(57)【要約】【課題】通信回線による相互の接続によらず、１端子脱落を判別し、直流送電システムの状況に応じて運転状態を移行させる電力変換器の制御装置を提供する。【解決手段】実施形態に係る電力変換器の制御装置は、３端子以上の直流送電システムの電力変換器を制御する制御装置である。この制御装置は、自己の電力変換器の直流接続端の直流電圧を検出し、前記直流電圧の変動電圧値があらかじめ設定されたしきい値以上の場合に検出信号を出力する直流電圧変動検出部と、前記検出信号にもとづいて、他の電力変換器の運転の状態が変化したか否かを判定する運転状態移行判定部と、を備える。【選択図】図２
2019037069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３端子以上の直流送電システムの電力変換器を制御する制御装置であって、
自己の電力変換器の直流接続端の直流電圧を検出し、前記直流電圧の変動電圧値があらかじめ設定されたしきい値以上の場合に検出信号を出力する直流電圧変動検出部と、
前記検出信号にもとづいて、他の電力変換器の運転の状態が変化したか否かを判定する運転状態移行判定部と、
を備えた電力変換器の制御装置。
【請求項２】
前記検出信号が出力されている時間を計測し、前記時間が所定期間以上の場合に前記検出信号を前記運転状態移行判定部に供給する時間計測器をさらに備えた請求項１記載の電力変換器の制御装置。
【請求項３】
前記運転状態移行判定部の出力にもとづいて、当初の第１有効電力設定値とは異なる値を有する第２有効電力設定値に設定する有効電力設定値変更部をさらに備え、
前記運転状態移行判定部は、前記第２有効電力設定値に設定した後に前記直流電圧が変化した場合に、前記他の電力変換器の運転が継続し、前記直流電圧が変化しない場合に、前記他の電力変換器の運転が停止したと判定する請求項１または２に記載の電力変換器の制御装置。
【請求項４】
前記運転状態移行判定部の出力にもとづいて、補正された直流電圧指令値を生成する電圧指令値補正部をさらに備えた請求項３記載の電力変換器の制御装置。
【請求項５】
自己が制御する電力変換器が停止し、復帰する場合には、当初設定された直流電圧指令値から電圧マージンを差し引いた新たな直流電圧指令値を設定する請求項１〜４のいずれか１つに記載の電力変換器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多端子直流送電システムの潮流制御法としては、各端子の電圧指令値にそれぞれ異なるマージンを設定し、電圧マージンが最小の端子が直流電圧制御を行い、その他の端子が有効電力制御を行う電圧マージン方式がある（特許文献１等参照）。また、この電圧マージンを２段階に設定した２段ＡＶＲ方式がある（非特許文献１等参照）。
【０００３】
多端子中のいずれか１台の電力変換器が故障やメンテナンス等によって停止する１端子脱落時には、他の電力変換器は、それを代替するために、脱落端子の状態を知る必要がある。そのためには、通信回線等によって各端子を接続し、相互に状態を監視する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１１７０５６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】常盤、市川、鈴木、井野口、広瀬、木村、「自励式変換器を適用したＨＶＤＣシステムにおける端子制御と協調制御」、電気学会論文誌Ｂ，１１２巻１号、平成４年、１９〜２６ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態は、通信回線による相互の接続によらず、１端子脱落を判別し、直流送電システムの状況に応じて運転状態を移行させる電力変換器の制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る電力変換器の制御装置は、３端子以上の直流送電システムの電力変換器を制御する制御装置である。この制御装置は、自己の電力変換器の直流接続端の直流電圧を検出し、前記直流電圧の変動電圧値があらかじめ設定されたしきい値以上の場合に検出信号を出力する直流電圧変動検出部と、前記検出信号にもとづいて、他の電力変換器の運転の状態が変化したか否かを判定する運転状態移行判定部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】多端子直流送電システムを例示するブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
【図３】第１の実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
【図４】第２の実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
【図５】第３の実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
【図６】第３の実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
【図７】第４の実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
【図８】第４の実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
【図９】第４の実施形態の制御装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
【図１０】第５の実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、多端子直流送電システムを例示するブロック図である。
図１に示すように、多端子直流送電システム１００は、交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３と、直流系統ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３と、を含んでいる。以下では、多端子直流送電システムとして、３端子の場合について説明するが、４端子以上の場合についても、容易に拡張することができる。
【００１１】
交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３は、交流電力を供給する電力系統である。交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３は、いずれも送電側、受電側となることができる。交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３を構成する要素としては、電源、負荷および交流送電線等がある。
【００１２】
たとえば、交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３を、三相または単相の５０Ｈｚ若しくは６０Ｈｚの電源、負荷および交流送電線を含む構成とすることができる。交流送電線は、距離の長短や材質等に応じたインピーダンスを有する。また、たとえば、交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３を、上述したような電源のみにより構成することもできる。
【００１３】
直流系統ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３は、直流電力を供給する電力系統である。直流系統ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３は、直流送電線等を含む。直流送電線は、距離の長短や材質等に応じた線路抵抗を有する。直流系統ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３は、分岐ノードＮによって接続され、それぞれ他の直流系統に分岐する。
【００１４】
電力変換器１０ａは、交流系統ＡＳ１と直流系統ＤＳ１との間に接続されている。電力変換器１０ｂは、直流系統ＤＳ２と交流系統ＡＳ２との間に接続されている。電力変換器１０ｃは、直流系統ＤＳ３と交流系統ＡＳ３との間に接続されている。
【００１５】
電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、交流電力と直流電力とを相互に変換することにより、系統を連系する。電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、たとえば電圧型の自励式変換器である。電圧型の電力変換器は、直流側に挿入されたコンデンサを電圧源として、供給する電圧を制御する。自励式の電力変換器は、自己消弧型素子のオン、オフのタイミングを調整することにより、所定の有効電力の出力を制御する。また、自励式の電力変換器は、自己消弧型素子のオン、オフのタイミングを調整することにより、無効電力を制御することもできる。自励式の電力変換器では、有効電力の制御とは独立に無効電力を制御することが可能である。
【００１６】
電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、いずれも順変換器としても逆変換器としても機能する。つまり、多端子直流送電システム１００は、交流系統ＡＳ１，ＡＳ２，ＡＳ３の間を、直流系統ＤＳ１，ＤＳ２，ＤＳ３を介して双方向に電力を融通する。
【００１７】
制御装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃにそれぞれ接続されている。制御装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、図示しない上位系から電力指令値や直流電圧指令値等を供給されて、これらの指令値にしたがって電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃを制御する。
【００１８】
制御装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、たとえば電圧マージンにしたがって、電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃを定電圧制御端または定電力制御端として制御する。多端子直流送電システム１００では、１つの端子が定電圧制御端として動作し、他の端子が定電力制御端として動作する。この例では、３端子のうちたとえば電力変換器１０ａが定電圧制御端として動作し、他の電力変換器１０ｂ，１０ｃが定電力制御端として動作する。
【００１９】
図２は、本実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
制御装置２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、同一の構成要素を有しており、区別する必要のない場合には、単に制御装置２０と表示することとする。電力変換器１０ａ，１０ｂ，１０ｃも区別する必要がない場合には、単に電力変換器１０と表示することとする。
【００２０】
制御装置２０は、直流電圧変動検出部２１と、運転状態移行判定部２２と、を備える。制御装置２０には、電力変換器１０の直流端子間の電圧（以下、直流端子電圧Ｖｄｃという。）の検出値Ｖｄが供給される。直流端子電圧Ｖｄｃは、電圧検出器４１によって検出される。制御装置２０には、電力変換器１０の交流端子を通過する有効電力測定値Ｐａｃが供給される。有効電力測定値Ｐａｃは、有効電力検出器４２によって計算される。有効電力検出器４２は、各相の交流電流および各相の交流電圧にもとづいて、計算される。各相の交流電流は、交流電流検出器４３によって検出され、各相の交流電圧は、交流電圧検出器４４によって検出される。
【００２１】
制御装置２０は、直流端子電圧Ｖｄｃおよび有効電力測定値Ｐａｃにもとづいて、指令有効電力Ｐｒｅｆを生成する。電力変換器１０は、指令有効電力Ｐｒｅｆにしたがって、動作する。
【００２２】
直流電圧変動検出部２１は、電圧検出器４１の出力に接続されている。直流電圧変動検出部２１には、直流端子電圧Ｖｄｃの検出値Ｖｄが入力される。直流電圧変動検出部２１は、検出値Ｖｄが定格電圧からの変動電圧値が所定の値（しきい値）を超えた場合に、検出信号を出力する。なお、定格電圧は、上位系から供給される直流電圧指令値により設定される。以下では、定格電圧は、直流電圧指令値に等しいものとして説明する。
【００２３】
運転状態移行判定部２２は、直流電圧変動検出部２１の出力に接続されている。運転状態移行判定部２２は、直流電圧変動検出部２１から検出信号Ｖｄが供給された場合に、移行判定信号を出力する。移行判定信号は、後述する他の実施形態における有効電力設定値Ｐｄｐの変更値を設定するためのトリガ信号に用いられてもよいし、他の用途に用いられてもよい。たとえば、移行判定信号が出力された場合に、制御装置２０は、定電力制御端として動作していたときには、定電圧制御端として動作するように設定を変更する。
【００２４】
以下では、制御装置が２段ＡＶＲ方式を採用した場合の例について説明する。制御装置の制御方式は、２段ＡＶＲ方式に限らず他の方式であってもよい。制御装置２０は、直流電圧制御回路（図中、ＤＣ−ＡＶＲと表記）２３，２５と、有効電力制御回路（図中、ＡＰＲと表記）２４と、を含む。１段目の直流電圧制御回路２３には、加減算器２７によって、直流端子電圧の検出値Ｖｄと設定値ＶｄｐＨとの偏差が供給される。直流電圧制御回路２３は、検出値Ｖｄが設定値ＶｄｐＨに一致するように、制御量を出力する。設定値ＶｐｄＨは、定格電圧の変動の下限値を表している。
【００２５】
２段目の直流電圧制御回路２５には、加減算器２６を介して、直流端子電圧の検出値Ｖｄと設定値ＶｄｐＬとの偏差が供給される。直流電圧制御回路２５は、検出値Ｖｄが設定値ＶｄｐＬに一致するように、制御量を出力する。設定値ＶｐｄＬは、定格電圧の変動の上限値を表している。
【００２６】
有効電力制御回路２４には、加減算器２８を介して、有効電力測定値Ｐａｃと有効電力設定値Ｐｄｐとの偏差が供給される。有効電力制御回路２４は、有効電力測定値Ｐａｃが有効電力設定値Ｐｄｐに一致するように制御量を出力する。
【００２７】
有効電力制御回路２４から出力される出力値は、直流電圧制御回路２３の出力に対する上限リミット値として使用される。直流電圧制御回路２３から出力される出力値は、直流電圧制御回路２５の下限リミット値として使用される。
【００２８】
最終的に、２段目の直流電圧制御回路２５の出力が電力変換器１０の指令有効電力Ｐｒｅｆとして出力され、電力変換器１０は、その指令通りに運転を行う。
【００２９】
図３は、本実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
図３のもっとも左の図は、電力変換器１０ａの出力特性であり、変換器Ａの出力特性ＧＡということとする。図３の中央の図は、電力変換器１０ｂの出力特性であり、変換器Ｂの出力特性ＧＢということとする。図３のもっとも右の図は、電力変換器１０ｃの出力特性であり、変換器Ｃの出力特性ＧＣということとする。
【００３０】
この例では、変換器Ａ，Ｂ，Ｃの電圧マージンは、０，ΔＶ１，ΔＶ２にそれぞれ設定されている。電圧マージンの大小関係は、０＜ΔＶ１＜ΔＶ２に設定されている。３端子運転時には電圧マージンの一番小さい変換器Ａが定電圧制御端として動作し、変換器Ｂ，Ｃは、定電力制御端として動作する。
【００３１】
図３の出力特性ＧＡ，ＧＢ，ＧＣに示すように、変換器Ａの電圧マージンがもっとも小さいので、変換器Ａは、定電圧制御端として動作する。他の変換器Ｂ，Ｃは、定電力制御端として動作する。動作点は、図中の白丸（〇）で表されている。このときの電圧が定格電圧（１ｐｕ）である。
【００３２】
変換器Ｂは、有効電力の設定値ＰｄｐＢを供給し、変換器Ｃは、有効電力の設定値ＰｄｐＣを供給する。これらの設定値ＰｄｐＢ，ＰｄｐＣは、負の値を有しているので、変換器Ｂ，Ｃは、変換器Ａから有効電力ＰｄｐＢ，ＰｄｐＣの供給を受けている。つまり、変換器Ａは、ＰｄｐＢ＋ＰｄｐＣの大きさの有効電力（直流電力）を変換器Ｂ，Ｃに供給している。
【００３３】
変換器Ａが停止し、２端子運転時に移行した場合には残りの変換器Ｂ，Ｃの中で一番電圧マージンの小さい変換器Ｂが定電圧制御端として動作し、変換器Ｃは、定電力制御端として動作する。動作点は、図中の黒丸（●）で表されている。
【００３４】
変換器Ｂは、直流電圧の定格値（１ｐｕ）を電圧マージンΔＶ１分低下した定電圧制御端として動作する。変換器Ｂの制御装置は、電圧マージンΔＶ１が直流電圧変動検出部２１によって所定の値よりも低い場合には、検出信号を生成する。したがって、運転状態移行判定部２２は、変換器Ａが停止（運転状態が変化）したことを認識することができる。変換器Ｃも同様に変換器Ａが停止したことを認識することができる。変換器Ｂ，Ｃは、変換器Ａの停止を認識した後、どのように動作するかについては、任意に設定される。
【００３５】
本実施形態の制御装置の効果について説明する。
本実施形態の制御装置２０は、直流電圧変動検出部２１を備える。直流電圧変動検出部２１では、定格電圧からの変動電圧のしきい値があらかじめ設定されており、直流電圧変動検出部２１は、変動電圧がしきい値を超えたことを検出した場合に、検出信号を生成する。制御装置２０は、運転状態移行判定部２２を備えており、運転状態移行判定部２２は、直流電圧変動検出部２１から検出信号が供給された場合には、他の電力変換器１０の停止等運転状態が変化したことを判定することができる。そのため、別に通信回線等を用いて、電力変換部１０の動作状態を通信することなく、他の電力変換部１０の動作を認識して、適切な運転状態に移行させることができる。
【００３６】
直流送電システムにおいては、複数の交流系統を複数の直流系統によって連系し、交流系統における電力需給の状態に応じて、電力の融通を行う。実際の直流送電システムでは、系統の構成が多岐にわたり、分岐等も多数存在することから、各電力変換器の状態を、他の電力変換器に認識させ、逐次適切な動作を指令等するのでは、そのための通信プログラム等が複雑になり、判定の遅れ等を生じるおそれもある。
【００３７】
本実施形態の電力変換器の制御装置では、直流電圧変動検出部２１および運転状態移行判定部２２によって、直流端子電圧の検出電圧の変動を検出することができる。そのため、通信回線やそれの制御のためのプログラムを用いることなく、他の電力変換器の運転状態を認識して適切な運転に移行させることができる。したがって、安定して多端子直流送電システムの運転を継続させることができる。
【００３８】
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
図４に示すように、制御装置１２０は、時間計測器１２６をさらに備える。時間計測器１２６は、直流電圧変動検出部２１と運転状態移行判定部２２との間に接続されている。時間計測器１２６は、あらかじめ設定された設定時間Ｔを有する。時間計測器１２６は、直流電圧変動検出部２１から出力される検出信号が設定時間Ｔ以上継続した場合に、検出信号を運転状態移行判定部２２に供給する。
【００３９】
時間計測器１２６は、直流電圧変動検出部２１から出力される検出信号が設定時間Ｔよりも短い時間しか継続しない場合には、検出信号を運転状態移行判定部２２に供給しない。
【００４０】
本実施形態の制御装置の効果について説明する。
本実施形態の制御装置１２０では、時間計測器１２６が、直流電圧変動検出部２１から出力される検出信号が設定時間Ｔ以上の場合に検出信号を運転状態移行判定部２２に供給する。時間計測器１２６は、設定時間Ｔに満たない場合には、検出信号を運転状態移行判定部２２に供給しない。そのため、直流端子電圧の検出値Ｖｄの変動幅が、直流電圧変動検出部２１のしきい値付近の場合や、検出値Ｖｄが速い周期等で変化している場合等に、検出信号が頻繁に変化することを防止することができる。つまり、検出値Ｖｄの変動等による制御装置２０の誤検出を防止することができる。そのため、安定して多端子直流送電システムを運転継続させることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
図５は、本実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
図５に示すように、本実施形態の制御装置２２０は、有効電力設定値変更部（Ｐｄｐ変更部）２２７をさらに備える。Ｐｄｐ変更部２２７は、運転状態移行判定部２２の出力に接続されている。
【００４２】
Ｐｄｐ変更部２２７は、運転状態移行判定部２２から移行判定信号が供給された場合に、有効電力設定値を変更する。変更された有効電力設定値Ｐｄｐ’は、有効電力制御回路２４に供給され、有効電力制御回路２４は、有効電力測定値Ｐａｃを、変更された有効電力設定値Ｐｄｐ’に一致するように制御量を生成して出力する。
【００４３】
本実施形態の制御装置の動作について説明する。
図６は、本実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
図６の３つの図は、図３の場合と同様である。図６の左の図から、変換器Ａの出力特性ＧＡ、変換器Ｂの出力特性ＧＢおよび変換器Ｃの出力特性ＧＣを示している。
【００４４】
本実施形態では、直流端子電圧の検出値Ｖｄの変動が、その電力変換器の停止によるものか、定電力リミット値上の動作（定電力制御端としての運転に移行）によるものか、を判定することができる。
【００４５】
図６の出力特性ＧＡに示すように、変換器Ａは、白丸（〇）の動作点で動作している。変換器Ａは、定電圧制御端として動作し、定格電圧（１ｐｕ）を出力している。当初、変換器Ｂは、有効電力設定値Ｐｄｐで動作しており、破線の出力特性ＧＢにより破線の白丸の動作点で動作している。
【００４６】
この状態で、有効電力設定値をＰｄｐ’に変更すると、変換器Ａの動作点は白丸のままで、変化しない。
【００４７】
ここで、変換器Ｂは、直流端子電圧の検出値Ｖｄの変動が、設定よりも大きいことを検出したものとする。このときに、変換器Ａは、有効電力の上限リミット値で動作しているものとする。
【００４８】
変換器Ａが有効電力のリミット値にかかったことにより、変換器Ｂは、定電圧制御端として動作するように変更され、変換器Ｂの持つ電圧マージンΔＶ１だけ直流電圧が降下した黒丸（●）の動作点に設定が変更される。
【００４９】
この状態では、変換器Ｂは、変換器Ａが停止して出力特性ＧＢにおける動作点が黒丸の位置に移動したのか、変換器Ａが電力リミット値で動作しているために、動作点が黒丸の位置に移動したのか、判定することができない。
【００５０】
そこで、変換器Ｂは、有効電力設定値をＰｄｐ’に変更する。実線の白丸の位置に動作点が移動するので、変換器Ａが有効電力のリミット値で動作していたと判定することができる。
【００５１】
変換器Ａが停止している場合に、変換器Ｂの有効電力設定値をＰｄｐ’に変更した場合には、変換器Ａの出力は、何ら変化しないため、変換器Ａは、停止していると判定することができる。
【００５２】
変更後の有効電力設定値Ｐｄｐ’は、変換器Ａが定電力リミット値にかかっている状態が解除されるように設定する。たとえば、変更後の設定値Ｐｄｐ’は、変更前の設定値Ｐｄｐに直流送電システムの定格容量の１０％程度の有効電力を上乗せした値を設定する。このように設定することによって、変換器Ａが定電力リミット値にかかっていた場合には、電力変換器１０の定電力リミット動作が解除されて変換器Ａは定電圧制御端としての動作にもどる。
【００５３】
また、設定値Ｐｄｐ’の変更は、１回に限らず、一定の時間間隔で複数回実施してもよい。この操作により、１回でリミットに到達しない場合においても、他の変換器の運転状態を判定できることになる。
【００５４】
本実施形態の制御装置の効果について説明する。
このように構成された本実施の形態において、３端子運転時は、変換器Ａが定電圧制御端として動作するため、直流電圧は定格値となる。変換器Ａが停止し、３端子運転から２端子運転に移行したときには、電圧マージンΔＶ１の変換器Ｂが電圧制御を行うため、直流電圧は、定格値からΔＶ１だけずれることになる。
【００５５】
つまり、本実施の形態によれば、２端子運転時の直流電圧は定格値からずれるので、自端の直流電圧を検出するだけで運転状態の移行を判別することができ、通信のための設備がなくても他の交直変換器の運転状態の移行を判別することができる。
【００５６】
（第４の実施形態）
図７は、本実施形態に係る制御装置を例示するブロック図である。
図７に示すように、本実施形態の制御装置３２０は、電圧指令値補正部３２８をさらに備える。本実施形態の制御装置３２０では、電力変換器１０の運転状態の移行後に、新たに定電圧制御端として動作する電力変換器１０が定格電圧で動作するように直流電圧を補正する。
【００５７】
電圧指令値補正部３２８は、運転状態移行判定部２２の出力に接続されている。電圧指令値補正部３２８は、運転状態移行判定部２２から移行判定信号を供給されて、補正電圧ΔＶｃｏｒを出力する。補正電圧ΔＶｃｏｒは、３端子運転から２端子運転への移行を検出した場合に、そのときのもっとも小さい値を有する電圧マージンと等しい値が生成される。
【００５８】
補正電圧ΔＶｃｏｒは、係数器３２９に供給され、−１倍される。−１倍された補正電圧ΔＶｃｏｒは、加算器３２７によって、設定値ＶｄｐＨに加算される。直流電圧制御回路２３は、直流端子電圧の検出値Ｖｄを、ＶｄｐＨ−ΔＶｃｏｒに一致するように制御量を生成する。
【００５９】
補正電圧ΔＶｃｏｒは、加算器３２６を介して、設定値ＶｄｐＬに加算される。直流電圧制御回路２５は、直流端子電圧の検出値Ｖｄを、ＶｄｐＬ＋ΔＶｃｏｒに一致するように制御量を生成する。
【００６０】
本実施形態の制御装置の動作について説明する。
図８は、本実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
図８の３つの図は、図３および図６の場合と同様である。図８の左の図から、変換器Ａの出力特性ＧＡ、変換器Ｂの出力特性ＧＢおよび変換器Ｃの出力特性ＧＣを示している。
【００６１】
図８の出力特性ＧＡ，ＧＢに示すように、変換器Ａが動作を停止した場合には、変換器Ｂが出力する直流端子電圧は、二点鎖線のように、定格電圧から電圧マージンΔＶ１分だけ低くなる。本実施形態の制御装置３２０では、電圧指令値補正部３２８が電圧マージンΔＶ１に等しい補正電圧ΔＶｃｏｒを出力する。そのため、変換器Ｂの直流端子電圧は、ΔＶｃｏｒ＝ΔＶ１だけ高くなるように補正されて出力される。
【００６２】
動作点は、黒丸の位置から白丸の位置に移動して、正常に運転を継続することができる。
【００６３】
本実施形態の制御装置３２０は、運転状態移行判定部２２の出力に応じて補正電圧ΔＶｃｏｒを出力する電圧指令値補正部３２８を備えるので、電圧制御端として動作する電力変換器１０の直流端子電圧を運転移行後でも補正して、より高い電圧とすることができる。
【００６４】
補正電圧ΔＶｃｏｒは、動作している電力変換器１０のうちもっとも低い電圧マージンに等しい値に設定される。そのため、電圧制御端として運転状態が移行した電力変換器は、定格電圧を出力することができ、損失の少ない直流送電を継続することができる。
図９は、本実施形態の制御装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
本実施形態の制御装置３２０の一連の動作について、フローチャートを用いて説明する。図９に示すように、ステップＳ１において、直流電圧変動検出部２１は、直流端子電圧の検出値Ｖｄの変動が所定値を超えているか否かを検出する。検出値Ｖｄが所定値以上の場合には、検出信号を出力して次のステップＳ２に処理を遷移させる。検出値Ｖｄが所定値を下回っている場合には、待機する。
【００６５】
ステップＳ２において、時間計測器１２６は、検出値Ｖｄが所定値以上の状態であることを示す検出信号が継続する時間を計測する。
【００６６】
ステップＳ３において、時間計測器１２６は、検出信号の継続時間があらかじめ設定された時間Ｔ以上であるか否かを判定する。時間計測器１２６は、検出信号が時間Ｔ以上継続した場合には、処理は次のステップＳ４に遷移する。時間計測器１２６は、検出信号の継続時間が時間Ｔに満たない場合には、ステップＳ１にもどって電圧変動を検出するまで待機する。
【００６７】
ステップＳ４において、Ｐｄｐ変更部２２７は、有効電力設定値をＰｄｐ’に変更する。
【００６８】
ステップＳ５において、運転状態移行判定部２２は、電力変換部１０の運転状態が定電圧制御端のままである場合には、処理を次のステップＳ６に遷移させる。運転状態移行判定部２２は、電力変換部１０の運転状態が定電力制御端に変化した場合には、ステップＳ１にもどって、電圧変動を検出するまで待機する。
【００６９】
ステップＳ６において、電圧指令値補正部３２８は、もっとも小さい電圧マージンに等しい補正電圧ΔＶｃｏｒを生成して、設定値ＶｄｐＨ，ＶｄｐＬに加算する。
【００７０】
時間計測器１２６の設定時間Ｔを制御装置２０ごとに変えることによって、直流端子電圧の補正を行う電力変換器を決定することができる。たとえば、変換器Ａ，Ｂ，Ｃの設定時間ＴＡ，ＴＢ，ＴＣをＴＡ＜ＴＢ＜ＴＣとなるように設定する。変換器Ａが停止した場合には、変換器Ｂが電圧変動検出からＴＢ後に電圧指令値の補正を開始し、その後直流端子電圧が定格値にもどる。一方、変換器Ｃは、電圧変動検出には、ＴＢより長いＴＣを要するので、変換器Ｂはすでに電圧補正を完了しており、電圧指令値の補正を行わない。このようにして、直流端子電圧の出力電圧の補正を行う電力変換器を決定することができる。
【００７１】
本実施形態の制御装置の効果について説明する。
本実施形態の制御装置３２０は、電圧指令値補正部３２８を備えているので、２端子運転に運転状態が移行した場合には、電圧指令値を補正することができる。この場合の変換器Ｂの電圧マージンはΔＶ１であり、電圧指令値を補正した後の変換器Ｂの電圧マージンを０とすることができる。
【００７２】
本実施の形態によれば、２端子運転時の直流電圧が定格値より低い電圧から定格値とすることができるので、２端子運転時の直流送電システムの送電効率を向上させることができる。２端子運転時の直流電圧が定格値にもどることで長時間にわたって直流電圧が定格値と異なるという事態を回避し、２端子運転時にわずかな電圧変動で不足電圧リレーや過電圧リレーが動作することを防止することができ、直流送電システムの利用率を向上することができる。
【００７３】
（第５の実施形態）
本実施形態の場合には、運転を停止した電力変換器が復帰したときに、異なる電圧マージンを設定することによって、定電力制御端として運転させることができる。
【００７４】
図１０は、本実施形態の場合の動作を説明するための各電力変換器の出力特性の例である。
図１０の３つの図は、図３、図６および図８の場合と同様である。図１０の左の図から、変換器Ａの出力特性ＧＡ、変換器Ｂの出力特性ＧＢおよび変換器Ｃの出力特性ＧＣを示している。
【００７５】
図１０の出力特性ＧＡに示すように、変換器Ａの電圧マージンを停止前の０からΔＶｘへ変更した後、変換器Ａを復帰させる。ΔＶｘはあらかじめ決められた値を設定し、停止前とは異なる電圧マージンを設定する。ΔＶｘは、全端子における最大のマージン以下の範囲で決定することが望ましい。たとえばΔＶｘは、もっとも低い電圧マージンΔＶ１を設定するようにしてもよい。
【００７６】
本実施形態の制御装置の効果について説明する。
本実施形態の制御装置では、すべての電力変換器１０はそれぞれ異なる電圧マージンを持つように設定されている。したがって、停止していた電力変換器１０は、復帰する際に運転している端子と干渉することを回避することができる。
【００７７】
以上説明した実施形態によれば、通信回線による相互の接続によらず、１端子脱落を判別し、直流送電システムの状況に応じて運転状態を移行させる電力変換器の制御装置を実現することができる。
【００７８】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明およびその等価物の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  電力変換器、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  制御装置、２１  直流電圧変動検出部、２２  運転状態移行判定部、２３，２５  直流電圧制御回路、２４  有効電力制御回路、２６〜２８  加減算器、４１  電圧検出器、４２  有効電力検出器、４３  交流電流検出器、４４  交流電圧検出器、１２０，２２０、３２０  制御装置、１２６  時間計測器、２２７  有効電力設定値変更部、３２８  電圧指令値補正部、３２９  係数器
【図１】
2019037069.tif 000003
【図２】
2019037069.tif 000004
【図３】
2019037069.tif 000005
【図４】
2019037069.tif 000006
【図５】
2019037069.tif 000007
【図６】
2019037069.tif 000008
【図７】
2019037069.tif 000009
【図８】
2019037069.tif 000010
【図９】
2019037069.tif 000011
【図１０】
2019037069.tif 000012