JP7031065B2 - 電力変換装置 - Google Patents
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Description
図1は、直流送電システム1の構成の一例を示す図である。直流送電システム1は、複数の変換所間で電力融通を行う多端子直流送電システムである。直流送電システム1における長距離範囲に点在する交流電気設備2(図中、2-1~2-5)のそれぞれは、電力変換装置10と連系する。交流電気設備2は、発電所(例えば、風力発電所)や、その他の交流系統である。電力変換装置10は、直流系統3(図中、3-1~3-8)を介して他の複数の電力変換装置10と接続されている。以下、電力変換装置10を、変換所と称する場合がある。
制御装置100は、例えば[処理1]~[処理4]を行う。
[処理1]は、制御装置100が、セル50のセルコンデンサ54の電圧(コンデンサ電圧)に基づいて負荷装置80を制御し、直流電力を消費または蓄電する処理である。これによりセルコンデンサ54の過電圧が抑制される。
[処理2]は、制御装置100が、直流事故検出時に、制御演算に用いる直流電力演算量を抑制する処理である。これによりコンデンサ電圧の制御性が向上する。すなわち、コンデンサ電圧が適切な範囲に制御される。
[処理3]は、制御装置100が、直流電流値に基づいて直流事故を検出する処理である。これにより迅速に直流事故が検出される。
[処理4]は、制御装置100が、遮断器の状態と直流電流とに基づいて電力変換器20を再起動させる処理である。これにより迅速に電力変換器20が再起動する。以下、これらの処理について説明する。
まず、変換所の直流側に接続される負荷装置80の動作の詳細について図6を参照しながら説明する。図6は負荷装置80の動作および停止を示す指令値を決定する処理を説明するための図である。
図8は、直流事故時に行われる操作量の演算に関する処理を説明するための図である。制御装置100の内部で制御演算が行われ、セル50を制御するための操作量が導出される。制御装置100は、コンデンサ電圧(直流電圧)と自変換所の直流側に流れる直流電流量とに基づいて直流電力量を導出する。制御装置100は、この直流電力量をフィードフォワード量として利用して、各種の制御演算を行う。直流電力量は、後述する処理3の直流電流に基づいて導出される。
図9は、直流系統3の事故状態と健全状態を検知するための状態検出部A11の処理に関するブロック図である。状態検出部A11の電流急増検出部A12は、入力された直流電流値Idcを基に演算処理を行う。状態検出部A11の状態判定部A13は、電流急増検出部A12の出力を基に演算処理を行う。状態検出部A11のSR-FF部は、電流急増検出部A12の演算結果と、状態判定部A13の演算結果とに基づいて、直流系統3が健全状態であるか、事故状態であるかを示す直流事故検出信号X8を出力する。
(1)制御装置100が、下記の式(1)のように各アームから出力されるアーム電流の総和の半分の量を求める。
(iarmpu+iarmnu+iarmpv+iarmnv+iarmpw+iarmnw)/2・・・式(1)
(3)制御装置100は、負側アーム40Nの各相の総和iarmnu+iarmnv+iarmnwを求める。
(4)制御装置100は、直流遮断器210に流れる電流を検出し、接点を共有する線路の電流の各和を求める。
(5)制御装置100は、後述の2レベル変換器のように電力変換器20の直流側にエネルギーバッファとしてのコンデンサを有し直流側の電圧を検出している場合、交流側の有効電力を直流電圧で除算することによって直流電流を求める。交流側の有効電力は、例えば、電流センサCTの検知結果や、電流センサVTの検知結果等に基づいて導出してもよい。
図10は、事故除去後に電力変換器20がスイッチング動作を再開するか否かが決定される処理に関するブロック図である。制御装置100の再起動判定部A20は、ゲートブロック中において、自変換所の直流遮断器210の開閉状態信号と直流電流とを用いて、電力変換器20のスイッチング動作を再開することができるか否かを判定する。以下、再起動判定部A20の処理について説明する。
より具体的には、送電システムが非定常状態の場合における運転継続性能を向上した電力変換装置を提供することができる。
以下、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、電力変換器20の機能構成が、第1実施形態の電力変換器20の構成と異なる。以下、第1実施形態との相違点について説明する。
Claims (12)
- 少なくとも3つのレグを含み、
前記レグのそれぞれは、
一以上のセルを含むアームと、
前記アームの交流側に接続されたインダクタンスと、
前記インダクタンスに流れる電流を検出する電流検出部と、を含み、
前記3つのレグのうち、第1レグはU相、第2レグはV相、第3レグはW相に接続され、
前記セルは、
スイッチング素子と、
コンデンサと、
前記コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出部と、
制御部により出力された制御信号に基づいて前記スイッチング素子を制御して直流側に出力する電力を制御し、前記電圧検出部により検出された前記コンデンサの電圧を前記制御部に提供するセル制御部と、を含み、
交流電力を直流電力または直流電力を交流電力に変換する変換器と、
前記変換器の直流側における正極線と負極線または接地線との間に接続される負荷装置と、
前記変換器に含まれる前記電圧検出部により検出されたコンデンサの電圧に基づいて、前記負荷装置に電力を消費または蓄電させるように前記負荷装置を制御する前記制御部と、を備える
電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記コンデンサの電圧が第1閾値を超えた場合に、前記負荷装置に電力を消費または蓄電させるように前記負荷装置を制御し
前記コンデンサの電圧が第2閾値以下になった場合に、前記負荷装置に電力を消費または蓄電させるように前記負荷装置を制御することを停止する、
請求項1に記載の電力変換装置。 - 前記第1閾値は、過電圧が生じている状況に応じた電圧であり、
前記第2閾値は、前記第1閾値よりも小さい定格レベル以下の電圧である、
請求項2に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
直流側の系統で事故が発生したことを示す信号を取得していない場合、前記直流側に流れる直流電流と、コンデンサの電圧を検出する電圧検出部により検出されたコンデンサの電圧とに基づく制御値に基づいて、前記変換器を制御するための制御信号を生成し、
前記直流側の系統で事故が発生したことを示す信号を取得した場合、前記直流側に流れる直流電流と前記電圧検出部により検出されたコンデンサの電圧とに基づく制御値を制限した制限制御値に基づいて、前記制御信号を生成する、
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記直流側と前記直流側に接続された複数の直流送電路とのそれぞれの接点のうち少なくとも1つには直流遮断器が接続され、
前記制御部は、前記直流遮断器の開閉状態を制御可能である、
請求項1から4のうちいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記直流側と前記直流側に接続された複数の直流送電路とのそれぞれの接点のうち少なくとも2つの接点のそれぞれには直流遮断器が接続され、
前記制御部は、前記変換器がゲートブロックしている場合に、前記変換器の直流側に電流が流れておらず、且つ複数の前記直流遮断器のうちいずれかの前記直流遮断器が閉状態である場合に、前記変換器が運転を再開するように前記ゲートブロックを解除する、
請求項5に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
直流側の電流変化率が規定値よりも大きい場合に、前記直流側が事故状態であることを検知し、
前記直流側の電流変化率が前記規定値以下になった場合に直流側が事故状態でなくなったことを検知し、
前記事故状態の検知結果に基づいて、前記変換器を制御する、
請求項5または6に記載の電力変換装置。 - 前記アームは、複数のセルを直列接続して構成され、前記セルはハーフブリッジ回路、もしくはフルブリッジ回路であり、
前記インダクタンスは、前記アームに直列接続されるバッファリアクトルであり、
前記コンデンサは、各セルが有するセルコンデンサである、
請求項1から7のうちいずれかの1項に記載の電力変換装置。 - 少なくとも3つのレグを含み、
前記レグのそれぞれは、
一以上のアームと、
前記アームと並列に1つもしくは、2つ以上直列接続される直流コンデンサと、
前記直流コンデンサの両端の電圧を検出する電圧検出部と、
前記アームの交流側に接続されたインダクタンスと、
前記インダクタンスに流れる電流を検出する電流検出部と、を含み、
前記3つのレグのうち、第1レグはU相、第2レグはV相、第3レグはW相に接続され、
前記アームは、1つのスイッチング素子または、2つ以上のスイッチング素子を直列接続して構成され、
交流電力を直流電力または直流電力を交流電力に変換する変換器と、
前記変換器の直流側における正極線と負極線または接地線との間に接続される負荷装置と、
前記変換器に含まれる前記電圧検出部により検出された前記直流コンデンサの電圧に基づいて、前記負荷装置に電力を消費または蓄電させるように前記負荷装置を制御する制御部と、を備え、
前記直流側と前記直流側に接続された複数の直流送電路とのそれぞれの接点のうち少なくとも1つには直流遮断器が接続され、
前記制御部は、前記直流遮断器の開閉状態を制御可能である、
電力変換装置。 - 前記変換器の交流側は交流電気設備に接続され、
前記交流電気設備は、風力発電所もしくは、交流系統である、
請求項1から9のうちいずれか1項に記載の電力変換装置。 - 前記直流側と前記直流側に接続された複数の直流送電路とのそれぞれの接点のうち少なくとも2つの接点のそれぞれには直流遮断器が接続され、
前記制御部は、
前記変換器がゲートブロックしている場合に、前記変換器の直流側に電流が流れておらず、且つ複数の前記直流遮断器のうちいずれかの前記直流遮断器が閉状態である場合に、前記変換器が運転を再開するように前記ゲートブロックを解除する、
請求項9に記載の電力変換装置。 - 前記制御部は、
前記直流側の電流変化率が規定値よりも大きい場合に、前記直流側が事故状態であることを検知し、前記直流側の電流変化率が前記規定値以下になった場合に直流側が事故状態でなくなったことを検知し、前記事故状態の検知結果に基づいて、前記変換器を制御する、
請求項9または11に記載の電力変換装置。
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PCT/JP2019/021681 WO2020240810A1 (ja) | 2019-05-31 | 2019-05-31 | 電力変換装置 |
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-
2019
- 2019-05-31 WO PCT/JP2019/021681 patent/WO2020240810A1/ja active Application Filing
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