JP6793876B1 - 電力変換システム - Google Patents
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Abstract
Description
<システムの全体構成>
図1は、実施の形態1に従う電力変換システム100の概略構成を示す図である。図1を参照して、電力変換システム100は、単極構成の直流送電系統の電力を制御するためのシステムである。直流系統14を構成する正極側の直流送電線14Pおよび負極側の直流送電線14Nを介して、2つの交流系統12,12A間で電力が送受される。交流系統12,12Aは、3相交流系統である。例えば、直流系統14は、静電容量を有する直流送電線である。
図2は、電力変換装置1をMMC変換方式により構成した場合の概略構成図である。図2を参照して、電力変換装置1は、互いに直列接続された複数のサブモジュール(図2中の「SM」に対応)7を含むMMC変換器によって構成されている。
インピーダンス回路41の各種の構成について説明する。
図4〜図7を参照して、インピーダンス回路41が主にリアクトルにより構成される例について説明する。図4は、インピーダンス回路41として空心リアクトルを適用した例を示す図である。
図8〜図12を参照して、インピーダンス回路41が変圧器により構成される例について説明する。図8は、インピーダンス回路41として計器用変圧器を適用した例を示す図である。
図13は、インピーダンス回路41としてフィルタ回路を適用した例を示す図である。図13を参照して、インピーダンス回路41としてのフィルタ回路56は、リアクトル58と、コンデンサ57とを並列接続した並列回路である。なお、リアクトル58は、上述した空心リアクトル43、鉄心リアクトル44およびギャップ付き鉄心リアクトル45のいずれであってもよい。
図4〜図13において、インピーダンス回路41の構成例について説明した。ここでは、インピーダンス回路41のインダクタンスの設定方式について説明する。
実施の形態1によると、変圧器13の中性点62をインピーダンス回路41を介して接地することにより、自励式の電力変換器2の対地直流電位を固定しつつ、電力変換器2の交流側または直流側で地絡事故が発生した際に流れる事故電流を低減することができる。
実施の形態1では、図1に示すように変圧器13の中性点62にインピーダンス回路41を接続する構成について説明した。実施の形態2では、変圧器13の中性点62および変圧器13Aの中性点62Aにインピーダンス回路を接続する構成について説明する。
実施の形態2によると、各中性点62,62Aにインピーダンス回路41および開閉器を直列接続することにより、通常時および事故発生時のいずれの場合においても、1つの中性点のみをインピーダンス回路41を介して接地することができる。そのため、ループ電流を防止しつつ、各電力変換器2,2Aの対地直流電位を固定することができる。
上述した実施の形態1では、中性点62とグランドとの間にインピーダンス回路41を接続する構成について説明した。実施の形態3では、交流線路64とグランドとの間にインピーダンス回路を接続する構成について説明する。
実施の形態3によると、変圧器13の構成を制限することなく、実施の形態1と同様の利点が得られる。
上述した実施の形態では、電力変換器2の交流側(例えば、中性点62および交流線路64の各相)をインピーダンス回路41を介して接地する構成について説明した。実施の形態4では、電力変換器2の直流側をインピーダンス回路を介して接地する構成について説明する。
実施の形態4によると、直流送電線14P,14Nをそれぞれインピーダンス回路71,72を介して接地することにより、自励式の電力変換器2の対地直流電位を固定しつつ、通常時および事故時に流れる電流を低減することができる。
図17は、実施の形態5に従う電力変換システム100Dの概略構成を示す図である。図17を参照して、電力変換システム100Dでは、電力変換器2の直流側の対地インピーダンスが正極および負極で平衡するように構成される。
実施の形態5によると、電力変換器2の正極側および負極側の対地インピーダンスを平衡をとるように設計することで、電力変換器2の対地直流電位を固定することができる。
(1)上述した実施の形態1では、インピーダンス回路41の各種構成例について説明したが、当該構成に限られない。例えば、インピーダンス回路41として電力変換器を用いる構成であってもよい。
Claims (13)
- 第1交流系統と直流系統との間で電力変換を行なう自励式電力変換器と、
一次側が前記第1交流系統に接続され、二次側が前記自励式電力変換器に接続され、かつ当該二次側がY結線された第1変圧器と、
前記第1変圧器の二次側の中性点とグランドとの間に接続された第1インピーダンス回路とを備え、
前記第1変圧器の二次側の中性点は直接接地されておらず、
前記第1インピーダンス回路は、リアクトルを含むがコンデンサを含まない第1の回路で構成されるか、または他の変圧器を含む、電力変換システム。 - 前記リアクトルは、空心リアクトル、鉄心リアクトルまたはギャップ付き鉄心リアクトルである、請求項1に記載の電力変換システム。
- 前記第1インピーダンス回路は、前記第1の回路で構成され、
前記リアクトルは、鉄心リアクトルまたはギャップ付き鉄心リアクトルであり、
前記第1の回路は、前記鉄心リアクトルと抵抗とが直列接続された直列回路、または、前記ギャップ付き鉄心リアクトルと前記抵抗とが直列接続された直列回路で構成されている、請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記第1インピーダンス回路は、前記他の変圧器を含み、
前記他の変圧器は、計器用変圧器である、請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記第1インピーダンス回路は、前記計器用変圧器と抵抗とが直列接続された直列回路で構成されている、請求項4に記載の電力変換システム。
- 前記第1インピーダンス回路は、前記計器用変圧器とヒューズとが直列接続された直列回路で構成されている、請求項4に記載の電力変換システム。
- 前記第1インピーダンス回路は、前記他の変圧器を含み、
前記他の変圧器は、接地用変圧器である、請求項1に記載の電力変換システム。 - 第1交流系統と直流系統との間で電力変換を行なう自励式電力変換器と、
一次側が前記第1交流系統に接続され、二次側が前記自励式電力変換器に接続された第1変圧器と、
前記第1変圧器の二次側の中性点とグランドとの間、または、前記第1変圧器の二次側および前記自励式電力変換器を接続する交流線路と前記グランドとの間に接続された第1インピーダンス回路とを備え、
前記第1変圧器の二次側の中性点は直接接地されておらず、
前記第1インピーダンス回路は、リアクトルおよび他の変圧器のいずれか一方を含み、
一次側が第2交流系統に接続された第2変圧器と、
前記自励式電力変換器と前記直流系統を介して接続され、かつ前記第2変圧器の二次側に接続された他の自励式電力変換器と、
前記第2変圧器の二次側の中性点とグランドとの間、または、前記第2変圧器の二次側および前記他の自励式電力変換器を接続する交流線路と前記グランドとの間に接続された第2インピーダンス回路と、
前記第1インピーダンス回路と直列接続された第1開閉器と、
前記第2インピーダンス回路と直列接続された第2開閉器とをさらに備え、
前記第2変圧器の二次側の中性点は直接接地されておらず、
前記第2インピーダンス回路は、前記リアクトルおよび前記他の変圧器のいずれか一方を含み、
前記第1開閉器および前記第2開閉器のうちの一方は閉路されており、他方は開路されている、電力変換システム。 - 第1交流系統と直流系統との間で電力変換を行なう自励式電力変換器と、
一次側が前記第1交流系統に接続され、二次側が前記自励式電力変換器に接続された第1変圧器と、
前記第1変圧器の二次側の中性点とグランドとの間、または、前記第1変圧器の二次側および前記自励式電力変換器を接続する交流線路と前記グランドとの間に接続された第1インピーダンス回路とを備え、
前記第1変圧器の二次側の中性点は直接接地されておらず、
前記第1インピーダンス回路は、他の変圧器を含み、
前記他の変圧器の二次側に接続された他の電力変換器をさらに備え、
前記他の変圧器の一次側が前記中性点と前記グランドとの間に接続される場合、前記他の電力変換器は、前記中性点および前記グランド間の電圧と、前記他の変圧器の一次側電圧との差電圧が閾値電圧未満となるように、前記他の変圧器の二次側電圧を制御する、電力変換システム。 - 第1交流系統と直流系統との間で電力変換を行なう自励式電力変換器と、
一次側が前記第1交流系統に接続され、二次側が前記自励式電力変換器に接続された第1変圧器と、
前記第1変圧器の二次側の中性点とグランドとの間、または、前記第1変圧器の二次側および前記自励式電力変換器を接続する交流線路と前記グランドとの間に接続された第1インピーダンス回路とを備え、
前記第1変圧器の二次側の中性点は直接接地されておらず、
前記第1インピーダンス回路は、他の電力変換器を含み、
前記中性点に交流電圧が印加されている場合、前記他の電力変換器は、前記中性点および前記グランド間の電圧と、前記他の電力変換器の出力電圧との差電圧が閾値電圧未満となるように、前記出力電圧を制御し、
前記中性点に直流電圧が印加されている場合、前記他の電力変換器は、前記出力電圧をゼロ電圧に制御する、電力変換システム。 - 第1交流系統と直流系統との間で電力変換を行なう自励式電力変換器と、
一次側が前記第1交流系統に接続され、二次側が前記自励式電力変換器に接続された第1変圧器と、
前記第1変圧器の二次側の中性点とグランドとの間、または、前記第1変圧器の二次側および前記自励式電力変換器を接続する交流線路と前記グランドとの間に接続された第1インピーダンス回路とを備え、
前記第1変圧器の二次側の中性点は直接接地されておらず、
前記第1インピーダンス回路は、リアクトルおよび他の変圧器のいずれか一方を含み、
前記第1インピーダンス回路のインダクタンスと、予め定められた静電容量とから規定される共振周波数と、前記自励式電力変換器を制御するための制御周波数との差分である差分周波数が閾値以上となるように、前記インダクタンスが設定され、
前記予め定められた静電容量は、前記自励式電力変換器が接続される前記直流系統と前記グランドとの間の浮遊静電容量、または、前記自励式電力変換器と前記グランドとの間の浮遊静電容量である、電力変換システム。 - 前記第1インピーダンス回路は、前記リアクトルとコンデンサとが並列接続されたフィルタ回路で構成されており、
前記フィルタ回路は、前記自励式電力変換器の出力電圧の基本波成分および三次高調波成分を減衰させる、請求項8または請求項11に記載の電力変換システム。 - 前記自励式電力変換器は、モジュラーマルチレベル変換方式の電力変換器である、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の電力変換システム。
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