JPS59201635A - 電力変換装置の起動方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、順変換器と逆変換器の協調をとりんから運転
を行う電力変換装置、例えば直流送電装置や周波数変換
装置等の起動方法に関する。特に、発電所の起動時に起
こる擾乱を少なくしうる当該発電所に設けられた上記電
力変換装置の起動方法に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

第１図に、電力変換装置の一例として直流２端子送電系
統図を示す。第１図において、発電所１０からの交流電
力は変圧器２０ｉ介して交流−直流変換器（以下、順変
換器）３０に送られ、直流電力に変換される。この直流
電力は直流リアクトル４０によシリツゾルが除去された
のち直流送電路５０　、５１を介して送電される。送電
された直流電力は再び直流リアクトル４１を介して直流
−交流変換器（以下、逆変換器）３１によシ交流電力に
変換され、変圧器２１を介して交流系統１１に給電され
る。

上記従来の装置においては、直流線路５０　、５１を流
れる直流電流工ｄは順変換器３０を定電流制御すること
により決定し、直流電圧ｖｄは逆変換器３１を定電圧制
御または定余裕角制御することによシ決定するものであ
った。かかる制御特性を第２図に示す。

第２図において、■−１およびＩ−２は順変換器刃の制
御特性を示し、Ｉ［−１およびＩ［−２は逆変換器３１
の制御特性をそれぞれ示している。なお、詳しくは後述
するが、■ｄ、は直流電圧設定値、Δ■ｄｐは電圧マー
ジン、■ｄｐは直流電流設定値、Δ工ｄｐは電流マージ
ンを示している。このような制御特性は第３図に示す制
御装置によシもたらされる。

第３図に示す制御装置は順変換器（９）および逆変換器
３１０両方を制御するものであるが、順変換器３０ヲ制
御する場合はスイッチωが開かれ、逆変換器３１を制御
する場合には閉じられる。したがって、逆変換器３１を
制御する場合には、加算器７０に電流マージン（−ΔＩ
ｄ、　）が加えられることになシ、定電流制御回路（Ａ
ＣＲ）８０は（工ｄｐ−Δ工ｄｐ）の指令に基づき１１
第２図ｆＪ　−２ＩＩの特性にて制御を行う。それゆえ
、順変換器３０を制御する場合の定電流制御回路（ＡＣ
Ｒ）８０の制御特性（第２図ｌ−２）は逆変換回路３１
の場合よりも電流マージ２１６１分だけ太きいものとな
る。一方、順変換器（資）の■−１の制御特性は順変換
器刃の特性でき壕る制御角の最小値で運転を行う場合の
特性である。

定電圧制御回路（ＡＶＲ）８１は加算器７１からの直流
電圧設定値■ｄｐと直流電圧Ｖｄとの差によって制御を
行うが、順変換器刃では第１図に示す直流電圧■ｄの向
きを負の値とみるため、定電圧制御回路（ＡＶＲ）８１
からの制御角は定電圧制御回路（ＡＶＲ）８１で決まる
最大値となっている。これに対して、逆変換器３１では
第１図に示す直流電圧■ｄの向きを正の値とみるため、
定電圧制御回路（ＡＶＲ）８１の定電圧制御によって決
まる制御角となり、第２図の■−１の制御特性がつくら
れる。

定余裕角制御回路（ＡγＲ）８２は、正常運転時に逆変
換器３１が転流失敗を起こさぬよう一定の余裕角γを確
保させるための制御角を発生する回路であシ、直流電流
工ｄと交流電圧Ｖａｏから、次式で表わされる制御角を
算出する。すなわち、で表わされる。

以上の定電流制御回路（ＡＣＲ）８Ｑ、定電圧制御回路
（ＡＶＲ）８１．および定余裕角制御回路（ＡγＲ）８
２から出力される制御角信号が最小値選択回路９０に与
えられ、最小値選択回路叩は最小の制御角αを選択する
。したがって、順変換器刃および逆変換器３１はこの最
小制御角αにょｐ？ｌ転されることになる。

順変換器刃では、第２図ｌ−１とＩ−２の制御特性が得
られ、逆変換器３１では■−１とｌｌ−２の制御特性が
得られ、第１図の直流送電系統は第２図上のＡ点で運転
される。

以上、袈約すると、順変換器刃は定電流制御回路８０で
決定された制御角で制御され、逆変換器３工は定電流制
御回路８１又は定余裕角制御回路８２で決定された制御
角で制御されることになる。

〔背景技術の問題点〕

以上のような制御下において、発電所１ｏからの電力を
順変換器（９）および逆変換器３１を介して交流系統１
１に直流送電する場合には次のような不具合があった。

すなわち、従来の制御装置（第３図）により順変換器刃
および逆変換器３１を運転した場合には定格の１０多以
下の電力を送電できなかった。その理由は、順変換器刃
および逆変換器３１の運転に際しては直流電流■ｄの断
続を防止するために直流電流設定値■ｄヲ、通常、１０
％以下にすることかできないからである。その結果、例
えば発電所ｌｏが原子力発電所である場合、原子力発電
所は起動時において初負荷操作のために低電力状態をし
ばらく継続する必要があるので第１図の直流送電系統で
発電所ｌＯを起動しようとしても直流送電で電力を１０
−以上送出してしまい、順変換器３ｏの交流側電圧の周
波数が低下し、発電所内の発電機を運転することができ
なくなる。著しい場合には原子炉の停止を余儀なくされ
るおそれがある。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は電力変換装置により電力を送電する際
に、その起動時において発電所側と電力変換装置との間
で協調をとシつつ起動しうるようにすることで上記従来
の問題を解決しうる起動方法を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明による運転方法は、 起動時において、順変換器に定電圧制御を行わせ、逆変
換器に直流電流設定値とは別の仮に設定した直流電流設
定値によって定電流制御を行わせかつ順変換器側の定電
圧制御の直流電圧設定値を順変換器側の交流系統の周波
数により補正して運転させ、 前記直流電流膜に値が仮の直流電流設定値を超えた場合
、順変換器に定電流制御を行わせ、逆変換器に定電圧制
御を行わせ、順変換器側の定電流制御の直流電流設定値
を順変換器側の交流系統の周波数によシ補正して運転さ
せる点に特徴を有する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。

第４図、第５図、第６図に本発明による起動方法を実施
するための制御装置（第４図）および制御特性図（第５
図、第６図）を示す。なお、第４図において第３図と同
−又は重複する部分には同一の符号を附してその説明は
省略する。

制御装置の構成 本発明に係る制御装置としては、順変換器３ｏを制御す
るための制御装置と逆変換器３】を制御するための制御
装置が必要とされるが、前者の順変換器（９）用の制御
装置を第４図に示し、逆変換器３１用には第３図のもの
を用いるものとする。

第４図において、この制御装置は大別して電流制御系と
電圧制御系からなる。まず、電流制御系から説明する。

予め設定された直流電流設定値１ｄｐは加算器７２にお
いて電流補正信号により補正される。すなわち、発電所
１０側からの周波数信号Ｆが電流設定値補正回路（ＡＦ
Ｃ）１００に与えられ、電流設定値補正回路（ＡＦＣ）
　１００は電流補正信号を正の信号で加算器７２にスイ
ッチ６３を介して出力する。スイッチ６３は後述する最
大値選択回路１３０により制御される。補正された電流
設定値Ｉｄ、。は最大値選択回路１３０に入力される。

一方、この最大値選択回路には起動時に使用する仮の直
流電流設定値工　　がその発生器１１０より与えられる
。

ｄｐｓｔ その結果、最大値選択回路１３０は工ｄｐｏか”ｄｐｓ
ｔのいずれか大きい方の値を擬似電流設定値”ｄｐｉと
して加算器７０に出力する。

次に、電圧制御系について述べる。予め設定された直流
電圧設定値Ｖｄｐは加算器７３において電圧補正信号に
より補正される。すなわち、発電所１０側からの周波数
信号Ｆが電圧設定値補正回路（ＡＦＶ）１０１に与えら
れ、この電圧設定値補正回路（ＡＦＶ）１０１は電圧補
正信号を正の信号で加算器７３に対しスイッチ６４ヲ介
して出力する。スイッチ６４は６３と同様に最大値選択
回路１３０によシ制御する。さらに、加算器７３にはバ
イアス信号発生器１２０からのバイアス信号がスイッチ
６５を介して負の信号で与えられる。このバイアス信号
は順変換器側の電圧を逆変換器３１の電圧よｐ高くしな
いように順変換器凹側の直流電圧設定値ＶｄｐＲをバイ
アスするための信号である。スイッチ６５は最大値選択
回路１３０によって制御される。かくして加算器７３か
らは擬似直流電圧設定値Ｖｄｐｘが出力され、加算器７
１に送られる。

加算器７０と７１以後の回路構成は第３図のものとほと
んど同じであるが、第４図の回路では擬似直流電圧設定
置■ｄｐ１（第３図の直流電圧設定値■ｄ、に相当）を
正の値で加えている点が異なっている。また、第４図の
直流電流設定値■ｄ、は発電所１０からの発生電力に応
じて順変換器（９）に力えられている。

制御装置の動作 次に上述した制御装置の動作を説明する。先にも述べた
ように、順変換器（９）用に第４図の制御装置を用い、
逆変換器３１用に第３図の制御装置を用いるものとする
。ただし、第３図の直流電流設定値工ｄ、として第４図
の擬似直流電流設定値工ｄ、□を用いるものとする。

まず、発電所１０が起動するとともに順変換倍加と逆変
換器３１も起動する。この起動時において、スイッチ６
３は開き、スイッチ６４　、６５は閉じている。

また、発電所１０からの直流電流設定値■ｄ、は仮の直
流電流設定値”ｄｐｓＴＴよりも小さいため、最大値選
択回路１３０からの擬似直流電流設定値”ｄｐｉは仮の
直流電流設定値工ｄｐｓ’ｌ’Ｔとなっている。一方、
擬似直流電圧設定値Ｖｄｐ□は、スイッチ６４゜６５が
閉じていること・よシ、 ｖｄｐｘ　＝ＶｄｐＲ’ｄｐｂｉａｓ　＋（ＡＦ”１０
１の出力）・・・・・・（１） となっている。

以上の起動時の状態での順変換倍加と逆変換器３］の制
御特性を第５図に示す。すなわち、定電流制御回路（第
４図ＡＣＲ）８０は仮の直流電流設定値■ｄｐｓＴＴに
より直流電流Ｉｄ′ｆ：決定し、第５図の■−２の特性
を生じる。また、定電圧制御回路（第４図ＡＶＲ）８１
は加算器７１に計ける擬似直流電圧設定値Ｖｄｐｌと直
流電圧Ｖｄとの減算結果が入力されるため、第５図１−
ｉの特性を生じる。逆変換器３１の特性は第３図と同様
に第５図における■−１、ｎ−２の如くなる。直流送電
系統間、５１の運転動作点は第５図の３点であり、直流
電圧Ｖｄは順変換器Ｉの特性（定電圧特性）Ｉ−］で決
定され、直流電流Ｉｄは逆変換器３１の特性（定電流特
性）■−２で決定される。

ここで、順変換器Ｉの擬似直流電圧設定値■ｄＩ）１ハ
（１）式で表わされるため、電圧設定値補正回路（ＡＦ
Ｖ）　１０１の働きにより、順変換器３０の交流系統〕
１の周波数Ｆが増加すれば直流電圧■ｄが増加し、直流
送電系統で送出する電力が増加する。また、周波数Ｆが
減少すれば直流電圧Ｖｄが減少し、直流送電系統で送出
する電力が減少する。このため、第１図の発電所１０の
出力電力を直流送電系統がうまく吸収し、順変換器刃側
の交流系統の周波数を一定に保ち、発電所１０の起動を
擾乱なく行うことができる。

仮の直流電流設定値工ｄｐｓＴＴは、逆変換器３１の定
電流特性（第５図、ｌｌ−２）で決まる直流電流Ｉｄが
断続しない値に設定され、バイアス信号発生器１２０か
らの、６４アス信号ｖｄｐｂｉａｓは（１）式で決定さ
れる擬似直流電圧設定値ｖｄｐ１が逆変換器３１の直流
電圧設定値Ｖｄｐを超えないように設定されている。

上述した直流送電装置の起動状態によって、発電所１０
から順変換器側に送られてくる直流電流設定値Ｉｄ、が
仮の直流電流設定値工ｄｐｓＴＴよりも大きくなると最
大値選択回路１３０は擬似直流電流設定値■ｄ、□とし
て加算器７２からの出力信号工ｄ、。

を選択するとともにスイッチ６３を閉じ、スイッチ６４
　、６５を開く。このため、直流送電装置としての制御
特性は第６図の特性に移項する。すなわち、順変換器Ｉ
の擬似直流電流設定値”ｄｐｌは、工ｄ、□＝　Ｉ　ｄ
ｐ　＋　（Ａ　Ｆ　Ｃ１００の出力）・・・・・・（２
） となり、定電流制御回路８０は第６図のＩ−２の定電流
特性を生じる。擬似直流電圧設定値■ｄ、□は直流電圧
設定値”ｄｐＲとなり、第６図のＩ−１の定電圧特性を
生じる。また、第３図の逆変換器３】の直流電流設定値
工ｄｐは順変換倍加の擬似電流設定値工ｄ、□と同じも
のを使うため、第６図の定電流特性ｎ−２が擬似直流電
流設定値工ｄｐ□に追従するのみで他の特性は第５図と
かわりはない。一方、順変換倍加の直流電圧設定値■ｄ
　ｐＲは逆変換器３１の直流電圧設定値ｖｄ、よりも高
く設定するため、この状態での運転動作点は６点となる
。

ここで、順変換倍加の擬似直流電流設定値”ｄｐｉは（
２）式かられかるように、発電所１０から送出される直
流電流設定値Ｉｄｐを電流設定値補正回路（ＡＦＣ）　
１．００からの出力によって補正しているため、順変換
器刃側の発電所１０の周波数を一定にするように直流送
電系統の送電電力を加減して、順変換器凹側の交流系統
に接続される発電所１０の起動時の運転を擾乱なく行う
ことができることになる。

かくして、発電所１０の発生する電力が少ない間は第５
図の制御特性で直流送電系統を運転し、やがて発電所１
０の発生する電力が多くカリ直流送電系統の直流電流■
ｄが順逆変換器間、３１の断続限界を超えて流せる状態
になってから第６図の特性にて運転を行うことになるた
め、発電所１０と直流送電装置との起動協調をとること
ができ、その結果、直流送電系統の起動により発電所１
０に擾乱を与えることを抑制することができる。

〔発明の効果〕

以上の通り、本発明によれば、起動時において順変換器
全定電圧制御するとともに、逆変換器を直流電流設定値
とは別の仮の直流電流設定値によシ定電涼制御し、順変
換器側の定電圧制御の直流電圧設定値を順ｙ換器側の又
流系統の周波数により補正して運転させるとともに、直
流電流設定値が仮の直流電流設定値を超えた場合には朧
変換器金定電流制御し、かつ逆変換器を定電圧制御し、
順変換器側の定電流制御の直流電流設定値を順変換器側
の交流系統の周波数により補正して運転させることによ
り、電力変換装置を介して送電する場合に発電所との間
で擾乱の少ない協調起動を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流送電系統図、 第２図は直流送電系統の各部装置の制御特性図、第３図
は順、逆変換器の制御装置のブロック図、第４図は本発
明の起動方法を実施するための順変換器の制御装置、 第５図、第６図は本発明による制御特性を示す特性図で
ある。 １０・・・発電所 Ｊｌ・・・交流系統 （９）・・・順変換器 ３１・・・逆変換器 艶・・・直流送電路 ８０・・・定電流制御回路 ８１・・・定電圧制御回路 ８２・・・定電圧制御回路 ９０・・・最小値選択回路 １００・・・電流設定値補正回路（ＡＦＣ）１０１・・
・電圧設定値補正回路（ＡＦＶ　）１１０・・・仮の直
流電圧設定値発生器１３０・・・最大値選択回路。 出願人代理人　　猪　　股　　　　　清（

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 協調運転される順変換器と逆変換器を備えた電力変換装
   置の運転方法において、 起動時において、順変換器に定電圧制御を行わせ、逆変
   換器に直流電流設定値とは別の仮に設定した直流電流設
   定値によって定電流制御を行わせ、かつ順変換器側の定
   電圧制御の直流電圧設定値を順変換器側の交流系統の周
   波数により補正して運転させ、 前記直流電流設定値が仮の直流電流設定値を超えた場合
   、順変換器に定電流制御を行わせ、逆変換器に定電圧制
   御を行わせ、順変換器側の定電流制御の直流電流設定値
   を順変換器側の交流系統の周波数によシ補正して運転さ
   せることを特徴とする電力変換装置の起動方法。