WO2023053173A1 - 電力変換装置、および電力変換システム - Google Patents

Abstract

電力変換装置（１）は、交流回路（１２）の母線（１８）に接続される自励式変換器（２）と、自励式変換器（２）の動作を制御する制御装置（３）とを備える。交流回路（１２）は、母線（１８）に接続された第１交流系統（５１）および第２交流系統（５２）を含む。制御装置（３）は、第１交流系統（５１）を保護する保護リレー装置（６１）から送信される、第１交流系統（５１）を母線（１８）から切り離すための保護信号に基づいて、第１交流系統（５１）が母線（１８）から切り離されたか否かを判断し、交流電流制御方式および交流電圧制御方式のいずれか一方に従って、自励式変換器（２）に対する交流電圧指令値を生成する。制御装置（３）は、第１交流系統（５１）が母線（１８）から切り離された場合、自励式変換器（２）の制御方式を、交流電流制御方式から交流電圧制御方式に切り替え、交流電圧制御方式に従って交流電圧指令値を生成する。

Description

電力変換装置、および電力変換システム

　本開示は、電力変換装置、および電力変換システムに関する。

　直流送電システムに適用する変換器には、スイッチング素子にサイリスタを用いた他励式変換器、およびスイッチング素子にＩＧＢＴ（Insulated　Gate　Bipolar　Transistor）等の任意のタイミングでオンオフできる素子を用いた自励式変換器が存在する。近年では、他励式変換器に比べて自励式変換器の需要が増加している。

　自励式変換器は、それ自身が電圧を出力可能であるため、停電状態となった電力系統を復旧させるブラックスタートモード、自立運転モード等での運転が可能である。ブラックスタートモードおよび自立運転モードの際には、自励式変換器は、一般的に定電圧制御方式で制御される。一方、電力系統に連系して運転している場合には、自励式変換器は、通常、電流制御方式で制御される。

　特開２０００－１８４６０１号公報（特許文献１）には、系統連系電源装置が開示されている。系統連系電源装置では、短絡事故が発生した場合、電力変換装置のスイッチング素子をゲートブロックする高速遮断手段により電力変換装置の出力が高速に遮断され、電力変換装置内部の回路遮断器が遮断された後、電力変換装置がスイッチング素子をゲートブロックする高速遮断手段を解除するとともに自立運転を行ない、特定負荷に電力を供給する。

特開２０００－１８４６０１号公報

　特許文献１では、通常時（例えば、系統連系時）、定電流制御方式で電力変換装置の制御が行われており、事故が発生すると、電力変換装置のスイッチング素子がゲートブロックされることで、電力変換装置からの電力供給が遮断される。その後、電力変換装置はスイッチング素子のゲートブロックを解除し、定電圧制御方式で自立運転を行なうことで電力供給を再開する。このように、特許文献１では、事故発生時において、電力変換装置から負荷への電力供給が一旦遮断されてしまうため、継続的な運用が困難である。

　本開示のある局面における目的は、母線に大規模交流系統および小規模交流系統が接続されたシステムにおいて、母線から大規模交流系統が切り離された場合であっても、小規模交流系統の運用を継続することが可能な技術を提供することである。

　ある実施の形態に従うと、交流回路と直流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置が提供される。電力変換装置は、交流回路の母線に接続される自励式変換器と、自励式変換器の動作を制御する制御装置とを備える。交流回路は、母線と、母線に接続された第１交流系統および第２交流系統とを含む。自励式変換器の変換器容量は、第２交流系統における設備容量と負荷容量との差分容量よりも大きい。制御装置は、第１交流系統を保護する保護リレー装置から送信される、第１交流系統を母線から切り離すための保護信号に基づいて、第１交流系統が母線から切り離されたか否かを判断する判断部と、交流電流制御方式および交流電圧制御方式のいずれか一方に従って、自励式変換器に対する交流電圧指令値を生成する交流制御部とを含む。交流制御部は、第１交流系統が母線から切り離された場合、自励式変換器の制御方式を、交流電流制御方式から交流電圧制御方式に切り替え、交流電圧制御方式に従って交流電圧指令値を生成する。

　他の実施の形態に従う電力変換システムは、交流回路と直流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置と、保護リレー装置とを備える。電力変換装置は、交流回路の母線に接続される自励式変換器と、自励式変換器の動作を制御する制御装置とを含む。交流回路は、母線と、母線に接続された第１交流系統および第２交流系統とを含む。自励式変換器の変換器容量は、第２交流系統における設備容量と負荷容量との差分容量よりも大きい。制御装置は、第１交流系統を保護する保護リレー装置から送信される、第１交流系統を母線から切り離すための保護信号に基づいて、第１交流系統が母線から切り離されたか否かを判断する判断部と、交流電流制御方式および交流電圧制御方式のいずれか一方に従って、自励式変換器に対する交流電圧指令値を生成する交流制御部とを含む。交流制御部は、第１交流系統が母線から切り離された場合、自励式変換器の制御方式を、交流電流制御方式から交流電圧制御方式に切り替え、交流電圧制御方式に従って交流電圧指令値を生成する。

　本開示によれば、母線に大規模交流系統および小規模交流系統が接続されたシステムにおいて、母線から大規模交流系統が切り離された場合であっても、小規模交流系統の運用を継続することができる。

電力変換システムの概略構成図である。 ある局面の電力変換システムの状態を示す図である。 図２の後の局面の電力変換システムの状態を示す図である。 図３の後の局面の電力変換システムの状態を示す図である。 電力変換器の構成を示す図である。 図５の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。 制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

　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。

　＜全体構成＞
　図１は、電力変換システムの概略構成図である。電力変換システム１０００は、交流回路１２と、直流回路１４と、交流回路１２と直流回路１４との間で電力変換を行なう電力変換装置１と、保護リレー装置６１，６２とを含む。電力変換装置１は、自励式変換器である電力変換器２と、制御装置３とを含む。

　交流回路１２は、母線１８と、交流系統５１，５２と、遮断器４１，４２とを含む。母線１８には、送電線Ｌ１，Ｌ２および電力変換器２が接続されている。交流系統５１は送電線Ｌ１を介して母線１８に接続され、交流系統５２は送電線Ｌ２を介して母線１８に接続される。遮断器４１，４２は、送電線Ｌ１上に設けられている。

　本実施の形態では、交流系統５１は、無限大母線として扱える大規模の電力系統であるとする。無限大母線とは、母線に接続されている負荷において大きな負荷変動が生じても周波数および電圧の変動が生じない理想的な電源である。そのため、交流系統５１は、電力変換器２および交流系統５２に電力融通を行なっても安定して運用可能な程の十分な容量を有している。一方、交流系統５２は、軽負荷である小規模の電力系統であるとする。具体的には、交流系統５２は、設備容量（例えば、発電機容量）と負荷容量との差分を示す差分容量分の電力を吸収または供給してもらう必要のある電力系統であるとする。

　図１のように、電力変換器２と、交流系統５１，５２とが連系点である母線１８を介して接続されている場合には、交流系統５１が、交流系統５２の差分容量分の電力を吸収または供給する。例えば、交流系統５２の設備容量が負荷容量よりも小さい場合、交流系統５１は、差分容量分の電力を交流系統５２に供給する。一方、交流系統５２の設備容量が負荷容量よりも大きい場合、交流系統５１は、差分容量分の電力を交流系統５２から吸収する。本実施の形態では、電力変換器２の変換器容量（例えば、１００ＭＷ～１０００ＭＷ）は、交流系統５２における差分容量よりも大きいものとする。電力変換器２は、交流系統５１，５２と連系している場合には、電流制御方式により出力電流を一定に制御するように動作する。

　保護リレー装置６１，６２は、送電線Ｌ１の保護制御に使用される電気量（例えば、電流、電圧等）を取得する。例えば、保護リレー装置６１，６２は、電流差動方式を採用するディジタル形の電流差動リレー装置である。保護リレー装置６１は、自端側（例えば、母線１８側）で検出された電流情報を取り込み、当該電流情報をディジタル変換した後、伝送路６５を介して当該電流情報を保護リレー装置６２に送信する。保護リレー装置６１は、保護リレー装置６２側で取得された他端側（例えば、交流系統５１側）の電流情報を、伝送路６５を介して受信する。

　保護リレー装置６１は、自端側の電流情報と他端側の電流情報とに基づいて電流差動演算を実行し、送電線Ｌ１の事故判定を行なう。保護リレー装置６１は、送電線Ｌ１で発生した事故を検出すると、遮断器４１に対して開放指令（例えば、トリップ信号）を出力して、遮断器４１を開放する。同様に、保護リレー装置６２は、送電線Ｌ１で発生した事故を検出すると、遮断器４２に対して開放指令を出力して、遮断器４２を開放する。保護リレー装置６１，６２は、それぞれ遮断器４１，４２から開放状態または閉成状態を示す状態信号を受信する。

　保護リレー装置６１，６２は、送電線Ｌ１の保護するためのリレー装置であればよい。例えば、保護リレー装置６１，６２は、リレー演算要素として、過電流リレー、過電圧リレー、不足電圧リレー、電流差動リレーなど種々のリレー演算要素を用いて構成されていてもよい。

　本実施の形態では、電力変換器２は、モジュラーマルチレベル変換器（ＭＭＣ：Modular　Multilevel　Converter）で構成される自励式変換器である。なお、直流回路１４は、例えば、直流送電網および直流出力を行なう他の電力変換装置などを含む直流電力系統である。

　制御装置３は、電力変換器２の動作を制御する。制御装置３は、交流電流検出器１６，４５，５５によりそれぞれ検出された電流、交流電圧検出器１０により検出された母線１８の交流電圧Ｖｓｙｓの入力を受ける。交流電流検出器１６は、電力変換器２から出力される電流Ｉｓｙｓを検出する。交流電流検出器４５は送電線Ｌ１に流れる電流Ｉ１を検出し、交流電流検出器５５は送電線Ｌ２に流れる電流Ｉ２を検出する。また、制御装置３は、保護リレー装置６１と通信可能に構成される。なお、制御装置３は、保護リレー装置６２と通信可能に構成されていてもよい。

　＜動作概要＞
　図２～図４を用いて、電力変換システム１０００の動作概要を説明する。図２は、ある局面の電力変換システムの状態を示す図である。図３は、図２の後の局面の電力変換システムの状態を示す図である。図４は、図３の後の局面の電力変換システムの状態を示す図である。なお、図２～図４では、説明の容易化のため、図１に示すいくつかの構成を図示していない。

　図２を参照して、電力変換器２は、母線１８を介して、交流系統５１，５２と連系している。この場合、電力変換器２は、電流制御方式により動作しており、有効電力Ｐａｃを出力している。送電線Ｌ１には有効電力Ｐｖが出力され、送電線Ｌ２には有効電力Ｐｉが出力されている。有効電力Ｐａｃは、母線１８の交流電圧Ｖｓｙｓと、交流電流検出器１６により検出される電流Ｉｓｙｓとに基づいて算出される。有効電力Ｐｖは、交流電圧Ｖｓｙｓと、交流電流検出器４５により検出される電流Ｉ１とに基づいて算出される。有効電力Ｐｉは、交流電圧Ｖｓｙｓと、交流電流検出器５５により検出される電流Ｉ２とに基づいて算出される。なお、図２の例では、有効電力Ｐａｃは、有効電力Ｐｖおよび有効電力Ｐｉの合算値に相当する。そのため、有効電力Ｐｉは、有効電力Ｐａｃと有効電力Ｐｖとの差分値として算出されてもよい。有効電力Ｐｖについても同様である。

　図３を参照して、送電線Ｌ１における事故点Ｆで事故（例えば、短絡事故または地絡事故）が発生する。保護リレー装置６１，６２は、保護リレー演算により送電線Ｌ１の事故を検出して、それぞれ遮断器４１，４２にトリップ信号ＴＲを出力する。また、保護リレー装置６１は、トリップ信号ＴＲを制御装置３に出力する。

　図４を参照して、制御装置３は、保護リレー装置６１からトリップ信号ＴＲを受信すると、電力変換器２の制御方式を、電流制御方式から電圧制御方式に切り替える。上述したように、電力変換器２は、交流系統５２における差分容量よりも大きい変換器容量を有する。したがって、電力変換器２は、交流系統５１の電源（すなわち、電圧源）として動作することにより、交流系統５２における差分容量分の電力を吸収または供給する。これにより、無限大母線としての交流系統５１が母線１８から切り離された場合であっても、電力変換器２が交流系統５２に電力を供給することにより、交流電圧を維持できる。そのため、交流系統５２が停電状態になるのを防ぎ、適切な運用を継続できる。

　また、保護リレー装置６１，６２から出力されたトリップ信号ＴＲに基づいて遮断器４１，４２が開放される前に、制御装置３は、電力変換器２から出力される有効電力の目標値である有効電力指令値を“Ｐａｃ＊”に変更する。具体的には、制御装置３は、有効電力指令値Ｐａｃ＊を、事故発生前に送電線Ｌ２に出力されていた有効電力Ｐｉに設定する。制御装置３は、有効電力指令値に追従するような有効電力を出力するため、図２の状態においては、有効電力指令値は“Ｐａｃ”である。したがって、事故発生前後において、制御装置３は、有効電力指令値を、“Ｐａｃ”から“Ｐｉ”に変更する。そして、遮断器４１，４２が開放され、送電線Ｌ２に有効電力Ｐｉが出力される。

　上記のように、有効電力指令値を変更することにより、送電線Ｌ１の事故前後において送電線Ｌ２に供給される有効電力をできるだけ維持できる。そのため、交流系統５１が切り離されたことによる交流系統５２の動揺を軽減できる。

　＜電力変換器の構成＞
　図５は、電力変換器２の構成を示す図である。図５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５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、交流回路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を介して交流回路１２に接続される。図５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５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回路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）交流回路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１０００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１０、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等を含む。

　図５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１０は、交流回路１２に含まれる母線１８のＵ相の交流電圧Ｖｓｙｓｕ、Ｖ相の交流電圧Ｖｓｙｓｖ、およびＷ相の交流電圧Ｖｓｙｓｗを検出する。交流電流検出器１６は、電力変換器２から出力されるＵ相の交流電流Ｉｓｙｓｕ、Ｖ相の交流電流Ｉｓｙｓｖ、およびＷ相の交流電流Ｉｓｙｓｗ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。

　制御装置３は、上記の各検出器によって検出された信号に基づいて、各サブモジュール７の動作を制御するためのゲート制御信号を出力する。例えば、ゲート制御信号は、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse　Width　Modulation）信号である。

　＜サブモジュールの構成＞
　図６は、図５の各レグ回路を構成するサブモジュールの一例を示す回路図である。具体的には、図６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、蓄電要素３２と、電圧検出器３３とを含む。直列体と蓄電要素３２とは並列接続される。電圧検出器３３は、蓄電要素３２の両端の電圧を検出する。

　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蓄電要素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、蓄電要素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６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。

　スイッチング素子３１ｐ、３１ｎ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）等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。蓄電要素３２には、フィルムコンデンサなどが主に用いられる。

　上記で説明したサブモジュール７の構成は一例であって、他の構成のサブモジュール７を本実施の形態に適用してもよい。例えば、サブモジュール７は、フルブリッジ型の変換回路を用いて構成されていてもよい。

　＜制御装置のハードウェア構成例＞
　図７は、制御装置３のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図７の場合の制御装置３は、コンピュータに基づいて構成される。図７を参照して、制御装置３は、１つ以上の入力変換器７０と、１つ以上のサンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路７１と、マルチプレクサ（ＭＵＸ：multiplexer）７２と、Ａ／Ｄ変換器７３とを含む。さらに、制御装置３は、１つ以上のＣＰＵ（Central　Processing　Unit）７４と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）７５と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）７６とを含む。さらに、制御装置３は、１つ以上の入出力インターフェイス７７と、補助記憶装置７８と、上記の構成要素間を相互に接続するバス７９とを含む。

　入力変換器７０は、入力チャンネルごとに補助変成器を備える。各補助変成器は、図１および図５に示す各電気量検出器による検出信号を、後続する信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。

　サンプルホールド回路７１は、入力変換器７０ごとに設けられる。サンプルホールド回路７１は、対応の入力変換器７０から受けた電気量を表す信号を規定のサンプリング周波数でサンプリングして保持する。

　マルチプレクサ７２は、複数のサンプルホールド回路７１に保持された信号を順次選択する。Ａ／Ｄ変換器７３は、マルチプレクサ７２によって選択された信号をディジタル値に変換する。なお、複数のＡ／Ｄ変換器７３を設けることによって、複数の入力チャンネルの検出信号に対して並列的にＡ／Ｄ変換を実行するようにしてもよい。

　ＣＰＵ７４は、制御装置３の全体を制御し、プログラムに従って演算処理を実行する。揮発性メモリとしてのＲＡＭ７５および不揮発性メモリとしてのＲＯＭ７６は、ＣＰＵ７４の主記憶として用いられる。ＲＯＭ７６は、プログラムおよび信号処理用の設定値などを収納する。補助記憶装置７８は、ＲＯＭ７６に比べて大容量の不揮発性メモリであり、プログラムおよび電気量検出値のデータなどを格納する。

　入出力インターフェイス７７は、ＣＰＵ７４と外部装置との間で通信する際のインターフェイス回路である。通信方式は、有線通信方式であってもよいし無線通信方式であってもよい。

　なお、制御装置３の少なくとも一部をＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）およびＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）などの回路を用いて構成してもよい。また、保護リレー装置６１，６２も、制御装置３の場合と同様にコンピュータをベースに構成することもできるし、その少なくとも一部をＦＰＧＡおよびＡＳＩＣなどの回路を用いて構成することができる。

　＜制御装置の機能構成＞
　図８は、制御装置３の機能構成の一例を示すブロック図である。図８を参照して、制御装置３は、ｄｑ変換部１１１，１１３と、判断部１５０と、位相生成部１５２と、交流制御部１５４と、交流電力算出部１５６と、無効電力制御部１５８と、有効電力制御部１６０と、設定部１６２と、ｄｑ逆変換部１６４と、直流制御部１６６と、循環電流制御部１６８と、信号生成部１７０とを含む。これらの各機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、制御装置３の内部メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ７４であってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、またはこれらを組み合わせたもの等で構成される。

　（判断部）
　判断部１５０は、交流系統５１を保護する保護リレー装置６１から送信される、交流系統５１を母線１８から切り離すための保護信号（例えば、トリップ信号ＴＲ）を受信する。判断部１５０は、トリップ信号ＴＲに基づいて、交流系統５１が母線１８から切り離されたか否かを判断する。具体的には、判断部１５０は、トリップ信号ＴＲを受信してから規定時間経過後に、交流系統５１が母線１８から切り離されたと判断する。あるいは、交流系統５１が母線１８から切り離されると、母線１８の交流電圧Ｖｓｙｓの振幅が増大することを利用してもよい。例えば、判断部１５０は、トリップ信号ＴＲを受信し、かつ母線１８の交流電圧Ｖｓｙｓが閾値Ｔｈ１以上である場合に、交流系統５１が母線１８から切り離されたと判断してもよい。

　判断部１５０は、判断結果を示す信号Ｓａを出力する。例えば、判断部１５０は、交流系統５１が母線１８から切り離されていないと判断した場合には値“０”の信号Ｓａを出力し、交流系統５１が母線１８から切り離されたと判断した場合には値“１”の信号Ｓａを出力する。詳細は後述するが、値“０”の信号Ｓａが出力される場合、交流電流制御方式に従う交流電圧指令値が生成され、値“１”の信号Ｓａが出力される場合、交流電圧制御方式に従う交流電圧指令値が生成される。

　（位相生成部）
　位相生成部１５２は、電力変換器２の出力電圧の位相θを生成する。具体的には、位相生成部１５２は、ＰＬＬ回路１０１と、切替部１０３と、フィルタ部１０５と、加算器１０７と、位相算出部１０９とを含む。

　ＰＬＬ回路１０１は、交流電圧Ｖｓｙｓと電力変換器２の出力電圧の位相θとに基づいて、角周波数調整量Δωｐｌｌを算出する。角周波数調整量Δωｐｌｌは、位相θを母線１８の交流電圧Ｖｓｙｓの位相θｓｙｓに同期させるための角周波数である。

　具体的には、ＰＬＬ回路１０１は、位相θを用いて３相の交流電圧Ｖｓｙｓｕ，Ｖｓｙｓｖ，Ｖｓｙｓｗを３相／２相変換することによりｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを算出する。ＰＬＬ回路１０１は、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに基づいて、交流電圧Ｖｓｙｓの位相θｓｙｓと位相θとの位相差Δθｐｌｌを算出する。典型的には、Δθｐｌｌ＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｄ／Ｖｑ）で表される。ＰＬＬ回路１０１は、位相差Δθｐｌｌと予め定められた伝達関数Ｇとに基づいて角周波数調整量Δωｐｌｌを算出する。なお、位相θの初期値は、基準角周波数ω０を時間積分した位相θ０である。基準角周波数ω０は、交流系統５１，５２における電力の基準周波数（例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の角周波数である。

　切替部１０３は、信号Ｓａに従う角周波数調整量を出力する。具体的には、切替部１０３は、値“０”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、ＰＬＬ回路１０１により生成された角周波数調整量Δωｐｌｌを出力する。切替部１０３は、値“１”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、値“０”を出力する。これは、角周波数調整量が“０”であることを意味する。

　フィルタ部１０５は、信号Ｓａに基づいて、角周波数調整量に対して規定のフィルタ処理を実行して、角周波数調整量Δωｐｌｌ＊を出力する。具体的には、フィルタ部１０５は、値“０”の信号Ｓａの入力を受け付けている場合、切替部１０３の出力値（すなわち、角周波数調整量Δωｐｌｌ）にフィルタ処理を施すことなく、角周波数調整量Δωｐｌｌを角周波数調整量Δωｐｌｌ＊として出力する。

　一方、フィルタ部１０５は、値“１”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、切替部１０３の出力値にフィルタ処理を施した角周波数調整量Δωｐｌｌ＊を出力する。具体的には、フィルタ部１０５は、角周波数調整量Δωｐｌｌ＊を、徐々に、値“０”の信号Ｓａに対応する切替部１０３の出力値（すなわち、角周波数調整量Δωｐｌｌ）から、値“１”の信号Ｓａに対応する切替部１０３の出力値（すなわち、値“０”）に変化させる。フィルタ部１０５は、角周波数調整量Δωｐｌｌ＊が値“０”に到達した場合、値“０”の出力を維持する。例えば、フィルタ部１０５は、信号Ｓａが値“０”から値“１”に切り替えられてから規定時間Ｔｓが経過するまでの間に、角周波数調整量Δωｐｌｌ＊を、角周波数調整量Δωｐｌｌから値“０”に変化させる。なお、フィルタ部１０５は、１次遅れ要素、変化率リミッタ等により構成される。

　加算器１０７は、フィルタ部１０５から出力される角周波数調整量Δωｐｌｌ＊および基準角周波数ω０の加算演算を実行して角周波数ω（＝Δωｐｌｌ＊＋ω０）を出力する。位相算出部１０９は、角周波数ωを時間積分して電力変換器２の出力電圧の位相θを生成する。したがって、位相算出部１０９は、信号Ｓａの値が“０”の場合には、角周波数調整量Δωｐｌｌおよび基準角周波数ω０の加算値を時間積分することにより位相θ１を算出する。位相算出部１０９は、信号Ｓａの値が“１”の場合、規定時間Ｔｓ経過後においては、基準角周波数ω０を時間積分することにより位相θ２を算出する。典型的には、位相算出部１０９は、積分器により構成される。

　上記より、位相生成部１５２は、角周波数調整量Δωｐｌｌ＊と基準角周波数ω０との加算値を時間積分することにより算出される位相を、出力電圧の位相θとして生成する。具体的には、交流系統５１が母線１８から切り離されていない場合（すなわち、信号Ｓａの値が“０”の場合）、位相生成部１５２は、位相θ１を位相θとして生成する。

　一方、交流系統５１が母線１８から切り離された場合（すなわち、信号Ｓａの値が“１”の場合）、位相生成部１５２は、位相θを、位相θ１から位相θ２に変化させる。具体的には、位相生成部１５２は、規定時間Ｔｓが経過するまでは、角周波数調整量Δωｐｌｌ＊および基準角周波数ω０の加算値を時間積分することにより位相θを生成し、規定時間Ｔｓ経過後においては、基準角周波数ω０を時間積分することにより位相θを生成する。なお、フィルタ部１０５を設けない構成であってもよい。この場合、規定時間Ｔｓに関わらず、位相生成部１５２は、位相θ２を位相θとして生成する。

　（交流電圧指令値の生成）
　電力変換器２に対する交流電圧指令値の生成に関する機能構成について説明する。

　ｄｑ変換部１１１は、位相θを用いて交流電圧Ｖｓｙｓｕ，Ｖｓｙｓｖ，Ｖｓｙｓｗを３相／２相変換して、ｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑを算出する。ｄｑ変換部１１３は、位相θを用いて交流電流Ｉｓｙｓｕ，Ｉｓｙｓｖ，Ｉｓｙｓｗを３相／２相変換して、ｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。

　交流電力算出部１５６は、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑ、ｄ軸電流Ｉｄ、およびｑ軸電流Ｉｑに基づいて、電力変換器２から出力される有効電力Ｐａｃおよび無効電力Ｑａｃを算出する。

　無効電力制御部１５８は、無効電力指令値Ｑｒｅｆと、無効電力Ｑａｃとの偏差を０にするためのフィードバック制御により、電力変換器２から出力される無効電流の指令値である無効電流指令値Ｉｄｒｅｆを生成する。無効電力指令値Ｑｒｅｆは、例えば、系統運用者等により予め設定される値である。

　有効電力制御部１６０は、有効電力指令値Ｐｒｅｆと、有効電力Ｐａｃとの偏差を０にするためのフィードバック制御により、電力変換器２から出力される有効電流の指令値である有効電流指令値Ｉｑｒｅｆを生成する。有効電力指令値Ｐｒｅｆは、設定部１６２により設定される。設定部１６２の詳細については後述する。

　交流制御部１５４は、交流電流制御方式および交流電圧制御方式のいずれか一方に従って、電力変換器２に対する交流電圧指令値を生成する。具体的には、交流制御部１５４は、交流系統５１が母線１８から切り離された場合、電力変換器２の制御方式を、交流電流制御方式から交流電圧制御方式に切り替え、交流電圧制御方式に従って交流電圧指令値を生成する。詳細には、交流制御部１５４は、交流電流制御部１１５と、交流電圧制御部１１７と、過電流抑制部１１９と、指令値生成部１３０とを含む。

　交流電流制御部１１５は、電力変換器２の出力電流を交流電流指令値Ｉｒｅｆに追従させるための交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１を生成する。具体的には、交流電流制御部１１５は、ｄ軸電流Ｉｄと無効電流指令値Ｉｄｒｅｆ（すなわち、交流電流指令値Ｉｒｅｆの無効成分）との偏差を０にするためのフィードバック制御と、交流電圧Ｖｓｙｓの無効成分のフィードフォワード制御とにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ１（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１のｄ軸成分）を生成する。

　また、交流電流制御部１１５は、ｑ軸電流Ｉｑと有効電流指令値Ｉｑｒｅｆ（すなわち、交流電流指令値Ｉｒｅｆの有効成分）との偏差を０にするためのフィードバック制御と、交流電圧Ｖｓｙｓの有効成分のフィードフォワード制御とにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆ１（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１のｑ軸成分）を生成する。なお、上記フィードフォワード制御は、交流回路１２の電圧変動に対する外乱応答性を向上するために行われる。なお、交流電圧Ｖｓｙｓのフィードフォワード制御を実行しない構成であってもよい。以下、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ１およびｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆ１を、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１とも総称する。

　交流電圧制御部１１７は、母線１８の交流電圧Ｖｓｙｓが目標電圧となるように、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２を生成する。具体的には、交流電圧制御部１１７は、ｄ軸電圧Ｖｄと無効電圧指令値Ｖｄｔ（すなわち、目標電圧の無効成分）との偏差を０にするためのフィードバック制御により、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆｃを生成する。交流電圧制御部１１７は、ｑ軸電圧Ｖｑと有効電圧指令値Ｖｑｔ（すなわち、目標電圧の有効成分）との偏差を０にするためのフィードバック制御により、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆｃを生成する。無効電圧指令値Ｖｄｔおよび有効電圧指令値Ｖｑｔは、例えば、系統運用者等により予め設定される値である。

　過電流抑制部１１９は、電力変換器２の出力電流が過電流となった場合、交流制御方式に従って生成される交流電圧指令値を制限するための抑制量を生成する。具体的には、過電流抑制部１１９は、ｄ軸電流Ｉｄの基本周波数成分およびｑ軸電流Ｉｑの基本周波数成分を抽出して、基本周波数成分の振幅｜Ｉ｜および位相φｉを算出する。過電流抑制部１１９は、振幅｜Ｉ｜をリミット値｜Ｉｍａｘ｜に従う範囲内（下限値：－Ｉｍａｘ、上限値：＋Ｉｍａｘ）に制限する。

　過電流抑制部１１９は、振幅｜Ｉ｜および位相φｉに基づいて、ｄｑ変換によりｄ軸電流目標値Ｉｄｒｅｆ＊およびｑ軸電流目標値Ｉｑｒｅｆ＊を生成する。過電流抑制部１１９は、ｄ軸電流目標値Ｉｄｒｅｆ＊とｄ軸電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄ（＝Ｉｄｒｅｆ＊－Ｉｄ）と、ｑ軸電流目標値Ｉｑｒｅｆ＊とｑ軸電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑ（＝Ｉｑｒｅｆ＊－Ｉｑ）とを算出する。過電流抑制部１１９は、偏差ΔＩｄとゲインＫｄ（ただし、Ｋｄ≧０）との乗算値としてｄ軸電圧抑制量ΔＶｄを算出し、偏差ΔＩｑとゲインＫｄとの乗算値としてｑ軸電圧抑制量ΔＶｑを算出する。なお、ΔＶｄ≦０、ΔＶｑ≦０である。

　加算器１２１は、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆｃとｄ軸電圧抑制量ΔＶｄとを加算することにより、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ２（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２のｄ軸成分）を生成する。加算器１２１は、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆｃとｑ軸電圧抑制量ΔＶｑとを加算することにより、ｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆ２（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２のｑ軸成分）を生成する。以下、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ２およびｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆ２を、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２とも総称する。

　これにより、振幅｜Ｉ｜がリミット値｜Ｉｍａｘ｜以上になった場合（例えば、電力変換器２の出力電流が過電流となった場合）であっても、過電流抑制部１１９が生成するｄ軸電圧抑制量ΔＶｄおよびｑ軸電圧抑制量ΔＶｑにより、電力変換器２の出力電流の過電流を抑制するような交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２が生成される。

　したがって、過電流発生時においては、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２は、ｄ軸電圧抑制量ΔＶｄおよびｑ軸電圧抑制量ΔＶｑにより制限されるが、過電流非発生時においては、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２は制限されず、“Ｖｄｒｅｆｃ＝Ｖｄｒｅｆ２”および“Ｖｑｒｅｆｃ＝Ｖｑｒｅｆ２”が成立する。

　指令値生成部１３０は、判断部１５０の判断結果と、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１および交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２とに基づいて、電力変換器２に対する交流電圧指令値Ｖｒｅｆを生成する。具体的には、指令値生成部１３０は、切替部１２３と、フィルタ部１２５とを含む。

　切替部１２３は、信号Ｓａに従う交流電圧指令値を出力する。具体的には、切替部１２３は、値“０”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１を出力する。切替部１２３は、値“１”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２を出力する。

　フィルタ部１２５は、信号Ｓａに基づいて、交流電圧指令値に対して規定のフィルタ処理を実行して、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆ（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆのｄ軸成分）およびｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆ（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆのｑ軸成分）を出力する。以下、ｄ軸電圧指令値Ｖｄｒｅｆおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｒｅｆを、交流電圧指令値Ｖｒｅｆとも総称する。

　具体的には、フィルタ部１２５は、値“０”の信号Ｓａの入力を受け付けている場合、切替部１２３の出力値（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１）にフィルタ処理を施すことなく、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１を交流電圧指令値Ｖｒｅｆとして出力する。

　一方、フィルタ部１２５は、値“１”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、切替部１２３の出力値にフィルタ処理を施した交流電圧指令値Ｖｒｅｆを出力する。具体的には、フィルタ部１２５は、交流電圧指令値Ｖｒｅｆを、徐々に、値“０”の信号Ｓａに対応する切替部１２３の出力値（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１）から、値“１”の信号Ｓａに対応する切替部１２３の出力値（すなわち、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２）に変化させる。フィルタ部１２５は、交流電圧指令値Ｖｒｅｆが交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２に到達した場合、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２の出力を維持する。例えば、フィルタ部１２５は、信号Ｓａが値“０”から値“１”に切り替えられてから規定時間Ｔｓが経過するまでの間に、交流電圧指令値Ｖｒｅｆを、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１から交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２に変化させる。なお、フィルタ部１２５は、１次遅れ要素、変化率リミッタ等により構成される。

　上記より、交流系統５１が母線１８から切り離されていない場合（すなわち、信号Ｓａの値が“０”の場合）、指令値生成部１３０は、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１を交流電圧指令値Ｖｒｅｆとして生成する。

　一方、交流系統５１が母線１８から切り離された場合（すなわち、信号Ｓａの値が“１”の場合）、指令値生成部１３０は、交流電圧指令値Ｖｒｅｆを、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１から交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２に変化させる。具体的には、指令値生成部１３０は、規定時間Ｔｓが経過するまでは、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ１を交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２に変化させることにより交流電圧指令値Ｖｒｅｆを生成し、規定時間Ｔｓ経過後においては、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２を交流電圧指令値Ｖｒｅｆとして生成する。なお、フィルタ部１２５を設けない構成であってもよい。この場合、規定時間Ｔｓに関わらず、指令値生成部１３０は、交流電圧指令値Ｖｒｅｆ２を交流電圧指令値Ｖｒｅｆとして生成する。

　ｄｑ逆変換部１６４は、位相生成部１５２により生成された位相θと、交流制御部１５４により生成された交流電圧指令値Ｖｒｅｆに基づいて、２相／３相変換により三相の交流電圧指令値Ｖｒａｃを生成する。

　（設定部）
　設定部１６２は、判断部１５０の判断結果に基づいて、電力変換器２に対する有効電力指令値Ｐｒｅｆを設定する。具体的には、設定部１６２は、交流系統５１が母線１８から切り離された場合、有効電力指令値Ｐｒｅｆを、交流系統５１が母線１８から切り離される前に交流系統５２に対して出力されていた有効電力Ｐｉに設定する。

　詳細には、設定部１６２は、値“０”の信号Ｓａの入力を受け付けている場合、有効電力指令値Ｐｒｅｆを、規定の有効電力指令値に設定する。典型的には、規定の有効電力指令値は、系統運用者によって適宜定められる。設定部１６２は、値“１”の信号Ｓａの入力を受け付けた場合、有効電力指令値Ｐｒｅｆを有効電力Ｐｉに設定する。

　なお、設定部１６２は、遮断器４１が実際に開放する前に、有効電力指令値Ｐｒｅｆを有効電力Ｐｉに設定するように構成されていてもよい。この場合、保護リレー装置６１がトリップ信号ＴＲを遮断器４１に出力してから遮断器４１が開放されるまでの時間Ｔｘ１よりも、保護リレー装置６１がトリップ信号ＴＲを制御装置３に出力してから設定部１６２が有効電力指令値Ｐｒｅｆを有効電力Ｐｉに変更するまでの時間Ｔｘ２の方が短く設定される。

　（直流制御部、循環電流制御部）
　直流制御部１６６は、直流電流Ｉｄｃを直流電流指令値Ｉｄｃｒｅｆに追従させる直流電流制御を行なう。電力変換器２において、交流電流Ｉｓｙｓｕ，Ｉｓｙｓｖ，Ｉｓｙｓｗ、直流回路１４から流入する直流電流Ｉｄｃは、各アーム電流を用いて式（１）～（４）で表される。

　Ｉｓｙｓｕ＝Ｉｐｕ－Ｉｎｕ　…（１）
　Ｉｓｙｓｖ＝Ｉｐｖ－Ｉｎｖ　…（２）
　Ｉｓｙｓｗ＝Ｉｐｗ－Ｉｎｗ　…（３）
　Ｉｄｃ＝（Ｉｐｕ＋Ｉｎｕ＋Ｉｐｖ＋Ｉｎｖ＋Ｉｐｗ＋Ｉｎｗ）／２　…（４）
　典型的には、直流制御部１６６は、直流電流指令値Ｉｄｃｒｅｆと直流電流Ｉｄｃとの偏差を０にするためのフィードバック制御により、直流制御指令値Ｖｒｄｃを生成する。具体的には、直流制御部１６６は、直流電流指令値Ｉｄｃｒｅｆと直流電流Ｉｄｃとの偏差を算出し、当該偏差が０になるように制御演算を施し、制御演算結果としての直流制御指令値Ｖｒｄｃを生成する。

　あるいは、直流制御部１６６は、直流電圧Ｖｄｃを直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆに追従させる直流電圧制御を基本とし、直流電流が予め定められた上限値を超えた場合に、直流電流制御をするように構成されてもよい。典型的には、直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆと直流電圧Ｖｄｃとの偏差を０にするためのフィードバック制御により、直流制御指令値Ｖｒｄｃを生成するとともに、直流電流が上限値を超えた場合には上記の直流電流制御を実行する。具体的には、直流制御部１６６は、直流電圧指令値Ｖｄｃｒｅｆと直流電圧Ｖｄｃとの偏差を算出し、当該偏差が０になるように制御演算を施し、制御演算結果としての直流制御指令値Ｖｒｄｃを生成する。

　循環電流制御部１６８は、循環電流Ｉｚを、循環電流指令値Ｉｚｒｅｆ（例えば、０）に追従制御するための循環制御指令値Ｖｒｚを算出する。循環電流指令値Ｉｚｒｅｆは、系統運用者によって適宜定められる。なお、交流回路１２および直流回路１４を経路に含まない電力変換器２の閉回路に流れるＵ相の循環電流Ｉｚｕ、Ｖ相の循環電流Ｉｚｖ、Ｗ相の循環電流Ｉｚｗは、以下の式（５）～（７）により表される。

　Ｉｚｕ＝（Ｉｐｕ＋Ｉｎｕ）／２－Ｉｄｃ／３　…（５）
　Ｉｚｖ＝（Ｉｐｖ＋Ｉｎｖ）／２－Ｉｄｃ／３　…（６）
　Ｉｚｗ＝（Ｉｐｗ＋Ｉｎｗ）／２－Ｉｄｃ／３　…（７）
　（信号生成部）
　信号生成部１７０は、交流電圧指令値Ｖｒａｃと、直流制御指令値Ｖｒｄｃと、循環制御指令値Ｖｒｚとに基づいて、各アームに対応するアーム電圧指令値Ｋｒｅｆを生成する。信号生成部１７０は、各アーム電圧指令値Ｋｒｅｆに基づいて、各アームを構成するスイッチング素子のオンおよびオフを制御するためのゲート制御信号ＧＰを生成し、当該ゲート制御信号ＧＰを対応するスイッチング素子に出力する。典型的には、アーム制御部５０３は、アーム電圧指令値Ｋｒｅｆとキャリア信号とを比較し、この比較結果に基づいて、ＰＷＭ信号としてのゲート制御信号ＧＰを生成する。例えば、キャリア信号として三角波が用いられる。

　＜利点＞
　本実施の形態によると、大規模交流系統である交流系統５１が母線１８から切り離された場合であっても、電力変換器２をゲートブロックすることなく、制御方式を電流制御方式から電圧制御方式に切り替えることで、交流系統５２を停電させることなく運用を継続することができる。また、交流系統５１が切り離されたことによる交流系統５２の動揺を軽減することもできる。

　その他の実施の形態．
　上述した実施の形態では、電力変換器２がモジュラーマルチレベル変換器であ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、電力変換器２の回路方式は、交流電力を２レベルの直流電力に変換する２レベル変換器で構成されていてもよいし、交流電力を３レベルの直流電力に変換する３レベル変換器で構成されていてもよい。

　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。

　１　電力変換装置、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　アーム電流検出器、１０　交流電圧検出器、１１Ａ，１１Ｂ　直流電圧検出器、１２　交流回路、１３　変圧器、１４　直流回路、１６，４５，５５　交流電流検出器、１８　母線、３１ｎ，３１ｐ　スイッチング素子、３２　蓄電要素、３３　電圧検出器、４１，４２　遮断器、５１，５２　交流系統、６１，６２　保護リレー装置、６５　伝送路、７０　入力変換器、７１　サンプルホールド回路、７２　マルチプレクサ、７３　Ａ／Ｄ変換器、７４　ＣＰＵ、７５　ＲＡＭ、７６　ＲＯＭ、７７　入出力インターフェイス、７８　補助記憶装置、７９　バス、１０１　ＰＬＬ回路、１０３，１２３　切替部、１０５，１２５　フィルタ部、１０７，１２１　加算器、１０９　位相算出部、１１１，１１３　ｄｑ変換部、１１５　交流電流制御部、１１７　交流電圧制御部、１１９　過電流抑制部、１３０　指令値生成部、１５０　判断部、１５２　位相生成部、１５４　交流制御部、１５６　交流電力算出部、１５８　無効電力制御部、１６０　有効電力制御部、１６２　設定部、１６４　ｄｑ逆変換部、１６６　直流制御部、１６８　循環電流制御部、１７０　信号生成部、５０３　アーム制御部、１０００　電力変換システム。

Claims (11)

1. 　交流回路と直流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置であって、
   　前記交流回路の母線に接続される自励式変換器と、
   　前記自励式変換器の動作を制御する制御装置とを備え、
   　前記交流回路は、前記母線と、前記母線に接続された第１交流系統および第２交流系統とを含み、
   　前記自励式変換器の変換器容量は、前記第２交流系統における設備容量と負荷容量との差分容量よりも大きく、
   　前記制御装置は、
   　　前記第１交流系統を保護する保護リレー装置から送信される、前記第１交流系統を前記母線から切り離すための保護信号に基づいて、前記第１交流系統が前記母線から切り離されたか否かを判断する判断部と、
   　　交流電流制御方式および交流電圧制御方式のいずれか一方に従って、前記自励式変換器に対する交流電圧指令値を生成する交流制御部とを含み、
   　前記交流制御部は、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記自励式変換器の制御方式を、前記交流電流制御方式から前記交流電圧制御方式に切り替え、前記交流電圧制御方式に従って前記交流電圧指令値を生成する、電力変換装置。
2. 　前記判断部は、
   　　前記保護信号を受信してから規定時間経過後に、前記第１交流系統が前記母線から切り離されたと判断する、または、
   　　前記保護信号を受信し、かつ前記母線の電圧が第１閾値以上である場合に、前記第１交流系統が前記母線から切り離されたと判断する、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 　前記交流制御部は、
   　　前記自励式変換器の出力電流を交流電流指令値に追従させるための第１交流電圧指令値を生成する交流電流制御部と、
   　　前記母線の交流電圧が目標電圧となるように、第２交流電圧指令値を生成する交流電圧制御部と、
   　　前記判断部の判断結果と、前記第１交流電圧指令値および前記第２交流電圧指令値とに基づいて、前記自励式変換器に対する前記交流電圧指令値を生成する指令値生成部とを含む、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 　前記指令値生成部は、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離されていない場合、前記第１交流電圧指令値を前記交流電圧指令値として生成し、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記第２交流電圧指令値を前記交流電圧指令値として生成する、請求項３に記載の電力変換装置。
5. 　前記指令値生成部は、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離されていない場合、前記第１交流電圧指令値を前記交流電圧指令値として生成し、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記交流電圧指令値を、前記第１交流電圧指令値から前記第２交流電圧指令値に変化させる、請求項３に記載の電力変換装置。
6. 　前記制御装置は、前記自励式変換器の出力電流が過電流となった場合、前記第２交流電圧指令値を制限するための抑制量を生成する過電流抑制部をさらに含む、請求項３～請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
7. 　前記制御装置は、前記判断部の判断結果に基づいて、前記自励式変換器に対する有効電力指令値を設定する設定部をさらに含み、
   　前記設定部は、前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記有効電力指令値を、前記第１交流系統が前記母線から切り離される前に前記第２交流系統に対して出力されていた有効電力に設定する、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 　前記制御装置は、前記自励式変換器の出力電圧の位相を生成する位相生成部をさらに含み、
   　前記位相生成部は、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離されていない場合、前記自励式変換器の出力電圧の位相を前記母線の交流電圧の位相に同期させるための角周波数調整量と基準角周波数との加算値を時間積分することにより算出される第１位相を、前記出力電圧の位相として生成し、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記基準角周波数を時間積分することにより算出される第２位相を、前記出力電圧の位相として生成する、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 　前記制御装置は、前記自励式変換器の出力電圧の位相を出力する位相生成部をさらに含み、
   　前記位相生成部は、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離されていない場合、前記自励式変換器の出力電圧の位相を前記母線の交流電圧の位相に同期させるための角周波数調整量と基準角周波数との加算値を時間積分することにより算出される第１位相を、前記出力電圧の位相として生成し、
   　　前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記出力電圧の位相を、前記第１位相から、前記基準角周波数を時間積分することにより算出される第２位相に変化させる、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 　前記自励式変換器は、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９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
11. 　電力変換システムであって、
    　交流回路と直流回路との間で電力変換を行なう電力変換装置と、
    　保護リレー装置とを備え、
    　前記電力変換装置は、
    　　前記交流回路の母線に接続される自励式変換器と、
    　　前記自励式変換器の動作を制御する制御装置とを含み、
    　前記交流回路は、前記母線と、前記母線に接続された第１交流系統および第２交流系統とを含み、
    　前記自励式変換器の変換器容量は、前記第２交流系統における設備容量と負荷容量との差分容量よりも大きく、
    　前記制御装置は、
    　　前記第１交流系統を保護する前記保護リレー装置から送信される、前記第１交流系統を前記母線から切り離すための保護信号に基づいて、前記第１交流系統が前記母線から切り離されたか否かを判断する判断部と、
    　　交流電流制御方式および交流電圧制御方式のいずれか一方に従って、前記自励式変換器に対する交流電圧指令値を生成する交流制御部とを含み、
    　前記交流制御部は、
    　　前記第１交流系統が前記母線から切り離された場合、前記自励式変換器の制御方式を、前記交流電流制御方式から前記交流電圧制御方式に切り替え、前記交流電圧制御方式に従って前記交流電圧指令値を生成する、電力変換システム。

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