JPH1141812A - 電力系統用自励式変換器の制御装置 - Google Patents
電力系統用自励式変換器の制御装置Info
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- JPH1141812A JPH1141812A JP9196987A JP19698797A JPH1141812A JP H1141812 A JPH1141812 A JP H1141812A JP 9196987 A JP9196987 A JP 9196987A JP 19698797 A JP19698797 A JP 19698797A JP H1141812 A JPH1141812 A JP H1141812A
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】交流系統の不平衡事故時に、電力系統用自励式
変換器に発生する過電流を抑制する制御装置を提供す
る。 【解決手段】ＧＴＯ等の自己消弧形素子で構成され、交
流を直流または直流を交流に変換する自励式変換器５，
６の制御装置であって、自励式変換器６と交流系統との
連系点の電圧の検出装置１１１、交流電圧をｄｑの２軸
に変換する回路１１２、変換されたｄ軸及びｑ軸各々の
電圧の正相成分を検出する回路１１３、ｄｑ軸の各々の
電圧の逆相成分を検出する回路１１４、正相成分及び逆
相成分の電圧信号をそれぞれゲイン倍した信号をｄ軸及
びｑ軸各々の制御信号に加算する回路１１５，１１６、
該加算された制御信号を２相から３相に逆変換する回路
段１１７、該逆変換された３相信号に基づいて制御出力
を作成するＰＷＭパルス作成回路１１８から構成され
る。
変換器に発生する過電流を抑制する制御装置を提供す
る。 【解決手段】ＧＴＯ等の自己消弧形素子で構成され、交
流を直流または直流を交流に変換する自励式変換器５，
６の制御装置であって、自励式変換器６と交流系統との
連系点の電圧の検出装置１１１、交流電圧をｄｑの２軸
に変換する回路１１２、変換されたｄ軸及びｑ軸各々の
電圧の正相成分を検出する回路１１３、ｄｑ軸の各々の
電圧の逆相成分を検出する回路１１４、正相成分及び逆
相成分の電圧信号をそれぞれゲイン倍した信号をｄ軸及
びｑ軸各々の制御信号に加算する回路１１５，１１６、
該加算された制御信号を２相から３相に逆変換する回路
段１１７、該逆変換された３相信号に基づいて制御出力
を作成するＰＷＭパルス作成回路１１８から構成され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は直流送電や無効電力
補償装置に適用される自励式変換器の制御装置に関し、
特に交流系統の事故時に過電流の発生を防止できる自励
式変換器の制御装置に関する。
補償装置に適用される自励式変換器の制御装置に関し、
特に交流系統の事故時に過電流の発生を防止できる自励
式変換器の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】有効電力と無効電力が任意、高速かつ独
立に制御できることから自励式変換器の直流送電への適
用開発が進められている。開発中の自励式変換器は電圧
型であるために等価的に電圧源で表される。このため交
流系統故障時の故障インピーダンスが小さいときは過電
流が流れて、保護のために自励式変換器を停止せざるを
得なくなり、送電信頼度が低下すると言った問題があ
る。
立に制御できることから自励式変換器の直流送電への適
用開発が進められている。開発中の自励式変換器は電圧
型であるために等価的に電圧源で表される。このため交
流系統故障時の故障インピーダンスが小さいときは過電
流が流れて、保護のために自励式変換器を停止せざるを
得なくなり、送電信頼度が低下すると言った問題があ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】交流系統故障時の過電
流の発生要因には２つ考えられる。故障発生直後に発生
し、変換器の制御遅れに起因する過電流と、故障期間中
から故障除去後に発生し、逆相成分を十分補償できない
ために発生する過電流がある。
流の発生要因には２つ考えられる。故障発生直後に発生
し、変換器の制御遅れに起因する過電流と、故障期間中
から故障除去後に発生し、逆相成分を十分補償できない
ために発生する過電流がある。
【０００４】交流系統故障時の過電流を抑制し、運転継
続を可能とする対策として先ず、制御系の応答の高速化
がある。このため、自励式変換器の制御回路では下記の
文献「Y.Tokiwa, et al., "Application of a digital
instantaneous current control for static induction
thyristor converters in th utility line", PCIM'88
Proceeding pp343‐351」に見られるように、変換器の
出力交流電流をｄｑ変換し、ｄ軸成分とｑ軸成分を非干
渉で高速に電流制御する非干渉ベクトル制御方法が考え
られている。
続を可能とする対策として先ず、制御系の応答の高速化
がある。このため、自励式変換器の制御回路では下記の
文献「Y.Tokiwa, et al., "Application of a digital
instantaneous current control for static induction
thyristor converters in th utility line", PCIM'88
Proceeding pp343‐351」に見られるように、変換器の
出力交流電流をｄｑ変換し、ｄ軸成分とｑ軸成分を非干
渉で高速に電流制御する非干渉ベクトル制御方法が考え
られている。
【０００５】しかし、交流系統の不平衡故障等により交
流電圧に逆相分が含まれる場合には、逆相成分に対する
制御を行っていないので制御出力に反映されず、このた
め交流系統と変換器の出力電圧の不平衡により過電流が
流れる。系統に２０％の不平衡があると変換器には定格
電流の２倍（１＋０.２/０.２：変換用変圧器のインピ
ーダンスを２０％と仮定）を超える過電流が流れること
になり、装置保護のため装置を停止せざるを得なくな
る。
流電圧に逆相分が含まれる場合には、逆相成分に対する
制御を行っていないので制御出力に反映されず、このた
め交流系統と変換器の出力電圧の不平衡により過電流が
流れる。系統に２０％の不平衡があると変換器には定格
電流の２倍（１＋０.２/０.２：変換用変圧器のインピ
ーダンスを２０％と仮定）を超える過電流が流れること
になり、装置保護のため装置を停止せざるを得なくな
る。
【０００６】本発明の目的は、交流系統の不平衡事故時
にも過電流の発生を防止し、電力系統用自励式変換器の
運転を継続できる制御装置を提供することにある。
にも過電流の発生を防止し、電力系統用自励式変換器の
運転を継続できる制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＧＴＯ等の自
己消弧形素子で構成され、交流を直流または直流を交流
に変換する電力系統用自励式変換器を、電圧指令値と交
直連系点の交流電圧の主として正相成分（測定値または
測定値から検出した正相成分）の電圧信号に基づく制御
出力によって制御する制御装置において、前記自励式変
換器と交流系統との連系点の電圧を検出する手段、検出
された電圧に含まれる逆相成分を検出する手段、逆相成
分の電圧信号を前記正相成分の電圧信号に加算する手段
と、加算された電圧信号に基づいて前記制御出力を作成
する手段を設け、交流系統故障時等の逆相電圧による過
電流を抑制することを特徴とする。
己消弧形素子で構成され、交流を直流または直流を交流
に変換する電力系統用自励式変換器を、電圧指令値と交
直連系点の交流電圧の主として正相成分（測定値または
測定値から検出した正相成分）の電圧信号に基づく制御
出力によって制御する制御装置において、前記自励式変
換器と交流系統との連系点の電圧を検出する手段、検出
された電圧に含まれる逆相成分を検出する手段、逆相成
分の電圧信号を前記正相成分の電圧信号に加算する手段
と、加算された電圧信号に基づいて前記制御出力を作成
する手段を設け、交流系統故障時等の逆相電圧による過
電流を抑制することを特徴とする。
【０００８】また、交流電圧に含まれる逆相成分を検出
し、非干渉ベクトル制御回路の出力制御信号にフィード
フォワードで加算することにより、自励式変換器の出力
電圧に逆相分電圧を載せ、系統の交流電圧との電位差を
無くして過電流の発生を防止することを特徴とする。
し、非干渉ベクトル制御回路の出力制御信号にフィード
フォワードで加算することにより、自励式変換器の出力
電圧に逆相分電圧を載せ、系統の交流電圧との電位差を
無くして過電流の発生を防止することを特徴とする。
【０００９】前記非干渉ベクトル制御を行う制御装置
は、交流電圧をｄｑの２軸に変換する手段、変換された
ｄ軸及びｑ軸各々の電圧の正相成分を検出する手段、変
換されたｄｑ軸成分の各々の電圧の逆相成分を検出する
手段、検出された正相成分及び逆相成分の電圧信号をそ
れぞれゲイン倍した信号をｄ軸及びｑ軸各々の制御信号
に加算する手段、該加算された制御信号を２相から３相
に逆変換する手段を設け、該逆変換された３相信号に基
づいて前記制御出力を作成することを特徴とする。
は、交流電圧をｄｑの２軸に変換する手段、変換された
ｄ軸及びｑ軸各々の電圧の正相成分を検出する手段、変
換されたｄｑ軸成分の各々の電圧の逆相成分を検出する
手段、検出された正相成分及び逆相成分の電圧信号をそ
れぞれゲイン倍した信号をｄ軸及びｑ軸各々の制御信号
に加算する手段、該加算された制御信号を２相から３相
に逆変換する手段を設け、該逆変換された３相信号に基
づいて前記制御出力を作成することを特徴とする。
【００１０】本発明によれば、自励式変換器の出力電圧
に、検出された逆相分の電圧を載せ、系統の交流電圧と
の電位差を無くして過電流の発生を防止する。
に、検出された逆相分の電圧を載せ、系統の交流電圧と
の電位差を無くして過電流の発生を防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の複数の実施例を図
面に従って詳細に説明する。なお、各図を通して同じ要
素には、同一の符号を付している。
面に従って詳細に説明する。なお、各図を通して同じ要
素には、同一の符号を付している。
【００１２】図１に、第１の実施例による電力系統用自
励式変換器の制御装置の構成を示す。本実施例は直流送
電系統への適用例を示し、主回路が交流系統１，２、変
換用変圧器３，４、ＧＴＯ等の自己消弧素子で構成され
る電圧型の自励式変換器５，６、直流回路７及び電圧平
滑用のコンデンサ８からなる。本例の制御装置は、自励
式変換器６の側のみ示し、同様の構成となる自励式変換
期５の側は図示を省略している。
励式変換器の制御装置の構成を示す。本実施例は直流送
電系統への適用例を示し、主回路が交流系統１，２、変
換用変圧器３，４、ＧＴＯ等の自己消弧素子で構成され
る電圧型の自励式変換器５，６、直流回路７及び電圧平
滑用のコンデンサ８からなる。本例の制御装置は、自励
式変換器６の側のみ示し、同様の構成となる自励式変換
期５の側は図示を省略している。
【００１３】本制御装置は非干渉ベクトル制御を行う例
で、以下のように構成されている。直流送電の運転状態
を指令する運転指令回路１００と、運転指令回路１００
からの有効電力または直流電圧指令値に従って、有効電
力または直流電圧を指令値に制御する有効電力制御回路
１０１と、運転指令回路１００からの無効電力指令値に
従って、無効電力を指令値に制御する無効電力制御回路
１０２と、自励式変換器に流れる電流を検出する交流電
流検出器１０３と、３相交流電流をｄｑ軸の２相に変換
する第１の変換回路１０４と、有効電力制御回路１０１
の出力と第１の変換回路１０４の出力であるｄ軸の電流
成分Ｉｄとの偏差を求める第１の加算回路１０５と、無
効電力制御回路１０２の出力と第１の変換回路１０４の
もう１つの出力であるｑ軸の電流成分Ｉｑとの偏差を求
める第２の加算回路１０６と、第１の演算回路１０７
と、第２の演算回路１０８を有している。
で、以下のように構成されている。直流送電の運転状態
を指令する運転指令回路１００と、運転指令回路１００
からの有効電力または直流電圧指令値に従って、有効電
力または直流電圧を指令値に制御する有効電力制御回路
１０１と、運転指令回路１００からの無効電力指令値に
従って、無効電力を指令値に制御する無効電力制御回路
１０２と、自励式変換器に流れる電流を検出する交流電
流検出器１０３と、３相交流電流をｄｑ軸の２相に変換
する第１の変換回路１０４と、有効電力制御回路１０１
の出力と第１の変換回路１０４の出力であるｄ軸の電流
成分Ｉｄとの偏差を求める第１の加算回路１０５と、無
効電力制御回路１０２の出力と第１の変換回路１０４の
もう１つの出力であるｑ軸の電流成分Ｉｑとの偏差を求
める第２の加算回路１０６と、第１の演算回路１０７
と、第２の演算回路１０８を有している。
【００１４】第１の加算回路１０５と第１の演算回路１
０７でｄ軸電流制御回路（有効電流制御回路）を、第２
の加算回路１０６と第２の演算回路１０８でｑ軸電流制
御回路（無効電流制御回路）を構成する。また、変換さ
れたｄ軸の電流成分Ｉｄに変換用変圧器のインピーダン
スを掛ける第３の演算回路１０９と、変換されたｑ軸の
電流成分Ｉｑに変換用変圧器のインピーダンスを掛ける
第４の演算回路１１０を有している。
０７でｄ軸電流制御回路（有効電流制御回路）を、第２
の加算回路１０６と第２の演算回路１０８でｑ軸電流制
御回路（無効電流制御回路）を構成する。また、変換さ
れたｄ軸の電流成分Ｉｄに変換用変圧器のインピーダン
スを掛ける第３の演算回路１０９と、変換されたｑ軸の
電流成分Ｉｑに変換用変圧器のインピーダンスを掛ける
第４の演算回路１１０を有している。
【００１５】さらに、自励式変換器の接続された接続点
の交流系統の電圧を検出する交流電圧変成器１１１と、
３相交流電圧をｄｑ軸の２相に変換する第２の変換回路
１１２と、第２の変換回路１１２によりｄｑの２軸に変
換された信号から正相分を抽出しゲイン倍する正相分検
出回路で１１３ａ，ｂと、第２の変換回路１１２により
ｄｑの２軸に変換された信号から逆相分を抽出しゲイン
倍する逆相分検出回路１１４ａ，ｂを有している。
の交流系統の電圧を検出する交流電圧変成器１１１と、
３相交流電圧をｄｑ軸の２相に変換する第２の変換回路
１１２と、第２の変換回路１１２によりｄｑの２軸に変
換された信号から正相分を抽出しゲイン倍する正相分検
出回路で１１３ａ，ｂと、第２の変換回路１１２により
ｄｑの２軸に変換された信号から逆相分を抽出しゲイン
倍する逆相分検出回路１１４ａ，ｂを有している。
【００１６】図２に示すように、正相分検出回路１１３
はフィルタ回路Ｆｉｌ（１）と増幅回路ＡＭＰ（１）か
らなる。図３に、フィルタ回路Ｆｉｌ（１）の入出力特
性を示す。正相分は直流信号であるので、ローパスフィ
ルタ特性でよい。また、図４に示すように、逆相分検出
回路１１４はバンドパスフィルタ回路Ｆｉｌ（２）と増
幅回路ＡＭＰ（２）からなる。図５に、バンドパスフィ
ルタ回路Ｆｉｌ（２）の入出力特性を示す。逆相分は基
本波の２倍周波であるので、２倍周波数に中心周波数を
持つバンドパスフィルタ特性となる。
はフィルタ回路Ｆｉｌ（１）と増幅回路ＡＭＰ（１）か
らなる。図３に、フィルタ回路Ｆｉｌ（１）の入出力特
性を示す。正相分は直流信号であるので、ローパスフィ
ルタ特性でよい。また、図４に示すように、逆相分検出
回路１１４はバンドパスフィルタ回路Ｆｉｌ（２）と増
幅回路ＡＭＰ（２）からなる。図５に、バンドパスフィ
ルタ回路Ｆｉｌ（２）の入出力特性を示す。逆相分は基
本波の２倍周波であるので、２倍周波数に中心周波数を
持つバンドパスフィルタ特性となる。
【００１７】さらに、第１の演算回路１０７によるｄ軸
電流制御値、第４の演算回路１１０によるｑ軸の電流成
分Ｉｑによるインピーダンスドロップの補償電圧換算
値、正相分検出回路１１３による正相分の電圧信号Ｖｄ
ｐ及び逆相分検出回路１１４による逆相分の電圧信号Ｖ
ｄｎを加算する第３の加算回路１１５と、同様に、第２
の演算回路１０８によるｑ軸電流制御値、第３の演算回
路１０９による電流成分Ｉｄによるインピーダンスドロ
ップの補償電圧換算値、正相分検出回路１１３による正
相分の電圧信号Ｖｑｐ及び逆相分検出回路１１４による
逆相分の電圧信号Ｖｑｎを加算する第４の加算回路１１
６と、第３の加算回路１１５のｄ軸制御出力と第４の加
算回路１１６のｑ軸制御出力との２相信号から３相信号
に逆変換する第３の変換回路１１７と、第３の変換回路
１１７の出力である３相の基準電圧信号に応じてＰＷＭ
パルスを作成するＰＷＭパルス作成回路１１８を有して
いる。作成されたＰＷＭパルスは、電圧型の自励式変換
器５，６の各素子をオンオフ制御する制御電圧、すなわ
ち制御出力となる。
電流制御値、第４の演算回路１１０によるｑ軸の電流成
分Ｉｑによるインピーダンスドロップの補償電圧換算
値、正相分検出回路１１３による正相分の電圧信号Ｖｄ
ｐ及び逆相分検出回路１１４による逆相分の電圧信号Ｖ
ｄｎを加算する第３の加算回路１１５と、同様に、第２
の演算回路１０８によるｑ軸電流制御値、第３の演算回
路１０９による電流成分Ｉｄによるインピーダンスドロ
ップの補償電圧換算値、正相分検出回路１１３による正
相分の電圧信号Ｖｑｐ及び逆相分検出回路１１４による
逆相分の電圧信号Ｖｑｎを加算する第４の加算回路１１
６と、第３の加算回路１１５のｄ軸制御出力と第４の加
算回路１１６のｑ軸制御出力との２相信号から３相信号
に逆変換する第３の変換回路１１７と、第３の変換回路
１１７の出力である３相の基準電圧信号に応じてＰＷＭ
パルスを作成するＰＷＭパルス作成回路１１８を有して
いる。作成されたＰＷＭパルスは、電圧型の自励式変換
器５，６の各素子をオンオフ制御する制御電圧、すなわ
ち制御出力となる。
【００１８】以上のよう、本実施例の制御装置によれ
ば、系統電圧に含まれる逆相成分がフィードフォワード
で、制御装置から出力される制御電圧に加えられ、自励
式変換器６から逆相分が補償された出力電圧が得られ
る。これにより、系統電圧と出力電圧の差がなくなり、
自励式変換器５，６に過電流が発生しない。
ば、系統電圧に含まれる逆相成分がフィードフォワード
で、制御装置から出力される制御電圧に加えられ、自励
式変換器６から逆相分が補償された出力電圧が得られ
る。これにより、系統電圧と出力電圧の差がなくなり、
自励式変換器５，６に過電流が発生しない。
【００１９】次に、本実施例の自励式変換器による直流
送電の動作を説明する。自励式変換器５を順変換器で、
自励式変換器６を逆変換器で運転し、順変換器５で有効
電力を制御し、逆変換器６で直流電圧を制御するものと
する。逆に、順変換器で直流電圧を制御し、逆変換器で
有効電力を制御する場合でも、自励式変換器が直流電圧
を指定値に保つように交流出力電圧の位相と大きさを制
御するか、有効電力を指定値に保つように交流出力電圧
の位相と大きさを制御するかの違いであり、どちらでも
制御動作に差は無い。
送電の動作を説明する。自励式変換器５を順変換器で、
自励式変換器６を逆変換器で運転し、順変換器５で有効
電力を制御し、逆変換器６で直流電圧を制御するものと
する。逆に、順変換器で直流電圧を制御し、逆変換器で
有効電力を制御する場合でも、自励式変換器が直流電圧
を指定値に保つように交流出力電圧の位相と大きさを制
御するか、有効電力を指定値に保つように交流出力電圧
の位相と大きさを制御するかの違いであり、どちらでも
制御動作に差は無い。
【００２０】順変換器側の制御装置の有効電力制御回路
１０１は、運転指令回路１００から有効電力指令値を入
力し、有効電力が指定値になるように自励式変換器５の
出力交流電圧を制御する。一方、逆変換器側の制御装置
の有効電力制御回路１０１は、運転指令回路１００から
直流電圧指令値を入力し、直流電圧が指定値になるよう
に自励式変換器６の出力交流電圧を制御する。
１０１は、運転指令回路１００から有効電力指令値を入
力し、有効電力が指定値になるように自励式変換器５の
出力交流電圧を制御する。一方、逆変換器側の制御装置
の有効電力制御回路１０１は、運転指令回路１００から
直流電圧指令値を入力し、直流電圧が指定値になるよう
に自励式変換器６の出力交流電圧を制御する。
【００２１】ここで、逆変換器側の交流系統の不平衡故
障により、逆変換器側の交流電圧に逆相分が重畳したと
する。通常は交流電圧が三相平衡し、逆相分検出回路１
１４の出力は零であるが、不平衡になると逆相分が検出
される。逆相成分は基本波の２倍周波であるので、２倍
周波に中心周波数を持つバンドパスフィルタＦｉｌ
（２）の特性によって検出され、ＡＭＰ（２）でゲイン
倍される。
障により、逆変換器側の交流電圧に逆相分が重畳したと
する。通常は交流電圧が三相平衡し、逆相分検出回路１
１４の出力は零であるが、不平衡になると逆相分が検出
される。逆相成分は基本波の２倍周波であるので、２倍
周波に中心周波数を持つバンドパスフィルタＦｉｌ
（２）の特性によって検出され、ＡＭＰ（２）でゲイン
倍される。
【００２２】逆相分検出回路１１４ａ，ｂは、第２の変
換回路１１２によるｄ軸の電圧成分Ｖｄとｑ軸の電圧成
分Ｖｑから、逆相電圧成分Ｖｄｎ，Ｖｑｎを検出し、第
３及び第４の加算回路１１５，１１６に出力する。
換回路１１２によるｄ軸の電圧成分Ｖｄとｑ軸の電圧成
分Ｖｑから、逆相電圧成分Ｖｄｎ，Ｖｑｎを検出し、第
３及び第４の加算回路１１５，１１６に出力する。
【００２３】加算回路１１５は電流成分Ｉｄの制御値や
ｄ軸成分の正相分の正相電圧分Ｖｄｐなどに、逆相電圧
分Ｖｄｎを加算してｄ軸制御信号を作成し、加算回路１
１６は電流成分Ｉｑの制御値やｑ軸成分の正相分の正相
電圧分Ｖｑｐなどに、逆相電圧分Ｖｑｎを加算してｑ軸
制御信号を作成し、それらを第３の変換回路に出力す
る。
ｄ軸成分の正相分の正相電圧分Ｖｄｐなどに、逆相電圧
分Ｖｄｎを加算してｄ軸制御信号を作成し、加算回路１
１６は電流成分Ｉｑの制御値やｑ軸成分の正相分の正相
電圧分Ｖｑｐなどに、逆相電圧分Ｖｑｎを加算してｑ軸
制御信号を作成し、それらを第３の変換回路に出力す
る。
【００２４】第３の変換回路１１７は、加算回路１１
５，１１６からのｄ，ｑ２相の信号を３相信号に変換
し、逆相成分が加算された３相の電圧基準信号を作成す
る。さらに、ＰＷＭパルス作成回路１１８で、この３相
の電圧基準信号と等価な交流出力電圧を得るためのＰＷ
Ｍパルスが作成される。
５，１１６からのｄ，ｑ２相の信号を３相信号に変換
し、逆相成分が加算された３相の電圧基準信号を作成す
る。さらに、ＰＷＭパルス作成回路１１８で、この３相
の電圧基準信号と等価な交流出力電圧を得るためのＰＷ
Ｍパルスが作成される。
【００２５】このように、交流系統電圧に含まれる逆相
分がフィードフォワードでｄ軸及びｑ軸の制御信号に加
えられ、自励式変換器６から逆相分が補償された交流出
力電圧が得られるので、出力電圧と系統電圧の差が低減
されて自励式変換器に過電流が流れるのを防止する。
分がフィードフォワードでｄ軸及びｑ軸の制御信号に加
えられ、自励式変換器６から逆相分が補償された交流出
力電圧が得られるので、出力電圧と系統電圧の差が低減
されて自励式変換器に過電流が流れるのを防止する。
【００２６】本発明の第２の実施例を説明する。第１の
実施例による図１の自励式変換器の制御装置では、交流
系統の電圧に含まれる逆相成分を検出し、自励式変換器
の出力電圧に系統電圧と同様な逆相分をのせる構成であ
ったが、第２の実施例では系統に流れる電流から逆相分
を検出して、電流指令値を補正するものである。
実施例による図１の自励式変換器の制御装置では、交流
系統の電圧に含まれる逆相成分を検出し、自励式変換器
の出力電圧に系統電圧と同様な逆相分をのせる構成であ
ったが、第２の実施例では系統に流れる電流から逆相分
を検出して、電流指令値を補正するものである。
【００２７】図６に、第２の実施例による電力用自励式
変換装置の制御装置の構成を示す。図１と異なる点につ
いて説明すると、Ｖｄ，Ｖｑから正相分及び逆相分の電
圧を検出する検出回路１１３，１１４に替えて、Ｉｄ，
Ｉｑから逆相分の電流を検出する検出回路１２０を設け
たことである。
変換装置の制御装置の構成を示す。図１と異なる点につ
いて説明すると、Ｖｄ，Ｖｑから正相分及び逆相分の電
圧を検出する検出回路１１３，１１４に替えて、Ｉｄ，
Ｉｑから逆相分の電流を検出する検出回路１２０を設け
たことである。
【００２８】逆相分検出回路１２０ａっは、第１の変換
回路１０４のｄ軸の電流成分Ｉｄから逆相分を抽出しゲ
イン倍する。検出回路の基本構成は図４と同じでよく、
バンドパスフィルタ回路Ｆｉｌ（２）と増幅回路ＡＭＰ
（２）からなる。逆相分検出回路１２０ｂは、第１の変
換回路１０４のｑ軸の電流成分Ｉｑから逆相分を抽出し
ゲイン倍する。入力信号がＩｄからＩｑに変わるのみ
で、他は同様である。
回路１０４のｄ軸の電流成分Ｉｄから逆相分を抽出しゲ
イン倍する。検出回路の基本構成は図４と同じでよく、
バンドパスフィルタ回路Ｆｉｌ（２）と増幅回路ＡＭＰ
（２）からなる。逆相分検出回路１２０ｂは、第１の変
換回路１０４のｑ軸の電流成分Ｉｑから逆相分を抽出し
ゲイン倍する。入力信号がＩｄからＩｑに変わるのみ
で、他は同様である。
【００２９】電流成分Ｉｄの逆相分の電流信号は、有効
電力制御回路１０１のｄ軸電流制御の指令値から第５の
加算回路１２１で減算される。また、電流成分Ｉｑの逆
相分の電流信号は、無効電力制御回路１０２のｑ軸電流
制御の指令値から第６の加算回路１２２で減算される。
電力制御回路１０１のｄ軸電流制御の指令値から第５の
加算回路１２１で減算される。また、電流成分Ｉｑの逆
相分の電流信号は、無効電力制御回路１０２のｑ軸電流
制御の指令値から第６の加算回路１２２で減算される。
【００３０】この結果、ｄ軸電流制御の指令値及びｑ軸
電流制御の指令値は、交流電流に含まれる逆相分によっ
て補正された値となる。これら電流指令値とＶｄ，Ｖｑ
などにより、加算回路１１５，１１６で図１の場合と同
様にｄ軸制御信号、ｑ軸制御信号が作成される。
電流制御の指令値は、交流電流に含まれる逆相分によっ
て補正された値となる。これら電流指令値とＶｄ，Ｖｑ
などにより、加算回路１１５，１１６で図１の場合と同
様にｄ軸制御信号、ｑ軸制御信号が作成される。
【００３１】本実施例の制御装置によれば、交流系統の
逆相成分によって補正された電流指令値にしたがって制
御出力を行う。常時は、系統に流れる電流に逆相分は含
まれないので逆相分検出回路１２０ａ，ｂの出力は零で
ある。故障等により系統電流に逆相分が含まれると、逆
相分検出回路１２０ａ，ｂに検出値が出力され、電流指
令値から逆相分が減算される。この電流指令値に一致す
る電流が変換器の出力に流れるように、制御装置の制御
出力によって自励式変換器の出力電圧が制御される。つ
まり、逆相電圧による逆相分の電流が流れないように、
自励式変換器の出力電圧が制御されるので、系統故障時
の逆相電圧による過電流の発生を防止できる。
逆相成分によって補正された電流指令値にしたがって制
御出力を行う。常時は、系統に流れる電流に逆相分は含
まれないので逆相分検出回路１２０ａ，ｂの出力は零で
ある。故障等により系統電流に逆相分が含まれると、逆
相分検出回路１２０ａ，ｂに検出値が出力され、電流指
令値から逆相分が減算される。この電流指令値に一致す
る電流が変換器の出力に流れるように、制御装置の制御
出力によって自励式変換器の出力電圧が制御される。つ
まり、逆相電圧による逆相分の電流が流れないように、
自励式変換器の出力電圧が制御されるので、系統故障時
の逆相電圧による過電流の発生を防止できる。
【００３２】本発明による第３の実施例を説明する。図
６の第２の実施例では、系統に流れる電流の逆相分を検
出し、電流制御回路の指令値に検出された逆相分を加算
して逆相電流が流れないように制御する構成であった
が、第３の実施例では電流の逆相分を検出し、これを電
圧に変換して図１と同様にフィードフォワードで補償す
るものである。
６の第２の実施例では、系統に流れる電流の逆相分を検
出し、電流制御回路の指令値に検出された逆相分を加算
して逆相電流が流れないように制御する構成であった
が、第３の実施例では電流の逆相分を検出し、これを電
圧に変換して図１と同様にフィードフォワードで補償す
るものである。
【００３３】図７に、第３の実施例による電力系統用自
励式変換器の制御装置の構成を示す。図６と異なる点に
ついて説明すると、電流の逆相分検出回路１２０ａ，ｂ
に替えて、Ｉｄ，Ｉｑから逆相分の電流を検出し、さら
に電圧信号に変換する逆相分検出・変換回路１３０ａ，
ｂを設けたことである。
励式変換器の制御装置の構成を示す。図６と異なる点に
ついて説明すると、電流の逆相分検出回路１２０ａ，ｂ
に替えて、Ｉｄ，Ｉｑから逆相分の電流を検出し、さら
に電圧信号に変換する逆相分検出・変換回路１３０ａ，
ｂを設けたことである。
【００３４】逆相分検出・変換回路１３０ａは、第１の
変換回路１０４のｄ軸の電流成分Ｉｄから逆相分を抽出
し、電圧換算を含むゲイン倍を行う。回路構成は、図４
と同じでよく、バンドパスフィルタ回路Ｆｉｌ（２）と
増幅回路ＡＭＰ（２）からなる。増幅回路ＡＭＰ（２）
は電流信号を電圧信号に変換する機能を兼ねている。電
流を電圧に変換する係数は、変換用変圧器の漏れリアク
タンス相当のインピーダンスに、逆相分制御回路の一巡
ループの減衰を加味した値をゲインをとる。
変換回路１０４のｄ軸の電流成分Ｉｄから逆相分を抽出
し、電圧換算を含むゲイン倍を行う。回路構成は、図４
と同じでよく、バンドパスフィルタ回路Ｆｉｌ（２）と
増幅回路ＡＭＰ（２）からなる。増幅回路ＡＭＰ（２）
は電流信号を電圧信号に変換する機能を兼ねている。電
流を電圧に変換する係数は、変換用変圧器の漏れリアク
タンス相当のインピーダンスに、逆相分制御回路の一巡
ループの減衰を加味した値をゲインをとる。
【００３５】逆相分検出・変換回路１３０ｂは、第１の
変換回路１０４の出力であるｑ軸の電流成分Ｉｑから逆
相分を抽出しゲイン倍を行う。入力信号がＩｄからＩｑ
に変わるのみで構成は同様である。
変換回路１０４の出力であるｑ軸の電流成分Ｉｑから逆
相分を抽出しゲイン倍を行う。入力信号がＩｄからＩｑ
に変わるのみで構成は同様である。
【００３６】本実施例の動作は、図１で説明した第１の
実施例と同様になり、系統故障時の逆相電圧による過電
流の発生を防止できる。
実施例と同様になり、系統故障時の逆相電圧による過電
流の発生を防止できる。
【００３７】以上の実施例では、検出された交流電圧ま
たは交流電流から逆相成分を検出する手段として、２倍
の商用周波数を中心周波数にもつバンドパスフィルタを
用いたが、検出信号から直接演算して求めることもでき
る。この場合、第１の変換回路１０４、第２の変換回路
１１２、逆相分検出回路１２０ａ，ｂ、１３０ａ，ｂは
不要となる。逆相成分の検出は（１），（２）式で求め
られる。
たは交流電流から逆相成分を検出する手段として、２倍
の商用周波数を中心周波数にもつバンドパスフィルタを
用いたが、検出信号から直接演算して求めることもでき
る。この場合、第１の変換回路１０４、第２の変換回路
１１２、逆相分検出回路１２０ａ，ｂ、１３０ａ，ｂは
不要となる。逆相成分の検出は（１），（２）式で求め
られる。
【００３８】
【数１】
【００３９】式（１）は交流電流、式（２）は交流電圧
の逆相成分を求める式で、Ｉu，Ｉv，Ｉw は交流３相の
瞬時値電流、Ｖu，Ｖv，Ｖw は瞬時値電圧、ｅ（ｊ２π
／３）は２π／３進めることを示し、ｅ（−ｊ２π／
３）は２π／３遅らすことを示している。
の逆相成分を求める式で、Ｉu，Ｉv，Ｉw は交流３相の
瞬時値電流、Ｖu，Ｖv，Ｖw は瞬時値電圧、ｅ（ｊ２π
／３）は２π／３進めることを示し、ｅ（−ｊ２π／
３）は２π／３遅らすことを示している。
【００４０】逆相成分は２倍周波の交流信号となるの
で、制御信号としてＩｄｎ，Ｖｄｎを求めるためには、
式（１），（２）の絶対値をとる等により直流分を求め
ればよい。
で、制御信号としてＩｄｎ，Ｖｄｎを求めるためには、
式（１），（２）の絶対値をとる等により直流分を求め
ればよい。
【００４１】図８に、本発明の自励式変換器の制御装置
を無効電力補償装置に適用した例を示す。無効電力補償
装置は自励式変換器で構成される。
を無効電力補償装置に適用した例を示す。無効電力補償
装置は自励式変換器で構成される。
【００４２】概略を説明すると、交流系統１、負荷１
０、自励式無効電力補償装置を系統連系する変換用変圧
器１１、ＧＴＯ等で構成される電圧形の自励式変換器１
２及び自励式変換器の直流側の電力用コンデンサ１３、
自励式変換器の出力交流電流を検出する交流電流変成器
２０３、自励式無効電力補償装置と交流系統を接続する
連系点の電圧を検出する交流電圧変成器２１１と、変換
器の無効電力と直流電圧値を指令値とする自励式無効電
力補償装置の運転指令回路２００と、制御装置２０１か
ら構成される。
０、自励式無効電力補償装置を系統連系する変換用変圧
器１１、ＧＴＯ等で構成される電圧形の自励式変換器１
２及び自励式変換器の直流側の電力用コンデンサ１３、
自励式変換器の出力交流電流を検出する交流電流変成器
２０３、自励式無効電力補償装置と交流系統を接続する
連系点の電圧を検出する交流電圧変成器２１１と、変換
器の無効電力と直流電圧値を指令値とする自励式無効電
力補償装置の運転指令回路２００と、制御装置２０１か
ら構成される。
【００４３】制御装置２０１は、図１、図６または図７
のいずれかの制御装置から構成される。交流電流変成器
２０３と交流電圧変成器２１１は、制御装置２０１の制
御に必要な電流、電圧を検出し、制御装置２０１に取り
込まれる。制御装置２０１おどうの動作は、運転指令回
路２００からの指令値が異なるのみで、実施例１〜３の
場合と同じになる。本発明の制御装置を適用することに
よって、自励式無効電力補償装置の系統故障時の逆相電
圧による過電流発生を防止できる。
のいずれかの制御装置から構成される。交流電流変成器
２０３と交流電圧変成器２１１は、制御装置２０１の制
御に必要な電流、電圧を検出し、制御装置２０１に取り
込まれる。制御装置２０１おどうの動作は、運転指令回
路２００からの指令値が異なるのみで、実施例１〜３の
場合と同じになる。本発明の制御装置を適用することに
よって、自励式無効電力補償装置の系統故障時の逆相電
圧による過電流発生を防止できる。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、交流系統の電圧または
電流の無効成分を検出する手段の追加など、従来の制御
装置の簡単な変更により、交流系統の不平衡事故時にも
過電流を発生すること無く運転継続が行え、自励式変換
器を適用したＳＶＣやＨＶＤＣの運転信頼度を向上でき
る。
電流の無効成分を検出する手段の追加など、従来の制御
装置の簡単な変更により、交流系統の不平衡事故時にも
過電流を発生すること無く運転継続が行え、自励式変換
器を適用したＳＶＣやＨＶＤＣの運転信頼度を向上でき
る。
【図１】本発明の第１の実施例による電力用自励式変換
装置の制御装置と、その直流送電系統への適用を示す構
成図。
装置の制御装置と、その直流送電系統への適用を示す構
成図。
【図２】正相分検出回路の構成図。
【図３】正相分検出回路のフィルタ特性を示す説明図。
【図４】逆相分検出回路の構成図。
【図５】逆相分検出回路のフィルタ特性を示す説明図。
【図６】本発明の第２の実施例による電力用自励式変換
装置の制御装置の構成図。
装置の制御装置の構成図。
【図７】本発明の第３の実施例による電力用自励式変換
装置の制御装置の構成図。
装置の制御装置の構成図。
【図８】本発明の制御装置を備えた自励式無効電力補償
装置の構成図。
装置の構成図。
１，２…交流系統、３，４，１１…変換用変圧器、５，
６，１２…自励式変換器、７…直流回路、８…電圧平滑
用のコンデンサ、１０…負荷、１３…電力用コンデン
サ、１００，２００…運転指令回路、１０１…有効電力
制御回路、１０２…無効電力制御回路、１０３，２０３
…交流電流検出器、１０４…第１の変換回路、１０５…
第１の加算回路、１０６…第２の加算回路、１０７…第
１の演算回路、１０８…第２の演算回路、１０９…第３
の演算回路、１１０…第４の演算回路、１１１，２１１
…交流電圧変成器、１１２…第２の変換回路、１１３
ａ，ｂ…正相分検出回路、１１４ａ，ｂ…逆相分検出回
路、１１５…第３の加算回路、１１６…第４の加算回
路、１１７…第３の変換回路、１１８…ＰＷＭパルス作
成回路、１２０ａ，ｂ…逆相分検出回路、１２１…第５
の加算回路、１２２…第６の加算回路、１３０ａ，ｂ…
逆相分検出・変換回路、２０１…制御装置。
６，１２…自励式変換器、７…直流回路、８…電圧平滑
用のコンデンサ、１０…負荷、１３…電力用コンデン
サ、１００，２００…運転指令回路、１０１…有効電力
制御回路、１０２…無効電力制御回路、１０３，２０３
…交流電流検出器、１０４…第１の変換回路、１０５…
第１の加算回路、１０６…第２の加算回路、１０７…第
１の演算回路、１０８…第２の演算回路、１０９…第３
の演算回路、１１０…第４の演算回路、１１１，２１１
…交流電圧変成器、１１２…第２の変換回路、１１３
ａ，ｂ…正相分検出回路、１１４ａ，ｂ…逆相分検出回
路、１１５…第３の加算回路、１１６…第４の加算回
路、１１７…第３の変換回路、１１８…ＰＷＭパルス作
成回路、１２０ａ，ｂ…逆相分検出回路、１２１…第５
の加算回路、１２２…第６の加算回路、１３０ａ，ｂ…
逆相分検出・変換回路、２０１…制御装置。
フロントページの続き (72)発明者 林 敏之 東京都狛江市岩戸北二丁目11番１号 財団 法人電力中央研究所内 (72)発明者 高崎 昌洋 東京都狛江市岩戸北二丁目11番１号 財団 法人電力中央研究所内 (72)発明者 宜保 直樹 東京都狛江市岩戸北二丁目11番１号 財団 法人電力中央研究所内
Claims (10)
- 【請求項１】 ＧＴＯ等の自己消弧形素子で構成され、
交流を直流または直流を交流に変換する電力系統用自励
式変換器を、電圧指令値と交直連系点の交流電圧の主と
して正相成分の電圧信号に基づく制御出力によって制御
する電力系統用自励式変換器の制御装置において、 前記自励式変換器と交流系統との連系点の電圧を検出す
る手段、検出された電圧に含まれる逆相成分を検出する
手段、逆相成分の電圧信号を前記正相成分の電圧信号に
加算する手段と、加算された電圧信号に基づいて前記制
御出力を作成する手段を設け、交流系統故障時等の逆相
電圧による過電流を抑制することを特徴とする電力系統
用自励式変換器の制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、 交流電圧をｄｑの２軸に変換する手段、変換されたｄ軸
及びｑ軸各々の電圧の正相成分を検出する手段、変換さ
れたｄｑ軸成分の各々の電圧の逆相成分を検出する手
段、検出された正相成分及び逆相成分の電圧信号をそれ
ぞれゲイン倍した信号をｄ軸及びｑ軸各々の制御信号に
加算する手段、該加算された制御信号を２相から３相に
逆変換する手段を設け、該逆変換された３相信号に基づ
いて前記制御出力を作成することを特徴とする電力系統
用自励式変換器の制御装置。 - 【請求項３】 請求項１または２において、 前記正相成分を検出する手段は、ローパスフィルタから
構成されることを特徴とする電力系統用自励式変換器の
制御装置。 - 【請求項４】 請求項１または２において、 前記逆相成分を検出する手段は、基本波の２倍周波数を
中心周波数に持つバンドパスフィルタから構成される電
力系統用自励式変換器の制御装置。 - 【請求項５】 ＧＴＯ等の自己消弧形素子で構成され、
交流を直流または直流を交流に変換する電力系統用自励
式変換器を、電流指令値と交直連系点の交流電流の主と
して正相成分の電流信号に基づく制御出力によって制御
する制御装置において、 前記自励式変換器から交流系統に流れる電流を検出する
手段、検出された電流に含まれる逆相成分を検出する手
段、該逆相成分を前記電流指令値に加算する手段を設
け、交流系統故障時等の逆相電圧による過電流を抑制す
ることを特徴とする電力系統用自励式変換器の制御装
置。 - 【請求項６】 請求項５において、 検出された交流電流をｄｑの２軸に変換する手段、変換
された各電流の逆相成分を検出する手段、検出された各
逆相成分の電流信号をゲイン倍してｄ軸及びｑ軸各々の
電流指令値に加算する手段を設けたことを特徴とする電
力系統用自励式変換器の制御装置。 - 【請求項７】 請求項５または６において、 前記逆相成分を検出する手段は、基本波の２倍周波数を
中心周波数に持つバンドパスフィルタから構成される電
力系統用自励式変換器の制御装置。 - 【請求項８】 ＧＴＯ等の自己消弧形素子で構成され、
交流を直流または直流を交流に変換する電力系統用自励
式変換器を、電圧指令値と交直連系点の交流電圧の主と
して正相成分の電圧信号に基づく制御出力によって制御
する制御装置において、 前記自励式変換器から交流系統に流れる電流を検出する
手段、検出された電流に含まれる逆相成分を検出する手
段、検出された逆相成分の電流値を電圧信号に変換する
手段、変換された逆相成分の電圧信号を前記正相成分の
電圧信号に加算する手段と、加算された電圧信号に基づ
いて前記制御出力を作成する手段を設け、交流系統故障
時等の逆相電圧による過電流を抑制することを特徴とす
る電力系統用自励式変換器の制御装置。 - 【請求項９】 請求項８において、 検出された交流電流をｄｑの２軸に変換する手段、変換
されたｄｑ２軸の電流信号の各々の逆相成分を検出する
手段、検出された逆相電流信号を電圧信号に変換する手
段、変換された電圧信号をｄ軸及びｑ軸各々の制御信号
に加算する手段を設けたことを特徴とする電力系統用自
励式変換器の制御装置。 - 【請求項１０】 請求項８または９において、 前記逆相成分を検出する手段は、基本波の２倍周波数を
中心周波数に持つバンドパスフィルタから構成される電
力系統用自励式変換器の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9196987A JPH1141812A (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | 電力系統用自励式変換器の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9196987A JPH1141812A (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | 電力系統用自励式変換器の制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1141812A true JPH1141812A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16366954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9196987A Pending JPH1141812A (ja) | 1997-07-23 | 1997-07-23 | 電力系統用自励式変換器の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1141812A (ja) |
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-
1997
- 1997-07-23 JP JP9196987A patent/JPH1141812A/ja active Pending
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