JPS6277831A - 周波数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】 ′（光間の技術分野］ 本発明は、直流送電あるいは交流系統連系に使用する周
波数変換装置の制御方法に関するものである。

［発明の技ｉ・ｈ的背景と問題点］ 従来の周波数変換装置の慨略溝成とその制りＤ装置の概
略ブロック図を第３図に示す。周波数変換装置の主回路
は、順変換器動作をする変換装置と逆変換器動作をする
自励式逆変換装置の直流ＩＩ！＋１が直流線路７で相互
に接続されるように構成され、順変換器動作をする変換
装置は、しゃ断器２−１、変換器用変圧器３−１、他励
式変換器５、直流リアクトル４−１等で構成され、交流
系統１−１に接続される。逆変換器動作をする自励式逆
変換装置は、しゃ断器２−２、変換器用変圧器３−２、
自励式逆変換器６、直流リアクトル４−２等で構成され
、交流系統１−２に接続される。

順変換器動作をする変換装置の制御装置は主制御として
電力設定器２１、融通電力を検出する電力検出器２２、
加算器企３、電力制御調整器２４とで構成される定電力
制御回路と、従制御として、直流電流基ｔ１！価信号３
１、直流電流検出器３２、加算器３３、直流電流制御調
整器３４とから構成される定電流制御回路と、位相制御
回路３８、点弧信号を他励式変換器５に送出するパルス
増幅回路３９とで構成される。

自励式逆変換装置には従制御として一般にフェーズロッ
クループ回路（ＰＬＬ回路）と呼称されるＰＬＬ回路を
利用した相差角制御回路が設けられている。相差角制御
回路は逆変換器動作をする自励式逆変換装置の交流系統
１−２、即ち、受電系統の電圧を検出し、位相差検出回
路４１に入力するための電圧変成器４０とカウンター回
路４５の出力と前記受電系統の電圧の位相差を検出する
位相差検出回路４１と、位相差検出回路４１の出力信号
である位相差信号と後ｊホする主制御回路の出力信号で
ある相差角基準値信号４９とを図示の極性で加算する加
算器４２と加算器４２の出力である誤差信号を誤差増幅
し、前記相差角基準値信号に前記位相差検出回路４１の
出力信号である位相差信号が追従するように制御するた
めの相差角制御ｇ調整器４３と相差角刈ｆｉ１］調整器
４３の出力信号が増加すると発信周波数が増加し、前記
相差角制御調整器４３の出力信号が減少するとその発振
周波数が減少する電圧制御形発振回路４４と電圧制御形
発振回路４４の出力信号を前記位相差検出回路４１の入
力信号として適切な信号に変換し、かつ、自励式逆変換
器６の点弧信号として適切な信号に変換するためのカウ
ンター回路４５とで構成され、パルス増幅回路４６は、
前記カウンター回路４５の点弧信号を自励式逆変換器６
に送出する。

自励式逆変換装置の主制御は、定電圧制御回路として動
作し、直流電圧を設定するための直流電圧設定器５１と
直流電圧を検出する直流電圧検出器５２と前記直流電圧
設定器５１の出力信号である直流電圧基準値信号と前記
直流電圧検出器５２の出力信号である直流電圧検出値信
号とを図示の極性で加算する加算器５３と、加算器５３
の出力信号である誤差信号を反転誤差増幅して直流電圧
を制御する反転式の直流電圧１１！！器５４とで構成さ
れる。自励式逆変換装置の制御装置としては主制御の定
電圧制御回路の出力（直流電圧調整器５４の出力）信号
が、従制御の相差角制御回路の相差角基準信号４９とな
るように構成される。

一般に自励式逆変換器６の出力電圧をＥＯ，交流系統１
−２の系統電圧をＥｔとし、前記出力電圧ＥＯと前記系
統電圧Ｅｔとの間のりアクタンスを×Ｓ、又、電圧の位
相差即ち相差角をδとするとそのベクトル図は第４図に
示すようになり自助式逆変換器６から交流系統１−２に
融通される電力Ｐは Ｅｏ−Ｅｔ　　　、 Ｐ−□　ｓｉｎθ　　　　−＝＝、　（＋　！ｓ で表わされる。

ところで、順変換器動作をする変換装置は主制御として
融通電力を制御する定電力制御回路と従制御として直流
電流を制御する定電流制御回路を置端しているので、今
、例えば電力設定器２１を操作して電力基準値（Ｐｄｐ
）を増加させ融通電力を増加させようとすると電力料ｍ
調整器２４の出力である直流電流基準値信＠３１が増加
し、周波数変換装置の直流電流が増加することとなる。

一方、自励式逆変換装置側での動作を考えると、リアク
タンスＸｓは一定の値であり、又交流系統１−２の電圧
は一定であるので前記相差角δが一定であると仮定する
と前記（１）式で自励式逆変換器６の出力電圧ＥＯが変
化することになる。

ところで、自励式逆変換器６の出力゛電圧ＥＯと自励式
逆変換器６の入力電圧Ｆある直流電圧Ｅｄとは比例の関
係にあることは周知の事実であるので先に仮定したよう
に相差角δが一定であると前記直流電圧Ｅｄが増加する
ことになる。

既に述べたように、主Ｉ制御として定電圧制御回路、従
制御として相差角制御回路が設けられている。従って直
流電圧Ｅｄが増加すると定電圧制御調整器５４の出力信
号である相差角基準値信号４９が増加することとなる。

従制御の相差角制御回路は、前記相差角基Ｑ、圃倍信号
９が増加するので相差角基準値信号４９に追従するよう
に、位相差検出回路の入力信号が変化することになる。

ここで位相差検出回路４１の一方の入力は交流系統１−
２の系統電圧であるのでもう一方の入力であるカウンタ
ー回路４５の信号が変化することになるがこの信号は第
３図で示すように自励式逆変換器６の点弧信号に相当し
ているので、自助式逆変換器６の出力電圧の位相と交流
系統１−２との位相差、即ち相差角δが前記位相差基準
信号４９に追従して増加することになる。以上の動作に
より相差角δが増加し直流電圧は直流電圧設定器５１で
設定された直流電圧に制御されて相差角δが変化するこ
とになる。

以上、まとめて順変換器動作をしている変換装置の制’
ｍ装置で融通電力を増加させようとして、電力基準（ｉ
ｉＰｄ＋１を増加させると自励式逆変換装置の制御装置
は直′ａ電圧を一定に保ちつつ相差角δを増加させて融
通電力を交流系統１−２に送電するように動作する。逆
に電力基準１１１Ｐｄｐを減少させた場合には、以上説
明した動作と逆の動作を行ない直流電圧を一定に保ちつ
つ相差角δが減少する。

即ち、電力基準値Ｐｄｐに相当した融通電力が直流電圧
を一定に保ちつつ交流系統１−１から交流系統１−２に
送電される。

ところで自励式逆変換器６の出力電圧ＥＯと、自励式逆
変換器６の入力電圧であるＥｄとは、はぼ比例の関係に
あるので、直流電圧Ｅｄ、即ち出力ｔ１ｉ圧ＥＯ一定の
仮定のちとに融通電力を増加させる前において自励式逆
変換装置から交流系統１−２へ流れ出す電流をＩｎ、相
差角を６０として、この時の無効電力が零であったとす
る。この状態から融通電力を増加させると、相差角δが
大きくなることは既に説明した通りである。融通電力増
加後自励式逆変換装置から交流系統１−２に流れ出す電
流を１１、相差角をδ１とすると、この時のベクトル図
は第４図に示す様になる。

融通電力を増加させても直流電圧Ｅｄは一定であるので
、ＥＯは０を原点として同心円上を動くことになるが、
第４図のベクトル図から明らかに判るように交流系統１
−２に流れ出す電流は交流系統１−２の出力電圧Ｅｔの
位相より進んだ位相となる。即ち、交流系統１−２は進
み負荷となり自励式変換装置は交流系統１−２に進み電
力を供給することになる。

逆に、融通電力を減少させた場合には、自励式逆変換装
置は交流系統１−２に遅れ電力を供給することになる。

このことは、融通電力を変化させると、自助式逆変換装
置が交流系統１−２に供給する無効電力が変化すること
を意味し、交流系統に対し好ましくない影響を与えると
いう欠点があった。

［発明の目的］ 本発明の目的は、融通電力を変化させても交流系統に供
給する無効電力を一定に保つようにして上述のような欠
点を除去するとともに、必要によっては無効電力も制御
することができる周波数変換装置の制御方法を提供しよ
うとするものである。

［発明の概要コ 本発明は、直流電圧を制御している定電圧制御回路の直
流電圧基準値を自励式逆変換装置が交流系統に供給して
いる無効電力を検出して、前記直流電圧基準値を制御す
ることで、自励式逆変換器の出力電圧を制即し、自励式
逆変換装置が交流系統に供給している無効電力をυ１１
０し１ｑるようにしたものである。

［発明の実施例］ 本発明の一実施例として周波数変換装置の概略構成とそ
の制御回路の概略ブロック図を第１図に示す。従来例で
説明した機能と同一のものは同一符号を付し、以下詳Ｉ
Ｂ説明を省略する。

無効電力設定器６１の出力と、自励式逆変換装置が交流
系統１−２に供給する無効電力として進み無効電力を検
出した場合には（−）の信号、遅れ無効電力を検出した
場合には（＋）の信号を発生する無効電力検出器６２の
出力とが第１図に示す慢性で加算器６３で加算され、加
算器６３の出力が無効電力調整器６４に入力され、無効
電力調整器６４の出力は直流電圧制御回路の直流電圧設
定器５１の出力信号を加算器６９で補正するように構成
されている。

従って、全自励式逆変換装置が交流系統１−２に供給す
る進み無効電力が増加した場合には無効電力検出器６２
の出力信号は増加し、加算器６３の作用で無効電力調整
器６４の入力信号は増加し、前記無効電力調整器６４の
出力信号は増加するように、逆に遅れ無効電力を検出し
た場合には前記無効電力調整器６４の出力信号は減少す
るように構成されている。

今、従来例で説明したのと同様に自励式逆変換装置が交
流系統１−２に供給している無効電力が零であうたとし
て融通電力を増加させた場合について考える。既に説明
したように直流電圧が変化しなければ自励式逆変換装置
は交流系統１−２に進み電力を供給することになるが、
本発明によれば、進み電力が発生し無効電力検出器６２
にて進み電力が検出されると、無効電力設定器６１にて
は自助式逆変換装置が交流系統１−２に供給する無効電
力は零と設定されているので加算器６３の出力、即ち、
無効電力調整器６４の入力信号が増加する。従って直流
電圧制御回路の直流電圧基準値が増加する。直流電圧制
御回路は増加した直流電圧基準値に追従した直流電圧と
なるように直流電圧を制御しているので、その結果、第
２図のベクトル図に示すように、直流電圧とほぼ比例の
関係にある自励式逆変換器６の出力電圧の絶対値も増加
する。その結果、第２図のベクトル図から明らかなよう
に、自助式逆変換装置は交流系統１−２に供給する無効
電力は零のまま融通電力を増加させるように動作する。

逆に、融通電力を減少させた場合には遅れ無効電力を無
効電力検出器６２が検出し、前記直流電圧基準値を減少
させるように前記無効電力調整器６４が動作し自助式逆
変換装置は交流系統１−２に供給する無効電力は零のま
ま融通電力を減少させるように動作する。

従って本発明によれば、融通電力を変化させても自励式
逆変換装置が交流系統１−２に供給する無効電力は、無
効電力設定器６１で設定された無効電力を供給するよう
に制御されることとなる。

前述のように、自励式逆変換装置が交流系統に供給する
無効電力を制御することができるので、例えば、無効電
力を零どなるように制御すれば、自励式逆変換器６には
、有効電力成分の電流しか流れないため、自励式逆変換
器６の有効活用できるという利点があり、又必要によっ
ては無効電力をも制御して交流系ｆ＊’ｌ−２の安定化
に寄与させるようにすることもできる。この場合には、
無効電力設定器６１を別の制御方式にて、制御すれば良
いことは明らかである。

尚、本発明の別の実施例として無効電力を検出して検出
した無効電力に応じて直流電圧基１値を補正するように
しても良い。

［発明の効果］ 以上説明のように、本発明によれば、自励式逆変換装置
が交流系統に供給する無効電力を制御することができる
ので自助式逆変換器を有効に利用することができるばか
りでなく、又必要によっては融通電力を制御しなか、ら
、無効電力を制御して、交流系統の安定化をはかること
ができる等の利点がある。

【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ベクトル図、第３図は従
来例のブロック図、第４図は従来例の動作を説明するた
めのベクトル図である。 １−１．１−２・・・交流系統、２−１．２−２・・・
しゃ断器、３−１．３−２・・・変換器用変圧器、４−
１．４−２・・・直流リアクトル、５・・・他励式変換
器、６・・・自助式逆変換器、７・・・直流線路、４０
・・・電圧変成器、６１・・・無効電力設定器、６２・
・・無効電力検出器、６４・・・無効電力調整器、６３
・・・加算器、２１・・・電力設定器、２２・・・電力
検出器、２３．３３．４２．５３・・・加算器、２４・
・・電力制御調整器、３１・・・直流電流基準値信号、
３２・・・直流電流検出器、３４・・・直流電流制御Ｉ
調整器、３８・・・位相制御回路、３つ・・・パルス増
幅回路、４１・・・位相差検出回路、４３・・・相差角
制御調整器、４４・・・電圧制御形発振回路、４５・・
・カウンター回路、４６・・・パルス増幅回路、５１・
・・直流電圧設定器、５２・・・直流電圧検出器、５４
・・・直流電圧制御調整器、４つ・・・相差角基準（３
号。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 順変換器として動作する変換装置にて融通電力を制御し
   、逆変換器として動作する自励式逆変換装置にて直流電
   圧を制御している周波数変換装置において、直流電圧を
   制御している制御回路の直流電圧の基準値を前記自励式
   逆変換装置が交流系統に供給している無効電力を検出し
   てその検出値に応じて制御することにより自励式逆変換
   装置の無効電力を制御するようにしたことを特徴とする
   周波数変換装置の制御方法。