JPS6110918A - 交直変換装置の制御方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、周波数変換装置や直流送電設備のような交直
変換装置の一方の端子にロータリー・コンデンサーを接
続したシステムにおける交直変換装置の制御方法に餉す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来の直流連系システムでは、交直変換装置が接続され
る交流系統の容量は、交直変換装置の容量に比較して十
分大きい、即ち強い交流系統である為に、交直変換装置
が消費する無効電力を十分補なうことが可能でちった。

しかるに近年では交直変換装置が接続される交流系統の
容量が変換装置の容量と比較して著しく小さい、又は交
流電源のない隔絶された島に直流送電によって電力を供
給するような、謂ゆる逆変換装置の交流側に同期発電機
のような電源がない所に直流連系設備を建設する場合が
多い。このようなシステムでは無効電力供給用にロータ
リー・コンデンサー（以下、Ｒ９Ｃと略記）が設置され
ることが的ましい。しかしながら、几、Ｃが接続された
弱小交流系新、に接続された直流連糸システムにおいて
、保守点検や事故等によυ几、Ｃが停止した場合におけ
る交直変換装置の制御方式としては、現在まで公表され
ていない。

第４図に従来の直流送電設備の変換装置の制御装置の概
略ブロック図を示す。

直流送電設備の変換装置は変換器ＩＡ、ＩＢの直流側は
それぞれ直流リアクトル２Ａ、２．Ｂを介して直流送電
線路３によって接続され、各変換器ＩＡ。

ＩＢの交流側は変換器用変圧器４Ａ、４Ｂ、ｊ、や断器
５Ａ、５Ｂを介して、それぞれの交流系統６Ａ、６Ｂに
接続されるように構成されている。

従来変換器ＩＡ、ＩＢには、定余裕角制御回路１１Ａ、
ＩＩＢ、定電流制御回路１３Ａ　、　１３Ｂが具備され
ており、定余裕角制御回路１１Ａ、ＩＩＢは変換器の最
小余裕角を設定している。この余裕角設定器１８Ａ　、
　１８Ｂの出力であるん小余格角基準値と変換装置が交
流系統の無効電力制御を行なう場合に必要となる定無効
電力制御回路４８の出力とが加算器１７Ａ、１７Ｂで加
算され、余裕角基準値に変換器ＩＡ、ＩＢの余裕角を追
従させるように動作する。

又、定電力制御回路４４の出力である電流基準値と、直
流電流検出器２１Ａ　、　２１Ｂで検出された直流電流
を電流／ＩＥ圧変換回路２２Ａ　、　２２Ｂによって制
御回路として取り扱い易い値に変換した直流電流検出値
とが加３つ回路２３Ａ　、　２３Ｂに入力されその差が
定電流制御回路１３Ａ、１３Ｂに入力されることで直流
送電線路３に流れる直流電流が前記電流基準値に追従す
るように制御されることになる。

スイッチ２４Ａ　、　２４Ｂは変換器を逆変換運転する
変換器側のみが閉となり、電流マージン設定器２５Ａ　
、　２５Ｂの出力である電流マージンが前記加や回路２
３Ａ　、　２３Ｂに入力される。

この電流マージンの機能と、前記定余裕角制御回路１］
Ａ、、ＩＩＢ、前記定電流制御回路１３ノ〜、１３Ｂの
出力のうちその出力として変換器の制御進み角の最も進
んでいる出力のみをその出力として選択する制御進み角
優先回路２８Ａ　、　２８Ｂの機能とにより、今、仮り
にスイッチ２４Ｂが閉でスイッチ２４Ａが開になってい
るとすると前記制御進２み角優先回路２８Ａには前記定
電流制御回路１３Ａの出力が出され、前記制御進み角優
先回路２８Ｂには前記余裕角制御回路ＪＩＢの出力が出
される（今後の説明は鯨明の便宜上スイッチ２４Ａが開
で、スイッチ２４Ｂが閉として説明する）。

それぞれ前記制御進み角優先回路２８Ａ　、　２８Ｂの
出力は位相制御回路２９Ａ、、２９Ｂに入力され、ここ
で変換器ＩＡ、ＩＢＯ点弧タイミングを決めるパルス信
号に変換され、パルス増巾回路３０Ａ　、　３０Ｂを介
して変換器ＩＡ、ＩＢにそれらのゲートパルス信号とし
て与えられる。

このように変換器の制御回路を構成することは公知の技
術であり、かかる直流連系設備の動作曲線は、横軸に直
流電流Ｉｄ、縦軸に直流電圧Ｂｄをとると、第５図に示
すようになることも周知の事実である。

第５図において、（イ）（ロ）（ハ）は順変換器運転を
している変換器ＩＡ　（スイッチ２４Ａを開と仮定して
いることで変換器ＩＡは順変換器運転となる）の動作曲
線で（イ）（ロ）部分は変換器用変圧器４Ａを含む転流
インピーダンス等で決まるレギュレーション部分で（ロ
）（ハ）は定電流制御回路１３Ａの動きによる定電流特
性の部分である。一方に）（ホ）（へ）は逆変換器運転
をしている変換器ＩＢ　（スイッチ２４Ｂを閉と仮定し
ていることで変換器ＩＢは逆変換器運転となる）の動作
曲線でに）（ホ）は前記定血流制御回？？＋１３Ｂの飼
きによる定電流特性部分で（ホ）（へ）は前記定余裕角
制御回路１１Ｂの働きによる変換器１Ｂの定余裕角特性
の部分である。ここで、第５図の動作特性曲線の（ハ）
とに）の点の直流電流の差が前記電流マージンに相当し
ている。

直流送電系の変換装置は、第５図の変換器ＩＡと変換器
１Ｂの動作曲線の交点である（Ａ）点で運転されるが、
一般に、直流送電系統は交流系統６Ａ。

６Ｂの間を開通する送電電力を制御するために直流送電
系統の変換装置に定電力制御回路４４が具備されている
。電力設定器４１で決まる電力基準値とｉｎ［力を検出
する電力検出器４３の出力である電力検出値を極性を異
にして加算器４２に入力し、その出力（差）を定電力制
御回路４４で誤差増巾した信号を前記電流基準値とする
ように構成することで前記電力基準値に送電電力が追従
するように制御回路が構成されている。

即ち、第５図の特性曲線から明らかなように、逆変換器
走転をしている変換器は直流電圧を決めており、順変換
運転をしている変換器は直流電流を制御して送電電力を
制御するようになる。

一方無効電力を制御するためには、変換器は順変換運転
、逆変換運転のいずれの場合でも、それぞれの交流系統
からみると一種の遅れ負荷と考えられ、その力率は変換
器の制御遅れ角又は進み角にほぼ比例することは周知で
ある。従って無効電力を制御するために無効電力設定器
４５で決まる無効電力基準値と無効電力を検出する無効
電力検出器４７の出力である無効電力検出値を極性を異
にして加ｑ、器４６に入力し、その差を定無効電力制御
回路４８で誤差増巾した信号を前記最小余裕角基準値と
を加算器１７Ａ、１７Ｂで加算して余裕角基準値を制御
するように無効電力制御回路が構成される。

同、ここでは図示していないが交流系統６Ａの無効電力
を制御する場合には、交流系Ｒ６Ａ、交流系統６Ｂの無
効電力を制御する場合には交流系統６Ｂの勤９効電力を
検出することは勿論のことであるが今、変換器ＩＡが順
変換器運転をしている場合に、交流系統６Ａの無効電力
を制御する場合であっても、ｐ：動電力制御回路４８の
出力で変換器ＩＢの余裕角を制御すればそれＶ？：、追
随して変換器ＩＡの制御角が変化するので交流系統６Ａ
の無効電力は当然制御されることになる。

さて、８はＲｏＣで、このａ、ｃ　Ｂが接続される場合
及び接続される理由は、前述した通りである。

いま、とのＲ，Ｃ８が何らかの理由で、例えば保守点検
や事故等によって、しゃ断器７で切離されたとする。こ
のとき当然のことながら、几、Ｃ８の停止によって交流
糸ｉ６Ｂの短絡容量が減少するので、変換器ＩＢが接続
されている交流母線の電圧が低下する。一方、前述した
ごとく、交直変換装置は定余裕角制御系よって運転され
ているので、交流電圧低下に伴なう送電々力を補償する
為に直流電流を増加させて送電々力を一定に維持しよう
とする。ｂｕち、第５図において、交直変換装置の運転
点は、人からＡ′点に移行する。すると、交直変換装置
による無効電力の消費が増加するので、更に交流電圧が
低下する。従って再び定電力制御によって直流電流が増
加する。このパターンが繰シ返されて最終的にシステム
崩壊に至る。謂ゆる電圧不安定現象が発生すると云う不
具合がある。

〔発明の目的〕

本発明は、以上述べた不具合を解消し、交直変換装置を
安定に運転させる為の交直変換装置の制御方法を提供し
ようとするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、Ｒ，Ｃが停止したときには、逆変換装置にお
いて定電流制御を行なうことにより、安定な交直変換装
置の運転を維持しようとするものである。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。第１図において第４
図と同一機能のものは同一符号を記し、説明を省略する
。

４９Ａは逆変換装置定電流制御（以下、ＩＮＶ−ＡＣＣ
と略記する。）を行なう為の設定器で、例えば定電流制
御回路１１Ａに入力される制御遅れ角（α）を１５０°
とし、設定器４９Ａの値を制御遅れ角（Ｃ１に対応する
値として１８０°とすれば、加算器５０Ａの出力は制御
遅れ角（α）で３０°となる。一方、スイッチ５］Ａは
、Ｒ，Ｃが停止すると閉となるスイッチであり、５２Ａ
は制御遅れ角優先回路であるので、スイッチ５１Ａが閉
となると、加賀４器５０Ａの出力が制御遅れ角優先回路
５２Ａの出力となる。（／ｉｌｌ変換器側で定電流制御
が行なわれている場合には、定電流制御回路１３Ａの出
力は、例えば制御遅れ角（α）が１５°従って制御進み
角優先回路２８Ａの出力も制御遅れ角′（αｌで１５°
である。従って、制御遅れ角優先回路５２Ａによって、
加算器５０Ａの出力が最終的に選択される。） このことは、順変換器側の定余裕角制御系を不動作にし
、順変換装置によって発生させる直流電圧を低下させて
、順変換装置によって直流電圧を決めることになる。即
ち、この場合におりる交直変換装置の動作曲線は第２図
のごとくなる。逍転点はＡ点で、この第２図から容易に
順変換装置によって直流電圧が決定され、逆変換装置に
よって直流電流が制御されることが理かできる。

さて、第４図におけるＩ’（、Ｃ８が停止した場合乞考
えると、前述したごとく、変換器ＩＢが接続されている
交流母線の電圧が低下する。ν１」ち、第２図において
、（ホ）−（へ）の値線は、ｔ４７ｒに移行する。

しかしながら、交直変換装置の運転点Ａは変化せ颯 ず、従って、前述した電圧不安定現象は発生しない。

先の実施例では、逆変換装置が定無効電力制御で運転さ
れていると仮定したが、これまでの説明で明らかなごと
く、本発明においては、逆変換装置が定無効電力で運転
されていようと、交流電圧や直流電圧を一定に制御する
定電圧制御で運転されていようと、或いは又定余格角制
御で運転されていようと本質的に無関係である。例えに
定余裕角制御で運転されている場合には、（定余桁角制
御の運転とは、例えば交流母線電圧検出値と直流電流検
出値等によシ、余裕角がつねに一定になるようにする制
御方式で、この制御方式は良く知られているので詳細な
説明は省略する。）第１図は、第３図のようになる。

Ｒ，、ＣＢが停止したと云う条件でスイッチ５１Ａ’ｉ
閉とすると、設定器５３Ａの出力が選択さ力、るように
構成する。ν１」ち設定器５３Ａは、制御遅れ角（α）
で例えば３０°に相当する値とするわけである。すると
、例えは定電流制御回路１３Ａの出力が１５°、定余裕
角制御回路の出力が１５０”とすれば、制御コａ−み角
優先回路２８Ａで、先ず定電流制御回路１３Ａの出力が
選択され、次に制御遅れ角優先回路５２Ａで、設定器５
３Ａの出力が選択されることになり、逆変換装置では定
電流、制御が動作することになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、逆変換器側にＲ，
Ｃが接続された直流連系システムで、上記Ｒ０Ｃが停止
した場合には、逆変換装置において定電流制御を行なう
ことにより、電圧不安定現象に九因するシステム崩壊を
防止することができると云う著しい効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の詳細な説明するための図、第３図は本発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は本発明が通用され
る直流、送′、ル設備の割部１ブロック図、第５図は第
４図の動作を説明する／でめの図である。 １ノ〜、ｊ１３　　変換器、２Ａ、２ｆＪ　　直流リア
クトル、３　直流送電線路、４Ａ　、　４Ｂ　　変換器
用変圧器、５Ａ、５Ｊ３，７−　Ｌ、や断器、５Ａ　、
　５Ｂ　　交流系統、］］、Ａ、］］Ｉ３　　定余裕角
制御回路、１３ノ〜＋１３１ｊ　　定電流制御回路、１
７／１．１７＋３，２３Δ、２３Ｂ、４２．４６　加７
２回路、１８Ａ　、　］　８）１−４τｌ」・余裕角設
定器、２４Ａ、　２４１！　　スイッチ、２５Ａ、２５
１３　　電流マージン設定器、２］Ａ、、２１Ｂ　　直
流電流、検出器、２２Ａ、２２１３　　電流−電圧変換
回路、２８Ａ、２８Ｂ　　制御ＡＬみ角を先回路、２９
Ａ　、　２９Ｉｉ　　位相制御回路、３０Ａ、３０Ｂ　
　パルス増幅回路、４１　・電力設定器、４３　　電力
検出器、４５　　無効電力設定器、４７　　無効電力検
出器、４４　　定電流制御回路、４８　　定無効電力制
御回路、８・ロータリー・コンデンサ、　　４９Ａ、５
３１＼　１器、５１Ａ　　スイッチ、５２Ａ　　制御遅
れ角医先回路。 （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（
ほか］６名第１図 ９Ａ 第３図 第２図 置熾電流　−１ｄ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも定電流制御系と定余裕角制御系を有した交直変
   換装置が、上記交直変換器容量に対して、比較的大きな
   短絡容量の交流系統Ａと、小さな短絡容量の交流系統Ｂ
   に接続され、更に交流系統Ｂ側の変換所にロータリー・
   コンデンサが接続され、且つ上記交直変換装置による電
   力が、交流系統Ａから交流系統Ｂに送電されている状態
   で、ロータリー・コンデンサが停止した場合には、逆変
   換装置において定電流制御を行なうことを特徴とする交
   直変換装置の制御方法。