JPH03190565A - 電力変換器の位相制御装置 - 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） 本発明は複数の電源系統にしゃ断器を介して接続された
電源母線より供給される電力を所定の電力に変換して負
荷に与える位相制御可能な電力変換器の位相制御装置に
関する。

（従来の技術） 例えば公共性の強い発電プラントにおいては、電源系統
に異常が発生した場合、その電源を切離して他の電源系
統に切換え、その制御を継続するといった方式が採られ
ている。

第３図はこのような電源システムの構成例を示すもので
ある。第３図に示すように、第１の電源系統１０および
第２の電源系統２０は系統電圧を降圧する主変圧器１１
．２１と、その二次側しゃ断器１２，２２をそれぞれ介
して電源母線６０に接続されている。この［源母線６０
にはしゃ断器１を介して電力変換器２が接続され、この
電力変換器２の出力により電動機９が速度制御される。

また、電源母線６０には母１ｊｌ電圧を検出する変圧器
６を介して位相制御回路４ｂが接続され、この位相制御
回路４は変圧器６により検出された母線電圧の位相に応
じて電力変換器２を位相制御する。

さらに、母線電圧６０にはしゃ断器７を介して電動機８
が接続されている。

第４図は電力変換器２の内部構成を示すものである。第
４図において、２　ａ　−１〜２ａ−６は位＋１１制御
回路４Ｊ）の出力ｆ、ｊ号により位相制御され、しゃ断
器１を介して供給される交流電力を直流電力に変換する
サイリスタ、２ｅ−１はこの直流電力を平滑する直流リ
アクトル、２ｂ−１〜２ｂ−６は直流リアクトル２ｅ−
１により平滑された直流電力を任意の周波数の交流電力
に変換するサイリスク、２ｄ−１〜２ｄ−６はこのサイ
リスタ２ｂ−１〜２ｂ−６の転流エネルギを蓄える転流
コンデンサ、２　ｃ　　１〜２ｃｍ６はこの転流コンデ
ンサ２ｄ−１〜２ｄ−６と前記電動機９の端子電圧を分
離するダイオードである。

かかる構成の電力変換器２の動作は、例えば「ニュード
ライブエレクトロニクス」　（電気書院発行　山上直彦
編著）のｍ４章Ｐ１０３〜Ｐ１０９に詳細に説明されて
いるので、ここではその説明を省略する。

また、第５図は位相制御回路４ｂの詳細な構成を示すも
のである。第５図に示すように電源母線６０の電圧位相
を検出する変圧器６の出力信号６ｅ−１が入力され、電
源母線６０からの外乱を防止する目的で使用されるフィ
ルタ４ｂ−１、このフィルタ４ｂ−１より出力される交
流信号の零クロスを検出してデユーティ５０％のパルス
波形に変換する比較器４ｂ−２、この比較器４ｂ−２の
出力信号と後述するゲートパルス発生器４ｂ−９からの
同期パルス信号を抵抗器４ｂ−３，４ｂ−４を介して入
力し、比較器４ｂ−２の出力信号とゲートパルス発生器
４ｂ−９からの同期パルス信号の位相差を積分する抵抗
器４ｂ−５及びコンデンサ４ｂ−７、増幅器４ｂ−６で
構成される比例積分回路、この比例積分回路の出力信号
により任意の周波数で発振する発振器４ｂ−８、この発
振器４ｂ−８の発振周波数により動作時間が決定される
ゲートパルス発生器４ｂ−９で構成される。

このような構成の電源システムにおいて、いま第１の電
源系統１０の二次側しゃ断器１２が投入され、第２の電
源系統２０の二次側しゃ断器２２が開放された状態にあ
るものとする。このような状態にあるとき、第１の電源
系統１０から第２の電源系統２０に電源切換えを行なう
場合には、まず第１の電源系統１０の二次側しゃ断器１
２を開放する。これにより、電源母線６０の電圧と周波
数はしゃ断器７を介して接続された電動機８の端子電圧
となる。この端子電圧は、電動機８及びその負荷に蓄積
されたエネルギにより決定される。

したがって、二次側しゃ断器１２及び２２が両方とも開
放状態になると、電源母線６０の電圧及び周波数は徐々
に低下して行く。このような状態で二次側し苧断器２２
が投入されると、変圧器２１の二次電圧及び周波数は二
次側しゃ断器１２が開放される前の電源母線６０の値と
同一であるため、電源母線６０の電圧及び周波数が急変
する。これにより、位相制御回路４ｂは電源母線６０の
電圧位相検出信号を入力しているため、正常動作できな
くなる。

（発明が解決しようとする課１ｍ） このような従来の電力変換器の位相制御装置においては
、電源系統の切換時に電源母線の電圧及び周波数が急変
すると、位相制御回路が正常動作できなくなるため、次
のような問題がありた。

（１）電源切換が発生すると、主回路位相は瞬時に変化
するが、位相制御回路の出力であるゲートパルス位相は
位相＄Ｉｌａ回路内部の比例積分回路の応答時間だけ遅
れて追従するため、−時的に電力変換器（ここでは整流
器）の出力電力が増加又は減少し、場合によっては過電
流等に至り、負荷側に大きな影響を与える。

（２）位相の変化が非常に大きいと位相制御回路内部の
比例積分回路が飽和状態となり、位相制御回路が動作不
能になる。

（３）電源切換が発生したときの位相制御状態によって
は、位相制御の追従遅れにより、主回路位相と制御回路
位相の関係が位相制御範囲の関係を越えてしまい、失弧
又は転流失敗に至る。この時整流器が回生モードで運転
されていると、負荷短絡を起こし、装置及び負荷側機器
の破損等を詞発する。

本発明は、主回路電源切換と同時に主回路位相と制御回
路位相とを瞬時に同期させ、電源切換で発生する位相急
変による電力変換器の異常動作及び負荷側機器等へ与え
る影響を抑制することができる電力変換器の位相制御装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するため、複数の電源系統に
しゃ断器を介して接続されると共にエネルギの回生が可
能な負荷を接続してなる電源母線より供給される電力を
所定の電力に変換して負荷に与える位相制御可能な電力
変換器の位相制御装置において、前記各電源系統の電圧
位相をそれぞれ検出する第１の電圧検出手段と、前記電
源母線の電圧位相を検出する第２の電圧検出手段と、前
記各電源系統に対応させてそれぞれ設けられ、前記第１
の電圧検出手段により検出された各電源系統の電圧位相
検出信号が入力される第１の位相制御手段と、前記第２
の電圧検出手段により検出された前記電源母線の電圧位
相検出信号が入力される第２の位相制御手段と、前記各
電源系統側のしゃ断器の開閉情報が入力され、常時は前
記電源母線を通して供給される電源系統に対応する第１
の位相制御手段を選択し、前記電源系統の切換時には前
記第２の位相制御手段を選択してその位相制御信号を前
記電力変換器に与える選択手段とを備えたものである。

（作用） したがって、このような構成の電力変換装置れている電
源系統に対応する第１の位相制御手段により電力変換器
が位相制御されているとき、電源系統が切換られると選
択手段により電源母線に何れの電源系統も接続されてい
ないことをしゃ断器の開閉情報から判断して第２の位相
制御手段が選択される。これにより、この第２の位相制
御手段は電源母線の電圧およびその周波数が徐々に低下
して行く事象に追従することができる。また、このよう
な状態にあるとき電源母線に他の電源系統が接続される
と、そのことを選択手段によりしゃ断器の開閉情報から
判別して電源母線に接続された電源系統に対応する第１
の位相制御手段が選択されるので、電源系統の切換に伴
って発生する電源母線の電圧及び周波数の急変に追従す
ることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明による電力変換器の位相制御装置の構成
例を示すもので、第３図と同一部分には同一記号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述
べる。本実施例では第１図に示すように第１の電源系統
１０、第２の電源系統２０に対応させて位相制御回路４
　ａ　ｓ　４　ｃをそれぞれ設け、位相制御回路４ａに
は変圧器１３により検出された第１の電源系統１０側の
変圧器１１の二次側電圧位相を入力し、また位相制御回
路４Ｃには変圧器２３により検出された第２の電源系統
２０側の変圧器２１の二次側電圧位相を入力し、これら
位相制御回路４ａ、４ｃの出力信号を位相制御回路４ｂ
の出力信号と共に後述する選択回路３により選択切換ら
れる接点５ａ、５ｃ。

５ｂを介して電力変換器２の制御信号として与えられる
ように構成したものである。

選択回路３は、第２図に示すように第１の電源系統２の
変圧器２１の二次側しゃ断器２２の投入信号２２ｅ１を
受けるとその信号レベル“１”を反転するＮＯＴ回路３
　ａ　ｓ第１の電源系統１０の変圧器１１の二次側しゃ
断器１２の投入信号１２ｅ１を受けるとその信号レベル
“１＃を反転するＮＯＴ回路３ｂ、投入信号１２ｅｌ。

２２ｅ１が共に“０″のとき、つまり二次側しゃ断器１
２．２２が開放状態のとき選択信号５ｂｅを出すＡＮＤ
回路３ｄ、投入信号１２ｅが“１″で、投入信号２２ｅ
１が“０°のとき、つまり二次側しゃ断器１２が投入状
態で、二次側しゃ断器２２が開放状態のとき選択信号５
ａｅを出すＡＮＤ回路３ｃ、投入信号１２ｅが“０”で
、投入信号２２ｅ１が“１゛のとき、つまり二次側し９
断８１２が開放状態で、二次側しゃ断器２２が投入状態
のとき選択信号５ｃｅを出すＡＮＤ回路３ｅから構成さ
れ、これらＡＮＤ回路３ｄ、　　３ｃ。

３ｅの出力信号のレベルが“１”のとき該当する接点５
ｂ、５ａ、５ｃが閉路するようになっている。

次にこのように構成された電力変換器の位相制御装置の
作用を述べる。

いま、第１の電源系統１０の二次側しゃ断器１２が投入
されており、第２の電源系統２０の二次側しゃ断器２２
が開放され、位相制御回路４ａにより電力変換器２が位
相制御されている状態にあるものとする。このような状
態にあるとき、第１の電源系統１０から第２の電源系統
２ｏに電源切換が行われる場合には、まず第１の電源系
統１０の二次側しゃ断器１２が開放する。すると、選択
回路３に入力される二次側しゃ断器１２゜２２の投入信
号は共に“０”となるため、選択回路３からは接点５ｂ
を選択すべく信号が出力され、接点５ｂが閉路する。こ
れにより、電源母線６０は電動機８の端子電圧となるた
め、その電圧及び周波数が入力される位相制御回路４ｂ
の出力信号により電力変換器２が位相制御され、電源母
線６０の電圧周波数が徐々に低下して行く事象に追従さ
せることができる。

次にこのような状態で二次側しゃ断器２２が投入される
と、このことが選択回路３により検出され、接点５Ｃの
閉路により位相制御回路４ｃが選択され、その出力信号
により電力変換器２が位相制御される。このことにより
、電源母線６ｏの電圧及び周波数の急変に追従すること
ができる。

このように本実施例では、電源母線６０の電圧及び周波
数に追従する位相制御回路４ｂに加えて第１の電源系統
１０の電圧、周波数に追従する位相制御回路４ａと第２
の電源系統２０の電圧、周波数に追従する位相制御回路
４ｃを設けると共に二次側しゃ断器１２．２２の投入信
号が入力される選択回路３を設け、二次側しゃ断器１２
の投入信号１２ｅ１と二次側しゃ断器２２の投入信号２
２ｅ１を入力して投入信号１２ｅ１．２２ｅ１が共に“
０”のときＡＮＤ回路３ｄにより選択信号５ｂｅを出力
し、また二次側しゃ断器１２の投入信号が“１”状態に
あり、二次側しゃ断器２２の投入信号が“０”状態のと
きＡＮＤ回路３ｅより選択信号５ｃｅを出力し、さらに
投入信号１２ｅ１が“０”で、投入信号２２ｅ１が“１
＃のときＡＮＤ回路３Ｃより選択信号５ａｅを出力して
位相制御回路を４ｂ、４ａｌ　４ｃを選択し、その出力
信号により電力変換器２を位相制御するようにしたので
、次のような効果を得ることができる。（ａ）電源切換
をそれぞれ最適な位相制御回路を選択することにより、
装置の運転を停止することなく実現できる。

（ｂ）電源切換時に過渡的な位相急変が発生しても、制
御回路位相を常に主回路位相に同期させることができる
。

（ｃ）主回路と制御回路の位相が常に同期しているため
、主回路と！制御回路の位相ずれにより発生する失弧及
び転流失敗を電源切換時にも防止することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、主回路電源切換と同
時に主回路位相と１＃御回路の位相とを瞬時に同期させ
、電源切換で発生する位相急変による電力変換器の異常
動作及び負荷側機器等へ与える影響を抑制することがで
きる信頼性の高い電力変換器の位相制御装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電力変換器の位相制御装置の一実
施例を示す回路構成図、第２図は同実施例における選択
回路の構成図、第３図は従来の電力変換器の位相制御装
置を示す回路構成図、第４図は電力変換器の内部構成を
示す回路図、第５図は位相制御回路の内部構成を示すブ
ロック図である。 １・・・しゃ断器、２・・・電力変換器、３・・・選択
回路、４ａ〜４ｃ・・・位相制御回路、５ａ〜５ｃ・・
・接点、６・・・変圧器、７・・・しゃ断器、８，９・
・・電動機、１０、’２０・・・第１．第２の電源系統
、１１，２１゜２３・・・変圧器、１２．２２・・・二
次側しゃ断器、６０・・・電源母線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の電源系統にしゃ断器を介して接続されると共に
   エネルギの回生が可能な負荷を接続してなる電源母線よ
   り供給される電力を所定の電力に変換して負荷に与える
   位相制御可能な電力変換器の位相制御装置において、前
   記各電源系統の電圧位相をそれぞれ検出する第１の電圧
   検出手段と、前記電源母線の電圧位相を検出する第２の
   電圧検出手段と、前記各電源系統に対応させてそれぞれ
   設けられ、前記第１の電圧検出手段により検出された各
   電源系統の電圧位相検出信号が入力される第１の位相制
   御手段と、前記第２の電圧検出手段により検出された前
   記電源母線の電圧位相検出信号が入力される第２の位相
   制御手段と、前記各電源系統側のしゃ断器の開閉情報が
   入力され、常時は前記電源母線を通して供給される電源
   系統に対応する第１の位相制御手段を選択し、前記電源
   系統の切換時には前記第２の位相制御手段を選択してそ
   の位相制御信号を前記電力変換器に与える選択手段とを
   備えたことを特徴とする電力変換器の位相制御装置。