JPS63290128A - 交直変換器の制御装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は直流送電設備または周波数変換設備に適用され
る交直変換器の制′ｎ装置に関する。

〈従来の技術） 第６図に従来の自励式逆変換器を用いた直流送電設備に
適用される変換装置の運転方式を示す。

交流系統１に変圧器２を介してアーム３Ｕ〜３Ｚで構成
された他動式順変換器３が接続され、交流電力が直流電
力に変換されている。他動式順変換器３では電流基準信
号４に従った直流電流の定電流制御を行なっている。直
流電力は直流送電線１０、直流リアクトル１１．１２を
介して自助式逆変換器１３に印加される。自励式逆変換
器１３の交流出力端子は変換器用変圧器１４を介して交
流系統１５に接続されている。逆変換器１３は、アーム
１３Ｕ〜１３Ｚで構成されており、いわゆる電圧形自助
インバータである。逆変換器１３の直流端子Ａ、Ｂ間に
はコンデンサ１６と直流電圧検出器１７が設置され、自
励式インバータではゲートパルス回路１．８からゲート
信号がアーム１３Ｕ〜１３２に送られ三相インバータ運
転している。逆変換器１３側から交流系統１５へ流れる
交流電流が交流電流検出用変流器１９によって、また交
流電圧が交流電圧検出用変圧器２０によって検出され、
その値から無効電力演算器２１により発生無効電力２２
が演算される。その値と無効電力設定値２３をつさあわ
せて無効電力制御器２４に入力し、無効電力制御器２４
の出力信号２５を直流電圧基準値として使用し、直流電
圧検出器１７によって検出された値２６とつきあわせて
増幅器２７に入力する。増幅器２７の出力が逆変換器１
３の出力交流電圧と交流系統１５の電圧の位相差を検出
する位相検出器２８の入力となっている。増幅器２７か
らの入力信号の大きさによって自助式逆変換器１３と交
流系統１５の位相差が大きくなったり小さくなったりす
る。一方、送電電力設定１ａ　２９を直流電圧検出器１
７の検出値２６で電流設定Ｗｉ演師器３０で除プること
により直流電流の設定値４を算出し順変！！２！器側の
定電流制御に使用する。本方式は特公昭６１−１２４５
７号公報「変換装置の運転方式」により提案されている
ものである。

（発明が解決しようとする問題点） この従来技術では直流電圧を一定に制御していない。そ
のため交流系の変動によって直流電圧が変動しやすい。

電圧形の自励式インバータではコンデンサ１６によって
直流電圧を維持し、それを電圧源とみなして交流電圧に
変換しているため、直流電圧が変動すると逆変換器１３
側の交流系統１５の電圧が影響をうけ変動しやすく、安
定な制御が行ないにくい。特に交流系統１５が無電源系
の場合や、短絡インピーダンスが大きい場合は交流系統
１５の電圧が安定に制御されない。もう一つに問題点と
して、直流電圧が過電圧になり、直流機器や送電線の絶
縁をおびやかす不具合が生じる場合がある。

本発明は順変換器側で直流電圧一定制御を行なうことに
より直流電圧を安定に維持して逆変換器側の交流電圧を
一定に保つよう上記従来の方式の欠点を除去することが
できる交直変換器の制ｍｌ装置を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段及び作用）第１図は本発
明による制御８置を示す。主回路の構成は上記従来方式
と同様である。本発明では他励式順変換器３側では直流
電圧検出器３１により直流電圧を検出して定電圧ｉ！１
ＩＩＩｌｌを行なう。これにより直流電圧は交流系統に
変動があっても安定に維持できる。

自励式逆変換器１３側では、変圧器２０と変流器１９に
より交流電圧、交流電流を検出して、有効電力演算器３
５および無効電力演算器２１によりそれぞれ有効出力電
力検出１ｆｉ３６、無効電力検出１ｆｉ２２を算出して
、定電力制御および定無効電力制御を行なう。これによ
り、有効出力電力、無効出力電力を所望する値に制御す
ることができる。

また無効電力制御を行なわずに変圧器２０による電圧検
出値を使用して交流電圧に対する定電圧制御と、定電力
制御を行なう方式もある。この第２の方式では所望する
有効電力出力を得、交流電圧を制御することができ、交
流系統１５が無電源系統である場合や、短絡インピーダ
ンスが大きく負何変ｖＪによる交流電圧変動が大きい場
合でも電圧を安定に維持できる。

（実施例） 第１図により本発明の一実施例について説明する。

交流系統１に変圧器２を介してアーム３Ｕ〜３ｚで構成
された他励式順変換器３が接続され、交流電力が直流電
力に変換されている。他励式順変換器３では直流電圧検
出器３１による直流電圧検出Ｖｉ３４と直流電圧設定値
３２をつきあわせ増幅器３３を介して制御角に変換し、
位相検出回路６とゲート回路７によりゲート信号を発生
させて直流電圧値を一定に保つような制御を行なう。直
流電力は直流送電線１０と直流リアクトル１１゜１２を
介して自励式逆変換器１３に印加される。

自励式逆変換器１３の交流出力端子は変圧器１４を介し
て交流系統１５に接続されている。逆変換器１３はアー
ム１３Ｕ〜１３Ｚで構成されており、いわゆる電圧形自
励インバータである。逆変換器１３の直流端子Ａ、Ｂ間
にはコンデンサ１６が設置され、自励式インバータでは
ゲートパルス回路１８からゲート信号がアーム１３Ｕ〜
１３２に与えられ三相インバータ運転している。

ここで、電圧形自動インバータの動作と制御変数につい
て説明する。第２図は電圧形白励インパークを使用した
逆変換器１３およびそれが接続された交流系統の系統構
成である。直流側端子には直流電圧Ｅｄｉが得られてい
る。アームＵ−７はそれぞれダイオードとＧＴＯなど自
己潤弧機能をもつ素子が逆並列接続されている。アーム
Ｕ−７の動作モードを第４図に示す。第４図（ａ）は各
アームの通電状態、第４図（ｂ）は変換器出力の各相電
圧の窯相雷圧を示す。

Ｕとｘ、■とＹ、Ｗと２の各ベアで常にどちらか一方の
アームを通電状態にすることにより電流の転流を行なう
。この場合、１８０°通電を基本として通電期間の中央
で制御角ψの間だけもう一方のアームを通電させること
により各相電圧ＶＲ％ＶＳ、ＶＴは１８０°矩形波の中
央でψの間だけ電圧の正負が逆転する波形になる。この
動作を各ペアで１２０°ずつずらして行なうことにより
第４図（Ｃ）に示ずような線間電圧が得られる。この波
形をフーリエ分解すると、 となる。ｎ＝１を代入してアームの電圧降下分を考慮し
基本波成分を求めると 一２σ・ｒ・ｌｄ が得られる。ｌｄは直流電流、ｒはアームの電圧降下分
抵抗である。。この値が逆変換器出力電圧Ｖｉとなる。

以上のように直流電圧Ｅｄｉと出力交流電圧は制御角φ
によって関係づけられる。次に出力交流電圧■ｉと交流
系電圧■ａの関係を求める。変圧器１４のインピーダン
スをＺ＝Ｒ＋ｊＸとし■ａに対するｖｉの位相差を位相
角θとする。

交流系への出力を有効電力Ｐ、無効電力Ｑとすると、 ＋Ｘ・Ｖｉ−ｓｉｎθ） −Ｒ・Ｖｉ−ｓｉｎθ） の関係が得られる。

従って、電圧形自励式インバータでは制御角φと位相角
θの２変数によって交流出力Ｐ１無効電力出力Ｑ、交流
側電圧ｖａを制御できる。φとθの関係を第３図に示す
。

このように電圧形自励式インパークでは２変数制御によ
り有効電力と無効電力、有効電力と交流電圧といった複
数の系統諸邑を制御できる。本発明ではこの特性を活か
した制御を行なう。第１図において変流器１９により交
流電流を、また変圧器２０により交流電圧を検出し、演
等器３５゜２１によってそれぞれ、交流出力電力検出１
０３６、無効電力検出値２２を算出する。定電力制御器
３８では演算器３５の出力と電力設定値３７から電力信
号値３９を算出し、定無効電力制御器２４では、演算器
２１の出力と無効電力設定値２３から無効電力信号値２
５を算出する。演痒器４０では直流電圧検出器４１によ
り検出された直流電圧［Ｅｄｉ４２Ｊ３よび直流電流検
出用変流器４３により検出された直流電流値１ｄ４４お
よび変圧器２０ににり検出された交流電圧Ｖａ４５、お
よび定電力制御器３８の出力Ｐ３９および定無効電力制
御器２４の出力Ｑ２５を使用して前述したＶ。

Ｐ、Ｑ、θ、φの関係式から制御角φと位相角θを詐出
する。位相検出器２８は位相比較器、フィルター、増幅
器、電圧制御発振器から構成されたいわゆるフェイズ・
ロック・ループを構成して交流系統１５の電圧位相を検
出している。位相検出器２８による検出位相と、演算器
４０で算出されたθ、φからゲートパルス回路１８にお
いてゲートパルスイを号が発生され、１３Ｕ〜１３Ｚの
アームパルスが与えられる。

本発明の実施例によれば、順変換器３側で直流電圧一定
制御を行なうこと机より、直流電圧が一定になり、逆変
換器１３側直流系に設置されたコンデンサ１６の両端の
電圧が一定に保持されてこのコンデンサ１６から順変換
器３側は定電圧源とみなすことができる。逆変換器１３
の直流電圧Ｅｄ１が一定に保たれることは、前述の式で
示した逆変換器１３の出力電圧Ｖ１がＥｄｉに依存しな
いことであり、Ｖｌ、Ｐ、Ｑが制御角φ、位相角θとい
つ制御出力によって制御されることになり、直流系統を
安定に制御できるという効果がある。さらに直流電圧が
一定に制御されるので直流回路の過電圧発生を防止する
という効果がある。

第５図は本発明の他の実施例の構成図を示す。

第５図の実施例では第１図の実施例の定無効電力制御の
かわりに変圧器２０によって検出された交流側電圧値４
５と電圧設定値４７を使用して定電圧制御器４６により
交流電圧の定電圧制御を行なっている。演算器４０では
第１図の実施例と同様に前述したＶ、Ｐ、Ｑ、θ、φの
関係式を用いてθ、φをΩ出しゲートパルス回路１８に
与えている。演算器４０で使用する無効電力Ｑの値は、
変圧器２０と変流器１９により検出された電圧と電流を
無効電力演算器２１で洟口し、無効電力検出器２１とし
て与えられる。交流系統１５の電圧は電圧設定値４７に
一致するよう制御される。本実施例によれば、順変換器
３側で直流電圧一定制御を行なうことにより、逆変換器
１３側の直流電圧が一定に保持され、直流系を安定に制
御できるという効果がある。さらに直流回路の過電圧発
生を防止するという効果がある。

［発明の効果コ 以上詳述したようにこの発明によれば直流送電設備また
は周波数変換設備における交直変換システムとして順変
換器側で直流電圧一定制御を行ない、逆変換器側で自動
式変換器を用い、有効出力電力と無効出力電力、あるい
は有効出力電力と交流系電圧の一定制御を行なうことに
より、安定した直流送電または周波数変換を行なうこと
ができ、直流回路の過電流を防止することができる交直
変換器の制御！Ｉ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の説明に用いられた電圧形自動インバータの構成を示
す図、第３図は本発明の説明に用いられた逆変換器側の
変換器出力交流電圧と交流系電圧、および制御角φと位
相角θの関係を示す図、第４図は本発明で使用される電
圧形自励インバータの動作を説明する図、第５図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第６図は従来装置を示１
構成図である。 １３・・・自励式逆変換器、１４・・・変換器用変圧器
、１５・・・逆変換器側交流系統、１６・・・コンデン
サ、１８・・・ゲートパルス回路、１９・・・交流電流
検出用変流器、２０・・・交流電圧検出用変圧器、２１
・・・無効電力演算器、２４・・・定無効電力料ａ器、
２８・・・位相検出器、３１・・・直流電圧検出器、３
３・・・定電圧制御器、３５−・・有効電力演算器、３
８・・・定電力制御器、４０・・・制御角およびイ之相
角演ｎ器、４１・・・直流電圧検出器、４３・・・直流
電流検出用変流器、４６・・・定電力制御ｌ器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 交流電力を順変換装置により直流電力に変換し、その直
   流電力を自励式逆変換装置によって交流電力に変換する
   システムにおいて、前記順変換装置側では直流電圧を一
   定に制御する定電圧制御回路を設け、前記逆変換装置側
   では交流出力電力を一定に制御する定電力制御回路と無
   効電力出力を一定に制御する定無効電力制御回路または
   交流出力電力を一定に制御する定電力制御回路および逆
   変換器側交流系母線電圧を一定に制御する定電圧制御回
   路を設けることを特徴とする交直変換器の制御装置。