(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自励式交直変換器で交直変換を行い直流送電システムを介して電力融通を行う電力供給システムの前記自励式交直変換器の交流出力電流を直交座標軸上の有効電力成分のｄ軸および無効電力成分のｑ軸の２軸変数に変換するｄｑ軸変換回路と、前記直流送電システムの直流電圧をその設定値に保ちつつ所定の有効電力設定値を満たすような前記ｄ軸の設定値を算出する直流電圧／有効電力制御回路と、所定の無効電力設定値を満たすような前記ｑ軸の設定値を算出する無効電力制御回路と、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流が前記ｄ軸およびｑ軸の設定値に追従するような制御率を算出する交流電流制御回路と、前記電力供給システムの交流母線の交流電圧位相を検出する位相検出回路と、前記位相検出回路からの交流電圧位相および前記交流電流制御回路からの制御率に基づいて直流電圧をその設定値に保ちながら設定値通りの有効電力および無効電力を出力するように前記自励式交直変換器を制御するＰＷＭ制御回路とを備えた自励式交直変換器の制御装置において、前記自励式交直変換器が接続される交流系統の発電機が切り離された状態になったとき動作する系統状態監視装置と、前記系統状態監視装置の動作により前記交流電流制御回路の出力を事前の運転状態の値に保持し前記ＰＷＭ制御回路に出力する信号保持回路と、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流を入力し一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流を出力する一次遅れ回路と、前記系統状態監視装置の動作によりｄ軸およびｑ軸の各出力電流と一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流との偏差に基づいて前記制御率の補正信号を演算し前記ＰＷＭ制御回路に出力する電流制御要素と、前記交流母線の交流電圧が設定値より上昇した場合には絶対値が小さくなるように低下した場合には絶対値が大きくなるように前記制御率の補正を行う補正信号を前記ＰＷＭ制御回路に出力する電圧制御要素とを備えたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記信号保持回路が保持した出力値に対し予め設定した一定の値へスロープ特性あるいは１次遅れ特性を持たせて追従させ前記ＰＷＭ制御回路に出力するバンプレス回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記系統状態監視装置が動作したとき、前記電流制御要素の動作開始を前記電圧制御要素の動作より遅らせる遅延要素を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸電流信号の絶対値が一定時間以上継続して予め設定した一定値よりも小さいことを条件にして前記自励式交直変換器の運転を停止させる運転停止回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸電流信号の設定値に対しては前記自励式交直変換器の定格出力電流あるいは直流定格電流を越えない値を制限値とし、前記ｄｑ軸変換回路からのｑ軸電流信号の設定値に対しては前記自励式交直変換器の定格出力電流値およびｄ軸電流信号の検出値に基づいて得られた電流の余裕分を制限値とする過電流制限回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸電流信号が一定の範囲を逸脱したことを条件に直流送電システムを介して接続される相手側自励式交直変換器の制御装置で使用するｄ軸電流信号の設定値を通常運転時よりも絶対値の小さな値に変更するための融通電力変更回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項７】
自励式交直変換器で交直変換を行い直流送電システムを介して電力融通を行う電力供給システムの前記自励式交直変換器の交流出力電流を直交座標軸上の有効電力成分のｄ軸および無効電力成分のｑ軸の２軸変数に変換するｄｑ軸変換回路と、前記直流送電システムの直流電圧をその設定値に保つつ所定の有効電力設定値を満たすような前記ｄ軸の設定値を算出する直流電圧／有効電力制御回路と、所定の無効電力設定値を満たすような前記ｑ軸の設定値を算出する無効電力制御回路と、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流が前記ｄ軸およびｑ軸の設定値に追従するような制御率を算出する交流電流制御回路と、前記電力供給システムの交流母線の交流電圧位相を検出する位相検出回路と、前記位相検出回路からの交流電圧位相および前記交流電流制御回路からの制御率に基づいて直流電圧をその設定値に保ちながら設定値通りの有効電力および無効電力を出力するように前記自励式交直変換器を制御するＰＷＭ制御回路とを備えた自励式交直変換器の制御装置において、前記自励式交直変換器が接続される交流系統の発電機が切り離された状態になったとき動作する系統状態監視装置と、前記ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流を入力し一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流を出力する一次遅れ回路と、前記系統状態監視装置の動作により前記直流電圧／有効電力制御回路からの前記ｄ軸の設定値および前記無効電力制御回路からの前記ｑ軸の設定値に代えて前記一次遅れ回路からの一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流を前記交流電流制御回路に出力するスイッチ回路と、前記交流母線の交流電圧が設定値より上昇した場合には絶対値が小さくなるように低下した場合には絶対値が大きくなるように前記制御率の補正を行う補正信号を前記ＰＷＭ制御回路に出力する電圧制御要素とを備えたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記電圧制御要素による補正と前記電流制御要素による補正のうち前記電流制御要素による補正を先に行い、その結果得られた直交する２軸それぞれの信号値からそれらのベクトル和の大きさを演算し、その値に対して交流電圧が設定値より上昇した場合には絶対値が小さくなるように、交流電圧が低下した場合には絶対値が大きくなるように前記電圧制御要素による補正を行う電圧制御適正化回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項６に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記電圧制御要素による補正と前記電流制御要素による補正のうち前記電流制御要素による補正を先に行い、その結果得られた直交する２軸それぞれの信号値を増幅し、交流電圧が設定値より上昇した場合には出力値が低下し、交流電圧が低下した場合には出力が増大するよう動作する前記電圧制御要素の出力を前記各軸ごとの増幅した２軸それぞれの信号値に加算し、その際に加算前の値と加算後の値との正負の符号が反転しないよう加算後の値を制限するようにした電圧制御適正化回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の自励式交直変換器の制御装置において、直交する２軸それぞれの信号値に比例した増幅率を演算する際に、２軸それぞれの信号値が零付近の一定範囲内の値の場合には増幅率を零とするようにしたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記位相検出回路は、出力信号である検出位相と入力信号である瞬時位相の位相偏差を演算する位相差演算回路と、前記系統状態監視装置が動作したときは前記位相差演算回路からの位相偏差を事前の値に保持し前記系統状態監視装置が不動作のときは時々刻々変化する位相偏差を出力する信号保持回路と、前記信号保持回路が位相偏差を保持したときはその後１次遅れ特性によって前記保持値を零にするための一次遅れ回路と、前記信号保持回路の出力信号および前記一次遅れ回路の出力信号に基づいて比例積分演算を行い交流電圧の角速度を求めるフィルタ回路と、前記フィルタ回路の出力信号に基づいて交流電圧の位相角を演算する電圧制御発振器とを備えたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記位相検出回路は、出力信号である検出位相と入力信号である瞬時位相の位相偏差を演算する位相差演算回路と、前記位相偏差の比例積分演算を行い交流電圧の角速度を求めるフィルタ回路と、前記系統状態監視装置が動作したとき前記フィルタ回路からの交流電圧の角速度を事前の値に保持し前記系統状態監視装置が不動作のときは時々刻々変化する交流電圧の角速度を出力する信号保持回路と、前記信号保持回路が前記交流電圧の角速度を保持したときはその後１次遅れ特性によって前記交流電圧の角速度を所定の角速度設定値にする一次遅れ回路と、前記フィルタ回路の出力信号および前記一次遅れ回路からの出力信号に基づいて交流電圧の位相角を演算する電圧制御発振器とを備えたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記自励式交直変換器が接続された交流系統の接続点から送電線などを介して離れた地点での運転周波数を検出する角速度検出器を設け、前記位相検出回路における前記一次遅れ回路での角速度設定値として、前記角速度検出器で検出された周波数を用いるようにしたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の自励式交直変換器の制御装置において、前記角速度検出器で検出された運転周波数の値が一定の範囲内の値である場合には検出された周波数値を、検出された運転周波数の値が一定の範囲内を逸脱した場合には予め設定した角速度設定値を選択し、前記位相検出回路の一次遅れ回路に入力する同期適正化回路を設けたことを特徴とする自励式交直変換器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流送電システムや電力系統間で電力融通を行う電力供給システムに用いられる自励式交直変換器の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異なる電力系統間で電力融通を行う場合に、各交流系統に交直変換器を設置し、それらの交直変換器の直流端子間を相互に直流送電システムを接続して電力融通を行っている。また、電池等の直流電源から交流系統へ電力を供給する場合にも、交直変換器が使用される。こうした電力システムで使用される交直変換器として、従来は他励式交直変換器が使用されてきたが、近年、自励式交直変換器が適用されるようになってきた。
【０００３】
図２９は、電圧型の自励式交直変換器を使用した直流送電システムとその制御装置を示したものである。背後に発電機等の交流電源を含む交流系統のつながった交流母線１に、変換器用変圧器２を介して自励式交直変換器３が接続されている。変換器３は、ＧＴＯ（ゲートターンオフ）サイリスタおよび逆並列に接続されたダイオードによる６相あるいは１２相のブリッジ回路で構成されている。自励式交直変換器３の直流端子側にはキャパシタ４が接続され、その先に直流送電線５を介して、自励式交直変換器３と同じ構成の自励式交直変換器３’およびキャパシタ４’が接続されている。変換器３’の交流端子側は変圧器２’を介して、別の交流系統の交流母線１’に接続されている。
【０００４】
自励式交直変換器３、３’のうち、一方が順変換器（交流電力を直流電力に変換）として運転され、もう一方が逆変換器（直流電力を交流電力に変換）として運転されることにより電力の融通が行われる。なお、制御装置および検出装置については、両変換器とも同じ構成のものが使用されるので、図２９では自励式交直変換器３についてのみ示している。
【０００５】
自励式交直変換器３側では、交流電流検出器７により自励式交直変換器３の入出力電流である三相交流電流Ｉａが検出され、交流電圧検出器８により交流母線電圧Ｖａが検出される。検出された三相交流電流Ｉａおよび交流母線電圧Ｖａは有効電力検出器９および無効電力検出器１０に入力され、有効電力検出器９により自励式交直変換器３の有効電力Ｐａが検出され、無効電力検出器１０により無効電力Ｑａが検出される。
【０００６】
有効電力Ｐａは有効電力設定値Ｐｒｅｆと突き合わされ、その偏差ΔＰ（Ｐｒｅｆ−Ｐａ）は直流電圧／有効電力制御回路１１に入力される。また、直流電圧検出器６で検出された直流電圧Ｅｄは直流電圧設定値Ｅｄｒｅｆと突き合わされ、その偏差ΔＥ（Ｅｄｒｅｆ−Ｅｄ）は直流電圧／有効電力制御回路１１に入力される。直流電圧／有効電力制御回路１１は、それぞれの入力偏差信号を零にするための制御信号を出力する。この出力信号は、変換器出力電流の有効電力成分の設定値Ｉｄｒｅｆとして交流電流制御回路１３に入力される。
【０００７】
同様に、無効電力Ｑａは無効電力設定値Ｑｒｅｆと突き合わされ、その偏差ΔＱ（Ｑｒｅｆ−Ｑａ）が無効電力制御回路１２に入力される。無効電力制御回路１２では、入力偏差信号を零にするための制御信号を出力し、無効電力成分の設定値Ｉｑｒｅｆとして交流電流制御回路１３に入力される。
【０００８】
また、交流電流Ｉａはｄｑ軸変換回路１４に入力され、このｄｑ軸変換回路１４によって直交する２軸（ｄ軸、ｑ軸）成分に分離される。すなわち、有効電力成分Ｉｄと無効電力成分Ｉｑに分離され、有効電力成分Ｉｄおよび無効電力成分Ｉｑの検出値として交流電流制御回路１３に与えられる。
【０００９】
交流電流制御回路１３では、交流電流Ｉａの有効電力成分Ｉｄおよび無効電力成分Ｉｑが、それぞれ有効電力成分設定値Ｉｄｒｅｆおよび無効電力成分設定値Ｉｑｒｅｆに追従するような制御率Ｃｍｄ、Ｃｍｑを演算しＰＷＭ制御回路１５に出力する。ここで、制御率Ｃｍｄ、ＣｍｑはＰＷＭ制御回路１５で使用する正弦波信号を、直交する２軸成分に分離した値であり、そのベクトル和の大きさは正弦波の大きさに相当する。また、ベクトル和の角度は、交流母線１の電圧位相に対するＰＷＭ正弦波信号の相対的な位相角に相当する。さらに、このＰＷＭ正弦波信号は、自励式交直変換器３の交流出力電圧の基本波成分とほぼ比例した関係にあるので、制御率Ｃｍｄ、Ｃｍｑは変換器出力電圧を直交する２軸成分に分解したものに相当するといえる。
【００１０】
一方、位相検出回路１６では交流電圧検出器８から得られる交流母線１の三相交流電圧信号Ｖａから交流電圧の位相θｖを検出し、この交流電圧位相θｖはｄｑ軸変換回路１４およびＰＷＭ制御回路１５に入力される。ｄｑ軸変換回路１４では与えられた位相θｖを基準位相として変換器出力電流の三相／二相変換およびｄｑ軸変換を行う。また、ＰＷＭ制御回路１５では、制御率Ｃｍｄ、Ｃｍｑおよび基準位相θｖから得られる正弦波信号と搬送波信号の突き合わせを行い、自励式交直変換器３を構成するＧＴＯサイリスタに与えるオン／オフパルス信号の発生タイミングを決定する。自励式交直変換器３はこうして得られたパルス信号によって所望の運転を行う。
【００１１】
こうした制御装置を使用することにより、直流送電システムにおいて、直流電圧を設定値Ｅｄｒｅｆどおりに保ちながら、有効電力設定値Ｐｒｅｆどおりの電力を順変換器側から逆変換器側へ融通し、かつ各変換器で無効電力設定値Ｑｒｅｆどおりの無効電力を出力することができるようになっている。
【００１２】
電池等の直流電源の電力を交流電力に変換して電力系統へ供給する電力供給システムにおいても同様の制御が行われる。図３０は電池の出力を電圧型の自励式交直変換器３により交流電力へ変換して交流系統へ供給する電力供給システムに電力を融通する場合の制御装置を示したものである。
【００１３】
図３０において、図２９に示したものに対し、キャパシタ４、４’、直流送電線５、相手側自励式交直変換器３’の代わりに直流回路に電池１７が接続されている点が異なる。直流電圧は電池１７により一定に保たれるため、直流電圧制御が不要であり、直流電圧／有効電力制御回路１１の代わりに有効電力制御回路１１’が使用される。主回路および制御装置のその他の部分の構成および作用は、図２９に示した直流送電システムと同じで、有効電力制御回路１１’に与えられた有効電力設定値Ｐｒｅｆ、無効電力制御回路１２に与えられた無効電力設定値Ｑｒｅｆどおりの出力が得られるように自励式交直変換器３にパルス信号が与えられる。
【００１４】
さらに、図３１は、図２９および図３０における位相検出回路１６の構成図である。交流電圧検出器８から得られる三相交流電圧信号Ｖａは、位相検出回路１６の三相／二相変換回路１６１によってＶα、Ｖβという直交する２つの成分に変換される。三相交流電圧のうち基準となる相の電圧位相をθｄとすると、下記の(1.1)式および下記の(1.2)式という関係がある。
【００１５】
Ｖα＝｜Ｖａ｜・ｃｏｓ（θｄ）  …（1.1）
Ｖβ＝｜Ｖａ｜・ｓｉｎ（θｄ）  …（1.2）
この２つの値Ｖα、Ｖβは、正規化回路１６２において三相交流電圧の大きさ｜Ｖａ｜で割り算されることにより正規化され、ｃｏｓ（θｄ）、ｓｉｎ（θｄ）となり位相差演算回路１６３に入力される。一方、位相差演算回路１６３には、位相検出回路１６の最終出力である検出位相θｖに対するｃｏｓ（θｖ）、ｓｉｎ（θｖ）も入力される。位相検出回路１６の最終出力である検出位相θｖに対するｃｏｓ（θｖ）、ｓｉｎ（θｖ）は、余弦演算回路１６４および正弦演算回路１６５により求められる。
【００１６】
位相差演算回路１６３では、ｃｏｓ（θｄ）、ｓｉｎ（θｄ）、ｃｏｓ（θｖ）、ｓｉｎ（θｖ）に基づいて、瞬時的な検出位相θｄと位相検出回路１６の最終出力位相θｖとの位相偏差Δθ（θｄ−θｖ）を下記の（2.1）式および（2.2）式により演算する。
【００１７】
sin(θｄ−θｖ)＝sin(θｄ)・cos(θｖ)−cos(θｄ)・sin(θｖ)  …（2.1）
Δθ＝(θｄ−θｖ)＝sin−１（sin(θｄ−θｖ)）  …（2.2）
定常状態ではθｖはθｄに追従しており、すなわち、θｄとθｖは等しいので位相差演算回路１６３の出力Δθは零となる。この位相差演算回路１６３の出力はフィルタ回路１６６に与えられる。フィルタ回路１６６は比例積分回路で構成され、定常状態での出力値は交流電圧の角速度ω（＝２πｆ）に相当する。この値がさらに積分回路で構成された電圧制御発振器（ＶＣＯ）１６７に与えられ、その出力が交流電圧の検出位相θｖとなる。
【００１８】
この位相検出回路１６を使用すると、通常運転時は瞬時的な検出位相であるθｄと位相検出回路１６の最終出力位相θｖとが等しく、位相差演算回路１６３の出力Δθは零となりフィルタ回路１６６の出力である角速度ω、すなわち周波数ｆは一定に維持される。従って、電圧制御発振器１６７の出力である検出位相θｖは一定の周波数で発振する。ここで、電力系統の電圧位相が進むと、位相差演算回路１６３の出力Δθが正の値となりフィルタ回路１６６の出力が通常より大きな値となって検出位相θｖが進む。これによって検出位相θｖが系統の位相変化に追従する。系統の位相が遅れた場合には、位相差演算回路１６３の出力Δθが負の値となりフィルタ回路１６６の出力が通常より小さな値となって検出位相θｖが遅れ、これによって検出位相θｖが系統の位相変化に追従する。フィルタ回路１６６の出力である角速度ωは交流系統に接続されている同期発電機の回転速度によって決まる角速度と一致した値である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の自励式交直変換器の制御装置では、遮断器の開放などにより発電機が切り離された状態になった場合、電力系統に交流過電圧が発生したり、交流電圧低下が生じたりすることがある。
【００２０】
すなわち、自励式交直変換器３の接続された交流母線１の背後の交流系統において、遮断器の開放などにより発電機が切り離された状態になった場合には、自励式交直変換器３は有効電力成分設定値Ｐｒｅｆや無効電力成分設定値Ｑｒｅｆどおりの有効電力と無効電力を供給し続けるよう動作する。その場合、それらの値は必ずしも電力系統に接続された負荷や調相設備の容量と一致しないため、バランスがとれなくなることがある。そうなると、交流過電圧あるいは交流電圧低下が生じ、機器の破損や負荷系統の停電などが生じる。
【００２１】
また、図３１に示す従来の位相検出回路１６では、電力系統から発電機が切り離された状態になると、周波数を決める要素がなくなるため位相検出回路１６の出力が不安定となることがある。すなわち、従来の位相検出回路１６では、交流系統に接続された発電機の回転速度で決まる周波数の電圧位相を検出し、自励式交直変換器３がその検出位相を基準として交流系統と同期して運転が行われるので、電力系統から発電機が切り離された状態になると、周波数を決める要素がなくなる。このため、位相検出回路１６の出力が不安定となり、自励式交直変換器３の運転周波数の大幅な低下や上昇が発生する。そうした場合には、電力系統を安定に運転できず、電力系統に接続された負荷に悪影響を及ぼしたり、変圧器の励磁回路の飽和が生じたりする。
【００２２】
本発明の目的は、直流送電システムや直流電源システムに接続された負荷系統に適切な電力を安定に供給し続けることのできる自励式交直変換装置の制御装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、自励式交直変換器で交直変換を行い直流送電システムを介して電力融通を行う電力供給システムの自励式交直変換器の交流出力電流を直交座標軸上の有効電力成分のｄ軸および無効電力成分のｑ軸の２軸変数に変換するｄｑ軸変換回路と、直流送電システムの直流電圧をその設定値に保ちつつ所定の有効電力設定値を満たすようなｄ軸の設定値を算出する直流電圧／有効電力制御回路と、所定の無効電力設定値を満たすようなｑ軸の設定値を算出する無効電力制御回路と、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流がｄ軸およびｑ軸の設定値に追従するような制御率を算出する交流電流制御回路と、電力供給システムの交流母線の交流電圧位相を検出する位相検出回路と、位相検出回路からの交流電圧位相および交流電流制御回路からの制御率に基づいて直流電圧をその設定値に保ちながら設定値通りの有効電力および無効電力を出力するように自励式交直変換器を制御するＰＷＭ制御回路とを備えた自励式交直変換器の制御装置であり、自励式交直変換器が接続される交流系統の発電機が切り離された状態になったとき動作する系統状態監視装置と、系統状態監視装置の動作により交流電流制御回路の出力を事前の運転状態の値に保持しＰＷＭ制御回路に出力する信号保持回路と、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流を入力し一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流を出力する一次遅れ回路と、系統状態監視装置の動作によりｄ軸およびｑ軸の各出力電流と一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流との偏差に基づいて制御率の補正信号を演算しＰＷＭ制御回路に出力する電流制御要素と、交流母線の交流電圧が設定値より上昇した場合には絶対値が小さくなるように低下した場合には絶対値が大きくなるように制御率の補正を行う補正信号をＰＷＭ制御回路に出力する電圧制御要素とを備えたものである。
【００２４】
請求項２の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１の発明において、信号保持回路が保持した出力値に対し予め設定した一定の値へスロープ特性あるいは１次遅れ特性を持たせて追従させＰＷＭ制御回路に出力するバンプレス回路を設けたものである。
【００２５】
請求項３の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１または請求項２の発明において、系統状態監視装置が動作したとき、電流制御要素の動作開始を電圧制御要素の動作より遅らせる遅延要素を設けたものである。
【００２６】
請求項４の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項３の発明において、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸電流信号の絶対値が一定時間以上継続して予め設定した一定値よりも小さいことを条件にして自励式交直変換器の運転を停止させる運転停止回路を設けたものである。
【００２７】
請求項５の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項４の発明において、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸電流信号の設定値に対しては自励式交直変換器の定格出力電流あるいは直流定格電流を越えない値を制限値とし、ｄｑ軸変換回路からのｑ軸電流信号の設定値に対しては自励式交直変換器の定格出力電流値およびｄ軸電流信号の検出値に基づいて得られた電流の余裕分を制限値とする過電流制限回路を設けたものである。
【００２８】
請求項６の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項５の発明において、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸電流信号が一定の範囲を逸脱したことを条件に直流送電システムを介して接続される相手側自励式交直変換器の制御装置で使用するｄ軸電流信号の設定値を通常運転時よりも絶対値の小さな値に変更するための融通電力変更回路を設けたものである。
【００２９】
請求項７の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、自励式交直変換器で交直変換を行い直流送電システムを介して電力融通を行う電力供給システムの自励式交直変換器の交流出力電流を直交座標軸上の有効電力成分のｄ軸および無効電力成分のｑ軸の２軸変数に変換するｄｑ軸変換回路と、直流送電システムの直流電圧をその設定値に保つつ所定の有効電力設定値を満たすようなｄ軸の設定値を算出する直流電圧／有効電力制御回路と、所定の無効電力設定値を満たすようなｑ軸の設定値を算出する無効電力制御回路と、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流がｄ軸およびｑ軸の設定値に追従するような制御率を算出する交流電流制御回路と、電力供給システムの交流母線の交流電圧位相を検出する位相検出回路と、位相検出回路からの交流電圧位相および交流電流制御回路からの制御率に基づいて直流電圧をその設定値に保ちながら設定値通りの有効電力および無効電力を出力するように自励式交直変換器を制御するＰＷＭ制御回路とを備えた自励式交直変換器の制御装置であり、自励式交直変換器が接続される交流系統の発電機が切り離された状態になったとき動作する系統状態監視装置と、ｄｑ軸変換回路からのｄ軸およびｑ軸の各出力電流を入力し一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流を出力する一次遅れ回路と、系統状態監視装置の動作により直流電圧／有効電力制御回路からのｄ軸の設定値および無効電力制御回路からのｑ軸の設定値に代えて一次遅れ回路からの一次遅れのｄ軸およびｑ軸の出力電流を交流電流制御回路に出力するスイッチ回路と、交流母線の交流電圧が設定値より上昇した場合には絶対値が小さくなるように低下した場合には絶対値が大きくなるように制御率の補正を行う補正信号をＰＷＭ制御回路に出力する電圧制御要素とを備えたものである。
【００３０】
請求項８の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項６の発明において、電圧制御要素による補正と電流制御要素による補正のうち電流制御要素による補正を先に行い、その結果得られた直交する２軸それぞれの信号値からそれらのベクトル和の大きさを演算し、その値に対して交流電圧が設定値より上昇した場合には絶対値が小さくなるように、交流電圧が低下した場合には絶対値が大きくなるように電圧制御要素による補正を行う電圧制御適正化回路を設けたものである。
【００３１】
請求項９の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項６の発明において、電圧制御要素による補正と電流制御要素による補正のうち電流制御要素による補正を先に行い、その結果得られた直交する２軸それぞれの信号値を増幅し、交流電圧が設定値より上昇した場合には出力値が低下し、交流電圧が低下した場合には出力が増大するよう動作する電圧制御要素の出力を各軸ごとの増幅した２軸それぞれの信号値に加算し、その際に加算前の値と加算後の値との正負の符号が反転しないよう加算後の値を制限するようにした電圧制御適正化回路を設けたものである。
【００３２】
請求項１０の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項９の発明において、直交する２軸それぞれの信号値に比例した増幅率を演算する際に、２軸それぞれの信号値が零付近の一定範囲内の値の場合には増幅率を零とするようにしたものである。
【００３３】
請求項１１の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項１０の発明において、位相検出回路は、出力信号である検出位相と入力信号である瞬時位相の位相偏差を演算する位相差演算回路と、系統状態監視装置が動作したときは位相差演算回路からの位相偏差を事前の値に保持し系統状態監視装置が不動作のときは時々刻々変化する位相偏差を出力する信号保持回路と、信号保持回路が位相偏差を保持したときはその後１次遅れ特性によって保持値を零にするための一次遅れ回路と、信号保持回路の出力信号および一次遅れ回路の出力信号に基づいて比例積分演算を行い交流電圧の角速度を求めるフィルタ回路と、フィルタ回路の出力信号に基づいて交流電圧の位相角を演算する電圧制御発振器とを備えたものである。
【００３４】
請求項１２の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１ないし請求項１０の発明において、位相検出回路は、出力信号である検出位相と入力信号である瞬時位相の位相偏差を演算する位相差演算回路と、位相偏差の比例積分演算を行い交流電圧の角速度を求めるフィルタ回路と、系統状態監視装置が動作したときフィルタ回路からの交流電圧の角速度を事前の値に保持し系統状態監視装置が不動作のときは時々刻々変化する交流電圧の角速度を出力する信号保持回路と、信号保持回路が交流電圧の角速度を保持したときはその後１次遅れ特性によって交流電圧の角速度を所定の角速度設定値にする一次遅れ回路と、フィルタ回路の出力信号および一次遅れ回路からの出力信号に基づいて交流電圧の位相角を演算する電圧制御発振器とを備えたものである。
【００３５】
請求項１３の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１２の発明において、自励式交直変換器が接続された交流系統の接続点から送電線などを介して離れた地点での運転周波数を検出する角速度検出器を設け、位相検出回路における一次遅れ回路での角速度設定値として、角速度検出器で検出された周波数を用いるようにしたものである。
【００３６】
請求項１４の発明に係わる自励式交直変換器の制御装置は、請求項１３の発明において、角速度検出器で検出された運転周波数の値が一定の範囲内の値である場合には検出された周波数値を、検出された運転周波数の値が一定の範囲内を逸脱した場合には予め設定した角速度設定値を選択し、位相検出回路の一次遅れ回路に入力する同期適正化回路を設けたものである。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る自励式交直変換器の制御装置および被制御対象である自励式交直変換器が接続された交流母線と背後の交流系統の構成図である。図１では、図２９に示した構成要素と同一の構成要素は同一符号を付けて重複した説明を省略すると共に、主回路部分（制御装置以外の部分）および制御装置の信号検出部分で従来と同じ部分については図を省略している。
【００３８】
この第１の実施の形態は、図２９に示した従来例に対し、交流電流制御回路１３とＰＷＭ制御回路１５との間に制御率補正回路２００を設けたものである。また、この制御率補正回路２００は系統状態監視装置である遮断器状態監視装置２５が動作したときに駆動され制御率の補正を行う。系統状態監視装置は自励式交直変換器３が接続される交流系統の発電機２３が切り離された状態になったとき動作するものである。
【００３９】
交流系統の交流母線１には、自励式交直変換器３と並列に、変圧器１８を介して負荷系統１９および調相用キャパシタ２０が接続されている。また、遮断器２１、２１’および交流送電線２２を介して複数の発電機２３を含む交流系統２４と接続されている。遮断器状態監視装置２５では送電線２２の両端の遮断器２１および遮断器２１’が投入状態か開放状態かという状態を監視しており、いずれかの遮断器が三相開放状態となった場合に、自励式交直変換器３の制御装置に対して制御の切り換え指令信号を出力する。
【００４０】
自励式交直変換器の制御装置では、交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、Ｃｍｑがそれぞれ信号保持回路２６、２６’に与えられ、信号保持回路２６、２６’には、さらに保持指令信号として遮断器状態監視装置２５の出力である制御切り換え指令信号が与えられる。
【００４１】
また、ｄｑ軸変換回路１４の出力である交流電流の２軸成分Ｉｄ、Ｉｑは、交流電流制御回路１３に対して電流検出値として与えられる一方、１次遅れ回路２７、２７’にも与えられ、各１次遅れ回路２７、２７’の出力は１次遅れを介さないＩｄ、Ｉｑ信号とそれぞれ加算器２８、２８’によって差分が演算され、スイッチ回路２９、２９’に入力される。スイッチ回路２９、２９’は通常時は開放状態で、遮断器状態監視装置２５の出力がスイッチ投入指令信号として与えられる。スイッチ回路２９、２９’の出力は比例積分回路から成る電流制御要素３６、３６’に与えられ、その出力は加算器３０、３０’によって信号保持回路２６、２６’の出力に加算される。
【００４２】
一方、交流電圧検出器３１により変換器母線１の電圧の大きさＶａｃが検出され、加算器３２により電圧設定値Ｖｒｅｆとの偏差を演算する。その結果得られた値がスイッチ回路３３に入力される。スイッチ回路３３は通常時は開放状態で、遮断器状態監視装置２５の出力が投入指令信号として与えられる。スイッチ回路３３の出力は電圧制御要素３４に与えられる。電圧制御要素３４は比例積分回路で構成され、その出力は加算器３５、３５’に与えられて、加算器３０、３０’の出力にさらに加算される。その結果得られた値が、補正された制御率Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’としてＰＷＭ制御回路１５に入力され、ＰＷＭ制御回路１５ではそれらの値と位相検出回路１６で得られた電圧位相θｖに基づいて自励式交直変換器３に対するパルス信号を発生する。
【００４３】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は交流系統の遮断器２１、２１’は投入されているので、自励式交直変換器３は複数の発電機２３と接続された状態である。例えば中央給電指令所などから与えられた有効電力指令値Ｐｒｅｆ、無効電力指令値Ｑｒｅｆどおりの有効電力と無効電力とを交流系統に対して供給あるいは吸収しながら運転する。自励式交直変換器３の近傍の負荷系統１９や調相用キャパシタ２０に対しては複数の発電機２３と自励式交直変換器３の両方から有効電力および無効電力が供給されるため、自励式交直変換器３の有効電力および無効電力出力は必ずしも負荷やキャパシタの容量と一致していなくても、交流電圧が定格値付近に保たれ安定に運転できる。
【００４４】
一方、遮断器２１、２１’が投入状態なので遮断器状態監視装置２５の出力はオフであり、この信号により投入が行われるスイッチ回路２９、２９’、３３はすべて開放されている。また、遮断器状態監視装置２５の出力信号により入力値を事前の値に保持する信号保持回路２６、２６’は動作しておらず交流電流制御回路１３から与えられる信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑがそのまま出力されている。以上の結果、加算器３０、３０’、３５、３５’に与えられるスイッチ回路２９、２９’、電圧制御要素３４の出力はすべて零で、かつ信号保持回路２６、２６’の出力はそれぞれ入力値と等しい。こうした運転状態は、図２９に示す従来の制御装置を使用した場合と全く同じである。
【００４５】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合の動作を説明する。遮断器２１が三相開放となることにより、交流母線１およびそれに接続される自励式交直変換器３、負荷系統１９、調相用キャパシタ２０は、発電機２３を含む交流系統２４と完全に切り離された状態となる。この状態において、負荷系統１９や調相用キャパシタ２０に対しては、自励式交直変換器３から適切な有効電力および無効電力を供給する必要があるが、通常運転時に使用されている有効電力／無効電力の設定値Ｐｒｅｆ、Ｑｒｅｆは接続された負荷等の容量に見合った値ではない。にもかかわらず、自励式交直変換器３は遮断器２１開放後もそれらの設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収し続けるため、交流過電圧や電圧低下が発生し、安定な運転が行えなくなる。
【００４６】
そこで、第１の実施の形態の制御装置ではそれを防止するための動作を行う。すなわち、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５により検出し、スイッチ回路２９、２９’、３３が投入される。また信号保持回路２６、２６’ではそれぞれの出力値を保持指令が与えられた時点での値に保持する。これにより信号保持回路２６、２６’の出力は一定となり、また、交流母線１の電圧が設定値Ｖｒｅｆよりも大きくなると加算器３２の出力が負となり、比例積分回路で構成される電圧制御要素３４の出力も負となる。この値が加算器３５、３５’に与えられて、補正された制御率Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’は補正前の値より小さくなる。
【００４７】
制御率Ｃｍは、制御率Ｃｍｄの２乗と制御率Ｃｍｑの２乗との和の平方根で示され、ＰＷＭ制御回路１５で使用する正弦波信号を、直交する２軸成分に分離した値であり、そのベクトル和の大きさは正弦波の大きさに相当する。すなわち、制御率Ｃｍは自励式交直変換器の交流出力電圧の大きさに相当する値である。従って、Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が小さな値になることにより、変換器交流出力電圧が小さくなる。
【００４８】
自励式交直変換器３が接続された交流母線１には他に電源が接続されておらず、母線電圧の値は自励式交直変換器３の出力電圧により決まるので、変換器出力電圧が小さくなれば交流母線１の電圧も小さくなる。逆に変換器母線１の電圧の大きさが設定値Ｖｒｅｆより小さくなると、Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’の値が大きくなるよう補正が行われ、変換器出力電圧が大きくなり、交流母線１の電圧も大きくなる。このように動作することにより、変換器交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、自励式交直変換器３の有効電力／無効電力出力は自動的に接続された負荷や調相設備の容量に見合った値となる。交流電流制御回路１３の出力は信号保持回路２６、２６’により固定されているので交流電流制御回路１３に与えられる通常運転時の有効電力／無効電力設定値Ｐｒｅｆ、Ｑｒｅｆ、および交流電流制御回路１３の動作は無視される。
【００４９】
自励式交直変換器３が発電機系統と切り離された後の定常運転状態では、以上の制御動作のみで安定に運転できる。ここで、遮断器開放直後の過電圧や電圧低下、それに伴う電圧歪みなどの外乱がある場合には、自励式交直変換器の出力が安定化するよう制御を行う必要がある。この安定化のために第１の実施の形態では電流制御要素３６、３６’で交流電流制御を行っている。
【００５０】
図２に交流電流制御を行った場合と行わない場合のディジタル・シミュレーション結果を比較して示す。図２（ａ）は交流電流制御を行った場合を示し、図２（ｂ）は交流電流制御を行わなかった場合を示している。図２のケースは直流送電システムの逆変換器側で電源が切り離され、抵抗負荷１４０ＭＷと調相用リアクトル２００ＭＶａｒのみが変換器に接続された状態になった場合である。電流制御を行わない場合には、図２（ｂ）に示すように、有効電力や無効電力の出力振動がなかなか減衰せず相手端にも影響を与えるのに対し、電流制御を行った場合には、図２（ａ）に示すように、振動が高速に収束して安定に運転できているのがわかる。
【００５１】
自励式交直変換器３が突然、交流電源と切り離された状態で電流制御を行う場合に問題となるのは、有効電力成分、無効電力成分それぞれの適切な電流設定値が不明であることである。すなわち、接続された負荷や調相設備の容量が予めわかっていれば、その有効電力分をｄ軸電流設定値Ｉｄｒｅｆ、無効電力分をｑ軸電流設定値Ｉｑｒｅｆとすれば、変換器出力と接続負荷や調相設備のバランスがとれるが、それらの値を予期することは困難である。
【００５２】
そこで、第１の実施の形態では、ｄ軸電流検出値Ｉｄに対し１次遅れ回路２７を介した値をｄ軸電流設定値、ｑ軸電流検出値Ｉｑに対し１次遅れ回路２７’を介した値をｑ軸電流設定値として使用する。これは、Ｃｍｄ、Ｃｍｑを固定しそれに対して交流電圧制御で補正をかけることにより、出力電流Ｉｄ、Ｉｑは自動的に負荷や調相設備とバランスした値になるので、その値自体を電流設定値とするものである。遮断器２５開放時にはスイッチ回路２９、２９’が投入され、電流制御要素３６、３６’が動作して、変換器出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑが、それぞれ１次遅れ回路２７、２７’を介した振動成分の少ない値に追従するような補正信号が出力される。これが加算器３０、３０’に与えられることにより、Ｃｍｄ、Ｃｍｑが有効電力や無効電力の振動を抑制するように補正される。
【００５３】
以上述べたように、第１の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、変換器交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより自励式交直変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係る自励式交直変換器の制御装置および被制御対象である自励式交直変換器が接続された交流母線と背後の交流系統の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、制御の切り換え指令信号として、遮断器２１、２１’の開信号に代えて、交流母線１の交流電圧の周波数変化の検出信号を使用するようにしたものである。
【００５５】
すなわち、遮断器状態監視装置２５の代わりに、周波数偏差検出器３７、レベル検出器３８、リセット付き積分器３９、レベル検出器４０、交流電圧検出器４１からなる系統状態監視装置を設ける。交流電圧検出器４１により交流母線１の電圧を検出し、周波数偏差検出３７では、交流電圧検出値の周波数と、例えば交流系統の定格周波数といった予め設定した一定の周波数値との偏差分を演算する。レベル検出器３８では与えられた周波数偏差が一定のレベルを越えている場合に「１」、越えていない場合には「０」を出力してリセット付き積分器３９に与える。リセット付き積分器３９では入力値が「１」の場合はそれを積分し、入力値が「０」となった場合には出力をゼロリセットする。レベル検出器４０ではリセット付き積分器３９から与えられた値が予め設定した一定値を越えた場合、制御切り換え指令信号としてスイッチ回路２９、２９’、３３に投入指令を、信号保持回路２６、２６’に対して信号保持指令を与える。
【００５６】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は交流系統の遮断器２１、２１’は投入されているので、変換器母線１は発電機２３と接続された状態であり交流母線１の周波数も発電機２３の回転速度により決まるので、ほぼ定格値に保たれる。これにより周波数偏差検出器３７の出力値は小さな値となり、レベル検出器３８、リセット付き積分器３９、レベル検出器４０の出力はそれぞれ「０」である。従って、スイッチ回路２９、２９’、３３に投入指令は与えられず各スイッチ回路は開放状態となる。また信号保持回路２６、２６’に保持指令信号は与えられないので、信号保持回路２６、２６’は入力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑをそのまま出力する。こうした運転状態は、図２９に示す従来の制御装置を使用した場合と全く同じである。
【００５７】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となることにより、交流母線１およびそれに接続される自励式交直変換器３、負荷系統１９、調相用キャパシタ２０は、発電機２３を含む交流系統２４と完全に切り離された状態となる。このため変換器母線の周波数を決める要素がなくなり周波数が変化する。また、負荷や調相設備の容量と変換器出力のバランスが崩れ、交流過電圧や電圧低下が発生し、安定な運転が行えなくなる。
【００５８】
第２の実施の形態の制御装置では、交流母線１の交流電圧の周波数が変動することにより周波数偏差検出器３７の出力値が大きな値となり、これによってレベル検出器３８の出力が「１」となる。発電機２３が切り離された状態が継続すればこの状態が続くので、リセット付き積分器３９の出力値が時間と共に大きくなり、一定時間が経過するとその値がレベル検出器４０の設定レベルを越え、レベル検出器４０は「１」を出力する。この信号が、スイッチ回路２９、２９’、３３にそれぞれ投入指令として与えられ、信号保持回路２６、２６’に対しては保持指令信号とした与えられる。これにより、ＰＷＭ回路１５へ与えられる制御率Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’は、第１の実施の形態と同じように動作する。
【００５９】
この第２の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、変換器交流母線の周波数が継続して通常運転時の値から大きく逸脱したことを条件にして、交流電圧を一定に維持するよう制御することにより、変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【００６０】
図４は、本発明の第３の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置の中の電圧制御要素３４に対する入力信号を作成する部分の構成を示したものである。その他の部分については図１に示した第１の実施の形態又は図３に示した第２の実施の形態と同様であるので、図示を省略している。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態または図３に示した第２の実施の形態に対し、スイッチ回路３３の代わりに、信号保持回路４５、加算器４６、スイッチ回路４７、１次遅れ回路４８、加算器４９を設けたものである。
【００６１】
図４において、交流電圧検出器３１による検出値Ｖａｃは加算器３２および信号保持回路４５へ入力される。信号保持回路４５は通常運転時は入力信号と同じ値を出力し、図１における遮断器状態監視装置２５または図３におけるレベル検出器４０から与えられる制御切り換え信号によって出力信号を保持する。その出力信号は加算器４６において予め設定された一定の値Ｖｒｅｆと突き合わされ、その差分がスイッチ回路４７へ入力される。スイッチ回路４７は通常運転時は開放状態で遮断器状態監視装置２５またはレベル検出器４０から与えられる制御切り換え信号によって投入される。スイッチ回路４７の出力は１次遅れ回路４８に入力され、１次遅れ回路４８の出力は加算器４９で信号保持回路４５の出力に加算され、その出力はさらに加算器３２に入力されて電圧検出値Ｖａｃとの差分が演算される。その結果得られた値が電圧制御要素３４に入力される。
【００６２】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は信号保持回路４５が入力値をそのまま出力しており、またスイッチ回路４７は開放状態である。これにより、加算器４９に入力される値は電圧検出値Ｖａｃのみであり、加算器３２ではこの値と電圧検出値Ｖａｃとの差分をとるため、結果として得られる値は零である。これにより電圧制御要素３４の入力値および出力値は零となり、電圧制御要素３４は動作していないのと等価である。従って、全体として通常運転時の動作は第１の実施の形態および第２の実施の形態と同じである。
【００６３】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１、２１’の開放により、遮断器状態監視装置２５またはリセット回路４０が動作して、制御切り換え指令信号が与えられる。これにより、信号保持回路４５ではその出力値を切り換え指令信号が与えられた時点の値に保持する。また、スイッチ回路４７が投入される。これにより、制御回路切り換え直後の各部分の信号値は切り換え直前の値と等しいが、その後、電圧設定値Ｖｒｅｆと信号保持回路４５の出力値との差分が１次遅れ回路４８に与えられ、その出力が加算器４９で信号保持回路４５の出力に加算されることにより、加算器４９の値は１次遅れ回路４８の遅れ時定数に従って徐々に設定値Ｖｒｅｆに近づく。この値と電圧検出値Ｖａｃの差分が電圧制御要素３４に与えられることにより、交流母線１の電圧が設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御される。
【００６４】
この第３の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、交流電圧を一定に維持するよう制御することにより自励式交直変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、また、この交流電圧制御を行う場合に１次遅れ回路４８を介して信号を処理することにより、制御切り換え時の急峻な信号変化を防止し、さらに出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【００６５】
図５は、本発明の第４の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置の中の電流制御要素３６に対する入力信号を作成する部分の構成図である。その他の部分については図１に示した第１の実施の形態又は図３に示した第２の実施の形態と同様であるので、図示を省略している。また電流制御要素３６’に対する入力信号を作成する部分は図５と同じ構成である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態または図３に示した第２の実施の形態に対し、スイッチ回路２９の代わりに、リセット付き１次遅れ回路５０、ＮＯＴ回路５１を設けたものである。
【００６６】
図５において、交流電流検出値Ｉｄは加算器２８およびリセット付き１次遅れ回路５０へ入力される。リセット付き１次遅れ回路５０は、リセット指令信号ｄが「１」のときは出力値ｙをリセット値ｒと同じ値にし、リセット指令信号ｄが「０」のときは入力値ｘに対する１次遅れ回路として動作する。リセット指令信号ｄとしては、遮断器状態監視装置２５またはレベル検出器４０の出力に対しＮＯＴ回路５１を介した値を使用する。リセット付き１次遅れ回路５０の出力値ｙは加算器２８で電流検出値Ｉｄと突き合わされ、その差分が電流制御要素３６へ入力される。
【００６７】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５またはレベル検出器４０の出力信号は「０」の状態なのでＮＯＴ回路５１の出力すなわちリセット付き１次遅れ回路５０に対するリセット指令信号ｄは「１」となる。これにより、リセット付き１次遅れ回路５０の出力ｙはリセット値ｒすなわち電流検出値Ｉｄと等しくなる。この値が加算器２８により電流検出値Ｉｄと突き合わされ差分が演算されるため、加算器２８の出力は零である。これにより電流制御要素３６の入力値および出力値は零となり、電流制御要素３６は動作していないのと等価である。従って、全体として通常運転時の動作は第１の実施の形態および第２の実施の形態と同じである。
【００６８】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１、２１’の開放により、遮断器状態監視装置２５またはリセット回路４０が動作して、制御切り換え指令信号が与えられる。これにより、ＮＯＴ回路５１の出力すなわちリセット付き１次遅れ回路５０に対するリセット指令信号が「０」となり、リセット付き１次遅れ回路５０は１次遅れ回路として動作を開始する。つまり、１次遅れ回路５０の出力ｙは電流検出値Ｉｄそのものから、Ｉｄに対して１次遅れを介した値に切り換わる。従って、加算器２８の出力は必ずしも零ではなくなり、Ｉｄのゆっくりした変化と瞬時的な変化の差分が出力されることになる。これが電流制御要素３６に与えられることにより、交流出力電流の振動や瞬時値な変化を抑制するよう制御が行われる。
【００６９】
また、図５では、ｄ軸分の電流制御要素について説明したが、ｑ軸分についても同じ構成の制御回路を適用することにより、以上の説明と同等に動作する。その他の部分の動作については、第１の実施の形態あるいは第２の実施の形態の制御回路と同じである。
【００７０】
この第４の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、変換器が突然交流電源から切り離された場合には、交流電圧を一定に維持するよう制御することにより、自励式交直変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力とを自動的に出力できる。
【００７１】
さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができ、また、この交流出力電流制御を動作させる場合にリセット付き１次遅れ回路５０を介して切り換えを行うことにより、制御切り換え時の急峻な信号変化を防止できる。
【００７２】
ここで、系統状態監視装置として、図１における遮断器状態監視装置２５、および、図３における周波数偏差検出器３７、レベル検出器３８、リセット付き積分器３９、レベル検出器４０、交流電圧検出器４１の両方を設け、遮断器状態監視装置２５とレベル検出器４０との出力のＯＲ信号を制御切り換え信号としてスイッチ回路２９、２９’、３３および信号保持回路２６、２６’に与えるようにすることも可能である。
【００７３】
次に、本発明の第５の実施の形態を説明する。図６は、本発明の第５の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置のうち交流電流制御回路１３とｄｑ軸変換回路１４の出力部分からＰＷＭ制御回路１５の入力部分までを抜き出した部分の構成図である。その他の部分については、図１に示す第１の実施の形態の制御装置と同じであるので、図示および説明を省略する。この第５の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、信号保持回路２６、２６’が保持した出力値に対し予め設定した一定の値へ１次遅れ特性を持たせて追従させＰＷＭ制御回路１５に出力するバンプレス回路２０１を設けたものである。
【００７４】
図６において、バンプレス回路２０１は、スイッチ回路４２、４２’、１次遅れ回路４３、４３’、加算器４４、４４’、および加算器４５、４５’から構成されている。信号保持回路２６、２６’の出力は、それぞれ加算器４５、４４、および加算器４５’、４４’に与えられる。一方、加算器４５、４５’には予め設定された一定の制御率設定値Ｃｍｄｏ、Ｃｍｑｏが入力されており、これらの値から信号保持回路２６、２６’の出力を引いた値を演算し、スイッチ回路４２、４２’を介して１次遅れ回路４３、４３’に与えられる。
【００７５】
スイッチ回路４２、４２’は遮断器状態監視装置２５の出力により制御され、通常運転時は開放状態で遮断器２１、２１’の三相開放が検出された場合に投入される。１次遅れ回路４３、４３’の出力は加算器４４、４４’で信号保持回路２６、２６’の出力値に加算され、その結果得られた値がさらに加算器３０、３０’に与えられる。
【００７６】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時はスイッチ回路４２、４２’が開放状態なので１次遅れ回路４３、４３’の出力は零であり、加算器４４、４４’に対しては信号保持回路２６、２６’の出力値のみが入力される。従って、図１に示す第１の実施の形態と同じ動作となる。
【００７７】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となることにより、交流母線１およびそれに接続される自励式交直変換器３、負荷系統１９、調相用キャパシタ２０は、発電機２３を含む交流系統２４と完全に切り離された状態となる。このため、負荷や調相設備の容量と変換器出力のバランスが崩れ、交流過電圧や電圧低下が発生し、安定な運転が行えなくなる。
【００７８】
図６に示す第５の実施の形態の制御装置では、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５により検出し、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’を投入する。また、信号保持回路２６、２６’では、それぞれの出力値を保持指令信号が与えられた時点での値に保持する。１次遅れ回路４３、４３’には、信号保持回路２６、２６’の出力値と予め設定された一定の制御率設定値Ｃｍｄｏ、Ｃｍｑｏとの差分が入力される。この場合、信号保持回路２６、２６’の出力が保持されているので、１次遅れ回路４３、４３’への入力値はステップ信号となる。
【００７９】
そして、加算器４４、４４’によって１次遅れ回路４３、４３’の出力値と信号保持回路２６、２６’の出力値とが加算される。これにより、加算器４４、４４’の出力は制御切り換え直後は、信号保持回路２６、２６’の出力値、すなわち制御切り換え直前の電流制御要素１３の出力Ｃｍｄ、Ｃｍｑと等しく、時間が経つにつれて１次遅れ回路４３、４３’の遅れ時定数に従って制御率設定値Ｃｍｄｏ、Ｃｍｑｏに近づくよう変化し、最終的には制御率設定値Ｃｍｄｏ、Ｃｍｑｏと一致する。
【００８０】
遮断器状態監視装置２５からの信号による制御切り換え直前には、過渡的な交流過電圧や電圧低下により、信号保持回路２６の出力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑは定常運転時の値とは大きく異なり、正または負の非常に大きな値になっている可能性がある。制御率Ｃｍは前述したように変換器出力電圧に相当し、Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根が正弦波の大きさ、ｔａｎ-1（Ｃｍｑ／Ｃｍｄ）は系統電圧に対する位相差である。例えば、有効電力、無効電力出力をそれぞれ零にしたい場合は変換器出力電圧が系統電圧と全く同じであればよく、その場合、Ｃｍｄ＝１、Ｃｍｑ＝０となる。自励式交直変換器３と交流母線１をつなぐ変換器用変圧器２のインピーダンスが定格容量の２０％程度であれば、自励式交直変換器３が定格容量内の出力で運転する場合の変換器出力電圧、すなわち制御率Ｃｍの大きさは０．８〜１．２程度の大きさとなる。
【００８１】
しかし、上記のように過渡的に大きな外乱が加わった場合には、これが５〜１０といった非常に大きな値となる可能性があり、信号保持回路２６、２６’の出力がこうした値で保持されると、それに対して電圧制御要素３４や電流制御要素３６、３６’により補正を行っても、適正な運転点に到達するのに時間がかかるという問題がある。
【００８２】
そこで、この第５の実施の形態において、例えばＣｍｄｏ＝１、Ｃｍｑｏ＝０といった値を設定しておけば、交流電圧制御や交流電流制御による補正を行う前の制御率信号が通常運転に近い値となるため、補正の効果が高速に現れる。このように動作することにより、交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。また、電流制御要素３６、３６’が動作して、変換器出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑが、それぞれ１次遅れ回路２７、２７’を介した振動成分の少ない値に追従するような補正信号が出力される。これが加算器３５、３５’に与えられることにより、Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が有効電力や無効電力の振動を抑制するように補正される。
【００８３】
この第５の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、切り離されたことによる過渡変動が大きな場合でも、高速に変換器交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【００８４】
なお、この第５の実施の形態に対して、第２の実施の形態ないし第４の実施の形態を組み合わせることも可能である。また、図６における１次遅れ回路４３、４３’のかわりにスロープ回路を用いるようにしても良い。
【００８５】
次に、本発明の第６の実施の形態を説明する。図７は本発明の第６の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置のうちの交流電流制御回路１３とｄｑ軸変換回路１４の出力部分からＰＷＭ制御回路１５の入力部分までを抜き出した部分の構成図である。この第６の実施の形態は、図６に示した第５の実施の形態に対し、切り換えスイッチ回路２９、２９’の動作を一定時間遅延させる遅延要素（遅延回路５２）を追加して設けたものである。
【００８６】
図７において、遮断器状態監視装置２５により得られた制御切り換え信号は、スイッチ回路３３、４２、４２’に対し投入指令信号として、また信号保持回路２６、２６’に対し保持指令信号として与えられると共に、遅延回路５２にも入力される。遅延回路５２では遮断器状態監視装置２５から制御切り換え信号が与えられてから、予め設定した一定の時間が経過した後に、その信号をスイッチ回路２９、２９’に対し投入指令信号として出力する。
【００８７】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５は動作していないので、その出力はオフであり遅延回路５２の出力もオフでなる。従って、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’はすべて開放状態で、信号保持回路２６、２６’は入力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑをそのまま出力している。従って、図６に示す第５の実施の形態と同じように動作する。
【００８８】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となることにより、遮断器状態監視装置２５が動作し、スイッチ回路３３、４２、４２’が投入される。一方、遮断器状態監視装置２５の出力は、一定の動作遅延時間をもつ遅延回路５２を介してスイッチ回路２９、２９’に与えられる。つまり、遮断器状態監視装置２５の動作と同時にスイッチ回路３３、４２、４２’が投入され、信号保持回路２６、２６’の出力が保持されてから、一定時間が経過した後に、スイッチ回路２９、２９’が投入される。従って、電流制御要素３６、３６’の動作は遅れて開始される。これは、電流制御要素３６、３６’の動作は変換器出力の安定化には役立つが交流電圧制御の効果を小さくするという作用があるので、電圧制御要素３４を先に動作させ、電圧を安定にしてから変換器出力を安定化させるためである。
【００８９】
すなわち、遮断器状態監視装置２５によりスイッチ回路３３、４２、４２’が投入されると、信号保持回路２６、２６’ではそれぞれの出力値を保持指令信号が与えられた時点での値に保持する。１次遅れ回路４３、４３’に対しては信号保持回路２６、２６’の出力値と予め設定された一定の制御率設定値Ｃｍｄｏ、Ｃｍｑｏとの差分が入力され、さらに１次遅れ回路４３、４３’の出力値と信号保持回路２６、２６’の出力値が加算されるので、加算器４４、４４’の出力は制御切り換え直後は信号保持回路２６、２６’の出力値、すなわち制御切り換え直前の電流制御要素１３の出力Ｃｍｄ、Ｃｍｑと等しく、時間が経つにつれて１次遅れ回路４３、４３’の時定数に従ってＣｍｄｏ、Ｃｍｑｏに近づくよう変化し、最終的にはＣｍｄｏ、Ｃｍｑｏと一致する。例えばＣｍｄｏ＝１、Ｃｍｑｏ＝０といった値を設定しておけば、交流電圧制御や交流電流制御による補正を行う前の値が通常運転に近い値となるため、補正の効果が高速に現れる。
【００９０】
さらに、電圧制御要素３４は、上記で得られた加算器４４、４４’の出力値に対してそれぞれ、加算器３５、３５’により補正を行う。このように動作することにより、変換器交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。
【００９１】
一方、遮断器状態監視装置２５の出力が、一定の動作遅延時間をもつ遅延回路５２を介してスイッチ回路２９、２９’に与えられることにより、スイッチ回路３３、４２、４２’が投入され、信号保持回路２６、２６’の出力が保持されてから一定時間が経過した後に、スイッチ回路２９、２９’が投入される。これにより電流制御要素３６、３６’の動作が開始され、変換器出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑが、それぞれ１次遅れ回路を介した振動成分の少ない値に追従するような補正信号が出力される。これが加算器３０、３０’に与えられることにより、Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が有効電力や無効電力の振動を抑制するように補正される。すなわち、遮断器２１の三相開放が行われた場合、まず、通常運転時の交流電流制御回路１３の出力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑの保持と交流電圧制御が行われ、その後一定時間が経過してから、電流制御要素３６、３６’による制御が開始される。
【００９２】
電流制御要素３６、３６’は、自励式交直変換器３の交流出力電流の検出値を有効電力、無効電力成分に分離した値Ｉｄ、Ｉｑに対し、１次遅れ回路２７、２７’を介した値を各軸電流の設定値として使用している。すなわち、検出された運転状態からなるべく運転点が変化しないように制御する働きがある。それに対し、電圧制御要素３４は一定の設定値Ｖｒｅｆに追従するよう制御が行われ、例えば交流電圧検出値が設定値に比べ大きすぎる場合には電圧制御要素３４は電圧を下げるために運転点（有効電力、無効電力）を変化させるよう動作する。
【００９３】
つまり、電流制御要素３６、３６’の動作は変換器出力の安定化には役立つが交流電圧制御の効果を小さくするという作用がある。ここで、この第６の実施の形態では、遮断器開放直後には交流電圧制御のみが動作しているので、電圧の変動をより効果的に抑制できる。この交流電圧制御の働きで交流電圧が設定値に近い値となり負荷や調相設備の容量とバランスのとれた運転点へ移行した時点で、交流電流制御が動作し始めて変換器出力が安定になるよう制御が行われる。
【００９４】
この第６の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、まず交流電圧制御のみを動作させて高速に変換器交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに一定時間経過後に、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【００９５】
図８は、本発明の第７の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置のうち遮断器状態監視装置２５の出力信号によって切り換えを行う部分を抜き出した構成図である。この第８の実施の形態は、図６に示す第５の実施の形態に対し、電流制御要素の動作開始を電圧制御要素の動作より遅らせる遅延要素として、絶対値演算回路５３、レベル検出器５４、ＡＮＤ回路５５、リセット付き積分器５６、レベル検出器５７を追加して設けたものである。
【００９６】
図８において、遮断器状態監視装置２５により得られた制御切り換え信号は、図示省略のスイッチ回路４２、４２’および信号保持回路２６、２６’に与えられると共に、スイッチ回路３３に入力され電圧制御要素３４に与えられる。また、ＡＮＤ回路５５にも入力される。
【００９７】
一方、交流電圧設定値Ｖｒｅｆと交流電圧検出値Ｖａｃとの偏差分である加算器３２の出力は、スイッチ回路３３の入力値として使われると共に絶対値演算回路５３に入力され、絶対値演算回路５３では電圧偏差の絶対値を求めてレベル検出器５４に与える。レベル検出器５４では入力された電圧偏差の絶対値が予め設定された一定のレベル以下の場合「１」を出力し、ＡＮＤ回路５５へ与える。
【００９８】
ＡＮＤ回路５５では遮断器状態監視装置２５の出力とレベル検出器５４の出力の両方が「１」となった場合に「１」を出力しリセット付き積分器５６に入力する。リセット付き積分器５６では入力信号が「０」の場合出力をゼロリセットし、入力信号が「１」であればそれを積分する。その結果得られた値がレベル検出器５７に与えられ、レベル検出器５７では入力値が一定値を越えたとき、スイッチ回路２９、２９’に対して投入指令信号を与える。
【００９９】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフなのでＡＮＤ回路５５の出力が「０」となる。このためリセット付き積分器５６がゼロリセットされ出力が「０」となりレベル検出器５７は動作しない。従って、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’はすべて開放状態で、信号保持回路２６、２６’は入力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑをそのまま出力している。従って、指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。
【０１００】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５で検出し、スイッチ回路３３、４２、４２’が投入される。また信号保持回路２６、２６’ではそれぞれの出力値を保持指令信号が与えられた時点での値に保持する。さらに、電圧制御要素３４が動作し、加算器３５、３５’により補正を行う。このように動作することにより、変換器交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。
【０１０１】
一方、遮断器開放による過渡的な過電圧や電圧低下が生じている状態では、交流電圧設定値Ｖｒｅｆと検出値Ｖａｃの差が正または負の大きな値になるため、絶対値演算回路５３の出力がレベル検出値５４で設定されている一定のレベル値を越える。このためレベル検出値５４の出力は「０」となる。ＡＮＤ回路５５では遮断器状態監視装置２５から与えられる信号は「１」となっているが、もう一方の入力値であるレベル検出器５４の出力が「０」であるため、出力は「０」となる。これにより、リセット付き積分器５６、レベル検出器５７の出力も「０」となり、スイッチ回路２９、２９’の投入は行われない。
【０１０２】
この状態で自励式交直変換器３が運転し続けると、電圧制御要素３４により交流電圧Ｖａｃが設定値Ｖｒｅｆに近づくよう制御されるので、しばらくするとその偏差値である加算器３２の出力が零に近い値となる。これにより絶対値演算回路５３の出力が小さな値となりレベル検出器５４の設定レベル以下となって、レベル検出器５４の出力が「１」となる。これがＡＮＤ回路５５に入力され、もう一方の入力値はすでに「１」になっているため、ＡＮＤ回路５５の出力が「１」になる。これがリセット付き積分器５６によって積分されるため積分器５６の出力は徐々に増加し、この状態が一定時間継続するとリセット付き積分器５６の出力の大きさがレベル検出器５７の設定レベルを越えて、レベル検出器５７が動作し、スイッチ回路２９、２９’が投入される。
【０１０３】
これにより、電流制御要素３６、３６’の動作が開始され、変換器出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑが、それぞれ１次遅れ回路を介した振動成分の少ない値に追従するような補正信号が出力される。これが加算器３５、３５’に与えられることにより、Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が有効電力や無効電力の振動を抑制するように補正される。
【０１０４】
すなわち、遮断器２１の三相開放が行われた場合、まず、通常運転時の交流電流制御回路１３の出力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑの保持と交流電圧制御が行われ、交流電圧制御によって電圧が充分制御された状態になってから、交流電流制御が開始されるよう動作する。電流制御要素３６、３６’は、電圧制御要素３４の効果を小さくするように動作するが、遮断器開放直後に交流電圧が大きく変動した場合には、交流電圧制御のみが動作し電圧の変動をより効果的に抑制できる。この交流電圧制御の働きで交流電圧が設定値に近い値となり、変換器の有効電力、無効電力出力が負荷や調相設備の容量とバランスのとれた運転点へ移行した時点で、交流電流制御が動作し始めて、変換器出力が安定になるよう制御が行われる。
【０１０５】
この第７の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、変換器が突然交流電源から切り離され、交流電圧が大きく変動した場合には、まず交流電圧制御のみを動作させて高速に変換器交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに交流電圧の変動が充分抑制された後に、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０１０６】
なお、この第７の実施の形態においても第１の実施の形態ないし第４の実施の形態を組み合わせることが可能である。
【０１０７】
次に、本発明の第８の実施の形態を説明する。図９は本発明の第８の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置のうち交流電流制御回路１３とｄｑ軸変換回路１４の出力部分からＰＷＭ制御回路１５の入力部分までを抜き出した部分の構成図である。この第８の実施の形態は、図６に示した第５の実施の形態に対し、ｄｑ軸変換回路１４からのｄ軸の電流信号Ｉｄの絶対値が一定時間以上継続して予め設定した一定の値よりも小さいことを条件にして自励式交直変換器３の運転を停止させる運転停止回路２０２を設けたものである。
【０１０８】
図９において、運転停止回路２０２は、絶対値演算回路５８、レベル検出器５９、ＡＮＤ回路６０、リセット付き積分器６１、レベル検出器６２から構成されている。遮断器状態監視装置２５により得られた制御切り換え信号は、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’および信号保持回路２６、２６’に与えられると共に、ＡＮＤ回路６０にも入力される。
【０１０９】
一方、ｄｑ軸変換回路１４の出力値である交流電流の有効電力成分検出値Ｉｄ、無効電力成分検出値Ｉｑのうち、Ｉｄが絶対値演算回路５８に入力され、絶対値演算回路５８はＩｄの絶対値をレベル検出器５９に与える。レベル検出器５９では入力された有効電力成分電流Ｉｄの絶対値が予め設定された一定のレベル以下の場合「１」を出力し、ＡＮＤ回路６０へ与える。ＡＮＤ回路６０では遮断器状態監視装置２５の出力とレベル検出器５９の出力の両方が「１」となった場合に「１」を出力しリセット付き積分器６１に入力する。リセット付き積分器６１では入力信号が「０」の場合出力をゼロリセットし、入力信号が「１」であればそれを積分する。その結果得られた値がレベル検出器６２に与えられ、レベル検出器６２では入力値が一定値をこえたとき、ＰＷＭ制御回路１５に対してパルス発生を停止する指令、すなわち変換器停止指令を与える。
【０１１０】
ここで、ｄｑ軸変換回路１４の出力値Ｉｄ、Ｉｑは三相の交流出力電流を直交する２軸成分に分解した値であり、第１の実施の形態ないし第７の実施の形態では、これが必ずしも電流の有効電力成分、無効電力成分である必要はない。しかし第８の実施の形態では、これらが有効電力成分、無効電力成分であることが重要なので、三相交流電流を有効電力成分Ｉｄと無効電力成分Ｉｑとに分解する方法について説明する。なお、この方法は回転座標系を使用するもので、自励式交直変換器３の制御で一般的に用いられている方法である。
【０１１１】
図１０に、三相交流電流を有効電力成分と無効電力成分とに分解する場合の位相検出回路１６とｄｑ軸変換回路１４との構成を示す。位相検出回路１６の内部構成は従来技術として説明したものと同じであるので詳細は省略する。
【０１１２】
位相検出回路１６では三相交流電圧Ｖａの瞬時値から、三相のうち基準となる相の電圧位相θｖを検出する。例えば三相電圧をＶｒ、Ｖｓ、ＶｔとしＲ相（Ｖｒ）を基準とした場合、Ｖｒの瞬時位相がθｖでありＶｓ、Ｖｔの位相はそれぞれ（θｖ−１２０°）、（θｖ＋１２０°）となる。すなわち、下記（３．１）式、（３．２）式、（３．３）式の関係がある。
【０１１３】
Ｖｒ＝Ｖａ・ｃｏｓ（θｖ）    …(3.1)
Ｖｓ＝Ｖａ・ｃｏｓ（θｖ−１２０°）    …(3.2)
Ｖｔ＝Ｖａ・ｃｏｓ（θｖ＋１２０°）    …(3.3)
従って、図１０で位相検出器１６からｄｑ軸変換回路１４へ与えられる信号ｃｏｓ（θｖ）、ｓｉｎ（θｖ）は、それぞれ基準電圧Ｖｒと同期した正弦波と、それから９０°位相の遅れた正弦波である。
【０１１４】
一方、ｄｑ軸変換回路１４では、三相／二相変換回路１４１により、三相交流電流信号Ｉａ（Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔ）を、下記の（４．１）式および（４．２）式により位相の９０°ずれた二相信号に変換する。すなわち、Ｒ相電流Ｉｒの位相をθｉとすると、（４．１）’式および（４．２）’式の関係がある。
【０１１５】
【数１】
0003655058.tif 000002
【０１１６】
また、演算回路１４２では、次式によって、電圧位相θｖを基準とした回転座標系上の直交する２軸成分電流Ｉｄ、Ｉｑを求める。
【０１１７】
Ｉｄ＝ｃｏｓ（θｖ）・Ｉα＋ｓｉｎ（θｖ）・Ｉβ  …(5.1)
Ｉｑ＝ｓｉｎ（θｖ）・Ｉα−ｃｏｓ（θｖ）・Ｉβ  …(5.2)
これに式（４．１）’、（４．２）’を代入すると次の関係が得られる。
【０１１８】
0003655058.tif 000003
すなわち、ＩｄとＩｑは９０°の位相差をもつ直交成分であり、その比率は電圧と電流の位相差（θｖ−θｉ）により決まる。
【０１１９】
さらに、式（５．１）’、（５．２）’に交流電圧の大きさＶａを掛けると、下記の（６．１）式および（６．２）式となる。
【０１２０】
Ｖａ・Ｉｄ＝Ｖａ・Ｉａ・ｃｏｓ（θｖ−θｉ）  …(6.1)
Ｖａ・Ｉｑ＝Ｖａ・Ｉａ・ｓｉｎ（θｖ−θｉ）  …(6.2)
これは、電圧と電流の大きさの積に、その位相差の余弦値、正弦値をかけたもので、三相交流回路における有効電力、無効電力の定義そのものである。言い替えると、式（５．１）’、（５．２）’で得られる電流の二軸成分Ｉｄ、Ｉｑは、それぞれ有効電力、無効電力を電圧の大きさで割った値、すなわち有効電力成分の電流、無効電力成分の電流である。ｄｑ軸変換回路１４を、以上説明したような構成とすることにより、Ｉｄ、Ｉｑが変換器出力電流の有効電力成分、無効電力成分となる。
【０１２１】
次に、第８の実施の形態の通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフでありＡＮＤ回路６０の出力が「０」となる。このためリセット付き積分器６１がゼロリセットされ出力が「０」となりレベル検出器６２は動作しない。従って、ＰＷＭ制御回路１５に対して停止指令は与えられず、自励式交直変換器３は運転を継続する。また、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’はすべて開放状態で、信号保持回路２６、２６’は入力値Ｃｍｄ、Ｃｍｑをそのまま出力している。すなわち、指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。
【０１２２】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５で検出することによって、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’が投入される。また信号保持回路２６、２６’ではそれぞれの出力値を保持指令信号が与えられた時点での値に保持する。さらに、電圧制御要素３４は、加算器４４、４４’の出力値に対してそれぞれ加算器３５、３５’により補正を行う。これにより、変換器交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。
【０１２３】
また、電流制御要素３６、３６’の動作により、変換器出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑが、それぞれ１次遅れ回路を介した振動成分の少ない値に追従するような補正信号が出力される。これが加算器３０、３０’に与えられることにより、Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が有効電力や無効電力の振動を抑制するように補正される。
【０１２４】
ここで、遮断器２１の開放により発電機系統と切り離された交流母線１に接続される負荷および調相設備のうち、負荷がほとんどない場合には自励式交直変換器３が有効電力を供給する必要はなく、出力電流の有効電力成分Ｉｄが零に近い値となる。そのため、絶対値検出回路５８の出力が小さな値となりレベル検出器５９の設定レベルより小さな値になる。そのためレベル検出器５９の出力が「１」となりＡＮＤ回路６０へ与えられる。ＡＮＤ回路６０のもう一方の入力値は遮断器２１が開放されたことにより「１」となっているので、ＡＮＤ回路６０の出力が「１」となりリセット付き積分器６１に与えられ、積分器６１の出力は時間と共に増加する。この状態が一定時間継続すると、リセット付き積分器６１の出力がレベル検出器６２の設定レベルを越えレベル検出器６２が動作して、ＰＷＭ制御回路１５に対し、自励式交直変換器３へ与えるパルス信号を停止する。
【０１２５】
すなわち、自励式交直変換器３を停止するよう指令が与えられる。これにより交流母線１に接続された自励式交直変換器３は運転を停止する。交流系統に接続される負荷と調相設備のうち、調相設備は交流電圧を一定に維持して負荷へ安定した電力を供給するためのものであり、負荷が接続されていない場合に調相設備のみに無効電力を供給する必要性はない。従って、負荷がない場合には調相設備が接続されていても変換器を停止して問題はない。
【０１２６】
一方、交流母線１に接続される負荷および調相設備のうち、負荷がある場合には、出力電流の有効電力成分Ｉｄが負荷量に応じた値となるためレベル検出器５９の入力値が設定レベルより小さくなることはなく、ＡＮＤ回路６０、リセット付き積分器６１、レベル検出器６２の出力は、それぞれ「０」でＰＷＭ制御回路１５に対して停止指令信号は与えられず、自励式交直変換器３は図６に示す第５の実施の形態を適用した場合と同じように動作する。
【０１２７】
すなわち、遮断器２１の三相開放が行われた場合、自励式交直変換器３によって有効電力を供給しなくてはならない負荷が交流母線１に接続されていない場合には自励式交直変換器３を停止し、自励式交直変換器３によって有効電力を供給しなくてはならない負荷が交流母線１に接続されている場合には負荷の容量に応じた有効電力を供給するよう、運転が行われる。
【０１２８】
この第８の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離され、交流電圧が大きく変動した場合には、自励式交直変換器の接続された交流母線１に負荷がある場合には交流母線１の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０１２９】
一方、自励式交直変換器の接続された交流回路に電力を供給しなくてはならない負荷がない場合には、変換器を停止して直流回路を介して接続される健全側変換器、およびその背後の交流系統へ影響を与えるのを防止し、かつ自励式交直変換器が運転することによる電力損失を低減することができる。
【０１３０】
なお、この第８の実施の形態に対し、第２の実施の形態ないし第４の実施の形態を組み合わせることが可能である。また、第８の実施の形態では、第５の実施の形態に対して負荷がない場合に自励式交直変換器を停止するよう動作する運転停止回路２０２を追加する構成としたが、第１の実施の形態または第４の実施の形態に対し運転停止回路２０２を追加しても良い。
【０１３１】
さらに、絶対値演算回路５８へ与える入力信号として、ｄｑ軸変換回路１４の出力信号Ｉｄの代わりに、Ｉｄに対する１次遅れ回路２７の出力値、あるいは有効電力検出値（有効電力検出器９の出力）を使用しても良い。
【０１３２】
次に、本発明の第９の実施の形態を説明する。図１１は本発明の第９の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器の制御装置のうちｄｑ軸変換回路１４の出力Ｉｄ、Ｉｑを使用して交流電流制御を行い、それを制御率Ｃｍに対する補正信号として加算器３０、３０’へ与える部分を抜き出した構成図である。その他の部分については第１の実施の形態ないし第８の実施の形態と同じ構成であるので、図示および説明を省略する。
【０１３３】
この第９の実施の形態は、図６に示すの第５の実施の形態に対し、過電流制限回路２０３を設けたものである。過電流制限回路２０３は、リミッタ回路６３、６３’、演算回路６４、符号反転回路６５から構成されている。また、ｄｑ軸変換回路１４は、図１０に示したものと同様に自励式交直変換器３の交流出力電流を有効電力成分Ｉｄと無効電力成分Ｉｑに分離する構成のものである。
【０１３４】
図１１において、遮断器状態監視装置２５により得られた制御切り換え信号は、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’および信号保持回路２６、２６’に与えられ、また、交流電圧設定値Ｖｒｅｆと交流電圧検出値Ｖａｃとの偏差分である加算器３２の出力は、スイッチ回路３３を介して電圧制御要素３４に入力され、電圧制御要素３４では交流電圧Ｖａｃが設定値Ｖｒｅｆに追従するような信号を発生して加算器３５、３５’へ与える。
【０１３５】
一方、ｄｑ軸変換回路１４の出力Ｉｄは、加算器２８と１次遅れ回路２７へ入力され、Ｉｑは加算器２８’と１次遅れ回路２７’へ入力される。１次遅れ回路２７の出力はリミッタ回路６３に与えられ値が制限される。ここでリミッタ回路６３の上限値としては自励式交直変換器３の有効電力定格相当の電流値、下限値としては上限値に負の符号をつけた値を予め設定しておく。
【０１３６】
リミッタ回路６３により制限された値は、ｄ軸電流設定値Ｉｄｒｅｆ’として加算器２８に与えられて検出値Ｉｄと突き合わせが行われると共に、演算回路６４に与えられる。また、１次遅れ回路２７’の出力はリミッタ回路６３’に与えられ値が制限される。ここでリミッタ回路６３’で使用される上限値は演算回路６４により与えられる。演算回路６４では、予め設定された変換器の定格容量相当の電流値Ｉｍｖａとリミッタ回路６３の出力であるＩｄｒｅｆ’を使用して、次式によりリミッタ回路６３’の上限値Ｉｑｍａｘを演算する。
【０１３７】
【数２】
0003655058.tif 000004
【０１３８】
この値が上限値としてリミッタ回路６３’に与えられ、また、符号反転回路６５により負の値に変換してから、下限値としてリミッタ回路６３’に与えられる。リミッタ回路６３’により制限された値はｑ軸電流設定値Ｉｑｒｅｆ’として加算器２８’に与えられて検出値Ｉｑと突き合わせが行われる。加算器２８、２８’の出力は、それぞれスイッチ回路２９、２９’を介して電流制御要素３６、３６’に与えられ、電流制御要素３６、３６’では、検出値Ｉｄ、Ｉｑが設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’に追従するような補正信号を出力して加算器３０、３０’に与える。
【０１３９】
次に、第９の実施の形態の通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフなので、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’は開放状態で、信号保持回路２６、２６’では入力信号をそのまま出力している。スイッチ回路２９、２９’が開放されているため、電流制御要素３６、３６’の出力は零で、リミッタ回路６３、６３’により与えられる信号の動作は自励式交直変換器３の制御に影響を与えない。従って、上位制御系から与えられる指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。
【０１４０】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５で検出して、スイッチ回路２９、２９’、３３、４２、４２’が投入される。また信号保持回路２６、２６’ではそれぞれの出力値を保持指令信号が与えられた時点での値に保持する。
【０１４１】
さらに、電圧制御要素３４は加算器３５、３５’に与えられて制御率Ｃｍの補正を行う。これにより、交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。またｄｑ軸変換回路１４により変換器出力電流の検出値が有効電力成分Ｉｄと無効電力成分Ｉｑに変換され、それぞれ加算器２８、２８’と１次遅れ回路２７、２７’に与えられる。
【０１４２】
ここで、出力電流の検出値Ｉｄ、Ｉｑは自励式交直変換器３に接続された負荷や調相設備の容量に見合った値となるが、それらの容量が自励式交直変換器３の定格容量を越えている場合には過電流となる。例えば自励式交直変換器３の定格有効電力をＰｃ、定格無効電力をＱｃとすると定格容量ＭＶＡｃは、Ｐｃの２乗とＱｃの２乗との和の平方根である。
【０１４３】
それに対し、負荷の大きさがＰＬ、調相設備の無効電力容量がＱＬで、ＰＬの２乗とＱＬの２乗との和の平方根が定格容量ＭＶＡｃより大きい条件のときに、負荷と調相設備の両方に適切な有効／無効電力を供給しようとすれば、自励式交直変換器３は過電流状態で運転しなくてはならない。これを避けるためには、有効電力か無効電力のいずれか一方、または両方の値を制限する必要がある。
【０１４４】
第９の実施の形態では、まず１次遅れ回路２７の出力に対し、リミッタ回路６３により自励式交直変換器３の有効電力定格相当の電流の範囲内となるよう値を制限し、これを有効電力電流設定値Ｉｄｒｅｆ’とする。さらに、このＩｄｒｅｆ’と、変換器定格容量相当の電流値Ｉｍｖａを使用して演算回路６４で（７）式による演算を行い、得られた値Ｉｑｍａｘ、−Ｉｑｍａｘを使ってリミッタ回路６３’により、１次遅れ回路２７’の出力に対して制限を行い、無効電力電流設定値Ｉｑｒｅｆ’を得る。
【０１４５】
これにより、Ｉｄの２乗とＩｑの２乗との和の平方根がＩｍｖａより小さい場合は、１次遅れ回路２７、２７’の出力がそのまま設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’として使用される。Ｉｄの２乗とＩｑの２乗との和の平方根がＩｍｖａより大きい場合は、変換器容量を越えない範囲内で、かつ、有効電力成分を優先して制限された値が電流設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’となる。電流制御要素３６、３６’では検出値Ｉｄ、Ｉｑが、以上のようにして得られた設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’に追従するような制御を行い、その出力を加算器３０、３０’に与えて制御率信号を補正する。
【０１４６】
これにより、自励式交直変換器３に接続された負荷と調相設備のうち、負荷に優先して適切な有効電力を供給し、その上で変換器容量として余裕のある範囲内で調相設備に無効電力を供給するよう、自励式交直変換器３の運転が行われる。負荷に充分な電力が供給されないときには、負荷トリップすなわち停電が発生するという問題が生じるが、調相設備に供給される無効電力不足時は交流電圧が低下するのみであり、この場合、調相設備をトリップすれば電圧は定格値に戻って安定に運転することが可能である。
【０１４７】
この第９の実施の形態によれば、直流送電システムや直流電源システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された場合には、交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御することにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０１４８】
さらに、接続された負荷や調相設備の容量が大きく変換器過電流になる場合は、上記の１次遅れを介して得られる電流設定値の値を適切に制限することにより、自励式交直変換器に接続された負荷系統の停電を最小限に抑え、かつ自励式交直変換器の過電流を防止しながら運転を継続することができる。
【０１４９】
なお、この第９の実施の形態に対し、第２の実施の形態ないし第４の実施の形態を組み合わせることが可能である。また、第９の実施の形態では、第５の実施の形態に対して、有効電力成分、無効電力成分の電流設定値を制限する過電流制限回路２０３を追加する構成としたが、第１の実施の形態、第６の実施の形態ないし第８の実施の形態に対して過電流制限回路２０３を設けるようにしても良い。
【０１５０】
次に、本発明の第１０の実施の形態を説明する。図１０は本発明の第１０の実施の形態の説明図であり、自励式交直変換器３の制御装置６６の構成について第１の実施の形態ないし第９の実施の形態と同一構成となる部分については、図示を省略して図示しており、自励式交直変換器３’の制御装置６６’の構成について図２９に示した従来例と同一である部分は省略して図示している。
【０１５１】
この第１０の実施の形態は、ｄｑ軸変換回路１４からのｄ軸電流信号が一定の範囲を逸脱したことを条件に直流送電システムを介して接続される相手側自励式交直変換器３’の制御装置６６’で使用するｄ軸電流信号の設定値を通常運転時よりも絶対値の小さな値に変更する融通電力変更回路２０４を設けたことを特徴とするものである。
【０１５２】
図１２において、自励式交直変換器３は変換器用変圧器２を介して交流母線１に接続されており、また交流母線１は遮断器２１を介して発電機２３を含む交流系統２４と接続されている。さらに、交流母線１には変圧器１８を介して負荷１９、調相設備２０が接続されている。自励式交直変換器３の制御装置６６の内部では、交流電流検出器７により検出された変換器出力電流をｄｑ軸変換回路１４により有効電力成分Ｉｄと無効電力成分Ｉｑとに変換する。
【０１５３】
この第１０の実施の形態では、ここで得られた有効電力成分Ｉｄを融通電力変更回路２０４にも入力する。すなわち、レベル検出器６７に有効電力成分Ｉｄを入力し、レベル検出器６７では、入力値が予め設定されたレベルを越えた場合に「１」を出力する。この場合の設定レベルとしては、自励式交直変換器３の有効電力定格相当の電流値の８０〜１００％程度の値を使用する。レベル検出器６７の出力はＡＮＤ回路６８を介してリセット付き積分器６９に入力される。
【０１５４】
リセット付き積分器６９では、入力値が「０」の場合には出力をゼロリセットし、入力値が「１」の場合にはそれを積分して出力する。この値がレベル検出器７０に入力され、レベル検出器７０では入力値が一定の値をこえた場合、「１」の出力を自励式交直変換器３’の制御装置６６’内の直流電圧／有効電力制御回路１１’に与える。一方、遮断器２１が三相開放状態になった場合、それを遮断器状態監視装置２５により検出して、制御装置６６に対し制御切り換え信号を与えるが、この制御切り換え信号をＡＮＤ回路６８に対して入力として与える。
【０１５５】
図１３は、図１２の回路において自励式交直変換器３の制御装置６６内のレベル検出器７０から信号を受け取る側の自励式交直変換器３’の制御装置６６’内の直流電圧／有効電力制御回路１１’の内部構成を示すブロック構成図である。
【０１５６】
図１３において、直流電圧検出器６’により得られる直流電圧検出値は設定値Ｅｄｒｅｆと突き合わされ、差分が直流電圧制御回路１１１’に入力される。また、有効電力検出器９’により得られる有効電力検出値は設定値Ｐｒｅｆと突き合わされ、差分が有効電力制御回路１１２’に入力される。直流電圧制御回路１１１’、有効電力制御回路１１２’では、それぞれ入力値が零に近づくよう制御を行い、その出力は選択回路１１３’に入力される。選択回路１１３’では与えられた入力値のうち一方を選択して出力し、この値を有効電力成分電流の設定値Ｉｄｒｅｆとして、リミッタ回路１１４’を介して、交流電流制御回路１３’に与える。
【０１５７】
この第１０の実施の形態では、スイッチ回路１１５’が設けられており、図１２で説明した相手側自励式交直変換器３の制御装置６６の中のレベル検出器７０から与えられる信号により、スイッチ回路１１５’の切り換えを行う。スイッチ回路１１５’の入力端子ａ、ｂには、異なる値の有効電力成分電流の最大値が入力されている。通常は端子ａが選択されており、ここに与えられている最大値Ｉｄｍａｘ１は有効電力定格相当の電流に対して１２０％〜１３０％程度の値である。また端子ｂには最大値Ｉｄｍａｘ２として有効電力定格相当の電流の８０％〜１００％程度の値が設定されている。スイッチ回路１１５’で選択された値が上限値としてリミッタ回路１１４’に与えられる。
【０１５８】
次に、第１０の実施の形態における通常運転時の動作を説明する。図１２において、通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフであり自励式交直変換器３の制御装置６６に対して制御切り換え指令は与えらない。また、遮断器状態監視装置２５から融通電力変更回路２０４のＡＮＤ回路６８に入力される値も「０」なので、ＡＮＤ回路６８、リセット付き積分器６９、レベル検出器７０の出力はすべて「０」となる。このため、相手端変換器の制御装置６６’内の直流電圧／有効電力制御回路１１’に対してスイッチ切り換え信号は与えられない。
【０１５９】
これにより、図１３のスイッチ回路１１５’では端子ａが選択され、出力電流の有効電力成分設定値Ｉｄｒｅｆに対する上限リミット値はＩｄｍａｘ１、すなわち定格有効電力の１２０〜１３０％程度の値が使用される。これは定格１００％に対し過渡的な変動分や回路損失を考慮したマージンを含んだ値であり、一般的に有効電力成分の電流の上限リミット値として使われる値と同じである。
【０１６０】
従って、制御回路６６は、指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。また相手端変換器の制御回路６６’は従来の制御回路と同じように動作して運転が行われる。
【０１６１】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５で検出して、自励式交直変換器３側の制御装置６６内の各スイッチ回路が投入され、信号保持回路２６では、それぞれの出力値を保持指令信号が与えられた時点での値に保持する。これにより、変換器交流母線１の電圧は設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。
【０１６２】
この場合、接続された負荷１９の容量が大きいと、変換器出力電流の有効電力成分、すなわちｄｑ軸変換回路１４の出力Ｉｄが大きくなる。これが設定されたレベル値を越えるとレベル検出器６７の出力が「１」となり、ＡＮＤ回路６８に与えられる。ＡＮＤ回路６８のもう一方の入力は遮断器２１が開放された時点で「１」になっているためＡＮＤ回路６８の出力が「１」となる。これがリセット付き積分器６９により積分され、一定時間以上その状態が続くと積分器出力がレベル検出器７０の設定レベルを越え、レベル検出７０の出力が「１」となる。
【０１６３】
この信号が相手端自励式交直変換器３’の制御装置６６’内の直流電圧／有効電力制御回路１１’に与えられる。直流電圧／有効電力制御回路１１’内では、図１３に示すスイッチ回路１１５’がレベル検出器７０から与えられる信号によって端子ｂへ切り換えられる。これにより、自励式交直変換器３’側の出力電流の有効電力成分は、定格の８０〜１００％程度の値に切り換えられる。
【０１６４】
図１２において、遮断器２１が三相開放された場合、自励式交直変換器３が逆変換器運転することにより負荷１９に有効電力を供給するが、その電力は直流回路を介してつながる自励式交直変換器３’が順変換器運転することにより、相手端交流系統１’側から供給されるものである。従って自励式交直変換器３’側の有効電力設定値あるいは有効電力成分電流の設定値が定格程度の値で制限されていれば、自励式交直変換器３’はそれ以上の電力を自励式交直変換器３側へ供給することができず、負荷１９の容量がいくら大きくても、自励式交直変換器３が有効電力に関して過電流状態とはならない。
【０１６５】
しかし、遮断器２１の開放により自励式交直変換器３が発電機と切り離された状態は、通常の運転状態に比べ、わずかの外乱でも過電圧や過電流が発生しやすいため、定常的に定格程度の電力を融通していると、外乱によって過渡的な過電流が発生し、自励式交直変換器３が停止する可能性が高くなる。
【０１６６】
そこで、この第１０の実施の形態を使用すると、自励式交直変換器３が発電機と切り離された運転状態になった場合には、相手端自励式交直変換器３’側から融通される電力の最大値が通常運転時よりも小さな値に制限されるため、自励式交直変換器３側で多少の外乱があっても過電流は発生せず、直流送電システムが運転を継続して負荷１９に電力を供給する。
【０１６７】
この第１０の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力できる。さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０１６８】
また、接続された負荷の容量が大きい場合には、直流システムの相手端側から供給される有効電力の最大値を通常運転時よりも小さな値に切り換えることにより、変換器の過電流を防止し、安定に運転継続できる確率を高くすることができる。
【０１６９】
なお、この第１０の実施の形態に対し、第２の実施の形態ないし第４の実施の形態を組み合わせることが可能である。また、第１０の実施の形態では、レベル検出器６７に与える値をｄｑ軸変換回路１４の出力Ｉｄとしたが、この代わりに、例えば１次遅れ回路２７の出力信号、または有効電力検出器９による有効電力検出値を使用しても良い。また、図１３の直流電圧／有効電力制御回路１１’においては、スイッチ回路１１５’により制限値を切り換えるリミッタ回路１１４’を選択回路１１３’の後段に設ける構成としたが、これを直流電圧制御回路１１１’の後段および有効電力制御回路１１２’の後段に設ける構成としても同様の効果が得られる。
【０１７０】
次に、本発明の第１１の実施の形態を説明する。図１４は、第１１の実施の形態に係る自励式交直変換器の制御装置の説明図であり、自励式交直変換器３が接続された交流母線１と背後の交流系統の構成を示す構成図である。この第１１の実施の形態は、図２９に示す従来例に対し制御率補正回路２００’を設けたものである。この制御率補正回路２００’は、一次遅れ回路２７、２７’、スイッチ回路７１、７１’、電圧制御要素３４、加算器３５、３５’から構成されている。
【０１７１】
図１４において、交流母線１は自励式交直変換器３の接続された交流母線１であり、遮断器２１、２１’と交流送電線２２とを介して発電機２３を含む交流系統と接続されている。さらに、交流母線１には変圧器１８を介して負荷１９、調相設備２０が接続されている。遮断器状態監視装置２５は、遮断器２１、２１’の三相開放を検出した場合、制御切り換え信号を自励式交直変換器の制御装置に対して与えるものである。
【０１７２】
直流電圧／有効電力制御回路１１の出力Ｉｄｒｅｆ、無効電力制御回路１２の出力Ｉｑｒｅｆは、それぞれスイッチ回路７１、７１’に入力されている。スイッチ回路７１、７１’のもう一方の入力端子には、それぞれｄｑ軸変換回路１４により得られた有効電力成分の電流検出値Ｉｄに対して１次遅れ回路２７を介した値、および無効電力成分の電流検出値Ｉｑに対して１次遅れ回路２７’を介した値が与えられており、各スイッチ回路７１、７１’は遮断器状態監視装置２５からの信号により選択値を切り換える。
【０１７３】
その結果得られた値を交流電流制御回路１３に対して有効電力成分の電流設定値Ｉｄｒｅｆ’、無効電力成分の電流設定値Ｉｑｒｅｆ’として入力する。一方、ｄｑ軸変換回路１４の出力Ｉｄ、Ｉｑは電流検出値として交流電流制御回路１３に入力され、交流電流制御回路１３では各検出値が設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’に追従するよう制御を行う。
【０１７４】
さらに、交流電圧検出値Ｖａｃと設定値Ｖｒｅｆの偏差がスイッチ回路３３を介して電圧制御要素３４に入力され、電圧制御要素３４は入力値を零に近づけるような補正信号を発生し、加算器３５、３５’によって交流電流制御回路１３の出力に加算される。こうして得られた制御率信号Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’がＰＷＭ制御回路１５に入力され、ＰＷＭ制御回路１５ではその信号をもとにパルスを発生して自励式交直変換器３へ与える。
【０１７５】
次に、第１１の実施の形態の通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフであり、スイッチ回路７１、７１’ではそれぞれ直流電圧／有効電力制御回路１１の出力Ｉｄｒｅｆ、無効電力制御回路１２の出力Ｉｑｒｅｆが選択され出力される。また、スイッチ回路３３は開放状態なので電圧制御要素３４の出力は零で、交流電流制御回路１３の出力に対する交流電圧制御による補正は行われない。
【０１７６】
これにより、交流電流制御回路１３では、上位制御系、すなわち直流電圧／有効電力制御回路１１と無効電力制御回路１２とから与えられた値をそれぞれ変換器出力電流の有効電力成分の設定値および無効電力成分の設定値として使用し、検出値がそれに追従するよう制御を行う。すなわち、従来の制御装置を使用した場合と同じ動作を行う。
【０１７７】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５で検出する。これによって、スイッチ回路３３が投入され、スイッチ回路７１、７１’が切り換えられ、交流電流制御回路１３に与えられる電流設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’が、１次遅れ回路２７、２７’の出力値、すなわちｄｑ軸電流の検出値Ｉｄ、Ｉｑに対して１次遅れを介した値に切り換えられる。また、電圧制御要素３４には交流電圧設定値Ｖｒｅｆと検出値Ｖａｃの差分が入力され、Ｖａｃが設定値Ｖｒｅｆに追従するよう制御が行われる。
【０１７８】
これにより、直流電圧／有効電力制御回路１１や無効電力制御回路１２といった上位制御系から与えられる電流設定値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆは無視され、自励式交直変換器３は、交流母線１の電圧が設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。さらに、交流電流制御回路１３の設定値が、交流出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑに対し１次遅れ回路２７、２７’を介した値に切り替わり、Ｉｄ、Ｉｑがこれらの値に追従するよう制御が行われ、制御率信号Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が有効電力、無効電力の振動を抑制するように補正される。
【０１７９】
この第１１の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに、交流電流制御回路の設定値を、検出電流の有効電力成分、無効電力成分に対して１次遅れを介した値に切り換えることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０１８０】
次に、本発明の第１２の実施の形態を説明する。図１５は本発明の第１２の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図であり、交流電流制御回路１３に対する入力信号を作成する部分の構成を示したものである。その他の部分については、図１４に示したの第１１の実施の形態と同一であるので、同一部分の図示は省略する。
【０１８１】
この第１２の実施の形態は、図１４に示した第１１の実施の形態に対し、スイッチ回路７１、７１’の代わりに信号保持回路７２、７２’、スイッチ回路７３、７３’、１次遅れ回路７４、７４’、加算器７５、７５’、スイッチ回路７６、７６’を設けたものである。スイッチ回路７３、７３’、７６、７６’は通常時は開放状態で、遮断器状態監視装置２５からの制御切り換え指令により投入される。また、信号保持回路７２、７２’は遮断器状態監視装置２５からの制御切り換え指令により、出力を切り換え指令が与えられる直前の値に保持する。
【０１８２】
直流電圧／有効電力制御回路１１、無効電力制御回路１２の出力は、それぞれ信号保持回路７２、７２’を介してスイッチ回路７３、７３’および加算器７５、７５’に与えられている。スイッチ回路７３、７３’の出力は１次遅れ回路７４、７４’を介して加算器７５、７５’に負の符号で与えられる。一方、ｄｑ軸変換回路１４の出力である、変換器出力電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑは、電流検出値として交流電流制御回路１３に入力されると共に、スイッチ回路７６、７６’を介して１次遅れ回路２７、２７’に与えられ、１次遅れ回路２７、２７’の出力は加算器７５、７５’に与えられる。加算器７５の出力、すなわち信号保持回路７２の出力と１次遅れ回路２７の出力に１次遅れ回路７４の出力が負で加算された値が電流の有効電力成分設定値Ｉｄｒｅｆ’として、また加算器７５’の出力、すなわち信号保持回路７２’の出力と１次遅れ回路２７’の出力に１次遅れ回路７４’の出力が負で加算された値が電流の無効電力成分設定値Ｉｑｒｅｆ’として、交流電流制御回路１３に与えられる。
【０１８３】
なお、図１５では図示を省略しているが、交流電流制御回路１３の出力信号に対しては、図１４の第１１の実施の形態と同様に、加算器３５、３５’によって電圧制御要素３４の出力が加算されてＰＷＭ制御回路１５へ与えられる。
【０１８４】
次に、第１２の実施の形態の通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフであり、スイッチ回路３３、７３、７３’、７６、７６’はすべて開放されている。また信号保持回路７２、７２’は入力された値をそのまま出力している。これにより、加算器７５、７５’には、それぞれ直流電圧／有効電力制御回路１１の出力Ｉｄｒｅｆ、無効電力制御回路１２の出力Ｉｑｒｅｆのみが入力される。すなわち交流電流制御回路１３へ与えられる電流の有効電力成分設定値Ｉｄｒｅｆ’は直流電圧／有効電力制御回路１１の出力Ｉｄｒｅｆと等しく、無効電力成分設定値Ｉｑｒｅｆ’は無効電力制御回路１２の出力Ｉｑｒｅｆと等しい。また、スイッチ回路３３は開放状態なので電圧制御要素３４の出力は零で、交流電流制御回路１３の出力に対する交流電圧制御による補正は行われない。
【０１８５】
これにより、交流電流制御回路１３では、上位制御系、すなわち直流電圧／有効電力制御回路１１と無効電力制御回路１２とから与えられた値をそれぞれ変換器出力電流の有効電力成分、無効電力成分の設定値として使用し、検出値がそれに追従するよう制御を行う。すなわち、従来の制御装置を使用した場合と同じ動作を行う。
【０１８６】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１が三相開放となったことを遮断器状態監視装置２５で検出し、スイッチ回路３３、７３、７３’、７６、７６’が投入される。また、信号保持回路７２、７２’では、その出力値を制御切り換え指令信号が与えられる直前の値に保持する。これにより、信号保持回路７２、７２’の出力が一定の値となり、かつ、スイッチ回路７３、７３’が投入されて信号保持回路７２、７２’の出力値が１次遅れ回路７４、７４’を介して信号保持回路７２、７２’の出力に負の符号で加算されることにより、それぞれの加算値は、切り換え直後は信号保持回路７２、７２’の出力に等しく、その後、１次遅れの時定数に従って零に近づき最終的には零となる。
【０１８７】
これに、さらに１次遅れ回路２７、２７’の出力が加算される。この値は出力電流の有効電力成分検出値Ｉｄ、無効電力成分検出値Ｉｑに対して１次遅れを介したものである。これにより、交流電流制御回路１３に与えられる電流設定値Ｉｄｒｅｆ’、Ｉｑｒｅｆ’が、１次遅れ回路２７、２７’の出力値、すなわちｄｑ軸電流の検出値Ｉｄ、Ｉｑに対し１次遅れを介した値に切り換えられる。
【０１８８】
このように、通常時に使用されるＩｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆ信号から検出値に１次遅れを加えた値へ切り換える際の処理が、すべて１次遅れ回路を介して行われるため、切り換え時の信号のステップ変化が発生せず、図１４の第１１の実施の形態に比べ制御切り換えによる過渡変動を小さくできる。
【０１８９】
また、図１５では図示を省略しているが、図１４の第１１の実施の形態と同様に、電圧制御要素３４の出力が加算器３５、３５’により交流電流制御回路１３の出力に加算される。以上の動作により、直流電圧／有効電力制御回路１１や無効電力制御回路１２といった上位制御系から与えられる電流設定値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆは無視され、自励式交直変換器３は交流母線１の電圧が設定値Ｖｒｅｆと等しくなるよう制御され、変換器出力は自動的に接続された負荷や調相設備に見合った値となる。さらに、交流電流制御回路１３の設定値を、出力電流検出値の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑをそれぞれ１次遅れ回路２７、２７’を介した値に切り換え、Ｉｄ、Ｉｑがその値に追従するよう制御を行うことにより、制御率信号Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’が有効電力、無効電力の振動を抑制するように補正される。
【０１９０】
この第１２の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。また、通常時との切り換えを１次遅れ回路を介して行うことにより、切り換え時の過渡変動を小さく抑えることができる。
【０１９１】
次に、本発明の第１３の実施の形態を説明する。図１６は本発明の第１３の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図であり、交流電流制御回路１３およびｄｑ軸変換回路１４の出力信号部分からＰＷＭ制御回路１５’の入力信号部分までの構成を示すものである。その他の部分は図１に示すの第１の実施の形態と同一であるので図示を省略する。
【０１９２】
この第１３の実施の形態は、図１に示し第１の実施の形態に対し、第１の実施の形態では電流制御要素３６、３６’による補正が行われた後の制御率信号のｄ軸成分、ｑ軸成分に対して、それぞれ電圧制御要素３４の出力が加算されているのに対し、第１３の実施の形態では加算器３０、３０’の出力すなわち電流制御要素３６、３６’による補正が行われた後の制御率のｄ軸成分Ｃｍｄ’、ｑ軸成分Ｃｍｑ’が電圧制御適正化回路２０５に与えられるようにしている。すなわち、制御率のｄ軸成分Ｃｍｄ’、ｑ軸成分Ｃｍｑ’は、位相角演算回路７７、制御率演算回路７８に与えられており、電圧制御要素３４の出力による補正は制御率演算回路７８の出力に対して行われている点である。
【０１９３】
図１６において、電圧制御適正化回路２０５の位相角演算回路７７では加算器３０、３０’の出力である制御率信号のｄ軸成分Ｃｍｄ’、ｑ軸成分Ｃｍｑ’を使って、交流母線１の電圧位相θｖに対する変換器出力電圧の相対位相である位相角θｃを演算し、制御率演算回路７８では変換器出力電圧の大きさに相当する制御率Ｃｍを演算して出力する。
【０１９４】
制御率演算回路７８の出力に対して、加算器３５で電圧制御要素３４の出力が加算され、その値がリミッタ回路７９を介してＰＷＭ制御回路１５’に最終的な制御率信号として入力される。またＰＷＭ制御回路１５’に対しては、位相角演算回路７７の出力である位相角θｃも入力され、ＰＷＭ制御回路１５’ではこれらの値と、位相検出器１６から与えられる交流母線電圧位相であるθｖを使ってＰＷＭ正弦波信号を発生させ、搬送波と突き合わせることによりパルス信号を発生して自励式交直変換器３へ与える。
【０１９５】
ここで、制御率Ｃｍ、位相角θｃと、交流母線電圧波形、変換器出力電圧波形、ＰＷＭ制御信号波形の関係について説明する。図１７（ａ）は交流母線１と、変圧器２、自励式交直変換器３のシステム構成であり、交流母線電圧をＶａｃ (θｖ)、変換器出力電圧をＶｃｏｎ(θｖ−θｃ)とすると、その位相差がいわゆる位相角θｃとなる。ＰＷＭ制御回路では、図１７（ｂ）に示すように変換器出力電圧Ｖｃｏｎと同期し大きさがＶｃｏｎと比例する正弦波と搬送波の突き合わせを行って、その大小関係により、自励式交直変換器３に与えるパルス信号の発生タイミングを決めている。ＰＷＭ制御で使用する正弦波の波高値が制御率Ｃｍであり、この正弦波で交流母線電圧Ｖａｃと同期する成分がＣｍｄ、直交する成分がＣｍｑである。例えばＶａｃとＶｃｏｎが同位相の場合はＣｍｑ＝０であり、位相が９０°ずれていればＣｍｄ＝０となる。以上の関係を式で表すと下記のようになる。
【０１９６】
【数３】
0003655058.tif 000005
【０１９７】
逆に書くと次のようになる。
【０１９８】
Ｃｍｄ＝Ｃｍ・ｃｏｓ（θｃ）  …(9.1)
Ｃｍｑ＝Ｃｍ・ｓｉｎ（θｃ）  …(9.2)
ＰＷＭ制御回路１５では、以上の関係および交流母線電圧の位相θｖから、正弦波信号を発生させる。ここで、位相角θｃ、Ｃｍｄ、Ｃｍｑは定常的には一定の値であり交流母線電圧位相θｖは時間と共に運転周波数で発振する値θｖ（ｔ）である。従ってＰＷＭ正弦波信号は次式で与えられる。
【０１９９】
【数４】
0003655058.tif 000006
【０２００】
実際の制御装置において（１０）式の演算を行おうとすると、自乗、平方根、θｃを求めるための逆正接の演算（式（８．２））などが必要となり、処理に時間がかかるため、一般的には、式（１０）と等価な次式が使用される。
【０２０１】
Ｃｍ（ｔ）＝
Ｃｍｄ・ｃｏｓ（θｖ(t)）＋Ｃｍｑ・ｓｉｎ（θｖ(t)）  …(11)
図２９に示した従来の制御装置、および第１の実施の形態ないし第１２の実施の形態の制御装置におけるＰＷＭ制御回路１５では、上記（１１）式を使用してＰＷＭ正弦波信号を発生させることを想定しているため、式（８．１）、式（８．２）の演算は不要である。
【０２０２】
それに対して図１６に示す第１３の実施の形態では、位相角演算回路７７、制御率演算回路７８において、式（８．１）、式（８．２）の演算を行った上で、ＰＷＭ制御回路１５’においては式（１０）を使用してＰＷＭ正弦波信号を発生させているものである。
【０２０３】
ここで、図１６における電圧制御要素３４による補正信号と制御率Ｃｍとの関係を考えると、電圧制御要素３４による補正は変換器出力電圧の大きさを調節するためのものであり、その観点からみると、ＰＷＭ正弦波信号の波高値であるＣｍを補正するのが最も効果的である。つまり、第１３の実施の形態は演算処理時間がかかるという問題はあるが交流電圧制御による補正は適正に行われる方法であり、第１の実施の形態ないし第１２の実施の形態のように、Ｃｍｄ、Ｃｍｑそれぞれに対する補正を行う方法は、演算処理速度を速くすることができる一方、運転点によって電圧制御の効き具合が変化する可能性がある。こうして電圧制御要素３４により補正された信号は下限リミッタ回路７９により最小値が負の値にならないよう制限されて、ＰＷＭ制御回路１５’へ与えられる。
【０２０４】
次に、第１３の実施の形態の通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフであり、スイッチ回路２９、２９’、３３は開放されている。また信号保持回路２６、２６’は入力値をそのまま出力している。スイッチ回路２９、２９’が開放状態で信号保持回路２６、２６’が動作していないので、加算器３０、３０’の出力は交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、Ｃｍｑと等しい。また、スイッチ回路３３が開放状態なので電圧制御要素３４の出力は零となり、Ｃｍに対する補正は行われない。これにより、ＰＷＭ制御回路１５’では、交流電流制御回路１３から与えられた制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑから制御率Ｃｍと位相角θｃを求め、それによってＰＷＭ制御を行う。
【０２０５】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１の三相開放を遮断器状態監視装置２５で検出することによって、スイッチ回路３３、２９、２９’が投入され、また、信号保持回路２６、２６’では、その出力値を制御切り換え指令信号が与えられる直前の値に保持する。従って、信号保持回路２６、２６’の出力は一定の値となり、また、スイッチ回路２９、２９’が投入されることにより、交流電流の有効電力成分Ｉｄ、無効電力成分Ｉｑはそれぞれ検出値に１次遅れをかけて振動成分などを取り除いた値に追従するよう制御される。また、その結果得られた制御率信号Ｃｍに対して電圧制御要素３４による補正が行われるため、変換器母線電圧が設定値Ｖｒｅｆに追従するよう変換器出力電圧の大きさが調節される。
【０２０６】
ここで、加算器３５の出力に対して下限リミッタ７９を設けるのは、電圧制御要素３４の補正により、加算器３５の出力が負の値になるのを防止するためである。すなわち、制御率演算回路７８では、（８．１）式により制御率Ｃｍを求めており、この式（８．１）あるいは図１７（ｂ）に示すようにＣｍは正の値である。ところが、電圧制御要素３４の出力値が大きな負の値になった場合、加算器３５の出力が負となり、ＰＷＭ正弦波信号は位相が１８０°反転して、波高値としては逆に大きくなる方向に作用する。このように、加算器３５の出力が負になった場合、それをそのままＰＷＭ制御回路１５’で使用すると、交流電圧制御による補正が正しく行われなくなり運転が不安定となるので、下限リミッタ回路７９により、そうした現象を防止するものである。
【０２０７】
この第１３の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０２０８】
次に、本発明の第１４の実施の形態を説明する。図１８は本発明の第１４の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図であり、交流電流制御回路１３の出力部分からＰＷＭ制御回路１５の入力部分までを抜き出した部分の構成を示している。
【０２０９】
この第１４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、電圧制御適正化回路２０５’を設けたものである。この電圧適正化回路２０５’は、絶対値演算回路８０、８０’、増幅回路８１、８１’、乗算回路８２、８２’、符号判定回路８３、８３’、下限リミッタ回路８４、８４’、乗算回路８５、８５’から構成されている。
【０２１０】
つまり、第１の実施の形態では電圧制御要素３４の出力をそのまま加算器３５、３５’に入力していたのに対し、第１４の実施の形態では、まず、信号保持回路２６、２６’の出力と電流制御要素３６、３６’の出力とを加算した値を、絶対値演算回路８０、８０’と符号判定回路８３、８３’に入力し、絶対値演算回路８０、８０’では入力の絶対値を増幅回路８１、８１’を介して乗算器８２、８２’へ与える。
【０２１１】
一方、符号判定回路８３、８３’では入力が正の値であれば「＋１」、負の値であれば「−１」を出力して乗算器８５、８５’へ与える。乗算器８２、８２’では増幅器８１、８１’の出力と電圧制御要素３４の出力のかけ算を行い、結果を加算器３５、３５’へ与える。加算器３５、３５’では乗算器８２、８２’の出力と絶対値演算回路８０、８０’の出力を加算し、下限値を零に制限する下限リミッタ回路８４、８４’を介して乗算器８５、８５’に与え、符号判定回路８３、８３’の出力とかけ算する。こうして得られた値が最終的な制御率信号Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’としてＰＷＭ制御回路１５へ与えられる。
【０２１２】
次に、第１４の実施の形態の通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器状態監視装置２５の出力がオフであり、スイッチ回路２９、２９’、３３は開放状態で、信号保持回路２６、２６’は入力された値をそのまま出力している。この結果、加算器３０の出力は交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄと等しく、一方、電圧制御要素３４の出力が零なので乗算器８２の出力も零となる。加算器３０の出力は絶対値演算回路８０、加算器３５を介して最小値を零に制限する下限リミッタ８４に与えられるが、絶対値をとっており、かつ加算器３５に入力される乗算器８２の出力が零であるため下限リミッタ８４の入力値は必ず零または正の値となり、値が制限されることはない。
【０２１３】
つまり、下限リミッタ８４の出力は交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄの絶対値に等しい。この値が乗算回路８５によって加算器３０の出力と同じ正負符号の値に変換される。従って、ＰＷＭ制御回路１５へ入力される制御率Ｃｍｄ’は交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄに等しくなる。同様に、ＰＷＭ制御回路１５へ入力されるＣｍｑ’は交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｑに等しくなる。以上のように、通常運転時においては、指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。
【０２１４】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１の三相開放を遮断器状態監視装置２５で検出して、スイッチ回路２９、２９’、３３が投入され、信号保持回路２６、２６’の出力が保持される。これにより、加算器３０の出力は信号保持回路２６の出力である固定の値に対し電流制御要素３６によって補正を加えた値となり、その値が正であるか負であるかによって乗算器８５には「＋１」または「−１」が入力される。
【０２１５】
一方、加算器３０の出力が絶対値演算回路８０、増幅回路８１を介して乗算器８２に与えられることにより、加算器３０の出力の絶対値と比例した値が電圧制御要素３４の出力にかけ算され、その値が加算器３５で絶対値演算回路８０の出力に加算される。さらに、下限リミッタ８４により加算器３５の出力が零以下にならないよう制限されるため、電圧制御要素３４の出力が負の大きな値であっても乗算器８５に与えられる信号が負の値になることはない。この値に対し、符号判定回路８３の出力である「＋１」または「−１」が乗算され、最終的な制御率Ｃｍｄ’が得られてＰＷＭ制御回路１５に入力される。交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｑに対しても全く同じように処理が行われる。
【０２１６】
以上により、ｄ軸、ｑ軸それぞれに、交流電圧が設定値より大きくなった場合には制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値が小さくなるよう、交流電圧が設定値より小さくなった場合には制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値が大きくなるよう、かつこの補正によりＣｍｄ、Ｃｍｑの正負符号が反転することがないように、電圧制御要素３４による補正が行われる。
【０２１７】
交流電圧制御による制御率Ｃｍの補正は、第１３の実施の形態で説明したように、Ｃｍｄ、Ｃｍｑの個々に対して行うのではなく、式（８．１）に示したＣｍ（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）に対して行うのが理想的であるが、そのためには、制御装置内でＣｍの演算を行う必要があるので処理が複雑になる。そこで、Ｃｍに補正を行うのと等価な補正を、ＣｍｄとＣｍｑ個々に対して行う方法について考えると、Ｃｍの式（８．１）をＣｍｄについて微分、Ｃｍｑについて微分した式は、それぞれ次のようになる。
【０２１８】
【数５】
0003655058.tif 000007
【０２１９】
これにより、交流電圧制御によるＣｍの補正信号、すなわちΔＣｍが与えられ、それをＣｍｄ、Ｃｍｑに個別に与える場合、それぞれ（１２．１）式、（１２．２）式に比例した増幅率で増幅して与えるのが理論的には適切である。しかし、（１２．１）式や（１２．２）式を使用すると、自乗や平方根の演算が必要となり処理が複雑になる。図１８の第１４の実施の形態は、（１２．１）式、（１２．２）式で、Ｃｍ（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）は一定と仮定し、ΔＣｍに対して、Ｃｍｄ、Ｃｍｑの大きさに比例した増幅率を考慮して補正を行うものである。
【０２２０】
次に、Ｃｍｄ、Ｃｍｑの値を一旦絶対値に変換して、交流電圧制御による補正を行った後に、再度、正負の符号を乗算する理由について説明する。第１３の実施の形態で説明したように、交流電圧制御による補正は、制御率Ｃｍの大きさすなわちＰＷＭ正弦波信号の波高値を補正するものである。制御率Ｃｍは常に正の値であるのに対し、Ｃｍｄ、Ｃｍｑは運転点によっては負の値になる可能性がある。例えば、Ｃｍｄが負の値のときに、その値に対して、直接、交流電圧制御による補正を加えると、Ｃｍｄの絶対値は電圧を上げたいとき（交流電圧制御の出力が正）のときに小さくなり、電圧を下げたいとき（交流電圧制御の出力が負）のときに大きくなるという逆の作用をしてしまう。こうしたことを避けるため、Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値に対して交流電圧制御による補正を行い、補正した後の値を再度、正負の符号を考慮した値に変換している。
【０２２１】
また、交流電圧制御による補正信号がＣｍｄやＣｍｑの絶対値よりも大きな負の値になると、補正した後の値、すなわち加算器３５、３５’の出力が負の値になってしまう。これにより、Ｃｍｄ、Ｃｍｑは正負が反転、すなわちＰＷＭ正弦波の位相が１８０度逆転してしまい、しかも電圧を下げたいにもかかわらずＣｍの大きさ、すなわちＰＷＭ正弦波の波高値は大きくなり、安定に運転できなくなる。リミッタ回路８４、８４’はこうした現象を防止するためのものである。
【０２２２】
自励式交直変換器３に接続される負荷や調相設備の種類、あるいは容量によっては、このような問題の生じる運転点へ移行する可能性がないシステムもあり、その場合にはＣｍｄ、Ｃｍｑを絶対値に変換したりリミット回路を設けたりする必要はない。
【０２２３】
この第１４の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、接続された負荷や調相設備の容量、種類に関わらず、交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して自励式交直変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０２２４】
次に、本発明の第１５の実施の形態を説明する。図１９は本発明の第１５の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図であり、交流電流制御回路１３の出力である制御率信号Ｃｍｄ、ＣｍｑからＰＷＭ制御回路１５に入力される補正された制御率信号Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’までを抜き出した部分の構成図である。
【０２２５】
この第１５の実施の形態は、図１８に示した第１４の実施の形態に対して、演算回路８６、正規化回路８７、８７’を追加して設けたものである。つまり、第１４の実施の形態では、乗算器８２、８２’に対して、加算器３０、３０’で補正された後の制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値と比例した値（増幅回路８１、８１’で増幅した値）を入力していたのに対し、第１５の実施の形態では、演算回路８６において、Ｃｍ（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）の演算を行い、得られた値を正規化回路８７、８７’に与える。正規化回路８７、８７’では、それぞれ増幅器８１、８１’から与えられた、補正されたＣｍｄ、Ｃｍｑの絶対値に比例する値を上記の演算で得られたＣｍで割り算することにより正規化し、それを乗算器８２、８２’に与えて電圧制御要素３４の出力とかけ算する。
【０２２６】
すなわち、図１８に示す第１４の実施の形態では、乗算回路８２、８２’に与えられる信号が、加算器３０、３０’で補正されたＣｍｄ、Ｃｍｑの絶対値に比例する値だったの対し、図１９に示す第１５の実施の形態では、Ｃｍｄ／（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）、Ｃｍｑ／（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）の絶対値に比例する値となる。
【０２２７】
第１５の実施の形態の通常運転時の動作は、第１の実施の形態ないし第１４の実施の形態と同様に、指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。
【０２２８】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１の三相開放を遮断器状態監視装置２５で検出して、スイッチ回路２９、２９’、３３が投入され、信号保持回路２６、２６’の出力が保持される。これにより、加算器３０の出力は信号保持回路２６の出力である固定の値に対し電流制御要素３６によって補正を加えた値となり、その値が正であるか負であるかによって乗算器８５には「＋１」または「−１」が入力される。
【０２２９】
一方、加算器３０の出力が絶対値演算回路８０、増幅回路８１、正規化回路８７を介して乗算器８２に与えられることにより、加算器３０の出力である補正されたＣｍｄの正規化された絶対値、すなわち、Ｃｍｄ／（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）の絶対値と比例した値が電圧制御要素３４の出力にかけ算され、その値が加算器３５で絶対値演算回路８０の出力に加算される。さらに、下限リミッタ８４により加算器３５の出力が零以下にならないよう制限され、符号判定回路８３の出力である「＋１」または「−１」が乗算され、最終的な制御率Ｃｍｄ’が得られる。交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｑに対しても全く同じように処理が行われる。
【０２３０】
以上により、ｄ軸、ｑ軸それぞれに、交流電圧が設定値より大きくなった場合には制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値が小さくなるよう、交流電圧が設定値より小さくなった場合には制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値が大きくなるよう、かつ補正によりＣｍｄ、Ｃｍｑの正負が反転しないように、電圧制御要素３４による補正が行われる。
【０２３１】
第１４の実施の形態で説明したように、Ｃｍ自体に補正を行う代わりにＣｍｄ、Ｃｍｑ個々に補正を行う場合、Ｃｍｄ／（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）、Ｃｍｑ／（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）に比例させて行うのが理論式どおりの方法であり、第１４の実施の形態では演算処理の容易性から、（Ｃｍｄの２乗とＣｍｑの２乗との和の平方根）を一定と仮定した方法を使用していたが、第１５の実施の形態は、これらの式を忠実に制御回路にあてはめたものである。
【０２３２】
第１５の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、接続された負荷や調相設備の容量、種類に関わらず、変換器交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０２３３】
ここで、この第１４の実施の形態および第１５の実施の形態に対し、第２の実施の形態ないし第４の実施の形態を組み合わせることが可能である。また、第１４の実施の形態および第１５の実施の形態では、図１に示す第１の実施の形態に対し、Ｃｍｄ、Ｃｍｑと比例した増幅率で交流電圧制御による補正を行う電圧制御適正化回路２０５、２０５’を追加する構成としたが、第５の実施の形態ないし第第１０の実施の形態に対して追加する構成とすることも可能である。
【０２３４】
また、第１４の実施の形態および第１５の実施の形態において、増幅回路８１、８１’、乗算回路８２、８２’、演算回路８６、正規化回路８７、８７’を省略し、電圧制御要素３４の出力を直接、加算器３５、３５’に加える構成とした場合、電圧制御による補正をＣｍｄ、Ｃｍｑに比例させて行うことによる効果はなくなるが、第１４の実施の形態で説明したような、Ｃｍｄ、Ｃｍｑが負の値の場合に発生する正負符号の反転という問題を防止することができ、Ｃｍｄ、Ｃｍｑを一旦絶対値に変換しないで交流電圧制御による補正を行う場合に比べて安定に運転できる接続負荷の大きさや容量の範囲を大きくできる。これは、第１の実施の形態ないし第１０の実施の形態に対して、絶対値演算回路８０、８０’、符号判定回路８３、８３’、下限リミッタ回路８４、８４’、乗算回路８５、８５’を追加したものとも言える。
【０２３５】
次に、本発明の第１６の実施の形態を説明する。図２０は本発明の第１６の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図であり、交流電流制御回路１３の出力である制御率信号Ｃｍｄ、ＣｍｑからＰＷＭ制御回路１５に入力される補正された制御率信号Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’までを抜き出した部分の構成図である。この第１６の実施の形態は、図１８に示した第１４の実施の形態に対し、デッドバンド回路８８、８８’を追加して設けたものである。デッドバンド回路８８、８８’は、絶対値演算回路８０、８０’から与えられた入力が、零に近い一定値（例えば０．１）以下の場合に零を出力し、一定値（０．１）を越えた場合には入力から０．１を引いた値を出力するものである。
【０２３６】
第１６の実施の形態における通常運転時の動作は、第１４の実施の形態と同様に、指令値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに従って動作する交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｄ、ＣｍｑがそのままＰＷＭ制御回路１５の入力値Ｃｍｄ’、Ｃｍｑ’となって運転が行われる。
【０２３７】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器２１の三相開放を遮断器状態監視装置２５で検出して、スイッチ回路２９、２９’、３３が投入され、信号保持回路２６、２６’の出力が保持される。これにより、加算器３０の出力は、信号保持回路２６の出力である固定の値に対し電流制御要素３６によって補正を加えた値となり、その値が正であるか負であるかによって乗算器８５には「＋１」または「−１」が入力される。
【０２３８】
一方、加算器３０の出力が絶対値演算回路８０、デッドバンド回路８８、増幅回路８１を介して乗算器８２に与えられることにより、加算器３０の出力である補正されたＣｍｄの絶対値と、ほぼ比例した値が電圧制御要素３４の出力にかけ算され、その値が加算器３５で絶対値演算回路８０の出力に加算される。さらに、下限リミッタ８４により加算器３５の出力が零以下にならないよう制限され、符号判定回路８３の出力である「＋１」または「−１」が乗算され、最終的な制御率Ｃｍｄ’が得られる。交流電流制御回路１３の出力Ｃｍｑに対しても全く同じように処理が行われる。
【０２３９】
以上により、ｄ軸、ｑ軸それぞれに、交流電圧が設定値より大きくなった場合には、制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値が小さくなるよう、交流電圧が設定値より小さくなった場合には制御率信号Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値が大きくなるよう、かつ補正によりＣｍｄ、Ｃｍｑの正負が反転しないように、電圧制御要素３４による補正が行われる。
【０２４０】
ここで、デッドバンド回路８８、８８’を設けたことにより、ＣｍｄあるいはＣｍｑが零付近の値の場合は、増幅器８１、８１’の出力が零、すなわち乗算器８２、８２’の出力が零となるため、交流電圧制御による補正が行われない。
【０２４１】
このようなデッドバンドを設ける理由について以下に説明する。第１４の実施の形態や第１５の実施の形態では、電圧制御による補正を制御率Ｃｍに対して行う代わりに、簡易な演算回路を使用してＣｍｄ、Ｃｍｑ個々に補正を行っている。この際、Ｃｍｄ、Ｃｍｑの絶対値に対して電圧制御要素３４の出力を加算した後に正負の符号を調整している。ここで、電圧制御による補正前のＣｍｄあるいはＣｍｑの値が零近辺で、高調波成分の重畳などにより正負が頻繁に反転するような条件となった場合、電圧制御要素３４の出力値が小さければ問題ないが、その出力値が大きいと、乗算器８２、８２’の出力が大きな値となり、これに対して乗算器８５、８５’により「＋１」または「−１」がかけ算されるが、この符号が頻繁に反転するため、結果として得られるＣｍｄ’あるいはＣｍｑ’の値が正負の反転を繰り返し、かつその絶対値が大きな値であるため運転が不安定となる可能性がある。
【０２４２】
こうした現象を検証したシミュレーション結果を図２１に示す。図２１（ａ）はデッドバンド回路８８、８８’のない場合の特性図であり、図２１（ｂ）は０．１のデッドバンド回路８８、８８’を設けた場合の特性図である。それぞれ交流電圧制御による補正を行う前と後のＣｍｄ、Ｃｍｑの波形を示している。図２１（ａ）では途中から補正後のＣｍｄ、Ｃｍｑが大きくハンチングして不安定になっているのに対し、図２１（ｂ）では安定に運転できており、デッドバンドを設けることによる効果が明かである。
【０２４３】
自励式交直変換器３に接続される負荷や調相設備の種類、容量によっては、このような問題の生じる運転点へ移行する可能性がないシステムもあり、その場合にはデッドバンド回路８８、８８’を設ける必要はない。
【０２４４】
この第１６の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は中央給電指令所などから与えられる設定値どおりの有効電力、無効電力を供給あるいは吸収するよう運転を行い、自励式交直変換器が突然交流電源から切り離された状態になった場合には、接続された負荷や調相設備の容量、種類に関わらず、変換器交流母線の電圧を一定に維持するよう制御することにより、過電圧や電圧低下を防止して変換器の接続された負荷や調相設備の容量に見合った値の有効電力と無効電力を自動的に出力でき、さらに、出力電流の有効電力成分、無効電力成分に対し１次遅れを介した値を設定値として出力電流を制御する回路を動作させることにより、有効電力や無効電力の変動を抑制し、より安定な運転を継続することができる。
【０２４５】
また、どのような運転点であっても交流電圧制御による補正のハンチングを防止し、安定に運転を行うことができる。
【０２４６】
第１６の実施の形態では、増幅器８１、８１’の入力側にデッドバンド回路８８、８８’を設けているが、増幅器８１、８１’の出力側にデッドバンド回路８８、８８’を設けても同様の効果が得られる。この場合、デッドバンドの設定値は増幅器の増幅率を考慮した値にする必要がある。
【０２４７】
次に、本発明の第１７の実施の形態を説明する。図２２は本発明の第１７の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の構成図である。この第１７の実施の形態における位相検出回路１６’は、図３１に示した従来の位相検出回路１６に対し、信号保持回路１６８、スイッチ回路１６９、１次遅れ回路１７０、加算器１７１を追加したものである。すなわち、遮断器２１が三相開放状態となった場合に、遮断器状態監視装置２５から与えられる信号によって、スイッチ回路１６９が投入され、信号保持回路１６８では出力値が直前の値に保持され、一次遅れ回路１７０からのその保持値の一次遅れ信号を加算器１７１で加算してフィルタ回路１６６に入力するようにしたものである。
【０２４８】
次に通常運転時の動作を説明する。通常時は自励式交直変換器３が接続された交流母線１は遮断器２１、２１’を介して、複数の発電機２３を含む交流系統２４に接続されている。これにより、交流母線１の交流電圧の周波数は発電機２３の回転数により決まる。ここで、位相検出回路１６’では、遮断器状態監視装置２５の出力はオフであり、スイッチ回路１６９は開放状態、また信号保持回路１６８では入力信号をそのまま出力している。交流電圧検出器８により検出された三相交流電圧が三相／二相変換回路１６１、正規化回路１６２によって直交する２軸量ｃｏｓθｄ、ｓｉｎθｄに変換され、さらに、これらの値と位相検出回路１６’の出力位相であるθｖを使って、位相差演算回路１６３によりその位相差Δθ＝θｖ−θｄが演算され、信号保持回路１６８に与えられる。信号保持回路１６８はこの値をそのまま出力し、またスイッチ回路１６９が開放され１次遅れ回路１７０の出力は零になっているため、加算器１７１の出力Δθ’は位相差演算回路１６３の出力Δθと等しくなる。
【０２４９】
以上の結果、の第１７の実施の形態による位相検出回路１６’は、通常運転時は図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３の回転数で決まる周波数に同期して発振する位相検出値θｖを出力する。これにより、自励式交直変換器３にはθｖを基準位相としてパルス信号が与えられ、発電機２３と同期した周波数で自励式交直変換器３が運転される。
【０２５０】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合の動作を説明する。遮断器２１が三相開放となると、交流母線１およびそれに接続される自励式交直変換器３は、発電機２３と切り離された状態になる。このため、交流母線１の周波数は発電機２３の回転数とは無関係となり、自励式交直変換器３の運転周波数により決まることになる。自励式交直変換器３の運転周波数を決めるのは位相検出回路１６’中のフィルタ回路１６６の出力である角速度ωである。ここで、フィルタ回路１６６は比例積分回路で構成されているので、その入力、すなわち位相差Δθ’が零であれば角速度ωは一定に保たれ安定に運転される。
【０２５１】
しかし、遮断器２１が開放されたことによる過渡的な外乱により位相差Δθ’の信号が大きく変動する可能性があり、その場合は自励式交直変換器３の運転周波数すなわち交流母線電圧の周波数が上昇、あるいは低下する。
【０２５２】
ここで、図２２に示す第１７の実施の形態の位相検出回路１６’を使用すると、遮断器２１が開放されたことを遮断器状態監視装置２５により検出して、スイッチ回路１６９を投入し、信号保持回路１６８の出力信号を直前の値に保持する。これにより、交流電圧検出器８から与えられる三相交流電圧信号の値に関わらず、信号保持回路１６８から加算器１７１に与えられる信号は一定値となる。また、同じ信号がスイッチ回路１６９および１次遅れ回路１７０を介して負の符号で加算器１７１に与えられるため、加算器１７１の出力Δθ’は、制御切り換え直後は信号保持回路１６８の出力値に等しく、その後１次遅れ回路１７０の時定数に従って零に近づき最終的には零となる。フィルタ回路１６６は比例積分回路で構成されているため、Δθ’が零となることにより、フィルタ回路１６６の出力である角速度ωが一定の値となり、自励式交直変換器３は一定の周波数で発振する位相θｖを基準位相として運転される。
【０２５３】
この第１７の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、自励式交直変換器が突然その発電機と切り離された場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を一定値に切り換えることにより、自励式交直変換器自体の運転周波数を一定の値にして、交流母線の周波数の上昇、低下を防止し、接続される負荷系統に安定した周波数の交流電力を供給しながら運転することができる。また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱を小さくすることができる。
【０２５４】
次に、本発明の第１８の実施の形態を説明する。図２３は本発明の第１８の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の構成図である。この第１８の実施の形態は、図２２に示した第１７の実施の形態に対し、スイッチ回路１６９および信号保持回路１６８に与える制御切り換え信号である遮断器状態監視装置２５の出力に代えて、位相検出回路１６’の内部信号（交流電圧の角速度ω）を使用するようにしたものである。
【０２５５】
すなわち、第１８の実施の形態の位相検出器１６’では、レベル検出器１７７、リセット付き積分器１７８、レベル検出器１７９を設け、フィルタ回路１６６の出力信号ωを電圧制御発振器１６７に与えると同時に、レベル検出器１７７にも入力する。レベル検出器１７７では与えられた信号ωが予め設定した一定の範囲、例えば交流系統の定格角速度±１０％といった範囲を逸脱している場合に「１」を出力し、リセット付き積分器１７８の入力値およびリセット信号として与える。リセット付き積分器１７８では与えられた信号が零の場合は出力をゼロリセットし、「１」であればそれを積分して出力をレベル検出器１７９に与える。レベル検出器１７９では入力値が一定値以上になった場合、スイッチ回路１６９に対する投入指令信号および信号保持回路１６８に対する保持指令信号を出力する。
【０２５６】
次に、通常運転時の動作を説明する。通常時は自励式交直変換器３が接続された交流母線１は遮断器２１、２１’を介して、複数の発電機２３を含む交流系統２４に接続されている。これにより、交流母線１の周波数は発電機２３の回転数により決まり、定格周波数から大きく逸脱することはない。位相検出回路１６’では交流母線１の電圧信号から位相を検出しており、フィルタ回路１６６の出力ωは交流母線１の周波数相当の角速度、すなわち、ほぼ定格角速度と等しい値になっている。これにより、レベル検出器１７７、１７９、リセット付き積分器１７８の出力はそれぞれ零となり、スイッチ回路１６９は開放状態、信号保持回路１６８は入力値をそのまま出力する。
【０２５７】
以上の結果、第１８の実施の形態による位相検出回路１６’は、通常運転時は、第１７の実施の形態と同様、図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３の回転数で決まる周波数に同期して発振する位相検出値θｖを出力し、これにより、自励式交直変換器３にはθｖを基準位相としてパルス信号が与えられ、発電機２３と同期した周波数で変換器が運転される。
【０２５８】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、自励式交直変換器３は、発電機２３を含む交流系統２４と完全に切り離された状態になるので、交流母線１の周波数は発電機２３の回転数とは無関係となり、接続された負荷や事前の運転点の条件によっては、大幅な周波数低下あるいは周波数上昇が発生する。例えば、交流電圧の周波数が上昇した場合、第１８の実施の形態の位相検出回路１６’においては、位相差演算回路１６３の出力が正の値となり、それが比例積分回路で構成されたフィルタ回路１６６に与えられるため、その出力である角周波数ωの値がだんだん大きくなる。この値がレベル検出器１７７に設定された範囲を越えると出力が「１」となり、積分器１７８の出力が増加する。
【０２５９】
一定時間以上この状態が継続するとレベル検出器１７９の出力が「１」となり、スイッチ回路１６９に対する投入指令、および信号保持回路１６８に対する保持指令信号が与えられる。これにより、交流電圧検出器８から与えられる三相交流電圧信号の値に関わらず、信号保持回路１６８から加算器１７１に与えられる信号は一定値となる。また、同じ信号がスイッチ回路１６９および１次遅れ回路１７０を介して負の符号で加算器１７１に与えられるため、加算器１７１の出力Δθ’は、制御切り換え直後は信号保持回路１６８の出力に等しく、その後１次遅れ回路１７０の時定数に従って零に近づき、最終的には零となる。フィルタ回路１６６は比例積分回路で構成されているため、Δθ’が零となることにより、出力である角速度ωが一定の値となり、自励式交直変換器３は一定の周波数で発振する位相θｖを基準位相として運転される。
【０２６０】
この第１８の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、自励式交直変換器が突然その発電機と切り離され、自励式交直変換器の運転周波数が定格から大きくはずれた場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を一定値に切り換えることにより、自励式交直変換器自体の運転周波数を一定の値にして、交流母線の周波数の上昇、低下を防止し、接続される負荷系統に安定した周波数の交流電力を供給しながら運転することができる。また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱を小さくすることができる。
【０２６１】
第１８の実施の形態では、周波数の上昇や低下を検出する手段として、位相検出回路１６’の内部の信号ωを使用したが、その代わりに、位相検出回路１６’の外部に周波数検出器を設置して交流母線電圧の周波数を監視し、図２３におけるレベル検出器１７７に入力する構成としても良い。また、制御切り換え信号として、図２２に示す第１７の実施の形態における遮断器状態監視装置２５の出力と、第１８の実施の形態におけるレベル検出器１７９の出力のＯＲをとる構成にしても良い。
【０２６２】
次に、本発明の第１９の実施の形態を説明する。図２４は本発明の第１９の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の構成図である。この第１９の実施の形態は、図２２に示した第１７の実施の形態における信号保持回路１６８、スイッチ回路１６９、１次遅れ回路１７０、加算器１７１の代わりに、信号保持回路１７２、スイッチ回路１７３、加算器１７４、１７６、および１次遅れ回路１７５を設けたものである。
【０２６３】
第１７の実施の形態では、遮断器状態監視装置２５から与えられる制御切り換え信号により、位相差演算回路１６３の出力信号すなわちフィルタ回路１６６の入力値を保持した後、それを零へ切り換える操作を行っている。それに対し、図２４に示すの第１９の実施の形態では、フィルタ回路１６６の出力側に信号保持回路１７２を設け、遮断器状態監視装置２５からの制御切り換え信号により値を保持する。
【０２６４】
その出力を負の符号で加算器１７４に与えると共に、加算器１７６には負の符号で入力する。加算器１７４では、信号保持回路１７２の出力と予め設定した一定の角速度ωｏを負および正の符号で加算して、遮断器状態監視装置２５からの信号により投入されるスイッチ回路１７３および１次遅れ回路１７５を介して加算器１７６に入力する。加算器１７６の出力が最終的な角速度信号ω’として電圧制御発振器１６７に入力される。ここで、加算器１７４に与える角速度信号ωｏとしては、例えば接続される交流系統の定格周波数相当の角速度の値を設定する。
【０２６５】
次に、通常運転時の動作を説明する。通常時は自励式交直変換器３が接続された交流母線１は遮断器２１、２１’を介して、複数の発電機２３を含む交流系統２４に接続されている。これにより、交流母線１の交流電圧の周波数は発電機２３の回転数により決まる。ここで、位相検出回路１６’では、遮断器状態監視装置２５の出力はオフであり、スイッチ回路１７３は開放状態、また信号保持回路１７２では入力信号をそのまま出力している。交流電圧検出器８により検出された三相交流電圧から得られるθｄと位相検出回路１６’の出力位相であるθｖを使って、位相差演算回路１６３によりその位相差Δθ＝θｖ−θｄが演算され、その値がフィルタ回路１６６に入力されて角速度信号ωが得られ、信号保持回路１７２に与えられる。信号保持回路１７２はこの値をそのまま出力し、またスイッチ回路１７３が開放されて１次遅れ回路１７５の出力が零になっているため、加算器１７６の出力ω’はフィルタ回路１６６の出力ωと等しくなる。
【０２６６】
以上の結果、第１９の実施の形態による位相検出回路１６’は、通常運転時は図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３の回転数で決まる周波数に同期して発振する位相検出値θｖを出力し、これにより、自励式交直変換器３にはθｖを基準位相としてパルス信号が与えられ、発電機２３と同期した周波数で変換器が運転される。
【０２６７】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、自励式交直変換器３は、発電機２３を含む交流系統２４と完全に切り離された状態になるので、交流母線１の電圧の周波数は発電機２３の回転数とは無関係となり、自励式交直変換器３の運転周波数を決めるのは位相検出回路１６’中のフィルタ回路１６６出力である角速度ωである。ここで、フィルタ回路１６６は比例積分回路で構成されているので、その入力、すなわち位相差Δθ’が零であれば角速度ωは一定に保たれ安定に運転される。
【０２６８】
しかし、遮断器２１が開放されたことによる過渡的な外乱により位相差Δθ’の信号が大きく変動する可能性があり、その場合は自励式交直変換器３の運転周波数すなわち交流母線電圧の周波数が上昇、あるいは低下する。ここで、第１９の実施の形態の位相検出回路１６’を使用すると、遮断器２１が開放されたことを遮断器状態監視装置２５により検出して、スイッチ回路１７３を投入し、信号保持回路１７２の出力信号を直前の値に保持する。これにより、交流電圧検出器８から与えられる三相交流電圧信号の値に関わらず、信号保持回路１７２から加算器１７６に与えられる信号は一定値となる。
【０２６９】
また、同じ信号が負の値で加算器１７４により一定値ωｏに加算された上でスイッチ回路１７３および１次遅れ回路１７５を介して加算器１７６に与えられるため、加算器１７６の出力ω’は、制御切り換え直後は信号保持回路１７２の出力に等しく、その後１次遅れ回路１７５の時定数に従って一定値ωｏに近づき、最終的にはωｏとなる。これにより、電圧制御発振器１６７に与えられる角速度ω’が予め設定された一定の値ωｏとなり、自励式交直変換器３は一定の周波数で発振する位相θｖを基準位相として運転される。
【０２７０】
この第１９の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、自励式交直変換器が突然その発電機と切り離された場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を予め設定された一定の値に切り換えることにより、変換器自体の運転周波数を一定の値にして、交流母線の周波数の上昇、低下を防止し、接続される負荷系統に安定した周波数の交流電力を供給しながら運転を行うことができる。
【０２７１】
また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱の小さな切り換えを行うことができる。
【０２７２】
次に、本発明の第２０の実施の形態を説明する。図２５は本発明の第２０の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の構成図である。この第２０の実施の形態は、図２２に示す第１７の実施の形態と図２４に示す第１９の実施の形態を組み合わせたものであり、スイッチ回路１６９、信号保持回路１６８、１次遅れ回路１７０、加算器１７１と、スイッチ回路１７３、信号保持回路１７２、１次遅れ回路１７５、加算器１７４、１７６との両方を備えている。それらの相互の構成は、それぞれ図２２に示す第１７の実施の形態、図２４に示す第１９の実施の形態と同じであり、遮断器状態監視装置２５から与えられる制御切り換え信号は、スイッチ回路１６９、１７３および信号保持回路１６８、１７２の双方に与えられそれぞれ投入、出力信号の保持が行われる。
【０２７３】
次に、通常運転時の動作を説明する。通常時は自励式交直変換器３が接続された交流母線１の交流電圧の周波数は発電機２３の回転数により決まり、定格周波数から大きく逸脱することはない。位相検出回路１６’では、スイッチ回路１６９、１７３が開放状態であり、信号保持回路１６８、１７２では入力値をそのまま出力している。従って、図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３の回転数で決まる周波数に同期して発振する位相検出値θｖを出力し、これにより、自励式交直変換器３にはθｖを基準位相としてパルス信号が与えられ、発電機２３と同期した周波数で変換器が運転される。
【０２７４】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、遮断器状態監視装置２５から与えられる信号により、スイッチ回路１６９が投入され、信号保持回路１６８の出力が保持されるので、図２２に示す第１７の実施の形態と同様に、フィルタ回路１６６の入力値である位相差信号Δθ’が１次遅れを介して零になる。また、遮断器状態監視装置２５から与えられる信号により、スイッチ回路１７３が投入され、信号保持回路１７２の出力が保持されるので、図２４に示す第１９の実施の形態と同様に、電圧制御発振器１６７の入力値である角速度信号ω’が１次遅れを介して一定の値ωｏになる。これにより、自励式交直変換器３は一定の周波数ωｏで運転が行われる。
【０２７５】
ここで、第２０の実施の形態において、フィルタ回路１６６の入力側と出力側の双方にスイッチ回路と信号保持回路を設置した理由を説明する。フィルタ回路１６６の入力側で信号を零とした場合、すなわち第１７の実施の形態や第１８の実施の形態の場合、発振周波数を一定にすることができるが、信号を保持した時点でフィルタ回路１６６の出力、すなわち角速度信号ω’が定格値から大きくはずれた値になっていると、その大きくはずれた値のままで自励式交直変換器３の運転周波数が固定され、自励式交直変換器３に負荷回路がつながっている場合には負荷に悪影響を与えたり、変圧器の飽和を生じたりする可能性がある。
【０２７６】
一方、フィルタ回路１６６の出力側で信号を予め設定した値ωｏとした場合、すなわち第１９の実施の形態の場合には、自励式交直変換器３の運転周波数は、系統の定格周波数など決められた値にすることができるので、制御を切り換えている間の運転は安定に行え、負荷に対しても問題が生じない。
【０２７７】
しかし、フィルタ回路１６６の入力側の信号は、通常運転時の値から大きく逸脱している可能性があり、その状態から通常の運転状態に戻そうとすると時間がかかる可能性がある。それに対し、第２０の実施の形態のように、フィルタ回路１６６の入力側と出力側との両方で、信号を通常運転時に近い値となるよう処理を行うと、制御切り換え中は予め設定したとおりの周波数で運転が行え、かつ通常の運転に戻す場合にも短時間での切り換えが可能になる。
【０２７８】
この第２０の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、変換器が突然その発電機と切り離された場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を予め設定された一定の値に切り換えることにより、変換器自体の運転周波数を一定の値にして、交流母線の周波数の上昇、低下を防止し、接続される負荷系統に安定した周波数の交流電力を供給しながら運転を行うことができる。また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱の小さな切り換えを行うことができる。
【０２７９】
さらに、位相検出回路の内部に含まれる比例積分回路の入力側の信号を通常運転時に近い値に保つことにより、通常運転への切り換えを高速に行うことが可能である。
【０２８０】
ここで、第１８の実施の形態と同様に、制御切り換え指令信号として、遮断器状態監視装置２５から与えられる信号の代わりに、周波数の上昇や低下を検出することにより切り換えを行うようにしても良い。
【０２８１】
次に、本発明の第２１の実施の形態を説明する。図２６は本発明の第２１の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の構成図である。この第２１の実施の形態は、図２４に示す第１９の実施の形態において、加算器１７４に与えていた一定の角速度の所定値ωｏの代わりに、遠方の交流系統の角速度検出値ωｄｅｔを使用したものである。
【０２８２】
図２６において、自励式交直変換器３の接続された交流母線１は遮断器２１、２１’および交流送電線２２を介して遠方の交流母線８９に接続されている。交流母線８９の背後には複数の発電機２３を含む交流系統２４が接続されている。ここで、第２１の実施の形態では、電圧検出器９０により遠方の交流母線８９の電圧を検出し、角速度検出器９１ではその電圧信号から、交流母線８９の周波数相当の角速度ωｄｅｔを検出する。その値を伝送回路９２を介して自励式交直変換器３の制御装置内の位相検出回路１６’に与え、位相検出回路１６’では、この値を加算器１７４に入力する。
【０２８３】
次に、通常運転時の動作を説明する。通常時は自励式交直変換器３が接続された交流母線１の交流電圧の周波数は発電機２３の回転数により決まり、定格周波数から大きく逸脱することはない。つまり、位相検出回路１６’では、スイッチ回路１７３が開放状態であり、信号保持回路１７２では入力値をそのまま出力しているので、図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３と同期した位相を基準として自励式交直変換器３が運転される。
【０２８４】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、自励式交直変換器３は、発電機２３と切り離された状態になるので、交流母線１の周波数は発電機２３の回転数とは無関係となり、接続された負荷や事前の運転点の条件によっては、大幅な周波数低下あるいは周波数上昇が発生する。
【０２８５】
一方、遠方の交流母線８９は発電機２３と接続された状態のままなので、その周波数は発電機２３の回転速度で決まる値である。従って、交流電圧検出器９０および角速度検出器９１によって検出された角速度ωｄｅｔは発電機２３の回転速度により決まる、定格周波数に近い値である。この値が伝送回路９２を介して位相検出回路１６’内の加算器１７４に与えられている。
【０２８６】
第２１の実施の形態による位相検出回路１６’では、遮断器状態監視装置２５から与えられる信号により、スイッチ回路１７３が投入され、また信号保持回路１７２の出力が事前の値に保持される。これにより、フィルタ回路１６６の出力値である角速度信号ω’が１次遅れを介して角速度検出値ωｄｅｔに追従する。従って、自励式交直変換器３は、発電機２３と同期した角速度ωｄｅｔで運転が行われる。ここでωｄｅｔは必ずしも一定の値ではないが交流系統の周波数の変動は数秒のオーダーであり１次遅れ回路１７５の時定数として数十ミリ秒の値を設定すれば、１次遅れの影響は問題とはならない。また、ωｄｅｔは定格角速度ωｏに近い値であるが、負荷と発電機出力のバランスにより数％程度の偏差は発生している可能性がある。自励式交直変換器３の運転周波数と発電機側の運転周波数が異なっていると、遮断器２１、２１’を再投入する際に、同期をとるのが難しくなり、再投入に時間がかかる可能性がある。この第２１の実施の形態のように、変換器が発電機と同じ周波数で運転していれば、同期をとるのが容易で遮断器の再投入を高速に行うことが可能になる。
【０２８７】
この第２１の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、自励式変換器が突然その発電機と切り離された場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を遠方の交流系統の周波数と同じ値に切り換えることにより、変換器自体の運転周波数を通常時接続されている発電機と同じ値にして、周波数の上昇、低下を防止し、安定に運転を行うことができる。また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱の小さな切り換えを行うことができる。さらに、通常運転時に接続されている発電機と同じ周波数で変換器が運転することにより、遮断器の再投入の際に同期を合わせることが容易になり、高速に再投入を行うことが可能である。
【０２８８】
ここで、第１７の実施の形態と同様、制御切り換え指令信号として、遮断器状態監視装置２５から与えられる信号の代わりに、自励式交直変換器３の接続された母線の周波数の上昇や低下を検出することにより切り換えを行う構成としても良い。
【０２８９】
次に、本発明の第２２の実施の形態を説明する。図２７は本発明の第２２の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の説明図であり、加算器１７４に与える角速度信号を作成する部分を抜き出して示したものである。この第２２の実施の形態は、図２６に示す第２１の実施の形態に対し、同期適正化回路２０６を設けたものである。この同期適正化回路２０６は、レベル検出器９３、積分回路９４、レベル検出器９５、スイッチ回路９６、１次遅れ回路９７から構成される。また、制御切り換え信号としては、図３に示した第２の実施の形態と同様に、交流母線１の周波数が一定期間以上継続してある範囲を逸脱したことを検出して使用するようにしている。
【０２９０】
図２７において、第２１の実施の形態と同様に、検出された遠方の交流母線８９の角速度検出信号ωｄｅｔは伝送回路９２を介して、位相検出回路１６’内部のスイッチ回路９６の入力端子および加算器１０１に入力される。一方、予め設定された一定の値ωｏが加算器１０１によりωｄｅｔと突き合わされ、その差分がレベル検出器９３に与えられる。またωｏの値はスイッチ回路９６のもう一方の入力端子に入力される。レベル検出器９３では、ωｏとωｄｅｔの差分が一定の範囲、例えば±１０％といった範囲を逸脱した場合には「１」を出力する。これが積分回路９４に入力され積分された後、レベル検出器９５に入力される。レベル検出器９５では、積分回路９４の出力値が一定値を越えた場合、スイッチ回路９６に対して切り換え指令を与える。スイッチ回路９６では、通常時は入力端子ｂを選択しており、レベル検出器９５から切り換え指令が与えられた場合に、端子ａを選択するよう切り換えを行う。この出力が１次遅れ回路９７を介して加算器１７４に与えられる。
【０２９１】
次に、通常運転時の動作を説明する。通常時は自励式交直変換器３が接続された交流母線１の交流電圧の周波数は発電機２３の回転数により決まり、定格周波数から大きく逸脱することはない。従って、レベル検出器４０の出力による制御回路の切り換えは行われない。このため、第２２の実施の形態による位相検出回路１６’では、スイッチ回路１６９、１７３が開放状態であり、信号保持回路１６８、１７２では入力値をそのまま出力しているので、図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３と同期した周波数で変換器が運転される。
【０２９２】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合には、自励式交直変換器３は、発電機２３と切り離された状態になるので、交流母線１の周波数は発電機２３の回転数とは無関係となり、接続された負荷や事前の運転点の条件によっては、大幅な周波数低下あるいは周波数上昇が発生する。これにより、レベル検出器３８、４０が動作し、位相検出回路１６’に対して切り換え指令信号が与えられる。これにより、位相検出回路１６’では、スイッチ回路１６９、１７３が投入され、信号保持回路１６８、１７２の出力が事前の値に保持される。
【０２９３】
一方、遠方の交流母線８９は発電機２３と接続された状態のままなので、その周波数は発電機２３の回転速度で決まる値である。従って、交流電圧検出器９０および角速度検出器９１によって検出された角速度ωｄｅｔは発電機２３の回転速度により決まる、定格角速度ωｏに近い値であり、加算器１０１の出力（ωｏ−ωｄｅｔ）は零に近い値となる。そのためレベル検出器９３は動作せず積分回路９４の出力は零のままで、レベル検出器９５も動作しない。これにより、スイッチ回路９６では端子ｂに与えられた値であるωｄｅｔが出力されて加算器１７４に与えられる。
【０２９４】
以上の結果、第２２の実施の形態の位相検出回路を使用すると、第２１の実施の形態を使用した場合と同じように、発電機２３と同じ周波数で変換器の運転が行われる。
【０２９５】
次に、交流母線８９と発電機２３の間の交流系統２４で遮断器が三相開放となり、交流母線８９と発電機２３が切り離された場合の動作を説明する。交流母線８９と発電機２３の間の遮断器が三相開放となることにより、交流母線１およびそれに接続される自励式交直変換器３は、発電機２３と完全に切り離された状態になる。このため、遮断器２１、２１’の三相開放の場合と同様に、スイッチ回路１６９、１７３が投入され、また信号保持回路１６８、１７２の出力が事前の値に保持される。遮断器２１、２１’開放の場合と異なるのは、検出角速度ωｄｅｔの値である。すなわち遮断器２１、２１’開放時には交流母線８９は発電機２３と接続された状態なので、ωｄｅｔは定格角速度に近い値であるのに対し、交流母線８９と発電機２３の間の遮断器が三相開放となった場合には、交流母線８９の周波数は交流母線１の周波数と同様、負荷や事前運転点の条件によっては定格値から大きく逸脱した値となる。これにより、レベル検出器９３、９５が動作し、スイッチ回路９６に対して切り換え指令が与えられ、スイッチ回路９６では端子ａに与えられた一定の角速度ωｏを選択するよう切り換えが行われ、自励式交直変換器３は予め設定された一定の周波数で運転が行われる。
【０２９６】
以上のように、第２２の実施の形態では、通常運転時は交流系統に含まれる発電機の回転速度と同期して自励式交直変換器が運転され、自励式交直変換器と発電機が切り離された場合には、遠方の交流系統の周波数を検出してそれと同期して自励式交直変換器の運転を行い、さらにその周波数の検出点自体も発電機と切り離されて正常な周波数が検出できない場合には予め設定した一定の周波数で変換器の運転が行われるよう動作する。
【０２９７】
第２２の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、自励式交直変換器が突然、その発電機と切り離された場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を遠方の交流系統の周波数と同じ値に切り換えることにより、変換器自体の運転周波数を通常時接続されている発電機と同じ値にして、周波数の上昇、低下を防止し、安定に運転を行うことができる。さらに、その際、検出した遠方の交流系統の周波数が定格値から大きくはずれている場合には、予め設定した一定の周波数で発振させることにより、遠方の周波数検出点自体が発電機から切り離された場合でも、自励式交直変換器の運転周波数を安定に保つことができる。
【０２９８】
また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱の小さな切り換えを行うことができる。
【０２９９】
次に、本発明の第２３の実施の形態を説明する。図２８は本発明の第２３の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路１６’の説明図であり、加算器１７４に与える角速度信号を作成する部分を抜き出して示したものである。
【０３００】
図２８に示す第２３の実施の形態では、角速度検出器９１の出力ωｄｅｔを、図２７に示す第２２の実施の形態におけるレベル検出器９３、積分回路９４、レベル検出器９５を介さずに、伝送回路９２を介して直接スイッチ回路９６のｂ端子に与えている。また、角速度検出点である交流母線８９と発電機２３の間にある遮断器９８に対しても、遮断器２１、２１’に対する遮断器状態監視装置２５と同様の遮断器状態監視装置９９を設け、スイッチ回路９６の切り換え指令信号として、この遮断器状態監視装置９９の出力を使用する。
【０３０１】
スイッチ回路９６は通常は端子ｂを選択しており、遮断器９８が三相開放になった場合には、それを遮断器状態監視装置９９で検出して端子ａを選択するよう切り換えを行う。また、遮断器状態監視装置２５および９９の出力はＯＲ回路１００に入力され、ＯＲ回路１００の出力が、位相検出回路１６’内のスイッチ回路１６９、１７３に投入指令信号として、また信号保持回路１６８、１７２に信号保持指令信号として与えられる。
【０３０２】
次に、通常運転時の動作を説明する。通常時は遮断器２１、２１’、９８はいずれも投入された状態なので、制御回路の切り換えは行われない。このため、図２８に示す第２３の実施の形態では、スイッチ回路１６９、１７３が開放状態であり、信号保持回路１６８、１７２では入力値をそのまま出力しているので、図３１に示す従来の位相検出回路１６と全く同じ動作を行い、発電機２３と同期した周波数で変換器が運転される。
【０３０３】
次に、交流系統において遮断器２１が三相開放となった場合の動作を説明する。遮断器２１が三相開放となることにより、交流母線１およびそれに接続される自励式交直変換器３は、発電機２３と切り離された状態になる。このため、交流母線１の電圧の周波数は発電機２３の回転数とは無関係となり、接続された負荷や事前の運転点の条件によっては、大幅な周波数低下あるいは周波数上昇が発生する。ここで、第２３の実施の形態では、遮断器２１の三相開放を遮断器状態監視装置２５により検出し、ＯＲ回路１００を介して制御切り換え信号が位相検出回路１６’に与えられ、位相検出回路１６’内のスイッチ回路１６９、１７３が投入され、信号保持回路１６８、１７２の出力が事前の値に保持される。
【０３０４】
一方、遠方の交流母線８９と発電機２３の間の遮断器９８は投入された状態のままなので、遮断器状態監視装置９９の出力はオフ状態でスイッチ回路９６では端子ｂを選択している。交流母線８９は発電機２３とつながった状態なので、その周波数は発電機２３の回転速度で決まる値であり、交流電圧検出器９０および角速度検出器９１によって検出された角速度ωｄｅｔは発電機２３の回転速度により決まる、定格角速度に近い値である。以上のことから、図２８に示す第２３の実施の形態を使用すると、遮断器２１の開放時には、図２６に示す第２１の実施の形態と同じように、発電機２３と同じ周波数で変換器の運転が行われる。
【０３０５】
次に、交流系統において、交流母線８９と発電機２３の間の遮断器９８が三相開放となり、交流母線８９と発電機２３が切り離された場合の動作を説明する。交流母線８９と発電機２３の間の遮断器９８が三相開放となることにより、遮断器状態監視装置９９が動作してＯＲ回路１００の出力がオンとなり、スイッチ回路１６９、１７３が投入される。また、信号保持回路１６８、１７２の出力が事前の値に保持される。一方、遮断器状態監視装置９９から与えられる信号により、スイッチ回路９６では、端子ａに与えられた一定の角速度ωｏを選択するよう切り換えが行われ、自励式交直変換器３は予め設定された一定の周波数で運転が行われる。
【０３０６】
以上のように、第２３の実施の形態では、通常運転時は交流系統に含まれる発電機の回転速度と同期して自励式交直変換器が運転され、変換器と発電機が切り離された場合には、遠方の交流系統の周波数を検出してそれと同期して自励式交直変換器の運転を行い、さらにその周波数の検出点自体も発電機と切り離されて場合には予め設定した一定の周波数で変換器の運転が行われるよう動作する。
【０３０７】
第２３の実施の形態によれば、直流送電システムに適用される自励式交直変換器が、通常運転時は、接続された交流系統に含まれる発電機の回転周波数と同期して運転を行い、自励式交直変換器が突然、その発電機と切り離された場合には、変換器制御の基準位相を決めるための位相検出回路において、発振周波数信号を遠方の交流系統の周波数と同じ値に切り換えることにより、変換器自体の運転周波数を通常時接続されている発電機と同じ値にして、周波数の上昇、低下を防止し、安定に運転を行うことができる。さらに、周波数検出点も発電機から切り離された場合には、予め設定した一定の周波数で発振させることにより、自励式交直変換器の運転周波数を安定に保つことができる。
【０３０８】
また、発振周波数を一定に切り換える際に１次遅れ回路を使用することにより、切り換えに伴うステップ的な信号変化を防止し、擾乱の小さな切り換えを行うことができる。
【０３０９】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項３に係わる自励式交直変換器の制御装置によれば、通常運転時には与えられた設定値どおりの有効電力、無効電力を出力し、自励式交直変換器が突然交流電源と切り離された場合には、交流電圧を一定に保ちつつ、接続された負荷や調相設備に見合った値の有効電力、無効電力を自動的に供給しながら、安定に変換器の運転を継続することができる。
【０３１０】
請求項４に係わる自励式交直変換器の制御装置によれば、通常運転時には与えられた設定値どおりの有効電力、無効電力を出力し、自励式交直変換器が突然交流電源と切り離された場合には、交流電圧を一定に保ちつつ、接続された負荷や調相設備に見合った値の有効電力、無効電力を自動的に供給しながら安定に自励式交直変換器の運転を継続することができ、また負荷が接続されておらず自励式交直変換器によって電力を供給する必要のない場合には変換器を停止して、不必要な電力損失や直流回路を介して接続される相手側の系統への影響を防止することができる。
【０３１１】
請求項５ないし請求項６に係わる自励式交直変換器の制御装置によれば、通常運転時には与えられた設定値どおりの有効電力、無効電力を出力し、自励式交直変換器が突然交流電源と切り離された場合には、交流電圧を一定に保ちつつ、接続された負荷や調相設備に見合った値の有効電力、無効電力を自動的に供給しながら安定に変換器の運転を継続することができ、また負荷や調相設備の容量が大きく自励式交直変換器が過負荷運転になる可能性のある場合には、有効電力および無効電力の出力値を適切に制限することにより、負荷系統の停電を最小限に抑えつつ変換器が過電流により停止するのを防止することができる。
【０３１２】
請求項７に係わる自励式交直変換器の制御装置によれば、通常運転時には与えられた設定値どおりの有効電力、無効電力を出力し、変換器が突然交流電源と切り離された場合には、交流電圧を一定に保ちつつ、接続された負荷や調相設備に見合った値の有効電力、無効電力を自動的に供給しながら、安定に変換器の運転を継続することができる。
【０３１３】
請求項８ないし請求項１０に係わる自励式交直変換器の制御装置によれば、通常運転時には与えられた設定値どおりの有効電力、無効電力を出力し、自励式交直変換器が突然交流電源と切り離された場合には、接続された負荷や調相設備に見合った値の有効電力、無効電力を自動的に供給しながら、運転条件に関わらず安定に交流電圧を一定に維持して、変換器の運転を継続することができる。
【０３１４】
請求項１１ないし請求項１４に係わる発明によれば、通常運転時には接続された交流電源と同期して制御を行い、自励式交直変換器が突然交流電源と切り離された場合には、一定の周波数あるいは切り離された交流電源と同じ周波数で制御を行うことにより、接続された負荷に安定した周波数の交流電力を供給しながら変換器の運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態での交流電流制御の有効性を示すディジタル・シミュレーション波形の特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図７】本発明の第６の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図８】本発明の第７の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図９】本発明の第８の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１０】三相交流電流を有効電力成分と無効電力成分とに分解する場合の位相検出回路とｄｑ軸変換回路の構成を示すブロック構成図。
【図１１】本発明の第９の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１２】本発明の第１０の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１３】本発明の第１０の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の直流電圧／有効電力制御回路の内部構成を示すブロック構成図。
【図１４】本発明の第１１の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１５】本発明の第１２の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１６】本発明の第１３の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１７】本発明の第１３の実施の形態における交流母線電圧、変換器出力電圧、ＰＷＭ信号の関係の説明図。
【図１８】本発明の第１４の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図１９】本発明の第１５の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図２０】本発明の第１６の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の説明図。
【図２１】本発明の第１６の実施の形態におけるデッドバンド回路の有効性を示すディジタル・シミュレーション波形の特性図。
【図２２】本発明の第１７の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２３】本発明の第１８の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２４】本発明の第１９の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２５】本発明の第２０の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２６】本発明の第２１の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２７】本発明の第２２の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２８】本発明の第２３の実施の形態に係わる自励式交直変換器の制御装置の位相検出回路の構成図。
【図２９】直流送電システムに従来の自励式交直変換器の制御装置を適用した構成図。
【図３０】電池から交流系統に電力を融通する電力供給システムに従来の自励式交直変換器の制御装置を適用した構成図。
【図３１】従来の位相検出回路の構成図。
【符号の説明】
１、１’  交流母線
２、２’  変換器用変圧器
３、３’  自励式交直変換器
４、４’  直流キャパシタ
５  直流送電線
６、６’  直流電圧検出器
７  交流電流検出器
８  交流電圧検出器
９、９’  有効電力検出器
１０  無効電力検出器
１１  直流電圧／有効電力制御回路
１１’  有効電力制御回路
１２  無効電力制御回路
１３  交流電流制御回路
１４  ｄｑ軸変換回路
１５、１５’  ＰＷＭ制御回路
１６  位相検出回路
１７  電池
１８  変圧器
１９  負荷系統
２０  調相用キャパシタ
２１、２１’  遮断器
２２  交流送電線
２３  発電機
２４  交流系統
２５  遮断器状態監視装置
２６、２６’  信号保持回路
２７、２７’  １次遅れ回路
２８、２８’  加算器
２９、２９’  スイッチ回路
３０、３０’  加算器
３１  交流電圧検出器
３２  加算器
３３  スイッチ回路
３４  電圧制御要素
３５、３５’  加算器
３６、３６’  電流制御要素
３７  周波数偏差検出器
３８  レベル検出器
３９  リセット付き積分器
４０  レベル検出器
４１  交流電圧検出器
４２、４２’  スイッチ回路
４３、４３’  １次遅れ回路
４４、４４’  加算器
４５  信号保持回路
４６  加算器
４７  スイッチ回路
４８  １次遅れ回路
４９  加算器
５０  リセット付き１次遅れ回路
５１  ＮＯＴ回路
５２  遅延回路
５３  絶対値演算回路
５４  レベル検出器
５５  ＡＮＤ回路
５６  リセット付き積分器
５７  レベル検出器
５８  絶対値演算回路
５９  レベル検出器
６０  ＡＮＤ回路
６１  リセット付き積分器
６２  レベル検出器
６３、６３’  リミッタ回路
６４  演算回路
６５  符号反転回路
６６、６６’  制御装置
６７  レベル検出器
６８  ＡＮＤ回路
６９  リセット付き積分器
７０  レベル検出器
７１、７１’  スイッチ回路
７２、７２’  信号保持回路
７３、７３’  スイッチ回路
７４、７４’  １次遅れ回路
７５、７５’  加算器
７６、７６’スイッチ回路
７７  位相角演算回路
７８  制御率演算回路
７９  下限リミッタ回路
８０、８０’  絶対値演算回路
８１、８１’  増幅回路
８２、８２’  乗算回路
８３、８３’  符号反転回路
８４、８４’  下限リミッタ回路
８５、８５’  乗算回路
８６  演算回路
８７、８７’  正規化回路
８８、８８’  デッドバンド回路
８９  遠方交流母線
９０  電圧検出器
９１  角速度検出器
９２  伝送回路
９３  レベル検出器
９４  積分回路
９５  レベル検出器
９６  スイッチ回路
９７  １次遅れ回路
９８  遮断器
９９  遮断器状態監視装置
１００  ＯＲ回路
１０１  加算器
１１１  直流電圧制御回路
１１２  有効電力制御回路
１１３  選択回路
１１４  リミッタ回路
１１５  スイッチ回路
１４１  三相／二相変換回路
１４２  演算回路
１６１  三相／二相変換回路
１６２  正規化回路
１６３  位相差演算回路
１６４  余弦演算回路
１６５  正弦演算回路
１６６  フィルタ回路
１６７  電圧制御発振器
１６８  信号保持回路
１６９  スイッチ回路
１７０  １次遅れ回路
１７１  加算器
１７２  信号保持回路
１７３  スイッチ回路
１７４  加算器
１７５  １次遅れ回路
１７６  加算器
１７７  レベル検出器
１７８  リセット付き積分器
１７９  レベル検出器
２００、２００’  制御率補正回路
２０１  バンプレス回路
２０２  運転停止回路
２０３  過電流制限回路
２０４  融通電力変更回路
２０５  電圧制御適正化回路
２０６  同期適正化回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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