JP2635725B2

JP2635725B2 - 系統直流連系装置の制御装置

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Publication number: JP2635725B2
Application number: JP63277934A
Authority: JP
Inventors: 幸生常盤; 文俊市川; 尚未中村; 俊一広瀬; 晴久井野口
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 1988-11-02
Filing date: 1988-11-02
Publication date: 1997-07-30
Anticipated expiration: 2012-07-30
Also published as: CA2001854A1; CN1014947B; CA2001854C; US5010467A; JPH02155436A; EP0367247A3; EP0367247A2; EP0367247B1; CN1043592A; DE68915936D1; DE68915936T2

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は電圧源形自励式電力変換装置を用いて交流系
統間の電力の授受を行う系統直流連系装置の制御装置に
関する。

（従来の技術）第７図は電圧源形自励式電力変換装置（以降変換装置
と呼ぶ）を説明する図を示している。第８図は変換装置
を構成するインバータ主回路の一構成例を説明する図を
示している。第９図はインバータ主回路の動作原理を説
明する図を示している。

第７図および第８図において、10はインバータ、20は
直流コンデンサ、30は連系リアクトル、40は連系トラン
スであり、変換装置1000を構成している。また、50は直
流電源、100は交流系統電源（以降系統と呼ぶ）を各々
示している。

第８図においてGU,GV,GW,GX,GYおよびGZは可制御整流
素子の１種であるゲートターンオフサイリスタ（以降GT
Oと呼ぶ）を示しており、DU,DV,DW,DX,DYおよびDZはダ
イオードを示している。またPTとNTは直流端子を示し、
R,SおよびＴは交流端子を各々示している。

第７図のインバータ10と直流コンデンサ20で構成され
るインバータ主回路を連系リアクトル30および連系トラ
ンス40を介して系統100と連系することにより、どのよ
うに電力を調整するのか、その動作原理を第９図を用い
て説明する。尚、第９図で説明する動作原理について
は、電気学会半導体電力変換方式調査専門委員会編「半
導体電力変換回路」（1987年３月31日初版発行）の216
頁から220頁にかけて同様の記述が見られる。

さて、第９図ではインバータ主回路を１で示してい
る。また第７図の連系リアクトル30と連系トランス40は
ともにインピーダンスと考えるため、第９図では連系リ
アクトル30と連系トランス40を合せて連系インピーダン
ス２としている。説明を簡単にするため、連系トランス
40の変圧比は１対１とする。

第９図（ａ）においてインバータ主回路１のインバー
タ出力電圧をV_IN、系統100の系統電圧をV_SY、連系イン
ピーダンス２のインピーダンスをＸ、連系インピーダン
ス２を介して系統100からインバータ主回路１に向う電
流をｉ、系統電圧V_SYに対するインバータ出力電圧V_INの
相差角をφとすると動作ベクトル図は（ｂ），（ｃ）図
のようになる。（ｂ）図はインバータ主回路１がリアク
トルとして動作している場合のベクトル図である。イン
バータ出力電圧V_INの振幅は系統電圧V_SYの振幅より小さ
くなっており、連系インピーダンス２には（V_SY−V_IN）
の電圧が印加され、連系インピーダンス２に流れる電流
は系統電圧V_SYに対して同相の成分と90゜遅れの成分を
もつ電流ｉとなる。これは、インバータ主回路がリアク
トルとして動作するとともに、系統100から有効電力を
得る動作を行っていることを表わしている。

この関係は次の式で表わされる。

すなわちインバータ出力電圧V_INの振幅が系統電圧V_SY
の振幅よりも小さくインバータ出力電圧V_INの位相が系
統電圧V_SYの位相より遅れていればインバータ主回路１
はリアクトルとして動作するとともに系統100から有効
電力を得る動作を行なう。上記（１），（２）からあき
らかなように、インバータ出力電圧V_INの振幅が系統電
圧V_SYの振幅よりも小さくても、インバータ出力電圧V_IN
の位相が系統電圧V_SYの位相より進んでいればインバー
タ主回路１は遅れの無効電力を消費するとともに系統10
0に有効電力を出力する動作を行なう。

（１）式ではインバータ出力電圧V_INの位相が系統電
圧より進んでいるとき相差角φを正の値とし、逆に遅れ
ている場合には負の値としてあつかっており、Ｐが負の
値のときはインバータ主回路１から系統100に向かって
有効電力が供給されていることを表わしている。また
（２）式ではＱが負のときインバータ主回路１がコンデ
ンサ動作を行っており、Ｑが正のときインバータ主回路
１がリアクトル動作を行っていることを示している。

第９図（ｃ）はインバータ出力電圧V_INの振幅V_INが系
統電圧V_SYの振幅V_SYに対して次式の条件を満す場合の動
作ベクトルを示している。

この場合、連系インピーダンス２に流れる電流は系統
電圧V_SYに対して同相の成分と90゜進みの成分をもつ電
流ｉとなる。これはインバータ主回路１がコンデンサと
して動作するとともに、系統100から有効電力を得てい
ることを示している。（３）式を満す場合でも式
（１），（２）から明らかなように相差角φが正の値の
ときにはインバータ主回路１がコンデンサとして動作す
るとともに系統100に有効電力を供給することを示して
いる。

インバータ出力交流電圧V_INと直流電源50の直流電圧E
_dとは次式の関係にある。

（４）式のＭは変調度と呼ばれており、０から1.0ま
での値である。変調度Ｍを調整する方式にPWM制御と呼
ばれる方式がある。PWM制御とは第７図のインバータ主
回路を構成するGTO GU,GV,GW,GX,GYおよびGZの通電時間
巾を調整することによりインバータ出力交流電圧を調整
するものである。

（４）式を（１）式と（２）式に代入すると下記
（５）式と（６）式が得られる。

（５）式と（６）式からインバータ出力電圧_INの系統電圧_SYに対する相差角
φとインバータ出力電圧の振巾V_INを調整する変調度Ｍ
により、第８図のインバータ主回路のGTO GU,GV,GW,GX,
GYおよびGZの通電時間幅を調整することにより直流電源
50と系統100との間で電力の授受が行えることが分か
る。

従来、直流電源50にはサイリスタを用いた整流器や電
池などが使用されることが多かった。直流電源50として
は第７図の変換装置1000と同じものを用い系統100とは
異なる系統から電力を得て直流電源とすることができ
る。直流電源は無効電力を供給できないから、有効電力
を供給するものと考えられる。（５）式を変形するととなる。直流電源50として変換装置1000を用いるとき、
直流電圧E_dの極性を常時正とするためには有効電力Ｐが
正すなわち系統から変換器に有効電力Ｐが供給されると
き相差角φを角とすればよいことが分かる。逆に有効電
力Ｐが負、すなわち変換器から系統に有効電力Ｐが供給
されるとき相差角φを正とすればよいことが分かる。ま
た有効電力Ｐが変化しても直流電圧E_dを一定にするため
にはMsinφを所定値とすればよいことが分かる。ちなみ
に直流電源として変換装置1000を用いるときにも系統と
の間で無効電力Ｑの授受は行える。

（５）式と（６）式からとして相差角φが求まる。すなわち有効電力Ｐと無効電
力Ｑが決まれば相差角φが決まり、（５）式により直流
電圧E_dを所定値にする変調度Ｍを求めることができる。
それゆえ直流電源として変換装置1000を用いるときにも
変換装置1000と系統との間で無効電力の授受が行える。

以上説明したことから、従来、第10図に示す方式の電
力授受方式が用いられている。第10図は系統連系装置の
従来例の構成を説明する図である。

第10図において、第７図中と同じ機能を遂行する装置
には同一の番号を符してある。60は直流リアクトル、71
は変流器、72は直流電圧検出器、73は有効電力検出器、
81はゲート制御回路、82は無効電力基準設定器を各々示
している。91は誤差信号増巾器、94は減算器、96は有効
電力基準設定器であり、有効電力制御装置910（以降APR
と呼ぶ）を構成している。92は誤差信号増巾器、95は減
算器、97は直流電圧基準設定器であり、直流電圧制御装
置920（以降AVRと呼ぶ）を構成している。101および201
は系統であり、110および210は変換装置を示している。

変換装置110では変流器71からの交流電流信号と系統
の交流電圧信号とから有効電力検出器73により有効電力
Ｐが検出される。有効電力設定器96は有効電力基準P_dp
を出力する。減算器94は有効電力基準P_dpから有効電力
Ｐを減算し、誤差信号を誤差信号増巾器91へ出力する。
誤差信号増巾器91は誤差信号に応じてゲート制御装置81
に有効電力指令PAPRを出力する。APR910は減算器94およ
び誤差信号増巾器91の作用により、有効電力Ｐを有効電
力基準P_dpに等しくするようにゲート制御回路81に出力
する有効電力指令PAPRを決定している。誤差信号増巾器
91としては比例積分演算を行う回路がよく用いられる
が、この限りではなく種々の演算を行う回路が用いられ
る。無効電力基準設定器82はゲート制御回路81に無効電
力指令Q_ref1を出力する。ゲート制御回路81は（５）式
および（６）式のＰおよびＱをそれぞれ有効電力指令PA
PRおよび無効電力指令Q_ref1とすることにより変調度Ｍ
と相差角φを決定し、これらに基づいてインバータ主回
路10の各GTO素子の通電時間を決定するゲート信号をイ
ンバータ10に出力する。以上の作用により、変換装置11
0は系統101と有効電力Ｐおよび無効電力Ｑの授受を行っ
ている。

変換装置210では直流電圧検出器72により、直流電圧E
_dが検出される。直流電圧基準設定器97は直流電圧基準E
_dpを出力する。減算器95は直流電圧基準E_dpから直流電
圧E_dを減算し、誤差信号増巾器92へ誤差信号を出力す
る。誤差信号増巾器92は誤差信号に応じてゲート制御回
路81へ有効電力指令PAPRを出力する。AVR920は減算器95
および誤差信号増巾器92の作用により、直流電圧E_dを直
流電圧基準E_dpに等しくするようゲート制御回路81に出
力する有効電力指令PAPRを決定している。誤差信号増巾
器92としては比例積分演算を行う回路がよく用いられる
が、この限りではなく種々の演算を行う回路が用いられ
る。無効電力基準設定器82はゲート制御回路81に無効電
力指令Q_ref2を出力する。ゲート制御回路81は（５）式
および（６）式のＰおよびＱをそれぞれ有効電力指令PA
PRおよび無効電力指令Q_ref2とすることにより、変調度
Ｍと相差角φを決定してインバータ主回路10の各GTO素
子の通電時間幅を決定するゲート信号をインバータ10に
出力する。以上の作用により、変換装置210は直流電圧E
_dを一定とするよう系統201と有効電力の授受を行うとと
もに、系統201と無効電力Ｑの授受を行うことになる。

これまでの第10図の説明では変換装置110と系統101と
の間の電力授受および変換装置210と系統201との間の電
力授受として動作を説明してきた。しかし変換装置110
と変換装置210は各変換装置内の直流リアクトル60を介
して接続されており、変換装置210が直流定電圧源とし
て動作することにより、変換装置210から変換装置110へ
あるいは逆に変換装置110から変換装置210へ有効電力を
授受するシステムとなっている。変換装置210から変換
装置110へ有効電力を送る場合は系統201から系統101へ
有効電力を融通しており、変換装置110から変換装置210
へ有効電力を送る場合は系統101から系統201へ有効電力
を融通している。

以上の関係を第11図で説明する。第11図の縦軸は直流
電圧E_dであり、横軸は第10図の変換装置110から変換装
置210の方向に流れる直流電流I_dを正として示してい
る。第11図の直線は変換装置210の動作特性を示すも
ので直流電流I_dが正の方向に流れている場合でも負の方
向に流れている場合でも、変換装置210内のAVR920の作
用により直流電圧E_dを直流電圧基準設定器97で設定され
た直流電圧基準E_dpに等しくするよう動作していること
を示している。すなわち直流電流I_dが負の値から正の値
になるに従ってａ点から点、E_dp,b点と直流電圧E_dをE
_dpとするよう移ってゆく。第11図の曲線および曲線
は変換装置110の動作を示している。曲線および曲線
は変換装置110がAPR910の作用により変換装置110が変
換装置210との間で授受する有効電力Ｐを有効電力基準
設定器96で設定された有効電力基準P_dpに等しくするよ
う動作していることを示している。曲線は有効電力基
準P_dpが正の値の動作曲線を示しており、曲線は有効
電力基準P_dpが負の値の動作曲線を示している。有効電
力Ｐは直流電圧E_dと直流電流I_dを用いてＰ＝E_d×I_d （９）と表わされる。すなわち曲線および曲線は（９）式
のＰをP_dpとすることにより得られ、直流電圧E_dと直流
電流I_dに反比例する曲線となっている。ちなみに有効電
力基準P_dpが零の場合は第11図のＯとＺ点とE_dを通る直
線となる。

さて、変換装置110の有効電力基準P_dpが正の場合にお
ける変換装置110と変換装置210との有効電力の授受につ
いて説明する。第11図において変換装置110は曲線上
で運転するよう動作しており、変換装置210は直線上
で運転するよう動作している。このため変換装置110で
は直流電圧E_dがE_dpとなり、変換装置210では有効電力Ｐ
がP_dpとなるｂ点で電力の授受が行われることになる。
これは変換装置110から変換装置210に向って有効電力が
送られていることを示している。逆に変換装置110の有
効電力基準P_dpが負の場合には第11図の曲線と直線
の交点である点で変換装置110と変換装置210の運転が
行われ、変換装置110は変換装置210から有効電力を受電
していることを示している。また有効電力基準P_dpが零
の場合、変換装置110と変換装置210はＺ点で運転を行う
ことになり、両変換装置の間で有効電力の授受は行わな
いことになる。ただしこの場合でも変換装置110は系統1
01と変換装置210は系統201と各々無効電力の授受を行う
運転を続けている。

（発明が解決しようとする課題）第10図の従来例には次の如き不具合がある。すなわ
ち、直流電圧一定制御を行っている変換装置210が故障
等により運転を停止した場合、有効電力一定制御を行っ
ている変換装置110は系統101との間で無効電力の授受を
行う運転が可能であるにもかかわらず運転を停止せざる
を得ないという不具合である。もちろん、有効電力一定
制御を行っている変換装置110が運転を停止しても直流
電圧一定制御を行っている変換装置210は第11図の直流
電流が零となるＺ点で運転が継続でき、系統201との間
で無効電力の授受が行える。

本発明の目的は上記従来例のもつ不具合を解決するも
ので、変換装置を直流端子を介してあるいは直流線路を
介して、複数台並列に接続し、各変換装置間で有効電力
の授受を行っている系統連系装置で、突然運転を停止す
る変換装置があっても残りの変換装置の運転を安定に続
けることができるようにする系統直流連系装置の制御装
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）上記発明の目的を達成する手段は下記の如くである。

変換装置を直流端子あるいは直流線路を介して複数台
並列に接続し、各変換装置間で有効電力の授受を行う系
統連系装置において、各変換装置の交流系統と授受する
有効電力を制御する制御装置を、交流系統と授受する有
効電力を有効電力基準値と等しくするよう制御する有効
電力一定制御および直流電圧を直流電圧基準値と等しく
するよう制御する直流電圧一定制御とで構成し、連系運
転を行っている各変換装置の該有効電力一定制御の出力
信号が該直流電圧一定制御の出力信号の下限値として入
力されている場合には、１台の変換装置の直流電圧基準
値を、残りの変換装置の直流電圧基準値よりも大きくあ
るいは等しくして制御させ、連系運転を行っている各変
換装置の該有効電力一定制御の出力信号が該直流電圧一
定制御の出力信号の上限値として入力されている場合に
は１台の変換装置の直流電圧基準値を、残りの変換装置
の直流電圧基準値よりも小さくあるいは等しく設定する
ようにしたものである。

（作用）上記問題を解決するための手段がどのように作用する
か説明する。連系運転を行っている各変換装置の有効電
力一定制御の出力信号がその変換装置の直流電圧一定制
御の出力信号の下限値として入力されている場合、直流
電圧基準値が他方の変換装置の直流電圧基準値より大き
く設定されている変換装置では直流電圧一定制御により
直流電圧を一定に制御し、残りの変換装置では有効電力
一定制御により有効電力を一定に制御する。

連系運転を行っている各変換装置の有効電力一定制御
の出力信号が、その変換装置の直流電圧一定制御の出力
信号の上限値として入力されている場合、直流電圧基準
値が他方の変換装置の直流電圧基準値より小さく設定さ
れている変換装置では直流電圧一定制御により直流電圧
を一定に制御し、残りの変換装置では有効電力一定制御
により有効電力を一定に制御する。

（実施例）第１図は本発明による実施例の構成を説明する図、第
２図は実施例の動作を説明する図をそれぞれ示してい
る。

第１図では第10図と同じ機能を遂行する装置には同じ
符号を付してある。90は有効電力制御装置を示してい
る。有効電力一定制御の出力信号が直流電圧一定制御の
出力信号の上限値として入力されている場合について説
明する。変換装置110および変換装置210は同じ機能を遂
行する有効電力制御装置90を有している。有効電力制御
装置90は有効電力一定制御装置910と直流電圧一定制御
装置920とから構成されている。有効電力一定制御装置9
10は有効電力検出器73からの有効電力Ｐを有効電力基準
P_dpと一致させるよう制御する有効電力指令PAPRを直流
電圧一定制御装置920の出力信号の上限値として出力
し、直流電圧一定制御装置920は直流電圧検出器72から
の直流電圧E_dを直流電圧基準E_dpと一致させるよう制御
する値が、有効電力指令PAPRよりも小さければその値
を、大きければ有効電力指令PAPRを有効電力指令P_refと
してゲート制御回路81に出力する。ゲート制御回路81は
有効電力指令P_refと無効電力基準設定器82からの無効電
力指令Q_refからインバータ10の通電時間幅を決定するゲ
ート信号を出力する。

変換装置110と変換装置210の有効電力基準P_dpと直流
電圧基準E_dpと無効電力基準Q_refと有効電力指令P_refは
異なることが多い。このため、以降変換装置110内のP_dp
をP_dp1,E_dpをE_dp1,Q_refをQ_ref1,P_refをP_ref1と呼び、変
換装置210内のP_dpをP_dp2,E_dpをE_dp2,Q_refをQ_ref2,P_ref
をP_ref2にそれぞれ設定しているとする。

直流電基準E_dp1とE_dp2はどちらが小さくてもよいが、
ここでは直流電圧基準E_dp1が直流電圧基準E_dp2より大き
く設定されているとして説明する。この場合、有効電力
基準P_dp1とP_dp2は同じ正の値が設定されているとする。

実施例の作用を第２図を用いて説明する。

第２図は第11図と同様に縦軸に直流電圧E_dをとり、横
軸に変換装置110から変換装置210へ向う直流電流I_dを正
として示しており、変換装置110と変換装置210の動作を
それぞれ実線アと点線イとして示している。

まず、変換装置110の動作を示す実線アについて説明
する。直流電流I_dが負の値から正の値になるに従ってａ
点からZ1点を経てｂ点までの直線上を移動する。このと
き変換装置110内のAPR910は有効電力基準P_dp1が正の値
となっているため、ｂ点とｘ点とｃ点を通る直流電圧E_d
と直流電流I_dの積が有効電力基準P_dp1となるよう有効電
力指令値PAPRをAVR920の出力信号の上限値として出力し
ている。

しかし有効電力指令値PAPRは、ａ点からZ1点を経てａ
点に至る直前までは有効電力Ｐが有効電力基準P_dp1以下
であるため、変換装置110内の減算器94の出力が正とな
っており、演算増巾器91の作用により、AVR920が直流電
圧E_dを直流電圧基準値E_dp1に等しくするよう制御した値
よりも大きな値が出力されている。これにより直流電圧
E_dを直流電圧基準値E_dp1に等しくするよう制御した値は
上限値よりも小さいのでその値がP_ref1としてゲート制
御回路81に出力される。ｂ点からｘ点を経てｃ点に向か
う動作は、変換装置110がｂ点での直流電流以上に直流
電流を変換装置210に向って流そうとした場合、変換装
置110内のAVR920の制御による値は、その上限値として
入力されるAPR910の出力信号である有効電力指令PAPRよ
り大きくなる。つまり、上限値である有効電力指令PAPR
が有効電力指令P_ref1としてゲート制御回路81に出力さ
れることにより行われる動作となっている。このため直
流電圧E_dを直流電圧基準E_dp1とすることができなくな
る。

以上により変換器110は直流電流I_dを負の値から正の
値に向けて大きくしていくとき、第11図のａ点とZ1点を
経てｂ点に至り、さらにｂ点からｘ点を経てｃ点に向う
動作となることが分かる。

次に変換装置210の動作を示す点線イについて説明す
る。第２図では変換装置110から変換装置210へ向かう直
流電流I_dを正としている。これは変換装置110が系統100
から変換装置110に有効電力Ｐを送っている状態を正と
していることを示しており、変換装置が交流電力を直流
電力として送り出している動作すなわち順変換と言われ
る動作を示している。逆に変換装置が直流電力を交流電
力として送り出す動作は逆変換と呼ばれるが、変換装置
110が逆変換を行っている場合に直流電流I_dを負として
いる。変換装置210では変換装置110が順変換となってい
るとき逆変換動作を行っており、変換装置110が逆変換
動作を行っているとき順変換動作を行っている。すなわ
ち、変換装置110と変換装置210では順変換と逆変換の動
作が逆に行われている。故に第２図において変換装置21
0に関しては直流電流I_dの正の方向を変換装置210から変
換装置110へ向かう方向を正と考えれば、変換装置210の
動作は点線イの如く同じ図面（第２図）上に表わされ
る。変換装置210内の直流電圧基準値はE_dp2になってい
るため、変換装置210に関して直流電流I_dを負から正に
向かって大きくしていけば変換装置210内のAVR920の作
用によりa1点からZ2点を経てb1点に至り、さらに直流電
流I_dを大きくすれば変換装置210内のAPR910の作用によ
り直流電圧E_dと直流電流I_dの積が有効電力基準P_dp2に等
しくなる曲線上をb1点からc1点に向かう方向に動作点を
移してゆく。

これまで第２図を用いて変換装置110と変換装置210の
動作を各々説明してきたが、変換装置110と変換装置210
は連系されており有効電力の授受を行っている。変換装
置110と変換装置210が第２図に示す実線アおよび点線イ
の動作を行っているときには第２図のｘ点で動作が行わ
れることになる。これは変換装置110は直流電圧E_dをE
_dp1に上げようとし、変換装置210が直流電圧E_dをE_dp2ま
で下げようとするため、変換装置110も変換装置210も直
流電流I_dを変換装置110から変換装置210に向かって増や
そうとする。しかし変換装置110の有効電力設定値P_ref1
が正であることにより、変換装置110は直流電圧E_dをE
_dp2まで下げるｘ点まで動作点を移動する。これによ
り、変換装置210もAVR910の作用でｘ点で運転を行うこ
とになる。この状況では直流E_dをE_dp2として有効電力を
変換装置110から変換装置210へ送っている。

変換装置110と変換装置210が第２図のｘ点で運転を行
っているとき変換装置110が運転を停止しても、変換装
置210は変換装置110からの直流電流I_dが零となることに
よりZ2点に動作点を移動して運転を続けることができ
る。また変換装置210が運転を停止しても、変換装置110
は変換装置210への電流が零となることにより、Z1点に
動作点を移して運転を続けることができる。

これは連系している２台の変換装置のうち１台が運転
をやめた場合でも残りの１台の変換装置が系統との間で
無効電力の授受を行う運転ができる効果を示している。

第３図はAPR910の出力信号がAVR920の出力信号の下限
値として入力されている場合の実施例の構成を説明する
図で第４図はその実施例の動作を説明する図である。こ
の場合変換装置210の直流電圧基準E_dp2は変換装置110の
直流電圧基準E_dp1より大きく設定されているとして説明
する。また、説明の都合上、変換装置110の有効電力基
準P_dp1も変換装置210の有効電力基準P_dp2も負の値とし
ている。第４図の実線が変換装置110の動作を示してお
り、点線が変換装置210の動作を示している。第４図で
は変換装置110と変換装置210がともに運転しているとと
もにはｙ点が動作点となっており、変換装置210が停止
したときには変換装置110はZ1点で運転が行え、変換装
置110が停止したときには変換装置210はZ2点で運転が行
えることを示している。この場合にも連系している２台
の変換装置のうち１台が運転をやめた場合でも残りの１
台の変換装置が系統との間で無効電力の授受を行う運転
ができることが分かる。

第５図と第６図はさらに別の実施例を説明する図であ
る。第５図は３台の変換装置を直流端子を介して並列に
接続して有効電力の授受を行う３台の変換装置による系
統連系装置を示す図である。第６図は第５図の各変換装
置の動作を説明する図である。第５図は第１図と同じ機
能の装置には同じ符号を付している。300は系統を示し
ており、310は変換装置を示している。変換装置310は第
１図の変換装置110あるいは変換装置210と同じ構成であ
るが、有効電力基準P_dpはP_dp3に設定されており、直流
電圧基準E_dpはE_dp3に設定されており、無効電力基準Q
_refはQ_ref3に設定している。

第６図は変換装置110と変換装置210と変換装置310内
の各APRの出力信号が各AVRの出力信号の上限値として入
力されていて直流電圧基準がE_dp1＞E_dp2＞E_dp3となるよ
う設定されており、また各有効電力基準P_dp1,P_dp2およ
びP_dp3が正の値を設定されている状況を示している。第
６図中実線アは変換装置110の動作を示し、点線イは変
換装置210の動作を示し、一定鎖線ウは変換装置310の動
作をそれぞれ示している。第２図と同様に直流電圧基準
E_dpが最小に設定されている変換装置310のみ直流電圧I_d
の向きを変換装置110および変換装置210での直流電流I_d
の向きと逆にして描いてある。変換装置110と変換装置2
10と変換装置310が連系して運転している場合、変換装
置110の動作点はx1点となり順変換を行って直流電流I_d1
を流し、変換装置210の動作点はx2点となり、順変換を
行って直流電流I_d2を流している。変換装置310は直流電
圧E_dをE_dp3に維持するとともに逆変換を行って直流電流
I_d1とI_d2の和の直流電流I_dp3を得ている。すなわちＰ＝（I_d1＋I_d2）×E_dp3 で表わされる有効電力Ｐを系統300に送り出している。

この運転状態で変換装置110が運転を停止しても、変
換装置210と変換装置310はx2点で運転が継続できる。ま
た変換装置210が運転を停止しても、変換装置210と変換
装置310はx1点で運転できる。変換装置310が運転を停止
した場合には変換装置110と変換装置210の動作は第２図
の如くなるため、第２図のｘ点が動作点となる。ちなみ
に変換装置310が運転を停止した場合、変換装置210の運
転が順変換から逆変換に変化することになるが、これを
防止するための手段がいくつかある。その１つは変換装
置110と変換装置210の各直流電圧基準値E_dpを等しくE
_dp1に設定しておく方法である。これにより変換装置310
が運転を停止した場合に変換装置110と変換装置210のAV
Rの作用により、両変換装置とも直流電圧E_dをE_dp1にす
るよう動作し、有効電力Ｐの授受を行わず、変換装置11
0と系統100との間でまた変換装置210と系統200との間で
無効電力の授受を行う運転が継続できる。

［発明の効果］以上説明した如く、本発明には次の如き効果がある。

変換装置を直流端子あるいは直流線路を介して複数台
並列に接続し、各変換装置間で有効電力の授受を行う系
統連系装置において、各変換装置の交流系統と授受する
有効電力を制御する制御装置を、交流系統と授受する有
効電力を有効電力基準値と等しくするよう制御する有効
電力一定制御および直流電圧を直流電圧基準値と等しく
するよう制御する直流電圧一定制御とで構成し、連系運
転を行っている各変換装置の該有効電力一定制御の出力
信号が該直流電圧一定制御の出力信号の下限値として入
力されている場合には１台の変換装置の直流電圧基準値
を、残りの変換装置の直流電圧基準値よりも大きくある
いは等しくして制御させ、連系運転を行っている各変換
装置の該有効電力一定制御の出力信号が該直流電圧一定
制御の出力信号の上限値として入力されている場合には
１台の変換装置の直流電圧基準値を、残りの変換装置の
直流電圧基準値よりも小さくあるいは等しくして制御さ
せる手段を有するよう系統連系装置の制御装置を構成す
ることにより、連系運転を行っている１台の変換装置が
故障等で運転を停止しても残りの変換装置を停止させず
運転を行うことができるという効果がある。

以上では連系運転を行っている１台の変換装置の運転
を停止した場合としたが、運転できる変換装置が１台の
みとなっても、この１台の運転を継続できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による１実施例の系統連系装置の構成例
を説明する図、第２図は第１図の実施例の動作を説明す
る図、第３図は本発明による他の実施例の系統連系装置
の構成例を説明する図、第４図は第３図の実施例の動作
を説明する図、第５図は本発明による他の実施例を説明
する３台の電圧源形自励式変換装置による系統連系装置
の構成を説明する図、第６図は第５図の実施例の動作を
説明する図、第７図は電圧源形自励式変換装置を説明す
る図、第８図は電圧源形自励式変換装置を構成するイン
バータ主回路の１構成例を説明する図、第９図は第８図
のインバータ主回路の動作原理を説明する図、第10図は
系統連系装置の従来例の構成を説明する図、第11図は第
10図の従来例の系統連系装置の動作を説明する図であ
る。 10……インバータ、20……直流コンデンサ、30……連系
リアクトル、40……変圧器、60……直流リアクトル、71
……変流器、72……直流電圧検出器、73……有効電力検
出器、81……ゲート制御回路、82……無効電力基準設定
器、90……有効電力制御装置、91,92……誤差信号増幅
器、94,95……減算器、96……有効電力基準設定器、97
……直流電圧基準設定器、100,200……交流系統、910…
…有効電力一定制御装置、920……直流電圧一定制御装
置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村尚未東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者広瀬俊一東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (72)発明者井野口晴久東京都府中市東芝町１番地株式会社東芝府中工場内 (56)参考文献特開昭59−92729（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−148625（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電力を直流電力に変換したり又逆に直
流電力を交流電力に変換し、交流系統と直流線路との間
で電力の授受を行う電圧源形自励式電力変換装置を電圧
源形自励式電力変換装置の直流端子を介してあるいは直
流線路を介して複数台並列に接続し、各電圧源形自励式
変換装置の間で電力の授受を行なう系統連系装置におい
て、上記各電圧源形自励式変換装置が交流系統と授受す
る有効電力の制御装置を、交流系統と授受する有効電力
を有効電力基準値と等しくするよう制御する有効電力一
定制御および直流電圧を直流電圧基準値と等しくするよ
う制御する直流電圧一定制御とで構成し、該有効電力一
定制御の出力信号を該直流電圧一定制御の出力信号の上
限として入力し、各電圧源形自励式電力変換装置の制御
装置のうち連系運転を行っている１台の電圧源形自励式
電力変換装置の制御装置の直流電圧基準値を連系運転を
行っている残りの電圧源形自励式電力変換装置の制御装
置の直流電圧基準値よりも小さくあるいは等しく設定す
ることを特徴とする系統直流連系装置の制御装置。
【請求項２】交流電力を直流電力に変換したり又逆に直
流電力を交流電力に変換し、交流系統と直流線路との間
で電力の授受を行う電圧源形自励式電力変換装置を電圧
源形自励式電力変換装置の直流端子を介してあるいは直
流線路を介して複数台並列に接続し、各電圧源形自励式
変換装置の間で電力の授受を行なう系統連系装置におい
て、上記各電圧源形自励式変換装置が交流系統と授受す
る有効電力の制御装置を、交流系統と授受する有効電力
を有効電力基準値と等しくするよう制御する有効電力一
定制御および直流電圧を直流電圧基準値と等しくするよ
う制御する直流電圧一定制御とで構成し、該有効電力一
定制御の出力信号を該直流電圧一定制御の出力信号の下
限値として入力し、各電圧源形自励式電力変換装置の制
御装置のうち連系運転を行っている１台の電圧源形自励
式電力変換装置の制御装置の直流電圧基準値を連系運転
を行っている残りの電圧源形自励式電力変換装置の制御
装置の直流電圧基準値よりも大きくあるいは等しく設定
することを特徴とする系統直流連系装置の制御装置。