、無効電力の゛基
   準値な発生する無効電力基準発生回路と、１１！を効′
   １（Ｚ力の該実１１１１Ｊ値および基準値の偏差信号を
   出力する減算器と備えて該送電電圧の基準値￥可変にし
   てなる特許請求の範囲第８項記載の送電系統の制御装置
   。 （５）前記電力調節回路は、前記第１の自励式聞直変換
   器の平滑コンデンサの電圧の実測値と前記有効電力の基
   準値との除算によって直流電流の基準値？発生する電流
   基準発生回路と、該直流電流の基準値と前記送電線の直
   流電流の検出器からの実測値との電流偏差信号に基づぎ
   直流電圧の基準値を発生する直流電圧基準発生回路と、
   さらに該直流電圧の基準値と前記平滑コンデンサの電圧
   の実４１１１値との電圧偏差信号に基づき前記第１制御
   装置の出力回路を介して前記第１の自励式聞直変換器の
   点弧角ｋ　ｆｌｊ制御し−てなる特許請求の範囲第１項
   記載の送電系統の制御装置。