JPS6154824A

JPS6154824A - 交直変換器の制御装置

Info

Publication number: JPS6154824A
Application number: JP59176631A
Authority: JP
Inventors: 小西　博雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-08-27
Filing date: 1984-08-27
Publication date: 1986-03-19

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】〔発明の利用分野〕本発明は交直変換器の制御装置に係り、特に交流系の事
故等により直流・電圧が低下した場合に該交直変換器を
流れる電流を絞り、変換器が必要とする無効電力をむや
みに増大させることなく、また直流送電線地絡時にも電
流を絞って送電線の事故区間のしゃ断を特徴とする特徴
をもつ制御装置に関する。

〔発明の背景〕

交直変換器が直流回路を介して互いに接続されて構成さ
れる直流送電設備（周波数変換設備でも良い）の具体例
を第２図に示す。図中、１１゜１２は交流系統、２１．
２２は変換用変圧器、３１．３２は交流を直流または直
流を交流に変換する交直変換器、４０は直流送電線（周
波数変換設備の場合はこれがない。）、５０はこの直流
送電設備の運転状態を指令する運転指令回路、６１゜６
２は各々前記交直変換器３１．３２の制御装置である。

第３図にこの交直変換器の直流電流Ｉａに対する直流電
圧Ｖａ特性を示すように、交流を直流に変換する順変換
器、及びＭ流を交流に変換する逆変換器いずれも少くと
もｌりの定電流制御回路（図示せず）を備えている。そ
して、順変換器の定電流制御回路の電流設定値は工、で
あり、逆変換器のそれは工、ｌである。通常は順変換器
が定電流制御、逆変換器が余裕角制御を行い、動作点は
０でちる。これによυ、電流は工、に制御される。この
状態から直流送電線で例えば地絡が発生すると、順変換
器の特性が点線の１１のようになり、この場合順変換器
、逆変換器とも定電流制御となり動作点は０′となる。

このため地絡点には順変換器と逆変換器の電流設定値の
差Δ工（電流マージン）の電流が流れることになる。一
般に電流マージンΔ工は定格電流値■、の１０％程度に
とられる。地絡点に流れる電流Δ■はこのように小さく
なるが順変換器、逆変換器では変換器の必要とする無効
電力Ｑが増加する。これは変換器ここで、ｅ２　：変換
器に印加される電圧工ｄ：変換器を流れる電流冨順変換
器ではＩｐ、逆変換器ではＩｐｌｓｉｎψ：変換器のりアクタンス率と表わされ、地絡時、短絡時等にはｓｉｎψユ１となる
ためである。この結果、交流系統の安定度を低下させる
こととなる。この対策として第４図に示すように直流電
圧Ｖ４の低いところで順変換器の電流設定値を工、から
Ｉｌに変更した電圧Ｖｔ　・電流Ｉ４特性をもたせた変
換器が考えられている。

この方式を用いると直流送電線４０で短絡または地絡が
発生した場合は順変換器側の電流工ｌ、逆変換器側の電
流が工２に抑制されるので夫々の変換器の必要とする無
効電力Ｑはα）式のＩｄをＴ、ｌ又は■２に置き換えた
値となり大きく改善される。

しかしこの制御特性による場合は直流電圧Ｖａが規定値
ｖｌ以下となったときに直流電流工４が階段的に急速に
変わるので無効電力の急変による過電圧の発生等交流系
統に悪い影響を与える。また、軽度の直流短絡、地絡に
より直流電圧が７１以上の場合に短路、地絡点に順変換
と逆変換器の電流設定値の差Δ工′の大きな電流が流れ
る不都合が本発明の目的は上述した従来技術の欠点を除
き、直流電圧低下時にも変換器の必要とする無効電力を
大きくすることなくかつ、交流系統にも外乱を与えるこ
とのない交直変換器の制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明においては直流電圧低下時に交直変換器の電流を
絞ることによる電流、及び無効電力の急変を防止するた
め直流電圧が規定値以下となった場合に直流電圧の大き
さに関係させて、該交直変換器の制御装置の定電流制御
回路の′Ｆｉ流設定設定値更するようにした。また、軽
度の直流短路、地絡により直流電圧が低下した場合で、
この電圧がａ定値Ｖｔ以上の相合に事故点に大きな電流
が流れるのを防止するため、順変換器と逆変換器の電流
設定値の差が必ず電流マージン（Δ工）の一定値となる
ようにした。

〔発明の実施例〕

以上の特徴をもった本発明の交直変換器の電圧・電流特
性の一例を第５図に示す。この例では直流電圧Ｖ４が規
定値のｖ１以下となった場合に、直流電圧ｖ４の大きさ
に比例させて順変換器及び逆変換器の電流設定値を減少
させている。順変換器では定格状態における電流設定値
は■、で、直流電圧が００ときは工０である。逆変換器
ではこの電流設定値より電流マージンΔ工だけ小さい電
流設定値である。

この電圧ｖ４−電流Ｉａ特性をもつ制御装置の一実施例
を第１図に示す。第２図と同じ番号のものは同じものを
示すので異った新しいものについて説明する。ただし、
交直変換器３１は交流を直流に変換する順変換器、交直
変換器３２は直流を交流に変換する逆変換器とする。６
１１は交直変涼器３１の直流側出力電圧Ｍ　ａ　ｒを検
出する電圧変成器、６１２は直流電圧検出値に比例した
信号を出力する関数発生器、６１３は補正用電流設定値
工０′からこの関数発生器６１２の出力値を引き算する
加算器、６１４は前記運転指令回路５０からの電流設定
値Ｉ、／と加算器６１４の出力との差を求める加算器で
この出力が順変換器３１の電流指令値工、となる。６１
５は順変換器３１を流れる電流Ｉａｒを検出する′に流
変成器、６１６ｉ”ｌｌ″前記順変換器の電流指令値工
、とこの電流変成器６１６の出力１’ａｔとの偏差を求
める加算器、６１７はこの偏差を増幅する増幅器で、加
算器６１６とこの増幅器６１７とで定電流制御回路を構
成する。

６１８は増幅器６１７の出力の大きさに応じて位相制御
されたパルスを出力し、順変換器３１の直流出力電圧Ｖ
　ａ　ｒを制御するパルス移相器である。

ζこまでか順変換器３１の制御装置であり、次に逆変換
器３２の制御装置を説明する。６２１は前記順変換器３
１の電流指令値工、から電流マージン値Δ工（通常定格
電流設定値の１０チ程度の太き、さに選ぶ）を差し引く
加算器で、この出力が前記逆変換器３２の電流指令値と
なる。６２２は逆変換器３２を流れる電流Ｉ＋１１を検
出する電流変成器、６２３は前記逆変換器３２の電流指
令値Ｉ。

−Δ工とこの電流変成器６２２の出カニｄＩとの差を求
める加算器、６２４はこの加算器の出力を増幅する増幅
器で、加算器６２３と増幅器６２４とで定電流制御回路
を構成する。６２５は逆変換器３２が安定に運転するの
に必要な余裕角に相当する制御角を出力する定余裕角制
御回路、６２６は前記定電流制御回路６２４の出力と定
余裕角制御回路６２５の出力のうち最適な信号を選択す
る最小値選択回路で、通常逆変換器３２では定余裕角制
御回路の出力が選択される。６２７はこの最小値選択回
路６２６の出力の大きさに応じて位相制御されたパルス
を出力し、逆変換器３２の直流出力電圧Ｍ　ａ　ｒを制
御するパルス移相器である。ここで関数発生器６１２の
特性を順変換器３１の直流出力電圧Ｖ　ａ　ｒが規定値
Ｖｔ　　（例えば定格直流電圧の５０％にとる。）より
大きいとき工。′、小さいした交直変換器の電圧電流特
性が得られる。但し、Ｉ　ｐ’　−Ｉ　ｏ’　＝　Ｉ　
ｏ　　（Ｖ　ａ　＝　Ｏのとき）となるように補正用電
流設定値工０′は設定するものとする。

従って、この制御装置によれば直流送電線４０で地絡短
絡事故が発生し、直流電圧が規定値ｖ１以下となった場
合には直流電圧のＭ　ａ　ｒの大きさに比例して交直変
換器３１．３２の電流設定値が絞られることになるので
、従来技術におけるように直流電圧の低下時に交直変換
器の必要とする無効電力が急変するといった問題ｆ１直
流電圧の低下の度合によっては事故点に大きな電流が流
れるといった不具合は生じない。

第６図に本発明の他の実施例の交直変換器の電圧・電流
特性を示す。この実施例では、交直変換器の直流出力電
圧が規定値Ｖｌ以下となったときに交直変換器の無効電
力が一定となるように交直変換器の電流指令値を変更す
るもので、第１図の制御装置の関数発生装置６１２の出
力特性を第７図に示す特性とすることによって実現でき
る。即ち、交直変換器３１の直流出力電圧Ｖ４が規定値
７１以上のときＩｏ’　　、Ｖｔ以下ノド＊Ｉ　（ｖ、
ｔ　）となるように設定する。こむに９’　　＝　ｃｏＳ−’　（ｖａ／　（１，３５ｅ　２
　）　−”・（３）である。Ｌ　Ｑ、はＶａ＝Ｖｔにお
ける交直変換器３１の必要とする無効電力で ψ１＝　ｃｏＳ−’　（Ｖｔ　／　（１−３５ｅｚ）　
　　　”・・・・・（５）である。但し、Ｉｐ’　　Ｉ
ｏ’＝１１　となるように補正電流設定値工０′は設定
するものとする。

ここに工、は（２）式よシ　　　　。

である。

尚、関数発生器６１２は交流電圧ｅ２を一定としてＶｌ
の値から前もって上述の（２）〜（６）の計算式により
求めておくと良い。

この制御装置によって第６図に示した電圧・電に特性の
交直変換器が得られることは明らかであり、この場合、
直流電圧が低下しても交直変換器の無効電力が一定に保
たれた状態で直流電流が絞られる。

以上の実施例では直流電圧が規定値以下となったとき直
流電圧に関係して交直変換器の電流設定値工、を変更す
るものであったが、交直変換器の電流は断続しない範囲
で変更するのが好ましい。

このことを可能とした実施例を第８図に示す。第８図に
は第１図の実施例と異った部分にのみついて記載してお
り、その他の部分及び第１図と同じ番号のものは第１図
に同じである。異った部分を説明すると、６１９は前記
順変換器３１の電流指令値工、と順変換器３１の電流が
断続しない最小の運転電流設定値Ｉａｍ＋ｍ（一般に定
格電流の１゜チ程度の値である）を入力とし、大きい方
の値を出力する最大値選択回路である。従ってこの回路
を第５図に示す交直変換器の特性をもつ制御装置に付加
したときの交直変換装置の電圧・電流特性を第９図に示
す。即ち、直流電圧Ｖａが規定値■１以下となり、電流
指令値工、が直流電圧Ｖａの大きさに関係してＩ　ｄｍ
ｌａより小さくなろうとすると、最大値選択回路６１９
が動作し、順変換器の電流設定値がＩ　ｄｒａｉｎよシ
小さくなるのを防止する。

この回路によって直流電圧の低下に関係して交直変換器
の電流指令値を絞っても、交直変換器の電流断続といっ
た不具合は防止できる。また、以上の電流断続防止の回
路を第６図に示した特性をもつ制御装置にも付加できる
ことは明らかである。

尚、以上の直流電圧低下時に電流を絞る制御装置は交直
変換器の起動停止時は動作しないようにするのが、起動
・停止動作を確実に行う上で好ましい、このための付加
回路を第１０図に示す。第１０図は第１図の回路に付加
した場合の変更個所のみを記しておシ、第１図と同じ番
号のものは同じものを示し、その他のところは第１図と
同様であるものとする。ここで６２０は前記運転指令回
路５０からの起動・停止指令Ｃにより前記加算器６１３
の出力をオンオフするスイッチ回路で、起動・停止動作
時はオフ、その他のときはオンなる動作をする。従って
、起動・停止時は直流電圧に関係して電流設定値を変更
する回路がオフとなるので、従来通り安定な起動・停止
が行えることは明らかである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、直流電圧低下時に無効電力を増大させ
ることなく、かつ交流系統に外乱を与えない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明制御装置の一実施例図、第２図は本発明
の対象とする直流送電設備の一系統図、第３図と第４−
図は第２図の交直変換器の電圧・電流特性図、第５図は
本発明の交直変換器の電圧・電流特性図、第６図は本発
明の他の実施例の交直変換器の電圧・電流特性図、第７
図は関数発生器の入出力特性図、第８図は本発明の他の
実施例を示す制御回路、第９図は第８図の回路による交
直変換器の電圧・電Ｒ，特性図であり、第１０図は本抛
］、明め他の実施例を示す制御回路である。１１．１２・・・交流系統、２１．２２・・・変換用変
圧器、３１，３２・・・交直変換器１，４０・・・直流
送電線、５０・・・運転指令回路、６１．６２・・・制
御装置、６１１・・・電圧変成器、６１２・・・関数発
生器、６１３．６１４，６１６，６２１，６２３・・・
加算器、６１５，６２２・・・電流変成器、６１７，６
２４・・・増幅器、６１８，６２７・・・パルス移相器
、６２５・・・定余裕角制御回路、６２６・・・最小値
選択回路、６１９・・・最大値選択回路、６２ｏ・・・
スイッチ回路、工０′・・・補正用電流設定値、■、′
・・・電流設定値、Ｉｌｌ・・・順変換器の電流指令値
、Δ■・・・電流マージン、Ｉｄｍｌｍ・・・最小運転
電流設定値、■！・・・電流指令値を変更する直流電圧
ＶａＯ値、■、ｏ・・・Ｉ　ｐ　＝　Ｉ　ｐＯ（Ｖ　ａ
　＞　Ｖｔ　　）。

Claims

【特許請求の範囲】１、交流を直流及び直流を交流に変換する交直変換器が
直流回路を介して互いに接続されて構成される直流送電
設備または周波数変換設備の交直変換器の制御装置にお
いて、夫々の交直変換器の制御装置は少なくとも定電流
制御回路を備え、該交直変換器の直流側の電圧が規定値
以下に低下したときに直流側の電圧の大きさに関係して
夫々の定電流制御回路の与える電流指令値を変えるとと
もに電流指令値の差をほぼ等しく保ちながら変化させる
ことを特徴とする交直変換器の制御装置。２、特許請求の範囲第１項記載の電流指令値は直流電圧
に比例して変えるようにしたことを特徴とする交直変換
器の制御装置。３、特許請求の範囲第１項記載の電流指令値は該交直変
換器が必要とする無効電力が一定となるように変えるよ
うにしたことを特徴とする交直変換器の制御装置。