JPH05252751A - 自励式電力変換装置の制御装置 - Google Patents
自励式電力変換装置の制御装置Info
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- JPH05252751A JPH05252751A JP4044871A JP4487192A JPH05252751A JP H05252751 A JPH05252751 A JP H05252751A JP 4044871 A JP4044871 A JP 4044871A JP 4487192 A JP4487192 A JP 4487192A JP H05252751 A JPH05252751 A JP H05252751A
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Abstract
置を破壊することなく、安定に運転の行える自励式電力
変換装置の制御装置を提供すること。 【構成】 自己消弧機能をもつた変換素子で構成される
電力変換器32を具備したの自励式電力変換装置3であ
って、3相電流または3相電圧を2軸変換して得られた
電流またはこれと等価な電流を各々独立に制御する電流
制御回路506、512を備えた自励式電力変換装置の
制御装置は、変換装置3に流れる電流を検出する手段5
03、該電流が規定値を超えたことを判定する手段50
7、規定値を超えたと判定された場合に前記電流制御回
路506、507のうちの一方の電流指令値を切替るた
めの手段508とを有している。
Description
電力補償装置、CVCF(定電圧定周波電源装置)等の自
己消弧機能をもつた変換素子で構成される電力変換器を
具備した自励式電力変換装置の制御装置に関する。
置、CVCF(定電圧定周波電源装置)等の大容量電力変
換装置に自己消弧機能をもった変換素子の適用が進めら
れている。この変換素子を変換器に適用した自励式変換
装置の制御方式として文献 Y.Tokiwa, et. al, "Applic
ation of a digital instantaneous current control f
orstatic induction thyristor converters in the uti
lity line", PCIM'88 Proceedings, に見られるよう
に、3相交流電流を2軸変換して、これらの電流を各々
独立に制御する電流制御回路を備えた制御装置が報告さ
れている。
置を備えた自励式電力変換装置は一般に電圧源として動
作するので、系統事故が発生して系統電圧が急変した場
合、変換装置の電圧もこれに応じて変化しないと系統電
圧と変換装置の電圧の差に応じて電力変換装置に電流が
流れ、場合によってはこの電流値が装置の許容電流を超
えてしまい装置を破壊してしまうという問題があった。
たものであり、事故時の過電流を抑制し、系統事故時に
も装置を破壊することなく、安定に運転を行い得る自励
式電力変換装置の制御装置を提供することを目的とす
る。
装置の制御装置は、自己消弧機能をもつた変換素子で構
成される電力変換器を具備した自励式電力変換装置の制
御装置であって、3相電流または3相電圧と3相電流を
2軸(d,q軸)変換して得られた電流または2軸変換
した得られた電流に等価な電流を各々独立に制御する電
流制御手段を備えた自励式電力変換装置の制御装置にお
いて、前記電力変換装置に流れる電流を検出する電流検
出手段と、該電流検出手段により検出された電流が規定
値を超えたたか否かを判定する判定手段と、該判定手段
により前記電流検出手段により検出された電流が規定値
を超えたと判定された場合には前記電流制御手段におけ
るd軸成分またはq軸成分のうちの少なくとも一方の電
流指令値を切り替える電流指令値切替手段とを有するこ
とを特徴とする。
置は、前記電流指令値切替手段は、前記電流検出手段に
より検出された前記電力変換装置に流れる電流が前記判
定手段により規定値を超えたと判定された場合に前記電
流制御手段におけるq軸成分の電流指令値またはd軸成
分の電流指令値を、固定された電流指令値から、前記電
力変換装置の変換素子の許容レベル以下の値とする固定
された電流指令値に切り替えることを特徴とする。
は、前記電流指令値切替手段は、前記電流検出手段によ
り検出された前記電力変換装置に流れる電流が前記判定
手段により規定値を超えたと判定された場合に前記電流
制御手段におけるq軸成分の電流指令値を、系統電圧を
所定値に制御する系統電圧制御回路の出力から、前記電
力変換装置の電流を制御する電流制御回路の出力または
前記電力変換装置の変換素子の許容レベル以下の値とす
る固定された電流指令値に切り替えることを特徴とす
る。
は、前記電流指令値切替手段は、前記電流検出手段によ
り検出された前記電力変換装置に流れる電流が前記判定
手段により規定値を超えたと判定された場合に前記電流
制御手段におけるq軸成分の電流指令値を、無効電力を
所定値に制御する無効電力制御回路の出力から、前記電
力変換装置の変換素子の許容レベル以下の値とする固定
された電流指令値または前記電力変換装置に流れる電流
を制御する電流制御回路の出力に切り替えることを特徴
とする。
は、前記電流指令値切替手段は、前記電流検出手段によ
り検出された前記電力変換装置に流れる電流が前記判定
手段により規定値を超えたと判定された場合に前記電流
制御手段におけるd軸成分の電流指令値を、固定された
電流指令値から、前記電力変換装置の変換素子の許容レ
ベル以下の値とする固定の電流指令値に切り替えること
を特徴とする。
は、前記電流指令値切替手段は、前記電流検出手段によ
り検出された前記電力変換装置に流れる電流が前記判定
手段により規定値を超えたと判定された場合に前記電流
制御手段におけるd軸成分の電流指令値を、系統の直流
電圧を所定値に制御する直流電圧制御回路の出力から、
前記電力変換装置の変換素子の許容レベル以下の値とす
る固定の電流指令値または前記電力変換装置に流れる電
流を所定値に制御する電流制御回路の出力に切り替える
ことを特徴とする。
は、前記電流指令値切替手段は、前記電流検出手段によ
り検出された前記電力変換装置に流れる電流が前記判定
手段により規定値を超えたと判定された場合に前記電流
制御手段におけるd軸成分の電流指令値を、有効電力を
所定値に制御する有効電力制御回路の出力から、前記電
力変換装置に流れる電流を所定値に制御する電流制御回
路の出力に切り替えることを特徴とする。
る電力変換器を具備した自励式電力変換装置の制御装置
であって、3相電流または3相電圧と3相電流を2軸
(d,q軸)変換して得られた電流または2軸変換した
得られた電流に等価な電流を各々独立に制御する電流制
御手段を備えた自励式電力変換装置の制御装置におい
て、前記電力変換装置に流れる電流を検出する電流検出
手段と、該電流検出手段により検出された電流が規定値
を超えたたか否かを判定する判定手段と、該判定手段に
より前記電流検出手段により検出された電流が規定値を
超えたと判定された場合には前記電流制御手段における
d軸成分及びq軸成分の各々の電流指令値を切り替える
電流指令値切替手段とを有することを特徴とする。
で電圧源で置くことができる。交流系統に自励式変換装
置が接続された場合の等価回路を図2に示す。Vsは交
流系統の電圧、Viは自励式電力変換装置の等価電源、
Xは交流系統と自励式変換装置を結ぶ変圧器のインピ−
ダンスである。電流Iは系統電圧と自励式電力変換装置
の等価電源の電圧の差に応じて流れる。電流Iの方向を
交流系統から自励式電力変換装置の向きにとった場合、
次式の関係が成り立つ。
トル図を示す。交流系統の電圧の方向をd軸、それより
90度遅れの方向をq軸にとって表している。自励式電
力変換装置の制御装置では自励式電力変換装置の出力電
圧を高速に制御するために、3相電流(3相が平衡して
いる場合には2相の電流でも良い。)を2軸のd軸成分
とq軸成分に分解し、2軸変換された電流を各々独立に
電流制御する方法がとられている(上記文献参照)。こ
のような制御装置で自励式電力変換装置に流れる電流を
零とするためには自励式電力変換装置に流れる電流を制
御する電流制御回路の電流指令値を零とすれば、Vs=
Viとなり、自励式電力変換装置に流れる電流は零とな
る。自励式電力変換装置に流れる電流の電流値を規定値
以下の値とするためには、その電流が規定値以下となる
ような電流指令値を与えればよい。これにより自励式電
力変換装置に流れる電流が規定値以下となる電圧が変換
装置から発生して自励式電力変換装置に流れる電流が規
定値以下の値に制御される。
変換装置に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電
流が規定値を超えたことを判定する判定手段とを設け、
該判定手段により該電流が規定値を超えたと判定された
場合に、自励式電力変換装置として例えば、無効電力補
償装置を例にとると、無効電力補償装置の制御装置では
q軸の電流制御回路の電流指令値をこれまでの指令値か
ら変換素子の許容レベル以下の値となる指令値に切替え
て自励式電力変換装置に流れる電流を規定値以下の値と
する。
れる直流送電設備等の制御装置では自励式電力変換装置
に流れる電流が規定値を超えたと判定された場合にd軸
の電流制御回路の電流指令値をこれまでの指令値から変
換素子の許容レベル以下の値となる指令値に切替えて変
換装置の電流を規定値以下の値とする。この理由は電流
をd軸、q軸の2軸に変換した場合、無効電力補償装置
ではq軸成分がd軸成分より大きく、直流送電設備等で
は逆にd軸成分がq軸成分に比べて大きくなるためであ
る。上記制御装置の動作により、電流指令値を変更する
ことによって事故電流が絞られ、自励式電力変換装置を
過電流から保護できる。
する。図1には本発明が適用される無効電力補償装置の
制御装置の一実施例の構成が示されている。同図におい
て、1は交流系統、2は交流系統から負荷4に至る交流
送電線のインピ−ダンス、3は無効電力補償装置であ
る。無効電力補償装置3はインバ−タ32の入力側に設
けられたコンデンサ31と、自己消弧機能を持った変換
素子で構成される自励式電力変換器(インバ−タ)32
と、インバ−タ32を交流系統に接続する変圧器33と
から構成されている。インバ−タ32の出力電圧を制御
することによって無効電力が制御される。500から5
16はインバ−タの制御装置である。500はコンデン
サ31の電圧を検出する直流電圧変成器、501は電圧
設定値Vpと検出された電圧信号Vfとの偏差を求める
第1の加算器、502はコンデンサの電圧を設定値Vp
に制御するための直流電圧制御回路で、この出力は後述
するd軸の電流制御回路の指令値Idpとなる。503
はインバ−タに流れる電流を検出する交流電流変成器、
504は検出された3相交流電流をd軸、q軸の2軸の
成分に変換する2軸変換回路で変換は次式により行なわ
れる。
交流電圧位相である。
力信号と2軸変換された信号Idfの偏差を検出する第
2の加算器、506はこの偏差信号を演算増幅するd軸
の電流制御回路(図3のd軸の制御回路)、507は電流
の大きさが規定値を超えた場合に”1”の指令を出す比
較回路でこの特性の一例を図4に示す。同図のおいて図
中、MAXは3相交流電流の絶対値の最大値を取ること
によって交流電流の大きさを求める最大値検出回路、C
OMはこの値が規定値I'mを超えたときに”1”その
他のときは”0”の出力を出す比較器である。比較回路
507はこのような構成となっている。508はq軸の
電流制御回路512の指令値Iqpとq軸の規定電流値
以下の設定値Imを入力とし、前記比較回路507の出
力が”1”のとき接点がAからBへと切替わる切替回
路、509は切替回路508の出力と2軸変換回路50
4のうちのひとつの出力である検出値Iqfとの偏差を
求める第3の加算器、510は2軸変換された電流検出
値の1つの検出値Idfと変圧器インピ−ダンスとの掛
算を行なう第1の掛算器、511は2軸変換された電流
検出値のもう1つの検出値Iqfと変圧器インピ−ダン
スとの掛算を行なう第2の掛算器、512は第3の加算
器509の出力を演算増幅する2軸変換されたq軸成分
の電流を制御する電流制御回路、513は交流系統の電
圧Vsと2軸変換変換されたd軸成分の電流を制御する
電流制御回路506の出力と第2の掛算器511の出力
を図示の極性で加算する第4の加算器、514はq軸の
電流制御回路512の出力と第1の掛算器510の出力
を図示の極性で加算する第5の加算器、515は第4の
加算器513の出力Xと第5の加算器514の出力Yの
信号からPWM制御回路516への入力の振幅指令値k
と位相指令値θを、次式に従って計算するインターフェ
ース回路である。
指令値kと位相指令値θからゲ−トパルスを作り、前記
インバ−タ32により適切な出力電圧Viを発生する。
このように構成することにより2軸変換されたd軸、q
軸成分の電流が、各々独立、且つ高速に制御されるの
で、出力応答の速い無効電力補償装置を得ることができ
る。 しかし、系統事故が発生し交流電圧が変動する
と、第4の加算器513に入力される系統電圧Vsに検
出遅れがある場合や、系統の不平衡事故時の場合、過渡
的にインバ−タ32に過電流が流れる場合がある。
る。無効電力補償装置の場合、d軸成分の電流を制御す
る電流制御回路506の指令値すなわち有効分電力の指
令値は小さく、q軸成分の電流を制御する電流制御回路
512の指令値すなわち無効電力の指令値が大きい。従
って、系統の事故等により、インバ−タ32に規定値以
上の過電流が流れると比較回路507の出力が”1”と
なり、切替回路508のスイッチがAからBへと切替わ
り、q軸成分の電流を制御する電流制御回路512の指
令値が規定値以下の設定値Imに切り替わるので、イン
バ−タ32に過電流が流れるのが抑制される。q軸成分
の電流を制御する電流制御回路512の動作は高速であ
り、q軸の電流がIm以下の値に抑制される。尚、切替
回路508の接点Bから元の切替位置である接点Aへの
切替は、事故除去時の検出信号、過電流検出信号の検出
時点からのある時間経過後等とすればよい。
御装置の他の実施例の要部の構成を図5に示す。同図は
図1に示す実施例のうちq軸成分の電流を制御する電流
制御回路512に入力される電流指令値を生成する回路
部の構成を示しており、図1と同一の番号を付したのも
のは同一の要素を示し、重複した部分については説明を
省略する。ここでは図1の実施例と異なる構成部分につ
いて説明する。同図において520は系統電圧の設定値
Epと系統電圧(変圧器33の交流系統側の電圧)検出値
のフィ−ドバック値Efとの偏差を求める第6の加算
器、521はこの偏差を演算増幅する系統電圧制御回
路、522は規定電流以下の電流設定値Iopと電流の
フィ−ドバック値Ifとの偏差を求める第7の加算器、
523はこの偏差を演算増幅する電流制御回路で、系統
電圧制御回路521の出力信号と電流制御回路523の
出力信号が切替回路508に導かれる。常時は系統電圧
制御回路521の出力信号がq軸成分の電流を制御する
電流制御回路512の指令値Iqpとなるが、過電流と
なった場合は電流制御回路523の出力信号に切替わる
ので、上述の場合と同様に電流が制御されて過電流は抑
制される。電流制御回路523の代わりに図1に示した
実施例と同様に固定の電流設定値Imとしても同様の効
果が得られることは明らかである。
御装置の更に他の実施例の要部の構成を図6に示す。図
6は図5に示す実施例と同様にq軸成分の電流を制御す
る電流制御回路523の電流指令値を生成する回路部付
近の構成を示している。図5と同一の番号を付したもの
は同一の要素を示すので、重複した部分については説明
を省略する。ここでは異なる構成部分について説明す
る。同図において524は無効電力の設定値Qpとイン
バ−タ32の出力側の無効電力のフィ−ドバック値Qf
との偏差を求める第8の加算器、525はこの偏差を演
算増幅する無効電力制御回路でこの出力が切替回路50
8に導かれる。常時は無効電力制御回路525の出力が
q軸成分の電流を制御する電流制御回路512の電流指
令値となるが、インバータ32に流れる電流が過電流と
なった場合は電流制御回路523の出力信号に切り替わ
るので上述の場合と同様にインバータ32に流れる電流
が制御されて過電流は抑制される。電流制御回路523
の代わりに図1に示したと同様に固定の電流設定値Im
としても同様の効果が得られることは明らかである。
の制御装置一実施例の構成が示されている。図1と同一
の番号を付したものは同一の要素を示すので、重複する
部分については説明を省略する。ここでは異なる構成部
分について説明する。同図において、530は前記直流
電圧制御回路502の出力と規定値以下の電流設定値I
nを入力とし、前述した切替回路508と同様の動作を
行なうもう一つの切替回路であり、常時は直流電圧制御
回路502の出力が前記d軸の電流制御回路506の電
流指令値Idpとなるが、過電流となった場合は固定の
電流設定値Inに切替わる。直流送電の場合は有効電力
を制御し、無効電力は零であることが望ましいので図3
のベクトル図においてIdが大きく、Iqがほぼ零とな
る場合に相当する。従って、図7において、系統の事故
等により交流を直流、または直流を交流に変換する自励
式変換器に規定値以上の電流が流れると、比較回路50
7の出力が”1”となり、切替回路508,530のス
イッチが接点Aから接点Bへと切替わり、d軸成分の電
流を制御する電流制御回路506の指令値Idpが規定
値以下の設定値Inに切替わる。したがって前述と同様
に自励式変換器に流れる過電流が抑制される。尚、切替
回路508、530の接点Bから元の切替位置である接
点Aへの切替時点は、事故除去の検出信号、過電流検出
からのある時間経過後等とすればよい。
流を制御する電流制御回路506の電流指令値を固定の
設定値Inに切替える代わりに、図5、図6に示す実施
例と同様に電流制御回路523を設け、この出力信号に
切替えることによっても過電流を抑制できることは明ら
かである。
を制御する電流制御回路512の電流指令値Iqpを切
替る構成としたが、これを固定の値とし、d軸成分の電
流を制御する電流制御回路506の電流指令値Idpの
みを上述したように切替るように構成してもよいことは
明らかである。
も装置を破壊することなく、安定に運転の行える自励式
電力変換装置を実現することが可能となる。
置の一実施例の構成を示すブロック図である。
合の等価回路を示す図である。
電圧ベクトル図である。
ック図である。
置の他の実施例の要部の構成を示すブロック図である。
置の更に他の実施例の要部の構成を示すブロック図であ
る。
一実施例の構成を示すブロック図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 自己消弧機能をもつた変換素子で構成さ
れる電力変換器を具備した自励式電力変換装置の制御装
置であって、3相電流または3相電圧と3相電流を2軸
(d,q軸)変換して得られた電流または2軸変換して
得られた電流に等価な電流を各々独立に制御する電流制
御手段を備えた自励式電力変換装置の制御装置におい
て、 前記電力変換装置に流れる電流を検出する電流検出手段
と、 該電流検出手段により検出された電流が規定値を超えた
か否かを判定する判定手段と、 該判定手段により前記電流検出手段により検出された電
流が規定値を超えたと判定された場合には前記電流制御
手段におけるd軸成分またはq軸成分のうちの少なくと
も一方の電流指令値を切り替える電流指令値切替手段と
を有することを特徴とする自励式電力変換装置の制御装
置。 - 【請求項2】 前記電流指令値切替手段は、前記電流検
出手段により検出された前記電力変換装置に流れる電流
が前記判定手段により規定値を超えたと判定された場合
に前記電流制御手段におけるq軸成分の電流指令値また
はd軸成分の電流指令値を、固定された電流指令値か
ら、前記電力変換装置の変換素子の許容レベル以下の値
とする固定された電流指令値に切り替えることを特徴と
する請求項1に記載の自励式電力変換装置の制御装置。 - 【請求項3】 前記電流指令値切替手段は、前記電流検
出手段により検出された前記電力変換装置に流れる電流
が前記判定手段により規定値を超えたと判定された場合
に前記電流制御手段におけるq軸成分の電流指令値を、
系統電圧を所定値に制御する系統電圧制御回路の出力か
ら、前記電力変換装置の電流を制御する電流制御回路の
出力または前記電力変換装置の変換素子の許容レベル以
下の値とする固定された電流指令値に切り替えることを
特徴とする請求項1に記載の自励式電力変換装置の制御
装置。 - 【請求項4】 前記電流指令値切替手段は、前記電流検
出手段により検出された前記電力変換装置に流れる電流
が前記判定手段により規定値を超えたと判定された場合
に前記電流制御手段におけるq軸成分の電流指令値を、
無効電力を所定値に制御する無効電力制御回路の出力か
ら、前記電力変換装置の変換素子の許容レベル以下の値
とする固定された電流指令値または前記電力変換装置に
流れる電流を制御する電流制御回路の出力に切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載の自励式電力変換装置
の制御装置 - 【請求項5】 前記電流指令値切替手段は、前記電流検
出手段により検出された前記電力変換装置に流れる電流
が前記判定手段により規定値を超えたと判定された場合
に前記電流制御手段におけるd軸成分の電流指令値を、
固定された電流指令値から、前記電力変換装置の変換素
子の許容レベル以下の値とする固定の電流指令値に切り
替えることを特徴とする請求項1に記載の自励式変換装
置の制御装置。 - 【請求項6】 前記電流指令値切替手段は、前記電流検
出手段により検出された前記電力変換装置に流れる電流
が前記判定手段により規定値を超えたと判定された場合
に前記電流制御手段におけるd軸成分の電流指令値を、
系統の直流電圧を所定値に制御する直流電圧制御回路の
出力から、前記電力変換装置の変換素子の許容レベル以
下の値とする固定の電流指令値または前記電力変換装置
に流れる電流を所定値に制御する電流制御回路の出力に
切り替えることを特徴とする請求項1に記載の自励式変
換装置の制御装置。 - 【請求項7】 前記電流指令値切替手段は、前記電流検
出手段により検出された前記電力変換装置に流れる電流
が前記判定手段により規定値を超えたと判定された場合
に前記電流制御手段におけるd軸成分の電流指令値を、
有効電力を所定値に制御する有効電力制御回路の出力か
ら、前記電力変換装置に流れる電流を所定値に制御する
電流制御回路の出力に切り替えることを特徴とする請求
項1に記載の自励式変換装置の制御装置。 - 【請求項8】 自己消弧機能をもつた変換素子で構成さ
れる電力変換器を具備した自励式電力変換装置の制御装
置であって、3相電流または3相電圧と3相電流を2軸
(d,q軸)変換して得られた電流または2軸変換した
得られた電流に等価な電流を各々独立に制御する電流制
御手段を備えた自励式電力変換装置の制御装置におい
て、 前記電力変換装置に流れる電流を検出する電流検出手段
と、 該電流検出手段により検出された電流が規定値を超えた
たか否かを判定する判定手段と、 該判定手段により前記電流検出手段により検出された電
流が規定値を超えたと判定された場合には前記電流制御
手段におけるd軸成分及びq軸成分の各々の電流指令値
を切り替える電流指令値切替手段とを有することを特徴
とする自励式電力変換装置の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04487192A JP3312178B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 自励式インバータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04487192A JP3312178B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 自励式インバータの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05252751A true JPH05252751A (ja) | 1993-09-28 |
JP3312178B2 JP3312178B2 (ja) | 2002-08-05 |
Family
ID=12703562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04487192A Expired - Lifetime JP3312178B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 自励式インバータの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3312178B2 (ja) |
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