(57)【要約】  この電力変換装置では、電力系統（１）で事故が発生して単位変換器（５）に含まれるコンデンサ（１５）の直流電圧（ＶＤＣ）が保護レベル（ＶＨ）を超えた場合はインバータ（１０）の運転を停止し、直流電圧（ＶＤＣ）が復帰レベル（Ｖ１）以下に低下した場合はインバータ（１０）の直流電圧制御を再開して直流電圧（ＶＤＣ）を迅速に低下させ、直流電圧（ＶＤＣ）が復帰レベル（Ｖ２）以下に低下した場合はインバータ（１０）の無効電力制御を再開する。したがって、電力系統（１）で事故が発生した場合でも、インバータ（１０）の運転を迅速に再開できる。
2018173144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサと、
前記コンデンサと電力系統との間で電力を授受するインバータと、
前記コンデンサの直流電圧が第１の指令値になるように前記インバータの直流電圧制御を行なう第１の制御部と、
前記コンデンサと前記電力系統の間で授受される無効電力が第２の指令値になるように前記インバータの無効電力制御を行なう第２の制御部とを備え、
前記第１および第２の制御部は、前記直流電圧が前記第１の指令値よりも高い保護レベルを超えたことに応じて、それぞれ前記直流電圧制御および前記無効電力制御を停止し、
前記第１の制御部は、前記直流電圧が前記保護レベル以下の第１の復帰レベル以下に低下したことに応じて前記直流電圧制御を再開し、
前記第２の制御部は、前記直流電圧が前記第１の復帰レベルよりも低い第２の復帰レベル以下に低下したことに応じて前記無効電力制御を再開する、電力変換装置。
【請求項２】
前記電力系統に事故が発生して前記電力系統から前記インバータを介して前記コンデンサに電流が流入すると前記直流電圧が上昇し、
前記直流電圧が前記保護レベルよりも高い許容レベルを超えた場合に前記インバータを運転すると前記インバータが破壊される、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
さらに、前記直流電圧を検出する第１の検出器と、
前記無効電力を検出する第２の検出器とを備え、
前記第１の制御部は、前記第１の検出器の検出結果に基づいて前記直流電圧制御を行ない、
前記第２の制御部は、前記第２の検出器の検出結果に基づいて前記無効電力制御を行なう、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
さらに、前記直流電圧が前記保護レベルを超えたことに応じて保護信号を出力し、前記直流電圧が前記第１の復帰レベル以下に低下したことに応じて第１の復帰信号を出力し、前記直流電圧が前記第２の復帰レベル以下に低下したことに応じて第２の復帰信号を出力する信号発生回路を備え、
前記第１および第２の制御部は、前記保護信号に応答して、それぞれ前記直流電圧制御および前記無効電力制御を停止し、
前記第１の制御部は、前記第１の復帰信号に応答して前記直流電圧制御を再開し、
前記第２の制御部は、前記第２の復帰信号に応答して前記無効電力制御を再開する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
各々が前記コンデンサおよび前記インバータを含む複数の単位変換器を備え、
前記複数の単位変換器に含まれる複数の前記インバータはカスケード接続され、
前記第１の制御部は対応する前記インバータの前記直流電圧制御を行ない、
前記第２の制御部は対応する前記インバータの前記無効電力制御を行なう、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
さらに、複数の前記直流電圧のうちのいずれかの直流電圧が前記保護レベルを超えたことに応じて保護信号を出力し、当該直流電圧が前記第１の復帰レベル以下に低下したことに応じて第１の復帰信号を出力し、当該直流電圧が前記第２の復帰レベル以下に低下したことに応じて第２の復帰信号を出力する信号発生回路を備え、
前記第１の制御部は、前記保護信号に応答して、対応する前記インバータの前記直流電圧制御を停止し、
前記第２の制御部は、前記保護信号に応答して、対応する前記インバータの前記無効電力制御を停止し、
前記第１の制御部は、前記第１の復帰信号に応答して、対応する前記インバータの前記直流電圧制御を再開し、
前記第２の制御部は、前記第２の復帰信号に応答して、対応する前記インバータの前記無効電力制御を再開する、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
各々が前記複数の単位変換器を含む３個のアームを備え、
前記３個のアームはデルタ接続されている、請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電力変換装置は、前記電力系統の無効電力を補償する無効電力補償装置として使用される、請求項７に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電力変換装置に関し、特に、電力系統に結合される電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開２０１２／０９９１７６号明細書（特許文献１）には、ＭＭＣＣ（Modular Multilevel Cascade Converter)と呼ばれる電力変換装置が開示されている。この電力変換装置は、たとえば無効電力補償装置として使用され、デルタ接続された３個のアームを備える。各アームは、複数のコンデンサと、カスケード接続された複数のインバータとを含む。各インバータは、複数の半導体スイッチング素子を含み、対応するコンデンサと電力系統との間で電力を授受する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１２／０９９１７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電力変換装置では、電力系統で事故が発生して電力系統の電圧が上昇すると、電力系統からインバータを介してコンデンサに有効電流が流入し、コンデンサの直流電圧が許容レベルを超えてしまう場合がある。その場合にインバータを運転すると、サージ電圧が発生して半導体スイッチング素子が破壊されてしまう。【０００５】
そこで、コンデンサの直流電圧が許容レベル以下の保護レベルを超えたときにインバータの運転を停止し、自然放電によってコンデンサの直流電圧が保護レベル以下の復帰レベルまで低下したときにインバータの運転を再開する方法が考えられる。しかし、この方法では、コンデンサの直流電圧を復帰レベルまで低下させるための時間が長くなり、インバータの停止時間が長くなるという問題がある。【０００６】
その対策として、抵抗素子とスイッチとの直列接続体をコンデンサに並列接続し、コンデンサの直流電圧が保護レベルを超えたことに応じてスイッチをオンし、コンデンサから抵抗素子に電流を流し、コンデンサの直流電圧を迅速に低下させる方法が考えられる（図１２参照）。【０００７】
しかし、この方法では、コンデンサと同数の抵抗素子およびスイッチを設ける必要があり、装置寸法が大型化するという問題がある。【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、電力系統で事故が発生した場合でも、インバータの運転を迅速に再開することが可能で小型の電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る電力変換装置は、コンデンサと、コンデンサと電力系統との間で電力を授受するインバータと、コンデンサの直流電圧が第１の指令値になるようにインバータの直流電圧制御を行なう第１の制御部と、コンデンサと電力系統の間で授受される無効電力が第２の指令値になるようにインバータの無効電力制御を行なう第２の制御部とを備えたものである。第１および第２の制御部は、直流電圧が第１の指令値よりも高い保護レベルを超えたことに応じて、それぞれ直流電圧制御および無効電力制御を停止する。第１の制御部は、直流電圧が保護レベル以下の第１の復帰レベル以下に低下したことに応じて直流電圧制御を再開する。第２の制御部は、直流電圧が第１の復帰レベルよりも低い第２の復帰レベル以下に低下したことに応じて無効電力制御を再開する。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る電力変換装置では、コンデンサの直流電圧が保護レベルを超えたときにインバータの運転を停止し、直流電圧が第１の復帰レベル以下に低下したときにインバータの直流電圧制御のみを再開して直流電圧を迅速に低下させ、直流電圧が第２の復帰レベル以下に低下したときにインバータの無効電力制御を再開する。したがって、電力系統で事故が発生した場合でも、インバータの運転を迅速に再開することができる。また、抵抗素子およびスイッチの直列接続体をコンデンサに並列接続する場合に比べ、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施の形態による電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】図１に示した単位変換器の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図１に示した制御装置に含まれる信号発生回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図４】図１に示した制御装置に含まれる無効電力偏差演算部の構成を示すブロック図である。
【図５】図１に示した制御装置に含まれる直流電圧制御部および無効電力制御部の構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示した制御装置に含まれる電流制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】図１に示した制御装置に含まれる逆ＤＱ変換器の構成を示すブロック図である。
【図８】図１に示した制御装置に含まれるゲート信号発生回路の構成を示す回路図である。
【図９】図８に示した交流電圧指令値Ｖｕｖｒ、キャリア信号Ｃｕｖ、およびゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖの波形を例示するタイムチャートである。
【図１０】図１〜図９に示した電力変換装置の動作を例示するタイムチャートである。
【図１１】本実施の形態の比較例を説明するためのタイムチャートである。
【図１２】本実施の形態の他の比較例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、この発明の一実施の形態による電力変換装置の構成を示す回路ブロック図である。図１において、この電力変換装置は、電力系統１の無効電力を補償する無効電力補償装置として使用され、スイッチＳ１〜Ｓ６、変圧器２，３、限流抵抗器Ｒ１〜Ｒ３、交流ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬ、変流器Ｃ１〜Ｃ３、リアクトルＬ１〜Ｌ３、アームＡ１〜Ａ３、および制御装置４を備える。
【００１３】
スイッチＳ１〜Ｓ３の一方端子はそれぞれ電力系統１の三相の送電線１ｕ，１ｖ，１ｗに接続され、それらの他方端子はそれぞれ変圧器２の３つの一次巻線に接続される。スイッチＳ１〜Ｓ３は、通常はオンされ、たとえば電力変換装置のメンテナンス時にオフされる。変圧器２は、３つの一次巻線と３つの二次巻線とを含み、三相交流電力を授受する。
【００１４】
限流抵抗器Ｒ１〜Ｒ３の一方端子はそれぞれ変圧器２の３つの二次巻線に接続され、それらの他方端子はそれぞれ交流ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬの一方端子に接続される。限流抵抗器Ｒ１〜Ｒ３は、電力変換装置の起動時に電力系統１からアームＡ１〜Ａ３に流れる電流を制限する。
【００１５】
スイッチＳ４〜Ｓ６は、それぞれ限流抵抗器Ｒ１〜Ｒ３に並列接続され、電力変換装置の起動時においてアームＡ１〜Ａ３に流れる電流が安定した後にオンされる。変圧器３は、交流ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬの交流電圧に応じた値の交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを制御装置４にフィードバックする。
【００１６】
リアクトルＬ１およびアームＡ１は、交流ラインＵＬの他方端子と交流ラインＶＬの他方端子との間に直列接続される。リアクトルＬ２およびアームＡ２は、交流ラインＶＬの他方端子と交流ラインＷＬの他方端子との間に直列接続される。リアクトルＬ３およびアームＡ３は、交流ラインＷＬの他方端子と交流ラインＵＬの他方端子との間に直列接続される。すなわち、アームＡ１〜Ａ３はデルタ接続されている。
【００１７】
リアクトルＬ１〜Ｌ３は、アームＡ１〜Ａ３に流れる循環電流を抑制する。リアクトルＬ１〜Ｌ３は、アームＡ１〜Ａ３とは別に設けられていてもよいし、アームＡ１〜Ａ３のインダクタンス成分であっても構わない。アームＡ１〜Ａ３は、制御装置４によって制御され、三相交流電力を発生する。変流器Ｃ１〜Ｃ３は、それぞれアームＡ１〜Ａ３に流れる交流電流に応じた値の交流電流Ｉｕｖ，Ｉｖｗ，Ｉｗｕを制御装置４にフィードバックする。
【００１８】
アームＡ１〜Ａ３の各々は、カスケード接続された複数（たとえば２０個）の単位変換器５を含む。複数の単位変換器５の各々は、制御装置４からの制御信号などに従って交流電力を発生する。
【００１９】
図２は、単位変換器５の構成を示す回路ブロック図である。図２において、単位変換器５は、交流端子５ａ，５ｂ、スイッチＳ７、インバータ１０、直流ラインＰＬ，ＮＬ、コンデンサ１５、電圧検出器１６（第１の検出器）、および制御部１７を含む。
【００２０】
アームＡ１〜Ａ３の初段の単位変換器５の交流端子５ａは、それぞれ、リアクトルＬ１〜Ｌ３を介して交流ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬの他方端子に接続される。アームＡ１〜Ａ３の最終段の単位変換器５の交流端子５ｂは、それぞれ交流ラインＶＬ，ＷＬ，ＵＬの他方端子に接続される。他の各単位変換器５の交流端子５ａは前段の単位変換器５の交流端子５ｂに接続され、交流端子５ｂは次段の単位変換器５の交流端子５ａに接続される。
【００２１】
スイッチＳ７は、交流端子５ａ，５ｂ間に接続され、たとえば制御装置４によって制御される。スイッチＳ７は、対応する単位変換器５が正常である場合はオフされ、対応する単位変換器５が故障した場合はオンされる。スイッチＳ７がオンされると、交流端子５ａ，５ｂ間が短絡され、対応する単位変換器５がバイパスされる。
【００２２】
インバータ１０は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor)１１〜１４およびダイオードＤ１〜Ｄ４を含む。ＩＧＢＴ１１，１２のコレクタはともに正側の直流ラインＰＬに接続され、それらのエミッタはそれぞれ交流端子５ａ，５ｂに接続される。ＩＧＢＴ１３，１４のコレクタはそれぞれ交流端子５ａ，５ｂに接続され、それらのエミッタはともに負側の直流ラインＮＬに接続される。ＩＧＢＴ１１〜１４の各々のゲートは、制御部１７からのゲート信号を受ける。ダイオードＤ１〜Ｄ４は、それぞれＩＧＢＴ１１〜１４に逆並列に接続される。
【００２３】
インバータ１０は、制御装置４および制御部１７によって直流電圧制御および無効電力制御され、電力系統１とコンデンサ１５との間で電力を授受する。コンデンサ１５は、直流ラインＰＬ，ＮＬ間に接続され、直流電力を蓄える。電圧検出器１６は、コンデンサ１５の端子間の直流電圧に応じた値の直流電圧ＶＤＣを制御部１７に出力する。
【００２４】
制御部１７は、直流ラインＰＬ，ＮＬに接続され、コンデンサ１５に蓄えられた直流電力によって駆動される。制御部１７は、制御装置４からのゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖ，Ａｖｗ，Ｂｖｗ，Ａｗｕ，Ｂｗｕに基づいてインバータ１０を運転するとともに、電圧検出器１６からの直流電圧ＶＤＣを示す信号を制御装置４に送信する。
【００２５】
図１に戻って、制御装置４は、無効電力指令値Ｑｒ、変圧器３からの交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、変流器Ｃ１〜Ｃ３からの交流電流Ｉｕｖ，Ｉｖｗ，Ｉｗｕ、各単位変換器５からの直流電圧ＶＤＣなどに基づいて、３つのアームＡ１〜Ａ３の各々（すなわち６０個の単位変換器５の各々）を制御する。無効電力指令値Ｑｒは、たとえば電力系統１の中央指令室から与えられる。電力変換装置は、無効電力指令値Ｑｒに応じた値の無効電力を電力系統１に供給する。
【００２６】
図３は、制御装置４に含まれる信号発生回路２０の構成を示す回路ブロック図である。図３において、信号発生回路２０は、モニタ電圧生成部２１および比較器２２〜２４を含む。モニタ電圧生成部２１は、６０個の単位変換器５からの直流電圧ＶＤＣに基づいてモニタ電圧ＶＭを生成する。モニタ電圧生成部２１は、たとえば、６０個の直流電圧ＶＤＣのうちの最も高い直流電圧ＶＤＣを選択し、選択した直流電圧ＶＤＣをモニタ電圧ＶＭとして出力する。
【００２７】
比較器２２は、モニタ電圧ＶＭと保護レベルＶＨの高低を比較し、比較結果に基づいて保護信号Ｐを生成する。モニタ電圧ＶＭが保護レベルＶＨ以下の場合（ＶＭ≦ＶＨ）、保護信号Ｐは非活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。モニタ電圧ＶＭが保護レベルＶＨよりも高い場合（ＶＭ＞ＶＨ）、保護信号Ｐは活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００２８】
保護レベルＶＨは、許容レベル以下で、直流電圧ＶＤＣの定格値および指令値よりも高い電圧である。電力系統１で事故が発生した場合、電力系統１からインバータ１０を介してコンデンサ１５に有効電流が流入し、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが上昇して許容レベルを超える場合がある。
【００２９】
その場合に、インバータ１０のＩＧＢＴ１１〜１４を駆動させると、サージ電圧が発生してＩＧＢＴ１１〜１４が破壊される恐れがある。そこで、この電力変換装置では、モニタ電圧ＶＭが保護レベルＶＨを超えた場合は、保護信号Ｐを「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げて、全インバータ１０の運転を停止させる。
【００３０】
比較器２３は、モニタ電圧ＶＭと復帰レベルＶ１（＜ＶＨ）の高低を比較し、比較結果に基づいて復帰信号Ｂ１を生成する。モニタ電圧ＶＭが復帰レベルＶ１よりも高い場合（ＶＭ＞Ｖ１）、復帰信号Ｂ１は非活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。モニタ電圧ＶＭが復帰レベルＶ１以下の場合（ＶＭ≦Ｖ１）、復帰信号Ｂ１は活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００３１】
復帰レベルＶ１は、保護レベルＶＨよりも低く、直流電圧ＶＤＣの定格値および指令値よりも高い電圧である。電力系統１が事故から正常に復帰した後は、電力変換装置の運転を迅速に再開する必要がある。しかし、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨ以下になったときに直ぐにインバータ１０の無効電力制御を再開すると、電力変換装置から電力系統１に無効電力が供給されて電力系統１の電圧が上昇し、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが再度、上昇して保護レベルＶＨを超えてしまう。その結果、インバータ１０の運転と停止が繰り返され、電力変換装置が正常に動作しなくなってしまう。
【００３２】
そこで、この電力変換装置では、インバータ１０の運転が停止されている場合にモニタ電圧ＶＭが復帰レベルＶ１以下に低下したときには、復帰信号Ｂ１を「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げて、インバータ１０の直流電圧制御のみを再開させる。これにより、電力系統１の電圧を上昇させることなく、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣを迅速に低下させることが可能となる。
【００３３】
比較器２４は、モニタ電圧ＶＭと復帰レベルＶ２（＜Ｖ１）の高低を比較し、比較結果に基づいて復帰信号Ｂ２を生成する。モニタ電圧ＶＭが復帰レベルＶ２よりも高い場合（ＶＭ＞Ｖ２）、復帰信号Ｂ２は非活性化レベルの「Ｈ」レベルにされる。モニタ電圧ＶＭが復帰レベルＶ２以下の場合（ＶＭ≦Ｖ２）、復帰信号Ｂ２は活性化レベルの「Ｌ」レベルにされる。
【００３４】
復帰レベルＶ２は、復帰レベルＶ１よりも低く、直流電圧ＶＤＣの定格値および指令値よりも高い電圧である。復帰レベルＶ２は、インバータ１０の無効電力制御を再開したために電力系統１の電圧が上昇し、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが再度、上昇したとしても、直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超える恐れがないような値に設定される。
【００３５】
したがって、モニタ電圧ＶＭが復帰レベルＶ２以下に低下した場合には、インバータ１０の直流電圧制御および無効電力制御が再開され、電力変換装置の運転が定常状態に復帰される。
【００３６】
図４は、制御装置４に含まれる無効電力偏差演算部３０の構成を示すブロック図である。図４において、無効電力偏差演算部３０は、演算器３１、ＤＱ変換器３２，３３、無効電力演算器３４、および減算器３５を含む。
【００３７】
演算器３１は、変流器Ｃ１〜Ｃ３からの交流電流Ｉｕｖ，Ｉｖｗ，Ｉｗｕに基づいて、交流ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬに流れる交流電流に応じたレベルの交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを求める。
【００３８】
ＤＱ変換器３２は、三相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗをｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑに変換する。ＤＱ変換器３３は、変圧器３からの三相交流電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗをｄ軸電圧Ｖｄおよびｑ軸電圧Ｖｑに変換する。無効電力演算器３４は、ｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄ、およびｑ軸電圧Ｖｑに基づいて無効電力Ｑを求める。減算器３５は、無効電力指令値Ｑｒと無効電力Ｑの偏差ΔＱ＝Ｑｒ−Ｑを求める。
【００３９】
制御装置４は、さらに、６０個の単位変換器５に対応する直流電圧指令値ＶＤＣｒを生成する。直流電圧指令値ＶＤＣｒは、６０個の単位変換器５に与えられる。直流電圧指令値ＶＤＣｒは通常、定格直流電圧に設定される。
【００４０】
図５（Ａ），（Ｂ）は、直流電圧制御部４０および無効電力制御部４５の構成を示すブロック図である。直流電圧制御部４０は、図５（Ａ）に示すように、フリップフロップ４１、減算器４２、切換回路４３、およびＰＩ(Proportional Integral)制御部４４を含む。直流電圧制御部４０は、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが直流電圧指令値ＶＤＣｒになるようにインバータ１０の直流電圧制御を行なう第１の制御部を構成する。
【００４１】
フリップフロップ４１は、保護信号Ｐおよび復帰信号Ｂ１がともに「Ｈ」レベルである場合はリセットされ、出力信号φ４１を「Ｌ」レベル（０）にする。フリップフロップ４１は、保護信号Ｐが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられるとセットされ、出力信号φ４１を「Ｌ」レベル（０）から「Ｈ」レベル（１）に立ち上げる。信号φ４１は、切換回路４３およびＰＩ制御部４４の各々に与えられる。
【００４２】
減算器４２は、直流電圧指令値ＶＤＣｒと直流電圧ＶＤＣの偏差ΔＶＤＣ＝ＶＤＣｒ−ＶＤＣを求める。切換回路４３は、信号φ４１が「Ｌ」レベル（０）である場合は減算器４２からの偏差ΔＶＤＣをＰＩ制御部４４に与え、信号φ４１が「Ｈ」レベル（１）である場合は「０」をＰＩ制御部４４に与える。
【００４３】
ＰＩ制御部４４は、切換回路４３の出力値（ΔＶＤＣまたは０）に比例した値と出力値を積分した値とを加算してｄ軸電流指令値Ｉｄｒを生成する。信号φ４１が「Ｌ」レベル（０）である場合、ＰＩ制御部４４は、切換回路４３からの偏差ΔＶＤＣに比例した値と偏差ΔＶＤＣを積分した値とを加算してｄ軸電流指令値Ｉｄｒを生成し、インバータ１０の直流電圧制御を行なう。
【００４４】
信号φ４１が「Ｈ」レベル（１）である場合、ＰＩ制御部４４における積分値は０にリセットされ、ｄ軸電流指令値Ｉｄｒは０に固定され、インバータ１０の直流電圧制御が停止される。信号φ４１が「Ｈ」レベル（１）から「Ｌ」レベル（０）に変化すると、インバータ１０の直流電圧制御が再開される。
【００４５】
無効電力制御部４５は、図５（Ｂ）に示すように、フリップフロップ４６、切換回路４７、およびＰＩ制御部４８を含む。無効電力制御部４５と図４の無効電力偏差演算部３０とは、コンデンサ１５と電力系統１の間で授受される無効電力Ｑが無効電力指令値Ｑｒになるようにインバータ１０の無効電力制御を行なう第２の制御部を構成する。
【００４６】
フリップフロップ４６は、保護信号Ｐおよび復帰信号Ｂ２がともに「Ｈ」レベルである場合はリセットされ、出力信号φ４６を「Ｌ」レベル（０）にする。フリップフロップ４６は、保護信号Ｐが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられるとセットされ、出力信号φ４６を「Ｌ」レベル（０）から「Ｈ」レベル（１）に立ち上げる。信号φ４６は、切換回路４７およびＰＩ制御部４８の各々に与えられる。
【００４７】
切換回路４７は、信号φ４６が「Ｌ」レベル（０）である場合は制御装置４からの無効電力偏差ΔＱをＰＩ制御部４８に与え、信号φ４６が「Ｈ」レベル（１）である場合は「０」をＰＩ制御部４８に与える。
【００４８】
ＰＩ制御部４８は、切換回路４７の出力値（ΔＱまたは０）に比例した値と出力値を積分した値とを加算してｑ軸電流指令値Ｉｑｒを生成する。信号φ４６が「Ｌ」レベル（０）である場合、ＰＩ制御部４８は、切換回路４７からの偏差ΔＱに比例した値と偏差ΔＱを積分した値とを加算してｑ軸電流指令値Ｉｑｒを生成し、インバータ１０の無効電力制御を行なう。
【００４９】
信号φ４６が「Ｈ」レベル（１）である場合、ＰＩ制御部４８における積分値は０にリセットされ、ｑ軸電流指令値Ｉｑｒは０に固定され、インバータ１０の無効電力制御が停止される。信号φ４６が「Ｈ」レベル（１）から「Ｌ」レベル（０）に変化すると、インバータ１０の無効電力制御が再開される。
【００５０】
図６（Ａ），（Ｂ）は、電流制御部５０，６０の構成を示すブロック図である。電流制御部５０は、図６（Ａ）に示すように、減算器５１、ＰＩ制御部５２、および加算器５３を含む。減算器５１は、直流電圧制御部４０（図５（Ａ））からのｄ軸電流指令値ＩｄｒとＤＱ変換器３２（図４）からのｄ軸電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄ＝Ｉｄｒ−Ｉｄを求める。
【００５１】
ＰＩ制御部５２は、フリップフロップ４１（図５（Ａ））の出力信号φ４１によって制御される。信号φ４１が「Ｌ」レベル（０）である場合、ＰＩ制御部５２は、偏差ΔＩｄに比例した値と偏差ΔＩｄを積分した値とを加算してｄ軸電圧Ｖｄ１を生成する。信号φ４１が「Ｈ」レベル（１）である場合、ＰＩ制御部５２における積分値は０にリセットされ、ｄ軸電圧Ｖｄ１は０に固定される。加算器５３は、ＰＩ制御部５２からのｄ軸電圧Ｖｄ１にＤＱ変換器３３からのｄ軸電圧Ｖｄを加算してｄ軸電圧指令値Ｖｄｒを生成する。
【００５２】
電流制御部６０は、図６（Ｂ）に示すように、減算器６１、ＰＩ制御部６２、および加算器６３を含む。減算器６１は、無効電力制御部４５（図５（Ａ））からのｑ軸電流指令値ＩｑｒとＤＱ変換器３２（図４）からのｑ軸電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑ＝Ｉｑｒ−Ｉｑを求める。
【００５３】
ＰＩ制御部６２は、フリップフロップ４１の出力信号φ４１によって制御される。信号φ４１が「Ｌ」レベル（０）である場合、ＰＩ制御部６２は、偏差ΔＩｑに比例した値と偏差ΔＩｑを積分した値とを加算してｑ軸電圧Ｖｑ１を生成する。信号φ４１が「Ｈ」レベル（１）である場合、ＰＩ制御部６２における積分値は０にリセットされ、ｑ軸電圧Ｖｑ１は０に固定される。加算器６３は、ＰＩ制御部６２からのｑ軸電圧Ｖｑ１にＤＱ変換器３３からのｑ軸電圧Ｖｑを加算してｑ軸電圧指令値Ｖｑｒを生成する。
【００５４】
図７は、逆ＤＱ変換器６５の構成を示すブロック図である。図７において、逆ＤＱ変換器６５は、電流制御部５０，６０からのｄ軸電圧指令値Ｖｄｒおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑｒを逆ＤＱ変換して三相交流電圧指令値Ｖｕｖｒ,Ｖｖｗｒ，Ｖｗｕｒに変換する。三相交流電圧指令値Ｖｕｖｒ,Ｖｖｗｒ，Ｖｗｕｒの各々は正弦波であり、三相交流電圧指令値Ｖｕｖｒ,Ｖｖｗｒ，Ｖｗｕｒの位相は１２０度ずつずれている。
【００５５】
図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、ゲート信号発生回路７０，８０，９０の構成を示す回路図である。ゲート信号発生回路７０は、図８（Ａ）に示すように、比較器７２、バッファ７３、インバータ７４，７５、およびＡＮＤゲート７６，７７を含む。
【００５６】
比較器７２は、交流電圧指令値Ｖｕｖｒのレベルとキャリア信号Ｃｕｖのレベルとの高低を比較し、比較結果に応じたレベルの信号φ７２を出力する。キャリア信号Ｃｕｖは、交流電圧指令値Ｖｕｖｒよりも高い周波数を有し、交流電圧指令値Ｖｕｖｒに同期した三角波信号である。
【００５７】
Ｖｕｖｒ＞Ｃｕｖである場合は信号φ７２は「Ｈ」レベルとなり、Ｖｕｖｒ＜Ｃｕｖである場合は信号φ７２は「Ｌ」レベルとなる。バッファ７３は、信号φ７２をＡＮＤゲート７６の一方入力ノードに与える。インバータ７４は、信号φ７２を反転させてＡＮＤゲート７７の一方入力ノードに与える。インバータ７５は、フリップフロップ４１（図５（Ａ））の出力信号φ４１を反転させてＡＮＤゲート７６，７７の他方入力ノードに与える。ＡＮＤゲート７６，７７の出力信号は、それぞれゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖとなる。
【００５８】
信号φ４１が「Ｌ」レベルである場合は、比較器７２の出力信号φ７２がバッファ７３およびＡＮＤゲート７６を通過してゲート信号Ａｕｖとなるとともに、比較器７２の出力信号φ７２がインバータ７４によって反転され、ＡＮＤゲート７７を通過してゲート信号Ｂｕｖとなる。信号φ４１が「Ｈ」レベルである場合は、ＡＮＤゲート７６，７７の出力信号であるゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖはともに「Ｌ」レベルに固定される。
【００５９】
ゲート信号Ａｕｖは対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１１，１４の各々のゲートに与えられ、ゲート信号Ｂｕｖは対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１２，１３の各々のゲートに与えられる。信号φ４１が「Ｌ」レベルである場合は、ゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖによって対応のインバータ１０が運転される。信号φ４１が「Ｈ」レベルである場合は、ゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖが「Ｌ」レベルに固定されて対応のインバータ１０の運転が停止される。
【００６０】
ゲート信号発生回路８０は、図８（Ｂ）に示すように、比較器８２、バッファ８３、インバータ８４，８５、およびＡＮＤゲート８６，８７を含む。比較器８２は、交流電圧指令値Ｖｖｗｒのレベルとキャリア信号Ｃｖｗのレベルとの高低を比較し、比較結果に応じたレベルの信号φ８２を出力する。キャリア信号Ｃｖｗは、交流電圧指令値Ｖｖｗｒよりも高い周波数を有し、交流電圧指令値Ｖｖｗｒに同期した三角波信号である。
【００６１】
Ｖｖｗｒ＞Ｃｖｗである場合は信号φ８２は「Ｈ」レベルとなり、Ｖｖｗｒ＜Ｃｖｗである場合は信号φ８２は「Ｌ」レベルとなる。バッファ８３は、信号φ８２をＡＮＤゲート８６の一方入力ノードに与える。インバータ８４は、信号φ８２を反転させてＡＮＤゲート８７の一方入力ノードに与える。インバータ８５は、フリップフロップ４１（図５（Ａ））の出力信号φ４１を反転させてＡＮＤゲート８６，８７の他方入力ノードに与える。ＡＮＤゲート８６，８７の出力信号は、それぞれゲート信号Ａｖｗ，Ｂｖｗとなる。
【００６２】
信号φ４１が「Ｌ」レベルである場合は、比較器８２の出力信号φ８２がバッファ８３およびＡＮＤゲート８６を通過してゲート信号Ａｖｗとなるとともに、比較器８２の出力信号φ８２がインバータ８４によって反転され、ＡＮＤゲート８７を通過してゲート信号Ｂｖｗとなる。信号φ４１が「Ｈ」レベルである場合は、ＡＮＤゲート８６，８７の出力信号であるゲート信号Ａｖｗ，Ｂｖｗはともに「Ｌ」レベルに固定される。
【００６３】
ゲート信号Ａｖｗは対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１１，１４の各々のゲートに与えられ、ゲート信号Ｂｖｗは対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１２，１３の各々のゲートに与えられる。信号φ４１が「Ｌ」レベルである場合は、ゲート信号Ａｖｗ，Ｂｖｗによって対応のインバータ１０が運転される。信号φ４１が「Ｈ」レベルである場合は、ゲート信号Ａｖｗ，Ｂｖｗが「Ｌ」レベルに固定されて対応のインバータ１０の運転が停止される。
【００６４】
ゲート信号発生回路９０は、図８（Ｃ）に示すように、比較器９２、バッファ９３、インバータ９４，９５、およびＡＮＤゲート９６，９７を含む。比較器９２は、交流電圧指令値Ｖｗｕｒのレベルとキャリア信号Ｃｗｕのレベルとの高低を比較し、比較結果に応じたレベルの信号φ９２を出力する。キャリア信号Ｃｗｕは、交流電圧指令値Ｖｗｕｒよりも高い周波数を有し、交流電圧指令値Ｖｗｕｒに同期した三角波信号である。
【００６５】
Ｖｗｕｒ＞Ｃｗｕである場合は信号φ９２は「Ｈ」レベルとなり、Ｖｗｕｒ＜Ｃｗｕである場合は信号φ９２は「Ｌ」レベルとなる。バッファ９３は、信号φ９２をＡＮＤゲート９６の一方入力ノードに与える。インバータ９４は、信号φ９２を反転させてＡＮＤゲート９７の一方入力ノードに与える。インバータ９５は、フリップフロップ４１（図５（Ａ））の出力信号φ４１を反転させてＡＮＤゲート９６，９７の他方入力ノードに与える。ＡＮＤゲート９６，９７の出力信号は、それぞれゲート信号Ａｗｕ，Ｂｗｕとなる。
【００６６】
信号φ４１が「Ｌ」レベルである場合は、比較器９２の出力信号φ９２がバッファ９３およびＡＮＤゲート９６を通過してゲート信号Ａｗｕとなるとともに、比較器９２の出力信号φ９２がインバータ９４によって反転され、ＡＮＤゲート９７を通過してゲート信号Ｂｗｕとなる。信号φ４１が「Ｈ」レベルである場合は、ＡＮＤゲート９６，９７の出力信号であるゲート信号Ａｗｕ，Ｂｗｕはともに「Ｌ」レベルに固定される。
【００６７】
ゲート信号Ａｗｕは対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１１，１４の各々のゲートに与えられ、ゲート信号Ｂｗｕは対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１２，１３の各々のゲートに与えられる。信号φ４１が「Ｌ」レベルである場合は、ゲート信号Ａｗｕ，Ｂｗｕによって対応のインバータ１０が運転される。信号φ４１が「Ｈ」レベルである場合は、ゲート信号Ａｗｕ，Ｂｗｕが「Ｌ」レベルに固定されて対応のインバータ１０の運転が停止される。
【００６８】
図９（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図８（Ａ）に示した交流電圧指令値Ｖｕｖｒ、キャリア信号Ｃｕｖ、およびゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖの波形を示すタイムチャートである。図９（Ａ）に示すように、交流電圧指令値Ｖｕｖｒは正弦波信号であり、キャリア信号Ｃｕｖは三角波信号である。キャリア信号Ｃｕｖの周期は交流電圧指令値Ｖｕｖｒの周期よりも短く、キャリア信号Ｃｕｖの振幅は交流電圧指令値Ｖｕｖｒの振幅よりも大きい。
【００６９】
図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、キャリア信号Ｃｕｖのレベルが交流電圧指令値Ｖｕｖｒよりも高い場合はゲート信号Ａｕｖは「Ｌ」レベルになり、キャリア信号Ｃｕｖのレベルが交流電圧指令値Ｖｕｖｒよりも低い場合はゲート信号Ａｕｖは「Ｈ」レベルになる。ゲート信号Ａｕｖは、正パルス信号列となる。交流電圧指令値Ｖｕｖｒが正極性である期間ではゲート信号Ａｕｖのパルス幅は大きく、交流電圧指令値Ｖｕｖｒが負極性である期間ではゲート信号Ａｕｖのパルス幅は小さい。図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ゲート信号Ｂｕｖはゲート信号Ａｕｖの反転信号となる。
【００７０】
ゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖがそれぞれ「Ｈ」レベルおよび「Ｌ」レベルである場合は、対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１１，１４がオンするとともにＩＧＢＴ１２，１３がオフする。この場合は図２において、コンデンサ１５の正側端子（正側直流ラインＰＬ）がＩＧＢＴ１１を介して交流端子５ａに接続されるとともに、交流端子５ｂがＩＧＢＴ１４を介してコンデンサ１５の負側端子（負側直流ラインＮＬ）に接続され、交流端子５ａ，５ｂ間にコンデンサ１５の端子間電圧が出力される。すなわち、交流端子５ａ，５ｂ間に正の直流電圧が出力される。
【００７１】
ゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖがそれぞれ「Ｌ」レベルおよび「Ｈ」レベルである場合は、対応のインバータ１０に含まれるＩＧＢＴ１２，１３がオンするとともにＩＧＢＴ１１，１４がオフする。この場合は、コンデンサ１５の正側端子（正側直流ラインＰＬ）がＩＧＢＴ１２を介して交流端子５ｂに接続されるとともに、交流端子５ａがＩＧＢＴ１３を介してコンデンサ１５の負側端子（負側直流ラインＮＬ）に接続され、交流端子５ｂ，５ａ間にコンデンサ１５の端子間電圧が出力される。すなわち、交流端子５ａ，５ｂ間に負の直流電圧が出力される。
【００７２】
図９（Ｂ），（Ｃ）に示すようにゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖの波形が変化すると、図９（Ａ）に示した交流電圧指令値Ｖｕｖｒと同じ位相の交流電圧が交流端子５ａ，５ｂ間に出力される。アームＡ１では２０個の単位変換器５がカスケード接続されているので、２０個の単位変換器５の交流端子５ａ，５ｂ間に現れる交流電圧を加算した値の交流電圧がアームＡ１の端子間に現れる。
【００７３】
図８（Ｂ）に示した交流電圧指令値Ｖｖｗｒ、キャリア信号Ｃｖｗ、およびゲート信号Ａｖｗ，Ｂｖｗの波形と、図８（Ｃ）に示した交流電圧指令値Ｖｗｕｒ、キャリア信号Ｃｗｕ、およびゲート信号Ａｗｕ，Ｂｗｕの波形とについては、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示した交流電圧指令値Ｖｕｖｒ、キャリア信号Ｃｕｖ、およびゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖの波形と同様であるので、その説明は繰り返さない。
【００７４】
図１０（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１〜図９に示した電力変換装置の動作を示すタイムチャートである。特に、図１０（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図５（Ａ），（Ｂ）の信号φ４１，φ４６を示し、図１０（Ｃ）はモニタ電圧ＶＭとして選択された直流電圧ＶＤＣを示している。
【００７５】
図１０（Ａ）〜（Ｃ）において、初期状態（時刻ｔ０）では電力系統１は正常であり、インバータ１０の無効電力制御および直流電圧制御が実行され、直流電圧ＶＤＣは直流電圧指令値ＶＤＣｒに一致しており、信号φ４１，φ４６はともに「Ｌ」レベル（０）であるものとする。
【００７６】
ある時刻ｔ１において電力系統１で事故が発生して電力系統１の電圧が上昇すると、図１において電力系統１からスイッチＳ１〜Ｓ３、変圧器２、スイッチＳ４〜Ｓ６、交流ラインＵＬ，ＶＬ，ＷＬ、リアクトルＬ１〜Ｌ３を介して各単位変換器５のコンデンサ１５に有効電流が流れ、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが上昇する。
【００７７】
直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ２、復帰レベルＶ１、および保護レベルＶＨを超えると、図３において復帰信号Ｂ２，Ｂ１および保護信号Ｐが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられる。保護信号Ｐが「Ｈ」レベルから「Ｌ」レベルに立ち下げられると、図５（Ａ），（Ｂ）においてフリップフロップ４１，４６がセットされ、信号φ４１，φ４６がともに「Ｈ」レベル（１）に立ち上げられる。
【００７８】
信号φ４１が「Ｈ」レベル（１）にされると、インバータ１０の直流電圧制御を行なうためのｄ軸電流指令値Ｉｄｒが０に設定され、さらにゲート信号発生回路７０，８０，９０が非活性化されてゲート信号Ａｕｖ，Ｂｕｖ，Ａｖｗ，Ｂｖｗ，Ａｗｕ，Ｂｗｕがともに「Ｌ」レベルに固定される。信号φ４６が「Ｈ」レベル（１）に設定されると、インバータ１０の無効電力制御を行なうためのｑ軸電流指令値Ｉｑｒが０に設定される。すなわち、インバータ１０の直流電圧制御および無効電力制御が停止され、ＩＧＢＴ１１〜１４のスイッチングが停止される。
【００７９】
電力系統１が正常に復帰すると、コンデンサ１５の電荷が制御部１７によって消費されたり、自然放電され、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが徐々に低下する。直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨ以下に低下すると保護信号Ｐが「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる。
【００８０】
時刻ｔ３において直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ１以下に低下すると復帰信号Ｂ１が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる。復帰信号Ｂ１が「Ｈ」レベルに立ち上げられると、図５（Ａ）のフリップフロップ４１がリセットされて信号φ４１が「Ｌ」レベル（０）に立ち下げられる。
【００８１】
信号φ４１が「Ｌ」レベル（０）にされると、直流電圧指令値ＶＤＣｒと直流電圧ＶＤＣの偏差ΔＶＤＣが切換回路４３を介してＰＩ制御部４４に与えられるとともに、ＰＩ制御部４４が活性化され、さらにゲート信号発生回路７０，８０，９０が活性化されて、インバータ１０の直流電圧制御が再開される。これにより、直流電圧ＶＤＣは直流電圧指令値ＶＤＣｒに向かって迅速に低下する。なお、直流電圧制御による電力系統１の電圧変動は少ない。
【００８２】
時刻ｔ４において直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ２以下に低下すると、復帰信号Ｂ２が「Ｌ」レベルから「Ｈ」レベルに立ち上げられる。復帰信号Ｂ２が「Ｈ」レベルに立ち上げられると、図５（Ｂ）のフリップフロップ４６がリセットされて信号φ４６が「Ｌ」レベル（０）に立ち下げられる。
【００８３】
信号φ４６が「Ｌ」レベル（０）にされると、無効電力偏差ΔＱが切換回路４７を介してＰＩ制御部４８に与えられるとともに、ＰＩ制御部４８が活性化され、インバータ１０の無効電力制御が再開される。無効電力制御が再開されると、電力系統１の電圧が少し上昇し、電力系統１からコンデンサ１５に有効電流が流入し、直流電圧ＶＤＣが少し上昇する。
【００８４】
このとき直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超えないように、復帰レベルＶ２および保護レベルＶＨが設定されている。したがって、直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ２を超えても直流電圧制御および無効電力制御が継続され、直流電圧ＶＤＣが徐々に低下し、時刻ｔ５において直流電圧ＶＤＣが直流電圧指令値ＶＤＣｒに再び一致する。
【００８５】
[比較例１］
図１０（Ｃ）の点線は、比較例１におけるコンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣの変化を示している。この比較例１では、直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超えたときにインバータ１０の直流電圧制御および無効電力制御が停止され、直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ２以下に低下したときに直流電圧制御および無効電力制御が同時に再開される。
【００８６】
時刻ｔ０〜ｔ３において本願発明の直流電圧ＶＤＣと比較例１の直流電圧ＶＤＣは同様に変化したものとする。比較例１では、時刻ｔ３を過ぎた後も自然放電および制御部１７によってコンデンサ１５の電荷を消費させるだけであるので、直流電圧ＶＤＣを復帰レベルＶ１から復帰レベルＶ２まで低下させるために必要な時間が長くなる。したがって、比較例１では、電力系統１で事故が発生してからインバータ１０の運転を再開するまでの時間が長くなる。
【００８７】
これに対して本実施の形態では、直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ１以下に低下したときにインバータ１０の直流電圧制御を再開するので、直流電圧ＶＤＣを復帰レベルＶ１から復帰レベルＶ２まで迅速に低下させることができる。したがって、本実施の形態では、電力系統１で事故が発生した場合でも、インバータ１０の運転を迅速に再開することができ、無効電力補償を迅速に再開することができる。
【００８８】
[比較例２］
図１１は、本実施の形態の比較例２におけるコンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣを示すタイムチャートであって、図１０（Ｃ）と対比される図である。比較例２では、直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超えたとき（時刻ｔ２）にインバータ１０の直流電圧制御および無効電力制御が停止され、直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ１以下に低下したとき（時刻ｔ３）に直流電圧制御および無効電力制御がともに再開される。
【００８９】
時刻ｔ０〜ｔ３において本願発明の直流電圧ＶＤＣと比較例２の直流電圧ＶＤＣは同様に変化したものとする。時刻ｔ３において直流電圧制御および無効電力制御を再開すると、無効電力によって電力系統１の電圧が上昇し、電力系統１からコンデンサ１５に有効電流が流入し、直流電圧ＶＤＣが上昇する。保護レベルＶＨと復帰レベルＶ１の差が小さいので、直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超え、直流電圧制御および無効電力制御が再び停止される。以降、同様の動作が繰り返され、直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨと復帰レベルＶ１の間で振動し、直流電圧ＶＤＣは直流電圧指令値ＶＤＣｒに一致しなくなる。
【００９０】
これに対して本願発明では、直流電圧制御によって直流電圧ＶＤＣを保護レベルＶＨよりも十分に低い復帰レベルＶ２以下に低下させた後に無効電力制御を再開するので、比較例２のように直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨと復帰レベルＶ１の間で振動することはない。
【００９１】
[比較例３］
図１２は、本実施の形態の比較例３となる電力変換装置の要部を示す回路図である。図１２において、この比較例３では、各単位変換器の直流ラインＰＬ，ＮＬ間に抵抗素子１０１およびスイッチ１０２が直列接続される。スイッチ１０２は、通常はオフされている。
【００９２】
電力系統１で事故が発生してコンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超えた場合は、インバータ１０の運転が停止されるとともにスイッチ１０２がオンされる。スイッチ１０２がオンされると、コンデンサ１５から抵抗素子１０１に電流が流れ、直流電圧ＶＤＣが迅速に低下する。直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ２以下に低下した場合は、スイッチ１０２がオフされ、インバータ１０の直流電圧制御および無効電力制御が再開される。
【００９３】
この比較例３では、電力系統１で事故が発生した場合でも、インバータ１０の運転を迅速に再開することができる。しかし、この比較例３では、多数のコンデンサ１５の各々に対応して抵抗素子１０１およびスイッチ１０２を設ける必要があり、装置が大型化するという問題がある。これに対して本実施の形態では、抵抗素子１０１およびスイッチ１０２を設ける必要がないので、比較例３と比べ装置寸法が小さくて済む。
【００９４】
以上のように、本実施の形態では、コンデンサ１５の直流電圧ＶＤＣが保護レベルＶＨを超えた場合はインバータ１０の運転を停止し、直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ１以下に低下した場合はインバータ１０の直流電圧制御を再開して直流電圧ＶＤＣを低下させ、直流電圧ＶＤＣが復帰レベルＶ２以下に低下した場合はインバータ１０の無効電力制御を再開する。したがって、電力系統１で事故が発生した場合でも、インバータ１０の運転を迅速に再開することができる。また、抵抗素子１０１およびスイッチ１０２の直列接続体をコンデンサ１５に並列接続する場合に比べ、装置の小型化を図ることができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、アームＡ１〜Ａ３の各々が複数段の単位変換器５を含む場合について説明したが、本願発明は、アームＡ１〜Ａ３の各々が１段の単位変換器５のみを含む場合にも適用することができる。
【００９６】
また、本実施の形態では、復帰レベルＶ１を保護レベルＶＨよりも低いレベルに設定した場合（Ｖ１＜ＶＨ）について説明したが、復帰レベルＶ１を保護レベルＶＨと同レベルに設定してもよい（Ｖ１＝ＶＨ）。ただし、この場合はインバータ１０の直流電圧制御を再開して直流電圧ＶＤＣが若干変動したときに、直流電圧ＶＤＣが再度、保護レベルＶＨを超え、インバータ１０の運転が停止される恐れがある。
【００９７】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【符号の説明】
【００９８】
１  電力系統、１ｕ，１ｖ，１ｗ  送電線、Ｓ１〜Ｓ７，１０２  スイッチ、２，３  変圧器、Ｒ１〜Ｒ３  限流抵抗器、ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ  交流ライン、Ｃ１〜Ｃ３  変流器、Ｌ１〜Ｌ３  リアクトル、Ａ１〜Ａ３  アーム、４  制御装置、５  単位変換器、５ａ，５ｂ  交流端子、１０，７４，７５，８４，８５，９４，９５  インバータ、１１〜１４  ＩＧＢＴ、ＰＬ，ＮＬ  直流ライン、１５  コンデンサ、１６  電圧検出器、１７  制御部、２０  信号発生回路、２１  モニタ電圧生成部、２２〜２４，７２，８２，９２  比較器、３０  無効電力偏差演算部、３１  演算器、３２，３３  ＤＱ変換器、３４  無効電力演算器、３５，４２，５１，６１  減算器、４０  直流電圧制御部、４１，４６  フリップフロップ、４３，４７  切換回路、４４，４８，５２，６２  ＰＩ制御部、４５  無効電力制御部、５０，６０  電流制御部、５３，６３  加算器、６５  逆ＤＱ変換器、７０，８０，９０  ゲート信号発生回路、７３，８３，９３  バッファ、７６，７７，８６，８７，９６，９７  ＡＮＤゲート、１０１  抵抗素子。
【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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【国際調査報告】
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