JPS5814138B2 - ギヤクヘンカンキセイギヨホウシキ - Google Patents

ギヤクヘンカンキセイギヨホウシキ

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JPS5814138B2
JPS5814138B2 JP47080866A JP8086672A JPS5814138B2 JP S5814138 B2 JPS5814138 B2 JP S5814138B2 JP 47080866 A JP47080866 A JP 47080866A JP 8086672 A JP8086672 A JP 8086672A JP S5814138 B2 JPS5814138 B2 JP S5814138B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流送電における逆変換器の制御方式に関する
ものである。
なお順変換器は定電流制御機能をもっているものとする
直流送電における逆変換器の制御方式としては変換器の
消費する無効電力を出来るだけ小さくするために転流余
裕角を最小限度に保ついわゆる定余裕角制御方式がとら
れている。
この場合の変換器直流側端子電圧Vd(以下直流電圧と
いう)および変換器の力率cosφは良く知られるよう
に次式で表わされる。
ここで、E2は変圧器2次無負荷電圧、δは余裕角、X
は変圧器の1相あたりのりアクタンス、Idは直流電流
、Uは重なり角である。
(1)式からわかるように余裕角を一定に保つと直流電
流の変化に対して直流電圧は一定とならず、直流電流が
小さくなると、直流電圧が高くなる。
その変化巾は定格直流電圧の10%程度である。
したがって、一般には、直流電圧を基準値と比較して変
圧器のタップを制御することにより、直流電圧を一定に
保つ制御が行なわれている。
しかしながら、このような制御方式にはつぎのような欠
点がある。
すなわち、直流電流最小の領域で運転している場合、直
流電圧を押えるために、タップ制御により変圧器2次電
圧を10係程度下げてある。
この状態から変換器出力を定格値まで取ろうとして直流
電流を増加させ定格値としても、直流電圧が10%程度
低下しているため、定格電力の90%程度の電力しか取
れないことになる。
変圧器タップにより電圧を上げてやれば、定格電力取れ
るようになるが、それには通常数分の時間を要する。
また、余裕角一定とすると、直流電流が小さくなるほど
、変換器の交流側のkVAがほぼ比例して小さくなる上
に、重なり角Uが小さくなるため(2)式からわかるよ
うに力率が良くなってゆくから、変換器の消費する無効
電力は急速に小さくなる。
したがって、変換器の直流電力増減に伴なう無効電力の
変化が大きく、交流電圧の変化が大きくなる。
これは特に交流系の短絡容量が小さい場合に問題となる
本発明は以上のような欠点を除く制御方式を提供するも
のである。
第1図に本発明の実施例を示す。
図において1は交流系統を示す。
2は変圧器、3はサイリスクブリッジ(3相全波ブリッ
ジ)、4は直流リアクトルである。
5は交流端子電圧を測定するための電圧変成器、6は直
流電流を測定するための直流電流変成器である。
7は変圧郵のタップ制御回路、8は直流電圧制御回路、
9は交流電圧急変検出回路、10はパルス移相器である
先ず、本回路の基本動作を説明し、つぎに第2図〜第6
図によってその動作を詳しく説明する。
タップ制御回路7は、交流系統の電圧が変化しても変圧
器2次無負荷電圧が常に一定となるようにタップを制御
する。
したがって、直流電圧制御回路は定常的には直流電流の
値のみを入力とし、直流電流が変化しても、直流電圧が
一定となるように、パルス移相器10に適当な電圧を与
えて、サイリスクブリッジの制御進み角を制御する。
電圧急変検出回路9は、交流系で短絡や地絡故障が発生
した場合のように、タップが追随できないような速度で
交流電圧が低下した場合に、逆変換器の転流失敗を避け
るための制御回路であるが、定常時は動作しない回路で
ある。
そのくわしい説明は後に第2図および第5図,第6図を
用いて行なう。
以上の説明からわかるように本発明によれば、変圧器2
次電圧は直流電流が小さい場合でも、定格電流を流す場
合と同じ値に保たれるから、例えば変換電力が定格の1
0係で運転している状態から直ちに100%の電力をと
ることが可能である。
また、直流電流が変化しても直流電圧が一定であるから
、力率は一定となり、直流電流が小さくなった時にいた
ずらに変換器の消費無効電力を小さくすることはない。
直流電圧を一定とするとき、力率一定となるのはよく知
られているように(1)式が別の形ではつぎの(3)式
で表わされるから、(3)式と(2)式を比較すれば明
らかとなる。
以下、第2図〜第6図により、実施例について更に詳細
に説明する。
第2図は、第1図の直流電圧制御回路8の具体回路例を
示すものである。
第3図,第4図は、その動作を説明するための図面であ
る。
第2図で、A1, A2 ? A3は演算増巾器である
AH ,A2の出力E01,EO2は、直流電流の測定
値Id(電圧に変換してあるものとする。
)とバイアス電圧をR1〜R8の抵抗器によって決まる
利得を掛けて加算したもので、 である。
ここで、k1=R7/R1,k1′=R7/R8
R R2,K2−一,K2′=」である。
R3 R4 抵抗器R9、ダイオードDB t D2はEOI t
EO2のうち低い方の電圧を選択するための回路である
したがってその出力はEc1はE。
l j EO2のうち低い方の電圧となる。
すなわち直流電流IdとE c 1の関係は第3図に示
すようになる。
端子24から入ってくる第1図の電圧急変検出回路の出
力が零のときには、Eclは演算増巾器A3によって極
性変換されてEc’となり、パルス移相器10の制御電
圧となる。
いま、RIO ”’ Rl3とすれば、Ec−−Ec1
である。
パルス移相器10の特性は第2図中に示すようにEcと
制御角αが直線的に比例するものとする。
したがって、直流電流Idと制御角αの関係もまた第3
図と同じ形となる。
バイアス電圧kl VBl. y k2 VB2 y利
得k1′,k2′の決め方については、次に第4図を用
いて説明する。
第4図は、(3)式およびつぎに示すよく知られた式(
(6)式)を用いて計算した結果を示すものである。
図中で、曲線aは、変圧器2次電圧E2一定として、■
dが変化したときに、直流電圧Vdを一定に保つために
選ぶべき制御角αの値を示している。
曲線bは同じくE2一定として、Idが変化しても、余
裕角δを一定に保つための制御角αの値を示す。
また、曲線Cは曲線aに沿って制御した場合の余裕角δ
の値を示す。
曲線dは曲線bに沿って制御した場合の余裕角δを示す
が、これは当然一定値となっている。
本発明の目的を達成するためには、曲線aに沿った制御
を行なえば良い。
定常運転中はこれだけの制御で十分であるが、図からわ
かるように、何等かの理由で直流電流が定格値以上に増
加すると余裕角が規定値δ。
よりも小となり、転流失敗の危険があるから、このよう
な場合には、曲線bに沿った制御を行ない必要な余裕角
を確保しなければならない。
したがって直流電流が定格値よりも小さい場合は曲線a
,定格値よりも大きい場合は曲線bに沿った制御を行な
えば、常に安定した制御が可能となる。
図からわかるように、曲線a,bは上記領域では直線に
極めて近いから、第2図の折線近似回路によって上記の
制御を実現できる(4) , (5)式に示したkl
VBI , k2VB2 , k1’ , k2’の値
は具体例について第4図のような曲線を計算すれば容易
に決定できる。
第5図は、変圧器2次の無負荷電圧を一定とするタップ
制御回路の実施例を示すものである。
変換器動作中には、転流中に変圧器2次端子間が短絡さ
れ電圧零となるため、変圧器2次側の無負荷電圧を測定
することはできない。
第5図の実施例はタップ位置表示用の接点を用いて、タ
ップ位置によって異なる基準電圧を作り、一次側の電圧
をこの基準電圧と比較することによりタップ上げ下げの
指令を出す方法を示すものである。
同図中で、δ1,δ2,……δnはタップ位置を示すス
イッチで、タップ位置に応じてどれか一つが閉じている
ものとする。
これらのスイッチの片端子には負極性の基準直流電圧−
Vccが与えられて居り、他の端子はそれぞれ値の異な
る抵抗器R1, R2,……Rnを介して、直流増巾器
Alの入力端子に接続されている。
また抵抗器R。はスイッチを介さずにA1の入力端子に
−Vccを加えるものである。
A1の他の入力端子は抵抗器Rgで接地されている。
A1の出力は抵抗器Rf1によって入力端子にフィード
バックされているから、A1の出力Esは となる。
ここでR1は閉じているタツプiに相尚するスイッチに
直列接続された抵抗値である。
したがってEsは同図bに示すようになるが、タップ位
置iにおける変圧器二次電圧■2と一次電圧V1の比を
Ni=V2/V1とし、Es−Ni=規定値となるよう
にEsを選べば二次電圧を一定とするための一次電圧の
基準値が得られたことになる。
したがって、第5図に示すように変圧器一次側の交流電
圧Eaを整流し、抵抗器RaとコンデンサCaにより平
滑した電圧EaとEsをレベル比較器LDにより、比較
し、EaがEsよりも犬であれば、変圧器タップ上げ指
令を出す。
タップ位置が上ってくるとNiが小となってくるためE
sが段々に大きくなり、EsとEaが等しくなるところ
でタップは停止する。
Ea<Esの場合は逆にタップ下げ指令が与えられるこ
とになる。
以上のように、第5図の回路によれば、変圧器2次の無
負荷電圧を一定に保つ制御が可能である。
第2図,第5図の回路を組み合せることによって、当初
に述べた本発明の目的は定常時においては完全に達成で
きる。
しかしながら、交流系統で故障が発生した場合のように
交流電圧が急変するような場合にはタップが応動できな
いから、伺等かの特別の処置が必要となる。
そのための回路が第2図の点線で囲んだ部分26及び第
5図の点線で囲んだ部分9である。
第5図においてRaCaは比較的小さな値としてあるか
ら、交流電圧Eaの急変に極く短い時間のうちに追随す
る。
その時点のEsとEaの差△Vを差動増巾器A2により
求め、割算回路DVにより△v/Esを求める。
△v/Esは規定値からの交流電圧の偏差を規定値(定
格二次電圧を出すための一次電圧)ベースで表わしたも
のである。
通常の電圧変動範囲が狭い場合には、Esはほとんど変
化しないから、割算回路DVを省略し、△Vをそのまま
出力としても良い。
このようにして導出した偏差を端子40を第2図の端子
24に接続することによって、第2図の回路に入力とし
て与え、位相制御を行なうこの場合の制御方式を第6図
によって説明する。
第6図の曲線1は、直流電流は一定とし交流電圧が変化
した場合に余裕角δを一定に保つためには点弧位相αを
どのように変化させれば良いかを(6)式によって計算
したものである。
同図は△V/Esの偏差に対して△αだけ点弧位相を変
化させれば良いことを示している。
このような制御を行なうことにより交流電圧が変化して
も必要な余裕角δを確保した安定な運転が可能である。
交流電圧が規定値よりも上昇した場合には上記曲線1に
よる制御を行なっていると、直流電圧は定格値よりも上
昇する。
直流側の機器の耐圧に十分な余裕がある場合には、それ
でも良いが、一般には過電圧は好ましくないから位相制
御により、直流電圧が定格値以上にならないように押え
ることが望ましい。
第6図の曲線2は直流電流は一定とし、交流電圧が変化
しても直流電圧を一定とするための制御角αを(1)式
および(6)式から計算した結果を示している。
以上要約すると、交流電圧が規定値よりも低下した場合
は、曲線1に沿った制御を行なって必要な余裕角δを確
保し交流電圧が規定値より上昇した場合は曲線2に沿っ
た制御を行なって、直流電圧上昇による絶縁破壊を防ぐ
第2図の26によって示した回路を用いれば、上記1,
2の曲線を同じく第6図中に示した直線1’,2’によ
ってそれぞれ近似した制御が可能である。
折線近似を用いれば更に精度の良い制御が可能であるが
、ここでは、簡単のために、上記の直線近似による制御
回路について説明する。
交流電圧Eaが規準値Esよりも低くなると、△V/E
sは負の電圧として出てくるから、26のダイオードD
3が導通し、Rl3〜Rllで決る比率でパルス移相器
10の制御電圧Ecを低下させαを小さくする。
R13〜Rllは第6図の直線1′に合せて決定する。
つぎに、Eaが上昇してEsよりも犬となった場合は2
6のA4の出力が負の電圧となり、D4が導通してEc
を低下させる。
その傾斜は第6図の直線2′に合せて決定されるが、抵
抗器Rl5 f R17 j Rl2 j Rl3を選
ぶことにより実現できる。
以上の説明から明らかなように、第1図の制御回路によ
れば、定常時、過渡時も含めて冒頭に述べた本発明の主
旨を完全に実現できる。
なお、以上の説明は、逆変換器側の直流電圧を一定とす
る方式について述べているが、全く同じ回路を用いて順
変換器側の直流電圧を一定とする制御も可能である。
そのためには、第3図に示した制御曲線の傾斜を決める
際に(3)式の右辺に直流線路による電圧降下分R1I
dを加算して、第4図と同様の計算を行ない回路定数の
決定を行なえば良い。
以上の説明では、直流電流の大きさに応じて直流電圧を
一定にする領域と定余裕角制御とする領域を設け、その
境界を定格直流電流として説明したが、この境界は転流
失敗をしない範囲で任意の値に選ぶことが可能であり、
その効果も期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は第
1図の直流電圧制御回路の一例を示す接続図、第3図、
第4図はこれを説明する特性図、第5図はタップ制御回
路の一例を説明する回路図、第6図は直流電圧急変検出
回路を説明する特性図である。 符号の説明、1……交流系統、2……変圧器、3……サ
イリスタブリツジ、4……直流リアクトル、5……電圧
変成器、6……直流電流変成器、7……タップ制御回路
、8……直流電圧制御回路、9……交流電圧急変検出回
路、10……パルス移相器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 変圧器の無負荷2次電圧が一定となるように変圧器
    タップを調整する回路および直流電流の大きさに応じて
    制御角を調整する回路を備え、直流電流が規定値以下の
    ときは直流電圧を一定とするように制御し、直流電流が
    規定値以上のときは余裕角を一定とするように制御する
    ことを特徴とする逆変換器制御方式。 2 変圧器のタップ位置によって異なる基準電圧を作る
    回路、変圧器1次の交流電圧を整流して直流電圧に変換
    する回路、上記2つの電圧を比較し変圧器タップ上げ指
    令、下げ指令を出す回路を備え、変換器運転中も変圧器
    2次の無負荷電圧を一定に保つことを特徴とする第1項
    記載の逆変換器制御方式。 3 第2項において、基準電圧、直流電圧の2つの電圧
    の差を導出する回路、上記差電圧が正、負となったとき
    にそれぞれ規定の比率で逆変換器のパルス移相器の制御
    電圧を変化させる回路を備え、交流電圧が基準値よりも
    低下した場合は必要な余裕角が保たれるように制御し、
    交流電圧が基準値よりも大きくなつ 場合は直流電圧が
    一定となるように制御することを特徴とする逆変換器制
    御方式。
JP47080866A 1972-08-12 1972-08-12 ギヤクヘンカンキセイギヨホウシキ Expired JPS5814138B2 (ja)

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