JPS5943913B2 - 交直変換器の運転制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は交直変換器の運転制御方法に係ク、特に、変換
器のダンピング回路の損失を許容値の範囲内に保つに好
適な運転制御方法に関する。

交直変換装置は、一般にを５１両可能な無効電力負荷を
考えることができ、、連系される交流系の電圧無効、電
力制御に直流系を協力させることができる。第１図は直
流系を発電機の無効電力制御に応用した例を示した図で
ある。図において、ＧＩ、Ｇ２は発電機、Ｌｉは負荷、
ＤＣＬは直流リアクトル、ＤＬは直流線路、ＣＯＮＩ、
Ｃ０Ｎ２はそれぞれ交流を直流及び直流を交流に変換す
る交直変換器、ＴＲは変換器用変圧器、ＡＣＰＴは交流
電圧変換器、ＡＣＣＴは交流電流変成器、ＰＤは検出さ
れた交流系統の交流電圧と交流電流から前記変換器ＣＯ
ＮＩに流れ込む電力を検出する電力検出器、Ｐｐは図示
しない運転指令所からの信号であり直流系で送電される
電力を設定するための電力指令値、ＳＵＭ、はこの電力
指令値Ｐｐと前記電力検出器ＰＤの出力を図示の極性で
加算する加算器、ＰＡはこの加算器ＳＵＭＩの出力を増
幅する電力備差増幅器で、前記電力指令値Ｐｐ、電力検
出値Ｐｆ、加算器ＳＵＭＩ、及び電力偏差増幅器ＰＡで
定電力制御回路ＰＲを構成する。

ＤＣＣＴは直流電流変成器、ＳＵＭ２はこの直流電流変
成器ＤＣＣＴの出力と前記電力偏差増幅器ＰＡの出力を
図示の極性で加算する加算器、ＣＡはこの加算器ＳＵＭ
２の出力を増幅する電流偏差増幅器で、前記電力偏差増
幅器ＰＡの出力、直流電流の検出値１１、加算器ＳＵＭ
２及び電流偏差増幅器ＣＡで定電流制御回路ＡＣＲを構
成する。ＡＰＩはこの定電流制御回路の出力の大きさに
応じて、前記変換器Ｃ０Ｎ、のサイリスタのゲートパル
スを出力する自動パルス移相器、ＰＦＤは先とは別の交
流系統の交流電圧及び交流電流の検出信号から、該系統
の力率を検出し、力率に相当した電圧を出力する力率検
出器、ＰＦｐは図示しない運転指令所からの信号で力率
設定値、ＳＵＭ３はこの力率設定値ＰＦｐと前記力率検
出器ＰＦＤの出力を図示の極性で加算する加算器、ＰＦ
Ａはこの加算器ＳＵＭ３の出力を増幅する力率偏差増幅
器、ＡＰ２は上記ＡＰＩと同様な自動パルス移相器であ
る。一般に発電機が大容量のケーブルや超高圧送電系統
に接続されると、軽負荷時の発電機の進相運転が問題と
なる。

しかし、第１図に示すように直流系を連系することによ
り、変換器（逆変換器）は発電機からみると遅相の無効
電力をとる負荷であるから、この逆変換器の所要無効電
力を制御すれば発電機の進相運転の防止ができる。今、
発電機の有効及び無効電力をＰ，，Ｑ８，変換器のそれ
らをＰｌ，Ｑｌ，負荷のそれらをＰｔ，Ｑｔ一Ｑｃとす
れば、交流系ではＰｇ−Ｐｔ−Ｐｉ，Ｑｇ二Ｑｉ＋Ｑｔ
−ＱＯの関係が成９立つ。ここで、有効電力Ｐｔが一定
で、遅相の無効電力負荷Ｑｔが減少したとすると、発電
機は進相運転せざるを得なくなる。このとき、発雷機の
力率を検出して、逆変換器の制御角βを大きくして、そ
の所要無効電力Ｑ１を大きくすることによジ発電機の進
相運転は防止できる。この直流連系による交流系統の無
効電力制御は速応性があり、自由度が高い利点がある。
しかし、発電機の進相運転防止のため大きな遅相無効電
力が必要となると、変換器の制御角が大きくなク、この
ため第２図に示すダンピング回路ＤＡＣの損失が大きく
なる。第３図は変換器の転流リアクタンスＸ，をパラメ
ータにして、制御角を横軸にダンピング回路の損失を描
いた図で、このことを表わしている。このダンピング回
路の損失が大きくなるということは、変換器の効率が悪
くなるばかジでなく、このダンピング回路の損失にみあ
つた容緻の抵抗Ｒｄ，コンデンサーＣ４が必要とな９、
バルブ内でダンピング回路の空間的に占める割合が増し
て装置が大きくなＤ好ましくない。本発明の目的は上述
した従来技術の欠点を除き、ダンピング回路の損失を許
容値に抑えた状態で安定な運転の行なえる交直変換器ｚ
運転匍脚方法を提供するにある。

本発明の要点を第４図と第５図を使つて説明する。

第４図はダンピング回路の損失を交流電圧１ｐ．ｕ．，
直流電流１ｐ．Ｕ．，制御角４０圧のときを許容最大値
（ダンピング回路の容縫設計値）とし、交流電圧が変化
したとき許容できる制御角の最大値を例にとつて描いた
図である。第５図は同様に直流電流を変化したときの図
である。図によ、交流電圧及び直流電流の変化に対して
ダンピング回路の損失を許容値の範囲内に保つための制
御角は直線的に変わつてお）、この値以下の制御角で変
換器を運転すれば、ダンピング回路の損失を許容値内に
保つことができる。このため、交流電圧と直流電流の変
化に応じて第４図及び第５図の特性をもつリミツタ一を
制御回路に設け、常時のダンピング回路の損失が許容値
を越えないようにした。

このリミツタは変換器が順変換器運転のときと、逆変換
器運転のときでＦｈＩ脚角（電圧値）が異なつてくるの
で、順変換器運転時と逆変換器運転時の二つのリミツタ
を設けスイツチで切り替えるようにした。

また、起動時、停止時等ではこの許容範囲を越えて運転
を行なう必要があるので、起動・停止時等はスイツチに
ゆジ、制限をはずすようにした。また転流失敗等の事故
時にも安定に運転が行えるようにするため、直流電圧の
大きさに応じて、短時間この許容範囲を越えて運転でき
るようにした。本発明の一実施例を第６図に示す。

前図と同じ記号のものは同じ動作をするものを示すので
、新しい記号のもののみについて説明すると、ＧＲは前
記直流電圧変成器ＤＣＣＴの出力と前記交流電圧変成器
ＡＣＰＴの出力とから、変換器が逆変換器運転のとき安
定に転流動作が行なえるような制御角を指定するための
定余裕角制御回路、０Ｒは変換器に必要な無効電力が図
示しない運転指令所からの信号によジ設定された値Ｑ，
となるように制御するための無効電力制御回路、ＰＲは
定電力制御回路、図示しない運転指令所からの信号ΔＩ
ｄは変換器ＣＯＮｌが逆変換器運転のときのみスイツチ
ＳＷによジ前記加算器ＳＵＭ２に図示の極性で加算を行
ない、前記定電流制御回路の増幅器を飽和させる働きを
する電流マージン指令．ＶＳは前記定電流匍脚回路と定
余裕角制御回路ＧＲと無効電力制御回路ＱＲのうち、前
記変換器ＣＯＮ，Ｑ運転に最も適した出力電圧を選択す
る電圧選択回路、ＦＧｌおよびＦＧ２は前記交流電圧検
出値と前記直流電圧検出値からダンピング回路の損失が
許容値となる最大の１１ｊＩ脚角に相当する出圧を出力
する関数発生器である（ただしＦＧｌは前記変換器ＣＯ
Ｎｌが順次変換器運転時に、またＦＧ２は逆変換器運転
時に使用）。この具体的な回路を第７図に、またこの回
路の動作を第８図に示ず。第７図においてＲ１〜Ｒｌ３
は固定抵抗、ＶＲｌ〜ＶＲ３は可変抵抗、０Ｐ１〜０Ｐ
３は演算増幅器である。この回路の動作を第８図を参照
に説明すると、演算増幅器０Ｐ１は直流電流のある規準
値からの偏差に比例（比例係数Ｋｉ）した電圧を出力し
（人力信号のリツプルを除くために遅れをもたせてもよ
い）、演算増幅器０Ｐ２は交流電圧のある規準値からの
偏差に比例（比例係数Ｋ８）した電圧を出力し（入力信
号のリツプルを除くために遅れをもたせてもよい）、演
算増幅器０Ｐ３はこれら演算増幅器０Ｐ１と０Ｐ２の出
力及びバイアス電圧（交流電圧の規準値と直流電流の規
準値により定まるダンピング回路の損失が許容値となる
匍脚角αを与える電圧Ｖα）を加算するためのものであ
る。この回路により、任意の交流電圧値及び直流電流値
における許容制御角が決定される。

また第６図におけるスイツチＳＷｌ，ＳＷ２は、スイツ
チ駆動回路ＤＳの指令により前記変換器ＣＯＮｌが順変
換器運転を行なつているときＳＷｌを閉じ、逆変換器運
転を行なつているときＳＷ２を閉じ、変換器の起動時及
び停止時は閉となる動作をする。Ｄ，及至Ｄ４はダイオ
ード、ＩＮは符号反転器であ９、Ｄｌ，Ｄ２は両者の入
力電圧のうち高い方を出力し、Ｄ３，Ｄ４は両者の入力
電圧のうち低い方を出力する。このダイオードの働きに
よ勺制御角は許容範囲に抑えられる。従つて、ダンピン
グ回路の損失が許容値以内に抑えられた状態で運転が行
なえる。なお、図では一変換所のみの制御回路のプロツ
ク図を示したが、同様の制御回路が他端にも備えられて
おＶ１一端が順変換器動作をするときは他端が逆変換器
の動作を従来のごとく行なう。このように本発明によれ
ば、変換器のダンピング回路の損失の許容値内で運転が
行なえるので、効率のよい運転ができ、経済的なバルブ
構造が可能となる。

本発明の他の実施例を第９図に示す。

本実施例は、変換器Ｑ無効電力を前図が開ループで制御
したのに対し、閉ループで制御した場合である。前図と
同じ符号のものは同じ動作をするので、新しいものにつ
いてのみ説明すると、ＱＤは前記交流電圧の検出値と交
流電流の検出値とから変換器が出す無効電力を検出する
ための無効電力検出回路、ＳＵＭ４はこの無効電力検出
回路ＱＤの出力と、無効電力の設定値Ｑｐ（図示しない
運転指令所からの信号）を図示の極性で加算する加算器
、ＱＡはこの加算器の出力を増幅する無効電力偏差増幅
ノ器である。

この回路によシ前図同様、ダンピング回路の損失の許容
値内で変換器が出す無効電力を設足された値に制御する
ことができる。

しかし、第６図も第９図も同様であるが、これらの実施
例では制御角の上限の値を制限しているため、転流失敗
等の直流系の事故が生じた場合、事故を抑制するための
制御が十分に行なえない欠点がある。

この対策を施した実施例を第１０図に示す。前図と比較
して前記関数発生器ＦＧｌ，ＦＧ２の人力信号として直
流電圧の検出値Ｖｄｆを余分に使用する点が、異なる。
前図と異なる部分のみ説明すると、ＤＣＰＴは直流電圧
を検出するための直流電圧変換器．．ＦＧ，，ＦＧ２は
前記第６図の関数発生器の入力信号として余分に直流電
圧検出値Ｄｆを用い、常時は該信号による出力を殺して
おき、異常時にのみ生きるようにし、短時間に限つて許
容値の範囲を越えて運転が行なえるようにしたものであ
る。この回路の具体的な構成としては第７図の演算増幅
器０Ｐ３に並列に直流電圧検出値による補正回路を付加
すること等によジ簡単に実現できる。この一実施例を第
１１図に示す。第１２図は直流電圧検出値による補正回
路を含んだ本発明の他の実施例を示したものである。

この図では制御角のリミツタが電圧選択回路ＶＳの部分
にまとめて設けられている。この回路によつても前図と
同様にダンピング回路の損失を許容値の範囲に保つた状
態で安定な運転が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の無効電力制御運転を行なう直流系のプロ
ツク線図、第２図はダンピング回路を表わした図、第３
図は制御角に対するダンピング回路の損失を示ず図、第
４図および第５図は交流電圧および直流電流を変化した
ときのダンピング回路の損失を許容値に抑えるための制
御角を示す図、第６図は本発明の一実施例を示す図、第
７図は第４図、第５図の特性を実現するための具体的な
回路例、第８図は第７図の回路の動作説明図、第９図及
至第１２図は本発明の他の実施例を示す図である。 ＧＲ・・・・・・定余裕角制御回路、ＱＲ・・・・・・
無効電力制御回路、ＰＲ・・・・一・電力制御回路、Ｖ
Ｓ・・・・・・電圧選沢回路、Ｎ・・・・・・符号反転
器、ＳＷｌ，ＳＷ２・・・・・・スイッチ、ＤＳ・・・
・・・スイツチ駆動回路、Ｄ，及至Ｄ４・・・・・・ダ
イオード、ＦＧ，，ＦＧ２・・・・・・関数発生器、Δ
Ｉｄ・・・・・・電流マージン指令、Ｑｐ、・・・・・
・無効電力設定値、Ｅ２ｔ・・・・・・交流電圧検出値
、Ｉｄｆ・・・・・・直流電流検出値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ サイリスタ等により構成される交直変換器の運転制
   御方法において、制御角リミッタを設け、該制御角リミ
   ッタのリミット値を、交直変換器のダンピング回路の損
   失を許容範囲として、交流電圧と直流電流の大きさに基
   づいて変えるようにしたことを特徴とする交直変換器の
   運転制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の運転制御方法において
   、該制御角リミッタによる制御角の制限は、交直変換器
   の起動及び停止時はその制限を解除することを特徴とす
   る交直変換器の運転制御方法。