JP6591064B2 - 電力変換システム - Google Patents
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Description
上記電力変換システムは、主要電源系統に接続されて電力供給かつ上記直流母線の電圧制御を担う主要電力変換装置が運転を停止した場合に、残りの電力変換装置の内で主要電源系統以外の他の電源系統に接続された第1の電力変換装置が、運転を停止した上記主要電力変換装置に代わり、上記直流母線を介して、上記残りの電力変換装置の内の上記第1の電力変換装置を除く他の電力変換装置に接続された負荷系統へ電力を供給するものであって、他の電源系統に接続された上記第1の電力変換装置は、上記直流母線の間に接続された直流コンデンサの電圧値および上記直流母線の間に接続された複数の直流コンデンサの電圧の合成値のいずれか一方の値が一定の直流電圧に保持される電力変換器と、上記電力変換器の動作を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、
上記直流母線に流れる直流電流を検出する直流電流検出部と、
上記直流母線の間に接続された直流コンデンサの電圧値および上記直流母線の間に接続された複数の直流コンデンサの電圧の合成値のいずれか一方の値を、直流コンデンサ電圧として検出する直流コンデンサ電圧検出部と、
上記直流コンデンサ電圧検出部で検出された直流コンデンサ電圧が直流電圧指令値に追従するように上記直流コンデンサ電圧を制御するための直流電流制御量を算出する直流コンデンサ電圧制御部と、
上記直流コンデンサ電圧制御部で算出された上記直流電流制御量および直流電流指令値に基づいて、新たな直流電流指令値を算出するとともに、上記直流電流検出部で検出された上記直流電流が上記新たな直流電流指令値に追従するように制御する直流電流制御部と、
上記新たな直流電流指令値に基づいて上記自己消弧型半導体スイッチング素子を駆動する電圧指令分配部と、
を備え、
上記直流コンデンサ電圧の変動と電力供給かつ上記直流母線の電圧制御を担う上記主要電力変換装置が運転を停止したことを感知すると、上記直流コンデンサ電圧制御部および上記直流電流制御部により、上記直流コンデンサ電圧の充放電電流を補償して、直流送電電流量を上記他の電源系統から供給される電気量に応じて調整するものである。
以下、この発明の実施の形態1による電力変換システムについて、図1〜図4を用いて説明する。
DC/AC電力変換装置1から送られた電力は、直流母線6P、6Nを通って第1のDC/DC電力変換装置1Aおよび第2のDC/DC電力変換装置1Bに送られ、それぞれ第1のDC/DC電力変換装置1Aおよび第2のDC/DC電力変換装置1Bにより直流母線6P−6N間の直流電圧よりも低い直流電圧に変圧された後、第1の直流系統4Aおよび第2の直流系統4Bに供給される。
高圧側直流電圧Vdc2が概ね定格電圧の10%以上低下し、かつ(高圧側直流電流Idc2)×(高圧側直流電圧Vdc2)=0(零)か否かを判断する(ステップS2)。
ステップ2でYesの場合、すなわち、第1のDC/DC電力変換装置1Aの高圧側から流入する電力量が零となった場合、低圧側直流電圧指令値Vdc1*を第1の直流系統4Aの低圧側直流電圧Vdc1より小さくなるまで電圧を下げる(ステップS3)。これにより、第1のDC/DC電力変換装置1Aに対して第1の直流系統4Aから電力が流入するようになり、図1の実線で示す潮流方向7から破線で示す潮流方向8へと潮流が変更される。
図5はこの発明の実施の形態2による電力変換システムの全体を示す構成図、図6はこの発明の実施の形態2による電力変換システムを構成する自励式の電力変換装置の構成図である。
次に、直流コンデンサ電圧制御部53は、コンデンサ電圧補償制御を行う(ステップS2)。このコンデンサ電圧補償制御では、直流電圧指令値Vdc*と直流コンデンサ電圧検出部51で検出された直流電圧Vdcとの差分をフィードバック制御し、直流電圧Vdcが直流電圧指令値Vdc*に従うように制御する。その際に直流コンデンサ109の電圧低下分を補償して直流コンデンサ109を充電するために必要な誤差電流ΔIcstrを算出して直流電流制御部56へ出力する(ステップS2)。
直流電流制御部56は、この直流電流検出部52より検出された直流電流Idc、交流系統電流電圧検出部50により検出された第1の交流系統102Aの交流電圧Vsysおよび交流電流(Isysq,Isysd)、並びに直流コンデンサ電圧制御部53より算出された誤差電流ΔIcstrを共に入力する。そして、直流電流制御部56は、上記の各入力情報に基づいて第1のDC/AC電力変換装置101Aが第1の交流系統102Aから受電する電力量を算出する(ステップS6)。
そして、ステップS8で直流電流指令値Idc*から誤差電流ΔIcstrを減算した値を新たな直流電流指令値Idc*として算出する(ステップS9)。
そして、この新たな直流電流指令値Idc*と直流電流Idcとの差分をフィードバック制御することで、送電する直流電流Idcが直流電流指令値Idc*に従うよう制御し、この直流電流指令値Idc*を電圧指令分配部57に出力する。
以下、この発明の実施の形態3による電力変換システムについて、図9、図10、図11、図12を用いて説明する。
図9は、実施の形態3による電力変換システムの全体を示す構成図であり、実施の形態1で説明した図1の電力変換システムの構成と同様である。図10は、実施の形態3による電力変換システムを構成する自励式のDC/DC電力変換装置の構成図であり、実施の形態1で説明した図2の自励式のDC/DC電力変換装置の構成とほぼ同様であるが、制御装置の構成および動作が実施の形態1と相違している。図9および図10において、図1および図2と同様の構成部分については同じ符号を付すとともに、その説明を適宜省略する。
図11において、制御装置203は、直流コンデンサ電圧検出部21で、高圧側直流コンデンサ10Bの電圧である高圧側直流コンデンサ電圧を高圧側直流電圧Vdc2として検出する。よって、ここでは直流コンデンサ電圧検出部21で検出される高圧側直流コンデンサ電圧を同じVdc2で表記する。
この誤差電流ΔIcstrは、高圧側直流電圧Vdc2が変動した時に生じるものであり、定常状態では高圧側直流コンデンサ10Bの入力電流と出力電流は等しいため、上記誤差電流ΔIcstrは0に等しいが、事故時に入出力電力のバランスが崩れると、高圧側直流コンデンサ10Bが充放電されるため、入出力電流の差が誤差電流ΔIcstrとして検出される。
また、直流コンデンサ電圧制御部23は、上記の誤差電流ΔIcstrを高圧側直流電圧制御部25に出力する。
また、切替スイッチ28の共通接点28aは、高圧側直流電圧制御部25側の個別接点28cに接続されている。すなわち、高圧側直流電圧制御部25が機能している状態の時には高圧側直流電流制御部26は機能していない。
高圧側直流電圧制御部25では、減算器2501により高圧側電圧指令値Vdc2*と高圧側直流電圧値Vdc2の差分値を計算し、減算器2501が出力する差分値をゲイン2502によりG1倍して電圧差分相当の電力量P*を算出する。
Claims (7)
- 交流電力と直流電力の変換および直流電力と直流電力の変換のいずれか一方の変換を双方向に行う自己消弧型半導体スイッチング素子を備えた自励式の電力変換装置の少なくとも3台以上が互いに直流母線を介して直流で連系して送電を行う電力変換システムにおいて、
上記電力変換システムは、主要電源系統に接続されて電力供給かつ上記直流母線の電圧制御を担う主要電力変換装置が運転を停止した場合に、残りの電力変換装置の内で主要電源系統以外の他の電源系統に接続された第1の電力変換装置が、運転を停止した上記主要電力変換装置に代わり、上記直流母線を介して、上記残りの電力変換装置の内の上記第1の電力変換装置を除く他の電力変換装置に接続された負荷系統へ電力を供給するものであって、他の電源系統に接続された上記第1の電力変換装置は、上記直流母線の間に接続された直流コンデンサの電圧値および上記直流母線の間に接続された複数の直流コンデンサの電圧の合成値のいずれか一方の値が一定の直流電圧に保持される電力変換器と、上記電力変換器の動作を制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、
上記直流母線に流れる直流電流を検出する直流電流検出部と、
上記直流母線の間に接続された直流コンデンサの電圧値および上記直流母線の間に接続された複数の直流コンデンサの電圧の合成値のいずれか一方の値を、直流コンデンサ電圧として検出する直流コンデンサ電圧検出部と、
上記直流コンデンサ電圧検出部で検出された直流コンデンサ電圧が直流電圧指令値に追従するように上記直流コンデンサ電圧を制御するための直流電流制御量を算出する直流コンデンサ電圧制御部と、
上記直流コンデンサ電圧制御部で算出された上記直流電流制御量および直流電流指令値に基づいて、新たな直流電流指令値を算出するとともに、上記直流電流検出部で検出された上記直流電流が上記新たな直流電流指令値に追従するように制御する直流電流制御部と、
上記新たな直流電流指令値に基づいて上記自己消弧型半導体スイッチング素子を駆動する電圧指令分配部と、
を備え、
上記直流コンデンサ電圧の変動と電力供給かつ上記直流母線の電圧制御を担う上記主要電力変換装置が運転を停止したことを感知すると、上記直流コンデンサ電圧制御部および上記直流電流制御部により、上記直流コンデンサ電圧の充放電電流を補償して、直流送電電流量を上記他の電源系統から供給される電気量に応じて調整する電力変換システム。 - 上記直流コンデンサ電圧制御部は、上記直流コンデンサ電圧の直流電圧指令値からの変動分を検出し、その検出した変動分を充放電するための電流量を算出するとともに、上記直流電流指令値と上記直流電流検出部で検出された直流電流との差分と潮流急変を判定する基準値とを比較し、その比較結果に応じて上記直流コンデンサ電圧の上記変動分を充電するための電流量を上記直流電流指令値に加算し、この加算した値を上記他の電源系統から流入する電流量を制御する電流指令値とする請求項1に記載の電力変換システム。
- 上記直流電流制御部は、上記他の電源系統から受電する電気量が、上記直流コンデンサの充電と負荷系統へ供給するための電流量を充分確保可能な値になったことを検出した場合には、上記直流コンデンサ電圧の変動分を充放電するための電流量を上記直流電流指令値から減算し、その減算した値を新たな直流電流指令値とする請求項2に記載の電力変換システム。
- 上記直流電流制御部において直流電流制御で用いる上記他の電源系統から受電する電気量として、電力量または電流量を用いる請求項3に記載の電力変換システム。
- 上記直流電流制御部は、上記直流コンデンサ電圧の変動分を充放電するための電流量を上記直流電流指令値から減算する場合、一定時間で緩やかに減算して新たな直流電流指令値として算出する請求項3または請求項4に記載の電力変換システム。
- 上記制御装置は、上記直流母線の電圧を制御する直流電圧制御部をさらに備え、
上記直流電圧制御部は、上記直流コンデンサ電圧の変動時に、直流電圧指令値と直流電圧検出値の差分を演算して得られる電力量に対して、上記第1の電力変換装置の出力電流量と上記直流コンデンサ電圧制御部で算出された上記直流電流制御量とを加算した値に上記直流コンデンサ電圧を乗算した電力量を、加算して得られた制御量を出力し、上記電圧指令分配部は上記自己消弧型半導体スイッチング素子を駆動する請求項1に記載の電力変換システム。 - 主要電源系統に接続されて電力供給かつ上記直流母線の電圧制御を担う上記主要電力変換装置の運転停止に応じて、上位の系統制御システムから出力される上位指令により、上記直流母線の電圧が直流電圧指令値に追従するように制御されるまでの過渡期間中、上記直流コンデンサ電圧制御部によるコンデンサ電圧制御および上記直流電流制御部による直流電流制御により、直流電圧と潮流を安定化する請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力変換システム。
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