JPH06276745A - 交直変換装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、定電流制御回路を積分を含
むアルゴリズムで構成した場合に、起動や潮流反転の動
作時間に遅れが生じることが無く応答できる交直変換装
置の制御装置を提供することにある。 【構成】 定電圧制御回路と、定電流制御回路と、定余
裕角制御回路と、これらの制御回路の出力値である制御
角度の進み優先をとる制御進み角優先回路を備えた交直
変換装置の制御装置において、前記定電流制御回路の入
力側に、直流電流基準補正値出力回路と、該回路の出力
を前記交直変換装置の運転状態により入り切りするスイ
ッチ回路と、該スイッチ回路の出力と前記直流電流基準
値を加算するサミング回路とから成る電流基準値調整回
路を設けたことを特徴とした交直変換装置の制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数変換装置、直流
送電設備等に使用される、交直変換装置の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５に、直流送電設備に交直変換装置を
用いた従来の交直変換装置の制御装置を説明するための
概略ブロック図を示す。変換器１Ａ，１Ｂの直流送電線
路３によって接続され、各変換器１Ａ，１Ｂの直流側は
それぞれ直流リアクトル２Ａ，２Ｂを介して交流側は変
換器用変圧器４Ａ，４Ｂ、しゃ断器５Ａ，５Ｂを介して
それぞれの交流系統６Ａ，６Ｂに接続されている。

【０００３】従来、変換器１Ａ，１Ｂには定余裕角制御
回路１２Ａ，１２Ｂ、定電圧制御回路１１Ａ，１１Ｂ、
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１２Ａ，１２Ｂはその余裕角設定器１８
Ａ，１８Ｂの出力である余裕角基準値に変換器１Ａ，１
Ｂの余裕角が追従するように動作する。

【０００４】直流電圧設定器１４Ａ，１４Ｂの出力であ
る電圧基準値と、直流電圧を直流電圧検出器１５Ａ，１
５Ｂで検出し制御回路にて取り扱い易い値に変換するた
めの電圧／電圧変換回路１６Ａ，１６Ｂを介してサミン
グ回路１７Ａ，１７Ｂに入力される直流電圧検出値との
差がサミング回路１７Ａ，１７Ｂで求められ、その差の
値が定電圧制御回路１１Ａ，１１Ｂに入力されること
で、直流送電線路３の直流電圧が前記電圧基準値に追従
するように制御されることになる。又、伝送制御回路２
６Ａ，２６Ｂの出力である電流基準値と、直流電流を直
流電流検出器２１Ａ，２１Ｂで検出し電流／電圧変換回
路２２Ａ，２２Ｂで制御回路として取り扱い易い値に変
換された直流電流検出値とがサミング回路２３Ａ，２３
Ｂに入力される。その差の値が定電流制御回路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に追従するように制御されること
になる。

【０００５】スイッチ２４Ａ，２４Ｂは変換器を逆変換
運転する変換器の方のみが閉となり、電流マ―ジン設定
器２５Ａ，２５Ｂの出力である電流マ―ジンが前記サミ
ング回路２３Ａ，２３Ｂに入力される。この電流マ―ジ
ンの機能と、前記定余裕角制御回路１２Ａ，１２Ｂ、前
記定電圧制御回路１１Ａ，１１Ｂ、前記定電流制御回路
１３Ａ，１３Ｂの出力の内その出力として最も変換器の
制御角の進んでいる出力のみをその出力とする制御進み
角優先回路２８Ａ，２８Ｂの機能とにより、今仮にスイ
ッチ２４Ｂが閉で、スイッチ２４Ａが開にないるとする
と、前記制御進み角優先回路２８Ａには、前記定電流制
御回路１３Ａの出力が出力され、前記制御進み角優先回
路２８Ｂには前記定余裕角制御回路１２Ｂ、前記定電圧
制御回路１１Ｂの出力の内、制御角として進んでいる方
の出力、一般には前記定電圧制御回路１１Ｂの出力が出
力される。それぞれの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、ここで変換器の点弧タイミングを決めるパルス信号
に変換され、パルス増幅回路３０Ａ，３０Ｂを介して各
変換器にゲ―トパルス信号として与えられるように構成
されている。

【０００６】各制御回路は、出力のリミッタを備えてお
り、更に、その値は起動／停止や潮流反転等の変換器の
運転状態に応じて変化するのが一般的である。次に、潮
流反転の動作について説明する。図６に潮流反転後の動
作点を示す。

【０００７】潮流反転の方法として前記スイッチ２４
Ａ，２４Ｂの電流マ―ジン機能による方法がある。前述
のようにスイッチ２４Ｂが閉、スイッチ２４Ａが開のと
き、変換器１Ｂは通常は定電圧制御、変換器１Ａは定電
流制御され、動作点は図６のＡ点となるが、前記スイッ
チ２４Ａが閉、スイッチ２４Ｂが開に切換えられると、
変換器１Ａ側の電流基準値Ｉdpは前記伝送制御回路２６
Ａの出力より電流マ―ジン△Ｉdp分小さくなるため、定
電流制御回路が直流電流を減少させようとしてαを大き
くする。一方、変換器１Ｂ側では電流基準値Ｉdpは前記
位相制御回路２６Ｂの出力より電流マ―ジン分小さい状
態から前記位相制御回路２６Ｂの出力となり、つまり、
電流マ―ジン分大きくなるため、変換器１Ａ側の働きに
よりβを大きくする。このように変換器１Ａ側、変換器
１Ｂ側の定電流制御が作用し合ってα，βはますます大
きくなってゆき、直流電圧の極性が反転し、動作点はＢ
点となる。通常、潮流反転に要する時間は２００ｍｓか
ら５００ｍｓである。以上説明したように制御回路を構
成すること、制御動作することは公知の技術である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５の従来装置におい
て、定電流制御回路１３Ａ，１３Ｂを積分を含むアルゴ
リズムで構成した際に、次の如き問題がある。変換器１
Ａ，１Ｂの起動や停止、又は潮流反転のときには運転点
が大きく変化する。定電流制御回路１３Ａ，１３Ｂの制
御出力が定常運転状態で大きく変化するためには積分回
路の積算が必要となる。安定した状態では定電流制御回
路１３Ａ，１３Ｂへの入力は零となまり、積分回路の出
力値が定電流制御回路１３Ａ，１３Ｂの出力値となるか
らである。この積分回路の積算時間は、積分回路のゲイ
ンと定電流制御回路１３Ａ，１３Ｂへの入力に依存す
る。

【０００９】ここで仮に、電流マ―ジンΔＩdpが最低運
転電流値とほぼ同じ値であるとし、変換器１Ａが逆変換
器運転をしていて、その状態から変換器運転への潮流反
転を行うとすると、定電流制御回路１３Ａへの電流基準
値の入力は、直流電流検出値（Ｉd)−電流基準値（Ｉd
p) となる。直流電流検出値がほぼ電流基準値と同じで
あったとすると、定電流制御回路１３Ａへの入力はほぼ
零となり、積分回路の積算が進まなくなる。積算が進ま
ないことにより変換器１Ａの電圧がなかなか変化しない
ので潮流反転動作が極めて遅くなる。また変換器１Ａが
変換器運転をしている状態で、変換器から逆変換器への
潮流反転を行う場合には、定電流制御回路１３Ａへの入
力値は、直流電流検出値（Ｉd)−電流基準値（Ｉdp) ＋
電流マ―ジン（ΔＩdp) となる。ここで直流電流検出値
がほぼ電流基準値と同じであったとすると、定電流制御
回路１３Ａへの入力値は電流マ―ジン分のみとなり、電
流マ―ジンと積分のゲインによっては積分回路の積算が
遅くなる。そのため潮流反転時間が長くなる。

【００１０】次に起動時について説明する。停止中の初
期状態で定電流制御回路１３Ａの出力は起動位相に抑え
られている。ゲ―トパルスの出力が始まってから定電流
制御回路１３Ａの出力にかかっているリミッタが開くの
で、運転点への位相変化量が大きいため潮流反転の時と
同様に起動時間が長くなる。停止時については、停止す
ることにより各制御回路にかかっているリミッタを起動
位相へと閉じていき直流電圧を絞る。制御の応答よりも
リミッタの動きが速い分は問題はない。

【００１１】定電流制御回路１３Ａの応答が遅いことに
より電流断続が発生し、変換器に大変な悪影響を与える
恐れがある。また、電流断続が発生しないまでも、系統
側のトラブルなどにより緊急の電力応援が必要となった
際、起動や潮流反転の時間が通常の変換器システムの応
動時間よりも極端に遅い場合には、緊急応援の出力が遅
くなり系統の状態によっては電力動揺が発生し、機器や
系統に悪影響を及ぼす恐れがある。

【００１２】本発明の目的は、前述従来例の持つ不具合
を解消するもので、交直変換器の定電流制御回路を積分
を含むアルゴリズムで構成した場合に、起動や潮流反転
の動作時間に遅れが生じることが無く応答できる交直変
換装置の制御装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の交直変換装置の制御装置は、直流側が共通
接続され、交流側がそれぞれ異る交流系統に接続される
交直変換装置の直流電圧を直流電圧基準値に追従させる
ように制御する定電圧制御回路と、前記交直変換装置の
余裕角を一定に制御する定余裕角制御回路と、前記交直
変換装置の直流電流を直流電流基準値に追従させるよう
に制御する定電流制御回路と、それぞれの制御回路の出
力値である制御角度の進み優先をとる制御進み角優先回
路を具備し、且つ、前記定電流制御回路の入力側に、直
流電流基準補正値出力回路と、該回路の出力を前記交直
変換装置の運転状態により入り切りするスイッチ回路
と、該スイッチ回路の出力と前記直流電流基準値を加算
するサミング回路とから成る電流基準値調整回路を設け
たことを特徴するものである。

【００１４】又、上記目的を達成するために請求項２の
交直変換装置の制御装置は、請求項１における直流電流
基準補正値出力回路と、該回路の出力を前記交直変換装
置の運転状態により入り切りするスイッチ回路を少くと
も２組設けたものである。

【００１５】更に、上記目的を達成するために請求項３
の交直変換装置の制御装置は、請求項１におけるスイッ
チ回路の出力を、一次遅れ回路を介してサミング回路に
加えるようにし、或いは請求項２における少くとも２組
のスイッチ回路の出力を、一次遅れ回路を介してサミン
グ回路に加えるようにしたものある。

【００１６】

【作用】前述のように構成された請求項１の発明によれ
ば、変換器運転で起動するときまたは逆変換器運転から
変換器運転への潮流反転のときに、ある一定時間電流基
準に任意の直流電流基準補正値を加算し、定電流制御回
路への入力値を大きくし積分回路の積分時間を速くして
いるため、起動や潮流反転の動作時間に遅れが生じるこ
とが無く応答できる。

【００１７】又、請求項２の発明によれば、変換器運転
で起動するときまたは逆変換器運転から変換器運転への
潮流反転のときに加え、更に逆変換器運転で起動すると
き又は、変換器運転から逆変換器運転への潮流反転の時
にも、ある一定時間電流基準に任意の直流電流基準補正
値を加算し、定電流制御回路への入力値を大きくし積分
回路の積分時間を速くしているため、起動や潮流反転の
動作時間に遅れが生じることが無く応答できる。

【００１８】更に、請求項３の発明によれば、変換器運
転で起動するときまたは逆変換器運転から変換器運転へ
の潮流反転のときに加え、更に逆変換器運転で起動する
とき又は、変換器運転から逆変換器運転への潮流反転の
時にも、ある一定時間電流基準に任意の直流電流基準補
正値を一次遅れ回路介して加算し、定電流制御回路への
入力値を大きくし積分回路の積分時間を速くしているた
め、起動や潮流反転の動作時間に遅れが生じることが無
く応答できることに加え、一次遅れ回路の作用により電
流基準値がステップ状に変化しないため起動や潮流反転
の時に電流が動揺しない。

【００１９】

【実施例】図１は本発明による一実施例の構成図、図２
は図１の電流基準値調整回路の一例を示すブロック図で
ある。図１、図２では図５と同じ機能を遂行する要素に
は同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２０】変換器制御回路１００Ａは、定電圧制御回
路１１Ａ、直流電圧設定器１４Ａ、サミング回路１７
Ａ、定余裕角制御回路１２Ａ、余裕角設定器１８Ａ、定
電流制御回路１３Ａ、サミング回路２３Ａ、スイッチ２
４Ａ、電流マ―ジン設定器２５Ａ、電流基準値調整回路
５０Ａ、制御進み角優先回路２８Ａ、とから構成してい
る。電流基準値調整回路５０Ａは、図２に示すように、
サミング回路５１Ａ、スイッチ回路５２Ａ、電流基準補
正値出力回路５３Ａとから構成している。

【００２１】定常状態では、スイッチ回路５２Ａが開と
なっており、電流基準値出力回路２７の出力が伝送制御
回路２６Ａを介して電流基準値調整回路５０Ａへ入力さ
れそのまま定電流制御回路１３Ａへ入力される。変換器
運転での起動時または変換器運転から逆変換器運転への
潮流反転時にはある一定期間スイッチ回路５２Ａは閉と
なる。電流基準値出力回路２７の出力が伝送制御回路２
６Ａを介して電流基準値調整回路５０Ａへ入力され、サ
ミング回路５１Ａで電流基準補正値出力回路５３Ａから
の位相進み方向の電流基準補正値が加算される。その出
力が定電流制御回路１３Ａへ入力される。定余裕角制御
回路１２Ａ、定電圧制御回路１１Ａ、制御進み角優先回
路２８Ａの作用は、従来例と同様のため説明は省略す
る。

【００２２】以上説明したように、前述実施例によれ
ば、変換器運転で起動するときまたは逆変換器運転から
変換器運転への潮流反転のときにある一定時間電流基準
に任意の直流電流基準補正値を加算し、定電流制御回路
１３Ａへの入力値を大きくし積分時間を速くすることに
より、起動もしくは潮流反転時の時間遅延により系統及
び機器へ悪影響を与えることを防ぐことができる。

【００２３】図３は本発明の他の実施例を示す電流基準
値調整回路５０Ａのブロック図である。電流基準値調整
回路５０Ａは、直流電流基準補正値出力回路５３Ａの出
力を交直変換装置の運転状態により入り切りするスイッ
チ回路５２Ａと、直流電流基準補正値出力回路５５Ａの
出力を交直変換装置の運転状態により入り切りするスイ
ッチ回路５４Ａと、スイッチ回路５２Ａ及び５４Ａの出
力と、伝送制御回路２６Ａの出力である電流基準値とを
加算するサミング回路５１Ａとから構成している。

【００２４】次に、前述のように構成された本発明の他
の実施例の動作を説明する。定常状態では、スイッチ回
路５２Ａ，５４Ａが開となっており、電流基準値出力回
路２７の出力が伝送制御回路２６Ａを介して電流基準値
調整回路５０Ａへ入力されそのまま定電流制御回路１３
Ａへ入力される。変換器運転での起動時または変換器運
転から逆変換器運転への潮流反転時には、スイッチ回路
５４Ａは開、スイッチ回路５２Ａはある一定期間閉とな
る。電流基準値出力回路２７の出力が伝送制御回路２６
Ａを介して電流基準値調整回路５０Ａへ入力され、サミ
ング回路５１Ａで電流基準補正値出力回路５３Ａからの
位相進み方向の電流基準補正値が加算され、その出力が
定電流制御回路１３Ａへ入力される。

【００２５】又、逆変換器運転での起動または逆変換器
運転から変換器運転への潮流反転時には、スイッチ回路
５２Ａは開、スイッチ回路５４Ａはある一定期間閉とな
る。電流基準値出力回路２７の出力が伝送制御回路２６
を介して電流基準値調整回路５０Ａへ入力され、サミン
グ回路５１Ａで電流基準補正値出力回路５５Ａからの位
相遅れ方向の電流基準補正値が加算され、その出力が定
電流制御回路１３Ａへ入力される。

【００２６】以上説明したように、本発明の他の実施例
によれば、起動時または潮流反転の動作時に、変換器運
転でも逆変換器運転でも、定電流制御回路１３Ａへの入
力値を大きくし積分回路の積算時間を速くすることがで
き、起動もしくは潮流反転時の時間遅延により系統及び
機器へ悪影響を与えることを防ぐことができる。

【００２７】図４は本発明の更に他の実施例を示す電流
基準値調整回路５０Ａのブロック図である。電流基準値
調整回路５０Ａは、直流電流基準補正値出力回路５３Ａ
の出力を交直変換装置の運転状態により入り切りするス
イッチ回路５２Ａと、直流電流基準補正値出力回路５５
Ａの出力を交直変換装置の運転状態により入り切りする
スイッチ回路５４Ａと、スイッチ回路５２Ａ及び５４Ａ
の出力を一次遅れ回路５８Ａを介して得らる信号と、伝
送制御回路２６Ａの出力である電流基準値とを加算する
サミング回路５１Ａとから構成している。

【００２８】次に、前述のように構成された本発明の更
に他の実施例の動作を説明する。定常状態では、スイッ
チ回路５２Ａ，５４Ａが開となっており、電流基準値出
力回路２７の出力が伝送制御回路２６Ａを介して電流基
準値調整回路５０Ａへ入力されそのまま定電流制御回路
１３Ａへ入力される。変換器運転での起動時または変換
器運転から逆変換器運転への潮流反転時には、スイッチ
回路５４Ａは開、スイッチ回路５２Ａはある一定期間閉
となる。電流基準値出力回路２７の出力が伝送制御回路
２６Ａを介して電流基準値調整回路５０Ａへ入力され、
サミング回路５１Ａで一次遅れ回路５８Ａを介した電流
基準補正値出力回路５３Ａからの位相進み方向の電流基
準補正値が加算され、その出力が定電流制御回路へ入力
される。スイッチ回路５２Ａを閉じた時の一次遅れ回路
５８Ａの出力は、零からある時定数で電流基準補正値へ
と変化する。スイッチ回路５２Ａを開いた時の一次遅れ
回路５８Ａの出力は、電流基準補正値からある時定数で
零へと変化する。

【００２９】又、逆変換器運転での起動または逆変換器
運転から変換器運転への潮流反転時には、スイッチ回路
５２Ａは開、スイッチ回路５４Ａはある一定期間閉とな
る。電流基準値出力回路２７の出力が伝送制御回路２６
を介して電流基準値調整回路５０Ａへ入力され、サミン
グ回路５１Ａで一次遅れ回路５８Ａを介した電流基準補
正値出力回路５５Ａからの位相遅れ方向の電流基準補正
値が加算され、その出力が定電流制御回路１３Ａへ入力
される。スイッチ回路５４Ａを閉じた時の一次遅れ回路
５８Ａの出力は、零からある時定数で電流基準補正値へ
と変化する。スイッチ回路５４Ａを開いた時の一次遅れ
回路５８Ａの出力は、電流基準補正値からある時定数で
零へと変化する。

【００３０】以上説明したように、本発明の更に他の実
施例によれば、電流基準補正値出力回路５３Ａ及び５５
Ａの出力を一次遅れ回路５８Ａを介してサミング回路５
１Ａに加えているため、電流基準値が滑らかに変化し電
流動揺が発生することなく、系統及び機器へ悪影響を与
えることを防ぐことができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明のように請求項１の発明によれ
ば、変換器運転で起動するときまたは逆変換器運転から
変換器運転への潮流反転のときに、ある一定時間電流基
準に任意の直流電流基準補正値を加算し、定電流制御回
路への入力値を大きくし積分回路の積分時間を速くする
ことができ、起動もしくは潮流反転時の時間遅延により
系統及び機器へ悪影響を与えることを防ぐことができ
る。

【００３２】又、請求項２の発明によれば、変換器運転
で起動するとき又は、逆変換器運転から変換器運転への
潮流反転のときに加え更に逆変換器運転で起動するとき
又は、変換器運転から逆変換器運転への潮流反転の時に
も、ある一定時間電流基準に任意の直流電流基準補正値
を加算し、定電流制御回路への入力値を大きくし積分回
路の積分時間を速くすることができ、起動もしくは潮流
反転時の時間遅延により系統及び機器へ悪影響を与える
ことを防ぐことができる。

【００３３】更に、請求項３の発明によれば、請求項２
の発明の効果に加え、交直変換装置の起動時又は潮流反
転時に電流基準値が滑らかに変化させることができ、電
流が動揺することなく、系統及び機器へ悪影響を与える
ことを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による交直変換装置の制御装置のブロッ
ク図。

【図２】本発明の一実施例を示す［図１］の電流基準値
調整回路の構成図。

【図３】本発明の他の実施例を示す［図１］の電流基準
値調整回路の構成図。

【図４】本発明の更に他の実施例を示す［図１］の電流
基準値調整回路の構成図。

【図５】従来の交直変換装置の制御装置の構成図。

【図６】［図５］の交直変換装置の運転状態を説明する
ための電流―電圧特性図。

【符号の説明】

1A，1B …変換器 2A，2B
…直流リアクトル 3 …直流送電線路 4A，4B
…変換器用変圧器 5A，5B …しゃ断器 6A，6B
…交流系統 11A ，11B …定電圧制御回路 12A ，12B
…定余裕角制御回路 13A ，13B …定電流制御回路 14A ，14B
…直流電圧設定器器 15A ，15B …直流電圧検出器 16A ，16B
…電圧／電圧変換回路 17A ，17B …サミング回路 18A ，18B
…余裕角設定器 19 …通信回線 21A ，21B
…直流電流検出器 22A ，22B …電流／電圧変換回路 23A ，23B
…サミング回路 24A ，24B …スイッチ 25A ，25B
…電流マ―ジン設定器 26A ，26B …伝送制御回路 27
…電流基準値出力回路 28A ，28B …制御進み角優先回路 29A ，29B
…位相制御回路 30A ，30B …パルス増幅回路 50A
…電流基準調整回路 51A …サミング回路 52A ，54A
…スイッチ回路 53A ，55A …電流基準補正値出力回路 58A
…一次遅れ回路 100 …変換器制御回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流側が共通接続され、交流側がそ
   れぞれ異る交流系統に接続される交直変換装置の直流電
   圧を直流電圧基準値に追従させるように制御する定電圧
   制御回路と、前記交直変換装置の余裕角を一定に制御す
   る定余裕角制御回路と、前記交直変換装置の直流電流を
   直流電流基準値に追従させるように制御する定電流制御
   回路と、前記それぞれの制御回路の出力値である制御角
   度の進み優先をとる制御進み角優先回路を備えた交直変
   換装置の制御装置において、前記定電流制御回路の入力
   側に、直流電流基準補正値出力回路と、該回路の出力を
   前記交直変換装置の運転状態により入り切りするスイッ
   チ回路と、該スイッチ回路の出力と前記直流電流基準値
   を加算するサミング回路とから成る電流基準値調整回路
   を設けたことを特徴とした交直変換装置の制御装置。
2. 【請求項２】 前記直流電流基準補正値出力回路
   と、該回路の出力を前記交直変換装置の運転状態により
   入り切りするスイッチ回路を少くとも２組設けたことを
   特徴とする請求項１の交直変換装置の制御装置。
3. 【請求項３】 前記スイッチ回路の出力を一次遅
   れ回路を介して前記サミング回路へ入力することを特徴
   とする請求項１或いは請求項２の交直変換装置の制御装
   置。