WO2022038780A1 - 電力変換システム - Google Patents
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Definitions
- This disclosure relates to a power conversion system.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a power conversion system 100.
- the power conversion system 100 is collectively referred to as a power conversion device 10_1 to 10_n (hereinafter also collectively referred to as “power conversion device 10”) and an AC system 12_1 to 12_n (hereinafter also collectively referred to as “AC system 12”). ), Transformers 13_1 to 13_n (hereinafter also collectively referred to as “transformer 13”), and a DC circuit 14.
- “n” is an integer of 2 or more.
- the arm current detectors 9A and 9B provided in the leg circuit 4u for the U phase detect the arm current Ipu flowing in the upper arm 5 and the arm current Inu flowing in the lower arm 6, respectively.
- the arm current detectors 9A and 9B provided in the leg circuit 4v for the V phase detect the arm current Ipv and the arm current Inv, respectively.
- the arm current detectors 9A and 9B provided in the leg circuit 4w for the W phase detect the arm current Ipw and the arm current Inw, respectively.
- the activation device 60 increments the counter i (step S34) and determines whether or not the i-th power converter 2_i is the power converter to be activated (step S36). When the power converter 2_i is not the activation target (NO in step S36), the activation device 60 increments the counter i (step S34). On the other hand, when the power converter 2_i is the activation target (YES in step S36), does the activation device 60 have a frequency ratio R_i larger than the current maximum frequency ratio in the AC system 12_i connected to the power converter 2_i? It is determined whether or not (step S38).
- the activation device 60 when the short-circuit capacities of the plurality of AC systems 12 connected to the plurality of power converters 2 to be activated are all equal to or larger than the specified capacity, the activation device 60 is used.
- the specified condition is set to the condition C1 regarding the "effective value voltage". This is because the voltage is unlikely to fluctuate when the short-circuit capacity of the AC system 12 is large. Specifically, when all the short-circuit capacities of the AC system 12 are relatively large and the voltage fluctuation is small, it can be said that the AC system having a larger effective value voltage has a higher power supply capacity.
- the starting device 60 may select one or more AC systems 12 having a voltage deviation of less than the threshold value Th6 from the plurality of AC systems 12 as the AC systems satisfying the condition C2.
- the starting device 60 may select Mf AC systems 12 from the plurality of AC systems 12 having the smallest voltage deviation as AC systems satisfying the condition C2.
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Abstract
電力変換システム(100)は、複数の交流系統(12)にそれぞれ接続された複数の電力変換装置(10)を備える。各電力変換装置(10)は、共通の直流回路(14)にさらに接続されている。電力変換システム(100)は、各電力変換装置(10)を起動するための起動装置(60)をさらに備える。起動装置(60)は、複数の交流系統(12)の系統情報に基づいて、複数の交流系統(12)の中から、電力供給能力に関する規定条件を満たす交流系統(12)を選定し、選定された交流系統(12)に接続された電力変換装置(10)を起動する。
Description
本開示は、電力変換システムに関する。
複数の単位変換器がカスケード接続されるモジュラーマルチレベル変換器(以下、MMC変換器とも称する。)は、単位変換器の数を増加させることによって、高電圧化に容易に対応することができる。「単位変換器」は、「サブモジュール(sub module)」あるいは「変換器セル」とも称される。MMC変換器は、大容量の静止型無効電力補償装置、または高圧直流送電用の電力変換装置として、送配電系統へ広く適用されている。典型的には、MMC変換器を起動する際には、サブモジュール内のキャパシタを充電するために交流系統から電力が供給される。
特開昭59-185125号公報(特許文献1)では、交流電力系統の交流出力を交直変換して直流出力にて直流送電する交直変換装置の起動制御方法が開示されている。
MMC方式の電力変換器を含む電力変換システムは、例えば、直流送電系統の電力を制御するためのシステムとして用いられる。典型的には、直流回路を介して複数の交流系統間で電力授受が行われるが、これらの交流系統の電力供給能力の余裕度が異なる場合がある。電力変換装置を起動する際には、交流系統の電力供給を受ける必要があるため、電力供給能力に余裕のない交流系統に接続された電力変換装置を最初に起動してしまうと、当該交流系統に与える影響が大きくなる(例えば、電力の需要と供給とのバランスを維持できない等)。特許文献1は、このような課題に対する解決策を何ら教示または示唆するものではない。
本開示のある局面における目的は、複数の交流系統にそれぞれ接続された複数の電力変換装置を含む電力変換システムにおいて、電力変換装置を起動する際に交流系統に与える影響をできるだけ小さくすることが可能な電力変換システムを提供することである。
ある実施の形態に従う電力変換システムは、複数の交流系統にそれぞれ接続された複数の電力変換装置を備える。各電力変換装置は、共通の直流回路にさらに接続されている。電力変換システムは、各電力変換装置を起動するための起動装置をさらに備える。起動装置は、複数の交流系統の系統情報に基づいて、複数の交流系統の中から、電力供給能力に関する規定条件を満たす交流系統を選定し、選定された交流系統に接続された電力変換装置を起動する。
本開示によると、複数の交流系統にそれぞれ接続された複数の電力変換装置を含む電力変換システムにおいて、電力変換装置を起動する際に交流系統に与える影響をできるだけ小さくすることができる。
以下、図面を参照しつつ、本実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
<システムの全体構成>
図1は、電力変換システム100の概略構成図である。図1を参照して、電力変換システム100は、電力変換装置10_1~10_n(以下「電力変換装置10」とも総称する。)と、交流系統12_1~12_n(以下「交流系統12」とも総称する。)と、変圧器13_1~13_n(以下「変圧器13」とも総称する。)と、直流回路14とを含む。ただし、“n”は、2以上の整数である。以下では、交流系統12、変圧器13および電力変換装置10を含むシステムが共通の直流回路14にn個(ただし、nは2以上の整数)接続される構成について説明する。直流回路14は、例えば、直流送電網などを含む直流電力系統または他の電力変換装置の直流端子である。
図1は、電力変換システム100の概略構成図である。図1を参照して、電力変換システム100は、電力変換装置10_1~10_n(以下「電力変換装置10」とも総称する。)と、交流系統12_1~12_n(以下「交流系統12」とも総称する。)と、変圧器13_1~13_n(以下「変圧器13」とも総称する。)と、直流回路14とを含む。ただし、“n”は、2以上の整数である。以下では、交流系統12、変圧器13および電力変換装置10を含むシステムが共通の直流回路14にn個(ただし、nは2以上の整数)接続される構成について説明する。直流回路14は、例えば、直流送電網などを含む直流電力系統または他の電力変換装置の直流端子である。
電力変換システム100では、直流回路14を介して、交流系統12_1~交流系統12_n間で電力が送受される。複数の交流系統12_1~交流系統12_nは、電力供給能力が互いに異なる3相交流系統である。例えば、交流系統12_1~12_nの基準周波数(例えば、50Hz)が同一であって、かつ、交流系統12_1において計測された系統周波数(以下、単に「周波数」と称する。)の方が、交流系統12_nにおいて計測された周波数よりも大きいとする。この場合、周波数の大きい交流系統12_1の方が、交流系統12_nよりも有効電力を供給できる能力が高く、交流系統の電力を供給する能力(すなわち、電力供給能力)が高い系統である。そのため、交流系統12_1は、交流系統12_nよりも電力供給能力に余裕のある系統である。
電力変換装置10_1は、交流系統12_1と直流回路14との間で電力変換を行なう電力変換器2_1と、制御装置3_1とを含む。電力変換装置10_nは、交流系統12_nと直流回路14との間で電力変換を行なう電力変換器2_nと、制御装置3_nとを含む。各電力変換装置10_1~10_nは、共通の直流回路14に接続される。電力変換器2_1~2_nは、直流回路14と交流系統12との間で電力変換を行なう自励式の電力変換器2である。典型的には、電力変換器2は、互いに直列接続された複数のサブモジュールを含むMMC変換方式の電力変換器によって構成される。ただし、電力変換器2は、MMC変換方式以外の変換方式であってもよい。制御装置3_1~3_nは、それぞれ電力変換器2_1~2_nの動作を制御する。以下の説明では、電力変換器2_1~2_nを「電力変換器2」とも総称し、制御装置3_1~3_nを「制御装置3」とも総称する。
変圧器13_1は、交流系統12_1と電力変換器2_1との間に接続される。変圧器13_nは、交流系統12_nと電力変換器2_nとの間に接続される。
交流系統12_1から交流系統12_nに電力が送電される場合、電力変換器2_1は順変換器(REC:Rectifier)として動作し、電力変換器2_nは逆変換器(INV:Inverter)として動作する。具体的には、電力変換器2_1により交流電力が直流電力に変換され、この変換された直流電力が直流回路14を介して直流送電される。受電端において電力変換器2_nにより直流電力が交流電力に変換され、変圧器13_nを介して交流系統12_nに供給される。電力変換器2_nが逆変換器として動作し、電力変換器2_1が順変換器として動作する場合には、上記と逆の変換動作が行われる。
起動装置60は、各電力変換装置10_1~10_nを起動する。具体的には、起動装置60は、制御装置3_1~3_nと通信可能に構成されており、制御装置3_1~3_nから交流系統12_1~12_nの系統情報を受信する。起動装置60は、交流系統12_1~12_nの系統情報に基づいて、複数の交流系統12の中から、電力供給能力に関する規定条件を満たす交流系統を選定する。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12の中で最も電力供給能力が高い(すなわち、最も余裕のある)という規定条件を満たす交流系統12を選定する。ここで、交流系統12_1が選定されたとする。この場合、起動装置60は、交流系統12_1に接続された電力変換器2_1を起動するために、制御装置3_1に対して起動指令を送信する。制御装置3_1は、起動指令に従って、電力変換器2_1を起動する。
上記によると、電力供給能力に余裕のある交流系統12_1の電力を用いて電力変換器2_1が最初に起動されるため、交流系統12_1に与える影響を小さくでき、電力の需要および供給のバランスを維持することができる。
<電力変換装置の構成>
(全体構成)
図2は、電力変換器2の概略構成図である。図2を参照して、電力変換器2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。
(全体構成)
図2は、電力変換器2の概略構成図である。図2を参照して、電力変換器2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。
電力変換器2は、正極直流端子(すなわち、高電位側直流端子)Npと、負極直流端子(すなわち、低電位側直流端子)Nnとの間に互いに並列に接続された複数のレグ回路4u,4v,4w(以下、総称する場合または任意のものを示す場合、「レグ回路4」と記載する)を含む。
レグ回路4は、交流を構成する複数相の各々に設けられる。レグ回路4は、交流系統12と直流回路14との間に接続され、両系統間で電力変換を行なう。電力変換器2には、U相、V相、W相にそれぞれ対応して3個のレグ回路4u,4v,4wが設けられる。
レグ回路4u,4v,4wにそれぞれ設けられた交流入力端子Nu,Nv,Nwは、変圧器13を介して交流系統12に接続される。図2では、図解を容易にするために、交流入力端子Nv,Nwと変圧器13との接続は図示されていない。各レグ回路4に共通に接続された正極直流端子Npおよび負極直流端子Nnは、直流回路14に接続される。
図1の変圧器13を用いる代わりに、連系リアクトルを介して交流系統12に接続する構成としてもよい。さらに、交流入力端子Nu,Nv,Nwに代えてレグ回路4u,4v,4wにそれぞれ一次巻線を設け、この一次巻線と磁気結合する二次巻線を介してレグ回路4u,4v,4wが変圧器13または連系リアクトルに交流的に接続するようにしてもよい。この場合、一次巻線を下記のリアクトル8A,8Bとしてもよい。すなわち、レグ回路4は、交流入力端子Nu,Nv,Nwまたは上記の一次巻線など、各レグ回路4u,4v,4wに設けられた接続部を介して電気的に(すなわち直流的または交流的に)交流系統12と接続される。
レグ回路4uは、直列接続された2つのアームにより構成される。具体的には、レグ回路4uは、正極直流端子Npから交流入力端子Nuまでの上アーム5と、負極直流端子Nnから交流入力端子Nuまでの下アーム6とを含む。上アーム5と下アーム6との接続点である交流入力端子Nuが変圧器13と接続される。正極直流端子Npおよび負極直流端子Nnが直流回路14に接続される。レグ回路4v,4wについても同様の構成を有するので、以下、レグ回路4uを代表として説明する。
上アーム5は、カスケード接続された複数のサブモジュール7と、リアクトル8Aとを含む。当該複数のサブモジュール7およびリアクトル8Aは互いに直列接続されている。下アーム6は、カスケード接続された複数のサブモジュール7と、リアクトル8Bとを含む。当該複数のサブモジュール7およびリアクトル8Bは互いに直列接続されている。
電力変換システム100には、制御に使用される電気量(例えば、電流、電圧など)を計測する各検出器が設けられている。例えば、各検出器は、交流電圧検出器18、交流電流検出器16、直流電圧検出器11A,11B、各レグ回路4に設けられたアーム電流検出器9A,9B等である。これらの検出器によって検出された信号は、制御装置3に入力される。
制御装置3は、これらの検出信号に基づいて電力変換器2内の各サブモジュール7の運転状態を制御するための運転指令を出力する。運転指令は、U相上アーム、U相下アーム、V相上アーム、V相下アーム、W相上アーム、およびW相下アームにそれぞれ対応して生成される。また、制御装置3は、各サブモジュール7から各種情報を受信する。各種情報は、サブモジュール7の内部情報であり、サブモジュール7のコンデンサの電圧値、サブモジュール7の状態を示す状態情報等を含む。状態情報は、サブモジュール7が通常動作している通常動作状態か、停止状態かを示す情報、サブモジュール7の故障の有無を示す情報等を含む。
図1では図解を容易にするために、各検出器から制御装置3に入力される信号の信号線と、制御装置3および各サブモジュール7間で入出力される信号の信号線とは、一部まとめて記載されているが、実際には検出器ごとおよびサブモジュール7ごとに設けられている。各サブモジュール7と制御装置3との間の信号線は、送信用と受信用とが別個に設けられていてもよい。信号線は、たとえば光ファイバによって構成される。
交流電圧検出器18は、交流系統12のU相の交流電圧Vacu、V相の交流電圧Vacv、およびW相の交流電圧Vacwを検出する。交流電流検出器16は、交流系統12のU相の交流電流Iacu、V相の交流電流Iacv、およびW相の交流電流Iacwを検出する。直流電圧検出器11Aは、直流回路14に接続された正極直流端子Npの直流電圧Vdcpを検出する。直流電圧検出器11Bは、直流回路14に接続された負極直流端子Nnの直流電圧Vdcnを検出する。直流電圧Vdcpと直流電圧Vdcnとの差を直流電圧Vdcとする。
U相用のレグ回路4uに設けられたアーム電流検出器9Aおよび9Bは、上アーム5に流れるアーム電流Ipuおよび下アーム6に流れるアーム電流Inuをそれぞれ検出する。同様に、V相用のレグ回路4vに設けられたアーム電流検出器9Aおよび9Bは、アーム電流Ipvおよびアーム電流Invをそれぞれ検出する。W相用のレグ回路4wに設けられたアーム電流検出器9Aおよび9Bは、アーム電流Ipwおよびアーム電流Inwをそれぞれ検出する。
(サブモジュールの構成)
図3は、サブモジュールの一例を示す回路図である。図3(a)に示すサブモジュール7は、ハーフブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。このサブモジュール7は、2つのスイッチング素子31p、31nを直列接続して形成した直列体と、エネルギー蓄積器としてのコンデンサ32と、電圧検出器33と、バイパススイッチ34とを含む。直列体とコンデンサ32とは並列接続される。電圧検出器33は、コンデンサ32の両端の電圧であるコンデンサ電圧Vcを検出する。
図3は、サブモジュールの一例を示す回路図である。図3(a)に示すサブモジュール7は、ハーフブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。このサブモジュール7は、2つのスイッチング素子31p、31nを直列接続して形成した直列体と、エネルギー蓄積器としてのコンデンサ32と、電圧検出器33と、バイパススイッチ34とを含む。直列体とコンデンサ32とは並列接続される。電圧検出器33は、コンデンサ32の両端の電圧であるコンデンサ電圧Vcを検出する。
図3(b)に示すサブモジュール7は、フルブリッジ構成と呼ばれる回路構成を有する。このサブモジュール7は、2つのスイッチング素子31p1,31n1を直列接続して形成された第1の直列体と、2つのスイッチング素子31p2,31n2を直列接続して形成された第2の直列体と、コンデンサ32と、電圧検出器33とを含む。第1の直列体と、第2の直列体と、コンデンサ32とが並列接続される。電圧検出器33は、コンデンサ電圧Vcを検出する。
図3(a)における2つのスイッチング素子31p、31nと、図3(b)における4つのスイッチング素子31p1、31n1、31p2、31n2とは、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)、GCT(Gate Commutated Turn-off)サイリスタ、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)などの自己消弧型の半導体スイッチング素子に還流ダイオード(FWD:Freewheeling Diode)が逆並列に接続されて構成される。また、図3(a)および図3(b)において、コンデンサ32には、フィルムコンデンサなどのキャパシタが主に用いられる。
以下の説明では、スイッチング素子31p,31n,31p1,31n1,31p2,31n2をスイッチング素子31とも総称する。また、スイッチング素子31内の半導体スイッチング素子のオンオフを、単に「スイッチング素子31のオンオフ」と記載する。
図3(a)を参照して、スイッチング素子31nの両端子を入出力端子P1,P2とする。スイッチング素子31p、31nのスイッチング動作によりコンデンサ32の両端電圧、および零電圧を出力する。例えば、スイッチング素子31pがオン、かつスイッチング素子31nがオフとなったときに、コンデンサ32の両端電圧が出力される。スイッチング素子31pがオフ、かつスイッチング素子31nがオンとなったときに、零電圧が出力される。図3(a)では、スイッチング素子31nの両端子を入出力端子P1,P2としたが、スイッチング素子31pの両端子を入出力端子P1,P2としてもよく、その場合には、動作が反転する。
バイパススイッチ34は、入出力端子P1,P2間に接続される。図3(a)では、バイパススイッチ34は、スイッチング素子31nと並列に接続される。ただし、スイッチング素子31pの両端子を入出力端子P1,P2とする場合には、バイパススイッチ34は、スイッチング素子31pと並列に接続される。バイパススイッチ34をオンにすることによって、サブモジュール7が短絡される。バイパススイッチ34は、サブモジュール7の各素子が故障した場合に、当該サブモジュール7を短絡させる際にも利用される。これにより、複数のサブモジュール7のうちの任意のサブモジュール7が故障しても、他のサブモジュール7を利用することにより電力変換器2の運転継続が可能となる。
次に、図3(b)を参照して、スイッチング素子31p1とスイッチング素子31n1との中点と、スイッチング素子31p2とスイッチング素子31n2との中点とをサブモジュール7の入出力端子P1,P2とする。図3(b)に示すサブモジュール7は、スイッチング素子31n2をオンとし、スイッチング素子31p2をオフとし、スイッチング素子31p1,31n1を交互にオン状態とすることによって、正電圧または零電圧を出力する。また、図3(b)に示すサブモジュール7は、スイッチング素子31n2をオフとし、スイッチング素子31p2をオンとし、スイッチング素子31p1,31n1を交互にオン状態にすることによって、零電圧または負電圧を出力することもできる。
バイパススイッチ34は、入出力端子P1,P2間に接続される。なお、バイパススイッチ34は、スイッチング素子31n1,31n2の直列体と並列に接続される。バイパススイッチ34をオンにすることによって、サブモジュール7が短絡される。
上記で示した構成以外のサブモジュール、例えば、図3(b)のスイッチング素子31p2をダイオードのみで置き換えた1.5ハーフブリッジ構成とも呼ばれる回路構成を適用したサブモジュールを用いてもよい。
(制御装置のハードウェア構成)
図4は、制御装置3のハードウェア構成の一例を示す図である。図4を参照して、出制御装置3は、補助変成器51と、AD(Analog to Digital)変換部52と、演算処理部70とを含む。
図4は、制御装置3のハードウェア構成の一例を示す図である。図4を参照して、出制御装置3は、補助変成器51と、AD(Analog to Digital)変換部52と、演算処理部70とを含む。
補助変成器51は、各検出器からの電気量を取り込み、内部回路での信号処理に適した電圧信号に変換して出力する。AD変換部52は、補助変成器51から出力される電圧信号を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、AD変換部52は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、AD変換器とを含む。
アナログフィルタは、補助変成器51から出力される電圧信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部70から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される信号を時系列で順次切り替えてAD変換器に入力する。AD変換器は、マルチプレクサから入力される信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。AD変換器は、ディジタル変換した信号(すなわち、ディジタルデータ)を演算処理部70へ出力する。
演算処理部70は、CPU(Central Processing Unit)72と、ROM73と、RAM74と、DI(digital input)回路75と、DO(digital output)回路76と、入力インターフェイス(I/F)77と、通信インターフェイス(I/F)78とを含む。これらは、バス71で結合されている。
CPU72は、ROM73に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、制御装置3の動作を制御する。なお、ROM73には、CPU72によって用いられる各種情報が格納されている。CPU72は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、CPU以外のFPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。
CPU72は、バス71を介して、AD変換部52からディジタルデータを取り込む。CPU72は、ROM73に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて制御演算を実行する。
CPU72は、制御演算結果に基づいて、DO回路76を介して、外部に制御指令を出力する。また、CPU72は、DI回路75を介して、その制御指令に対する応答を受け取る。入力インターフェイス77は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。また、CPU72は、通信インターフェイス78を介して、他の装置(例えば、起動装置60)と各種情報を送受信する。
起動装置60のハードウェア構成は、例えば、制御装置3のハードウェア構成と同様であってもよい。例えば、制御装置3および起動装置60は、ディジタル保護制御装置として構成されている。なお、起動装置60は、後述する情報処理を実行することが可能な演算機能を有するコンピュータであればよい。
<起動方式>
起動装置60により実行される電力変換器2の起動方式について説明する。本実施の形態では、起動装置60は、交流系統12_1~12_nの系統情報に基づいて、複数の交流系統12の中から、電力供給能力に関する規定条件を満たす交流系統12を選定し、当該選定された交流系統12に接続された電力変換器2を起動する。以下、規定条件を満たす交流系統12の選定方式、および当該選定方式に基づいた電力変換器2の起動方式について説明する。
起動装置60により実行される電力変換器2の起動方式について説明する。本実施の形態では、起動装置60は、交流系統12_1~12_nの系統情報に基づいて、複数の交流系統12の中から、電力供給能力に関する規定条件を満たす交流系統12を選定し、当該選定された交流系統12に接続された電力変換器2を起動する。以下、規定条件を満たす交流系統12の選定方式、および当該選定方式に基づいた電力変換器2の起動方式について説明する。
(周波数)
交流系統12の系統情報として、交流系統12の周波数を用いる例について説明する。ここでは、交流系統12_1~12_nの基準周波数は同一であるとする。この場合、現在の周波数が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。
交流系統12の系統情報として、交流系統12の周波数を用いる例について説明する。ここでは、交流系統12_1~12_nの基準周波数は同一であるとする。この場合、現在の周波数が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。
また、起動装置60は、各制御装置3から各交流系統12_1~12_nにおいて検出された周波数を受信しているものとする。具体的には、制御装置3は、交流電圧検出器18により検出された交流電圧Vacu、Vacv、Vacwを取得して、交流系統12の周波数を算出する。制御装置3は、算出した周波数を起動装置60に送信する。
図5は、交流系統の周波数に基づく電力変換器の起動方式の一例を説明するためのフローチャートである。図5の処理は、起動装置60のCPUにより実行される。これは、以下の図6~図8の処理についても同様である。
図5を参照して、起動装置60は、カウンタiをi=0として初期化する(ステップS10)。起動装置60は、交流系統12の最大周波数を“0”として初期化する(ステップS12)。起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS14)、i番目の電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS16)。具体的には、起動装置60は、起動対象とする電力変換器2の情報(例えば、起動対象リスト)を上位装置から予め取得しておき、当該情報に基づいて当該判断を行なう。起動対象とされる電力変換器2は、系統運用者によって任意に変更される。
i番目の電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS16においてNO)、起動装置60は、カウンタiをインクリメントする(ステップS14)。これにより、“i+1”番目の電力変換器2について、ステップS16の処理が行われる。
一方、i番目の電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS16においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iの周波数F_iが現在の最大周波数よりも大きいか否かを判断する(ステップS18)。周波数F_iが現在の最大周波数以下である場合には(ステップS18においてNO)、起動装置60は、後述するステップS22を実行する。周波数F_iが現在の最大周波数よりも大きい場合には(ステップS18においてYES)、起動装置60は、i番目の電力変換器2_iを、起動対象の候補となる電力変換器(以下、「候補変換器」とも称する。)に設定し、最大周波数を周波数F_iに設定する(ステップS20)。
起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS22)。これにより、起動装置60は、すべての電力変換器2_1~2_nについてステップS16~S20の処理を実行したか否かを判断する。i=nではない場合(ステップS22においてNO)、起動装置60は、ステップS14の処理を実行する。i=nである場合(ステップS22においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する(すなわち、候補変換器を制御する)制御装置3に起動指令を送信して(ステップS24)、処理を終了する。
上記によると、起動装置60は、起動対象の複数の電力変換器2にそれぞれ接続された複数の交流系統12のうち最大の周波数を有する交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定する。起動装置60は、選定した交流系統12に接続された電力変換器2を起動するための起動指令を、当該電力変換器2の制御装置3に送信する。これにより、電力供給能力が最も高い交流系統12に接続された電力変換器2が起動されるため、当該交流系統12に与える影響を最小限にとどめることができる。
(周波数比率)
交流系統12の系統情報として、交流系統12の基準周波数に対する現在の周波数の比率(以下、「周波数比率」とも称する。)を用いる例について説明する。ここでは、交流系統12_1~12_nの基準周波数は同一であってもよいし、異なっていてもよい。この場合、交流系統の基準周波数に対する当該交流系統の現在の周波数の比率(すなわち、周波数比率)が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。
交流系統12の系統情報として、交流系統12の基準周波数に対する現在の周波数の比率(以下、「周波数比率」とも称する。)を用いる例について説明する。ここでは、交流系統12_1~12_nの基準周波数は同一であってもよいし、異なっていてもよい。この場合、交流系統の基準周波数に対する当該交流系統の現在の周波数の比率(すなわち、周波数比率)が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。
起動装置60は、各交流系統12_1~12_nにおいて検出された現在の周波数と、各交流系統12_1~12_nの基準周波数とを各制御装置3から受信する。起動装置60は、各交流系統12について、基準周波数に対する現在の周波数の比率(すなわち、周波数比率)を算出する。なお、起動装置60は、各制御装置3から周波数比率を受信する構成であってもよい。
図6は、交流系統の周波数比率に基づく電力変換器の起動方式の一例を説明するためのフローチャートである。図6を参照して、起動装置60は、カウンタiをi=0として初期化する(ステップS30)。起動装置60は、最大周波数比率を“0”として初期化する(ステップS32)。
起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS34)、i番目の電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS36)。電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS36においてNO)、起動装置60は、カウンタiをインクリメントする(ステップS34)。一方、電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS36においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iにおける周波数比率R_iが現在の最大周波数比率よりも大きいか否かを判断する(ステップS38)。
周波数比率R_iが現在の最大周波数比率以下である場合には(ステップS38においてNO)、起動装置60は、後述するステップS42を実行する。周波数比率R_iが現在の最大周波数比率よりも大きい場合には(ステップS38においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iを起動対象の候補変換器に設定し、最大周波数比率を周波数比率R_iに設定する(ステップS40)。
起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS42)。i=nではない場合(ステップS42においてNO)、起動装置60は、ステップS34の処理を実行する。i=nである場合(ステップS42においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS44)、処理を終了する。
上記によると、起動装置60は、起動対象の複数の電力変換器2にそれぞれ接続された複数の交流系統12のうち、最大の周波数比率を有する交流系統12を規定条件を満たす交流系統12として選定する。起動装置60は、選定した交流系統12に接続された電力変換器2の制御装置3に起動指令を送信する。これにより、電力供給能力が最も高い交流系統12に接続された電力変換器2が起動されるため、当該交流系統12に与える影響を小さくすることができる。
<電圧>
交流系統12の系統情報として、交流系統12の電圧および短絡容量を用いる例について説明する。起動装置60は、各交流系統12_1~12_nにおいて検出された現在の実効値電圧と、各交流系統12_1~12_nの基準実効値電圧(以下、「基準電圧」とも称する。)と、各交流系統12_1~12_nの短絡容量とを各制御装置3から受信する。起動装置60は、各交流系統12の短絡容量に応じて、実効値電圧、あるいは、実効値電圧と基準電圧との電圧偏差を用いて電力変換器2を起動する。以下、具体的に説明する。
交流系統12の系統情報として、交流系統12の電圧および短絡容量を用いる例について説明する。起動装置60は、各交流系統12_1~12_nにおいて検出された現在の実効値電圧と、各交流系統12_1~12_nの基準実効値電圧(以下、「基準電圧」とも称する。)と、各交流系統12_1~12_nの短絡容量とを各制御装置3から受信する。起動装置60は、各交流系統12の短絡容量に応じて、実効値電圧、あるいは、実効値電圧と基準電圧との電圧偏差を用いて電力変換器2を起動する。以下、具体的に説明する。
図7および図8は、交流系統の電圧に基づく電力変換器2の起動方式の一例を説明するためのフローチャートである。図7を参照して、起動装置60は、電力供給能力の高い交流系統12を選定する際の規定条件を、交流系統12の“実効値電圧”に関する条件C1に設定する(ステップS50)。起動装置60は、カウンタiをi=0として初期化する(ステップS52)。
起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS54)、i番目の電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS56)。電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS56においてNO)、後述するステップS62の処理を実行する。電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS56においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iの短絡容量が規定容量未満であるか否かを判断する(ステップS58)。
交流系統12_iの短絡容量が規定容量以上である場合(ステップS58においてNO)、起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS62)。i=nではない場合(ステップS62においてNO)、起動装置60は、ステップS54の処理を実行する。i=nである場合(ステップS62においてYES)、起動装置60は、図8のステップS64の処理を実行する。一方、交流系統12_iの短絡容量が規定容量未満である場合(ステップS58においてYES)、起動装置60は、規定条件を“電圧偏差”に関する条件C2に設定する(ステップS60)。具体的には、起動装置60は、ステップS50において設定された“実効値電圧”に関する条件C1を、“電圧偏差”に関する条件C2に設定し直す。続いて、起動装置60は、ステップS62の処理を実行する。
図7のフローチャートに示すように、起動対象となる複数の電力変換器2にそれぞれ接続された複数の交流系統12の各々の短絡容量がすべて規定容量以上である場合には、起動装置60は、規定条件を“実効値電圧”に関する条件C1に設定する。これは、交流系統12の短絡容量が大きい場合には電圧が変動し難いためである。具体的には、交流系統12のすべての短絡容量が比較的大きく電圧変動が小さい場合には、実効値電圧が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。
一方、複数の交流系統12における複数の短絡容量のうちの少なくとも1つが規定容量未満である場合には、起動装置60は、規定条件を“電圧偏差”に関する条件C2に設定する。これは、交流系統12の短絡容量が小さい場合には電圧が変動し易く、フェランチ現象により電圧が大きくなる可能性があるためである。具体的には、交流系統12の短絡容量が小さく電圧変動が大きい場合には、実効値電圧が大きい交流系統の安定性が高いとは言えない。この場合には、電圧が変動していない(すなわち、電圧偏差が小さい)交流系統12ほど電力供給能力が高い交流系統であるといえる。
図8を参照して、起動装置60は、カウンタiをi=0として初期化する(ステップS64)。起動装置60は、規定条件を“実効値電圧”に関する条件C1に設定したか否かを判断する(ステップS66)。規定条件が条件C1に設定されていない(すなわち、規定条件が条件C2に設定されている)場合には(ステップS66においてNO)、起動装置60は、後述するステップS80~S90の処理を実行して、交流系統12の“電圧偏差”に基づいて起動すべき候補変換器を設定する。
規定条件が条件C1に設定されている場合には(ステップS66においてYES)、起動装置60は、ステップS68~S78の処理を実行して、交流系統12の“実効値電圧”に基づいて起動すべき候補変換器を設定する。まず、ステップS68~S78,S92の処理について説明する。
起動装置60は、交流系統12の最大実効値電圧(以下、「最大電圧」とも称する。)を“0”として初期化する(ステップS68)。起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS70)、i番目の電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS72)。電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS72においてNO)、起動装置60は、ステップS70の処理を実行する。
一方、電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS72においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iの実効値電圧V_iが現在の最大電圧よりも大きいか否かを判断する(ステップS74)。実効値電圧V_iが現在の最大電圧以下である場合には(ステップS74においてNO)、起動装置60は、後述するステップS78を実行する。実効値電圧V_iが現在の最大電圧よりも大きい場合には(ステップS74においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iを、起動対象の候補変換器に設定し、最大電圧を実効値電圧V_iに設定する(ステップS76)。
起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS78)。i=nではない場合(ステップS78においてNO)、起動装置60は、ステップS70の処理を実行する。i=nである場合(ステップS78においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS92)、処理を終了する。
次に、ステップS80~S90の処理について説明する。起動装置60は、交流系統12の最小電圧偏差を“∞”として初期化する(ステップS80)。起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS82)、電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS84)。電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS84においてNO)、起動装置60は、ステップS82の処理を実行する。
一方、電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS84においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iにおける電圧偏差ΔV_iが現在の最小電圧偏差未満であるか否かを判断する(ステップS86)。電圧偏差ΔV_iが最小電圧偏差以上である場合には(ステップS86においてNO)、起動装置60は、後述するステップS90を実行する。電圧偏差ΔV_iが現在の最小電圧偏差未満である場合には(ステップS86においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iを、起動対象の候補変換器に設定し、最小電圧偏差を電圧偏差ΔV_iに設定する(ステップS88)。
起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS90)。i=nではない場合(ステップS90においてNO)、起動装置60は、ステップS82の処理を実行する。i=nである場合(ステップS90においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS92)、処理を終了する。
図8のフローチャートによると、規定条件が条件C1に設定された場合、起動装置60は、起動対象の複数の電力変換器2にそれぞれ接続された複数の交流系統12のうち、最大の実効値電圧を有する交流系統12を条件C1を満たす交流系統12として選定する。一方、規定条件が条件C2に設定された場合、起動装置60は、当該複数の交流系統12のうち、最小の電圧偏差を有する交流系統12を条件C1を満たす交流系統12として選定する。起動装置60は、選定した交流系統12に接続された電力変換器2の制御装置3に起動指令を送信する。
次に、条件C1,C2を用いた電力変換器2の起動方式の変形例について説明する。図9は、交流系統の電圧に基づく電力変換器2の起動方式の変形例を説明するためのフローチャートである。ここでは、条件C1が採用される場合、起動装置60は、複数の交流系統12の各々について、当該交流系統12の基準電圧に対する、当該交流系統12の実効値電圧の比率(以下、「電圧比率」とも称する。)を算出し、当該電圧比率が最も大きい交流系統12を選定する。条件C2が採用される場合、起動装置60は、複数の交流系統12の各々について、当該交流系統12の基準電圧に対する、当該交流系統12における電圧偏差の比率(以下、「偏差比率」とも称する。)を算出し、当該偏差比率が最も小さい交流系統12を選定する。
図9を参照して、ステップS64,S66の処理は図8の各処理と同様である。規定条件が条件C1に設定されていない(すなわち、規定条件が条件C2に設定されている)場合には(ステップS66においてNO)、起動装置60は、後述するステップS120~S130の処理を実行して、交流系統12の偏差比率に基づいて起動すべき候補変換器を設定する。
規定条件が条件C1に設定されている場合には(ステップS66においてYES)、起動装置60は、ステップS102~S112の処理を実行して、電圧比率に基づいて起動すべき候補変換器を設定する。まず、ステップS102~S112,S132の処理について説明する。
起動装置60は、交流系統12の最大電圧比率を“0”として初期化する(ステップS102)。起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS104)、i番目の電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS106)。電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS106においてNO)、起動装置60は、ステップS104の処理を実行する。
一方、電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS106においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iにおける電圧比率VR_iが現在の最大電圧比率よりも大きいか否かを判断する(ステップS108)。電圧比率VR_iが現在の最大電圧比率以下である場合には(ステップS108においてNO)、起動装置60は、後述するステップS112を実行する。電圧比率VR_iが現在の最大電圧比率よりも大きい場合には(ステップS108においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iを起動対象の候補変換器に設定し、最大電圧比率を電圧比率VR_iに設定する(ステップS110)。
起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS112)。i=nではない場合(ステップS112においてNO)、起動装置60は、ステップS104の処理を実行する。i=nである場合(ステップS112においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS132)、処理を終了する。
次に、ステップS120~S130の処理について説明する。具体的には、起動装置60は、交流系統12の最小偏差比率を“∞”として初期化する(ステップS120)。起動装置60は、カウンタiをインクリメントして(ステップS122)、電力変換器2_iが起動対象の電力変換器であるか否かを判断する(ステップS124)。電力変換器2_iが起動対象ではない場合(ステップS124においてNO)、起動装置60は、ステップS122の処理を実行する。
一方、電力変換器2_iが起動対象である場合(ステップS124においてYES)、起動装置60は、交流系統12_iにおける偏差比率ΔVR_iが現在の最小偏差比率未満であるか否かを判断する(ステップS126)。偏差比率ΔVR_iが最小偏差比率以上である場合には(ステップS126においてNO)、起動装置60は、後述するステップS130を実行する。偏差比率ΔVR_iが現在の最小偏差比率未満である場合には(ステップS126においてYES)、起動装置60は、電力変換器2_iを、起動対象の候補変換器に設定し、最小偏差比率を偏差比率ΔVR_iに設定する(ステップS128)。
起動装置60は、i=nであるか否かを判断する(ステップS130)。i=nではない場合(ステップS130においてNO)、起動装置60は、ステップS122の処理を実行する。i=nである場合(ステップS130においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS132)、処理を終了する。
図9のフローチャートによると、規定条件が条件C1に設定された場合、起動装置60は、起動対象の複数の電力変換器2にそれぞれ接続された複数の交流系統12のうち、最大の電圧比率を有する交流系統12を条件C1を満たす交流系統12として選定する。一方、規定条件が条件C2に設定された場合、起動装置60は、当該複数の交流系統12のうち、最小の偏差比率を有する交流系統12を条件C2を満たす交流系統12として選定する。起動装置60は、選定した交流系統12に接続された電力変換器2の制御装置3に起動指令を送信する。
図7~図9の処理によると、起動装置60は、起動対象の複数の電力変換器2にそれぞれ接続された複数の交流系統12の短絡容量に応じて、電力供給能力が最も高い交流系統12を適切に選定することができる。これにより、電力供給能力が最も高い交流系統12に接続された電力変換器2が起動されるため、当該交流系統12に与える影響を最小限にとどめることができる。
(短絡容量)
交流系統12の系統情報として、交流系統12の短絡容量を用いる例について説明する。交流系統12の短絡容量が大きい場合には電圧変動が小さいため、短絡容量が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。なお、起動装置60は、各交流系統12の短絡容量を予めメモリ(例えば、ROM、RAM、ハードディスク等)に格納しているものとする。メモリに格納された各交流系統12の短絡容量は、系統運用者によって逐次更新されてもよい。
交流系統12の系統情報として、交流系統12の短絡容量を用いる例について説明する。交流系統12の短絡容量が大きい場合には電圧変動が小さいため、短絡容量が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。なお、起動装置60は、各交流系統12の短絡容量を予めメモリ(例えば、ROM、RAM、ハードディスク等)に格納しているものとする。メモリに格納された各交流系統12の短絡容量は、系統運用者によって逐次更新されてもよい。
各交流系統12の短絡容量を用いた電力変換器2の起動方式は、図5に示す起動方式と類似している。具体的には、起動装置60は、図5のステップS10を実行する。起動装置60は、ステップS12の代わりに交流系統12の最大短絡容量を“0”として初期化して、ステップS14,S16を実行する。起動装置60は、ステップS18の代わりに、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iの短絡容量SC_iが現在の最大短絡容量よりも大きいか否かを判断する。
短絡容量SC_iが現在の最大短絡容量以下である場合には、起動装置60は、ステップS22を実行する。短絡容量SC_iが現在の最大短絡容量よりも大きい場合には、起動装置60は、ステップS20の代わりに、電力変換器2_iを起動対象の候補変換器に設定し、最大短絡容量を短絡容量SC_iに設定して、ステップS22を実行する。i=nではない場合(ステップS22においてNO)、起動装置60は、ステップS14の処理を実行する。i=nである場合(ステップS22においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS24)、処理を終了する。
上記によると、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、最大の短絡容量を有する交流系統12を規定条件を満たす交流系統12として選定し、選定された交流系統12に接続された電力変換器2を起動する。短絡容量が最も大きい交流系統12に接続された電力変換器2が起動されるため、当該交流系統12に与える影響を最小限にとどめることができる。
(系統容量)
交流系統12の系統情報として、交流系統12の系統容量を用いる例について説明する。ここで、交流系統12の系統容量とは、交流系統12に接続されている1以上の発電機の容量の合算値(以下、「合算容量」とも称する。)である。
交流系統12の系統情報として、交流系統12の系統容量を用いる例について説明する。ここで、交流系統12の系統容量とは、交流系統12に接続されている1以上の発電機の容量の合算値(以下、「合算容量」とも称する。)である。
交流系統12に接続されている1以上の発電機の合算容量(すなわち、交流系統12の系統容量)が大きい場合には電圧変動が小さいため、系統容量が大きい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。なお、起動装置60は、各交流系統12の系統容量を予めメモリに格納している。メモリに格納された各交流系統12の系統容量は、系統運用者によって逐次更新されてもよい。
各交流系統12の系統容量を用いた電力変換器2の起動方式は、上述した短絡容量を用いた起動方式において、「短絡容量」を「系統容量」に置き換えたものである。具体的には、起動装置60は、複数の交流系統12のうち最大の系統容量を有する交流系統を、規定条件を満たす交流系統として選定し、選定された交流系統12に接続された電力変換器2を起動する。系統容量が最も高い交流系統12に接続された電力変換器2が起動されるため、当該交流系統12に与える影響を最小限にとどめることができる。
(周波数特性定数)
交流系統12の系統情報として、交流系統12の周波数特性定数を用いる例について説明する。交流系統12に接続された電力変換器2の周波数Fの変動分の値である周波数変動値をΔfとし、有効電力出力Pの変動分の値である有効電力変動値をΔPとすると、交流系統12の周波数特性定数は“ΔP/Δf”で表される。
交流系統12の系統情報として、交流系統12の周波数特性定数を用いる例について説明する。交流系統12に接続された電力変換器2の周波数Fの変動分の値である周波数変動値をΔfとし、有効電力出力Pの変動分の値である有効電力変動値をΔPとすると、交流系統12の周波数特性定数は“ΔP/Δf”で表される。
交流系統12の周波数特性定数が小さい場合には有効電力が変化しても周波数変動が抑制されるため、周波数特性定数が小さい交流系統ほど電力供給能力が高い交流系統といえる。なお、起動装置60は、各交流系統12の周波数特性定数を予めメモリに格納しているものとする。メモリに格納された各交流系統12の周波数特性定数は、系統運用者によって逐次更新されてもよい。
各交流系統12の周波数特性定数を用いた電力変換器2の起動方式は、図8において条件C2が採用された場合に行われるステップS80~S92の処理と類似している。具体的には、起動装置60は、図8のステップS64を実行する。続いて、起動装置60は、ステップS80の代わりに最小周波数特性定数を“∞”として初期化して、ステップS82,S84を実行する。起動装置60は、ステップS86の代わりに、電力変換器2_iに接続されている交流系統12_iの周波数特性定数K_iが現在の最小周波数特性定数未満であるか否かを判断する。
周波数特性定数K_iが最小周波数特性定数以上である場合には、起動装置60は、ステップS90を実行する。周波数特性定数K_iが最小周波数特性定数未満である場合には、起動装置60は、ステップS88の代わりに、電力変換器2_iを起動対象の候補変換器に設定し、最小周波数特性定数を周波数特性定数K_iに設定して、ステップS90を実行する。i=nではない場合(ステップS90においてNO)、起動装置60は、ステップS82の処理を実行する。i=nである場合(ステップS90においてYES)、起動装置60は、候補変換器に対応する制御装置3に起動指令を送信して(ステップS92)、処理を終了する。
上記によると、起動装置60は、複数の交流系統12のうち最小の周波数特性定数を有する交流系統を規定条件を満たす交流系統として選定し、選定された交流系統12に接続された電力変換器2を起動する。周波数特性定数が最も小さい交流系統12に接続された電力変換器2が起動されるため、当該交流系統12に与える影響を最小限にとどめることができる。
その他の実施の形態.
(1)上述した実施の形態では、電力供給能力が最も高い1つの交流系統12を選定し、当該選定された交流系統12に接続された電力変換器2を最初に起動する構成について説明した。ただし、電力供給能力が高い複数の交流系統12を選定し、当該選定された交流系統12にそれぞれ接続された複数の電力変換器2を最初に起動してもよい。
(1)上述した実施の形態では、電力供給能力が最も高い1つの交流系統12を選定し、当該選定された交流系統12に接続された電力変換器2を最初に起動する構成について説明した。ただし、電力供給能力が高い複数の交流系統12を選定し、当該選定された交流系統12にそれぞれ接続された複数の電力変換器2を最初に起動してもよい。
図5のフローチャートでは、起動装置60が、周波数が最も大きい交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th1以上の周波数を有する1以上の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。この場合、起動装置60は、選定された1以上の交流系統12の各々に接続された電力変換器2の制御装置3に起動指令を送信する。また、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、周波数が大きい方からMa個の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。この場合、起動装置60は、選定されたMa個の交流系統12の各々に接続された電力変換器2の制御装置3に起動指令を送信する。
図6のフローチャートでは、起動装置60が、周波数比率が最も大きい交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th2以上の周波数比率を有する1以上の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定してもよい。また、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、周波数比率が大きい方からMb個の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定してもよい。
図8のフローチャートにおいて、条件C1が採用される場合には、実効値電圧が最も大きい交流系統12を選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th3以上の実効値電圧を有する1以上の交流系統12を、条件C1を満たす交流系統として選定してもよい。起動装置60は、複数の交流系統12のうち、実効値電圧が大きい方からMc個の交流系統12を、条件C1を満たす交流系統として選定してもよい。
図8のフローチャートにおいて、条件C2が採用される場合には、電圧偏差が最も小さい交流系統12を選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th4未満の電圧偏差を有する1以上の交流系統12を、条件C2を満たす交流系統として選定してもよい。起動装置60は、複数の交流系統12のうち、電圧偏差が小さい方からMd個の交流系統12を、条件C2を満たす交流系統として選定してもよい。
図9のフローチャートにおいて、条件C1が採用される場合には、電圧比率が最も大きい交流系統12を選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th5以上の電圧比率を有する1以上の交流系統12を、条件C1を満たす交流系統として選定してもよい。起動装置60は、複数の交流系統12のうち、電圧比率が大きい方からMe個の交流系統12を、条件C1を満たす交流系統として選定してもよい。
図9のフローチャートにおいて、条件C2が採用される場合には、偏差比率が最も小さい交流系統12を選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、複数の交流系統12ののうち、閾値Th6未満の電圧偏差を有する1以上の交流系統12を、条件C2を満たす交流系統として選定してもよい。起動装置60は、複数の交流系統12ののうち、電圧偏差が小さい方からMf個の交流系統12を、条件C2を満たす交流系統として選定してもよい。
また、起動装置60が、周波数が最も大きい交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th7以上の短絡容量を有する1以上の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。また、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、短絡容量が大きい方からMg個の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。
また、起動装置60が、系統容量が最も大きい交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th8以上の系統容量を有する1以上の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。また、起動装置60は、複数の交流系統12のうち、系統容量が大きい方からMh個の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。
また、起動装置60が、周波数特性定数が最も小さい交流系統12を、規定条件を満たす交流系統12として選定する構成について説明したが、当該構成に限られない。起動装置60は、複数の交流系統12のうち、閾値Th9未満の周波数特性定数を有する1以上の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。また、起動装置60は、複数の交流系統12のうちの、周波数特性定数が小さい方からMi個の交流系統12を、規定条件を満たす交流系統として選定してもよい。
(2)上述した実施の形態では、起動装置60は、制御装置3から交流系統12の周波数および電圧を受信することにより系統情報を取得する構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、起動装置60は、各交流系統12に設けられた各検出器から、周波数および電圧を受信することにより、系統情報を算出する構成であってもよい。
(3)上述した実施の形態で説明した起動方式を用いて電力変換器2を起動した後、起動していない残りの電力変換器2は、上述した起動方式に従って起動されてもよい。また、系統運用者が適宜決定した電力変換器2が起動される構成であってもよい。
(4)上述の実施の形態として例示した構成は、本開示の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理および構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
2 電力変換器、3 制御装置、4u,4v,4w レグ回路、5 上アーム、6 下アーム、7 サブモジュール、8A,8B リアクトル、9A,9B アーム電流検出器、10 電力変換装置、11A,11B 直流電圧検出器、12 交流系統、13 変圧器、14 直流回路、16 交流電流検出器、18 交流電圧検出器、31n1,31n2,31n,31p,31p1,31p2 スイッチング素子、32 コンデンサ、33 電圧検出器、34 バイパススイッチ、51 補助変成器、52 AD変換部、60 起動装置、70 演算処理部、71 バス、72 CPU、73 ROM、74 RAM、75 DI回路、76 DO回路、77 入力インターフェイス、78 通信インターフェイス、100 電力変換システム。
Claims (12)
- 複数の交流系統にそれぞれ接続された複数の電力変換装置を備え、
各前記電力変換装置は、共通の直流回路にさらに接続されており、
各前記電力変換装置を起動するための起動装置をさらに備え、
前記起動装置は、
前記複数の交流系統の系統情報に基づいて、前記複数の交流系統の中から、電力供給能力に関する規定条件を満たす交流系統を選定し、
選定された前記交流系統に接続された前記電力変換装置を起動する、電力変換システム。 - 前記複数の交流系統の基準周波数は同一であり、
各前記系統情報は、各前記交流系統の周波数であり、
前記起動装置は、前記複数の交流系統のうち最大の周波数を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第1閾値以上の周波数を有する交流系統を、前記規定条件を満たす交流系統として選定する、請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記交流系統の前記系統情報は、前記交流系統の基準周波数に対する、前記交流系統の周波数の比率を示す周波数比率であり、
前記起動装置は、前記複数の交流系統のうち最大の前記周波数比率を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第2閾値以上の前記周波数比率を有する交流系統を、前記規定条件を満たす交流系統として選定する、請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記交流系統の前記系統情報は、前記交流系統の実効値電圧、前記交流系統の実効値電圧と基準実効値電圧との電圧偏差、および前記交流系統の短絡容量を含み、
前記起動装置は、
前記複数の交流系統の各々の短絡容量が規定容量以上である場合には、前記規定条件を前記実効値電圧に関する第1条件に設定し、
前記複数の交流系統における複数の短絡容量のうちの少なくとも1つが前記規定容量未満である場合には、前記規定条件を前記電圧偏差に関する第2条件に設定する、請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記起動装置は、前記規定条件が前記第1条件に設定された場合、前記複数の交流系統のうち最大の実効値電圧を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第3閾値以上の実効値電圧を有する交流系統を、前記第1条件を満たす交流系統として選定する、請求項4に記載の電力変換システム。
- 前記起動装置は、前記規定条件が前記第2条件に設定された場合、前記複数の交流系統のうち最小の前記電圧偏差を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第4閾値未満の前記電圧偏差を有する交流系統を、前記第2条件を満たす交流系統として選定する、請求項4または請求項5に記載の電力変換システム。
- 前記起動装置は、前記規定条件が前記第1条件に設定された場合、
前記複数の交流系統の各々について、当該交流系統の基準実効値電圧に対する、当該交流系統の実効値電圧の第1比率を算出し、
前記複数の交流系統のうち最大の前記第1比率を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第5閾値以上の前記第1比率を有する交流系統を、前記第1条件を満たす交流系統として選定する、請求項4に記載の電力変換システム。 - 前記起動装置は、前記規定条件が前記第2条件に設定された場合、
前記複数の交流系統の各々について、当該交流系統の基準実効値電圧に対する、当該交流系統における前記電圧偏差の第2比率を算出し、
前記複数の交流系統のうち最小の前記第2比率を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第6閾値未満の前記第2比率を有する交流系統を、前記第2条件を満たす交流系統として選定する、請求項4または請求項7に記載の電力変換システム。 - 各前記系統情報は、各前記交流系統の短絡容量であり、
前記起動装置は、前記複数の交流系統のうち最大の短絡容量を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第7閾値以上の短絡容量を有する交流系統を、前記規定条件を満たす交流系統として選定する、請求項1に記載の電力変換システム。 - 各前記系統情報は、各前記交流系統の系統容量であり、
前記交流系統の系統容量は、前記交流系統に接続されている1以上の発電機の合算容量であり、
前記起動装置は、前記複数の交流系統のうち最大の前記系統容量を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第8閾値以上の前記系統容量を有する交流系統を、前記規定条件を満たす交流系統として選定する、請求項1に記載の電力変換システム。 - 各前記系統情報は、各前記交流系統の周波数特性定数であり、
前記起動装置は、前記複数の交流系統のうち最小の周波数特性定数を有する交流系統を有する交流系統、または、前記複数の交流系統のうち第9閾値未満の周波数特性定数を有する交流系統を、前記規定条件を満たす交流系統として選定する、請求項1に記載の電力変換システム。 - 前記電力変換装置は、モジュラーマルチレベル変換方式の電力変換器を含む、請求項1~請求項11のいずれか1項に記載の電力変換システム。
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